JP2000212826A - セメント補強用繊維 - Google Patents

セメント補強用繊維

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JP2000212826A
JP2000212826A JP11007124A JP712499A JP2000212826A JP 2000212826 A JP2000212826 A JP 2000212826A JP 11007124 A JP11007124 A JP 11007124A JP 712499 A JP712499 A JP 712499A JP 2000212826 A JP2000212826 A JP 2000212826A
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JP
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cement
fiber
reinforcing fiber
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cement reinforcing
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JP11007124A
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Masuo Yabuki
増男 矢吹
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Hagiwara Industries Inc
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Hagiwara Industries Inc
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04Macromolecular compounds
    • C04B16/06Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0616Macromolecular compounds fibrous from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C04B16/0625Polyalkenes, e.g. polyethylene

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
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  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水中沈降性を備え、セメントの結合性にすぐ
れた特定形状のポリオレフィン繊維であって、セメント
成形物の外観や塗装性等を大幅に改良するセメント補強
用繊維を提供する。 【解決手段】 無機物粒子を含有するポリオレフィン樹
脂を用いてノズル孔がシリーズに連結または隣接された
連糸形状ダイスから溶融押出して縦一軸延伸処理を施し
て形成されるフィラメント2が個々に分離可能に連結し
た連糸形状テープ3を所定長さに切断した短繊維からな
るセメント補強用繊維である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水中に分散させて
も繊維の浮上現象がなく、かつセメント成分との結合性
にすぐれたポリオレフィン樹脂からなるセメント補強用
繊維に関する。とくに、繊維をセメントに混入してセメ
ントスラリーを形成し抄造する湿式抄造法に好適に用い
られる。
【0002】
【従来の技術】セメント成形品の補強材として長年使用
されていたアスベストの代わりに、合成樹脂繊維をカッ
トした短繊維を配合することは広く試みられている。従
来、セメント補強用繊維は単に繊維としての引張強度の
高いものがセメント成形体の強度を向上させると考えら
れてきたが、繊維表面とセメントとの界面における結合
性を向上させ界面剥離を防止することや、セメント中の
繊維の分散性を向上させることによりセメント成形物の
衝撃強度や曲げ強度の向上に寄与することも知られてき
た。
【0003】合成樹脂としては、成形性、廉価性からポ
リプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィンが多
用されているが、ポリオレフィンからなる繊維は比重が
1より小さいためセメントスラリー中に繊維を投入する
と、繊維がスラリー表面に浮上してしまう現象によりセ
メント中に均一に分散しにくいという問題があった。ま
た、ポリオレフィン繊維は、短繊維の形状が単純である
ために応力にたいして容易に抜けやすく、短繊維の形状
を改善することにより抜けを減少させる方法が試みられ
ているが十分でなく、さらに、ポリオレフィン繊維をセ
メント成形物に混入した場合に、繊維が成形物の表面に
表出すると、ポリオレフィンの有する光沢のために斑模
様となって見栄えに劣り、かつ成形物への塗装が必要な
場合においても塗料の付着性が低下してしまうという難
点もあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みなされたもので、水中沈降性を備え、セメントの結
合性にすぐれた特定形状のポリオレフィン繊維であっ
て、セメント成形物の外観や塗装性等を大幅に改良する
セメント補強用繊維を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決する手段】本発明は、上記課題を解決する
ための技術的手段として、無機物粒子を含有するポリオ
レフィン樹脂を用いてノズル孔がシリーズに連結または
隣接された連糸形状ダイスから溶融押出して縦一軸延伸
処理を施して形成されるフィラメントが個々に分離可能
に連結した連糸形状テープを所定長さに切断した短繊維
からなることを特徴とするセメント補強用繊維を提供し
て、上記課題を解消する。
【0006】そして、上記無機物粒子が硫酸バリウム、
炭酸カルシウム、タルクから選ばれた少なくとも1種で
あるのが好ましく、また、延伸倍率が10〜15倍で縦
一軸処理を施して形成されるフィラメントが個々に分離
可能に連結した連糸形状テープを所定長さに切断した短
繊維からなるのが好ましく、さらに、延伸倍率が10〜
15倍で延伸処理を施すことにより無機物粒子がフィラ
メント表面に露出してなる繊維が好適に用いられる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いられるポリオレフィ
ン樹脂は、延伸効果があって高強力であり、セメント成
形時の高温に対する耐熱性を備えた高融点成分が好まし
い。具体的には高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリ
エチレン、ポリプロピレン、プロピレン−エチレン共重
合体などが挙げられ、これらのうちではポリプロピレン
が好ましく、特にアイソタクチックペンタッド分率0.
95以上のものが好適に用いられる。これらの樹脂は単
独または2種以上混合して用いてもよい。
【0008】ポリオレフィン樹脂のメルトフローレート
(以下、MFRと略記)は、1〜30g/10min.
が好ましく、5〜10g/10min.がより好まし
い。MFRが1未満では、高延伸倍率で延伸することが
困難となるため高強力が得られず、30g/10mi
n.を超えると無機物との付着性が低下して好ましくな
い。
【0009】本発明に用いられる無機物粒子としては、
高比重であって少量の添加で繊維の比重が1以上に調整
可能である無機物が好ましく、比重は2以上が好まし
く、4以上がより好ましい。粒子としては、粒径が0.
1〜20μmが好ましく、1〜10μmがより好まし
い。粒径が0.1μm未満では繊維中に均一に分散する
のが困難であるとともに、無機物粒子が繊維表面に露出
する割合が低下してセメントと繊維の結合性が低下し、
20μmを超えると繊維に対する付着性が劣り好ましく
ない。無機物として具体的には、硫酸バリウム、硫酸カ
ルシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、タル
ク、シリカ、セメント、ガラスなどが挙げられ、これら
のうちでは、取扱い性、廉価性にすぐれた硫酸バリウ
ム、炭酸カルシウム、タルクなどが好ましい。
【0010】無機物粒子のポリオレフィン樹脂に対する
配合割合は、繊維の比重が1以上になるように調整され
ることが必要であるが、一般的には5〜50重量%が好
ましく、10〜30重量%がより好ましい。配合割合が
5重量%未満では均一な分散性に劣るとともに繊維の比
重を1以上に調整するのが困難であり、50重量%を超
えると繊維の強力が低下するので好ましくない。無機物
粒子は、ポリオレフィン樹脂を用いて繊維を形成する際
にポリオレフィン樹脂に直接添加してもよいが、高濃度
のマスターバッチを予め作成し、マスターバッチを添加
する方法が分散性を向上させる点で好ましい。
【0011】本発明のセメント補強用繊維を製造する方
法としては、無機物粒子を配合したポリオレフィン樹脂
を複数のノズル孔を略直線的に並設した連糸形状ダイス
から溶融状態で押出し冷却した後に、縦方向に高倍率に
熱延伸処理を施すことによりフィラメントが連結した連
糸状テープを形成する。
【0012】連糸形状ダイスは、通常、5〜100個の
ノズル孔をシリーズに連結または隣接した形状を有して
いるが、10〜50個が好ましく、20〜30個がより
好ましい。ノズルの孔数は連糸を構成するフィラメント
本数を表すが、孔数が5個未満では高延伸倍率で延伸す
るのが容易ではなく本発明の効果を達成することが困難
となり、100個を超えると連糸形状テープの幅が広く
なり均一な延伸処理が困難となるので好ましくない。ノ
ズル孔の形状としては、円形もしくは多角形、Y形、星
形等の異形断面形状であってもよい。
【0013】ダイスから押出成形された未延伸の連糸形
状テープは、ポリオレフィン樹脂の融点以下、軟化点以
上の温度範囲で熱延伸処理が行われるが、加熱方式とし
ては、熱ロール式、熱板式、赤外線式、熱風式など公知
の技術がいずれも採用でき、これらのうちでは生産性、
安定性の点で熱板式が好ましい。所定の温度で加熱され
た連糸形状テープは、前後ロールの周速度差により延伸
処理が施される。延伸倍率は5〜20倍が好ましく、1
0〜15倍がより好ましい。延伸倍率が5倍未満では、
繊維に高強力を付与するのが困難で、20倍を超えると
延伸切れなどが発生し安定した繊維の成形が困難とな
る。この範囲の高延伸倍率の延伸処理により、繊維に高
強力が付与されるとともに、無機物粒子が繊維表面に露
出することにより、セメントと繊維の結合性を向上させ
ることができる。
【0014】連糸を構成するフィラメントの単糸繊度は
5〜100デニール(以下、dと略記)が好ましく、総
繊度は200〜3000dが好ましい。単糸繊度が5d
未満では強力が劣り、100dを超えると繊維の質量当
たりの表面積が低下してセメントとの結合性が劣るので
好ましくない。また、総繊度が200d未満では繊維が
集束して分散性に劣り、3000dを超えるとセメント
への均一分散が困難となり好ましくない。
【0015】得られた総繊度の連糸形状テープは所定長
の短繊維に切断される。繊維長は3ー30mmが好まし
く、5〜20mmがより好ましい。繊維長が3mm未満
ではセメントからの抜けが生じ易く、30mmを超える
と分散性が低下して好ましくない。
【0016】このようにして得られた本発明のセメント
補強用繊維は、連糸形状テープが複数のフィラメントを
連結したテープ形状を呈しているために、通常のモノフ
ィラメントよりも高延伸倍率の延伸処理が可能であり、
この高延伸倍率によりフィラメントに高強力が付与され
るとともに、フィラメント同士の連結部が分離し易くな
っている。したがって、延伸処理等の外力によって連糸
形状の一部は分離し、他の部分は複数本の集束繊維を形
成した混合状態であり、さらに、分離した個々のフィラ
メントの断面は連結部に不規則な凹凸部を有する異形断
面を形成しており、これらの不特定の集束性を有する混
合状態や異形断面等の諸要素によりセメントへの結合性
を著しく向上させるものである。さらに、この高延伸倍
率により、含有する無機物粒子が繊維表面に露出してい
るために、セメントとの結合性が向上するとともに、セ
メント成型物表面に繊維が表出した場合においても、繊
維表面に無機物粒子が露出しているので、ポリオレフィ
ン繊維が有する光沢が目立つことなく、さらに瓦等で表
面に塗装が必要な成形品においては塗料との接着性にす
ぐれたセメント成形品を得ることができる。
【0017】本発明のセメント補強用繊維は、セメント
配合前に種々の表面処理を施してもよい。例えば、繊維
表面を界面活性剤、カップリング剤等で処理してもよい
し、コロナ放電処理、紫外線照射、電子線照射等により
表面活性化処理を行ってもよい。
【0018】本発明のセメント補強用繊維は、抄造成形
法、押出成形法、注入成形法などいずれの成形法にも好
適に使用できるが、大量の水を使用し、長時間水中に分
散させて使用する抄造成形法において、とくに好適に使
用される。
【0019】本発明で用いられるポリオレフィン樹脂に
は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、光安定剤、滑剤、帯電防止剤、顔
料、無機充填剤、難燃剤、架橋剤、発泡剤、核剤等の添
加剤を配合して用いることができる。
【0020】
【実施例】実施例1:ポリプロピレン(アイソタクチッ
クペンタッド分率=0.96、MFR=5.0g/10m
in.)を80重量%、硫酸バリウム(比重=4.2)8
0重量%含有マスターバッチを20重量%の混合割合か
らなる樹脂組成物を得た。この樹脂組成物を押出機に供
給し、溶融温度265℃で溶融し、2mmφ×25ノズ
ル孔が連結して設けられた連糸形状ダイスから押出して
冷却した後、熱板式加熱法で加熱し延伸温度243℃、
延伸倍率12.8倍で縦一軸延伸を行い、単糸繊度20
dのフィラメントが幅方向に連結した総繊度500dの
連糸形状テープを成形した。連糸形状テープの比重は
1.03で、引張強度は6.1g/d、伸度は11%であ
った。
【0021】一方、ポリオキシアルキレンアルキルフェ
ニルエーテルリン酸エステル50重量部とポリオキシア
ルキレン脂肪酸エステル50重量部を混合して表面処理
剤水溶液を作成した。ついで、先に形成した連糸形状テ
ープを上記表面処理剤水溶液に浸漬後、乾燥させて平均
繊維長が10mm長になるようにカットし短繊維を得
た。
【0022】得られたセメント補強用繊維1は約半数が
個々のフィラメント2に分離し、約半数は複数本の連糸
形状テープ3の形態を保持している混合物を形成してお
り、その状態を模式的に図1に示す。また連糸形状テー
プ3の断面は、図2に示すように、連結部4によって個
々のフィラメント2の周囲には凹凸部5が形成されてい
る。このような、個々のフィラメント2の表面の凹凸部
5や、複数本の連糸形状テープ3の要素によりセメント
への結合性を著しく向上させている。
【0023】セメント成形品の成形は、図3に製造工程
の概略を示す湿式抄造法にて行った。すなわちポルトラ
ンドセメント100重量部、セメント補強用繊維2重量
部、水酸化カルシウム10重量部のセメント配合物を水
で混合して固形分濃度50重量%のスラリーを得て、さ
らに凝集剤200ppmを添加した後、板状体を成形し
た。スラリー中の繊維浮上割合は0%で分散性は良好で
あった。
【0024】上記板状体をメッシュ金網を敷いた金型内
で濾過した後、プレスしてセメント板を成形した。つい
で、大気中、常温で48時間放置した後、オートクレー
ブ中で165℃、20時間養生を行った。得られた成形
物の外観は艶が消えて目立たなく、塗料が載りやすかっ
た。成形物のJISA1408に準拠して測定した曲げ
強度は110kg/cm、JISB7722に準拠し
てシャルピ衝撃強度は10.5kg−cm/cmであ
った。
【0025】実施例2:硫酸バリウムの代わりに、炭酸
カルシウム(比重=2.3)80重量%含有マスターバ
ッチを25重量%配合した他は実施例1と同様に行っ
た。連糸形状テープの比重は1.04、引張強度は5.4
g/d、伸度は11%で、スラリー中の繊維浮上割合は
0%で分散性は良好であった。得られた成形物の外観は
艶が消えて目立たなく、塗料が載りやすかった。成形物
の曲げ強度は116kg/cm、シャルピ衝撃強度は
9.4kg−cm/cmであった。
【0026】実施例3:硫酸バリウムの代わりに、タル
ク(比重=2.7)70重量%含有マスターバッチを2
9重量%配合した他は実施例1と同様に行った。連糸形
状テープの比重は1.04で、引張強度は4.9g/d、
伸度は13%で、スラリー中の繊維浮上割合は0%で分
散性は良好であった。得られた成形物の外観は艶が消え
て目立たなく、塗料が載りやすかった。成形物の曲げ強
度は114kg/cm、シャルピ衝撃強度は9.2k
g−cm/cmであった。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、特定の
連糸形状テープが適宜分離された状態の短繊維であっ
て、短繊維の断面形状が凹凸を有していて表面積が大き
いとともに、短繊維が適度の集束状態であるためセメン
トとの結合性にすぐれている。また、繊維中に含有され
た高比重の無機物粒子により比重が1以上に調節されて
いてセメントスラリー中において浮上現象がなく、良好
な分散性を備えており、とくに、湿式抄造法によるセメ
ント成形物の成形に好適に用いられる。 さらに、連糸
形状テープが高延伸倍率で延伸されているために、無機
物粒子が繊維表面に露出していて艶消し効果を有してい
るので、繊維がセメント成形物表面に表出していても合
成樹脂繊維の光沢により外観が劣ることなく、また、セ
メント成形物に塗装が必要な場合にも塗料の載りがよい
という効果を有するセメント補強用繊維である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセメント補強用繊維の状態を示す説明
図である。
【図2】本発明のセメント補強用繊維の断面の状態を示
す説明図である。
【図3】湿式抄造法によるセメント板状体の製造工程を
示す概略図である。
【符号の説明】
1 セメント補強用繊維 2 フィラメント 3 連糸形状テープ 4 連結部 5 凹凸部 6 抄取タンク 7 シーブシリンダー 8 搬送フェルト 9 真空脱水装置 10 メーキングシリンダー 11 セメントスラリー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機物粒子を含有するポリオレフィン樹
    脂を用いてノズル孔がシリーズに連結または隣接された
    連糸形状ダイスから溶融押出して縦一軸延伸処理を施し
    て形成されるフィラメントが個々に分離可能に連結した
    連糸形状テープを所定長さに切断した短繊維からなるこ
    とを特徴とするセメント補強用繊維。
  2. 【請求項2】 無機物粒子が硫酸バリウム、炭酸カルシ
    ウム、タルクから選ばれた少なくとも1種であることを
    特徴とする請求項1に記載のセメント補強用繊維。
  3. 【請求項3】 延伸倍率が10〜15倍で縦一軸処理を
    施して形成されるフィラメントが個々に分離可能に連結
    した連糸形状テープを所定長さに切断した短繊維からな
    ることを特徴とする請求項1に記載のセメント補強用繊
    維。
  4. 【請求項4】 延伸倍率が10〜15倍で延伸処理を施
    すことにより無機物粒子がフィラメント表面に露出して
    なることを特徴とする請求項1〜3に記載のセメント補
    強用繊維。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003300758A (ja) * 2002-04-03 2003-10-21 Diatex Co Ltd セメント強化用合成樹脂補強材および強化セメント成形物
WO2009059457A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-14 U-Bond Inc. Functional fiber, preparation method thereof and fabric made of it
JP2016160161A (ja) * 2015-03-04 2016-09-05 太平洋セメント株式会社 水硬性組成物及び耐熱構造物

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WO2009059457A1 (en) * 2007-11-07 2009-05-14 U-Bond Inc. Functional fiber, preparation method thereof and fabric made of it
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