JP2017014835A - 建築土木資材補強用複合シートおよび建築土木資材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高強度・高弾性率繊維からなる布帛の少なくとも片面に、熱可塑性材料からなる弾性層を積層一体化してなる建築土木資材補強用複合シートであって、高強度・高弾性率繊維の引張弾性率(MPa)と熱可塑性材料の引張弾性率(MPa)の比が、1.0×10−6〜2.0×10−2の範囲にあることを特徴とする建築土木資材補強用複合シート、およびそれをコンクリート、木材等の構造材と接合した建築土木資材である。
【選択図】なし
Description
1)高強度・高弾性率繊維からなる布帛の少なくとも片面に、熱可塑性材料からなる弾性層を積層一体化してなることを特徴とする建築土木資材補強用複合シート。
2)前記高強度・高弾性率繊維の引張弾性率(MPa)に対する、前記熱可塑性材料の引張弾性率(MPa)の比が、1.0×10−6〜2.0×10−2の範囲にある、前記1)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
3)前記高強度・高弾性率繊維からなる布帛が、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物または一方向性シートであり、その目付が50〜1,000g/m2の範囲で、厚みが0.1〜2mmの範囲である、前記1)または2)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
4)前記高強度・高弾性率繊維がアラミド繊維である、前記1)〜3)のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
5)前記熱可塑性材料が、熱可塑性エラストマーである、前記1)〜4)のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
6)前記熱可塑性エラストマーが、ポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニル樹脂(B)、およびシランカップリング剤(C)および酸化防止剤(D)を含み、前記ポリエステルブロック共重合体(A)100質量部に対して、ポリビニル樹脂(B)1〜30質量部、シランカップリング剤(C)0.01〜5.0質量部および酸化防止剤(D)0.01〜5.0質量部からなるポリエステルエラストマー樹脂組成物である、前記5)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
7)前記ポリエステルブロック共重合体(A)は、ハードセグメント(a1)およびソフトセグメント(a2)を含み、前記ハードセグメント(a1)が、テレフタル酸および/またはジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート単位と、イソフタル酸および/またはジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート/イソフタレート単位からなる、前記6)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
8)前記ポリエステルブロック共重合体(A)のソフトセグメント(a2)が、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール単位を構成成分とするものである、前記7)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
9)前記熱可塑性材料からなる弾性層が建築土木資材表面と接着する、前記1)〜8)のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
10)前記建築土木資材が、木材、コンクリートのいずれかである、前記9)に記載の建築土木資材補強用複合シート。
11)前記1)〜10)のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シートを接合させた建築土木資材。
高強度・高弾性率繊維の引張弾性率と、熱可塑性材料の引張弾性率との比を、一定範囲に制限することにより、複合シート自体に優れた靱性を付与することが出来、コンクリート、木材等の建築土木資材に対する補強効果も良好である。
芳香族ジカルボン酸の具体例としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレン−2,6−ジカルボン酸、ナフタレン−2,7−ジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、ジフェニル−4,4’−ジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、5−スルホイソフタル酸、および3−スルホイソフタル酸ナトリウムなどが挙げられる。
構成単位である脂肪族ポリエーテルとしては、ポリ(エチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコール、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(ヘキサメチレンオキシド)グリコール、エチレンオキシドとプロピレンオキシドの共重合体、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加重合体、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコールなどが挙げられる。また、構成単位である脂肪族ポリエステルとしては、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリエナントラクトン、ポリカプリロラクトン、ポリブチレンアジペート、ポリエチレンアジペートなどが挙げられる。これらの脂肪族ポリエーテルおよび/または脂肪族ポリエステルのなかで得られるポリエステルブロック共重合体の弾性特性からは、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加物、エチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコール、ポリ(ε−カプロラクトン)、ポリブチレンアジペート、およびポリエチレンアジペートなどの使用が好ましく、これらの中でも特にポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール、ポリ(プロピレンオキシド)グリコールのエチレンオキシド付加物、およびエチレンオキシドとテトラヒドロフランの共重合体グリコールの使用が好ましい。また、これらのソフトセグメントの数平均分子量としては共重合された状態において300〜6,000程度であることが好ましい。
ここで、融点とは、示差走査熱量測定において、重合を完了したポリマーを室温から20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm1)の観測後、Tm1+20℃の温度で5分間保持した後、20℃/分の降温条件で室温まで一旦冷却した後、再度20℃/分の昇温条件で測定した際に観測される吸熱ピーク温度(Tm2)と定義する。
また、ポリビニルアルコール樹脂のアセタール化を、ブチルアルデヒドを主体とするアルデヒドで行って得られるポリビニルアセタール樹脂を特にポリビニルブチラール樹脂と呼ぶ。
ポリビニルアセタール樹脂としては、市販品を使用することができ、例えば、積水化学工業(株)製エスレックBL−1、BL−2、BX−L、BM−S、KS−3、KS−10、KS−1、KS−3、KS−5、BX−L等、電気化学工業(株)製デンカブチラール3000−1、3000−2、3000−4、4000−2等があり、これらに限定されるものではない。
ポリビニル樹脂(B)の配合量は、ポリエステルブロック共重合体(A)100質量部に対して、通常1〜30質量部であり、好ましくは3〜20質量部である。ポリビニル樹脂(B)をこのような配合量で用いることにより、接着強度を高めることができ、得られるポリエステルポリエステルエラストマー樹脂組成物の機械強度を高めることができる。
芳香族アミン系酸化防止剤の具体例としては、フェニルナフチルアミン、4,4’−ジメトキシジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α−ジメチルベンジル)ジフェニルアミン、および4−イソプロポキシジフェニルアミンなどが挙げられるが、これらの中でもジフェニルアミン系化合物の使用が好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤の具体例としては、2,4−ジメチル−6−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、ヒドロキシメチル−2,6−ジ−t−ブチルフェノール、2,6−ジ−t−α−ジメチルアミノ−p−クレゾール、2,5−ジ−t−ブチル−4−エチルフェノール、4,4’−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス−4−メチル−6−t−ブチルフェノール、2,2’−メチレン−ビス(4−エチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−メチレン−ビス(6−t−ブチル−o−クレゾール)、4,4’−メチレン−ビス(2,6−ジ−t−ブチルフェノール)、2,2’−メチレン−ビス(4−メチル−6−シクロヘキシルフェノール)、4,4’−ブチリデン−ビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−3−メチルフェノール)、ビス(3−メチル−4−ヒドロキシ−5−t−ブチルベンジル)スルフィド、4,4’−チオビス(6−t−ブチル−o−クレゾール)、2,2’−チオビス(4−メチル−6−t−ブチルフェノール)、2,6−ビス(2’−ヒドロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルベンジル)−4−メチルフェノール、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゼンスルホン酸のジエチルエステル、2,2’−ジヒドロキシ−3,3’−ジ(α−メチルシクロヘキシル)−5,5’−ジメチル−ジフェニルメタン、α−オクタデシル−3(3’,5’−ジ−t−ブチル−4’−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、6−(ヒドロキシ−3,5−ジ−t−ブチルアニリノ)−2,4−ビス−オクチル−チオ−1,3,5−トリアジン、ヘキサメチレングリコール−ビス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオネート]、N,N’−ヘキサメチレン−ビス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロ桂皮酸アミド)、2,2−チオ[ジエチル−ビス−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]、3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンゼンホスホン酸のジオクタデシルエステル、テトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタン、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン、1,1,3−トリス(2−メチル−4−ヒドロキシ−5−ジ−t−ブチルフェニル)ブタン、トリス(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)イソシアヌレート、トリス[β−(3,5−ジ−t−ブチル−4ヒドロキシフェニル)プロピオニル−オキシエチル]イソシアヌレートなどが挙げられる。これらの中でも特にテトラキス[メチレン−3(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンのような分子量が500以上のものの使用が好ましい。
イオウ系酸化防止剤とは、チオエーテル系、ジチオ酸塩系、メルカプトベンズイミダゾール系、チオカルバニリド系、およびチオジプロピオンエステル系などのイオウを含む化合物である。これらの中でも、特にチオジプロピオンエステル系化合物の使用が好ましい。
リン系酸化防止剤とは、リン酸、亜リン酸、次亜リン酸誘導体、フェニルホスホン酸、ポリホスホネート、ジアルキルペンタエリスリトールジホスファイト、およびジアルキルビスフェノールAジホスファイトなどのリンを含む化合物である。これらの中でも、分子中にリン原子とともにイオウ原子も有する化合物、あるいは分子中に2つ以上のリン原子を有する化合物の使用が好ましい。
ポリエステルブロック共重合体(A):東レ・デュポン(株)製 ハイトレル(R)4057N(融点163℃) 88.4質量%、
ポリビニル樹脂(B):積水化学工業(株)製 ポリビニルアセタール エスレックBX−L 10質量%、
シランカップリング剤(C):東レ・ダウコーニング(株)製 Z−6040 0.6質量%、
酸化防止剤(D):ケムチュラジャパン社製 ナウガード445 1.0質量%、
を、ドライブレンドし、二軸押出機を用いて210℃の温度設定で溶融混練した後ペレット化した(融点:163℃、引張弾性率:55MPa)
ポリエステルブロック共重合体(A):東レ・デュポン(株)社製 ハイトレル(R)2551(融点190℃) 88.4質量%、
ポリビニル樹脂(B):積水化学工業(株)製 ポリビニルブチラール エスレックBM−SZ 10質量%、
シランカップリング剤(C):東レ・ダウコーニング(株)製 Z−6040 0.6質量%、
酸化防止剤(D):ケムチュラジャパン社製 ナウガード445 1.0質量%、
を、ドライブレンドし、二軸押出機を用いて210℃の温度設定で溶融混練した後ペレット化した(融点:190℃、引張弾性率:220MPa)
<建築土木補強用複合シート(X−1)の作製>
アラミド繊維(東レ・デュポン(株)製 ケブラー(R)29、引張弾性率70,500MPa、総繊度3,300dtex)を用いた平織織物(目付245g/m2、織密度9本/in、厚さ約0.5mm)に、ポリエステルエラストマー樹脂組成物(P−1)を、押出ラミネーションにより片面に積層して、厚さ約0.7mmの建築土木資材補強用複合シート(X−1)を得た。
長さ60mm×幅10mm×肉厚1.5mmの木材(桧材)を、下側210℃、上側60℃に設定した熱プレスの下側に配置し1分間放置し、貼り付け表面を予備加熱した。その後、予め作製した建築土木資材補強用複合シート(X−1)を縦横10mmの大きさに裁断し、木材の上に配置した。その後、1MPaの加重で30秒間プレスし、熱可塑性材料を溶融させて木材に接合させた。その後、木材と建築土木資材補強用複合シートとの接合体を、上側と下側を40℃に設定したプレスにて、1MPa×30秒間プレスして熱可塑性材料を固化させた。
<建築土木補強用複合シート(X−2)の作製>
アラミド繊維を用いた平織織物の目付460g/m2、織密度17本/in、厚さ約0.7mmとした以外は、実施例1と同様にして建築土木資材補強用複合シート(X−2)を得た。
使用した建築土木資材補強用複合シートを(X−2)とした以外は、実施例1と同様にして建築土木資材へ貼り付けた。
<建築土木補強用複合シート(X−3)の作製>
ポリエステル系熱可塑性エラストマーとして、(P−2)を用いた以外は実施例1と同様の方法で建築土木資材補強用複合シート(X−3)を得た。
使用した建築土木資材補強用複合シートを(X−3)とした以外は、実施例1と同様にして建築土木資材へ貼り付けた。
<建築土木補強用複合シート(Y−1)の作製>
アラミド繊維(東レ・デュポン(株)製ケブラー(R)29、引張弾性率70,500MPa、総繊度3,300dtex)を用いた平織織物(目付245g/m2、織密度17本/in、厚さ約0.5mm)に、接着処理を行い、熱硬化性エポキシ樹脂(コニシ(株)製 ボンドE2500S)を、押出ラミネーションにより片面に積層して、厚さ約2mmの建築土木資材補強用複合シート(Y−1)を得た。
長さ60mm×幅10mm×肉厚1.5mmの木材の接着面に、エポキシ系接着剤を塗布し、すぐさまアラミド繊維(東レ・デュポン(株)製ケブラー(R)29、引張弾性率70,500MPa、総繊度3,300dtex)を用いた平織織物(目付245g/m2、織密度17本/in、厚さ約0.5mm)を貼り付け1日かけて硬化させた。
<建築土木補強用複合シート(Y−2)の作製>
繊維材としてポリエステル繊維(融点:265℃、引張弾性率:90MPa、総繊度:3,300dtex)を用いた平織織物(目付245g/m2、織密度17本/in、厚さ約0.5mm)を用いた以外は、実施例1と同様にして建築土木資材補強用複合シート(Y−2)を得た。
使用した建築土木資材補強用複合シートを(Y−2)とした以外は、実施例1と同様にして建築土木資材へ貼り付けた。
10mm×60mmにカットした各建築土木複合シートを、インストロン社製万能引張試験機を用いて、引張速度50mm/minの条件にて引張試験を行い、複合シートが破断した際の最大応力を求めた。
20mm×20mmにカットした各建築土木複合シートについて、高速衝撃試験器 島津HITS((株)島津製作所製)を用いて、試験速度10mm/s、ストライカー径1/2インチ、試験温度23℃の条件下で高速面衝撃試験を行い、試験後の複合シートの破壊形態について以下のように評価した。
延性破壊:割れ、抜けなどを生じず、破壊前に塑性変形を生じる破壊形態。
脆性破壊:割れ、抜けなどを生じ破片はシャープに割れて柔軟性の見られない破壊形態。
建築土木資材への貼り付け後、常温で1時間放置した試験片を用いて、建築土木資材の端と建築土木補強用複合シートの端を、インストロン社製万能引張試験機のチャックにはさみ、50mm/minの条件にて引張試験を行い、建築土木資材と建築土木補強用複合シートが剥がれる際の最大応力を求めた。
Claims (11)
- 高強度・高弾性率繊維からなる布帛の少なくとも片面に、熱可塑性材料からなる弾性層を積層一体化してなることを特徴とする建築土木資材補強用複合シート。
- 前記高強度・高弾性率繊維の引張弾性率(MPa)に対する、前記熱可塑性材料の引張弾性率(MPa)の比が、1.0×10−6〜2.0×10−2の範囲にある、請求項1に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記高強度・高弾性率繊維からなる布帛が、一方向性織物、二方向性織物、三軸織物、多軸織物または一方向性シートであり、その目付が50〜1,000g/m2の範囲で、厚みが0.1〜2mmの範囲である、請求項1または2に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記高強度・高弾性率繊維がアラミド繊維である、請求項1〜3のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記熱可塑性材料が、熱可塑性エラストマーである、請求項1〜4のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記熱可塑性エラストマーが、ポリエステルブロック共重合体(A)、ポリビニル樹脂(B)、およびシランカップリング剤(C)および酸化防止剤(D)を含み、前記ポリエステルブロック共重合体(A)100質量部に対して、ポリビニル樹脂(B)1〜30質量部、シランカップリング剤(C)0.01〜5.0質量部および酸化防止剤(D)0.01〜5.0質量部からなるポリエステルエラストマー樹脂組成物である、請求項5に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記ポリエステルブロック共重合体(A)は、ハードセグメント(a1)およびソフトセグメント(a2)を含み、前記ハードセグメント(a1)が、テレフタル酸および/またはジメチルテレフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート単位と、イソフタル酸および/またはジメチルイソフタレートと1,4−ブタンジオールから誘導されるポリブチレンテレフタレート/イソフタレート単位からなる、請求項6に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記ポリエステルブロック共重合体(A)のソフトセグメント(a2)が、ポリ(テトラメチレンオキシド)グリコール単位を構成成分とするものである、請求項7に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記熱可塑性材料からなる弾性層が建築土木資材表面と接着する、請求項1〜8のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 前記建築土木資材が、木材、コンクリートのいずれかである、請求項9に記載の建築土木資材補強用複合シート。
- 請求項1〜10のいずれかに記載の建築土木資材補強用複合シートを接合させた建築土木資材。
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