JPS62260755A - 炭素繊維補強セメント製品の製造方法 - Google Patents

炭素繊維補強セメント製品の製造方法

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JPS62260755A
JPS62260755A JP10445386A JP10445386A JPS62260755A JP S62260755 A JPS62260755 A JP S62260755A JP 10445386 A JP10445386 A JP 10445386A JP 10445386 A JP10445386 A JP 10445386A JP S62260755 A JPS62260755 A JP S62260755A
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室賀 五郎
武富 安昭
正浩 東
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Mitsubishi Oil Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ 本発明は、炭素m雄補強セメント製品の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、セメント製品中に炭素繊維クロス
、炭素繊維マット、ペーパー状炭素繊維などの平面状炭
素繊維製品あるいは炭素の長繊維、短繊維を層状に配す
ることより成る炭素繊維補強セメント製品の製造方法に
関する。
[従来の技術] セメント製品の補強方法としては、アスベスト湛雄ある
いはガラス繊維を混入することか現在広く行われている
さらに最近ては、強度の一居の向上を目的としてセメン
ト製品の補強のために炭素繊維か用いられることかある
、セメント製品の補強のために炭素tallを用いるこ
とは最新の技術であり、炭素繊維補強セメント製品の製
造方法として決定的なものは現在のところ存在しないが
、セメント製品中における炭素繊維の分布形態からは次
の二通りの方法がある。
即ち、長さ 3〜lh■程度に切断した短繊維(チョツ
プドファイバー)をセメントモルタルと三次元的に均一
に混合する方法と炭素繊維を二次元的に層状に配丹する
方法である。
短fa維を三次元的に均一に混合して補強する方法は、
炭素繊維を均一に分散混合することが難しい、即ちセメ
ントモルタルとチョツプドファイバーを混合する湿式混
合の場合、あるいはセメント、砂とチョツプドファイバ
ーを混合した後に水を加える乾式混合の場合の、いずれ
の方法においても炭素amか相互に固まり、いわゆるフ
ァイバーボールが発生し易く、また混合蒔に気泡を取り
込み易く製品の強度の発現が阻害される恐れがある。
一方、本発明か対象とする技術である、炭素繊維を二次
元的に層状に配して補強する方法は、上記のような欠点
ないし不都合が見られない技術であるか、該技術も次項
て述べるような理由により、所期の補強効果を発現させ
ることが難しい。
[発明が解決しようとする問題点] 炭素繊維を二次元的に配してセメント製品の補強を行う
場合の第一の問題点は、炭素wL維層内にセメントモル
タルが混入し難いことである。炭素mMtは親木性が小
さく、アスベストmM1等と異なり木質的にセメントモ
ルタルとなじみにくい、さらにセメントモルタルを構成
する砂や骨材粒子のうち成る粒子径以上のものは物理的
に炭素#l維間隙に入ワて行くことか不可能である。従
って、このような状態て炭素繊維層内ル層るセメント製
品を製造しても炭素縁m層内における剥離のために強度
を発現することはてきない。
次に問題となるのは、炭素繊維層とセメントモルタル層
との接着力が小さいという点である。何らかの手段によ
り炭素繊維層内の澗敲の問題を解決したとしても、炭素
ta雑居とセメントモルタル層との結合か十分でない、
即ち両者の接触界面においては、平面的な接触となるた
めに炭素mraとセメントモルタルとの複雑なからみ合
いによる結合か期待てきないことと炭素Fa維とセメン
トモルタルとの化学的な結合力が非常に小さいことによ
り層間ての利殖か起こり易い。
本発明は、上記のような炭素繊維層内における21IS
の問題、および炭素繊維層とセメントモルタル層との居
間剥離の問題の両者を一挙に解決することを技術的課題
とするものである。
[問題点を解決するための手段] 上記技術的課題を解決する本発明は、炭素ta維を層状
に配して炭素縁In層とセメントモルタル層とを各1層
以上積層して成る炭素繊維補強セメント製品の製造方法
において、該炭素1a雄居の内部及び該炭素繊維層とセ
メントモルタル層との界面に、該セメントモルタル居の
凝結か終了した時点において、未た粘着性を有している
エポキシ樹脂組成物を存在させることを特徴とする。
本発明の好ましい実施jE様は、(1)エポキシ樹脂組
成物か主剤および硬化剤を混合したものから成り、主剤
が(八)常温で液状のエポキシ樹脂。
(II)石油の潤滑油留分のエキストラクト、(C)ノ
ニルフェノールまたはジノニルフェノールを必須成分と
し、硬化剤か常温て液状のポリアミド樹脂であること、
(2)主剤の組成か(A)常温で液状のエポキシ樹脂1
5〜80wt%、好ましくは20〜60wt%、(B)
石油の潤滑油留分のエキストラクト10〜84WL%、
好ましく ハ25〜75wt%、(C) / = J[
/ 7 xノールまたはジノニルフェノールl〜zow
t%、好ましくはlN1591t%であること、である
本発明において、エポキシ樹脂組成物とは、後に詳述す
るごとく、エポキシ樹脂と硬化剤の他に、改質あるいは
増量を目的として、第3成分(一種類とは限らない)を
加えた混合物をいう。
また、セメントモルタルとはJIS A 020:I 
rコンクリート用語」に記載されているモルタルをいう
以下、本発明について詳述する。
本発明においては、セメントモルタルが炭素繊維層内に
侵入しないために起こる炭素繊維層内での剥離を防止す
るために、エポキシ樹脂組成物を炭素繊維層内に含浸さ
せることで解決した。エポキシ樹脂は炭素繊維となじみ
がよく、相互の接着力が強いことは、本発明か対象とす
る炭素H&維補強セメント製品において、予想をはるか
に超える程であった。
次に炭素繊維層とセメントモルタル層との界面における
結合力を強めるためには、セメントモルタルと炭素繊維
とを直接接触させずにエポキシ樹脂組成物を介して接着
させることて解決した。
エポキシ樹脂組成物は炭素繊維はもちろんセメントモル
タルとも強く接着するが、接着界面に水か存在する場合
、接着が阻害される。実際にエポキシ樹脂組成物を含浸
した炭素繊維層を含有するセメント製品を製造する場合
に、水分を多量に含むセメントモルタルを打ち継いで行
く必要があり、エポキシ樹脂m酸物とセメントモルタル
の接着界面における水分の存在は不可避である。本発明
においては、セメントの水和反応によりてセメントモル
タル中の水分か経時的に減少することを利用することに
より、この問題を解決した。
即ち、セメントモルタルが凝結した時点においては、接
着界面にはエポキシ樹脂組成物とモルタルとの接着を実
質的に阻害する程の水分が存在しない。このため、セメ
ントモルタル居の凝結が終了した時点においてエポキシ
樹脂組成物が未だ粘若性を有していれば、以後の硬化に
よりエポキシ樹脂組成物は炭素繊維層とセメントモルタ
ルを強固に結合する。
セメントモルタルの凝結とは、セメントモルタルが混合
直後の流動体から固体に変化する現象をいう。凝結に要
する時間は種々の条件によって異なるか一例を上げれば
、普通ポルトランドセメントと7号硅砂を用いて、砂・
セメント比0.5、水・セメント比40%のセメントモ
ルタルの場合。
混合から凝結終了までに要する時間は常温で約3時間で
ある。
エポキシ樹脂組成物とは、エポキシ樹脂と硬化剤の他に
単独または複数の成分を加えた混合組成物をいう。本発
明を実施するに当っては、エポキシ樹脂、硬化剤、第3
成分を使用直前に混合してもよいが、あらかじめ第3成
分をエポキシ樹脂または硬化剤に混合しておくいわゆる
二液タイプとして使用する方か一般的である。
エポキシ樹脂はすぐれた性質を有する樹脂であるが、高
価なことがその利用の拡大を妨げている要因となってい
る。
本発明は、主としてエポキシ樹脂の増量のために第3成
分を混合して用いることを好ましい条件としているか、
第3成分を加えないてエポキシ樹脂を用いても差し支え
ない。第3成分としては。
コールタール、各種の分解残油なとは好ましく、石油の
潤滑油留分なフルフラール、フェノール、クレゾール等
の溶剤で処理したエキストラクトが特に好ましい。
エキストラクトなエポキシ樹脂に混合して用いる場合1
両者の相溶性を改良するためにノニルフェノールまたは
ジノニルフェノールを加えることが好ましい。相溶性を
改良するためのノニルフェノールまたはジノニルフェノ
ールの混合量はエポキシ樹脂とエキストラクトの混合比
によって異なるが、エポキシ樹脂とエキストラクトの合
計の量に対して20wt%以下でよい。例えば、ビスフ
ェノールAタイプのエポキシ樹脂(25℃における粘度
130ボイズ)と潤滑油留分のフルフラールエキストラ
クト(25℃における粘度7ボイズ)を重量比で1対2
に混合したものに対してジノニルフェノールを10wt
%混合すれば、この三成分より成る組成物は0°C以上
の温度において相溶し、長時間貯蔵しても相分離するこ
とはない。
上記三成分を主剤側(エポキシ樹脂を含む側)の必須成
分として用いる場合は、硬化剤としては常温て液状のポ
リアミド樹脂を用いることが硬化物の性能の上から特に
好ましい。他の硬化剤を用いると硬化後にエキストラク
トのブリーディング(にじみ出し)か起こり、硬化物の
性能か劣る場合がある。エポキシ樹脂の硬化剤として用
いるポリアミド樹脂とは、ダイマー酸とポリアミンの縮
合により生成するものをいう。
[作用] 炭素m雑居にエポキシ樹脂組成物を含浸することにより
、炭素amは相互に固着され炭素繊維層内における剥離
が防止される。
エポキシ樹脂組成物がセメントモルタルの凝結終了後に
粘着性を有していることにより、セメントモルタルに含
まれていた水による接着に対する悪影響がなくなり、炭
素m雑居とセメントモルタル層はエポキシ樹脂組成物に
より強固に接着され、居間での剥離が防止される。
[実施例] 以下、本発明について実施例を挙げて説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
実施例1 本発明の方法により1寸法(縦×横×厚さ)が30cm
x :lOc+aX  4cmの5層より成る炭素am
補強セメントモルタル成型品を製作した。各居の内容は
次のよってある。
第1居:セメントモルタル層 第2層:エポキシ樹脂組成物を含浸した炭素繊維クロス
層 第3層:セメントモルタル層 第4F3:エポキシ樹脂組成物を含浸した炭素繊維クロ
ス層 第5層:セメントモルタル層 セメントモルタルは、普通ポルトランドセメントと7号
硅砂を砂・セメント比0.5、水・セメント比40%で
混合した。このセメントモルタルは20℃において、混
合後3時間で凝結が完了する。
エポキシ樹脂組成物は、ビスフェノールAタイプのエポ
キシ樹脂(25℃における粘度130ボイズ)100重
量部1石1石用滑油留分のエキストラクト(25℃にお
ける粘度7ボイズ)200重量部、ジノニルフェノール
15重量部をあらかじめ混合しておき主剤とし、使用直
前にポリアミド樹脂硬化剤(25℃における粘度23ポ
イズ)を混合したものである。主剤と硬化剤の混合比は
、重量比て7:1である。このエポキシ樹脂![lj&
物は、混合後厚さS+i+s以下に拡げて20℃に保持
した場合、4時間後てあっても粘着性を有している。
炭素繊維クロスは、 PAN糸長m!iを平織にしだも
のて、厚さ0.3層犀、目付260g/m”である。
次に製造方法について説明する。
成型に先立ち、セメントモルタルを混合し、続いてエポ
キシ樹脂組成物の主剤と硬化剤を十分混合する。セメン
トモルタルとエポキシ樹脂組成物の混合後、直ちに型枠
(内寸法3Qcsx 30cmx  4C!l)の底面
に第1層としてセメントモルタルを厚さSmmに打設し
た。第1層打設後直ちにエポキシ樹脂組成物を厚さ1m
sに第1層上に塗布し。
30cIIx 30c■の寸法の炭素繊維クロスを重ね
、上部より押しつけてエポキシ樹脂組r&物をクロス上
面にしみ出させる(第2層)。次いて第3居のセメント
モルタルを厚さ17cmに打ち継ぎ、第4居のエポキシ
樹脂含浸炭素繊維を第2層と同様に配し、その上に第5
居のセメントモルタルを打ち継ぎ全体の厚さを4c*と
した。
このセメントモルタル成型品を温度20℃、湿度65%
の雰囲気て気中養生し、材令28日目に輻4C11に切
り出して曲げ強度を3点曲げ試験により測定した。試験
条件はスパン長さ10cm、載荷速度0.5+*m/w
inである。曲げ試験の結果、曲げ強度は280kg/
crn’であった。
比較例1 エポキシ樹脂組成物を用いないで、実施例1と同様の5
層より成る炭素繊維補強セメントモルタル成型品を製作
した。
このものを実施例1におけると同様に養生し、材令28
日目に幅4cI11に切り出して、実施例1と同条件で
曲げ試験を行ったところ曲げ強度は120kg/crn
’であった。
比較例2 エポキシ樹脂組成物の主剤に、硬化反応促進のためにフ
ェノール10wt%を加えた他は実施例1と全く同様に
して、5層より成るJ22層維補強セメントモルタル成
型品を製作した。
本比較例に用いたエポキシ樹脂組成物は、主剤と硬化剤
を混合後粘若性を失うまでの時間が、5mm以下の厚さ
にして20℃で保持した場合。
1.5時間以下であった。
本比較例に用いたセメントモルタルは混合後。
凝結終了まてに3時間を要するので、本比較例の場合エ
ポキシ樹脂組成物が粘着性を失った時点でセメントモル
タルの凝結は終了していない。
この成型品を実施例1と同様に養生し、材令28日目に
幅4c+sに切り出して、実施例1と同条件て曲げ試験
を行ったところ9:1kg/crt+’であり、曲げ強
度測定後の断片には、エポキシ樹脂組成物を含浸した炭
素繊維層とセメントモルタル層との層間の剥離が見られ
た。
[発明の効果コ 本発明は、炭素m離層中にエポキシ樹脂組成物を含浸さ
せることにより炭素m離層内における剥離を防止する効
果があり、また炭素縁lIB層とセメントモルタル層は
エポキシ樹脂組成物により接着されているので居間の剥
離も防止でき、炭素繊維の引っ張り強さを十分生かした
補強が行える。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭素繊維を層状に配して成る炭素繊維層とセメン
    トモルタル層とを各1層以上積層して成る炭素繊維補強
    セメント製品の製造方法において、該炭素繊維層の内部
    及び該炭素繊維層とセメントモルタル層との界面に、該
    セメントモルタル居の凝結が終了した時点において、未
    だ粘着性を有しているエポキシ樹脂組成物を存在させる
    ことを特徴とする炭素繊維補強セメント製品の製造方法
  2. (2)エポキシ樹脂組成物が主剤および硬化剤を混合し
    たものから成り、主剤が(A)常温で液状のエポキシ樹
    脂、(B)石油の潤滑油留分のエキストラクト、(C)
    ノニルフェノールまたはジノニルフェノールを必須成分
    とし、硬化剤が常温で液状のポリアミド樹脂であること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の炭素繊維補強
    セメント製品の製造方法。
  3. (3)主剤の組成が(A)常温で液状のエポキシ樹脂1
    5〜80wt%、(B)石油の潤滑油留分のエキストラ
    クト10〜84Wt%、(C)ノニルフェノールまたは
    ジノニルフェノール1〜20重量%であることを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載の炭素繊維補強セメント
    製品の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015085564A (ja) * 2013-10-29 2015-05-07 槌屋ティスコ株式会社 複合構造体の施工方法及び複合構造体

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5496527A (en) * 1977-12-29 1979-07-31 Union Carbide Corp Method of making strengthened structure having good bending strength by incorporating carbon multifilament strands

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