JP7333167B2 - 成形材料の補強用繊維 - Google Patents
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水硬性材料の補強用材料の物性として、水硬性材料からなる成形体の曲げ強度、曲げ靱性等の機械的特性が求められる。そして、補強効果を充分に発現させるためには、成形体中で繊維の1本1本が、周囲の水硬性材料と強固に結合していることが重要となる。
しかしながら、特許文献1、2ともに、成形体中での水硬性材料と樹脂含浸繊維束の結合強度には改良の余地がある。
(A)成分と(B)成分の合計量100質量%中、(A)成分の含有割合25~80質量%、(B)成分の含有割合75~20質量%であり、
樹脂含浸繊維束が、幅方向の断面形状が長軸と短軸(長軸長さ>短軸長さ)を有する扁平形状で、さらに繊維束表面に凹凸が形成されたものであり、
長軸の平均長さ(D1)が1.0~4.0mmであり、
長軸の平均長さ(D1)と短軸の平均長さ(D2)から求められる平均扁平比(D1/D2)が2~20であり、
繊維束の長さ(L)が15~50mmであり、
前記Lと前記D1の比(L/D1)が3~50であり、
樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹凸が、前記繊維束の長さ方向に直交する方向に線状凹部と線状凸部が形成され、前記線状凹部と線状凸部とが繊維束の長さ方向に交互に組み合わされてなるものである、
成形材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束を提供する。
(A)成分と(B)成分の合計量100質量%中、(A)成分の含有割合25~80質量%、(B)成分の含有割合75~20質量%であり、
樹脂含浸繊維束が、幅方向の断面形状が長軸と短軸(長軸長さ>短軸長さ)を有する扁平形状で、さらに表面に凹凸が形成されたものであり、
長軸の平均長さ(D1)が1.0~4.0mmであり、
長軸の平均長さ(D1)と短軸の平均長さ(D2)から求められる平均扁平比(D1/D2)が2~20であり、
繊維束の長さ(L)が15~50mmであり、
前記Lと前記D1の比(L/D1)が3~50であり、
樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹凸が、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に線状凹部と線状凸部が形成され、前記線状凹部と線状凸部とが繊維束の長さ方向に交互に組み合わされてなるものである、
成形材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束を提供する。
第1線状凸部が、前記繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凸部が前記繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、
複数の第1線状凸部と複数の第2線状凸部とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凹部である、請求項2記載の樹脂含浸繊維束を提供する。
本発明の樹脂含浸繊維束は、多数本の(A)成分の繊維材料に(B)成分の熱可塑性樹脂が含浸され一体化された束の表面に凹凸が形成されたものである。
耐アルカリ性の点から、炭素繊維が好ましい。
本発明の樹脂含浸繊維束は、クロスヘッドダイを用いた引抜成形法を適用する方法により製造されたものであることが望ましく、本発明の樹脂含浸繊維束の製造に使用する(A)成分の繊維材料の長さは、引抜成形法に適用できる程度の長さのものを用いることが好ましい。
樹脂含浸繊維束の長軸の平均長さ(D1)は1.0~4.0mmであり、1.3~3.5mmが好ましい。
樹脂含浸繊維束の長軸の平均長さ(D1)と短軸の平均長さ(D2)から求められる平均扁平比(D1/D2)は2~20であり、2~15が好ましい。
樹脂含浸繊維束の長さ(L)は15~50mmであり、15~40mmが好ましい。
LとD1の比(L/D1)は3~50であり、10~40が好ましい。
(ii)前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に線状凹部と線状凸部が形成され、前記線状凹部と線状凸部とが繊維束の長さ方向に交互に組み合わされて形成された凹凸、
(iii)前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に形成された第1線状凸部と、第1線状凸部に対して斜交するように形成された第2線状凸部との組み合わせを含むものであって、
第1線状凸部が、繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凸部が繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、
複数の第1線状凸部と複数の第2線状凸部とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凹部である、凹凸、
(iv)前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に形成された第1線状凹部と、第1線状凹部に対して斜交するように形成された第2線状凹部との組み合わせを含むものであって、
第1線状凹部が、繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凹部が繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、
複数の第1線状凹部と複数の第2線状凹部とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凸部である、凹凸。
線状凹部11は、樹脂含浸繊維束1の側面に、前記繊維束の長さ方向に直交する方向に周り込んで複数が形成される。線状凸部12は、樹脂含浸繊維束1の側面に、前記繊維束の長さ方向に直交する方向に周り込んで複数が形成される。前記繊維束1の側面中、線状凹部11と線状凸部12は、同じ幅であって、樹脂含浸繊維束1の長さ方向に交互に配置されるように形成されており、前記凹部11と前記凸部12が形成されていない部分があってもよい。
既存の樹脂含浸繊維束5の表面に形成された凹凸は、前記繊維束5の長さ方向に平行して形成された複数の直線状の凹部51と凸部52を有しており、前記凹部51と前記凸部52とが前記繊維束5の長さ方向にそれぞれ複数が形成されている。線状凹部51と線状凸部52は、樹脂含浸繊維束5の周方向に交互に配置されるように形成されている。
前記繊維束5は、引抜け荷重試験において、引抜き方向と平行して前記凹部51と前記凸部52とが形成されているため、十分な引抜け荷重を得ることができない。
線状凹部21は、樹脂含浸繊維束2の側面に、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成される。線状凸部22は、樹脂含浸繊維束2の側面に、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成される。前記繊維束2の側面中、線状凹部21と線状凸部22は、同じ幅であって、樹脂含浸繊維束2の長さ方向に交互に配置されるように形成されており、前記凹部21と前記凸部22が形成されていない部分があってもよい。
第1線状凸部32は、樹脂含浸繊維束3の側面に、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成される。第2線状凸部33は、第1線状凸部32に対して斜交するように前記繊維束側面に周り込んで複数が形成される。さらに第1線状凸部32は前記繊維束3の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凸部33は前記繊維束3の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、複数の第1線状凸部32と複数の第2線状凸部33とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凹部31となる。第1線状凸部32と第2線状凸部33は同じ幅である。前記繊維束3の側面中、前記凸部32と前記凸部33が形成されていない部分があってもよい。
但し、第1線状凸部32および第2線状凸部33は、いずれも長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成され、前記凸部32と前記凸部33が形成されていない部分があってもよいものであるため、前記凹部31の平面形状において完全に囲まれていないものも含む。
第1線状凹部42は、樹脂含浸繊維束4の側面に、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成される。第2線状凹部43は、第1線状凹部42に対して斜交するように前記繊維束側面に周り込んで形成される。さらに第1線状凹部42は前記繊維束4の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凹部43は前記繊維束4の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、複数の第1線状凹部42と複数の第2線状凹部43とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凸部41となる。第1線状凹部42と第2線状凹部43は同じ幅である。前記繊維束4の側面中、前記凹部42と前記凹部43が形成されていない部分があってもよい。
但し、第1線状凹部42および第2線状凹部43は、いずれも長さ方向に斜交する方向に周り込んで複数が形成され、前記凹部42と前記凹部43が形成されていない部分があってもよいものであるため、前記凸部41の平面形状において完全に囲まれていないものも含む。
本発明の樹脂含浸繊維束の製造方法は、特開2011-162905号公報(特許文献2)の段落0026~0039に記載の方法に準じて製造することができる。
成形ロールは、2本、3本、または4本以上を組み合わせて使用することができ、2本の成形ロールを組み合わせることが好ましい。
2本の成形ロールを使用する場合、前記繊維束表面の一部分のみ接触し、その接触部分に凹凸が形成される、つまり2本の成形ロールの押圧により形成される前記繊維束の断面(扁平形状)の短軸方向の上下表面のみ凹凸が形成される。
そのため、本発明の樹脂含浸繊維束は、図3に示すように、前記繊維束表面において部分的に凹凸部のない箇所を含んで前記繊維束側面に周り込むように形成された線状凹凸を有するものである。
但し、本発明の樹脂含浸繊維束は、前記繊維束の側面積全体(繊維束を長さ方向に垂直に切断してできる繊維束断面の面積は含まない)の70面積%以上で凹凸が形成されたものに限る。
図3中のジグザグ(ぎざぎざに屈曲した線)61は、繊維含浸繊維束6の短軸方向の上下表面に凹凸が形成された部分を示すものであって、前記ジグザグ61の起伏が前記繊維束6の表面に形成された凹凸の形状を示すものではない。
環状凹凸が形成された樹脂含浸繊維束は、2本の成形ロールの押圧により形成される前記繊維束の断面(扁平形状)の短軸方向の上下表面のみ凹凸が形成され、次いで前記繊維束を幅方向に90°回転させて、凹凸が形成されていない繊維束の断面の長軸方向の上下表面を2本の成形ロールと接触させて凹凸が形成されて得られる。
例えば、図4の成形(賦形)ロール7の外表面に形成されたエンボスにおいて、前記ロールの凸部エンボス71は凹凸(iii)の凹部31を、前記ロールの凹部エンボス72、73は凹凸(iii)の第1線状凸部32、第2線状凸部33を成形する。図4中の符号P7は、前記凹凸(iii)の凹部31の対角線の長さ(ピッチ:P3)に相当する。
(B)ナイロン12、製品名「ダイアミドL1600」、ダイセル・エボニック社製
特開2011-162905号公報(特許文献2)の図1、図2に示すフローにて、表面に凹凸が形成された樹脂含浸繊維束を製造した。
JIS A 6208の付属書B(図B.1)に準じた引抜試験方法により、引抜け荷重を測定した。
測定サンプルは、普通ポルトランドセメント0.675kg、陸砂1.35kg、水0.338kgを充分に混合して調製した試験用モルタルを成形して、前記モルタル成形体(JIS A 6208の付属書B(図B.2)様)に本発明の樹脂含浸繊維束(長さ30mm)の端15mmを垂直に埋め込み、24時間後に脱型後、20℃水中下で材齢28日養生したものを用いた。
下記の引張試験機に、前記モルタル成形体を固定し、本発明の樹脂含浸繊維束を垂直に上へ引張り、引抜け荷重を測定した。
引っ張り試験機:AUTOGRAPH AG-X(島津製作所製)
試験速度:0.5mm/min
ヒンジ間距離:12mm
繊維束の呼び繊度と最大引抜け荷重を、表1に示した。
11、21 線状凹部
12、22 線状凸部
31 凹部
32 第1線状凸部
33 第2線状凸部
41 凸部
42 第1線状凹部
43 第2線状凹部
5 樹脂含浸繊維束の比較例
51 凹部
52 凸部
61 樹脂含浸繊維束表面上の凹凸が形成された部分
62 樹脂含浸繊維束表面上の凹凸が形成されていない部分
7 外表面に凹凸が形成された成形(賦形)ロール
71 凸部エンボス
72、73 凹部エンボス
Claims (8)
- (A)繊維材料の束に対して(B)熱可塑性樹脂が含浸されて一体化された樹脂含浸繊維束であり、
(A)成分と(B)成分の合計量100質量%中、(A)成分の含有割合25~80質量%、(B)成分の含有割合75~20質量%であり、
樹脂含浸繊維束が、幅方向の断面形状が長軸と短軸(長軸長さ>短軸長さ)を有する扁平形状で、さらに繊維束表面に凹凸が形成されたものであり、
長軸の平均長さ(D1)が1.0~4.0mmであり、
長軸の平均長さ(D1)と短軸の平均長さ(D2)から求められる平均扁平比(D1/D2)が2~20であり、
繊維束の長さ(L)が15~50mmであり、
前記Lと前記D1の比(L/D1)が3~50であり、
樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹凸が、前記繊維束の長さ方向に直交する方向に線状凹部と線状凸部が形成され、
前記線状凹部と線状凸部とが繊維束の長さ方向に交互に組み合わされてなるものであり、長さ(L)に対する線状凸部同士の中間位置の間隔(P1)の比(L/P1)が8~80である、水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。 - (A)繊維材料の束に対して(B)熱可塑性樹脂が含浸されて一体化された樹脂含浸繊維束であり、
(A)成分と(B)成分の合計量100質量%中、(A)成分の含有割合25~80質量%、(B)成分の含有割合75~20質量%であり、
樹脂含浸繊維束が、幅方向の断面形状が長軸と短軸(長軸長さ>短軸長さ)を有する扁平形状で、さらに表面に凹凸が形成されたものであり、
長軸の平均長さ(D1)が1.0~4.0mmであり、
長軸の平均長さ(D1)と短軸の平均長さ(D2)から求められる平均扁平比(D1/D2)が3~20であり、
繊維束の長さ(L)が15~50mmであり、
前記Lと前記D1の比(L/D1)が3~50であり、
樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹凸が、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に線状凹部と線状凸部が形成され、
前記線状凹部と線状凸部とが繊維束の長さ方向に交互に組み合わされてなるものである、水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。 - 樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹凸の線状凸部が、前記繊維束の長さ方向に斜交する方向に形成された第1線状凸部と、第1線状凸部に対して斜交するように形成された第2線状凸部との組み合わせを含むものであり、
第1線状凸部が、前記繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成され、第2線状凸部が前記繊維束の長さ方向に間隔をおいて複数形成されており、
複数の第1線状凸部と複数の第2線状凸部とで囲まれた内側が、平面形状で四角形の凹部である、請求項2記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。 - 複数の第1線状凸部と複数の第2線状凸部で囲まれた内側が、平面形状で菱形の凹部である、請求項3記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。
- 樹脂含浸繊維束の表面に形成された凹部と凸部の高低差が0.05~1.0mmである、請求項1~4のいずれか1項記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。
- (A)成分の繊維材料の束が、有機繊維又は無機繊維からなるものであり、
繊維材料の本数が1,000~24,000本である請求項1~5のいずれか1項記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。 - (A)成分の繊維材料が、アラミド繊維、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維から選ばれるものである、請求項1~6のいずれか1項記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。
- 水硬性材料が、セメント、セメントを含むモルタル、セメントを含むコンクリート、天然水硬性石灰から選ばれるものである、請求項1~7のいずれか1項記載の水硬性材料の補強用繊維として用いる樹脂含浸繊維束。
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