专利名称：纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法
技术领域：
本发明涉及连续制造用作土木建筑领域混凝土增强材料的纤维增强合成树脂制网格状体的方法。
背景技术：
作为在土木建筑领域里混凝土结构部分埋设使用的增强材料，目前使用如特开昭62-153449号专利描述的纤维增强合成树脂制网格状体，其结构如下把并列配置的浸有树脂材料的多股纤维结成纤维束，通过重复交叉形成网格状体，在网格的交点部分，形成一个方向延伸的纤维束与另一个方向延伸的纤维束互相层合的断面结构。
目前，这种纤维增强合成树脂制网格状体都是先通过绕丝法成型，使一个方向延伸的纤维束与另一个方向延伸的纤维束互相交叉，形成网格状的层合体，再通过压接工艺对纤维束的交点部分加压，一次得到一个成型体。
如果采用这种方法，就能够满足用作混凝土增强材料的纤维增强合成树脂制网格状体要求的各项性能条件。但是，由于受模数量的约束，生产率低下、制造成本偏高。另外，用此方法得到的纤维增强合成树脂制网格状体的尺寸也受所用模型的限制，在用作诸如隧道内壁增强材料或在以增强目的的高速公路桥面板，需有相当长度的情况下，必须用互搭接头，把多根增强材料接合起来，由于这种互搭接头部分的材料和作业工序的增加，造成成本额外增加。
针对这样的问题，特开平3-38325号专利公开了连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法。该方法的制造工艺如下把多股浸有未固化树脂材料的连续纤维做成的线状纵向部件，互相留开一定间隔，在平行于载体的行进方向上配置在皮带运输机、钢筋输送机等行进的载体上。再把多股浸有未固化树脂材料的连续纤维做成的线状横向部件，互相留开一定间隔，与上述纵向部件交叉配置在载体上，做成由纵横交错部件构成的网格形状。通过重复操作，将纵向部件和横向部件交互层合而形成网格状的层合体，然后用光或加热的方法使之固化，即连续制得纤维增强合成树脂制网格状体。
因为该方法能连续制得纤维增强合成树脂制网格状体，所以生产性好。但是，紫外线光固化可使用的材料，只局限于象玻璃纤维那种对紫外线具有透过性能的材料。因此，不能使用对紫外线无透过性能的碳纤维和受紫外线照射会引起劣化的有机材料。另外，因为树脂固化时纤维束的交点部分必须预先压接好，使放置在载体上的层合体连续通过紫外线照射炉或加热固化炉，所以，不能使用压板等压接方法，而是在载体的紫外线照射部处设置弯曲部，通过由此产生的纵向部件的张力来压接纤维束。
这种压接方法对网格间隔大，即大网格的增强材料，因为间隔大，可充分压接。但是对细网格增强材料，由于交点部分所加压力不足，压接不充分。对在交通量大的干线公路隧道和铁路隧道等不断经受震动的环境中使用的建筑材料，一般都最好把增强材料的网格做细，以防止混凝土开裂。为了增加这种细网格的增强材料交点部分的接合性，相应增加树脂量。但是，多余的树脂往往呈缝脊附着在表面，有影响制品的外观之嫌。
另一方面，在特开平3-38325号公报中，热固化时，用设置在固化炉附近载体上部的钢制和树脂制的皮带输送机压接网格状体。但是，这种机构很难根据网格状体调节挤压力，而且网格状体与作为压接装置的钢铁及皮带输送机接触时的摩擦阻力增大，限制网格状体的行进速度。另外，行进速度如果产生波动，网格状体的质量就可能下降。另外，由于与网格状体之间的摩擦，树脂有可能从压接装置连接的线状部件中脱离，树脂造成网格状体质量下降，更严重的问题是还可能造成网格状体自身形状改变。除此之外，由于机械总是暴露于加热环境中，该制造工艺中使用的装置也可能产生故障，因为机构挡住热辐射，还可能妨碍网格状体的充分加热。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法。它能用于如碳纤维等不宜光固化的材料中，而且即使对细网格的增强材料，不使用大量的树脂材料也可以充分压接。
为达到上述目的，本发明提供一种纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，该方法包括在连续制造纤维增强合成树脂制网格状体时，在行进的载体上，把多股浸有未固化树脂材料的连续纤维构成的线状纵向部件在平行于上述载体行进方向上修改隔开，形成一层并列配置而成的线状纵向部件群，再把浸有未固化树脂材料的连续纤维做成的线状横向部件，在上述载体的两侧端部折叠成U形，在垂直于上述载体行进方向上互相隔开，形成一层配置而成的线状横向部件，通过上述工序交替重叠3层以上。该线状纵向部件群和线状横向部件相交的交点部分，形成两种部件层合的网格状体。然后，将上述网格状体用挤压装置自上部挤压之，在线状纵向部件群和线状横向部件的交点部分处于压接的状态下，加热固化网格状体中的未固化树脂材料。
在本发明连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法中，上述挤压装置最好是形变自由、至少覆盖在上述网格状体的加热面上靠自重挤压的柔性重物。
在本发明连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法中，上述柔性重物优选列成面状的金属链配。
在本发明连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法中，上述载体较好是脱模性薄膜。
在本发明连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法中，脱模性薄膜宜配置在上述载体上。
在本发明连续制造纤维增强合成树脂制网格状体的方法中，在用上述挤压装置挤压网格状体之前，宜用脱模性薄膜覆盖在上述网格状体的上面。
附图简述
图1实施本发明方法的制造装置的侧视图。
图2是实施本发明方法的制造装置的俯视图。
图3是本发明方法中纵向和横向部件配置的示意图。
以下参照附图详细地说明本发明。
图1和图2是为实施本发明的各种方法所用制造装置例1的侧视图和俯视图。参照图1，按图面方向，在自上而下连续行进的载体4上，从纤维卷束1引出的多股连续纤维2通过未固化树脂浸渍槽3，得到浸有未固化树脂的连续纤维组成线状纵向部件2′，平行于载体的前进方向上以一定的间隔配置多股。以下把以一定的间隔多股并列配置的线状纵向部件2′称为[线状纵向部件群]。
其次，通过在与载体4行进方向垂直方向上作往复运动的横向部件供给机6，将从纤维卷束1引出的连续纤维5通过未固化树脂浸渍槽3，得到的浸有未固化树脂连续纤维构成的线状横向部件5′，配置在载体4上，使之与线状纵向部件2′交叉。
线状横向部件5′先挂在设于载体4侧端部的导杆7上，成U型折返状，然后在与线状纵向部件2′交叉时以相反方向行进，配置在载体上，使之与线状纵向部件2′交叉。
图3是表示一例线状纵向部件和横向部件的配置图。配置在载体4上的线状纵向部件2′，由载体4以自图面的右方向左方行进。通过横向部件供给机6在图面的纵向移动，将线状横向部件5′与线状纵向部件交叉配置。线状横向部件5′到达导杆处时，横向部件供给机6就暂停。这时，由于载体4自图面的右方向左方移动，所以线状横向部件5′由于和导杆7的相对关系移向图面的右方，移到相邻的导杆7的位置上。这时，横向部件供给机6在与刚才配置线状横向部件5′时的相反方向行进。因此，线状横向部件5′挂在导杆7上，一边成U型折返状，一边与线状纵向部件2′交叉。这样，通过把线状横向部件5′反复折返成U型，在线状纵向部件2′上方，线状横向部件5′以一定距离配置在垂直于载体4行进方向的方向上，形成线状纵向部件2′和线状横向部件5′彼此交叉的网格形状。
其次，采用与线状纵向部件群2′相同的方法，把线状横向部件群2″配置在线状横向部件5′上。也就是说，把从纤维卷束1引出的连续纤维2通过未固化树脂浸渍槽3，得到由浸有未固化树脂的连续纤维构成的线状纵向部件2″，按平行于与载体4行进方向的关系，通过设置在横向部件供给机6下道侧的辊筒15，以一定间隔，多股并列配置在线状横向部件5′上，和载体4的行进方向平行。为了把线状纵向部件(2′，2″)配置成与载体4行进方向平行，在形成网格状体之前就预先把线状纵向部件群(2′，2″)的前端固定在载体上，例如棒状体或导杆上。随着载体4的行进，导杆也被带走，线状纵向部件群(2′，2″)就可被引出，配置成与载体4行进方向平行。因为是连续制造方法，开始形成网格状体之后，线状纵向部件群(2′，2″)随着网格状体的行进而被抽出，配置成与载体4行进方向平行。可以制成的网格状体上切除在导杆形成网格状体之前引出的线状纵向部件群(2′，2″)部分。
接着，按与线状横向部件5′情况相同的方式，在线状纵向部件群2″上配置线状横向部件5′。即把引自纤维卷束1的连续纤维5通过未固化树脂浸渍槽3，得到由浸有未固化树脂连续纤维构成的线状横向部件5”，5’通过与载体4行进方向呈一定关系设置的辊筒15下方、和横向部件供给机6同样动作的横向部件供给机6′、被设置在载体4两侧端的导杆7一边折返成U型，一边配置在线状纵向部件群2″上，形成与线状纵向部件2″的网格状体。
如上所述，本发明中把由线状纵向部件群构成的层和由线状横向部件构成的层，在行进的载体上交替重叠共3层以上。线状纵向部件群与线状横向部件的交叉点形成两种部件层合的网格状体。图中，按线状纵向部件2′、线状横向部件5′、线状纵向部件2″、线状横向部件5″的顺序共计层合4层。但是，层合的顺序不限于这一种，也可以把线状横向部件挂在设于载体两侧端部的导杆上，边折返成U形，边配置在载体上，然后再配置线状纵向部件群。另外，只要层合的层数达3层以上，就再没有特别的限制，配置线状纵向部件用的辊筒和横向部件供给机的数量可做适当的改变。层压的层数通常合计在3-16之间，最好是3-8层。如果线状纵向部件群的数量在上述范围，用作混凝土增强材料的纤维增强合成树脂制网格状体就能满足包括强度等的机械特性所要求的技术条件。
按图面方向，载体4依靠辊筒驱动自上而下连续运动。作为这种载体，可以列举诸如金属或者合成树脂制的皮带输送机或由钢制扁平角导管与辊筒链组合而成的辊筒输送机等。载体4中连结辊筒的面最好实质上是平面。另外，如后所述，载体4的皮带输送机的皮带部分优选脱模性薄膜。也可以将脱模性薄膜在网格状体通过其上的基台，沿图面自上而下的方向行进。
线状纵向部件和线状横向部件是将多股连续纤维并列配置并浸有了未固化树脂的纤维束。
本发明中，作为纤维束的纤维，只要是在纤维增强复合材料中使用的，哪一种都行。主要的可以列举出玻璃纤维、碳素纤维等。而其他纤维，例如金属纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、氮化硅之类的陶瓷纤维、芳族聚酰胺纤维、聚乙烯纤维、多芳化纤维之类的合成树脂纤维等也可以使用。
在本发明中，浸渍纤维的树脂材料只要是制造纤维增强塑料用的热固化树脂，哪一种都行，例如采用乙烯酯树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂中的任何一种都可以。
按上述顺序形成的线状纵横部件在交点部分层压而成的网格状体，依靠载体4，按图面自上而下的行进，经过温度已调到足以固化树脂的加热固化炉8中，使层压体的未固化树脂被加热固化。
如上所述，在加热固化炉8中固化树脂材料的时候，必须将纵横向部件在交点部分预先压接好。在本发明中，从网格状体的上方，用挤压装置挤压，待线状纵横向部件在交点部分处于压接状态之后，再加热网格状体。
挤压装置最好是形变自由的柔性重物，它至少覆盖上述网格状体的加热面，并靠自重压接网格状体。
柔性重物是具有柔软性、仅用极小外力形变的、自由变形的挤压装置，靠其自重从上部挤压网格状体。
图1所示在载体4的上方，链状柔性重物9被固定在位于载体4上游的热固化炉8的前道侧的端部。端部固定在热固化炉8的前道侧的柔性重物9，下垂到载体的后道侧，覆盖住在热固化炉8中网格状体的加热面。这种链状的柔性重物，不固定侧的端部和侧部呈自由状态，靠其自重从上方挤压住网格状体。关于这种柔性重物可以列举以下用例把用金属纤维编成平面状的纤维体、具有塑性的金属制薄板、多个金属制重物等距离地配置在纵横方向上、经金属纤维与其他纤维结合而成的重物、把金属链配列成面状的重物等。所谓金属链配列成面状的重物也可由相邻的金属链之间结合而成，或多个金属链配列成平面状筛网的也行。另外，多股金属纤维的长胶体状配列成筛网也可以，金属制的重物在长度方向等距离配置，把多个金属重物用纤维结合起来，配列成许多筛网也可以。
另外，作为柔性重物的其他形态，可以是用两端可旋转的辊筒支撑的无接头环带。此时，无接头环带象皮带输送机那样，不承受大的张力，带面垂落至网格状体上方的重物。籍此，带面靠白重挤压网格状体的上面。作为无接头环带，可以使用上述金属链配列成面状的重物、金属纤维编成面状的纤维体、或许多金属重物在纵横方向用纤维结合而成的重物等。其中，优选把金属链配列成面状的重物固定在载体上道侧端部或做成无接头环带形状的重物。
为了在纵横部件的交点部分压接纵横部件，本发明通过使用柔性重物，从上方挤压网格状体，这种方法具有以下优点第1，柔性重物与网格状体的摩擦抑制到最小限度。也就是说，柔性重物仅在前道端侧被固定，由于其后道侧的端部和侧部都呈自由状态，所以网格状体只受到来自柔性重物自重的上方压力。另外，因为无接头环带状的柔性重物也是靠自重下垂盖到网格状体的上面，所以，网格状体上也只受到来自柔性重物自重的上方压力。因此，如同用皮带输送机等压接的现有方法一样，不受网格状体行进速度的限制。而且，行进速度不会产生变动。另外，网格状体和压接装置间由于相接产生的树脂剥落或网格状体变形的可能性也减少。
第2，因为柔性重物是靠自重挤压，所以，与依靠机械装置挤压的情况不同，通过改变所用柔性重物的重量，能够很容易地调节挤压力。因此，根据网格状体的层压数和所用线状纵横部件的种类等，就可以轻松而简单地调节挤压力。
第3，因为柔性重物具有塑性，变形自由，所以能均匀地挤压到网格状体的上面。
第4，因为柔性重物是靠自重挤压，所以不必使用复杂的机械，置于加热环境下也不会出现故障等问题。
第5，由于金属制的柔性重物，在加热环境下使用，所以还能蓄热，起到重物网格状体热源的作用。尤其，当加热固化炉是红外线辐照炉时，由于柔性重物长时间暴露在红外线辐照之中，所以其自身也被加热，起到作为网格状体热源的作用。
只要加热固化炉8能做固化树脂的热源就行。例如，可以使用电炉或使用红外线灯的红外线辐射炉。红外线辐射炉因为能均匀快速地加热照射部位，所以最合适。另外，照射的红外线是其波长范围在2.5～25μm的红外线或波长范围是25μm以上的远红外线。其中尤以远红外线为佳，其均匀快速加热照射部位的效果好，加热柔性重物的效果高。
在本发明中，为了防止未固化的树脂材料粘接在载体上，优选在载体4上配置脱模性薄膜10。也就是说，使脱模性薄膜10介于载体4和网格状体之间，不使载体4和网格状体直接接触。由此，可以防止未固化的树脂材料粘接在载体上，使制得的网格状体很容易从载体上取下。在图1中，通过从载体4的上流方向供给的脱模性薄膜10，给载体4上配置脱模性薄膜10。但是，给载体4上配置脱模性薄膜的方法不限于此，也可以在载体的负载面上直接安装脱模性薄膜。另外，载体4自身也可以是脱模性薄膜。所谓载体自身是脱模性薄膜，也可以是在皮带输送机状的载体的带面是脱模性薄膜，或者在网格状体通过其上的基盘上时，按载体要求的行进方向放置移动的脱模性薄膜。
按本发明，在用挤压装置自上方挤压网格状体之前，网格状体的上面最好覆盖脱模性薄膜。在图1中，从加热固化炉8的前道方向给网格状体的上方供给脱模性薄膜12，以覆盖网格状体的上面。籍此，用挤压装置挤压的时候，可防止挤压装置和网格状体直接接触，还能进一步减低网格状体和柔性重物的摩擦，更有效地发挥因使用柔性重物使摩擦最小化的优点。
配置在载体上自身为载体的脱模性薄膜，或者覆盖在网格状体上面的脱模性薄膜，只要是能用于纤维增强树脂脱模用途的材料就可以，例如，耐热性玻璃纸或包含聚对苯二甲酸乙二酯的聚酯薄膜等。
加热固化工序结束之后。制作制品时，把需要切除的飞边部分(余面、网格状体的端部)用设置在加热固化炉8的下道侧的飞边切割机(图中未示)进行切除。
实施例以下根据实施例进一步说明本发明的方法。然而，应理解，本发明不受这些实施例的限制。
使用图1和图2所示的装置，其中，加热固化炉采用远红外线辐照炉，载体是长度为40m、宽度为1.1m的合成树脂制皮带输送机。连续纤维使用碳纤维(单丝，直径6μm)，树脂使用乙烯酯树脂，连续制造出了在长度方向连续、可用作相当于φ5焊接合金的碳型混凝土增强材料的纤维增强合成树脂制网格状体C4(筋粗6mm、宽度2mm、网格间隔50mm)。从这样得到的带状网格状体中，从纵横部件分别任意切取5件边长为300mm的单股试片，进行混凝土增强材料的性能测试。结果表明，其拉伸强度1400N/mm2以上，弹性拉伸模量100kN/mm2。
发明效果根据本发明的方法，可以连续制造纤维增强合成树脂制网格状体，生产性优良。另外，加热固化未固化树脂优选远红外线加热固化，因此可以使用象碳纤维和着色树脂等不可能进行光固化的材料或受紫外线照射后性能劣化的有机材料。使用材料的选择范围可增大。另外，由于加热固化时使用柔性重物从上方挤压网格状体，压接纵横部件的交点部分，所以网格状体能均匀被挤压，在连续成型中历来成为问题的固化时纵横部件交点部分的压接性得到改善。因此，即便在制造细网格的网格状体时，也不必浸渍大量的树脂，制品表面附着树脂造成外观难看的问题也就解决了。此外，因为使用柔性重物作为网格状体的压接装置，在柔性重物和网格状体之间供给脱模性薄膜，所以压接装置和网格状体之间的摩擦减至最小，不必担心由于和压接装置的摩擦产生网格状体质量下降的问题。另外，由于载体和网格状体之间存在脱模性薄膜，所以制成的网格状体很容易从载体上取下来。
由于按本发明方法制造的纤维增强合成树脂制网格状体是连续体，所以尺寸上的自由度大，可以根据需要切成所希望的大小，用于土木建筑领域的增强材料，尤其是作为埋设于混凝土结构部分中使用的增强材料。这种混凝土增强材料，用于象隧道内壁之类的场所，也不会产生连接许多增强部件等操作上的麻烦问题。另外，因为是连续体，在长度方向不会产生飞边。而宽度方向的飞边采用飞边切割机切断，预先做成卷筒体，运到现场再切成所需要的大小而使用。这样制得的混凝土增强材料，除了用于隧道内壁之补强外，还可以用于铁路通信电缆的沟槽、地板材料、防水式隧道、地下隧道的密封机械用的竖井等各种各样领域的建筑、土木用混凝土材料的补强、修补材料。
符号的说明1纤维卷束2，5连续纤维2’，2″线状纵向部件(群)3未固化树脂浸渍槽4 载体5’，5″线状横向部件(群)6，6′横向部件供给机7.导杆8加热固化炉9柔性重物10，12脱模性薄膜15辊筒
权利要求
1.一种纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，该方法包括，在行进的载体上，把多股浸有未固化树脂材料的连续纤维构成的线状纵向部件，在平行于上述载体行进方向上相互隔开，形成一层并列配置而成的线状纵向部件群，再把浸有未固化树脂材料的连续纤维构成的线状横向部件，在上述载体的两侧端部折叠成U形，互相留开一定间隔，在垂直于上述载体行进方向上形成一层配置而成的线状横向部件，通过将上述两层交替重叠3层以上，该线状纵向部件群和线状横向部件相交的交点部分形成两种部件层合的网格状体，然后，将上述网格状体用挤压装置自上部挤压之，在线状纵向部件群和线状横向部件的交点部分处于压接的状态下，加热固化网格状体中的未固化树脂材料。
2.如权利要求1所述的纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，其特征在于所述挤压装置是形变自由、至少覆盖上述网格状体的加热面上靠自重挤压的柔性重物。
3.如权利要求2所述的纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，其特征在于所述柔性重物是配列成面状的金属链。
4.如权利要求1-3中任一权利要求所述的纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，其特征在于所述载体是脱模性薄膜。
5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，其特征在于在所述载体上配置有脱模性薄膜。
6.如权利要求1-5中任一权利要求所述的纤维增强合成树脂制网格状体的连续制造方法，其特征在于在用所述挤压装置挤压所述网格状体之前，用一层脱模性薄膜覆盖在所述网格状体的上面。
全文摘要
提供一种对碳素纤维等不适合光固化的材料也能使用的、即使细网格增强部件中也不必使用大量树脂材料，压接很好的纤维增强合成树脂基网格状体的连续制造方法。在行进的载体上，由多股浸有未固化树脂材料的连续纤维做成的线状纵向部件在平行于上述载体行进方向上以一定间隔隔开，形成一层并列配置而成的线状纵向部件群，和把浸有未固化树脂材料的连续纤维做成的线状横向部件，在上述载体的两侧端部折叠成U形，互相留开一定间隔，在垂直于上述载体行进方向上以一定间隔配置成线状横向部件，通过将上述两层交替重叠3层以上，在该线状纵向部件群和该线状横向部件相交的交点部分，形成两种部件层压的网格状体，然后，通过挤压装置将上述网格状体自上部挤压之，在所述线状纵向部件群和所述线状横向部件交点部分处于压接的状态下，加热固化上述网格状体中的未固化树脂材料。
文档编号D04H3/12GK1408531SQ02144000
公开日2003年4月9日 申请日期2002年9月28日 优先权日2001年9月28日
发明者林耕四郎 申请人:旭硝子梅太克斯株式会社