(57)【要約】【課題】耐腐食性に優れ、ボルトによる締結や直接のネジ止めが可能な繊維強化複合材を効率よく製造することができる製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】補強繊維と樹脂とからなる繊維強化樹脂層１、２が複数積層され、前記複数の繊維強化樹脂層１、２のうちいずれかの層間に金属板６が埋設された繊維強化複合材９の製造方法であって、前記繊維強化樹脂層１、２を構成する繊維強化樹脂材料及び前記金属板６を積層して加熱金型４を通し、所定形状の繊維強化複合材９を引き抜く引抜成形工程を備え、前記引抜成形工程において、加熱金型４に向けて金属板６を搬送する搬送装置５と、搬送装置５と加熱金型４との間に、金属板６を支持しつつ金属板６の搬送方向が左右に変動するのを規制するガイド装置７とを用い、ガイド装置７を介して搬送装置５から加熱金型４に金属板６を導入することを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強繊維と樹脂とからなる繊維強化樹脂層が複数積層され、前記複数の繊維強化樹脂層のうちいずれかの層間に金属板が埋設された繊維強化複合材の製造方法であって、前記繊維強化樹脂層を構成する繊維強化樹脂材料及び前記金属板を積層して加熱金型を通し、所定形状の繊維強化複合材を引き抜く引抜成形工程を備え、前記引抜成形工程において、前記加熱金型に向けて前記金属板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置と前記加熱金型との間に、前記金属板を支持しつつ金属板の搬送方向が左右に変動するのを規制するガイド装置とを用い、前記ガイド装置を介して前記搬送装置から前記加熱金型に前記金属板を導入することを特徴とする繊維強化複合材の製造方法。
【請求項２】
前記引抜成形工程において、マンドレルの外周に前記繊維強化樹脂材料及び前記金属板を積層して前記マンドレル及び前記加熱金型で形成される開口部を通し、中空形状の繊維強化複合材を引き抜くことを特徴とする請求項１に記載の繊維強化複合材の製造方法。
【請求項３】
前記ガイド装置は、前記金属板の支持位置を上下左右方向に移動可能とされ、前記金属板の支持位置を調整することで繊維強化複合材中の金属板の位置を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の繊維強化複合材の製造方法。
【請求項４】
補強繊維と樹脂とからなる繊維強化樹脂層が複数積層され、前記複数の繊維強化樹脂層のうちいずれかの層間に金属板が埋設された繊維強化複合材であって、前記金属板を貫通するようにネジをねじ込むことでネジ止め可能であることを特徴とする、ネジ止め用の繊維強化複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂成形体中に金属板が埋設された繊維強化複合体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建築物の構造部材として、軽量で強度が高く、また、耐腐食性に優れているという特性から、鋼材に代えて繊維強化樹脂（ＦＲＰ）成形体が使用されてきている。繊維強化樹脂成形体の成形方法としては、樹脂を含浸した補強繊維を連続的に加熱金型に導入して所定形状に硬化した繊維強化樹脂成形体を引き抜く引抜成形法が知られている。引抜成形においては、従来、補強繊維としてロービング材と、これを取り巻くマット状のシート材を用いて積層する形態が知られている。
【０００３】
上記構成の繊維強化樹脂成形体においては、引抜き方向の強度は高いが、引抜き方向と垂直な方向の強度は低いという機械強度の異方性を示す。したがって、繊維強化樹脂成形体を構造部材として用いる際に、成形体にボルト穴をあけてボルト締めすると、ボルト穴に応力が集中して変形や破損が生じるおそれがあった。このような問題を解決するため、特許文献１に記載されているように、繊維強化材としてマット層とクロス層とを交互に位置させ、かつ最外層の両面をマット層とした繊維強化樹脂成形体が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−１６３１３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成の繊維強化樹脂成形体においては、確かに機械強度の異方性を小さくすることができる。しかしながら、タップビス等のように繊維強化樹脂成形体に直接ネジ孔を形成してネジ止めする場合、繊維強化樹脂成形体の母材が樹脂であることから繰り返し外力が加わる環境下において、長期的にネジの締付力に耐え得る強度までは備えておらず、ネジ孔の雌ネジが破損するおそれが生じていた。また、繊維強化樹脂成形体の表面に金属部材を接合することも考えられるが、この場合には、表面に露出した金属部材が耐腐食性に劣るといった問題が生じる。
【０００６】
そこで、本発明は、耐腐食性に優れ、ボルトによる締結や直接のネジ止めが可能な繊維強化複合材及びそれを効率よく製造することができる製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様は、補強繊維と樹脂とからなる繊維強化樹脂層が複数積層され、前記複数の繊維強化樹脂層のうちいずれかの層間に金属板が埋設された繊維強化複合材の製造方法であって、前記繊維強化樹脂層を構成する繊維強化樹脂材料及び前記金属板を積層して加熱金型を通し、所定形状の繊維強化複合材を引き抜く引抜成形工程を備え、前記引抜成形工程において、前記加熱金型に向けて前記金属板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置と前記加熱金型との間に、前記金属板を支持しつつ金属板の送出方向が左右に変動するのを規制するガイド装置とを用い、前記ガイド装置を介して前記搬送装置から前記加熱金型に前記金属板を導入することを特徴とする。
【０００８】
また、前記引抜成形工程において、マンドレルの外周に前記繊維強化樹脂材料及び前記金属板を積層して前記マンドレル及び前記加熱金型で形成される開口部を通し、中空形状の繊維強化複合材を引き抜くようにしてもよい。
【０００９】
前記ガイド装置は、前記金属板の支持位置を上下左右方向に移動可能とされ、前記金属板の支持位置を調整することで繊維強化複合材中の金属板の位置を調整するようにしてもよい。
上述した補強繊維と樹脂とからなる繊維強化樹脂層が複数積層され、前記複数の繊維強化樹脂層のうちいずれかの層間に金属板が埋設された繊維強化複合材は、前記金属板を貫通するようにネジをねじ込むことでネジ止め可能であり、ネジ止め用の繊維強化複合材として好適に使用することができる。
【発明の効果】
【００１０】
上記態様によれば、本発明においては、加熱金型に導入する複数の繊維強化樹脂材料が存在する加熱金型の近傍から離れた位置に金属板の搬送装置を配置し、搬送装置と加熱金型との間にガイド装置を配置し、ガイド装置を介して搬送装置から加熱金型に金属板を導入するようにしたため、繊維強化樹脂材料の間にスムーズに金属板を精度よく導入することが可能となる。これにより、繊維強化樹脂成形体中に金属板が埋設された繊維強化複合材を効率よく製造することが可能となる。得られた繊維強化複合材は、金属板が埋設されているため、耐腐食性に優れ、ボルトによる締結や、直接ネジ孔を形成してネジ止めすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の繊維強化複合材の製造方法の概略を示す模式図
【図２】図１の一部拡大斜視図
【図３】図１で得られた繊維強化複合材の断面図
【図４】繊維強化複合材の別の態様を示す断面図
【図５】繊維強化複合材の第３の態様を示す断面図
【図６】繊維強化複合材の第４の態様を示す断面図
【図７】繊維強化複合材の使用例を示す図
【図８】中空の繊維強化複合材を製造する加熱金型及びマンドレルを示す概略斜視図
【図９】図１において加熱金型に誘導装置を設けた例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施態様を図面に基づいて説明する。本実施形態では、平板状の繊維強化複合材を製造する場合を例に説明する。図１は、本発明の繊維強化複合材の製造方法の概略を示す模式図であり、図２は、図１の一部拡大斜視図であり、図３は図１で得られた繊維強化複合材の断面図である。
【００１３】
先ず、引抜成形工程として、ロールから補強繊維１、２を引き出して樹脂槽３に含浸した後、樹脂が含浸した各補強繊維１、２を積層して加熱金型４の導入口４ａに供給するとともに、搬送装置５によって金属板６を、ガイド装置７を介して補強繊維２、２の間に供給する。
【００１４】
樹脂を含浸した補強繊維１、２及び金属板６は積層した状態で導入口４ａに導入され、加熱金型４内で硬化した後、引取装置８によって加熱金型４からＸ方向に引き抜かれる。上記引抜成形工程にて成形された繊維強化複合材９は、切断装置１１によって所定の長さに切断される。これにより、長尺の構造部材として、金属板６が埋設された繊維強化複合材９を得ることができる。
【００１５】
補強繊維としては、連続繊維束（ロービング材）や、ストランドマットや、ロービングクロス等を使用することができる。用いる繊維の材質としては、ガラス繊維や、合成樹脂繊維のほか、炭素繊維を用いることができる。補強繊維に含浸させる母材（樹脂）としては、不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂などを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
【００１６】
本実施形態では、補強繊維の種類として、ロービングクロスを補強繊維１とし、連続繊維束を補強繊維２として、補強繊維２を複数束並列配置した層を内層側に２層配し、その表面側に補強繊維１を２層配するとともに、補強繊維２、２間に金属板６を挿入した構成としている。なお、金属板６の幅は、補強繊維１、２の幅よりも短くなるように設定されており、ガイド装置７によって金属板６が繊維強化複合材９の左右方向Ｙの表面に露出しないように制御される。
【００１７】
搬送装置５は、金属板６をＸ方向に搬送する。ただ、加熱金型４の周辺は、樹脂が含浸した複数の補強繊維１、２が通過するため、加熱金型４の近傍に搬送装置５を設置する十分なスペースを確保することが難しい。そこで、本発明では、搬送装置５を加熱金型４から離れた位置に設置し、搬送装置５と加熱金型４との間にガイド装置７を配置し、ガイド装置７を介して搬送装置５から加熱金型４に金属板を供給するようにした。
【００１８】
搬送装置５は、金属板６を加熱金型４に向けてＸ方向に搬送するものであればよいが、本実施形態では、ロール状の金属帯を平板状に整形するフォーミング装置を搬送装置として用いている。これにより、ロール状の金属帯を平板状の金属板６を整形しつつ連続的に加熱金型４に供給することができる。ガイド装置７は、金属板６を載置する載置面の左右両端に側壁が形成された、断面凹溝状のガイド部７ａを備え、ガイド部７ａは支持部７ｂに支持される。ガイド部７ａの両側壁間の距離は、金属板６の幅とほぼ同じ大きさとされ、金属板６が左右方向Ｙに蛇行することなく、ガイド部７ａを方向Ｘにスムーズに移動可能とされる。
【００１９】
上記構成により、搬送装置５を離れてＸ方向に送り出された金属板６部分が左右に蛇行するのを抑制することが可能となる。したがって、金属板６が蛇行して繊維強化複合材９の左右方向Ｙの両側面に露出するのを未然に抑えることができ、耐食性に優れた繊維強化複合材９を製造することが可能となる。また、繊維強化複合材９を用いてネジ止めする場合、金属板６を貫通するようにネジ孔を螺設すればよい。これによって、金属板６に雌ネジが刻設されるため、ネジに負荷がかかった場合でも、ネジ孔の雌ネジの破損を抑制することができる。
【００２０】
ガイド装置７は、ガイド部７ａと、ガイド部７ａを支持する支持部７ｂとを備え、ガイド部７ａが上下左右方向に移動可能とされる。これにより、金属板６の支持位置を調整することで、繊維強化複合材９中の金属板６の相対的位置を調整することが可能となる。具体的には、繊維強化複合材９中の金属板６の相対的な位置が左右方向Ｙの中心位置から左右いずれかの方向に偏った場合に、ガイド部７ａをその反対側の方向に移動することで繊維強化複合材９中の金属板６の相対的な位置を左右方向Ｙの中心寄りに調整することができる。
【００２１】
また、金属板６がガイド部７ａによって支持されない場合には、搬送装置５から加熱金型４側に突出した金属板６の重量が、金属板６よりも下方に位置する補強繊維１、２（樹脂が含浸した状態）にかかり、補強板６の上方に位置する補強繊維１、２との間でかかる圧力に不均等が生じ、繊維強化複合材９の品質に影響を与える可能性が生じる。そこで、本実施形態では、ガイド部７ａの上下方向の位置を適宜調整することで、金属板６の重量をガイド部７ａに分散して金属板６の下方に位置する補強繊維１、２にかかる圧力を調整し、繊維強化複合材９の品質のバラツキを抑制することが可能となる。
【００２２】
上記実施形態では、平板状の繊維強化複合材の製造方法について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。たとえば、加熱金型４の形状を変えることにより、繊維強化複合材を立体形状とすることができる。具体的には、図４に示すように、断面Ｌ字状のアングル材としたり、図５に示すように、断面Ｃ字型の構造部材としたり、断面Ｈ字型とすることができる。さらに、図６に示すように、中空の筒状部材とすることも可能である。
【００２３】
図７は、繊維強化複合材の使用例の一例を示す図である。本例では、繊維強化複合材として、図６に示す中空の四角筒状材を用い、これをウッドデッキの根太として使用している。本図では、ウッドデッキを側面視したときのウッドデッキの一端部を表している。具体的に、下穴２０が形成されたウッドデッキの床板２１を繊維強化複合材９の上に並べて載置する。
【００２４】
このとき、繊維強化複合材９は、金属板６を埋設した面が上面９ａになって床板２１と接するように配置する。そして、床板２１を平面視したときに、下穴２０が金属板６の真上に位置することを確認した上で、ネジ２２を下穴２０に挿入してねじ込むことにより、ネジ２２が繊維強化複合材９の上面９ａを貫通して上面９ａ（及び金属板６）にネジ孔を形成する（図示せず）。
【００２５】
このように、強度を備えた金属板６に形成されたネジ孔にネジ２２が螺合することにより、ネジ孔にネジ２２の締結力がかかってもネジ孔が破損することなく、ネジ２２を強固にネジ止めすることが可能となる。金属板６の材質としては、ネジの締結力によってネジ孔が破損しない程度の強度を備えたものであれば特に制限はない。
【００２６】
たとえば、金属板６としてアルミ板を用いる場合、ネジ孔の強度を維持するには厚み１．０ｍｍ以上とするのが好ましく、繊維強化複合材全体の厚みや重さを考慮すれば、３．０ｍｍ以下とするのが好ましい。同様に、金属板６としてステンレス板を用いる場合は、金属板６の厚みとしては０．５ｍｍ〜２．０ｍｍとするのが好ましい。
【００２７】
上述したように、金属板６の材質や、形成されるネジ孔径に合せて、０．５ｍｍ〜３．０ｍｍの範囲で金属板６の厚みを調整することにより、ボルトやナットなどの締結手段を用いることなく、簡単にネジ止め可能な繊維強化複合材９を得ることができる。
【００２８】
図６に示す中空の繊維強化複合材９を製造する場合には、図８に示すように、マンドレル１２を使用し、このマンドレル１２に樹脂を含浸した補強繊維１及び２をこの順に巻き付け、その上に金属板６を載置し、さらにその上に補強繊維２及び１をこの順に巻き付けて積層し、加熱金型４内に導入する。補強繊維１、２及び金属板６は、マンドレル１２と加熱金型４の導入口４ａとの間に形成される環状の隙間で中空形状に成形され、加熱金型４から引き抜かれることで中空の繊維強化複合材９を製造することができる。
【００２９】
なお、図３〜図６は、引抜成形後の繊維強化複合材の断面図であり、樹脂が含浸した補強繊維１、２は、それぞれ層状に硬化した状態となっているが、便宜上、符号は硬化前の樹脂が含浸した状態の補強繊維を示す１、２をそのまま使用して表している。また、図８では、ガイド部７ａの下方にマンドレル１２が配置されることから、たとえば、マンドレル１２を囲むように枠体を設け、この枠体から支持部７ｂを垂設するようにしてもよい。
【００３０】
また、本実施形態では、補強繊維１、２を４層積層した構成について説明したが、これに限らず、本発明は種々の補強繊維層を２層以上積層する場合に適用可能である。また、本実施形態では金属板６は平板状とし、繊維強化複合材９の少なくとも１面に埋設するようにしており、図３〜図６に示すように、繊維強化複合材９が立体形状の場合、その断面形状の少なくとも一辺に金属板６を埋設すればよい。この場合、金属板６の幅は、埋設される辺の幅よりも短くなるようする。また、繊維強化複合材９が立体形状の場合に、金属板６を繊維強化複合材９の形状に合わせて屈折した立体形状とすることも可能である。
【００３１】
さらに、図９に示すように、補強繊維１、２を互いに近接させて加熱金型４内に誘導する誘導装置１３を設けることも可能である。たとえば、加熱金型４の導入口４ａの上端部から前方上方に向かって設けられる上誘導板１３ａと、導入口４ａの下端部から前方下方に向かって設けられる下誘導板１３ｂとを備えた構成とすることができる。この場合、誘導装置１３とガイド装置７とを別に設けることにより、補強繊維１、２に対する金属板６の相対的な位置を調整することが可能となる。
【００３２】
本実施形態及び上記変形例に開示されている構成要件は互いに組合せ可能であり、組合せることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１          補強繊維（ロービングクロス）
２          補強繊維（連続繊維束）
３          樹脂槽
４          加熱金型
５          搬送装置
６          金属板
７          ガイド装置
８          引取装置
９          繊維強化複合材
１１        切断装置
１２        マンドレル
１３        誘導装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020104424.tif 000009
【図８】
2020104424.tif 000010
【図９】
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