JPH0637147Y2

JPH0637147Y2 - 繊維強化プラスチック製桁材

Info

Publication number: JPH0637147Y2
Application number: JP19036587U
Authority: JP
Inventors: 誠一田井中; 泰博西; 明西村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1994-09-28
Anticipated expiration: 2002-12-14
Also published as: JPH0194517U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、繊維強化プラスチック（FRP）からなる、
Ｉ形、Ｈ形、Ｔ形等の桁材に関する。

（従来の技術） FRPからなる桁材としては、たとえば特公昭62-23139号
公報に記載されているようなものが知られている。この
従来の桁材は、複数枚の補強繊維織物を所望の桁材形状
を形成するように重合せ配置するとともに、その重合せ
配置したすべての織物を補強繊維糸で一体に縫合し、か
つ樹脂を含浸してなるものである。ところが、この桁材
は、縫合に使用している補強繊維糸間で織糸が弧状に曲
がっていたり、樹脂の含浸むらがあったりして、所望の
機械的特性を発現できないことがあるばかりか、製品間
における特性のばらつきが大きいという問題がある。そ
れは、次のような理由による。

すなわち、上記従来の桁材は、製造上は、一般に、重合
せ配置したすべての織物を補強繊維糸で一体に縫合して
なる、いわゆるプリフォームを使用し、そのプリフォー
ムを、樹脂を含浸しながら引抜成形することによって作
っている。ところが、そのようなプリフォームは、補強
繊維糸で縫合されているとはいえ、補強繊維糸間では織
糸が自由に動き得る状態にあるので、引抜ダイとの擦過
によって、主として表面に位置する織物の織糸が補強繊
維糸間で弧状に曲がりやすい。しかるに、FRPは、周知
のようにその特性が補強繊維の方向に大きく左右され
る、いわゆる異方性材料であるから、そのように織糸が
曲がってしまったのでは、もはや所望の特性を発現する
ことはできない。しかも、曲がりの程度が引抜条件によ
って微妙に変わるので、製品間の特性のばらつきも大き
くなる。

もう一つの理由は、上記従来の桁材は、所望の桁材形状
を形成するように重合せ配置したすべての織物を補強繊
維糸で一体に縫合してなるプリフォームを使用するか
ら、その内部にまで樹脂が十分に行きわたらず、樹脂分
布のむらが大きくなりがちであるからである。このよう
な不都合は、当然、厚肉になるほど大きくなる。

結局、従来の桁材は、所望の機械的特性が得られなかっ
たり、製品間における特性のばらつきが大きかったりし
て、改善が望まれている。

（考案が解決しようとする問題点）この考案の目的は、上記桁材の上述した問題点を解決
し、設計値に極めて近い機械的特性を発現し得るばかり
か、製品間における特性のばらつきが少ないFRP製桁材
を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）上述した目的を達成するために、この考案においては、
複数枚の補強繊維織物を重ね合わせ、補強繊維糸で一体
に縫合してなる複数組の補強繊維基材が所望の桁材形状
を形成するように組合せ配置され、その組合せ体には補
強繊維からなる目止織物が重畳され、かつ上記組合せ体
および上記目止織物には樹脂が含浸されていることを特
徴とする繊維強化プラスチック製桁材が提供される。

この考案の桁材をその製造方法とともに詳細に説明する
に、この考案においては、まず、複数枚の補強繊維織物
を重ね合わせ、補強繊維糸で一体に縫合してなる補強繊
維基材を用意する。

補強繊維織物は、たとえば炭素繊維、ガラス繊維、ポリ
アラミド繊維等の高強度、高弾性率繊維のマルチフィラ
メントを織糸とする平織物、朱子織物、綾織物のような
ものである。もっとも、織物は、経糸と緯糸とが直交し
ている、通常の、いわゆる２方向性織物であってもよ
く、経糸に対して緯糸が＋30°〜＋60°または−30°〜
−60°の方向に延在している、いわゆるバイアス織物で
あってもよく、それらの織物を、所望の枚数、必要に応
じて経糸または緯糸同士が互いに交差するように重ね合
わせ、補強繊維糸で一体に縫合して補強繊維基材とす
る。

縫合に使用する補強繊維糸は、やはり上述した高強度、
高弾性率繊維のマルチフィラメントからなるものであ
る。しかして、そのような補強繊維糸による織物の縫合
は、単環縫いまたは本縫いによって行う。好ましいの
は、単環縫いである。なお、補強繊維糸は織糸よりも十
分に細いが、織糸よりも破断伸度が大きく、かつ後述す
る成形温度における収縮率が２％以下と小さいものであ
るのが好ましい。というのは、縫合に使用する補強繊維
糸は、織糸にくらべて大きく屈曲せざるを得ないが、屈
曲が大きいとその部分に応力が集中するようになり、そ
の場合、補強繊維糸が織糸よりも先に破断して縫合部分
からの桁材の破壊が進行するようになることと、熱収縮
率が大きいと成形時の熱で大きく収縮して織糸の配列を
乱してしまうことがあるからである。

この考案においては、複数組の、上述した補強繊維基材
を用い、それらを所望の桁材形状を形成するように組み
合わせる。すなわち、組合せ体を得る。たとえば、Ｉ形
の桁材を成形する場合には、補強繊維基材をコの字状お
よび逆コの字状に折り曲げて背中合せに配置し、さらに
必要に応じてその上下面に別の補強繊維基材を重ね合わ
せてＩ型にするわけである。

次に、かくして得られた重合せ体に目止織物を重ね合わ
せた後、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェ
ノール樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂等の
熱硬化性樹脂を含浸し、または含浸しながら、周知の引
抜成形法によって桁材形状への最終的賦型と樹脂の硬化
とを行い、桁材を得る。

上記目止織物は、成形後に樹脂中に残存することから、
樹脂の補強材として作用するものであるのが好ましく、
上述した高強度、高弾性率繊維からなるものであるのが
好ましい。ここで、目止織物は、たとえば特開昭61-342
44号公報に記載されているようなもので、経糸または緯
糸の少なくとも一方に連続または不連続に線状に付着し
た、ナイロン、ポリエステル、塩化ビニリデン、塩化ビ
ニル等の、比較的低融点の熱可塑性ポリマーによって経
糸と緯糸とをそれらの交錯部において接着し、目止した
ものである。したがって、この目止織物は、引っ張られ
ても目ずれを起こすことはない。なお、目止織物には、
上述した熱可塑性ポリマーが片面のみに現われているも
のや、両面に現われているもの等があるが、片面のみに
現われているものを使用する場合には、熱可塑性ポリマ
ーの現われている面が組合せ体の側になるように配置
し、引抜成形時に熱可塑性ポリマーが引抜ダイに付着し
ないようにするのが好ましい。また、熱可塑性ポリマー
が両面に現われているものを使用する場合には、目止織
物の上に、一般にスクリムクロスと呼ばれている、極薄
の、たとえばガラス繊維織物等をさらに重ね合わせるの
も好ましい。

かくして、この考案のFRP製桁材が得られるわけである
が、通常、引抜成形後に所望の長さに切断する。なお、
含浸する樹脂は５〜50ポイズ程度の粘度に調整しておく
のが好ましく、成形温度（引抜ダイの温度）は120〜180
℃程度であるのが好ましい。また、引抜速度は、0.3〜2
m/分程度である。

（実施態様）図面はＩ形桁材を示すもので、補強繊維からなる、経糸
に対して緯糸が＋45°方向に延びているバイアス織物１
と経糸に対して緯糸が−45°方向に延びているバイアス
織物２とを経糸の方向が桁材の長手方向になるように重
ね合わせ、補強繊維糸３で単環縫いして一体に縫合して
なる補強繊維基材４が、コの字状に折り曲げて配置され
ている。同様に、補強繊維からなる、経糸に対して緯糸
が−45°方向に延びているバイアス織物５と経糸に対し
て緯糸が＋45°方向に延びているバイアス織物６とを経
糸の方向が桁材の長手方向になるように重ね合わせ、補
強繊維糸７で単環縫いして一体に縫合してなる補強繊維
基材８が、逆コの字状に折り曲げられ、かつ上記補強繊
維基材４と背中合せになるように配置されている。さら
に、補強繊維基材４と８との組合せ体の上面には、経糸
に対して緯糸が−45°方向に延びているバイアス織物９
と、経糸に対して緯糸が＋45°方向に延びているバイア
ス織物10とを、経糸の方向が桁材の長手方向になるよう
に重ね合わせ、補強繊維糸11で単環縫いして一体に縫合
してなる補強繊維基材12が組み合わされている。同様
に、補強繊維基材４と８との組合せ体の下面には、経糸
に対して緯糸が−45°方向に延びているバイアス織物13
と、経糸に対して緯糸が＋45°方向に延びているバイア
ス織物14とを、経糸の方向が桁材の長手方向になるよう
に重ね合わせ、補強繊維糸15で単環縫いして一体に縫合
してなる補強繊維基材16が組み合わされている。結局、
４組の補強繊維基材４、８、12、16がＩ形の桁材形状を
形成するように組合せ配置されている。

補強繊維基材４、８および12で囲まれる、桁材における
ウエブ部とフランジ部との境界部分においては、補強繊
維基材４、８が曲率をもつように曲げられるが、そのま
まではその部分が樹脂のみになってしまい、FRPにはな
らないので、それを防止するため、補強繊維を一方向に
引き揃えてなる調整材21が入れられている。同様に、補
強繊維基材４、８および16で囲まれる部分にも、補強繊
維を一方向に引き揃えてなる調整材22が入れられてい
る。

上述した補強繊維基材の組合せ体には、補強繊維から目
止織物17、18、19、20が重ね合わされている。これらの
目止織物17、18、19、20は、経糸と緯糸とが互いに直交
している、いわゆる２方向性織物であり、いずれも、そ
の経糸が桁材の長手方向になるように重ね合わされてい
る。

さて、以上においては、補強繊維の配置のみについて述
べたわけであるが、補強繊維基材の組合せ体と目止織物
には、いずれも樹脂（図示せず）が含浸されており、FR
PのＩ形桁材となっている。

（考案の効果）この考案の桁材は、組合せ体に目止織物を重ね合わせて
いるから、引抜成形時における、補強繊維基材の、いわ
ゆる目ずれが防止されており、補強繊維基材を構成して
いる補強繊維織物の織糸の配列の乱れ、したがって補強
繊維の配列の乱れが極めて少ない。また、上述した従来
の桁材のように、桁材形状に形成されたすべての織物を
縫合、一体化しているわけではなく、複数枚の補強繊維
織物を重ね合わせ、補強繊維糸で縫合、一体化してなる
複数組の補強繊維基材を所望の桁材形状を形成するよう
に組合せ配置しているものであるから、成形時において
樹脂が内部までよく浸透しており、樹脂分布のむらが少
ない。そのため、この考案の桁材は、設計値に近い機械
的特性を発現できるようになるばかりか、製品間におけ
るばらつきも大変少なくなる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この考案に係る桁材の一実施態様を示す、一部
切欠した概略斜視図である。 1:バイアス織物（補強繊維織物） 2:バイアス織物（補強繊維織物） 3:補強繊維糸 4:補強繊維基材 5:バイアス織物（補強繊維織物） 6:バイアス織物（補強繊維織物） 7:補強繊維糸 8:補強繊維基材 9:バイアス織物（補強繊維織物） 10:バイアス織物（補強繊維織物） 11:補強繊維糸 12:補強繊維基材 13:バイアス織物（補強繊維織物） 14:バイアス織物（補強繊維織物） 15:補強繊維糸 16:補強繊維基材 17:目止織物 18:目止織物 19:目止織物 20:目止織物 21:調整材 22:調整材

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数枚の補強繊維織物を重ね合わせ、補強
繊維糸で一体に縫合してなる複数組の補強繊維基材が所
望の桁材形状を形成するように組合せ配置され、その組
合せ体には補強繊維からなる目止織物が重畳され、かつ
前記組合せ体および前記目止織物には樹脂が含浸されて
いることを特徴とする繊維強化プラスチック製桁材。