JPH0127014B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は繊維強化セメント成形品に係る。 従来ガラス繊維強化セメント（以下GRCとい
う）は、その曲げ強度、衝撃抵抗を飛躍的に改善
する効果が認められ、建材などへの適用が進めら
れその利用範囲は拡大しつつある。 この場合当初から問題となるのがセメントの強
アルカリ性によつてガラス繊維を侵食され、その
優れた特性が経時的劣化をもたらすことである。
耐アルカリ性を標榜している酸化ジルコニウム
（ZrO₂）添加のガラス繊維で強化したGRCでさえ
も、屋外露出1000日によつてその曲げ強度（破壊
強度MOR）は当初の平均330Kg／cm²から平均220
Kg／cm²まで低下した実験報告がある。 この欠点を防ぐため、セメント材としてフライ
アツシユ、火山灰などの混和材を多配合する発明
（特公開昭57−156361）がある。しかし大量に該
混和材を配合することは、経年的劣化比率を改善
するが、当初の強度自体を大幅に抵下してGRC
の特徴を著しく損なうので必ずしも良策とはいい
難い。 一方補強用繊維としてガラス繊維の代りに合成
繊維を使用する試みも多くナイロン、ポリエステ
ル、ポリオレフイン等を経て、全芳香族ポリアミ
ド共重合体の報告がある（特開昭57−88050公
報）。当該合成繊維は高強度高ヤング率・耐アル
カリ性に優れセメントに補強用として使用される
のに適していると報告されている。しかしその実
施例の開示によれば、1.5デニールの単糸デニー
ル繊維を12.7m／ｍに切断した短繊維をポルトラ
ンドセメントスラリーと混合して成形体を作り、
放置硬化、養生した後の材力が、繊維充填比率２
％では引張強度98Kg／cm²曲げ強度290Kg／cm²に過
ぎず、同４％に至つて漸く引張強度143Kg／cm²、
曲げ強度398Kg／cm²に達しGRCに肩を並べること
ができる。該繊維の比重はガラス繊維のほぼ半分
であるから、４％の重量比配合は、ガラス繊維の
８％配合と同様の容積関係に相当するが、実験室
上はをもかく、かかる大量の繊維を均等に分散配
合してセメント成形体の実用品、特に建材のよう
な薄板を経済的に製作することは非常な困難性を
伴なう。又、経済的にみても繊維の費用が嵩むか
ら原価を押上げる要因ともなる。 この発明は経時的に劣化するGRCの強度を補
填するため、より耐アルカリ性の優れた合成繊維
で一部置換し、しかも作業上、経済上最も妥当な
組合せと態様よりなる繊維補強セメント成形品を
提供することを目的とする。具体的に換言すれ
ば、優れた耐アルカリ性の合成繊維をできるだけ
低い配合比に抑えつつ、その特徴であるセメント
成形品の経時的繊維劣化を改善し、効果的に強度
を持続できるガラス繊維との組合せの条件を見出
す点が発明の技術的課題である。 本発明は前記の課題を解決するため耐アルカリ
性合成長繊維を織成してなる網体を、ガラス短繊
維入りセメントモルタル中に埋設して成形するこ
とを構成要件とする。即ち、該合成繊維を単糸と
してではなく長繊維を適当なフイラメント本数集
束したものを、織成して網体を製作してセメント
内に埋設することを構成要件の一とする。 次に前記セメントモルタル中に適当量のガラス
短繊維を均等分散して配合することを構成要件の
二とする。 以下に図面と図表に基いて、本願発明の実施例
を説明する。この実施例は特許請求範囲第２項及
び第３項を特定するための基礎実験をふくむ。 耐アルカリ合成繊維としては市販中又は試供を
うけた数種の繊維について基礎実験を加えた後、
帝人株式会社提供の芳香族ポリアミド共重合体
（商品名HM―50、以下この商品名により示す）
を採用した。HM―50繊維は1.500デニールのフ
イラメント1000本をロービング状態で提供され
た。このロービングをそのままの状態、及び二重
もしくは三重に重ね合わせて１cm角の格子を形成
するように縦横互い違いに織成して第１図に示す
ようなHM―50網体１を製作した。実験に供した
HM―50網体１を構成するHM―50繊維のフイラ
メント数及びセメントモルタルに対する重量比率
を第１表に掲げる。 対照として径13ミクロンの耐アルカリ性のガラ
ス繊維の長繊維を200本結束したストランド15束
を更に1m／ｍ径に集束し、この集束を縦横互い
違いに織成してガラス繊維網２（外観上は第１図
と同じ）を製作した。基地となるセメントモルタ
ル３の配合は、普通ポルトランドセメントに対す
る重量パーセントとして砂を80％、水を30％、減
水剤を２％として通常手段でよく混練し、この混
練物を板状セメント成形用型枠にスプレー投射す
ると同時に径13ミクロンの耐アルカリ性のガラス
繊維を25mmの長さに切断しながら、このガラス短
繊維４を圧気によつてセメントモルタル３の中に
投射する。ガラス短繊維４の投射量はセメントモ
ルタル３に対する重量パーセントとして４％とな
るように設定した。 実験は、前記セメントモルタル３及びガラス短
繊維４を板状セメント成形用型枠の底面が被覆さ
れる程度に投射し、適当なローラーによつてその
表面を圧密転動して内部の気泡を取り除き、その
上にHM―50網体１又はガラス繊維網体２を表面
全体が被覆されるように載置し、網体を形成する
繊維の空隙に十分セメントモルタル３が含浸する
ようにローラーを圧転する。網体とセメントモル
タルが十分なじんだのを見極めて、残りのセメン
トモルタル３及びガラス短繊維４の一部をその上
に投射し、ローラー圧転による投射物の均整化と
脱泡を図り、これを数回繰返して交互に投射と圧
転を施して所定寸法に仕上げた。この実験の場合
には5m／ｍの厚さ、縦横1mの平板に仕上げ通常
の養生手段によつて第２図に示すような繊維強化
セメント成形品を製作した。

【表】

【表】 ガラス繊維網体２は集束数15束、フイラメント
数3000本、板厚5m／ｍのGRCに対して重量比と
して２％を採用しているのはガラス短繊維とガラ
ス長繊維網体の組合せに係る考案で好成績を示し
た出願人の実施例を踏襲するためである。（実開
昭54−143872公報） HF―50繊維はガラス繊維のほぼ半分の比重を
有するから対セメントモルタル３に対して同じ
3000本フイラメントを上限として設定したのでガ
ラス繊維網体に比べセメントモルタルに対し同一
容量比であるが、重量比でいえば半分の１％が上
限となる。更にHM―50の発明を開示した特開昭
57−88050公報において「本発明の繊維補強セメ
ント成形体に用いられるセメントスラリーと繊維
との比率は……好ましくは１〜８重量％である」
旨の記述があるが、本願発明は特殊な使用態様に
よつて、むしろ１重量％以下のHM―50配合によ
つて最大の技術効果を収める点に特徴を見出そう
とする意図がある。以上二点がHM―50の配合比
の上限をセメントモルタルの重量比１％においた
理由である。 尚、本実施例の他に、セメントモルタル３にあ
らかじめガラス短繊維４を相当量混合しておい
て、板状セメント成形用型枠へ同時に投入するプ
レミツクス法でも実施可能なことは言うまでもな
い。 以上ABCDEの各試験板から長さ25cm、幅５cm
の試験片を切り出し、支持スパン20cm、中央集中
荷重方式によつて曲げ応力測定を行つた。 第２表は各試験片５本の破壊強度（MOR）及
び弾性比例限界強度（LOP）の最高値、最低値、
平均値を示す。 第３図はその結果をグラフにおいて示したもの
である。

【表】 次に実験の第二手段として強度の経時的劣化を
測定した。20年に及ぶ長年月の劣化を現実に測定
することは困難であるから、70℃に保持した恒温
湯に浸漬して所定日数放置し、その後引揚げて自
然乾燥１週間後に曲げ応力測定試験を行つて代替
した。恒温湯中の浸漬日数と劣化相当年数との関
係は第３表に示す。

【表】 HM―50配合の試験片の内、最もその配合比の
低い試験記号Ｃと、ガラス繊維系の試験記号Ａ及
びＢの三点を実験の対象とした。HM―50配合の
下限に相当する試験片の結果がでれば、それ以上
高配合の試験片については実験するまでもなくア
ルカリ性による経時的劣化を改善することが明ら
かであるからである。第３図にその実験の結果を
グラフによつて示す。 この発明は上記の実施例によつて説明したよう
な構成を有するから、第３図及び第４図の実験結
果が示すような性質を示す。 即ち、まづ養生後直後の強度については、ガラ
ス短繊維のみの試験片Ａに比べて僅々0.33重量％
に相当するHM―50網体を埋設しただけで曲げ応
力強度は平均50〜55Kg／cm²向上する。HM―50の
網体の格子を形成する１cm角の空間部分を通じて
セメントモルタルは貫流自在に遊動して密接なモ
ルタル層を一体形成し、HM―50網体を構成する
繊維集束体に対しても表面からセメントモルタル
が含浸して微細な繊維と繊維の空隙間を充填して
一体強固な接着層となり、HM―50を強力に捉え
て容易に分離できない複合体を構成する。HM―
50の重量％を増加してHM―50網体をより強固に
する程、これを埋設したセメント成形品の強度は
ほぼ比例的に増加して0.66重量％に至つて同容量
配合のガラス繊維網体の強度を越えることが明ら
かとなつた。HM―50網体を１重量％以上に配合
して実験すれば或ピークまでは更に強度は増え続
けるであろうが、この発明の目的に鑑み、１重量
％迄に限つたのは既述の通りである。 次に実験の第二段階においてこの発明の主たる
目的である経時的強度劣化に対するHM―50網体
の性質が明確に示される。即ち物理的性質の内弾
性比例限界強度（LOP）は、経時と共に中和反
応がすすみ炭酸カルシユーム等の生成によりセメ
ントマトリツクスが緻密になるため上昇する。
HM―50網体入りのものはHM―50が劣化しない
ためガラス繊維のみのものよりLOPの上昇傾向
は大きくなる。 しかしそれ以上顕著な相違は破壊強度
（MOR）について見られ、試験記号Ｃはほぼ安
定した一定水準を維持しているのとは対照的に、
ガラス繊維網２を埋設する試験記号Ｂも、単にガ
ラス短繊維のみ分散したＡも劣化相当年数５年で
早くも大幅な減小を示し、過去の報告を裏付ける
結果となつている。 この発明は以上の実験からも明らかなように、
ガラス短繊維を均等分散した公知のセメントモル
タルに耐アルカリ性に優れた合成繊維、特に全芳
香族ポリアミド共重合体を化学成分とする公知の
繊維を、織成して網体を形成し前記セメントモル
タルに埋設することによつて、両公知技術からは
当業者が容易に想到し難い顕著、非自明の技術的
効果を得ることができる。即ち芳香族ポリアミド
共重合体については発明者自身の実験によつて推
せんする「好ましき配合範囲」から外れた低水準
の範囲にありながら網体埋設という手段を構じて
飛躍的に強度を向上することができたこと、共存
関係にあるガラス短繊維による強化作用を利用し
つつ、経時的劣化についてはガラス短繊維の欠点
を補填して全く劣化しないセメント成形品を提供
することができたことが発明の効果である。 一方、この範囲の配合比率であれば合成繊維の
原材料費の占める割合が著しく低いため原価を圧
迫する要素が取除かれるし、効果的な網体埋設と
いう配合方法は多量の最短繊維を非結束でセメン
トモルタルに分布させる作業の困難さを救済する
効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は網体の斜視図、第２図は繊維補強セメ
ント形成品の一部切截した斜視図、第３図、第４
図は実験結果を示す図表である。 １…HM―50網体、２…ガラス繊維網体、３…
セメントモルタル、４…ガラス短繊維、５…繊維
補強セメント形成品。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐アルカリ性合成長繊維を織成してなる網体
   を、耐アルカリ性ガラス短繊維をふくむセメント
   モルタル中に埋設することを特徴とする繊維補強
   セメント成形品。 ２ 前記耐アルカリ性合成長繊維は、芳香族ポリ
   アミド共重合体よりなる特許請求の範囲第１項記
   載の繊維補強セメント成形品。 ３ 前記芳香族ポリアミド共重合体よりなる繊維
   を、セメントモルタルに対し重量％で0.3％以上
   １％以下の範囲で配合する特許請求の範囲第２項
   記載の繊維補強セメント成形品。