(57)【要約】    【課題】  機械的強度の優れた軽量コンクリート複合材をえる。    【解決手段】  ポリエステル、アクリル、ポリプロピレンなどの化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材の繊維間に発泡セメント、石膏、石灰などの母材を充填して硬化させる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材と、その芯材の繊維間に充填されて硬化している発泡セメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物にてなる母材とを備えたことを特徴とするコンクリート複合材。
【請求項２】
前記化学繊維は、ポリエステル、アクリル及びポリプロピレンのうちの１種又は２種以上である請求項１に記載のコンクリート複合材。
【請求項３】
フェルト状芯材の厚さ方向の中間部には金網が埋設又は挟み込まれている請求項１又は２に記載のコンクリート複合材。
【請求項４】
ポリエステル、アクリル及びポリプロピレンのうちの１種又は２種以上からなり、芯材の主たる材料となる化学繊維にそれより低い溶融点をもつ化学繊維を混合し、前記低溶融点側の化学繊維の溶融点より高く前記主たる材料となる化学繊維の溶融点より低い温度の熱風を当てて板状のフェルト状に成型して固綿にてなる芯材を形成する工程と、
発泡セメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物に水を添加して形成したスラリーを前記芯材に含浸させて硬化させる工程と、を含むことを特徴とするコンクリート複合材の製造方法。
【請求項５】
固綿にてなる芯材を形成する工程では、化学繊維を混合した状態で厚さ方向の中間部に金網を挟み込んでおき、その状態で熱風を当ててフェルト状に成型する請求項４に記載のコンクリート複合材の製造方法。
【請求項６】
２枚の芯材の間に金網を挟み込んだ状態で前記スラリーを芯材に含浸させて硬化させる請求項４に記載のコンクリート複合材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建築用の床材や壁材として使用するのに適するコンクリート複合材とその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート複合材としては基材として鉄筋や鉄骨などの鉄材を用い、母材としてセメントを用いたものが多く使用されているが、軽量化が難しく、取扱いも不便である。そこで、そのような鉄材を使用したものに代って軽量のコンクリート複合材が使用又は提案されている。
【０００３】
そのような軽量コンクリート複合材の例としては、母材のセメントにガラス繊維を混合したもの、植物性繊維を混合したもの（特許文献１参照。）、耐炎処理を施したセルロース系繊維を混合したもの（特許文献２参照。）などがある。しかし、これらのコンクリート複合材は、母材に補強材として繊維を混合しただけであるので、繊維どおしの絡み合いが弱く、コンクリート複合材として引張り強度がまだ十分でないという問題がある。
【０００４】
他の例として、植物性繊維を縦横交互に合わせ、それにセメントスラリーを含浸させてプレスしたものも提案されている（上記の特許文献１参照。）。しかし、このものは繊維を重ねただけであるので、繊維間での絡み合いが弱く、強度の点でなお問題を残している。
【０００５】
そこで、本発明者は、建築用の床材や壁材として、補強材として鉄材やガラス繊維を用いたものほどの耐熱性は必要ではないが、軽量で、かつ引張り強度その他の機械的強度の優れたコンクリート複合材として、化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材と、その芯材の繊維間に充填されて硬化しているセメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物にてなる母材とを備えたものを提案した（特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開昭５２−１５０４３１号公報
【特許文献２】特開昭５１−１２７５２６号公報
【特許文献３】特開平１０−１７３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、先に提案した特許文献３に記載した軽量コンクリート複合材の発明の技術的範囲に属するものであるが、その発明を利用してさらに軽量化を図った軽量コンクリート複合材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のコンクリート複合材は、化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材と、その芯材の繊維間に充填されて硬化している発泡セメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物にてなる母材とを備えたものである。化学繊維としては、ポリエステル、アクリル及びポリプロピレンのうちの１種又は２種以上を用いるのが好ましい。
【０００８】
ここで、「セメント」は広い意味では水で練ったときに硬化性を示す無機物質であると定義されることがあり、そのような定義に従えば「セメント」の語はポルトランドセメントを中心とする所謂セメントのほかに、石灰や石膏も含んだものとなるが、この明細書では石灰と石膏は「セメント」には含まれないものとして使用する。
また、「発泡セメント」はセメントの一種であり、セメントに起泡剤と軽量発泡骨材の一方又は両方を混合して発泡させたものである。
【０００９】
芯材として化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材を使用しているので、芯材の繊維間の絡み合いにより機械的強度、特に引張り強度が補強されたコンクリート複合材となる。
【００１０】
本発明の製造方法はこのコンクリート複合材を製造するための方法であり、ポリエステル、アクリル及びポリプロピレンのうちの１種又は２種以上からなり、芯材の主たる材料となる化学繊維にそれより低い溶融点をもつ化学繊維を混合し、前記低溶融点側の化学繊維の溶融点より高く前記主たる材料となる化学繊維の溶融点より低い温度で板状のフェルト状に成型して固綿にてなる芯材を形成する工程と、発泡セメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物に水を添加して形成したスラリーをその芯材に含浸させて硬化させる工程とを含んでいる。
【００１１】
芯材を形成する工程では、芯材の主たる材料となる化学繊維に低融点の化学繊維を２〜５割の割合で混ぜ、低融点側の化学繊維が少なくとも一部溶融する温度の熱風を当てることによって化学繊維間を融着させるのが好ましい。このときの熱風の温度は材料とする化学繊維の融点により定めるが、７０〜２００℃である。ポリエステル繊維には融点の高いものも低いものもあるので、融点の異なるポリエステル繊維どおしを混ぜ合わせることができる。ポリプロピレン繊維についても同様であり、融点の異なるポリプロピレン繊維どおしを混ぜ合わせることができる。また、異種の繊維を混ぜ合わせることもできる。例えば、アクリル繊維にそれより低融点のポリエステル繊維やポリプロピレン繊維を混ぜ合わせたり、ポリエステル繊維にそれよれ低融点のポリプロピレン繊維を混ぜて合わせたりすることができる。このように、融点の異なる繊維を混ぜ合わせ、低融点側の化学繊維の少なくとも一部を溶融させて繊維間を融着させて成型したものを固綿と呼ぶ。
【００１２】
芯材が固綿で構成されていることによって芯材自体で形状を保つことができる。そのため、芯材の形状を用途に応じた所定の形状としておけば、それに母材のスラリーを含浸させて硬化させることによって、最終製品又はそれに近い形状をもったコンクリート複合材を製造することができる。しかし、芯材に母材のスラリーを含浸させて硬化させる工程では厚さや面積が大きめのものを製造しておき、切断して用途に応じた所定の寸法や形状に加工してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のコンクリート複合材は、化学繊維間の一部が融着して三次元的に絡み合ったフェルト状芯材の繊維間に発泡セメント、石膏、石灰又はそれらのうちの２種以上の混合物にてなる母材を充填させて硬化させたものであるので、芯材の繊維間の絡み合いにより機械的強度、特に引張り強度が補強されたコンクリート複合材となる。セメントとして発泡セメントを使用したことにより、より軽量化を図ることができ、例えば高層建造物の壁材や床材として利用するのに一層適したものとなる。
【００１４】
また、母材の発泡セメントなどに比べて比重の小さい芯材が体積で数十％を占めることにより、できあがるコンクリート複合材の比重も小さいものとなり、軽量の建材となる。
このコンクリート複合材は、釘を打つことができ、金網を挟み込んだものを除けば、木工用の鋸で切断することもできる。したがって、建材を初めとして広い用途で利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（実施例１）
ポリエステル繊維にそれより低融点のポリプロピレン繊維を３０％混ぜ合わせ、１２０℃の熱風を当ててフェルト状に成型して固綿にてなる芯材を形成した。以下の実施例でも固綿の製造方法は同じである。この実施例で形成した芯材は表１の通りである。
【００１６】
【表１】
2005154183.tif 000002
【００１７】
密度は「ｍ2目付」の重量で表わしている。ｍ2目付は１ｍ2当りを意味している。
芯材に含浸させるスラリーとしては、発泡セメントと石膏を５０％ずつの割合で混合した粉末１リットルに対し、水を１リットル、１．５リットル、及び２リットルの割でそれぞれ添加し撹拌して作成した。それらのスラリーを表１に示したそれぞれの芯材に含浸させ、大気中に放置して硬化させた。
【００１８】
（実施例２）
実施例１と同様にポリエステル繊維にそれよれ低融点のポリプロピレン繊維を混ぜて合わせ、熱風を当ててフェルト状に成型して固綿にてなる芯材を形成した。形成した芯材は表２の通りである。
【００１９】
【表２】
2005154183.tif 000003
【００２０】
芯材に含浸させるスラリーとしては、石膏１００％の粉末１リットルに対し、水を１リットル、１．５リットル、及び２リットルの割でそれぞれ添加し撹拌して作成した。それらのスラリーを表２に示したそれぞれの芯材に含浸させ、大気中に放置して硬化させた。
【００２１】
（実施例３）
芯材は表２に示したものを使用した。芯材に含浸させるスラリーとしては、発泡セメント１００％の粉末１リットルに対し、水を１リットル、１．５リットル、及び２リットルの割でそれぞれ添加し撹拌して作成した。それらのスラリーを表２に示したそれぞれの芯材に含浸させ、大気中に放置して硬化させた。
【００２２】
（実施例４）
２枚の固綿の間に建築用のラス金網を挾み込んだものと芯材とした。芯材の構成は表３の通りである。
【００２３】
【表３】
2005154183.tif 000004
【００２４】
芯材の構成の欄では、例えば、「１０ｍｍ＋金網＋２０ｍｍ」は１０ｍｍの厚さの固綿と２０ｍｍの厚さの固綿の間にラス金網を挾み込んだことを意味し、その場合の固綿部分の密度とは３０ｍｍ（＝１０ｍｍの厚さの固綿と２０ｍｍの厚さの固綿の合計厚さ）の固綿についての密度を１ｍ2当りの重量として表わしたものである。
【００２５】
間に金網を挟んだ表３の芯材に、ポルトランド発泡セメント１００％の粉末１リットルに対し、水を１リットル、１．５リットル、及び２リットルの割でそれぞれ添加し撹拌して作成したスラリーを含浸させ、大気中に放置して硬化させた。
【００２６】
（実施例５）
固綿にてなる芯材を形成する工程で、厚さ方向の中間部に建築用のラスの金網を入れた状態で、化学繊維に熱風を当てて成型し、芯材を形成した。芯材の構成は表４の通りである。
【００２７】
【表４】
2005154183.tif 000005
【００２８】
芯材の構成の欄では、例えば、「３０ｍｍ＋金網」は３０ｍｍの厚さの固綿の厚さ方向の中間部にラス金網が埋設されるように成型したことを意味している。金網は固綿の厚さ方向のほぼ中央にくるように成型したが、いずれかの方に偏っていてもよい。
【００２９】
表４の芯材に、発泡セメント１００％の粉末１リットルに対し、水を１リットル、１．５リットル、及び２リットルの割でそれぞれ添加し撹拌して作成したスラリーを含浸させ、大気中に放置して硬化させた。
【００３０】
これらの実施例で製造したコンクリート複合材は、芯材に母材を含浸させて大気中に放置し、１日経過した時点では、厚さが５ｍｍの芯材を用いたものでは白っぽく乾燥しており、厚さが２０ｍｍの芯材を用いたものでは周囲が少し白く乾燥していた。芯材の厚さが３０ｍｍ、４０ｍｍと厚いものではまだ発泡セメントの色を残していた。
２日後には厚いものでも全体に白くなって乾燥していた。１週間経過後では厚さが５０ｍｍのものでも乾燥して固くなっていた。
【００３１】
スラリーとして芯材に含浸させるのが容易で、しかもできあがったコンクリート複合材の機械的強度も大きいものは、発泡セメントと石膏の混合物の場合、石膏１００％の場合、及び発泡セメント１００％の場合のいずれにおいても、それらの粉末１リットルに対し水１．５リットルを添加して作ったスラリーであった。水の割合が１リットルより小さいスラリーは芯材の中心部まで含浸させるのが難しい。逆に水の割合が２リットルより大きいスラリーは、芯材に含浸させるのは容易であるが、できあがったコンクリート複合材の母材の充填率が低くなり、機械的強度が弱くなる。
また、発泡セメント１００％のスラリーよりも石膏１００％のスラリーの方が早く硬化した。
【００３２】
固綿の厚さ方向の中間部に建築用の金網を入れた芯材や、２枚の固綿の間に金網を挟み込んだ芯材を用いたものは、固綿の繊維による引張り強度に金網の機械的強度が加わり、より強固なコンクリート複合材となった。特に、固綿にてなる芯材を形成する工程で厚さ方向の中間部に金網を入れて成型した実施例５の芯材は、金網を挾む両面の化学繊維間で絡み合いが生じて金網と繊維が一体化しているため、より強固なコンクリート複合材とすることができる。
【００３３】
発泡セメントと石膏を５０％ずつの割合で混合した粉末１リットルに対し、水を１．５リットルの割で添加し撹拌して作成したスラリーを用いて製造した実施例１のコンクリート複合材では、芯材の固綿が約４０％の体積を占めていた。すなわち、母材の発泡セメント及び石膏は体積ではコンクリート複合材の約６０％を占めることになり、発泡セメントや石膏が１００％の従来のボードに比べて大幅に軽量化されている。
【００３４】
芯材の材料としては、ポリエステル、アクリル、ポリプロピレンなどの化学繊維の再生品を用いることもできる。母材の材料としては、コンクリートのがれきを砕いて粉末にし、発泡セメントと混合したものを用いることもできる。このような再生品を用いることによりコストを下げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明のコンクリート複合材は、建築用の床材や壁材として使用するのに適する。