JPS6218349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は基板または心材がほぼ無機材料、カバ
ー層がほぼプラスチツク材料からなる無機および
プラスチツク材料層を結合した積層複合板に関す
る。 複合板は公知のように強固な複合体に接合され
た種々の材料の層よりなる。たとえば紙でカバー
したセツコウ板は米国特許第2806811号明細書に
より古くから公知であり、この場合紙の層は接着
剤たとえば樹脂で接着される。 心材である無機材料の優れた性質を有機プラス
チツク材料よりなるカバー板の利点と組合せて利
用する積層複合板によつて特殊な利点が得られ
る。しかしこれらの材料は付着力だけでなく機械
的挙動も異なるので、このような種々の材料の間
に堅牢で安定な結合を達成するには因難がある。
にかわおよび接着剤によつて研牢な複合体は得ら
れない。まだ硬化していない２つの材料をいつし
よにして硬化させる湿−湿法または生−生法の場
合、プラスチツク材料を生コンクリートへ流延す
る際に２つの材料の間に形成する水層が付着を妨
げる。同様の欠点がまだ硬化していない材料を硬
化した材料の上で流延する湿−乾法にも認められ
る。 本発明の目的は堅牢な結合が発生し、複合板が
機械的性質の均一な結合部を有するように個々の
層が互いに固く付着した前記方式の積層複合板を
得ることである。 この目的は心材層とプラスチツクからなるカバ
ー層の間に未硬化状態で水で稀釈しうる硬化した
天然または合成樹脂からなる繊維強化した中間層
を備えることによつて解決される。 本発明の積層複合板の製法は心材層およびカバ
ー層の材料を挾んで湿−湿法または湿−乾法で相
当する順序に重ねて配置し、次に室温で、赤外線
作用でまたは硬化炉内で完全硬化させることから
なる。 このような積層複合板の場合、互いに接する層
は互いにゆ着し、または噛合うので、層を互いに
固く保持する境界層が形成される。したがつて固
い付着は化学的結合ならびに繊維ブリツジによつ
て発生する結合力および（または）噛合力により
達成される。このようにカバー層は公知製品と異
なり複合板の支持力に著しく影響し、これを高め
る支持層の一部を形成する。個々の層の曲げこわ
さ、したがつて破断伸び、弾性モジユールその他
の性質調節すれば、機械的性質が著しく有利なほ
とんど応力のない複合板を製造することができ
る。したがつて無機材料の利点を有機プラスチツ
ク材料の利点と有利に結合した製品が得られる。 無機結合とくにセメント結合した心材は高い形
状安定性を有し、水和の進行によつて材料がむし
ろ改善されるので、老化の恐れがない。後の収縮
およびそれによつて生ずるクラツチがない。調合
水は蒸発を妨げられるので、強化低下が生じな
い。心材は積層複合板およびたとえばこれから製
造した管に均質管の性質を与える個有の強度を有
する。さらに優れた性質に貢献し、この性質を向
上するカバー層が支持に役立つ。現在まで多種の
成形体の製造にこのように有利に適し、この成形
体に所要の強度を与える材料は公知でなかつた。 カバー層は強力プラスチツクからなり、保護層
としてのみならず、複合板の１体の成分として心
材のすべての弱点を補強するように作用する。カ
バー層は耐侵食性および耐摩耗性であり、強力で
あり、防食層として、かつ表面形成に役立つ。さ
らにカバー層はピーク応力および伸びを吸収す
る。 本発明による積層複合板の優れた性質は中間層
の使用によつても有利に影響される。心材とカバ
ー層のに挾まれるこの中間層は複合板の強度に役
立つだけでなく、シヤ力を吸収してこれを低下
し、クラツクおよびマイクロクラツクの形成を阻
止し、それによつて板およびこの板で製造した成
形体の安定性を上昇する。中間層は心材とカバー
層の間の有利な移行を可能にする結合層でもあ
る。 負荷の際中間層に発生する応力は有利に心材お
よびカバー層の値から決定され、すなわち次式の
値が目標となる： δ_z＝√_c×_t 〔ここにδ_z＝中間層の応力 δ_c＝心材の応力 δ_t＝カバー層の応力である。〕 この場合ε_z×Ｅ_z〔ε_zは中間層の伸び、Ｅ_zは
中間層の弾性モジユールを表わす。〕によつて計
算される応力値δ_zはε_zが心材およびカバー層の
伸びより大きく、かつＥ_zがその他の弾性モジユ
ールより小さいように調節しなければならない。 本発明による積層複合板はその機械的性質が現
在まで公知のこの種の積層体よりはるかに優れて
いる。この複合板は建築物の給排水、上下水道
管、圧力管および容器の分野に使用される。とい
うのは材料は円形、ダ円形および矩形に加工でき
るからである。 心材の無機結合材はセメントとくに急結セメン
トおよび（または）MgOとMgCl₂、マグネサイ
ト、焼石灰、セツコウまたは添加によつて急速に
硬化する液体ケイ酸塩との混合物からなることが
できる。砂、スラグ、ボーキサイト系またはコラ
ンダム系のてん料などの天然または人造の骨材お
よび（または）ガラス繊維、アスベスト繊維また
はその他の鉱物性、金属性の無機繊維および（ま
たは）有機繊維を含むことができる。さらに水と
相容性の自硬性樹脂系をその硬化剤とともに添加
することができる。このような添加物によつて無
機基材の伸びを上昇することができる。さらに基
材はセメントを添加したプラスチツクからなつて
もよい。 カバー層は心材と同じ基材材料を含んでよい。
もつぱら硬化可能のプラスチツクからなることも
でき、場合によりこれに無機てん料および（また
は）無機、金属、有機および（または）炭素繊維
が混合される。繊維は切断した形、無端繊維、マ
ツトのようなシートとして、３次元的織物または
平行のロービング糸の形で添加することができ
る。さらに心材へ繊維を単層または離れた多層の
形で挿入することができる。 カバー層はその機械的性質が互いに異なる多数
の層から形成することができる。さらにカバー層
の１つがプラスチツク結合した材料からなり、第
２のカバー層が無機結合した材料からなつてもよ
い。 中間層の樹脂としては水と相溶性の樹脂および
天然または人造ゴム系の冷間または熱間硬化性生
成物が使用される。中間層は約0.1〜５mm、場合
によりそれ以上の厚さを有する。とくに中間層は
繊維、織物またはフリースと混合する。 一般に変化の可能性は非常に多岐にわたり、組
成は積層複合板の使用目的およびその要求に応じ
て選択することができる。 本発明によつて無機材料と有機材料を結合する
際両方ともまだ処理可能状態にあるので公知の困
難が避けられる。それゆえとくに処理可能状態の
無機層を処理可能状態の有機層へ、すなわち湿−
湿法で重ね、または湿−乾法で重ねることもでき
る。 湿−湿法の利点は連続的に加工することがで
き、個々の層が応力をほとんど避けながらほぼい
つしよに硬化し、その際複合材料から種々の形を
製造しうることにある。 次に本発明を図面により説明する。 第１図の積層複合板は心材１０、中間層１２を
有するカバー層１１、および中間層１４を有する
カバー層１３よりなる。第２図の複合板は心材２
０、繊維層２１、心材２２、中間層２３、カバー
層２４、中間層２５およびカバー層２６を有す
る。第３図は第１または２図に相当する構造を有
する折曲げた積層複合板を示す。第４図は第１ま
たは２図に相当する構造の複合板よりなる管を示
す。第５図は第１または２図の構造の複合板より
なるＵ形材を示す。第６，７および８図は第１ま
たは２図の構造を有する複合板よりなる帽子形
材、波形材および中空材を示す。 次に本発明を例によつて説明する。量は特記し
ない限り重量部である。 例 １ 第１図による積層複合板： カバー層１１および１３をそれぞれ中間層１２
または１４を介して心材１０と結合し、第１図の
複合板を製造した。 心材１０の組成および性質： 急結性に変性したポルトランドセメント（急結
セメント450F）よりなる水セメント比0.4の２cm
ガラス繊維コンクリート（水セメント比はセメン
ト調合の際の水とセメントの重量比である。）お
よび切断した耐アルカリガラス繊維５容量％ Ｅ＝200000Kg／cm² カバー層１１および１３の組成および性質： スチロール含有ビニルエステル樹脂100ｇ（ス
チロールに溶解したエポキシ樹脂とアクリル酸の
重付加物、スチロール含量45〜50％）に可塑剤に
50％に溶解したメチル−エチル−ケトンパーオキ
シド（MEKP）２ｇ、カプリル酸コバルト（スチ
ロール中Co6％）およびジメチルアニリン（スチ
ロール中で10％）を添加した。これらはビニルエ
ステル樹脂で処理する際の公知の触媒および活性
剤である。450ｇ／cm²のガラス繊維織物（ベルギ
ーのウルミナ（Ulmina）社またはシンコグラス
（Syncoglas）社のもの）をビニルエステル樹脂
に添加し、48時間巻生した心材上で硬化させた。 Ｅ＝260000Kg／cm² 積層複合板の曲げこわさＳ_Bを次式： Ｓ_B＝Ｅ_cｂｃ^３／１２＋2E_t〔ｂｔ^３／１２＋bt（
ｃ＋ｔ／２）^２〕 〔ここにＳ_B＝積層複合板の曲げこわさ Ｅ_c＝心材の弾性モジユール Ｅ_t＝カバー層の弾性モジユール ｃ＝心材の厚さ ｂ＝材料の幅 ｔ＝カバー層の厚さである。〕により計算す
る。 カバー層の厚さ ｔ＝0.1cm 心材の厚さ ｃ＝2.00cm 材料の幅 ｂ＝1.00cm Ｓ_B＝190707Kg・cm² 中間層１２および１４の組成および性質： 各中間層は次の組成の樹脂からなつた： ベコポツクス（BECKOPOX）（商標）VEP22フ
アルプウエルケ ヘキスト（Farbwerke Ｈｏ¨
chst BRD） 100部 BECKOPOX シユペツイアルヘルタ（Spezialh
ａ¨rter）（Farbwerke Ｈｏ¨chst、BRD） 80部 ５〜10mm長さの耐アルカリガラス繊維 10部 BECKOPOX：市販の硬化剤たはBECKOPOX
Spezialhａ¨rterを添加して、またはフエノール
もしくはアミン樹脂とともに冷間または熱間硬
化しうる液体および固体エポキシ樹脂の群。 BECKOPOX Spezialhａ¨rter：ポキシ樹脂ととも
に硬化条件および硬化生成物の性質を広範囲に
制御しうるエポキシ樹脂硬化剤、とくに変性ポ
リアミンおよびポリアミドアミンの群。 これらの成分を混合し、まだ硬化していない粗
面のカバー層１１へ中間層１２として流延する。
あらかじめ製造した心材１０を中間層１２へ圧着
し、次に中間層１４およびカバー層１３を重ね
る。 処方は変化することができる。たとえば急結セ
メントのほかに他の任意のセメントを促進剤たと
えばツエメントウエルケ ハイデルベルク
（Zementwerke Heidelberg）の塩化カルシウム
を使用することができる。ビニルエステルは不飽
和ポリエステルまたはエポキシ樹脂によつて置替
えることができる。同様シユペツイアルヘルタと
して使用するベコポツクスVEH29の代りに変性
ポリアミン ベコポツクス VEH14またはリユ
ートゲルスウエルケ マイデリツヒ
（Ru¨tgersuerke Meiderich）の脂肪族ポリアミン
H105B（可使時間25℃で20〜40分）を、ベコポツ
クス硬化剤の代りにチバ社、バーゼル、スイスの
エポキシ樹脂および硬化剤を使用することができ
る。さらにすべての熱硬化性樹脂をその硬化剤と
ともに使用することができる。同様ガラス繊維の
代りに樹脂を被覆したガラス繊維および（また
は）炭素−、黒鉛−および鋼繊維および（また
は）有機繊維を使用することができる。 上記系によつて心材からの水分は付着力に影響
することなく吸収される。このように製造した積
層複合板の試験は非常に高い機械的性質を示し
た。この値は心材に急結セメントとともに中間層
に使用したプラスチツクをセメントに対し５〜10
重量％添加することによつてさらに上昇すること
ができた。 例 ２ 第１図による積層複合板： あらかじめ製造した心材１０とあらかじめ製造
したカバー層１１および１３を硬化した状態で液
体中間層１２および１４によつて結合する。次に
積層複合板を80℃で２時間熱処理し、中間層を硬
化させた。 心材１０の組成および性質： MgO 100部 尿素ホルムアルデヒド縮合生成物 ６部 MgCl₂20％水溶液 142部 可塑剤（グリセリンまたはブチルグリコール）
0.6部 をよく混合し、型に入れ、その中で硬化させた。 カバー層１１および１３の組成および性質： エポキシ樹脂 チバX20 100部 エポキシ樹脂 チバHT907 90部 促進剤 チバDY040 10部 〃 チバDY062 １部 炭化水素樹脂Ｅ 50部 （これはリトプラスト（Lithoplast）の商標で公
知の暗褐色樹脂であり、軟化点は約100〜140℃、
分子量1000〜2000である。芳香族性の炭化水素樹
脂であり、環縮合した炭化水素、直接のＣ−Ｃ結
合、第２級および第３級炭素原子、分子当り２〜
３の２重結合を含む。弱い極性を有する。） ガラスマツト 100部 カバー層の成分を板に成形し、132℃で90分硬
化させた。 中間層１２および１４の組成および性質： ヒダントイン樹脂 チバ 100部 ヒダントイン硬化剤 チバ 100部 ガラス繊維 20部 ポリエステルフリース（フロイデンベルク社、ワ
インハイムのKT1751） １部 ヒダントイン樹脂およびヒダントイン硬化剤の
代りに水と相容性の、または水と混合しうるエポ
キシ樹脂またはエポキシ硬化剤を使用することが
できる。 例 ３ 第１図による積層複合板： カバー層１１，１３、中間層１２，１４および
心材１０を湿−湿法で次の順序に重ねた：１１，
１２，１０，１４，１３ 心材１０の組成および性質： 市販のポルトランドセメント（PZ550） 100部 骨材 ２mm以下 20部 水 50部 流動化剤 0.06部 ガラス繊維 ジルコニウム含有 ６部 ケイ酸ナトリウム 10％溶液 0.1部 カバー層１１および１３の組成および性質： 不飽和、中粘度、高反応性ポリエステル（BASF
社のP8、２重結合価0.20） 100部 Co1％を含むコバルト促進剤溶液 0.3部 触媒ペースト（たとえばメチル−エチル−ケトン
パーオキシド） ２部 ウデイマツト（UDIMAT）織物（ロービング織
物、短く切断したガラス繊維へのせたロービング
糸） 100部 中間層１２および１４の組成および性質： エポキシ樹脂ベコポツクスVEP22 100部 硬化剤 ベコポツクスVEH14 50部 ポリエステル織物 糸の太さ0.5mm、綿糸挿入
１部 骨材はたとえばケイ砂、花崗岩、閃緑岩、はん
れい岩、石英斑岩、玄武岩、ケイ岩、硬砂岩、石
英砂岩、その他の砂岩、ち密な石灰石、その他の
石灰石、高炉スラグ、またはこれらの混合物より
なり、0.1〜30mmとくに0.8〜８mmの粒子サイズが
使用される。 骨材はカバー層および中間層の混合物にとくに
10重量％まで使用され、その際中間層にはセメン
トの混合も有利なことが明らかになつた。 BASF社の不飽和ポリエステルP8の代りにこの
樹脂とBASF社の樹脂E200との混合物を使用する
ことができる。さらにBASF社の耐アルカリ生成
物A410、もしくはバイエル社のW41、W45また
はヘキスト社の同様の生成物を使用することがで
きる。 一般に湿−湿法によつて本発明による積層複合
材料の機械的値および内部結合が著しく上昇する
ことが明らかである。層はそれぞれ前記の組成お
よび順序で湿−湿状態で互いに重ねて製造され
る。この場合中間層へ熱もしくは化学的結合によ
つて羊毛もしくは綿の短繊維を含ませ、繊維が樹
脂をとくによく吸収して保持し、１定の中間層を
生ずるポリエステル織物またはポリエチレンの織
物を挿入するのがとくに有利である。３次元的織
物によりとくによい結果が得られる。 層の厚さは広く変化でき、ほとんど制限がな
い。しかし実際には次の厚さが有利なことが明ら
かになつた： 心材 ３〜300mm カバー層 ２〜10mm 中間層 0.5〜２mm 本発明による積層複合板は種々の層順序で製造
することができる。たとえば多数の有機結合カバ
ー層を心材へ重ね、または心材を多数の層に分割
することができる。心材２０，２２の間にとくに
繊維強化した中間層２１を挾むことにより（第２
図）、層から層へのクラツクの進行が防がれる。
１つまたは２つのカバー層２４，２６と心材２
０，２２の間にそれぞれもう１つの中間層２３ま
たは２５が配置される。 さらにカバー層も多数の部分層に分割すること
ができる（図示せず）。たとえば外側カバー層の
プラスチツク材料の割合をこの層が化学的作用に
耐えるように、または表面へ砂を散布して摩耗環
境で使用しうるように選択することができる。 カバー層を分割する場合、表面層としては熱可
塑性樹脂たとえばポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、ポリフツ化ビニリデン、そ
の他ポリアミドも使用することができる。次の熱
硬化性樹脂との付着をよくするためたとえばカバ
ー層の樹脂（例２）に薄い強化繊維主としてガラ
ス繊維を圧着し、それによつて熱硬化性樹脂硬化
の際、付着性のよい結合が発生する。ポリ塩化ビ
ニル使用の場合、薄いガラス繊維織物を被覆する
ため公知の接着剤が使用される。 上記熱可塑性樹脂の表面層を有するカバー層の
このような分割により優れた耐食性の層が得られ
る。同時にとくに約0.1〜10mmの厚さで被覆され
るこの熱可塑性樹脂は第３〜８図の成形体の場合
容易に溶接することができる。 本発明による積層複合板およびその製法の利点
は材料をほぼ無制限に成形しうることにある。と
くにこの積層複合板の管としての使用は重要であ
る。 平面および簡単に曲げた複合板は公知の方法で
製造し、相当する型によつて曲げられるけれど、
管を製造する場合多数の製法が使用される。たと
えば遠心流しこみ法が使用され、連続的作業工程
ですべての層が次々に重ねられ、その際初めは有
機材料の射出ヘツド、次に無機材料の射出ヘツド
が挿入される。硬化は熱風および赤外線で行わ
れ、温度は80℃を超えてはならない。 もう１つの方法はフイラメントワインデイング
法である。この場合カバー層はこの方法で被覆さ
れるけれど、心材は特殊な装置により心棒の上に
つくられ、その際ロービングおよび（または）織
物帯の上へ無機混合物が相当する厚さで帯の形で
心棒の周りに巻かれる。中間層は手により機械の
上につくることができ、１つまたは多数のカバー
層の１部または全部も同様である。 本発明の積層複合板またはこれから製造した成
形体は公知の方法でさらに処理し、その表面層に
プラスチツクを塗布し、スプレーし、かつまたは
砂で被覆することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明による積層複合板の２
つの実施例の断面図、第３〜第８図はこの複合板
よりなる種々の形の成形体の断面図である。 １０……心材、１２，１４……中間層、１１，
１３……カバー層、２０，２２……心材、２１…
…強化繊維層、２３，２５……中間層、２４，２
６……カバー層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬化した無機結合材からなる心材層および力
   伝達可能に心材層と結合した少なくとも片面の繊
   維強化したカバー層を有する積層複合板におい
   て、心材層１０とプラスチツクからなるカバー層
   １１，１３の間に未硬化状態で水で稀釈しうる硬
   化した天然または合成樹脂からなる繊維強化した
   中間層を備えていることを特徴とする積層複合
   板。 ２ 中間層１２，１４がエポキシ樹脂からなる特
   許請求の範囲第１項記載の積層複合板。