JPS63203876A - 補強用炭素繊維の表面処理法 - Google Patents

補強用炭素繊維の表面処理法

Info

Publication number
JPS63203876A
JPS63203876A JP62035731A JP3573187A JPS63203876A JP S63203876 A JPS63203876 A JP S63203876A JP 62035731 A JP62035731 A JP 62035731A JP 3573187 A JP3573187 A JP 3573187A JP S63203876 A JPS63203876 A JP S63203876A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
carbon fibers
epoxy resin
surface treatment
cement matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP62035731A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH042715B2 (ja
Inventor
隆 山田
隆介 林
中沢　好夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Original Assignee
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Steel Corp, Nippon Steel Chemical Co Ltd filed Critical Nippon Steel Corp
Priority to JP62035731A priority Critical patent/JPS63203876A/ja
Priority to US07/232,648 priority patent/US4902537A/en
Publication of JPS63203876A publication Critical patent/JPS63203876A/ja
Publication of JPH042715B2 publication Critical patent/JPH042715B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00—Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10—Coating or impregnating
    • C04B20/1018—Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029—Macromolecular compounds
    • C04B20/1037—Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/123—Oxides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/14—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with organic compounds, e.g. macromolecular compounds
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31511—Of epoxy ether

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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〕 本発明は、主として土木建築分野で屋根、壁、床等に使
用する炭素繊維強化モルタルあるいは炭素繊維強化コン
クリートに係わるものであり、補強材として用いられる
炭素繊維に表面処理を施し、炭素繊維とセメントマトリ
ックスとの接着力を向上させる方法に関するものでる。
〔従来の技術〕
炭素繊維は、その優れた機械的性質、例えば、比強度、
比弾性率、並びに耐薬品性等により、広い分野において
その有用性が認識され、大量に使用されてきている。そ
れらの分野で、炭素繊維はそのまま繊維として用いられ
ることは少なく、一般に補強材として使用されることが
多い。
従来、セメント系複合材料に炭素繊維を混合するという
試みはなされており、種々の特性が改善されるという結
果が報告されている。例えば、Ａｌｉ　（Ｃｅｍ、Ｃｏ
ｎｒ、Ｒｅｓ、＋　　２．１９７２．２０１−２１２）
、秋浜（鹿島建設技術研究所年報、第２９号、昭和５６
年）らによってその研究は報告されている。
これらの炭素繊維は、炭素繊維の形態等に関しては種々
の方法が用いられているが、それらを無サイジングある
いはエポキシ樹脂等で処理したものが使用されている。
しかし、これらの手法によるものでは炭素繊維〜セメン
トマトリックス間の接着力が低く、炭素繊維強化モルタ
ルあるいは炭素繊維強化コンクリートの信頼性を確保す
るには不十分であり、炭素繊維の強度を充分に利用でき
ているとはいえない。
この様に、炭素繊維はセメントマトリックスとの接着性
が悪いため、炭素繊維強化モルタル及び炭素繊維強化コ
ンクリートに炭素繊維の強度を充分に生かすことができ
なかった。このため炭素繊維の表面処理法として各種の
方法が検討されている。
しかし、無サイジングまたは表面酸化した状態で炭素繊
維束を補強材として使用する場合、ストランド中にはセ
メントマトリックスは浸透せず、外側の炭素繊維がセメ
ントマトリックスと接触するだけであり、この様な炭素
繊維束とセメントマトリックスとの接着性は不良である
。
また、炭素繊維をコロイダルシリカ（ＳｉＯ□）でサイ
ジングした場合、炭素繊維とセメントマトリックスとの
ぬれ性は改善されるが、ストランド中にセメントマトリ
ックスは浸透しないため、炭素繊維とセメントマトリッ
クスとの接着性は改善されない。
また、炭素繊維をエポキシ樹脂で集束して使用する方法
では、ストランドを構成するフィラメントに応力は伝わ
るが、エポキシ樹脂とセメントマトリックスとの接着が
悪いといった問題点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
この発明は、上述の様な問題点を除き、高性能な炭素繊
維強化モルタル及び炭素繊維強化コンクリートを実現す
るためになされたもので、セメントマトリックスとの接
着力を高め、信頼性の高い炭素繊維強化モルタル及び炭
素繊維強化コンクリートを与える炭素繊維の表面処理法
を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明はコロイダルシリカを添加した水溶性エポキシ
樹脂の水溶液を用い、炭素繊維もしくは炭素繊維束を被
覆あるいは含浸し、硬化させることを特徴とする補強用
炭素繊維の表面処理法である。
本発明の炭素繊維の表面処理法は、炭素繊維及び炭素繊
維のストランドの水溶性エポキシ樹脂にコロイダルシリ
カを５ｉＯｚｌが樹脂量に対して、樹脂の硬化が不十分
とならない範囲である１〜３０重量％となるようにブレ
ンドした水溶液を用いて、集束する工程を施すものであ
る。
即ち、水液性エポキシ樹脂乳化物に、水希釈により低粘
度化する自己乳化型エポキシ樹脂硬化剤を充分に混合し
た後、１〜１００ＩＩＩＩＩＩ程度のシリカ粒子（Ｓｉ
Ｏｚ）を水中に単分散させた高分子量珪酸のコロイド溶
液（コロイダルシリカ）と水を一定量添加して、充分攪
拌する事により安定なエマルジョンを作る。そのエマル
ジョン状態の水溶液を用いて、炭素繊維もしくは炭素繊
維束を被覆あるいは含浸し硬化させることにより、エポ
キシ樹脂のセメントマトリックスに対するぬれ性を改善
し、接着力を向上させ、炭素繊維の強度を充分に利用し
た炭素繊維強化モルタルまたは炭素繊維強化コンクリー
トを提供することが可能になる。
エポキシ樹脂は、取り扱い性、保存性の点から二液型エ
マルジョンタイプが好ましく、水溶性エポキシ樹脂とし
ては、例えば、油化シェル製のエピコート８２８，８３
４などがある。硬化剤としては、油化シェル製の５Ｅ−
１０，３Ｅ−１１などがある。又、コロイダルシリカと
しては、例えば、触媒化成製のＣａｔａＡ’ｏｉａ　　
５ｆｆ−３０゜５ｌ−３５０，５Ｃ−３０などがある。
この発明にかかる炭素繊維は、原料の種類、繊維化のプ
ロセスの違い、糸の長さの違い、フィラメント数の違い
、または、糸のままであるかクロスになっているか等、
炭素繊維の形態等に関して同等限定されるものではない
。但し、既にエポキシ基を持たない樹脂等の表面処理が
行われている場合には、これを除去した後にこの発明を
適用する方が効果的である。
本発明により、炭素繊維および連続炭素繊維ストランド
を、エポキシ樹脂とコロイダルシリカ（ＳｉＯ，）をブ
レンドした水溶液で集束することにより、炭素繊維とセ
メントマトリックスのぬれ性及び接着性を向上させ、信
頼性の高い炭素繊維強化モルタル及び炭素繊維強化コン
クリートを提供することが可能となった。
以下実施例により本発明の詳細な説明するが、本発明は
これらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例〕
実施例１ エポキシ樹脂（二液タイプ、主剤；エピコート８２８、
硬化剤５Ｒ−１１：油化シェル類）とコロイダルシリカ
（３１−３０，：触媒化成製）をＳｉｎｇが５重量％と
なるようにブレンドした後、水で希釈した水溶液を用い
て炭素繊維ストランド（１２，０００フイラメント、７
μｍ、引張強度２８０　ｋ、／、％　　：英コートルズ
社製）を集束した。
この炭素繊維ストランドとセメントマトリックス（普通
ポルトランドセメント（Ｃ）、細骨材：８号珪砂（Ｓ）
、水（Ｗ）　、Ｓ／Ｃ＝　０．５、Ｗ／Ｃ＝　０．５）
との接着力測定を、日本コンクリート工学協会の繊維の
付着試験方法（繊維補強コンクリートの試験方法に関す
る基準、ＪＣＩ−３Ｆ）に準じて行なった。
この試験方法とは、ブリケット型供試体の中央部の最少
断面部に、４本の繊維を配置させた仕切り板をつけ、繊
維の引き抜き方向に０．５ｍｍ／＋ｉｎの載荷速度で繊
゛維を引き抜き、荷重〜すペリ曲線を連続的に求める方
法である。
実施例２ エポキシ樹脂（二液タイプ、主剤；エピコート８２８、
硬化剤５Ｅ−１１：油化シェル類）とコロイダルシリカ
（Ｓｒ−３０，：触媒化成製）をＳｉｎ、が１０重量％
となるようにブレンドした後、水で希釈した水溶液を用
いて、実施例１と同じ炭素繊維ストランドを集束した。
この炭素繊維ストランドを用い、実施例１と同じセメン
トマトリックス、試験方法でその接着力を測定した。
実施例３ エポキシ樹脂（二液タイプ、主剤；エピコート８２８、
硬化剤５Ｅ−１１：油化シェル類）とコロイダルシリカ
（Ｓｒ−３０，：触媒化成製）をＳｉＯ□が１５重世％
となるようにブレンドした後、水で希釈した水溶液を用
いて実施例１と同じ炭素繊維ストランドを集束した。こ
の炭素繊維ストランドを用い、実施例１と同じセメント
マトリックス、試験方法でその接着力を測定した。
比較例１ 無サイジングの実施例１に用いたのと同じ炭素繊維スト
ランドを用い、実施例１と同じセメントマトリックス、
試験方法でその接着力を測定した。
比較例２ ３０重量％のＳｉＯ□を含むコロイダルシリカ（Ｓ７！
−３０、Ｓ７！−３５０，５Ｃ−３０：触媒化成製）で
サイジングした実施例１と同じ炭素繊維ストランドを用
い、実施例１と同じセメントマトリックス、試験方法で
その接着力を測定した。
比較例３ エポキシ樹脂で付着量が３５〜５０重量％となるように
サイジングした実施例１と同じ炭素繊維ストランドを用
い、実施例１と同じセメントマトリックス、試験方法で
その接着力を測定した。
以上の試験結果をまとめ第１表に示す。
第　　１　　表 〔発明の効果〕 本発明と連続炭素繊維ストランドをエポキシ樹脂とコロ
イダルシリカ（ＳｉＯ□）をブレンドした水溶液で集束
することにより、セメントマトリックスとのぬれ性及び
接着性を向上させ、信軽性の高い炭素繊維強化モルタル
及び炭素繊維強化コンクリートを与える炭素繊維の表面
処理法を得ることができる。
代理人　弁理士　茶　野　木　立　夫 手続−７ｒ１１正書（自発） 昭和６２年５月１１日

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）コロイダルシリカを添加した水溶性エポキシ樹脂
    の水溶液を用い、炭素繊維もしくは炭素繊維束を被覆あ
    るいは含浸し、硬化させることを特徴とする補強用炭素
    繊維の表面処理法。
  2. （２）水溶性エポキシ樹脂に対してコロイダルシリカを
    ＳｉＯ＿２が１〜３０重量％となる割合で含む水溶液を
    用いる特許請求の範囲第１項記載の補強用炭素繊維の表
    面処理法。
  3. （３）水溶性エポキシ樹脂が二液型エマルジョンタイプ
    である特許請求の範囲第１項記載の補強用炭素繊維の表
    面処理法。
JP62035731A 1987-02-20 1987-02-20 補強用炭素繊維の表面処理法 Granted JPS63203876A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62035731A JPS63203876A (ja) 1987-02-20 1987-02-20 補強用炭素繊維の表面処理法
US07/232,648 US4902537A (en) 1987-02-20 1988-08-16 Method for surface treatment of carbon fibers for reinforcement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62035731A JPS63203876A (ja) 1987-02-20 1987-02-20 補強用炭素繊維の表面処理法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63203876A true JPS63203876A (ja) 1988-08-23
JPH042715B2 JPH042715B2 (ja) 1992-01-20

Family

ID=12449981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62035731A Granted JPS63203876A (ja) 1987-02-20 1987-02-20 補強用炭素繊維の表面処理法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US4902537A (ja)
JP (1) JPS63203876A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003238698A (ja) * 2002-02-22 2003-08-27 Mitsubishi Rayon Co Ltd 繊維強化複合材料、繊維強化複合材料用の補強繊維、及び繊維強化複合材料の製造方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04266976A (ja) * 1990-10-31 1992-09-22 Dow Corning Corp 耐摩耗性熱硬化性エポキシコーティング組成物
FR2673572B1 (fr) * 1991-03-06 1994-09-30 Amy Element de monture de lunettes en resine synthetique et procede de fabrication.
DE69410050T2 (de) * 1993-10-13 1998-11-12 Mitsubishi Chem Corp Geschnittene Stränge aus Kohlenstoffasern und damit verstärkte hydraulische Verbundmaterialien
US5685902A (en) * 1994-12-19 1997-11-11 Mitsubishi Chemical Corporation Carbon fiber-reinforced concrete and method for preparing the same
US5648407A (en) * 1995-05-16 1997-07-15 Minnesota Mining And Manufacturing Company Curable resin sols and fiber-reinforced composites derived therefrom
US6541113B1 (en) 1998-07-24 2003-04-01 Cabot Corporation Methods for preparing silica-coated carbon products
US10544583B2 (en) 2010-10-15 2020-01-28 Constructive, L.L.C. Prefabricated masonry walls
US9932737B1 (en) 2010-10-15 2018-04-03 Constructive , Llc Prefabricated masonry lintels
US9926703B1 (en) 2010-10-15 2018-03-27 Constructive, Llc Prefabricated masonry wall panels
CN103173894B (zh) * 2013-03-28 2014-08-20 西北工业大学 一种麻纤维转化碳纤维的以达到缺陷修补的制备方法
CN104389167A (zh) * 2014-11-03 2015-03-04 哈尔滨工业大学 一种含有纳米粒子的涂层溶液及其应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6047953B2 (ja) * 1982-07-05 1985-10-24 東レ株式会社 高次加工性並びにコンポジツト物性に優れた炭素繊維
US4517245A (en) * 1984-01-26 1985-05-14 Hitco Non-ionic epoxy resin emulsion finishes for carbon fibers

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003238698A (ja) * 2002-02-22 2003-08-27 Mitsubishi Rayon Co Ltd 繊維強化複合材料、繊維強化複合材料用の補強繊維、及び繊維強化複合材料の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US4902537A (en) 1990-02-20
JPH042715B2 (ja) 1992-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3645961A (en) Impact resistant concrete admixture
Xu et al. Carbon fiber reinforced cement improved by using silane-treated carbon fibers
JPS63203876A (ja) 補強用炭素繊維の表面処理法
EP0599340B1 (en) Carbon fibers for reinforcement of cement and cement composite material
US20060155029A1 (en) Fiber reinforced cementitious material
JPS62128955A (ja) 建築用及び構造用材料の製造方法
CN106431131A (zh) 一种纤维增强高韧性高阻尼水泥基复合材料的制备方法
Grimer et al. The strengths of cements reinforced with glass fibres
JP2001519318A (ja) 賦形ファイバ−セメント製品及びこのような製品用の強化ファイバ
Xu et al. Effect of carbon fibers on the vibration-reduction ability of cement
WO1997032825A1 (en) Control of interface properties between fiber/cementitious material using plasma treatment
JP2837586B2 (ja) シリカ含有炭素繊維、その製造方法およびそれを使用した繊維補強セメント系材料
JP3394738B2 (ja) ポリプロピレン繊維を用いたモルタル又はコンクリート構造物の施工方法
JP2018111632A (ja) セメント補強用繊維材料
JPH0920536A (ja) 炭素繊維補強モルタル用の混和材
JP2660143B2 (ja) セメント補強用炭素繊維及びセメント複合体
JPS62226850A (ja) まだ固まらない組成体及びその製造方法
JPS61106447A (ja) ポリアクリロニトリル繊維補強セメントの製造方法
JPH1179804A (ja) 炭素繊維強化コンクリート
JPH0214860A (ja) 建築材料及びその製造法
JPH0740538Y2 (ja) セメント系成形体補強用繊維束
WO2019156214A1 (ja) 繊維強化コンクリート及びモルタル
KR970010294B1 (ko) 무기질 분말입자가 피복된 개질 탄소단섬유로 강화된 시멘트 복합판넬 및 그 제조방법
JPS62252355A (ja) セメント補強用繊維
JPH11171622A (ja) 繊維強化コンクリートおよびその製造方法