(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1〜4に記載のロッドにおいては、複数の繊維糸を収束させて芯材とすることにより、強度が向上するものの、その芯材を樹脂で固めているので、曲げにくいという欠点がある。このため、例えば、ロッドを穴に挿入しコンクリートを流し込む施工においては、ロッドの挿入を妨げる物体があって、十分な作業空間が取れない場合、ロッドの曲がりが生じないため挿入はできない。
また、芯材の周囲を被覆する被覆材の形態によっては、無理に曲げようとすると、糸が被覆材から飛び出す現象が生じロッド自体が破損する恐れがある。
【0006】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、容易に曲げることができ、且つ糸の飛び出しを防止できる繊維ロッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、芯材を、複数の繊維糸が添うように単に束ねたものとすることにより、各繊維糸の動きの自由度を担保し、且つ被覆材を組物として芯材を被覆することにより、意外にも、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
すなわち、本発明は、(1)セメント、コンクリート、モルタルの補強材である繊維ロッドにおいて、複数の繊維糸が添束された芯材と、該芯材が被覆された組物からなる被覆材と、を備え、芯材と被覆材とが樹脂で固着されておらず、芯材と被覆材との間で滑り可能となっている繊維ロッドに存する。
本発明は、(2)セメント、コンクリート、モルタルの補強材である繊維ロッドにおいて、複数の繊維糸が添束された芯材と、該芯材が被覆された組物からなる被覆材と、を備え、芯材と被覆材との両端部以外は樹脂で固着されておらず、芯材と被覆材との間で滑り可能となっている繊維ロッドに存する。
本発明は、(3)セメント、コンクリート、モルタルの補強材である繊維ロッドにおいて、複数の繊維糸が添束された芯材と、該芯材が被覆された組物からなる被覆材と、を備え、前記芯材と前記被覆材との
両端部に加え中腹部が更に部分的に樹脂で固着されており、
前記芯材と前記被覆材との間で滑り可能となっている繊維ロッドに存する。
【0009】
本発明は、(
4)繊維糸がポリパラフェニレンテレフタラミドからなるものであり、
前記組物がポリパラフェニレン−3,4’−ジフェニルエーテルテレフタラミドからなるものである上記(1)
〜(3)のいずれか1つに記載の繊維ロッドに存する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の繊維ロッドにおいては、芯材を複数の繊維糸が添束されたものとすることにより、各繊維糸の動きの自由度が担保される。このため、繊維ロッドは、容易に曲げることができ、径方向に対しても自由に変形することができる。例えば、ロッドを穴に挿入しコンクリートを流し込む施工においては、繊維ロッドの挿入を妨げる物体がある場合であっても、繊維ロッドを曲げて挿入することができる。
なお、「添束」とは、添うように単に束ねた状態を意味する。すなわち、樹脂等で繊維糸同士が互いに固化されていない状態を意味する。
また、上記繊維ロッドは強度が十分に優れており、且つ軽量である取り扱い性にも優れる。
【0012】
上記繊維ロッドにおいては、芯材を被覆する被覆材を組物とすることにより、芯材を固定すると共に、被覆材を芯材の変形に追従させることができる。これにより、曲げた際に被覆材から糸が飛び出すことを防止できる。
【0013】
上記繊維ロッドにおいては、表面が樹脂加工されていると、繊維ロッドが擦れたりした場合であっても、繊維ロッドの解れを確実に防止できる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【0016】
図1は、本実施形態に係る繊維ロッドの一例を示す斜視図である。
図1に示すように、本実施形態に係る繊維ロッド10は、複数の繊維糸が添束された円柱状の芯材1と、該芯材1の表面を被覆する組物からなる被覆材2と、を備える。
【0017】
上記繊維ロッド10において、芯材1は、樹脂等で固めておらず、複数の繊維糸を添うように単に束ねたものである。
また、芯材1と被覆材2とについても樹脂等では固着されていない。すなわち、繊維ロッド10において、被覆材2は、単に芯材1を包み込むように編成されたものとなっている。
【0018】
図2は、本実施形態に係る繊維ロッドにおいて芯材と被覆材との間の滑りを説明するための断面図である。
図2に示すように、繊維ロッド10においては、芯材1と被覆材2との間で滑り可能となっている。
すなわち、各繊維糸の動きの自由度が担保されており、且つ芯材1と被覆材2との動きの自由度も担保されている。なお、芯材1に対する被覆材2の締付け圧は、芯材1と被覆材2との滑り及び芯材1の各繊維の動きの自由度が保証される圧力に設定される。
【0019】
図3の(a)は、本実施形態に係る繊維ロッドを屈曲させた状態を示す断面図であり、
図3の(b)は、本実施形態に係る繊維ロッドを潰した状態を示す断面図である。
本実施形態に係る繊維ロッド10においては、上述したように、芯材1と被覆材2とが互いに固着されていないので、芯材1は、被覆材2の中を自由に滑ることができる。このため、
図3の(a)に示すように、例えば、繊維ロッド10を自由に屈曲させることができる。
【0020】
また、繊維ロッド10においては、上述したように、繊維糸同士が単に添束されているだけであり、互いに固着されていないので相互に動きの自由度を有する。
すなわち、繊維糸同士は、圧力が加わった方向に応じて、自由に配置変え可能であり、このため、
図3の(b)に示すように、例えば、繊維ロッド10の径方向に対しても自由に潰すことができる。
【0021】
芯材1を構成する繊維糸の材質は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維等が挙げられる。
なお、繊維糸の材質は、これらを単独で用いたものであってもよく、複数を混合して用いたものであってもよい。
これらの中でも、繊維糸は、弾性率及び強度の観点から、アラミド繊維であることが好ましく、特に、ポリパラフェニレンテレフタラミド繊維であることがより好ましい。
【0022】
繊維糸の引張り強度は、5cN/dtex以上であることが好ましく、20cN/dtex以上であることがより好ましい。引張り強度が5cN/dtex未満であると、引張り強度が上記範囲内にある場合と比較して、切断する恐れがある。
【0023】
繊維糸の引張り伸度は、1〜20%であることが好ましく、1〜5%であることがより好ましい。引張り伸度が1%未満であると、引張り伸度が上記範囲内にある場合と比較して、繊維ロッドが曲げ難くなる傾向があり、引張り伸度が20%を超えると、引張り伸度が上記範囲内にある場合と比較して、形態を維持できなくなる傾向がある。
【0024】
繊維糸の繊度は、1000〜10000dtexであることが好ましい。繊度が1000dtex未満であると、繊度が上記範囲内にある場合と比較して、切断する恐れがあり、繊度が10000dtexを超えると、繊度が上記範囲内にある場合と比較して、曲げ難くなる傾向がある。
【0025】
ここで、芯材1は、繊維糸を20〜200本束ねたものであることが好ましい。繊維糸の本数が20本未満であると、本数が上記範囲内にある場合と比較して、切断する恐れがあり、本数が200本を超えると、本数が上記範囲内にある場合と比較して、曲げ難くなる傾向がある。
【0026】
なお、上述した繊維糸は、撚り加工、樹脂加工等が施されていてもよい。
【0027】
被覆材2は、繊維糸の束からなる芯材1を被覆する。
これにより、芯材1が固定される。
被覆材2の形態は、組物である。
すなわち、芯材1の表面全体は、組物である被覆材2によって覆われている。
これにより、芯材1が固定されると共に、被覆材2を芯材1の変形に追従させることができるようになる。また、曲げた際に糸が飛び出すことを防止できる。
【0028】
被覆材2の材質は、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、フッ素繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維、ポリアリレート繊維、金属繊維等が挙げられる。
なお、繊維糸の材質は、これらを単独で用いたものであってもよく、複数を混合して用いたものであってもよい。
これらの中でも、被覆材2は、アラミド繊維であることが好ましく、特に、耐アルカリ性の観点から、ポリパラフェニレン−3,4’−ジフェニルエーテルテレフタラミドであることがより好ましい。
【0029】
被覆材2の引張り強度は、5cN/dtex以上であることが好ましい。引張り強度が5cN/dtex未満であると、引張り強度が上記範囲内にある場合と比較して、切断する恐れがある。
【0030】
被覆材2の引張り伸度は、2〜20%であることが好ましい。引張り伸度が2%未満であると、引張り伸度が上記範囲内にある場合と比較して、繊維ロッドが曲げ難くなる傾向があり、引張り伸度が20%を超えると、引張り伸度が上記範囲内にある場合と比較して、形態を維持できなくなる傾向がある。
【0031】
被覆材2を構成する糸の繊度は、1000〜10000dtexであることが好ましい。繊度が1000dtex未満であると、繊度が上記範囲内にある場合と比較して、切断する恐れがあり、繊度が10000dtexを超えると、繊度が上記範囲内にある場合と比較して、曲げ難くなる傾向にある。
【0032】
被覆材2を構成する糸は、繊度又は束数を部分的に変えることにより、表面に凹凸を設けることができる。そうすると、繊維ロッド10をコンクリートの補強材として用いた場合、被覆材2が凹凸になっているので、コンクリートとの接触面積が増え、その結果、繊維ロッド10とコンクリートとの付着力を向上させることができる。
例えば、被覆材2が16本と16本の糸から組まれている場合、一方側の糸のうち2〜8本の糸の繊度又は束数を増やせばよい。
【0033】
被覆材2は、組角度が20〜70°であることが好ましい。組角度がかかる範囲外であると、被覆材2を芯材1の変形に追従させることが困難となり、また、曲げた際には被覆材から糸が飛び出す恐れがある。
【0034】
本実施形態に係る繊維ロッド10においては、長さ方向に部分的に樹脂加工されていてもよい。この場合、繊維ロッド10が擦れたりした場合であっても、繊維ロッド10の解れを確実に防止できる。なお、かかる樹脂は、繊維ロッド内部にまで浸透されることが好ましい。
【0035】
樹脂加工に用いられる樹脂としては、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル系樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、メタクリル酸エステル系樹脂、熱可塑性ポリエステル、ポリフェニレンオキサイド、ポリカーボネート、ナイロン等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。これらは、単独で用いても、複数を混合して用いてもよい。
【0036】
図4の(a)及び
図4の(b)は、本実施形態に係る繊維ロッドを樹脂加工した場合のバリエーションを示す概略図である。
図4の(a)に示すように、繊維ロッドは、部分的に両方の端部11が樹脂加工されている例である。かかる繊維ロッド10aは、端部11が樹脂加工されているので硬化されて剛性が生じる。その結果、端部11を案内して穴等に挿入しやすい。また、樹脂加工がされていない部分12は各繊維糸の相互の動き、及び芯材と被覆材との相互の移動が可能なので、自由に屈曲させることができる。
図4の(b)に示すように、繊維ロッドは、両方の端部11及び中腹部13が部分的に樹脂加工されている例である。かかる繊維ロッド10bは、両端部11に加え、中腹部13が更に樹脂加工されて、それらの部分が剛性を有するので同様に端部を穴等に挿入する際、取り扱い性が向上する。
【0037】
次に、繊維ロッド10の製造方法について説明する(図省略)。
まず、上述した複数の繊維糸を添うように束ねて芯材とし、芯材をマンドレルに配置する。このとき、繊維糸が散乱しないように配列し、引き揃える。
次に、マンドレルを移動させると共に、芯材に一定の圧力を加えながら、軸方向に対して組糸を所定の組角度で螺旋状に配向させ、中央糸を0°方向に真っ直ぐに配向させる。これにより、繊維ロッド10が得られる。
ちなみに、被覆材2を組物とせずに、織物又は編物とすると、芯材に対する被覆材の締付け圧が調整し難い。なお、樹脂加工は、繊維ロッドに上述の樹脂を含浸させることにより、施される。
【0038】
繊維ロッド10の引張り強度は500cN/dtex以上であることが好ましい。
繊維ロッド10の引張り伸度は、1〜5%であることが好ましい。
【0039】
繊維ロッド10は、軽量であり、強度及び作業性が優れるため、セメント、コンクリート、モルタル等の補強材として好適に用いられる。
また、それ以外にも木材、ALC、壁面材、地盤、岩盤等の補強材等の分野において好適に用いられる。
【0040】
次に、上述した
図4の(a)に示す繊維ロッド10aをコンクリートの補強材として用いる場合について説明する。
図5の(a)〜
図5の(c)は、本実施形態に係る繊維ロッドをモルタルの補強材として用いた場合の施工例を示す断面図である。
図5の(a)に示す施工例においては、壁20と柱21とが配設されており、壁20には、厚み方向に穴20aが穿設されている。
【0041】
ここで、一方の穴20aに繊維ロッド10aの一方の端部11を挿入し、他方の穴20aに繊維ロッド10aの他方の端部11を挿入する。この場合、端部11が樹脂加工され剛性があるので、端部11を案内して穴20aに挿入しやすい。また、樹脂加工していない部分12は、各繊維糸の相互の動き、及び芯材と被覆材との相互の移動が可能なので、簡単に屈曲させることができる。
【0042】
繊維ロッド10aの樹脂加工がされていない部分12は柱21の表面形状に沿った状態とする。その後、繊維ロッド10aの端部11と穴20aとを、例えば、ポリマーセメントモルタルやエポキシ樹脂等により埋めて固定する。
そして、繊維ロッド10aの外側から更に柱21の一部及び繊維ロッド10aを覆うようにポリマーセメントモルタル等で固めることにより〔
図5の(a)の二点鎖線部分〕、柱21が縦方向にも横方向にも強化されることになる。なお、
図5の(a)においては、柱21に対し、繊維ロッド10aによる一方側の補強を説明したが、他方側にも繊維ロッド10aを設けてもよい。この場合、柱21の長さ方向に沿って〔すなわち
図5の(a)でいう紙面と垂直方向に沿って〕異なる場所で行う。このような多数の繊維ロッド10aによる補強を行うことで柱21は長さ方向に渡って全体が補強される。
【0043】
図5の(b)に示す施工例においては、壁20と柱21とが配設されており、壁20には、厚み方向に貫通した穴20bが穿設されている。
【0044】
そして、
図5の(a)と同様にして、一方側から繊維ロッド10aを、穴20bに繊維ロッド10aの端部11を挿入することにより取り付け、他方側からも繊維ロッド10aを、穴20bに繊維ロッド10aの端部11を挿入することにより取り付ける。
【0045】
その後、2つの繊維ロッド10aの端部11と穴20bとを、例えば、ポリマーセメントモルタルやエポキシ樹脂等により埋めて固定する。
そして、2つの繊維ロッド10aの外側から更に柱21の一部及び2つの繊維ロッド10aを覆うようにポリマーセメントモルタル等で固めることにより〔
図5の(b)の二点鎖線部分〕、柱21が縦方向にも横方向にもより強化されることになる。なお、
図5の(b)においても、柱21の長さ方向に沿って〔すなわち
図5の(b)でいう紙面と垂直方向に沿って〕異なる場所で2つの繊維ロッド10aを設けてもよい。この場合、柱21のこのような多数の繊維ロッド10aによる補強を行うことで柱21は長さ方向に渡って全体がより補強される。
【0046】
図5の(c)に示す施工例においては、壁20と柱21とが配設されており、壁20には、厚み方向に貫通した穴20bが穿設されている。
【0047】
そして、繊維ロッド10aを、穴20bに貫通させると共に、柱21の外周を一周させるように取り付ける。
その後、繊維ロッド10aの端部11同士を、例えば、ポリマーセメントモルタルやエポキシ樹脂等により固定し、また、穴20bと繊維ロッド10aとを、例えば、ポリマーセメントモルタルやエポキシ樹脂等により埋めて固定する。
【0048】
そして、繊維ロッド10aの外側から更に柱21の一部及び繊維ロッド10aを覆うようにポリマーセメントモルタル等で固めることにより〔
図5の(c)の二点鎖線部分〕、柱21が縦方向にも横方向にもより強化されることになる。なお、
図5の(c)においても、柱21の長さ方向に沿って〔すなわち
図5の(c)でいう紙面と垂直方向に沿って〕異なる場所で2つの繊維ロッド10aを設けてもよい。この場合、柱21のこのような多数の繊維ロッド10aによる補強を行うことで柱21は長さ方向に渡って全体がより補強される。
【0049】
次に、繊維ロッド10aを穴へ挿入する場合の施工例について説明する。
図6の(a)〜
図6の(c)は、本実施形態に係る繊維ロッドを穴に挿入する場合の施工例を示す工程図である。
まず、本実施形態に係る繊維ロッド10aの樹脂加工された端部11を
図6の(a)に示すように、穴20aに挿入する。
次に、繊維ロッド10aを押し上げることにより、
図6の(b)に示すように、繊維ロッド10aの樹脂加工されていない部分12が屈曲すると共に、繊維ロッド10aの端部11が穴20aに挿入される。
そして、更に押し上げると、
図6の(c)に示すように、繊維ロッド10aの一部が穴20aに収容されることになる。なお、この状態において、穴20aにモルタル等を流し込んで、固化させることにより、繊維ロッド10aを壁に追従させた状態で固定することができる。
【0050】
このように、繊維ロッド10aを穴20aに挿入しモルタルを流し込む施工おいては、繊維ロッドの挿入を妨げる物体がある場合であっても、本実施形態に係る繊維ロッド10aであれば、屈曲させて挿入することが可能である。
また、上記繊維ロッド10aは強度が十分に優れており、且つ軽量であるので取り扱い性にも優れる。