JP2673208B2

JP2673208B2 - 繊維補強コンクリート製品の製造方法

Info

Publication number: JP2673208B2
Application number: JP20300590A
Authority: JP
Inventors: 高根加藤; 廣行新井; 正尚木村; 宏明椎野
Original assignee: 石川島建材工業株式会社; 日立セメント株式会社; ジャパンライフ株式会社
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1997-11-05
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JPH0486202A

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」この発明は絨毯、カーペットなどの織物（カーペッ
ト）工場において、カーペットのパイル部を切断する際
に生じるカーペット屑を繊維補強材として使った繊維補
強コンクリート製品の製造方法に関するものである。

「従来の技術」一般に、繊維補強コンクリートは、モルタル又はコン
クリート中に短い繊維状材料を一様に分散させて得られ
た材料であって、コンクリート中に分散させた繊維状材
料により引張り強度やひび割れ強度を増すと共に、靱性
を高めて、コンクリートの有する脆さなどを改善したも
のである。

このような繊維補強コンクリートは、用いる繊維状材
料の種類によって、特性のみならず、製造方法から利用
分野まで異なる。たとえば繊維状材料としては、ヤング
率の大きいものを用いるほどひび割れ拘束能力が大きい
ので、一般に鋼繊維やガラス繊維が用いられる。一方、
ナイロン、ポリプロピレン等の合成繊維ではヤング率が
小さいので（コンクリートの1/10以下、鋼材の約1/100
以下）、これを用いてもひび割れ拘束効果等の増大は期
待できないが、伸びが大きいので、耐衝撃性の改善に対
しては有効である。

従来、これら繊維状材料のうち鋼繊維とガラス繊維を
使ったコンクリートはプレーンコンクリートに比してそ
の特性が優れているために各種分野で実用に供されてお
り、またナイロン、ポリプロピレン繊維等合成繊維から
は靱性に優れた複合材料が得られるため、主として石綿
セメント成型品における石綿（アスベスト）の代替品と
しての利用が検討されるようになってきた。

「発明が解決しようとする課題」本発明は前述した従来技術における次のような課題を
解決せんとするものである。

すなわち、近年では、アスベストの発癌性が問題とな
り、アスベストの供給の問題、アスベストによる健康障
害などにより、アスベストに代わる繊維状材料を用いた
代替品の開発が要望されているが、例えばナイロン、ポ
リプロピレン繊維等の合成繊維では、未だコストが高
く、アスベストセメント成型品（製品）に代わる有効適
切な繊維補強コンクリート製品が得られないという課題
があった。

そこで、本発明者等は、アスベストに代わる繊維状材
料を提供すべく、鋭意研究したところ、カーペット工場
においてカーペットのパイル部を切断する際に生じるカ
ーペット屑をコンクリート中に混ぜれば、コンクリート
の強度、耐久性等を向上させることができ、ナイロン、
ポリプロピレンなどからなる短繊維状の合成繊維を安価
に手にいれることができ、産業廃棄物として扱われてい
たこれらカーペット屑の有効利用を図ることができ、そ
の結果、アスベストセメントに代わる有効適切なコンク
リート製品を得ることができる、との考えに至った。

ところが、現在のところ、このようなカーペット屑を
コンクリート中に分散させたコンクリート製品を製造す
るための有効適切な方法が開発されていないのが実情で
あり、その開発が望まれていた。

本発明は前記事情に鑑みて提案されたもので、その目
的とするところは、前記のようなカーペット屑をコンク
リート中に均一に分散させた繊維補強コンクリート製品
を製造するための有効適切な製造方法を提供することに
ある。

「課題を解決するための手段」かかる目的を達成するために、本発明では、カーペッ
ト工場において、カーペットを構成するパイル部の先端
部分を切断して生じたカーペット屑を集め、このカーペ
ット屑を、セメント、骨材、および必要な混和材料とと
もに粉末のまま空練りし、これに水を徐々に加えなが
ら、混練ミキサーで練り混ぜた後、練り混ぜたコンクリ
ートを押出成型機のホッパーに投入し、押出成型用のス
クリューで押し出しながら押出成型用ダイで所定の形状
に押し出し、これをその長さ方向に切断することを特徴
とするものである。

また、前記カーペット屑としては、剪毛機用シャーリ
ング機によってパイル部を剪毛して生じたものを用いる
のが、好ましい。

以下、本発明を繊維補強コンクリート製品を製造する
場合の工程に沿って詳しく説明する。

［カーペットのパイル部の切断工程］まず、カーペットの製造工程で織り上がったカーペッ
トを、カーペットの最終的な仕上げにおいて、パイル部
の長さを揃えるためにパイル部の先端部分を切断する。

この仕上げにおけるパイル部の切断工程は、カーペッ
トを製品化する場合の最終的な工程の一つであり、パイ
ル部の面を揃え、かつ、縁部を切断することにより、大
きさの整ったカーペット製品を得るものである。

なお、パイル部の切断工程において、その表面の切断
（剪毛）には、剪毛機用シャーリング機が用いられ、こ
のシャーリング機のカッターによってパイル部先端が剪
毛されるものである。

［集塵工程］次いで、前記切断工程によって、カーペットのパイル
部の先端部分を切断して生じたカーペット屑を集塵工程
により一つに集め、例えば、専用の容器などにまとめて
おく。

この集塵工程は、カーペット工場において、カーペッ
ト表面の糸部（パイル部）の先端部分をカットすること
により生じるものをすべて集めるもので、カーペットの
種類によって集めたり、集めなかったりするものではな
く、カーペットを構成する繊維の種類を限定せずにカー
ペット屑を集めるものである。

したがって、本発明の繊維補強コンクリートの主材と
なるカーペット屑には、カーペット工場から発生する繊
維状の屑すべてが用いられ、特にその種類、性質などは
限定されるものではない。ただし、通常は、剪毛機用シ
ャーリング機によって剪毛されたカーペットの屑が主体
となる。

なお、カーペットのパイル部は、短繊維を紡績して糸
状にしたアクリル、ナイロン、ポリエステル、羊毛、レ
ーヨンなどの糸、あるいは、連続フィラメント糸を嵩高
加工したナイロン、ポリプロピレンなどの糸が適用され
ているため、そのパイル部の先端部分を切断して集めら
れたカーペット屑は、カーペットを構成するこれらの繊
維によって変わるが、通常カーペット工場などではこれ
らの繊維が屑状に絡み合った集合物となっている。

より詳しく説明すれば、カーペットは人間がその上で
生活するためのものであるから、見栄えのする外観や柔
らかい弾発風合いが出るようにパイルを立毛状に植えつ
けていることが多く、しかも人間や家具の重さによって
も倒れないように密集して植えつけられるので、カーペ
ットのパイル部を構成する単繊維のデニールは太く（６
〜30d）、さらに合成繊維では異形断面にすることによ
ってパイルの圧縮回復性がよくなるようにしてある。し
たがって、このようなパイル部の先端部分を切断するこ
とにより生じるカーペット屑は、単繊維のデニールが太
く（６〜30d）、さらに合成繊維では異形断面となって
いる。

特に、ナイロンやポリエステルなどの溶融紡糸法でつ
くられる合成繊維は、好みの断面形が作りやすいので、
回復性に主眼をおいた三葉型、防染効果を付与した多角
形断面になっている。

また、カーペットのフェースヤーンは紡績糸や嵩高加
工したフィラメント糸が使われており、いずれの糸にも
外観をよくするために巻縮がつけられているため、その
カーペット屑も巻縮がつけられていることは言うまでも
ない。

また、紡績糸のフェースヤーンは、羊毛とナイロン混
紡のような異繊維紡績、異デニール混紡、異色綿ミック
スなどにより構成されるので、これらのカーペット屑
も、結局は異繊維混紡、異デニール混紡、異色綿ミック
スなどにより構成される。

［空練り工程］前記集塵工程により集められたカーペット屑は、次の
空練り工程によりセメント、骨材、および必要な混和材
料とともに粉末のまま空練りし、これに水を徐々に加え
ながら、混練ミキサーで練り上げていく。

カーペット屑の量は、特に限定されるものではなく、
製品として必要とする強度に応じて配合すれば良い。

一方、カーペット屑とともに空練りされるセメント
は、一般に使用されている普通ポルトランドセメントな
どが適用され、また骨材としては珪砂などが用いられ
る。なお、これらの他に、混和材料として、例えば、ス
ラグ微粉末、高性能減水剤、フライアッシュなどが配合
されてコンクリートの原料が製造される。

そして、これらの配合は、従来慣用されている配合方
法によれば良く、所要の強度、耐久性、水密性および作
業に適するワーカビリチーを持つ範囲内で単位水量をで
きるだけ少なくするように定める。

［押出成型工程］混練ミキサーで練り混ぜたコンクリートを押出成型工
程により、所定の形状に押し出し、これをその長さ方向
に切断してコンクリート成型品を得る。押出成型工程に
おいては、練り混ぜたコンクリートを押出成型機のホッ
パーに投入し、押出成型用のスクリューで押し出す作業
が実施され、これによりコンクリート中にカーペット屑
が均一に分散された繊維補強コンクリート製品が得られ
るものである。

こうして得られたコンクリート成型品は、コンクリー
ト中にカーペットの繊維が、分散された状態で含まれて
いるため、曲げ破壊や引張強度の値が高くなり、この結
果、靱性が高くかつ引張強度、曲げ強度ならびにせん断
強度の高いコンクリート製品となり、アスベストセメン
ト製品の代替品として有効適切なものとなる。

なお、通常、繊維類をモルタルやコンクリートに添加
混合させる時は、一般に使用されているミキサーではダ
ンゴ状（ボール化）になったり、あるいはガラス繊維の
ように解織してしまうもの、あるいは、水が多い場合
は、軽い繊維は浮いたり、合成繊維で長いものはミキサ
ーの羽根や骨材により切断されたり、傷ついたりするた
め、オムニミキサーなどの特殊ミキサーが必要となる。
しかし、本発明方法のように、カーペット屑をコンクリ
ート中に分散させる方法では、カーペット屑に含まれる
繊維が単繊維で繊維長も短いため、通常のミキサーで混
合が可能であり、またドライミキシングによって、カー
ペット屑の偏在が防止され、ファイバーの分散性も良く
なるといった利点がある。

また、コンクリートの加水は通常のコンクリートに比
して少ないこともあって、カーペット屑の浮きも少なく
なるといった長所がある。

以下、このような製造方法によって得られた繊維補強
コンクリート製品の試験例を示して、本発明の作用効果
を明確にする。

「試験例１」通常のポルトランドセメント、珪砂および各種混和材
料に、カーペット屑（カーペットファイバー）を1wt
％、3wt％、5wt％、7wt％、づつそれぞれ添加したもの
を、ミキサーで空練りし、これに水を徐々に加えながら
混練ミキサーで練り上げて、押出成型機のホッパーに投
入し、押出成型用のスクリューで押し出しながら、押出
成型用ダイ（40mm×40mmおよび直径50mm）より押し出
し、これをカッターで所定の長さ（160mmおよび100mm）
に切断して、２種類の供試体（40mm×40mm×160mm角柱
および50mmφ×100mm円柱）を作製した。また、合わせ
て、カーペット屑を添加しない場合（0wt％）についも
同様の製造方法により供試体を作成した。

そして、これらを所定材令（１週、４週）において、
JIS−Ｒ−5201に準じて以下の試験に供した。ここで、
圧縮強度試験および割裂引張強度試験は円柱供試体、ま
た、曲げ強度試験は角柱供試体そして、比重試験は両者
で行なった。

この結果、第１図ないし第４図に示すような性能（比
重、圧縮強度、割裂引張強度、曲げ強度）の繊維補強コ
ンクリートが得られた。なお、第１図ないし第４図のグ
ラフ中、○は材令１週、●は材令４週の供試体を示すも
のである。

第１図に示すように、比重に関して言えば、カーペッ
ト屑を多く添加するほど比重が小さくなるこのがわか
り、また曲げ強度では、材令４週についての供試体は、
カーペット屑を多く添加するほど曲げ強度が大きくなる
ことがわかった。

「試験例２」通常のポルトランドセメントに、カーペット屑（カー
ペットファイバー）を1wt％、3wt％、5wt％、7wt％、ず
つそれぞれ添加したものを、空練りし、これに水を加え
ながら混練ミキサーで練り上げて、押出成型機のホッパ
ーに投入し、押出成型用のスクリューで押し出しなが
ら、押出成型用ダイで直径50mmの断面円柱形状に成型し
つつ押し出し、これをカッターで100mmの長さに切断し
て、供試体を作製した。また、合わせて、カーペット屑
を添加しない場合（0wt％）についても同様の製造方法
により供試体を作製した。

そして、これらの供試体を0wt％から順に供試体Ａ（0
wt％）、供試体Ｂ（1wt％）、供試体Ｃ（3wt％）、供試
体Ｄ（5wt％）、供試体Ｅ（7wt％）とし、静弾性試験に
供した。

第５図にこの静弾性試験の測定結果によって得た応力
とたてひずみとの関係を示し、第６図に、この静弾性試
験の測定結果によって得た応力とよこひずみとの関係を
示す。

これらの結果から、本発明により得られた繊維補強コ
ンクリート成型品は、靱性を増したことがわかった。

「発明の効果」以上説明したように本発明にかかる繊維補強コンクリ
ート製品の製造方法は、カーペット工場において、カー
ペットを構成するパイル部の先端部分を切断して生じた
カーペット屑を集め、このカーペット屑を、セメント、
骨材、および必要な混和材料とともに粉末のまま空練り
し、これに水を徐々に加えながら、混練ミキサーで練り
混ぜた後、練り混ぜたコンクリートを押出成型機のホッ
パーに投入し、押出成型用のスクリューで押し出しなが
ら押出成型用ダイで所定の形状に押し出し、これをその
長さ方向に切断することを特徴とするものであるから、
カーペット工場で集めたカーペット屑をコンクリート中
に均一に分散し得て、安価なコストでアスベストセメン
トに代わる繊維補強コンクリート製品を提供することが
できるといった優れた効果を奏する。

また、前記カーペット屑としては、剪毛機用シャーリ
ング機によってパイル部を剪毛して生じたものが主とし
て用いられ、このようなカーペット屑によっても前記と
同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は試験例１において求めたグラフを
示すもので、第１図は比重を示すグラフ、第２図は圧縮
強度を示すグラフ、第３図は割裂引張強度を示すグラ
フ、第４図は曲げ強度を示すグラフ、第５図及び第６図
はそれぞれ試験例２において求めたグラフを示すもの
で、第５図はたてひずみの測定結果を示すグラフ、第６
図はよこひずみの測定結果を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井廣行東京都中央区八重洲２丁目６番21号ローズベイ八重洲ビル石川島建材工業株式会社内 (72)発明者木村正尚茨城県日立市平和町２丁目１番１号日立セメント株式会社内 (72)発明者椎野宏明茨城県日立市平和町２丁目１番１号日立セメント株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カーペット工場において、カーペットを構
成するパイル部の先端部分を切断して生じたカーペット
屑を集め、このカーペット屑を、セメント、骨材、およ
び必要な混和材料とともに粉末のまま空練りし、これに
水を徐々に加えながら、混練ミキサーで練り混ぜた後、
練り混ぜたコンクリートを押出成型機のホッパーに投入
し、押出成型用のスクリューで押し出しながら押出成型
用ダイで所定の形状に押し出し、これをその長さ方向に
切断することを特徴とする繊維補強コンクリート製品の
製造方法。
【請求項２】前記カーペット屑は、剪毛機用シャーリン
グ機によってパイル部を剪毛して生じたものであること
を特徴とする請求項１記載の繊維補強コンクリート製品
の製造方法。