JPH01219080A - 塗装炭素繊維補強コンクリート板の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、炭素繊維を混入することにより補強された建
築資材として有用なコンクリート板の製造方法、特に美
装仕上げの目的に対して効果的な炭素繊維補強コンクリ
ート板の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セメント系マトリックスの固有の欠点である脆性的性質
は、これに適切な繊維物質、例えば炭素繊維を適量分散
させることによって大幅に改善される。近年、安価なピ
ッチ系炭素繊維の量産化が可能となってこの炭素繊維補
強コンクリート（以下、ｒＣＦ　ＲＣｌという。）の実
用化は更に進み、例エバ引張弾性係ｆｉカ（０，３〜１
．０）　Ｘ　１’０６ｋｇ／ｃｊｔ”ある炭素繊維を容
量比で０．５〜２０．０％混入したＣＦＲＣ板が開発（
特開昭５８−２０４８５６）されて、これまでのセメン
トコンクリートでは実現し得なかった強度特性、変形特
性、弾性特性などをもつ新構造材料として大きな期待が
よせられている。

一方、上記の素材を含むセメント製品は、耐久性、耐候
性、耐汚染性、耐水性、美粧性などの性能向上を図るた
め、各種の塗料で被覆するのが一般的である。従来、こ
のような目的で塗装を行なう場合には、セメント製品が
完全硬化した養生後に行なうことによって養生時に発生
するアルカリ分で塗膜が劣化したり、付着性が低下する
ことを防止している。しかるに、この方法では、セメン
ト製品の養生工程と塗装工程とを完全に独立さ、せなけ
ればならないために工程上の不利は避けられず、少しで
もこれを改善すべくさまざまな努力がなされている。例
えば、未硬化コンクリートに水硬性塗材を塗布し、これ
を蒸気養生してプレキャストコンクリート板を製造する
方法（特公昭５３−２７７３５）、含水セメント生原板
を一次養生し、熱可塑性樹脂塗料を塗布したのちオート
クレーブ内で最終養生し、更に樹脂塗料を塗布する方法
（特開昭５７−５１１８７）等が提案されている。

ところで、ＣＦＲＣ板の製造においては、■単位での寸
法公差を守るためと強度向上を図る理由から、オートク
レーブ養生が必須のものとなっている。これは、同じ繊
維補強コンクリートでも熱や発錆等のために蒸気養生さ
れるガラス繊維補強コンクリートやスチール繊維補強コ
ンクリートと大きく異なる。ＣＦＲＣ板を作成する際の
オートクレーブ条件は、１５０〜２００℃の５〜１５気
圧で、かつ４〜６時間という非常に苛酷な高温高圧条件
である。このため養生前に塗料を塗布すると、長時間の
加熱のために塗膜のアルカリ劣化が促進されたり、また
著しいエフロレッセンスの発生や、高圧の水蒸気により
著しいブリスターの発生がみられる。このような背景か
ら、ＣＦＲＣ板に関してはオートクレーブ養生後に塗装
を行なうことが不文律とされている。

また、オートクレーブ養生を行なったＣＦＲＣ板は、ア
ルカリ雰囲気で強制養生を行なうことによりアルカリ中
和速度が遅くなり、パネルとして強アルカリ状態が長期
に亘り持続される。更に、疎水性の炭素繊維を混入する
ことでコンクリート素材としては一層不均−系になるた
め、気泡、空洞が発生し易く、それにより仕上がり面に
も微小な空洞が発生し易い傾向にある。

したがって、ＣＦＲＣ板は素材としての特性は非常に優
れたものがあるものの、それへの化粧塗装仕上げを考え
た場合には、一般プレキャストコンクリート板と比べて
特に高性能な塗材の使用や下地調整等での手間が必要と
されている。

現状のＣＦＲＣ板の作成工程および仕上がりパネルへの
一般的な塗装工程は、第１図のようなフローシートとし
て示される。

第１図において、ａｌのＣＦＲＣ原料打設とは、任意の
要求されるパネル形状に対して作成された型枠にＣＦＲ
Ｃ原料を流し込む工程であり、ａ２の予備養生は、オー
トクレーブ養生を効率よく行なうため、パネルを何枚も
積み重ねてオートクレーブ釜内に入れられるように型枠
からの脱型およびパネル形状を自然に保持できる迄の強
度を発現させる目的で実施される工程であり、通常４０
℃で５〜６時間程度行なわれる。

ａ３の脱型とは、型枠よりパネルを取りはずす工程、ａ
４のオートクレーブ養生は、關単位の寸法公差を維持し
つつ必要な強度を早期に効率よく発現させるために行な
われる工程で、好ましくは、１８０℃、　１０気圧で４
〜６時間程度実施される。

ａ５の素地調整は、オートクレーブ養生で出来上がった
ＣＦＲＣ板の微小な空洞を埋めたり、塗料を塗る際の付
着阻害物質（はこり等）を除去する作業を行なう工程、
次段ａ８のシーラーは付着性の強化、表面の脆弱性の強
化、置換発泡防止、アルカリ止め、塗り重ねる塗料の吸
い込み防止等の目的でなされる処理工程である。更に、
フィラー（ａ　　）およびサーフェイサー（ａ８）は、
アルカリ止め、パネルの防水、平滑性、発泡防止に肉持
ち感や意匠を付与するために通常利用今れる工程、そし
て最後のトップコート（ａ９）は、防水性、耐候性、意
匠、美観等を目的として行なわれる処理工程である。

〔発明が解決しようとする課題〕 既述したように、ｑＦＲｃ板の製造に関してはオートク
レーブ養生が必須となっており、そのためオートクレー
ブ後に入念な塗装工程を実施しなければならない工程上
の不利面があった。

そこで、発明者らは上記の事情に鑑み種々検討を重ねた
結果、まだ完全硬化していない脱型（ａ３）後における
ＣＦＲＣ板の化粧層塗布面に、ある限定された範囲でセ
メントを含有する゛　　塗料（フィラーａ７）を直接塗
布し、それをそのままオートクレーブ養生（ａ４）した
場合には、１５０〜２００℃の５〜１５気圧で４〜６時
間という高温高圧の条件下でも正常な塗膜が形成される
こと、またこの方法によると素地調整（ａ５）やシーラ
ー（ａ６）の工程が不要となるうえ、パネルの養生とフ
ィラーの養生とを同時に行なえる工程上の有利性がある
こと、更にフィラー自身にもオートクレーブ効果が出現
して性能向上に寄与すること等の事実を見出した。本発
明は、これら知見に基づいてなされたものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明による塗装炭素繊維補強コンクリート
板の製造方法は、引張弾性係数が（０，３〜１．０）　
Ｘ　１０６ｋｇ／　ｃｄノ炭素繊維ヲ０．５〜２０．０
％（容量比）配合した炭素繊維補強コンクリートを予備
養生し、得られた予備養生パネルに有機合成樹脂成分１
００重量部（固形分）、セメント成分１００〜１５００
重量部（固形分）を主成分とする塗料を塗布した後、オ
ートクレーブ内で温度１５０〜２００℃、飽和水蒸気圧
５〜１５気圧の条件により前記炭素繊維補強コンクリー
トパネルと塗料を同時に硬化させることを特徴とする。

一般にセメント系板材は（０，０８〜０．２３）　ｘｌ
Ｑ６ｋｇ　／　ｃ−程度の引張弾性係数であるため、補
強材として使用する炭素繊維はく０．３〜１．０）８１
０６ｋｇ／ｃｄの引張弾性係数を有していれば実用上十
分な補強効果が得られる。特に、シラス、パーライトな
どの軽量骨材を配合した場合には、母材の引張弾性係数
が低下するため、上記炭素繊維の混入により一層の強度
改善を図ることができる。

炭素繊維の混入は、０．５〜２０％（容量比）の配合率
で実用に耐える強度が付与される。

ＣＦＲＣの予備養生パネルに塗布する塗料としては、有
機合成樹脂成分１００重量部（固形分）、セメント成分
１００〜１５００重量部（固形分）を主成分とするもの
を用いる。

このセメントを含有した塗料で、有機合成樹脂固形分１
００重量部に対してセメント１００−１５００重量部（
固形分）とした理由は、有機合成樹脂分が多くなると、
造膜性、施工性は良好となるが、塗膜の通気性がなくな
るため、オートクレーブ養生時に、高圧の水蒸気により
著しいブリスターが発生し、実用上供し得ないからであ
り、また、セメント分が多くなると、施工性に劣り脆く
なり、またセメント素材に近づくためエフロレッセンス
が発生し、上塗りとの付着性、耐久性にも劣るようにも
なるからである。施工性、付着性、オートクレーブ効果
、耐久性との兼ね合いより、より好ましい範囲は、有機
合成樹脂固形分１００重量部に対してセメント２００〜
１０００重量部（固形分）である。

本塗料に使用されるセメントは、通常、ポルトランドセ
メントであるが、それに限定されるわけではなく、種々
のセメント及び、各種紐み合わせが可能である。

また、使用される合成樹脂としてはセメントと混和でき
る樹脂は全て使用が可能であり、アクリル系、酢酸ビニ
ール系、エポキシ系等の水系エマルジョン樹脂が通常使
用されるが、セメントと混和可能なアクリル系、酢酸ビ
ニール系、エポキシ系等の有機溶剤溶解型樹脂も勿論使
用できる。

ここで、セメントと混和できる樹脂分を有機合成樹脂と
限定したのは、ケイ酸ソーダ等の無機樹脂では、強アル
カリ雰囲気での高温高圧のオートクレーブ養生時に、樹
脂分が溶解溶出したり、揮散してしまうからである。

本塗料は、上記、有機合成樹脂分及び、セメントの他、
通常塗料に使用される体質顔料、着色顔料、骨材、充填
材、分散材、成膜助剤、増粘剤、水及び有機溶剤等を、
施工性、テクスチャー、塗膜性能、コスト等の理由によ
り、任意に塗料中に配合することが可能である。

ＣＦＲＣパネルのオートクレーブ養生が、１５０〜２０
０℃の５〜１５気圧である理由は、下限の１５０℃、５
気圧以下ではパネルの強度発現に時間がかかり、またパ
ネルの寸法公差が大きくなってしまうこと等による。ま
た上限が２００℃、１５気圧である理由は、水の蒸気圧
としては、実際上この点が限界だからであり、１８０℃
、１０気圧の条件が。

最も好ましい。

塗料の塗布方法には通常の吹付けまたはコテ塗り等が有
効に適用されるが、これらに限定されるものではなく、
工程上の要求や最終的に求められるテクスチャーなどに
より適宜な方法を選択することができる。

〔作　　用〕

本発明によれば、ＣＦＲＣの予備養生パネルに塗料を塗
布したのちにオートクレーブ養生を行なうため、このプ
ロセス特有の作用により緻密かつ強度に優れた塗膜層を
形成することが可能となる。

そのうえ、下地調整やシーラーなどの工程が省略できる
ため、製造能率も著るしく向上する。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を比較例と対比して説明する。

表−１に本実施例に用いたＣＦＲＣの配合組成を、また
表−２に実施例および比較例の塗料配合組成を示した。

表　　−１ なお、表−２中の樹脂（Ａ）〜（１）は、それぞれ下記
のものを指す。

樹脂（Ａ） アクリル酸２・エチルへキシル−アクリルニトリル共重
合体エマルジョン（樹脂固形分　５５％）樹脂（Ｂ） アクリル酸２φエチルヘキシル−スチレン共重合体エマ
ルジョン　　　　（樹脂固形分　５５％）樹脂（Ｃ） 酢酸ビニル−アクリル酸ｎ・ブチル共重合体エマルジョ
ン　　　　　　（樹脂固形分　５５％）樹脂（Ｄ） メタクリル酸メチル−アクリル酸ｎ・ブチル共重合体　
　　　　　　　　（樹脂固形分　５０％）樹脂（Ｅ） メタクリル酸メチル−アクリル酸２・エチルヘキシル−
スチレン共重合体エマルジョン（樹脂固形分　５０％） 樹脂（Ｆ） エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン（樹脂固形
分　４５％） 樹脂（Ｇ） エポキシエマルジョン　　（樹脂固形分　５５％）樹脂
（）Ｉ） メタクリル酸メチル−アクリル酸ｎ・ブチル共重合体エ
マルジョン　　　（樹脂固形分　５０％）樹脂（１） ３号ケイ酸ソーダ　　　　（樹脂固形分　５０％）表−
２の塗料組成物を、４０℃で５時間予備養生を行なった
ＣＦＲＣの予備養生パネルに吹き付は塗装し、パネルと
共に温度１５０〜１９０℃、飽和水蒸気圧５〜１２気圧
のオートクレーブ条件で、オートクレーブ養生を４時間
実施した。

また、比較として、１８０℃、１０気圧でオートクレー
ブ養生を行なった通常のＣＦＲＣ板にも同様に表−２の
塗料組成物を吹き付は塗装し、これらに関しては、温度
２０℃、湿度７５％の恒温恒湿室で７日間自然乾燥させ
た。また更に、ＣＦＲＣ板に対する従来の一般的な塗装
仕様についても、一部比較実施した。塗料の塗付量は約
１．５ｋｇ／ｒｒ？で実施し、塗膜厚は約１鰭程度とし
た。

得られた塗膜の状態及び付着性を調べ、更に可能な物に
関して各種上塗り塗料を塗装して、耐アルカリ性試験及
び凍結融解性試験を実施した。

表−３に、オートクレーブ後の塗膜状態と、建研式付着
試験機による付着性の試験結果を示した。

表−４は、上塗り塗料塗装後の各種試験結果を示したも
のである。但し、本実施例、比較例中の上塗り塗料は一
例であり、本発明に適用される塗布はこれらに限定され
るものではない。

なお、試験方法及び評価は、下記の通りに行なった。

（１）試験方法 １、耐アルカリ性試験 飽和水酸化カルシウム溶液に浸漬、３０日間２、凍結融
解性試験 （２０℃水道水浸漬、１６時時間−２０℃凍結、４時間
→５０℃乾燥、４時間）のサイクル、８０サイクル。

（２）評　価 ブリスター及び、クラックの評価は、日本塗料検査協会
「塗膜の評価基準」による。

◎；全く異常なし。

Ｏ；極く一部のみ異常あり。

Δ；全全体異常はみられるが、程度が比較的良好。

×；全面に異常あり。

〔発明の効果〕

以上の実施例で明らかなように、本発明の塗装炭素繊維
補強コンクリート板は、塗料組成物をＣＦＲＣの予備養
生パネルに塗装し、その後パネルと共に高温高圧のオー
トクレーブ養生を行なう簡略工程をとるにも拘らずブリ
スターやクラック等の異常は認められず、正常な塗膜状
態を保った。

また、パネルと共にオートクレーブ養生を行なうことに
より、付着性に優れた緻密な塗膜層が形成され、塗膜強
度も大幅に向上した。この結果、塗膜性能も向上し各種
上塗り塗料との付着性も良好で、従来の塗装工程での塗
装仕様と比較しても全く遜色のないどころか、非常に優
れた耐久性を示す効果が確認された。

そのうえ、本発明によればＣＦＲＣパネルのオートクレ
ーブ養生前に直接に塗装処理が施されるため特別な下地
調整やシーラーの塗装工程が省略でき、更に、従来厚付
はフィラーを塗装していた際に要求されていた自然養生
が全く必要なくなるから工程時間の大幅短縮、人件費の
節約、塗料の節約等が実現でき、製造生産効率の面でも
種々の実効がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、現状のＣＦＲＣの作成工程および仕上がりパ
ネルへの一般的な塗装工程を示すフローシートである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）引張弾性係数が（０．３〜１．０）×１０＾６ｋ
   ｇ／ｃｍ＾２の炭素繊維を０．５〜２０．０％（容量比
   ）配合した炭素繊維補強コンクリートを予備養生し、得
   られた予備養生パネルに有機合成樹脂成分１００重量部
   （固形分）、セメント成分１００〜１５００重量部（固
   形分）を主成分とする塗料を塗布した後、オートクレー
   ブ内で温度１５０〜２００℃、飽和水蒸気圧５〜１５気
   圧の条件により前記炭素繊維補強コンクリートパネルと
   塗料を同時に硬化させることを特徴とする塗装炭素繊維
   補強コンクリート板の製造方法。