JP2022174741A - Fiber-reinforced inorganic molded body, and method for producing the same - Google Patents

Fiber-reinforced inorganic molded body, and method for producing the same Download PDF

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裕之 瀧華
Hiroyuki Takihana
律 新美
Ritsu Niimi
直樹 秋山
Naoki Akiyama
良彰 上村
Yoshiaki Uemura
勝 大須賀
Masaru Osuga
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Akiyama Kobo Co Ltd
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Kyowa KK
Kurabo Industries Ltd
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Abstract

To provide a fiber-reinforced inorganic molded body which is lightweight, incombustible, and of good appearance.SOLUTION: A fiber-reinforced inorganic molded body 1 includes: a surface layer 2 containing a cured geopolymer 3; and a reinforced layer 5 that comprises a fiber base material 6 and a geopolymer 7 impregnated and cured in the fiber base material 6. The fiber base material 6 is a glass fiber base material or a basalt fiber base material. The fiber base material 6 is preferably a nonwoven fabric or a mat. The content of the fiber base material 6 in the reinforced layer 5 is preferably from 5 to 25 mass% based on the total mass of the reinforced layer.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、繊維強化無機成形体、及びその製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fiber-reinforced inorganic molded article and a method for producing the same.

建造物の壁面に設置するパネルやモニュメントなどの成形体は地表から高いところに設置されることもあり、軽量かつ強度が求められる。繊維強化プラスチックを利用することで、強度を保ったまま成形体の軽量化が可能であるが、耐火性能はよくない。一方、難燃および防火性能を求める場合は、繊維強化コンクリート、繊維強化石膏などが使用されるが、これらは、軽量性に関し、繊維強化プラスチックよりも劣る。また、石膏は、耐水性がないため屋外での使用ができず、また脆い点に欠点がある。一方、ガラス繊維は、強度、不燃性、耐熱性、電気絶縁性、耐薬品性に優れるため、広範囲の用途に使用されている。 Molded bodies such as panels and monuments to be installed on the walls of buildings are sometimes installed in places high above the ground surface, so they are required to be lightweight and strong. By using fiber-reinforced plastic, it is possible to reduce the weight of the molded product while maintaining its strength, but the fire resistance is not good. On the other hand, fiber-reinforced concrete, fiber-reinforced gypsum, and the like are used when flame retardancy and fireproof performance are required, but these are inferior to fiber-reinforced plastics in lightness. In addition, gypsum cannot be used outdoors due to its lack of water resistance, and is also brittle. On the other hand, glass fibers are used in a wide range of applications due to their excellent strength, nonflammability, heat resistance, electrical insulation and chemical resistance.

特許文献1には、珪酸ナトリウム硬化物のマトリックス中にガラス繊維が含有された繊維強化珪酸化合物複合材が開示されている。この複合材は、水ガラスをマトリックスとし、ガラス繊維又はガラス繊維粉の添加によって、マトリックスの硬化を促進するとともにマトリックスの脆さを補い、複合材全体の強度を向上させている。当該複合材は、珪酸ナトリウム水溶液とガラス繊維等の各成分を混合して得たスラリーを、型に注入し、硬化条件下におくことで、所定の形状に成形される。 Patent Document 1 discloses a fiber-reinforced silicate compound composite material in which glass fibers are contained in a matrix of a cured sodium silicate. This composite material uses water glass as a matrix, and the addition of glass fiber or glass fiber powder accelerates the hardening of the matrix and compensates for the brittleness of the matrix, thereby improving the strength of the entire composite material. The composite material is formed into a predetermined shape by injecting a slurry obtained by mixing each component such as an aqueous sodium silicate solution and glass fibers into a mold and subjecting it to curing conditions.

特許文献2には、パネル等の無機質硬化体の製造に使用される無機質硬化性組成物が開示されている。当該組成物は、メタカオリン(無機質粉体)、珪酸カリウム水溶液、珪石粉、ワラストナイト、ビニロン繊維、金属珪素粉末を含む。 Patent Literature 2 discloses an inorganic curable composition used for producing an inorganic curable body such as a panel. The composition contains metakaolin (inorganic powder), potassium silicate aqueous solution, silica stone powder, wollastonite, vinylon fiber, and metallic silicon powder.

特開平05-330889号公報JP-A-05-330889 特開2007-290316号公報JP 2007-290316 A

しかし、成形体の強度向上のために繊維を高充填する場合、成形体の表面に繊維痕が生じる場合があり、製品としての外観上の審美性を損なうという問題があった。特に、成形体の不燃性の向上のためにガラス繊維を高充填した場合は、その問題が顕著であり、成形体の表面が無模様である場合は、繊維痕が目立つ。 However, when the fiber is highly filled in order to improve the strength of the molded article, there is a problem that fiber traces may occur on the surface of the molded article, impairing the aesthetic appearance of the product. In particular, when the glass fiber is highly filled in order to improve the nonflammability of the molded article, the problem is conspicuous, and when the surface of the molded article is patternless, fiber traces are conspicuous.

そこで、本開示は、一態様において、軽量で、不燃性であり、良外観の、繊維強化無機成形体を提供する。 Accordingly, in one aspect, the present disclosure provides a fiber-reinforced inorganic molded body that is lightweight, non-flammable, and has good appearance.

本開示は、一態様において、ジオポリマーの硬化体を含む表面層と、繊維基材と前記繊維基材に含浸され硬化されたジオポリマーを含む強化層と、を含み、前記繊維基材は、ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材である、繊維強化無機成形体に関する。 In one aspect, the present disclosure includes a surface layer containing a cured geopolymer, a reinforcing layer containing a fibrous base material, and a hardened geopolymer impregnated into the fibrous base material, wherein the fibrous base material comprises: It relates to a fiber-reinforced inorganic molded article, which is a glass fiber base material or a basalt fiber base material.

本開示は、一態様において、成形型に第1ジオポリマー組成物を塗布し、前記成形型に塗布した前記第1ジオポリマー組成物の上に、第2ジオポリマー組成物が含浸された繊維基材を少なくとも1枚配置して、積層構造体を形成し、前記繊維基材は、ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材であり、前記積層構造体を、養生し、離型する、繊維強化無機成形体の製造方法に関する。 The present disclosure provides, in one aspect, a mold that is coated with a first geopolymer composition, and a fibrous base impregnated with a second geopolymer composition on top of the first geopolymer composition that has been applied to the mold. At least one sheet of material is arranged to form a laminated structure, the fiber base material is a glass fiber base material or a basalt fiber base material, and the laminated structure is cured and released from the mold. The present invention relates to a method for manufacturing a molded body.

本開示の一態様によれば、軽量で、不燃性であり、良外観の、繊維強化無機成形体を提供できる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to provide a fiber-reinforced inorganic molded article that is lightweight, nonflammable, and has good appearance.

図1は、本開示の一態様の繊維強化無機成形体の模式的斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of a fiber-reinforced inorganic molded article according to one aspect of the present disclosure. 図2は、本開示の一態様の繊維強化無機成形体の模式的斜視図である。FIG. 2 is a schematic perspective view of a fiber-reinforced inorganic molded article according to one aspect of the present disclosure. 図3A~Eは、本開示の一態様の繊維強化無機成形体の製造方法を説明する各工程図である。3A to 3E are process diagrams illustrating a method for manufacturing a fiber-reinforced inorganic molded article according to one embodiment of the present disclosure. 図4A~Eは、本開示の一態様の繊維強化無機成形体の製造方法を説明する各工程図である。4A to 4E are process diagrams illustrating a method for manufacturing a fiber-reinforced inorganic molded article according to one embodiment of the present disclosure. 図5は、実施例1の成形体の表面の写真である。5 is a photograph of the surface of the molded article of Example 1. FIG. 図6は、比較例1の成形体の表面の写真である。6 is a photograph of the surface of the molded article of Comparative Example 1. FIG. 図7は、実施例2の成形体の表面の写真である。7 is a photograph of the surface of the molded article of Example 2. FIG. 図8は、比較例2の成形体の表面の写真である。8 is a photograph of the surface of the molded article of Comparative Example 2. FIG. 図9は、実施例3の成形体の表面の写真である。9 is a photograph of the surface of the molded article of Example 3. FIG.

本開示は、一態様において、表面層と強化層とを含む繊維強化無機成形体(以下、「成形体」と略称する場合もある。)である。表面層と強化層のマトリックス材が、いずれもジオポリマー(以下「GP」と略称する場合もある。)の硬化体であり、強化層に含まれる強化繊維がガラス繊維又はバサルト繊維であるため、成形体は軽量かつ不燃性である。前記成形体は、ガラス繊維又はバサルト繊維を含む強化層の上に表面層が設けられた構成であるため、強化層にガラス繊維又はバサルト繊維を高充填しても、成形体の表面に繊維痕が生じることが防止される。したがって、本開示は、一態様において、軽量、不燃性であり、良外観と高強度とが両立された、繊維強化無機成形体を提供できる。尚、「成形体の表面」とは、成形体のオモテ面のことであり、型内成形する際に型内面に接触して成形された接触面を意味する。 In one aspect, the present disclosure is a fiber-reinforced inorganic molded article (hereinafter sometimes abbreviated as "molded article") including a surface layer and a reinforcing layer. Since the matrix materials of the surface layer and the reinforcing layer are both hardened geopolymers (hereinafter sometimes abbreviated as "GP"), and the reinforcing fibers contained in the reinforcing layer are glass fibers or basalt fibers, The compact is lightweight and nonflammable. Since the molded product has a structure in which a surface layer is provided on a reinforcing layer containing glass fibers or basalt fibers, even if the reinforcing layer is highly filled with glass fibers or basalt fibers, there are no fiber marks on the surface of the molded product. is prevented from occurring. Therefore, in one aspect, the present disclosure can provide a fiber-reinforced inorganic molded article that is lightweight, nonflammable, and has both good appearance and high strength. The term "surface of the molded article" refers to the front surface of the molded article, and means the contact surface formed in contact with the inner surface of the mold during in-mold molding.

以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態をより詳細に説明する。しかし、本発明は、下記図面に示したものに限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in more detail with reference to the drawings. However, the invention is not limited to what is shown in the following drawings.

[繊維強化無機成形体]
図1は、本開示の一態様の繊維強化無機成形体を説明する模式的斜視図であり、図2は、本開示の別の一態様の繊維強化無機成形体を説明する模式的斜視図である。図1および図2に示すように、成形体1は、表面層2と、表面層2に接合された強化層5とを含む。
[Fiber-reinforced inorganic molded product]
FIG. 1 is a schematic perspective view illustrating a fiber-reinforced inorganic molded article of one aspect of the present disclosure, and FIG. 2 is a schematic perspective view illustrating a fiber-reinforced inorganic molded article of another aspect of the present disclosure. be. As shown in FIGS. 1 and 2, molded body 1 includes surface layer 2 and reinforcing layer 5 bonded to surface layer 2 .

[表面層]
表面層2は、主成分として、GPの硬化体3を含む。GPは、非晶質の珪酸アルミニウムを主成分とした原料(以下「活性フィラー」とも言う。)と、アルカリ金属の、珪酸塩、炭酸塩、水酸化物の水溶液(アルカリ溶液)の少なくとも1種類との反応によって形成される非晶質の縮重合体の総称である。GPは、セメントのように水と反応して生成された水和物ではないので、高温でも結合が切れず、強固な無機ポリマー構造を有するため、風雨、日射、酸、温度変化等の劣化要因に対して強い。
[Surface layer]
The surface layer 2 contains a cured body 3 of GP as a main component. GP is at least one of a raw material mainly composed of amorphous aluminum silicate (hereinafter also referred to as "active filler") and an aqueous solution (alkaline solution) of alkali metal silicates, carbonates and hydroxides. It is a general term for amorphous polycondensation polymers formed by reaction with Unlike cement, GP is not a hydrate formed by reacting with water, so the bonds do not break even at high temperatures, and because it has a strong inorganic polymer structure, it is susceptible to deterioration factors such as wind and rain, solar radiation, acid, and temperature changes. strong against

活性フィラー(図示せず)としては、非晶質珪酸アルミニウムが挙げられ、代表的なものとして、メタカオリン、フライアッシュ、下水汚泥スラグ、高炉水砕スラグなどが挙げられるが、なかでも、白色で、反応が速く、品質のバラツキが少ないメタカオリンが好ましい。 Active fillers (not shown) include amorphous aluminum silicate, and typical examples include metakaolin, fly ash, sewage sludge slag, and granulated blast furnace slag. Metakaolin is preferred because it reacts quickly and has little variation in quality.

アルカリ金属の珪酸塩としては、好ましくは、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、および珪酸リチウムからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、より好ましくは、珪酸カリウムを含み、さらに好ましくは珪酸カリウムである。アルカリ金属珪酸塩の水溶液は、アルカリ金属水酸化物と非晶質シリカと水を混合することにより調整することもできる。 The alkali metal silicate is preferably at least one selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate, more preferably potassium silicate, and still more preferably potassium silicate. An aqueous solution of alkali metal silicate can also be prepared by mixing alkali metal hydroxide, amorphous silica and water.

表面層2には、表面層2を補強するために、必要に応じて、GPに分散された補強繊維(図示せず)が含まれていてもよい。補強繊維は、成形体1の用途に応じて任意のものが使用できる。補強繊維としては、成形体1の表面の良外観、及び、成形体1の表面に意匠を形成する場合の当該意匠の高再現性の観点から、例えば、ビニロン、アクリル、PE、PP、セルロース、アラミド、炭素繊維、アルミナ繊維、ガラス繊維等の強化繊維が好ましく使用できる。表面層2には、耐久性の観点からアルカリに弱いEガラス等のガラス繊維が含まれないことが好ましいが、耐アルカリガラス繊維であれば、成形体1の表面性状に影響しない範囲で、含まれていてもよい。これらの補強繊維の表面層2における含有量は、強度向上、成形体1の表面の良外観、及び、成形体1の表面に意匠を形成する場合の当該意匠の高再現性の観点から、好ましくは、表面層2の全質量のうちの0.3~1.0質量%が好ましい。強度向上および補強繊維の分散性の観点から、補強繊維の繊維径は、10~50μmが好ましく、繊維長さは、1~10mmが好ましい。 The surface layer 2 may optionally contain reinforcing fibers (not shown) dispersed in the GP to reinforce the surface layer 2 . Any reinforcing fiber can be used depending on the application of the molded article 1 . As the reinforcing fiber, from the viewpoint of good appearance of the surface of the molded body 1 and high reproducibility of the design when forming the design on the surface of the molded body 1, for example, vinylon, acrylic, PE, PP, cellulose, Reinforcing fibers such as aramid, carbon fibers, alumina fibers, and glass fibers can be preferably used. From the viewpoint of durability, it is preferable that the surface layer 2 does not contain glass fibers such as E-glass that are vulnerable to alkali. It may be The content of these reinforcing fibers in the surface layer 2 is preferable from the viewpoint of strength improvement, good appearance of the surface of the molded body 1, and high reproducibility of the design when forming the design on the surface of the molded body 1. is preferably 0.3 to 1.0 mass % of the total mass of the surface layer 2 . From the viewpoint of strength improvement and dispersibility of the reinforcing fibers, the fiber diameter of the reinforcing fibers is preferably 10 to 50 μm, and the fiber length is preferably 1 to 10 mm.

表面層2には、表面層2を補強するために、必要に応じて、水に対して不溶であり、アルカリ金属珪酸塩と反応しない、骨材4が含まれていてもよい。特に、成形体1の表面に意匠を形成する場合は、細かい凹凸における強度低下や、クラック発生を予防する観点から、骨材4が含まれていると好ましい。骨材4としては、例えば、ワラストナイト、ジルコンサンド、珪砂、結晶質アルミナ、マイカ、銅からみ、石灰石、都市ごみスラグ等が挙げられる。これらは、単独使用してもよいし2種以上併用されてもよい。なかでも針状で収縮防止の効果があるという理由から、ワラストナイトが好ましい。 The surface layer 2 may optionally contain aggregates 4 that are insoluble in water and do not react with alkali metal silicates to reinforce the surface layer 2 . In particular, when a design is formed on the surface of the molded body 1, it is preferable that the aggregate 4 is contained from the viewpoint of preventing strength reduction and crack generation in fine irregularities. Examples of the aggregate 4 include wollastonite, zircon sand, silica sand, crystalline alumina, mica, copper entanglement, limestone, municipal waste slag, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among them, wollastonite is preferable because it is needle-shaped and has an effect of preventing shrinkage.

骨材4の粒径は、良外観および意匠の高再現性の観点から、好ましくは、50~1000μm、より好ましくは50~200μmである。骨材4の表面層2における含有量は、強度向上、成形体1の表面の良外観、及び、意匠の高再現性の観点から、好ましくは、表面層2の全質量のうちの10~50質量%が好ましい。なお、本明細書において「粒径」は、50%(重量)累積粒径、すなわち、粒径の小さいものから累積していった場合において、骨材全体の50重量%に達したときの粒径をいう。 The particle size of the aggregate 4 is preferably 50 to 1000 μm, more preferably 50 to 200 μm, from the viewpoint of good appearance and high design reproducibility. The content of the aggregate 4 in the surface layer 2 is preferably 10 to 50% of the total mass of the surface layer 2 from the viewpoints of strength improvement, good appearance of the surface of the molded body 1, and high design reproducibility. % by weight is preferred. In this specification, the "particle size" refers to a 50% (weight) cumulative particle size, that is, when accumulating from a small particle size, the particles when reaching 50% by weight of the total aggregate Say the diameter.

表面層2の好ましい厚みは、成形体1の用途および意匠の形成の有無等に応じて異なるが、成形体全体の強度および良外観の観点から、好ましくは0.3~2.0mm、より好ましくは0.5~1.0mmである。 The preferred thickness of the surface layer 2 varies depending on the use of the molded article 1 and whether or not a design is formed, but from the viewpoint of the strength and appearance of the entire molded article, it is preferably 0.3 to 2.0 mm, more preferably 0.3 to 2.0 mm. is 0.5 to 1.0 mm.

表面層2の表面、即ち、成形体1の表面は、図1に示すように無模様の平滑な面であってもよいし、図2に示すように意匠が形成されていてもよい。意匠としては、亀甲、市松文様、七宝つなぎ等の日本の伝統文様、幾何学模様、皮シボ模様、岩肌、木目、木肌(木皮)、櫛引、掻き落とし、はつり等、種々のものが挙げられる。 The surface of the surface layer 2, that is, the surface of the molded body 1 may be a smooth surface without a pattern as shown in FIG. 1, or may have a design formed thereon as shown in FIG. Designs include traditional Japanese patterns such as tortoise shells, checkered patterns, and cloisonné ties, geometric patterns, leather grain patterns, rock surface, wood grain, bark (bark), combing, scraping, and chipping.

[強化層]
強化層5は、表面層2に接合されており、ガラス繊維基材等の繊維基材6と、ガラス繊維基材等の繊維基材6に含浸され硬化されたジオポリマー7を含んでいる。強化材として、ガラス繊維基材等の繊維基材6を用いれば、強化層5にガラス繊維等の強化材を高充填できる。GPの硬化体7は、強化層5におけるマトリックス材であり、表面層に含まれるGPの硬化体3と同様に、アルカリ金属珪酸塩等の水溶液と、活性フィラーとの反応によって形成される非晶質の縮重合体である。強化層5を構成する繊維基材は、ガラス繊維基材の他に、バサルト繊維基材であってもよい。バサルト繊維は、玄武岩を溶融し、紡糸して得られた繊維であることから玄武岩繊維ともよばれる。バサルト繊維は、ガラス繊維よりも耐熱性が高く、強度が高いことが知られている。
[Reinforcing layer]
The reinforcing layer 5 is joined to the surface layer 2 and includes a fiber base material 6 such as a glass fiber base material and a geopolymer 7 impregnated in the fiber base material 6 such as a glass fiber base material and cured. If a fiber base material 6 such as a glass fiber base material is used as the reinforcing material, the reinforcing layer 5 can be highly filled with a reinforcing material such as glass fiber. The hardened GP 7 is a matrix material in the reinforcing layer 5, and, like the hardened GP 3 contained in the surface layer, is an amorphous material formed by a reaction between an aqueous solution of an alkali metal silicate or the like and an active filler. It is a polycondensate of quality. The fiber base material constituting the reinforcing layer 5 may be a basalt fiber base material in addition to the glass fiber base material. Basalt fibers are also called basalt fibers because they are fibers obtained by melting and spinning basalt. Basalt fibers are known to have higher heat resistance and higher strength than glass fibers.

繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の形態は、平織り、朱子織り、不織布、マット、編み物、組み物、又はこれらの組み合わせ、又はこれらとチョップとの組み合わせ等が挙げられる。強化層5へのガラス繊維又はバサルト繊維の高充填の観点から、好ましくは不織布又はマット、より好ましくはマットである。マットの種類は、例えば、所定の長さに切断されたガラス繊維ストランド又はバサルト繊維ストランドを、ランダム方向に分散させて均一な厚みに積層し、結合剤によりマット状とされた、チョップドストランドマット、所定の長さに切断されたガラス繊維ストランド又はバサルト繊維ストランドを別の連続繊維で縫い込んでシート状に縫合した、ステッチマット、又は、連続した繊維を例えば渦巻状に積み重ね、結着剤によりマットとされた、コンティニュアスストランドマットなどがある。1枚の不織布又はマットの好適な目付けは、GPの含浸性と、マット自体のハンドリング性、後述する第2ジオポリマー組成物が含浸されたポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)のハンドリング性との両立の観点から、30~600g/m2である。ガラス繊維基材を構成するガラス繊維ストランドの番手は5~500texが好ましく、繊維長さは、1~100mmが好ましく、20~100mmがより好ましい。バサルト繊維基材を構成するバサルト繊維ストランドの番手は5~500texが好ましく、繊維長さは、1~100mmが好ましく、20~100mmがより好ましい。 The form of the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 includes plain weave, satin weave, non-woven fabric, mat, knit, braid, or a combination thereof, or a combination of these and chop. From the viewpoint of high filling of the reinforcing layer 5 with glass fibers or basalt fibers, a nonwoven fabric or a mat is preferable, and a mat is more preferable. The type of mat is, for example, a chopped strand mat in which glass fiber strands or basalt fiber strands cut to a predetermined length are dispersed in random directions and laminated to a uniform thickness, and made into a mat shape with a binder. A stitch mat in which glass fiber strands or basalt fiber strands cut to a predetermined length are sewn with another continuous fiber and sewn into a sheet, or a mat in which continuous fibers are piled up in a spiral, for example, and bound and continuous strand mats. The preferred basis weight of one nonwoven fabric or mat is the impregnability of GP, the handleability of the mat itself, and the polymer-containing fiber base material (polymer-containing glass fiber base material or polymer base material) impregnated with the second geopolymer composition described later. It is 30 to 600 g/m 2 from the viewpoint of compatibility with the handleability of the basalt fiber base material). The number of glass fiber strands constituting the glass fiber substrate is preferably 5 to 500 tex, and the fiber length is preferably 1 to 100 mm, more preferably 20 to 100 mm. The count of the basalt fiber strands constituting the basalt fiber base material is preferably 5 to 500 tex, and the fiber length is preferably 1 to 100 mm, more preferably 20 to 100 mm.

強化層5における、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の層数については、成形体の用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、1~10層であり、好ましくは3~5層である。また、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6は、ロービングを1~100mm、好ましくは20~100mmにカットして得たストランドをスプレーガンにて吹き付けることにより基材状に積層したものであってもよい。ガラス繊維基材の強化層5における含有量は、強度向上の観点から、好ましくは、強化層の全質量のうちの5~25質量%であり、更に好ましくは5~20質量%である。バサルト繊維基材の強化層5における含有量も、強度向上の観点から、好ましくは、強化層の全質量のうちの5~25質量%であり、更に好ましくは5~20質量%である。 The number of layers of the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 in the reinforcing layer 5 may be appropriately selected according to the application of the molded article, for example, 1 to 10 layers, preferably 3 to 5 layers. In addition, the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is laminated in the form of a base material by spraying strands obtained by cutting a roving to 1 to 100 mm, preferably 20 to 100 mm, with a spray gun. It may be From the viewpoint of strength improvement, the content of the glass fiber substrate in the reinforcing layer 5 is preferably 5 to 25% by mass, more preferably 5 to 20% by mass of the total mass of the reinforcing layer. The content of the basalt fiber base material in the reinforcing layer 5 is also preferably 5 to 25% by mass, more preferably 5 to 20% by mass of the total mass of the reinforcing layer, from the viewpoint of improving strength.

強化層5には、必要に応じて、例えば、重量調整のために、無機充填材(図示せず)が含まれていてもよい。無機充填材としては、タルク、微粉のワラストナイト、珪石粉、ゼオライト、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、その他岩石の粉砕品等が挙げられる。無機充填材の粒径は、GPの繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6への含浸の妨げとならなければ特に制限はなく、好ましくは、5μm以上50μm未満である。無機充填材の強化層5における含有量は、強度向上とGPの繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6への含浸性の両立の観点から、好ましくは、強化層の全質量のうち、50質量%以下が好ましい。 The reinforcing layer 5 may optionally contain an inorganic filler (not shown), eg for weight adjustment. Examples of inorganic fillers include talc, fine wollastonite, silica powder, zeolite, calcium carbonate, aluminum hydroxide, barium sulfate, and crushed rocks. The particle size of the inorganic filler is not particularly limited as long as it does not interfere with the impregnation of the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 with GP, and is preferably 5 μm or more and less than 50 μm. The content of the inorganic filler in the reinforcing layer 5 is preferably the total weight of the reinforcing layer, from the viewpoint of improving the strength and impregnating the GP into the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6. Among them, 50% by mass or less is preferable.

強化層5の好ましい厚みは、成形体1の用途等に応じて異なるが、成形体の強度向上の観点から、好ましくは2.0~10mm、より好ましくは3.0~6.0mmである。 A preferred thickness of the reinforcing layer 5 varies depending on the use of the molded article 1, but from the viewpoint of improving the strength of the molded article, it is preferably 2.0 to 10 mm, more preferably 3.0 to 6.0 mm.

成形体1の好ましい厚みは、成形体1の用途等に応じて異なるが、成形体の強度向上の観点から、好ましくは2.3~12mm、より好ましくは3.5~7.0mmである。 A preferred thickness of the molded article 1 varies depending on the use of the molded article 1, but from the viewpoint of improving the strength of the molded article, it is preferably 2.3 to 12 mm, more preferably 3.5 to 7.0 mm.

[繊維強化無機成形体の製造方法]
次に、本開示の一態様の成形体の製造方法について、図3および図4を用いて説明する。
本開示は、一態様において、成形型に第1ジオポリマー組成物(以下「第1GP組成物」と略記する場合もある。)を塗布し、成形型に塗布した前記第1GP組成物の上に、第2ジオポリマー組成物(以下「第2GP組成物」と略記する場合もある。)が含浸されたガラス繊維基材を1枚又は複数枚配置して、積層構造体を作製し、前記積層構造体を養生して完全に硬化させた後、離型する、繊維強化無機成形体の製造方法に関する。
また、本開示は、一態様において、成形型に第1ジオポリマー組成物(以下「第1GP組成物」と略記する場合もある。)を塗布し、成形型に塗布した前記第1GP組成物の上に、第2ジオポリマー組成物(以下「第2GP組成物」と略記する場合もある。)が含浸されたバサルト繊維基材を1枚又は複数枚配置して、積層構造体を作製し、前記積層構造体を養生して完全に硬化させた後、離型する、繊維強化無機成形体の製造方法に関する。
[Method for producing fiber-reinforced inorganic molded product]
Next, a method for manufacturing a molded body according to one aspect of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 3 and 4. FIG.
In one aspect of the present disclosure, a mold is coated with a first geopolymer composition (hereinafter sometimes abbreviated as "first GP composition"), and the first GP composition applied to the mold is coated with , by arranging one or more glass fiber substrates impregnated with the second geopolymer composition (hereinafter sometimes abbreviated as "second GP composition") to produce a laminated structure, and The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article, in which the structure is cured and completely hardened, and then released from the mold.
In one aspect of the present disclosure, a mold is coated with a first geopolymer composition (hereinafter sometimes abbreviated as "first GP composition"), and the first GP composition applied to the mold is One or more basalt fiber base materials impregnated with a second geopolymer composition (hereinafter sometimes abbreviated as "second GP composition") are placed thereon to produce a laminated structure, The present invention relates to a method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article, in which the laminated structure is cured and completely cured, and then released from the mold.

第1GP組成物は、例えば、前記活性フィラーと、アルカリ金属珪酸塩の水溶液等のアルカリ水溶液とを含む。第1GP組成物には、必要に応じて、有機繊維等の前記強化繊維(補強繊維)や骨材等が含まれていてもよい。好適な、アルカリ水溶液、活性フィラー、強化繊維、骨材については、上述の通りである。第1GP組成物の固形分濃度は、塗布性の観点から、好ましくは70~85質量%である。第1GP組成物において、アルカリ金属珪酸塩の好適な含有量は、固形分換算で、活性フィラー100質量部に対して、35~60質量部であり、骨材4の好適な含有量は、収縮防止、成形体の強度の観点から、活性フィラー100質量部に対して、20~100質量部である。 The first GP composition includes, for example, the active filler and an aqueous alkaline solution, such as an aqueous solution of an alkali metal silicate. If necessary, the first GP composition may contain the reinforcing fibers (reinforcing fibers) such as organic fibers, aggregates, and the like. Suitable alkaline aqueous solutions, active fillers, reinforcing fibers, and aggregates are as described above. The solid content concentration of the first GP composition is preferably 70 to 85% by mass from the viewpoint of coating properties. In the first GP composition, the preferred content of the alkali metal silicate is 35 to 60 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active filler in terms of solid content, and the preferred content of the aggregate 4 is the shrinkage From the viewpoint of prevention and strength of the molded product, the amount is 20 to 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the active filler.

第2GP組成物は、例えば、活性フィラーと、アルカリ金属珪酸塩の水溶液等のアルカリ水溶液とを含む。第2GP組成物には、必要に応じて、無機充填材等が含まれていてもよい。好適な、アルカリ水溶液、活性フィラー、無機充填材の詳細については、上述の通りである。第2GP組成物の固形分濃度は、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6への含浸性の観点から、好ましくは70~85質量%である。第2GP組成物において、アルカリ金属珪酸塩の好適な含有量は、固形分換算で、活性フィラー100質量部に対して、好ましくは40~60質量部であり、無機充填材の好適な含有量は、成形体の強度、加工性の観点から、活性フィラー100質量部に対して、好ましくは75質量部以下である。 The second GP composition includes, for example, an active filler and an alkaline aqueous solution, such as an aqueous solution of an alkali metal silicate. The second GP composition may contain an inorganic filler or the like, if necessary. Details of suitable alkaline aqueous solutions, active fillers, and inorganic fillers are as described above. The solid content concentration of the second GP composition is preferably 70 to 85% by mass from the viewpoint of impregnation into the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6. In the second GP composition, the preferred content of the alkali metal silicate is preferably 40 to 60 parts by mass based on 100 parts by mass of the active filler in terms of solid content, and the preferred content of the inorganic filler is From the viewpoint of the strength and workability of the molded product, the amount is preferably 75 parts by mass or less per 100 parts by mass of the active filler.

本開示の一態様の成形体の製造方法で用いる成形型として、例えば、ウレタンゴム、繊維強化プラスチック、シリコーンゴム等の素材の成形型を用いることができる。必要に応じて離型剤が使用でき、例えばワックス系、シリコーン系、フッ素系、界面活性剤系離型剤等が使用できる。 As a mold used in the method for manufacturing a molded article according to one aspect of the present disclosure, for example, a mold made of materials such as urethane rubber, fiber-reinforced plastic, and silicone rubber can be used. If necessary, a release agent can be used, and for example, a wax-based, silicone-based, fluorine-based, or surfactant-based release agent can be used.

次に、図3Aおよび図4Aに示すように、離型剤が塗布された成形型8に、骨材4を含む第1GP組成物30を塗布する。次いで、成形型8に塗布した第1GP組成物30の上に、第2GP組成物70が含浸された繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6を配置する。好適なガラス繊維基材およびバサルト繊維基材の詳細については、上述の通りである。前記成形型に塗布した第1GP組成物の上への、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の配置は、第1GP組成物30中のジオポリマーが未硬化の状態で行っても良いし、第1GP組成物30中のジオポリマーが硬化しているが完全には硬化していない状態で行ってもよい。 Next, as shown in FIGS. 3A and 4A, the first GP composition 30 containing the aggregate 4 is applied to the mold 8 coated with the release agent. Next, the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 impregnated with the second GP composition 70 is placed on the first GP composition 30 applied to the mold 8 . Details of suitable glass fiber substrates and basalt fiber substrates are provided above. Placement of the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 on top of the first GP composition applied to the mold is performed while the geopolymer in the first GP composition 30 is uncured. Alternatively, the geopolymer in the first GP composition 30 may be cured but not completely cured.

成形型8に塗布した第1GP組成物30上への、複数枚の、第2GP組成物70が含浸された繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の配置は、下記方法(I)および方法(II)のうちのいずれか一方、または双方により行う。
(I)図3Bに示すように、第1GP組成物30の上に、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6を配置した後、図3Cに示すように、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6へ第2GP組成物70を含浸させて、ポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)9とする。
(II)図4Bに示すように、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6へ第2GP組成物70を含浸させて得たポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)9を用意し、これを、図4Cに示すように、第1GP組成物30の上に配置する。即ち、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6に第2GP組成物70を含浸してから、それを第1GP組成物30の上に配置する。
Arrangement of a plurality of fiber substrates (glass fiber substrates or basalt fiber substrates) 6 impregnated with the second GP composition 70 on the first GP composition 30 applied to the mold 8 is performed by the following method ( I) and method (II), or both.
(I) As shown in FIG. 3B, after placing a fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 on the first GP composition 30, as shown in FIG. A polymer-containing fiber base material (polymer-containing glass fiber base material or polymer-containing basalt fiber base material) 9 is obtained by impregnating a second GP composition 70 into a glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 .
(II) As shown in FIG. 4B, a polymer-containing fiber base (polymer-containing glass fiber base or A polymer-containing basalt fiber substrate) 9 is provided and placed on top of the first GP composition 30 as shown in Figure 4C. That is, the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is impregnated with the second GP composition 70 and then placed on top of the first GP composition 30 .

方法(I)において、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6への第2GP組成物の含浸は、例えば、人手によってハケやローラーを用いて行う。含浸と同時に繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6中の空気も抜く。方法(II)において、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6への第2GP組成物の含浸は、例えば、第2GP組成物へ繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)を浸漬させることにより行う。浸漬と同時に繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6中の空気も抜く。 In method (I), impregnation of the second GP composition into the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is performed manually using, for example, a brush or a roller. Air in the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is also removed at the same time as the impregnation. In method (II), the impregnation of the second GP composition into the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is performed, for example, by impregnating the second GP composition with the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material). material) is immersed. At the same time as the immersion, the air in the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is also removed.

成形体の表面に意匠を形成する場合、方法(I)では、成形型8側に繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6を押し付けて賦形させた後、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6へ第2GP組成物70を含浸させる。又は、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6へ第2GP組成物70を摺り込むように塗布して、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6へ第2GP組成物70を含浸させながら、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6を賦形する。又は、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の賦形は、第2GP組成物70の含浸前および含侵最中に行う。方法(II)では、繊維基材(ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材)6の賦形は、ポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)9を、第1GP組成物30の上に配置する際に、成形型8側に押し付けることにより行う。 In the case of forming a design on the surface of the molded body, in method (I), the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is pressed against the mold 8 side to shape it, and then the fiber base material ( The glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is impregnated with the second GP composition 70 . Alternatively, the second GP composition 70 is rubbed into the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6, and the second GP is applied to the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6. The fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is shaped while being impregnated with the composition 70 . Alternatively, the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is shaped before and during impregnation with the second GP composition 70 . In method (II), the fiber base material (glass fiber base material or basalt fiber base material) 6 is shaped by forming the polymer-containing fiber base material (polymer-containing glass fiber base material or polymer-containing basalt fiber base material) 9 into a second When placing on the 1GP composition 30, it is carried out by pressing against the molding die 8 side.

例えば、方法(I)および方法(II)を所定回数行い、図3Dおよび図4Dに示すように、第1GP組成物30が塗布された成形型8上に、ポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)9が複数積層された、積層構造体10を形成する。 For example, method (I) and method (II) are performed a predetermined number of times, and as shown in FIGS. 3D and 4D, a polymer-containing fiber substrate (polymer-containing glass A laminated structure 10 is formed by laminating a plurality of fiber base materials or polymer-containing basalt fiber base materials) 9 .

次に、積層構造体10を、養生し、ジオポリマーを完全に硬化した後、離型する。図3E及び図4Eに示すように、養生により、第1GP組成物30は表面層2となり、ポリマー含有繊維基材(ポリマー含有ガラス繊維基材又はポリマー含有バサルト繊維基材)9の積層体は強化層5となる。養生温度は、好ましくは10~90℃であり、相対湿度は、好ましくは50~90%である。養生時間は、好ましくは2~24時間である。 The laminated structure 10 is then cured and demolded after the geopolymer is fully cured. As shown in FIGS. 3E and 4E, the first GP composition 30 becomes the surface layer 2 by curing, and the laminate of the polymer-containing fiber base material (polymer-containing glass fiber base material or polymer-containing basalt fiber base material) 9 is reinforced. Layer 5 is formed. The curing temperature is preferably 10-90° C. and the relative humidity is preferably 50-90%. Curing time is preferably 2 to 24 hours.

図1~4を用いて説明した本開示の成形体の一形態は、平板状であるが、本開示の成形体は平板状に限定されず、湾曲した板状の成形体であってもよい。また、本開示の成形体の一形態は、擬岩、擬木、モニュメント、像等の立体形状の造形物であってもよい。 One form of the molded body of the present disclosure described with reference to FIGS. 1 to 4 is a flat plate shape, but the molded body of the present disclosure is not limited to a flat plate shape, and may be a curved plate-shaped molded body. . In addition, one form of the molded article of the present disclosure may be a three-dimensional molded object such as a pseudo-rock, a pseudo-tree, a monument, or an image.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below using examples. In addition, the present invention is not limited to the following examples.

[使用原料]
ジオポリマー組成物の調整に使用した原料の詳細は下記の通りである。
・メタカオリン(ソブエクレー社製)
・珪酸カリウム水溶液(大阪硅曹製1.4 50°(モル比1.4、固形分45.4質量%))
・ワラストナイト(IMERYS社製 NYAD-G)
[raw materials used]
Details of the raw materials used to prepare the geopolymer composition are as follows.
・Metakaolin (manufactured by Sobuecre)
・Potassium silicate aqueous solution (1.4 50° manufactured by Osaka Sanso (molar ratio 1.4, solid content 45.4% by mass))
・ Wollastonite (NYAD-G manufactured by IMERYS)

(実施例1)
メタカオリンおよび珪酸カリウム水溶液を、質量比100:100(固形分換算で100:45.4)の割合で混合し、強化層用ジオポリマーモルタル(第2GP組成物)を調整した。メタカオリン、珪酸カリウム水溶液、ワラストナイト(骨材)を、質量比100:90:30(固形分換算で100:40.9:30)の割合で混合し、表面層用ジオポリマーモルタル(第1GP組成物)を調整した。実施例1の成形体は、下記の通り、ハンドレイアップ法で作製した。
まず、無模様のウレタンゴム型にワックス系離型剤を塗布した。次いで、前記ウレタンゴム型に第1GP組成物を塗布した。塗布された第1GP組成物上に、ガラス製チョップドストランドマット(日東紡製、目付450g/m2)を配置した。次に、第2GP組成物を、前記マットに摺り込むように塗布し、マット内の空気を抜きながら含浸させて、ポリマー含有ガラス繊維基材とした。これを4回繰り返した。得られた積層構造体を、60℃の雰囲気下で24時間養生して、GPを完全に硬化させた。次いで、離型して、実施例1の成形体を得た。
実施例1の成形体における、表面層の厚みは、1.0mm、強化層の厚みは4.0mmである。表面層に含まれる骨材の含有量は、表面層の全質量のうちの17.6質量%であり、強化層に含まれる前記マットの含有量は、強化層の全質量のうちの17質量%である。
(Example 1)
Metakaolin and an aqueous potassium silicate solution were mixed at a mass ratio of 100:100 (100:45.4 in terms of solid content) to prepare a geopolymer mortar for a reinforcing layer (second GP composition). Metakaolin, an aqueous potassium silicate solution, and wollastonite (aggregate) were mixed at a mass ratio of 100:90:30 (100:40.9:30 in terms of solid content) to form a geopolymer mortar for the surface layer (1st GP composition) was adjusted. The molded article of Example 1 was produced by a hand layup method as described below.
First, a wax-based release agent was applied to a non-patterned urethane rubber mold. Next, the first GP composition was applied to the urethane rubber mold. A glass chopped strand mat (manufactured by Nittobo, basis weight 450 g/m 2 ) was placed on the applied first GP composition. Next, the second GP composition was applied to the mat so as to be rubbed into the mat, and the mat was impregnated while removing air from the mat to obtain a polymer-containing glass fiber substrate. This was repeated 4 times. The obtained laminated structure was cured in an atmosphere of 60° C. for 24 hours to completely harden the GP. Then, the mold was released to obtain a molded article of Example 1.
In the molded article of Example 1, the thickness of the surface layer was 1.0 mm, and the thickness of the reinforcing layer was 4.0 mm. The content of the aggregate contained in the surface layer is 17.6% by mass of the total mass of the surface layer, and the content of the mat contained in the reinforcing layer is 17% by mass of the total mass of the reinforcing layer. %.

(実施例2)
成形型として、木目模様付きのウレタンゴム型を用いた以外は、実施例1と同構成の実施例2の成形体を作製した。
(Example 2)
A molded article of Example 2 having the same configuration as that of Example 1 was produced, except that a urethane rubber mold with a wood grain pattern was used as the mold.

(実施例3)
実施例1と同様にして、第1GP組成物と第2GP組成物を調製し、下記の通り、実施例3の成形体を作製した。
まず、木目模様付きのウレタンゴム型にワックス系離型剤を塗布した。次いで、前記ウレタンゴム型に第1GP組成物を塗布した。第2GP組成物へバサルト繊維製マット(Each DreaM社製、目付450g/m2)を浸漬させることにより得られたポリマー含有ガラス繊維基材を4枚用意し、これらを、前記ウレタンゴム型に塗布された第1GP組成物上に積層した。得られた積層構造体を、60℃の雰囲気下で24時間養生して、完全に硬化させた。次いで、離型して、実施例3の成形体を得た。
実施例3の成形体における、表面層の厚みは、1.0mm、強化層の厚みは5.0mmである。表面層に含まれる骨材の含有量は、表面層の全質量のうちの17.6質量%であり、強化層に含まれる前記マットの含有量は、強化層の全質量のうちの14質量%である。
(Example 3)
A first GP composition and a second GP composition were prepared in the same manner as in Example 1, and a molded article of Example 3 was produced as follows.
First, a wax-based release agent was applied to a urethane rubber mold with a grain pattern. Next, the first GP composition was applied to the urethane rubber mold. Four polymer-containing glass fiber substrates obtained by immersing a basalt fiber mat (manufactured by Each DreaM, basis weight 450 g/m 2 ) in the second GP composition were prepared and applied to the urethane rubber mold. layered on top of the first GP composition. The obtained laminate structure was cured in an atmosphere of 60° C. for 24 hours to be completely cured. Then, the mold was released to obtain a molded article of Example 3.
In the molded article of Example 3, the thickness of the surface layer was 1.0 mm, and the thickness of the reinforcing layer was 5.0 mm. The content of the aggregate contained in the surface layer is 17.6% by mass of the total mass of the surface layer, and the content of the mat contained in the reinforcing layer is 14% by mass of the total mass of the reinforcing layer. %.

(比較例1)
表面層を設けないこと以外は実施例1と同構成の成形体を作製した。
(Comparative example 1)
A molded body having the same configuration as that of Example 1 was produced except that the surface layer was not provided.

(比較例2)
表面層を設けないこと以外は実施例2と同構成の成形体を作製した。
(Comparative example 2)
A molded body having the same structure as in Example 2 was produced, except that the surface layer was not provided.

<成形体表面の外観>
図5、図6は、各々、実施例1、比較例1の成形体の表面の写真である。図6に示すように、比較例1の成形体の表面には繊維痕が多数みられるが、図5に示すように、実施例1の成形体の表面には、繊維痕は見られなかった。
<Appearance of molded body surface>
5 and 6 are photographs of the surfaces of the molded bodies of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. As shown in FIG. 6, many fiber traces were observed on the surface of the molded article of Comparative Example 1, but as shown in FIG. 5, no fiber traces were observed on the surface of the molded article of Example 1. .

<意匠再現性>
図7、図8は、各々、実施例2、比較例2の成形体の表面の写真である。図7と図8との比較から、実施例2の成形体の方が比較例2の成形体よりも模様の再現性が良好であることがわかる。図8に示すように、比較例2の成形体の表面のうちの、ジオポリマーによってガラス繊維が被覆できている箇所をみても、繊維痕が多数みられた。図9は、実施例3の成形体の表面の写真であるが、繊維基材としてバサルト繊維を用いても、模様の再現性が良好であり、繊維痕が少ないことがわかる。
<Design reproducibility>
7 and 8 are photographs of the surfaces of the molded bodies of Example 2 and Comparative Example 2, respectively. A comparison between FIGS. 7 and 8 shows that the molded article of Example 2 has better pattern reproducibility than the molded article of Comparative Example 2. FIG. As shown in FIG. 8, many traces of fibers were observed in the areas where the glass fibers were coated with the geopolymer on the surface of the molded article of Comparative Example 2. FIG. 9 is a photograph of the surface of the molded article of Example 3, and it can be seen that even when basalt fiber is used as the fiber base material, the reproducibility of the pattern is good and there are few fiber marks.

<安定性促進試験>
1.耐水試験
上記実施例2および実施例3の成形体について耐水試験を行った。
プラスチック製密閉容器の中に、成形体および水を入れ、当該成形体を水に浸漬させた。容器に蓋をして密閉し、これを80℃のオーブン内に28日間入れて、成形体の曲げ強度の経時変化を調べた。実施例2の成形体の曲げ強度の初期値の平均値(n=5)は45.8MPaであり、耐水試験実施後の曲げ強度の平均値(n=5)は37.7MPaであった。実施例3の成形体の曲げ強度の初期値の平均値(n=5)は57.9MPaであり、耐水試験実施後の曲げ強度の平均値(n=5)は64.7MPaであった。
2.耐湿試験
上記実施例2および実施例3の成形体について耐湿試験を行った。
プラスチック製密閉容器の中に、足つきの網を配置し、網の下に水をはり、網の上に成形体を配置した。容器に蓋をして密閉し、これを80℃のオーブン内に28日数入れて、成形体の曲げ強度の経時変化を調べた。実施例2の成形体の曲げ強度の初期値の平均値(n=5)は45.8MPaであり、耐湿試験実施後の曲げ強度の平均値(n=5)は42.5MPaであった。実施例3の成形体の曲げ強度の初期値の平均値(n=5)は57.9MPaであり、耐湿試験実施後の曲げ強度の平均値(n=5)は57.2MPaであった。
<Stability promotion test>
1. Water resistance test A water resistance test was performed on the molded bodies of Examples 2 and 3 above.
A molded body and water were placed in a plastic sealed container, and the molded body was immersed in water. The container was sealed with a lid, placed in an oven at 80° C. for 28 days, and the change in flexural strength of the molded product over time was examined. The average initial value (n=5) of the bending strength of the molded article of Example 2 was 45.8 MPa, and the average value (n=5) of the bending strength after the water resistance test was conducted was 37.7 MPa. The average initial value (n=5) of the bending strength of the molded article of Example 3 was 57.9 MPa, and the average value (n=5) of the bending strength after the water resistance test was conducted was 64.7 MPa.
2. Humidity Resistance Test The molded bodies of Examples 2 and 3 were subjected to a humidity resistance test.
A net with legs was placed in a closed plastic container, water was poured under the net, and the molding was placed on the net. The container was sealed with a lid, placed in an oven at 80° C. for 28 days, and the change in bending strength of the molded product over time was examined. The average initial value (n=5) of the bending strength of the molded article of Example 2 was 45.8 MPa, and the average value (n=5) of the bending strength after the moisture resistance test was conducted was 42.5 MPa. The average initial value (n=5) of the bending strength of the molded article of Example 3 was 57.9 MPa, and the average value (n=5) of the bending strength after the moisture resistance test was conducted was 57.2 MPa.

(曲げ強度)
上記実施例2および実施例3の成形体の曲げ強度(MPa)は下記のように測定した。
上記耐水試験前後、耐湿試験前後の試験片について、JIS A 1408の3点曲げ試験に準じて曲げ試験を行い、曲げ強度を測定した。曲げ強度を示す単位MPaはN/mm2と表記されることもある。
(bending strength)
The flexural strength (MPa) of the moldings of Examples 2 and 3 was measured as follows.
The test pieces before and after the water resistance test and the moisture resistance test were subjected to a bending test according to the three-point bending test of JIS A 1408 to measure the bending strength. The unit MPa that indicates bending strength is sometimes expressed as N/mm 2 .

ガラス繊維を補強材として含む成形体が、例えば、屋外や、高湿度下で使用される場合に、成形体の内部へ侵入した水がアルカリ性となり、このアルカリ液によりガラス繊維が劣化し、延いては、成形体自体の強度の経時低下を引き起こす恐れがある。しかし、実施例2の成形体について、上記安定性促進試験において、耐水、耐湿試験後であっても、ガラス繊維強化セメントの一般的な物性(例えば、ダイレクトスプレー法、曲げ強度(破壊強度)20~30N/mm2(20~30MPa)、出典:「GRCの物性と製品規格」日本GRC工業会、 HYPERLINK "https://www.grc.gr.jp/product/index3.html" https://www.grc.gr.jp/product/index3.html)を上回る曲げ強度を有していた。実施例3の成形体については、耐水、耐湿試験前後で、曲げ強度の実質的な変化はなかった。故に、本開示は、軽量で、不燃性であり、良外観と高強度との両立がなされていることに加えて、高い耐久性を備えた、成形体を提供できる。 For example, when a molded article containing glass fibers as a reinforcing material is used outdoors or under high humidity conditions, the water that enters the interior of the molded article becomes alkaline, and the alkaline liquid degrades the glass fibers. There is a risk that the strength of the molded body itself will decrease over time. However, for the molded body of Example 2, the general physical properties of glass fiber reinforced cement (for example, direct spray method, bending strength (breaking strength) 20 ~30 N/mm 2 (20 to 30 MPa), Source: "Physical Properties and Product Standards of GRC" Japan GRC Industry Association, HYPERLINK "https://www.grc.gr.jp/product/index3.html" https:// www.grc.gr.jp/product/index3.html). Regarding the molded article of Example 3, there was no substantial change in bending strength before and after the water resistance and moisture resistance tests. Therefore, the present disclosure can provide a molded article that is lightweight, nonflammable, has both good appearance and high strength, and has high durability.

本開示の成形体の好適な用途は、例えば、屋内又は屋外に設置される、擬岩、擬木、モニュメント、像、そして平板状、波状又はドーム状の建材、パネル等である。 Suitable uses of the molded article of the present disclosure are, for example, artificial rocks, artificial trees, monuments, statues, flat, wavy or dome-shaped building materials, panels, etc., which are installed indoors or outdoors.

1 繊維強化無機成形体
2 表面層
3 ジオポリマーの硬化体
30 第1ジオポリマー組成物
4 骨材
5 強化層
6 繊維基材
7 ジオポリマーの硬化体
70 第2ジオポリマー組成物
8 成形型
9 ポリマー含有繊維基材
1 fiber reinforced inorganic molded body 2 surface layer 3 hardened body of geopolymer 30 first geopolymer composition 4 aggregate 5 reinforcing layer 6 fiber base material 7 hardened body of geopolymer 70 second geopolymer composition 8 mold 9 polymer Containing fiber base material

Claims (10)

ジオポリマーの硬化体を含む表面層と、
繊維基材と前記繊維基材に含浸され硬化されたジオポリマーを含む強化層と、を含み、
前記繊維基材は、ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材である、繊維強化無機成形体。
a surface layer containing a cured geopolymer;
a fibrous substrate and a reinforcing layer comprising a cured geopolymer impregnated into the fibrous substrate;
The fiber-reinforced inorganic molded article, wherein the fiber base material is a glass fiber base material or a basalt fiber base material.
前記繊維基材は不織布又はマットである、請求項1に記載の繊維強化無機成形体。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1, wherein the fiber base material is a nonwoven fabric or a mat. 前記強化層に含まれる前記繊維基材の含有量は、前記強化層の全質量のうちの5~25質量%である、請求項1又は2に記載の繊維強化無機成形体。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1 or 2, wherein the content of said fiber base material contained in said reinforcing layer is 5 to 25 mass% of the total mass of said reinforcing layer. 前記表面層は、前記ジオポリマーに分散された骨材をさらに含む、請求項1又は2に記載の繊維強化無機成形体。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1 or 2, wherein the surface layer further includes aggregate dispersed in the geopolymer. 前記表面層に含まれる前記骨材の含有量は、表面層の全質量のうちの10~50質量%である、請求項4に記載の繊維強化無機成形体。 5. The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 4, wherein the content of said aggregate contained in said surface layer is 10 to 50% by mass of the total mass of said surface layer. 前記表面層の表面に意匠が形成されている、請求項1又は2に記載の繊維強化無機成形体。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 1 or 2, wherein a design is formed on the surface of said surface layer. 成形型に第1ジオポリマー組成物を塗布し、
前記成形型に塗布した前記第1ジオポリマー組成物上に、第2ジオポリマー組成物が含浸された繊維基材を少なくとも1枚配置して、積層構造体を形成し、前記繊維基材は、ガラス繊維基材又はバサルト繊維基材であり、
前記積層構造体を、養生し、離型する、繊維強化無機成形体の製造方法。
applying a first geopolymer composition to the mold;
At least one fibrous base material impregnated with a second geopolymer composition is placed on the first geopolymer composition applied to the mold to form a laminated structure, and the fibrous base material is A glass fiber base material or a basalt fiber base material,
A method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article, wherein the laminated structure is cured and released from the mold.
前記第1ジオポリマー組成物は、前記第1ジオポリマー組成物に含まれる活性フィラー100質量部に対して、骨材を20~100質量部含む、請求項7に記載の繊維強化無機成形体の製造方法。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 7, wherein the first geopolymer composition contains 20 to 100 parts by mass of aggregate with respect to 100 parts by mass of the active filler contained in the first geopolymer composition. Production method. 前記第1ジオポリマー組成物の上に、前記繊維基材を配置した後、前記繊維基材に前記第2ジオポリマー組成物を含浸させる、請求項7又は8に記載の繊維強化無機成形体の製造方法。 The fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 7 or 8, wherein the fiber base material is impregnated with the second geopolymer composition after placing the fiber base material on the first geopolymer composition. Production method. 前記繊維基材に前記第2ジオポリマー組成物を含浸してから、これらを前記第1ジオポリマー組成物の上に配置する、請求項7又は8に記載の繊維強化無機成形体の製造方法。 9. The method for producing a fiber-reinforced inorganic molded article according to claim 7 or 8, wherein the fibrous base material is impregnated with the second geopolymer composition and then placed on top of the first geopolymer composition.
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