JPH0659036U - 無機質硬化体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気伝導性に優れた導電層と、構造材としての
強度に優れた層とを接着性よく一体硬化した構成とする
ことにより、電気伝導性に優れ、且つ構造材としての強
度にも優れた無機質硬化体を提供する。 【構成】多数の貫通孔１１１を有する繊維シート１１を
介し、水硬性無機物質からなる層１２と、水硬性無機物
質１３１と炭素繊維１３２からなる導電層１３とを一体
硬化している。層１２と導電層１３の相対する面は、繊
維シート１１の貫通孔１１１の部分では、貫通孔１１１
を通して直接接着し、残りの部分では、繊維シート１１
を挟むようにして間接接着している。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、接地抵抗低減材、帯電防止床、耐化学性床等の部材、電磁波遮蔽性 能が要求さるインテリジェントビル、医療施設、電波暗室、電子計算機室、発電 所、工場等の壁、床、天井等の建築部材に好適に用いられる、電気伝導性に優れ 、且つ構造材としての強度に優れた無機質硬化体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

現在、ＯＡ機器やコードレス電話等の無線通信源より放射される電磁波によっ て様々な弊害が生じている。そのため、ビル全体を電磁波遮蔽して、外来電磁波 に対する障害を除こうとする試みがなされている。即ち、ビル全体を電磁波遮蔽 するには、その主要構成材であるセメントやコンクリートの電気伝導性を向上さ せれば、電磁波遮蔽は可能となることが提言される一方で、ビル建築においては 工数や人件費の削減のためにプレキャスト板（以下、ＰＣ板という）等の予め形 成された部材を用いた工法が多く用いられるようになっている。

【０００３】 水硬性無機配合組成物ペーストを硬化させて得るＰＣ板等を作製するには、そ の用途、形状、配合等によって若干異なるが、ミキサー等で混合した水硬性無機 配合組成物ペーストを型枠内に注入し、硬化させるのが一般的な製法であり、そ の水硬性無機配合組成物ペースト中に、金属繊維等の導電性の添加物を混入し、 得られるＰＣ板等の電気伝導性を向上せしめる方法が最も簡便な手段として知ら れている。

【０００４】 しかしながら、金属繊維等を用いてＰＣ板等とした場合、金属繊維等が腐食さ れ、電気伝導度が徐々に低下してしまって長期にわたる電磁波遮蔽性能を保障す ることができず、又、軽量化を図ることができず、従って、ＰＣ板等の導電性付 与材料としては、金属繊維等は適当でない。 そこで、一般に、ＰＣ板等の導電性付与材料としては、炭素繊維チョップや炭 素繊維シートが用いられてきた。

【０００５】 炭素繊維チップを用いて、電磁波遮蔽性能を有するＰＣ板等を製造する方法と しては、例えば、特開昭６１─１９９９０９号公報に記載の如く、炭素繊維の短 繊維を含んだモルタルをＰＣ板の打込み型枠の内面に薄膜状に吹付けて、モルタ ル層が硬化する前にコンクリートを打設することによって、耐熱性に富み、電磁 波遮蔽性能を有するＰＣ板を成形する方法が提案されている。

【０００６】 炭素繊維シートをコンクリート中に埋設する方法としては、例えば、実公昭６ ４─１２８３３号公報には、モルタルセメントやコンクリートに粉末状或いはフ レーク状の強磁性体を混入し、且つ当該モルタルセメントやコンクリートの打設 時に導電性繊維からなる織布或いはメッシュを型枠内のセメントモルタル又はコ ンクリート内に配設してセメントモルタル又はコンクリートを養生硬化し、広範 囲にわたる電磁波遮蔽を行うようにしたＰＣ板等が提案されている。

【考案が解決しようとする課題】

【０００７】 しかしながら、特開昭６１─１９９９０９号公報の如く、コンクリート等に炭 素繊維チョップを添加した場合には、コンクリート等中における炭素繊維チョッ プの分散むらが生じ易く、炭素繊維チョップの少ない部位では、電磁波遮蔽性能 が低下するおそれがある。

【０００８】 又、実公昭６４─１２８３３号公報の如く、導電性繊維からなる織布を用いた 場合には、織布の内部までモルタルセメントやコンクリートを含浸しにくいので 、導電性繊維からなる織布とモルタルセメントやコンクリートの硬化層との付着 強度が低く、経時の疲労の結果、層剥離が生じ易く、又、導電性繊維からなるメ ッシュを用いた場合には、メッシュに隙間があって電磁波遮蔽性能に劣るので、 その分だけ余計にモルタルセメントやコンクリートに粉末状或いはフレーク状の 強磁性体を混入しなければならず、構造材としての強度が充分ではないという問 題点がある。

【０００９】 本考案は、上記の如き従来の問題点を解消し、電気伝導性に優れた導電層と、 構造材としての強度に優れた層とを接着性よく一体硬化した構成とすることによ り、電気伝導性に優れ、且つ構造材としての強度にも優れた無機質硬化体を提供 することを目的としてなされたものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案の無機質硬化体は、水硬性無機物質からなる層と、水硬性無機物質と炭 素繊維からなる導電層とが、開孔面積率２〜２５％の多数の貫通孔を有する繊維 シートを介して一体硬化されている。

【００１１】 本考案において、無機質硬化体を形成する、水硬性無機物質からなる層及び導 電層中には、必要に応じて、混和材、骨材等が含まれる。

【００１２】 水硬性無機物質としては、水を混ぜることによって硬化性を示すものであれば 特に限定されることなく使用することができ、その具体例としては、普通ポルト ランドセメント、特殊ポルトランドセメント、アルミナセメント、ローマンセメ ント等の単味セメント、耐酸セメント、耐火セメント、水ガラスセメント、マグ ネシアセメント等の特殊セメント、石膏、石灰等が挙げられる。これらは通常単 独で使用しても、２種以上併用してもよい。

【００１３】 混和材としては、例えば、炭酸カルシウム、マイカ、セピオライト、ウォラス トナイト、フライアッシュ、高炉スラグ、シリカヒューム、シリカフラワー、ベ ントナイト、粘土、ＡＥ剤、分散剤、減水剤、防水剤等が挙げられる。

【００１４】 骨材としては、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻害しないものな らば特に限定されずに使用することができ、例えば、珪砂、川砂等が挙げられる 。これらは通常単独で使用しても、２種以上併用してもよい。

【００１５】 骨材の添加量は、水硬性無機物質１００重量部に対して、２００重量部以下が 好ましい。添加量が２００重量部を超える場合には、得られる無機質硬化体中の 硬化にかかわる水硬性無機物質の比率が小さくなるため、無機質硬化体の強度が 低下する傾向がある。

【００１６】 本考案において、水硬性無機物質及び必要に応じて混和材、骨材等を添加した 水硬性無機質組成物に、水を添加し混練して水硬性無機質組成物ペーストを得る 。 添加される水の量は、水硬性無機物質１００重量部に対して、２０〜３００重 量部が好ましく、更に好ましくは４０〜２００重量部である。添加量が２０重量 部未満の場合には、水硬性無機質組成物が均一に混ざりにくくなる傾向があり、 逆に、多過ぎると、得られる無機質硬化体の強度が低下する傾向がある。

【００１７】 本考案において、導電層に含まれる炭素繊維としては、ＰＡＮ系、ピッチ系、 レーヨン系及びウィスカー系等が使用され、これらは単独で使用してもよいし、 又、２種以上併用してもよい。 炭素繊維の繊維長は、特に限定されるものではないが、３〜８０ｍｍが好まし く、更に好ましくは５〜５０ｍｍである。繊維長が３ｍｍ未満の場合には、繊維 相互間の接触が不充分となる傾向があり、逆に、８０ｍｍを超える場合には、添 加した繊維が相互に絡まりあって凝集が生じ、均一に分散しにくくなる傾向があ る。

【００１８】 又、炭素繊維の繊維径（直径）が、３〜２０μｍが好ましく、更に好ましくは ５〜１５μｍである。繊維径が３μｍ未満の場合には、繊維破断が起こり易く、 逆に、１５μｍを超える場合には、単位重量当りの繊維数が少なくなるために、 得られる無機質成形体の電気伝導経路が減少し、電気伝導性が低下する傾向があ る。

【００１９】 又、強度向上のため、水硬性無機物質からなる層や、導電層の中に、ガラス繊 維やビニロン繊維等の他の繊維を添加してもよい。しかし、導電層に添加する場 合は、あまり多量に含むと導電層自体の電気伝導性が低下するので、その添加量 は添加する繊維の総重量中２０重量％以下とするのが好ましい。

【００２０】 本考案において、繊維シートとしては、開孔面積率、つまり開孔面積の合計が 全面積に占める割合は、２〜２５％、好ましくは５〜２０％の多数の貫通孔を有 するものが使用される。開孔面積率が２％未満の場合には、貫通孔を通じての水 硬性無機物質からなる層と、導電層との間の接着性の向上を図ることができず、 逆に、２５％を超える場合には、両層間の膨張収縮によって生じる応力緩和の効 果が得られない。

【００２１】 繊維シートの貫通孔の形状は、例えば、円形、楕円形、長方形、正方形、星型 、三角形、菱形等のいずれでも構わない。 貫通孔の大きさは、繊維シートの大きさ、水硬性無機物質からなる層及び導電 層の厚さ等により適宜決定すればよいが、その形状が円形の場合には、その直径 が好ましくは２〜２００ｍｍ、更に好ましくは５〜５０ｍｍである。

【００２２】 直径が２ｍｍ未満の場合には、貫通孔を通じての水硬性無機物質からなる層と 、導電層との間の接着性を向上しにくくなり、逆に、２００ｍｍを超える場合に は、貫通孔を設けるために打ち抜かれ、廃棄される材料が多くなる。

【００２３】 貫通孔の形状が円形以外の場合には、開孔面積率が上記の円形の場合に準じて 換算するようにしてその大きさを決定すればよい。 貫通孔の数は、貫通孔の１つ当りの大きさによって異なるが、開孔面積率２〜 ２５％となるように選択すればよい。

【００２４】 繊維シートに使用される繊維としては、耐アルカリ性であれば特に限定される ことなく、例えば、セラミック繊維、炭素繊維、ガラス繊維、鉱物繊維、ポリ塩 化ビニル繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、ポリエ チレン繊維、アラミド繊維等が挙げられ、これらは単独で使用してもよいし、又 、２種以上併用してもよい。

【００２５】 その繊維の繊維長は、３〜１００ｍｍが好ましく、１０〜５０ｍｍが更に好ま しい。繊維長が３ｍｍ未満の場合には、繊維シートを形成しにくくなり、逆に、 １００ｍｍを超える場合には、繊維シートの繊維分布にばらつきを生ずる傾向が ある。

【００２６】 又、繊維の繊維径は、１〜２０μｍが好ましく、５〜１５μｍが更に好ましい 。繊維径が１μｍ未満の場合には、繊維シートが嵩高となり易く、逆に、２０μ ｍを超える場合には、繊維シートに隙間があき、電磁波遮蔽性能が低下する傾向 がある。 水硬性無機質組成物ペーストを硬化して無機質硬化体を得るには、自然乾燥、 加熱乾燥、蒸気養生等の方法が適宜採用される。

【００２７】 以下、本考案の無機質硬化体の例を図面を参照して説明する。 図１は、本考案に使用する多数の貫通孔を有する繊維シートの一例を示す斜視 図であり、図２は図１に示す繊維シートのＡ─Ａ′線に沿う断面図である。

【００２８】 １１は繊維シートであり、４個の円形の貫通孔１１１が２個ずつ２列に配列す るように設けられている。貫通孔１１１の形状は円形に限定されず、又、貫通孔 １１１の個数は４個に限定されない。 ４個の貫通孔１１１は、その開孔面積率が２〜２５％であるような大きさとさ れている。

【００２９】 図３は、本考案の無機質硬化体の一例を示す断面図である。 １は無機質硬化体であり、多数の貫通孔を有する繊維シート１１を介して、水 硬性無機物質からなる層１２と、水硬性無機物質１３１と炭素繊維１３２からな る導電層１３とが一体硬化されている。 即ち、層１２と導電層１３の相対する面は、繊維シート１１の貫通孔１１１の 部分では、その貫通孔１１１を通して、層１２と導電層１３が直接接着され、残 りの部分では、繊維シート１１を挟むようにして間接接着されている。

【００３０】 この無機質硬化体１に膨張収縮力が作用した場合に、層１２と導電層１３との 間で線膨張率が異なっていても、その応力を繊維シート１１を挟むようにして間 接接着されている部分で繊維シート１１が吸収するとともに、層１２と導電層１ ３の接着力は繊維シート１１の貫通孔を通して直接接着した部分で保持している ので、そのバランスにより、層１２と導電層１３との層間剥離を起こすことがな い。

【００３１】 図４は、図３に示す本考案の無機質硬化体の製造工程を説明する断面図である 。 型枠２中に、水硬性無機物質１３１′からなる未硬化状態の層１２′を供給し 、その上に多数の貫通孔１１１を有する繊維シート１１を置き、その上に水硬性 無機物質１３１′と炭素繊維１３２′からなる導電層１３′を供給して一体硬化 させることにより、本考案の無機質硬化体１を得る。

【００３２】

【作用】

本考案の無機質硬化体は、水硬性無機物質からなる層と、導電層とが、開孔面 積率２〜２５％の多数の貫通孔を有する繊維シートを介して一体硬化されている ことにより、導電層の電気伝導性が優れており、且つ、水硬性無機物質からなる 層と導電層の相対する面の、２〜２５％が直接接着され、残りが繊維シートを挟 んで間接接着されているので、膨張収縮力が作用した場合に、水硬性無機物質か らなる層と導電層との間で線膨張率が異なっていても、その応力を繊維シートが 吸収するとともに、水硬性無機物質からなる層と導電層の接着力は繊維シートの 貫通孔を通して直接接着した部分で保持しているので、そのバランスにより、層 間剥離を起こすことがないので、構造材としての強度に優れている。

【００３３】

【実施例】

以下、本発明を実施例により説明する。 実施例１〜４ 普通ポルトランドセメント（見掛け比重３．１７ｇ／ｃｍ³ ）６０重量部と、 ＪＩＳ３号珪砂（見掛け比重１．４９ｇ／ｃｍ³ ）１０重量部と、炭酸カルシウ ム（見掛け比重２．７２ｇ／ｃｍ³ ）３０重量部と、水５０重量部を混合して、 水硬性無機物質からなる層形成用の水硬性無機質配合組成物ペーストを得た。こ のペーストを５０ｍｍ×２００ｍｍ、深さ２０ｍｍの型枠内に、約１０ｍｍの厚 さとなるように流し込んだ。

【００３４】 次いで、このペースト上に、表１に示した多数の貫通孔を有する炭素繊維シー トを置いて、その上からローラを用いて軽く押圧した。

【００３５】 その炭素繊維シートの上に、普通ポルトランドセメント（見掛け比重３．１７ ｇ／ｃｍ³ ）５５重量部と、炭酸カルシウム（見掛け比重２．７２ｇ／ｃｍ³ ） ４５重量部と、炭素繊維（体積固有抵抗１．５×１０^-3Ω・ｃｍ、繊維長１０ｍ ｍ、繊維径７μｍ）１．２重量部と、水４５重量部を混合して得た炭素繊維を含 む導電層形成用の水硬性無機質配合組成物ペーストを約５ｍｍの厚さとなるよう に流し込んだ。

【００３６】 この状態で、温度３０℃、湿度９５％の雰囲気中で４日間養生した後脱型して 、水硬性無機物質からなる層と、水硬性無機物質と炭素繊維からなる導電層とが 、多数の貫通孔を有する繊維シートを介して一体硬化された、大きさ５０ｍｍ× １５０ｍｍ、高さ１５ｍｍの無機質硬化体を得た。

【００３７】 得られた無機質硬化体を１０５℃の雰囲気中で４８時間保持して乾燥させた後 、乾湿繰り返し試験にて、乾湿繰り返しを行い、１０サイクル毎に状態を確認し 、破壊がはじめて生じた繰り返し数を測定した。その結果を表１に示した。

【００３８】 尚、乾湿繰り返し試験は、ＩＳＯ／ＤＩＳ ９１２５法に準じ、２５℃で１時 間保持し、４０℃／時間の昇温速度で６５℃まで昇温して、１時間保持した後、 水を噴霧しながら４０℃／時間の降温速度で２５℃まで冷却させ、これを１サイ クルとして、乾湿繰り返しを行った。

【００３９】 比較例１、２ 表１に示す無孔の炭素繊維シートを用いたこと以外は実施例１〜４と同様にし て、無機質硬化体を得た。得られた無機質硬化体について、実施例１〜４と同様 にして乾湿繰り返し試験を行った。その結果を表１に示した。

【００４０】 比較例３、４ 表１に示す多数の貫通孔を有する炭素繊維シートを用いたこと以外は実施例１ 〜４と同様にして、無機質硬化体を得た。得られた無機質硬化体について、実施 例１〜４と同様にして乾湿繰り返し試験を行った。その結果を表１に示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】 表１からも明らかな如く、実施例１〜４の場合には、いずれも比較例１〜４の 場合に比べて乾湿繰り返し試験による耐層間剥離性が優れている。

【００４３】

【本考案の効果】

本考案の無機質硬化体は、上記の如き構成とされているので、電気伝導性に優 れ、且つ層間剥離を起こすことがなくて構造材としての強度に優れており、接地 抵抗低減材、帯電防止床、耐化学性床等の部材、電磁波遮蔽性能が要求さるイン テリジェントビル、医療施設、電波暗室、電子計算機室、発電所、工場等の壁、 床、天井等の建築部材に好適に用いることができる。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に使用する多数の貫通孔を有する繊維シ
ートの一例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す繊維シートのＡ─Ａ′線に沿う断面
図である。

【図３】本考案の無機質硬化体の一例を示す断面図であ
る。

【図４】図３に示す本考案の無機質硬化体の製造工程を
説明する断面図である。

【符号の説明】

１ 無機質硬化体 １１ 繊維シート １２ 層 １３ 導電層 １１１ 貫通孔 １３２ 炭素繊維

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 1/16 Ｚ 7244−5Ｇ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水硬性無機物質からなる層と、水硬性無
   機物質と炭素繊維からなる導電層とが、開孔面積率２〜
   ２５％の多数の貫通孔を有する繊維シートを介して一体
   硬化されていることを特徴とする無機質硬化体。