JPH0520371B2

JPH0520371B2 -

Info

Publication number: JPH0520371B2
Application number: JP9021185A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fukuda; Yosha Shiiki; Toshitaka Kayama
Original assignee: Kureha Corp
Current assignee: Kureha Corp
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1993-03-19
Also published as: JPS61251550A

Description

【発明の詳細な説明】

発明の背景産業上の利用分野本発明は、ポリアリーレンチオエーテル繊維を
補強材として含むセメント複合材及びこれから得
られる成形物に関するものである。従来の技術モルタルセメントやコンクリートは、建材用壁
材、屋根材、各種配管用パイプ、パイル材等とし
て用いるべき板、パイプ、柱等の成形物としては
曲げや衝撃に弱すぎるので、これ等の用途にはア
スベスト繊維で補強して繊維補強セメント複合材
として用いられてきた。しかし、近年アスベストの発癌性が見出され、
その使用は公害上大きな問題となつてきた。その
ため、アスベスト繊維の代替物としてガラス繊維
や炭素繊維を補強用繊維として用いる試みがなさ
れているが、ガラス繊維はアルカリ性であるセメ
ントと反応を起して経時劣化し易いという欠点が
あり、また炭素繊維も高価であつて、その使用は
一部の特殊分野に限られている。また、セルロー
ス繊維やナイロン、ポリエステル等の有機繊維を
含むセメント組成物も提案されているが（特開昭
51−80327号公報）、いずれも耐アルカリ性にとぼ
しく、アルカリ性であるセメント水溶液で劣化し
易くて本来の性質を発揮できない。発明の概要本発明者は以上の問題点を解決するため、アス
ベスト代替物として各種の繊維を鋭意探索してい
たが、近年、ポリアリーレンチオエーテル繊維が
開発され、その耐アルカリ性、弾性率、耐熱性、
耐〓性、経済性などを検討した結果、アスベスト
代替の補強繊維の有力な候補の一つであることが
判つた。そこで、本発明者等は更に詳細な検討を
行つた結果、本発明を完成することができた。すなわち、本発明による繊維補強セメント複合
材は、下記の(A)，(B)および(C)を含むことを特徴と
するものである。 (A) 少なくとも１種の水硬性セメント100重量部 (B) ポリアリーレンチオエーテル繊維
0.1〜15重量部 (C) 無機充填材０〜90重量部本発明は、この複合材の硬化物からなる成形物
を提供するものでもある。効果本発明に従つて耐アルカリ性を有し弾性率の大
きいポリアリーレンチオエーテル繊維をセメント
の補強に使用することにより、すぐれた機械的性
質をもつと共に、経時劣化のない複合材及びその
成形物を得ることができ、また炭素繊維に比較し
て経済的にもすぐれている。発明の具体的説明複合材原材料 (1) マトリツクス材(A) 本発明の繊維補強セメント複合材のマトリツク
スの主材料は、水硬性セメント(A)である。水硬性
セメントとしてはポルトランドセメント、アルミ
ナセメント、高炉セメントなどがあり、これらの
１種もしくは２種以上が用いられる。 (2) 補強用繊維(B) 本発明の繊維強化セメントに使用すべき補強用
繊維はポリアリーレンチオエーテル繊維（PATE
繊維と略記する）であることが特徴である。 PATE繊維は（−Ar−Ｓ）−（Ar：アリーレン
基）の繰返し単位を有するポリマーからなる繊維
である。その中でも、アリーレン基としてパラフ
エニレン基のみからなるもの、またはパラフエニ
レン基を主要構成要素とするポリマーからなる繊
維が耐アルカリ性、弾性率、耐熱性、経済性の点
から好ましい。パラフエニレン基以外のアリーレ
ン基としては、ｍ−フエニレン基

【式】アルキル置換フエニレン基

【式】（Ｒ：アルキル基、ｎは１〜４の整数）、ｐ，p′−ジフエニレンスルフオン基

【式】ｐ，p′−ビフエニレン基

【式】ｐ，p′−ジフエニレンエーテル基

【式】ナフタレン基

【式】などを有するものが使用できる。またパラフエニレン基を有する繰返し単位

【式】95モル％〜70モル％とメタフエニレン基を有する繰返し単位５モル％〜30モル
％をブロツク状に鎖中に含むブロツク共重合体
（たとえば特願昭59−134633号に記載のもの）か
ら作られた繊維は、セメントマトリツクスとの密
着性に富んでいるので特に優れた成形物が得られ
易い。 PATE繊維の性質は、一般に融点150℃〜400
℃、好ましくは200〜350℃、強度10〜800Kg／mm²、
好ましくは20〜400Kg／mm²、引張り弾性率50〜
3000Kg／mm²、好ましくは70〜2000Kg／mm²、の範囲
のものが補強効果及び経済性の観点から適当であ
る。 PATE繊維の太さは、一般に直径0.5〜100μｍ、
好ましくは２〜30μｍ、の範囲が補強効果及び繊
維分散性の点で適当である。補強用PATE繊維は短繊維であつても長繊維で
あつても、あるいはマルチ糸でもモノ糸であつて
も、差支えない。繊維は、また、マツト状、布
状、不織布状のものであつてもよい。しかし短繊
維の場合はアスベクト比が10以上、特に好ましく
は20以上、のものが望ましい。10未満では補強効
果が低いので好ましくない。 PATE繊維のセメントへの混入量は、基本マト
リツクス成分のセメント(A)100重量部当り0.1〜15
重量部である。0.2〜10重量部の範囲が特に好ま
しい。0.1重量部未満では補強効果が不充分であ
る。また、15重量部超過では補強効果が飽和して
しまうので経済性からみて好ましくない。繊維補強材としては、PPTE繊維の外に、加工
性、機械特性などを若干補足する目的で、パル
プ、木綿、麻、レーヨン、ポリビニルアルコール
繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリエステ
ル繊維、金属繊維、炭素繊維などを少量添加する
こともできる。 (3) 無機充填剤(C) セメントの補強用PATE繊維の分散・混合性の
向上、マトリツクス物性の調整、コストダウンの
ための増量などの目的で、フライアツシユ、石
灰、スラツグ、砂、炭酸カルシウム、クレイ、マ
イカ、ウオラストナイト、シリカなどの無機充填
材をマトリツクスセメント100重量部当り０〜90
重量部の範囲、より好ましくは０〜50重量部の範
囲、で混入して使用することができる。無機充填
材を90重量部より多量に添加すると、マトリツク
ス相の強度が不足するおそれがあるので好ましく
ない。 (4) その他の添加物優れた物性の成形物を作るためには、セメン
ト、繊維及び必要に応じて加える無機充填材及び
水和反応に当然必要な水をできるだけ均一に混
合、分散したグリーンモールドを成形して、それ
を養生することが必要である。これらの組成物を
均一に混合するためには、本発明の複合材の必須
構成要素ではないけれども、これらのものを均一
に混合させる為の加工助剤を少量用いることも有
効である。混合、分散を助けるための加工助剤と
しては、(イ)ポリビニルアルコール、セルロース、
アルキルエーテル、ポリアルキレンオキシド、ポ
リアルキレンオキシドエーテル、ポリアクリルア
ミド、ポリビニルピロリドンなどの水溶生高分
子、(ロ)リグニンスルフオン酸ソーダ、ナフタレン
スルフオン酸ソーダ等の有機スルフオン酸塩など
が好適である。その使用量は、使用セメント100
重量部当り0.01〜５重量部の範囲が好ましい。
0.01重量部未満では効果が不充分であり、５超過
では養生中に崩壊をおこすおそれがあり好ましく
ない。本発明のセメント複合材を水和硬化させるため
及びグリーンモールドの形状保持のために水は当
然必要であるが、その使用量は、使用セメント
100重量部当り５〜500重量部の範囲が形状保持、
成形加工性の点から好ましい。本発明による成形物は、発泡したものであつて
もよい。従つて、発泡のための発泡剤（たとえば
アルミニウム粉）を配合することができる。また、硬化速度を調節するための薬剤を配合す
ることもできる。成形物の製造成形方法本発明の繊維補強セメント材をスレート板、波
板、パイプ、柱などに賦形する成形方法として
は、押出法、乾式法、キヤステイング法、抄造法
など通常のセメント成形方法が適用できる。押出法でグリーンモールドを成形する場合は、
先ず補強用繊維、セメント、水（加工助剤含有）
及び必要に応じて充填剤を均一混合してウエツト
混合物とする。その際、水は同時に添加してもよ
く、あるいは他の組成物のドライ混合物に後から
添加してもよい。このウエツト混合物を混練押出
機にホツパーから供給し、押出すことによつて、
グリーンモールドに成形することができる。この
方法は、特に短繊維に適する。別法として、補強
用繊維を除く組成物のウエツト混合物を押出機に
ホツパーから供給し、同時に補強用繊維は押出機
の中間開口部（いわゆるベント）から押出機内に
ほぼ定量的に食い込ませながら送り込んで押出機
内で切断し、均一混練して押出して、グリーンモ
ールドを成形する方法がある。この方法で用いる
押出機は、一軸スクリユー押出機よりも同方向二
軸混練押出機の方が食込量を定常化し易いので特
に好ましい。この方法は、ポリフエニレンチオエ
ーテル繊維（PPTE繊維）の長繊維、長尺物など
に好適である。短繊維の場合は中間開口部から定
常的な供給は困難である。しかし、補助フイーダ
ー等を利用すれば定常的供給が可能となるので短
繊維も使用することが可能である。乾式法でグリーンモールドを成形する場合は、
乾式で原料セメント補強用繊維及び必要に応じて
その他の充填材を混合して、まず仮成形をし、然
る後、必要な水を添加して、グリーンモールドを
得る。この方法は、補強用繊維が短繊維である場
合に適している。キヤステイング法でグリーンモールドを成形す
る場合は、セメント、補強用繊維、水（加工用助
剤を含む）及び必要に応じてその他の充填材を均
一混合して型枠に圧入して、グリーンモールドを
得る。この方法は、短繊維に適する。PATE繊維
が長繊維、マツト、布、不織布のような形状のも
のである場合は、セメント、水（加工助剤を含
む）及び必要に応じてその他の充填材を均一に混
合して成るウエツト混合物と、上記の形状の繊維
補強物とをそれぞれ型枠内で層状に交互に重ねて
充填することによつてグリーンモールドを成形す
ることができる。抄造法でグリーンモールドを成形する場合は、
セメント、補強用繊維、加工助剤を含む比較的多
量の水（セメント100重量部当り100〜500重量部
の範囲が好ましい）及び必要に応じてその他の充
填材を均一に混合してなるスラリーをスクリーン
上に流し込んで過脱水して成形物を得る。長繊
維、マツト、布、などで補強する場合はキヤステ
イング法と同様にスクリーン上でマトリツクス層
と補強用繊維層とを交互に数層重ね合わせること
によつて成形することができる。発泡体を得る場合には、適当な発泡剤（たとえ
ばアルミニウム粉）を使用する場合の外に、セメ
ントスラリー中に気泡を吹込みあるいは発泡液を
添加混合して成形を行なうことができる。このようにして成形されたグリーンモールド
は、常法により室温養生、高温・高圧養生などに
よつてセメントの水和反応を行なわせることによ
つて、機械的強度（特に曲げ強度）、耐熱性、耐
久性の優れたセメント複合体成形品を得ることが
できる。このようにして得られた成形体は、建築
用壁材、屋根材、パイル材、各種配管用パイプ等
に利用される。実験例実施例１ポルトランドセメント100重量部、パルプ0.5重
量部、無機充填剤７重量部（フライアツシユ３重
量部、砂３重量部、クレイ１重量部）及び所定量
の長さ12mmのPPTE繊維Ａ、PPTE繊維Ｂを夫々
乾式ブレンドした。ここにPPTE繊維Ａはｐ−フ
エニレンチオエーテル／ｍ−フエニレンチオエー
テルブロツク共重合体からなる繊維で直径7μｍ、
融点270℃、強度100Kg／mm²、引張り弾性率1450
Kg／mm²のもの、PPTE繊維Ｂはｐ−フエニレンチ
オエーテルストレート重合体の繊維で直径7μｍ、
融点280℃、強度120Kg／mm²、引張り弾性率1550
Kg／mm²のものであつた。ついで、このブレンド物に１％ポリビニルアル
コール水溶液35重量部を加えて混練し、同軸方向
二軸混練押出機で押出して、厚さ３mmのグリーン
プレートを連続的に成形した。このグリーンプレ
ートを室温の水中で30日間養生して繊維補強セメ
ント複合板を製造し、その曲げ強度を測定した。
比較のため、PPTE繊維を含まない外は全く実施
例と同一の組成および方法でセメント板を作製し
て、その曲げ強度を測定した。その結果を第１表に示す。

【表】実施例２ポルトランドセメント100重量部、無機充填材
としてマイカ１重量部＋ウオラストナイト0.5重
量部＋スラツグ３重量部、ポリアクリルアミド１
％およびエチルセルロース１％を含む水溶液38重
量部を加えて均一に混練し、ベント付き同方向二
軸混練押出機にホツパーから供給し、同時に繊維
Ａの700本からなる太さ３mmのトウを使用セメン
ト100重量部あたり４重量部になるように調節し
ながら連続的にベントから押出機内に食込ませな
がら供給して、厚さ３mmのグリーン・プレートを
連続的に成形した。得られた成形物をスチーム圧20Kg／cm²，180℃，
１日の条件でオートクレープ中で養生して、繊維
補強セメント複合板を製造した。その曲げ強度
（スパン260mm）は340Kg／cm²であつた。比較のためにPPTE繊維Ａを含まないセメント
板を同様の方法で製造して曲げ強度を測定した
が、50Kg／cm²未満の強度しか示さなかつた。

Claims

【特許請求の範囲】１下記の(A)，(B)および(C)を含むことを特徴とす
る、繊維補強セメント複合材。 (A) 少なくとも１種の水硬性セメント100重量部 (B) ポリアリーレンチオエーテル繊維
0.1〜15重量部 (C) 無機充填材０〜90重量部２ポリアリーレンチオエーテル繊維が【式】繰り返し単位を主要構成要素とする重合体繊維である、特許請求の範囲第１項
記載の繊維補強セメント複合材。３ポリアリーレンチオエーテル繊維が【式】繰返し単位70〜95モル％と【式】繰返し単位５〜30モル％からなるブロツク共重合体繊維である、特許請求の範
囲第１項記載の繊維補強セメント複合材。４下記の(A)，(B)および(C)を含む繊維補強セメン
ト複合材の硬化物からなる成形品。 (A) 少なくとも１種の水硬性セメント100重量部 (B) ポリアリーレンチオエーテル繊維
0.1〜15重量部 (C) 無機充填材０〜90重量部