(57)【要約】【課題】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。【解決手段】本発明は、複数の繊維糸が添束された芯材１と、該芯材１が被覆された組物からなる被覆材２と、を備え、芯材１と被覆材２との間で滑り可能となっている繊維ロッド１０である。また、繊維ロッド１０は、表面が樹脂加工されていることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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間で滑り可能となっている繊維ロッド。
【請求項２】
前記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ルラミドからなるものである請求項１記載の繊維ロッド。
【請求項３】
長さ方向に部分的に樹脂加工されている請求項１又は２のいずれか一項に記載の繊維ロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維ロッドに関し、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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント、コンクリート、モルタル等の補強材（ロッド）として、鉄筋や高張力鋼等が用いられている。
近年、これらの金属では重量が大きく、作業性が劣るので、代替品として強化繊維を用いたプラスチック製の補強材が開発されている。
【０００３】
かかるプラスチック製のロッドとしては、例えば、高強力低伸度の繊維を収束、拠合、編組等の手段により集合して繊維芯を形成し、これに熱硬化性樹脂を含浸し、更に繊維による編組体で被覆した複合線条体（例えば、特許文献１参照）、軸線方向に配列され且つ熱硬化性樹脂により結束された繊維からなるコアと、該コアに螺旋状に巻回され且つ熱硬化性樹脂を含浸させた構造用ロッド（例えば、特許文献２参照）、合成繊維を引き揃えた束状繊維を合成樹脂で固化したロックボルト（例えば、特許文献３参照）、芯繊維を樹脂含浸したのち繊維束を捲回し、樹脂を固化させた構造用ロッドの製造方法（例えば、特許文献４参照）等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公昭６２−１８６７９号公報
【特許文献２】特開昭６１−２７４０３６号公報
【特許文献３】特開平４−２８１９９９号公報
【特許文献４】特公平７−１８２０６号公報
【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）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、（２）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）記載の繊維ロッドに存する。
【００１０】
本発明は、（３）長さ方向に部分的に樹脂加工されている上記（１）又は（２）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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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２】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３】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。
【図４】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５】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６】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。
【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。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の繊維ロッドは、セメント、コンクリート、モルタル等の補強材として利用できる。また、本発明の繊維ロッドは、軽量で、強度が優れ、且つ容易に曲げることができるので、木材、ＡＬＣ、壁面材、地盤、岩盤等の補強材としても利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１・・・芯材
２・・・被覆材
１０，１０ａ、１０ｂ・・・繊維ロッド
１１・・・端部
１２・・・樹脂加工がされていない部分
１３・・・中腹部
２０・・・壁
２０ａ，２０ｂ・・・穴
２１・・・柱
【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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