JPH03103561A - 構造用ロッドの製造方法 - 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〉 本発明はコンクリート．プラスチックス等の構造用材料
に埋設して引張強度を高めるために用いる構造用ロッド
（以下ＦＲＰロッドという）に関する。

く従来技術〉 一方向の引張強度を強化したＦＲＰロッドは従来から知
られ各用途に利用されているが、このようなＦＲＰロッ
ドを例えば鉄筋や高張力鋼の代りにコンクリート用補強
筋材として用いれば、耐食性において卓越したものとな
り高度の腐食環境下においてもコンクリートの被覆厚さ
を特別に大きくする必要がなく、しかもＦＲＰＯツドの
比重が鋼材の６分の１程度であるため部体の軽量化を図
ることができる。更にブレストレストコンクリート用緊
張材として用いればＦＲＰロッドのヤング率が鋼材より
小さいため応力損失も小さくて済み、かつ鋼材の応力腐
食による破断を避けることができる。

然してこのような緊張利としてＩＩＩ補強プラスヂック
スを用いることについての研究は、１９５０〜６０年代
にわたって米国、英国およびソ連などにおいて行われて
きたが、このものに引張荷重を継続して加えた場合に、
複合体中の個々の補強繊維に生ずる引張応力度が一様で
ないため時間の経過とともに引張荷重が低下する現象、
即ち静的疲労が認められその研究が一時中断状態となっ
ていた。

しかし近年になって等断面を有するＦＲＰ製品に一定の
張力を加えつつ集束、成形せしめる引抜成形法などが開
発され、上記した静的疲労による荷重低下が大幅に改善
された結果、ＦＲＰロッドの非磁性特性に着目した緊張
材としての利用が再び注目されつつある。

ところで上記のようなＦＲＰロッドをコンクリート用補
強筋材や緊張材として利用する場合、コンクリートとの
結合性が極めて重要である。しかしながらＦＲＰロッド
の表面は樹脂で覆われておりコンクリートとの化学的接
着は期待できない。

そこでＦＲＰロッド自体の形態を撚り線構造や組紐構造
などに異形化し、引張応カに対する抵抗力を高める方法
（凹凸によるアンカー結果〉がもっぱら利用されている
。

ＦＲＰロッドの形態を撚り線構造とづる例としては特開
昭６１−２８０９２＠公報（以下先行技術１という）が
ある。これは高強カ低伸度の繊維芯に熱硬化性樹脂を含
浸し、かっ該ｍ維芯の周而に乾燥粉末剤をまぶし、さら
に該繊維の外周を編組体で被覆したのち、樹脂を加熱硬
化して撚り線構造「ＲＰロッドを｛９るものである。

またＦＲＰロツドの形態を組紐構造とする例としては特
開昭６０−１１９８５３号公報（以下先行技術２どいう
〉がある。これは引張り強度の大きな材料で形成される
細線を組紐状に編成することにより組Ｉｆｆｔ構造ＦＲ
Ｐロッドを得るものである。

確かに先行技術１および先行技術２は引張応力に対する
ＦＲＰロッドの抵抗力を高める点についてはすぐれたも
のをもつが補強繊維がＦＲＰロッドの長手方向に引揃え
られていないため引張強力の点で不利になりかつ個々の
補強繊維に生じる弓張応力度が一様でないため静的疲労
の問題も生じやずい。このことはブレストレストコンク
リ−１〜用緊張材として用いるときには不利となる。

このような観点からみると補強繊維の有する高強力を十
分に活用するには引抜成形法等により長手方向に補強繊
維をほぼ平行に配列し且つ表面に凹凸形状を右するＦＲ
Ｐロッドとすることが好ましい。

かかる技術の例としては特開昭６１−２７４０３６８公
報（以下先行技術３という）があげられる。これは長手
方向にほぼ平行に配列され熱硬化性樹脂により互いに結
束された円柱状の連続繊維束（コア〉の周囲に螺旋状に
連続！ｉｉ雑を捲きつけることによりエンボス（凹凸）
を形成せしめたＦＲＰロッドである。

確かに先行技術３は補強繊維の有する強力を十分に活用
する点及び少量のｍＭＦＪｋで異形加工を施す点ですぐ
れている。しかし、コアとこの周囲に螺旋状に捲きつけ
た連続４ｌｉｆｉ（捲回繊維〉との結合力はなお不十分
であり、従ってＦＲＰロッドとコンクリートとの結合カ
も不十分である。即ちコンクリート中に埋設された上記
ＦＲＰロッドに引張応力が作用すると、コアと捲回繊維
との間で剥離を生じコンクリートとの十分な結合カが得
られない。特に捲回ｍｍがアラミド繊維の場合には、該
繊維と熱硬化性樹脂との界面接着性が低いためこの傾向
が顕著となる。

従ってコンクリートとの結合力を十分なものとするには
、ＦＲＰロッドを構或するコアから捲回繊維が引き抜か
れない構造とすることが必要である。

〈発明の目的〉 本発明は以上のごとき事情を背景としてなされたもので
あり、その目的とするところはコアと捲回繊雑との結合
力を高めることによってコンクリートとの結合力にすぐ
れたＦＲＰロッドを提供することにある。

〈発明の構成〉 かかる目的を達成するためになされた本発明は「補強ｕ
ＡＮ束からなる繊維芯．該繊維芯を捲回する繊雑束，繊
維間に含浸．固化されてなる樹脂からなる構造用ロッド
において、捲回ずる繊維束の上面および下面を交互に通
過する二次補強繊維が［１ツドの長手方向に設けられて
なることを特徴とする構造用ロツド」である。

補強繊維束を構成するｌ！維はガラス繊維，炭素繊維，
アラミド繊維等の高強力低伸度繊維が好ましい。

繊維芯の構造は集束，撚合，編相等により形成されるが
連続繊維束を長手方向にほぼ平行に配列し引抜成形法等
により樹脂含浸してｍ維芯としたものが好ましい。この
場合、繊維芯における繊維の体積含有率（■「〉は３０
〜７０容最％とするのが好ましい。

ｔｌｉｉｆ芯を捲回するｉ［束を構成するｉｌｉｆ（捲
回繊維〉は、上述したｌｌ維芯を構成する繊維と同様、
ガラス繊維．炭素繊維，アラミドＩＩ雑等を用いること
ができるがポリエステルＩ！維，脂肪族ボリアミド繊維
，金属ｍ維，無機Ｉｌ雑等を用いてもよい。

捲回Ｉｌｉ維束の全繊度は２，０００〜１０，０００デ
ニールの程度とするのが好ましい。

捲回繊維束は２種以上用いるのが好適であるが、その場
合相互に交叉することなく捲回されていることが望まし
い。

捲回！！雑束の上面および下面を交互に通過する二次補
強繊維は繊維芯を構或する繊維と同様、高強力低伸度の
ガラス４！維．炭素繊雑，アラミド繊維等が好ましい。

二次補強繊維の全繊度は２，０００〜１０，０００デニ
ールが好ましい。

捲回繊維束の上面および下面を交互に通過する二次補強
繊維は構造上、平城におけるヨコ糸とタテ糸との関係に
おけるタテ糸に相当する。すなわち捲回繊維束は平織に
おけるヨコ糸に相当し、二次補強繊維はタテ糸に相当す
る。これを図面で示すと第１図は構造用ロッドの１例の
側断面図であるが、第１図において、１は二次補強ＩＩ
Ｎ、２，２′は捲回繊維束、３は繊維芯である。４は繊
維間に含浸．固化されてなる熱硬化性樹脂、５は繊維芯
を構成する補強ａｍ＜連続ｖａｔＩｉ〉である。

すなわち補強繊維゛５の繊維束からなる！Ｉ紺芯３を繊
維束２と２′とが捲回している。ここに繊維束２は例え
ば高強度低伸度高剛性の繊雑束であり繊維束２′は例え
ば高伸度高収縮性で樹脂との接着性の高い繊維束である
。

二次補強繊維１は捲回繊維束２の上面および捲回繊維束
２′の下面を平織のタテ糸の如く交互に通過しながら構
造用ロツドの長手方向に沿って配設されている。樹脂は
！１維芯を構成する補強！！紺．捲回繊維を構成するＩ
Ｉ雑，捲回繊維の上面および下面を交互に通過する二次
補強繊維等の繊維間に含浸され固化されている。

捲回繊維はモノフィラメント．スプリットファイバー，
テープ状物．マルチフィラメント等を用いることができ
るが、樹脂含浸性の点からみて、単糸繊度の低いマルチ
フィラメントが好ましい。

モノフィラメント等を用いる場合は微多孔を有する！Ｉ
絹などとして樹脂含浸性を高めるのが好ましい。

２種以上の捲回繊雑束を用いる場合、二次補強繊維１の
下面に位置する捲回繊維２は二次補強繊維１の上面に位
置する捲回Ｉａ維２′に対し、より剛直でかつより強撚
されたｍ維束とするのがよい。

具体的には例えば撚係数が１〜３のアラミド繊維を用い
ることができる。これに対し、二次補強繊維１の上面に
位置する捲回繊維２′は捲回繊維２に対し、より高伸度
と高収縮性とを右し、より弱撚の繊雑束とするのが好ま
しい。具体的には例えば上述の捲回繊維２を用いた場合
、捲回繊維２′としては、撚係数が０〜１の脂肪族ポリ
アミド繊維を用いるのが好ましい。

ｍ雑間に含浸・固化されてなる樹脂は熱可塑性樹脂とし
てはナイロン樹脂，ポリエーテルエーテルケトン樹脂．
ポリフェニルスルホン樹脂，ポリイミド樹脂などである
。

熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，エボ
キシ樹脂，ビニルエステル樹脂（例えばエボキシアクリ
レート樹脂）等であるが、構造用ロツドの形態安定性の
点からみれば熱硬化性樹脂を用いるのが好ましい。

本発明の製造方法は実施例で具体的に説明するが、例え
ば連続繊維束《補強繊維束〉を樹脂浴に通して樹脂含浸
したのち繊維束２を捲回せしめ、次に二次補強ｌＩｆｆ
ｌｌを構造用ロッドの長手方向に配設し、ついで繊維束
２′を捲回せしめたのち引抜成形を行い、ついで熱処理
により、または冷却により樹脂を固化せしめて構造用ロ
ツドを得る。

く発明の効果〉 本発明の構造用ロツドは、捲回！ｌ維束がＩＩ緒芯から
剥離することがないので構造用ロツドに引張応力が作用
した場合、コンクリートあるいはプラスチックスから構
造用ロッドのｍｅｌｔ芯が引き抜かれることがなく、補
強繊維束（連＞’Ａ繊維束〉からなる繊維芯の有する最
大強力まで構造体を補強することができる。

〈実施例〉 以下に実施例により本発明の構造用ロツドの製造方法を
説明する。

実施例１ 芳香族ポリエーテルアミド繊雑（以下エーテルアミドｌ
ｅｆｔという）としてパラフエニレンジアミン２５モル
％，テレフタル酸クＯ゛リド５０モル％，３．４′　−
ジアミノジフエニルエーテル２５モル％からなる重合体
を湿式紡糸して得た１５００５′？二−ル１０００フィ
ラメントのｉｌｌｆｔ（テクノーラ■帝人■製）を用い
、これを１５０本合糸して２２５，０００デニールの繊
維束を得た。得られた繊維束を引抜或形法によりエボキ
シアクリレート樹脂１００重五部にペンゾイルパーオキ
サイド２重量部を加えてなるレジンバス層に導き、繊維
芯とした。一方、エーテルアミドｌｌｉｌ１５００デニ
ール１０００フィラメント２本を合糸しｌこれに１８回
／１０ｃｍの撚りを施して捲回繊紺２としく直径０．５
ｍ）、これを上記繊維芯にビッヂ５　ｍｍで捲きつけた
。捲きつけ時の張力は７００３であった。次にエーテル
アミド繊［１５００デニル１０００フィラメント２本を
合糸して二次補強繊維とし、これを捲回繊維２の上に、
長手方向に３本円周上等間隔に供給し、次いでナイロン
ｍ維１２６６デニール２木を合糸したものを捲回繊維２
′とし捲回繊維２の捲きつけ方向と同方向にピッチ５Ｍ
で相互に交叉することのないように捲きけった。

この結果、捲回繊維２と捲回１１Ｉ［２’　とは並行し
てＩｌ雑芯に螺旋状に捲き付き、二次補強繊雑１を介し
て捲回繊維２は下測，捲回繊１２’　は上（１１１１に
位置する構造となった。この場合、捲回繊１２．二次補
強繊ｉ［ｆｌ，捲回ｌｌｉ維２′にはあらかじめ樹脂含
浸槽内の樹脂と同一の樹脂で含浸処理しておいてもよい
。

得られた樹脂含浸！ｌ雑構造体を２００℃の加熱炉に通
して硬化させ直径６１Ｍ１の棒状体（ＦＲＰロッド）を
得た。得られたＦＲＰロッドの長手方向におけるエーテ
ルアミド繊雑束の容積比率は６３．５％であった。

このＦＲＰロッドを外径２１．７．，内径１６，１．の
鋼製パイプ中に無収縮モルタルを充填材として両端を３
０備埋設し、４日間養生した。４日後のモルタル強度は
３９０Ｋｇ／Ｃｄであった。次いでこの試験体の両端の
鋼製パイプ部分を鋼製クサビで定着し島）＊！ｊ作所製
オートグラフ引張試験機を用いて引張試験を行った。結
果を表−１に示す。

比較例１ 二次補強繊ＩＩ１．捲回１１１２’がないことを除いて
は実施例１と同様に実施した。ＦＲＰロッドとコンクリ
ートとの結合力測定結果を表−２に示す。

表−２ 表−１

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造用ロッドの側断而図、１は二次補
強繊維，２．２’　は捲回ｔａＮ、３は！！維芯、４は
樹脂、５は補強ａｒｍ． （＊〉結合強度はＦＲＰロッドの埋設面積を九棒として
計拝した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 補強繊維束からなる繊維芯、該繊維芯を捲回する繊維束
   、繊維間に含浸、固化されてなる樹脂からなる構造用ロ
   ッドにおいて、捲回する繊維束の上面および下面を交互
   に通過する二次補強繊維がロッドの長手方向に設けられ
   てなることを特徴とする構造用ロッド。