JPH0735275B2

JPH0735275B2 - ガラス繊維強化セメント成形物

Info

Publication number: JPH0735275B2
Application number: JP24473987A
Authority: JP
Inventors: 博義水口
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1995-04-19
Anticipated expiration: 2010-04-19
Also published as: JPS6487541A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、建築用資材などとして用いられるガラス繊維
強化セメント成形物に関する。

従来の技術近年、セメント等の構造材の強化を目的に各種の繊維を
混合した繊維強化セメント成形物が用いられている。こ
のような繊維強化セメントの強化材としては、従来石綿
が広く用いられていたが、人体に対する影響が問題とな
り、環境汚染を防止するためその使用は禁止されつつあ
る。これに対して、ガラス繊維はこのような環境に対す
る懸念もなく、また炭素繊維やアラミド繊維に比べて、
低価格であることから石綿の代替として最も多く用いら
れている。

発明が解決しようとする問題点しかしながら、かかる強化繊維として従来用いられてい
る酸化物系耐アルカリ性ガラス繊維はアルカリ成分によ
ってガラス繊維中のシリカ成分が溶出し、短時間で機械
的強度の低下が生じる。したがって、このような繊維を
用いたセメント成形物は長期の使用に耐えない。また、
酸化物系ガラスに耐アルカリ性高いZrO₂を添加したもの
もあるが同様にSiO₂成分の溶出があり基本的な解決には
至っていない。

本発明は長期間優れた機械的性能を保持し得るガラス繊
維強化セメント成形物を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段すなわち、本発明は、オキシナイトライドガラス繊維を
配合したことを特徴とするガラス繊維強化セメント成形
物を提供するものである。

本発明で用いられるガラス繊維原料であるオキシナイト
ライドガラスは、酸化物ガラスの酸素原子が窒素に置き
換わった構造を有しており、窒素原子の結合原子価が３
であるところから従来のガラスに比べ、高弾性率を有す
る。かかるオキシナイトライドガラスの製造方法には、
金属アルコキシドを加水分解後脱水縮合させるゾル・ゲ
ル法、あるいは金属酸化物と金属窒化物を溶融する溶融
法、さらにはN₂ガス吹き込み法、多孔質ガラスのNH₃ガ
ス処理法などがあり、従来のガラス繊維では達成できな
かった弾性率12,500kg/mm²以上を得ることが可能であ
る。

本発明にて補強繊維として用いられるオキシナイトライ
ドガラス繊維はSi13〜24at％、Ca10〜21at％、Mg0〜5.2
at％、A10〜15.1at％、N7.5〜25at％、M0〜5at％（M:Z
r、Sr、Ba、Ｙ、Ce、Na、Ｂ、La、Ｋ、Ti）であるのが
好ましい。

Siの含有量がが上記範囲より少ないと結晶化し、ガラス
状態が得られない。また、この範囲より多いと、弾性率
が12500kg/mm²以下と低下する。

また、Caの含有量が上記範囲より少ないと、結晶化を生
じ、一方、この範囲を越えると弾性率が12500kg/mm²と
低下する。

さらに、Mgの含有量が上記範囲を越えると、結晶が生じ
る。

また、窒素の含有量が上記範囲より少ないと、窒素含有
の効果がなく、また、この範囲を越えると、結晶化を生
じる。

本発明で用いられるオキシナイトライドガラスは強度、
N₂含有量の点から溶融法により製造するのが好ましい。
オキシナイトライドガラスを溶融法にて得るには、金属
酸化物に金属窒化物を加え、高温で溶融する。

金属酸化物の例としては、SiO₂、CaO、MgO、Al₂O₃、Sr
O、Na₂O、K₂O、La₂O₃、Y₂O₃、ZrO₂、TiO₂、Na₂O、K₂O、
BaO、B₂O₃などが挙げられる。

また、金属窒化物の例としては、Si₃N₄、AlNなどが挙げ
られる。

これら金属酸化物、金属窒化物の混合物を溶融するに
は、電気炉、イメージ炉などの加熱炉を用い、窒素雰囲
気下、温度1400〜1900℃、昇温速度10〜800℃/minにて
処理する。

得られたガラスを窒素雰囲気下、温度1100〜1600℃にて
加熱、溶融し、紡糸速度20〜3000m/minにて紡糸して連
続繊維を得る。

得られたガラス繊維の弾性率は、12500〜18000kg/mm²、
引っ張り強度70〜500kg/mm²が得られる。

ガラス繊維の繊維径は、３〜150μｍであるのが好まし
い。繊維径がこれより小さいと、紡糸が困難であり、一
方、これを越えると強度が極端に低下し好ましくない。
ガラス繊維の形状は織物、一方向のシート、短繊維、ペ
ーパー状、ウール状その他いかなる形態であってもよ
い。ガラス繊維の配合量は組成物全体に対して１〜30vo
l％、好ましくは３〜10vol％である。

一方、本発明成形物に用いられるセメントとしては従来
公知のセメントがいずれも好適に用いられる。

つぎに前記オキシナイトライドガラス繊維を補強繊維と
して用いてセメント成形物を製造するには、まずセメン
トモルタル調製用組成物に0.1〜0.5重量％の起泡剤を添
加して発泡モルタルを調製する。次いで該発泡モルタル
にオキシナイトライドガラス繊維を１〜30vol％加えて
混合し発泡プリミックスとする。ついで、乾燥して水分
量を調整する。得られた成形原料を適宜の大きさに切断
してプレス成形、ロール成形などにより成形を行い成形
素体を得て、所定日数養生硬化させる。

実施例つぎに、実施例により本発明をさらに具体的に説明す
る。

製造例１ SiO₂20.0mol％、CaO40.8mol％MgO12.0mol％、Al₂O₃14.4
mol％を混合し、空気中1500℃で２時間溶融した。混合
物を冷却後、ボールミルを用いて約10μｍに粉砕し、Si
₃N₄12.8mol％を加え、窒化ホウ素ルツボを用い、窒素中
1750℃で30分溶融し、オキシナイトライドガラスを得
た。得られたガラスを紡糸装置内に配置した窒化ホイ素
ルツボに入れ、周囲を断熱材により保温した円筒状のカ
ーボン発熱体を用いて、窒素雰囲気下、1380℃にて加
熱、紡糸しワインダに巻取った。紡糸速度1500m/minに
て、直径約15μｍの連続繊維を得た。得られたガラス繊
維の引っ張り弾性率は、12600kg/mm²であった。

実施例１セメントモルタル調製用組成物に0.2重量％の起泡剤を
添加して発泡モルタルを調製する。次いで該発泡モルタ
ルに前記製造剤１で得られたオキシナイトライドガラス
繊維10vol％を加えて混合し発泡プリミックスとする。
得られたプリミックスを乾燥して水分量を15％に調整す
る。この成形原料を30cm角に切断してプレス成形（150k
g）して成形素体をえ、15日間、養生硬化させる。得ら
れた成形物の曲げ強度の経時変化を第１図に示す（図中
○印）。

比較例１補強繊維として酸化物系の耐アルカリ性ガラス繊維（ML
NERON−Ｍ＃801、旭ファイバーグラス（株）製、繊維
径20μｍ、繊維長25mm、集束数160本）を用いた以外は
実施例１と同様にして成形物を得た。結果を第１図に示
す（図中●）。

発明の効果本発明の成形物は、補強繊維がセメントのアルカリ成分
によっても劣化せず長期にわたり耐久性に優れる。

【図面の簡単な説明】第１図は、セメント組成物の曲げ強度の経時変化を示す
グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】オキシナイトライドガラス繊維を配合した
ことを特徴とするガラス繊維強化セメント成形物。