JPH07324386A - 繊維強化柱状材の仕口部接続方法及び接続補助材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は繊維強化柱状材を連結してなる構
造物の仕口部を繊維強化補助材を介在させ、上記二者を
ボルト、ナットの締付固定により接続固定することを目
的としたものである。 【構成】 ２本の繊維強化柱状材の一方の一側面に、他
方の端面を所定の角度で当接し、当該当接仕口部に接続
補助材を介装して、前記２本の柱状材と接続補助材とを
固定する接続方法において、前記接続補助材を筒状材と
し、該筒状材の外壁の一面を、前記一方の柱状材の締付
面に密接させると共に、他面を他方の柱状材の締付面に
密接させ、前記各密接部の柱状材と筒状材とを夫々ボル
トとナットにより締付固定することを特徴とした繊維強
化柱状材の仕口部接続方法。外壁に所定の角度で少なく
とも二つの接続用当接面を有する繊維強化筒状材とした
ことを特徴とする繊維強化柱状材の仕口部接続補助材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、２本の繊維強化柱状
材を連結する構造物の仕口部に筒状材よりなる繊維強化
の接続補助材を介在させ、前記柱状材と接続補助材とを
ボルトとナットの締付けにより接続固定することを目的
とした繊維強化柱状材の仕口部接続方法及び接続補助材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来２本の繊維強化柱状材（断面Ｉ型）
の直角の仕口部を接続するには、互に直角な二面を有
し、その二面が三角形のウェブ（ｗｅｂ）をもつて結ば
れている恰も丈高なちり取り形状の成形物を接続補助材
として用い、前記二面を前記柱状材の夫々の接続面に当
接した後、該当接部をボルトとナットで接続固定する技
術が提案されている。

【０００３】

【発明により解決すべき課題】然し乍ら前記従来の接続
補助材は樹脂移動法（以下ＲＴＭ法という）で製造する
ので、その内側は通常の抜テーパー中子により容易に成
形できるが、外側は抜テーパーを許されないので、外型
は分解型にならざるを得ず、生産性において著しく劣
り、従って比較的高価になる問題点があった。

【０００４】またＲＴＭ法の実施に際し、補強マットの
設置位置がずれるおそれがあり、従って強度が不均一に
なるおそれがあるので、信頼性の低下を来し、これをさ
ける為にプリフォームマットを使用すると、材料費の高
騰につながるなどの問題点があった。

【０００５】

【課題を解決する為の手段】この発明は、引抜成形法そ
の他の製造法によりその横断面が実質的に三角、四角等
である多角中空の長尺成形物を造り、これを輪切りにし
て接続補助材とすることにより、前記従来の問題点を解
決したのである。前記のようにすることにより、接続補
助材の強度的不均一性は著しく改善されると共に、製造
時の管理が容易となり、かつＲＴＭ法に比し生産性が著
しく向上し、これにより比較的安価に提供できるように
なった。

【０００６】即ち方法の発明は２本の繊維強化柱状材の
一方の一側面に、他方の端面を所定の角度で当接し、当
該当接仕口部に接続補助材を介装して、前記２本の柱状
材と接続補助材とを固定する接続方法において、前記接
続補助材を筒状材とし、該筒状材の外壁の一面を、前記
一方の柱状材の締付面に当接させると共に、他面を他方
の柱状材の締付面に当接させ、前記各密接部の柱状材と
筒状材とを夫々ボルトとナットにより締付固定すること
を特徴とした繊維強化柱状材の仕口部接続方法である。

【０００７】また物の発明は外壁に所定の角度で少なく
とも二つの接続用当接面を有する繊維強化筒状材とした
ことを特徴とする繊維強化柱状材の仕口部接続補助材で
あり、他の物の発明は繊維強化筒状材は、長尺中空引抜
成形物を輪切りにして成形した請求項２記載の繊維強化
柱状材の仕口部接続補助材である。

【０００８】前記接続補助材を使用した場合に接続され
る柱と梁の角度を変化させるような外力が働くと、必然
的に、接続補助材と当接面のなす角度が変化するような
力が働くことになるが、前記角度を変化しようとする外
力に対しては、接続補助材が剛性を表わすことになり、
接続具の役割を十分果すことができる。

【０００９】この発明方法の実施に用ひる接続補助材は
柱と梁もしくは梁と梁（以下後者の場も含めて前者のみ
で示す）のなす所望の角度からの角度変更の外力に対し
高い剛性を示す必要がある。そこでこの発明の方法の実
施に用いる接続補助材と同様な形状の長尺物を連続的に
生産する、熱可塑性樹脂の押出成形法は、その成形物の
剛性という観点からみて不適当な成形方法である。

【００１０】即ち接続補助材の高剛性並に耐クリープ性
とその形状からすると、その作り方としては引抜成形法
以外にもフィラメントワインディング法（以下ＦＷ法と
記す）、或ひはハンドレーアップ法で中空柱状物を作
り、それを輪切りにする製造方法が考へられる。これら
の方法は、接続補助材の側面からの力に対する剛性に寄
与する有効な繊維強化材の容積含有率を引抜成形法以上
に上げうる利点がある。しかし他方成形物の肉厚が厚い
ので、柱、梁に接するべき所望の角度の平面を角度正し
く、かつ平滑に作ることがむづかしい。これらの方法で
では、成形物は長さ０．５乃至数ｍの回分操作で作ら
れ、その後別な作業として輪切を行う手間を要する。さ
らにそれらの成形方法では、中空を形成するに必要な芯
になる成形物を何等かの方法で成形のたびごとに用意す
るか、或ひは硬化、抜型までに時間を要するので、芯に
なる型を多数用意しなければならない等の問題点があ
る。

【００１１】その結果、これらの成形法は経済性におい
てＲＴＭ法によるたけ高な塵取状接続補助材を作るより
はすぐれているが、引抜成形法に比べ経済性は劣る。よ
って柱と梁の安価にして信頼性のある接続方法を提供す
る為には引抜成形法による接続補助材の成形が好ましい
が、その他の方法で作った場合でも、この発明の接続方
法に含まれる。

【００１２】また接続補助材の剛性を高めるためには、
その材質を繊維強化熱硬化性樹脂とする必要がある。

【００１３】次に繊維状強化材としてはガラス繊維、炭
素繊維、全芳香族ナイロン（アラミド）繊維等の長繊維
を例としてあげることができる。同一断面形状の成形物
の剛性を支配する要因としては少なくとも強化材繊維の
弾性率と、成形物中の繊維の体積含有率がある。従って
この発明の方法を実施するための接続補助材の製造には
高剛性炭素繊維を用ひ、かつその体積含有率を３０％以
上に高めるのがのぞましい。しかし乍ら、材料費及び成
形操作からすると、ガラス繊維を用いて体積含有率を３
０％以上になるようにするのが一般的である。複合材料
である接続補助材を製造するに用いる他の一方の主要原
料である液状樹脂としてはα、β−不飽和ポリステル、
ビニルエステル、ウレタンメタクリレート等のラジカル
硬化形の樹脂もしくは、各種のエポキシ樹脂、レゾール
形フェノール樹脂等のイオン硬化形の樹脂を例としてあ
げることができる。これらの樹脂の差が成形物の剛性に
与へる影響は小さいので、樹脂の選択は価格、成形操作
のし易さからα、β−不飽和ポリエステルもしくはビニ
ルエステルが用いられるのが、最も一般的である。成形
物の剛性を高める他の重要な方法は、中空成形物の肉厚
を厚くすることである。そのような観点から接続補助材
の肉厚は５mm以上あることがのぞましく、他方不必要に
厚くすると成形速度の著しい低下を来す。適当な厚味は
柱もしくは梁、並に固定に用いるボルト及びナットの丈
夫さ等が関与するので実験的に求めるべきであるが、多
くの場合５〜１３mm程度でよい。また接続補助材の隅及
びその付近を肉厚を他の部分より大きくすることも剛性
向上に有効である。前記接続補助材の横断面は実質的に
３乃至四角形である。また接続補助材には所望の角度で
交叉する柱、梁の夫々の平面部分に密接すべき当接面
（通常平面、嵌合凹凸面でもよい）を有することが必要
である。それらの平面は必ずしも隣接してなくてもよ
く、例へば接続部品の断面梯形であってもよい。前記接
続補助材の断面形状及び寸法は柱等にそれをボルト締め
する際その操作に支障を来さないようにすべきである。
最も一般的な例として交叉角度が９０度の場合は、接続
補助材の断面形状は９０度で交る二面を有する正方形に
近いもので一辺の長さは８０〜２００mm程度が普通であ
る。接続補助材の断面形状は柱、梁に接する平面を有す
る以外、一部が円弧になっているもの、五角形のものも
形の上では考へられるが、何等特別な利点は見出されな
いので、それらも上述したと同じ方法で接続補助材が作
られ、それを用いて柱と梁の接続をボルト締めで行うな
らば、この発明の範囲に含まれる。接続補助材の内部の
中空部分に支板がある形状もこの発明の実施に適した接
続補助材ではあるが、その支板の位置は、それを柱等に
とりつける際支障を来たさないように定める必要があ
る。接続補助材の長さは接続される柱もしくは梁の巾と
同じくするのが普通である。その長さが短い時は、接続
後の柱と梁のなす角度の変化に伴う力が集中的に接続補
助材にかかるのでその強度不足がおき易い不利がある。

【００１４】前記接続補助材を作るための引抜成形方法
は用ひられる液状樹脂によって公知である硬化剤及び或
ひは硬化促進剤を用ひ、離型剤を併用して行う。それら
の助剤類の使ひ方、成形條件は各液状樹脂毎に知られて
いる知識を利用することができる。

【００１５】即ち化学的には接続補助材を作る方法は従
来の技術と何等変らないが操作しよい樹脂粘度に調整す
る目的をもって、液状樹脂に５〜３０重量％程度の充填
材が併用されることもある。この充填材としては炭酸カ
ルシウム、水酸化アルミニウムが一般的であり、この点
も従来の知識と何等変らない。中空引抜成形法としては
中空を形成するように片持支持の金属製の固定マンドレ
ル（芯になる型）を使用するのが普通である。それを用
ひず芯になるものを繊維強化材と共に外側の成形金型の
中に挿入してゆく方法で行うことも出来る。後者の場合
には出来上った接続補助材の内側に芯材が付着してい
る。多くの場合それはとりのぞくことなく接続補助材と
して使用できる。前記のようにして成形される接続補助
材は肉厚なので、旧来からの含浸槽を用いる方式の方
が、射出引抜成形法より含浸の確実性が高い。柱と梁の
なす角度の変化に対しての接続補助材の剛性には引抜操
作に必要な繊維強化材であるロービング（繊維を一方向
に束ねたもの）はあまり寄与しない。その剛性は主に布
もしくはマット（不織布）で与へられるので、その使用
量は可及的に高めることが望ましく、１７容量％以上に
することは大きな困難なく実施できる。前記ＲＴＭ法で
はマット含有率は最高でも１７容量％にすぎないのに比
較するならば、この発明方法に用ひる接続補助材と公知
のたけ高塵取状ＲＴＭ法により成形した接続補助材とは
形状が異るとは言ひながら、前者の剛性の高さがうかが
われる。

【００１６】引抜成形後の接続補助材長尺物の切断は引
抜成形機についている切断材を利用して、成形を行ひな
がら順次所定の長さに輪切をしてゆくのが有利な方法で
ある。勿論或る程度の長尺物として保存しておき、後日
必要に応じて輪切にすることもできる。

【００１７】前記接続補助材を柱、梁に１取りつけるに
は、ボルト・ナットによる。接着剤による取りつけ方法
も考へられるが、長期間に恒る充分な接着強度の維持を
接着剤のみに頼ることは問題がある。ボルトを通す孔の
位置は鉄製のものを扱うのと特に差はない。ボルト・ナ
ットの材質は鉄、真鍮、ステンレス、ガラス繊維を含む
複合材、液晶高分子物、セラミック等種々あるが、柱、
梁からなる構築物が使用される目的、環境を考慮して選
定される。例へば電磁干渉を回避する必要のある建物で
ある場合には、非金属質特にガラス繊維を含む複合材の
ものが好んで選ばれる。また構築物に耐蝕性が要求され
る場合には、その耐蝕性の内容によってステンレス或ひ
はガラス繊維を含む複合材料が用ひられるのが普通であ
る。

【００１８】以下実施例を掲げ、この発明を更に詳しく
説明する。尚「部」及び「％」は特にことわる場合の他
は「重量部」及び「重量％」である。

【００１９】

【作用】この発明は、外壁に所定の角度で少なくとも二
つの接続用当接面を有する繊維強化筒状材を接続補助具
としたので、製法上各部の強度的信頼度が高く、しかも
連続自動生産できると共に、各補助材は、押出時又は使
用時に輪切りにして用いればよいので、長さを自由に選
定することができる。

【００２０】

【実施例１】前記において説明したように、接続補助材
の成形方法には、公知の各種方法が考えられるが、最も
好ましい引抜成形法について、その実施例を説明する。

【００２１】即ちビスフェノール型ビニルエステル１０
０部に平均粒径２μｍの炭酸カルシューム粉末を１０
部、離型剤としてモールドヴィツＥＱ−６（米國 アク
セル社製）を１部加えた。その液の粘度は２５℃で１２
００ＣＰＳであった。その液に硬化剤としてパーブチル
Ｏ（日本油脂株式会社製）とパーキュアＨＩ（日本油脂
株式会社製）とを夫々１％づつ添加して引抜成形に用い
る成形用液体を作った。型は外型と芯型からなり、全長
は１．２ｍである。前記型の前半、後半の温度を夫々１
４０℃、１５０℃に保持しそれに上記成形用液体を含浸
させたガラスロービング１及び連続したガラス繊維マッ
ト２を通して、ほぼ直角二等辺三角形の断面形状を有す
る筒状の成形物３を得た。そのものの各辺の厚味は１０
mmであり、互に直交する辺の長さは１００mmである。各
角付近３ａの厚味は増してある。この成形物において連
続ガラス繊維マット２と、ガラスロービング１の容積含
有率は２２％と１８％であった。引抜成形を行ひながら
長さを１００mmに切断して、この発明に用ひる接続補助
材６を得た。

【００２２】図１は該接続補助材を用ひて、フランジの
巾１００mm、全高も１００mmである断面Ｉ形の柱４と同
じ形状の梁５を接続した仕口の状態を示したものであ
る。前記柱４、梁５の断面形状は図４のように各種用い
ることができる。即ち接続補助材をＩ形の柱４と梁５に
ボルト７、７とナット８、８で取りつけ柱４と梁５を接
続固定したものを示す。ボルト７、７は柱４と、梁５の
長さ方向中心線に対し、ほぼ対称的にとりつけてあるの
で、その数は全部で４本である。ボルトの取りつけ方
は、柱４と梁５の全巾に亘ってボルトを貫通させ、その
外側でナットを締付ける構造が好ましい。また図示説明
を省略したが梁の上側のみに接続補助材を当接し、ボル
ト、ナットで締付固定する場合もあるが、この場合には
強度上留意しなければならない。

【００２３】

【実施例２】実施例１で示した成形用液体を用いて、引
抜成形を行ひ断面梯形の長さ１００mmの接続補助材９を
得た。それを用いて実施例１と同じ柱４に、巾８０mmの
Ｌ形の梁８を鋭角にとりつけた例を図２に示した。即ち
図２において接続補助材９は柱４、梁１２にボルト１
０、１１とナット１３、１３をもって取りつけられ、接
続の役をなしている。接続補助材９においてボルト１
０、１１が取りつけられる双方の面は柱４、梁１２のな
す交叉角と同じ角度をなすようになっており、厚味は６
mmである。他の二面は平行しており、厚味は夫々１０mm
であって、断面における長辺の長さは約１５０mm、短辺
は７５mmである。

【００２４】

【実施例３】イソフタル酸プロピレングリコールを主成
分とするイツ系不飽和ポリエステル１００部に平均粒径
２μｍの炭酸カルシウム粉末を５部、離型剤としてステ
アリン酸亜鉛１．５部を加えた。その液の粘度は２５℃
で１９５０ＣＰＳであった。その液に硬化剤としてパー
ロイルＴＣＰ（日本油脂株式会社製）とパーブチルＺ
（日本油脂株式会社製）を夫々１％づつ添加して引抜成
型に用ひる成形用液体を用意した。外型と芯型からなる
全長１ｍの型の前半を１３５℃、後半を１４５℃に保持
して成形を行ひ、それを長さ１００mmに切断して接続補
助剤１４をえた。

【００２５】有効フランジ巾３０mm全フランジ巾並に全
高が１００mmである図４の（ｂ）と同じ断面形状を有る
繊維強化材１４を柱４としそれに、有効フランジ巾３０
mmフランジの端から他端までが１００mmで全高が８０mm
である図４（ｃ）の断面形状を有する繊維強化材を梁１
５に、上記接続補助材１４を用いて仕口を構成した状態
を図３に示す。すなわち直角に交る平面を有し且つ断面
が５角形である接続補助材１４を柱４と梁１５にボルト
１６、１７及びナット１８、１８をもってとりつけた図
を示している。柱４、梁１５の長さ方向中心線に対し
て、これらのボルトは対稱に存在するので、接続補助材
１４、１個の取りつけにボルトは８本使用した。接続補
助材１４の柱４、梁１４に接している面の断面の長さは
夫々約１００mmで、断面の肉厚は１０mmである。

【００２６】

【発明の効果】この発明によれば、繊維強化柱状材
（柱、梁）などの接合に際し、その仕口部へ繊維強化筒
状材（接続補助材）を介在させ、前記繊維強化柱状材
と、繊維強化筒状材とをボルト及びナット（繊維強化
材）で締付固定したので、同質かつ強靭な、強度上の信
頼度の高い仕口を得ることができる効果がある。また繊
維強化筒状材は、外壁に所定の角度で少くとも二つの接
続用当接面を有する構成としたので、柱状材等の当接角
度を正確に保ち得ると共に、当接面に密着し、強固な仕
口を構成し得る効果がある。

【００２７】また繊維強化筒状材は長尺中空の引抜成形
物を輪切りにして成形したので、強度的信頼度が高く比
較的廉価に多量生産できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の仕口の接続における実施例の一部断
面図。

【図２】同じく他の実施例の一部断面図。

【図３】同じく他の実施例の一部断面図。

【図４】同じく引抜筒状材の断面を示すもので、（ａ）
Ｉ型断面の図、（ｂ）II型断面の図、（ｃ）Ｕ字断面の
図、（ｄ）正方形断面の図、（ｅ）Ｌ形断面の図、
（ｆ）門形断面の図、（ｇ）外形正方形、内側矩形の断
面図。

【符号の説明】

１ ガラスロービング ２ ガラス繊維マット ３ 筒状の成形物 ４ 柱 ５、１２、１５ 梁 ６、９、１４ 接続補助材 ７、１０、１１、１６、１７ ボルト ８、１３、１８ ナット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２本の繊維強化柱状材の一方の一側面
   に、他方の端面を所定の角度で当接し、当該当接仕口部
   に接続補助材を介装して、前記２本の柱状材と接続補助
   材とを固定する接続方法において、前記接続補助材を筒
   状材とし、該筒状材の外壁の一面を、前記一方の柱状材
   の締付面に当接させると共に、他面を他方の柱状材の締
   付面に当接させ、前記各密接部の柱状材と筒状材とを夫
   々ボルトとナットにより締付固定することを特徴とした
   繊維強化柱状材の仕口部接続方法。
2. 【請求項２】 外壁に所定の角度で少なくとも二つの接
   続用当接面を有する繊維強化筒状材としたことを特徴と
   する繊維強化柱状材の仕口部接続補助材。
3. 【請求項３】 繊維強化筒状材は、長尺中空引抜成形物
   を輪切りにして成形した請求項２記載の繊維強化柱状材
   の仕口部接続補助材。