JPS61174472A - 繊維の強化特性の増大方法 - 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】 本発明はセメント質材料、プラスチック、ゴムおよび同
様の製品中で慣用されている繊維および強化材（ｒｅｉ
ｎｆｏｒｃｉｎｇ　ｍｅｍｂｅｒ　）　　の処理に関す
る。

特に本発明は噴霧−吸引（５ｐｒａｙ　−５ｕｃｔｉｏ
ｎ　）または他の慣用の装置系または周知のＨａｔｉｃ
ｈｅｋ　　またはＭａｇｎａｎｔ機械中で製造される、
セメント質建築用・ぐネル、屋根板および他の非構造用
製品（ｎｏｎ　−ａｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｐｒｏｄｕｃ
ｔｓ　）中で慣用される強化用部材に関する。

多数の異った種類の強化材がセメント質材料中で慣用さ
れている：かかる強化材としては、アスベストも使用さ
れているがアスベストを使用した場合には健康に有害な
影響があるため、アスベストよりもガラス繊維または有
機繊維がより多く使用されている。しかしながら、これ
らの繊維を含有する組成物の使用時特性（ｉｎ　−ｓｅ
ｒｖｉｃｅｃｈａｒｃｔｅｒｉｇｔｉｃｓ　）　　は完
全に満足し得るものではない。屋外に暴４した場合、特
に、温暖で湿度の高い環境に８いては、機械的特性が低
下して、強度が実質的に減少し、延性（ｄｕｃｔｉｌｔ
ｔｙ　）が殆んど完全に失われる。

劣化は少なくとも２つの機構に基づくものである。短期
間〜中程度の期間での劣化はガラス繊維ストランドを構
成する個々のフィラメントの間隙内および表面上での、
セメントの固体水和生成物、特に、水酸化カルシウムの
沈着によって主として生ずると考えられろ・長期間の劣
化は、通常、セメントマトリックス中に存在するかまた
はその中で生成する、侵蝕性を有するアルカリ溶液の作
用によるものである。

４ガラス繊維は特に初期の侵蝕を受は易い、ガラス繊維
の劣化は、特に、通常、２００本の個々のフィラメント
からなるストランド内の個々のフィラメントの間の狭い
平行な間隙中での水酸化カルシウムの結昌の生長により
生ずる。ガラス繊維ストランド内の個々のフィラメント
の間のこれらの間隙は、太さが約１２ミクロンのフィラ
メントの間の僅か数ミクロンの巾の狭い間隙である。こ
れらの間隙には、通常、セメント粒子は侵入しない。

しかしながら、セメントの水和によって生ずる水酸化カ
ルシウムがこれらの間隙内に沈着することによりフィラ
メント同志が接着し、その結果、曲げ応力に耐える能力
を失い、フィラメントが破壊される。セメント中のアル
カリによる侵蝕のごとき化学的侵蝕に起因する繊維表面
上の次微子寸法の欠陥（ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ　ｄｅｆｅ
ｃｔ　）　　により繊維の強度が実質的に減少し、その
強化特性が低下する。セメント質材料中でＥｆガラス繊
維使用した場合には現在では満足し得る結果を得ること
はできない：その理由はこれらの繊維は比較的短時間で
化学的侵蝕により劣化することにある。ノルコニア（Ｚ
ｒＯ□）を含有する耐アルカリ性（ＡＲ）　　ガラス繊
維を使用して耐アルカリ性を付与することにより若干、
改善される。これと同じ目的で、種々の重合体被覆を使
用して強化用繊維および他の強化用材料を保護すること
も行われているが、これらの方法のいずれも十分に満足
し得るものではな℃ゝ６ 今般、本発明者らは、ガラス繊維または有機繊維のごと
き強化材をシリカヒユーム（ｓｉｌｉｃａｆｕｍｅ　）
　　のスラリーで予備処理することにより、強度と延性
が経時的に失われる速度を実質的に減少させ得て）こと
を認めた。予備処理は任意、慣用の方法により、例えば
、強化材にシリカヒユームスラリーを噴霧するかまたは
ローラーで被覆することにより行い得るが、シリカヒユ
ームの個々の粒子を個々のガラス繊維ストランドの間お
よびガラス繊維ストランド中の個々のフィラメントの間
の微細な、ミクロン寸法の間隙中に侵入させることを助
長する分散剤を含有するシリカヒユームの水性スラリー
の浴中にガラス繊維ロービングを浸漬することにより最
良の結果が得られる。

微細に分割された固体微粒子を水中に分散させろための
既知の分散剤の任意のものを使用することができ、そし
て、シリカヒユームスラリー中での分散剤として、セメ
ント質材料用の慣用の水分減唖剤（Ｗａｔｅｒ　ｒｅｄ
ｕｃｉｎｇ　ａｇｅｎｔ　’）　　の１種またはそれ以
上を使用することによりすぐれた結果が得られる。慣用
のセメント用水分減量剤をシリカヒユーム−繊維含有ス
ラリー中で使用した場合には、シリカヒユームと強化用
繊維を製品マトリックス中に完全に分散させることが促
進されるという利点を更に有する。本発明によれば、強
化材を該強化材を含有するシリカヒユームの予備処理ス
ラリーの形で製品マトリックス中に添加することができ
、あるいは、強化材をシリカヒユームのスラ’）−で予
備処理し、乾燥し、所望ならば加熱するか、または他の
処理を行い、ついで乾燥した形で製品マトリックス中に
添加することができる。本発明は、ポルトランドセメン
トからなる製品マトリックスのごとき製品マトリックス
中で強化材として使用される繊維の予備処理に特に適用
されるが、かかる処理繊維はプラスチックス、ゴムまた
は他の材料またはこれらの材料の岨合せからなるマトリ
ックス中で、また、任意の所望の方法で使用し得ること
は理解されるであろう。例えば、繊維のウェブまたはマ
ットをシリカヒユームの水性スラリ−で処ＨしついでＩ
Ｅ池のセーぐレータ−または工業用液体用フィルターの
ごとき目的に使用し得る。

水はシリカヒユームのスラリーを形成させるのに使用す
るための最も良好な液体であるが、所望ならば、シリカ
ヒユームはシリカヒユームに対する担体および分散媒と
して働く、任意の選択された有機液体中でスラリーにす
ることができる。特に処理繊維をセメント質材料のマト
リックス中で使用すべき場合には、コンクリート用の慣
用の水分減量剤の水溶液または水性懸濁液を使用し得る
。

スラリー中のシリカヒユームの量は使用すべき特定の繊
維の種類によって変動させ得る。ガラス繊維については
約５．０〜約ｇｏ、ｏＩｉｔ＊のシリカヒユームおよび
好ましくは１８ｍまたはそれ以上のコンクリート用水分
減量剤のごとき分散剤約α５〜約４０．０重量％を含有
する水性スラリーを使用することにより良好な端条を得
ることができる。約４０〜６０重量−のシリカヒユーム
と約１．０〜２０重１ｓの分散剤を含有する水性スラリ
ーを使用することが好ましい。いずれの場合においても
、スラリー中の液体は約１５重Ｉｉチ以上である６慣用
の水分減量剤は、下記の性質を有する化合物、すなわち
、コンクリートに添加した場合Ｋ。

ある時間、コンクリートを流動させ、その結果、（１）
通常使用されるものより非常に低い水−セメント比を有
するコンクリートにおいても正常な加工性を得ることを
可能くするかまたは（２）極めて加工性の良好な°流動
性コンクリー）　−（’ｆｌｏｗｉｎｇｃｏｎｃｒｅｔ
ｅ”）（すなわち、本質的に自己均展性（５ｅｌｆ　−
ｌｅｖｅｌｉｎｇ　）であって、好ましくない二次的効
果、例えば凝集、低い耐火度、低い耐磨耗性およびプリ
ーディングを生ずることのないもの）を得ることを可能
にするかまたは上記（１１および（２〕の両者を可能に
する化合物の溶液または分散体である。

水分減量剤はコンクリートについて周知の添加剤であり
、通常入手し得る市販の材料としてはっぎのものが挙げ
られる： １、ある種のヒドロキシル化カルボン酸およびその塩お
よびその変性物： ２、ある種の炭化水素、多糖類および糖酸（ｓｕｇａｒ
　ａｃｉｄｓ　）　： ３、ある種のアミンおよびその誘導体、および、セルロ
ースエーテルおよびシリコーンのごとキ高分子化合物： ４、リグノスルホン酸およびその塩およびその変性＊？
よびその誘導体： ５、メラミン誘導体： ６、ナフタレン誘導体 上記の慣用の水分減量剤のあるものは水性スラリー中の
シリカヒユームに対する分散剤として働き、乾燥した予
備処！繊維上に担持させた場合またはシリカと繊維を含
有する予備処理水性スラリー中洗液状で添加した場合の
いずれの場合にも、セメント質材料中へのシリカヒユー
ムと繊維の分散を促進する。セメント材料に適用する場
合に＆上前記１４１　、　＋５１および（６）のカテコ
０リーの、水分減量剤を使用することにより最良の結果
が得られる。（５）のカテゴリーに入る好ましい材料は
°メルメント”（−Ｍｅｌｍｅｎｔ　−）または゛レス
コｙ　”　（＝Ｒｅｓｃｏｎ−）ＨＰＯ闇品名で販売さ
れているスルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮金物
であり、（６）のカテゴリーに入る好ましい材料は°マ
イティ“（”　Ｍｉｇｈｔｙ”）、”　ｅｌ−ｆｆ　ル
″（−Ｌｏｍａｌ＠）　ＤまたをｊＰｓＰ−Ｒｊｊよび
Ｎの商品名で販売されているスルホン化す７タレン一ホ
ルムアルデヒｒｌａ合物である。カテゴリ−１４）に入
る好ましい材料は°ボレスノクーゼ。

（”Ｂｏｒｒｅｓｐｅｒｓｅ−）　−Ｎａ　の商品名で
販売されているりグツスルホン酸塩である。カテゴ＋）
　−＋５１および１６１　Ｋ入る慣用の水分減量剤はセ
メント用の超可塑剤（５ｕｐｅｒｐｌａｓｔｉｃｉｚｅ
ｒ　）　　または高範囲水分減量剤（ｈｉｇｈ　−ｒａ
ｎｇｅ　ｗａｔｅｒ　ｒｅｄｕｃｅｒ　）　　として知
られているが、これらの水分減量剤をガラス繊維予備処
理用のシリカヒユーム水性スラリー中で分散剤として使
用することにより最良の結果が得られる。

強化用繊維の予備処理に使用されるごとき、水分減量剤
の１椎またはそれ以上を含有するシリカヒユー　ムノ水
性スラリーは、モルタルまたはコンクリートに添加した
場合、極めて緻密な（ｄｅｎｓｅｒ）構造体を形成させ
、’ｙｊ度を増大させそしてモルタルまたはセメントの
不透過性をあるオーダーの大きさまで増大させる：得ら
れた製品は改善された凍解安定性（ｆｒｅｅｚｅ　−ｔ
ｈａｗ　ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　）　　を有する。

本発明で強化材を予備処理するために使用されろシリカ
ヒユームはフェロシリコンまたは珪素金Ｊ４Ｗ品を製造
する際に副生する非晶質シリカであり、これは電気アー
ク炉の排ガスから微細粒子を捕集することによって得ら
れる。シリカヒユームはポゾラン（火山灰）　（ｐｏｚ
ｚａｌｌｎ　）　　である：すなわち、シリカヒユーム
は常温で石灰および水分と結合して、セメントの性質を
有する化合物を形成する。その主要な化学的成分は二酸
化珪素（Ｓｉｎ２）　　であり、これは通常少なくとも
６０重量％の量で存在するが、本発明においては５ｉｏ
２　　含有量が少なくとも８０重量％である場合に最良
の結果が得られる・ 本発明の方法で使用するのに特に適当な非晶質シリカヒ
ユームは電気還元炉内で金属珪素またはフェロシリコン
を製造する際の副生物として得られる。これらの方法に
８いては極めて大量のシリカがダストとして生成し、こ
れをフィルターまたは他の集瓢装置で捕集する。かかる
シリカヒユームはエルケム（ｇｌｋｅｍ　）社から入手
され得る・シリカヒユームの代表的な試料の分析値と物
性値を以下の表に示す・ 第１表 ５ｉ０２　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　９
４　−９８Ｓｉｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　
　：　　０．２−０．７Ｆｅ２０５　　　　　　　　　
　　　　　　　：　　０−Ｏ５−０，１５Ｔｉ０２　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
：　　０．０　量　−０，０２Ａ１２０３　　　　　　
　　　　　　　　　　：　　Ｏｉ　　−０，３Ｍｇ０　
　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　０．２−　
０．８ＣａＯ：　　Ｏ−Ｉ　　−０，３ Ｎａ２０　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　０
．３−０．５に２０　　　　　　　　　　　　　　　　
　　：　　０．２−０．６Ｍｎ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　：　　０．００３−　０．０１Ｃｕ　　
　　　　　　　　　　　　　　　：　　０，００２−０
．００５ｚｎ　　　　　　　　　　　　　　　　　：　
　０．００５−０．０１Ｎｉ　　　　　　　　　　　　
　　　　　：　０．００１−０．００２Ｓ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　：Ｏ，ｌ−０，３Ｃ：０
．２−１．０ Ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　０．
０３−０．０６強熱減１ｆｆｉ（ｌｏｏｏ’ｃ）　　　
　　　　　：　０．８−　１．５高密度、バンカーから
の製品、Ｐ／ｌ：　　２００−３００嵩密度、圧縮製品
、　ｙ／ｌ　　　　　　　：　　５００−７００真密度
ｌシｍ’　　　　　　　　　　　：　　２．２０−２．
２５比表面積、ｍ２７ｆ　　　　　　　　　　：　　Ｉ
ｇ−２２−次粒子寸法、チ（Ｉｕｍ　　　　　　：９０
第　　■　　表 ５ｉｏ２　　　　　　　　　　　　　　　　：　　８６
−　ｑ。

ＳｉＣ：　　０．１　−０．４ Ｆｅｚｅｓ　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　
　０．３　−　０．９Ｔｊ０２　　　　　　　　　　　
　　　　　：　　０−０２−０−０６Ａ１２０５　　　
　　　　　　　　　　　　：　　２．５−３．５Ｍｇ０
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　０．２
　−０．５Ｎａ２０　　　　　　　　　　　　　　　　
　　：　　０．９　−　１４に２０　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　：　　２．５　−３．５Ｍｎ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　　
　　−（Ｕ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　：　　　　−Ｚｎ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　：　　　　−Ｎｉ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　：　　　−８：　　０．
２　−　０．４ Ｃ：　　ＯＪ　　−２，０ Ｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　：　
　０．０３　−　０．０８強熱減量（１０００°Ｃ）　
　　　　　　　：　２．４−４．０光密度、バンカーか
らの製品、　ｆｔ　　：　２００−７００嵩密度、圧縮
製品、　ｆ／ｌ　　　　　　　：　５００−７００真密
度、　ｆ／ｃｒｎ”　　　　　　　　　　　：　２．２
０−２．２５比表面積、ｍ２／？　　　　　　　　　　
：　　Ｉｇ　−２２−次粒子寸法、チ（ｆｕｍ　　　　
　：ｑ。

上記した種類の非晶質シリカヒユームはＳｉ８よびＦｅ
Ｓ　ｉ　　の別の製造方法からも得られる：例えば、珪
素の製造はシリカ（粗大なシリカ、例えば石英）を炭素
により還元することにより行われる。

フェロシリコンを製造する場合には鉄を添加する。

このシリカの還元から得られる生成物の一部は蒸気相で
（例えば空気中で）再酸化され、本発明で使用するのに
有用な微粒シリカヒユームを生成する。フェロシリコン
を製造する電気炉から捕集された、少なくとも８５％の
シリカな含有するダストは好ましいものであるが、５０
−７エロシリコンを製造するために使用される電気炉か
ら捕集されたダストも本発明で使用し得る。

非晶質シリカは、反応条件を調節することにより副生物
としてではなしに、主生成物として得ることもできる。

この種のシリカヒユームは還元−再酸化を行わずに合成
により製造し得る。

本発明で使用されるシリカヒユームは次微子の大きさを
有する球形粒子から実質的になる０球状の形状とその微
細性と火山灰的活性（ｐｏｚｚｏｌａｎｉｅａｃｔｉｖ
ｉｔｙ　）は、シリカヒユームを驚くべき程、青用なも
のにせしめている。

例えば、非晶質シリカヒユーム粒子は少なくとも６０〜
９０重量゛−のＳ　ｆｏ２　からなることができ、２．
２０〜２．２５Ｉｉ／−の真密度を有しそして１８〜２
２　ｍ２／　９の比表面積を有するであろ５：この粒子
は実質的に球形であり、この場合、−次粒子の少なくと
も９０重量−は１ミクロン以下の粒子径を有する・勿論
、これらの値を変更することは容易に可能である０例え
ばシリカヒユームはより低いＳｉＯ□　含有量を有し得
る。更に粒度分布を調節し得る：例えば粗大粒子を分級
によって除去し得る。

非晶質シリカヒユームは炭素を含有するため、暗灰色の
色相を有し得る。しかしながら、この炭素は例えば約４
００°Ｃの温度で焼去し得る。珪素またはフェロシリコ
ン製造工程を変更することによって、比較的白い形の、
他の性質は通常製造される灰色シリカと実質的に同一な
シリカヒユームを得ることができる。製造工程の変更は
、本質的。

には、原料中の石炭の址を減少させるかまたは原料中か
ら石炭を排除することからなる。この製造方法の変更に
よって製造されたシリカと珪素またはフェロシリコンと
の比率も変化する：換言すれば、変更された方法におい
てはシリカ／珪素または７エロシリコンの比率はより大
きい。

本明細壱において使用される°シリカヒユーム“という
用語は、シリカを還元しついで還元生成物を空気中にお
いて蒸気相で酸化する方法によって得られる微粒非晶質
シリカを意味する。°シリカヒユームという用語は、ま
た、還元および再酸化を行うことなしに合成により製造
された、同様の種類の非晶質シリカも包含する。本発明
で使用されるシリカヒユームは電気還元炉で金属珪素ま
たはフェロシリコンを製造する際の排ガスから最も好都
合に得られる。

以下の実施例は本発明に従ってガラス繊維をシリカヒユ
ームの水性スラリーで処理することにより得られる利点
を示すものである。

実施例鳳 約ＩＱｃｆｆｉの長さに切断した慣用のＥおよびＡＲガ
ラス繊維のロービングを秤量しついでエルケム社からＥ
ＭＳＡＣ−Ｎの商品名で販売されているシリカヒユーム
水性スラリーに浸漬した。シリカヒユーム水性スラリー
ＥＭＳＡＣ−Ｎは４８．０重量％のシリカヒユームを含
有していた。シリカヒユームの代表的な分析値は第１表
および第■表に示されている。シリカヒユーム水性スラ
リーＥＭＳＡＣ−Ｎは１．４４重量％（固形分）のりグ
ツスルホン酸塩分散剤（°ボレス・譬−ゼ−Ｎａ　）　
　および殺生成物剤として０．３２重を噂のホルマリン
を更に含有していた。水の量は５０．２重量−であった
。

１５分間浸漬した後、ロービングをＥＭＳＡＣ−Ｎ浴か
ら取出し、加熱炉内で乾燥した後、再び秤量し℃、繊維
内に配合されたシリカヒユームに基づく重量増加を記録
した０重量増加率はＥおよびＡＲガラス繊維ストランド
の両者についてガスの重量の約５０チであったー 処理したロービングの若干のものを剥離し、個々のスト
ランドを走査電子顕微鏡に装入して検査した。シリカヒ
ユーム粒子がストランド内のフイとが明らかに認められ
た。シリカヒユームの多数の粒子は外部フィラメントの
表面にも付着していることが認められた。

長さ１０ｃｒＲのストランドを予備処ＩＩ　ＥＭＳＡＣ
−Ｎ浴中に約６０分間浸漬することにより別の試験を行
った。接触時間を延長してもストランド中に浸入するシ
リカヒユームの量に顕著な増加は認められなかった。

実施例２ 試験用型の底部に型の１７３の所までセメント質組成物
を充填することにより試験試料を型内で注型しついで型
を振動させた。処理ガラス繊維をジグにより型内で所定
の位置に固定しついで型の上部２．／３を底部部分の上
方の位置に型締した・この組立体をガラス繊維ロービン
グが比較試験を行う間、正確に保持された位置にあるよ
うにするために使用したのついで型の頂部２／３に化メ
ン）Ｍ組成物を充填しついで振動により団結させた。

全ての試料を一日後に型から出し、試験を行う豹に、石
灰水中で２０°Ｃで少なくとも７日間硬化させた。この
条件を化メン）Ｉｆ組成物の性質についてその後に行わ
れる老化試験における参照°初期条件°とした。石灰水
は全てのケースにおい℃試験片を包囲するのに十分な量
使用した・試験片の形状寸法は第１図に示されている。

第１図に示すごとく、ガラスＦ１１維ロービング１０を
第１図に示すごとき寸法を有する極限引張表面（ｅｘｔ
ｒｅｒｎｅ　ｔｅｎｓｉｌｅ　５ｕｒｆａｃｅ　）　１
２の上方の高さの３５％の高さの位置に手によって設置
した。一本のガラス繊維ロービングを使用した場合には
、このロービング１７は試験片の約０．４容量係を構成
した。二本のガラス繊維ロービングを使用した場合、こ
の強化材の容ｔｆＩは約ｏ、ｇｓであった。

全ての試験片は既知の方法で四点曲げ試験を行うのに使
用した：この試験片は第１図に示す寸法を有しておりこ
れに第１図で１４で示す支持点な設けた・１６で試験片
に加える荷重をロードセル（１ｏａｄ　ｃｅｌｌ　）　
１　Ｂによって連続的に監視しそしてロードセル１８の
アウトプットをＸ−Ｙレコーダー２０のＸ軸に供給した
。試験片の中心点における撓みをレコーダー２０１７）
Ｘ軸に連結されたＬＶＤＴ　２２により連続的に監視し
た−この方法により荷重：撓みの関係を連続的に測定し
た。試験片に加える荷重の割合は０．００６インチ／分
とした。

同一の混合物からの試料を注型して第２図において２４
で示すごとく配列された６本のガラス繊維ストランドを
含有するパーを作成した。試験用パーは第２図に示すご
とき寸法を有しており、これを２６で示すごとく開裂し
て、プラス繊維−コンクリート　マトリックスの界面を
露出させた。

幾つかのパーも開裂してストランドに対して垂直な面を
露出させた。開裂させた試験片に厚さ３００Ａの金−ノ
ラジウム合金層をス・Ｉツタ−法で被覆し、エネＡ’ｄ
ｆ−分散（ｅｎｅｒｇｙ　−ｄｉａｐｅｒｓｉｖｅ　）
　Ｘ−線アナライザーを取付けた走査電子顕微鏡で測定
して、試験片の微細構造を調べた。

一連の反復試験片を作成し、この試料について曲げ強さ
を測定したニ ジリーズ人−一本の通常のＡＲｆラスａＬ維のロービン
グを、ＡＳＴＭＣ３０５に従って水／セメントの比０．
３５で混合したポルトランドセメントマトリックス中で
使用した。

シリーズＢ□マトリックス中のポルトランドセメントの
１０嗟を等重量のシリカヒユームで置換したこと以外、
シリーズＡと同一。水／セメント＋シリカヒユームの比
は０．３５とした。

シリーズＣ−Ａ　Ｒガラス繊維ロービングを、分散剤を
含有するＦＪＭｓＡｃ−Ｎ　　シリカヒユーム水性スラ
リー中に１５分間浸漬しついで型に装入する前に約１５
分乾燥させたこと以外、シリーズＡと同一。

シリーズＤ□マトリックス中のポルトランドセメントの
１０重量％を等重量のシリカヒユームで＃Ｌ換したこと
以外、シリーズＣと同一。水／セメント＋シリカヒユー
ムの比は０．３５とした。

シリーズＥ　−２本のＡＲガラス繊維ローピングを試験
片中で使用したこと以外、シリーズ＾と同一０ シリーズＦ−２本のＡＲがラス繊維ローヒフ′　　グを
試験片中で使用したこと以外、シリーズＤと同一。

強化用ガラス繊維はシリーズＡ−Ｄにおいては試験片の
０．４容遣慢を構成し、シリーズＥおよびＦにおいては
試験片のＯ０ｇ容量チを構成していた。

いずれの場合も試験片は前記したごとき型中で作成した
。型から取出した後、各試験片を石灰水中ニオいて２０
°Ｃで７日間硬化させて、参照初期条件を設定した。シ
リーズＡ−Ｆの試験片の第２のセットについてｓ　ｏ’
ｃの石灰水中で更に１４日間、促進老化を行い、シリー
ズＡ〜Ｆの試験片の第３のセットについて５０°Ｃの石
灰水中で更に２８日間、促進老化を行った。得られた試
験片について曲げ強さを測定した。その結果を第■表に
示す・第１■表には曲げ試験において得られろ個々の応
力−変形曲線から採用された定量的・母ラメーターの平
均値が示されている。各々のタイプについて６個の反り
試験片と老化させた試験片を用いて試験した。第ｍ表か
ら、非処理ＡＲガラス礒維を用いたシリーズＡの試験片
は２Ｓ日間の促進老化の後罠は実際上、その°後−クラ
ッキング最大応ガ（−ｐｏｓｔ−ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｒ
ｎａｘｉｍｕｍ　５ｔｒｅｓｓ　＠）が失われ、小さな
撓みを生ずる荷重にしか耐えることができないことが判
る。１４日間の促進老化後においても強度が極端に減少
している。ガラスＩａ維をシリカヒユームで予備処理す
ることにより、シリーズＣ，ＤおよびＦの試験片につい
ては促進老化による好ましくない影響が実負的に減少し
ている。

シリカヒユームで予備処理したガラスｔＪ！維を含有す
る試験片においては後−クラッキング最大応力と延性の
減少は著しく少ない、予備処理ガラス繊維を含有する試
験片の後−クラッキング最大応力は２８日間の促進老化
後、前記の曲線上で明瞭なピークとして明らかに示され
るのに対して、非処理ガラス繊維を用いたシリーズ人の
試験片については、同一の促進老化処理後において後−
クラッキング最大応力のピークは小さな屑状（ｓｈｏｕ
ｌｄｅｒ）に減少する・同様に重要なこととして、シリ
カヒユームで処理したガラス繊維は、試験片の靭性（ｔ
ｏｕｇｈｎｅｓｓ　）を増大させる：このことは、第ｍ
表の最後の欄に示すごとく、初期クラッキング応力（ｆ
ｉｒｓｔ　ｃｒａｃｋ　）における撓みと、後−クラッ
キング最大応力を越えて荷重が最大応力の７５％に低下
した点での撓みとの間での荷重−撓み曲線の下方の面積
（ａｒｅａ　）　　により示される。第■表に示すごと
く、処理ガラス繊維を含有する試験片は、シリーズ人で
使用されるごとき通常の非処理ガラス繊維を含有する試
験片より著しく改善されている。２８日間の促進老化後
においては、シリーズＤの試験片の°後−クラッキング
靭性”（。

ｐｏｓｔ　−ｃｒａｃｋｉｎｇ　ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ　
−）はシリーズＡの試験片の８倍の大きさである。

シリーズＦの試験片の性能はシリ゛−ズＥの参照試験片
と比較して極めてすぐれている。シリーズＦの試験片に
Ｓいては２８日間の促進老化処理の全体に亘って、測定
した／ぐラメ−ターのいずれについても量的減少が全く
認められない、シリーズＦの試験片の初期クラッキング
強度が１３００　ｐａｔから１６００　ｐｓｉ　　Ｉｃ
増大し、後−クラッキング最大応力が１６５０　ｐｓｉ
　　から２１００　ｐａｔ　　に増大するということは
全り驚りべきことでありかつ予期しなかったことである
。シリーズＦの試験片の初期タップキングに対する面積
は０．１２から０．２２インチ−ボンドに増大し、後−
クラッキング撓みは３．４から３．５インチ−ポンドに
増大している。従って、本発明に従ってガラス繊維をシ
リカヒユームで予備処理するととくより、ガラス繊維−
セメント複合体くおいて老化の際に生起する機械的性質
の低下が防止される。

２８日間促進老化を行った後、試験片を開裂して繊維の
微細構造と特徴を調べた。シリーズＡの試料片の場合に
は、ガラス　フィラメントの大部分は、破壊する前にマ
）　ＩＪソックスら脱離（ｐｕｌｌ−ｏｕｔ　）するこ
となしに、破壊面で破壊することが認められた：破壊す
る前に繊維が脱離することができないということは複合
体が脆化したことを示している。フィラメントのミクロ
ン寸法の間隙に嵩のある水酸化カルシツムの沈着物が含
有されていることも認められた。シリーズＣの試験片の
場合には２８日間の促進老化後、試験片を開裂した際に
、複合体から脱離する前に破壊するフィラメントの割合
は、同一の促進老化を行ったシＩＪ−ズＡの対照試料片
の場合より実質的に少なく、このことから、シリーズＣ
の試験片はシリーズＡの試験片より延性が極めて大きい
ことが確認される。

シリーズＤおよびＦの試験片については、促進老化を２
８日間行った後におい【も、フィラメントの大部分は破
壊する前に複合体から多量に脱離することが認められた
。シリーズＤ８よびＦの試験片のフィラメント中のミク
ロン寸法の間隙には水酸化カルシウムの沈着物は認めら
れず、ストランドを包囲する水酸化カルシウムの沈着物
も認められなかった・フィラメントの間のミクロン寸法
の間隙に存在するシリカヒユームおよびガラス繊維スト
ランドを包囲するシリカヒユームは、シリカヒユームが
存在しない場合にかかる間隙中に通常沈着する嵩の大き
い水酸化カルシウムの代りに、比較的嵩の小さい、密着
性の小さいカルシウムークリカ化合物を形成するものと
考えられる・その結果、ストランド内の個々のフィラメ
ントは、このフィラメントが屈曲せず、個々のフィラメ
ントとして脱離し得なくなる程度にまでは強固に結合せ
ず、従って複合体はその靭性と延性とを保持している・ セメント質材料、ゴム状材料またはプラスチックス材料
またはこれらの組合せに添加されるべき本発明の予備処
理繊維の量および繊維の特定の種類は、商業的に慣用さ
れている量ｇよび種類であることは理解されるであろう
。

また、シリカヒユームの繊維の間隙中への浸透を阻害し
またシリカヒユーム粒子が繊維表面に付着することを阻
害しないことを条件として、本発明によるシリカヒユー
ムスラリー中に、該スラリーを使用する用途に応じて、
慣用の添加剤の任意のものを包含させ得ることも理解さ
れるであろう。

なＳ１本発明は別の要旨として下記のものを包含する・ １、シリカヒユームと１８１またはそれ以上の分散剤の
水性スラリーを形成し、シリカヒユーム水性スラリーを
繊維に施しついでシリカヒエーム処Ｅ！繊維をセメント
質材料に添加することを特徴と　′する、セメント質材
料を強化すための繊維の処理方法・ ２、強化材の耐久度を増大させるために表面にシリカヒ
ユームを有する、強化製品中で使用するための強化材。

３、マ）　ＩＪラックス品を強化するための強化材を含
有するシリカヒユーム粒子の水性スラリー。

４、強化材はガラス繊維、有機繊維、金属繊維およびこ
れらの組合せからなる群から選ばれる、第３項記載の強
化材。

５、シリカヒユームを含有する液体スラリーをガラス繊
維に添加することにより予備処理した、セメント質材料
を強化するためのガラス繊維・６・　シリカヒユーム粒
子、分散剤ｇよびセメント鵠材料を強化するための強化
用繊維の水性流動性混合物からなり、シリカヒユームは
添加剤中に５〜８０重改係の量で存在し、分散剤は添加
剤中に０．５〜４０重量％の看で存在している、セメン
ト材料用添加剤。

７、分散剤はコンクリート用水分減量剤である。

第６項記載の添加剤。

８、シリカヒユームはフェロシリコンまたは金属珪素の
製造に使用される電気炉の排ガスから得られる、第６項
記載の添加剤。

９、少なくとも一部が、繊維が延性を失うことを防止す
るためのシリカヒユーム粒子により包囲されている強化
用ｍａと慣用の成分とからなる硬化セメントマトリック
ス。

１０、強化用繊維はその表面にシリカヒユーム粒子を有
する、かつ、１１Ｌ雄の間の間隙内にシリカヒユーム粒
子を有するガラス繊維である、第９項記載の組成物。

１１、　ｆラスｔｅｍの重量に基づいて５〜１５０１ｔ
チのシリカヒユー、ム粒子を含有するプラス繊維。

１２、ウェブの個々のは維の間にシリカヒユーム粒子を
含有している繊維のウェブ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従ってシリカヒユームで処理したガラ
ス繊維を用いて展進したセメント質組成物の曲げ強さを
測定する装置を示す。 第２図は微細構造を測定するだめの試験片を示す・ 第１図： ＋　４−−−−一支持点、　　１８−−−−一ロードセ
ル。 ２０−−−−−　Ｘ二Ｙｖ−ｔ−ダー、　　２２−−−
−−ＶＤＴ 第２図： １０−−−−−　、ｆ／ラス礒維ロービング、１２−一
一一極限引張表面 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シリカヒユームの液体スラリーを形成しついで上記
   液体スラリー中に含有されているシリカヒユームを繊維
   と接触させることを特徴とする、繊維の強化特性の増大
   方法。 ２、スラリーを形成するのに使用される液体は水である
   、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、水性スラリーに１種またはそれ以上の分散剤を添加
   しついでこのスラリーを繊維に添加する、特許請求の範
   囲第２項記載の方法。 ４、繊維をシリカヒユーム液体スラリー中に浸漬する、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５、分散剤がコンクリート用水分減量剤である、特許請
   求の範囲第３項記載の方法。 ６、繊維はガラス繊維、有機繊維、炭素繊維、金属繊維
   およびこれらの繊維の組合せからなる群から選ばれる、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ７、繊維はウェブの形である、特許請求の範囲第１項記
   載の方法。