JPH01176253A - 繊維強化セメント成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明の幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのポ
リプロピレン（ｐｐ　）フィルム繊維テ強化されたセメ
ント成形物、特に上記フィルム繊維の幹繊維の長さが異
なる少なくとも２種類繊維群を最適な割合で組合せて配
合して強化されたセメント成形物に関する。

〔従来の技術〕

肉厚の薄い例えば２０８以下の厚さのセメント成形物の
補強用繊維としてｐｐ織繊維使用されることはよく知、
られており、特に側面に梳毛（ｆｒａｙ　）を有する幹
枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰフィルム
繊維がかかる用途に非常に適していることが報告されて
いる（例えば英国特許第１１３０６１２号、米国特許第
４２６１７５４号および第４３１０４７８号参照）。

これらの特許明細書には上記ポリプロピレンフィルム繊
維の幹繊維の長さが異なる繊維（例えば長さの比が１：
３）を混用することが述べられているが、その有効性に
つい【の詳細な記載はなく、また最適な配合比率につい
ては全く言及されていない。

他の有機繊維や無機繊維にりい【もたまたま長さの異な
る異種繊維の混用はよくみられることであるが、長さの
異なる単一繊維数種類を最適比率で組合せ混用した場合
の有効性について記載されたものはなく、またそのよう
な試みに関するものも見当らない。

〔発明が解決りようとする問題点〕

肉厚の薄い（２０鵡以下）セメント成形物を繊維で強化
する場合、強化繊維の長さには成形方法（抄造・押出・
注型成形法など）に最も適した長さの範囲があり、この
長さの範囲をはずれると充分な補強効果は得られない。

従来−数的に使用されている強化繊維は繊度が２デニ一
ル前後の有機繊維あるいは繊度が５デニ一ル前後の無機
繊維については抄造成形の場合は５〜７ｍ、押出成形の
場合は６〜１０ｍ、注型成形の場合は８〜１５絽のもの
が適してあり、それぞれの成形法においてこれらの範囲
より長いものは強化繊維の分散が非常に悪くなり、また
逆に短いものは形成されるセメント成形物の衝撃強度が
極端に低下する。

本発明で使用する幹枝形状のチョツプドフィラメントタ
イプのＰＰフィルム繊維については、腰が強くまた７ス
ペクト比も比較的小さいために前記の他の繊維より４）
ｔａ繊維長長いものが使用出来、抄造成形の場合は６〜
１０隨、押出成形の場合は６〜１３ｆｌ、注型成形の場
合は１０〜１８ｍのものが使用されている。

理論的には繊維長が長くなるほど成形物の強度特性、特
に衝撃強度やタフネスが向上するが実際に繊維長６ｔｍ
の場合に対し、１２襲のものになるとタフネスは４５〜
５０％向上し１１８ｎのものになるとさらに４５〜５０
％向上することが実験によって確認されている（下記第
１表参照）。

第１表　タフネス（ｋｇ　”　ａｎ／ｃｄ　）しかしな
がら実際の作業においては繊維長が長くなるほど裡混工
程で塊即ちファイバーボールが発生し【セメントマトリ
ックス中での分散が悪くなり、使用量の害には強度特性
の大幅な向上はみられない。勿論、繊維長が短ければ分
散は良くなるが充分なる強度特性は得られない。

即ち、同一繊維長のものだけでは強度特性の大幅な向上
には限界がある。

従って本発明の目的は幹枝形状のチョツプドフィラメン
トタイプのＰＰフィルム繊維を強化繊維として用いたセ
メント成形物において、幹繊維の繊維長の長いものと繊
維長の短いもの少な（とも２種類を最適比率で混用する
ことにより同−繊維長の繊維を強化繊維として用いたと
きよりも強度特性、特に衝撃強度、タフネスを向上させ
たセメント成形物を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等は、好ましくは軸方向に高度に熱延伸し表面
にコロナ処理および湿潤剤処理を施した幹枝形状のチョ
ツプドフィラメントタイプのＰＰフィルム繊維が肉厚が
２０ｎ以下の薄いセメント成形物の強化繊維として適し
ていることを認め検討を重ねてきたが、同一繊維長の繊
維のみでは強度特性、特に衝撃強度、タフネスの向上に
限界があることがわかり、説意研究の結果幹繊維の長さ
の異なるもの２Ｗｊ、類以上を最適な比率で組合せて混
用することによって以下のような結論に達、した。

即ち本発明は強化繊維として幹枝形状のチョツプドフィ
ラメントタイプのＰＰフィルム繊維を、０、３〜５．０
容積％セメントマトリックスに配合し、成形してなるセ
メント成形物において、幹繊維の長さが３〜１８鶴であ
る上記フィルム繊維の中から長さの異なる少なくとも２
種類の繊維群を選択し、選択された各繊維群の長さの差
が少なくとも２詣である繊維群のそれぞれが繊維全容積
に対して１５％以上になる割合で配合し、成形してなる
セメント成形物である。

本発明で使用する幹枝形状のチョツプドフィラメントタ
イプのＰＰフィルム繊維を製造するに当っては、公知の
方法でＰＰフィルムを製造し１このフィルムを軸方向に
高度に熱延伸して厚さ２５〜３５μのフィルムとし、こ
れをポーキュパインローラ−を通して開裂させ、次いで
切断することによって作ることができる。

かかる繊維の製造法自体は前述した英国特許および米国
特許に記載されている。

上述した幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰ
Ｐフィルム繊維を作るための高度に延伸されたフィルム
は、 切断強度：５０ｋｇ／ｍｍ２以上 切断伸度：８％以下 弾性係数：１２００ｉｃｇ／−以上 の特性を有するフィルムを使用するとよい。

そもそもセメント成形物は、それに荷重が加わるとその
応力がセメントマトリックスを通して強化繊維に伝達さ
れる示、このとき上記ＰＰフィルム繊維の切断強度が５
０ｋｇ／ｍｍ２未潤であると通常セメント成形物、特に
薄いセメント成形物に要求される強度に達しないうちに
セメント成形物が破断してしまうことがあり好ましくな
い。またＰＰフィルム繊維の切断強度が５０ｋｇ／−以
上であっても、切断伸度が８％を越えると、ｐｐフィル
ムＣ維自体は切断しなくても伸びが大きいために製品強
度以下の低荷重で亀裂が発生し、事実上セメント成形物
の破壊に至ることがあり好ましくない。

また切断強度５０１Ｃ９７−以上、切断伸度８％以下で
も、弾性係数が１２００ｋｇ／ｍｍ２以上でないと、負
荷における初期段階でのひび割れの防止が充分でなく成
形品の破断強度は向上しない。

本発明によれば上述した緒特性を有し、かつ厚さが２５
〜３５μのＰＰフィルムを次にボー午ユバインローラー
に通して開裂分繊し、切断して 幹繊維の平均繊度：４０〜６０デニール幹繊維の７スペ
クト比：４０〜２００ の幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰフィ
ルム繊維にする。

本発明では上記ＰＰフィルム繊維の幹繊維の長さが３〜
１８朋のものを使用し、かつそれらの中から長さにおい
て少なくとも２ｆｉの差のある繊維群を少なくとも２種
類選択して使用する。

本発明において、最短繊維群が３簡未溝のものになると
繊維自体が短すぎ最長繊維群との長さの差も開きすぎて
分散を助ける機能が不充分になり好ましくない。また最
長繊維群が１８龍を越える長さのものになると短繊維群
を混用しても分散が不充分になり作業が非常にやりにく
くなり好ましくないし、実際に５〜２０ｍの薄い肉厚の
セメント成形物の場合には強化繊維の長さは最大１８ｍ
あれば強化機能は充分である。

また選択された繊維群の繊維長の差が２　ｍより小さく
なると短繊維群と長繊維群との差があまりにも接近しす
ぎズ本発明の効果が得られなくなるので少なくとも２ｆ
ｉ以上、好ましくは３詣以上が必要である。

また最長繊維群および最短繊維群の容積分率がいずれも
１５容積％より少なくなると、分散機能や強度特性の向
上機能が低下する。従って本発明ではそれぞれの繊維群
について、少なくとも１５容積％以上が必要である。

次に幹繊維の７スペクト比についてみると、その繊維の
一分散性が良好であれば一般に７スペクト比が大きい方
が強化性能は高くなる。しかしながら実際にはアスペク
ト比が大きくなればなる程その分散性は悪くなり、結果
としてそれを用いて作られたセメント成形物の所望の強
度は得られないことがある。ミたアスペクト比が６０よ
り小さくなると実質的な強化性能が得られなくなること
がある。

本発明によれば上述した幹枝形状のチョツプドフィラメ
ントタイプのＰＰフィルム繊維を通常の如くセメントマ
トリックスと混合してセメント成形物を形成する。この
とき上記ＰＰフィルム繊維は従来より配合され【いる如
（セメントマトリックスとの合計量に対して０．３〜５
．０容量％となるように配合する。配合方法は周知の方
法で行なうことができる。上記配合割合が０．３容積％
より少ないと実質的な強化効果が得られず、また５、０
容積％より多くなると分散が極めて困難になり、従って
捏混時間も長くなって実用的でない。また完成したセメ
ント成形物が多孔質になってセメント成形物の曲げ強度
あるいは寸法安定性も低下することがあるので好ましく
ない。

本発明において使用するＰＰフィルム繊維は、前述した
開裂分繊する前のフィルムの状態で常法に従ってコロナ
放電処理すると、セメントマトリックスとの密着性が向
上するので好ましい。

またＰＰフィルム繊維とした後で界面活性剤例えハホリ
エチレングリコールアルキルエステル系の７ニオン界面
活性剤で処理すると、セメントマトリックス中へのＰＰ
フィルム繊維の分散性を良くするので好ましい。

本発明に従い、上述したＰＰフィルムａ維とセメントマ
トリックスの混合物からセメント成形物を製造するに当
っては抄造成形法、押出成形法または注型成形法を使用
できる。

なお上記ＰＰフィルム繊維の外にセメント成形物製造に
通常使用される添加剤例えばパルプ等のセルロース繊維
、メチルセルロース、マイティー１５０（化工製品）等
の流動化剤を加えてもよい。

〔作用〕

セメント成形物の強度特性は強化繊維の繊維長に大きく
影響され、理論的には繊維長が長いほど強度特性、特に
衝撃強度、タフネスが向上する筈であるが、実際は繊維
長が長くなるほど分散が悪くなり配合景の割には強度特
性の大幅な向上は見られない。また短ければ分散は非常
によいか強度特性は向上しにくい。しかるに本発明に基
づいたｍ維長の異なる繊維群を組合せることによって短
い繊維が長い繊維の分散を助け、補強機能を完壁に果す
ものと考えられる。

即ち、本発明に基づく繊維長の異なるａ維群の組合せと
配合比率は、短い繊維のもつ分散機能と長い繊維のもつ
強度特性向上機能の相乗効果が最大限に発揮される。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

実施例　１および比較例　１ 本実施例および比較例は抄造成形法によつズ行なった使
用材料を下記に示す。

重量ｑ＠ｊ膿ご皓りｌ」對」Ｖと 繊維（合計量）　　　　４．０　　０．９１　　　　　
４．４石綿　　　４．０　２．２５　　１．８バルブ　
　　　　　　１．４　　１．４　　　　　　１．０セメ
ント　　　　１１４．７　　３．３　　　　　３４．８
マイクロシリカ　　　９．５　　２．２　　　　　４．
３水　　　　　　　４５０．０　　１．０　　　　４５
０．０通常の抄造成形法で使用されるパルパーと同型の
約５００ノ容量の実験用パルパーを用いて、ローター／
ステーター：０．８ｓｏｓ、　ローター回転数：　６０
０　ｒｐｍなる条件のもとで、まずパルパーに４５０Ｉ
ｃｇの水を入れ繊維（合計量）４．０Ｉｃ９を混ぜて約
８分間撹拌した。次いで４．０　＃の石綿と１．４４の
パルプを混合して引続き約７分間撹拌した。最後に１１
４．７に９のセメントと９．５峠のマイクロシリカを混
合しズさらに約５分間撹拌した。このようにして出来た
スラリーを通常のハチニック抄造機と同型の実験用抄造
機を用いて、厚さ６ｍ、幅７２ｃｍ！、長さ１８２ｃＩ
ＩＬの平板に抄き上げた。抄き上げた平板を２８日間自
然養生したのち物性テストに供した。

上記セメント成形物の試験結果を表１に示す。

（１）：曲げ強度には５ｃｒ＋ｔＸ２５ｃｍの大きさに
裁断した試験片を用いた。

（２）　：　ｉ撃試験には４ｃｍＸ８ｃｍの大きさに裁
断した試験片を用いた。

（３）：タフ卑スは曲げ強度試験で得られた強度、歪曲
線において、面積Ｓをプラニメーターで測定した。

（４）：ファイバーボー／Ｌ／＜繊維のかたまり）の個
数は次の如くして測定した。

抄き上げ直後の生板を３１６ｗＸ３１６詣（０，１イ）
の大きさに裁断し、これと同シ大キさで底に１０メツシ
ユのスクリーンを設けた箱に入れ、水中で静かに振動さ
せながらセメントおよびマイクロシリカを水中に流し出
し、スフリール上に残った繊維・石綿・パルプのシート
を目視で観察しファイバーボールの数を数え、１−当り
に換算した。

実施例　２および比較例　２ 本実施例および比較例は押出成形法によつ【行なった。

使用、材料を下記に示す。

重ｆｆｉ　Ｑｃｐ）　　密度ＣＷＩ）　　容積（））セ
メント　　　　　　１５．０　　　３．３　　　　４．
５５マイクロシリカ　　６．０　　　　２．２　　　２
．７３マイテイー１５０　　０．３　　　　　１．０　
　　　　０．３パルプ　　　０．２１　　１．４　　０
．１５繊維（合計量）　　　０．４１　　　０．９１　
　　０．４５＃８ケイ砂　　　　７．５　　　２．２　
　　３．４１水　　　　　　　　　３．０　　　　１．
０　　　　３．０容量約３０Ｉｌの実験用オムニミキサ
ーを用い、セメント１５．０　ｋｇ、マイクロシリカ６
、０　＃、水３、　Ｏｋｔｐ、マイティー１５０　０．
３に９を投入して約３０　Ｏｒｐｍで約１分間掠り混ぜ
た。次にパルプ０．２１　ｋｇを投入して１分間練り混
ぜ、次いで繊維（合計ｆｉｔ）０．４１＆９を投入して
約５分間練り混ぜた。最後に＃８ケイ砂７．５　ｋｇを
投入して２分間練り混ぜてモルタルにした。次に、練り
あげられたモルタルを通常の押出機と同型の実験用押出
機に投入して、厚さ１０龍、幅３１６闘の平板状に押出
し、３１６ｔｍの長さにカットして室内に２４時間放置
して硬化させた。このようにして成形したプレートを２
８日間自然養生したのち物性テストに供した。

上記セメント成形物の試験結果を表２に示す。

実施例　３および比較例　３ 本実施例および比較例は注型成形法によって行なった。

使用材料を下記に示す。

重量（＃）　　密度（＃／））　容積（りセメント　　
　　　　１５．０　　　　３．３　　　　　　４．５５
グイ砂Ｃ＃６）　　　　９．０　　　　２．２　　　　
　４．０９マイテイー１５０　　　０．１５　　　　１
．０　　　　　　　０．１５繊維（合計）　　　　　　
０．４１　　　０．９１　　　　　０．４５水　　　　
　　　　　６．０　　　　１．０　　　　　　６．０容
量約３０ノの実験用オムニミキサーを用い、セメン）１
５．Ｏ＃、＃６ケイ砂９．０　＃、マイティー１５０　
０．１Ｓ＆９、水−６，０＃を投入し約３０　Ｏｒｐｍ
で３分３０秒間練り混ぜた。次に繊維（合計量）０．４
１１ｃ９を投入してさらに１分３０秒練り混ぜてモルタ
ルにした。このようにして練りあげられたモルタルを深
さ１０ｍ＋、タテ、ヨコそれぞれ３１６謔の形わくに流
しこみバイブレータ−（約３０００回／分）を用いて振
動成形したのち２４時間室内に放置して硬化させた。そ
の抜形わくからと９取し、２８日間自然養生したのち物
性テストに供した。

上記セメント成形物の試験結果を下表３に示す。

実施例　４，５および比較例　４ 下表４に示す繊維長の差を有する各繊維群を、下表４に
示す配合比率で用い、実施例１の抄造成形法に従ってそ
れぞれのセメント成形物を作った。

上記セメント成形物の試験結果を表４に示す。

下表５に示す繊維長の差を有する各繊維群を、下表５に
示す配合比率で用い、実施例３の注型成形法に従いそれ
ぞれのセメント成形物を作った。

上記セメント成形物の試験結果を下表５に示す。

上記各実施例および比較例のデータから明らかなように
本発明によるセメント成形物は強度特性においてすぐれ
ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化繊維として幹枝形状のチョップドフィラメント
   タイプのポリプロピレンフィルム繊維を、０．３〜５．
   ０容積％セメントマトリックスに配合し、成形してなる
   セメント成形物において、幹繊維の長さが３〜１８ｍｍ
   である上記フィルム繊維の中から長さの異なる少なくと
   も２種類の繊維群を選択し、選択された各繊維群の長さ
   の差が少なくとも２ｍｍである繊維群のそれぞれが繊維
   全容積に対して１５％以上になる割合で配合し、成形し
   てなるセメント成形物。 ２、ポリプロピレンフィルム繊維が、軸方向に高度に加
   熱延伸し、コロナ処理および湿潤剤処理を施したＰＰフ
   ィルムより製造され、 フィルムの厚さ：２５〜３５μ 幹繊維の平均繊度：４０〜６０デニール 幹繊維の長さ：３〜１８ｍｍ 幹繊維のアスペクト比：６０〜２００ 幹繊維の切断強度：５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上幹繊維の切
   断伸度：８％以下 幹繊維の弾性係数：１２００ｋｇ／ｍｍ＾２以上なる形
   状および特性を有する幹枝形状のチョップドフィラメン
   トタイプのＰＰフィルム繊維である特許請求の範囲第１
   項記載のセメント成形物。