JPH0723241B2

JPH0723241B2 - セメント補強用繊維

Info

Publication number: JPH0723241B2
Application number: JP10347986A
Authority: JP
Inventors: 丈夫澤登; 一祐曽根; 勇二野口
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1986-05-06
Filing date: 1986-05-06
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPS62260743A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は繊維強化セメント複合材において、優れた曲げ
強度を有するセメント補強用繊維に関するものである。

〔従来技術〕

近年、セメント系建築材においては、防火性、耐火性、
および耐震性等の要求が一段と厳しさを増しており、そ
れに伴つて、補強用繊維の性能も改良されつつあるが、
従来の繊維を用いた補強法では、未だ十分な性能の改良
は、実現されていない。

従来の補強法は、大別して次の２つに分けられる。その
１つは、繊維を所要の長さに切断したチヨツプドストラ
ンドをセメントマトリツクス中に分散させて補強する方
法。また一方は、連続繊維をセメント中に配設して補強
する方法である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来のいずれの方法においてもセメント
と補強繊維との付着が悪く、十分な性能が得られないと
いう問題があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は従来の問題点を解決すべく鋭意検
討を行なつた結果、補強繊維に特定の組成の被覆層を設
けることによりセメントと補強繊維との付着性が改善
し、優れた曲げ強度を有するセメント複合材が得られる
ことを見い出し本発明に到達した。

すなわち、本発明の目的はセメントと補強繊維との付着
性を改良し、優れた曲げ強度を発現するセメント複合材
を与えるセメント補強用繊維を提供するものである。

そして、その目的は有機または無機繊維を熱硬化性樹脂
で含浸処理した後、自己架橋型の変性ゴムラテツクスで
被覆し、これを架橋させることによつて得られることを
特徴とするセメント補強用繊維により達成される。

以下、本発明を説明するに、本発明に用いられる有機ま
たは無機繊維は、特に限定されるものではないが、例え
ば、有機繊維ではナイロン、ポリエステル、レーヨン、
更には、アラミド等の芳香族系繊維が用いられ、無機繊
維では、スリール、ガラス繊維、炭素繊維、および黒鉛
繊維等が用いられる。この内、引張強度150kg/mm²以
上、ヤング率10ton/mm²以上有するものが好ましい。繊
維には、表面処理および仕上剤等により前処理してもよ
い。

表面処理には気相酸化、液相酸化、または酸化剤等を用
いる方法があり、仕上剤による処理は、集束剤、滑剤、
柔軟仕上剤として用いるエポキシ系、アクリレート系、
ポリエチレン系、ポリブテン系、ポリエステル系、ポリ
ウレタン系、シリコン等の公知の化合物を単独あるいは
併用しても良い。

次に、本発明で第一処理に用いる熱硬化性樹脂は、水溶
性、非水溶性にかかわらず、公知のものが用いられる。
例えば、エポキシ化合物、不飽和ポリエステル、ポリイ
ミド類等があり、エチレングリコール、グリセロール、
ソルビドール、プロピレングリコール等の多価アルコー
ル類とエピクロルヒドリンの如きハロゲン含有エポキシ
ド類との反応生成物、およびレゾルシン、ハイドロキノ
ン、ビスフエノールＡ、カテコール等の多価フエノール
類と前記ハロゲン含有エポキシド類との反応生成物等を
挙げることができる。かかる熱硬化性樹脂は水に溶解、
もしくは乳化分散させた水溶液、あるいは有機溶媒を用
いた溶液として用いられる。

次に本発明の第二処理で用いられる自己架橋型変性ゴム
ラテツクスとは、主モノマー以外に他の反応性モノマー
を共重合して得られ、これによつて架橋せしめるもの
で、新たに架橋剤を配合させる必要がない。該変性ゴム
の種類としては、スチレンブタジエンゴム、アクリロニ
トリルゴム、アクリル酸エステル共重合体、クロロプレ
ンゴム、クロロスルフオン化ポリエチレン等の公知の合
成ゴムが用いられるが、これらの合成ゴムを乳化重合法
により製造する際、グリシジルメタクリレート、グリシ
ジルアクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポ
キシ含有モノマーとジメチルアミノエチルメタクリレー
ト、ビニルピリジン等のアミノ基含有モノマー、あるい
は、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン
酸、フマール酸等のカルボキシル基含有モノマーとの組
み合せ、また、前記エポキシ含有モノマーとアリルアル
コール、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒ
ドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピル
メタクリレート等の水酸基含有モノマー、あるいは、前
記カルボキシ基含有モノマーと水酸基含有モノマーとの
組み合せ、さらには、Ｎ−メチロールアクリルアミド、
Ｎ−メチロールメタクリルアミドとそのエーテル類と前
記アミノ基含有モノマーとの組み合せ、および、ビニル
イソシアネート、アリルイソシアネート等のイソシアネ
ート類と前記カルボキシル基含有モノマー、水酸基含有
モノマーとの組み合せ、以上の様に２種、あるいは２種
以上の反応性モノマーを組み合せて、共重合させること
によつて得ることができる。通常、これらの反応性モノ
マーは、ゴム成分に対して、１〜10重量％、好ましく
は、１〜５重量％用いる。

尚、ラテツクスには、必要によつてフイラー等の補強材
を混合、分散させても良い。

繊維に前記第一処理および第二処理を施す方法として、
繊維束または、フイラメントを連続的に引き出し、ロー
ラー等を介して熱硬化性樹脂液の第一浴槽に浸した後、
熱処理槽を通して硬化させ、次に、またローラー等を介
して、ゴム溶液、またはゴムラテツクスの第二浴槽に浸
し、熱処理槽を通して硬化させ巻き取る連続含浸処理
法、あるいは、所定の長さに切断した繊維束またはフイ
ラメントを前記連続含浸処理法の工程と同じ手順にて処
理を施すバツチ式含浸処理法のいずれを用いてもよい。

尚、本発明においては、熱硬化性樹脂による第１処理を
行ない、樹脂が未硬化な状態で引き続き第二処理を行な
うこともできるが、好ましくは少なくとも樹脂が半硬化
状態のものに第二処理を施すことが取扱い等の点から望
ましい。

その際、熱硬化性樹脂液および自己架橋型変性ゴムラテ
ツクスは、通常、繊維全体を被覆しているが、本発明の
効果を損なわない程度の部分被覆であつても良い。繊維
に対する熱硬化性樹脂の付着量は、50〜200重量％が好
ましい。

樹脂付着量が多すぎると、付着ムラによる凝集破壊が起
こり易く、一方、付着量が少なすぎると繊維本来の引張
強度を生かすことができない。また、繊維に対するゴム
固形分の付着量は、10〜200重量％好ましくは50〜100重
量％で用いるのが良い。ゴム付着量が多すぎると、ゴム
層の凝集破壊が起こり易く、一方、付着量が少なすぎる
と、セメントとの付着が低下する。

次に被覆した熱硬化性樹脂およびゴムを熱処理して硬化
させる熱処理温度は、第一処理後では通常、70℃以上20
0℃以下で１〜60分程度行うのが好ましい。第二処理後
では、100℃以上250℃以下で１〜60分程度行うのが好ま
しい。

第一処理および第二処理のいずれにおいても、熱処理温
度が低すぎると、樹脂およびゴムが、十分硬化せず、繊
維本来の強度が得られない。一方、熱処理温度が高すぎ
ると、樹脂およびゴムの変質、劣化が起こりセメントと
の付着が低下する。

以上の処理を施した繊維はセメント補強用に用いるに際
し従来技術にあるような繊維形態や施工方法の制限は何
らなく強化セメント材の製法に応じて、短繊維状、長繊
維（ストランド）状、シート状、不織布状、織物状等様
々な形態で使用でき、ダイレクトスプレー法、プレミツ
クス法、含浸法（またはハンドレイアツプ法）、抄造法
等様々な方法で施工できる。

また、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナ
セメント、ケイ酸カルシウム等の各種水硬性セメントに
配合し板状、管状、柱状等各種形状の繊維強化セメント
材が製造できる。使用すべき繊維の量は、所望の強度特
性を得るように定める。

通常、セメントの乾燥重量100重量部に対し、0.5〜５重
量部が望ましい。次に、セメントマトリツクスは、セメ
ントと水を混合し水和反応によつて得られるが、水和に
必要な水は、通常、セメントの乾燥重量100重量部に対
し、20〜70重量部、セメント構造体の強度をできるだけ
上げるためには、30〜45重量部の水を混合するのが好ま
しい。さらに、骨材として、砂、ケイ砂等をセメント10
0重量部に対し、50〜200重量部配合する『モルタル』を
用いても良い。

〔発明の効果〕

このようにして得られた繊維強化セメント材は、従来の
強化セメント材にない優れた曲げ強度を有することが認
められた。

また、本発明の処理を施すことにより、セメントの水お
よびアルカリ性に対して防蝕効果があるため、スチー
ル、ガラス繊維が使用できる利点を持つ。

本発明により、優れた曲げ強度が発現する理由を推察す
ると、熱硬化性樹脂を含浸した繊維の外側にゴム層を被
覆することで、ゴム層が曲げ応力を分散させ、樹脂層の
破壊、および繊維の破断を防ぎ、さらに自己架橋型の変
性ゴムを用いることで、ゴム層の強度が上がり、また、
セメントとの付着が増加し、すべりがなくなるため、複
合材として曲げ強度を高める結果になつていると考えら
れる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はその要旨をこえない限り下記の実施例に限定される
ものではない。

（実施例１）引張強度200kg/mm²、ヤング率40ton/mm²のピツチ系炭素
繊維（長さ30cm）を用い、これを50％濃度のエポキシ樹
脂を含むメチルエチルケトン溶液に含浸し、次いで、80
℃で20分さらに、150℃で20分間乾燥、熱処理を施し樹
脂を硬化させた。続いて、43％固形分濃度の自己架橋型
カルボキシル変性スチレンブタジエンラテツクスで被覆
処理し、次いで、150℃、５分間熱処理して、ゴムを架
橋させた。炭素繊維に対する樹脂、およびゴムの付着量
は、各々、115重量％、47重量％であつた。

得られた炭素繊維束を繊維強化セメント材の製造法であ
るハンドレイアツプ法の常法に従い、セメント100重量
部に対し、水55、砂160の各重量部からなるセメントマ
トリツクス中に、一定間隔をもつて張設し、10本の炭素
繊維束を配列させた。続いて、気中養生（温度20℃、相
対湿度65％）し、材令７日で炭素繊維強化セメント材を
得た。得られた炭素繊維強化セメント材を下記の条件で
曲げ試験と行なつた。

その曲げ物性は第１表に示す値であつた。

試験体寸法；縦32cm、横4cm、厚さ2cm スパン間 ;26cm、かぶり厚さ0.3cm ３点曲げ試験法；試験体３枚の平均値（実施例２）実施例１と同一の炭素繊維を用い、２％のエポキシ樹脂
乳化液（ビスフエノールＡ・グリシジエーテル）で前処
理を施した。該エポキシ樹脂の付着量は炭素繊維に対
し、約１重量％であつた。

以下、実施例１と同様にして得られた炭素繊維強化セメ
ント材の物性を第１表に示した。

尚、エポキシ樹脂および自己架橋型カルボキシル変性ス
チレンブタジエンゴムの付着量は炭素繊維に対し、各々
105重量％、40重量％であつた。

（実施例３）実施例１と同一の炭素繊維を用い、自己架橋型カルボキ
シル変性スチレンブタジエンゴムの代わりに、自己架橋
型カルボキシル変性のアクリル酸エステルで処理した以
外は、実施例１と同様にして得られた炭素繊維強化セメ
ント材の物性を第１表に示した。尚、エポキシ樹脂およ
び自己架橋型カルボキシル変性アクリル酸エステルの付
着量は炭素繊維に対し、各々114重量％、34重量％であ
つた。

（比較例１）実施例１と同一の炭素繊維を用い、自己架橋型カルボキ
シル変性スチレンブタジエンゴムラテツクスで処理しな
かつた以外は、実施例１と同様にして得られた炭素繊維
強化セメント材の物性を第１表に示した。

尚、エポキシ樹脂の付着量は炭素繊維に対し、121重量
％であつた。

（比較例２）実施例１と同一の炭素繊維を用い、２％のエポキシ樹脂
乳化液（ビスフエノールＡ・グリシジルエーテル）で前
処理を施した後、自己架橋型カルボキシル変性スチレン
ブタジエンゴムラテツクスで処理しなかつた以外は、実
施例１と同様にして得られた炭素繊維強化セメント材の
物性を第１表に示した。尚、前処理のエポキシ樹脂付着
量は、炭素繊維に対し、1.8重量％、また第一処理のエ
ポキシ樹脂付着量は、98重量％であつた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機または無機繊維を、熱硬化性樹脂で含
浸処理した後、自己架橋型の変性ゴムラテツクスで被覆
し、これを架橋させることによつて得られることを特徴
とするセメント補強用繊維。