JPS6312785A

JPS6312785A - 棒材

Info

Publication number: JPS6312785A
Application number: JP61311173A
Authority: JP
Inventors: 杉田　稔; 照幸中辻; 忠志藤崎; 稔沢出; 登石川; 稲田　泰夫
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Dainihon Glass Industry Co Ltd; Kyojin Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Dainihon Glass Industry Co Ltd; Kyojin Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-12-29
Publication date: 1988-01-20
Also published as: JPH0323676B2; JPS6312786A

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、例えばＭ俸等の代わりに建築用材料として、
あるいは船舶や車両の骨組み材料として用いるＦＲＰ製
の棒材に関するものである。

「従来の技術」いわゆるＦＲＰ（繊維強化プラスチック　）は、比強度
が高い、耐食性に優れる、成形性がよく形状の自由度が
高い等の特徴を有し、種々の構造材料等に広く使用され
ている。例えば鉄筋用の鋼棒の代わりにＦＲＰの棒材を
用いれば、塩分等による腐食の心配がないので建築物の
耐久性が向上し、しかも、軽量なので施工時の取り扱い
が著しく楽になることが考えられる。

「発明が解決しようとする問題点」ところで、従来のＦＲＰ成型品はほとんど塑性変形せず
、鋼材に比べていわゆる「粘り強さ」がないので、鋼材
の代用に使用する場合、粘り強さが要求されない用途に
使用範囲が限られていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、鋼棒に近い応カー歪挙動を示し、鋼棒
の代用品としてコンクリート構造物の配筋等に適用でき
るＦＲＰの棒材を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」かかる目的を達成するために本発明は、複数本の繊維製
線状体を一本に撚り合わせて（以下、この撚りを上撚り
と称す）合成樹脂製のマトリックスで互いに接着し、し
かも複数本の繊維製線状体のうちの一部の繊維製線状体
を撚り紐としたものである。この場合、撚り紐は複数本
の撚糸をさらに撚り合わせたものでもよく、あるいは複
数本のロービングを互いに撚り合わせたものでもよい。

また、撚り紐以外の繊維製線状体は、前記ロービングと
同種のロービングでもよく、あるいは異種のロービング
でもよい。

「作用　」上記の棒材では、撚り紐以外の繊維製線状体が弾性的性
質を示す一方、撚り紐がそれ以外の繊維製線状体の破断
後にもさらに伸び続ける優れた伸縮性を示す。従って、
棒材全体としては、弾性域での弾性率が高くかっ破断伸
びの大きな応カー歪挙動（Ｍ棒に似た挙動）を示す。し
かも、棒材の中心から離れて位置する繊維製線状体はど
上撚りの影響を受けて大きな伸縮性を示すから、撚り紐
以外の線状体は中心寄りに位置するものから順に破断す
る。つまり、これらの破断時に撚り紐が受ける衝撃荷重
が小さいから、棒材全体としての応カー歪挙動は、さら
に鋼棒に近い応カー歪挙動となる。

「実施例」以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の第一実施例を示している。この実施例
の棒材は二種類の繊維製線状体を各々複数本ずつ備えて
いる。すなわち、図中符号ｌは一方の繊維製線状体であ
るロービング、符号２は他方の繊維製線状体である撚り
紐である。これらロービングｌおよび撚り紐２は、不規
則に混ぜ合わされた状態で第２図の如く一本に集合撚り
され、しかも、若干の引張応力が加えられた状態で合成
樹脂製のマトリックス３により互いに接着されている。

前記ロービングｌは、例えばガラス繊維、炭素繊維、ホ
ウ素繊維、アルミナセラミック繊維、酸化硅素セラミッ
ク繊維、スヂール繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊帷、
ポリエステル繊維、アラミド繊維等のモノフィラメント
を４０θ〜２５θθθ本引き揃えたものである。前記種
々のモノフィラメントは各々単独で、あるいは二種以上
を適宜組み合わせて使用される。また、前記モノフィラ
メントは、マトリックス３の種類に応じてシラン処理、
ボラン処理等の表面処理を施されていることが好ましい
。

前記撚り紐２は、ロービング１と同種もしくは異種のロ
ービングに撚りをかけて形成した撚糸を複数本さらに撚
り合わせたものである。撚り合わせ方は同心撚り、集合
撚り、複合撚りのいずれでもよく、あるいはその他の撚
り合わせ方でもよい。

撚り紐２を構成する撚糸としては異種の撚糸同士、例え
ばアラミド糸等の伸びにくい糸とナイロン糸等の伸びや
すい糸を撚り合わせるのが好ましい。

さらに、前記マトリックス３としては熱硬化性樹脂であ
るビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエス
テル樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂
、フェノール樹脂、あるいは熱可塑性樹脂であるポリア
セタール樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂
、ポリスチロール樹脂、ポリカーボネイト樹脂、塩化ビ
ニル樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ア
クリル樹脂等が棒材の用途に応じて適宜用いられる。

上記棒材中の繊維製線状体１．２の割合は２０〜８θ体
積％の範囲が好ましい。２０体積％未満では充分な補強
効果かえられず、また、８０体積％を越えると製造が困
難となる。さらに、繊維製線状体１．２中の撚り化２０
割合は、撚り紐２の割合が少なくなるとロービングｌの
破断により終局となり撚り紐２の大きな伸縮性が生かせ
なくなるので、２０〜９５体積％の範囲、好ましくは５
θ〜９０体積％の範囲とされる。

このような構成の＋ｅＨを得るには、例えば所定本数の
ロービング１と撚り紐２とを各々同一方向に送り出し、
これら繊維製線状体１．２を未硬化液状の合成樹脂が満
たされた樹脂含浸槽に連続的に送り込んで樹脂含浸する
。次いで、樹脂含浸された各々複数のロービング１と撚
り紐２とを一本に束ねて円筒状の引き抜き金型に通し、
さらに、全体に撚りをかけた後、合成樹脂を硬化させる
。

かくして、連続的に長尺の棒材を製造することができる
。

上記のような構成の棒材においては、ロービング１がほ
ぼ完全弾性的な性質を示す一方、撚り紐２がロービング
ｌの破断後にもさらに伸び続ける優れた伸縮性を示す。

従って、棒材全体としての応カー歪挙動は、両者の性質
が合成されて見掛は上、弾性域での弾性率が高くかつ破
断沖びの大きな挙動、すなわち鋼棒に似た応カー歪挙動
となる。

しかも、繊維製線状体１．２が一本に集合撚りされてい
るために、棒材の中心から離れて位置する繊維製線状体
はど二の集合撚り（上撚り　）の影響を受けて大きな伸
縮性を示すようになる。つまり、複数本のロービング１
は中心寄りに位！するものから順次破断する傾向を示す
から、一度にまとめて破断する場合に比べて撚り紐２に
与える衝撃荷重が小さい。従って、本実施例の棒材はさ
らに鋼棒に近い挙動を示すようになる。

一方、第３図は本発明の第二実施例を示している。この
棒材は、樹脂含浸された複数本のロービングｌと複数本
の撚り紐２とが一本に束ねられた後、角筒状の金型に通
されて横断面が角形（本実施例では四角形）に成形され
、さらに、樹脂が硬化する前に全体に撚りがかけられて
第４図の如く捩り棒状になされたらのである。このよう
な棒材は、面記第−実施例の棒材と同様の作用効果に加
えて、外表面に凹凸を有することから、コンクリート構
造物用の配筋とした場合にコンクリートに対する付着性
が良好である。

さらに、第５図は本発明の第三実施例を、第６図は本発
明の第四実施例を示している。第５図の棒材は、複数本
のロービングｌを棒材の中心部に集中的に集めて互いに
撚り合わせ、その外側に撚り紐２を同心撚りした状態で
マトリックス３により接着したものである。ま１こ、第
６図の棒材は複数本の撚り紐２を中心部に集め、その外
側にロービング１を引き揃えｆこ後、全体に上撚りをか
けてマトリックス３で結束したものである。ただし、第
６図の棒材の外表面は断熱層４で被覆されており、万一
の火災等の際に中のマトリックス３や繊維製線状体１，
２が熱から保護されろようになっている。この断熱層４
は、例えばアルミナセラミック、酸化硅素セラミック、
酸化ホウ素セラミック、または酸化チタンセラミック等
により形成される。

なお、上記実施例では撚り紐２を複数本の撚糸で構成し
たが、この撚糸に代えて例えばロービング１と同種らし
くは異種のロービングを使用することもできる。また、
棒材の横断面におけるロービング１と撚り紐２の配置は
、上記実施例に示しｔ二らの（こ限るものではない。

ちなみに、第７図は、ビニルエステル樹脂を含１受５せ
で１本にした２本のロービング（以下ロービング束と称
す）および同じくビニルエステル樹脂を含浸させた１本
の撚り紐の各々に対して引張試験を行って得られた荷重
−伸張線図の一例を示している。引張試験は、株式会社
東洋ボールドウィン製万能試験機を用い、クロスヘッド
スピード５θｍｍ／ｍｉｎで、ロービングおよび撚り紐
の各々に対し５回ずつ行った。試料として使用したロー
ビングおよび撚り紐についての詳細（、よ表１に示す。

＊表１上記引張試験に用いたロービング２本と撚り紐１本とを
引きそろえてビニルエステル樹脂のマトリックスで結束
したＦＲＰ棒材は、両者の荷重−伸張線を合成すること
により第７図破線で示すような荷重−伸張挙動を示すこ
とが予想される（ただし、ロービングが破断する際に撚
り紐が破断しないものと仮定した場合）。ところか、同
様のロービングを２θ本、撚り紐を！００本結東口、し
かも全体に上撚りをかけたＰＲＰ棒材は、引張試験時に
ロービングが１本または複数本ずつ徐々に破断するから
、第８図に実線で示すような荷重−伸張挙動を示すと考
えられる。これは同図に鎖線で示す鋼棒の荷重−伸張挙
動に近い挙動である。

表２に第８図の挙動を得た鋼棒についての詳細を示す。

「発明の効果」以上説明したように本発明の棒材は、一本に撚り合わせ
１こ複数本の繊維製線状体を合成樹脂製のマトリックス
で一体に結束し、複数本の′ａ維調製線状体うちの一部
を撚り紐としたので、次のような浸れた効果を奏する。

撚り紐以外の′ａ推調製線状体弾性的性質を示す一方、
撚り紐がそれ以外の繊維製線状体の破断後にもさらに伸
び続ける優れた伸縮性を示す。従って、棒材全体として
は弾性域での弾性率が高くかっ破断伸びの大きな応力〜
全挙動、すなわち鋼棒に似た応カー歪挙動を示す。しか
ら、棒材の中心から離れて位置する繊維製線状体はど上
撚りの影響を受けて大きな伸縮性を示すから、撚り紐以
外の線状体は中心寄りに位置するものから順に破断する
。つまり、これらの破断時に撚り紐が受ける衝撃荷重が
小さいから、棒材全体としての応カー歪挙動は、さらに
８棒に近い応カー歪挙動となる。

従って、本発明によれば、軽量性、耐食性、非磁性とい
うＦＲＰとしての優れた特性を持つ新しい棒材が得られ
ることになる。この棒材は、鋼棒の代用品としてコンク
リート構造物の配筋等に適用できるだけでなく、ＦＲＰ
板を含むプラスチック板あるいは石綿板等の建築用板材
の補強材として使用することもできる。また、ＦＲＰ製
船舶（特にヨツト　）や車両等の骨組み用材料として採
用することらできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例を示す横断面図、第２図は
第１図に示す棒材の一部を切り欠いた側面図、第３図は
本発明の第二実施例を示す横断面図、第４図は第３図に
示す棒材の一部を切り欠いた側面図、第５図は本発明の
第三実施例を示す横断面図、第６図は本発明の第四実施
例を示す横断面図、第７図は樹脂を含浸させたロービン
グ束および同じく樹脂を含浸させた撚り紐の荷重−伸張
線図、第８図は第７図のロービング束を構成するロービ
ングおよび撚り紐を多数本ずつ用いたＦＲＰ棒材の予想
される荷重−伸張線図および鋼棒の荷重−伸張線図であ
る。 ■・・・・・・ロービング、２・・・・・・撚り紐、３
・・・・・マトリックス、４・・・・・断熱層。

Claims

【特許請求の範囲】１、複数本の繊維製線状体が一本に撚り合わされた状態
で、しかも、合成樹脂製マトリックスにより互いに接着
されており、さらに、前記複数本の繊維製線状体のうち
の一部の繊維製線状体は撚り紐であることを特徴とする
棒材。２、前記撚り紐は複数本の撚糸をさらに撚り合わせたも
のであり、一方、撚り紐以外の繊維製線状体は、複数本
のモノフィラメントを引き揃えて束状にしたロービング
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の棒
材。３、前記撚り紐は、複数本のロービングを撚り合わせた
ものであり、一方、撚り紐以外の繊維製線状体は、前記
ロービングと同種または異種のロービングであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の棒材。