JPS6158848A - 強化セメント - Google Patents

強化セメント

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JPS6158848A
JPS6158848A JP60179517A JP17951785A JPS6158848A JP S6158848 A JPS6158848 A JP S6158848A JP 60179517 A JP60179517 A JP 60179517A JP 17951785 A JP17951785 A JP 17951785A JP S6158848 A JPS6158848 A JP S6158848A
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JP
Japan
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fibers
cement
azide
coated
fiber
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JP60179517A
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トマス・エドワード・カーネイ
アラン・リチヤード・チヤンピオン
フランシス・マーク・ロガロ・シニア
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EIDP Inc
Original Assignee
EI Du Pont de Nemours and Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1018Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1022Non-macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B24/00Use of organic materials as active ingredients for mortars, concrete or artificial stone, e.g. plasticisers
    • C04B24/16Sulfur-containing compounds
    • C04B24/20Sulfonated aromatic compounds
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/29Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
    • Y10T428/2913Rod, strand, filament or fiber
    • Y10T428/2933Coated or with bond, impregnation or core

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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】 アスベスト建築材料は公知であり且つ広く用いられてい
る、このような材料は屋根葺き用のタイル、波板、屋内
及び屋外用の羽目板、アスベストセメント管を包含する
。近年、アスベストセメント工業においては、アスベス
トに伴なう衛生上の関心の増大及びセメント補強材料と
して適するこの天然材料の形態が枯渇しつつあり且つ価
格が上昇しつつあることによって、アスベスト繊維に対
する代替物を見出そうとする試みが行なわれてきた。
たとえば、アクリル、ポリビニルアルコール、アラミド
、ポリオレフィンなどのような種々の合成有機繊維がア
スベストセメント工業によって評価されている。アスベ
スト代′ffmmに対する二つの主な必要条件は、高い
モジュラス又はこわさ及びセメントに対する良好な付着
である。たとえば、アラミド繊維は高いモジュラス(>
4oogpd)を有しているが、付着性はさらに増大す
ることが望ましい6本発明の主題は、繊維/セメント間
の付着性を著るしく増大させ、生成する繊維補強セメン
ト製品の強瓜を顕著に向上させるl裁維被覆である。
かくして本発明は、p−アラミド及びアクリル繊維から
成るグループから込択した繊維によって補強したセメン
ト基質から成る1、銭1に一セメント製品を提供するも
のであって、該繊維は式 のスルホニルアジドで被覆してあり1式中でX、Y及び
Zは、同一であっても異なっていてもよく・水素、カル
ボキシル及びヒドロキシルから成るグループから選択し
、但しX、Y及びZの中の少なくとも一つは水素である
が全部が水素でないことを要し、該被覆はm1Itのセ
メント基質への付着を向上させるために十分な量とする
6被覆したセメントは、製品中で0.5〜4重量パーセ
ント、好ましくは1〜2重量パーセントの量で存在せし
める。
本発明によるセメント補強のために適する繊維はp−ア
ラミドm維及びアクリル繊維である。
°“アラミドパという用語は、完全に芳香族のポリアミ
ドを指示するために用いる。すべてのアラミド繊維が本
発明において有用であるのではなく、連鎖延長結合が同
軸又は平行で且つ反対に向いているかどちらかの、芳香
族ポリアミドから誘導されるもののみが有用である0本
発明において有用な高強度、高モジユラスアラミドtk
’i 11は、米国特許第3,787,758号及び第
3.81313.430号に記されている方法によって
製造することができる。このようなta維は、少なくと
も18gpdのフィラメント強力と少なくとも400g
pdのモジュラスによって1、+i徴的である。これら
の繊維を以下においてp−アラミド繊維と呼ぶことにす
る。特に好適なものはデュポンによりケブラー(Kev
ler)の商品名下に製造されているポリ(p−フェニ
レンテレフタルアミド)に基づくP−アラミド繊維であ
る。
本発明において有用なアクリル繊維は、ボリア〃リロニ
トリル刀tメルかイとも85モJし%のアクリロニトリ
ルを含有するコポリマーである。
上記の繊維を繊維/セメントの付着を向上させるために
、スルホニルアジドの選択したグループの中の何れかに
よって被覆する。スルホニルアジドは、式 を有するものであり、ここで、X、Y及びZは、回−で
あっても異っていてもよく、水素、カルボキシル及びヒ
ドロキシルから成るグループから選択し、但しX、Y及
びZの中の少なくとも一つは水素であることを要するが
その全部が水素ではないことを要し、これをセメント基
質に対する繊維の付着を向」ニさせるために十分な量で
繊維に対して施す。一般に繊維の重量に基づいて1〜2
%のアジド被覆が望ましい結果をもたらすことが認めら
れている。本発明において有用な典型的なアジド化合物
は以下のものである:p−力ルポキシベンゼンスルホニ
ルアジド、m−カルボキシベンゼンスルホニルアジド、
p−ヒドロキシベンゼンスルホニルアジド及び3−カル
ボキシ−4−ヒドロキシベンゼンスルホニルアジド。
アジド被覆した繊維は、常法によって、通常は0.5〜
4重量パーセントの量で、セメント基質中に混入する。
本発明におけるセメントは、たとえばポルトランドセメ
ント、高アルミナセメント、セメントのオートクレーブ
処理によって生成させた珪酸カルシウムなどのような、
広い範囲の水硬性結合材料を包含する。
セメントは、セメント結合材料の強度、細孔構造又は加
工挙動に対して有利な効果を有する、多くの添加剤を含
有することができる。可能な添加剤は気相法シリカ、フ
ライアッシュ、粉砕石英、溶鉱炉スラグ、ポゾランなど
を包含する。
被覆繊維の製造 第1表中に示すスルホニルアジド化合物を以下の実施例
中で評価する。
たとえばアセトンまたはイソプロピルアルコールのよう
な適当な溶剤中に所望のスルホニルアジドを溶解するこ
とによって、溶液(75g/lの濃度)を調製する。迂
続的な糸を、50ヤ一ド/分の速度で、みぞ状の被覆ヘ
ッド上に送り且つ計量ポンプによって溶液を望ましい被
1W水準を生じるように供給する。被覆へラド王を通過
させたのち、糸を穴があけである金属ボビン上にaき取
り、且つ溶剤を蒸発させる。 ffI:j、j−で2%
に至るまでの被覆水準を用いる。
次いで糸のボビンを空気中で熱処理して、スルホニルア
ジドを合成繊維に結合させる。熱処理は、有孔ポビン上
の糸を循環空気オーブン中に置くことから成っている。
実施例1の最初の3試、t!4(第2表)に対する被覆
糸は160〜190℃で30〜40分加熱したのち、オ
ーブンから取り出した。第2表の残りの実施例の糸は室
温のオーブン中に入れ、8時間にわたって温度を徐々に
120〜140°Cに上げることにより、比較的長い熱
処理サイクルを施した0次いで糸をオーブン中で終夜一
定温度に保ち、翌日温度を150〜185℃に4〜6時
間上げる。
セメント複合体の製造手順 評価のために、樺維補強したセメント複合材料を、20
0gのポルトランドセメント、4〜5gの合成有機繊維
(スルホニルアジド被覆を有するもの及び右しないもの
)及び8gの新聞紙パルプから調製する。パルプは先ず
1gの凝集剤(ダウケミカル社製セパランAP−273
)の0.1%溶液を含有する5008Cの水中にブレン
ダーを用いて8gの新聞紙を2分間分散させることによ
って調製する。 8a+mの長さに切断した4〜5gの
合成有機繊維を、振動する実験室用攪拌機の使用により
、3gの凝集剤溶液を台場する約61の水中に5分間分
散させる0次いで新聞紙分散物を合成繊維調製液に加え
る0次いで200gのI型ポルトランドセメントを11
の水中に混合して、繊維/パルプ混合物中に加える0次
いで全スラリーを標準的なデックル箱紙製造型中に注下
し且つ脱水することによって、 33X 33cmで厚
さ約1.5〜2闘のシート状に注型する。このようにし
て得たシートを次いで4層に折り、15.2X15.2
cmに切断して、型中で1670〜2220psiで3
0分間加圧する。このようにして得たセメント試料を次
いで型から取り出して、100%の相対湿度の環境中で
28時間硬化させる。ダイヤモンド鋸を用いてセメント
タイルを幅2.54cm+の帯状に切ル、この帯状片を
60°Cで終夜乾燥して、3点屈曲で試験して曲げ強さ
を測定する。
セメント複合材料の曲げ試験 繊維補強セメント複合材料を曲げ強さく破壊のモジュラ
ス又はNORとも呼ばれる)の測定によって評価する。
試験はASTM D−790に記されている。
曲げ試験は、しばしば、アスベストセメント工業におい
て、たとえば屋根タイル、建物羽目板などのような板状
製品の性能の尺度として、上記のようにして調製した2
、54X 15.2X O,5cmの試料を上記のAS
THの試験方法に従いインストロン試験機によって3点
屈曲で試験することにより、行なわれている。何れの場
合も?、8ctxの支間距離を用いる。試験片に破壊す
るまで荷重を加え、試験中に観測した最大応力水準を曲
げ強さすなわちMORとする。未被覆の合成有機繊維を
含有する比較試料及びスルホニルアジド被覆を有する繊
維を含有する同一の試料を、このようにして試験して、
複合材料の強度に対する被覆の効果を調べる。
実施例 以下の実施例は、セメント補強剤として用いる繊維に対
するスルホニルアジド被覆の有利性を例証するためのも
のである。h試料に対する試験結果を第2表中に示す0
強力(T)とモジュラス(M)はデニール当りのgとし
て表わし、−・方、伸度(E)は百分率として表わす。
実施例 l p−アラミド糸(1500デニール、 1000フイラ
メント、丁/E/M =22.515/490)を、前
記の手順により、第1表中に示す3種のスルホニルアジ
ドによって被覆し、6腸層のステープルの長さに切断す
る。上記の手順に従って、5gの被覆la維、8gの木
材バルブ及び200gのセメントを含有するセメント複
合材料を調製し、曲げ強さを測定して第2表中に比較す
る。未被覆のp−アラミド繊維を含有する比較試料は2
9.8〜30.8MPaの強さを有している。
2.0〜2.2重量%のスルホニルアジド被覆を有する
#Jl ff1tを用いるときは、顕著な強さの向丘が
認められる。特に1品目l及び2のスルホニルアジドは
40.2〜44.5MPaというような高い強さを有す
るセメント試料を与えた。1.3%の被覆水べ(におけ
る品目1のスルホニルアジドは、明確ではあるが、それ
ほど著るしくない強さの改善を与える。
実施例 2 p−アラミド糸(1420デニール、1000フイラメ
ント、T/E/M =21.7/2.5/97B)を、
上記の手順により、品目l及び2のスルホニルアジドに
よって被覆して、6Illfflのステープルに切断す
る。5gの被覆繊維、8gの木材バルブ及び200gの
セメントを含有する複合材料を前記と同様にして調製す
る。p−アラミド繊維上に被覆がない以外は同一の組成
の比較試料をも調製する。第2表中に示すように、比較
試料の強さは28.6MPaであるのに対して、品目l
及び2の被覆を有する繊維を含有する試料は、それぞれ
1.4及び2.1重量%の被覆レベルで、35.3MP
aと48.3MPa (7)著るしく高い強さを有して
いる。
実施例 3 アクリル繊維(T/E/M= 5.9/12.9/13
9)を2.0重量%の品目lのスルホニルアジドで被覆
して、8龍のステープルに切断する。繊維は本質的に、
アクリロニトリルとアクリル酸メチル(約6モル%)の
コポリマーである。4gのアクリル繊維雌、8gの木材
バルブ及び200gのセメントを含有するセメント複合
材料を前記と同様にして調製し、その強さを測定して、
同一の量の未被覆のアクリルfamを含有する対照試料
と比較する。被覆繊維を含有する複合材料は、対照試料
の23.0〜24.4MPaと比較して、29.7MP
aの曲げ強さを有していた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、p−アラミド及びアクリル繊維から成るグループか
    ら選択した繊維で補強したセメント基質から成る繊維−
    セメント製品にして、該繊維は式▲数式、化学式、表等
    があります▼ 式中でX、Y及びZは、同一であっても異なっていても
    よく、水素、カルボキシル及びヒドロキシルから成るグ
    ループから選択し、但しX、Y及びZの中の少なくとも
    一つは水素であるがX、Y及びZの全部が水素でないこ
    とを要する、 スルホニルアジドで被覆してあり且つ該被覆はセメント
    基質に対する繊維の付着を向上させるために十分な量で
    あることを特徴とする、該繊維−セメント製品。 2、被覆繊維は0.5〜4重量%の量で存在する、特許
    請求の範囲第1項記載の製品。 3、被覆繊維は約1〜2重量%の量で存在する、特許請
    求の範囲第1項記載の製品。 4、繊維を重量で1〜2%の該スルホニルアジドで被覆
    せしめる、特許請求の範囲第1項記載の製品。 5、該スルホニルアジドはp−カルボキシベンゼンスル
    ホニルアジドである、特許請求の範囲第1項記載の製品
    。 5、該スルホニルアジドはm−カルボキシベンゼンスル
    ホニルアジドである、特許請求の範囲第1項記載の製品
    。 7、スルホニルアジドはp−ヒドロキシベンゼンスルホ
    ニルアジドである、特許請求の範囲第1項記載の製品。
JP60179517A 1984-08-17 1985-08-16 強化セメント Pending JPS6158848A (ja)

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US06/641,860 US4515636A (en) 1984-08-17 1984-08-17 Reinforced cement
US641860 1996-05-02

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EP (1) EP0179551B1 (ja)
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AU (1) AU570895B2 (ja)
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DE (1) DE3573767D1 (ja)
DK (1) DK374285A (ja)

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