JPS58204856A - 炭素繊維補強無機質板 - Google Patents
炭素繊維補強無機質板Info
- Publication number
- JPS58204856A JPS58204856A JP3693383A JP3693383A JPS58204856A JP S58204856 A JPS58204856 A JP S58204856A JP 3693383 A JP3693383 A JP 3693383A JP 3693383 A JP3693383 A JP 3693383A JP S58204856 A JPS58204856 A JP S58204856A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon fiber
- strength
- reinforcing
- fiber
- inorganic board
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は低引張弾性係数の炭素繊維を混入して補強し
た無機質板に関する。その目的は耐熱、１耐火、耐水性
を備え、軽量で５度の高い建築用の無機質板を提供する
ものである。
た無機質板に関する。その目的は耐熱、１耐火、耐水性
を備え、軽量で５度の高い建築用の無機質板を提供する
ものである。
建材用無機質板としては石綿セメント板、石綿ケイ酸カ
ルシウム板、ＡＬＯ板等があり、これらは石綿あるいは
鉄筋等の補強材を用いて補強されている。ところが、こ
れら補強材を便用することは強度の向上の上では効果が
あるが、このための欠点を無視することはできない。す
なわち、石綿を混入することは石綿公害問題があり、社
会環境上その使用を続けることは困難になりつつある。
ルシウム板、ＡＬＯ板等があり、これらは石綿あるいは
鉄筋等の補強材を用いて補強されている。ところが、こ
れら補強材を便用することは強度の向上の上では効果が
あるが、このための欠点を無視することはできない。す
なわち、石綿を混入することは石綿公害問題があり、社
会環境上その使用を続けることは困難になりつつある。
鉄筋を補強材としたものは、例えば、ＡＬＣ板の場合に
は切断等の点で施工性が劣り、薄板が作り離く、配筋さ
れていない角部は衝撃により容易に破損する等の欠点を
有している。
は切断等の点で施工性が劣り、薄板が作り離く、配筋さ
れていない角部は衝撃により容易に破損する等の欠点を
有している。
ガラス繊維は上記のような欠点がなく、高い引張強度と
引張弾性係数を有し、プラスチック成形品の補強材とし
て広く使用されている。しかし、セメント、ケイ酸カル
シウム系材料の補強材としては、材料がアルカリ性であ
るために、製造・黛生時あるいは使用期間にアルカリ劣
化し補強機能を低下させる。耐アルカリガラス繊維であ
っても、セメント中に混入すると１〜２年の材令で強度
は半減する。このため、ガラス繊維は、これら構造材料
の補強材として実用化されていない。
引張弾性係数を有し、プラスチック成形品の補強材とし
て広く使用されている。しかし、セメント、ケイ酸カル
シウム系材料の補強材としては、材料がアルカリ性であ
るために、製造・黛生時あるいは使用期間にアルカリ劣
化し補強機能を低下させる。耐アルカリガラス繊維であ
っても、セメント中に混入すると１〜２年の材令で強度
は半減する。このため、ガラス繊維は、これら構造材料
の補強材として実用化されていない。
また、炭素繊維は近年、その高い引張強度、引張弾性係
数と耐火、耐熱、耐水、耐アルカリ性等の優れた特性が
注目され、プラスチック等の補強材として実用化される
に至っている。しか′し、一般に価格が極めて高価で、
その使用は一部の特殊分野に限られ、建材等の汎用分野
において使用するには至っていない。
数と耐火、耐熱、耐水、耐アルカリ性等の優れた特性が
注目され、プラスチック等の補強材として実用化される
に至っている。しか′し、一般に価格が極めて高価で、
その使用は一部の特殊分野に限られ、建材等の汎用分野
において使用するには至っていない。
この発明は、上記の事情に鑑み行なわれ、建材用無機質
板の補強材について検討を重ねた結果達成されたもので
ある。セメント系あるいはケイ酸カルシウム系板の補強
材としては、これら被ｍ強材が一般に（０，０＜Ｓ〜０
．２３）Ｘ１０′′匂、４罪２程度の引張弾性係数を有
しているため、補強材としては（０，３〜ｉ、ｏ）ｘｉ
ｏ’〜１５！２程度の引張弾性係数を有すれば実用上充
分の補強効果が得られることを見出した。％に、シラス
、パーライト等の軽量骨材を配合した場合には、母材の
引張弾性係数が低下するので、上°、記引張弾性係数の
補強材によって、一層効果的に強度向上を図り得ること
が判った。
板の補強材について検討を重ねた結果達成されたもので
ある。セメント系あるいはケイ酸カルシウム系板の補強
材としては、これら被ｍ強材が一般に（０，０＜Ｓ〜０
．２３）Ｘ１０′′匂、４罪２程度の引張弾性係数を有
しているため、補強材としては（０，３〜ｉ、ｏ）ｘｉ
ｏ’〜１５！２程度の引張弾性係数を有すれば実用上充
分の補強効果が得られることを見出した。％に、シラス
、パーライト等の軽量骨材を配合した場合には、母材の
引張弾性係数が低下するので、上°、記引張弾性係数の
補強材によって、一層効果的に強度向上を図り得ること
が判った。
炭素繊維は一般にポリ・アクリロニｌ−ＩＪル繊維を高
温焼成して製造され、その引張弾性係数は（２〜４ ）
Ｘ １０’に９／ｃｍ”程度で極めて高い。しかし上
記のように、軽量骨材を配合したセメント系、ケイ酸カ
ルシウム系等の無機質板の補強材としてこのような高引
張弾性係数のものを用いる必要はない。この発明の無機
質板は補強材として引張弾性係数が（０，５〜１．０
） Ｘ １ ｏａＫｆ／備２の低引張弾性炭素繊維（以
下単に炭素繊維と云う）を用いる。この炭素繊維は石油
系あるいは石辰系ピッチを原料とし比較的低温で焼成し
製造できる。このようにして製造した炭素繊維は引張強
度がｓ、ｏ ｏ ｏ〜１１，０００時１０１！であり、
スチール繊維の約３倍であり、２０００℃以上の温度に
耐え、燃焼や溶融分解を起したり、アルカリ劣化あるい
は経年劣化をきたすことはない。そして、高引張弾性の
炭素繊：′維に比べはるかに低コストで、経済的にも実
用性を備えている。そして、容積比０．５〜２０％の範
囲で混入し実用に耐える強度を有する無機質板を得るこ
とができる。勿論、高圧・高温蒸気によるオートクレー
ブ養生や母材のアルカリ性により劣化することはなく、
得られる無機質板は耐熱、剛火、耐水性を備え、同時に
軽量骨材を配合することにより釘打ち、鋸引き等の加工
性をイ」与することもできる。
温焼成して製造され、その引張弾性係数は（２〜４ ）
Ｘ １０’に９／ｃｍ”程度で極めて高い。しかし上
記のように、軽量骨材を配合したセメント系、ケイ酸カ
ルシウム系等の無機質板の補強材としてこのような高引
張弾性係数のものを用いる必要はない。この発明の無機
質板は補強材として引張弾性係数が（０，５〜１．０
） Ｘ １ ｏａＫｆ／備２の低引張弾性炭素繊維（以
下単に炭素繊維と云う）を用いる。この炭素繊維は石油
系あるいは石辰系ピッチを原料とし比較的低温で焼成し
製造できる。このようにして製造した炭素繊維は引張強
度がｓ、ｏ ｏ ｏ〜１１，０００時１０１！であり、
スチール繊維の約３倍であり、２０００℃以上の温度に
耐え、燃焼や溶融分解を起したり、アルカリ劣化あるい
は経年劣化をきたすことはない。そして、高引張弾性の
炭素繊：′維に比べはるかに低コストで、経済的にも実
用性を備えている。そして、容積比０．５〜２０％の範
囲で混入し実用に耐える強度を有する無機質板を得るこ
とができる。勿論、高圧・高温蒸気によるオートクレー
ブ養生や母材のアルカリ性により劣化することはなく、
得られる無機質板は耐熱、剛火、耐水性を備え、同時に
軽量骨材を配合することにより釘打ち、鋸引き等の加工
性をイ」与することもできる。
以下実施例を挙げて説明する。
（実施例１）
補強材として引張弾性係数０．４１ Ｘ １０６ｋｔ１
／鋸２、繊維長３００−の炭素繊維を混入してセメント
硬化物を作りその曲げ強度を測定した。なお同時に比較
例として引張弾性係数５．８８ Ｘ １０６Ｋｇ、／ｃ
ｌ、繊維長５００−の高引張弾性係数の炭素繊維を使用
して実施例と同一条件で試験した。
／鋸２、繊維長３００−の炭素繊維を混入してセメント
硬化物を作りその曲げ強度を測定した。なお同時に比較
例として引張弾性係数５．８８ Ｘ １０６Ｋｇ、／ｃ
ｌ、繊維長５００−の高引張弾性係数の炭素繊維を使用
して実施例と同一条件で試験した。
第１図は仁の試験で得られた炭素繊維混入量と曲げ強度
の相関図である。実施例は比較例に比べやや劣るが、オ
ートクレーブ養生によっても強度低下はなく５％以下の
混入量によって必要にして充分な実用強度とすることが
できた。
の相関図である。実施例は比較例に比べやや劣るが、オ
ートクレーブ養生によっても強度低下はなく５％以下の
混入量によって必要にして充分な実用強度とすることが
できた。
すなわち、従来の石綿セメント板の曲げ強度は２５０〜
５００Ｋｇ／ｃｍ２であって、この強度はこの発明では
炭素繊維混入量１．５〜２．０容積チで達成できる。
５００Ｋｇ／ｃｍ２であって、この強度はこの発明では
炭素繊維混入量１．５〜２．０容積チで達成できる。
例えば、低引張弾性係数の炭素繊維（比重１．６、価格
３，０００円／Ｋｆ）をコンクリート１ｍ３中に２容積
慢’（３２Ｋｐ）混入した場合の繊維コストは９６，０
００円である。これと同等の曲げ強度とするためには、
高引張弾性係数の炭素繊維（比重１．８、価格ｓ ｏ、
ｏ ｏ ｏ円／Ｋｆ）を１．５容積チ（２７Ｋｇ）混入
する必要があり、繊維コストは１．５５０，０００円と
なり、同様に石綿（比重２．９、価格１４０円／勾〕で
は２０容積＊（５８０Ｋｆ）混入する必要があり石綿コ
ストは８１，２００円となる。低引張弾性係数の炭素繊
維で補強した場合は石綿セメント並のコストであるが、
高引張弾性係数の炭素繊維で補強したものは極めて高価
で経済的実用性がない。
３，０００円／Ｋｆ）をコンクリート１ｍ３中に２容積
慢’（３２Ｋｐ）混入した場合の繊維コストは９６，０
００円である。これと同等の曲げ強度とするためには、
高引張弾性係数の炭素繊維（比重１．８、価格ｓ ｏ、
ｏ ｏ ｏ円／Ｋｆ）を１．５容積チ（２７Ｋｇ）混入
する必要があり、繊維コストは１．５５０，０００円と
なり、同様に石綿（比重２．９、価格１４０円／勾〕で
は２０容積＊（５８０Ｋｆ）混入する必要があり石綿コ
ストは８１，２００円となる。低引張弾性係数の炭素繊
維で補強した場合は石綿セメント並のコストであるが、
高引張弾性係数の炭素繊維で補強したものは極めて高価
で経済的実用性がない。
（実施例２）
この実施例は引張弾性係数０．４１ Ｘ １０’に９／
ＬＭ２、繊維長１０ｍの炭素繊維短繊維を用い補強した
例である。
ＬＭ２、繊維長１０ｍの炭素繊維短繊維を用い補強した
例である。
成形条件
第２図は炭素繊維混入量と曲げ強度の相関図である。シ
ラスを骨材とした低比重のものの補強効果が著しい。５
容槍チの混入により板材としての必要強度ｔこすること
がで、亡る。
ラスを骨材とした低比重のものの補強効果が著しい。５
容槍チの混入により板材としての必要強度ｔこすること
がで、亡る。
第６図は実施例Ｎ［Ｌ２−２の曲げ強度とたわみとの相
関図である。
関図である。
ｔ４ｎ ２−２ ａ・・・・炭素繊維量 ０容積チ１
１１１１２−２１）・・・・炭素繊維量 １．９８容
積チ２−２０・・・・炭素繊維量 ３．９１容積チ２
−２ｄ ・ ・ Φ ・ 〃４．８４ ｐ
炭素繊維の混入によって低比重でありながら曲げ強度が
著しく向上するとともに塑性域が大幅に増大することが
認められる。
１１１１２−２１）・・・・炭素繊維量 １．９８容
積チ２−２０・・・・炭素繊維量 ３．９１容積チ２
−２ｄ ・ ・ Φ ・ 〃４．８４ ｐ
炭素繊維の混入によって低比重でありながら曲げ強度が
著しく向上するとともに塑性域が大幅に増大することが
認められる。
第４図は曲げ強度−たわみの測定条件を示すもので、曲
げ強度はＰまたわみはｄで測定される。
げ強度はＰまたわみはｄで測定される。
一般に線維系の補強材で補強した複合材料の弾性係数と
強度に関しては下記の（ｔ）、ｆ２）式が成立するう特
に繊維の弾性係数がマトリックスより小さい場合は、複
合材の初きれつ強度には何ら寄与せず、むしろマイナス
の効果しかない。しかし複合材の終局強度は（２）式に
よって決まるので、最終耐力は使用する繊維の強さに依
存する。
強度に関しては下記の（ｔ）、ｆ２）式が成立するう特
に繊維の弾性係数がマトリックスより小さい場合は、複
合材の初きれつ強度には何ら寄与せず、むしろマイナス
の効果しかない。しかし複合材の終局強度は（２）式に
よって決まるので、最終耐力は使用する繊維の強さに依
存する。
この発明で用いる炭素繊維はマトリックスより１、、、
：１ 弾性係数が高く、しかも極めて引張強度が高いため（ｓ
、ｏ ｏ ｏ〜１１，０００躬ｔ２人微細なきれつが発
生するときの強度を改善するとともに、終局強度を大幅
に改善できる。
：１ 弾性係数が高く、しかも極めて引張強度が高いため（ｓ
、ｏ ｏ ｏ〜１１，０００躬ｔ２人微細なきれつが発
生するときの強度を改善するとともに、終局強度を大幅
に改善できる。
Ｅｃ−”ｆＶｆ＊ Ｅｍ （１”ｉ） ・・・・
（１１σＣ＝σｆｖｆ十σ、ｎ（１−ｖｆ） ・・
・・（２）Ｅｏ：複合材の弾性係数 Ｅｆ：繊維の弾性係数 Ｅｍ：マトリックスの弾性係数 ｖｆ：繊維混大軍 σ。：複合材の強度 σｆ：繊維の強度 σＩｎ：マトリックスの強度 この発明の無機質板には、シラス、パーライト、ひる石
等の＠遺骨材のほか、充填材として砂、ケイ砂、フライ
アッシュ等、混和剤として気泡剤、発泡剤、分散剤、増
粘剤等を混合使用することができる。
（１１σＣ＝σｆｖｆ十σ、ｎ（１−ｖｆ） ・・
・・（２）Ｅｏ：複合材の弾性係数 Ｅｆ：繊維の弾性係数 Ｅｍ：マトリックスの弾性係数 ｖｆ：繊維混大軍 σ。：複合材の強度 σｆ：繊維の強度 σＩｎ：マトリックスの強度 この発明の無機質板には、シラス、パーライト、ひる石
等の＠遺骨材のほか、充填材として砂、ケイ砂、フライ
アッシュ等、混和剤として気泡剤、発泡剤、分散剤、増
粘剤等を混合使用することができる。
炭素繊維としては繊維径０．００５〜０．０２０＋ｍ程
度の連１ｆｃｌｌ維、あるいは５０簡以下のチョツプド
フィラメント、チョツプドストランド等の短繊維か使用
できる。短繊維はマット状として、あるいはそのまま攪
拌分散して混合する。また運、涜漠維は撚糸となして所
定方向に配列したり、織布・不織布として配したりする
ことができるつ炭素繊維の混入率は０．５％以下では補
強効果が乏しく、２０チ以上では混合量に比べ補強効果
が低く、コスト高となり好ましくない。実用上の必要強
度８よびコストの面から混入率は２〜１０チの範囲がよ
り好ましい。
度の連１ｆｃｌｌ維、あるいは５０簡以下のチョツプド
フィラメント、チョツプドストランド等の短繊維か使用
できる。短繊維はマット状として、あるいはそのまま攪
拌分散して混合する。また運、涜漠維は撚糸となして所
定方向に配列したり、織布・不織布として配したりする
ことができるつ炭素繊維の混入率は０．５％以下では補
強効果が乏しく、２０チ以上では混合量に比べ補強効果
が低く、コスト高となり好ましくない。実用上の必要強
度８よびコストの面から混入率は２〜１０チの範囲がよ
り好ましい。
この発明の炭素繊維補強無機質板は以上の通りであり、
■軽量で強度が高く、■耐火、耐熱、耐水性を備え、■
切断、釘打ち等の加工性を付与でき、■汎用パネル並の
低コスト化が可能となり、■オートクレーブ養生するの
で生産性が高い等の効果をもたらすっ 従ってこの無機質板は、軽量の内外壁材、カーテンウオ
ール、屋根材、等として好適であり、木材と同等の比重
の軽量薄板となしたり、さらにこれを表面材とし他材料
と積層して積層材きなし用いることもできる。
■軽量で強度が高く、■耐火、耐熱、耐水性を備え、■
切断、釘打ち等の加工性を付与でき、■汎用パネル並の
低コスト化が可能となり、■オートクレーブ養生するの
で生産性が高い等の効果をもたらすっ 従ってこの無機質板は、軽量の内外壁材、カーテンウオ
ール、屋根材、等として好適であり、木材と同等の比重
の軽量薄板となしたり、さらにこれを表面材とし他材料
と積層して積層材きなし用いることもできる。
第１図、第２図は実施例１および２の炭素繊維混入量と
曲げ強度の相関図、第６図は曲げ強度とたわみの相関図
、第４図は曲げ強度−たわみ測定条件を示す図である。
曲げ強度の相関図、第６図は曲げ強度とたわみの相関図
、第４図は曲げ強度−たわみ測定条件を示す図である。
Claims (1)
- （１）＠盪骨材を配合したセメント系あるいはケイ酸カ
ルシウム系の＠量硬化性材料に炭素繊維を容積比で０．
５〜２０，０％混入し、オートクレーブ養生してなり、
前記炭素繊維は引張弾性係数が（０，’３〜１．０ ）
Ｘ １０’ Ｋｆ／ｅｗ”であることを特徴とする炭
素繊維補強無機質板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3693383A JPS58204856A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 炭素繊維補強無機質板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3693383A JPS58204856A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 炭素繊維補強無機質板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58204856A true JPS58204856A (ja) | 1983-11-29 |
Family
ID=12483553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3693383A Pending JPS58204856A (ja) | 1983-03-07 | 1983-03-07 | 炭素繊維補強無機質板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58204856A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232256A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-16 | ニチアス株式会社 | 低融点金属鋳造装置構成材料およびその製造法 |
-
1983
- 1983-03-07 JP JP3693383A patent/JPS58204856A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61232256A (ja) * | 1985-04-05 | 1986-10-16 | ニチアス株式会社 | 低融点金属鋳造装置構成材料およびその製造法 |
| JPS6353145B2 (ja) * | 1985-04-05 | 1988-10-21 | Nichias Corp |
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