JP2003300759A

JP2003300759A - 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

Info

Publication number: JP2003300759A
Application number: JP2002101786A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kawabata; 秀昭川端; Masaru Yui; 勝由井; Tadashi Yunoki; 忠士柚木
Original assignee: Diatex Co Ltd
Current assignee: Diatex Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2003-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】製造が容易で、均一に分散し、また、コンクリ
ートとの引っ掛かり効果がよく、優れた補強効果を示す
セメント強化用合成樹脂補強材及びそれを用いた強化セ
メント成形物の提供。【解決手段】熱可塑性合成樹脂を用いて、線条体幅を局
部的に縮小するように多数の切欠５を長手方向に配設し
た線条体６を形成し、得られた線条体６を一軸方向に延
伸することによって、長さ方向に間隔を置いて多数の膨
部３が形成された延伸線条体２とし、これを所定長さに
裁断してなることを特徴とするセメント強化用合成樹脂
補強材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セメント強化用合
成樹脂補強材およびセメント成形物に関する。さらに詳
しくは、亀裂の発生のないセメント成形物を得るための
セメント強化用合成樹脂補強材及びそれを用いた強化セ
メント成形物に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント成形物は、建築、土木等の構築
物の構築、スレート板、コンクリートブロック等の建
築、土木用資材として広く使用されている。しかし、セ
メント成形物は圧縮強度が高い反面、ひび割れが生じた
り、曲げ応力が作用すると折損したり、亀裂が生じる等
の問題がある。

【０００３】このため、コンクリート構造物は、鉄筋を
配して強度を得ているが、鉄筋は重量物のため運搬ある
いは配筋のために人件費が嵩み大きな問題となってい
る。これを軽減するためにコンクリートに鋼繊維、ガラ
ス繊維、炭素繊維、合成樹脂繊維等を配合して補強する
方法が開発されている。

【０００４】鋼繊維は、強度を有しセメントとの親和性
も優れているが、比重が高いため分級しやすく、混合、
輸送等が難しい問題がある。また、発錆による補強強度
の低下の問題があり、また、鋼繊維がコンクリートから
突き出して衣類を引っ掛けたり、車のタイヤを磨耗させ
たりする問題もある。

【０００５】また、ガラス繊維は、セメントのアルカリ
性に対しての耐久性に問題があり、コンクリートの混合
時に折損し易い問題もある。

【０００６】ポリエチレン等の合成樹脂繊維は、低廉で
高強度を有し取扱いも容易であるが、疎水性でセメント
との親和性が低く、セメントとの接着性が低いためにコ
ンクリートに対する耐引き抜き力が弱くなり、そのため
に補強効果が充分に発揮できないという問題がある。

【０００７】合成樹脂繊維とセメントとの接着力を高く
するためには、合成樹脂繊維を細くして表面積を大きく
することが有力な手段となるが、合成樹脂繊維を細くす
ると飛散し易くなってセメントとの混和作業時等に取扱
いが難しくなると共に、コンクリートと混和する際に繊
維同士が絡み、繊維の塊、すなわちファイバーボールが
発生し易く、均一に分散させることが難しくなるという
問題があった。

【０００８】このため、合成樹脂繊維に間隔をおいて膨
部を形成することによってコンクリートに対して引っ掛
かり部を形成することが提案されており、特開２０００
−６４１１６公報には、ポリプロピレン繊維に間隔を置
いてポリエチレンを付着せしめた膨部を形成することが
示されている。同公報には具体的な製造方法に付いては
説明がないため詳細は知り得ないが、目的とする間隔で
希望の大きさの膨部を発生させることは難しいものと判
断される。また、ポリプロピレン繊維とポリエチレン間
は接着性に問題があり、両者間の剥離によって補強材が
コンクリートから抜け出るというおそれがある。

【０００９】また、特開２０００−２７０２６公報に
は、複数のフィラメントが並列され、一軸延伸されると
共に、並列されたフィラメント間を長さ方向に間隔をお
いて局部的に熱溶着することによって接合する方法が示
されているが、延伸フィラメントを熱溶着する場合に
は、収縮破断の問題があるため強力な接合はできず、引
抜応力等の力が作用すると、接合部が解裂して分離し、
引っ掛かり効果が低減するおそれがある。

【００１０】このため、製造が容易でコンクリートとの
引っ掛かり効果が大きくコンクリートから抜け出るおそ
れのないセメント強化用合成樹脂補強材の開発が要請さ
れていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、製造が容易
で、均一に分散し、また、コンクリートとの引っ掛かり
効果がよく、優れた補強効果を示すセメント強化用合成
樹脂補強材及びそれを用いた強化セメント成形物を提供
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる目的を
達成するため鋭意検討をした結果なされたもので、具体
的には、熱可塑性合成樹脂を用いて、線条体幅を局部的
に縮小するように多数の切欠を長手方向に配設した線条
体を形成し、得られた線条体を一軸方向に延伸すること
によって、長さ方向に間隔を置いて多数の膨部が形成さ
れた延伸線条体とし、これを所定長さに裁断してなるこ
とを特徴とするセメント強化用合成樹脂補強材を提供す
るものである。

【００１３】また、本発明は、シート状の熱可塑性合成
樹脂を、ジグザグ状切断線によって長さ方向に切断する
ことによって、線条体幅を局部的に縮小する多数の切欠
を長手方向に列設した線条体とし、得られた線条体を一
軸方向に延伸してなる上記のセメント強化用合成樹脂補
強材、熱可塑性合成樹脂が無機充填材を含有してなる上
記のセメント強化用合成樹脂補強材、熱可塑性合成樹脂
がポリオレフィンからなる上記のセメント強化用合成樹
脂補強材、及び、熱可塑性合成樹脂が極性単量体由来の
単位を含有する変性ポリオレフィン、あるいは、変性ポ
リオレフィンが配合されたポリオレフィンからなる上記
のセメント強化用合成樹脂補強材を提供するものであ
る。

【００１４】さらに、また、線条体が熱可塑性合成樹脂
からなる基層の表面にセメント親和層が積層されてなる
上記のセメント強化用合成樹脂補強材、セメント親和層
が無機充填材を含有してなる上記のセメント強化用合成
樹脂補強材を提供するものである。

【００１５】また、セメントと、骨材と、上記のセメン
ト強化用合成樹脂補強材とが、水の共存下に混練され賦
形されてなることを特徴とする強化セメント成形物を提
供するものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明合成樹脂補強材１は、図１
（Ｂ）に示すように、熱可塑性合成樹脂を用いて、線条
体６幅を局部的に縮小するように多数の切欠５、５を長
手方向に配設した線条体６を形成し、得られた線条体６
を一軸方向に延伸することによって、図１（Ａ）に示す
ように、長さ方向に間隔を置いて多数の膨部３、３が形
成された延伸線条体２とし、これを所定長さに裁断した
ものである。

【００１７】合成樹脂補強材１を形成する熱可塑性合成
樹脂としては、延伸効果の大きい結晶性樹脂が好まし
く、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン・
プロピレンブロック共重合体、ポリアミド、ポリアクリ
ルニトリル、ポリ塩化ビニリデン等を用いることができ
る。特に、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィンが好ましい。

【００１８】また、ポリオレフィンとして、セメントと
の親和性を改良するために、極性単量体由来の単位を含
有する変性ポリオレフィンを単独であるいは他のポリオ
レフィンと共に使用することができ、変性ポリオレフィ
ンとしては、極性単量体とオレフィンを共重合すること
によって、あるいは、ポリオレフィンに極性単量体をラ
ジカル重合することによって得ることができる。オレフ
ィンと共重合される極性単量体としては、（メタ）アク
リル酸、（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル等を
用いることができ、ポリオレフィンにラジカル重合する
極性単量体としては、（メタ）アクリル酸、（メタ）ア
クリル酸エステル、マレイン酸及びその無水物、フマル
酸、イタコン酸等を用いることができる。

【００１９】ラジカル重合は、パーオキサイド等のラジ
カル発生剤の共存下に、ポリオレフィンと極性単量体を
高温で混練することによって、あるいは溶媒に溶解して
溶液状態として加熱反応させることによって得ることが
できる。変性ポリオレフィン中の極性単量体含有量とし
ては０．１〜１０重量％程度が望ましく、変性ポリオレ
フィンの配合量は１〜２０重量％の範囲が望ましい。

【００２０】さらに、本発明のセメント強化用合成樹脂
補強材１には、セメントとの親和性を改良するために、
無機充填材を添加することができる。無機充填材の種類
としては特に制限はなく、一般に、合成樹脂添加材とし
て自体公知の無機充填材を使用することができ、例え
ば、タルク、クレー、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バ
リウム、酸化チタン、酸化亜鉛、ガラス繊維、ウオラス
トナイト、ゼオライト、水酸化アルミニウム、水酸化マ
グネシウム、珪酸カルシウム等を使用することができ
る。無機充填材は酸変性ポリオレフィンと共に添加する
ことが望ましい。

【００２１】無機充填材を配合することによってセメン
ト強化用合成樹脂補強材の表面が粗面化され、また、延
伸処理によって微細なクラックが発生してセメントとの
親和性が向上する。無機充填材の配合量は、３〜６０重
量％、好ましくは５〜４０重量％程度とされる。

【００２２】セメント強化用合成樹脂補強材１を形成す
る熱可塑性合成樹脂には、必要に応じて各種の添加材を
配合することができ、例えば、フェノール系、有機ホス
ファイト系、ホスナイトなどの有機リン系、チオエーテ
ル系等の酸化防止剤；ノニオン系、カチオン系、アニオ
ン系等の帯電防止剤；ビスアミド系、ワックス系、有機
金属塩系等の分散剤；アルカリ土類金属塩のカルボン酸
塩系等の塩素補足剤；アミド系、ワックス系、有機金属
塩系、エステル系等の滑剤；ヒドラジン系、アミンアシ
ド系等の金属不活性剤；有機顔料；無機顔料；有機充填
剤等が挙げられる。

【００２３】これら成分は必要に応じて適宜配合され、
ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、Ｖブレンダ
ー、タンブラーミキサー、リボンミキサー、バンバリー
ミキサー、ニーダーブレンダー、一軸又は二軸の押出機
等の混練機を用いて混合あるいは溶融混練された後、線
条体６が成形される。

【００２４】熱可塑性合成樹脂は、横幅を局部的に縮小
する切欠５、５が長手方向に多数配設された線条体６と
される。線状体６の成形方法としては、熱可塑性合成樹
脂を用いて各線状体６に対応する熱可塑性樹脂長尺体４
を押出し成形し、これに切欠５、５を形成して線状体６
とすることができる。切欠５、５を形成する方法として
は、周面に切断刃を装着したロールでストランドを挟圧
することによって行なうことができ、また、押出しダイ
スのリップを周期的に変動させることによってストラン
ドの押出し成形と同時に形成することができる。ストラ
ンドを用いるときは、断面が長方形のリボン状とするこ
とができ、また、断面が円形、長円形、三角形状、ある
いは、星型等の異型体とすることもできる。

【００２５】しかし、生産性の観点からは、熱可塑性合
成樹脂をシート状に押出し成形して、これをジグザグ状
の切断線によって長さ方向にスリットすることが望まし
い。

【００２６】すなわち、多数の線状体６を得ることがで
きるように、熱可塑性合成樹脂を広幅のシート状に押出
し成形し、図４に示すように、周面に裁断刃１１が植設
された裁断ロール１０で挟圧することによって側縁がジ
グザグ状に形成された線条体６を得ることができる。

【００２７】なお、線条体６は、充填剤を含有した熱可
塑性合成樹脂あるいは充填剤を含有しない熱可塑性合成
樹脂の単層体であってもよいが、セメント親和層等の表
層を積層した複合型とすることによって表面特性を改良
することも可能であり、また、好ましい方法である。

【００２８】すなわち、図２（Ａ）に示すように、充填
剤を含有したあるいは含有しない熱可塑性合成樹脂から
なる基層７を単層で用いることができ、また、図２
（Ｂ）に示すように、基層７の片面にセメント親和層等
の表層８が積層されたものであってもよく、また、図２
（Ｃ）に示すように、基層７の両面に表層８、８が積層
されたものであってもよい。

【００２９】さらに図２（Ｄ）に示すように、基層７の
周囲を表層８で被覆したシースコア構造とすることがで
き、図２（Ｅ）に示すようにサイドバイサイド方式とす
ることもできる。

【００３０】基層７としては、充填剤を含有しない合成
樹脂あるいは充填剤の含有量の少ない熱可塑性合成樹脂
が用いられる。また、セメント親和層として機能する表
層８は、極性基を導入した熱可塑性合成樹脂、あるい
は、無機充填材を配合した熱可塑性合成樹脂を用いるこ
とが望ましく、具体的には、前述の樹脂組成物を使用す
ることができる。

【００３１】このような積層体とするときは、充填剤を
含有しない、あるいは、充填剤の含有量の少ない基層７
によって引張り強度を強化し、充填剤を含有した表層８
によってセメントとの接合を強化することができる。

【００３２】線条体６として積層体が使用される場合に
おいて、積層体を成形する手段としては、予め基層７と
なるシートと表層８となるシートを形成してドライラミ
ネート法や熱ラミネート法を用いて複層化する手段や、
基層７となるシートの表面に表層８となる熱可塑性合成
樹脂をコーティングする方法、予め形成した基層７とな
るシートに表層８を押出ラミネートする方法、あるい
は、多層共押出法によって積層シートとして押出成形す
るなどの公知の手段から適宜選択して用いればよいが、
成形の容易さやコスト面、並びに、製品の各層間の接着
性の点では、多層共押出法によって基層７と表層８の積
層体を一段で得る方法が望ましい。シースコア構造、あ
るいは、サイドバイサイド構造については共押出法によ
るのが一般的である。

【００３３】切欠５、５は、線条体６の断面積に変化を
与えるもので、図１（Ｂ）に示すように、線条体６の両
側縁に長手方向に所定のピッチをもって多数形成するこ
とができる。また、切欠５、５は、線条体６の断面積に
変化を与えることを目的とすることから、切欠５の形状
は特に制限はなく、図１（Ｂ）に示すように、台形状で
あってもよく、また、図３（Ａ）に示すように、波型と
し、さらに、図３（Ｂ）に示すように方形とすることも
でき、さらに、三角形であってもよい。

【００３４】また、切欠５、５は、図３（Ａ）、（Ｂ）
に示すように線条体６の両側縁に形成されたものであっ
てもよく、また、図３（Ｄ）に示すように、線条体６の
片側縁に形成されたものであってもよい。切欠５、５を
線条体６の両側縁に形成する場合、図３（Ａ）、（Ｂ）
に示すように、切欠５、５は両側縁で対向する位置とし
てもよく、また、図４（Ｃ）に示すように表裏でずれる
ようにしてもよい。

【００３５】また、線条体６とされたときの最大幅部ａ
と最小幅部ｂの割合は、最大幅部ａ／最小幅部ｂ比で
１．１〜１０．０、好ましくは１．５〜８．０の範囲が
望ましい。

【００３６】切欠５、５が形成された線条体６の幅は目
的に応じて任意に選定し得るが、一般には、最大幅部ａ
で０．５〜３０ｍｍ、好ましくは２．０〜１０ｍｍ程度
とされ、厚さは、０．２〜５ｍｍ、好ましくは１．０〜
３ｍｍ程度、切欠５のピッチは０．５〜５ｍｍ、好まし
くは１．０〜３ｍｍ程度とされる。得られた線状体６は
延伸操作に付されることによって延伸線状体２とされ
る。

【００３７】延伸は、熱ロールによる延伸、熱板による
延伸、熱風炉による延伸等によって行なうことができ
る。延伸倍率は、３〜１２倍、好ましくは５〜１０倍程
度が望ましい。

【００３８】なお、得られた線条体６は、表面の親水性
化処理を行なうことが望ましい。親水性化処理として
は、コロナ放電処理、電子線照射、フレーム処理等を行
なうことができ、また、アニオン系界面活性剤、カチオ
ン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等の界面活性
剤、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール、γ−グリ
シドオキシプロピルトリメトキシシラン等のシランカッ
プリング剤、あるいは、チタネート系カップリング剤等
を塗布することによって行なうことができる。

【００３９】延伸線条体２は所定長さの短寸に裁断する
ことによって、図１（Ａ）に示すように、長さ方向に間
隔を置いて膨部３、３が形成されたセメント強化用合成
樹脂補強材１が形成される。

【００４０】本発明において所定長さの短寸としては、
５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜６０ｍｍが望まし
い。合成樹脂補強材の長さが５ｍｍより短いときは補強
効果が低下し、また、１００ｍｍを超えるときはセメン
トとの混和が難しくなる。なお、セメント強化用合成樹
脂補強材１は、補強材１本に対して、膨部３が１個以
上、好ましくは２個以上が存在するように裁断すること
が望ましい。

【００４１】本発明合成樹脂補強材１はセメントと混和
されてモルタル、コンクリートとされる。セメントとし
ては、ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセ
メント、フライアッシュセメント、白色ポルトランドセ
メント、アルミナセメント等の水硬性セメント、石膏、
石灰等の気硬性セメントを使用することができる。

【００４２】セメントには、レキ、砂利、砕石、スラグ
等の粗骨材、川砂、山砂、珪砂、ガラス粉、その他人工
細骨材等の細骨材が配合される。また、必要に応じて着
色剤、流動性改良剤が添加される。

【００４３】セメント、粗骨材、細骨材、及び、その他
添加剤を必要に応じて配合し、合成樹脂補強材体と水を
加えて混練される。合成樹脂補強材は剛性を有するため
分散性がよくファイバーボールが形成されることなく均
一にセメント組成物へ分散される。

【００４４】

【発明の効果】本発明合成樹脂補強材体は、長手方向に
間隔を置いて線条体に膨部が形成されているからコンク
リートに対する引っ掛かり効果が大きく、また、線条部
と膨部は一体の同質樹脂からなるから、膨部が剥離する
おそれはなく、耐引き抜き力が大きく補強効果の優れた
実用的なセメント強化用合成樹脂補強材を得ることがで
きる。

【００４５】

【実施例】（試験方法）１．曲げ強度：ＪＩＳＡ１１０６に準じた。２．圧縮強度：ＪＩＳＡ１１０８に準じた。３．タフネス：ＪＳＣＥＧ５５２に準じた。４．引き抜き強度：コンクリート中に合成樹脂補強材１
５ｍｍを埋設した状態でセメントを固化させ、その後、
水中で２８日間養生した供試体を引張り試験機にセット
し、繊維の引き抜きにかかる荷重を求めて引き抜き強度
とした。

【００４６】（実施例１）ポリプロピレン（日本ポリケ
ム社製「ＦＹ−６ＨＡ」）を芯材として、また、その両
面に表層材として、１０．０重量％の炭酸カルシウムを
含有するポリプロピレン（日本ポリケム社製「ポリパン
３２８６」）を溶融押出機を用いて、Ｔダイ成形法によ
って共押出しをして三層のシート（表層／芯材／裏層＝
１／８／１）を成形し、フラットシートとした後、裁断
ロールを用いてスリットすることにより両側縁に切欠が
多数形成された線条体を得た。

【００４７】線状体の厚さは１．３ｍｍ、最大幅が３．
２ｍｍ、最小幅が２．５ｍｍ、切欠のピッチは１．５ｍ
ｍ、であった。

【００４８】得られた線条体を、温度１１０〜１２０℃
の熱板上で７倍に延伸した後、温度１４０℃の熱風循環
式オーブン内で６％の弛緩熱処理を行なって延伸線状体
とした。

【００４９】これをピークロン７００の１．０重量％溶
液中に通して線状体にコーティングすることによって表
面の親水処理を行なった後、長さ３０ｍｍに裁断してセ
メント強化用合成樹脂補強材を得た。

【００５０】次いで、下記の材料を６０Ｌ練り強制二軸
ミキサにより１バッチ６０Ｌとして、９０秒間混練し
た。次いで、セメント強化用合成樹脂補強材を０．２重
量％加え、再度９０秒間混練した。

【００５１】配合ポルトランドセメント（電化セメント）２７５重量部細骨材（川砂）８７３重量部粗骨材（川砂利）１０００重量部水１６５重量部

【００５２】混練されたコンクリートは、練り板上に排
出して供試体を作成した。供試体の作成は、土木学会基
準「鋼繊維補強コンクリートの強度及びタフネス試験用
供試体の作り方」（ＪＳＣＥＦ５５２）に準じた。な
お、供試体は、２４時間後に脱型し、材齢２８日まで水
中養生をした。その結果、補強材引抜強度は６８．９
Ｎ、コンクリート成形体の曲げ強度は５．９４Ｎ／ｍｍ
²、タフネス１１．２２Ｎ／ｍｍ²、圧縮強度４９．８Ｎ
／ｍｍ²であった。

【００５３】（比較例１）実施例１において、成形され
た熱可塑性合成樹脂長尺体に切欠を設けなかった他は実
施例１と同様の実験を行った。その結果は、補強材の引
抜強度は４３．２Ｎ、コンクリート成形体の曲げ強度は
５．５６Ｎ／ｍｍ²、タフネス３．９８Ｎ／ｍｍ²、圧縮
強度４９．６Ｎ／ｍｍ²であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明セメント強化用合成樹脂補強材
を示す斜視図、（Ｂ）は線条体を示す斜視図

【図２】線条体の各種例を示す縦断面図

【図３】線条体の各種例を示す側面図

【図４】熱可塑性合成樹脂長尺体に小溝を形成する方法
を示す説明図

【符号の説明】

１：合成樹脂補強材２：延伸線条体３：膨部４：熱可塑性合成樹脂長尺体５：切欠６：線条体７：基層８：表層１０：裁断ロール１１：裁断刃１２：金属ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柚木忠士富山県黒部市沓掛2000番地ダイヤテックス株式会社黒部工場内Ｆターム(参考） 4G012 PA24 PC12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性合成樹脂を用いて、線条体幅を局
部的に縮小するように多数の切欠を長手方向に配設した
線条体を形成し、得られた線条体を一軸方向に延伸する
ことによって、長さ方向に間隔を置いて多数の膨部が形
成された延伸線条体とし、これを所定長さに裁断してな
ることを特徴とするセメント強化用合成樹脂補強材。
【請求項２】シート状の熱可塑性合成樹脂を、ジグザグ
状切断線によって長さ方向に切断することによって、線
条体幅を局部的に縮小する多数の切欠を長手方向に列設
した線条体とし、得られた線条体を一軸方向に延伸して
なる請求項１に記載のセメント強化用合成樹脂補強材。
【請求項３】熱可塑性合成樹脂が無機充填材を含有して
なる請求項１又は２に記載のセメント強化用合成樹脂補
強材。
【請求項４】熱可塑性合成樹脂がポリオレフィンからな
る請求項１〜３のいずれかに記載のセメント強化用合成
樹脂補強材。
【請求項５】熱可塑性合成樹脂が極性単量体由来の単位
を含有する変性ポリオレフィン、あるいは、変性ポリオ
レフィンが配合されたポリオレフィンからなる請求項１
〜４のいずれかに記載のセメント強化用合成樹脂補強
材。
【請求項６】線条体が熱可塑性合成樹脂からなる基層の
表面にセメント親和層が積層されてなる請求項１〜５の
いずれかに記載のセメント強化用合成樹脂補強材。
【請求項７】セメント親和層が、無機充填材を含有して
なる請求項６に記載のセメント強化用合成樹脂補強材。
【請求項８】セメントと、骨材と、請求項１〜７のいず
れかに記載のセメント強化用合成樹脂補強材とが、水の
共存下に混練され賦形されてなることを特徴とする強化
セメント成形物。