(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にサイジング剤が付着せしめられてなる炭素繊維であって、該炭素繊維の単繊維とセメント系無機質材との接着強度が５ＭＰａ以上であり、熱分解性有機物量が０．０５〜０．５重量％の範囲にあり、かつ束の状態においてＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって検出される表面酸素濃度（Ｏ1S／Ｃ1S）が０．１〜０．４の範囲内にあり、平均単繊維強度が４ＧＰａ以上であることを特徴とするセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【請求項２】
単繊維の断面周囲長と断面基準長との比が１．０５以下であることを特徴とする請求項１に記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【請求項３】
単繊維のループ試験による破断伸度が２．５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【請求項４】
サイジング剤が、エポキシ樹脂、不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物、単環フェノールおよび多環フェノールからなる群から選ばれるフェノール類のアルキレンオキシド付加物を必須成分とする樹脂からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【請求項５】
サイジング剤の量が０．１〜１０重量％の範囲であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維で補強されたことを特徴とする炭素繊維セメント系無機質材成形物。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維を切断しながらセメント系無機質材と同時に型枠に吹き付けるダイレクトスプレー法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに切断してチョップドストランド化し、セメント、骨材と一緒に混合装置へ投入し、攪拌しながら水を添加し混合させたセメント系無機質材を型枠に流し込むプリミックス法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維を切断しながらセメント系無機質材と同時に、水セメント比を調整しながら孔を有するベルトの上に吹き付けるスプレー脱水法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜５のいずれかに記載の炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに切断し、得たチョップドストランドをセメント、骨材と一緒に混合装置へ投入し、攪拌しながら水を添加し混合させたセメント系無機質材を連続的に押出成形機に供給する押出成形法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント系無機質材補強用炭素繊維と炭素繊維補強セメント系無機質材成形物（ＣＦＲＣ）およびその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、セメント系無機質材との接着性に優れ、力学的特性にすぐれたＣＦＲＣを提供するセメント系無機質材補強用炭素繊維とＣＦＲＣおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭素繊維はそのすぐれた力学的性質、特にすぐれた比強度および比弾性率を利用した複合材料の補強繊維として工業的に広く利用されている。これら複合材料の用途として、航空・宇宙用途、自動車、各種スポーツ用具における需要が伸びている。また、セメント類を用いた建築構造物、土木材料などにも広く利用されつつある。
【０００３】
一般的に炭素繊維は、セメント系無機質材との接着性が悪く、炭素繊維で補強したセメント系無機質材では炭素繊維の優れた特徴である高強度、高弾性率という性能が十分発揮されていない。
【０００４】
そこで、炭素繊維のセメント系無機質材の補強効果を高めるため色々な検討がされてきた。特開平６−１６６９６１号公報では炭素繊維の表面にポリオキシアルキレンビスフェノールエーテルからなるサイジング剤を塗布することにより、ダイレクトスプレーガンに対する工程通過性が良好となり、かつセメントとの密着性にすぐれ、しかも集束性が良好となることが開示されている。また、特公平７−１７４１９号公報では有機または無機繊維を、熱硬化性樹脂で含浸処理した後、加硫剤および加硫促進剤を混合したゴム溶液またはゴムラテックスで被覆し、硬化させたセメント補強用繊維が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のポリオキシアルキレンビスフェノールエーテルからなるサイジング剤は、ダイレクトスプレー工程における摩擦抵抗を小さくし、ガンに対する工程通過性を良好にする作用があるが、界面活性剤的作用があるため繊維とセメントとの間に皮膜を形成し、セメントとの接着力が不充分で炭素繊維の高強度という特徴を十分発揮できないという問題点がある。また後者の加硫剤および加硫促進剤を混合したゴム溶液またはゴムラテックスで被覆した連続繊維は、樹脂およびゴムラテックスの付着量が５０〜２００％で使用しているため、コストが高く使用に制限が出るという問題がある。
【０００６】
この発明の目的は、従来の上述した問題点を解決し、セメント系無機質材との接着性を向上させ、かつ、セメント系無機質材の補強効果に優れたセメント系無機質材補強用炭素繊維およびそれを使ったＣＦＲＣを提供するにある。
【０００７】
また、この発明の他の目的は、セメント系無機質材補強用炭素繊維を用いてダイレクトスプレー法、プリミックス法、スプレー脱水法、押出成形法で成形したＣＦＲＣの製造方法を提供するにある。
【０００８】
【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、次の構成からなる。すなわち、
（１）表面にサイジング剤が付着せしめられてなる炭素繊維であって、該炭素繊維の単繊維とセメント系無機質材との接着強度が５ＭＰａ以上であり、熱分解性有機物量が０．０５〜０．５重量％の範囲にあり、かつ束の状態においてＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって検出される表面酸素濃度（Ｏ1S／Ｃ1S）が０．１〜０．４の範囲内にあり、平均単繊維強度が４ＧＰａ以上であることを特徴とするセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【０００９】
（２）単繊維の断面周囲長と断面基準長との比が１．０５以下であることを特徴とする前記（１）に記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【００１０】
（３）単繊維のループ試験による破断伸度が２．５％以上であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【００１１】
（４）サイジング剤が、エポキシ樹脂、不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物、単環フェノールおよび多環フェノールからなる群から選ばれるフェノール類のアルキレンオキシド付加物を必須成分とする樹脂からなることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【００１２】
（５）繊維表面のサイジング剤の量が０．１〜１０重量％の範囲であることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のセメント系無機質材補強用炭素繊維。
【００１３】
（６）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭素繊維で補強されたことを特徴とする炭素繊維セメント系無機質材成形物。
【００１４】
（７）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭素繊維で補強されたことを特徴とするセメント系無機質材製壁材。
【００１５】
（８）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭素繊維で補強されたことを特徴とするセメント系無機質材製型枠。
【００１６】
（９）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の炭素繊維で補強されたことを特徴とするセメント系無機質材製板材。
【００１７】
（１０）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の連続炭素繊維を切断しながらセメント系無機質材と同時に型枠に吹き付けダイレクトスプレー法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【００１８】
（１１）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の連続炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに切断してチョップドストランド化し、セメント、骨材と一緒に混合装置へ投入し、攪拌しながら水を添加し混合させたセメント系無機質材を型枠に流し込むプリミックス法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【００１９】
（１２）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の連続炭素繊維を切断しながらセメント系無機質材と同時に、水セメント比を調整しながら孔を有するベルトの上に吹き付けるスプレー脱水法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【００２０】
（１３）前記（１）〜（５）のいずれかに記載の連続炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに切断し、得たチョップドストランドをセメント、骨材と一緒に混合装置へ投入し、攪拌しながら水を添加し混合させたセメント系無機質材を連続的に押出成形機に供給する押出成形法により成形することを特徴とする炭素繊維補強セメント系無機質材成形物の製造方法。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記の如く、本発明は、表面にセメントとの接着性の良好なサイジング剤が付着せしめられてなる炭素繊維であるが、炭素繊維とセメント系無機質材との接着強度は、５ＭＰａ（５０ｋｇｆ／ｃｍ２  ）以上であり、好ましくは８ＭＰａ（８０ｋｇｆ／ｃｍ２  ）以上であることを特徴とする。この接着強度の測定方法については後述する。
【００２２】
単繊維表面に付着させるサイジング剤は、エポキシ樹脂、不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物、単環フェノールおよび多環フェノールからなる群から選ばれるフェノール類のアルキレンオキシド付加物を必須成分とする樹脂からなるものが好ましい。
【００２３】
エポキシ樹脂としては、たとえばグリシジル型または、非グリシジル型のエポキシ樹脂が挙げられる。グリシジル型エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型、フェノール型、エステル系、エーテル系のものが挙げられる。非グリシジル型のエポキシ樹脂としては、環状樹脂族エポキシ樹脂、エポキシ化ブタジエン、エポキシ化グリセライド、エポキシ化大豆油などが挙げられる。これらの樹脂は２種類以上併用することもできる。上記エポキシ樹脂として、好ましいものはグリシジル型エポキシ樹脂、特に好ましいものはビスフェノール型、フェノール型などのエポキシ樹脂である。
【００２４】
不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物において、不飽和二塩基酸としては、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸などが挙げられ、ビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物としては、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド付加物が挙げられる。不飽和二塩基酸とビスフェノール類のアルキレンオキシド付加物との縮合物において、好ましいものは、フマル酸またはマレイン酸とビスフェノールＡのＥＯまたはＰＯ付加物との縮合物である。
【００２５】
繊維表面に付着させるサイジング剤の量は、繊維の集束性、セメント系無機質材との接着力の点から０．１〜１０重量％、好ましくは０．１〜５．０重量％の範囲にするのがよい。
【００２６】
なお、本発明におけるセメント系無機質材としては、セメントと水だけの混合物、セメントと水と細骨剤を混合させたモルタルやセメントと水と粗骨材を混合させたコンクリートなどを挙げることができる。ここで使用するセメントは、ポルトランドセメント、混合セメント、特殊セメントなどが挙げられるが、通常用いられる普通ポルトランドセメントが好ましい。
【００２７】
本発明の炭素繊維は、熱分解性有機物量が０．０５〜０．５重量％、好ましくは０．１５〜０．３０重量％の範囲にあり、また炭素繊維束の状態においてＸ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって検出される炭素繊維の表面酸素濃度（０１Ｓ／Ｃ１Ｓ）が０．１〜０．４、好ましくは０．２〜０．２５の範囲にあり、さらに、平均単繊維強度が４ＧＰａ（４００ｋｇｆ／ｍｍ２  ）以上であることを特徴とする。
【００２８】
上記における熱分解性有機物量は、炭素繊維の表面および内部に存在する化学的官能基の量で、特に超薄最外層の化学的官能基の量を示す尺度であり、この量が０．０５重量％より小さくなると炭素繊維とサイジング剤との親和性が低下したりする。また、０．５％を越えると不活性化が不十分となり、セメント系無機質材との接着性が低下する。
【００２９】
熱分解性有機物量は、以下の方法により求める。
【００３０】
まず、炭素繊維表面のサイジング剤を溶剤で洗浄除去して、２０ｍｇを精密に秤量する。この試料を９５０℃に加熱した柳本製作所製ＣＨＮコーダーの試料燃焼炉に入れてヘリウムを１８０ｍｌ／分の速度で流し、試料を燃焼させ、燃焼ガスを吸引ポンプで約５分間、８５０℃の酸化炉、５５０℃の還元炉を経由させ吸引した後、ＣＨＮコーダーの熱伝導度型検出器によってＣ０２  量として定量し、検量によって熱分解性有機物量を試料に対する炭素量（ｗｔ％）として求める。
また、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって検出される炭素繊維の表面酸素濃度（０１Ｓ／Ｃ１Ｓ）は、次の方法によって求める。
【００３１】
通常、１０００〜２４０００本の単繊維の集合体であるマルチフィラメントからなる炭素繊維に付着したサイジング剤を溶剤で除去し、カットして銅製の試料支持台に拡げて並べた後、Ｘ線源としてＡｌ    Ｋα１．２  を用い、試料チャンバー中を１×１０−８Ｔｏｒｒに保つ。次に測定時の帯電に伴うピークの補正としてＣ１Ｓの主ピークの運動エネルギー値（Ｋ．Ｅ）を１２０２ｅＶに合わせる。そして、Ｃ１Ｓピーク面積をＫ．Ｅとして１１９１〜１２０５ｅＶの範囲で直線のベースラインを引き求めて、Ｏ１Ｓピーク面積をＫ．Ｅとして９４７〜９５９ｅＶの範囲で直線のベースラインを引くことにより求める。
【００３２】
ここで、炭素繊維の表面酸素濃度とは、上記０１Ｓピーク面積とＣ１Ｓピーク面積の比から装置固有の感度補正値を用いて原子数比として算出したものである。
【００３３】
また、平均単繊維強度は、ＪＩＳ  Ｒ７６０１に記載されている方法に基づいた炭素繊維を構成する単繊維１本づつ、計５０本程度の引張試験によって求められる各単繊維強度の平均値である。
【００３４】
本発明の炭素繊維の単繊維は断面周囲長と断面基準長の比が１．０５以下であることが好ましい。
【００３５】
単繊維の断面周囲長とは、単繊維の断面形状を走査型トンネル顕微鏡を用いて観察し、実測される映像断面の凹凸を含む周囲長である。断面基準長とは、映像断面の凹凸を含まない平均直径から算出した値である。
【００３６】
この比が１．０５以下であると繊維の凹凸が小さいため、力学的特性が低下するための破壊点が少なくなる。
【００３７】
この比が１．０５を越えると繊維の凹凸が大きくなり、この凹凸部が破壊開始点となり引張り強度、曲げ強度、単繊維ループ試験による破断伸度が低下するため好ましくない。一般的な炭素繊維はループ試験による破断伸度を測定すると１．５％程度であることから脆く剪断に弱いといわれている。
【００３８】
本発明の炭素繊維は、単繊維のループ試験による破断伸度が２．５％以上であることにより剪断に強くダイレクトスプレーガンの中で繊維が折れにくく工程通過性が良好となる点で好ましい。逆に破断伸度が２．５％より小さいと、繊維の靱性が低くなり脆いため、ダイレクトスプレーガンの中で繊維が破壊され易くなり、詰まりの原因となる。また、プリミックス法で通常の炭素繊維を混合すると、単繊維のループ試験による破断伸度が低いため脆く攪拌翼で繊維が切断され、セメント系無機質材中での繊維長が短くなり補強効果が小さくなる。
【００３９】
単繊維ループ試験は、測定しようとする単繊維ループが小さいためズーム式の光学顕微鏡を用いた。顕微鏡像を残像の少ないＴＶカメラで一旦ビデオ記録し、後に画面上で破断直前のループについて、図２に示すような単繊維ループの直径Ｄを読み取った。観察倍率、画面の歪みはマイクロスケールでチェックした。最終的な観察倍率範囲は、２０〜２５０倍である。単繊維をスライドグラス上に置き、中央部にグリセリンを１〜２滴たらし、単繊維をひねりながらループを作り、その上にプレパラートを置く。これを顕微鏡下に置いて、ＣＲＴで観察し、常に視野にループをとらえながら、ループ単繊維の両端を手で押さえながら、通常５０ｃｍ／分〜１ｍ／分の範囲の速度で引張り歪みをかける。
【００４０】
ここでプレパラートを乗せるのは、ループが結び目ではないために解けてしまうので、それを防ぐためであり、グリセリンはプレパラートとスライドグラスの繊維への拘束を小さくする目的で用いる。
【００４１】
ループ試験の破断伸度は次式により計算する。
【００４２】
破断伸度（％）＝｛１．０６６×（ｄ／Ｄ）｝×１００
ｄ：単繊維直径（μｍ）
Ｄ：破断直前のループの直径（μｍ）
本発明の繊維は、上述の特性から、高靱性のために攪拌翼での繊維切断が少なく、部材中の繊維長が長くなり補強効果が向上する。さらに、押出成形法でも押出機の中でのスクリューによる剪断力にも強く、繊維が切断されにくく、成形部材中の繊維長が長くなり補強効果が向上する。
【００４３】
本発明は、さらに、前記したセメント系無機質材補強用炭素繊維で補強されたセメント系無機質材製部材からなるＣＦＲＣを提供する。
【００４４】
炭素繊維セメント系無機質材成形物（セメント系無機質材製部材）としては、たとえば、壁材、型枠、板材などが挙げられる。
【００４５】
壁材としては、間仕切り壁、間仕切り材、壁下地材、壁パネルなど壁構成物が挙げられる。また、型枠としては、柱型枠、型枠壁、梁型枠、基礎型枠、永久型枠などの枠状物が挙げられる。さらに、板材としては、内壁、外壁、間仕切り、屋根、天井、庇、床などの板状物が挙げられる。
【００４６】
以下に、これら成型物の製造方法について説明する。
【００４７】
ダイレクトスプレー法で成形するＣＦＲＣは、本発明のサイジング剤を付着させた連続炭素繊維をセメント系無機質材との体積比で通常２〜５％となるようにダイレクトスプレーガンへ連続的に供給し、スプレーガン内のカッターで切断し、ポンプで移送されてくるセメント、水、骨材、と混合させたセメント系無機質材と同時に圧縮空気で型枠に吹き付け成形することにより製造できる。このセメント系無機質材の中には混和剤、増粘剤、遅延剤を混入させてもよい。
【００４８】
プリミックス法で成形するＣＦＲＣは、本発明のサイジング剤を付着させた連続炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに、好ましくは３〜５０ｍｍの長さにカッターで切断し、チョップドストランドにしてセメント系無機質材との体積比で通常２〜５％となるようにセメント、骨材と一緒に混合装置に投入し、攪拌しながら水を添加させ混合させたセメント系無機質材を型枠に流し込み成形することにより製造できる。このセメント系無機質材の中には混和剤、増粘剤、遅延剤を混入させてもよい。
【００４９】
スプレー脱水法で成形するＣＦＲＣは、本発明のサイジング剤を付着させた連続炭素繊維をセメント系無機質材との体積比で通常２〜５％となるようにスプレーガンへ連続的に供給し、スプレーガン内のカッターで切断し、ポンプで移送されてくるセメント、水、骨材、と混合させたセメント系無機質材と同時に圧縮空気で微細孔を有するベルトの上にトラバースさせながら吹き付け、真空装置により余分な水を除去し、水／セメント比を調整しながら成形することにより製造できる。このセメント系無機質材の中には混和剤、増粘剤、遅延剤を混入させてもよい。
【００５０】
押出成形法で成形するＣＦＲＣは、本発明のサイジング剤を付着させた連続炭素繊維を１〜１００ｍｍの長さに、好ましくは３〜５０ｍｍの長さにカッターで切断し、チョップドストランドにしてセメント系無機質材との体積比で通常２〜５％となるようにセメント、骨材と一緒に混合装置に投入し、攪拌しながら水を添加させ混合させたセメント系無機質材を連続的に押出成形機に供給して押出成形することにより製造できる。このセメント系無機質材の中には混和剤、増粘剤、遅延剤を混入させてもよい。
【００５１】
炭素繊維とセメント系無機質材との接着強度測定方法は、下記の文献に記載された方法による。
【００５２】
「ＣＯＭＰＯＳＩＴＥＳ．ＶＯＬＵＭＥ２１．ＮＵＭＢＥＲ３．ＭＡＹ  １９９０  Ｐ．２０５〜２１５“Ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｒｅ−ｃｅｍｅｎｔ  ａｄｈｅｓｉｏｎ  ｉｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｒｅ  ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  ｃｅｍｅｎｔ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  ”１９９０  Ｂｕｔｔｅｒｗｏｒｔｈ  ＆  Ｃｏ（Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）Ｌｔｄ」
この測定法は、図１に示すように、まず、長さが６０〜１１０ｍｍで５ｍｍずつ長さが異なる炭素繊維の単繊維１を１０本準備し、それぞれの片方の端部５０ｍｍを図１のようにポリエステル樹脂２中に埋め込み固定させる。次いで、ポリエステル樹脂ブロックからはみでた長さの異なる繊維を樹脂ブロックの面までモルタル３中に埋め込み硬化させ（図１（Ａ））、室内で自然養生（温度２５℃、湿度６５％）で７日間放置させた。
【００５３】
ここで、モルタルは、水／セメント比が４７．３重量％となるように、普通ポルトランドセメント１０８２ｇに対して水を５１２ｇ添加したものを調整し、さらに、細骨剤として粉末硅石をセメントに対して２５．３重量％、混和剤としてメチルセルロースをセメントに対して１．０重量％添加することによって調整した。
【００５４】
測定は、自然養生が完了した試験体のモルタル部分とポリエステル樹脂ブロック部分をつかみ具（たとえば引張試験機であるインストロンのチャック）で挟み、一定速度で引き抜き、モルタル部分から引き抜けた繊維のうち最も長かった繊維の長さを、臨界繊維長Ｌｃとし（図１（Ｂ））、次式によって接着強度を求める。
【００５５】
接着強度τ＝ｄｆ  σｆ  ／（４Ｌｃ）
ｄｆ  ：繊維直径
σｆ  ：繊維破断強度
Ｌｃ：臨界繊維長
【００５６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【００５７】
実施例１
単繊維の太さが１デニール、単繊維本数が１２０００本のアクリル系繊維を２４０〜２６０℃の空気中で加熱し、延伸倍率１．０５で延伸しながら水分率が４．０％の酸化繊維を得た。この酸化繊維を１４００℃の窒素雰囲気中で炭素化し、炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の単繊維の断面周囲長と断面基準長の比は１．０２で、平均単繊維強度は、４．４ＧＰａ（４５１ｋｇｆ／ｍｍ２  ）であった。また、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）によって検出される炭素繊維の表面酸素濃度（Ｏ１Ｓ／Ｃ１Ｓ）は０．２１、熱分解性有機物量が０．２３重量％であった。
【００５８】
この炭素繊維に付着させるサイジング剤としてエピコート８２８とビスフェノールＡのＥＯ２モル付加物にマレイン酸１．５モル、セバシン酸０．５モルの縮合物とポリオキシエチレンを高粘度乳化装置に仕込み５０〜６０℃に加熱して水を全体量に対し１／２加え攪拌して乳化させた後、残り１／２の水を少しずつ加えて得た白色のサイジング剤を用いた。このサイジング剤を単繊維表面に３．０重量％付着させた。該炭素繊維の単繊維ループ試験による破断伸度は２．７％であった。
【００５９】
該炭素繊維をダイレクトスプレー成形するためのモルタルは、普通ポルトランドセメント１０８２ｇに対して水を５１２ｇ添加して水／セメント比を４７．３重量％とし、細骨剤として粉末硅石をセメントに対して２５．３重量％投入し、混和剤としてメチルセルロースをセメントに対して１．０重量％添加混合して製造した。
【００６０】
このモルタルとの体積比で２％となるように該炭素繊維をダイレクトスプレーガンのローターでガン内に給糸し、カッターで連続的にカットしてポンプで移送されてきたモルタルと同時に圧縮空気で型枠に吹き付け、厚さ１０ｍｍ、幅４００ｍｍ、長さ４００ｍｍの板状の成形物を製造し、温度２５℃、湿度６５％で３時間気中養生した。ついで室温で２８日間自然養生して、厚さ１０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１６０ｍｍの測定サンプルを製作し、曲げ強度について測定した結果を表１に示した。
【００６１】
また、該炭素繊維とモルタルとの接着強度は、明細書に記載の方法により求めた。結果を表１に示す。
【００６２】
実施例２
実施例１の連続炭素繊維を長さ６ｍｍにカットし、チョップドストランドとしてモルタルとの体積比で２％となるようにセメント、細骨材とともに攪拌翼を備えた混合機に投入し混合した後、高性能減水剤と水を添加して、さらに混合し、得たモルタルを型枠に流し込み、厚さ１０ｍｍ、幅４００ｍｍ、長さ４００ｍｍの板状の成形物を製造し、温度２５℃、湿度６５％で３時間気中養生した。ついで室温で２８日間自然養生して、厚さ１０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１６０ｍｍの測定サンプルを製作した。このモルタル板の曲げ強度について結果を表１に示した。
【００６３】
実施例３
実施例１の連続炭素繊維をモルタルとの体積比で２％となるようにスプレーガンへ連続的に供給し、スプレーガン内のカッターで切断し、ポンプで移送されてくるセメント、水、骨材、と混合させたモルタルと同時に圧縮空気で微細孔を有するベルトの上にトラバースさせながら吹き付け、真空装置により余分な水を除去し、水／セメント比を調整しながら成形したものを実施例１と同じ方法で養生して、試験片を製作した。このモルタル板の曲げ強度について結果を表１に示した。
【００６４】
実施例４
実施例１の連続炭素繊維を６ｍｍの長さに、カッターで切断し、得たチョップドストランドをモルタルとの体積比で２％となるように混合装置に投入し、セメント、水、骨材と混合させたモルタルを連続的に押出成形機のホッパーに供給して押出成形したものを実施例１と同じ方法で養生して、試験片を製作した。このモルタル板の曲げ強度について結果を表１に示した。
【００６５】
比較例１
サイジング剤を付着させない以外は実施例１と同じ連続炭素繊維を用いて、実施例１と同様の方法でモルタルの試験片を製作し、曲げ強度を測定し、結果を表１に示した。
【００６７】
【表１】
0003543880.tif 000002
【００６８】
【発明の効果】
本発明は、上記の構成とすることにより、次のような優れた効果を奏する。すなわち、特定量の熱分解有機物量と繊維の表面酸素濃度とサイジング剤を有することにより、セメント系無機質材との接着性を良好なものとし、かつ単繊維の特定量の断面周囲長と断面基準周囲長との比を有することにより、繊維表面の欠陥が抑えられ、このため繊維の破断伸度が高くなり、ダイレクトスプレー法での工程通過性が良好となるうえ、プリミックス法や押出成形では攪拌時や押出時スクリューとの剪断による繊維の切断が抑えられ、セメント系無機質材中での繊維長が長く、セメント系無機質材との接着面積が広くなり、補強効果が向上し、成形物の力学的特性の優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】接着強度測定方法の説明図である。
【図２】単繊維ループ試験による破断伸度測定方法の説明図である。
【図１】
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【図２】
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