(57)【要約】【課題】耐久性に優れたＦＲＰ製部材の接合構造を実現する。【解決手段】ＦＲＰ製部材の接合構造１００は、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合するのに、ＦＲＰ製の添接板１３、ＦＲＰ製ボルト２０、ＦＲＰ製のナット２１やワッシャー２２、樹脂製の充填部材３０を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。特に、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ、１３ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に樹脂製の充填部材３０を設けて「支圧接合」による接合構造としたことで、ＦＲＰ製部材の接合構造１００の構造安定性を向上させている。このようなＦＲＰ製部材の接合構造１００であれば、ＦＲＰの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのＦＲＰ製部材が接合されてなるＦＲＰ製部材の接合構造であって、
前記ＦＲＰ製部材には小孔が形成されており、
複数の前記ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材と、
前記小孔の内壁面と、前記ＦＲＰ製の接続部材の間に充填された樹脂製の充填部材と、
を備えたことを特徴とするＦＲＰ製部材の接合構造。
【請求項２】
前記樹脂製の充填部材には、所定の硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ製部材の接合構造。
【請求項３】
少なくとも２つのＦＲＰ製部材が接合されてなるＦＲＰ製部材の接合構造であって、
前記ＦＲＰ製部材には小孔が形成されており、
複数の前記ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材を備え、
前記ＦＲＰ製の接続部材は、前記小孔の内壁面全体に密着するよう形成されていることを特徴とするＦＲＰ製部材の接合構造。
【請求項４】
前記小孔の内壁面に密着している前記ＦＲＰ製の接続部材には、所定の硬化処理が施されていることを特徴とする請求項３に記載のＦＲＰ製部材の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＦＲＰ製の板材などを接合するのに適したＦＲＰ製部材の接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）と称される繊維強化プラスチックは、金属材料と比較して剛性や強度に遜色なく、軽量かつ耐久性（腐食性）に優れていることから、様々な分野で各種部材等への適用が検討されている。
これまでＦＲＰ製の板材を接合するには、主に接着剤による接合が行われていたが、接着剤の硬化には時間がかかってしまうため、金属製のリベットやボルトによって接合する技術が実用化されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８３８５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術のように、ＦＲＰ製の板材を接合するのに金属製の材料を用いた場合、その金属製材料が経年劣化により腐食してしまうことがあるので、高耐久性を有するＦＲＰの材料特性を十分に発揮できないことが懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、耐久性に優れたＦＲＰ製部材の接合構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本出願に係る一の発明は、
少なくとも２つのＦＲＰ製部材が接合されてなるＦＲＰ製部材の接合構造であって、
前記ＦＲＰ製部材には小孔が形成されており、
複数の前記ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材と、
前記小孔の内壁面と、前記ＦＲＰ製の接続部材の間に充填された樹脂製の充填部材と、
を備えるようにした。
【０００７】
かかる構成のＦＲＰ製部材の接合構造は、複数のＦＲＰ製部材を接合するのに、ＦＲＰ製の接続部材と樹脂製の充填部材を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材と、ＦＲＰ製部材の小孔の内壁面との間に樹脂製の充填部材を設けて「支圧接合」による接合構造としたことで、ＦＲＰ製部材の接合構造の構造安定性を向上させている。
このようなＦＲＰ製部材の接合構造であれば、ＦＲＰの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【０００８】
また、望ましくは、
前記樹脂製の充填部材には、所定の硬化処理が施されているようにする。
こうすることで接続構造が強固になるので、ＦＲＰ製部材の接合構造の耐久性がより一層向上する。
【０００９】
また、本出願に係る他の発明は、
少なくとも２つのＦＲＰ製部材が接合されてなるＦＲＰ製部材の接合構造であって、
前記ＦＲＰ製部材には小孔が形成されており、
複数の前記ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材を備え、
前記ＦＲＰ製の接続部材は、前記小孔の内壁面全体に密着するよう形成されているようにした。
【００１０】
かかる構成のＦＲＰ製部材の接合構造は、複数のＦＲＰ製部材を接合するのに、ＦＲＰ製の接続部材を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、ＦＲＰ製部材の小孔に連通されたＦＲＰ製の接続部材を、小孔の内壁面全体に密着するよう形成して「支圧接合」による接合構造としたことで、ＦＲＰ製部材の接合構造の構造安定性を向上させている。
このようなＦＲＰ製部材の接合構造であれば、ＦＲＰの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【００１１】
また、望ましくは、
前記小孔の内壁面に密着している前記ＦＲＰ製の接続部材には、所定の硬化処理が施されているようにする。
こうすることで接続構造が強固になるので、ＦＲＰ製部材の接合構造の耐久性がより一層向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、耐久性に優れたＦＲＰ製部材の接合構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１のＦＲＰ製部材の接合構造を一部断面視して示す説明図であり、接合構造を組み上げる過程（ａ）と、組み上がった接合構造（ｂ）を示している。
【図２】実施形態１のＦＲＰ製部材の接合構造の変形例を示す説明図である。
【図３】実施形態２のＦＲＰ製部材の接合構造を一部断面視して示す説明図であり、接合構造を組み上げる過程（ａ）と、組み上がった接合構造（ｂ）を示している。
【図４】実施形態２のＦＲＰ製部材の接合構造を一部断面視して示す説明図であり、接合構造を組み上げる過程（ａ）と、組み上がった接合構造（ｂ）を示している。
【図５】実施形態２のＦＲＰ製部材の接合構造の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係るＦＲＰ製部材の接合構造の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
本実施形態では、少なくとも２つのＦＲＰ製部材が接合されてなるＦＲＰ製部材の接合構造について説明する。
【００１５】
（実施形態１）
実施形態１のＦＲＰ製部材の接合構造１００は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、添接板１３を介して第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合したものであり、その接合にＦＲＰ製ボルト２０と樹脂製の充填部材３０を用いたものである。
【００１６】
第１のＦＲＰ製部材１１及び第２のＦＲＰ製部材１２は、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）を材料に成型された部材であり、同一形状の部材を金属材料で成型するよりも軽量化を図っている。
また、添接板１３もＦＲＰを材料に成型されたＦＲＰ製部材である。
これら第１のＦＲＰ製部材１１、第２のＦＲＰ製部材１２、添接板１３にはそれぞれ、ＦＲＰ製ボルト２０を挿通させる小孔１１ａ、１２ａ、１３ａが形成されている。
【００１７】
ＦＲＰ製ボルト２０は、ＦＲＰを材料に成型された接続部材である。
このＦＲＰ製ボルト２０とともに用いるナット２１とワッシャー２２もＦＲＰを材料に成型された部材である。
【００１８】
充填部材３０は、ＦＲＰ製部材の小孔１１ａ、１２ａ、１３ａの内壁面と、ＦＲＰ製ボルト２０の間に充填されている樹脂材料からなる部材である。
この充填部材３０には、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂などを用いることができる。
【００１９】
そして、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合する場合、図１（ａ）に示すように、互いの端部を突き合わせるように並べた第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を一対の添接板１３で挟み込み、一対の添接板１３の小孔１３ａと第１のＦＲＰ製部材１１の小孔１１ａを位置合わせし、重なった小孔（１３ａ、１１ａ）にＦＲＰ製ボルト２０を連通させる。同様に、一対の添接板１３の小孔１３ａと第２のＦＲＰ製部材１２の小孔１２ａを位置合わせし、重なった小孔（１３ａ、１２ａ）にＦＲＰ製ボルト２０を連通させる。
【００２０】
次いで、第１のＦＲＰ製部材１１側の小孔（１３ａ、１１ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間と、第２のＦＲＰ製部材１２側の小孔（１３ａ、１２ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に、それぞれ充填材を充填し、所定の硬化処理を施して充填部材３０を形成する。
例えば、充填材として熱硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の加熱処理による硬化処理を施して充填部材３０を形成する。
また、充填材として紫外線硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の紫外線照射処理による硬化処理を施して充填部材３０を形成する。
また、充填材として湿気硬化型樹脂を用いた場合、その充填材を充填した後、所定の加湿処理による硬化処理を施して充填部材３０を形成する。
こうした硬化処理によって充填部材３０を形成した後に、ＦＲＰ製ボルト２０にナット２１を螺着すれば、図１（ｂ）に示すように、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合してなるＦＲＰ製部材の接合構造１００が組み上がる。
【００２１】
なお、ＦＲＰ製部材の小孔の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に充填材を充填した後、ＦＲＰ製ボルト２０にナット２１を螺着してから所定の硬化処理を施して充填部材３０を形成する手順で、ＦＲＰ製部材の接合構造１００を組み上げるようにしてもよい。
充填材として熱硬化型樹脂を用いた場合、ＦＲＰ製ボルト２０にナット２１を螺着した後でも、充填材に加熱処理による硬化処理を施すことができる。
また、充填材として湿気硬化型樹脂を用いた場合、ＦＲＰ製ボルト２０にナット２１を螺着した後でも、毛細管現象を利用して充填材に加湿処理による硬化処理を施すことができる。
また、充填材として紫外線硬化型樹脂、特にエポキシ系カチオン重合タイプの紫外線硬化型樹脂を用いた場合、紫外線照射量が僅かであっても硬化反応が継続して進行するので、ＦＲＰ製ボルト２０にナット２１を螺着した後でも、充填材の硬化処理を継続して行うことができる。
【００２２】
このように、実施形態１のＦＲＰ製部材の接合構造１００は、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合するのに、ＦＲＰ製の添接板１３、ＦＲＰ製ボルト２０、ＦＲＰ製のナット２１やワッシャー２２、樹脂製の充填部材３０を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
このようなＦＲＰ製部材の接合構造１００であれば、ＦＲＰの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【００２３】
特に、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ、１３ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に樹脂製の充填部材３０を設けて「支圧接合」による接合構造としたことで、接合部分の剪断耐力を向上させて、ＦＲＰ製部材の接合構造１００の構造安定性を向上させている。
こうすることで、本実施形態のＦＲＰ製部材の接合構造１００の耐久性をより一層向上させることができる。
【００２４】
これに対し、ＦＲＰ製部材の小孔の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に樹脂製の充填部材３０を設けていない接続構造、つまり、既存のＦＲＰ製のボルトとナットを用いた螺着のみによって、添接板１３を介して第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合してなる接続構造は「摩擦接合」となる。
高耐久性を有するＦＲＰ製のボルトやナットであっても、雄ネジや雌ネジのネジ山部分にはＦＲＰの強化材である繊維材料（例えばガラス繊維や炭素繊維）がほとんど含まれておらず、そこが弱点箇所になるので、単にＦＲＰ製のボルトやナットを用いた接続構造を組み上げても、その構造安定性は向上しない。
【００２５】
本実施形態１のＦＲＰ製部材の接合構造１００は、ＦＲＰ製部材（１１、１２、１３、）を接合するのにＦＲＰ製ボルト２０やＦＲＰ製のナット２１を用いることに加え、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ、１３ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に樹脂製の充填部材３０を形成したことにより、その構造安定性を向上させ、耐久性に優れた良好な接合構造にすることを可能にしたのである。
【００２６】
なお、上記実施形態１では、位置合わせした添接板１３の小孔１３ａと第１のＦＲＰ製部材１１及び第２のＦＲＰ製部材１２の小孔１１ａ、１２ａにＦＲＰ製ボルト２０を連通させた後、ＦＲＰ製部材の小孔の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に充填材を充填したが、位置合わせした各小孔（１１ａ、１２ａ、１３ａ）内に予め充填材を充填しておき、そこへＦＲＰ製ボルト２０を連通させるように取り付けてもよい。
この手順であっても、ＦＲＰ製部材の小孔の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間に充填材を充填することができ、充填部材３０を設けることができる。
【００２７】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図２に示すように、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合するのに添接板１３を用いず、第１のＦＲＰ製部材１１の小孔１１ａと第２のＦＲＰ製部材１２の小孔１２ａを位置合わせし、そこへＦＲＰ製ボルト２０を連通させてなるＦＲＰ製部材の接合構造１００であってもよい。勿論、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面とＦＲＰ製ボルト２０の間には樹脂製の充填部材３０を配設している。
このＦＲＰ製部材の接合構造１００であっても、ＦＲＰの材料特性を発揮させ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【００２８】
（実施形態２）
次に、本発明に係るＦＲＰ製部材の接合構造の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２９】
実施形態２のＦＲＰ製部材の接合構造１００は、図３（ａ）（ｂ）、図４（ａ）（ｂ）に示すように、添接板１３を介して第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合したものであり、その接合にＦＲＰ製リベット４０を用いたものである。
【００３０】
ＦＲＰ製リベット４０は、ＦＲＰを材料に成型された接続部材である。
このＦＲＰ製リベット４０を構成するＦＲＰのプラスチックには、例えば、熱硬化型樹脂、紫外線硬化型樹脂、湿気硬化型樹脂などの硬化性樹脂を採用している。
【００３１】
そして、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合する場合、図３（ａ）、図４（ａ）に示すように、互いの端部を突き合わせるように並べた第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を一対の添接板１３で挟み込み、一対の添接板１３の小孔１３ａと第１のＦＲＰ製部材１１の小孔１１ａを位置合わせし、重なった小孔（１３ａ、１１ａ）にＦＲＰ製リベット４０を連通させる。同様に、一対の添接板１３の小孔１３ａと第２のＦＲＰ製部材１２の小孔１２ａを位置合わせし、重なった小孔（１３ａ、１２ａ）にＦＲＰ製リベット４０を連通させる。
【００３２】
次いで、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、ＦＲＰ製リベット４０をかしめ、そのＦＲＰ製リベット４０がＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着するよう変形させる。なお、このＦＲＰ製リベット４０は、粘土様の変形性を有している。
図３（ａ）に示した断面視略Ｔ字状を呈するＦＲＰ製リベット４０の場合、その一端部を加圧してかしめて、小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させるように変形させて締結する。
図４（ａ）に示した断面視略Ｉ字状を呈するＦＲＰ製リベット４０の場合、その両端部を加圧してかしめて、小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させるように変形させて締結する。
このようにＦＲＰ製リベット４０は、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面全体に密着するよう形成されている。
【００３３】
そして、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させたＦＲＰ製リベット４０に所定の硬化処理を施して、そのＦＲＰ製リベット４０を硬化させる。
例えば、熱硬化型樹脂を採用したＦＲＰ製リベット４０の場合、そのＦＲＰ製リベット４０を小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させた後、所定の加熱処理による硬化処理を施してＦＲＰ製リベット４０を硬化させる。
また、紫外線硬化型樹脂を採用したＦＲＰ製リベット４０の場合、そのＦＲＰ製リベット４０を小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させた後、所定の紫外線照射処理による硬化処理を施してＦＲＰ製リベット４０を硬化させる。
また、湿気硬化型樹脂を採用したＦＲＰ製リベット４０の場合、そのＦＲＰ製リベット４０を小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させた後、所定の加湿処理による硬化処理を施してＦＲＰ製リベット４０を硬化させる。
こうした硬化処理によってＦＲＰ製リベット４０を硬化させれば、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すように、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合してなるＦＲＰ製部材の接合構造１００が組み上がる。
【００３４】
なお、ここではＦＲＰ製リベット４０をかしめて、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させるように変形させた後に、所定の硬化処理を施したが、ＦＲＰ製リベット４０の加圧変形と所定の硬化処理をほぼ同時進行するようにして、ＦＲＰ製部材の接合構造１００を組み上げるようにしてもよい。
【００３５】
このように、実施形態２のＦＲＰ製部材の接合構造１００は、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合するのに、ＦＲＰ製の添接板１３、ＦＲＰ製リベット４０を用いており、経年劣化して腐食するおそれのある金属製の部材を用いていない。
特に、ＦＲＰ製リベット４０をかしめて、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着させて硬化させて「支圧接合」による接合構造としたことで、ＦＲＰ製部材の接合構造１００の構造安定性を向上させている。
このようなＦＲＰ製部材の接合構造１００であれば、ＦＲＰの材料特性を発揮させることができ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図５に示すように、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２を接合するのに添接板１３を用いず、第１のＦＲＰ製部材１１の小孔１１ａと第２のＦＲＰ製部材１２の小孔１２ａを位置合わせし、そこへＦＲＰ製リベット４０を連通させてなるＦＲＰ製部材の接合構造１００であってもよい。勿論、ＦＲＰ製リベット４０はかしめられ、ＦＲＰ製部材の小孔（１１ａ、１２ａ）の内壁面に密着しており、硬化処理が施されている。
このＦＲＰ製部材の接合構造１００であっても、ＦＲＰの材料特性を発揮させ、耐久性に優れた接合構造とすることができる。
【００３７】
以上のように、本発明にかかるＦＲＰ製部材の接合構造１００は、耐久性に優れている。
例えば、維持管理上の制約が厳しい箇所であるハイピア（高橋脚）を有する道路橋の構造に本発明を適用すれば、軽量かつメンテナンスフリーの道路橋とすることができる。
【００３８】
なお、以上の実施の形態においては、第１のＦＲＰ製部材１１と第２のＦＲＰ製部材１２の２つのＦＲＰ製部材を接合してなるＦＲＰ製部材の接合構造１００について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３つ以上のＦＲＰ製部材を接合してなるＦＲＰ製部材の接合構造１００にも、本発明を適用することができる。
【００３９】
また、以上の実施の形態（実施形態２）においては、断面視略Ｔ字状を呈するＦＲＰ製リベット４０や、断面視略Ｉ字状を呈するＦＲＰ製リベット４０を用いてＦＲＰ製部材の接合構造１００を組み上げたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＦＲＰ製リベット４０の形状は任意であり、他の形状を有してもよい。
【００４０】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１１    第１のＦＲＰ製部材
１１ａ  小孔
１２    第２のＦＲＰ製部材
１２ａ  小孔
１３    添接板（ＦＲＰ製部材）
１３ａ  小孔
２０    ＦＲＰ製ボルト（接続部材）
２１    ナット
２２    ワッシャー
３０    充填部材
４０    ＦＲＰ製リベット（接続部材）
１００  ＦＲＰ製部材の接合構造
【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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