JPS6089353A - 有機繊維複合物で強化したセメント体 - 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】 本発明は新規な有機繊維複合物で強化したセメント体に
関する。

繊維強化セメント体は繊維を含有しないセメント体に比
し高い強度を有しており、従来から各種の建材を中心と
して多くの分野に使用されてきた。

中でも石綿により強化されたセメント体は侵れた強度と
耐久性を有しているが、近年発癌性が問題になり、取扱
いにきびしい制約を受けるようになったため、用途面で
限定されるとともに資源的にも将来性が不安視されるよ
うになった。これに対して、有機繊維あるいはガラス繊
維をセメント体の強化材料として用いることが注目され
ている。

しかし、ガラスｔｍｔａはアルカリに弱くポルトランド
セメントのような強アルカリ性の物質中に混入した場合
、侵食によって長期にわたり充分な強度を保持すること
ができないので、ガラス繊維の表面加工により耐アルカ
リ性とすることが長年にわたって試みられて来たが、い
まだ実用化に至ってイナイ。近年、ジルコニアを主原料
としたガラスなど耐アルカリ性ガラスが開発され実用化
されるようになったが、セメントとの結合力が石綿より
も小さいため強度、耐久性ともに石綿強化物に及ばない
うえに高温での耐アルカリ性が不足であるため加熱下で
セメントの水和を行なわせると檄しく劣化する欠点を有
する。

また、有機繊維を強化材料として用いたセメント体は高
い衝撃強度を有する利点はあるが、高温のセメント水溶
液によって激しく劣化するものが多く、加熱下でのセメ
ントの水和を行なうことが困難である。有機繊維強化セ
メント体の用途は、管材や波板や比較的薄肉の平板が多
く、低温で水和をさせる場合、形状の不安定な状態に長
時間静置する必要があるため、製造工程の容積効率が低
く、石綿を使用する場合に比し著しく高コストになる欠
点を有する。

本発明は従来技術について種々検討の結果、有機繊維糸
条または主として有機ｍ維からなるシート状物に無機物
を溶射成形した複合物を強化材料として用いると高温下
のセメント水和時に起る強化材料の劣化が抑制されるこ
とがわかり、本発明に到達した。

有機繊維材料の中には本質的に耐アルカリ性に乏しいも
のがあり、たとえばポ・リエステル繊維のように表面か
ら侵食されてアルカリに溶解してしまうもの、羊毛、絹
のように著しく膨潤して収縮するものがある。このよう
なものを除いても、有機繊維強化セメント体を高温で水
和反応させることが難かしい理由は、繊維強化に使用可
能な有機繊維の高温耐水性が不足しているためである。

高温水中での有機ａｍの劣化はまず水Ｃζよる膨潤と始
才る。有機繊維に張力がかかっている場合、膨潤および
収縮は抑制され、激しい劣化を生じる温度は高温側ヘシ
フトする。ところが、繊維強化中メント体の場合には一
般の繊維材料と異なり、加工時に繊維に対して張力を加
えることは不可能と考えられて来た。

本発明の強化セメント体に用いる有機細維複合物は、無
機物の溶射成形物を接合することにより、有機ｍ維の膨
潤時に張力を発生させることにより、有機繊維の収縮お
よび劣化を防止する。有機繊維の劣化防止には溶射成形
物でな（でも無機成形物を接合すれば良いと思われるが
、従来から知られている方法によると中間に接Ｍ層の存
在が必要であるため、接着剤の耐水性、耐アルカリ性が
問題となり実施できていない。また、有機ｍｆａに対し
無機物を直接接合する方法として蒸着法、メッキ法、前
駆体のコートによる方法が知られているが、前二者は加
工速度が小さくて高コストであり、前駆体のコートによ
る方法は無機成形物の成形収縮が大きいためζζ、有機
ｍ雌側が圧縮されて成形され、有機繊維の膨潤による張
力の発生が少ないため好ましくない。

従来から無機物をコートする高能率の技術として、コー
トする材料を溶融微粒子とし、被加工材に吹きつける溶
射法が知られており、とくに金属材料の表面処理技術と
して広〈実施されている。

最近ではセラミックス等の表面処理にも用いられるよう
になって来ているが、有機ａｍ材料のように熱伝導率が
小さい、耐熱性の低い材料に対しては、加工時に熱移動
が起きにくいため１ｍｌ維の劣化が起り、うまく接合し
ないと言われて来た。才だ、これを避けようとして溶射
流体の温度を下げたり遠くから溶射するようにした場合
、溶射粒子が一体化しなくなり繊維材料と接合しなくな
ると言われて来た。そのため、繊維材料の軟化点よりも
低い融点の溶射粒子でないと加工できないということが
定説になっている。有機＃ｉ維に対する溶射加工の例と
して鉛および若干の熱溶融性プラスチックでの実施が知
られているが、これらの例はすべて有機繊維の融点が溶
射粒子の融点よりも高く、実質的な溶射加工温度は有機
ａｍの融点よりも少し低温であると考えられて来た。

本発明者は溶射技術の研究中に偶然この定説が誤まりで
あることを見出した。プラズマ流、火焔などの高温の溶
射流体と有機繊維の接触時間を短かくすると、全く意外
にもアルミニウムはほとんどすべての有機繊維材料に対
して強力に接合し、繊維の劣化は実質的に無視できる程
度に止めることが可能であることがわかった。さらに検
討した結果、亜鉛、銅、ニッケル、炭素鋼、ステンレス
鋼も有機繊維材料に対して溶射可能であり、接合力の弱
い例は少なかった。）またアルミナ、チタニア、ジルコ
ニア、ムライト、炭化クロムなど溶射可能なセラミック
スが有機繊維材料を実質的に劣化させることなく溶射成
形可能であることがわかつｔこ。

本発明において溶射に用いる高温流体と、有機繊維の糸
条または主として有機ｌＩ！ＡＭからなるシート状物と
の接触時間は、１回当り１秒以下、好ましく（ま１／１
０〜１／１０，０００秒とする。具体的には、溶射ガン
、糸条もしくはシート状物、まＴこｌ言その両方を移動
させ、その相対速度すなわち糸条まｒコはシート状物と
高温流体の中心軸の相対速度を０１ルメ秒以上１００Ｖ
秒以下とする。具体的な装置としては、高速で糸条を送
りながら静止状態の溶射ガンを用いて溶射する装置、シ
ートをゆっくり送りなから溶射ガンをシートとほぼ直交
する方向にかなり高速で往復させて溶射する装置、シー
トをエンドレスベルト状につないで環状【ζ高速で走行
させながらぺ射ガンをゆっくり移動させて溶射する装置
、シートを逆転可能な巻取装置兼巻出し装置２８の間に
往復させておき、ゆっくり移動する溶射ガンを用いて溶
射する装置、あるｌ、）＋、ｔシートを平らな台や特定
形状の台の上（ど固定しておき、溶射ガンを特定のパタ
ーンに従がって高速で動かすことにより、模様のある複
合物あるＬ）ｉ：ａ立体的な形状を有する複合物を作る
装置力５有効である。

本発明において、有機繊維の糸条まｔコｌよ主として有
機繊維からなるシート状物は溶射に用いる高温流体から
離れた後にできる限り短時間で急激に冷却する。冷却は
溶射成形物上へ気体まｔコは気体に種々の液体、固体を
分散させたものを吹きつけて行なう。好丈しくは空気ま
たは不活性気体を吹きつける。流速は１ｗ秒以上、好ま
しくは１０ル′秒以上音速以下である。冷却はさらに糸
条才たはシート状物の背面からも行なうことが好ましい
。

背面からの冷却は、回転ローラー、種々の形の板状冷却
装置など内部に除熱機構を設け１こ固体の冷却装置を用
いることが好ましい。これは固体の冷却装置に密着させ
ることによって、糸条またはシート状物が溶射および冷
却のための流体流によって波打って溶射が不均一になる
ことが防止できるためである。

本発明において溶射されるシート状物は多孔性であるの
で、溶射材料が一部シート状物を通過して裏まで出てし
猿う。また糸に溶射する場合には溶射材料を全部糸条に
接触させることがほとんど不可能である。溶射される糸
条またはシート状物を背面から冷却する装置は、溶射材
料が付着しない条件に保持する必要があり、そのために
は光沢がある程度に表面を平滑化するとともに表面を２
００℃以下、奸才しくは１００℃以下に保持する。該冷
却装置には溶射される糸条またはシート状物を密着させ
るための補助装置を付属させることが好ましく、さらに
溶射材料が伺着した時にそれをかき取る装置を付属させ
ることが好ましい。

シート状物に溶射する場合、その空隙率が大きい場合に
は溶射成形物をシートの背面まで被覆するように形成す
ることが可能であり、両面からの溶射を行なわなくても
全面を溶射成形物で覆うことができる。糸条に溶射する
場合には好適な条件を選べばその全面を溶射成形物で覆
うことが可能である。

本発明における溶射方法としては従来から知られている
いずれの方法も適用できるが、火焔またはプラズマジェ
ットの中に粉体状で溶射材料を導入して溶射する方法と
、火焔またはアーク放電の中へ棒状の溶射材料を導入し
て破砕溶融して溶射する方法が好ましい。

本発明において有機繊維複合物で強化したセメント体の
成形は、有機ａ組視合体を適宜切断した後に水硬性無機
材料スラリーと混和した後、所望の形に加工して硬化さ
せる方法、有機繊維複合体を適宜な配置に固定した後に
水硬性無機材料スラリーをその周囲に注入して硬化させ
る方法、有機繊維複合体のシート状物と水硬性無機材料
スラリーを積層して硬化させる方法、有機繊維複合体と
乾燥した水硬性無機材料を混合、積層などの加工を行な
ったものに水沫たは水硬性無機材料スラリーを散布して
硬化させる方法などが用いられる。

才だ本発明のセメント体を肉厚のセメント体の表層部の
改質や修飾に用いることが可能である。ここで水硬性無
機材料とは、セメント質物質を主成分に、さらに必要に
応じて、砂、石などの骨材、繊維状物、合成樹脂、合成
樹脂プレポリマー、ゴムラテックス、分散剤、空気連行
剤、減水剤、急硬剤その他の添加剤を混入しｔコ材料を
言い、該水硬性無機材料に水を添加したものを水硬性無
機材料スラリーという。またセメント質物質とはポルト
ランドセメント、スラグセメント、アルミナセメント、
ローマンセメント、天然セメント、マグネシアセメント
、石こうおよびそれらの混合セメント、しつくい、珪酸
塩と石灰質物質の混合物で水硬性を示す物質などの、水
の存在下で硬化性を示す未硬化乾燥状態で粉末状あるい
は粒状物の無機質物質である。

本発明の有機繊維複合物で強化したセメント体の成形に
際して、脱水装置により過剰の水分を除去すること、あ
るいは散水等により不足の水分を供給することができる
。また表面を改質するため樹脂塗料などを付与すること
ができる。硬化は常温常圧下で実施できるが、本発明は
加熱して行なう硬化を実施する際の繊維質強化材の劣化
が少ない点に特徴があり、とくにオートクレーブ中で加
熱加圧して硬化させる際の劣化が少ないことが顕著な特
徴である。

本発明に用いる有機繊維は、セメント体の中のアルカリ
分によって劣化を起すポリエステル、アセテートレーヨ
ン、羊毛、絹などを除くオペでのものである。具体的ζ
ζはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
４１ｍ、、ポリビニルアルコールａ維、ポリアクリロニ
トリル繊維、ポリアミドｍＭ、木綿、麻、レーヨン、木
材パルプなどである。人造繊維の場合、通常の方法によ
って製造しｒ：ａｍのＩＪかに、−軸延伸したフィルム
ラテープ状または網状に切り裂いたものやフィブリッド
も使用できる。

本発明に用いる有機繊維の糸条は紡績糸、マルチフィラ
メント糸、モノフィラメント糸、延伸テーフ糸、スフリ
ット糸、抄織糸、トウ、スライバーなどである。またシ
ート状物は織物、編物、不織布、組みもの、紙などの平
面的な形状のものであり、起毛、植毛、フロック加工、
樹脂コーティング等を行なったものを含んでいる。この
中には若干の無機繊維、接着性樹脂、フィラー、糊剤、
種々の仕上加工剤を含有していることが可能である。

次に本発明を実施例により説明する。

実施例１ ヒニロン紡績糸の布（目＋１９０ｇ／耐、寒冷紗、密度
１２本／インチ×１２本／インチ）に米国メテコ社製の
プラズマ溶射システム７Ｍ装置を用いてアルミナ系セラ
ミックス溶射粉体（メテコ１０５８Ｆ融点約２，０００
°ｃ）を１２ａｙ７．ｙの臘＋ｃｔするよう溶射成形し
た。溶射条件は電圧５０ボルト、電流１６０アンペア、
アルボ２１ｍ２ノルマル立方メートル／時、布送り速度
２．２ｎｖ’秒（溶射流体炎に対する１回の接触時間０
．０１４秒）、溶射ガンの移動速度（布の送り方向と直
角）０．０５７７１！、７秒、溶射ガンと布の間隔１２
０〜１４０叫、溶射回数２４回であった。溶射流体炎か
ら布が脱出する点へ向けて１２　ｍ７秒の流速で冷却空
気を送り急冷した。

こうして得られた複合体シートはほぼ糸の全面をセラミ
ックスで被覆されており、手ざわりは原料のビニロン布
よりも若干硬いがサラツキは示さない。水平に朶き出し
た布が支持台先端から４５゜斜め下方にひいた線上まで
垂れ下がる距離によって布の硬さを表現すると、原料の
ビニロン布の４印に対して１０個という値が得られ、溶
射により少し硬＜　ｔｌっていることがわかった。しか
し、この値は布の特性としてとくに問題とするほど大き
い値ではない。

この複合シートとポルトランドセメントスラリ＝（セメ
ント：砂沈＝１　：　１．水セメント比４０％）を積層
して５−の厚さの成形物を作った。複合シートは１ｃｍ
間隔に４枚使用した。予備成形を５０℃、４時間行なっ
た後に加熱室の中に入れ加熱養生を行なった。加熱は生
蒸気の吹込みによって行ない６５℃まで３時間かけて昇
温し、６５℃で３時間養生した後、５時間かけて室温ま
で冷却し型わくから外した。

この成形物をさらに１５日間水中で養生した後に衝撃強
さを測定したところ、複合シートを入れずに成形したも
のの約４倍の値を示した。複合シートのかわりに溶射加
工していないビニロン布を用いたところ、養生を３０℃
で約６０日行なったものは複合シートを用いｔコ成形物
と（Ｊぼ等しい衝撃強さを示したが、最高６５℃の加熱
養生を行なったものは、複合シートを入れた成形物の約
１／２の衝撃強さを示した。

実施例２ 実施例１のビニロン紡績糸織物の代りに５００デニール
／１００フイラメントのポリプロピレンフィラメントの
織物（密度１２不／インチ×１２本／インチ）を用いて
溶射を行ない、はぼ同程度の付着鰍で溶射成形物を得た
。溶射成形物は織糸の周囲をほぼ完全に被覆していた。

この複合シートの両面に固形分として、ポルトランドセ
メント６０％、木材バルブ１０％、フライアッシュ６０
％を含む混合物のスラリーを塗布し厚さ８Ｎｎのシート
を成形した。これを２０℃、９５％ＲＨの室内で２４時
間養生した後にオートクレーブ中に入れ１５５℃の飽和
蒸気で２４時間加圧養生を行なった。

得られた成形物はすぐれた衝撃強度ならびに耐熱衝撃性
を示した。

一万、複合シートの代りに溶射加工しないポリプロピレ
ン＃ｌ維織物を用いた成形物は、織物を入れないで成形
したものと大差ない性能を示した。

実施例３ 実施例１のアルミナ系溶射粉体の代りに炭素鋼溶射粉体
（メテコ９２Ｆ）を用いたところ、同様に高温養生時に
劣化が少ないセメント体強化材としての特性を示した。

特許出願人　株式会社　スラリ 代理人弁理士本多　堅

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機繊維糸条または主として有機繊維からなるシート状
   物と無機物の溶射成形物との複合物を強化成分とし、水
   硬性無機材料の硬化によって成形したことを特徴とする
   、有機繊維複合物で強化したセメント体。