JPH11269762A - 複合成形体の補強用繊維及びこれを用いた複合成形体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属アルコキシドとカルボン酸からなる水溶
液のディップコーティング処理により被膜厚さ０.０１
〜１μｍの金属アルコキシドの被膜を形成し、耐アルカ
リ性、耐熱性や無機質マトリックスとの接着強度の優れ
た繊維質材料を得、またこれを配合した高強度の複合成
形体を得る。 【解決手段】 カルボン酸と金属アルコキシドからなる
水溶液のディップコーティング処理により金属アルコキ
シドの被膜を形成した補強用繊維を得る。またこの補強
用繊維を無機質マトリックス中に配合させ複合成形体を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複合成形体の補強用
繊維およびこれを用いた複合成形体に関し、さらに詳し
くは、繊維質材料の表面を金属アルコキシドとカルボン
酸からなる水溶液のディップコーティングにより金属酸
化物被膜で被覆した繊維およびこの繊維と無機質マトリ
ックスを複合した複合成形体に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィラー／マトリックスから構成される
種々の複合材料において、繊維質フィラーを配合したい
わゆる繊維補強複合材は極めて多種多様であり、様々な
分野で使用されている。例えば樹脂をマトリックスとし
た複合材としては繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）ぱ余
りにもよく知られた存在であり、自動車、船舶、建材、
家電製品等様々な用途に多用されている。一方、無機物
をマトリックスとした繊維複合材も多種多様であり、Ｇ
ＲＣセメントとガラス繊維を組み合わせたガラス繊維補
強コンクリートや、ガラス繊維やパルプ繊維により補強
された石膏ボード、あるいは木質繊維とセメントを組み
合わせた木毛セメント板等、無機質系材料においても繊
維複合材料は極めて多方面に展開されている。

【０００３】これらの繊維複合材料に用いられる補強繊
維として、有機質系、無機質系などの繊維質材料が挙げ
られ、その用途、用法によって使い分けられている。例
えば、軽量性や柔軟性が必要であれば、ポリプロピレン
繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維などの有機質系繊維
が使用される。これら有機質系繊維は、軽量性、柔軟
性、耐薬品性などに優れているが、耐熱性、無機質マト
リックスとの接着性に劣ることなどが問題点として挙げ
られる。

【０００４】また、強度、耐熱性が必要であれば、ガラ
ス繊維、ロックウールなどの無機系繊維が使用される。
これら無機質系繊維は、補強効果、寸法安定性、不燃
性、耐熱性などに優れているが、摩擦、屈曲、耐アルカ
リ性に劣ることなどが問題点として挙げられる。特にガ
ラス繊維のようなシリカを主成分とする無機質系繊維の
耐アルカリ性の低さは、マトリックスの選択自由度を狭
める要因として最も解決を迫られている問題点の一つで
ある。すなわち、セメントや珪酸カルシウムなどのアル
カリ質マトリックスとガラス繊維を複合化した場合、ガ
ラス繊維を構成するシリカ成分が高アルカリ環境下で溶
出し、ガラス繊維とマトリックス間に空隙が発生した
り、あるいは極端な場合にはガラス繊維そのものが消失
するといった現象が生じ、結果的に補強効果が得られな
くなるといった問題が生じる。

【０００５】以上に述べた如く、繊維質材料は極めて多
種多様であるが、それぞれに一長一短があり、このため
適用範囲が狭められたり、複合材の高性能化に限界をも
たらしているのが現状である。したがって、種々の複合
体に適用できる新しい繊維質材料の出現が強く求められ
ていた。かかる状況下に於いて、本発明者らは、繊維質
材料の表面に金属アルコキシドのディップコーティング
膜を形成せしめ、耐アルカリ性、無機質マトリックスと
の接着性などに優れた補強繊維からなる複合成形体を実
現した（特開平９−２５５３９８号）。この特許では、
金属アルコキシドのディップコーティングを行う際に、
水と有機溶媒中で加水分解及び重縮合反応させた金属ア
ルコキシドを使用しており、有機溶媒そのものにコスト
がかさむ他、有機溶媒及ぴディップコーティング処理溶
液の取り扱い、繊維質材料の熱処理における有機溶媒の
発火、燃焼などの問題があった。以上の点から、有機溶
媒を用いずに繊維質材料の表面に金属アルコキシドのデ
ィップコーティングによる被膜を形成する方法が切望さ
れていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題を解決するためになされたものであって、カルボン
酸を用いて金属アルコキシドの水溶液を調製し、繊維質
材料の表面に金属アルコキシドのディップコーティング
による被膜を形成することによって、耐アルカリ性、耐
熱性などを高めた補強繊維を提供するものであって、か
つ、この補強繊維と無機質マトリックスを複合化するこ
とによって高特性の複合成形体を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らはかかる実情
に鑑み、既存の繊維質材料の欠点、例えば有機質系繊維
であれば耐熱性や無機質マトリックスとの接着性、ガラ
ス繊維であれば耐アルカリ性を解消するための金属アル
コキシドのディップコーティング処理について鋭意検討
を重ねた結果、カルボン酸水溶液を用いることにより、
種々の繊維質材料の表面に有機溶媒を使用することなく
金属アルコキシドのディップコーティング膜を形成でき
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００８】すなわち本発明は、表面に被膜を施した複
合成形体の補強用繊維であり、該被覆は金属アルコキシ
ドとカルボン酸からなる水溶液のディップコーティング
により形成され、その厚さが０.０１〜１μｍであるこ
とを特徴とする、補強用繊維を提供するものである。ま
た本発明は、金属アルコキシドの金属元素がジルコニウ
ム、アルミニウム、チタニウム、鉄からなる群より選ば
れる１種又は２種以上であることを特徴とする上記の補
強用繊維を提供するものである。さらに本発明は、金属
アルコキシドの金属元素がジルコニウム、アルミニウ
ム、チタニウム、鉄からなる群より選ばれる２種以上の
複合であることを特徴とする上記の補強用繊維を提供す
るものである。さらにまた本発明は、金属アルコキシド
とカルボン酸からなる水溶液に繊維を浸漬し、該繊維表
面に被膜を形成する工程と熱処理工程とからなることを
特徴とする、複合成形体の補強用繊維の製造方法を提供
するものである。また本発明は、金属アルコキシドの金
属元素がジルコニウム、アルミニウム、チタニウム、鉄
からなる群より選ばれる１種または２種以上であること
を特徴とする上記の製造方法を提供するものである。さ
らにまた本発明は、金属アルコキシドとカルボン酸から
なる水溶液であり、水溶液中の金属アルコキシドの濃度
が０.００５〜０.５モル／リットル、カルボン酸の濃度
が０.０１〜０.５モル／リットルであることを特徴とす
る上記の製造方法を提供するものである。さらに本発明
は、繊維質材料と無機質マトリックスを必須構成成分と
する複合成形体であって、該繊維質材料が上記の記載の
補強繊維であるか、又は上記の製造方法により製造され
たものであることを特徴とする複合成形体を提供するも
のである。以下、本発明について詳細に説明する。

【０００９】

【発明の実施の形態】先ず、本発明では、繊維質材料の
表面に被膜を形成するディップコーティングを有機溶媒
を用いずに達成するために、金属アルコキシドとカルボ
ン酸からなる水溶液を用いる。ここで、金属アルコキシ
ドとは、アルコールの水酸基を金属で置換した化合物の
総称であり、一般式Ｍ（ＯＲ）ｎで表され、ここでＭは
金属元素、Ｒはアルキル基、ｎは金属元素の酸化数であ
る。用いられる金属アルコキシドとしては、リチウム、
ナトリウム、銅、カルシウム、ストロンチウム、バリウ
ム、亜鉛、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、イットリ
ウム、ジルコニウム、ケイ素、ゲルマニウム、鉛、リ
ン、アンチモン、バナジウム、タンタル、タングステ
ン、ランタン、ネオジウム、鉄、チタニウム、スズ、ニ
ッケル、マンガン、ニオブ、コバルト等が挙げられる。
また、アルキル基の例としては、メチル基、エチル基、
プロピル基、ブチル基、さらに異性体として、イソプロ
ピル基、イソブチル基等も利用される。本発明では各種
繊維質物質に対し、先に述べた種々の金属アルコキシド
を用いて、ディップコーティング処理を行うが、用いる
金属アルコキシドは、目的とする性能に応じて適宜選択
する。例えば、耐熱性の向上にはジルコニウム、アルミ
ニウム、ケイ素が適しており、耐アルカリ性の改善には
ジルコニウム、アルミニウム等が有効である。

【００１０】本発明では、ディップコーティング処理溶
液として金属アルコキシドとカルボン酸の水溶液を使用
するので、従来の有機溶媒を使用する際の熱処理におけ
る有機溶媒の発火や燃焼などの問題や、作業環境の悪化
の問題もなく、より安全にディップコーティング処理を
行うことができる。

【００１１】カルボン酸とは、カルボキシル基（−ＣＯ
ＯＨ）をもつ有機化合物であり、金属アルコキシドと配
位結合して錯体となり、金属アルコキシドの水への溶解
度を大きくするため、有機溶媒を使用することなく、デ
ィップコーティング処理溶液である金属アルコキシドの
溶液を調製することができる。ここでカルボン酸として
は、ギ酸、酢酸、酪酸、マロン酸、リンゴ酸、コハク酸
等が挙げられる。また、カルボキシル基と他の官能基を
もつ化合物、例えば水酸基（−ＯＨ）をもつクエン酸、
酒石酸なども用いられる。

【００１２】なお、この水溶液のディップコーティング
では、金属アルコキシドとカルボン酸だけからなる水溶
液でディップコーティングを施すことは可能であるが、
カップリング剤を添加し、金属アルコキシドを化学修飾
すると、媒体中での分散性や繊維質材料との密着性ある
いは膜の緻密化が改善できるため、適宜選択し、添加す
ることができる。ここでカップリング剤としては、γ−
グリキシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリメトキシシランなどのシランカ
ップリング剤、またはイソプロピルトリチタネート、イ
ソプロピルトリイソステアロイルチタネートなどのチタ
ネート系カップリング剤が推奨される。このカップリン
グ剤を金属アルコキシドとカルボン酸からなる水溶液に
対し０.０１〜５重量％添加することによって、上記の
効果が得られる。

【００１３】ここで、金属アルコキシドとカルボン酸か
らなる水溶液は、金属アルコキシド、カルボン酸及び水
から調製することができ、調製方法としては、カルボン
酸を溶解した水溶液に金属アルコキシドを溶解し、調製
することを推奨する。なお、水溶液の濃度、粘度は、生
成する被膜厚さに影響するため十分な配慮が必要であ
る。金属アルコキシドの濃度や粘度が低ければ、被膜は
薄くなり、逆に金属アルコキシドの濃度や粘度が高けれ
ば、被膜は厚くなる。これらを十分に認識した上で金属
アルコキシド濃度や粘度を調整することが好ましい。通
常、金属アルコキシドの濃度は０.００５〜０.５モル／
リットル、好ましくは０.０１〜０.３モル／リットル、
カルボン酸の濃度は０.０１〜０.５モル／リットル、好
ましくは０.０２〜０.３モル／リットルである。

【００１４】次に、本発明で使用する繊維質材料は特に
限定するものではなく、先に述べた種々の繊維質材料が
使用できる。すなわち、有機質系繊維であればポリプロ
ピレン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維等が使用で
き、また、無機質繊維であれば、ガラス繊維、ロックウ
ール、炭素繊維などの種々の繊維質材料が用いられる。
繊維質材料の形状については、短繊維のものと長繊維の
もののいずれもディップコーティング処理が可能であ
り、使用目的に応じ適宜選択することができる。

【００１５】次に、ディップコーティングにより繊維質
材料表面に被膜を形成する。先ず、ディップコーティン
グに使用する水溶液を上記の金属アルコキシドとカルボ
ン酸から調製し、その水溶液に目的に応じて選択された
繊維質材料を浸漬し、引き上げる。そして、熱処理によ
り金属アルコキシドを重合させ、表面にディップコーテ
ィング膜を施した繊維質材料を得る。繊維質材料の浸漬
する時間は使用する繊維質材料の種類や比表面積によっ
ても異なるが、数秒から数十秒で十分である。なお、生
成する被膜厚さは、繊維質材料の引き上げ速度に影響さ
れるため十分な配慮が必要である。繊維質材料の引き上
げ速度が遅くなれば、被膜は薄くなり、逆に繊維質材料
の引き上げ速度が速くなれば、被膜は厚くなる。これら
を十分に認識した上で繊維質材料の引き上げ速度を設定
していくことが好ましい。通常、一回の浸漬により形成
される被膜厚さは、０.０１〜０.５μｍであり、これ以
上の被膜厚さを要求する場合には複数回の浸漬が必要と
なる。なお、一回の浸漬で上記以上の被膜厚さを求めよ
うとすると、以下に述べる熱処理の過程において被膜に
亀裂が生じたり、極端な場合には繊維表面から被膜が脱
離したりすることがあるので、十分な配慮が必要であ
る。

【００１６】繊維質材料を浸漬し、引き上げた後、熱処
理を施し本発明のディップコーティング膜を施した補強
用繊維を得る。ここで熱処理は、繊維質材料の表面に残
存する水分の除去、金属アルコキシドの重合による被膜
の形成、強化と結晶化及ぴ繊維表面に対する無機質被膜
の固着を目的とするものである。なお、熱処理にあたっ
ては繊維質材料の耐熱性を十分に考慮した処理が必要で
あり、少なくとも繊維質材料の耐熱温度を超える温度で
の熱処理は避けなくてはならない。

【００１７】また、本発明の繊維質材料の表面に施した
ディップコーティング膜の厚さが０.０１〜１μｍ、好
ましくは０.１〜０.７μｍであることが望ましい。例え
ば、被膜の厚さが１μｍを超えると、繊維表面から被膜
の脱離が生じ、均質な被膜を形成できなくなるため好ま
しくない。

【００１８】このようにして製造された繊維質材料は、
上記のディップコーティングにより被膜を形成したもの
であり、耐アルカリ性、耐熱性、無機質マトリックスと
の接着性などに優れているため、これを無機質マトリッ
クスと複合することにより、高強度な複合成形体が得ら
れる。例えば、耐熱性、無機質マトリックスとの接着性
が改善されたポリプロピレン繊維、アクリル繊維等の有
機質系繊維を複合すると、複合成形体の強度が向上す
る。また、耐アルカリ性が改善されたガラス繊維等の無
機質系繊維は、セメント、珪酸カルシウム等のアルカリ
性のマトリックスとの複合が可能となり、さらに得られ
た複合成形体の強度を向上することができる。なお、本
発明で使用する無機質マトリックスは、特に限定するも
のではなく、石膏、セメント、ドロマイトプラスター等
の水硬性材料や珪酸カルシウム材料等が用いられる。

【００１９】複合する繊維質材料は、複合成形体の種類
や必要とする性能、用途などに応じて適宜選択し、調製
することができる。例えば、複合成形体がガラス繊維補
強コンクリートならば、セメント１００重量部に対しガ
ラス繊維を３〜８重量部を配合することができ、また複
合成形体の必要とする性能が不燃性ならば無機質系繊
維、軽量化ならば有機質系繊維が適している。

【００２０】本発明の複合成形体は、表面に被膜を形成
した繊維質材料と無機質マトリックスを混練、成形する
ことにより得られる。繊維質材料と無機質マトリックス
の混練方法は、ホバートミキサー、ヘンシェルミキサ
ー、オムニミキサー等の一般に使われているミキサーに
より混練することができ、特に混練方法は規定しない
が、繊維質材料の損傷や被膜の損傷を防ぐために、なる
べく剪断力のかからないオムニミキサー等のミキサーを
使用し、混練することを推奨する。複合成形体の成形方
法としては、流し込み成形法、プレス成形法等の公知の
成形方法が使用できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を実施例により、具体的に説明
するが、本発明はこれらの実施例によってなんら限定さ
れるものではない。 １．ディップコーティング処理 （１）薬品 ディップコーティング溶液に使用した薬品を下記に示
す。 金属アルコキシド： アルミニウムイソプロポキシド（川研ファインケミカル
（株）） チタニウムイソプロポキシド（関東化学（株）） ジルコニウムイソプロポキシド（関東化学（株）） 鉄ブトキシド カップリング剤：ＫＢＭ−４０３（信越化学工業
（株））

【００２２】（２）ディップコーティング溶液の調製及
び処理方法 表１に示す配合割合になるように、水１リットルに所定
量のカルボン酸を溶解した水溶液に所定量の金属アルコ
キシドを溶解し、ディップコーティング処理溶液とし
た。また、このディップコーティング処理溶液１００重
量部に対し所定重量部のカップリング剤を混合して、化
学修飾した金属アルコキシドの溶液が得られた。調製し
たディップコーティング処理溶液に、以下の各実施例に
示す繊維を５秒間浸漬し、引き上げた後、所定の温度及
び時間で乾燥を行い、この操作を表１に示すように繰り
返し、ディップコーティング膜を形成した。

【００２３】２．硬化体の作製方法 （１）原料 セメント：普通ポルトランドセメント（秩父小野田
（株）） 砂：豊浦珪砂（豊浦珪石鉱業（株）） 石膏：ジプストーン（サンエス石膏（株）） 増粘剤：ｈｉメトローズｈｉ９０ＳＨ４０００（信越化
学工業（株）） （２）セメント硬化体の作製方法 普通ポルトランドセメント１００重量部、砂２００重量
部、増粘剤０.２重量部、及び各実施例に定める繊維を
オムニミキサー（５Ｌ）で３０秒間混合後、水７０重量
部を加え２分間混合した。得られたセメントペーストを
振動を加えながら４×４×１６ｃｍの型枠に流し込みを
行った後、２０℃、相対湿度９０％中で２４時間養生を
行い、脱型し、セメント硬化体とした。得られたセメン
ト硬化体を各実施例に定める条件で養生後、曲げ強度の
測定、破断面の繊維の観察を行った。 （３）石膏硬化体の作製方法 石膏１００重量部、増粘剤０.２重量部、所定量の繊維
をオムニミキサー（５Ｌ）で３０秒間混合後、水５０重
量部を加え２分間混合した。得られた石膏ぺ一ストを振
動を加えながら４×４×１６ｃｍの型枠に流し込みを行
い、硬化後、脱型し、石膏硬化体とした。石膏硬化体を
４５℃で１日乾燥後、曲げ強度の測定、破断面の繊維の
観察を行った。

【００２４】３．評価方法 （１）曲げ強度 島津オートグラフＡＧＳ−１０００Ｂ（島津製作所製）
を用い、スパン１４ｃｍ、テストスピード１ｍｍ／ｍｉ
ｎとし、測定を行った。 （２）繊維の観察 走査型電子顕微鏡ＪＳＭ−Ｔ３００（日本電子製）を用
い、ディップコーティング処理を施した繊維及ぴ曲げ強
度試験後の硬化体の破断面の繊維の形状の観察を行っ
た。

【００２５】［実施例１、２及び比較例１］実施例１、
２及び比較例１は、平均径１３μｍ、長さ１３ｍｍのチ
ョップドストランドの普通ガラス繊維を使用した。実施
例１、２は、表−１に示す濃度のアルミニウムイソプロ
ポキシド及びクエン酸水溶液でディップコーティング処
理を行い、繊維表面に膜厚０.５μｍのベ一マイトを主
成分とする薄膜を形成した普通ガラス繊維を使用した。
比較例１は、ディップコーティング処理を施さない普通
ガラス繊維を使用した。普通ポルトランドセメント１０
０重量部に対し上記のガラス繊維２重量部を混合し、作
製したセメント硬化体を５０℃の温浴中で４週間養生
し、供試体とした。得られた供試体は、曲げ強度の測定
及び破断面の繊維の観察を行った。実施例１、２は、比
較例１に比べ、曲げ強度が大きな複合硬化体が得られ
た。実施例１、２と比較例１の破断面の普通ガラス繊維
を電子顕微鏡で観察したところ、実施例１、２のガラス
繊維は、表面に均質な被膜が形成され、ディップコーテ
ィング処理後のガラス繊維と同じ状態であったが、比較
例１の普通ガラス繊維は細くなり、セメント中に含まれ
るアルカリ成分によって侵食されたと推測される。これ
らのことから、本発明によるディップコーティング膜を
形成することにより、普通ガラス繊維の耐アルカリ性を
改善でき、曲げ強度が大きなセメント硬化体を提供する
ことができる。

【００２６】

【表１】

【００２７】［実施例３及び比較例２］実施例３及び比
較例２は、繊維長６ｍｍのポリプロピレン繊維を使用し
た。実施例３は、表−２に示す濃度のアルミニウムイソ
プロポキシド及びクエン酸水溶液でディップコーティン
グ処理を行い、繊維表面に膜厚０.３μｍのベーマイト
を主成分とする薄膜を形成したポリプロピレン繊維を使
用した。比較例２は、ディップコーティング処理を施さ
ないポリプロピレン繊維を使用した。普通ポルトランド
セメント１００重量部に対し上記のポリプロピレン繊維
１重量部を混合し、作製したセメント硬化体を２０℃の
水中で１週間養生後、圧力１０気圧、温度１８０℃の環
境下で１０時間養生し、曲げ強度の測定及ぴ破断面の繊
維の観察を行った。実施例３は、比較例２に比べ、曲げ
強度の大きなセメント硬化体が得られた。実施例３と比
較例２の破断面のポリプロピレン繊維を電子顕微鏡で観
察したところ、実施例３のポリプロピレン繊維は、表面
に均質な被膜が形成され、ディップコーティング処理後
のポリプロピレン繊維と同じ状態であり、繊維表面にセ
メント水和生成物の付着が確認できたが、比較例２のポ
リプロピレン繊維は細くなり、曲げ破壊時に繊維の抜け
が生じているのが確認された。これらのことから、本発
明によるディップコーティング膜を形成することによ
り、ポリプロピレン繊維の耐熱性を改善でき、曲げ強度
の大きなセメント硬化体を提供することができる。

【００２８】

【表２】

【００２９】［実施例４及び比較例３］実施例４及び比
較例３は、繊維長６ｍｍのアクリル繊維を使用した。実
施例４は、表−３に示す濃度のチタニウムイソプロポキ
シド及びリンゴ酸水溶液でディップコーティング処理を
行い、繊維表面に膜厚０.３μｍのチタニアを主成分と
する薄膜を形成したアクリル繊維を使用した。比較例３
は、ディップコーティング処理を施さないアクリル繊維
を使用した。石膏１００重量部に対し、上記のアクリル
繊維１重量部を混合し、石膏硬化体を作製し、曲げ強度
の測定及ぴ破断面の繊維の観察を行った。実施例４は比
較例３に比べ、曲げ強度が大きな石膏硬化体が得られ
た。実施例４と比較例３の破断面のアクリル繊維を電子
顕微鏡で観察したところ、実施例３のアクリル繊維の表
面には石膏の付着が確認できたが、比較例３のアクリル
繊維の表面には僅かな石膏が付着しており、接着性は十
分でないと判断された。これらのことから、本発明によ
るディップコーティング膜を形成することにより、アク
リル繊維の無機質マトリックスとの接着性を改善でき、
曲げ強度の大きな石膏硬化体を提供することができる。

【００３０】

【表３】

【００３１】［実施例５及び比較例４］実施例５及び比
較例４は、平均径１３μｍ、長さ１３ｍｍのチョップド
ストランドの普通ガラス繊維を使用した。実施例５は、
表−４に示す濃度のジルコニウムイソプロポキシド及び
クエン酸水溶液でディップコーティング処理を行い、繊
維表面に膜厚０.２μｍの水酸化ジルコニウムを主成分
とする薄膜を形成した普通ガラス繊維を使用した。比較
例４は、ディップコーティング処理を施さない普通ガラ
ス繊維を使用した。普通ポルトランドセメント１００重
量部に対し上記のガラス繊維２重量部を混合し、作製し
たセメント硬化体を２０℃の水中で１週間養生後、圧力
１０気圧、温度１８０℃の環境下で１０時間養生し、曲
げ強度の測定及び破断面の繊維の観察を行った。実施例
５は、比較例４に比べ、曲げ強度が大きな複合硬化体が
得られた。実施例５と比較例４の破断面の普通ガラス繊
維を電子顕微鏡で観察したところ、実施例５のガラス繊
維は、表面に均質な被膜が形成され、ディップコーティ
ング処理後のガラス繊維と同じ状態であったが、比較例
４の普通ガラス繊維は細くなり、セメント中に含まれる
アルカリ成分によって侵食されたと推測される。比較例
４の硬化体には、ガラス繊維がアルカリ成分によって侵
食されたためにできた空隙が確認された。これらのこと
から、本発明によるディップコーティング膜を形成する
ことにより、普通ガラス繊維の耐アルカリ性を改善で
き、曲げ強度が大きなセメント硬化体を提供することが
できる。

【００３２】

【表４】

【００３３】［実施例６及び比較例５］実施例６及び比
較例５は、繊維長６ｍｍのアクリル繊維を使用した。実
施例６は、表−５に示す濃度の鉄ブトキシド及びクエン
酸水溶液でディップコーティング処理を行い、繊維表面
に膜厚０.２μｍの水酸化鉄を主成分とする薄膜を形成
したアクリル繊維を使用した。比較例５は、ディップコ
ーティング処理を施さないアクリル繊維を使用した。石
膏１００重量部に対し、上記のアクリル繊維１重量部を
混合し、石膏硬化体を作製し、曲げ強度の測定及ぴ破断
面の繊維の観察を行った。実施例６は比較例５に比べ、
曲げ強度が大きな石膏硬化体が得られた。実施例６と比
較例５の破断面のアクリル繊維を電子顕微鏡で観察した
ところ、実施例６のアクリル繊維の表面には石膏の付着
が確認できたが、比較例５のアクリル繊維の表面には僅
かな石膏が付着しており、接着性は十分でないと判断さ
れた。これらのことから、本発明によるディップコーテ
ィング膜を形成することにより、アクリル繊維の無機質
マトリックスとの接着性を改善でき、曲げ強度の大きな
石膏硬化体を提供することができる。

【００３４】

【表５】

【００３５】［実施例７及び比較例６］実施例７及び比
較例６は、平均径１３μｍ、長さ１３ｍｍのチョップド
ストランドの普通ガラス繊維を使用した。実施例７は、
表−６に示す濃度のアルミニウムイソプロポキシドとジ
ルコニウムイソプロポキシド及びクエン酸水溶液でディ
ップコーティング処理を行い、繊維表面に膜厚０.２μ
ｍのベ一マイトと水酸化ジルコニウムを主成分とする薄
膜を形成した普通ガラス繊維を使用した。普通ポルトラ
ンドセメント１００重量部に対し上記のガラス繊維２重
量部を混合し、作製したセメント硬化体を８０℃の温浴
中で１週間養生し、供試体とした。得られた供試体は、
曲げ強度の測定及び破断面の繊維の観察を行った。実施
例７は、比較例６に比べ、曲げ強度が大きな複合硬化体
が得られた。実施例７と比較例６の破断面の普通ガラス
繊維を電子顕微鏡で観察したところ、実施例７のガラス
繊維は、表面に均質な被膜が形成され、ディップコーテ
ィング処理後のガラス繊維と同じ状態であったが、比較
例６の普通ガラス繊維は細くなり、セメント中に含まれ
るアルカリ成分によって侵食されたと推測される。これ
らのことから、本発明によるディップコーティング膜を
形成することにより、普通ガラス繊維の耐アルカリ性を
改善でき、曲げ強度が大きなセメント硬化体を提供する
ことができる。

【００３６】

【表６】

【００３７】

【発明の効果】本発明はカルボン酸水溶液を用いること
により、有機溶媒を使用することなく、種々の繊維表面
に金属アルコキシドのディップコーティングにより、被
膜厚さ０.０１〜１μｍの無機質被膜を形成する。表面
に均質な被膜を形成した繊維は、従来の補強繊維と異な
り、耐アルカリ性、耐熱性、無機質マトリックスの接着
性などに優れている。以上のことから、この繊維を複合
化した複合成形体は、従来の繊維補強を複合した複合成
形体とは異なり、繊維による補強効果が大きく、強度を
著しく向上させることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 111:20 Ｄ０６Ｍ 101:28 (72)発明者 永田 憲史 千葉県佐倉市大作２−４−２ 株式会社建 材テクノ研究所内 (72)発明者 荻原 隆 福井県坂井郡春江町江留中７−１−１

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に被膜を施した複合成形体の補強用
   繊維であり、該被覆は金属アルコキシドとカルボン酸か
   らなる水溶液のディップコーティングにより形成され、
   その厚さが０.０１〜１μｍであることを特徴とする、
   補強用繊維。
2. 【請求項２】 金属アルコキシドの金属元素がジルコニ
   ウム、アルミニウム、チタニウム、鉄からなる群より選
   ばれる１種又は２種以上であることを特徴とする請求項
   １に記載の補強用繊維。
3. 【請求項３】 金属アルコキシドの金属元素がジルコニ
   ウム、アルミニウム、チタニウム、鉄からなる群より選
   ばれる２種以上の複合であることを特徴とする請求項１
   または２に記載の補強用繊維。
4. 【請求項４】 金属アルコキシドとカルボン酸からなる
   水溶液に繊維を浸漬し、該繊維表面に被膜を形成する工
   程と熱処理工程とからなることを特徴とする、複合成形
   体の補強用繊維の製造方法。
5. 【請求項５】 金属アルコキシドの金属元素がジルコニ
   ウム、アルミニウム、チタニウム、鉄からなる群より選
   ばれる１種または２種以上であることを特徴とする請求
   項４に記載の製造方法。
6. 【請求項６】 金属アルコキシドとカルボン酸からなる
   水溶液であり、水溶液中の金属アルコキシドの濃度が
   ０.００５〜０.５モル／リットル、カルボン酸の濃度が
   ０.０１〜０.５モル／リットルであることを特徴とする
   請求項５に記載の製造方法。
7. 【請求項７】 繊維質材料と無機質マトリックスを必須
   構成成分とする複合成形体であって、該繊維質材料が請
   求項１ないし３のいずれか１項に記載の補強繊維である
   か、又は請求項４ないし６のいずれか１項に記載の製造
   方法により製造されたものであることを特徴とする複合
   成形体。