WO1995015255A1

WO1995015255A1 - Procede et appareil de moulage par etirage en continu de tiges en matiere plastique renforcee par fibres portant une rainure helicoidale

Info

Publication number: WO1995015255A1
Application number: PCT/JP1994/002036
Authority: WO
Inventors: Masao Kikuchi; Junji Hosokawa; Akira Sumitani; Haruhito Akimoto; Toshiharu Abekawa; Eri Suda; Shuji Shimozono; Nobuyuki Ozawa
Original assignee: Komatsu Ltd.; Komatsu Plastics Industry Co., Ltd.
Priority date: 1993-12-03
Filing date: 1994-12-02
Publication date: 1995-06-08
Also published as: EP0733465A4; US5811051A; NO962257D0; JPH07156280A; NO962257L; CA2176920A1; JP2613844B2; EP0733465A1

Description

CT 2036

- 1 - 明細書螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法及び装置技術分野

この発明は、コンクリート用筋材のうち、特に螺旋溝付き繊維強化プラスチック（以下 F R P と略称する）製ロッドの連続引抜成形方法及び装置に関するものである。背景技術

近年、コンクリート用の筋材として用いられてきた鋼材が、コンクリートに混ざっている海砂の塩分にさらされることや、また厳しい塩分環境でのコンクリー卜のひび割れにより鋼材が塩分にさらされること等による鋼材の腐食が問題となっている。そこで、鋼材の代替として耐腐食性に優れた F R P製のロッドを筋材として使用することが検討されてきている。 F R P製の筋材は、鋼材と同様にコンクリートとの結合力を強くする必要があり、その一つとして F R P製の筋材の外周に溝を設けているものがある。そして、 F R P製の筋材の成形方法としての引抜成形法としては , 繊維を長手方向に移動させながら筋材を成形する方法がある。

従来の螺旋溝付き F R P製ロッドを成形する方法及び装置としては、例えば、特公昭 5 7 — 1 8 4 8 4号公報、特開平 3 - 3 3 0 4 5号公報、特開平 4 — 1 2 8 2 8号公報、特開平 5 - 1 2 4 1 1 6号公報に示されたものが知られている。この各従来の技術の中で、特開昭 5 7 — 1 8 4 8 4号公報に記載のものは、図 1 に示すように構成されていて、マンドレル aの表面に熱硬化性樹脂 bを含浸したガラス繊維 c を引き揃え、それらを加熱金型 dに通過させて半硬化状態にしてガラス繊維補強樹脂体 g とし、次にその表面に離型剤を塗布あるいは被覆した金属線条 eを連続して螺旋状に巻き付け、その後加熱炉 f で加熱硬化させ、最後にその表面から金属線条 e を取り外すことによりガラス繊維補強樹脂体 gの表面に螺旋溝 hを形成するようにしている。また、特開平 3 — 3 3 0 4 5号公報のものは、図 2 に示すように構成されていて、線状の繊維基材 c ' に熱硬化性樹脂 bを含浸させ、次に繊維機材 c ' をプリフォーム金型 i に通して樹脂を未硬化もしくは半硬化状態にさせ、その後繊維基材 C ' の表面に靭性線条体 e ' を所定の間隔で螺旋状に巻き付け、さらに上記靭性線条体 e ' が巻き付けられていない部分の繊維表面を被覆するようにして耐熱性テープ j を螺旋状に巻き付け、次にこの状態でそれらを加熱炉 f で加熱硬化させ、最後にその表面から靭性線条体 e ' と耐熱テープ： j を除去することにより靭性線状体 e ' の表面に螺旋溝 hを形成するようにしている。

また、特開平 4 — 1 2 8 2 8号、特開平 5 — 1 2 4 1 1 6号の各公報に記載のものは、図 3 に示すように構成されていて、硬化前の F R P製ロッド kに帯状体 mを巻き付け、その後加熱炉で硬化させた後、帯状体 mを巻き取ることによって螺旋溝 hを形成するようにしている。

しかし、上記従来技術による螺旋溝付き F R P製ロッドの連続引抜成形方法及び装置には、次のような問題点がある。まず、特公昭 5 7 — 1 8 4 8 4号公報に記載のものでは、樹脂 bを含浸したガラス繊維 cを半硬化状とした後、該ガラス繊維 c に溝形成用の金属線条 eを巻き付けて、加熱硬化させている。この場合、特に言及していないが、図面によれば、加熱炉 f と樹脂含浸繊維との間に隙間を有する状態で硬化が行われている。すなわち、炉の内面と繊維表面とは非接触であるので、熱の交換が効率よく行われず、従って成形品表面の平滑性が良くない。また . 金属線条 eの断面形状について第 1 実施例では特に言及していないが、線条体の代わりにスパイラル状凸起を有する回転金型内を通過させることによって溝を設けるという第 2実施例によれば. 凸起の断面形状は円弧状であり、成形品の溝の断面形状も円弧状となっている。

ここで、コンクリート用筋材に要求される特性としては、高強度かつ高コンクリート付着力が挙げられる。高強度を得るためには溝の深さをなるベく浅くし、繊維の配向角を小さくする必要があり、一方高コンクリート付着力を得るためには、溝深さを深くするか、溝の表面積を大きくするかのどちらかの方法を取らなければならない。従って、高強度かつ高付着力を得るためには、溝の表面積を大きくすることが望ましい。しかし、溝断面形状が円弧状の場合、溝の深さを抑え、溝表面積を増やすには限界がある _c また、金属線条体 eの巻き付け、巻き取りに関する方法及び装置については概念的記載にとどまつており、具体性がない。

また、特開平 3 — 3 3 0 4 5号公報に記載のものでは、靭性線条体 e ' を使用しており、実施例にはその断面形状が円形の金属線や樹脂線が示されている。従って、この場合も、上記従来例と同様、高強度、高いコンクリート付着力を同時に満足する筋材が得られない。

また、この例では、断面形状円形の線条体をその直径の半分が樹脂含浸繊維に食い込む程度に巻き付けているため、繊維表面にはその靭性線条体 e ' の直径の半分が出っ張ることになり、その外側をさらに耐熱性テープ j で被覆して加熱硬化させているので- この場合も上記従来例同様、加熱炉内面と繊維とは非接触である ₍ また、材質については樹脂や金属が挙げられている。さらに、靭性線条体 e ' の巻き付け · 巻き取りに関する方法及び装置についての具体的な開示はない。

さらに、特開平 4 — 1 2 8 2 8号、特開平 5 — 1 2 4 1 1 6号の各公報に記載のものでは、溝を形成する材料としてロープ状合成樹脂などの帯状体 mを使用し、金型内で硬化と成形を同時に行っているが、その帯状体 mの具体的形状についてはなんら述べられていない。さらに、帯状体 mの巻き取りの回転速度は成形速度と連動させて一定とするため、巻き取り時に不具合が生じるすなわち、巻き付ける時は巻き付け回転速度を一定に設定しておいても問題はないが、巻き取る際に巻き取り回転速度を一定にすると、成形において成形ロッド引き取り速度、帯状体巻き付け速度を一定に設定しても、成形ロッド引取機、帯状体巻き付け装置のモーターの回転速度の精度等により若干の速度のずれが起こり、帯状体 mのピッチが微妙に変化する。たとえば、直径 8 m mのロッド表面に 4 m m幅の溝を交差螺旋状に形成する場合、ピッチを 4 O m mにすべく巻き付け回転速度と巻き取り回転速度を設定しても、上記の理由によりピッチが 3 9 m mにずれてしまった場合、成形品としては、溝の表面積が 3 6 . 0 %から 3 6 . 2 %にずれるぐらいであるからコンクリート付着力には影響を与えない, そして、実際の成形では引抜き成形が連続的に行なわれていく間に、少しづつピッチがずれることが多いが成形品特性に影響を与えない。しかし、実際に連続成形を行う場合、巻き取り位置に着目すると、この l m mのピッチのずれが 1 0 O m成形後には巻き取り位置が成形開始時に比べると 2 5 0 c mずれることになる , 従って、巻き取り機の巻取り速度を一定にしているとテープを巻き取れないことになる。

この発明は、かかる不具合を改善するためになされたもので、螺旋溝付き F R P製ロッドの外周面が平滑であり、螺旋溝のピッチが長手方向で変動することなく、補強繊維がきれいに引き揃えられて樹脂の含浸が均一に行なわれると共に、テープ巻き付け時における繊維のねじれが無くなるようにした螺旋付き F R P製ロッドの連続引抜成形方法及び装置を提供することを目的とするものである。発明の開示

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様によれば、複数の補強繊維を引き揃え、この補強繊維に張力を与えた状態において未硬化の熱硬化性樹脂を含浸し、その後この熱硬化性樹脂が含浸した繊維束に、樹脂含浸性を有すると共に伸縮性を有するテープを、その巻き付け角度がロッド軸方向に対する溝の角度とほぼ同一になるように螺旋状に巻き付け、ついでこのテープを巻き付けた繊維束を、実質的に成形ロッドと同一断面形状の孔を有する加熱金型内を通して前記熱硬化性樹脂を加熱硬化させ、その後前記テープを巻き取るようにした、螺旋溝付き繊維強化ブラスチック製ロッドの連続引抜成形方法が提供される。

上記構成によれば、溝を形成するための手段として、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維束に、樹脂含浸性を有すると共に伸縮性を有する偏平状のテープを巻き付けて加熱金型内を通すようにしたことにより、上記繊維束にテープを巻き付けたまま、実質的に繊維強化プラスチック製のロッドと同一断面形状を有する加熱金型内で成形と硬化が同時に可能となり、テープを巻き付けないで行なう成形と同様に仕上がり面の平滑な成形品を得ることができると共に、螺旋溝のピッチが長手方向に不用意に変動することが防止される。

そして、特に、上記テープが伸縮性を有していることにより、成形中の多少のピッチの変化に対応できると共に、テープにシヮが生じることがなくなって成形品の溝成形を良好に行なうことができる。また、上記テープが樹脂含浸性を有していることにより、繊維束に巻き付けられたテープに樹脂が含浸され、その樹脂が加熱硬化部で硬化するので、テープの強度は樹脂含浸のため向上し、テープは破断することなく巻き取ることができる。また、このようにテープの表面に樹脂層が形成されて硬化すると、成形品の表面は通常の引き抜き成形と同様に平滑性に優れたものとなる。そして、成形品の表面が平滑であることから、成形品をコンクリート緊張材として使用する場合、くさび型の定着体で狭持して緊張を与えるときに、成形品にかかる応力の集中を緩和することがでさる。また、補強繊維を供給する際に張力が与えられることにより、この補強繊維がきれいに引き揃えられて、樹脂含浸装置内での繊維のからみがなくなって樹脂の含浸が均一に行なわれ、さらに、その直後のスクイーズ部材による圧搾時に、繊維束の毛 ¾の発生が抑えられ、過剰樹脂だけが除かれる。また、テープの巻き付け時に、繊維束のたわみやぶれ、繊維のねじれ等が防止される。

なお、上記構成に加えて、前記加熱金型の孔の入口部が入口側を拡開状にしたテーパを有し、該入口部から繊維束を通すことが好ましい。

この構成によれば、テープを巻き付けた未硬化樹脂を含浸させた繊維束がスムーズに金型内に引き込まれ、テープが入口で緩むことがない。また、繊維束の表面に巻き付けられたテープはテーパーに沿って漸次押圧されながら繊維束の表面に食い込み、ついにはテープ表面が繊維束の表面とほぼ等しくなつて、金型内面を移動するため、テープの巻き付け位置が変動することなく確実に成形がなされ、同時に金型内面が繊維束の表面を摺動して未硬化樹脂の硬化が効率的に行われる。

また、本発明の他の態様によれば、

複数の繊維に所定の張力を与えて該繊維を束ねて供給する繊維供給装置と、この.繊維供給装置より供給された繊維束に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸する樹脂含浸装置と、テープに張力を与え且つ上記繊維束へのテープ巻き付け角度を一定にして、前記繊維束に所定のピッチで該テープを巻き付けるテープ巻き付け装置と、成形ロッドと実質的に同一断面形状を有していて前記繊維束を通過させて前記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱金型と、テープの巻き取り位置を略一定とさせる制御機構を有していて、前記加熱金型から出てきた前記繊維束からテープを巻き取るテープ巻き取り装置と、かくして成形された口ッドを引き取るロッド引き取り装置とを含む、螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形装置が提供される。

上記構成によれば、テープ巻き付け装置に張力を与える機構を備えたことにより、未硬化樹脂含浸繊維束にテープを巻き付けたものが金型に挿入される際テープはこの繊維束によく密着し、ゆるみがなく一定ピッチの成形品を与えることができる。

また、テープ巻取り装置にテープの巻き取り位置を制御する制御機構を備えたことにより、テープの巻き取りをスムーズに行なうことができて、長時間にわたる連続引抜き成形が可能になる。尚、上記構成に加えて、前記加熱金型の孔の入口部が入口側を拡開状にしたテ一パを有することが好ましい。図面の簡単な説明

本発明は、以下の詳細な説明及び本発明の実施例を示す添付図面により、より良く理解されるものとなろう。なお、添付図面に示す実施例は、発明を特定することを意図するものではなく、単に説明及び理解を容易とするものである。

図中、

図 1 は、第 1 の従来例を示す説明図である。

図 2は、第 2の従来例を示す説明図である。

図 3は、第 3の従来例を示す説明図である。

図 4 は、本発明方法を実施するための本発明装置の一実施例を示す概略的な説明図である。

図 5は、上記実施例の口一ビングラックの一例の要部を示す説明図である。

図 6 は、上記実施例の口一ビンダラックの他例の要部を示す説明図である。

図 7は、上記実施例におけるテープの巻き付け状態を示す説明図である。

図 8は、上記実施例の加熱金型装置の入口部を示す断面図である

図 9は、上記実施例のテープ巻き取り部の一例の要部を示す説明図である。

図 1 0 は、上記実施例のテープ巻き取り部の他例の要部を示す説明図である。

図 1 1 ( a ) , 図 1 1 ( b ) 及び図 1 1 ( c ) は、上記実施例のロッド引取り装置の他例の作用を示す説明図である。

図 1 2 は、フィルム状のテープを巻き付けたときの不具合を示す説明図である。

図 1 3 は、フィルム状のテープを巻き付ける時の状態を示す正面図である。

図 1 4は、フィルム状のテープを巻き付ける時の状態を示す平面図である。

図 1 5 ( a ) , 図 1 5 ( b ) 及び図 1 5 ( c ) は、本発明方法及び装置にて製造される螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの例を示す正面図である。発明を実施するための好適な態様

以下に、本発明の好適実施例による螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの製造方法及び装置を添付図面を参照しながら説明する。

本発明の実施例を図 4以下に基づいて説明する。

図 4 は、本発明装置の一実施例を示すものである。本実施例では、作業ラインの上流側から、口一ビングラック 1 、レジンバス装置 2、テープ巻き付け装置 3、加熱金型装置 4 、テープ巻き取り装置 5、ロッド引き取り装置 6が順次直線状に配置されている。

口一ビングラック 1 は、多数本の補強繊維 7を、これに張力を与えながら引き出されるようになつている。この張力を与える手段は、図 5 に示すように、補強繊維 7を巻いているボビン 8 の回転支持部にトルクリミッタ 9を介装して、このトルクリミッタ 9 の回転抵抗に杭してボビン 8が回転するようになっている。

上記トルクリミッタ 9の他例としては、図 6 に示すように、ボビン 8の側板 8 a と押え板 9 a の間にばね 9 bを介装して、このばね 9 b により必要な抵抗力を与えるようにしてものでもよい。なお、このときの押え力は、押え板 9 aの位置を変えることにより調節される。

レジンバス装置 2 は、溶融状態の熱硬化製樹脂 1 0 を溜めておくレジンバス 1 1 と、上記ロービングラック 1 から引き出された多数本の補強繊維 7をこのレジンバス 1 1 内に案内する複数の案内部材 1 2 a , 1 2 b , 1 2 c , …と、出口側に設けて補強繊維 7を繊維束 1 3 に束ねると共に、余分な樹脂を落とすための圧搾作用を行なぅスクイ一ズ部材 1 4 とからなっている。テープ巻き付け装置 3 は、スクイ一ズ部材 1 4 にて束ねられて引き出される未硬化樹脂を含浸した繊維束 1 3 の周囲に螺旋状にテープ 1 5を巻き付けるもので、図 4 に示すように、上記繊維束 1 3が貫通する回転板 1 6 と、テープボビン 1 7 と、このテープボビン 1 7から繰り出されるテープ 1 5 をガイドするテープガイド 1 8 と、この繰り出されるテープ 1 5 に所定の張力を与える卜ルクリミッタ 1 9 とからなっている。

このテープ巻き付け装置 3 は、図 7 に示すように、繊維束 1 3 の引き出し速度に対応して巻き付け角度 0 1 が一定になるように- 対繊維束角度 0 2が制御されるようになっている。

なお、このテープ巻き付け装置 3 は、それぞれ巻き方向を逆にして 2組配置してあり、 2組同時にあるいは 1組ずつ選択的に用いることができるようになつている。

加熱金型装置 4は、上記繊維束 1 3が通る間にこれを加熱してこの繊維束 1 3 に含浸された未硬化樹脂を加熱硬化するようになっている。図 8は、この加熱金型装置 4 の筒状の成形型 4 aを示すもので、この成形型 4 aの孔 4 bの入口角部の断面は、円弧状になっていると共に、入口側が大径となるゆるいテーパー状になっており、該孔 4 bの他の部分の内径は成形しょうとするロッドの径と同一になっている。そして、孔 4 bの入口側の開口径 D は、半径寸法で上記テープ 1 5 の厚さ分、例えば 0 . 1 m mだけ大きくなつており、このテーパー部分の長さは成形しょうとするロッド径が 8 m mの場合で約 2 O m m程度となっている。ここでいうテーパーとは、孔 4 b の入口側の断面積が入口側に行くに従って徐々大きくなればよく、直線的、あるいは放物線状でもよい c CT P94 2036

- 12 - テープ巻き取り装置 5 は、加熱金型装置 4 にて成形されて引き出される成形ロッド 1 3 aからテープ 1 5を引きはがして巻き取るもので、回転板 2 0 にテープ巻き取りボビン. 2 1 が設けてあり回耘板 2 0がテープ巻き取り装置 3 と逆方向に回転するようになっている。

このテープ巻き取り装置 5 は、上記テープ巻き付け装置 3 と対応して、それぞれ巻き取り方向を逆にして 2組配置してあり、 2 組同時に、あるいは 1組ずつ選択的に用いることができるようになっている。

図 9は、上記テープ巻き取り装置 5 の巻き取りガイド部の一例を示すものである。ガイド部 2 2 は、角度センサ 2 3 を設けたフリーガイド 2 4 と固定ガイド 2 5 とからなっており、このセンサ付きのフリーガイド 2 4 は成形ロッド 1 3 a に巻き付けたテープ 1 5 の巻き取り位置が軸方向に、例えば 5 m m下流側（ a方向） - あるいは上流側（ b方向）にずれたときに、これを検知して巻き取り回転速度を速く、あるいは遅くするようになっている。なお、この場合、角度センサ 2 3付きのフリーガイド 2 4 のガイド部と成形ロッド 1 3 a との距離は約 1 0 m mが適当である。

図 1 0 は、上記巻き取りガイド部の他例を示すものである。これは、角度センサ 2 3の代わりにフリーガイド 2 4 ' の両方向の移動限界位置を、それぞれレーザ発信部 2 6 a とレーザ受信部 2 6 b とからなる一対のセンサ 2 7 a , 2 7 bで検出するようになっている。フリーガイド 2 4 ' はその中間部が支持体 2 8 に枢支されていて、テープ 1 5 の巻き取り位置に応じて揺動するようになっていて、成形ロッド 1 3 a の引き出し方向に一定量のずれ (例えば 5 mm ) が生じると一方のセンサ 2 7 a ( 2 7 b ) のレーザビームを横切ってこれが検出され、巻き取り速度が速く (あるいは遅く）なるようになつている。

なお、上記例に限らず、口ッド成形速度、テープ 1 5の巻き付け回転速度、巻き取り回転速度を旨く制御することにより、同一ピッチの巻き付けのまま、巻き取り位置の制御を行なうことがでさる。

ロッド引き取り装置 6は、上記成形ロッド 1 3 aを狭持してこれを引き取り方向に引っ張るもので、ロービングラック 1 よりの強化繊維 7の引出し力は実質的にこの引取り装置 6の引っぱり力によって発生する。

このロッド引取り装置 6は、図 4に示すようにベルト式のものが用いられるが、図 1 1 ( a ) , 図 1 1 ( b ) , 図 1 1 ( c ) に示すように、 2組のクランプ装置 2 9 , 3 0をそれぞれ引き出し方向に離間し、かつ引き出し方向に往復動可能に設け、交互にクランプ、アンクランプを繰り返しながら引き出し作動するようにしてもよい。

次に、上記装置を用いて直径 8 mmの交差溝付きの F R P製ロッドを成形する方法を説明する。

まず、ロッド引き取り装置 6の駆動に従って口一ビングラック 1 から多数本の補強繊維（カーボン繊維、東レ社製、 T一 7 0 0 S の 1 2 K ) 7 が、これのトノレクリミッタ 9 により 4 0 0〜 5 0 0 gの張力を与えながら引き出される。これにより、補強繊維 7には合計 3 0 k gの張力がかけられる。

補強繊維 7は、レジンバス装置 2にてエポキシ樹脂（シェル社製、 S h e 1 1 9 4 0 0 ) に浸潰され、スクイ一ズ部材 1 4にてスクイーズ（圧搾）されて、未硬化のマトリックスレジンが含浸された繊維束 1 3 として束ねられて成形ロッド状にプリフォームされる。

テープ巻き付け装置 5 によるテープ 1 5 の巻き付けは、図 7に示すように、繊維束 1 3に対して 02の角度にてテープ 1 5を繰出していくが、この繰出し角度 02 は繊維束 1 3への巻き付け角度 1 と同一になるようにする。この両角度 01 ， 02 が違う場合、巻き付けピッチにずれが生じたり、またそのために巻き付けたテープ 1 5がゆがんでしまい、成形品の性状に異常や連続成形性を損なうことになる。

このとき、溝形状が深さ 0 . 1 2 m m、溝比表面積 3 6 % , ピッチ 4 0 mmのロッドを得るために、テープとしてテトロン製のテープ（紡織繊維として、縦糸： 1 0 0 D /より糸 3 1 本、横糸： 1 0 0 D x 2、横糸密度： 3 8本 / 3 c mを使用した平織りテープ）で、厚さ 0. 1 2 m m、幅 4 m mのものを使用し、テープ巻き付け速度を 1 2 . 5 r . p . m . テープ引張り力を 2 0 0 gに設定し、未硬化樹脂を含浸した繊維束 1 3 にこのテープを 2組のテープ巻き付け装置 3 , 3 にて交差状に巻き付けて加熱金型装置 4に導いた。

加熱金型装置 4では、これの入口の角部が円弧状になっていることと、テ一パ状になっていることにより上記繊維束 1 3 はスムーズに金型内部へ引き込まれていく。そして、繊維束 1 3 に巻き付けられたテープ 1 5 はテーパに沿って漸次押圧されながら繊維束 1 3の表面に食い込んでいき、ついにはテープ表面が繊維束 1 3の表面と略等しくなつて金型内面を移動し、テープ 1 5 はこれの巻き付け位置を変動することなく確実にテープ 1 5 による成形が行なわれ、同時に金型内面に沿って繊維束 1 3 の表面が移動して未硬化樹脂の硬化が効率的に行なわれる。

次に、加熱金型装置 4 にて加熱硬化されて出てきた成形ロッド

1 3 a より、テープ巻き取り装置 5 にて順次テープ 1 5 を巻き取って剥がしていき、これにより成形品である F R P製ロッドを得た。

このとき、巻き取られていくテープ 1 5 はフリーガイド 2 4， 2 4 ' にてガイドされ、これの巻き取り位置が例えば 5 m mずれると角度センサ 2 3 , 2 7 a , 2 7 bが働き、巻き取り回転速度がこれに適応して制御される。例えば、図 9 において、角度センサ 2 3がフリーガイド 2 4 の位置が a側に 5 m mずれたことを感知すると、角度センサ 2 3からの信号により巻き取り回転速度が速くなり、フリーガイド 2 4 の位置が b側に 5 m mずれたことを感知すると、角度センサ 2 3からの信号により回転速度が遅くなり、フリーガイド 2 4が常時プラス、マイナス 5 m mの範囲に収まるように位置の補正が行なわれる。

以上の方法により、成形速度 5 0 c m / m i nで交差螺旋溝付きコンクリート補強材を成形したところ、樹脂を定時間毎に継ぎ足すだけで、一昼夜かけて、 1 0 0 O mを連続成形しても、全く不具合を生じることなく、成形を行うことができた。また、成形品の特性は初めから終わりまで変わることがなかった。その平均値を示すとロッドの引張強度 1 2 t o n、コンクリート付着力は 8 5 k g / c m 2 (コンクリート圧縮強度 3 6 8 k g / c m 2 ) であった。

上記成形時において、補強繊維 7 は張力が与えられていることにより、レジンバス装置 2 内できれいに引き揃えられ、レジンバス 1 1 内での繊維 7のからみがなくなり、また樹脂の含浸も均一に行なわれる。そして、スクイーズ部材 1 4 にて未硬化樹脂を含浸した繊維束 1 3の毛羽の発生が抑えられると共に、過剰樹脂が除かれる。また、この張力により、テープ 1 5 の巻き付け時に繊維束 1 3のたわみやぶれ及び巻き付けによる補強繊維 7のねじれを防止できる。

なお、上記補強繊維 7 の全張力は常に一定ではなく、ロッドの径、溝形状、テープ 1 5 の巻き付け張力、成形速度等の諸条件の変化に対応させて調節する。

本発明における「テープ」とは、形状が偏平で以下の機能を有するものをいう。

( 1 ) 樹脂が含浸するもの、すなわち、内部空隙部に未硬化樹脂が含浸する特性をもつもの、

( 2 ) 伸縮性があり、巻き付け時に繊維束 1 3 にフィッ卜するもの、

( 3 ) 材料の体積率が小さく、金型加熱によりテープにシヮが生じないもので、例えば、

1 ) 織物のように連続繊維を製織したもの、

2 ) 不織布、紙、マツ卜の様に単繊維や長繊維と入った不連続繊維をランダムに集合させたもの、

3 ) 連続繊維に不連続繊維を絡めたもの等、があげられる。

ここで、繊維は綿や麻等の天然繊維、ポリエステルやビニロン等の合成繊維、アセテート系等の半合成繊維、レーヨン系等の再生人造繊維、金属やガラス等の無機繊維が使用される。

4 ) スポンジ状のものも使用可能である。

上記スポンジ状テープとは、ここでは連続気泡フォームのテープを指し、気泡が連続状で流体が自由に通過できる材質の物をいう , なお、必要によりテープに補強材を混入させる場合もある。そして、このスポンジの製造方法は、

( 1 ) 熱や副成分等により、ガス化しやすい膨張剤や発泡剤を混合する、

( 2 ) プラスチック製造の際に発生するガスを用いて、

( 3 ) 該ガスを吹き込む、

( 4 ) 機械的、電気的に穴を開ける、が挙げられる。また、スポンジテープの成形方法は

( 1 ) カレンダー、押し出し、コンペアベルトキヤスティング等の連続成形方法、

( 2 ) キャスティング、射出、熱間プレス等のバッチ式成形方法、が挙げられる。上記のような一般的な方法により製造される物ならすべて採用される。

上記螺旋溝付き口ッドを構成する材料としては、補強鏃維として、カーボン繊維、ガラス繊維等の無機繊維や、ァラミド繊維等の有機繊維が用いられ、マトリックス樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、フエノール樹脂等の熱硬化性樹脂が用いられ、本願でもこれを使用した例を示したが、状況に応じて、ナイロン、ポリエステル等の熱可塑性樹脂を用い、加熱硬化の代わりに、冷却硬化させて成形する場合もある。偏平状のテープを用いることで以下のことが可能となる。例えば、直径 8 mmの溝深さ 0. 1 2 m m、溝の比表面積 3 6 %の交差螺旋溝口ッドを得ようとした場合、テープの厚さ 0. 1 2 m m 幅 4 mmの繊維加工品テープを使用するとピッチ 4 0 mmとすれば良い。

ここで、上記従来の技術での成形方法で溝形成用に直径 0 . 2 4 mmの線状体を使用する場合においては、直径 0. 2 4 m m 線条体をロッドを半分埋めるとすると、上記溝の表面積を得るには、ピッチは 1 . 3 m mとなる。かかる非常に小さいピッチでは. 線条体の巻き付け、巻き取りで成形されるロッド内の繊維の配向に乱れが生じ、強度低下を起こすことがわかっている。また、このような非常に小さいピッチでの生産は現実的ではない。したがって、本発明のように、大きな溝比表面積を得られる断面形状の平たいテープを使用することが望ましいのである。

また、同じ平たいテープを用いるばあいでも、フィルム状のテープを使用した場合、わずかな角度のずれにより、図 1 2 に示すように、フィルム状のテープ 3 1 の片面が浮き上がってしまいがちである。しかし、本発明に示すテープ 1 5 を使用した場合、溝角度 1 と巻き付け角度 02 が多少ずれを起こしても、フィルム状のもののように浮き上がることがない。すなわち、テープ 1 5 は収縮性を有するためせん断変形が大きく、未硬化樹脂が含浸した繊維束 1 3 とテープ 1 5がフィッ卜しやすくなる。従って、テープ使用の場合は巻付け角度 02の調整がある程度ラフでよいが、フィルム状のテープ等を使用した場合は、巻付け角度 2の調整に厳密さを要求される。 - 19 - また、テープがテープ供給用のボビンから引き出される際、図 1 3 , 図 1 4 に示すように、テープがフィルム状のものだと左右の巻き返し部分でしわにならないようにするため同心円形（バームクーヘン状）に巻き付けておかなければならず、テープ長さが制限される。

また、本発明に関し円形断面状ロッドを製造する例で説明を行なってきたが、これに限定されるものではない。 9 0。以下の角度を一辺でも有する断面形状（例えば三角、四角、 T字状等）のロッドでは、その角に繊維加工品テープを巻き付けると、テープはかなり深く食い込むので不適であるが、六角形、楕円等の形状の物は、テープの食い込みが上記形状に比べ小さいので、必要により適用することができる。

本発明では、成形されるロッドは要求される強度やコンクリート付着力により補強繊維の数（ V f ) 、ロッドの径、溝の深さ、溝の面積等を任意に選ぶ。すなわち、要求強度に対応するロッド径、 V f 、溝深さはある程度規定されるので、溝の表面積を要求コンクリート付着力に対応されるように、テープ厚さ、テープ本数を選択し、引き抜き速度、巻き付け回転速度（テープが複数本であればすれぞれの回転速度）、巻き付け回転方向を設定する。

本発明方法及び装置にて成形されるロッドの例を、図 1 5を参照しながら以下に示す。

( 1 ) 一条溝（図 1 5 ( a ) ) 。これの幅及びピッチは種々変えられる。

( 2 ) ピッチが除々にずれていく一条溝（図 1 5 ( b ) ) 。

( 3 ) 交差溝（図 1 5 ( c ) ) 。これの各溝の幅及びピッチはそれぞれ種々に変えられる。

( 4 ) 上記各溝を軸方向に混在させてあるもの。

次に、本発明の上記実施例に対する比較例を以下に示す。

(比較例 1 )

口一ビングラック 1 内の繊維 7の張力を解除した他は、上記実施例とまつたく同じ方法で成形を行った。

その結果、

( 1 ) プリフォーム部でカーボン繊維束が大きく膨らみ毛羽が発生するし、

( 2 ) 巻付け部で織物繊維の巻付けにより、カーボン繊維束

1 3が大きく振られてカーボン繊維束 1 3がねじれるといった不具合が発生した。そして、 5 0 m程成形を行ったところで、ついにプリフォーム部でカーボン繊維がつまり成形不能となった。

(比較例 2 )

テープ巻付け時のテープに張力をかけないこと以外は、実施例とまったく同じ方法で成形を行った。

その結果、成形開始時から金型入口でテープがゆるみ、溝の形状が一定しない成形品ができた。

(比較例 3 )

テープの代わりに、径が l m mのテトロンコード（テトロン繊維を丸く編んだ紐）を使用した他は、実施例とまったく同じ方法で成形を行った。

その結果、（金型入口テーパーが小さいために） 1 0 m程成形を行ったところでテトロンコードが金型入口で完全に緩み、ピッチが一定でない溝を有する成形品となってしまった。 (比較例 4 )

入口にテーパーを設けず、半径 3 m mの円弧状の加ェだけを施した金型を使用した他は、実施例とまったく同じ方法で成形を行った。

その結果、 5 m程成形を行ったところでテトロンテープが金型入口で完全に緩み、ピッチが一定でない溝を有する成形品となつてしまった。

また、テーパー付きでない金型の場合、巻き付けたテープがずれていった。この巻き付けたテープが極端にずれれば、ロッドの形状が乱れ、また、連続成形により、このテープのずれがひどくなりテープが金型入口で未硬化樹脂含浸繊維束より浮いてしまいテープが溜って、ロッドに一定の形状の溝を施さなくなる。

なお、本発明は例示的な実施例について説明したが、開示した実施例に関して、本発明の要旨及び範囲を逸脱することなく - 種々の変更、省略、追加が可能であることは、当業者において自明である。従って、本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された要素によって規定される範囲及びその均等範囲を包含するものとして理解されなければならない。

Claims

請求の範囲

1 . 複数の補強繊維を引き揃え、この補強繊維に張力を与えた状態において未硬化の熱硬化性樹脂を含浸し、その後この熱硬化性樹脂が含浸した繊維束に、樹脂含浸性を有すると共に伸縮性を有するテープを、その巻き付け角度がロッド軸方向に対する溝の角度とほぼ同一になるように螺旋状に巻き付け、ついでこのテープを巻き付けた繊維束を、実質的に成形ロッドと同一断面形状の孔を有する加熱金型内を通して前記熱硬化性樹脂を加熱硬化させその後前記テープを巻き取るようにした、螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法。

2 . 前記加熱金型の孔の入口部が入口側を拡開状にしたテーパを有し、該入口部から繊維束を通すことを特徴とする、請求の範囲第 1項に記載の螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形方法。

3 . 複数の繊維に所定の張力を与えて該繊維を束ねて供給する繊維供給装置と、この繊維供給装置より供給された繊維束に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸する樹脂含浸装置と、テープに張力を与え且つ上記繊維束へのテープ巻き付け角度を一定にして、前記繊維束に所定のピッチで該テープを巻き付けるテープ巻き付け装置と、成形ロッドと実質的に同一断面形状を有していて前記繊維束を通過させて前記熱硬化性樹脂を硬化させる加熱金型と、テープの巻き取り位置を略一定とさせる制御機構を有していて、前記加熱金型から出てきた前記繊維束からテープを巻き取るテープ巻き取り装置と、かくして成形されたロッドを引き取るロッド引き取り装置とを含む、螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形装置。

4 . 前記加熱金型の孔の入口部が入口側を拡開状にしたテーパを有することを特徴とする、請求の範囲第 3項に記載の螺旋溝付き繊維強化プラスチック製ロッドの連続引抜成形装置。