JPS6312786A - 棒材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、例えば鋼棒等の代わりに建築用材料として、
あるいは船舶や車両の骨組み材料として用いるＦＲＰ製
の棒材に関するものである。

「従来の技術」 いわゆるＦＲＰ（繊維強化グラスチック　）は、比強度
が高い、耐食性に優れる、成形性がよく形状の自由度が
高い等の特徴を有し、種々の構造材料等に広く使用され
ている。例えば鉄筋用の鋼棒の代わりに・ＦＲＰの棒材
を用いれば、塩分等による腐食の心配がないので建築物
の耐久性が向上し、しかも、軽量なので施工時の取り扱
いが著しく楽になることが考えられる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、従来のＦＲＰ成型品はほとんど塑性変形せず
、間材に比べていわゆる「粘り強さ」がないので、鋼材
の代用に使用する場合、粘り強さが要求されない用途に
使用範囲が限られていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、鋼棒に近い破壊挙動を示し、鋼棒の代
用品としてコンクリート構造物の配筋等に適用できるＦ
ＲＰの棒材を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 かかる目的を達成するために本願第１の発明は、複数本
の繊維製線状体を同一方向に引き揃えて合成樹脂製のマ
トリックスで一束に結束し、複数本の繊維製線状体のう
ちの一部の繊維製線状体を組み紐としたものである。こ
の場合、組み紐は複数本のロービングを組んだものであ
り、組み紐以外の繊維製線状体は、組み紐を形成するロ
ービングと同種または異種のロービングであることが好
ましい。また、組み紐を丸打組物とした場合、組み紐以
外の繊維製線状体を丸打組物の中に芯糸として配しても
よい。

一方、本願第２の発明は、）夏数本の繊維製線状体を一
本に撚り合わせ、しかも合成樹脂製のマトリックスで互
いに接着したもので、複数本の繊維製線状体のうちの一
部の繊維製線状体を組み紐としたものである。

「作用　」 上記第１の発明の棒材では、組み紐と比較して高弾性を
持つ繊維製線状体（組み紐以外のもの）の破断後も、組
み紐がその大きな伸縮性によりさらに伸び続け、鋼棒に
近い応カー歪挙動を示す。

また、第２の発明の棒材でも、第１の発明の棒材と同様
に、組み紐以外の繊維製線状体の破断後にも、組み紐が
さらに伸び続ける。しかも、棒材の中心から離れて位置
する繊維製線状体はど撚りの影響を受・けて大きな伸縮
性を示すから、組み紐以外の線状体は中心寄りに位置す
るものから順次破断する。つまり、これらの破断時に組
み紐が受ける衝撃荷重が小さいから、棒材全体としての
応カー歪挙動は、上り鋼棒に似た応カー歪挙動とな１゜ 「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示している。この実施例
の棒材は二種類の繊維製線状体を各々複数本ずつ備えて
いる。すなわち、図中符号１は一方の繊維製線状体であ
るロービング、符号２は他方の繊維製線状体である組み
紐である。これらロービングｌおよび組み紐２は、不規
則に混ぜ合わされた状態で同一方向に引き揃えられ、し
かも、若干の引張応力が加えられた状態で合成樹脂製の
マトリックス３により一束に結束されている。

前記ロービングｌは、例えばガラス繊維、炭素繊維、ホ
ウ素繊維、アルミナセラミック繊維、酸化硅素セラミッ
ク繊維、スチール繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊維、
ポリエステル繊維、アラミド繊維等のモノフィラメント
を４０θ〜２５θ０θ本引き揃えたものである。前記種
々のモノフィラメントは各々単独で、あるいは二種以上
を適宜組み合わせて使用される。また、前記モノフィラ
メントは、マトリックス３の種類に応じてシラン処理、
ボラン処理等の表面処理を施されていることが好ましい
。

前記組み紐２は、第２図に示すように前記ロービング１
と同種もしくは異種のロービング４を複数本互いに交錯
させて組み上げたものである。本実施例の組み紐２には
図示するように二本組平打組物が用いられているが、他
に一本組、三本組、四本組の手打組物、あるいは−木組
〜四本組みの丸打組物等を用いることもできる。　。

さらに、前記マトリックス３としては熱硬化性樹脂であ
るビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂
、フェノール樹脂、あるいは熱可塑性・樹脂であるポリ
アセタール樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリスチロール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、塩化
ビニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、
アクリル樹脂等が棒材の用途に応じて適宜用いられろ。

上記棒材中の繊維製線状体１．２の割合は２θ〜８０体
積％の範囲が好ましい。２０体積％未満では充分な補強
効果が得られず、また、８０体積％を越えると製造が困
難となる。さらに、繊維製線状体１．２中の組み紐２の
割合は、組み紐２の割合が少なくなるとロービングｌの
破断により終局となり組み紐２の大きな伸縮性が生かせ
なくなるので、２０〜９５体積％の範囲、好ましくは５
０〜９θ体積％の範囲とされる。

このような構成の棒材を得るには、例えば所定本数のロ
ービングｌと組み紐２とを各々同一方向に送り出し、こ
れら繊維製線状体１．２を未硬化液状の合成樹脂が満た
された樹脂含浸槽に連続的に送り込んで樹脂含浸する。

次いで、樹脂含浸された各々複数のロービングｌと組み
紐２とを一本に束ねて円筒状の引き抜き金型に通し、合
成樹脂を硬化させることにより、連続的に長尺の棒材を
製造することができる。この際、前述したように繊維製
線状体１．２に所定の張力がかかった状態で合成樹脂を
硬化させる必要があるので、ロービング１および組み紐
２は所定のバックテンンヨンをかけた状態で金型に通す
。

上記のような構成の棒材においては、ロービング１がほ
ぼ完全弾性的な性質を示す一方、組み紐２がロービング
ｌの破断後にもさらに伸び続ける浸れた伸縮性を示す。

従って、棒材全体としての応カー歪挙動は、両者の性質
が合成されて見掛は上、弾性域での弾性率が高くかっ破
断伸びの大きな挙動、すなわち鋼棒に似た応カー歪挙動
となる。

一方、第３図は本発明の第二実施例を示している。この
実施例の組み紐５は丸打組物である。つまり、組み紐５
はスリーブ状をなしており、その中に芯糸としてロービ
ングｌが複数本（本実施例では二本）ずつ配されている
。

また、第４図は本発明の第三実施例を示している。この
実施例の棒材は、複数本のロービング１を棒材の中心部
に集中的に束ね、その外側にロービングｌを囲むように
組み紐２を引き揃え、しかも、これら繊維製線状体１．
２を第５図の如く一本に撚り合わせた（集合撚りした）
状態で７トリツクス３により結束したものである。この
ような構成の棒材では、−束にした繊維製線状体１．２
に集合撚りがかけられているために、棒材の中心から離
れて位置する繊維製線状体はど撚りの影響を受けて大き
な伸縮性を示すようになる。従って、引張試験を行うと
、複数本のロービングｌは中心寄りに位置するものから
順次破断する傾向を示すから、一度にまとめて破断する
場合に比べて組み紐２に与える衝撃荷重が小さく、より
鋼棒に近い挙動を示すようになる。

また、第６図は゛本発明の第四実施例を示している。こ
の棒材は、樹脂含浸されたロービングｌと組み紐２とが
束ねられた後、角筒状の金型に通されて横断面が角形（
本実施例では四角形）に成形され、さらに、樹脂が硬化
する前に全体に撚りがかけられて第７図の如く捩り棒状
になされたものである。このような棒材は、前記第二実
施例の棒材と同様の作用効果に加えて、外表面に凹凸を
有することから、コンクリート構造物用の配筋とした場
合にコンクリートに対する付着性が良好である。

さらにまた、第８図は本発明の第五実施例を示している
。この実施例の棒材は、第゛三実施例の棒材とは逆に複
数本の組み紐２を中心部に束ね、その外側にロービング
１を引き揃えてマトリックス３により結束したものであ
る。ただし、この棒材の外表面には断熱層６が被覆され
ている。この断熱層６は、例えばアルミナセラミック、
酸化硅素セラミック、酸化ホウ素セラミック、または酸
化チタンセラミックからなるもので、例えば万一の火災
等の際に、中のマトリックス３や繊維製線状体１．２を
熱から保護する効果がある。

なお、上記実施例では組み紐２をロービング４で構成す
るとともに、組み紐以外の繊維製線状体としてロー・ピ
ングｌを使用したが、これらロービング１．４に代えて
例えば撚り紐や撚り糸を使用することもできる。また、
１本の組み紐を一種類のロービングからではなく、複数
種類のロービングあるいは撚り糸等から構成してもよい
。

ちなみに、′第９図は、ビニルエステル樹脂を含浸させ
て１本にした２本のロービング（以下ロービング束と称
す）および同じくビニルエステル樹脂を含浸させた１本
の組み紐の各々に対して引張試験を行って得られた荷重
−伸張線図の一例を示している。引張試験は、株式会社
東洋ボールドウィン製万能試験機を用い、クロスヘッド
スピード５ｍｍ／ｍｉｎで、ロービング束および組み紐
の各々に対し５回ずつ行った。試料として使用したロー
ビング束および組み紐についての詳細を表Ｉに示す。

＊表１ １本とを引きそろえてビニルエステル樹脂のマトリック
スで結束したＦＲＰ棒材は、両者の荷重−伸張線を合成
することにより、第９図破線で示すような荷重−伸張挙
動を示すことが予想される。

ところが、同様のロービングを２θ本、組み紐をＩＯ本
結束したＦＲＰ棒材では、引張試験時に全てのロービン
グが一度に破断しにくく、特に、前記ロービング２０本
と前記組み紐Ｉθ本を一本に撚り合わせた場合、ロービ
ングが１本または複数本ずつ徐々に破断するから、第１
０図に実線で示すような荷重−伸張挙動を示すと考えら
れる。これは同図に鎖線で示す鋼棒の荷重−伸張挙動に
近い挙動である。表２に第１０図の挙動を得た鋼棒につ
いての詳細を示す。

＊表２ 「発明の効果」 以上説明したように本願第１の発明の棒材は、同一方向
に引き揃えた複数本の繊維製線状体を合成樹脂製のマト
リックスで一体に結束し、複数本の繊維製線状体のうち
の一部を組み紐としたので、組み紐の大きな伸縮性と組
み紐以外の繊維製線状体の高弾性とが組み合わされて、
弾性域での弾性率が高くかつ破断伸びの大きな応カー歪
挙動、すなわち鋼棒に似た応カー歪挙動を示す。

また、本願第２の発明の棒材は、一本に撚り合わされた
複数本のａ調製線状体を合成樹脂製のマトリックスで一
体に結束し、複数本の繊維製線状体のうちの一部を組み
紐としたので、前記第１の発明と同様の作用効果を有す
るとともに、棒材の中心から離れて位置する繊維製線状
体はど撚りの影響を受けて大きな伸縮性を示すから、組
み紐以外の線状体が中心寄りに位置するものから順次破
断する。つまり、これらの破断時に組み紐が受ける衝撃
荷重が小さいから、棒材全体としての応カー歪挙動は、
より銅棒に似た応カー歪挙動となる。

従って、本願第１、第２の発明により、軽量性、耐食性
、非磁性というＦＲＰとしての優れた特性を持つ新しい
棒材が得られることになる。この棒材は、鋼棒の代用品
としてコンクリート構造物の配筋等に適用できるだけで
なく、ＦＲＰ板を含むプラスチック板あるいは石綿板等
の建築用板材の補強材として使用することもできる。ま
たＦＲＰ製船舶（特にヨツト　）や車両等の骨組み用材
料として採用することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す横断面図、第２図は
第１図に示す組み紐の概略側面図、第３図は本発明の第
二実施例を示す横断面図、第４図は本発明の第三実施例
を示す横断面図、第５図は第４図に示°す棒材の一部を
切り欠いた側面図、第６図は本発明の第四実施例を示す
横断面図、第７図は第６図に示す棒材の一部を切り欠い
た側面図、第８図は本発明の第五実施例を示す横断面図
、第９図は樹脂を含浸させたロービング束および同じく
樹脂を含浸させた組み紐の荷重−伸張線図、第１０図は
第９図のロービング束を構成するロービングおよび組み
紐を多数本ずつ用いたＦＲＰ棒材の予想される荷重−伸
張線図および鋼棒の倚重−伸張線図である。 ｌ・・・・・・ロービング、２．５・・・・・・組み紐
、３・・・・・・マトリックス、４・・・・・・ロービ
ング、６・・・・・・断熱層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数本の繊維製線状体が同一方向に引き揃えられた
   状態で、しかも、合成樹脂製マトリックスにより一束に
   結束されており、さらに、前記複数本の繊維製線状体の
   うちの一部の繊維製線状体は組み紐であることを特徴と
   する棒材。 ２、前記組み紐は、複数本のロービングを互いに組んだ
   ものであり、一方、組み紐以外の繊維製線状体は、前記
   ロービングと同種または異種のロービングであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の棒材。 ３　前記組み紐は丸打組物であり、組み紐以外の繊維製
   線状体は、丸打組物の中に芯糸として配されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の棒材。 ４、複数本の繊維製線状体が一本に撚り合わされた状態
   で、しかも、合成樹脂製マトリックスにより互いに接着
   されており、さらに、前記複数本の繊維製線状体のうち
   の一部の繊維製線状体は組み紐であることを特徴とする
   棒材。