JPH0425556A - 複合材料 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は新規な複合材料、詳しく言えば、強度、耐熱性
、耐アルカリ性にともにすぐれ、たとえばコンクリート
構造物補強用の鉄筋又はプレストレスト用ストランドの
代替材料として用いるに適当な建設構造用複合材料に関
するものである。

〔従来の技術〕

一般にセメント、砂、砂利を混練して成型、固化してな
るコンクリート構造物は強度上の問題があるため、通常
これを補強するために内部に鉄筋が用いられている。コ
ンクリートをつくるに当って多量に用いられる砂として
塩分の少い山砂に代って近年は塩分の多い海砂が多く使
われるようになってきた。しかしこの塩分が漸次鉄筋を
腐蝕してその強度を劣化し、耐久年数の短縮化を来して
いた。

塩害に対する抵抗性即ち耐蝕性に弱い鉄筋に代るコンク
リート構造物用補強用の代替材料への要求が高まり近年
その開発が進められている。この代替材料は、第一にコ
ンクリート内のアルカリに耐える耐アルカリ性を有する
とともに、第二に強度が大であること、好ましくは軽量
にして強度が大きいこと、第三に耐熱性を有すること、
たとえばはげしい火焔に包まれて構造物の爆裂が生じて
露出しても着火燃焼しないことなどが望まれる。

これはコンクリート構造物の内部に用いられるプレスト
レスト用ストランド或はその代替材料についても同様で
ある。この外、鉄骨代替材料についても同様であり、ま
た構造用ではないが内装材、外装材としても耐久性を図
り、構造物の軽量化を図りうるちのが望まれている。

近年炭素繊維をはじめとする高性能、高強度の繊維の出
現によって建設の分野においでもこれらの繊維を用いて
、軽量で作業性、施工性がよく構造物の重量を低減し得
、更に耐久性の向上をはかりうる繊維強化複合材料の研
究、開発か活発化している。しかし従来提案されている
ものは或は耐熱性に欠けるなど、上記各性能をかねそな
え、実用に供しうるものはなかった。

たとえば特開平１−１４６０２４号公報にはカーボン繊
維やガラス繊維などの繊維をビニルエステル樹脂やエポ
キシ樹脂などの樹脂で結束して鉄筋に代る材料をつくり
、これを用いてコンクリート構造物をつくることが提案
されている。しかしこのような材料によるときは耐熱性
は不十分であり、たとえば３００℃以上の高温にさらさ
れると着火し、漸次ポーラス状となり樹脂の揮発物の燃
焼を許して燃焼、炭化してしまうため、建築関係法規に
合致せず、精々さほど耐熱性が要求されない土木用構造
物に適用しうるにすぎない。

この外特開昭６１−２１５６３４号公報、特開平１−１
２１４５０号公報にもカーボン繊維をフラン変成エポキ
シ樹脂等で固めたコンクリート補強材が提案されている
が、これらも耐熱性に欠け、また耐アルカリ性も十分で
はない。

〔発明の目的及び構成〕

本発明は、上記のような事情にかんがみ、特に耐熱性に
すぐれ３００℃以上の高温の火焔にさらされても着火、
燃焼することなく、又強度、耐アルカリ性にもすぐれた
複合材料を提供することを目的とするものであって、本
発明者らの研究、実験によればかかる目的は、長繊維束
状の無機質繊維又は耐熱性有機質繊維に、マトリックス
材としてフェノール樹脂又はフラン樹脂と無機質フィラ
ーとの混合物を加えてなる、複合材料によって達成され
ることが見出されたのである。

〔発明の詳細な説明〕

以下本発明について詳細に説明する。

本発明で基材として用いられる繊維は長繊維束状の無機
質繊維又は耐熱性有機質繊維であり、たとえばガラス繊
維、カーボン繊維、アルミナ繊維又は商品名ケブラーと
して市販のアラミド繊維の中の１種又は数種を用いるこ
とができる。

ガラス繊維は３〜２５μの直径で通常５０〜５０００本
程度収束したものが用いられ、更にこの収束したものを
５束〜１００束程度を一体として所定の形状として用い
られる。ガラス繊維を用いるときはその繊維と樹脂との
ぬれ性、結合性や強度を出すためにガラス繊維にシラン
カップリング剤、たとえば東芝シリコーン■のＴＳＬ−
８３３１、信越シリコーン■製のＫＢＭ６０３等で繊維
を予め被覆するのが好ましい。

又カーボン繊維は３〜１０μ程度の直径のものを３００
０本乃至１２０００本程度収束したちのか用いられる。

カーボン繊維を黒鉛化すると高い耐火性のものかえられ
る。

アルミナ繊維としてはたとえば三井鉱山■より商品名ア
ルマックスとして市販のＡ　Ｉ　２０３９９．５％、引
張強さ１８０ｋｇ／７、繊維径１０μ、１束数１０００
本のものが好んで用いられる。

これは耐火度が高い繊維として好適である。

これらの無機質繊維の外耐熱性有機質繊維として例えば
商品名ケブラーとして米国デュポン社より市販のアラミ
ド繊維も本発明で良好に用いることができる。

これらの繊維は一種のみてもよく又数種組合わせて用い
ることもてきる。たとえばガラス繊維とカーボン繊維を
併用することかできる。

本発明で用いられる各種繊維の明細をまとめると次のと
おりである。

本発明では、このような長繊維束状の無機質繊維又は耐
熱性有機質繊維のマトリックス材としてフェノール樹脂
又はフラン樹脂と無機質フィラーとの混合物を用いる。

本発明で用いられるフェノール樹脂は、フェノール、ク
レゾール、ジメチルフェノールなとのフェノール類とホ
ルムアルデヒド、バラホルムアルデヒド、ベンズアルデ
ヒドなどのアルデヒド類とを酸又は塩基触媒を用いて反
応させて得られるもので、更にこれを各種アルキルフェ
ノール類、動植物性油類等で変性させたものも用いられ
る。これらフェノール樹脂の中でも、特に水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム、水酸化バリ
ウム等のアルカリ触媒又はアンモニア、トリエチルアミ
ン等のアミン触媒更にはこれらのうち２種以上の触媒を
併用して得られるいわゆるレゾールタイブのフェノール
樹脂を使用した場合、複合材料の耐熱性、強度等に優れ
る。更に、変性剤として、トルエン樹脂、キシレン樹脂
、メシチレン樹脂等の芳香族炭化水素樹脂を用いるとア
ルカリに弱いフェノール性水酸基の樹脂中の構成比か減
少し、その結果耐アルカリ性を改良することができる。

これらのいわゆる芳香族炭化水素樹脂変性フェノール樹
脂について、芳香族炭化水素樹脂の変性率（樹脂固形分
に対する芳香族炭化水素樹脂の占める割合）としては、
５−５０重量％が好ましい。５重量％以下では変性の効
果が乏しく、逆に５０重量％以上ではフェノール樹脂と
しての効果が不十分となり、耐熱性、強度等が低下する
。

一方、フラン樹脂としては、フルフリルアルコール樹脂
の他にこれをフルフラール、ホルムアルデヒド、フェノ
ール、尿素等のうちの１種又は２種以上の変性剤を用い
て変性したものが使用できる。

これらフェノール樹脂又はフラン樹脂を本発明で使用す
る場合、通常液状の形で用いられる。固形状の場合は、
アルコール類、ケトン類等の溶剤でカットバックして使
用する。また、液状樹脂を使用する場合でも長繊維束状
の無機質繊維又は耐熱性有機質繊維とのなじみを良くす
るためこれらの溶剤で希釈することもできる。

尚このようなフェノール樹脂又はフラン樹脂は通常引張
時の伸びが約２％であり強固な繊維補強物としては好適
であるが、伸びが少なく脆い難点があり、これに対して
短繊維長さ６００μ、径１５μのものを用いることによ
って樹脂の伸びの向上、破断力の向上をはかることがで
きるか°、これとは別に弾力性を増すために、フェノー
ル又はフラン系樹脂の一部（約５０％以下、好ましくは
３０％以下）に代えてエポキシ樹脂、アクリル樹脂、ア
ミノ樹脂、ウレタン樹脂、テフロン樹脂、シリコーン樹
脂、ナイロン樹脂、塩化ビニル樹脂、ビニルエステル樹
脂、ポリエチレン樹脂等の高弾力性樹脂を１種又は数種
用いることができる。粉末状でも液状でもよい。これら
は耐薬品性に富み、これを入れることにより耐酸性、耐
アルカリ性の向上をはかることもできる。尚これらの樹
脂を併用しても耐熱性は良好である。

このような耐熱性の樹脂とともに強度を保ちながら耐熱
性の向上を図るためにフィラーを加える。

このフィラーの存在により、繊維と繊維間において上記
の樹脂の徒らな流動を防いでこれを固定して、繊維同土
間のつながりを良好ならしめることができ、それにより
その間に酸素か侵入するのを防ぐことができる。フィラ
ーとして耐火物の微粉、無機質短繊維及びリン酸アルミ
ニウム粉末の中の１種又は数種を用いる、耐火物微粉と
してはアルミナ微粉、シリカ微粉、マグネシア微粉、ポ
ルトランドセメント、アルミナセメント、高炉スラグセ
メント、フライアッシュ、含水耐火物として水酸化マグ
ネシウム、水酸化アルミニウム等の各種の微粉が用いら
れる。

加熱時マトリックス表面のフェノール樹脂が緻密なガラ
ス状炭素となるので、含水耐火物たる水酸化マグネシウ
ムと水酸化アルミニウムは加熱時そのガラス状炭素を通
ってそれらのＯＨ基の含有水分を夫々４８０．３２０℃
付近で放出しその吸熱反応で繊維とフィラーとからなる
補強部材自体の昇温を遅らせ耐熱性を向上させる、上記
樹脂の存在により３０℃乃至２０℃放出温度を上昇させ
る。

本発明のフェノール樹脂、フラン樹脂の内はとんど水を
含まないアルコール溶性のものは、アルミナセメント、
ポルトランドセメント、高炉スラグセメント等をフィラ
ーとして用いると経済的に安価な複合材料を提供するこ
とかできる。この樹脂セメントを用いた複合材料は加熱
されたとき、特にアルミナセメントの場合耐熱性は良好
で一般に耐アルカリ性も良好である。これら耐火物微粉
は通常１〜１００μ、好ましくは１〜５０μの大きさの
ものであり１０μ以下の細かいものを用いるときは、使
用時この微粉を予め上記耐熱性樹脂で被覆するなど注意
を要する。

耐火物の微粉の外に無機質繊維の短繊維も用いることが
できる。ガラス繊維、カーボン繊維、アルミナ繊維等の
長さ６００μ以下、直径２２μ以下の短繊維である。こ
の外にリン酸アルミニウム粉末もフィラーとして良好に
用いられるが、これは亦バインダー乃至硬化剤としても
働き、耐アルカリ性を向上させることができる。

本発明の特徴はこのようにフィラーとしてたとえば耐火
物微粉を加えることによって、耐熱性、破断のび、破断
力、耐アルカリ性の向上を計ることができるが、耐火物
微粉とリン酸アルミニウム粉の併用又は単独にリン酸ア
ルミニウムをフィラーとして用いると有効である。本発
明の樹脂の自溶剤タイプの場合、リン酸アルミニウムの
ｐＨが３程度の強酸の場合でも補強する長繊維を乾燥、
加熱に於て繊維の強度を低下させることは全くない。３
００℃以上に加熱した時は樹脂中のＯＨ基とリン酸アル
ミニウムのＰ２Ｏ５は反応し有害発煙をおさえ、分解ガ
スの着火・燃焼を防止でき、樹脂の揮発分の燃焼による
残炭率か向上する特徴を有している。又、このリン酸ア
ルミニウムは、加熱によって硬化剤の作用を行い強固な
繊維補強物を構成することができる。

このように耐火物との併用、又単独にリン酸アルミニウ
ム粉末を用いることにより大気中３００〜７００℃にお
ける残炭率の向上、加熱による有害ガスの発生の抑制作
用をなす特徴を有している。

このような耐熱性樹脂とフィラーとは樹脂の固形分とフ
ィラーが夫々両者の合計量の１０〜９０％、１０〜９０
％の範囲の量用いられる。特に樹脂（固形物）は合計量
の３０〜７０％、フィラ−は３０〜７０％の範囲の量用
いるのが好ましい。

この範囲内でフィラーを大量に存在させ樹脂の量を低下
させると、樹脂の可燃性ガス（水素、メタン、−酸化炭
素等）発生量も少なくなり本発明の複合材料の温度の上
昇も抑制されるので樹脂の炭化を防止し３００℃、更に
は７００℃で１時間以上の耐熱性をうろことができる。

前述のようにフィラーの大きさか１０μ以下、又は］μ
以下のときには予め少量の樹脂で被覆するのが望ましい
。例えばアルミナ微粉１００部に対しアルコール溶剤１
０部でレゾール型フェノール樹脂０．７部と混合しアル
コールを蒸発し後加熱乾燥し１８０℃に３分間加熱して
コーテッドアルミナ微粉をつくり、これを用いる。二の
被覆に当ってレゾール型の代りに或はそれとともにノボ
ラック型フェノール樹脂を用いることもてきる。

本発明ではこのようなフィラーの外に各種結合剤等を加
えることができる。たとえばケイ酸ソーダ、ケイ酸カリ
ウムを加えると前記のごとき樹脂の耐火度を上げ、加熱
時にその可燃性ガス成分の放出を防止することかできて
好ましい。

また耐熱性と結合力を増強するためにコロイダルシリカ
やシリカゾルを加えることかできる。コロイダルシリカ
はｐ　Ｈ−２〜４てその粒子表面にＯＨ基を有し、フェ
ノール樹脂のＯＨ基又はその溶剤のアルコール中のＯＨ
基と加熱により架橋重合すると考えられ強固な複合材料
を形成する。又シリカゾルはエポキシ樹脂やアクリル樹
脂などをフェノール樹脂と併用するときに加えるのか適
当である。

フラン樹脂を使用する場合は、通常、トルエンスルホン
酸、キシレンスルホン酸、スルファミン酸等の有機酸、
リン酸、塩酸、硫酸等の無機酸を硬化剤として併用する
。また、フェノール樹脂を使用する場合でも、硬化温度
低下、硬化時間短縮の目的で、これら硬化剤を併用して
も良い。

樹脂固型物とフィラー又は更に結合剤等との配合物は上
記の如き基材長繊維に対して前記長繊維対上記配合物の
比が約１：０．５から１：４の割合で用いられる。即ち
長繊維と上記配合物の合計量に対して上記配合物は約３
０〜８０９６の量で用いられる。

二のように樹脂とフィラーから本発明の複合材をつくる
に当ってはまず溶剤を含む樹脂とフィラーとを含むスラ
リーをつくりこれに長繊維を浸漬し、ロールで成型した
後約６０℃〜８０℃の温度で約２時間加熱乾燥し溶剤を
とばしてから約１２０℃〜１８０°Ｃに温度をあげ約１
時間加熱、焼成するのであり、このようにして本発明に
係る複合材料かえられる。

複合材の製法としては次の如き方法かある。

■　１束（単繊維８００〜２３００本）を所定の配合液
に浸漬した後乾燥せず５〜１００束の必要形状に成形し
乾燥、加熱する。

■　単繊維を所定の配合液に浸漬し乾燥したものを８０
０〜２３００本の長連続繊維の束にし加熱する。それを
５〜１００束にして必要形状に成型し加熱する。

■　１束（単繊維８００〜２３００本）を所定の配合液
に浸漬した後乾燥加熱する。それを５〜２４束にまとめ
必要形状とし乾燥加熱する。

本発明にかかる複合材１中樹脂とフィラーとの配合物を
高温に保持した時の残炭率の変化を第１図のグラフに示
す。これはレゾール型フＪノール樹脂（固形分５０重量
　９ｏ＞とフィラーとしてアルミナ微粉５０％とを混ぜ
たものを窒素気流中で漸次温度を上昇せしめつつそのと
きの残炭率をグラフにプロットしたものであって、加熱
温度２５０℃より可燃性カスを放出し、３００℃に３９
６．４００℃で１２，５重２９ｏの減量を示している。

従って４００℃でも樹脂分か８７．５０６残存しており
又そのときの強度の低下も２０９６程度であってたとえ
ば建設構造用複合材料としでっかうとき十分な耐熱性、
強度をＨしていることが明らかである。

一般に本発明にかかる複合材料は１０〜３０ｃｍの厚さ
のコンクリート構造物中に埋置されるがこの構造物か３
００℃以上に加熱された時も樹脂の炭化は完全にタール
状となって有害ガスの発生も燃焼もなく、７００℃まで
は強度を維持でき乙。

長繊維のガラス繊維は勿論のことカーボン繊維は大気中
では３００℃より酸化か進行するが樹脂の３００℃の耐
熱、フィラーたとえば耐火物微粉による耐火度アップに
加え、リン酸アルミニウム粉の併用によってどの長繊維
の材質でも本発明の複合材料の耐熱性は充分である。

しかも本発明の複合材料は耐蝕性特に耐アルカリ性に富
み、又軽量にして強度大であり、工場での態度も可能で
ある。たとえば抗張力は鉄鋼の２倍、比強度は鉄鋼の６
〜７倍に達する。

このように本発明の複合材料は耐熱性耐蝕性（耐アルカ
リ性）、強度のいずれにもすぐれ、コンクリート構造物
補強用鉄筋、プレストレスト用ストランドの代替材料と
して或は単独に用いられる鉄骨の代替材料として更には
非構造用たる内装材、外装材としても有効に用いること
ができるのである。上記コンクリート構造物としては各
種用途のものがあげられ、たとえば建物基礎、柱、床な
どの一般建築用、地中くい、建物基礎、外壁、柱体、地
下室などの高層ビルジング用によく用いることかできる
。勿論これら建築構造物用としてのみではなく、たとえ
ば、道路、トンネル、石油基地基礎、空港滑走路、駅プ
ラットフォーム、港湾コンクリート護岸等の土木構造物
、船舶その他にも本発明の複合材料を採用することがで
きる。

（実施例） 実施例１ 下記に示す材料を用いガラス繊維のロービング束を混合
液に浸漬した後、６０℃にて２時間、その後１２０℃に
て１時間加熱し本発明の複合材料を得た。

■ガラス繊維（長繊維） 線径２２μ 重量２．２２０ｇ／１０００ｍ 引張強さ　２００ｋｇ／ｒＲＩＡ 成分（％） ＳｉＯ２Σ４　、　Ａ　１２０３　　よ互、ＣａＯ１４
，ＢＯ５ □２３ 繊維束は単繊維を２３００本束ねたものを用いたが、繊
維の断面積より計算し１７４．７６ｋｇの引張時破断荷
重である。

ガラス繊維は東芝シリコーン■のシランカップリング液
ＴＳＬ−８３３１を１　％（７）　ＣＭ　Ｃをバインダ
ーとした溶液に浸漬した後１００”Ｃにて乾燥した。

■フェノール樹脂Ａ フェノールと３７％ホルマリンとを、反応モル比（Ｆ／
Ｐ）−１，２でアンモニアを触媒として反応させた後、
脱水し、メタノールで希釈し合成したレゾール型フェノ
ール樹脂。

比重（２５℃）１．０５５ 粘　度（２５℃）１．５ポイズ 固形分（１３５℃、１時間）　５８重量％■水酸化アル
ミニウム ＡＩ　　（ＯＨ）　　　９９．８％ 平均粒径　　　　２５μ Ａｌ２Ｏ３６５，４％ Ｈ２０３４−６％ ■水酸化マグネシウム Ｍｇ　（ＯＨ）　　　　９６％ 平均粒径　　　　１μ Ｈ２Ｏ，３２，１％ あらかじめ水酸化マグネシウム（１μ）の被覆は下記の
通り フェノール樹脂Ａ　メタノール　水酸化マグネシウム（
１μ）スラリー液は下記のものを用いた。（％）（２５
μ）　　　（１μ） テスト品補強成分　フェノール樹脂固形分とフィラーの
比（％） テストＮα　フェノール樹脂固形分　フィラー１　　　
　　　８３．９　　　　１６．１２　　　　　　８２．
２　　　　１９．８３　　　　　　５７、　５　　　　
４２．　５テスト品の破断荷重及び、のび耐熱性（炉中
１時間）は下記の通り テストＮｃｉ、　　破断荷重　破断荷重時の　耐熱性（
ｋｇ）　　　　のび　（ｍｍ）　　（℃）１　　　　１
３０　　　７．２　　３８０２　　　　１６０　　１０
．２　　４２０３　　　　１４５　　　８．８　　４３
０試片は単繊維２３００本を束ねたものを上記混合スラ
リー液に浸漬乾燥固化した。

試片（長さ６２０ｍｍ）を引張試験機で引張り時の破断
荷重とのびを求めた。

耐熱性は電気炉を所定の温度に１時間保持したが燃焼も
試料の劣化もない状態を示す。

大気における耐熱性は所定の温度にて１時間加熱した後
、複合材が着火燃焼も灰化もしなく、加熱後も強度を有
する温度を示している。Ｎｏ、　１〜３はいづれも破断
荷重は所定目標１２５ｋｇを越えた。

長繊維１に対するフェノールとフィラーの乾燥重量は２
てあった。

実施例２ 実施例１に示すガラス繊維束を使用し下記混合スラリー
液を用い、乾燥時軽く加圧し本発明の複合材料を作成し
た。

乾燥同化条件は実施例１と同じ条件で行った。

テスト品のフェノール樹脂固形分とフィラーの比（％） テストＮα　フェノール樹脂固形分　フィラ４　　　　
　　３６、　７　　　　６Ｂ、　　３５　　　　　　１
１．３　　　　８９．７６　　　　　　４６、　５　　
　　５：３．　５７　　　　　　４６、　５　　　　５
Ｂ、　　５８　　　　　　４６、　５　　　　５３．　
５テスト品の破断荷重と破断荷重時ののび、性はド記の
通り 耐熱 破断時の荷重 （ｋｇ） の　　び （ｍｍ） ６．４ ４．７ ８．６ ９．５ ５．４ 耐熱性（’Ｃ） ×１時間加熱 水酸化マグネシウムのあらかじめの被覆はフェノール樹
脂Ａて固形分て２重量０゜、５重量０６の濃度で作成し
た。

引張試験機にてテストＮｏ、　７の試Ｙ１を３００℃に
加熱し引張ったか常温の強度よりの低下は１００゜て高
温における強度はガラス繊維の表面を被覆するフェノー
ル樹脂より保護されているので熱間強度の低下は少いの
か本発明の特徴である。

テストＮｏ、　８はアルミナ平均径０．６μのものをあ
らかしめ被覆しないものを用いたか、破断荷重も低く耐
熱性もわるい。これは複合材料の強度かないためである
。

実施例３ 実施例１に示すガラス繊維に代えて下記の炭素繊維束を
用い、下記スラリー液に浸漬し、実施例１の温度条件で
乾燥固化し本発明の複合材料を得た。

カーボン繊維 密度１．７７ 引張強さ　３５０　ｋｇ／ｍｒｎ １　束　１２０００本の単繊維 引張強さ　実用　１５０ｋｇ／１束 フェノール樹脂Ｂ フェノールと３７％ホルマリンとを、反応モル比（Ｆ／
Ｐ）−０，９で水酸化ナトリウムを触媒として反応後、
脱水して合成したレゾール型フェノール樹脂。

比重（２５℃）１．２０８ 粘　度（２５℃）　２５ポイズ 固形分（１３５℃、１時間）　７５重量％混合スラリー
液 フェノール樹脂固形分とフィラーの比は下記の通り　（
％） テストＮＯ，フェノール樹脂固形分　フィラー９　　　
　　４０、　９　　　　５９．　１１０　　　　　．４
２．９　　　　５７．１テスト品の破断荷重及びのび、
耐熱性は下記の通り、 テスト陽、破断荷重　同のび　耐熱温度　１時間保持（
ｋｇ）　　　　（＋ｏ＋＊）　　　　（℃）実施例４ 実施例１に示すガラス繊維を用い下記配合にて実施例１
に示す同一乾燥固化条件で本発明の複合材料を得た。

熱硬化樹脂は耐熱性で３００℃の加熱に耐えるフェノー
ル樹脂Ａと弾性重大で耐蝕性（耐酸性、耐アルカリ性）
のエポキシ自硬性樹脂を組合わせて用いたが、耐熱性は
フェノール樹脂Ａのみとの場合と比較して変りない。

エポキシ樹脂 嵩比重 固形分（％） 溶　　　剤（Ｘ） 混合スラリー液 （％） １、０３ １、０２ （１μ）（２５μ） 樹脂固形分とフィラーの比は下記の通り（％）テストＮ
α　樹脂固形分　　フィラー １１　　　５２．０　　　４８．０ １２　　　５５．８　　　４４．２ １Ｂ　　　　３５．１　　　６４．９ 破断荷重と同のび、耐熱性は下記の通りテス）ＮＱ、　
　破断荷重　間のび　加熱温度　加熱１時間（ｋｇ）　
　　　（ｉｎ）　　　　（”Ｃ）１１　　　　１６５　
　９．６　　３６０１２　　　　１３８　　８．３　　
４００１３　　　　１４０　　８．６　　３４０尚ガラ
ス繊維はあらかじめカップリング材として東芝シリコー
ン（株）製のＴＳＬ　　８３５０を１％、フェノール樹
脂Ａを１％の混合溶液で浸漬し１２０℃にて乾燥固化し
たものを用いた。

実施例５ 長繊維の種類及び乾燥固化の条件は実施例１と同様で、
樹脂として下記のフラン樹脂Ｃ単独あるいはフェノール
樹脂Ａとの組合せを用いた。

フラン樹脂Ｃ フルフリルアルコールを硫酸を触媒として反応後、脱水
した後、フルフリルアルコール、フルフラール、メタノ
ールによって希釈して合成したフラン樹脂。

比重（２５℃）１．２０６ 粘　度（２５℃）１．５ポイズ 固形分（１３５℃、１時間）　５８重量％混合スラリー
液は下記のものを用いた。

樹脂固形分とフィラーの比は下記の通り（％）テストＮ
ｏ、　　樹脂固形分　フィラー１４　　　２０．８　　
　７９．２ １６　　　８２．８　　　１７．２ テスト品の破断荷重と同のび、耐熱性は下記の通り １４　　　　１２８　６．８　　　　４１０１５　　　
　１４１　　８．７　　　　４３０１６　　　　１６６
　　９、　５　　　　４００実施例６ 長繊維の種類及び乾燥固化の条件は実施例１と同様で、
樹脂として下記のフェノール樹脂りを用いた。

■フェノール樹脂Ｄ キシレン樹脂で変性しく変性率２０９０）、溶剤として
メタノールを含有したレゾール型フエノル樹脂。

比重（２５℃）０．９８７ 粘　度（２５°Ｃ）０．１ポイズ 固形分（１３５℃、１時間）　４３重量９６■特殊酸性
リン酸アルミニウム粉末ＡＬＰ８０３三井東圧製 ＰＯ５１，８％　Ａ　Ｉ　２０３　１８　、５ｐＨ２，
７１ｇ１ｏｓｓ　　３２．　３％混合スラリー液は下記
の通り（％） ２０（比較例）１００ フェノール樹脂固形分とフィラーの比は下記の通り。

テストＮｏ、　　フェノール樹脂固形分　タイプ１．７
　　　　　３８．　０　　　　６２．　０１８　　　　
　５０．０　　　　５０．０１９　　　　　２６．８　
　　　７３．２電気炉中にてテストＮｏ、１８の試片を
コンクリド中（深さ３０ｍ／ｍにうめた）にて試片か７
００℃にて１時間加熱し徐冷した後取り出し常温にて引
張試験機に破断テストを行ったか常温におけるテスト品
の強度の８０％であった。これはフエノル樹脂が空気の
少い状態でのコンクリート中の加熱でグラシックカーボ
ン状となって単繊維の表面を被覆しており複合化が進ん
だ従来にないセラミックを構成しており新規の発明であ
る。

テスト品の破断時の荷重及び間のび耐熱性は下記の通り テストＮｏ、　　破断荷重　同のび　加熱温度　１時間
加熱（ｋｇ）　　　　（ｍｍ）　　　　（°Ｃ）１７　
　　１５０　１２．０　　４４０１８　　　１８５　１
７．０　　４６０１９　　　１３９　１０．８　　４８
０２０　　　１２０　　８．０　　３２０これから明ら
かなように、フィラーとしてのアルミナ５０％樹脂５０
９ｏからなるマトリックス材を用いたテストＮ０１８の
複合材料は、フィラーを含有せず樹脂のみからなるテス
トＮＯ２Ｏの複合材料に比べて、１．５４倍の被断荷重
、２，１３倍の破断のびを示している。このように本発
明においてフィラーを用いることにより強力な抗張力を
得ることかできる。

実施例７ 本発明の溶剤タイプのフェノール樹脂りとアルミナセメ
ントをフィラーに用い下記混合スラリーを作成し、本発
明の複合材料を得た。

長ガラス繊維は実施例１のものを用い、乾燥固化も実施
例１と同一条件で行った。

アルミナセメント成分（％） ＳｉＯ５ Ａｌ２Ｏ３５０ Ｆｅ　　Ｏ５ ＣａＯ３９ 比重　　３．３ 粒　度　　　　８８μ　フルイ成分１％混合スラリー液
は下記の通り テストＮｏ、　　フェノール樹　アルミナ　メタノール
脂Ｄ　　　　セメント フエノ ル樹脂固形分とフィラーの比は下記の 通り テストＮα　フェノール樹脂固形分　　フィラ本発明の
破断荷重、 同のびと耐熱性は下記の通 テス）−Ｎｏ、　　破断荷重　同のび　加熱温度　１時
間加熱（ｋｇ）　　　（ｍ１１）　　　　（℃）２１　
　　　１４０　８．６　　４５０実施例８ ガラス繊維の如く無機質ではないがアラミド繊維は耐熱
性良好で３００℃に耐えるので本発明の複合材料の繊維
としては好適である。

アラミド繊維はデュポン社ケブラ〜４９を用い、本発明
品を作成した。

密度　１．４５ 引張強さ　２８０ｋｇ／ｒＭＡ 破断のび　２．４％ ロービングは単繊維１１．９μのもの １１４００本を束にしてテストした。

スラリー組成（％） テスト陽、フェノール　　水酸化アルミニウム樹脂Ａ１
μ　２５μ フェノール樹脂固形分とフィラーの比は次の通り。

樹脂固型分　水酸化アルミニウム ３６、　７　　　　６３．　３ 本発明の破断荷重と同のびは下記の通りテストＮｏ、　
　破断荷重　のび　耐熱温度１時間加熱（ｋｇ）　　　
　　　　（’Ｃ） 実施例９ 以下の第１表に示すスラリー液からつくられた複合材料
を苛性ソーダ１０％溶液に４８時間浸漬した後水洗、１
５０℃に乾燥し重量変化を求め耐アルカリ試験を行った
。

繊維は実施例１に示す長繊維束を用い、各混合スラリー
液にてテスト品を作成した。

乾燥固化条件は６０℃にて２時間、１５０℃にて１時間
加熱した。

フェノール樹脂Ａとフィラーを用いた場合には比較的フ
ェノール樹脂の多い程耐アルカリ性はよく、フィラー別
ではＭｇＯがよいが５ｌｏ２はよくない。比較のために
この表においてテストＮｏ。

１２にはフェノール樹脂Ａのみてフィラーを入れずテス
トしたものは全く耐アルカリ性はなく、フェノール樹脂
りのみては繊維を固めたＮ０１３、フラン樹脂Ｃのみて
繊維を固めたＮｏ、　１４は共に耐アルカリ性は良好で
ある。

本発明の如くフィラーを選定すればすべてのフェノール
樹脂を用いて耐アルカリ性か得られることは本発明の特
徴の一つである。

〔発明の効果〕

上述したところから明らかなように、本発明によれば、
フェノール樹脂又はフラン樹脂と無機質フィラーとの混
合物を長繊維束状の無機質繊維又は耐熱性有機質繊維の
マトリックス祠として用いることにより、従来では得ら
れない耐熱性、強度、耐アルカリ性等に優れた構造用複
合材料を得ることかでき１、火災にあってもセメント砂
による腐蝕をうけてもよく耐えて建築用、土木用の建設
構造物その他として採用することができる鉄筋鉄骨等の
代替材料を提供することができて、この業界に貢献する
ところ誠に大なるものかある。

【図面の簡単な説明】

図面第１図は本発明における長繊維とフィラーとの配合
物の高温における残炭率の変化を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長繊維束状の無機質繊維又は耐熱性有機繊維に、マ
   トリックス材としてフェノール樹脂又はフラン樹脂と、
   無機質フィラーとの混合物を加えてなる、複合材料。 ２、上記フェノール樹脂はフェノール類とアルデヒドを
   塩基触媒を用いて反応させてえられたレゾールタイブの
   フェノール樹脂である請求項１の複合材料。 ３、上記フェノール樹脂は芳香族炭化水素樹脂変性フェ
   ノール樹脂である請求項１の複合材料。 ４、フラン樹脂はフルフリルアルコール樹脂又はフルフ
   ラール、ホルムアルデヒド、フェノールと尿素の中１種
   又は数種で変性されたフルフリルアルコール樹脂である
   請求項１の複合材料。 ５、フィラーは耐火物微粉、無機質短繊維とリン酸アル
   ミニウム粉末の中からえらばれた１種又は数種である請
   求項１の複合材料。 ６、樹脂の固形物とフィラーは夫々両者合計量の１０〜
   ９０重量％の量用いられる請求項１の複合材料。 ７、繊維対マトリックス材の配合比が１： ０．５乃至１：４の割合である請求項１の複合材料。 ８、フェノール樹脂又はフラン樹脂の一部に代えて１種
   又は数種の高弾力性樹脂が用いられる請求項１の複合材
   料。 ９、マトリックス材として結合剤或は硬化剤が更に用い
   られる請求項１の複合材料。