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
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- 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
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- carbon fibers
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- 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
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- 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
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- 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
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
これらの実施例に限定されるものではない。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
−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。
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。
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)
- （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）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）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。
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)
| 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)
| 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 |
| 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 |
| US10544583B2 (en) | 2010-10-15 | 2020-01-28 | Constructive, L.L.C. | Prefabricated masonry walls |
| 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)
| 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 |
-
1987
- 1987-02-20 JP JP62035731A patent/JPS63203876A/ja active Granted
-
1988
- 1988-08-16 US US07/232,648 patent/US4902537A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| 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 |
|---|---|
| JPH042715B2 (ja) | 1992-01-20 |
| US4902537A (en) | 1990-02-20 |
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