JP2019065199A - 繊維強化樹脂組成物及び繊維強化樹脂組成物用の材料 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明では、繊維強化層の強度品質を確保すると同時に、効率のよい施工が可能となり、かつ、補強のための繊維の飛散を可及的に低下させるとともに、樹脂の臭気拡散も低減させることを可能とする繊維強化樹脂組成物を提供する。また、このような繊維強化樹脂組成物用の材料を提供することを目的とする。
そして、この組成物は、液状のラジカル硬化型樹脂にチョップドストランドが拡散して含まれてスラリー状となっていることから、チョップドストランドの飛散、及び臭気の拡散が少なくて済む。
この材料によれば、施工場所において、チョップドストランドと液状であるラジカル硬化型樹脂とを混合させればよい。これにより得られる繊維強化樹脂組成物は、前記組成物と同様の作用及び効果を奏する。
本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
本実施形態の繊維強化樹脂組成物では、従来のFRP防水工法で用いられているガラスマットの代わりに、チョップドストランド(ガラスチョップドストランド、以下、「CS」とも言う。)が用いられている。CSを工場等で事前に液状のラジカル硬化型樹脂に混合攪拌(混練)することで、CSとラジカル硬化型樹脂とによる繊維強化樹脂組成物(以下、「組成物」とも言う。)とする。そして、この組成物に対して、施工場所で硬化剤を配合した後、この組成物を、コテやローラー等を用いて下地に塗布し、硬化させる。または、施工場所において施工直前に、CSとラジカル硬化型樹脂とを混合攪拌することで同様の組成物とし、硬化剤を配合した後、コテやローラーを用いて塗布し、硬化させてもよい。
この組成物によれば、従来のようにシート状のガラスマットを、施工箇所の形状に合わせ切断して割り付ける必要がないため、施工箇所が入り組む等して形状が複雑となる場所等であっても、容易に繊維強化層を施工することが可能となる。つまり、本実施形態によれば、塗料を塗布する感覚で作業できるので、繊維強化層の施工が容易となる。
また、従来のFRP防水施工において必要であったガラスマットの割付作業及び敷設作業が不要となるため、施工の際に発生していたガラス繊維の飛散を低減することができる。このため、周辺環境への負荷低減に大いに貢献することができる。
さらに、CSと液状のラジカル硬化型樹脂とを混合撹拌することでスラリー状となる。このため、発生する臭気を、従来の液状樹脂をガラスマットに塗布・含浸させて行なうFRP防水施工の場合と比較して、大幅に低減することが可能になる。
以下、本発明の実施形態の一例を説明する。
〔繊維強化樹脂組成物30及び被覆層構造体1について〕
図1は、繊維強化樹脂組成物30による繊維強化層33を備えている被覆層構造体1の実施の一形態を示す説明図である。本実施形態の被覆層構造体1は、下地10、及び下地10の上に形成された複数(図例では4つ)の被覆層を含む。具体的には、被覆層として、下層側から順に、プライマー層20、繊維強化樹脂組成物30による繊維強化層33、中塗り層40、トップコート層(保護仕上げ層)50が含まれる。プライマー20は、FRP防水及びFRP防食に一般的に用いられるものが使用され、例えば、一液性湿気硬化型ウレタンプライマー又はビニルエステルプライマーが用いられる。
樹脂31は、ハンドレイ成形、防水層施工、又は防食層施工に使用される積層樹脂であればその種類を問わず、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ビニルウレタン樹脂、メタクリル酸エステル樹脂、メタクリル樹脂、アクリルシラップ、又はこれらによる光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等が挙げられる。また、樹脂31は水溶性タイプであってもよい。特に、樹脂31を、重合性モノマー架橋型熱硬化性樹脂である不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂とするのが好適である。さらには、樹脂31は、日本建築学会「FRP防水工事施工指針・同解説のJASS8M−101−2007防水用ポリエステル」の品質基準を満たすのが好ましい。
本実施形態の組成物30に用いられるCS32は、ロービングが短く切断されて得た短繊維である。CS32に用いられるガラスの種類としては公知慣用のものとすることができ、例えば、Eガラス、Cガラス、Rガラス、ARガラス、又は、低ホウ素含有率ガラス等とすることができる。CS32の仕様として、繊維径が9マイクロメートル以上、25マイクロメートル以下であり、線密度が1000〜5000g/km(TEX)で集束したものなどを用いることができる。集束剤(サイジング剤)としては、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、酢酸ビニル樹脂等の熱可塑性樹脂と、シランカップリング剤とを併用することが好ましい。
本実施形態の組成物30は、液状である樹脂31と、CS32とを、混合攪拌することにより得られたコンパウンドである。このコンパウンドは、樹脂31とCS32とを、実際の施工場所において、へら、ハンドミキサー及び電動撹拌機等を用いて混合攪拌する方法と、事前に工場で混合撹拌する方法とがある。いずれの場合においても、組成物30は、液状のラジカル硬化型樹脂31にCS32が拡散して含まれてスラリー状となる。
次に実施例に基づき本発明を説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
実施例1の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂AとCS−aとの配合比を、質量比で100:20としたものである。
(実施例2)
実施例2の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂AとCS−aとの配合比を、質量比で100:25としたものである。
(実施例3)
実施例3の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Bとして汎用の防水用メタクリル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂BとCS−aとの配合比を、質量比で100:25としたものである。
(実施例4)
実施例4の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Cとして汎用の防食用ビニルエステル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂CとCS−aとの配合比を、質量比で100:35としたものである。
(実施例5)
実施例5の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Cとして汎用の防食用ビニルエステル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂CとCS−aとの配合比を、質量比で100:40としたものである。
(実施例6)
実施例6の組成物30は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂に、13mmのCS−bを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂AとCS−bとの配合比を、質量比で100:45としたものである。
比較例1の組成物は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂に、6mmのCS−aを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂AとCS−aとの配合比を、質量比で100:19としたものである。
(比較例2)
比較例2の組成物は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂に、13mmのCS−bを撹拌混合したスラリー状のものであり、樹脂AとCS−bとの配合比を、質量比で100:46としたものである。
従来例1は、ラジカル硬化型樹脂Aとして汎用の防水用不飽和ポリエステル樹脂を、ガラスマット−cに含浸させたものである。
(従来例2)
従来例2は、ラジカル硬化型樹脂Bとして汎用の防水用メタクリル樹脂を、ガラスマット−cに含浸させたものである。
(従来例3)
従来例3は、ラジカル硬化型樹脂Cとして汎用の防食用ビニルエステル樹脂を、ガラスマット−cに含浸させたものである。
役物作業性評価の判定に関して、判定員が施工時間を測定した。判定は作業時間60分を目安とし、次の表3に示す判定基準を用いて評価を行った。なお、役物とは凹凸等形状変化のある下地基盤をいう。
実施例1〜6、比較例1,2、及び従来例1〜3それぞれを硬化させて板状とし、その引張強度に関する評価を行った。実施例1〜6、比較例1,2、及び従来例1〜3それぞれを用いて、23°Cの雰囲気下で試験片(300mm■300mm■3mm)を作成し、2週間養生を行った。これらに対してJISK7113に準拠する引張試験を実施した。その評価を、次の表6に示す判定基準を用いて行った。
なお、判定基準として、引張強度40MPa以上を「合格(○又は◎)」としているが、この引張強度の合格基準値(40MPa)は、次のようにして設定したものである。すなわち、日本建築学会の「FRP防水工事施工指針・同解説のJASS8 M−101−2007 防水用ポリエステル」によれば、引張強度の品質基準の範囲が10〜50MPaと規定されているが、これは樹脂板の値であり、繊維強化樹脂板による値ではない。そこで、一般的に、繊維強化樹脂は、樹脂のみの場合の4倍〜5倍の引張強度を有することから、前記指針・解説に準拠する樹脂のみの場合の品質基準最低値「10MPa」の4倍である「40MPa」を、今回、繊維強化樹脂の合格基準値として設定した。
なお、樹脂とCSとの配合(質量比)について樹脂を100とするとCSが20以上45以下であるという条件であっても、(比較例としては挙げていないが)繊維長さが14mm以上のCSを含む組成物の場合、流動性が低くなることから、やはり、刷毛塗り、ローラー塗り、コテ塗りのいずれの手法によっても、全く施工ができなかった。すなわち、作業性の観点から、CSの繊維強化は13mm以下とする必要がある。
また、引張強度試験の結果によれば、CSの配合率が小さく、繊維長さが短いほど強度が低くなる。引張強度試験で40MPa以上を得るためには、樹脂とCSとの配合(質量比)について樹脂を100とするとCSが20以上であり、繊維長さが5mm以上である必要がある。
以上のように、作業性及び引張強度試験の結果から、CSの繊維長さを5〜13mmの範囲とし、樹脂とCSとの配合については、質量比で樹脂:CSを、100:20〜100:45の範囲とする。なお、樹脂とCSとの配合(質量比)については、樹脂を100とすると、CSを25以上35以下とするのがより一層好ましい。
以上のように、本実施形態の組成物30は、下地10の表面に塗布して用いられる。この組成物30は、液状であるのラジカル硬化型樹脂31(樹脂31)にチョップドストランド32(CS32)が拡散して含まれてスラリー状である。このため、組成物30は、高粘度化していて、チョップドストランド32の飛散、及び臭気の拡散が少なくて済む。
そして、この組成物30では、樹脂31とCS32との質量比が、樹脂31を「100」とすると、CS32が「20以上、45以下」であり、CS32の平均繊維長さが「5mm以上、13mm以下」である。この組成物30によれば、硬化して得られる層(繊維強化層33)は、所望の強度品質を確保することができると共に、施工性が向上する。すなわち、質量比において樹脂31を「100」とするとCS32が「20」以上であり、そのCS32の平均繊維長さが「5mm」以上であることから、この組成物30が硬化した繊維強化層33において、CS32は補強材として十分機能することができ、所望の強度を有することができる。そして、質量比において樹脂31を「100」とするとCS32が「45」以下であり、そのCS32の平均繊維長さが「13mm以下」であるため、この組成物30は、適度な流動性を有することから、施工場所において、例えばコテ及びローラー等を用いた手作業により、この組成物30を下地10の表面に対して塗布が容易となり、効率よく施工することが可能である。また、本実施形態の組成物30は、チキソ性を有することから、下地10の表面が例えば垂直な面であっても施工が可能となる。
例えば、被覆層構造体1の積層構成は本実施形態の例に限定されるものではなく、プライマー層20、中塗り層40、トップコート層50の有無、及び各層の層数等は、用途や要求性能、更には下地10の状態等により適宜変更可能である。また、各層の具体的な材質(樹脂の種類)は、FRP防水やFRP防食の分野で使用されている他のものを使用してもよい。
10:下地
11:第2の下地
20:プライマー層
30:繊維強化樹脂組成物(組成物)
31:ラジカル硬化型樹脂(樹脂)
32:チョップドストランド(CS)
33:繊維強化層
40:中塗り層
50:トップコート層(保護仕上げ層)
Claims (5)
- 下地表面に塗布して用いる繊維強化樹脂組成物であって、
液状のラジカル硬化型樹脂にチョップドストランドが拡散して含まれてスラリー状であり、
前記ラジカル硬化型樹脂と前記チョップドストランドとの質量比は、当該ラジカル硬化型樹脂を100とすると当該チョップドストランドが20以上45以下であり、
前記チョップドストランドの平均繊維長さが5mm以上13mm以下である、繊維強化樹脂組成物。 - 前記チョップドストランドの繊維長さの最大値が13mm以下である、請求項1に記載の繊維強化樹脂組成物。
- 前記チョップドストランドの繊維長さの最小値が5mm以上である、請求項1又は2に記載の繊維強化樹脂組成物。
- 複数種類の長さの前記チョップドストランドが前記ラジカル硬化型樹脂に含まれている、請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維強化樹脂組成物。
- 下地表面に塗布して用いる繊維強化樹脂組成物用の材料であって、
平均繊維長さが5mm以上13mm以下であるチョップドストランドと、
前記チョップドストランドを拡散して含ませるための液状のラジカル硬化型樹脂と、を含み、
前記ラジカル硬化型樹脂と前記チョップドストランドとの質量比は、当該ラジカル硬化型樹脂を100とすると当該チョップドストランドが20以上45以下である、繊維強化樹脂組成物用の材料。
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