JPS62297265A - 炭素繊維複合高強度耐火物 - Google Patents

炭素繊維複合高強度耐火物

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JPS62297265A
JPS62297265A JP61138483A JP13848386A JPS62297265A JP S62297265 A JPS62297265 A JP S62297265A JP 61138483 A JP61138483 A JP 61138483A JP 13848386 A JP13848386 A JP 13848386A JP S62297265 A JPS62297265 A JP S62297265A
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鈴木　邦臣
和久 斉藤
博靖 小川
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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】 ３、発明の詳細な説明 Ｃ産業上の利用分野〕　　゛ 本発明は連続炭素繊維と水硬性無機微粉体水和物とから
なる高強度な耐火物に関し、この耐火物は併せて軽量性
、耐腐食性、耐アルカリ土類金属調湿性、透湿性、導電
性、電波シールド性２寸法安定性等に冨み、且つ再切削
性２適電による発熱性、低熱伝導性をも有する。
〔従来の技術〕
炭素繊維と水硬性無機微粉体と水を含む成形物は、水硬
性無機微粉体の水和物をマトリックスとする製品（所謂
モルタル、コンクリート）の強度不足を、炭素繊維の有
する引っ張り強度と弾性率とを利用して補うために開発
されたものであり、従来は、前記成形物を構成するため
に、短繊維状の炭素繊維を水硬性無機材と水と骨材及び
種々のセメント用混和剤（材）又はこれらの一部に混ぜ
てなる組成体を成形硬化させる手段が一般的であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、前記の手段によると、炭素繊維はその弾
性率が高く、屈曲に弱いため混練中に折れることが多く
、これを防止するためには、骨材として丸い形状のもの
を使用する、空気を入れる、ポリマーを混入する、混練
法を工夫する等の余分な配慮が必要になるという問題点
がある。この方法によると炭素繊維の混入率の上限は体
積比５％程度である。またこの手段によると、水硬性無
機材の寸法について、例えば最大粒径が４５μｍ以下の
セメントの使用が良い結果を得るとか、普通ポルトラン
ドセンメトに平均粒径０．１μｍ程度の潜在水硬性無機
材である超微粉シリカの添加が良い結果を与えるという
報告があるが、炭素繊維が屈曲に弱いということに対し
、充分な配慮がなされておらず、水硬性無機微粉体の硬
化体内における炭素繊維の直線性と均一な分散性が確保
されにくいために、炭素繊維の有する補強作用が有効に
機能しないという問題点もある。また、超微粒子シリカ
の添加は、セメント粒子間や繊維とセメント粒子間の空
隙を埋めることにより、繊維と水硬物との付着力を高め
るとしているが、超微粒子シリカの反応はポゾラン反応
であり、それによって　　−生成する水硬物の付着力は
それほど大きくなく、　　・また不充分である。
また、連続繊維への含浸法としては、ガラス繊維強化プ
ラスチックの公知の成形方法であるハンドレイアップ、
フィラメントワインディング、プルプレッシング等と同
様な方法が採用されているが、これらの方法では、粒度
に特別に留意することなく普通のポルトランドセメント
又はやや小さい粒径（平均粒径２０μｍ）のポルトラン
ドセメントを使用し、平均粒径０．１μｍの超微粒シリ
カを含む種々の混和材を添加しているため、炭素繊維の
体積比は１０％前後までが限界であった。そしてこの方
法では、炭素繊維は一次元配向はされるものの、炭素繊
維の微視的な直線性と繊維１本１本の分散が確保されに
くいため炭素繊維の有する補強作用が有効に機能しない
という問題点がある。またこの手段は、セメント粒子が
前記のように平均粒径が大きく、また最大粒径が１００
μｍのものが含まれているため、炭素繊維の間にセメン
ト粒子が充分に回り込んでいないことが原因して、炭素
繊維とセメントとの結合が不充分になるという、前記と
同様な問題点もある。
炭素繊維としてマントまたはクロスを用い、これを水硬
性無機材と種々のセメント用混和剤（材）とで固める手
段もあるが、これも前記と同様の問題点があり、且つ炭
素繊維の体積比はせいぜい５％以下であって、これによ
り構成される組成体の強度はそれほど高くない。
この発明はこのような従来技術の問題点に着目してなさ
れたものであり、炭素繊維の連続繊維を用い、各炭素繊
維間に水硬性無機微粉体、特にセメント粒子が充分に回
り込んで、炭素繊維間を水硬性無機微粉体の水和物によ
って強固に連結させ、且つ多量の炭素繊維の含有を可能
にして高強度にするとともに、炭素繊維の有する強度特
性以外の緒特性を発揮する耐火物を得ることを目的とし
ている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明の高強度耐火物は、炭素繊維と水硬性無機微粉
体とを含み、前記炭素繊維は、連続繊維で且つ含有量が
全体に対する体積比で１０〜３０％であり、また水硬性
無機微粉体は、平均粒径が炭素繊維の直径以下であり且
つ各炭素繊維間に前記水硬性無機微粉体の水和物が介在
されてなる。
〔作用〕
連続炭素繊維は、耐火物の一方の端部から他方の端部に
向けて連続する炭素繊維であり、これが耐火物に体積比
で１０％から３０％まで含まれていてその上限値が高い
ため、多量の炭素繊維を含むことが可能であるから、こ
の耐火物の強度が増大する。１０％未満の場合は、水硬
性無機微粉体の硬化体の乾燥収縮が通常のものより大き
く、この収縮を拘束しきれないため耐火物内部にひびわ
れ等を生じ易く、期待する効果が発揮されない。
また、炎などによってこの耐火物が加熱された場合には
、炭素繊維間に介在する水硬性無機微粉体の水和物は、
熱膨張、脱水による収縮等によりひび割れを生じる力が
働くが、炭素繊維の有する高弾性及び熱膨張係数が、は
ぼ ０〜−〇、　Ｉ　Ｘ　１０−’／’Ｃ とやや収縮側にあることから、この炭素繊維が連続繊維
であって、これが耐火物内に均一にある程度以上の量が
分散されていれば、耐火物に全体的にも微視的にも「だ
が」を掛けたようになり、ひび割れの発生が抑制される
ことにより、高強度が保持される。しかし、炭素繊維の
含有率が１０％未満の場合はこの作用が少なく、従って
高い耐火性は期待されない。
また水硬性無機微粉体は、その平均粒径が炭素繊維の直
径以下であるから、水硬性無機微粉体が各炭素繊維間に
充分に回り込み、この水硬性無機微粉体の水和物が各炭
素繊維間を確実に連結することになるため、この意味か
らもこの耐火物の強度を増大させている。なお、水硬性
微粉体は、ポルトランドセメント、アルミナセメント、
耐硫酸塩セメント、高炉セメントまたはこれらと潜在水
硬性を有する超微粒子シリカとの混合物の微粉体または
これらを主成分とする微粉体である。
また高体積比で炭素繊維を一次元配向しても、炭素繊維
の微視的な直線性と繊維１本１本の分散性が確保される
。
また、炭素繊維は、その弾性率が高いため屈曲に弱い性
質を有している。本発明の製法の１つである繊維束連続
含浸法において、水硬性無機微粉体スラリー中に粒径の
大きなものが存在すると、その部分で屈曲が起こり、か
つ高体積比で炭素繊維が存在する場合には、大きい粒子
が動かすのにより大きな力を必要とし、炭素繊維が折れ
るような力が作用する。炭素繊維束の１部の繊維が折れ
ると、折れた繊維が含浸装置のガイド類に付いて次々と
他の繊維を折り、しいては炭素繊維束全体を切断してい
まう。本発明のようにマトリックスとなる水硬性無機微
粉体スラリーの粒径を炭素繊維の直径より小さく制限す
ることにより、炭素繊維束に水硬性無機微粉体スラリー
を始めて工業的規模の速度で連続的に含浸することが可
能となる。
さらにこの発明にかかる耐火物は、ナイフ等で竹や木と
同等の可切削性を備えていて、用途に応じて切削、切断
加工により硬化物を所定の形状。
寸法に設定するものとする。
以下に、本発明の耐火物について表−１のような成分と
配合例を挙げて説明する。この表のような成分と配合の
配合物を基礎としており、これを硬化させて得たもので
ある。
はじめに表の配合物（まだ固まらない配合物）について
説明すると、このまだ固まらない配合物の単位容積当り
の重量は、１．７７　ｋｇｆ　／１である。
ここでは、繊維補強効果を向上させるため、直径７μｍ
のＰＡＮ系（ポリアクリロニトリル）高強度炭素繊維を
用いている。しかし、この炭素繊維は弾性率が極めて高
いため、単に前記配合物を混合すると炭素繊維が折れる
ことから、それを防止するために炭素繊維を連続繊維と
し、これに弱い引っ張り力を加えた状態で水硬性無機微
粉体スラリー（セメントスラリー）を含浸させる繊維束
連続浸漬法により、炭素繊維の各単体の間にセメント粒
子を回り込ませることができ、また炭素繊維の折損を防
ぐことができた。前記ＰＡＮ系炭素繊維に代えてレーヨ
ン系、ピッチ系の炭素繊維を用いることもでき、またそ
の直径を、例えば６．４又は８．０μｍのように適宜選
択することもできる。
表−１ ここでのセメントはこの発明に用いる水硬性無機微粉体
として使用するものであり、超微粉末高炉系セメントを
用いている。このセメントの平均粒径は４μｍである。
セメントの粒径が炭素繊維の直径７μｍより大きいと炭
素繊維のまわりにセメントスラリーがまわり込みに＜＜
、炭素繊維を損傷しやすく、炭素繊維の性能を十分に発
揮させることが難しいので好ましくない。前記炭素繊維
の直径７μｍより大きい直径の粒子は前記セメント全体
の１０％とし、最大粒径を１０μｍとしたものを用いた
。炭素繊維の直径より大きな粒子の含有率は、セメント
全体の３０％程度までは可能であるが、これを超えると
、含有率の高い炭素繊維の間に入り込んだときに炭素繊
維に曲げが発生して、組成体の硬化後の部材の強度や弾
性率が低下するおそれがあるので平均粒径を７μｍ以下
にする必要がある。而して、炭素繊維の含有率を向上さ
せ、且つ各炭素繊維間にセメント粒子を回り込ませて、
各炭素繊維間での同繊維とセメント粒子との結合力を確
保するためには、炭素繊維の直径よりも大きい直径のセ
メント粒子は、セメント全体の３０％程度以下であるこ
とが好ましく、この粒子は少ないほど好適となる。
前記大きな粒子が３０％程度以上存在すると、前記セメ
ントペーストを含浸させる段階で炭素繊維を屈曲するよ
うな力が作用するため、炭素繊維の一部が折れ、この折
れた繊維が、配合物の含浸法である繊維東連続浸漬法等
に使用される装置のガイド類（ローラ等）に付着して、
ここを通過する炭素繊維が次々に折れることがあり、す
ると最終的には炭素繊維の東全体が破断してしまって組
成体の連続生産が不可能になることもあるから、前記大
きな粒子の含有率が前記３０％程度を超えないように制
御すべきである。炭素繊維含有量が１０〜２０％未満の
場合は３０％以下、炭素繊維含有量が２０〜３０％の場
合には２０％以下である。フィラメントワインデインク
法やプルプレノシング法で水硬性硬化体内に、体積比で
１０％程度の炭素繊維を含有させた例が報告されている
が、調合や方法等の詳細が明らかにされておらず、従来
技術では炭素繊維が含浸工程で折れることにより連続的
に含浸させるのが困難であったと推測される。発明者ら
の調査によれば、上記の方法やプリプレグ法でこの発明
のように体積比で１０〜３０％の炭素繊維を混入した配
合物が大量に装造されたという事実は存在しない。
逆に、前記セメントの粒子に細かいものが多すぎると、
混練水の含有率が高くなりすぎて硬化後の乾燥収縮が大
きくなるため、マトリックスとしての力学特性が低下す
る。このため、前記セメント粒子の平均粒径は前記炭素
繊維の直径の２０〜１００％の範囲にあることが好まし
く、この実施例では平均粒径が前記のように４μｍであ
るから、これは炭素繊維の直径の約５７％である。
従来は細かいセメント粒子を用いてはいるが、それでも
最大粒径が数１０μｍと大きいため、前記のような連続
生産において炭素繊維の折れを防止し、且つ炭素繊維の
含有率を全体の体積比１０％以上とすることは困難であ
ったが、本発明ではセメント粒子の径を前記の条件にし
たために、炭素繊維の含有率を組成体全体の体積比３０
％まで可能になった。
なお、この配合物に用いる前記超微粉末セメントは、水
中に均一な状態で分散させることが難しいことから、こ
れを改良し、また混純水を減少させることにより硬化後
の部材の強度向上や乾燥収縮の低減等のように諸物性を
改良するために、高性能減水剤（ナフタレンスルホン酸
／ホルムアルデヒド縮合体、精製リグニンスルホン酸塩
又はメラミンスルホン酸塩あるいはこれらの混合物、と
りわけナフタレンスルホン酸／ホルムアルデヒド縮合体
のアルカリ及びアルカリ土類金属塩からなる種類が特に
効果があり、市販製品では商品名マイティとよばれてい
る。）を添加する手段を採ってもよい。しかし、高性能
減水剤を大量に添加したスラリーは、粘稠な液状を呈し
且つセメント粒子が分離する傾向が強いが、この分離の
おそれが高い場合には分離防止剤を用いればよい。
分離防止剤としては粒径２．０〜０．１μｍの超微粒子
シリカを前記の表の通りに用いた。この超微粒子シリカ
により、含浸工程で充分な分離防止効果を出すためには
セメント重量の６〜７％程度以上を用いることが必要に
なるが、同３０％程度以上になると混練水の増加などを
もたらすため好ましくない。この実施例では超微粒子シ
リカをセメント重量の約２０％としている。またこの超
微粒子シリカの添加は、セメント粒子間の空隙にある水
の部分を部分的に超微粒子シリカで埋めて、セメント粒
子と炭素繊維との間の結合力を増加する作用もあるが、
主たる目的は含浸法で炭素繊維の折れるのを防止し、連
続生産を可能にするためである。
また、この表−１では小さい粒径のセメントを使用した
うえ、水の含有量を大にしている。水／水硬性無機微粉
体（潜在水硬性無機微粉体を含む）総量比は４０〜６０
％であることが好ましい。
４０％以下の場合は含浸性が低下し、６０％以上の場合
は効果物の空隙が多くなり強度が低下する傾向がある。
このためこの配合物を硬化させてなる部材は、マトリッ
クスであるセメント硬化体が比較的軟らかく、引っ張り
歪みを、従来炭素繊維のマトリックスとして用いられて
いる水／セメント比の小さいセメント硬化体の１．５〜
２倍程度許容している。その結果、この発明の硬化体の
力学特性が向上した。また、発明者らの実験によれば、
許容する引っ張り歪みをさらに大にするためには、市販
の乾燥収縮低減剤および膨張材の添加等が効果的である
ことも分かった。
かくして連続炭素繊維の一次元配向の組合わせから形成
される各種配合物を、静置またはプレスや真水脱水など
して、セメント製品に通常行われている養生や高圧水蒸
気養生等の手段により養生。
硬化させて、この発明の高強度耐火物を形成する。
第１図は、耐火物ｌの一例の半断面図であり、硬化物１
を断面円形にした例である。なお、この図は説明の便宜
のためのものであって、高強度耐火物１の直径と、炭素
繊維２．センメトの水和物３゜シリカヒユームの水和物
４等の直径とは拡大率が相違している。この高強度耐火
物の中で最も直径の大きいものの大部分が炭素繊維２で
あり、セメントの水和物３の径はそれよりも大部分小さ
く、マタシリカヒュームの水和物４もセメントの水和物
３の間に混入される。前記の表における含有水分は一部
が水和に利用され、一部が吸着水として残っているが、
大体１０％程度が蒸発しその分の体積は気孔となってい
る。
これにより得られた高強度耐火物は、セメント等の水和
物と炭素繊維の結合が強固であり且つ炭素繊維の含有量
を大きくすることが可能になったため高強度、軽量の物
体となり、またこの物体の性状は、不燃で耐火性であり
、且つ耐腐食性、耐アルカリ性、自己調湿性、透湿性、
導電性、電波シールド性等に富み、且つ可憐削性、１ｉ
ｒｔ電による発熱性、低熱伝導性をも有する。
従って、前記高強度耐火物は、公知の連続炭素繊維強化
プラスチックの技術を用い、炭素繊維の種類、繊維の配
向、繊維の混入量を目的に応して変えて、目的に合致し
た形状とすることによって、その数々の有している特徴
を生がすことができる。
例えば、通電による発熱性と不燃性を生がして、多数の
人の集まる場所などで使用可能な、火災に対して安全な
暖房能力を有する椅子、高強度と耐火性及び耐食性を生
かした各種コンクリートや炉材の補強材、高強度と耐火
性および低熱伝導性を生かした各種ボルトやナンド及び
ビン等の連結材、各種特長を生かしてなる電波シールド
性を有する耐久性に冨む建物の壁板９間仕切り板、床板
、屋組材、パイプ等、また木材や各種金属製軽量型材及
び石材やタイル等の代替物、その他の材料として広く適
用（表−２に用途と特性の関係を示す。
）することができる。
またかかる高強度耐火物は、ナイフ等の刃物による切断
、切削が可能であり、恰も材木のように目的に応じた形
状１寸法に加工することができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明に用いられる炭素繊維は
配合物に体積比１０％から３０％まで含まれていて、そ
の上限値が高いため多量の連続した炭素繊維を含むこと
が可能であるから、この硬化物は単に強度が増大するだ
けでなく、不燃性でかつ耐火性を有する炭素繊維複合物
となり、炭素繊維の緒特性がそのまま保持されている。
また水硬性無機微粉体は、炭素繊維の直径より大きい粒
径のものが体積比３０％以下であって、多くが炭素繊維
の直径以下の粒径となり、平均粒径が炭素繊維の直径以
下となっているから、水硬性無機微粉体の水和物が各炭
素繊維間に充分に回り込み、この水硬性無機微粉体の水
和物が各炭素繊維間を確実に連結することになるため、
この意味からもこの発明に係る高強度耐火物の強度は増
大する。
特に、この発明において、水硬性無機微粉体の平均粒径
を前記のように極端に小さくしていることは、前記粉体
が炭素繊維を屈曲させることを防止することになり、且
つ炭素繊維相互の間隔を小さくすることができるから、
配合物の含有炭素繊維量の増大と含浸法による連続生産
を可能にしている。このことからも、この発明の高強度
耐火物では、水硬性無機微粉体の粒径を特定したことが
、第１に微視的にみても直線性を確保しながら多量の炭
素繊維の含有を工業的な規模で可能とし、且つ第２に炭
素繊維間を水硬性無機微粉体の水和物が強固でねばりが
ある状態で結合することを実現させたものであり、これ
らの結果、炭素繊維の有する特性を失うことなく、強度
等の力学特性に優れた耐火物を得ることができる効果が
ある。
そして、炎などによってこの耐火物が加熱された場合に
は、炭素繊維間に介在する水硬性無機微粉体の水和物は
、熱膨張、脱水による収縮等によりひび割れを生じる力
が働くが、炭素繊維の有する高弾性及び熱膨張係数が、
はぼ ０〜−〇、　Ｉ　Ｘ　１０−’／’Ｃ とやや収縮側にあり、且つこの炭素繊維が連続繊維であ
って、これが耐火物内に均−且つ大量に分散されている
ので、耐火物に全体的にも微視的にも「たが」を掛けた
ようになり、ひび割れの発生が抑制されることになるた
め、高強度が保持される。
さらにこの発明によれば、強度に優れておりながら、被
切削性に優れていて、使用目的に対応した加工をするこ
とができる効果もある。
〔実施例１〕 表−１に示したセメントスラリー（母材混合物）を調製
した。ここに、炭素繊維束（６０００フィラメト束、単
繊維直径７μｍ、引張強度４０５　ｋｇ／　ｒ　Ｉｌｌ
”　）を引張り張力２０ｍｇ／ｄ、速度ｌＯｍＺ分にて
連続的に浸漬し、ガイドバーでしぼったのち直径０．４
　ｍのドラム表面に拡幅しつつ平行にまき取り、ドラム
軸方向に切断し１２００Ｘ５００　Ｘ　Ｏ，７ｍｍの一
方向配向セメントスラリー含浸シートを複数作成した。
なお、超微粉末高炉系セメント、シリカ質超微粉体とし
てそれぞれ旧識セメント側〇日鐵スーパーファインとユ
ニオン化成−のホゾミックスＰ粗粒カット品を使用した
。
このものは、炭素繊維間にセメントスラリーが均一に含
浸し、しかも繊維は実質的に一方向に配向し柔軟性を有
していた。
これらのシートを強度測定用試験体としてｌＯｌｏＸｌ
ｏＸｌｏｏｏの型枠に一方向に揃えて積層するかたちで
充填した。熱伝導率測定用試験体は同様にして５０　Ｘ
　Ｌ　００　ｘ　２０　ｏ　ｍｍの型枠に充填した。
この型枠充填体を、そのま＼の状態で、水分が揮散しな
い雰囲気中２０゛Ｃにて２４時間静置後５０′Ｃ温水中
に４８時間浸漬し、さらに４週間室内に静置した。
このようにして得られた成形物の性能は表−３の通りで
あった。また、この硬化物の断面を走査型電子顕微鏡写
真にて示すと、第２図の通りである。
第２図において２は炭素繊維、５は母材を示す。
表−３ 〔実施例２］ 表−１に示したセメントスラリー（母材混合物）を調製
した。ここに、炭素繊維束（６０００フィラメト束、単
繊維直径７μｍ、引張強度４０５　ｋｇ／　ｆ　＋ｎ”
　）を引張り張力２０ｍｇ／ｄ、速度１０ｍ／分にて連
続的に；浸漬し、ガイドバーでしぼったのち直径０．４
ｍのドラム表面に拡幅しつつ平行にまき取り、ドラム軸
方向に切断し５００Ｘ５００　Ｘ　Ｏ，７ｘ＊の一方向
配向セメントスラリー含浸シートを３枚作成し、直ちに
それらを積層密着させた。その際、中間の１層のみを上
下２層と９０°Ｃ方向を変えた。なお、超微粉末高炉系
セメント。
シリカ質超微粉体としてそれぞれ旧識セメント（株の日
鐵スーパーファインとユニオン化成０１のボゾミソクス
Ｐ粗粒カット品を使用した。
このものは、炭素繊維間にセメントスラリーが均一に含
浸し、しかも繊維は実質的に一方向に配向し柔軟性を有
していた。
この積層したシートを平板上に設置し、そのま＼の状態
で、水分が揮散しない雰囲気中２０°Ｃにて２４時間静
置後５０°Ｃ温水中に４８時間浸漬し、さらに４週間室
内に静置し板状成形物たる耐火物１を得た。
この耐火物１を表層（３層積層板の両表面）の繊維の配
向方向が長手となるように２８０Ｘ２０×厚さ２龍の大
きさに切断した。このようにして得られた本発明の耐火
物ｌを第３図に示すような単純梁の形状に設置し、３等
分点２点集中前重方式で耐火物１に４５０　ｋｇｆ／ｃ
ａｌの曲げ応力度が加わるように１．５　ｋｇｆの荷重
を載荷した。この状態で、耐火物１の中央下方よりガス
バーナで２０分間加熱した。ガスバーナによる加熱条件
は、耐火物ｌの中央部で耐火物１より下方約５龍付近が
約１０００″Ｃになるものである。
なお、比較のために、全く同寸法の普通鋼についても同
一の条件で加熱をした。
この加熱による耐火物１及び普通鋼の温度は、それらの
中央上面（加熱面の反対面）に水ガラス系耐熱接着剤を
用いて張付したに熱電対によると略７００°Ｃ程度であ
った。加熱中の状況は、耐火物ｌ及び９通鋼のいずれも
赤く発光するほど灼熱していた。
中央部の変形については、耐火物１は普通鋼に比べて弾
性率が小さいので、１．５　ｋｇｆの載荷によってＱ、
５　ｎｍ程度のたわみを生じた。その後の加熱によるた
わみ量は５　ｎｍ程度であり、加熱終了直前のたわみ量
は６龍以下であった。
その後、加熱を停止したところ、たわみは約１龍程度ま
で急激に減少し、載荷を取り除いたところ、残留たわみ
はほぼゼロであった。
一方、普通鋼では、１．５　ｋｇｆの載荷によりたわみ
は０．１鰭程度と極くわずかであったが、加熱を継続す
ると徐々にたわみが増大し、加熱終了直前には約２５１
−強はどのたわみとなった。その後、加熱の停止及び除
荷を行ったが、たわみは回復することなく、残留たわみ
として残った。
このように、本発明にかかる高強度耐火物は、高温にお
いても耐力の低下が少なく、耐熱、耐火性に優れている
。表−１に示した母材混合物の中の超微粉末高炉系セメ
ントを平均粒径６μｍの普通ポルトランドセメント平均
粒径７μｍのアルミナセメント、平均粒径６μｍの耐硫
酸塩セメントに各々置き換えるかたちで、２８０ｘ２０
ｘ２璽−のセメントの種類の異なるだけの同様な板状成
形物について同様な試験を実施したところ、超微粉末高
炉系セメントで作成した板状と同様の借れた耐火性を示
した。
このように、本発明の耐火物が普通鋼に比べて　ｌ耐火
性に冨んでいる原因は、次に示すような理由にあると考
えられる。
■本発明耐火物に複合されている炭素繊維が無酸素下で
は２０００°Ｃ程度まで殆ど物性変化がないという優れ
た耐火性を有している。
■本発明において上記■の炭素繊維は水硬性無機微粉体
の水和物によって覆われていて、これの周囲に至る酸素
は殆ど遮蔽される。
■上記■の水硬性微粉体の水和物は、加熱によって熱膨
張したり、水和物の水が脱水したりして収縮することに
より、ひび割れを生じてマトリックスとしての機能を失
わせようとする力が作用するが、本発明耐火物では、高
弾性率で且つ熱膨張率が一〇、　ｌ　Ｘ　１０−’／’
Ｃと、やや高温になると収縮する性質を有する炭素繊維
が連続且つ略均−な状態で多量に存在しているため、全
体的にも微視的にもマトリックスである水硬性無機微粉
体の連続したひび割れの発生を防止し、全体として強度
を保持している。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施例を示す半断面図、第２図はこ
の発明の実施例１の繊維の断面形状とセメント粒子構造
とを示す電子顕微鏡写真（４３０倍）、第３Ｍは実施例
２における載荷加熱試験方法を示す略図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）炭素繊維と水和された水硬性無機微粉体とを含み
    、前記炭素繊維は、連続繊維で且つ含有量が全体に対す
    る体積比で１０〜３０％であり、また水硬性無機微粉体
    は、平均粒径が炭素繊維の直径以下であり且つ各炭素繊
    維間に前記水硬性無機微粉体の水和物が介在されてなる
    炭素繊維複合高強度耐火物。
  2. （２）水硬性無機微粉体は、炭素繊維の直径より大きい
    粒径のものが水硬性無機微粉体総量に対する体積比で３
    ０％以下である特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維複
    合高強度耐火物。
  3. （３）切断面で観察される、相隣接する炭素繊維間の距
    離が、該炭素繊維の半径より離れているものの割合が８
    ０％以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
    炭素繊維複合高強度耐火物。
  4. （４）気孔率が全体の体積比１０％以上である特許請求
    の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の炭素繊維
    複合高強度耐火物。
  5. （５）水硬性無機微粉体がポルトランドセメント、高炉
    セメント　アルミナセメント、耐硫酸塩セメントの少な
    くともいずれかの微粉体又はこれらを主成分とする微粉
    体である特許請求の範囲第１項ないし同第４項のいずれ
    かに記載の炭素繊維複合高強度耐火物。
  6. （６）高圧水蒸気養生により硬化されてなる特許請求の
    範囲第１項ないし同第５項のいずれかに記載の炭素繊維
    複合高強度耐火物。
  7. （７）水硬性無機微粉体の平均粒径が、炭素繊維の直径
    の５分の１以上の寸法である特許請求の範囲第１項ない
    し同第６項のいずれかに記載の炭素繊維複合高強度耐火
    物。
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