(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルを通過する線状体に樹脂を含浸する機構部と、樹脂含浸された線状体に前記ノズル直径よりも大きい回転運動を与える機構部と、樹脂含浸された線状体を引き取る機構部を備えてなることを特徴とする線状体強化樹脂補強材の製造装置。
【請求項２】
回転運動を与える機構部は、外周をフリーローラーで支持されており、ギアを配して駆動する、中心軸を持たず中心軸に対し同心円上に貫通孔を開けた回転円盤を有するものであることを特徴とする請求項１に記載の線状体強化樹脂補強材の製造装置。
【請求項３】
回転運動を与える機構部は、同一周期で回転する一対のギアの側面に貫通孔を設けた連結棒を配し、ギアの外周をタイミングベルトで連結してなるものであることを特徴とする請求項１に記載の線状体強化樹脂補強材の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は線状体強化樹脂補強材の製造に関し、詳しくは線状体表面に連続した螺旋状の樹脂突起物を形成するための製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、線状体強化樹脂補強材には、線状体束に樹脂を含浸させたものを螺旋状に撚り合わせたもの（特開平11-222784号公報）や線状体束にフレキシブルチューブ等を被覆させたもの、あるいは半硬化状態にした線状体束を歯車によって表面に凹凸をつけたもの（特開平6-297591号公報）等がある。また、金属製の補強筋と同等以上のコンクリートとの付着力を発揮する線状体強化樹脂補強材として、熱可塑性樹脂を含浸させた強化線状体を芯部とし、その周囲に熱硬化性樹脂を含浸させた強化線状体を螺旋状に巻き締めたものが開示されている。（特開平7-317214号公報）
しかし、これらの線状体強化樹脂補強材は、突起物を形成する強化線状体に熱硬化性樹脂を使用しているため、加熱硬化させる必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、かかる従来技術の問題点を解消すべく、樹脂を含浸させた線状体を芯材とし、その周囲に樹脂による螺旋状の突起物を形成するための加工装置を提供することを目的とする。また、その加工装置においては、線状体に樹脂を含浸させた後、その線状体に撚りをかけず、また回転軸に線状体を絡ませることなく、線状体の円周方向に回転運動を行うことができる装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は下記の構成からなる。
１．ノズルを通過する線状体に樹脂を含浸する機構部と、樹脂含浸された線状体に前記ノズル直径よりも大きい回転運動を与える機構部と、樹脂含浸された線状体を引き取る機構部を備えてなることを特徴とする線状体強化樹脂補強材の製造装置。
２．回転運動を与える機構部は、外周をフリーローラーで支持されており、ギアを配して駆動する、中心軸を持たない回転円盤を有するものであることを特徴とする上記第１に記載の線状体強化樹脂補強材の製造装置。
３．回転運動を与える機構部は、同一周期で回転する一対のギアの側面に連結棒を配し、ギアの外周をタイミングベルトで連結してなるものであることを特徴とする上記第１に記載の線状体強化樹脂補強材の製造装置。
【０００５】
かかる構成を採用することにより、ダイス〜引き取りローラー間の樹脂を含浸した線状体に、ノズル直径よりも大きい回転運動を与え、線状体の糸道が円錐台を形成し連続した樹脂突起物を形成し、なおかつ線状体に撚がかからない樹脂補強材の製造装置及び、多錘化を可能とする線状体強化樹脂補強材の製造装置 を得ることができる。
【０００６】
以下に本発明を詳述する。
まず、始めに本発明で言う線状体強化樹脂補強材（以下、補強材と略す）とは、線状体に樹脂が被覆、含浸した成形物を言う。
次に、線状体軸方向表面に配する樹脂突起物とは、図1に示すような補強材表面に賦形したネジ山状の突起物を言う。
また、ダイスから出た補強材の糸道が円錐台を形成し、補強材に与えられる回転運動とは、図２に示すようなノズル中心と、加工機間の軸に対する円周方向の回転運動を言う。
最後に、ノズル直径と平行部の長さ、ノズル平行部に至る導入部の導入角はそれぞれ図3に示すものを言う。
【０００７】
本発明は、補強材の軸方向に対して、垂直な面内で補強材に回転運動を与える機構部に最大の特徴があり、その目的は、線状体の周囲に樹脂からなる螺旋状の突起物を賦形する製造装置を提供することである。
本発明では、ダイスと引き取り装置との間に補強材の円周方向に回転する円盤を設置し、これを回転して補強材を偏心して賦形する手法を提案する。
ダイス5から引き抜かれた補強材6は、引き取り装置との間に位置する加工機7を通過する。この加工機は中心に貫通軸をもたない回転円盤上に中心軸に対して同心円上に貫通口を開け、この貫通口に補強材を通して軸心を偏心させる方法である。ここで、この回転円盤の特徴は、中心軸をもたないことと、その外周を３つのフリーローラーで支持すること下点にギアを配して駆動することの三点である。このような、支持、駆動方法を採ることによって、初めて補強材が回転円盤に絡むことなく、回転運動を行うことができるようになる。
【０００８】
螺旋状突起物が形成されるのは、ダイスのノズル部である。上述のような加工機によってノズル部から引き抜かれた補強材に回転運動が賦与されると、補強材はノズル部でノズル内径に沿って回転運動を行う。集束した線状体の見かけ上の直径に対して、ノズル内径が大きければ、回転方向前面の樹脂を線状体が掻き取る形になり、結果として強化線状体に樹脂の突起物を生じることになる。
補強材形状で重要な項目は、突起物の周期（ピッチ）、山−谷の直径差、山−谷の形状の３つである。 いずれもコンクリートに埋設された場合、補強材とコンクリートとのアンカー効果を発現する上で重要な項目である。ピッチは補強材のアンカー効果、最低限の引き抜きせん断応力を発生する臨界線状体長を決定する。
山−谷の直径差と山−谷の形状は、臨界線状体長が決定された後の引き抜きせん断応力を決定する。臨界線状体長を短くするために、ピッチは短い方が好ましい。直径差は大きすぎると、樹脂の凝集破壊を生じ、引き抜きせん断応力がかえって減少する。逆に小さすぎると、引っかかりが小さくなり、十分な引き抜き応力を得ることができなくなる。よって、ピッチと山−谷の直径差、形状の３つを制御するためには、回転運動を与える加工機とダイスの設計が重要となる。
【０００９】
まず、ピッチは加工機の回転速度によって決定される。よって、加工機の回転には、回転斑がないこと、軸心がぶれないこと、高速で回転が可能であることなどが要求される。回転斑はピッチの変動に繋がるため、十分注意しなければならない。回転斑をなくすには、例えば図４の加工機であれば、連結棒の軽量化による慣性モーメントの減少、バランサーの取り付け等が有効である。回転斑は所定回転数の10(%)以下であれば問題ない。
次に山と谷の直径差は、加工機の回転半径並びに、ダイスからの距離とダイスノズル部の形状によって決定される。この２つの条件はノズルと加工機の間に形成される円錐台の大きさによって決定される。
この円錐台の母線と水平線が成す角度が小さくなると、ノズル出口での補強材の回転半径が小さくなっ  て、直径差が小さくなる。逆に角度を大きくすると直径差は大きくなるがノズル出口や加工機の貫通口で強化線状体が屈曲されるため、強化線状体の損傷が大きくなり問題がある。よって、この角度は１°〜45°が好ましい。より好ましくは１°〜30°、更に好ましくは１°〜10°である。
【００１０】
ダイスの設計では、導入部とノズル部が重要となる。直径差は、集束した時の強化線状体とノズル径によって外径(山の径)がほぼ決定され、内径（谷の径）はノズル部の容積と導入部の導入角（α）によって決定される。この理由は明確ではないが、突起物は、線状体がノズル内部にある樹脂を掻き取ることによって形成されるため、ノズル部の容積が突起物の容積にほぼ等しいためと考えられる。
ノズル部の容積をＶ、ノズル径をｄ、長さをＬとするとその容積Ｖは、Ｖ＝π(0.5ｄ)2Ｌで決定される。
補強材の性能を確保する上で所望の線状体、樹脂比率が決定されると、必然的にdは決定されるため、この部分の容積はほぼLで決定される。Ｖが小さいほど突起物は明確になり、山と谷の直径差は大きくなる。
【００１１】
また、その形状も細かく、はっきりとした山と谷になる。ここで、線状体への樹脂の含浸は、ノズル部のＬが長いほど良好であり、導入角は小さい方が好ましい。しかし、アンカー効果に影響を与える突起物の形状を考慮すると、山と谷の直径の差を大きくするためにＬは短く、導入角は大きいほど好ましい。
この相反する課題を解決するには、Ｌ/ｄが0.5以上、20以下が好ましく、より好ましくは１以上、10以下である。また導入角は20°以上80°以下が好ましく、より好ましくは30°以上60°以下である。
【００１２】
以上のようにして樹脂含浸、突起物を賦形した補強材は、引き取りローラー8によって引き取られ、その後ワインダー9によってボビンに巻き取られる。
【００１３】
図１は、本発明にかかる装置により得られた線状体強化樹脂補強材の一例である。
また図2に本発明の製造工程の概略図を示す。クリールスタンド１から供給された線状体を、開繊バー３によって開繊を行い、含浸バー５によって線状体に樹脂を含浸させる。次に加工機７によって線状体に回転運動が加えられ、これにより、ダイス内部のノズル部１１で螺旋状の樹脂突起物が形成される。
図3に本発明のダイスの断面図を示す。
図4は、本発明の加工機正面図並びに側面図である。この加工機は回転円盤の中心に貫通軸をもたず、その外周を３つのフリーローラーで支持し、下点に駆動用ギアを配したものである。
次に図5に本発明の多錘化を可能とした加工機正面図並びに側面図を示す。一対のギアの外周をタイミングベルトで連結し、そのギアの側面に連結棒を配し、この連結棒に貫通孔を設けて、補強材を通す。このような構造をとることにより、容易に多錘化を行うことができる。
【００１４】
そして本発明により製造された線状体強化樹脂補強材は、所定の長さに裁断し、コンクリートに混練すれば、著しく靭性の高い構造物を得ることできる。もしくは、連続のまま補強筋として用いれば軽量で靭性の高い構造物を得ることができる。また、従来は螺旋状突起物を芯材に接着させるため、熱硬化性樹脂を使用していたが、本発明の加工機を用いることにより、芯材に被覆した樹脂から直接螺旋状の突起物を形成することが可能となる。これにより、螺旋状突起物を接着させる工程（加熱硬化）が不要となり、製造工程の短縮を図ることができる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によると、線状体表面に連続した螺旋状の樹脂突起物を形成することが可能となり、しかも多錘化を可能とした線状体強化樹脂補強材を容易に製造することを可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造装置により得られた線状体強化樹脂補強材の側面図。
【図２】本発明の製造工程の概略図。
【図３】本発明の樹脂を含浸する機構部のダイス断面図。
【図４】本発明の回転運動を与える機構部の正面図並びに側面図である。
【図５】本発明の製造装置のうち多錘化を可能とした回転運動を与える機構部の正面図並びに側面図。
【符号の説明】
１．クリールスタンド
２．線状体
３．開繊バー
４．曲面バー
５．含浸バー
６．補強材
７．加工機
８．引き取りローラー
９．ワインダー
１０．導入部
１１．ノズル部
１２．貫通孔
１３．フリーローラー
１４．駆動ギア
１５．回転円盤
１６．駆動円盤
１７．連結棒
１８．タイミングベルト
１９．従動円盤
２０．貫通孔
２１．駆動モーター
【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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