JPS63162559A - 炭素繊維強化水硬性複合材料の製造方法 - 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、炭素積維で強化された水硬性原料からなる複
合材料の製造方法に関するものである。

（従来の技術） ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメン
トなどの各撞セメント類や石こうなどの水硬性原料に炭
素繊維を強化材として添加した水硬性複合材料は軽量で
、強度が強く、靭性が大きいなどの特徴をもつ材料とし
て、建築、土木分野などへの利用が盛んに行なわれつつ
ある０ 炭素繊維は他の補強繊維に較べ種々の優れた特徴を有す
る。

例えば、ガラス繊維は耐アルカリ性に乏しいのでセメン
ト中での耐久性が劣るのに対し炭素繊維は耐アルカリ性
に優れ耐久性がまさる。ビニロン、ポリプロピレン、ア
ラミドなどの合成繊維は炭素繊維に較べ耐熱性、耐薬品
性などが劣るし、水硬性複合材料を製造する際に、高温
下でオートクレーブ養生する工程に耐え難いなどの不都
合がある。さらに、鋼繊維などの金属繊維は、セメント
マトリックス中での腐食による劣化の難点がある。

（発明が解決しようとする問題点） このように炭素繊維は補強材として優れる反面、短繊維
状の炭素繊維を水硬性原料中に均一に混合分散するのが
むずかしいため、その補強性能を充分に発揮出来難い問
題があった。

このため、従来から均一に混合分散しようとして次のよ
うな様々な検討が試みられているか未だ不充分でかつ極
々の問題がある。例えば、■　粘度へ０００ｃｐａ　〜
１００，０００ｃｐｅの水系粘性体と炭素繊維よりなる
混合物を、セメント及び骨材を主体とする水硬性組成物
に冷加、混合する方法。

（特公昭６０−ダｓｉダλ号公報） 本方法によれば、均一な混合分散は可能となろうが、実
施例にもあるように、メチルセルロース水浴液のような
水系粘性体中に高価で特殊なミキサー（′オムニミキサ
ー′：攪拌羽根がなく、揺動盤上に可読自在のゴムボー
ルを取りつけてなυ、機構上、王に拡散混合がなされる
）を用いてあらかじめ炭素繊維を混合しておき、ついで
得られた混合物をさらに傾胴型コンクリートミキサーを
用いて水硬性組成物と混合することから、メチルセルロ
ースのような増粘剤の使用が必須であるし、二種類の混
合機を使うなどの経済性、操作性の上で改善すべき問題
がある。

■　炭素繊維などの短繊維をバインダーでゆるく結束し
た状態にして、未硬化セメント中に混入し、未硬化セメ
ントの攪拌によって短繊維の結束を解きながら分散させ
る方法。

（特開昭Ａ／−１０弘０６号公報） 本方法では結束の程度は′オムニミキサー′などで攪拌
した場合に容易に結束が解かれる程度と説明され、実汎
列においても　′オムニミキサー′が使われておシ、特
殊なミキサーを使う不都合がある上に、バインダーの使
用量も繊維／バインダーの容量比として５／Ｓ〜９／／
とされ、多量のバインダーを使う不利さや、水系添加の
セメントに較べ、粘度の大きな水を添加したセメントス
ラリー中で、繊維を混合分散するためには大きな攪拌動
力を要すると予想されるなどの不都合もある。

（問題点を解決するための手段） このような従来技術の問題点を改善すべく、用いる炭素
繊維の集束方法と集束の状態、水硬性原料中に炭素繊維
を均一に混合分散させるための混合方法と混合機の構造
、さらには得られる水硬性複合材料の物性について、深
く検討した。この結果、所定限界以上の嵩密度を有する
短ｄ１．維状の炭素繊維束を用い、水硬性原料の混合に
通常用いられる汎用の混合機の中で極く短時間、水硬性
原料と乾式混合（空練り）し、ついで水を加えて混練り
！ると云う、実用性かつ経済性に富む方法により、優れ
た物性の水硬性複合材料が製造出来ることを見い出し、
本発明を完成した。

すなわら、本発明は水硬性原料に炭素繊維を混合分散さ
せて複合材料を製造する方法において、炭素繊維として
下記の方法で測定した嵩密度が０．０５９７ｍ１以上で
あって、３０〜ｔｌ、０００７本のモノフィラメントが
集束された状態にある短繊維状の炭素繊維束を用い、外
殻が回転する混合機及び／又は攪拌羽根を有する混合機
の中で、水硬性原料と該炭素繊維束とを乾式混合し、つ
いで得られた混合物と水とを混練することを特徴とする
炭素ｆｆｌ維強化水硬性複合材料の製造方法に存する。

〔嵩密度の測定方法〕

長さが１０ｒｒｓの炭素繊維束λθ１を！；００ｍ１容
量のガラス製メスシリンダー中に入れ、該メスシリンダ
ーを木製台上で３ｃｒｎの高さから５回反覆して落下し
た後の繊維束の容量を測定し嵩密度を求める。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明では建築材料や土木材料に通常用いられる無機系
の各種水硬性原料が使用出来、例えばポルトランドセメ
ント、高炉セメント、アルミナセメント、ケイ酸カルシ
ウム、天然石こう、合成石こうなどが用いられる。

本発明で用いる炭素繊維としては公知の炭素繊維であれ
ば特に限定されることなく使用でき、例えばコールター
ルピッチ、石油系ピッチ、石炭液化物、ポリアクリロニ
トリル、セルロース、ポリビニルアルコール等を原料と
した炭素繊維を用いることができる。

中でも、光学的異方性相を含むピッチから作られる炭素
繊維、すなわちメソフェーズピッチ系炭素繊維は、従来
水硬性原料の補強材として主に用いられている、等方性
相のピッチから作られる等力負ピンチ系炭素繊維に較べ
、繊維自体の引張強度や引張弾性率が大きいことにより
、本発明に用いると得られる水硬性複合材料の強度や剛
性が大きい製品が得られ好ましい。

特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維であって引張強度
が／　００　Ｋｇ／ｗｍ２以上、及び又は引張弾性率が
／コＴ肩以上のものを用いると、得られる水硬性複合材
料の物性はより一層優れる。

これらの炭素繊維に関し、本発明で用いる所望の嵩密度
を有する集束した炭素繊維束を製造するには種々の方法
が可能である。

例えば、上記原料を紡糸して得られる原料繊維に集束剤
を付着して集束して原料繊維束を得た後、これを不融化
処理或いは耐炎化処理し、炭化し、さらに要すれば黒鉛
化して炭２　ｆｌｔ維束を得ることが出来る。この場合
、集束剤の種類、付着量、付着方法などを適宜選択決定
することにより、所望の嵩密度を待つ炭素繊維束を得る
ことが出来る。

なお、本発明では黒鉛化処理して得られた黒鉛化繊維束
も炭素繊維束に官めるものとする。

上記の集束剤には珈々の物質が使用出来、例えばポリジ
メチルシロキサン、アミン変性ポリジメチルシロキサン
などのポリジメチルシロキサン誘導体、ポリエチレング
リコール、ポリプロヒレ／グリコールなどのポリアルキ
レングリコール誘導体、機械油、タービン油、灯油など
の鉱物油、脂肪酸エステル化合物、スルフィド基含有化
合物、パーフルオロアルキル基含有化合物の内の１種又
はそれらの２棟以上の混合物が用いられる。

そして集束剤は単味或いは集束剤を主成分とし公知の静
電防止剤、平滑剤、及び界面活性剤を添加して使うこと
が出来、さらには繊維への付着を均一にしかつ、繊維へ
の抵抗を少なくするために集束剤をストレート付着する
以外に、水、ケロシン、ジメチルシリコンダイマーナト
公知の希釈剤で希釈使用してもよい。

祭束剤の原料繊維に対する付着量は通常０．１〜２０重
量％の範囲であり、特に０．２〜ｌθ重ｆ％が好適であ
る。

付着量が０．１重量％より少ないと得られる炭素繊維束
がばらけ易く、所望の嵩督度が得られず、水硬性原料と
混合する際にモノフィラメント同志がからみ合ったシ、
毛玉状のファイバーボールが出来て、均一に混合分散出
来ない不都合が起る。

またコＯＭ　ｆｉｔ　１以上となると不融化処理もしく
は耐炎化処理の際に付着した集束剤の揮散が不充分とな
って繊維上に残存し、不融化処理もしくは耐炎化処理の
反応を阻害する原因となったり、繊維から発生する低分
子物ガスの飛散が充分に行なえないためかえって炭素繊
維の物性を低下させる原因となったりする。

集束剤を原料繊維に付着させる方法としては、スプレー
によシ吹き付ける方法、ローラーやガイドに付けて接触
させる方法、浸漬させる方法等が用いられる。

集束剤が付着され、集束された原料繊維束は周知の方法
に従って、不融化処理もしくは耐炎化処理及び炭化処理
が行なわれる。不融化処理もしくは耐炎化処理は、原料
繊維を酸素、オゾン、空気、窒素酸化物、ハロゲン、亜
硫酸ガス等の酸化性雰囲気下、／！０−’７００℃の温
度にｊ分〜１０時間程度加熱することによって行なわれ
る。

また炭化処理は、上記処理により得られた繊維を窒素、
アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、ｊθＯ−コ０００℃
の温度に０．！ｒ分〜ＩＯ時間程度加熱することによっ
て行なわれる。

さらに黒鉛化処理を行なう場合には、２０θＯ〜３００
０℃の温度に／秒〜１時間程度加熱すれば良い。

また別の方法としては、本発明の原料繊維束に集束剤を
付着し、不融化処理もしくは耐炎化処理して得られた不
融化もしくは耐炎化繊維に、再度集束剤を付着して集束
し、炭化し、さらに要すれば黒鉛化して目的の炭素慄維
束を得ることが出来る。

これら不融化もしくは耐炎化繊維に対する具体的な集束
剤の種類、付着量、付着方法などは既述の原料繊維の場
合と同様に実施することが出来、さらに炭化処理及び黒
鉛化処理は原料繊維の場合と同様に実施することが出来
る。

さらに別の方法としては、既述した本発明の方法に従っ
て、原料繊維及び／又は不融化もしくは耐炎化禮維段階
で集束剤を付着して製造した炭素繊維の束、或いは通常
の方法で製造した炭素繊維にサイジング剤を付着して目
的の集束した炭素繊維束を得ることが出来、サイジング
剤の種類、付着量、付着方法などを適宜調節することＫ
より、所望の嵩密度を持つ集束した炭素繊維束が得られ
る。

具体的なサイジング剤としては、ポリビニルアルコール
（ＰＴＡ）系として、未ケン化のポリ酢酸ビニル、部分
ケン化ＰＶＡ、完全ケン化ＰＶＡ、及び変性ＰＶＡとし
てイタコン酸変性、７タール酸変性、アクリル酸変性Ｐ
ＶＡがある。

又、酢酸ビニルとエチレン、マレイン酸、クロトン酸、
又はアクリル酸との共重合物、メチルセルロース、エチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース等ノセルロース誘導体、コーンスタ
ーチ、可溶性デンプン等のデンプン誘導体、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリアクリルアマイド等のアクリル系重合
体も用いられる。

さらには、ゴムラテックス、硬化剤を含まない軟化点が
９０℃以上のエポキシ衛脂、ポリウレタンも用いること
が出来る。これらのポリマーの内で特にカチオン性を示
すものはセメントとの接着性を向上するのに有効で、例
えばカチオン変性ＰＴＡ、カチオン性ポリ酢酸ビニル、
カチオン性プムラテックス、カチオン化ポリウレタンな
どが用いられる。

以上のサイジング剤は水溶液、エマルジョン、或いは溶
剤に溶解した溶液の状態で、一種又は二種以上の混合物
として炭素繊維に付着し、その後乾燥又は脱溶剤して、
集束した炭素繊維束が得られる。

サイジング剤の炭素繊維への付着量は通常、０．１〜２
０重量％である。０．／重景チ未満では集束性が不足し
、所望の嵩密度が得られず、水硬性原料に均一混合分散
も出来飽い。又、２０重量％を越えると集束が過反に強
固になり、水硬性原書中での分散度が劣り、水硬性複合
材料の物性が低下したり、サイジング処理する際に、ロ
ーラーに繊維束がとられたシして容易に製造しづらいな
どの難点がある。さらに、より適切な付着量の範囲はサ
イジング剤の種類に応じて選定され、例えばポリビニル
アルコール（ＰＶＡ）系の未ケン化のポリＩ！ｒｌｌ：
Ｃ役ビニル、部分ケン化Ｐ″ＪＡ、完全ケン化ＰＶＡ、
及びそれらのカチオン性変性物の場合は好ましくは９．
３〜７０重量％、より好ましくＦｉｏ、５−２３黛チで
ある。

サイジング剤の付着方法にはスプレーにより吹き付ける
方法、ローラやガイドに付けて接触させる方法、浸漬さ
せる方法等が用いられる。

さらに、本発明に用い得る炭素−璃維としては、前述の
方法に従って炭化或いは黒鉛化処理した後に気相或いは
液相での酸化や電解処理などの表面処理を行なったもの
、さらにその後サイジング剤で処理したものも用いるこ
とが出来る。

本発明では、このようにして得られる集束した炭素繊維
束を構成するモノフィラメント数が３０〜／コ、０００
本であることが適当で、好ましくは５０〜ｂ、ｏ　ｏ　
ｏ本であることが望ましい。

３０本未満のものは集束した繊維束を製造する際の生産
性が悪いなどの問題があり、一方／コ、θθθ本を越え
ると一束状に集束するのがむずかしかったり、水硬性原
料中での分散性が悪くなったりして不つどうである。

−に分散する上で好ましい。

つぎに本発明では、集束した炭素繊維束は短繊維状にし
て水硬性原料に混合されるが、該繊維束の製法としては
集束した長繊維束を切断したもの、或いは既に短繊維状
にしたものを集束したもののいずれもが使える。

短稙維化の方法は通常実施される方法が可能で例えば、
ギロチン式カッター、ロービングカッター、或いはダイ
レクトスプレー機のノズルガンなどを用いて切断出来る
。

そして既に集束した長繊維束を切断する時には過度の切
断衝立などにより集束した束かばらけすぎないようにす
るのが望ましい。

集束した短繊維束の長さは／〜１１００ｒｒｒであるの
が好ましい。／燗未満では水硬性原料との混合時の分散
性は良いが充分な補強性能は得られず、一方１１００ｒ
ｒを越えると逆に補強性は得られるものの、分散性が悪
く均一な製品が得られない。

本発明で１要なのは、上述のようにして得られる集束し
た短繊維状の炭素繊維束の嵩密度が０．０　！−１１／
ｒｎｌ１以上、好ましくはθ、０７１／／ｍ１以上であ
ることである。

嵩密度は長さ１０ｔｔｓの炭素繊維束２０１／をｊｔ０
０ｍｌ容量のガラス製メスシリンダーに入れ、該メスシ
リンダーを木製台上で３ｃｎｔの高さからｊ回反覆して
落下した後の容量（ＶｍＪ　）を測定し、ユ０／Ｖなる
計算により求められる。

嵩密度が０．０！；１１／ｍ１未満であると、本発明の
方法により水硬性原料と混合する際に、モノフィラメン
ト状にばらけたり、からみ合ったり、毛玉状のファイバ
ーボールを生成し九りして均一に分散することが出来ず
、得られる製品も物性が劣ったり、不均一であったりす
る。

従来用いられている短繊維状の炭素繊維は綿状であった
り、集束の工夫が不充分であったために、嵩密度が小さ
く、従って混合分散に際し、高価で、容量の小さな特殊
ミキサー（例えば′オムニミキサー′と称される）を用
い、しかも長い時間を要して混合するなどの不都合があ
った０ これに対し、本発明では集束方法を工夫した嵩密度がｏ
、ｏ　ｓ　ｙ〜以上の繊維束を用いることと、水硬性原
料との混合に汎用されている安価で容量の大きな混合機
を用いることとを組合せ、ごく短時間で混合分散が出来
るようにしたことに＃ｆ徴がある。

本発明で用いる混合機は、外衣が回転する、及び／又は
攪拌羽根を庸する講造の次のような汎用混合機があけら
れる。

円筒型、二重円錐型、及び正立方体型の外殻が回転する
混合機として傾胴型コンクリートミキサー、回転ドラム
ミキサーなどがある〇又、パドル型、プロペラ型、耀型
、タービン型、パン型、リボン型、スクリュー型、ワー
ナー型、ニーダ−型などの１Ｗ拌羽根を有する混合機が
用いられる。

さらに、外殻が回転しかつ攪拌羽根を有するパン回転型
強制ミキサー、アイリッヒ型ミキサーなども用いられる
。

これら本発明で用いる混合機は、混合機構上、主に対流
及び又はぜん助混合をなすものである。

つぎに、炭素繊維束と水硬性原料とを混合する際には、
まず水を加えず混合し、ついで水を加えて混練すること
が肝要である。

始めから水を加えると水硬性原料が粘稠なスラリーとな
るため、繊維束を分散するのに大きな攪拌動力を要した
り、長時間かかったりして不都合である。

これに対し、本発明では水を加えず乾式混合するため、
攪拌動力も小さく、短時間で混合出来、例えば、パドル
型混合８！（Ｊ工Ｓ　Ｒ３コＯ／規格のセメント練り混
ぜ磯）を使って、７０秒乃至数分間の極く短い時間で混
合出来生産性が凌れるし、得られる水硬性複合材料の物
性も特殊ミキサーを使ったものと同等以上にすぐれる。

水硬性複合材料中の炭素繊維配合ｔは通常０、／〜２０
容門チであり、０．１％未満では補強効果が乏しく、一
方コ０チを越えると混合がしにくかったり、均一に分散
出来なかったりするなど好ましくない。

又、砂、ケイ砂、砂利、砕石、シラスバルーン、フライ
アッシュ、超微粉シリカなどの骨材はこの乾式混合時に
あらかじめ配合しておくのが水硬性原料との混合を容易
にし望ましい。

得られた水硬性原料と炭素繊維との混合物は次いで水と
混練するが、その方法としては例えば、得られた混合機
の中の混合物に直接に水を加え引続き混練する方法、或
いは最初の混合機に水硬性原料と炭素繊維とを連続的に
供給し、得られた混合物と水と金次の混合機に連続的に
供給して混線を行なう方法、或いは横長の円筒型混合機
の一端より水硬性原料と炭素繊維、中央部より水を夫々
に連続的に供給し、混＠機の前段で混合、後段で混練を
行なう方法などが可能である。

そして、混合及び／又は混線時には、分散剤を添加する
のが好ましく、具体的にはメチルセルロース、エチルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース等のセルロース誘導体、ポリアミ下型、
ポリアミン型、アルキルピコリニウム塩型、アルキルア
ミンの水溶性酸型等のカチオン性界面活性剤、アルキル
アミンオキサイド型ノニオン性界面活性剤、アルキルグ
リシン型、アルキルアラニン型、アルキルベタイン型、
アルキルイミダシリン型等の両性界面活性剤の内のいず
れか一種又は二株以上の混合物が添加される。

分散剤の添加量は水硬性原料に対して通常０．１〜１０
重量％であり、ｏ、ｉ％未満では分散効果が乏しく、１
０％を越えて添加しても格別の効果は得られない。

又、分散剤の他に減水剤、発泡剤、消泡剤などの混和剤
も適宜添加出来る。

本発明で用いる集束したａ、ｒｅ維状の炭素繊維束は、
水硬性原料中に単独で用いられることはもちろん、本発
明以外の炭素繊維、石綿、ガラス繊維、金属繊維、有機
繊維、鉄系補強材等の他の補強材とも併用出来る。

本発明の炭、素繊維を配合した水硬性原料は、通常実施
される各種の成形法、例えば型込成形、押出成形、遠心
成形、抄造成形などの方法により成形し、養生、固化さ
れ、枝状、管状、柱状など各種形状の水硬性複合材料が
製造出来る。

（実施例） 以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。

実施例／ コールタールピッチ系のメゾ７エーズビンチを溶Ｍ　紡
糸して得られた七ノフイラメ／ト本数１ｇＯ本の原料轍
維に、１０センチストークスの粘度（２５℃）を持つポ
リジメチルシロキサンをガイドに付けて接触させる方法
により、原料繊維に対し５饅付着して集束した。この集
束した涼料愼維束を空気中にて１７０℃よりダθＯ℃ま
でハλ時間を要して昇温しながら不融化処理し、続いて
、アルゴン雰囲気中において室温から／１ｔ００’ｃま
で０．５時間を要して昇温しながら炭化処理を行ない炭
素繊維束を得、その性状を第１表に示した。ついで、該
炭素鷹維束をキロナン式カッターにより切断し、長さ１
０ｍの短繊維束を得、前述の方法によって測定した嵩密
度を第１表に示した。引続き、該短繊維束、早強ポルト
ランドセメント＜１００３ｉＫ鈑都）、ケイ砂（ｊＯＪ
ｋｔ部）及びメチルセルロース（０，３重一部）をＪ工
Ｓ　Ｒ１，２θ／規格のセメント練り混ぜ機（丸東製作
ＦＤｒ製モルタルミキ１−１Ｑ−／、３ｇＡ型）に投入
し、３０秒秒間式混会し、短繊維が充分に分散した混合
物全僅、ついで水（ｑｓＴＬ量部）を加え７分間、さら
に消泡剤を加え３０秒間混練した後、板状のテストピー
ス（長さ１ＡＣｒｎＳ幅４’ｍ、厚み１ｃｍ）ｋＷブレ
し、気中養生（温度２０℃、相対湿度Ａ５％）し、炭素
繊維含有″４３答責うの炭素繊維強化セメント材を得た
。そして、材令７日の曲げ強度ケ中央一点載荷曲げ試験
法（スパン”　Ｃｍ　）により測定し、テストピースＪ
ヶの平均ｋ及び敦ＷＪ　ｌＯ値を第１衣に示した。

実施例コ コールタールピッチ系のメソ７エーズピンチを溶融紡糸
して得られた七ノフィラメント本数ユリθ本の原料繊維
に、ポリジメチルシロキサンの水エマルジョン（エマル
ジョンＩＡＫ３．３％）をガイドに付けて接触させる方
法により、原料繊維に対し１０％付着し、集束した。こ
の集束した原料偵維束を空気中において７３０℃から３
ＩＯ′Ｃまで２．７時間を要して昇温し、３１Ｏ℃にて
０重５時間保持し不融化処理し、続いて、アルゴン雰囲
気中において室温から７１００℃まで４．３時間を要し
て昇温し、７１００℃にて７時間保持し炭化処理した。

得られた炭素愼椎の性状を第１表に示した。

ついで、この炭素繊維をケン化度ざ０％のポリビニルア
ルコール（サイジング剤）の水溶液（濃度θ０ｇ％）中
に連続的に長繊維状で浸漬し、７ｇθ℃にて乾燥しサイ
ジング剤がへｇｚ被ｅ４付着した集束された炭素繊維束
を得た。

この炭素繊維束から実施例１と同様にして得た短繊維束
の嵩密度を第１表に示した。

引続き、この短繊維束を用い、実施例／と同じくして得
られた炭素繊維強化セメント材のテストピースの曲げ強
度を第１表に示した。

比較例／ 早強ポルトランドセメント（１００重着部）、ケイ砂（
５０重量部）、及びメチルセルロース（ｏ、ｒ重製部）
を実施例１と同じセメント練り混ぜ機に投入し、３０秒
間混合しｔ後、水（＋５東量部）を加え３０秒間、つい
で、実施例コと同じ短繊維束を加え（３容ｔ％）１分間
、さらに消泡剤を加え３０秒間混練した。

引続き、実施例１と四じくして得られた炭素繊維強化セ
メント材のテストピースの曲げ強度を第１表に示した。

比較例− 実施側御の短繊維束、早強ポルトランドセメント（１０
０重量部）、ケイ砂（２５重量部）、及びメチルセルロ
ース（０，５ム鷺ｍ）を’オムニミキサー′　（千代田
技研工業製ＯＭ−／θＥ型ｉｏｔ容量）に投入し、７分
間乾式混合し、ついで水Ｃ’ｌ！Ｎｉ部）を加えダ分間
、残りのケイ砂（２３重量部）を加え弘分間、さらに消
泡剤を加え３分間の合計７７分間混練した後、実施例／
と同じくして得られた炭素繊維強化セメント材のテスト
ピースの曲げ強度を第１表に示した。

比較例３ 実施例コの炭素繊維をサイジング処理することなしに、
実施例１と同様にして切断した短礒維の嵩密度を第１表
に示した。但しこの短繊維は綿状で嵩高なため、嵩密度
測定のｆｉｌ、維量は１０９とした。との短繊維を用い
実施例１と同様にして混合したところ、全繊維量の内、
約しの量はからみ合ったり、毛玉状のファイバーポール
になシ均−分散が出来ず、第１表に示す曲げ強度も平均
値が小さく、かつ変動中も大きく劣っていた。

（発明の効果） 本発明によれば、嵩密度が所定限度以上に大きい集束し
た短繊維状の炭素繊維束を水硬性原料と乾式混合し、次
いで水を加え混練する。これらの混合及び混練は汎用の
簡易な混合機で極く短時間で実施出来実用性に富む。

従来技術の炭素繊維では均一な混合分散がむずかしかっ
たり、混合性を良くするため、高価で特殊な混合機を用
いかなり長時間を要して混合していた不都合が改善出来
る。

又、得られる水硬性複合材料は炭素繊維の分散が良いた
め、品質が均一で、繊維と水硬性原料の付着効果も良い
ため、強度、靭性、耐ひび割れ性などの物性にも優れる
。

出　願　人　　三菱化成工業株式会社 代　理　人　弁理士長香川　　− ほか／名

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）水硬性原料中に炭素繊維を混合分散させて複合材
   料を製造する方法において、炭素繊維として、下記の方
   法で測定した嵩密度が０．０５ｇ／ｍｌ以上であつて、
   ３０〜１２，０００本のモノフィラメントが集束された
   状態にある短繊維状の炭素繊維束を用い、外殻が回転す
   る混合機及び／又は攪拌羽根を有する混合機の中で、水
   硬性原料と該炭素繊維束とを乾式混合し、ついで得られ
   た混合物と水とを混練することを特徴とする炭素繊維強
   化水硬性複合材料の製造方法。 〔嵩密度の測定方法〕 長さが１０ｍｍの炭素繊維束２０ｇを５００ｍｌ容量の
   ガラス製メスシリンダー中に入れ、該メスシリンダーを
   木製台上で３ｃｍの高さから５回反覆して落下した後の
   繊維束の容 量を測定し、嵩密度を求める。
2. （２）炭素繊維束の長さが１〜１００ｍｍである特許請
   求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）炭素繊維束を構成するモノフィラメントの直径が
   ３〜５０ミクロンである特許請求の範囲第１〜２項記載
   の方法。
4. （４）炭素繊維束が原料繊維を集束する際に集束剤を付
   着させ、次いで不融化処理または耐炎化処理を行ない、
   更に炭化処理を行ない得られたものである特許請求の範
   囲第１ないし３項のいずれかに記載の方法。
5. （５）炭素繊維束が原料繊維を不融化処理または耐炎化
   処理を行ない、次いで集束剤を付着させた後、炭化処理
   して得られたものである特許請求の範囲第１ないし３項
   のいずれかに記載の方法。
6. （６）炭素繊維束が原料繊維を不融化処理または耐炎化
   処理した後炭化処理を行ない、次いでサイジング剤を付
   着して集束して得られるものである特許請求の範囲第１
   ないし５項のいずれかに記載の方法。
7. （７）水硬性原料と炭素繊維束とを混合及び又は混練す
   る際に、分散剤として、セルロース誘導体又はカチオン
   性、ノニオン性もしくは両性の界面活性剤のいずれか一
   種又は二種以上の混合物を添加する特許請求の範囲第１
   ないし６項のいずれかに記載の方法。