JPH02243546A - 網状成形体で強化した無機質成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野） 本発明は、土木建築分野で用いる構造物、特に屋根、壁
、床、ピット等の板状構造物として使用するｔｔｊ、Ｍ
強化無機質板に係わり、補強用、ＩＩｉ維のもつ引張り
強度、弾性率などの特性を有効に発現できる補強材を用
いることにより、ＩｊＡ維強化無機質成形体の物性の向
上を計ったものである。

〔従来の技術〕

従来、ｍ維強化無機質板について種々の提案がされてお
り、補強材としての短繊維をランダムに配向した繊維強
化無機質板、及び連続繊維を一方向または二方向に配向
して積層した繊維強化無機質板が知られている（鹿島建
設技術研究所年報第２９号、第８１〜８８頁、及び第３
０号、第５７〜６８頁：特開昭５９−１３８６４７号公
報）。

繊維強化無機質板は、補強材である繊維と結合材である
無機質材料間の付着強度が充分でなければ、補強材の強
度に見合った補強効果が得られない。この問題は、高強
度の補強材、又は繊維束を用いる場合に特に重要である
。すなわち、８０に！ｊｆ／ＩｒＩＩＦ１２程度の低密
度の炭素繊維を短繊維モノフィラメントにして使用する
場合には、繊維の表面積が繊維の断面積に比べて大きい
ために、引張り応力が付加された際に繊維が破断するま
で補強効果を発揮する。しかし、高強度の繊維又は８８
束を使用する場合には、繊維が扱けて補強用の繊維の本
来の強度に見合った補強効果が得られない。

これを改善すべく、連続状の高強度繊維を交点拘束力の
強い絡み織物となし、樹脂を含浸硬化させ網状成形体と
なした後、セメントモルタル内に配置した物が提案され
ている（特開昭６３−１１１０４５号公報、同６３−２
２６３６号公報）。しかし、織物の繊維の本来の引張り
特性、すなわち、引張り強度、弾性率等がまだ充分に生
かされていないのが現状である。。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来の絡み織物により強化したセメントモル
タル成形体の欠点を解消して、織物繊維の本来の引張り
特性がより発揮されるようにした繊維強化無機質成形体
を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討した結
果、以下に述べるように特殊な絡み織物を使用すること
によりそれが達成されることを見出し、本発明に到達し
た。

本発明は、 樹脂で固定した絡み織物である網状成形体を強化材とし
て含有し、無機質硬化材料をマトリックスとする繊維強
化無機質成形体において、網状成形体の経糸が剛性の異
なる二種以上の糸条からなり、そのうちの最高の剛性を
持つ少くとも一種の糸条について下記式（１）で定義さ
れる経糸屈曲度Ｃｗが０．０８未満であり、緯糸につい
て下記式（２）で定義される緯糸屈曲度Ｃｆが０．０３
未満であることを特徴とする繊維強化無機質成形体 ＬＷ：ｌ［ｊｌ接する緯糸間の平均距離Ｄｗ：網状成形
体の面において、経糸の中心線の波形の一頂点と、これ
に隣接する 二つの頂点を結んだ線との平均距離 Ｌｆ　：隣接する経糸間の平均距離 Ｄｆ：網状成形体の緯糸方向に沿う断面において、緯糸
の中心線の波形の一頂点と、これに隣接する二つの頂点
を結んだ線 との平均距離 である。

すなわち本発明の繊維強化無機質成形体においては、経
糸のうちの最高の剛性を持つ糸条及び緯糸が絡み織物中
で屈曲することなく、殆んど素直ぐである。そして、経
糸のうちの低剛性糸条が緯糸に絡んで、経糸と緯糸の交
点を拘束する。

以下では本発明を説明する前に、先ず従来の絡み織物に
ついて説明する。

従来の絡み織物の織組織では、第２（ａ）図に示すよう
に、−組の経糸１，１′が相互に絡み合って屈曲してい
る。また緯糸３は、第２（ｂ）図に示すように、経糸１
，１′によって長さ方向に力を受け、従ってこれも屈曲
している。従来セメントモルタルに使用された網状成形
体は、このような絡み織物を樹脂によって固定したもの
である。この成形体が負荷を受けた時、繊維は樹脂で固
定されているので素直ぐにならず、負荷が増大したとき
屈曲部分に局部的な歪と応力集中が起こりやすく、本来
の繊維強度が１００％発揮されないうちに屈曲部分で破
壊が起こってしまうことを本発明者は見い出した。

一方、本発明における網状成形体を、経糸が二種の糸条
から成る場合について第１（ａ）図、第１（１））図に
示す。本発明の屈曲を低減した網状成形体においては、
−組の経糸１，２が、高剛性の糸条１と低剛性の糸条２
から成っており、高剛性の繊維の屈曲を避は直線性を保
つために、高剛性糸条１は実質上路まず、低剛性糸条２
が１に絡む。

従って高剛性糸条１は、殆んど素直ぐであり、織組織の
実質上片面に存在する。一方、緯糸３は第１（ｂ）図に
示すように、経糸１及び２によって長さ方向に曲げる力
を殆んど受けないので、これも実質上素直ぐである。

本発明において上記で定義した経糸及び緯糸の屈曲度Ｃ
ｗ及びＣｆは、経糸及び緯糸の屈曲の程度を表わすもの
である。これを第３　（ａ）図及び第３（ｂ）図を参照
しながら説明する。なお、図においては判りやすくする
ために糸条の屈曲は誇張して示している。

第３（ａ）図は、網状成形品を水平に置き、真上より撮
影した拡大写真であると想定されたい。まず、高剛性経
糸糸１の中心線４及び緯糸３の中心線１０を描く。波形
の中心線４の頂点は、通常、中心線４と中心線１０の交
点となる。その場合、線４と１０の一つの交点５と、こ
れに隣接する交点６゜７を結んだ直線８との距離Ｄｗを
測定する。次に隣接する緯糸間の距離り、を測定し、Ｄ
ｗ／Ｌｗを計算し、経糸の屈曲度（Ｃ１）とする。

次に、第３（ｂ）図は網状成形体（樹脂で硬化しである
）を緯糸方向に沿って切断し、切断面を上に鉛直に置い
て、直上から撮影した拡大写真であると想定されたい。

緯糸３の中心線１１を描き、その中心曲線１１の一頂点
１２と、これに隣接する頂点１３、１４を結んだ直線１
５との距離Ｏｆを測定し、経糸間の距離Ｌｆで除して、
経糸の屈曲度ＣＣｆ　）とする。経糸間の距離Ｌｆは、
高剛性糸１間の距離と低剛性糸２間の距離のいずれでも
同じである。本発明において、Ｃ７及びＣｆは夫々ラン
ダムに選んだ少くとも１０個所からの値の平均値とする
。

本発明では経糸の屈曲度０．ｗ＜０．０８、好ましくは
＜　０．０５、緯糸の屈曲度Ｑｆ＜０．０３、好ましく
は＜　０．０１である。本発明者が調べた従来の絡み織
物では、一般にＣｗはｏ、ｉ程度であり、Ｃｆは０．０
８程度である。

本発明においてＣｗ及びＣｆで規定したように屈曲の少
い絡み織物を樹脂で固定した網状成形体の引張り特性を
以下に説明する。そのために繊維の強度利用率（Ｆ）と
云う概念を用いる。網状成形体試料（幅２５＃、長さ１
５０Ｍ）を引張り速度２０ｍ／分で引張って得た破断強
度から、繊維単位断面当りの破断強度Ａを求める。網状
成形体を作った原料のＲ紐の単位断面当り強度ＢでＡを
割る。

Ｆ（％）　＝＝Ａｘ　１００／Ｂ 樹脂で硬めた網状成形体の引張り試験において、引張り
方向の糸の屈曲（もしあれば）が伸びて素直ぐになるこ
とは無く、屈曲の個所で破断する。

樹脂自体は引張り強度に貢献する割合が極めて小さいと
考えられる。従って、Ｆが１００％であれば、用いた繊
維の本来の強度が完全に利用されることを意味する。Ｆ
が大きい程、それを利用した複合材料において所定の引
張り特性を得るために要する強化材の量が少くてすむこ
とになる。

網状成形体の強度利用率Ｆは、繊維の種類、織り方、及
び樹脂量によって異るが、本発明者が検討した従来の絡
み織物ではＣｗが０．１２の時にはＦは約５０％である
。本発明に従いＣ７が０，０８の時にＦは約６０％、Ｃ
ｗが０．０２の時にはＦは７０〜８０％になる。一方、
緯糸については、従来のようにＣｆが０．０８の時には
Ｆは約４０％である。本発明に従いＣｆが０．０３の時
にＦは約６０％、Ｃｆが０．０１の時にはＦは７０〜８
０％になる。

このように、経糸、緯糸の屈曲度を上述の値以下にする
方法としては、強化材として用いる絡み織物において、
高剛性糸と低剛性糸を組合せること、及び必要な場合に
は、織物の樹脂含浸、硬化を行なう際の張力調整を行う
ことにより、高剛性糸の屈曲を少くし、低剛性糸を絡ま
せることができる。一方、このようにすると緯糸を曲げ
ようとする経糸の力が少くなるので、緯糸の屈曲も小さ
くなるのである。

なお、上記では経糸として二種の糸条を用い、緯糸とし
て一種の糸条を用いた場合を示したが、本発明はこれに
限定されない。たとえば、低剛性糸として二本又はそれ
以上の糸条を用い、これを絡ませることができる。二本
以上の高剛性経糸を用い、夫々がＣｗく０．０８を満し
て、低剛性糸により絡まれていてもよい。二本以上の緯
糸を用いることもできる。

網状成形体に用いる高剛性糸条は高強度であることが必
要であり、たとえば炭素繊維、アラミド繊維、高張力ビ
ニロン繊維、耐アルカリガラス繊維等が挙げられる。

高剛性糸条と組合される低剛性糸条には織物の交点拘束
力のみが期待されているので、特に強度はあまり必要と
されず、炭素繊維、アラミド繊維、高張力ビニロン繊維
、アクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維等
広い範囲から選択することができる。高剛性糸条と低剛
性糸条は、同じ材質であっても断面積が異なり（たとえ
ばフィラメント数、繊維径が異なり）糸条としての剛性
に差があれば良い。

なお、例えば無機質材料マトリックスとしてセメント成
分を用いる場合には、耐アルカリ性が糸条に必要である
。このように無機質材料マトリックスの配合条件により
適正な繊維を選択することは容易である。

絡み織物の織密度は一般に粗い。たとえば無機質材料マ
トリックスとして骨材入りセメントを用いる場合には、
骨材の粒径（２〜２５ｍ）が網状成形体中を通過できる
ことを考慮して開口を３〜５０Ｍ好ましくは３〜１０ｍ
程度の間隔とすることが望ましい。

絡み織物を固定するための樹脂は、適当な手段たとえば
浸漬、スプレー法などによって織物に含浸される。公知
のプリプレグ製造装置を用いることが好ましい。樹脂と
しては、熱硬化型の樹脂が好ましく、具体的には、エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド
樹脂等が挙げられる。マトリックスとして用いる無機質
材料の成分にセメントが存在する場合は、アルカリ性に
対して長期間の耐久性を持つものが望ましく、ざらに、
１８０’ＣＸ５時間程度のオートクレーブ養生を施して
も強度低下が少ないものが好ましい。含浸した樹脂は、
熱硬化処理を行なうが、これは織物の形態を保持するた
めに行なうものであるから、少なくとも樹脂が流動しな
い、いわゆるＣステージ状態とすることが必要であり、
必ずしも完全硬化は必要ではない。しかし、製品の安定
上、できるだけ硬化が進んでいる方が好ましい。

本発明でマトリックスを構成するために用いる無機質硬
化材料としては、ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、高炉セメント等の通常のセメント類、石灰質と珪
酸質よりなる珪酸カルシウム系化合物の粉砕物、石膏（
半水石膏、無水石膏等）、高炉スラグ及び水砕スラグ粉
砕物と石膏の混合物等の水砕スラグ系水硬性材料等の各
種バインダーと水に、必要に応じて天然又は、人工の骨
材（粒径：２〜２５＃）及び混和剤、混和材を混練して
得られるものが例示される。

上述のようにして得られた絡み織物を、製品である成形
体の引張り応力のかかる位置に配筋し、マトリックス材
料を流し込み、硬化して繊維強化無機質成形体が得られ
る。成形体製品の目標とする強度に応じて、使用する高
剛性繊維の強度、弾性率、フィラメント数等を決め、繊
維の種類を選択すれば良い。本発明の成形体としては、
表面近傍に網状成形体を埋め込んだ板状物品が特に好ま
しい。

本発明の絡み織物を用いることにより、繊維強化無機質
成形体の強度、剛性が向上し、あるいは強化材として用
いる網状成形体の繊維量を低減することが可能になる。

〔実　施　例〕

実施例　１ 一組の経糸において高剛性繊維として引張り強度が４８
ＯＮｙｆ／ａｎ２の炭素繊維束（８，０００及び１２．
０００フイラメント（単糸経７ミクロン）、以下６ｋ　
、　１２ｋ　ｆｉｌと略す）を、低剛性糸条としてアラ
ミド繊維　ケブラー２９（４００デニール）を用いた。

緯糸として上記と同じ炭素繊維束（１２ｋ　ｆｉｌ）を
用いた。織密度が経糸、緯糸ともに３．３本／２５馴の
条件で、第１（ａ）図及び第１（ｂ）図に示す粗織の絡
み織物を作製した。この織物に下記処方のエポキシ樹脂
液を含浸させ、１５０’ＣＸ　１５分間で乾燥硬化させ
た。樹脂の量は、硬化網状成形体重量に対して４１％で
あった。このようにして得られた網状成形体の屈曲度、
ならびに利用率を第１表に示す。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂　　　１００部（ＧＹ
−２６０，チバガイギー社製） ジシアンジアミド　　　　　　　　　　　１０部溶剤（
メチルセロソルブ）１２０部 第 表 １ｑられた網状成形体を、経糸又は緯糸を４本含むよう
に４０＃Ｘ　１６０　ｍｍの片に切断ｌノ、形粋の最下
面に位置するように配筋した。下記の配合のマトリック
ス材料を秤Ｍして、混練して得たマトリックスペースト
を、形枠中に流し込んで成形を行ない、曲げ試験片を得
たく寸法二幅４０ｍ、長さ１６０馴、厚さ６　ｍ　）。

得られた成形体を２０℃の水中で１４日間養生した。

マトリックス配合： 普通ポルトランドセメント：１００重量部８号珪砂　　
　　　　　　７５０重量部水　　　　　　　　　　　　
：５ｏ重量部試験片中の４本の経糸又は緯糸が引張り方
向になるようにして強度試験を行なった。すなわち０．
５ｍ／分の載荷速度、支点間距離４０Ｍで４点曲げ試験
を行なった。

さらに、比較のために、第２表に示すような従来の糸使
いで上記と同様に網状成形体を作製し、同様な曲げ試験
片を作製し、強度試験を行なった。

第　　　２　　　表 たもの ２５・・・従来の絡み織物で経糸を引張り方向としたも
の ２６・・・従来の絡み織物で緯糸を引張り方向としたも
の 第４図における最大破壊荷重値を第３表に示す。

第　　　３　　　表 強度試験で得られた曲げ荷重−変位曲線を第４図に示す
。図中の４つの曲線２１．２２．２５及び２６は下記に
対応する。

２１・・・本発明の絡み織物で経糸を引張り方向とした
もの ２２・・・本発明の絡み織物で緯糸を引張り方向としこ
れより、本発明の絡み織物を強化材とした成形体は経糸
方向（２１）又は緯糸方向（２２）を引張り方向にした
いずれの場合においても従来の絡み織物を強化材とした
成形体（２５，２６）よりも、曲げ強度、曲げ剛性にお
いて優れていることがわかる。なお、第１表の経糸にお
いてケブラー２９の量は炭素繊維に比べて少いので、こ
れの強度への寄与は少いが、この影響を除くためにケブ
ラー２９を切断してから引張試験を行った。従って、同
じ高剛性繊維を用いた場合、本発明の網状成形体強化無
機質成形体の方が、従来のものよりも、原料の繊維が持
つ引張り強度、弾性率を有効に利用していることがわか
る。

［発明の効果］ 本発明によって、繊維強化無機質成形体の曲げ強度なら
びに曲げ剛性が向上し、強化繊維の持つ引張り強度、弾
性率を有効に発揮し、ひいては、強化繊維の添加層を軽
減することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１（ａ）図及び第１（ｂ）図は、本発明に従う絡み織
物の一例の平面図及び断面図である。 １・・・高剛性経糸条　　　　２・・・低剛性経糸条３
・・・緯糸条 第２（ａ）図及び第２（ｂ）図は、従来の絡み織物の平
面図及び断面図である。 １．１′・・・高剛性経糸条　３・・・緯糸条筒３（ａ
）図は、経糸の屈曲度の測定方法の説明図である。 １・・・高剛性経糸条　　　　２・・・低剛性経糸条３
・・・緯糸条 ４・・・高剛性経糸条の中心線 ５・・・中心線の波形の頂点 ６．７・・・中心線の波形の隣接頂点 ８・・・６と７を結ぶ直線 第３（ｂ）図は、緯糸の屈曲度の測定方法の説明図であ
る。 １・・・高剛性経糸条　　　　２・・・低剛性経糸条３
・・・緯糸条 １１・・・高剛性緯糸条の中心線 １２・・・中心線の波形の頂点 １３、１４・・・中心線の波形の隣接頂点１５・・・１
３と１４を結ぶ直線 第４図は、網状成形体強化無機質板の曲げ試験における
荷重−変位曲線である。 ２１・・・本発明の絡み織物で経糸を引張り方向とした
もの ２２・・・本発明の絡み織物で緯糸を引張り方向とした
もの ２５・・・従来の絡み織物で経糸を引張り方向としたも
の ２６・・・従来の絡み織物で緯糸を引張り方向としたも
の 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 樹脂で固定した絡み織物である網状成形体を強化材とし
   て含有し、無機質硬化材料をマトリックスとする繊維強
   化無機質成形体において、網状成形体の経糸が剛性の異
   なる二種以上の糸条からなり、そのうちの最高の剛性を
   持つ少くとも一種の糸条について下記式（１）で定義さ
   れる経糸屈曲度Ｃ＿ｗが０．０８未満であり、緯糸につ
   いて下記式（２）で定義される緯糸屈曲度Ｃ＿ｆが０．
   ０３未満であることを特徴とする繊維強化無機質成形体 Ｃ＿ｗ＝Ｄ＿ｗ／Ｌ＿ｗ（１） Ｌ＿ｗ：隣接する緯糸間の平均距離 Ｄ＿ｗ：網状成形体の面において、経糸の中心線の波形
   の一頂点と、これに隣接する 二つの頂点を結んだ線との平均距離 Ｃ＿ｆ＝Ｄ＿ｆ／Ｌ＿ｆ（２） Ｌ＿ｆ：隣接する経糸間の平均距離 Ｄ＿ｆ：網状成形体の緯糸方向に沿う断面において、緯
   糸の中心線の波形の一頂点と、 これに隣接する二つの頂点を結んだ線 との平均距離。