JPH08511997A - キャスタブル組成物用の補強要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分散性の封じ込め手段（24）内に密集した配列状態に維持されてなる補強要素（22）の使用によって、キャスタブル組成物を強化する方法およびその物品。

Description

【発明の詳細な説明】 キャスタブル組成物用の補強要素 本発明は、キャスタブル組成物の補強材に関する。 発明の背景 キャスタブル組成物の性能が補強要素の混入によって改善できることは、よく 知られている。例えば、強度を改善し、また表面亀裂性を減らすために、モルタ ルやコンクリートのようなセメント質の組成物に補強要素は混入される。補強要 素は、広範囲の形状のものを含むが、典型的には細長い構造物（即ち、長軸の寸 法が短軸の寸法よりも著しく大きいもの）を共有する。この細長い構造物には、 実質的に円形断面を有する棒状のフィラメント、螺旋状に捩れた構造を有する平 らな小板、引抜き性を減らすために断面に変化をつけたもの、または棒状フィラ メントの捩れ構造に基づくケーブル状の構造物が含まれる。補強要素として用い られる材料には、金属、合成高分子材料、および天然産出材料が含まれる。 セメント質の組成物（即ち、モルタルまたはコンクリート）では、材料の衝撃 強度、曲げ強度および靭性は、組成物中における補強要素の割合が増えるにつれ て改善される。しかしながら、その補強要素の配合割合には実用限界があり、こ の限界を超えて配合されると、補強要素は、相互に絡みあい、球あるいは他の好 ましくない集塊が生ずる。この補強要素の長さおよび直径（例えば、アスペクト 比）に関する基準を適当に選定すると、それらの集塊の傾向を減らすのに役立つ 。しかし、この手法によって改善される配合比を達成することは、それらの種々 の変化が要素の補強特性に否定的に作用 するので、困難である。 補強要素のセメント質混合物への配合方法も、また、補強要素の高い混和量を 実現する上で重要な役割を果たす。例えば、高い容積濃度の補強要素が望まれる 場合には、高アスペクト比の補強要素は、実質的に個々のファイバーとして、か つ非常に良好な混合状態の下で極めて低濃度で長時間かけて、セメント質の組成 物に混入してやらねばならない。 棒状の補強要素は、輸送中に出会う振動や衝突によって輸送容器中で交絡し、 そして／または集塊化し易い。集塊化した要素は、輸送容器から容易に注ぐこと ができず、そして、その集塊がほぐれて個々の要素になるまでは、それをセメン ト質の組成物に添加することもできない。この集塊団を砕き、そしてその個々の 要素をセメント質の配合物に雨の如く混入するために、種々の機械的および空気 圧技術が採用されてきた。米国特許第4,121,943号（アカザワ他）は、補強繊維 をセメント質の配合物に混入する前に、それを個々の単位に分離すべく設計され た機械を記載している。 高配合比の補強要素をセメント質の組成物に混入しようとする他のアプローチ が、米国特許第3,716,386号（Kempster）に記載されているが、こゝでは、補強 要素が配合物中に混入される前に、ファイバーは、高粘性、摩擦減少物質で処理 される。 高アスペクト比の細長い補強要素（即ち、ファイバー）を高配合量でセメント 質の組成物に混入しようとする多くの最近のアプローチに共通の因子は、混合す る際にファイバーをゆっくり解放させて整列した配列にする、編成整列した配列 方式でファイバーを組成物に混入することである。このようにして、セメント質 の組成物中に解放されたファイバーは、全くランダム配向で組成物中に混入され たファイバーと比べて、繊維間の相互作用が弱められ、それによっ て集塊化または球状化の傾向をほとんど示さなくなる。米国特許第4,224,377号 および第4,314,853号(Moens)は、混合工程の間に、その結合能力を失ってしまう バインダーによって結合されている複数のワイヤ要素を含む補強部材、並びにこ れらの部材をセメント質の組成物に混入する方法を記載している。米国特許第4, 414,030号（Restrepo）は、フィブリル比されたポリエチレンフィルムのリボン を含むセメント質の組成物に用いられる補強要素を記載している。このフィブリ ル化されたファイバーは、繊維間フィブリルによって一列に整列された形状に維 持されているが、これは、機械的混合によって破壊され、それによって個々のフ ァイバーが解放され、一列に整列された形状でセメント質の組成物中に混入され る。 ファイバーをセメント質の組成物中に混入する他の代替手段が、R．N．Swamy およびB．Barr編「ファイバー強化セメントおよびコンクリート（Fiber Reinfor ced Cements and Concretes）」，1989年、Elsvier Applied Science社発行、ニ ューヨーク、第316-325頁に記載されている。この方法では、ファイバーをセメ ント質の組成物に配合するためのケーブル状構造物を得るために捩られている短 いフィブリル化されたポリプロピレンファイバーストリップを利用している。セ メント質の組成物を処理する機械的な混合作用が、ケーブル状構造物を別々に引 き離し、個々のフィブリル化したフィルムファイバーに解き放って、一列に整列 した状態でこれを配合物中に混入する。 発明の概要 本発明は、分離性単位パッケージの形態で解放可能に結束された複数のファイ バー束に関し、この各ファイバー束は、実質的に交絡していない配列で実質的に ファイバー間結合のない状態に維持され た多数の高アスペクト比の高分子ファイバーを含み、この各ファイバー束は、個 々のファイバーが実質的に交絡しないでキャスタブル組成物中に解放されるよう な分散条件下で前記パッケージがキャスタブル組成物に加えられる時に、ファイ バー束からファイバーが解放されるように適用される。 本発明の実施において、前述しまたその他考慮すべき分散条件には、キャスタ ブル組成物に含まれる水または有機溶媒の作用、キャスタブル組成物により発生 する熱、キャスタブル組成物の機械的撹拌、またはその作用がファイバー束から ファイバーを解放するのに役立つような前述のいずれか２つもしくはそれ以上の 総合作用が含まれる。 液／固もしくは液体混合物を含むキャスタブル組成物用の好ましい補強要素の 単位パッケージは、分散性のパッケージ手段を含み、そのパッケージ手段の分散 は、キャスタブル組成物中に存在する分散剤並びにキャスタブル組成物と単位パ ッケージとの混合物を機械的に混合する際に実質的に併発して起る総合作用によ ってもたらされる。このパッケージ手段は、多数の補強要素の第一のパッケージ を一つにまとめ、その補強要素の第一のパッケージは、第一の分散性封じ込め手 段によって密集して、並んだ整列状態に維持された多数の細長い補強要素を含む 。その第一の封じ込め手段は、前記の細長い補強要素が相互に文字通り動くのを 実質的に制限するに足る張力下に維持された外周ラップを含む。第一の封じ込め 手段の連続性は、少なくともその一部分の分散によって支配的に分断できるが、 その第一の封じ込め手段の分散は、キャスタブル組成物中に存在する分散剤の作 用並びにキャスタブル組成物における補強要素の第一のパッケージの混合物を機 械的に混合する際に実質的に併発して起る作用との総合作用によってもたらされ る。第一の封じ込め手段の 連続性が分断されると、細長い補強要素は解放されて、キャスタブル組成物中へ の該要素の均一混合が許容される。 本発明は、また、実質的に交絡していない配列で実質的にファイバー間結合の ない状態に維持された多数の高アスペクト比の高分子ファイバーを含む分散性の ファイバー束を、分散条件下にキャスタブル組成物中に混入すること、そしてそ の後に実質的に交絡しない方法でキャスタブル組成物中に混入した前記ファイバ ー束からファイバーを解放することの工程を含んでなる、キャスタブル組成物の 補強方法を提供する。 液／固あるは液体混合物、多数の細長い補強要素を有する混合物を含むキャス タブル組成物の好ましい製造方法は：ａ）キャスタブル組成物用の成分材料の混 合物を調製すること；ｂ）少なくとも１個の細長い補強要素の第一のパッケージ を混合物中に混入すること、こゝで補強要素のパッケージは、第一の分散性封じ 込め手段によって密集して、並んだ整列状態に維持された多数の細長い補強要素 を含み、第一の封じ込め手段は、前記の細長い補強要素が相互に文字通り動くの を実質的に制限するに足る張力下に維持された外周ラップを含む。第一の封じ込 め手段の連続性は、少なくともその一部分の分散によって支配的に分断でき、そ の第一の封じ込め手段の分散は、キャスタブル組成物中に存在する分散剤の作用 並びにキャスタブル組成物における補強要素の第一のパッケージの混合物を機械 的に混合する際に実質的に併発して起る作用との総合作用によってもたらされる ；ｃ）少なくとも１個の補強要素の第一のパッケージをキャスタブル材料中に実 質的に均一に分配させ、次いでその第一の封じ込め手段の連続性を分断させるた めに、キャスタブル組成物と少なくとも１個の補強要素の第一のパッケージとの 混合物を混合すること、かくして、細長い補強要素をキャスタブル組成物中に解 放すること；およびｄ）キャスタブル組成物と細長い補強要素の混合物を、その 細長い補強要素がキャスタブル組成物の全体にわたって実質的に均一に分布され るまで混合し続けること、の工程を含む。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による補強要素の単位パッケージの概略図である。 図２は、本発明による第一の封じ込め手段を含む、細長い補強要素のパッケー ジの概略図である。 図３は、本発明による第一の封じ込め手段を含む、細長い補強要素の別のパッ ケージの概略図である。 図４は、本発明による２つの異なる径寸法の補強要素を含む細長い補強要素の 別のパッケージの概略図である。 図５は、第一の封じ込め手段24の外周ラップの確保方法を説明する、図４の線 ５−５に沿って切断した一部である。 （定 義） 本願明細書で用いられているように： 「キャスタブル組成物」とは、セメント質の組成物を用いたショットクリート法 によって注型できる、またはそれとは別の技術により表面に塗布できる流動性組 成物を意味し、かかるキャスタブル組成物には、例えば、コンクリートあるいは モルタルのようなセメント質の組成物、アスファルトのようなビチューメン組成 物およびエポキシ樹脂のようなポリマー組成物が含まれる。 「液／固」とは、２種あるいはそれ以上の液体および固体成分の混合物を含む 組成物を意味する。 「液体混合物」とは、硬化性の液体および任意の他の液体または 溶解成分を含む組成物を意味する。 （本発明の好ましい態様の詳細な説明） キャスタブル組成物用の補強要素、そして特にセメント質の組成物用のものは 、屡々、セメント質の組成物の典型的な成分よりもはるかに大きいアスペクト比 を有する。このアスペクト比の差異によって、補強要素のセメント質の組成物へ の均一配合を可能とするが、特に、高容積割合での補強要素のそれは非常にむず かしい。 本発明は、球状化や同様の好ましくない集塊の生成が無しに、セメント質の組 成物全体にわたり個々の補強要素を実質的に均一配合する単一の工程で、高容積 割合の補強要素をセメント質の組成物のようなキャスタブル組成物に添加するこ とができる新規な細長い補強要素の単位パッケージに関する。好ましくは、補強 要素は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、またはポリ スルホンの高分子ファイバーである。本発明は、また、該発明の細長い補強要素 の単位パッケージを用いた強化キャスタブル組成物の製造方法に関する。 図１に説明するように、本発明の単位パッケージ１０は、その全部を一度にキ ャスタブル組成物に添加できるようにした分散性封じ込め手段12内に、多数の補 強要素の第一のパッケージ20を一まとめにして収めている。その分散性封じ込め 手段は、組成物中に存在しているかあるはそこで発生する分散剤（例えば、水、 有機溶媒および／または熱）の作用と併発して起る機械的混合作用との総合作用 によって、その連続性が少なくとも一部で分断されて、パッケージの内容物を解 放させることができる組成物を含む。水性セメント質の組成物における使用に好 適な組成物には、セルロース系の紙に限定されず、水膨潤性あるいは水分散性の バインダー等を含浸しまたは塗布したセルロース系の紙が含まれる。水分散性の 封じ込め手段 と共に使用できる好適な水膨潤性あるいは水分散性バインダーには、多糖に限定 されず、ゼラチンおよびポリ（メタ）アクリル酸が含まれる。水膨潤性あるいは 水分散性バインダーは、ロール塗布法に限定されず、絞りロール浸漬法、ナイフ 塗工およびグラビア塗工法を含む、紙様ウエブ構造物に対してバインダーを塗布 するのに通常用いられるいくつかの手法のいずれによっても、水分散性の封じ込 め手段に塗布することができる。その分散性、即ち内容物を解放させるに足る少 なくとも１部の単位パッケージの連続性を分断させるのに必要な時間は、水分散 性の封じ込め手段、バインダーの種類およびバインダーの含有割合の基準重量に よってコントロールすることができる。 単位パッケージ12内に収納される図２の補強要素の第一のパッケージ20は、第 一の封じ込め手段24の外周ラップによって密集して、並んだ整列状態に維持され た多数の細長い補強要素22を含み、前記第一の封じ込め手段24の連続性がセメン ト質の組成物中に存在しているかあるいはそこで発生する分散剤（例えば、水、 有機溶媒および／または熱）の作用と実質的に併発して起る機械的混合作用との 総合作用によって、少なくとも一部で分断されて、パッケージの内容物を解放す ることができる組成物となっている。水性セメント質の組成物での使用に好適な 組成物は、セルロース系の紙に限定されないが、水膨潤性あるいは水分散性バイ ンダー、および水分散性PSAテープ構造物を含む。水分散性の封じ込め手段と共 に使用することができる、好適な水膨潤性あるいは水分散性バインダーは、多糖 に限定されず、ゼラチンおよびポリ（メタ）アクリル酸を含む。水膨潤性あるい は水分散性バインダーは、ロール塗工に限定されず、絞りロール浸漬法、ナイフ 塗工、およびグラビア塗工法を含む、紙様のウエブ構成物に対してバインダーを 塗布するのに通常用いられ るいくつかの手法のいずれによっても、水分散性の封じ込め手段に塗布すること ができる。その分散性、即ち、補強要素を解放させるに足る最初の封じ込め手段 の連続性を分断するのに必要な時間は、水分散性の封じ込め手段、バインダーの 種類およびバインダーの含有割合によってコントロールすることができる。 繊維状補強要素の筒状の第一のパッケージ20は、トウまたはかせに第一の封じ 込め手段材料の小片で螺旋状にオーバーラップさせて巻くことによって、水分散 性の封じ込め手段の外周ラップでもって補強要素22の芯を形成し、そしてそのト ウまたはかせを切断して所望の長さの補強要素を製作することにより、容易にト ウまたはかせからこれを加工することができる。補強要素の第一のパッケージ20 の分散性は、より高い基準重量の第一の封じ込め手段を利用することによって、 あるいはより高いバインダーの添加量を有する第一の封じ込め手段を利用するこ とによって、あるいは単に第一の封じ込め手段24のオーバーラップ量もしくはそ のオーバーラック層の数を増加することによって、拡大することができる。 別の補強要素の第一のパッケージ30が、図３に示されており、そこでは、４個 の別個の補強要素の第一のパッケージ20が、付加的な外周ラップ34によって単一 パッケージとなるように結合されている。外周ラップ34は、別個のラップを含ん でもよく、または、それに代えて、補強要素のパッケージ20の一つの外周24の延 長部であってもよい。第一の補強要素のパッケージ20は、全て同一の補強要素を 含んでよく、また、各パッケージは異なるサイズの補強要素を含んでもよい。 第３の別の補強要素の第一のパッケージ40が図４に示されているが、そこでは 、外周ラップ44により閉じ込められた補強要素の中心コアーパッケージ42が、異 なる径もしくは断面を有する第２の補強 要素46の同心円のアッセンブリーにより囲われている。図３および図４に説明さ れる別のパッケージ法を選択すると、補強要素の単一の第一のパッケージを使用 してキャスタブル組成物中への特別の混合による補強要素の混入が可能となる。 図４によると、第一の封じ込め手段24は、補強要素の第一のパッケージを製作 するためにファイバートウあるいはかせがカットされた後でも、オーバーラップ するストリップの頂部の末端48がほぐれないように保持するに十分なそれ自体に 対する凝集引力を示す。隣接層間に不十分な粘着力しか示されない場合には、任 意の分散性接着剤28が、例えば分散性ホットメルト接着剤のストリップとして、 あるいは分散性転位接着剤のストリップとして、あるいは補強要素46のまわりを 包んでいる第一の補強要素24として、第一の補強要素24の外面26の幅にわたって 塗布されてもよい。分散性の接着剤28は、それが第一の封じ込め手段24に使われ るのと同じ分散剤または補強要素の第一のパッケージが添加されるキャスタブル 組成物と相溶性を有する他の分散剤によって分散できるように選択されなければ ならない。 図４の線５−５に沿っての一部である図５に示されるように、繊維状の補強要 素46は、第一の封じ込め手段24によって封じ込められている。第一の封じ込め手 段24のオーバーラップ層の頂部の末端48は、補強要素46の長軸（図４によれば、 より明瞭に理解される）と同一の広がりをもつストリップを形成する分散性接着 剤28の任意のストリップによって、第一の封じ込め手段24の隣接層に確保される 。分散性接着剤28は、好ましくはそれが補強要素46と接触しないように第一の封 じ込め手段24の外面26に塗布される。 また、分散性の収縮性ラップ材料が、第一の封じ込め手段用の外周ラップに利 用されることが考えられてもよい。この収縮性ラップ の可能性を提供することに加えて言うと、好適な材料は、前述した材料と実質的 に同様な分散能力も示さなければならない。 補強要素の第一のパッケージの形やデザインがいかなるものであっても、各パ ッケージのまわりの外周ラップは、細長い補強要素が相対的に文字通り動くのを 実質的に制限するに足る張力下に維持される。この補強要素の相対的な文字通り の動きを制限することは、輸送中あるいはキャスタブル組成物への添加中のいず れであっても、補強要素の早まった解放を防止するために好ましい。組成物への 補強要素の添加に当りこの補強要素の容積を有意に減少したことに反映されて、 補強要素を臨界混合点でキャスタブル組成物に混入することの便利でかつ組織的 な方法を提供したことに加えて、このパッケージ方法は、また、それが輸送中に も集塊化しない形状でこの補強要素を維持するという点で、明瞭な輸送上の便宜 を提供するものである。更に、この第一のパッケージは、未結束の要素の相対容 積に比してより有意に緻密であり、それによって未結束要素によって占められる と同じ容積で、より多くの重量の要素が輸送できるという好結果をもたらした。 補強要素の筒状パッケージは、高さが約0.25〜約20cm、好ましくは約1.0〜10c mであり、直径が約0.25〜約20cm、好ましくは約1.0〜10cmである。このサイズ範 囲は、典型的なセメント質の組成物の他の成分に対して、サイズおよび形状の点 で有意な差異を有するパッケージであることに帰するが、この補強要素のパッケ ージは、実質的に同一の方法でセメント質の組成物中への混入を容易にする。 外周ラップの連続性およびその結果補強要素上に維持されていた張力が分断さ れると、該要素は、急速にセメント質の混合物中に分散していき、仮に集塊が起 ったとしても最低の集塊しか発生しない。いかなる理論にも縛られたくないが、 この集塊化の欠如は、幾分 、補強要素がその解放時に組織的に実質的に平行配置に維持されるという事実に 基づくものと予想される。解放される時には、該要素は整列状態で作用し続け、 また、個々の要素が湿潤しかつ分散されるまで、セメント質の組成物の全体にわ たって該要素の実質的に均一な最高分布を高める。 外周のラップが各補強要素の第一のパッケージについて実質的に同一であると しても、それらは、ある範囲の分散時間を示す。分散時間にこの範囲があるので 、補強要素の第一のパッケージの形態で、セメント質の組成物に対する一度の充 填量として、高濃度の補強要素の添加が可能となる。補強要素は、次に、仮にあ ったとしても最小の集塊しか発生しないようにコントロールされた方法で、第一 のパッケージから解放され、そして、この補強要素は、セメント質の組成物全体 にわたって実質的に均一な状態で分配される。 こゝで提案した混入メカニズムは、個々の要素を全くランダム配向でセメント 質の組成物中に混入すると、繊維間に相互作用が働き、次いで要素の集塊化が起 るという事実と対照的である。 大局的には、実質的に交絡していない配列でファイバーを含む束または第一の パッケージは、例えば、バッグまたはチューブとして構成される。第一のパッケ ージのための他の形状としては、それが分散条件に曝されたときに所望の方法で ファイバーを解放するようなものであるならば適当である。 補強要素の第一のパッケージは、個々の補強要素を結びつけるバインダー（即 ち、要素間バインダー）を用いないのが好ましい。要素間バインダーが無い方が 、個々の要素を解放させるためにバインダーが溶解する必要がないので、その要 素の速やかな分散を一層助長する。 本発明は、また、細長い補強要素をキャスタブル組成物に混入す る方法を考えており、この方法は、ａ）キャスタブル組成物用の成分材料の混合 物を調製すること、ｂ）少なくとも１個の細長い補強要素の第一のパッケージを 混合物中に添加すること、こゝで、補強要素のパッケージは、第一の分散性の封 じ込め手段によって密集して、並んだ整列状態に維持された多数の細長い補強要 素を含み、第一の封じ込め手段は、前記の細長い補強要素が相互に文字通り動く のを実質的に制限するに足る張力下に維持された外周ラップを含む。第一の封じ 込め手段の連続性は、少なくともその一部分の分散によって支配的に分断でき、 その第一の封じ込め手段の分散は、キャスタブル組成物中に存在する分散剤の作 用並びにキャスタブル組成物における補強要素の第一のパッケージの混合物を機 械的に混合する際に実質的に併発して起る作用との総合作用によってもたらされ る。ｃ）キャスタブル組成物と少なくとも１個の補強要素の第一のパッケージと の混合物を混合して、少なくとも１個の補強要素の第一のパッケージをキャスタ ブル材料中に実質的に均一に分散させ、次いで第一の封じ込め手段の連続性を実 質的に分断し、かくして細長い補強要素をキャスタブル組成物中に解放すること 、およびｄ）キャスタブル組成物と細長い補強要素の混合物を、その細長い補強 要素がキャスタブル組成物の全体にわたって実質的に均一に分布されるまで混合 し続けること、の工程を含む。 この方法によって、１個もしくはそれ以上の補強要素の単位パッケージのキャ スタブル組成物への添加を考えているが、それは、この組成物に必要とされる補 強要素のレベルにより決まる。 種々の大きさの補強要素の混合物は、ａ）異なる大きさの要素の第一のパッケ ージを各単位パッケージに添加すること、または、ｂ）一種の大きさのみの補強 要素を含む単位パッケージを利用するが、所望の最終組成物を得るために、異な る大きさの要素を含む単位 パッケージを適当な割合で加えることによって、組成物中に混入することができ る。 他の実施態様では、また、この方法によって、前述した単位パッケージを用い るよりは、補強要素の第一のパッケージを個々の束またはパッケージとして添加 することを考えている。特別の補強要素の配合物は、個々の第１のパッケージを 用いて、単にサイズまたは構造の異なる適当な数の第一のパッケージを秤量する かあるいは数え出し、その混合物をキャスタブル組成物に添加することによって 容易に調製することができる。混合時間は、単位パッケージの連続性を分断する ための付加時間が不必要となるので、この実施態様を用いて短縮することができ る。 分散剤は、補強要素の単位パッケージの添加剤にキャスタブル組成物の成分（ セメント質の組成物の場合は水）の混合体中に存在していてもよいし、また、代 わりに分散剤は、補強要素の単位パッケージの添加に続いてキャスタブル組成物 に加えられてもよい。単位パッケージの添加に続いて分散剤を加えると、分散性 のパッケージ手段および外周ラップ材料の分断が始まる前の、単位パッケージを 実質的に均一にキャスタブル組成物中へ混入するための時間をより長くすること ができる。いずれの場合でも、単位パッケージとキャスタブル組成物との混合物 の混合によって実質的に分散剤の存在により併発される機械的混合作用が、パッ ケージ手段および第一の封じ込め手段の材料の両者における分散を達成するのに 必要である。 外周ラップの連続性の分断がパッケージ手段の連続性の分断の前に起らないよ うに、外周ラップの分散時間をコントロールすることが望ましい。補強要素が未 だ単位パッケージ内に含まれている間に早まってそれが解放されると、補強要素 の望ましくない集塊化が起る。 大局的にみれば、本発明の方法で用いられるファイバー束または第一のパッケ ージのそれぞれは、例えば、ファイバーを実質的に交絡していない状態で含むバ ックまたはチューブとして構成される。 好ましくは、各束または第一のパッケージは、約50本を超えるファイバーある いは補強要素を含み、そして最も好ましくは、約100〜約10,000本のファイバー あるいは補強要素を含む。 本願発明では、補強要素の単位パッケージとしての使用および補強要素の他の キャスタブル組成物への混入方法を考えており、強化高分子組成物（熱可塑性ま たは熱硬化性の両者）およびセラミックを含むがこれらに限定されないことが理 解されるべきである。非水系の組成物が使用されるときは、その連続性がキャス タブル組成物と相溶性の分散剤によって分断される別個のパッケージおよび外周 ラップ材料が、水分散性のパッケージおよび外周ラップ材料に代えて用いられる 。代表的な非水性構造物には、スチレン系組成物に使用するためのポリスチレン 外周ラップが含まれる。ビチューメンまたは他の高温強化組成物が用いられる場 合は、キャスタブル組成物により発生する熱が分散剤として使用される。また、 水以外の分散剤に反応し易いパッケージおよび外周ラップ材料は、その分散剤が キャスタブル組成物と相溶性である限り、水性系のキャスタブル組成物に使用す ることができる。 実施例補強ファイバ−Ｉ 直径0.81mm(0.032インチ)を有する延伸ポリプロピレンファイバー（４：１延 伸率）を5.1cm(2.0インチ)長にカットし、そして後の使用のためにプラスチック バッグに保管した。遊離ファイバーの密度は、約50gm／リットル(0.51b／ガロン )であった。補強ファイバーII 直径0.13〜0.2mm（0.005〜0.08インチ、ミッドランド州、オデントンのKatema 社、特殊繊維部より入手）を有する延伸ポリプロピレンファイバー（４：１延伸 率）を5.lcm(2.0インチ)長にカットし、そして後の使用のためにプラスチックバ ッグに保管した。補強要素のパッケージＩ 約180cm(71インチ)長の補強ファイバーＩを、直径約5.1cm(2.0インチ)および ラップ幅5.1cm(２インチ)の３Ｍ商標Repulpable Tape #9023(ミネソタ州、セン トポールの３Ｍより入手のアルカリ分散性テープ)かせに、各ラップ毎に約0.6cm (0.25インチ)のオーバーラップをさせて螺旋巻きした。この巻きかせを、次にギ ロチンカッターを用いて5.1cm（2.0インチ）長にカットして、補強ファイバーの 束を得た。そのファイバー束の密度は、約20gm／リットル(2.4Ib／ガロン)であ った。補強要素のパッケージII 補強要素のパッケージIIを、ファイバーとして補強ファイバーIIを用いたこと を除き、補強要素のパッケージＩのために用いた方法に従って作製した。 実施例１ ポルトランドセメント（22kg，48ポンド）、砂（123kg，270ポンド）および水 （17kg，38ポンド）を含むモルタル配合物を、0.17ｍ³(６ft³)容量のコンクリー トミキサーに装填して、均質混合物が得られるまで混合した。補強要素のパッケ ージＩ（3.5kg，7.7ポンド、７容量％）を、単一装填量としてこの混合物に加え た。このパッケージは、モルタル配合物に均一に混合され、次いで破れ、約７分 間後に補強ファイバーを解放するのが観察された。混合を更に20分間、即ち約30 分の総混合時間続けた。この配合物には、最小限の遊 離ファイバーが観察され、そしてファイバー球の生成の根跡は全くなかった。 比較例Ｃ−１ 補強ファイバーを遊離ファイバーとして加えた点を除き、実施例１の手順を繰 り返した。遊離した補強ファイバーＩ（3.5kg，7.7ポンド、７容量％）を、約0. 25kgの増加分のモルタル混合物に加えて、次の増加分が添加される前に約４分間 混合するようにした。総混合時間は、約60分であった。遊離ファイバーをもっと 大量の増加分で加えた場合には、不可逆的に集塊化してファイバー球となった。 実施例２ 補強ファイバーＩ(61kg，135ポンド、３容量％)を、レディーミックストラッ クに装填した砂（2,333kg，5,138ポンド）、粗骨材（1,702kg，3750ポンド）、 ポルトランドセメント（810kg，1782ポンド）、水（359kg，789ポンド）、フラ イアッシュ（205kg，450ポンド）、減水剤（６リットル、２０４オンス）および 空気連行剤（0.41リットル、14オンス）を含む2.3ｍ³（３立方ヤード）の高強度 コンクリート配合物に対し、ゆっくり連続して30分間を超えて添加した。得られ た組成物を更に10分間混合し、その後約1.5ｍ³（２立方ヤード）の配合物を取り 除いた。約30分間を超えて慎重に添加したにもかかわらず、ある量の不可逆的な 球状化したファイバー集塊が観察された。追加の７kg（15ポンド）の補強要素の パッケージＩ（これは、１容量％の追加分に相当する）を一回分の充填量として 、残留物0.76ｍ³（１立方ヤード）に添加し、そして20分間の追加的混合を継続 した。コンクリート配合物は球の生成を助長するような不安定条件にあったけれ ども、前記補強要素のパッケージの添加後は、更なるファイバーの球状化は全く 観察されなかった。 実施例３ 補強要素のパッケージII（1.1kg，2.4ポンド、２容量％）を一回分の充填量と して添加したことを除き、実施例１の手順を繰り返した。このパッケージを前記 組成物中に均一混合したところ、約３分間後に繊維の分断と解放が始まった。更 に７分混合した後（10分間の全混合時間）の配合物について視覚試験をしたとこ ろ、補強要素の未解放パッケージの形跡は全く示されなかった。約20分の全混合 時間後の配合物からサンプルを取り出し、これを注型し、養生し、次いで配合物 中でのファイバー分布を調査した。この注型サンプルの試験結果は、均一なファ イバー分布を示し、ファイバー球の生成の形跡は全くなかった。 比較例Ｃ−２ 補強ファイバーを遊離ファイバーとして添加したことを除き、実施例３の手順 を繰り返した。遊離した交絡のない補強ファイバーII（0.51kg，1.1ポンド、１ 容量％）を、約0.26kg(0.5ポンド)の増量分でモルタル混合物に添加し、この混 合物を、次の増量分を添加する前に約10分間混合した。全部の混合時間は、約20 分であった。1.5容量％のファイバー量に達するように、より多くの遊離ファイ バーを添加しようと試みたところ、ファイバー球の生成が起った。一層少量のフ ァイバーをより長い時間をかけて配合物に添加したけれども、その結果の配合物 は、実施例３と比較して、望ましくないファイバー集塊の形跡を示した。 実施例４ パッグミルに、粗骨材および細骨材の50／50配合物と約370°Ｆ（188℃）に維 持された5.5重量％のアスファルトからなる“ドライブウェイミックス(driveway mix)”を7000ポンド（3180kg）装填した。前記の補強要素のパッケージIIIに述 べられているように、約７ポンド(3.2kg)のポリエチレンで包んだナイロンファ イバーを入れ たごみバッグを、点検口を通して添加し、約１時間混合した。その間に単位パッ ケージおよび第一の封じ込め手段が溶解して、補強要素をアスファルト中に解放 した。このアスファルトは、アスファルト舗装を用いてテストされ、そして、フ ァイバーがアスファルト全体にわたって均一に混合されていることが認められた 。最小限の遊離ファイバーが観察されたが、ファイバー球の生成の形跡は全くな かった。 比較例Ｃ−３ 前記の補強ファイバーIIIに述べられているように、７ポンド(3.2kg)の遊離ナ イロンファイバーを30ガロン(132リットル)入りのポリエチレンごみバッグに添 加したことを除き、実施例４の手順を繰り返した。このアスファルトは、再度ア スファルト舗装を用いてテストされ、そして多くのファイバーはアスファルト中 に混合されてなく、約２〜３インチ(5.1〜7.6cm)の直径を有する交絡した球の形 状にあるようにみられるとが認められた。この球は、その中心にアスファルトを 含有せず、舗装のふくれを発生させた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｃ０８Ｌ 95/00 ＬＳＬ 9362−4Ｊ Ｃ０８Ｌ 95/00 ＬＳＬ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＵＡ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 リッチ，ラリー ディー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55128，オー クデール，ノース 40 ストリート 6348 (72)発明者 マクドナルド，クリフフォード エヌ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133−3427, セントポール，ポスト オフィス ボック ス 33427 （番地なし) (72)発明者 ハーロッカー，レイシー マックス アメリカ合衆国，ミネソタ 55110，ホワ イト ベアー レイク，トーマス レーン 2225

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．液／固あるいは液体混合物を含むキャスタブル組成物用の補強要素の単位 パッケージであって、前記単位パッケージは、分散性のパッケージ手段を含み、 前記パッケージ手段の分散は、前記キャスタブル組成物に存在する分散剤並びに 前記キャスタブル組成物と前記単位パッケージとの混合物の実質的同時発生的な 機械的混合の総合作用によってもたらされ、前記パッケージ手段は、多数のポリ マー補強要素の第一のパッケージを密閉しあるいは一つにまとめ、前記補強要素 の第一のパッケージは、第一の分散性の封じ込め手段によって密集して、並んで 整列した状態に維持された多数の細長い補強要素を含み、前記第一の封じ込め手 段は、前記の細長い補強要素の相対的な文字通りの動きを実質的に制限するに足 る張力下で維持する外周ラップを含み、前記第一の封じ込め手段の連続性は、少 なくともその一部分の分散によってコントロールして分断することができ、前記 第一の封じ込め手段の前記分散は、前記キャスタブル組成物に存在する分散剤並 びに前記キャスタブル組成物中での前記補強要素の混合物の実質的同時発生的な 機械的混合の総合作用によってもたらされて、前記の細長い補強要素を解放して それを前記キャスタブル組成物中に実質的に均一に混入しうるようになした、前 記補強要素の単位パッケージ。 ２．前記キャスタブル組成物が、モルタルまたはコンクリートのようなセメン ト質材料を含む、請求項１に記載の補強要素の単位パッケージ。 ３．前記細長い補強要素が、その要素間にバインダーを有しない、請求項１に 記載の補強要素の単位パッケージ。 ４．液／固あるいは液体混合物を含むキャスタブル組成物の製造 方法であって、前記混合物は、多数の細長い補強要素を含み、前記方法が： ａ）前記キャスタブル組成物のための成分材料の混合物を調製すること； ｂ）前記混合物に少なくとも１個の細長い補強要素の第一のパッケージを混入 すること、こゝで、前記ポリマー補強要素の第一のパッケージは、第一の分散性 の封じ込め手段によって密集して、並んで整列した状態に維持された多数の細長 い補強要素を含み、前記第一の分散性の封じ込め手段は、前記の細長い補強要素 の相対的な文字通りの動きを実質的に制限するに足る張力下で維持された外周ラ ップを含み、前記第一の封じ込め手段の連続性は、少なくともその一部分の分散 によってコントールして分断することができ、前記第一の封じ込め手段の前記分 散は、前記キャスタブル組成物中に存在する分散剤並びに前記補強要素の第一の パッケージの混合物の実質的同時発生的な機械的混合の総合作用によってもたら される； ｃ）前記のキャスタブル組成物と前記の少なくとも１個の補強要素の第一のパ ッケージとの前記混合物を混合して、前記の少なくとも１個の補強要素の第一の パッケージを前記のキャスタブル材料中に実質的に均一に分配し、そして前記の 第一の封じ込め手段の連続性を実質的に分断すること、かくして前記の細長い補 強要素を前記のキャスタブル組成物中に解放すること、および ｄ）前記キャスタブル組成物と前記の細長い補強要素との前記混合物を、前記 の細長い補強要素が前記キャスタブル組成物の全体にわたって実質的に均一に分 配されるまで混合を継続すること、 の工程を含む前記の方法。 ５．液／固あるいは液体混合物を含むキャスタブル組成物の混合物の製造方法 であって、前記混合物は、多数の細長い補強要素を含 み、前記方法が： ａ）前記キャスタブル組成物のための成分材料の混合物を調製すること； ｂ）前記混合物に少なくとも１個の細長い補強要素の単位パッケージを混入す ること、こゝで、前記単位パッケージは、分散性のパッケージ手段を含み、前記 分散性のパッケージ手段の分散は、前記キャスタブル組成物に存在する分散剤並 びに前記キャスタブル組成物と前記単位パッケージとの混合物の実質的同時発生 的な機械的混合の総合作用によってもたらされ、前記パッケージ手段は、多数の 補強要素の第一のパッケージを一つにまとめ、前記補強要素の第一のパッケージ は、第一の封じ込め手段により密集して、並んで整列した状態に維持された多数 の細長い補強要素を含み、前記第一の封じ込め手段は、前記の細長い補強要素の 相対的な文字通りの動きを実質的に制限するに足る張力下で維持された外周ラッ プを含み、前記第一の封じ込め手段の連続性は、少なくともその一部分の分散に よってコントールして分断でき、前記第一の封じ込め手段の分散は、前記キャス タブル組成物に存在する分散剤並びに前記キャスタブル組成物中での前記補強要 素の第一のパッケージの混合物の実質的同時発生的な機械的混合の総合作用によ ってもたらされる； ｃ）前記のキャスタブル組成物と前記の少なくとも１個の細長い補強要素の単 位パッケージとの前記混合物を混合して、前記の少なくとも１個の補強要素の単 位パッケージの連続性を分断し、前記の細長い補強材料の第一のパッケージを前 記のキャスタブル組成物中に実質的に均一に分配し、そしてその後に前記第一の 封じ込め手段の連続性を分断すること、かくして前記補強要素を前記キャスタブ ル組成物中に解放すること；そして、 ｄ）前記補強要素が前記の混合物全体にわたって実質的に均一に 分配されるまで、前記混合物の混合を継続すること、 の工程を含む前記の方法。 ６．前記の少なくとも１個の細長い補強要素の単位パッケージが、前記キャス タブル組成物中に混入され、そして前記第一の封じ込め手段の分断の前に、前記 の少なくとも１個の細長い補強要素のパッケージを前記の配合物中に実質的に均 一に分配するに十分な時間混合が継続される、請求項５に記載の方法。 ７．前記分散剤が、前記の少なくとも１個の細長い補強要素の単位パッケージ の添加前に前記キャスタブル組成物中に存在し、そして、前記第一の封じ込め手 段の分断の前に、前記の少なくとも１個の細長い補強要素を前記の配合物中に実 質的に均一に分配するに十分な時間混合が継続される、請求項５に記載の方法。 ８．前記分散剤が、前記の少なくとも１個の細長い補強要素の単位パッケージ の添加後に前記キャスタブル組成物中に混入され、そして前記第一の封じ込め手 段の分断の前に、前記の少なくとも１個の細長い補強要素のパッケージを前記配 合物中に実質的に均一に分配するに十分な時間混合が継続される、請求項５に記 載の方法。 ９．前記の細長い補強要素が、いずれの要素間にもバインダーを有しない、請 求項５に記載の方法。 10．分散性の単位パッケージの形態で解放可能に結束された多数のファイバー 束であって、 前記束のそれぞれは、実質的にファイバー間の結合を有しないで実質的に交絡 していない配列に維持された多数の高アスペクト比の高分子ファイバーを含み、 前記束のそれぞれは、前記ファイバーが実質的に絡みあわないで前記キャスタ ブル組成物中に解放されるような分散条件下で前記ファイバーがキャスタブル組 成物中に添加されるときに、前記束から ファイバーを解放するのに適合した、 前記の単位パッケージ。 11．前記ファイバーが、ポリオレフィンファイバーを含む、請求項10に記載の 単位パッケージ。 12．前記キャスタブル組成物が、セメント質の組成物を含む、請求項10に記載 の単位パッケージ。 13．キャスタブル組成物の補強方法であって： 実質的にファイバー間の結合を有しないで実質的に交絡していない配列に維持 された多数の高アスペクト比の高分子ファイバーを含む分散性のファイバー束を 、分散条件下にキャスタブル組成物中に混入すること、 実質的に絡みあわないようにして前記キャスタブル組成物中に前記束からファ イバーを解放すること、 の工程を含む、前記の方法。 14．前記分散条件が、前記キャスタブル組成物の機械的撹拌を含む、請求項13 に記載の方法。 15．前記分散条件が、前記キャスタブル組成物に添加された１種またはそれ以 上の分散剤を含む、請求項13に記載の方法。 16．前記分散剤が、前記キャスタブル組成物に含まれる水または有機溶媒であ る、請求項15に記載の方法。 17．前記分散条件が、前記キャスタブル組成物により発生する熱を含む、請求 項13に記載の方法。 18．前記キャスタブル組成物が、ビチューメン組成物である、請求項17に記載 の方法。 19．前記キャスタブル組成物が、セメント質の組成物を含む、請求項13に記載 の方法。