JPH0455139B2 - - Google Patents

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JPH0455139B2
JPH0455139B2 JP61199571A JP19957186A JPH0455139B2 JP H0455139 B2 JPH0455139 B2 JP H0455139B2 JP 61199571 A JP61199571 A JP 61199571A JP 19957186 A JP19957186 A JP 19957186A JP H0455139 B2 JPH0455139 B2 JP H0455139B2
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JP
Japan
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carbon fiber
cement material
cement
woven structure
fibers
Prior art date
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JP61199571A
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English (en)
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JPS6355146A (ja
Inventor
Akira Nishimura
Ikuo Horibe
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPS6355146A publication Critical patent/JPS6355146A/ja
Publication of JPH0455139B2 publication Critical patent/JPH0455139B2/ja
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  • Laminated Bodies (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)
  • Woven Fabrics (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、内壁材や外壁材、屋根材、カーテ
ンウオール材など、各種の建材として好適な炭素
繊維補強セメント材料に関する。
従来の技術 炭素繊維とセメント材料とを複合してなる炭素
繊維補強セメント材料は、セメント材料のみから
なるものにくらべて強度が高いことから、建材な
どとして注目されている。
そのような炭素繊維補強セメント材料として
は、従来、たとえば特開昭56−129657号公報に記
載されているような、炭素繊維として短繊維を使
用したものが知られている。すなわち、セメント
材料に炭素繊維の短繊維を分散させることでその
セメント材料を補強したものであるが、短繊維を
使用しているので大きな補強効果が得られないば
かりか、製造上、補強を必要としない部分にも短
繊維を分散させざるを得ないので高価な炭素繊維
の使用量が多くなり、コストが高くなるという問
題がある。
また、連続繊維を使用するものとして、特開昭
59−138647号公報に、枠体に炭素繊維ロープを張
り渡してなる補強筋でセメント材料を補強するこ
とが記載されている。しかしながら、炭素繊維は
結節強度が低いためにロープを強く張れず、その
ため、炭素繊維ロープという、補強効果に優れる
ものを使用しているにもかかわらずそれ相応の補
強効果が得られないばかりか、セメント材料を打
設する際にロープの方向が乱れやすく、均一な補
強を行いにくいという問題がある。また、枠体に
ロープを張り渡して補強筋を作ること自体、大変
やつかいなことである。
発明が解決しようとする課題 この発明の目的は、従来の炭素繊維補強セメン
ト材料の上述した問題点を解決し、補強効果が大
きくて強度に優れるばかりか、均質性に優れた炭
素繊維補強セメント材料を提供するにある。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために、この発明は、炭素
繊維糸からなる組織織体とセメント材料とを含
み、かつ、上記炭素繊維糸は、 a 単繊維径が5〜10μmの範囲にあり、 b 単繊維数が3000〜30000本の範囲にあり、 c 引張強度が250Kg/mm2以上で d 引張弾性率が18000Kg/mm2以上であり、上記
織組織体は、 e 共重合ナイロンで目止めされており、 f 炭素繊維糸には熱硬化性樹脂が含浸、硬化さ
れており、 g 目の大きさが5〜150mm であることを特徴とする炭素繊維補強セメント材
料を提供する。
この発明におけるセメント材料は、建材などで
普通に使用されている、たとえば、ポルトランド
セメントを結合材とするようなものである。もち
ろん、通常、砂やじやりなどの骨材が併用され
る。
さて、この発明においては、セメント材料の補
強に炭素繊維糸の織組織体を使用する。
炭素繊維糸は、単繊維径が5〜10μmの範囲に
あり、単繊維数が3000〜30000本の範囲にあり、
引張強度が250Kg/mm2以上で、引張弾性率が18000
Kg/mm2以上であるものを使用する。単繊維径が5
〜10μmの範囲にあるものは、織組織するときの
損傷が少ないのでよい。また、単位面積当りの炭
素繊維量と織組織体の目の大きさから、使用する
炭素繊維糸の太さが決まり、単繊維数が3000〜
30000本の範囲にあるものが適当である。さらに、
引張強度が250Kg/mm2以上のものを使用すること
によつて、細物で十分な補強効果が得られ、しか
も、細いと熱硬化性樹脂を含浸、硬化させても曲
げることができ、現場での施工性が向上する。ま
た、引張弾性率が18000Kg/mm2以上であるものを
使用することでセメント材料にできるクラツクを
小さく抑えることができる。なお、炭素繊維糸
は、集束性を向上させるための少々の撚を有して
いてもよい。また、後述する共重合ナイロンによ
る目止めをより完全に行うために、共重合ナイロ
ンよりも融点の高い、ガラス繊維やポリエステル
繊維、ポリアラミド繊維、ポリアミド繊維などの
細糸を巻回しておいてもよい。
織組織体は、上述した炭素繊維糸をたて糸およ
びよこ糸として織組織したものである。もつと
も、目の大きさは、通常の織物にくらべると極端
に粗く、5〜150mmもある。しかも、織組織体は、
そのたて糸とよこ糸とがそれらの交錯部において
共重合ナイロンによつて目止めされている。この
目止めは、炭素繊維糸に熱硬化性樹脂が含浸、硬
化されるまでの間、目が粗いために形態保持性に
著しく劣る織組織を維持し、炭素繊維糸の配列の
乱れを防止するのに大変都合がよい。また、共重
合ナイロンは、炭素繊維との接着性に優れ、ま
た、炭素繊維糸に含浸される熱硬化性樹脂、特に
エポキシ樹脂との接着性に優れているので、炭素
繊維糸を構成している各単繊維に加わる応力を熱
硬化性樹脂に伝え、さらにセメント材料に伝える
のに大変都合がよい。なお、使用量は、目止めを
行うに足りる量であればよい。
織組織体の目の大きさは、上述したように5〜
150mmである。5mmよりも小さいと、製造時に目
の中にセメント材料や骨材が入りにくくなり、材
料の均質性が損われるようになる。また、150mm
よりも大きくなると、補強効果が小さくなるばか
りか、材料に割れなどができたときにその割片の
落下を防止するなどの効果を期待できなくなる。
さて、織組織体を構成している炭素繊維糸に
は、エポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂、フ
エノール樹脂などの熱硬化性樹脂が含浸され、硬
化されている。熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂
は、硬く、剛性が高いうえに、炭素繊維や、目止
めに使用している共重合ナイロンとの接着性に優
れており、また、セメント材料との接着性にも優
れているので、炭素繊維糸を構成している各単繊
維に作用する応力がこの熱硬化性樹脂を介してセ
メント材料によく伝わり、すべての単繊維の特性
が生かされるようになつて、炭素繊維糸がもつ高
強度、高弾性率といつた特性が遺憾なく発揮さ
れ、強度に優れた炭素繊維補強セメント材料が得
られるようになる。また、熱硬化性樹脂、とりわ
けエポキシ樹脂は、セメント材料との接着性に優
れていることから織組織体に作用する応力がセメ
ント材料によく分散されるようになり、この面か
らも強度が大きく向上するようになる。
上述した織組織体は、たとえば、通常の織成操
作において、炭素繊維糸をたて糸およびよこ糸と
して使用し、たて糸に共重合ナイロン糸を引き揃
えて供給し、織成した後、共重合ナイロンの融点
以上の温度に加熱して共重合ナイロン糸を溶融
し、たて糸とよこ糸とをそれらの交錯部において
接着して目止めすることによつて製造することが
できる。炭素繊維糸への熱硬化性樹脂の含浸、硬
化は、織組織体を熱硬化性樹脂溶液中に通した
後、加熱するなどの方法によればよい。
この発明の炭素繊維補強セメント材料は、型枠
を用い、その型枠にセメント材料を流し込み、熱
硬化性樹脂を含浸、硬化させた織組織体を置き、
再びセメント材料を流し込んで固めるなどの方法
によつて簡単に製造することができる。織組織体
は任意の位置に置けばよい。また、必要に応じ
て、得られた炭素繊維補強セメント材料を養生し
てもよい。
実施態様 図面において、炭素繊維補強セメント材料は、
セメント材料1と、炭素繊維糸からなる織相織体
2とを複合してなり、板状をしている。織組織体
2は、両表層近くのみに配置されている。そし
て、織相織体2は、部分的に切欠して示すよう
に、炭素繊維糸からなるたて糸3とよこ糸4とを
それらの交錯部において共重合ナロン5によつて
目止めしてなる。図示しないが、たて糸3とよこ
糸4には、熱硬化性樹脂が含浸、硬化されてい
る。
実施例および比較例 実施例 単繊維径が7μm、単繊維数が12000本、引張強
度が350Kg/mm2、引張弾性率が23500Kg/mm2である
東レ株式会社製炭素繊維糸“トレカ”T300糸を
たて糸およびよこ糸とし、たて糸に共重合ナイロ
ン糸を引き揃えて平組織に織成し、加熱して共重
合ナイロン糸を溶融してたて糸とよこ糸とをそれ
らの交錯部において目止めし、織組織体を得た。
この織組織体は、目の大きさが10mm、炭素繊維の
量が160g/m2、共重合ナイロンの量が7g/m2
であつた。
次に、上記織組織体をエポキシ樹脂溶液中に通
して炭素繊維糸にエポキシ樹脂を含浸した後、
120℃で1時間加熱してエポキシ樹脂を硬化させ
た。なお、エポキシ樹脂の量は53g/m2であつ
た。
一方、ポルトランドセメントと、骨材たる豊浦
標準砂とを体積比で1:2になるように混ぜ、さ
らに水/セメント比が0.65になるように水を加
え、混合して、セメント材料たるセメントモルタ
ルを得た。
次に、幅が10cm、長さが50cmの枠体に、まず、
上記セメントモルタルを厚みが5mmになるように
流し込み、その上に幅10cm、長さ50cmになるよう
に裁断した、エポキシ樹脂を含浸、硬化させた織
組織体を置き、さらに全体厚みが20mmになるよう
にセメントモルタルを流し込んだ後、21日間養生
して、この発明の炭素繊維補強セメント材料を得
た。以下、これを発明品という。
次に、この発明品の特性を調べるため、スパン
長が400mmになるように置いた直径9mmの支点上
に、発明品を、織組織体が下側になるように置
き、直径100mmの圧子で荷重を付加する方法で3
点曲げ試験をした。なお、荷重の付加速度(圧子
の移動速度)は、2mm/分とした。
試験の結果、発明品の荷重−たわみ線図は、セ
メントモルタル単体からなるものの破断荷重(約
30Kg、曲げ強度:約45Kg/cm2)付近で傾きがやや
小さくなつたものの、たわみの増加に伴つて荷重
も順調に増加し、視認可能なクラツクの発生荷重
は約100Kg、そのときのたわみは約4.7mmと、セメ
ントモルタル単体のものにくらべて大きく向上し
た。また、最終破断荷重も約165Kg(曲げ強度:
250Kg/cm2)と大きく向上した。さらに、最終破
断時における曲げたわみも、セメントモルタル単
体のものは約0.5mmであるが、発明品のそれは約
16mmであり、靭性も大きく向上した。
比較例 1 エポキシ樹脂に代えてポリ塩化ビニル樹脂を炭
素繊維糸に含浸したほかは実施例と全く同様にし
て得た炭素繊維補強セメント材料(以下、比較品
1という)について、実施例と同様に3点曲げ試
験をした。なお、ポリ塩化ビニル樹脂の量は62
g/m2であつた。
その結果、比較品1の荷重−たわみ線図は、や
はりセメントモルタル単体からなるものの破断荷
重付近で傾きが小さくなつた。たわみの増加に伴
つて荷重も増加したものの、発明品ほどではなか
つた。また、視認可能なクラツクの発生荷重は約
50Kg、そのときのたわみは約3.8mmであつた。さ
らに、最終破断荷重は約140Kg(曲げ強度:145
Kg/cm2)で、最終破断時における曲げたわみは約
15mmであつた。
比較例 2 織組織体をそのまま使用したほかは実施例と全
く同様にして得た炭素繊維補強セメント材料(以
下、比較品2という)について、実施例と同様に
3点曲げ試験をした。
その結果、比較品2の荷重−たわみ線図は、や
はりセメントモルタル単体からなるものの破断荷
重付近で傾きが小さくなつた。たわみの増加に伴
つて荷重も増加したものの、発明品ほどではなか
つた。また、視認可能なクラツクの発生荷重は約
25Kg、そのときのたわみは約1.5mmであつた。さ
らに、最終破断荷重は約45Kg(曲げ強度:68Kg/
cm2)で、最終破断時における曲げたわみは約14.5
mmであつた。
発明の効果 この発明は、炭素繊維糸からなる織組織体、す
なわち連続繊維からなる織組織体を使用している
から、短繊維を使用したものにくらべて補強効果
が大変大きいうえに、共重合ナイロンで目止めし
ているから、熱硬化性樹脂を含浸、硬化させるま
での間における炭素繊維糸の配列の乱れを防止で
きる。また、目止めに使用している共重合ナイロ
ンは、炭素繊維との接着性に優れ、炭素繊維糸に
含浸される熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹脂との
接着性にも優れているので、炭素繊維糸を構成し
ている各単繊維に加わる応力が熱硬化性樹脂によ
く伝えられる。さらに、熱硬化性樹脂は、硬く、
剛性が高いうえに、炭素繊維や、目止めに使用し
ている共重合ナイロンとの接着性に優れ、セメン
ト材料との接着性にも優れているので、炭素繊維
糸を構成している各単繊維に作用する応力がこの
熱硬化性樹脂を介してセメント材料によく伝わ
り、すべての単繊維の特性が生かされるようにな
る。さらにまた、熱硬化性樹脂、特にエポキシ樹
脂は、セメント材料との接着性に優れていること
から織組織体に作用する応力がセメント材料によ
く分散されるようになり、炭素繊維糸がもつ高強
度、高弾性率といつた特性が遺憾なく発揮される
ようになる。これらのことから、この発明の炭素
繊維補強セメント材料は、実施例にも示したよう
に強度に大変優れている。
また、織組織体の目の大きさを5〜150mmに制
限していて、製造上、セメント材料を一様に分布
させることができるようになるから、均質性が大
きく向上する。
さらに、炭素繊維糸に熱硬化性樹脂が含浸、硬
化されている織組織体は扱いやすいから、現場施
工が容易になるばかりか、必要な部位にのみ配置
することも容易になる。たとえば、表層近くに配
置すれば、割れたりしたとき、その割片の落下を
防止することができるし、高価な炭素繊維の使用
量が少なくてすむ。
この発明の炭素繊維補強セメント材料は、上述
した特長から、内壁材や外壁材、屋根材、カーテ
ンウオール材など、各種の建材として極めて好適
である。
【図面の簡単な説明】
図面は、この発明の一実施態様を示す、一部切
欠した概略斜視図である。 1:セメント材料、2:炭素繊維糸からなる織
組織体、3:炭素繊維糸からなるたて糸、4:炭
素繊維糸からなるよこ糸、5:共重合ナイロン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 炭素繊維糸からなる織組織体とセメント材料
    とを含み、かつ、上記炭素繊維糸は、 a 単繊維径が5〜10μmの範囲にあり、 b 単繊維数が3000〜30000本の範囲にあり、 c 引張強度が250Kg/mm2以上で d 引張弾性率が18000Kg/mm2以上であり、上記
    織組織体は、 e 共重合ナイロンで目止めされており、 f 炭素繊維糸には熱硬化性樹脂が含浸、硬化さ
    れており、 g 目の大きさが5〜150mm であることを特徴とする炭素繊維補強セメント材
    料。
JP19957186A 1986-08-26 1986-08-26 炭素繊維補強セメント材料 Granted JPS6355146A (ja)

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JP19957186A JPS6355146A (ja) 1986-08-26 1986-08-26 炭素繊維補強セメント材料

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JP19957186A JPS6355146A (ja) 1986-08-26 1986-08-26 炭素繊維補強セメント材料

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JPS6355146A JPS6355146A (ja) 1988-03-09
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0726343Y2 (ja) * 1988-12-12 1995-06-14 東レ株式会社 炭素繊維補強無機質板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60156144U (ja) * 1985-02-18 1985-10-17 日本カ−ボン株式会社 可撓性黒鉛シ−ト材料

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JPS6355146A (ja) 1988-03-09

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