説明

補修補強用からみ織物および複合材料

【課題】織物の形態安定と柔軟性に優れて容易に取り扱うことができ、賦形性にも優れ、かつ、力学特性に優れる複合材料を得ることができる補修補強材として好適なからみ織物を提供する。
【解決手段】地たて糸2a,2bとからみたて糸3a,3bとよこ糸4a,4b,4cとからなるからみ織物1aにおいて、前記の地たて糸2a,2bが炭素繊維糸条からなる強化繊維糸条であり、前記のからみたて糸3a,3bとよこ糸4a,4b,4cが前記の炭素繊維糸条の総繊度の1/5以下の総繊度の補助繊維糸条であり、そして前記の炭素繊維糸条と前記のよこ糸4a,4b,4cが実質的に直交して配置され、かつ、前記の炭素繊維糸条と前記のからみたて糸3a,3bとが一体化されるように前記のからみたて糸3a,3bが前記のよこ糸4a,4b,4cに絡合し、からみ織組織を形成してなる補修補強用からみ織物1a。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート構造物や地盤等の被補修補強体の補修補強材としてとして用いられる強化繊維糸条である炭素繊維糸条と補助繊維糸条とから構成されるからみ織物およびそれを用いた複合材料に関するものである。
【背景技術】
【0002】
橋脚、トンネル、煙突や建物などのコンクリート構造物は、長年の使用により耐震基準の見直しなどによって、補修補強や剥落防止の措置が必要となってきている。このようなコンクリート構造物を補修補強する代表的な工法として、繊維シート工法が用いられている。この繊維シート工法は、現場で繊維シートに樹脂を含浸・固化させ、いわゆる繊維強化プラスチック(FRP)とした複合材料で補修補強したり、剥落防止したりする工法である。繊維シートでコンクリート構造物を補修補強や剥落防止するに当たっては、FRPのマトリックス樹脂となる樹脂(例えば、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂およびアクリル系樹脂など)などを繊維シートに塗布し、その樹脂を塗布した繊維シートを積層し、ローラなどで樹脂の分布が均一になるように樹脂を繊維シートに含浸させ複合材料とする。また、モルタル、コンクリートおよびアスファルトなどのマトリックスを繊維シートに含浸し固化させた複合材料が用いられる場合もある。
【0003】
このような場合に用いられる繊維シートとしては、例えば、織物、編物およびメッシュ状布帛などが挙げられる。なかでも、強化繊維糸条同士の間隔が広く網状に配列されているメッシュ状布帛として代表的なものに、紗織や絽織等のからみ織物(またはもじり織物)が挙げられる。従来、強化繊維糸条を用いたからみ織物としては、強化繊維糸条それ自体のみでからみ組織を形成する織物が知られている(特許文献1および特許文献2参照。)。かかるからみ織物では、強化繊維糸条がクリンプ(屈曲)するため、強化繊維糸条が本来発現すべき特性を十分に活用できないという問題があった。
【0004】
また、からみ織物はたて糸とよこ糸との交錯点が一般的には厚くなるため、からみ織物を複合材料とした補修補強材においては、凹凸が表面に現れ外観を損なうという問題もあった。更に、特にガラス繊維や炭素繊維等の強化繊維糸条は伸縮性が殆どないため、強化繊維糸条同士の間隔が広く網状に配列されていると目ずれし易く、取扱性に劣るという問題があるだけではなく、コンクリート構造体等の被補修補強体の形状に賦形した際に、特に織物の幅方向にバラバラになってしまって均一性や品位に劣るという問題があった。
【0005】
これに対して、織糸のクリンプを最小限にするという観点から、従来から、平織物やノンクリンプ糸織物等を用いて補修補強材を得る努力がなされてきた(特許文献3〜特許文献6参照。)。しかしながら、上記織組織では、強化繊維糸条を拘束する力は弱く、取扱性やコンクリート構造体等の被補修補強体の形状に合わせるための賦形性、特に織物の幅方向の賦形性に関して、上記問題は解決されていないのが実状であった。
【0006】
上記の特許文献1〜6をはじめとした従来の技術では、織物の形態安定に優れるだけでなく、柔軟性・取扱性にも優れ、かつ、高い力学特性・生産性を発現する補修補強用織物は見出されておらず、これらを改良する技術が渇望されていた。
【特許文献1】実開平02−106477号公報
【特許文献2】特開平03−028155号公報
【特許文献3】特開昭64−040632号公報
【特許文献4】特開平10−102792号公報
【特許文献5】特開2001−226849号公報
【特許文献6】特開2001−329466号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、特に強化繊維糸条の炭素繊維糸条を補助繊維糸条で簾状になるように集束させることにより、織物の形態安定に優れるだけでなく、柔軟性、取扱性および賦形性(特に織物の幅方向の賦形性)にも優れ、かつ、高い力学特性を発現する複合材料を得ることができる、補修補強材として好適な補修補強用からみ織物を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、上記の補修補強用からみ織物を用いた補修補強用複合材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成を有するものである。
【0010】
本発明の補修補強用からみ織物は、地たて糸とからみたて糸とよこ糸とからなるからみ織物において、前記の地たて糸が炭素繊維糸条からなる強化繊維糸条であり、前記のからみたて糸とよこ糸が前記の炭素繊維糸条の総繊度の1/5以下の総繊度の補助繊維糸条であり、そして前記の炭素繊維糸条と前記のよこ糸が実質的に直交して配置され、かつ、前記の炭素繊維糸条と前記のからみたて糸とが一体化されるように前記のからみたて糸が前記のよこ糸に絡合し、からみ織組織を形成してなる補修補強用からみ織物である。
【0011】
本発明の補修補強用からみ織物の好ましい態様によれば、前記のからみ織組織は、地たて糸の炭素繊維糸条1本を芯糸として、からみたて糸の補助繊維糸条2本が前記の地たて糸を両側から挟持するようにして配置されており、前記のからみたて糸2本が前記の地たて糸上で交差すると共によこ糸の補助繊維糸条とからんでいる織組織である。
【0012】
本発明の補修補強用からみ織物の好ましい態様によれば、前記のからみ織組織は、地たて糸の炭素繊維糸条1本とからみたて糸の補助繊維糸条1本とが並んで交互に配置されており、前記のからみたて糸がよこ糸の補助繊維糸条とからんでいる織組織である。
【0013】
本発明の補修補強用からみ織物の好ましい態様によれば、前記のからみ織組織は、前記の地たて糸の炭素繊維糸条が実質的に同一の間隔で配置組織され、それらの間隔が1.3〜30mmであり、そして前記のよこ糸の補助繊維糸条が実質的に同一の間隔で配置されている組織である。
【0014】
本発明の補修補強用からみ織物の好ましい態様によれば、前記の地たて糸の炭素繊維糸条に前記の補助繊維糸条が溶融しない温度で溶融する目どめ用繊維糸条が引き揃えられまたはカバリング加工され、前記の目どめ用繊維糸条が溶融してからみ織組織が目どめ固定されているものである。
【0015】
本発明の補修補強用からみ織物の好ましい態様によれば、前記のからみたて糸の補助繊維糸条が、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維またはポリウレタン繊維の加工糸である。
【0016】
本発明の補修補強用複合材料は、前記の補修補強用からみ織物に樹脂が含浸され固化されてなるものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明の補修補強用からみ織物は、地たて糸の炭素繊維糸条と総繊度が炭素繊維糸条の1/5以下である補助繊維糸条とをからみ織組織させることにより、形態安定性だけでなく柔軟性、取扱性および賦形性(特に織物の幅方向の賦形性)にも優れ、例えばコンクリート構造体等の被補修補強体の形状に容易に追従させることができる。この効果は、特に炭素繊維糸条を補助繊維糸条で簾状になるように集束させることにより発現させることができる。
【0018】
また、炭素繊維糸条からなる強化繊維糸条群がクリンプを最小限に抑制されるように補助繊維糸条により一体化されているため、本発明の補修補強用からみ織物を用いて力学特性に優れる複合材料とすることができ、高い補修補強効果を発現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0019】
以下、本発明の望ましい実施の形態をその一実施態様について図面を用いて説明する。
【0020】
図1は、本発明の補修補強用からみ織物の一実施態様を示す概略部分平面図である。また図2は、図1の補修補強用からみ織物の反対面を示す部分概略部分平面図である。
【0021】
図1および図2において、本発明の補修補強用からみ織物1aは、たて方向に配列された強化繊維糸条である炭素繊維糸条からなる地たて糸2a、2bと、総繊度が前記の強化繊維糸条の地たて糸2a、2bの1/5以下の総繊度である補助繊維糸条からなるからみたて糸3a、3bおよびよこ糸4a、4b、4cとで構成されている。そして、補修補強用からみ織物1aは、地たて糸2a、2bである炭素繊維糸条およびからみたて糸3a、3bである補助繊維糸条と、よこ糸4a、4b、4cである補助繊維糸条とがからみ織組織されている。このからみ織組織により、地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条とからみたて糸3a、3bの補助繊維糸条とが一体化され、地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条を芯糸とした3本からみ織組織を形成している。すなわち、からみ織組織が、強化繊維糸条である炭素繊維糸条を芯糸として、からみたて糸3a、3bである補助繊維糸条の2本が前記の炭素繊維糸条のよこ方向に交互に配置されて、よこ糸4a、4b、4cの補助繊維糸条とからんでいる組織となっている。
【0022】
具体的に、図1および図2に示された補修補強用からみ織物1aのからみ織組織は、地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条1本を芯糸として、からみたて糸3a、3bである補助繊維糸条2本が地たて糸2a、2bを両側から挟持するようにして配置されており、そしてからみたて糸2本が、補修補強用からみ織物1aの一面の地たて糸2a、2b上で交差すると共によこ糸4a、4b、4cである補助繊維糸条とからんでからみ目部分を形成し、一体化されている織組織である。このからみ織組織においては、地たて糸2a、2bの1本とからみたて糸3a、3bの2本が1組となって、からみたて糸3a、3bがよこ糸4a、4b、4cの1本ごとにその位置を変えて組織し、地たて糸2aと地たて糸2bの間で、よこ糸4aとよこ糸4bおよびよこ糸4bとよこ糸4cの間にからみ目が形成されている。
【0023】
また、図1および図2の補修補強用からみ織物1aには、上記の地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条およびからみたて糸3a、3bとよこ糸4a、4b、4cの補助繊維糸条の他に、さらに、補助繊維糸条よりも融点が低い目どめ用繊維糸条5a、5bが用いられている。目どめ用繊維糸条5a、5bは、図2のように、地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条に引き揃えられ、炭素繊維糸条と一体になってからみたて糸3a、3bである補助繊維糸条と組織されている。この目どめ用繊維糸条5a、5bは、溶融され、からみ織組織を目ど止めするものである。このような態様にすることにより、目どめ用繊維糸条5a、5bは、補修補強用からみ織物1aの裁断時において、特に地たて糸2a、2bの炭素繊維糸条とからみたて糸3a、3bの補助繊維糸条またはよこ糸4a、4b、4cの補助繊維糸条との組織の崩れや解れを一層抑制する機能を果たすことができる。
【0024】
目どめ用繊維糸条5a、5bは、図2の表面側に配置されているが、図1の表面側に配置されていてもよい。更に目どめ効果を高めるためには、目どめ用繊維糸条5a、5bを炭素繊維糸条に引き揃えるのではなく、例えば、SまたはZ方向のシングルカバリングやSおよびZ方向のダブルカバリングのようにカバリング加工して、目どめ用繊維糸条を予め炭素繊維糸条に螺旋状に巻き付けておいてから(図示せず)、補助繊維糸条とからみ織組織させることもできる。
【0025】
図3は、本発明の他の補修補強用からみ織物の一実施態様を示す概略部分平面図である。
【0026】
図3において、補修補強用からみ織物1bは、図1および図2に示す補修補強用からみ織物1aと同様に、地たて糸2c、2dである補助繊維糸条およびからみたて糸3cである補助繊維糸条と、よこ糸4d、4e、4fである補助繊維糸条とがからみ織組織されている。このからみ織組織により、地たて糸2c、2dの炭素繊維糸条とからみたて糸の補助繊維糸条とが一体化され、2本からみ織組織を形成している。すなわち、からみ織組織が、地たて糸2c、2dの炭素繊維糸条と、からみたて糸3cの補助繊維糸条とが並列状態で交互に配置されて、よこ糸4d、4e、4fの補助繊維糸条とからんでいる織組織となっている。
【0027】
具体的に、図3に示された補修補強用からみ織物1bのからみ織組織は、地たて糸2c、2dの炭素繊維糸条1本とからみたて糸3cの補助繊維糸条1本とがよこ方向に並んで交互に配置されており、からみたて糸3cが地たて糸2c、2d上でよこ糸4d、4e、4fの補助繊維糸条とからんでからみ目部分を形成し、一体化されている織組織である。
【0028】
このからみ織組織においては、地たて糸2c、2dの1本とからみたて糸3cの1本が1組となって、からみたて糸3cがよこ糸4d、4e、4fの1本ごとにその位置を変えて組織し、地たて糸2cと地たて糸2dの間で、よこ糸4dとよこ糸4eおよびよこ糸4eとよこ糸4fの間にからみ目が形成されている。
【0029】
図3に示された補修補強用からみ織物1bには、目どめ用繊維糸条は図示されていないが、図2のように地たて糸2c、2dに引き揃えて、またはカバリング加工されて目どめ用繊維糸条を配することが好ましい態様である。
【0030】
本発明の補修補強用からみ織物1a、1bは、地たて糸である炭素繊維糸条自体でからみ織組織を形成しているが、炭素繊維糸条として補助繊維糸条よりも少なくとも5倍の総繊度の太い糸条を用いているため、からみ織組織内においては、補助繊維糸条の方が相対的に屈曲して、炭素繊維糸条の方にはクリンプや屈曲が殆ど形成されずに、強化繊維糸条である炭素繊維糸条が本来発現すべき特性を十分に活用することができるのである。
【0031】
また、からみたて糸とよこ糸を構成する補助繊維糸条として、強化繊維糸条の1/5以下の総繊度の細い糸条を用いているため、からみ織組織におけるたて糸とよこ糸との交錯点も厚くならず、力学特性の阻害を最小限に抑制できる。
【0032】
本発明において、より力学特性を高めること、すなわち強化繊維糸条である炭素繊維糸条の真直性を高めるという観点からは、本発明の補修補強用からみ織物としては、図1と図2に示した3本からみ織組織であることが好ましい。補修補強用からみ織物1aの織組織が図1、2のように3本からみ織組織であると、炭素繊維糸条のからみたて糸3a、3bの補助繊維糸条が炭素繊維糸条を挟んで両側に対称に組織されるため、特に炭素繊維糸条の織物の平面内におけるたて方向の真直性を高めることができる。好ましい真直性の目安としては、炭素繊維糸条の中心線が、たて方向に対してよこ方向の振幅が5mm以内、更に好ましくは2mm以内である。前記範囲であると本発明の効果である複合材料にした場合に高い強度を発現することができる。
【0033】
もちろん、図3に示した2本からみ織組織の補修補強用からみ織物1bでも、炭素繊維糸条として補助繊維糸条よりも少なくとも5倍の総繊度の太い糸条を用いているため、補助繊維糸条の方が相対的に屈曲して、炭素繊維糸条の方にはクリンプや屈曲が殆ど形成されないが、よこ糸4d、4e、4fの補助繊維糸条の間隔によっては、僅かながら3本絡みに比べて真直性が劣る場合がある。しかしながら、図3のような2本からみ織組織は、用いられる補助繊維糸条の使用量を最小限にすることができるため、生産性の面からは好ましい態様といえる。
【0034】
更に、補修補強用からみ織物1a、1bにおいては、地たて糸を構成する炭素繊維糸条が実質的に同一の間隔で配置組織されており、地たて糸の間隔は1.3〜30mmであることが好ましい。具体的に、補修補強用からみ織物1a、1bにおいては、図1〜3に示した強化繊維糸条である地たて糸同士(2aと2b、2cと2d)の間隔Laが広く簾状に配列されても目ずれし難く、優れた形態保持性や取扱性を実現することができる。別の視点から言えば、織物の柔軟性(被補修補強体への形状追従性)にも優れている。このような補修補強用からみ織物において、地たて糸の炭素繊維糸条同士の間隔Laは上記のように1.3〜30mmであることが好ましく、より好ましくは2〜20mmであり、更に好ましくは3〜15mmである。間隔Laが1.3mm未満であると、優れた形態保持性や取扱性が実現する本発明の意義が薄れがちである一方、30mmを超えると、からみ織物として被補修補強材を補修補強する機能を果たせない場合がある。
【0035】
本発明の補修補強用からみ織物において、その効果を最大限に発揮するには、織物形態が簾状やメッシュ状の表裏に向けて空隙のある形態であることが好ましく、地たて糸の炭素繊維糸条だけでなく、よこ糸の補助繊維糸条も実質的に同一の間隔で配置組織されていることが好ましい。より具体的には、よこ糸の間隔は2〜50mmであることが好ましい。かかる観点からは、前記の地たて糸としての炭素繊維糸条の配列密度は0.3〜8本/cmであることが好ましく、より好ましくは2〜7本/cmであり、更に好ましくは3〜6本/cmである。地たて糸の配列密度が0.3本/cm未満であると、からみ織物として被補修補強材を補修補強する機能を果たせない場合がある一方、配列密度が8本/cmを超えると、地たて糸である炭素繊維糸条同士の間隔が広くても優れた形態保持性や取扱性を実現しようとする本発明の意義が薄れるだけでなく、特に太い総繊度の炭素繊維糸条を用いた場合に、後述するマトリックス樹脂の含浸が困難となる場合がある。
【0036】
また、前記のよこ糸としての補助繊維糸条の配列密度は0.2〜5本/cmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜4本/cmであり、更に好ましくは1〜3本/cmである。よこ糸の配列密度が0.1本/cm未満であると、地たて糸である炭素繊維糸条の保持が十分でなく、補修補強用からみ織物の優れた形態保持性や取扱性を実現しないだけでなく、炭素繊維糸条の織物の平面内におけるたて方向の真直性を損なう場合がある一方、配列密度が5本/cmを超えると、織物としての生産性を損なう場合がある。
【0037】
本発明の補修補強用からみ織物を補修補強用に用いるためには、地たて糸としての炭素繊維糸条および/またはよこ糸としての補助繊維糸条が実質的に同一の間隔で組織されていることが好ましい。より好ましい態様は、地たて糸としての炭素繊維糸条およびよこ糸としての補助繊維糸条のいずれもが実質的に同一の間隔で組織されている態様である。このような態様にすると、からみ織物を巻物として生産品にした場合に、どこで切り出して用いても、均一なからみ織物を得ることができ、特に大量のからみ織物を巻物から切り出して補修補強に用いる場合に使い勝手がよい。
【0038】
本発明で、地たて糸として用いられる炭素繊維糸条としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、セルロース系炭素繊維、およびこれらを2種類以上ブレンドして構成された糸条等が例として挙げられる。複合材料の強度や弾性率を更に重要視する場合は、これらの中でもPAN系炭素繊維を用いることが好ましい。
【0039】
また、本発明の効果は、特に太い総繊度の炭素繊維糸条をマルチフィラメントとして用いた場合に顕著になるため、炭素繊維糸条のフィラメント数は12,000〜100,000本であることが好ましく、より好ましくは24,000〜50,000本であり、また、総繊度は700〜8,000TEXであることが好ましく、より好ましくは1,500〜4,000TEXである。またかかる太繊度の炭素繊維糸条は、生産性よく補修補強用からみ織物を製造できるだけでなく安価に入手することができる。なお、本発明でいう炭素繊維には、通常黒鉛繊維と称されるものも包含する。
【0040】
なお、本発明の補修補強用からみ織物としては、炭素繊維糸条の替わりに、例えば、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、PBO繊維、ガラス繊維、SUSなどの金属繊維およびセラミック繊維などからなる強化繊維糸条も用いることができる。
【0041】
本発明で、からみたて糸およびよこ糸として用いられる補助繊維糸条は、強化繊維糸条の総繊度の1/5以下の総繊度を有するものであり、補助繊維糸条としては、ガラス繊維や、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリエチレン繊維、PBO繊維およびポリウレタン繊維などなどの合成繊維からなる糸条が好ましく用いられる。強化繊維糸条のクリンプを小さくするためには、補助繊維糸条の総繊度も細い方が好ましく、強化繊維糸条の総繊度の1/10以下であることが好ましく、更には1/20以下であること好ましい。補助繊維の繊度に特に下限はないが、繊度が細すぎるとからみ組織の形成が困難になってくるため、強化繊維糸条の繊度の1/500以上であることが好ましい。補助繊維糸条の総繊度の下限は特に制限されないが、製織時の糸切れなどの停機原因を最小限に抑制するため、強化繊維糸条の総繊度の1/1000以上であることが好ましく、より好ましくは1/750以上である。別の観点からは、補助繊維糸条の総繊度は、1.5〜150TEXであることが好ましく、より好ましくは3〜100TEXであり、更に好ましくは5〜50TEXである。補助繊維糸条により構成される後述のからみたて糸とよこ糸とでは、たて糸として用いられるからみたて糸の方が、製織時に糸切れした場合の生産性への悪影響が大きいため、確実に製織時の糸切れを抑制するという観点からは、よこ糸よりは総繊度が太い糸条を用いることが好ましい。
【0042】
特に、からみたて糸に用いられる補助繊維糸条としては、からみ織組織させるため製織時に毛羽発生し難いものが好ましく用いられる。また、強化繊維糸条としての炭素繊維糸条が簾状になるように集束させるためには、補助繊維糸条は伸縮性の大きいものが特に好ましく用いられる。このような観点から、からみたて糸に用いられる補助繊維糸条としては、合成繊維糸条を用いることが好ましく、さらに好ましくはポリエステル繊維、ポリアミド繊維またはポリウレタン繊維の加工糸が用いられる。伸縮性を大きくすることができる加工糸としては、ウーリ加工糸が好ましい。中でも特に安価で寸法安定性にも優れるポリエステル繊維の加工糸が好ましい。一方、製織の面からは、綜絖やガイド等での滑りをよくするため生糸(特にマルチフィラメント糸)を用いると製織性を高くすることができ、特にポリエステル繊維生糸またはポリアミド繊維生糸が好ましく用いられる。フィラメント数は、10〜1,000本であることが好ましく、より好ましくは30〜400本である。
【0043】
一方、よこ糸に用いられる補助繊維糸条は、地たて糸ほど擦過が厳しくないが、寸法安定性が極めて重要となる。よこ糸の寸法が変化すると、単位面積当たりの強化繊維糸条の本数(強化繊維糸条の目付に相当)が変動し、複合材料において所望の補修補強効果が得られるように設計することが困難となる。このような観点から、よこ方向糸に用いられる補助繊維糸条としては、ガラス繊維または合成繊維の加工していない生糸(特にマルチフィラメント糸)を用いることが好ましく、特にガラス繊維糸が好ましく用いられる。フィラメント数は、10〜1,000本であることが好ましく、より好ましくは30〜400本である。
【0044】
本発明で用いられる目どめ用繊維糸条は、補助繊維糸条が溶融しない温度で溶融するものであることが好ましい。例えば、補助繊維糸条にポリエステル繊維からなる糸条を用いた場合は、ポリエステル繊維の融点255℃よりも低い融点を有する繊維からなる糸条が好ましく、具体的には、融点が80〜200℃の低融点の共重合ポリエステル繊維、共重合ポリアミド繊維、およびポリオレフィン繊維などからなる糸条が好ましく用いられる。フィラメント数は、1(モノフィラメント)〜100本であることが好ましく、より好ましくは5〜50本である。
【0045】
別の観点からは、補助繊維糸条にガラス繊維を用いた場合は、目どめ用繊維糸条に融点が255℃の通常のポリエステル繊維を用いることもできる。
【0046】
本発明の複合材料は、上述の補修補強用からみ織物に、モルタル、コンクリート、アスファルトまたは樹脂が含浸されて固化されてなるものである。上述の補修補強用からみ織物によると、織物の柔軟性(被補修補強材への形態追従性)、取扱性および賦形性に優れ、力学特性に優れた複合材料が得られる。
【0047】
本発明の複合材料は、被補修補強材を補修補強するためのものであり、コンクリート構造物や建築物や地盤や盛土の補修補強、コンクリートや岩盤の剥落防止や防水工事など、表面に貼り付ける補修補強材として用いられる他、補修補強用からみ織物をモルタル、コンクリート、アスファルトまたは樹脂などに埋没させて補修補強材としての複合材料を形成することもできる。
【0048】
本発明の複合材料が用いられる態様として特に好ましいものは、炭素繊維糸条同士の間隔が広く簾状に配列されて用いられるものである。上記のような態様で用いられる場合、本発明の補修補強用からみ織物および複合材料を用いる意義が最も高く、特に織物の幅方向の賦形性に優れている点、優れた効果を奏するものである。
【実施例】
【0049】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。本発明の実施例では、次の材料を用いた。
【0050】
強化繊維糸条:炭素繊維糸条(東レ株式会社製“トレカ”(登録商標)、引張強度4,900MPa、引張弾性率230GPa、フィラメント数24,000本、総繊度1,650TEX)
・補助繊維糸条1:ガラス繊維(日東紡株式会社製ECE225 1/0 1.0Z、フィラメント数200本、総繊度22.5TEX)
・補助繊維糸条2:ポリエステル繊維のウーリ加工糸(東レ株式会社製“テトロン”(登録商標)、フィラメント数18本、総繊度5.6TEX、融点255℃)
・補助繊維糸条3:ポリエステル繊維の生糸(東レ株式会社製“テトロン”(登録商標)、フィラメント数18本、総繊度5.6TEX、融点255℃)
・目どめ用繊維糸条:共重合ポリアミド繊維糸条(東レ株式会社製“エルダー”(登録商標)、フィラメント数10本、総繊度5.6TEX、融点110℃)
・常温硬化タイプのエポキシ樹脂:東レ株式会社製“TSレジン(W)”(登録商標)
(実施例1)
まず、地たて糸として上記の強化繊維糸条である炭素繊維糸条に、上記の目どめ用繊維糸条をカバリング加工(250ターン/m、S方向)して目どめ炭素繊維糸条を用意した。この目どめ炭素繊維糸条の1本(配列密度1.9本/cm)および上記の補助繊維糸条2の2本(配列密度3.8本/cm)をからみたて糸とし1セットとしたたて糸と、補助繊維糸条1をよこ糸(配列密度1本/cm)として、図1、2のように3本からみ織組織を形成させて製織した。製織後に織機巻取前に生機を150℃の温度に加熱して、目どめ用繊維糸条のみを溶融させてからみ織物を目どめした。
【0051】
得られた一方向性補修補強用からみ織物は、目どめ炭素繊維糸条1本とからみたて糸の補助繊維糸条2の2本が3本からみ織組織されており、形態保持性や取扱性だけでなく、柔軟性にも優れていた。また、目どめ用繊維糸条により3本からみ織組織が目どめされ、取扱時の組織くずれや裁断時の解れを抑制していた。
【0052】
次に、上記の目どめされた3本からみ織物と上記の常温硬化タイプのエポキシ樹脂とを用いて、ハンドレイアップで円柱にそわせる際に、織物の幅方向に屈曲するように賦形しながら複合材料を成形した。上記の目どめされた3本からみ織物は、伸縮性の大きい補助繊維糸条2で炭素繊維糸条が簾状になるように集束されており、特に織物の幅方向が屈曲する場合の賦形性に非常に優れ、また、炭素繊維糸条がきれいに配向でき、その真直性にも非常に優れていた(炭素繊維糸条の中心線が、たて方向に対してよこ方向の振幅が2mm以内)。そのため、結果的に品位に非常に優れた複合材料が得られた。
【0053】
(実施例2)
上記の炭素繊維糸条の1本(配列密度5.8本/cm)を地たて糸とし、上記の補助繊維糸条3の1本(配列密度5.8本/cm)をからみたて糸とし1セットとしたたて糸と、上記の補助繊維糸条3をよこ糸(配列密度3本/cm)として、図3のように2本からみ織組織を形成させて製織した。
【0054】
得られた一方向性補修補強用からみ織物は、炭素繊維糸条1本とからみたて糸の補助繊維糸条3の1本が2本からみ織組織されており、よこ糸の配列密度を実施例1よりも高くすることにより形態保持性や取扱性だけでなく、柔軟性にも優れていた。但し、目どめ用繊維糸条を用いていないので、実施例1よりは取扱時の組織くずれや裁断時の解れがみられた。
【0055】
次に、上記の2本からみ織物を用いて、実施例1と同様にして複合材料を成形した。上記の2本からみ織物は、伸縮性の小さい補助繊維糸条3を用いているが、よこ糸の配列密度が実施例1よりも高くしているため、実施例1よりは僅かに劣るものの炭素繊維糸条が簾状になるように集束されており、織物の幅方向が屈曲する場合の賦形性に優れ、また、炭素繊維糸条が配向でき、その真直性にも優れていた。そのため、結果的に品位に非常に優れた複合材料が得られた。
【0056】
(比較例1)
実施例1において、目どめ用繊維糸条を用いずに、補助繊維糸条2をからみたて糸としてではなくたて糸として用い、補助繊維糸条1のよこ糸とが構成する織組織をからみ織組織から平織組織に代えたこと以外は、実施例1と同様にして炭素繊維平織物を得た。得られた平織物は、補助繊維糸条1と補助繊維糸条2がからみ織組織でなく、平織組織のため炭素繊維糸条が目ずれし易く、形態保持性や取扱性に劣っていた。
【0057】
次に、上記の炭素繊維平織物を用いて、実施例1と同様にして複合材料を成形した。エポキシ樹脂をハンドレイアップで含浸するとき、補助繊維糸条1と補助繊維糸条2が平織組織であるため炭素繊維糸条が乱れ易く、実施例1および実施例2に比べて織物の幅方向が屈曲する場合の賦形性に劣っただけでなく、炭素繊維糸条をきれいに配向できずに、その真直性にも劣った。そのため、結果的に得られた複合材料の品位が劣った。
(比較例2)
実施例2において、からみたて糸およびよこ糸を補助繊維糸条3から炭素繊維糸条2(東レ株式会社製“トレカ”(登録商標)、引張強度3,450MPa、引張弾性率230GPa、フィラメント数6,000本、総繊度400TEX)に代えたこと以外は、実施例2と同様にして炭素繊維糸条からなるからみ織物を得た。得られたからみ織物は、よこ糸にからみたて糸と同じ総繊度の炭素繊維糸条を用いているため、からみたて糸とよこ糸との交錯点が厚くなり織物凹凸が大きくなった。また、目どめしていないと炭素繊維糸条が目ずれし易く、形態保持性や取扱性に劣っていた。
【0058】
次に、上記の炭素繊維糸条からなるからみ織物を用いて、実施例1と同様にして複合材料を成形した。エポキシ樹脂をハンドレイアップで含浸するとき、炭素繊維糸条それ自体のみがからみ織組織であるため炭素繊維糸条は乱れ難かったが、交錯部において強化繊維糸条が織物のよこ方向および厚み方向のいずれにもクリンプして真直性に劣った。そのため、結果的に炭素繊維糸条が本来発現すべき特性を十分に活用できなかった。また、実施例1および実施例2に比べて、よこ糸にからみたて糸と同じ総繊度の炭素繊維糸条を用いているためよこ方向にも剛直であり、織物の幅方向が屈曲する場合の賦形性に格段に劣っただけでなく、からみたて糸とよこ糸との交錯点が厚く、凹凸が大きくなっていた。
【産業上の利用可能性】
【0059】
本発明の補修補強用からみ織物によると、特に炭素繊維糸条を補助繊維糸条で簾状になるように集束させることにより、織物の柔軟性、取扱性および賦形性(特に織物の幅方向の賦形性)に優れ、力学特性に優れた複合材料が得られるため、コンクリート構造物や建築物や地盤や盛土の補修補強など、表面に貼り付ける補修補強材をはじめ、モルタル、コンクリート、アスファルトまたは樹脂などに埋没させる補修補強材として特に好適であり、土木建築分野、特に建築分野の補修補強材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0060】
【図1】図1は、本発明の補修補強用からみ織物の一実施態様を示す概略部分平面図である。
【図2】図2は、図1の補修補強用からみ織物の反対面を示す部分概略部分平面図である。
【図3】図3は、本発明の他の補修補強用からみ織物の一実施態様を示す部分概略平面図である。
【符号の説明】
【0061】
1a、1b 補修補強用からみ織物
2a、2b、2c、2d 地たて糸
3a、3b、3c からみたて糸
4a、4b、4c、4d、4e、4f よこ糸
5a、5b 目どめ用繊維糸条
La 地たて糸同士の間隔

【特許請求の範囲】
【請求項1】
地たて糸とからみたて糸とよこ糸とからなるからみ織物において、前記の地たて糸が炭素繊維糸条からなる強化繊維糸条であり、前記のからみたて糸とよこ糸が前記の炭素繊維糸条の総繊度の1/5以下の総繊度の補助繊維糸条であり、そして前記の炭素繊維糸条と前記のよこ糸が実質的に直交して配置され、かつ、前記の炭素繊維糸条と前記のからみたて糸とが一体化されるように前記のからみたて糸が前記のよこ糸に絡合し、からみ織組織を形成してなる補修補強用からみ織物。
【請求項2】
からみ織組織が、地たて糸の炭素繊維糸条1本を芯糸として、からみたて糸の補助繊維糸条2本が前記の地たて糸を両側から挟持するようにして配置されており、前記のからみたて糸2本が前記の地たて糸上で交差すると共によこ糸の補助繊維糸条とからんでいる織組織である請求項1に記載の補修補強用からみ織物。
【請求項3】
からみ織組織が、地たて糸の炭素繊維糸条1本とからみたて糸の補助繊維糸条1本とが並んで交互に配置されており、前記のからみたて糸がよこ糸の補助繊維糸条とからんでいる織組織である請求項1に記載の補修補強用からみ織物。
【請求項4】
地たて糸の炭素繊維糸条が実質的に同一の間隔で配置組織され、それらの間隔が1.3〜30mmである請求項1〜3のいずれかに記載の補修補強用からみ織物。
【請求項5】
よこ糸の補助繊維糸条が実質的に同一の間隔で配置組織されている請求項1〜4のいずれかに記載の補修補強用からみ織物。
【請求項6】
地たて糸の炭素繊維糸条に補助繊維糸条が溶融しない温度で溶融する目どめ用繊維糸条が引き揃えられまたはカバリング加工され、前記の目どめ用繊維糸条が溶融してからみ織組織が目どめ固定されている請求項1〜5のいずれかに記載の補修補強用からみ織物。
【請求項7】
からみたて糸の補助繊維糸条が、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維またはポリウレタン繊維の加工糸である請求項1〜6のいずれかに記載の補修補強用からみ織物。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれかに記載の補修補強用からみ織物に樹脂が含浸され固化されてなる補修補強用複合材料。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2009−228160(P2009−228160A)
【公開日】平成21年10月8日(2009.10.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−75085(P2008−75085)
【出願日】平成20年3月24日(2008.3.24)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】