JPH0328155A - 網状成形体で強化した無機質成形体 - 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、土木建築分野で用いる構造物、特に屋根，壁
、床、ビット等の板状構造物として使用する繊維強化無
機質板に係わり，補強用繊維のもつ引っ張り強度、弾性
率などの引っ張り特性を損なわずに、マトリックスとの
付着力を向上させ，補強用ｍ雑の引っ張り特性を有効に
発現できる網状成形体を補強材とすることにより、繊維
強化無機質成形体の物性の向上を計ったものである．従
来の技術 従来、繊維強化無機質板について種々の提案がされてお
り．補強材として短繊維をランダムに配向したＪｌ雑強
化無機質板，および連続繊維を一方向または二方向に配
向して積層した繊維強化無機質板が知られている（鹿島
建設技術研究所年報第２９号、第８１〜８８頁、および
第３０号、第５７〜Ｂ８頁、特開昭５９−１３８８４７
号公報）． 繊維強化無機質板は、補強材である繊錐と結合材である
Ｓ機買材料間の付着強度が充分でなげれば、補強材の強
度に見合った補強効果が得られない．この問題は、高強
度の補強材、または繊維束な用いる場合に特に重要であ
る．すなわち、８０ｋｇｆ／關２程度の低強度の炭素繊
雑を短繊維状のモノフィラメントにして使用する場合に
は．ａｍの表面積が１ａ維の断面積に比べて大きいため
に、引っ張り応力が付加された際に繊維が破断するまで
補強効果を発揮する．しかし，高強度の繊維または繊維
束を使用する場合には、繊維が抜けて補強用のｗ！雑の
本来の引っ張り特性に見合った補強効果が得られない． これを改善すべく、連続状の高強度繊維を交点拘束力の
強い網状織物、例えば絡み織物となし、樹脂を含浸させ
網状成形体となした後，セメントモルタル内に配置した
物が提案されている（特開昭８３−１１１０４５号公報
、同８３−２２８３８号公報）．シかし，織物の繊維の
引っ張り特性，すなわち引っ張り強度，弾性率等がまだ
充分に生かされていないのが現状である． 発明が解決しようとする課題 本発明は、従来の網状織物により強化した繊維強化無機
質成形体の欠点を解消し、補強材の本来の引っ張り特性
がより発揮されるようにした網状成形体で強化した無機
質成形体を提供することを目的とする． 課題を解決するための手段 本発明者らは，上記の課題を解決すべく鋭意検討した結
果、以下に述べるような特殊な網状織物を使用すること
によりそれが達威されることを見い出し，本発明を完成
した。

本発明は、網状織物の交点または織物全体を樹脂で固定
した網状戊形体を補強材として含有し，無機質硬化材料
をマトリックスとするａｍ強化無機質成形体において，
補強材となる網状成形体の網状織物の少なくとも緯糸お
よび／または経糸に使用する糸の撚り数が、上撚り数０
．５〜７ターン／ｉｎｃｈの範囲のもろ撚り糸，を使用
した網状織物にすることにより，補強材の引っ張り特性
を生かしつつマトリックスとの付着力を向上させたこと
を特徴とする、繊維強化Ｓ機質成形体、である． なお、網状織物としては、からみ織、摸紗織などがある
が、からみ織がその代表的なものである． すなわち、本発明の繊維強化無機質成形体においては、
ｍ維の引っ張り特性を損なわない程度に撚りをかけた糸
を，少なくとも緯糸および／または経糸に使用した網状
織物とし，樹脂で固定した網状戒形体を補強材とするこ
とにより，補強材のマトリックスに対する付着力を向上
させ、引っ張り特性を充分に発揮させることで．ａｍ強
化Ｓ機買成形体の機械的物性を向上したものである．以
下では、本発明を説明する前に、先ず従来の網状織物の
代表例である絡み織物について説明する． 従来の絡み織物の織り組織では，第４図（ａ）に示すよ
うに、一組の経糸１、１′が相互に絡み合っている．ま
た、緯糸３は％第４図（ｂ）に示すように，経糸１、ｌ
゜によって長さ方向に力を受け，屈曲（クリンプ）して
いる．従来，繊維強化無機質戊形体に使用された網状成
形体は，このような網状織物を樹脂で固定したものであ
る．この戊形体単味が負荷を受けた時、繊雑は樹脂で固
定されているので，負荷が増大したとき屈曲部分に局部
的な歪と応力集中が起こりやすく，繊維の引っ張り特性
が１００％発揮されないうちに屈曲部分で破壊が起こっ
てしまう． さらに，この網状成形体をａｍ強化無機質成形体に使用
した場合、引っ張り応力を受ける位置に配筋した網状成
形体が張力を分担するが，屈曲のある網状成形体に張力
４を加えると、張力の増加とともに第４図（Ｃ）の矢印
５の方向に力が作用し，網状戊形体とマトリックスとの
界面を壊そうとする働きが生ずる．すなわち、耐食性が
優れた、炭素繊雑、アラミドｗＡｒａなどは、鉄筋に比
べてモルタルのかぶり厚さを小さくできるという長所が
あるが，屈曲部分をもった網状成形体に対し引っ張り応
力が増大するにつれ、モルタルが剥離してしまい、網状
成形体の定着力が低下し，ひいては，ｍ雑の引っ張り特
性を充分に発揮しないうちにｍ！！強化無機質成形体は
、破壊してしまう．一方、本発明における網状戊形体を
、緯糸に使用する糸の撚り数が、上撚り数０．５〜７タ
ーン／ｉｎｃｈの範囲のもろ撚り糸、を使用した網状織
物の場合について第１図（ａ）、第１図（ｂ）に示す．
さらに、経糸および緯糸に、上撚り数０．５〜７ターン
／ｉｎｃｈの範囲のもろ撚り糸、を使用した網状織物の
場合について第２図（ａ），第２図（ｂ）に示す． この場合の網状成形体の経糸は，剛性の異なる高剛性経
糸１と低剛性経糸２の二種以上の糸条からなり、緯糸に
は、高剛性緯撚糸条３から構成されている． 従来の網状織物のように無撚糸の繊雑束を用いると経糸
により挟み込まれて繊維束の断面が偏平になり、屈曲部
分を持った網状成形体となるが．撚糸のｓ！１束を用い
ると織成後でも繊維束の断面が偏平になることなく丸く
なり，繊維東自身に剛性を付与でき屈曲部分を低減させ
、さらに、撚糸を用いることにより繊維束に引っ張り張
力を作用させた場合、ａｍ束自身は締まる傾向にあり、
無撚糸の場合とは異なり，マトリックスとの界面を破壊
するどころか、物理的付着力を向上させた網状成形体が
得られる． 次に、撚糸の上撚り数について第３図（ａ）、第３図（
ｂ）で説明する． ここでは、引っ張り強度が約２８０［ｋｇｆ／ａｍ２］
　，引っ張り弾性率が約２０［ｔｏｎｆ／ａｍ２］の炭
素繊維３，０００本（以下３ｋと略す）の無撚糸を二本
用いて、双撚糸を作製後、樹脂を含浸し引っ張り試験用
スティック、および付着試験用スティックを準備した． 引っ張り試験は，　ＪＩＳ　Ｒ　７０８１　ｒ炭素繊維
試験法」に準じ測定した．また、付着試験は，　ＪＣＩ
−ＳＦ８　　ｒ繊維の付着試験方法」に準じ第３図（ａ
）に示す様な試験片（引き抜け側の埋め込み長さ＝１０
ｍｓ＋，　スティック４本）を準備し、測定を行った．
付着強度は，単位長さ当りの荷重値で示した．測定の結
果を，第３図（ｂ）に示す．この双撚糸の場合では，引
っ張り強度（■印）、弾性率（●印）が３ターン／ｉｎ
ｃｈ以上では著しい物性の低下が観察された． 一方，付着強度（▲印）については、３ターン／ｉｎｃ
ｈ以上でマトリックスの剪断破壊によりスティックが引
き抜けている． すなわち、３ターン／ｉｎｃｈ以上では、マトリックス
とスティックの間の界面破壊による耐衝撃性（破・壊エ
ネルギー）が小さくなってくる．従って、上撚り例示と
して上記の炭素繊維の双撚糸の場合を例に挙げたが，使
用される繊維、繊維束数、＃Ｊｍ強化ｓａｕｔ＊形体の
使用される部材、目的によって異なるが、上撚り数が０
．５〜７ターン／ｉｎｃｈの範囲、好ましくは、１〜４
ターン／ｉｎｃｈの範囲のものがバランスのとれたもの
である． 網状成形体に用いる高剛性糸条は高強度であることが必
要であり、例えば、高強度炭素繊維、アラミド繊維，耐
アルカリガラス繊維、高強力ビニロン＃ｌｌｌｎなどが
挙げられる． さらに、上述の炭素繊維、アラミド繊維，耐アルカリガ
ラスｍｗｒ、高強力ビニロン繊維などのフィラメント数
、ならびに、ストランド数については、すなわち、もろ
撚り糸の断面としては，第３図（Ｃ）に示す様な断面構
造が挙げられる．しかし、断面直径の限界としては、織
機の能力、すなわち、織物のみみ部分を裁断すること、
および，糸の通るガイド部などの仕様によって決まるも
のであるが、繊維強化無機質成形体の使用される部材、
目的によって織機の仕様を変えれば良いことである． 網状織物の織り密度は一般に粗い．例えば，無機質材料
マトリックスとして骨材入りセメントを用いる場合には
、骨材の粒径（２〜２５■）が網状成形体中を通過でき
ることを考慮して開口を３〜５０ｍｍ好ましくは３〜３
０■程度の間隔とすることが望ましい． 網状織物を固定するための樹脂は、適当な手段、例えば
，浸積、スプレー法などによって織物に含浸される．公
知のプリプレグ製造装置を用いることが好ましい．樹脂
としては，熱硬化型の樹脂が好ましく，具体的には、エ
ボキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂，ポリイミ
ド樹脂などがあげられる．マトリックスとして用いる無
機質材料の戒分にセメントが存在する場合は、アルカリ
性に対して長期間の耐久性を持つものが好ましく，さら
に、　１８０℃×５時間程度のオートクレープ養生を施
しても強度低下が少ないものが好ましい．含浸した樹脂
は，熱硬化処理を行うが，これは織物の形態を保持する
ために行うものであるから、少なくとも樹脂が流動しな
い、いわゆるＣステージ状態とすることが必要であり、
必ずしも完全硬化は必要ではない．しかし，製品の安定
上、できるだけ硬化が進んでいる方が好ましい．本発明
でマトリックスを構成するために用いる無機質硬化材料
としては、ボルトランドセメント、高炉セメントなどの
通常のセメント類、石灰質と珪酸質よりなる珪酸カルシ
ウム系化合物、石膏（半水石膏，無水石膏など）、高炉
スラグおよびスラグ粉砕物と石膏の混合物などの水砕ス
ラグ系水硬性材料などの各種バインダーと水に、必要に
応じて天然または人工の骨材（粒径：２〜２５■）およ
び混和剤、混和材を混練して得られるものが例示される
． 上述のようにして得られた網状織物を、製品である無機
質成形体の引っ張り応力のかかる位置に配筋し、マトリ
ックス材料を流し込み、硬化させてｍｗｉ強化無機質成
形体が得られる．成形体製品の目標とする強度に応じて
、使用する高剛性繊雑の種類、強度、弾性率、フィラメ
ント数、ストランド数などを決めれば良い．本発明の成
形体としては、表面近傍に網状戊形体を埋め込んだ板状
物品が特に好ましい． 本発明の繊維強化無機質成形体のように．　ｔｅｒａの
引っ張り特性を損なわない程度に撚りをかけた糸を，少
なくとも緯糸および／または経糸に使用した網状織物と
し、樹脂で固定した網状成形体を補強材とすることによ
り、補強剤のマトリックスに対する付着力を向上させ、
引っ張り特性を充分に発揮させることで、繊維強化無機
質成形体の機械的物性が向上するのである． 実施例 実施例１ 高剛性繊維として、引っ張り強度が約３８０　［ｋｇｆ
／■２】，引っ張り弾性率が約２０［ｔｏｎｆ／ｉｕｅ
２］の炭素繊維８　，０００本（以下８ｋと略す）を二
本用いて、上撚り数が２ターン／ｉｎｃｈのｙ．撚糸を
作製後、織り密度が経糸、緯糸ともに３．３木／２５ｍ
ｓの条件で，第１図（ａ）および（ｂ）に示す組織の網
状織物を作製した．この織物に下記処方のエボキシ樹脂
を含浸させ，１５０℃Ｘ１５分間で乾燥硬化させた．樹
脂の量は，硬化成形体重量に対して約４０％であった． ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 （ＧＹ−２８０．チバガイギー社製）１００部ジシアン
ジアミド　　　　　　　　　　　ｌＯ部イミダゾール型
促進剤 （キュアゾール２Ｐ４Ｍ｝１２、四国化威株式会社製）
２部 溶剤（メチルセロソルブ）１２０部 このようにして得られた網状成形体を経糸または緯糸を
２本含み、厚さ１０ｍｓ＋の中心位置になるようにして
、下記の配合のマトリックス材料を秤量して、混練して
得たマトリックスペーストを、型枠中に流し込んで戊形
を行い、第５図に示すような引っ張り試験片（平行部の
厚さ：１００、長さ：５００）を準備した．得られた、
戊形体を２０℃の水中で１４日間養生した． マトリックス配合： 普通ボルトランドセメン｝　　　　　１００重量部８号
珪砂　　　　　　　　　　　　５０重量部水　　　　　
　　　　　　　　　　　５０重量部引っ張り試験は，載
荷速度０．５ｍｍ／ｗｉｎ．変位計は，平行部分に２０
ｍｍのパイ型変位計を装着して行った． さらに、比較のために、第４図（ａ）に示すような網状
織物を上記と同様にして、引っ張り試験片を作製し引っ
張り試験を行った． 引っ張り試験で得られた荷重〜変位曲線を第６図（ａ）
および（ｂ）に示す．図中の４つの曲線１１．ｌ２、ｌ
３およびｌ４は、下記に対応する．１ｌ・●・本発明の
網状織物で経糸を引っ張り方向としたもの ｌ２・・・本発明の網状織物で緯糸を引っ張り方向とし
たもの １３・・・従来の網状織物で経糸を引っ張り方向とした
もの ｌ４・・●従来の網状織物で緯糸を引っ張り方向とした
もの これより，本発明の網状織物を補強材とした繊維強化無
機質成形体は、経糸方向（１ｌ）または緯糸方向（ｌ２
）を引っ張り方向にしたいずれの場合においても従来の
網状織物を補強材とした戊形体（１３，ｌ０に比べ、網
状成形体とマトリックス間で層間剥離破壊を生ずること
なく、繊維の引っ張り特性を充分に発揮し，高い引っ張
り強度を示した．一方、第２図（ａ）　．　（ｂ）およ
び（Ｃ）に示す本発明に従う網状織物を補強材とした場
合においても，実施例ｌと同様に，網状成形体とマトリ
ックス間で層間剥離破壊を生ずることなく、繊維の引っ
張り特性を充分に発揮し、高い引っ張り強度を示した． さらに、双撚糸の場合に限らず、３本以上のもろ撚り糸
を用いた網状戊形体を補強材とした場合においても、実
施例ｌと同様に、網状成形体とマトリックス間で層間剥
離破壊を生ずることなく、用いた繊雑の引っ張り特性を
充分に発揮し、高い引っ張り強度を示した． 発明の効果 繊維の引っ張り特性を損なわない程度に撚りをかけた糸
を使用した網状織物を樹脂で固定した網状成形体を補強
材とした、本発明の繊雑強化無機質成形体は、補強材の
マトリックスに対する付着力を向上させ、引っ張り特性
を充分に発揮させ、成形体の機械的物性を向上できる．

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　．　（ｂ）および（ｃ）は、本発明に従
う網状織物の一例の平面図，断面図および網状成形体が
引っ張り応力を受けた場合の力の作用図である． 第２図（ａ）　．　（ｂ）および（Ｃ）は，本発明に従
う網状織物の一例の平面図，断面図および網状成形体が
引っ張り応力を受けた場合の力の作用図である． 第３図Ｃａ）　．　（ｂ）および（Ｃ）は、本発明の上
撚糸数の決定のための試験片の概略図、上撚糸数にとも
なう、引っ張り強度、弾性率、ならびに撚糸スティック
のセメントマトリックスに対する付着強度を示す図、お
よびもろ撚り糸の断面構造例を示す図である． 第４図（ａ）　．　（ｂ）および（Ｃ）は、従来の網状
織物の平面図、断面図および網状戊形体が引っ張り応力
を受けた場合の力の作用図である．第５図は、引っ張り
試験片の概略図である．第６図（ａ）及び（ｂ）は，網
状戒形体で補強した繊維強化無機質成形体の引っ張り試
験の荷重〜変位曲線図である． １、ｌ゜●・・高剛性経糸条（第１図）、高剛性経撚糸
条（第２図）、２●●◆低剛性緯糸条、３・・・高剛性
緯撚糸条（第１、２図）、高剛性緯糸条（第４図）、４
・・●網状成形体に作用する引っ張り応力、５●●●網
状成形体に引っ張り応力を作用させた場合に生ずる応力
方向、６・・●双撚糸スティック、７●●●セメントマ
トリックス、８●●●テフロン板、９●・・本発明なら
びに従来の網状織物を樹脂で固定した網状成形体、１１
●・●本発明の網状織物で経糸を引っ張り方向としたも
の、１２●●●木発明の網状織物で緯糸を引っ張り方向
としたもの，１３・・・従来の網状織物で経糸を引っ張
り方向としたもの、ｌ４●・●従来の網状織物で緯糸を
引っ張り方向としたもの．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）網状織物を樹脂で固定した網状成形体を補強材と
   して含有し、無機質硬化材料をマトリックスとする網状
   成形体で強化した無機質成形体において、網状織物の緯
   糸および／または経糸に使用するもろ撚り糸の撚り数が
   、上撚り数０．５〜７ターン／ｉｎｃｈの範囲内のもの
   であることを特徴とする、網状成形体で強化した無機質
   成形体。
2. （２）網状織物を構成する糸の一部もしくは全部が、炭
   素繊維、アラミド繊維、耐アルカリガラス繊維、高強力
   ビニロン繊維のうち少なくとも一種からなることを特徴
   とする請求項１記載の網状成形体で強化した無機質成形
   体。