JPH04108651A - 積層複合材とその製造法 - 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〕 この発明は鋼板、石材、コンクリート、ＦＲＰ、木材等
にコンクリート、石コウ、表面改質スラグ、ケイ酸カル
シウム水和物等のマトリックスを接着一体化させた建築
の内、外壁材、仕上材等として使用しうる積層複合材及
びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

既設の建築用、土木用等の構造物、例えば鋼板、補強材
を封入した合成樹脂板、木材等により形成されている構
造物に、コンクリート又は石コウのような水和反応によ
り硬化するマトリックス（水硬性マトリックス）を接合
する場合、又は鋼板、石材などと水硬性マトリックスと
の複合材料を構成する場合には、頭付きスタッド、アン
グル等を既設の鋼板等に植え付け、この上にコンクリー
ト等を打設するのが一般的である。特殊な例としては、
鋼板上にＳＢＲ，ＥＶＡ等のポリマーを混合せしめたポ
リマーセメントを１０〜３０ｍｍ厚さに塗付した後、コ
ンクリートを打設して硬化せしめ一体化する技術がある
。また、セメントコンクリートの不飽和ポリエステル樹
脂コンクリートの合成−体化に当り、セメントコンクリ
ートの所要個所に、所定のビニルエステル樹脂を成分と
する接着剤を塗布することにより、接着性を向上する技
術も知られている（特開昭５６−５５６６７号公報）。

この方法は、不飽和ポリエステル樹脂より短いゲルタイ
ムを有するビニルエステル樹脂を介在させることによっ
て一体化を確実に行なわせるものである。床版下面にエ
ポキシ系樹脂を成分とする打ち継ぎ用接着材を塗布し、
その上にメツシュ状補強材を接着材の接着力を利用して
固定し、さらにセメントモルタルを被覆塗布する技術も
知られている（特開昭６２−２５３８０７号公報）。こ
れにより、接着材が床版とセメントモルタルとの伸縮の
相違に対し、緩衝作用をするのでセメントモルタルの剥
離を防ぐことができる。

［発明が解決しようとする諜Ｂ］ スタンド又はアングル材を鋼板上に植設することは、溶
接等の施工を必要とすることから経済性の問題もあると
同時にヘースが鋼板等の素材に限定されるという欠点が
ある。しかも、このような接合方法はスタッドによる点
、又はアングルによる線による接合のため局部応力が生
ずるという不利がある。又、打設コンクリート量はある
程度の厚みがないと接着強度を生じないという弱点もあ
る。一方、ポリマーセメントを使用する場合には、その
接着強度がそれほど高くないことと塗布の施工性の問題
が指摘されている。セメントコンクリート構造物上にビ
ニルエステル樹脂系接着剤を塗布してその上から不飽和
ポリエステル樹脂コンクリート打設する方法は、■施工
性が悪い、■混練が難しく、ミキサーの洗浄などに多大
な労力を要する、■コストが高い。

また、床版下面にエポキシ系樹脂を塗布する方法はこれ
をメツシュ状補強材の接着に用いており、セメントモル
タルの接着材として使用しているのではない。

表層にマトリックスを裏打ちした積層複合材で薄形にな
る程上記の問題が大きくなっていた。

本発明はこのような現状に鑑みて創案されたものであり
、幅広い素材に適用でき、局所応力発生等の問題がなく
、水硬性マトリックス等の厚みによらず、接着強度が大
きく、施工性が容易な積層複合材を提供することを目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、
未硬化のマトリックスに浸透しろる主剤及び硬化剤より
なる硬化型接着剤を用いることにより、この目的を達成
しうろことを見出し、本発明を完成したものである。

すなわち、本発明は、金属、石材、コンクリート、ＦＲ
Ｐ、木材等よりなる表層と水を加えて混練する工程を経
て、硬化形成されるマトリックスとが未硬化の該マトリ
ックスに浸透しうる主剤及び硬化剤よりなる硬化型接着
剤により接着されて一体化されている積層複合材とその
製造法に関するものである。

表層は金属、石材、コンクリート、ＦＲＰ、木材等の板
、シート等よりなる。金属は鋼、ステンレス鋼、チタン
等であり、石材は天然石、人造石のばかセラミック類、
例えばタイル等も含む。厚さは金属の場合０．１〜２０
ｍｍ程度、通常０．１〜６ｍｍ程度であり、石材等の場
合には１〜３０ｗ程度である。

マトリックスは水を加えて混練する工程を経て硬化形成
されるものであり、裏打材又はコア材等と呼ばれるもの
である。材料はコンクリート、モルタル、石コウ等の水
硬性のもののほか、ケイ酸カルシウム水和物、特公昭５
７−７０９３号公報、特開平１−２５２５５９号公報等
に記載の表面改質スラグ等のバインダーを加えて成形さ
れるものも含まれる。

後者はケイ酸カルシウム系人造木材の製法に従って、あ
るいは準じて製造することができる。

表面改質スラグを主材とする場合には、バインダーには
各種ポリマー混和剤、例えば天然ゴムラテックス、スチ
レン−ブタジェン共重合体、アクリロニトリル−ブタジ
ェン共重合体、クロロブレン重合体等の合成ゴムラテッ
クス、エチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル重合
体、アクリル酸エステル重合体、塩化ビニリデン重合体
、塩化ビニル重合体等の合成樹脂のエマルジョン等が使
用される。ポリマー混和剤の添加量は表面改質スラグに
対する固形物重量比で３〜２０％程度が適当である。表
面改質スラグを主材とするマトリックスにはその他の成
分も含有せしめることができる。

その他の成分としてはポリエチレンバルブ、ポリプロピ
レンバルブ等の合成バルブ、ガラス繊維、炭素繊維、ポ
リエステル繊維、ポリエチレン繊維、バルブ、木綿、鉱
物繊維等の補強繊維、ポリジアルキルアミノアルキルア
クリレート、ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリビ
ニルピリジニウムハロゲン塩、ポリビニルイミダシリン
等のポリマーの混和剤の凝集剤、パーライト、シラスバ
ルーン等の軽量骨材、セルロースエーテル類等の増粘側
、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン高縮合物、メラミ
ンスルホン酸系化合物等の分散剤、各種顔料、さらには
ゾノトライト、トバモライト等のケイ酸カルシウム水和
物、水硬性石コウ等がある。

添加量としては合成バルブが表面改質スラグに対する重
量比で１〜２０重量％程度、補強繊維が表面改質スラグ
に対する重量比で２〜２０％程度、凝集剤がポリマー混
和剤に対する重量比で５〜２０％程度、そして軽量骨材
が表面改質スラグに対する重量比で６０％以下が適当で
ある。ケイ酸カルシウム水和剤を添加する場合には表面
改質スラグとの重量比で１：９〜９：工程度、好ましく
は３ニア〜７：３程度がよく、水硬性石コウを添加する
場合には表面改質スラグに対する重量比で１０〜１５０
％程度、好ましくは３０〜７０％程度が適当である。

マトリックスの厚さは５〜３００ａ＋ａ程度、特に１０
〜１５０ｍ程度が適当である。

表層とマトリックスを接着する接着剤にはいずれも未硬
化のマトリックスに浸透しうる主剤及び硬化剤よりなる
硬化型の接着剤を用いる。浸透はマトリックスに含まれ
ている水に溶解して行なわれるものであってもよく、ま
た、粘度が低いことに起因して生じるものであってもよ
い。いずれの場合にもマトリックスの重量によって、さ
らに積層複合材の製法が加圧脱水工程を含む場合にはそ
の圧力又は脱水作用によって浸透が促進される。

このような接着剤の例として、エポキシ当量のビスフェ
ノールＡ型エポキシ樹脂を主剤とし、水可溶性アミンを
硬化剤とする２液性工ポキシ樹脂接着剤ショーボンド製
＃２０２３０〜７０ｐｏｉｓｅ（２５℃）を挙げること
ができる。

２液性工ポキシ樹脂接着剤の場合には、主剤にはエポキ
シ当量１５０〜３００ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂を用いる。

又はＦ型エポキシ当量が１５０　ｇ　／ｅｑ未満では主
剤の粘度が低すぎ、また反応性が低くなる為に接着強度
が小さくなる。一方、３００を越えると粘度が高くなり
すぎ、また未硬化水硬性マトリックス内への拡散が悪く
なり接着強度が小さくなる。

分子量は２５０〜６００程度のものが適当である。分子
量が２５０未満では主剤の粘度が低すぎ、一方、６００
を越えると粘度が高くなり過ぎる。主剤の適当な粘度は
５〜１００ボイズ（２５℃）である。５ボイズ未満では
粘度が低すぎて所定の厚みに塗布することが困難であり
、一方、１００ボイズを越えると接着剤の未硬化水硬性
マトリックス内への拡散が悪くなり接着強度が向上しな
い。主剤には反応性希釈剤、希釈剤、遥変剤、補強剤等
を加えることができる。主剤中のビスフェノールＡ型又
はＦ型のエポキシ樹脂の含有量は３０〜１００％、好ま
しくハ５０〜１００％である。硬化剤にはエポキシ基と
反応する活性水素を有する水可溶性のアミンを用いる。

硬化剤が水可溶性でないと未硬化の水硬性マトリックス
内への拡散が悪くなって接着強度が向上しない。このよ
うな水可溶性アミンの例としてポリアマイドアミン、ポ
リアミン、芳香族ポリアミン、脂肪族ポリアミン及びこ
れらの変性物のうち一種以上を挙げることができる。

硬化剤には反応促進剤、補強剤、可塑剤、遥変剤等を加
えることができる６硬化剤中の前記アミンの含有量は２
０〜１００％、好ましくは４０〜１００％である。

マトリックスの内部又は表裏と反対側の表面にシート状
補強材を積層することができる。このシート状補強材に
は、アラミド繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、合成バ
ルブ、天然繊維、ビニロン繊維等のロービングクロスも
しくはマント又はワイヤーメツシュ、パンチングメタル
等を用いることができる。この補強材の積層により引張
強度等を大巾に改善することができ、鉄筋補強に比較し
て軽量化が図れる、防錆処理が不要である等の利点を有
する。また、上記繊維の短繊維による補強に比較して繊
維補強効果が大きいという利点を有する。しかし、シー
ト状補強材を内部に含む状態で硬化によって収縮するマ
トリックスを打設すると、特に薄物の場合には反りが発
生するという問題があった。一方、マトリックスが硬化
後にシート状補強材を接着剤で貼り付ければ反りの問題
を生じない。しかし、この方法は一工程増えるため煩瑣
であるばかりでなくマトリックスの片面に貼付けられる
だけであるので反対側の面から曲げに対する抵抗力はほ
とんど改善されないという問題もあった。これらの問題
点はシート状補強材に前述の接着剤を塗布又は含浸して
、これが硬化する前に未硬化のマトリックスを打設する
ことによって一挙に解決することができる。

このような積層複合材の製造方法としては、まず表層の
接着面を必要により清掃処理する。

この処理は前記の各材料に応じて公知の方法に従って行
なえばよく、例えば鋼板の場合にはその状態に応じてブ
ラスト処理、酸洗処理等を行なうことができる。接着面
には接着剤を塗布する前にプライマーを塗布しておくこ
とが好ましい。プライマーの厚みは金属板の場合３０〜
２００−程度が適当である。接着剤は主剤と硬化剤を混
合して接着面に塗布する。主剤と硬化剤の混合割合は硬
化によって充分な強度が得られるように定めればよく、
例えばエポキシ系接着剤の場合にはアミン当量／エポキ
シ当量比で０．５〜２程度が適当である。接着面への接
着剤の塗布量は０．１〜２ＩｎＩＢ程度が適当である。

塗布方法も公知の方法に従って行なえばよく、刷毛塗り
、ローラー塗り、スプレー塗布等を利用できる。塗布後
は未硬化の接着剤が硬化する前に未硬化のマトリックス
を打設する。打設後は常法により養生し、硬化させて積
層複合材とする。打設後加圧脱水成形することが好まし
い。その後は乾燥して積層複合材とする。

上記で得られた積層複合材には他の積層材料をさらに積
層しうろことはいうまでもない。

〔作用〕

接着剤に、低粘度あるいは水可溶性等の水を加えて混練
した未硬化マトリックスに浸透しうる主剤及び硬化剤よ
りなる硬化型接着剤を用いることによって接着剤が未硬
化のマトリックス内に適度に拡散含浸された状態で硬化
することによって接着強度が高まるものと思われる。ま
た、接着剤はマトリックスの収縮を吸収して積層複合材
の反りを防止している。

〔実施例〕

実施例１ 主剤としてエポキシ当量が２１７．５　ｇ　／当量で粘
度が９〜１４ボイズ（２０℃）のビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂（ｒＢＰ−４５２０ＴＸＪ　、層重化工業製
品）ヲ使用した。主剤１００重量部に対し、硬化剤とし
てアミン価が２３５ｇ／当量で粘度が５０〜１００ボイ
ズ（２５”Ｃ）の水可溶性脂肪酸変性ポリアマイドアミ
ン（ｒＥＨ−２０６Ｊ　、層重化工業製品）６０重量部
を加えよく混練した。

厚さ０．６　ｍの鋼板の表面をリン酸処理した。その表
面にプライマーを４０四の厚みで塗布し、次いで上記の
混練物をバーコーターで膜厚１０００μに塗布した。直
ちにその上にセメントｌ：砂２：水ｏ、４８のコンクリ
ートを５０ｍｍの厚さに打設して温布しながら２０℃で
６日間養生し積層複合材を得た。

実施例２ 厚さ１００ｐのステンレスシートの表面をリン酸処理し
、その表面に実施例１と同じ接着剤を同じ膜厚で塗布し
た。直ちにその上にセメント１：砂２：水０．５のモル
タルを６０ｍｍの厚さに打設して加圧脱水成形し、６日
間・６０°Ｃ蒸気養生して積層複合材を得た。

実施例３ 厚さ５ｍｍの大理石板の表面に実施例１と同し接着剤を
同じ膜厚で塗布した。直ちに軽量コンクリートを太さが
φ３．２、目の大きさが５０Ｘ５０ｍｍの鉄製のワイヤ
ーメンシュが大理石と反対側の表面から２０肛の深さの
位置に介在させて１００ｍｍの厚さで打込み、６日間湿
布養生して積層複合材を得た。

実施例４ 大理石を１．Ｏ８Ｘ６０ｍｍのタイルに変えたほかは実
施例３と同様にして積層複合材を得た。

実施例５ 厚さ０．６　ｍｍの塗装鋼板をクロメート処理後、プラ
イマーを４０征の厚みで塗布し、次いで実施例と同じ接
着剤を同じ膜厚で塗布した。直ちに実施例１と同じ組成
のコンクリートを実施例３と同じワイヤーメツシュを同
じ位置に介在させて１００ｍｍの厚さで打込み、加圧脱
水成形後湿布養生して積層複合材を得た。

実施例６ ガラス質高炉スラグ（日本鋼管京浜製鉄所型、高炉水砕
スラグ）をボールミルでブレーン比表面積４５００ｃ＋
ｆｌ／ｇまで粉砕し、これを分級原料とし気流分級機に
て分級し、ブレーン比表面積１４０００ａｌＩ／　ｇの
微粉スラグを得た。

この微粉スラグを温度が９０°Ｃでかつ濃度が３規定の
ＮａＯＨ溶液１００ｄに対し５ｇの割合で添加巳、３時
間撹拌処理することによりＢＥＴ比表面積１００ｒｒｒ
／ｇの表面改質スラグを得た。この表面改質スラグを充
分に水洗してアルカリ分を除去し、乾燥してマトリック
ス製造用原料として用いた。

表面改質スラグ粉末１００重量部に対して、カルボキシ
変性ＳＢＲを固形分にして５重量部、ガラス繊維Ｅガラ
ス（長さ１３ｍｍ）　５重量部、カチオン系凝集剤０．
５重量部（固形分として）、水３５０重量部を加え混練
した。

一方、ガラス繊維ロービングクロス（マイクログラスク
ロスＹＥＧ４５０１　：日本板ガラス■）に実施例１と
同じ接着剤を含浸しておいた。

実施例２と同じステンレスシートを同様にリン酸処理し
、その表面に実施例１と同じ接着剤を膜厚１０００ｎで
塗布した。直ちに前記の表面改質スラク混練物をロービ
ングクロスをステンレスシートと反対側の表面から１０
ａｉｉの深さに介在させて３５ｍｍの厚さで打込み、加
圧脱水成形後湿布養生して積層複合材を得た。

実施例７ 厚さ１０画のみかげ石板の表面に実施例１と同じ接着剤
を１０００ｎの膜厚で塗布した。直ちに、実施例２と同
じ組成のモルタルを実施例３と同しワイヤーメツシュを
みかげ石と反対側の表面から１５閣の深さの位置に介在
させて６０ｆｆｌＩＩｌの厚さで打込み、加圧脱水成形
後湿布養生して積層複合材を得た。

比較例１〜４ 接着剤層を設けなかったほかは実施例１〜４と同様にし
て４種の積層複合材を得た。

比較例５ 接着剤層を設ける代わりに多数のスタッドピンφ６を１
００ｍｍ間隔を置いて鋼板上に植設して実施例５と同様
にして積層複合材を得た。

比較例６ ステンレスシートとマトリックスの間に接着剤層を設け
なかったほかは実施例６と同様にして積層複合材を得た
。

比較例７ ０−ビングクロスに接着剤を含浸させなかったほかは比
較例６と同様にして積層複合材を得た。

上記各実施例及び比較例の積層複合材について曲げ強度
、剥離強度及び反りを測定した結果を下表に示す。

測定方法 曲げ強度：　ＪＩＳ　Ａ　１１０６−１９７６に準じた
。試験体寸法は４０ｍ１　Ｘ　１６０ｍ　Ｘ　２５〜１
５０ｍとした。

剥離強度：　ＪＩＳ　Ａ　１６１３−１９７７に準じた
引張試験により判定した。試験体寸法は４０＋＋ｏＸ４
Ｑ鵬×２５〜１５０ｍｍとした。

反　　り二目視により判定した。

［発明の効果］ 本発明によりスタッド、アングル材等を植設することな
く曲げ強度、剥離強度等にすくれた積層複合材を得るこ
とができる。また、薄形品であっても反りを生じず、商
品価値を損なわない。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属、石材、コンクリート、ＦＲＰ、木材等より
   なる表層と水を加えて混練する工程を経て、硬化形成さ
   れるマトリックスとが未硬化の該マトリックスに拡散浸
   透しうる主剤及び硬化剤よりなる硬化型接着剤により接
   着されて一体化されている積層複合材
2. （２）請求項（１）に記載の接着剤が塗布又は含浸され
   ているシート状補強材がさらに積層されている請求項（
   １）に記載の積層複合材
3. （３）表層に、マトリックスに浸透しうる主剤及び硬化
   剤よりなる接着剤混練物を塗布し、該混練物が硬化する
   前に水を加えて混練された未硬化マトリックスを該接着
   剤混練物上に打設して加圧脱水成形することを特徴とす
   る積層複合材の製造方法