JPH0241455A

JPH0241455A - 網状管状体よりなるマトリックス補強用構造体

Info

Publication number: JPH0241455A
Application number: JP63186079A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Kurihara; 和彦栗原; Shigezo Kojima; 小島　茂三
Original assignee: Polymer Processing Research Institute Ltd
Current assignee: Polymer Processing Research Institute Ltd
Priority date: 1988-07-26
Filing date: 1988-07-26
Publication date: 1990-02-09
Anticipated expiration: 2012-08-13
Also published as: JP2639502B2

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】ａ、産業上の利用分野本発明は、高弾性率繊維よりなる粗目管状網状体よりな
る立体構造体で、ＦＲＰやコンクリートなとの立体構造
物の補強体に使用される。

ｂ、ｆ＆来技術及び本発明が解決しようとする問題点１
、を来プラスチックやコンクリートなどの立体構造物を
補強する手段として、ガラス繊維や炭素繊維の短繊維を
、樹脂やコンクリートなとのマトリックスに混入する手
段が一般に行われているが、短繊維なので繊維の量の割
には補強効果が小さい。

そこで、近年３次元織物が注目を集めてきた（例えは、
繊維機械学会誌、昭和６１年１月号、Ｐ５６〜６１）。

しかし、この３次元織物は、生産速度が極端に遅く、産
Ｓ貸材として多量に安く使用するには不適である。また
装置が複雑で大型の製品を製造するには、装置費も高過
ぎる。出来た製品も、糸を複雑に絡ましであるので糸の
直線性を保てず、せっかく弾性率の大きな繊維を使用し
ても、曲げ弾性率などに効果が小さい。

３次元織物や短繊維を、ＦＲＰなとのマトリックスにＩ
Ｊｔ　ｆ口性を持たせるためには、ｔ＆ｉ維表面表面ン
カー処理をする必要がある場合が多い。そのため糸の段
階か、または製品の段階でアンカー剤をコートする工程
が必要であり、工程が煩雑になるばかりでなく、製造コ
ストも高くなる。

Ｃ１問題点を解決するための手段本発明は、大型の製品でも、高速で安価に製造可能な、
性能の良いマトリックスのＪ体補強構造体を鋭は研究し
た結果、弾性率の高い繊維が粗目の網目１人どなってい
る管イ人構造１４；をｆｆ！用−ｒることにより、実現
可能であることを見いだした。さらに復政個組み合わせ
ることにより、良い立体補強効果をもたらすことが出来
た。このためには、この網目管状体のタテ方向に繊維が
配置されている構造の網目で、少なくともそのタテ方向
に配置されている繊維の引張弾性率が２０００　ｋ　ｇ
／ｍｍ２以上の繊維を使用すること、およびその網目構
造体としては、網目が２　ｆｆ１ｆｆ１以上好ましくは
５　ｍｍ以上の網目が必要であることが実験結果判明し
た。

粗目管状体の網目を構成する必要条件を以下詳しく見て
行く。まず、引張弾性率が異なる種々の繊維で網目管状
体を試作し、補強されるマトリックスとして、エポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、コンク
リートにそれぞれの管状体の組み合わせた構造体を入れ
て、立体構造物を試作し、曲げ弾性率、耐クリープテス
ト、衝撃試験等を行い、補強効果を検討した。それより
、繊維の弾性率が２０００　ｋ　ｇ／ｍｍ２より低い通
常の６ナイロン、６６ナイロン、ポリエステル、ポリプ
ロピレン等の繊維は、補強効果が無いか、またはあって
も僅かで、経済性を考慮すると補強の意味をなさない。

これに対して、２０００　ｋ　ｇ　／ｍｍ２以上の弾性
率を持つ、超延伸ポリエチレン繊維、高弾性率ポリビニ
ルアルコール系繊維（ビニロンなと）、ガラスｍ碓、炭
素繊維、アルミナ繊維（ケブラーなど）′４では、いず
れも補強効果があった。また、スチールファイバーやア
モルファス金属繊維などの金属繊維、アルミナ繊維など
のセラミックｉ＆維なとも使用可能である。これらの繊
維は単独で部用されるばかりでなく、違う種類の繊維（
かならずしも高弾性率繊維でなくとも良い）を合わせた
り、混ぜて使用することも出来る。

糸の形態的な種類としては、モノフィラメント、マルチ
フィラメント、紡績糸、フラントヤーン、ローピンク、
紐、ローブなどが使用できる。

これらの高弾性率繊維よりなるヤーン、またはロービン
グも管状体のタテ方向に走行している構造で、しかもそ
のタテ方向の繊維が殆ど屈曲していない構造てないと補
強効果が少ないことも、実験結果ｉ１明した。但し、タ
テ方向を構成している糸全てが高弾性率繊維である必要
はない。タテ方向も厳宅にタテでなくともそれなりの補
強効果はあるが、タテ方向に対して３０度も４０度も傾
くよっては効果が少ない。一般の織物や編物を管状体に
したものは、ヤーンが屈曲してしまい、補強効果は少な
い。しかし、ヤーンやロービングを原料とした経緯直交
不織布（特公昭５１−９０６７、特公昭５３−３８７８
３）や、斜交３軸不織布く特公昭６２−５４９０４）や
多軸不織布またはフィラメントワインディング法等（以
下糸の交差不織布と略す）は、糸が実質的に直線的に配
置されており、これらを原料とした管状体は、いずれも
良い補強効果を示す。これらの糸の交差不織布は、タテ
、ヨコまたは斜交の相互の糸が接着剤で固定されており
、この接着剤を硬いものにすることにより、管状体とし
て自立性のある構造体にすることが可能になった。また
、この接着剤を適当に選択することにより、マトリック
スと親和性を増す糸にすることが出来、マトリックスの
補強効果を一層高めることが出来る。織物や編物を原料
にしたものは、管状体に自立性を持たせることも困難で
あるばかりでなく、マトリックスに親和性のあるアンカ
ーコート剤で処理しないと、補強材として使用できない
場合が殆どである。但し、織物や編物でも、管状体のタ
テ方向に配置される糸が高弾性率繊維よりなり、他の糸
は比較的細い糸か又は柔らかい糸よりなり、タテに配置
される糸の直線性を妨げないようにし、織り方も、絡み
織りなどで粗目の織物となし、しかも目上剤なとで硬く
仕上げた場合は、本発明の網状体して使用可能である。

網目は近接するヤーンとの距離で示し、これが２　ｍｍ
より短いものは、マトリックスの充填に時間がかかり、
実用的でないばかりでなく、充填圧力で管状体が歪み、
立体補強構造体としての設計した構造にならない。ある
程度の粘度の高い含浸マトリックスｌα体の場合は、５
　ｍｍ以上の網目があることが望ましい。但し、糸の交
差不織布を丸めたり折り曲げたりして管状体にした場合
の接合部や、交差不織布の一部のみが密な組織になって
いて、特定方向の補強効果を示す場合でも、管状体の全
体としては、粗目の網状体の部分が多く、マトリックス
の含浸を妨げない場合は、本発明に使用する管状体であ
る。

コンクリートでは、入ってる砂利の大きさにもよるが、
最低でも１０ｍｍ以上の網目でないと上記の弊害が生し
た。またコンクリート補強用では、その網目を接合して
いる接着剤を、親水性基を持つ接着剤にすることにより
、コンクリートとの親和性が増し、補強効果が増すこと
も実験結果判明した６例えは水酸基（ポリビニルアルコ
ール系接着剤）、酢酸基（酢酸ビニル系接着剤）、エポ
キシ基、カルボン酸基、スルフォン酸基等である。

これらの網目よりなる管状体の形状としては、円筒、楕
円筒、三角柱、四角柱、またはそれ以上の多角柱がある
。また多角柱の辺の一部が湾曲したものであっても、本
発明として使用される。いずれにしても、管状体のタテ
方向には高弾性率の繊維よりなる糸またはロービングで
ある必要がある。

ロービングや糸よりなる粗目網状体より、経緯直交不ｔ
ａ布、３軸斜交不織布や多軸交差不織布なとの糸の交差
不織布を、丸めたり、折り曲げて管状体に成型したもの
も本発明の構造体となる。

本発明は、これまで述べてきた管状体を、単独で使用す
るばかりでなく、複数個組み合わせて立体補強構造体に
することにもある。

網目管状体を組み合わせる方法としては、大きく分けて
２通りある。

その一つは、この管状体を複数個平行に並列させ、これ
を管状体のヨコ方向に弾性率の高い物体で連結し、補強
一体止する方法である。弾性率の高い物体としては、や
はり高弾性率繊維よりなる糸や粗目交差不織布、また鉄
筋や金属の板やバイブまたは高弾性率繊維よりなるロー
ブも使用される。糸や布状体では、並列している管状体
の全体を一体化するように、ヨコ方向に巻き付ける構造
にすることが出来る。巻き付ける糸や粗目布は、あらか
しめ１８着剤が付いているか、または巻き付けた後で接
着固定することが望ましい。鉄筋またはローブは、粗目
の網目を通して、管状体をヨコ方向に貫通させて一体化
させる構造体になる。鉄筋、鉄板やパイプなどは、並列
管状体のヨコ方向に並べて、並列管状体と、接着剤や、
固定具、糸なとで固定されている構造体になる。並列し
た管状体は、かならずしも同一平面内にある必要はなく
、円筒形なと湾曲した配列していても、管状体の軸芯方
向が互いに平行で、かつこの管状体の並列配置された形
態を取り、それを高弾性率繊維で連結してあれば良い。

もう一つの管状体の組み合わせ方として、この複数個の
管状体を、斜交または直交させて知み合せる方法である
。これは丸太小屋や校倉造り、合掌造りなと、丸木や角
材を組み合わせた構造のように、管状体を組み合わせる
方法である。もつと複雑な構造としては、ヨコ方向に一
定間隔て並列して多数本並べ、その上の段はそれと直角
方向に多数本一定間隔て並列して置く。これを繰り返し
て、出来た立体構造体の一定間隔の隙間に、垂直方向に
管状体を入れて行くことにより、管状体の立体積層構造
体にすることも可能である。これらの管状体相互が接す
る部分は、凹部を設けて、交差がより一体化しやすい構
造にすると、より補強効果のある構造体となる。組み合
わせた後は、そのままでも良いが、接着固定や、継ぎ金
具、糸なとて結んで、相互に固定しても良い。

これらの管状体の組み合せの方法は、図面による説明で
も具体的に述べる。

使用した管状体の端部を固定して、張力を掛け、管状体
のタテ方向にある糸に張力を働かせて糸の持つ弾性率を
より有効に働く構造にする事は、少ない繊維量て、より
補強効果を出させるためにも有効な手段である。

本発明の構造体で補強されるマトリックスとしては、エ
ボギシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂なとの熱硬化性樹
脂、ポリプロピレン樹脂やフッ化樹脂、液晶樹脂、ポリ
イミド樹脂などの熱可塑性樹脂、また土壌やアスファル
ト、石膏、コンクリートなどの土木建築資材、カーボン
なとのセラミック、アルミニウムなとの金属などの補強
用として使用される。

０９図面による説明本発明の構造体の例を図面により示す。

第１図くイ）は、管状体を構成している網状体の例で、
タテ糸とヨコ糸が直線的に交差し、接着剤で固定されて
いる、ヤーンによる直交積層不織布の例゛Ｃある。第１
図（ロ）は、タテ糸に対して斜交した糸が接着剤で固定
されている、ヤーンによる斜交；３軸不織布の例である
。いずれにしても、タテ糸が直線的に配置されており、
少なくともこのタテ糸が高弾性率繊維よりなっているこ
とが必要である。

第２図（イ）は、交差不織イａを丸めて管状体（ごした
例で、不ｍ布の接合部（胴貼部）Ｒは、糸密度が高いの
で、この部分を特に補強したい側面に配置することによ
り、補強効果を一層高めることが可能である。この円筒
には、必要に応して、ａ、ａ′のような凹部が多数個設
けてあり、管状！＄を絹み合わせる場合、この部分で交
差させろことにより、一体止が良くなる。第９図（ロ）
は、四角柱の例を示した。

第３図は、管状体を並列させ、そのヨコ方向を補強体で
強化した例で、第３図（イ）は、管状体１ａ、ｌｂ、１
ｃ・・・を１列に並列させ、鉄の棒状物質（途中に府が
付いていることが望ましい）２ンｔ、２ｂ、２ｃ・・・
が、ヨコ方向にへ通して一体化し、壁状４Ｉ造体とした
ものである。第３図（ロ）は、円筒状に配置した管状体
３ａ、３ｂ、３（−・・・を、高弾性率繊維よりなるロ
ーブ、′４で巻き付けて一体化したもので、柱状構造体
の例である。

第４図は、管状体を直交さして屈み合わせた例で、複雑
さを遵けるため、その一部だけしか示していないａ　５
　ａ、５ｂ、５ｃ　・１．６ａ、６ｂ。

６Ｃ・・・は、垂直に配列された管状体で、６の管状体
は図示していないが、図の左の方向まで定間隔に配置さ
れている。、７ａ、７ｂ、７ｃ・・・と８ａ、８ｂ、８
Ｃ・・・は、水平方向に交差するように配置されている
。５ａ、５　ｂ　−５Ｃ・・・の間にも８の管状体に平
行な管状体を、６ａ、６ｂ、６ｃ・・・の間にも７の管
状体に平行な管状体を追加して挿入することも可能であ
る。

ｅ、効果産業界では、簡単な構造で、大型の製品を品質（補強効
果）良く、しかもコスト安い立体補強体が求められてい
るが、本発明では、それらを可能にすることが出来た。

以下本発明の効果を具体的に述へる。

ＴＩ目の糸による管状体は、簡単な構造−Ｃ１大型の製
品も容易に製造可能である。

品質は、ヤーンが実質的に直線状をなしているので、繊
維の持っている高弾性率を充分に発揮てきる。士た、網
状体にするときの接着剤で、マドノックスと親ｆ目性良
く、しかも接着剤の硬さにより管状体を剛直にし、作業
性を良くすることが出来た。また粗目の構造体であるの
で、マトリックスの浸透性も良い。

このような、簡単な構造の管状体を組み合わせて立体補
強体とすることに、本発明の最大の特徴があり、しかも
絹合せの方法で、立体補強効果を最大に出せろ方式を、
自在に設計てぎる構造体を可能にした。また施工現場で
立体構造体に組み上げることも可能であるので、コンク
リート補強のような大型構造物の場合、基本部材である
管状体のみを１産して、現場に運搬し、現場で設計とう
りに組立か可能である。したがって、大型の立体構造体
を運搬する必要はなく、現場施工も楽である。

したがって、製造設備も簡単で、工程も簡略、しかも補
強効果も良いので、相対的に少ない繊維屑で補強効果を
発揮できるので、コストの安い構造体となる。

これに対して、従来の、一般の織物や編物又はホース編
みによる方法では、それ自体で自立性のある剛直な構造
体にするには、別工程が必要である。また糸目体のマト
リックスに対する親和性もない。織物や編物では５　＋
ｎｍ以上の粗目の構造体を効率よく製造することは困難
である。品質的にも従来の方法では、糸が屈曲しており
、繊維の弾性率を充分に発揮出来ていない。まして、こ
れらの管状体を絹み合わせて、簡単な立体補強体にする
発想は従来にはなかった。

に組み合わせた例である。

記号の説明ａ、ａ’は管状体に設けた凹部Ｒは、糸の交差不縁布を巻いて作った、管状体のラップ
部（胴貼り部）ｌａ、Ｉｂ、ｌｃは並列している管状体２ａ、２ｂ、２
ｃは鉄棒３ａ、３　ｂ、３ｃは、円形に並列されている管状体４は、巻き付けである高弾性繊維よりなる糸５ａ、５ｂ
、５ｃは、管状体６ａ、６ｂ、Ｇｃは、管状体７ａ、７ｂ、７ｃは、管状体８ａ、８ｂ、８ｃは、管状体出願人　株式会社　高分子加工研究所

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に使用できる網状体の例で、第２図は
本発明の管状体の例である。第３図は、管状体を並列に
並べて管状体のヨコ方向を鉄棒で一体化させた例である
。・第４図は、管状体を縦横第　１ｒｉＡ（イ）０口）第３図第４図茅２１団

Claims

【特許請求の範囲】

１．　糸またはロービングよりなる下記（イ）〜（ニ）
の構成を持つ、網状管状体よりなるマトリックス補強用
構造体。（イ）糸またはロービングが、直交または斜交している
、２ｍｍ以上好ましくは５ｍｍ以上の網目を持つ粗目網
状体よりなる管状体てあって、（ロ）その粗目網状体は、管状体のタテ方向に実質的に
直線的に配置された糸またはロービングを持ち、（ハ）少なくともその管状体のタテ方向に配置された糸
またはロービングの一部が、引張弾性率２０００ｋｇ／
ｍｍ＾２以上の高弾性率繊維よりなり、（ニ）管状体は
、構成する繊維自身の弾性率または糸に含浸したり、糸
間を接着している接着剤の硬さにより、自立性を有する
。
２．　糸またはロービングよりなる、網目ピッチが２ｍ
ｍ以上、好ましくは５ｍｍ以上ある直交または斜交不織
布が、丸められて円筒や楕円筒になっているか、または
折り曲げられて多角柱となり、構成している交差配置さ
れている糸の１方向が、管状体のタテ方向になるように
なった管状体で、しかも少なくともそのタテに配置され
ている糸の一部は弾性率２０００ｋｇ／ｍｍ＾２以上の
繊維である、網状管状体よりなるマトリックス補強用構
造体。
３．　請求項１、２の網状管状体のタテ方向が並列する
ように複数個配列されており、それらの管状体のヨコ方
向に高弾性率を持つように、高弾性率の物体て連結され
ている複数個の網状管状体よりなるマトリックス補強用
構造体。
４．　請求項１、２の網状管状体を、複数個相互に直交
または斜交させて組合わせてなる網状管状体よりなるマ
トリックス補強用構造体。
５．　請求項１、２で、網目が少なくとも１０ｍｍ以上
あり、高弾性率繊維またはそれを固定している接着剤に
親水性基があることにより、コンクリート補強を特徴と
した網状管状体よりなるマトリックス補強用構造体。
６．　請求項４において、網状管状体を相互に直交や斜
交される部分に凹部を設けて、交点が一体化可能にした
網状管状体よりなるマトリックス補強用構造体。
７．　請求項１、２、３、４の構成している管状体の端
部を固定して、管状体のタテ方向に張力を掛けてある網
状管状体よりなるマトリックス補強用構造体。