JPH0763596B2 - 繊維補強水硬性複合材料の製造方法 - Google Patents
繊維補強水硬性複合材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0763596B2 JPH0763596B2 JP63197968A JP19796888A JPH0763596B2 JP H0763596 B2 JPH0763596 B2 JP H0763596B2 JP 63197968 A JP63197968 A JP 63197968A JP 19796888 A JP19796888 A JP 19796888A JP H0763596 B2 JPH0763596 B2 JP H0763596B2
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- Japan
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- mixer
- hydraulic
- water
- fiber
- composite material
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
- B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
- B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
- Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、繊維補強水硬性複合材料の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、特定の構造を有する混合機に、水
硬性原料と短繊維の繊維束を加え乾式混合する工程と、
ついで得られた混合物に水を加えて混練する工程とから
なる、親和性の少ない材料である繊維と水硬性原料の混
合を容易かつ効率的に実施できる繊維補強水硬性複合材
料の製造方法に関する。
る。さらに詳しくは、特定の構造を有する混合機に、水
硬性原料と短繊維の繊維束を加え乾式混合する工程と、
ついで得られた混合物に水を加えて混練する工程とから
なる、親和性の少ない材料である繊維と水硬性原料の混
合を容易かつ効率的に実施できる繊維補強水硬性複合材
料の製造方法に関する。
［従来の技術］ 従来親和性に富む材料同士の混合、例えば各種セメント
類、骨材および水との混合は、混和剤等を適宜混入して
汎用混合機で混合することでも、特に混合を困難ならし
めるような問題を生じることはなかった。
類、骨材および水との混合は、混和剤等を適宜混入して
汎用混合機で混合することでも、特に混合を困難ならし
めるような問題を生じることはなかった。
近来比較的親和性に乏しい材料同士の混合等、各種材料
を混合する必要が、各種技術の発展に伴い著しく増加し
てきた。例えばポルトランドセメント、高炉セメント、
アルミナセメント等の各種セメント類や石膏等の水硬性
材料に繊維を強化材として添加した水硬性複合材料は、
軽量で、強度が強く、靭性が大きい等の理由で建築、土
木分野等への利用が盛んになっている。
を混合する必要が、各種技術の発展に伴い著しく増加し
てきた。例えばポルトランドセメント、高炉セメント、
アルミナセメント等の各種セメント類や石膏等の水硬性
材料に繊維を強化材として添加した水硬性複合材料は、
軽量で、強度が強く、靭性が大きい等の理由で建築、土
木分野等への利用が盛んになっている。
繊維を強化材として混入し混練すると、容積がかさば
り、繊維入り水硬性複合材料は混練の初期に塊状とな
り、該塊状物が容器からあふれ出ることとなる。このた
め、混合機の運転を停止し、該塊状物が容器からあふれ
でる前に手で崩さねばならない。また所定量の原料を混
合機に投入することができず、繊維補強水硬性複合材料
の製造にあたっての大きな障害となり、生産性の向上を
妨げ、また品質を低下させるものであった。
り、繊維入り水硬性複合材料は混練の初期に塊状とな
り、該塊状物が容器からあふれ出ることとなる。このた
め、混合機の運転を停止し、該塊状物が容器からあふれ
でる前に手で崩さねばならない。また所定量の原料を混
合機に投入することができず、繊維補強水硬性複合材料
の製造にあたっての大きな障害となり、生産性の向上を
妨げ、また品質を低下させるものであった。
繊維を水硬性原料に均一分散させ、混練するため、特殊
混合機を使用する方法も提案されているが、特殊混合機
の使用は、大量かつ短時間の混練が一般的に難しく、工
業化上大きな制約があった。
混合機を使用する方法も提案されているが、特殊混合機
の使用は、大量かつ短時間の混練が一般的に難しく、工
業化上大きな制約があった。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の課題を解決し、繊維補強水硬性複合材料
の製造時に必要な混練を容易かつ効率的に実施できる繊
維が均一分散された繊維補強水硬性複合材料の製造方法
の提供を目的とする。
の製造時に必要な混練を容易かつ効率的に実施できる繊
維が均一分散された繊維補強水硬性複合材料の製造方法
の提供を目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、（ａ）上面開放型容器と、該容器が少なくと
も１個の回転軸を備え、該回転軸が少なくとも１個の攪
拌翼を備えた混合機において、該容器の内壁に該内壁か
ら該攪拌翼とは接触しない範囲で突出した少なくとも１
個の邪魔板が設置されている混合機中に、水硬性原料と
水溶性または水分散性のサイジング剤で集束された短繊
維状の繊維束とを入れ乾式混合する工程、（ｂ）上記工
程で得られた上記混合機中の混合物に水を加え、該混合
機により混練して水硬性原料中に繊維を混合分散させる
工程、とからなる繊維補強水硬性複合材料の製造方法を
提供する。
も１個の回転軸を備え、該回転軸が少なくとも１個の攪
拌翼を備えた混合機において、該容器の内壁に該内壁か
ら該攪拌翼とは接触しない範囲で突出した少なくとも１
個の邪魔板が設置されている混合機中に、水硬性原料と
水溶性または水分散性のサイジング剤で集束された短繊
維状の繊維束とを入れ乾式混合する工程、（ｂ）上記工
程で得られた上記混合機中の混合物に水を加え、該混合
機により混練して水硬性原料中に繊維を混合分散させる
工程、とからなる繊維補強水硬性複合材料の製造方法を
提供する。
本発明で用いる混合機は、上面開放型容器と回転軸によ
り回転可能な攪拌翼を有する混合機であればよく、攪拌
翼としてはパドル型、プロペラ型、パン型、リボン型、
スクリュー型、ワーナー型、ニーダー型等が例示でき
る。
り回転可能な攪拌翼を有する混合機であればよく、攪拌
翼としてはパドル型、プロペラ型、パン型、リボン型、
スクリュー型、ワーナー型、ニーダー型等が例示でき
る。
容器の内壁から突出させた邪魔板は、攪拌翼、回転軸と
接触しないものであれば、その形状は被混合物、混合機
の種類等により任意に選択することができる。例えば梯
型、長方形、半円形、三角形等である。邪魔板は、被混
合物が塊状物となり容器外側にあふれでることを防止
し、かつ容器内の混合操作が行われている部分に被混合
物を強制的に押し戻す作用をするものであるから、混合
機の運転操作を妨害しない範囲で可及的大面積のものと
することが好ましい。
接触しないものであれば、その形状は被混合物、混合機
の種類等により任意に選択することができる。例えば梯
型、長方形、半円形、三角形等である。邪魔板は、被混
合物が塊状物となり容器外側にあふれでることを防止
し、かつ容器内の混合操作が行われている部分に被混合
物を強制的に押し戻す作用をするものであるから、混合
機の運転操作を妨害しない範囲で可及的大面積のものと
することが好ましい。
邪魔板の設置数も、被混合物、混合機の種類等により、
適宜任意に選択されるべきものであるが、余り設置数が
多いと混合機の運転操作の障害となるので、通常１〜３
枚程度である。
適宜任意に選択されるべきものであるが、余り設置数が
多いと混合機の運転操作の障害となるので、通常１〜３
枚程度である。
以下本発明の製造方法に使用される混合機の例を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
第１図〜第４図は、上面が開放された容器１と、該容器
１内の軸心に設けられた回転軸２と、該回転軸に取り付
けられた２枚の攪拌翼３とからなる混合機に、１枚の邪
魔板４を取り付けた状態を示す側面図である。邪魔板４
の形状は、第１図〜第４図のいずれもが異なり、混合機
が同一タイプであっても、被混合物の種類、混合条件に
より任意に選択できる。第５図は、上面が開放された容
器１と、該容器１内の軸心に設けられた回転軸２と、該
回転軸に取り付けられた３枚の攪拌翼３とからなり混合
機に、１枚の邪魔板４を取り付けた状態を示す平面図で
ある。
１内の軸心に設けられた回転軸２と、該回転軸に取り付
けられた２枚の攪拌翼３とからなる混合機に、１枚の邪
魔板４を取り付けた状態を示す側面図である。邪魔板４
の形状は、第１図〜第４図のいずれもが異なり、混合機
が同一タイプであっても、被混合物の種類、混合条件に
より任意に選択できる。第５図は、上面が開放された容
器１と、該容器１内の軸心に設けられた回転軸２と、該
回転軸に取り付けられた３枚の攪拌翼３とからなり混合
機に、１枚の邪魔板４を取り付けた状態を示す平面図で
ある。
本発明で用いる繊維は公知の繊維であれば特に限定され
ることなく使用でき、例えばビニロン、ポリプロピレ
ン、アラミド等の合成繊維、ガラス繊維、鋼繊維、炭素
繊維等を挙げることができる。
ることなく使用でき、例えばビニロン、ポリプロピレ
ン、アラミド等の合成繊維、ガラス繊維、鋼繊維、炭素
繊維等を挙げることができる。
これらの繊維を未硬化モルタル中で分散性を有するサイ
ジング剤で集束した状態にしておくことが、繊維の水硬
性原料への均一分散を進める点で必要である。
ジング剤で集束した状態にしておくことが、繊維の水硬
性原料への均一分散を進める点で必要である。
具体的なサイジング剤としては、ポリビニルアルコール
（PVA）系として、未ケン化のポリ酢酸ビニル、部分ケ
ン化PVA、完全ケン化PVA、および変性PVAとしてイタコ
ン酸変性、フタール酸変性、アクリル酸変性PVAがあ
る。また、酢酸ビニルとエチレン、マレイン酸、クロト
ン酸、またはアクリル酸との共重合体、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、コ
ーンスターチ、可溶性澱粉等の澱粉誘導体、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリアクリルアマイド等のアクリル系重合
体が挙げられる。さらには、ゴムラテックス、硬化剤を
含まない軟化点40℃以上のエポキシ樹脂、ポリウレタン
も例示できる。
（PVA）系として、未ケン化のポリ酢酸ビニル、部分ケ
ン化PVA、完全ケン化PVA、および変性PVAとしてイタコ
ン酸変性、フタール酸変性、アクリル酸変性PVAがあ
る。また、酢酸ビニルとエチレン、マレイン酸、クロト
ン酸、またはアクリル酸との共重合体、メチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、コ
ーンスターチ、可溶性澱粉等の澱粉誘導体、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリアクリルアマイド等のアクリル系重合
体が挙げられる。さらには、ゴムラテックス、硬化剤を
含まない軟化点40℃以上のエポキシ樹脂、ポリウレタン
も例示できる。
これらのサイジング剤中、カチオン性を示すものが水硬
性原料例えばセメントとの接着性を向上するのに有効で
ある。例えばカチオン変性PVA、カチオン性ポリ酢酸ビ
ニル、カチオン性ゴムラテックス、カチオン化ポリウレ
タン等である。
性原料例えばセメントとの接着性を向上するのに有効で
ある。例えばカチオン変性PVA、カチオン性ポリ酢酸ビ
ニル、カチオン性ゴムラテックス、カチオン化ポリウレ
タン等である。
以上のサイジング剤は水溶液またはエマルジョンの状態
で、１種または１種以上の混合物として繊維に付着さ
せ、その後乾燥することにより、集束した繊維束が得ら
れる。
で、１種または１種以上の混合物として繊維に付着さ
せ、その後乾燥することにより、集束した繊維束が得ら
れる。
繊維束と水硬性原料とを混合する際には、まず水を加え
ず混合し、ついで水を加えて混練することが肝要であ
る。
ず混合し、ついで水を加えて混練することが肝要であ
る。
初めから水を加えると、水硬性原料が粘稠なスラリーと
なるため、繊維束を分散するのに大きな攪拌動力を要し
たり、また長時間かかったりして不都合である。これに
対し本発明では、水を加えず乾式混合するため、攪拌動
力が少なくてすみ、短時間で混合できる。得られた水硬
性複合材料の物性も特殊混合機を使ったものと同等以上
に優れている。
なるため、繊維束を分散するのに大きな攪拌動力を要し
たり、また長時間かかったりして不都合である。これに
対し本発明では、水を加えず乾式混合するため、攪拌動
力が少なくてすみ、短時間で混合できる。得られた水硬
性複合材料の物性も特殊混合機を使ったものと同等以上
に優れている。
水硬性複合材料中の繊維配合量は通常0.1〜20容量％で
あり、0.1％未満では補強効果が乏しく、20％を超える
と混合がしにくかったり、均一分散という点で好ましく
ない。
あり、0.1％未満では補強効果が乏しく、20％を超える
と混合がしにくかったり、均一分散という点で好ましく
ない。
砂、ケイ砂、砂利、砕石、シラスバルーン、フライアッ
シュ、超微粉シリカ等の骨材はこの乾式混合時にあらか
じめ配合しておくのが水硬性原料との混合を容易にする
点で好ましい。
シュ、超微粉シリカ等の骨材はこの乾式混合時にあらか
じめ配合しておくのが水硬性原料との混合を容易にする
点で好ましい。
得られた水硬性原料と繊維束との混合物は次いで水と混
練するが、この混練は本発明の邪魔板付き混合機で実施
することが必須である。
練するが、この混練は本発明の邪魔板付き混合機で実施
することが必須である。
混合および／または混練時には、分散剤を添加するのが
好ましく、分散剤としては具体的にはメチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポ
リアミド型、ポリアミン型、アルキルピコリニウム塩
型、アルキルアミンの水溶性酸型等のカチオン性界面活
性剤、アルキルアミンオキサイド型ノニオン性界面活性
剤、アルキルグリシン型、アルキルアラニン型、アルキ
ルベタイン型、アルキルイミダゾリン型等の両性界面活
性剤の内の一種または二種以上の混合物である。
好ましく、分散剤としては具体的にはメチルセルロー
ス、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体、ポ
リアミド型、ポリアミン型、アルキルピコリニウム塩
型、アルキルアミンの水溶性酸型等のカチオン性界面活
性剤、アルキルアミンオキサイド型ノニオン性界面活性
剤、アルキルグリシン型、アルキルアラニン型、アルキ
ルベタイン型、アルキルイミダゾリン型等の両性界面活
性剤の内の一種または二種以上の混合物である。
分散剤の添加量は水硬性原料に対して通常0.1〜10重量
％であり、0.1％未満では分散効果に乏しく、10％を超
えても格別の効果は得られない。
％であり、0.1％未満では分散効果に乏しく、10％を超
えても格別の効果は得られない。
また分散剤の他に減水剤、発泡剤、消泡剤、膨張剤、収
縮低減剤等の混和剤も適宜添加できる。
縮低減剤等の混和剤も適宜添加できる。
本発明の繊維補強水硬性複合材料は、通常実施される各
種の成形法、例えば型込成形、押出成形、遠心成形、抄
造成形等の方法により成形し、養生、固化され、板状、
管状、柱状、箱状等各種形状の繊維補強水硬性複合材料
が得られる。
種の成形法、例えば型込成形、押出成形、遠心成形、抄
造成形等の方法により成形し、養生、固化され、板状、
管状、柱状、箱状等各種形状の繊維補強水硬性複合材料
が得られる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明する。
実施例 コールタールピッチ系のメゾフエースピッチを溶融紡糸
して得られたモノフイラメント本数3000本の連続炭素繊
維を部分ケン化型ポリビニルアルコール（日本合成社
“ゴーセノールKH−20"）でサイジング、乾燥すること
により炭素繊維束を得、それらを、長さ18mmに切断し、
短繊維とした。その炭素繊維18.7kg,早強ポルトランド
セメント341kg,硅砂５号150kg,三機工業社製シラスバル
ーン（“サンキライト”）75kg、信越化学社製メチルセ
ルロース0.85kgを容量750の第１図に示す本発明の邪
魔板付き混合機に投入し、まず２分間乾燥状態で空練し
た。
して得られたモノフイラメント本数3000本の連続炭素繊
維を部分ケン化型ポリビニルアルコール（日本合成社
“ゴーセノールKH−20"）でサイジング、乾燥すること
により炭素繊維束を得、それらを、長さ18mmに切断し、
短繊維とした。その炭素繊維18.7kg,早強ポルトランド
セメント341kg,硅砂５号150kg,三機工業社製シラスバル
ーン（“サンキライト”）75kg、信越化学社製メチルセ
ルロース0.85kgを容量750の第１図に示す本発明の邪
魔板付き混合機に投入し、まず２分間乾燥状態で空練し
た。
次いで水204.6、減水剤6.82を約30秒間かけて投入
した。この間塊状物が生成し、成長しかけたが、邪魔板
に衝突し、攪拌翼側に押し戻されるような現象を呈し、
そのまま混練を続けることができた。この混練を約180
秒間継続することにより炭素繊維の分散が均一になっ
た。最後に消泡剤、乾燥収縮低減剤を投入、１分間混練
し、炭素繊維補強セメントを得た。
した。この間塊状物が生成し、成長しかけたが、邪魔板
に衝突し、攪拌翼側に押し戻されるような現象を呈し、
そのまま混練を続けることができた。この混練を約180
秒間継続することにより炭素繊維の分散が均一になっ
た。最後に消泡剤、乾燥収縮低減剤を投入、１分間混練
し、炭素繊維補強セメントを得た。
所要混練時間は空練時間も含めて６分間であった。
比較例 実施例と同一原料を同一量配合し、邪魔板が設置されて
いない点を除いて実施例と同じ混合機で乾式攪拌後、実
施例と同様に水204.6、減水剤6.82を約30秒間かけ
て投入した。この間塊状物が生成し成長して、引き続く
混練0.5分後には塊状物が容器の縁からあふれで始め
た。
いない点を除いて実施例と同じ混合機で乾式攪拌後、実
施例と同様に水204.6、減水剤6.82を約30秒間かけ
て投入した。この間塊状物が生成し成長して、引き続く
混練0.5分後には塊状物が容器の縁からあふれで始め
た。
そこで混練を一旦停止し、人力で該塊状物を水中へ突き
崩した後混練を再開した。しかし、繊維の分散が達成さ
れた混練終了まで20分を要した。しかも塊状物の突き崩
しに長時間を要したため、底部のモルタル抜出口と押え
板との隙間から約10の水が失われ、期待通りの水・セ
メント比の複合材料を得ることはできなかった。
崩した後混練を再開した。しかし、繊維の分散が達成さ
れた混練終了まで20分を要した。しかも塊状物の突き崩
しに長時間を要したため、底部のモルタル抜出口と押え
板との隙間から約10の水が失われ、期待通りの水・セ
メント比の複合材料を得ることはできなかった。
［発明の効果］ 本発明によれば、内壁から突出した邪魔板を備えた混合
機中で、水溶性または水分散性のサイジング剤であらか
じめ集束された短繊維状の繊維束と水硬性原料とを乾式
混合し、ついで水を加えて混練する繊維補強水硬性複合
材料の製造方法が提供される。本発明の製造方法によれ
ば、攪拌動力が少なくてすみ、かつ短時間で混合できる
という利点を有する。本発明により得られる繊維補強水
硬性複合材料は、繊維の分散に優れ、品質が均一であ
る。また繊維と水硬性原料との付着性に優れているた
め、強度、靭性、耐ひび割れ性等の物性も優れている。
機中で、水溶性または水分散性のサイジング剤であらか
じめ集束された短繊維状の繊維束と水硬性原料とを乾式
混合し、ついで水を加えて混練する繊維補強水硬性複合
材料の製造方法が提供される。本発明の製造方法によれ
ば、攪拌動力が少なくてすみ、かつ短時間で混合できる
という利点を有する。本発明により得られる繊維補強水
硬性複合材料は、繊維の分散に優れ、品質が均一であ
る。また繊維と水硬性原料との付着性に優れているた
め、強度、靭性、耐ひび割れ性等の物性も優れている。
第１図〜第４図は本発明の邪魔板を取り付けた状態を示
す混合機の概略側面図であり、第５図は３枚の攪拌翼を
有する混合機に邪魔板を取り付けた状態を示す概略平面
図である。 １……容器、２……回転軸 ３……攪拌翼、４……邪魔板
す混合機の概略側面図であり、第５図は３枚の攪拌翼を
有する混合機に邪魔板を取り付けた状態を示す概略平面
図である。 １……容器、２……回転軸 ３……攪拌翼、４……邪魔板
Claims (1)
- 【請求項１】（ａ） 上面開放型容器と、該容器が少な
くとも１個の回転軸を備え、該回転軸が少なくとも１個
の攪拌翼を備えた混合機において、該容器の内壁に該内
壁から該攪拌翼とは接触しない範囲で突出した少なくと
も１個の邪魔板が設置されている混合機中に、水硬性原
料と水溶性または水分散性のサイジング剤で集束された
短繊維状の繊維束とを入れ乾式混合する工程、（ｂ）
上記工程で得られた上記混合機中の混合物に水を加え、
該混合機により混練して水硬性原料中に繊維を混合分散
させる工程、 とからなる繊維補強水硬性複合材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197968A JPH0763596B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 繊維補強水硬性複合材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63197968A JPH0763596B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 繊維補強水硬性複合材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0248028A JPH0248028A (ja) | 1990-02-16 |
| JPH0763596B2 true JPH0763596B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=16383320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63197968A Expired - Lifetime JPH0763596B2 (ja) | 1988-08-10 | 1988-08-10 | 繊維補強水硬性複合材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763596B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5900879B2 (ja) * | 2011-10-13 | 2016-04-06 | 清水建設株式会社 | セメント硬化体の製造方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2161394A (en) * | 1984-07-06 | 1986-01-15 | Pilkington Brothers Plc | Mixer for mixing fibres into a slurry |
-
1988
- 1988-08-10 JP JP63197968A patent/JPH0763596B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0248028A (ja) | 1990-02-16 |
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