JPS62241852A - 繊維強化セメント硬化体 - 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］ 本発明は繊維強化セメント硬化体に関し、特にポリビニ
ルアルコール繊維で補強した繊維強化セメント製品に関
するものである。

［従来の技術］ 従来よりセメント・コンクリートは安価であり、圧縮強
度、熱的性質、耐久性などの物性が優れていることから
建設材料として重要な役割をはたしてきたが、一方、引
張り１曲げ強度が弱いという欠点を有するため補強する
技術が広く検討されている。この例としては鉄筋による
補強セメントやセメント・コンクリートを繊維で補強し
た繊維強化セメント硬化体（以下ＦＲＣと略記する）は
古くから研究されている。その中で石綿セメント製品は
その強度、耐久性１．不燃性等の優れた性能及びコスト
の安さから広く用いられて来たが、近年、石綿の人体に
対する有害性から石綿代ａｍｍの開発が急がれている。

加えて、省エネ、省力ファツション性等多様化するニー
ズに対応するため、様々な補強用人造繊維が検討されて
いる。

・　このような人造繊維による補強の例としては、ガラ
ス繊維、炭素繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアクリロ
ニトリル繊維、ポリアラミド繊維、ポリビニルアルコー
ル繊維（以下ＰＶＡ繊維と略記する）等が上げられるが
、セメントとの接着性、耐アルカリ性、比強度の面でＰ
ＶＡ繊維が優れた補強性を有することが知られている。

（ｒ高分子加工」３５巻１号（１９８８年）３７〜４２
頁）他方、　ＰＶＡ繊維とポリアクリル繊維のブレンド
物をセメントの補強用に用いる例が特開昭６０−２０４
６４９号公報に報告されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ＰＶＡ　ｍｍを代表とする補強繊維を用いる場合の問題
点はセメント中への繊維の分散性であり、セメント中へ
の繊維分散性が悪いと、セメントマトリックス中でファ
イバーポールを形成し、セメントの補強効率が低ｒし、
ＦＲＣの強度低下、強度のバラツキを引き起こすと同時
に、ファイバーボールが表面に出る事によってＦＲＣの
外観を著しく悪化させ、商品価値を低下させる事が知ら
れている。この繊維分散性を改良する方法としては、前
記の「高分子加工」に示されている様に、繊維のアスペ
クト比を下げる市で改良することができる。しかし、繊
維の７スベクト比を小さくすると、セメントとの接触面
積が減少するため、破断時に繊維のスリ抜は現象が発生
し、セメントの補強効果が低下するという問題点が新た
に生ずるためアスペクト比を下げる方法にも限界がある
０以上の理由により単独の繊維で、繊維分散性と補強効
果双方を満足する事は困難である。

また、ＰＶＡ　ａｍの表面に界面活性剤を付着するとい
う解決策がとられているが、作業が繁雑であったりある
いは発泡するという問題点を有している。

他方、種類の異なる補強繊維を混合して用いる方法とし
ては、前記の特公昭ＧＯ−２０４Ｇ４９号公報に開示さ
れているが、これはＰＶＡ　ｍ維とアクリル繊維をブレ
ンドするというもので、補強繊維のコストダウンを狙っ
たものであり、アクリル繊維の比率が増えるに従ってＦ
ＲＣの強度低下が起こり、好ましくない。

本発明者等はこの様な従来の問題点を解決すべく鋭意研
究を行った結果、ＦＲＣの補強ｍ！ｌとして、アスペク
ト比の異なるＰＶＡ繊維を２種以と混合して用いること
によりａｍの分散性が改良され、同時に補強強度か増大
することを発見し本発明を完成した。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明はセメント・コンクリートに補強繊維およ
びバルブを混合してなる［１強化セメント硬化体であっ
て、補強繊維としてアスペクト比の異なる２種以上のポ
リビニルアルコール繊維を用いることを特徴とする繊維
強化セメント硬化体である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明のＦＩＩＧはセメント・コンクリート（以下セメ
ントと略記する）に補強繊維としてｒ’ＶＡ　ｍ１ｄｌ
を用い、特にアスペクト比の異る２種以上のＰＶＡ繊維
を使用するものてあり、好ましくは、混合する補強ｍｍ
の繊度か１５デニール以下てあり、アスペクト比が４０
０〜１０００であるものと、アスペクト比が４００以下
のものであるものを組み合せる１ｔで、又更に好ましく
は、混合する補強ｍｍの内、アスペクト比の大きな繊維
とアスペクト比の小さｔｔ、ｍ維ノ混合比率が９５　：
　５〜２０　：　８０ノＰＶＡ　ｔａｇを用いたＦＲＣ
である。

尚５本発明において、アスペクト比とはｍ　ｉｔ　Ｌ４
１■霞）／繊維径ｄ　（＋＊ｍ）を表わす。

本発明で用いられるＩＩＶＡ繊維はＦＲＣの不燃性。

比重笠の性能面での制約からセメントへの添加はを下げ
る必要かあり、そのためセメントの補強効率の高い高抗
張力タイプのＰＶＡ繊維が好ましい。

かかるＰＶＡ繊維は未ホルマール化繊維が用いられるか
、補強効果の点で高延伸倍率を施した、いわゆる強力ビ
ニロン繊維か好ましい。このような１’ＶＡ　ａｌｌを
得るにはその紡糸方法として乾式紡糸法、湿式紡糸法、
半溶融紡糸法等があるが、本発明の目的にあうような細
繊度１１ＶＡ繊維を得るには乾式紡糸法が好ましいか、
もちろんこれに限定するものでない。補強用ＰＶＡ　！
ｊ１ｍの繊度はセメントマトリックスとの接若表面積を
大きくするために細繊度か好ましく、通常１５デニール
以下、好ましくは０．２〜６デニール、さらに好適には
０．２〜３デニールの範囲か望ましい。

１５デニールを越えるｍ維繊度は一般に細繊度繊維とは
言えず、補強効果のとでも好ましくない。

また、下限は特に限定する心安はないか、０．２デニ一
ル未満の極細繊維は一般の紡糸方式ではもはや紡糸性の
限界であり安定性に聞届がある。また複合紡糸後分割し
て極細繊維を得る方Ｕ、も知られているが工程か複雑で
ありまた取扱性の面からも好ましくない。

本発明において補強繊維として用いるＰＶＡ繊維の好ま
しい一実施態様を示すと、アスペクト比が４００〜１０
００のものとアスペクト比４００以下のものを組合せて
使用するのか好適である。

本５１明のＦＲＣの補強効果はアスペクト比が４００〜
１０００のＰＶＡ繊維を用いることにより発現され、ア
スペクト比が４００未満では充分に補強効果か発現せず
特に、ＦＩＩＣの変形エネルギー吸収能か悪くなるため
、ｌ１ｌＦｔ衝嘗性か低下する。またアスペクト比が１
０００を越えると、セメントマトリックス中の分散性か
悪くなり、セメントの補強効率か著しく低下する。なお
、本発明において、繊維の分散性を改良てき尚かつセメ
ントの補強効果か満足てきる好適アスペクト範囲は４０
０〜８【１０である。

一方、補強ｍ維の分散性改良効果はアスペクト比４００
以下のＰＶＡ繊維を使用することにより発現され、アス
ペクト比が４００を越える１ｌＶＡｆａ雑による混合で
は分散性向上という目的か達成されない。また１分散性
改良効果は、アスペクト比の小さな繊維程大きいが、カ
ッティングの回数か増え生産効率、コストか悪化すると
同時に本発明の特徴である繊維のブレンドによる相剰効
果か発現しにくくなるため好ましくなく、好適アスペク
ト範囲は１００〜４００である。

このアスペクト比４００以下のｌ）Ｖｌａｍの全補強繊
維中における混合玉量比率は５〜８０玉量％、好ましく
は２０〜７０重量％か望ましい。混合虫州比率か５重祇
％未満では分散性に及ぼす効果か乏し・く好ましくなく
、８０！Ｉｉ量％を越える混合比率では補強効果が上ら
ず好ましくない。

次に１本発明において用いられるＰＶＡ　ａｍの繊維長
はアスペクト比が１０００以下に特定される長さの繊維
であれば特に限定することはないが、それ等の中で０．
５〜１２ｍｍ、特に１〜８ｍｍの範囲のものが好ましい
。

その１例として、繊度ｌデニールのＰＶＡ　１ｌｆｉを
０．５〜１２ｍｍの範囲の繊維長に種々切断してスレー
ト板の補強繊維として使用し、該ＰＶＡ繊維のアスペク
ト比と補強スレート板の曲げ強度の関係を求めた結果を
第１図のグラフに示す。同第１図において補強繊維のｔ
ａ雌長は長いほど即ちアスペクト比が大きいほど補強効
果は上るがアスペクト比７００以上では補強繊維の分散
性か極端に悪くなり、逆にセメントの補強効果か低下す
る。従って本発明における細繊度ＰＶＡ繊維においては
１２ｍｍを越える長さで切断することは好ましくない。

また、０．５　ａｍ未満の繊維長ではセメントマトリッ
クス中で充分補強効果を発揮し得す好ましくない。

次に、表１に繊ｍ長０．５〜１２ｍｍ（７）ＰＶＡ繊維
ノアスペクト比と繊度（デニール）の分散性に及ぼす影
響を求めた１例を示す。

表１の結果よりセメントマトリックス中にＪ６いて、　
ＰＶＡ繊維の分散性を高めるには繊維長０．５〜１２ｍ
ｍの範囲におい°Ｃもアスペクト比４００以下が好まし
いことかわかる。

本発明において、セメントへのＰＶＡ繊維の混合につい
ては特に制限はなく、プレミックス法やＦＲＣ原料槽中
でのブレンド等が可能である。

かかる補強ｔａｍは、ＦＩＩＣ中に０．５〜７重針％添
加するのが好ましい。０．５重量％未満ではＦＲＣの強
度が不足し、７重量％を越えるとセメント中の均一分散
か不０７能となると同時にＦＲＣの不燃性能−が損なわ
れるため好ましくない。さらに、補強繊維の好適な添加
量の範囲は、１〜４重量％である。

尚、本発明のＰＶＡ繊維は幅や径の所々を大きくした異
形繊維や表面に凹凸を有する繊維１表面をエツチングや
シランカップリンク処理したもの及び、界面活性剤処理
を行なったものも含むことかできる。

本発明で使用するセメントとしては、普通ポルトランド
セメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトラ
ンドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩
ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等の
各種ポルトランドセメントや高炉セメント、シリカセメ
ント、フライアッシュセメント等の混合セメント、特殊
セメントとしてアルミナセメント、超早強セメント、コ
ロイドセメント、油井セメント等や、その他生水セラコ
ラ及び水和セラコラとスラグとの混合セメント、マグネ
シア等も使用する事ができる。尚これ等セメントに、　
ＡＥ剤、減水剤、増粘剤、保水剤、流動化剤、発水剤等
の混和剤や中空パーライト、粉細パーライト、シラス、
マイカ、炭カル、蛇紋岩、ポールクレイ、バーミキュラ
イト、水酸化アルミ、シリカフラワー、セピオライト、
ベントナイト、フライアッシュ等の各種フィラーを併用
する事もできる。

本発明では、パルプをＦＲＣ中に１〜８重量％添加する
事が好ましい、このパルプは湿式抄造時の補強繊維の分
散性向上、セメント捕集性の向Ｊ：等の抄造性能を改良
する目的で加えられるが、８重量％を越えるとＦＲＣの
不燃性、寸法安定性、比重、耐候性が低下し実用に耐え
なくなる。又１重量％未満ではパルプ添加効果が出ない
ため好ましくない、パルプの好適添加量範囲は１．５〜
５重量％である。尚かかるパルプはカナディアンフリー
ネス（以下ＣＦ値と略記）で示される叩解度の範囲が５
０〜７５０ｓＩ！のものである事が好ましい、　ＣＦ値
７５０ｍｊ）を越えると叩解度が不足し前記パルプ添加
の効果が出ない、又ＣＦ値５０■ρ未満では叩解が高度
に進み過ぎ、抄造時に、排水側に逃げてしまうと同時に
、叩解に時間と労力がかかり過ぎ経済的でない、パルプ
の好適ＣＦ値範囲は１００〜５００　ｒａｌ！である。

本発明で使用するパルプとしては針葉樹、広葉樹の晒、
未晒パルプや新聞紙、クラフト紙、ダンボール等の古紙
、こうぞ、みつまた、側皮、アバカ、ラミー等から得ら
れるパルプ及びローブ、麻、綿などのくずから得られる
繊維があり、各々単独あるいは組み合わせて使用する本
ができる。

又ポリエチレン、ポリプロピレン等のフィブリル化繊維
も併用する事ができる。

又本発明は１石綿以外の無機ｍｍ例えばセピオライト、
アタパルジャイト、パリゴルスカイト及びロックウール
、スラグウール、シラス１１１！ａ、アルミナｒａｍ、
シリカ繊ｍ等を用いる事が可能であル、又、同時にアニ
オン、ノニオン、カチオン系の凝集剤を抄造時に添加す
る事も可能である。

次に、本発明のＦＲＣは以上の様な成分をハチニック法
を代表とする湿式抄造法で抄造する事により得ることが
できる。即ち、ミキサー等の攪拌混合機に、セメント、
補強繊維、パルプ、水及び必要ならば各種助剤を投入し
、均一なセメントスラリーを作る０次にチェスト等の貯
槽に移送し、チェスト中でセメントが沈降しない様にゆ
っくり攪拌を続けながら抄造槽へ一定流量で送る。この
時点で必要ならば、凝集剤を加える。抄造槽の中では、
抄造シリンダーが一定の速度で回転しており、セメント
スラリー中の固形分はこの抄造シリンダーに抄き上げら
れる。抄きＬげられたウェットマットは、フェルトのベ
ルトに転写されメーキングロール上に一定の厚みまで巻
き取られた後取り外され、ＪＪｔ型、プレス養生を行な
いＦＲＣを得ることができる。以北の様な工程は石綿セ
メント板の抄造条件とほぼ同〜であり、得られたＦＲＣ
は繊維の分散性の良好な、強度が高く、性能のバラツキ
の少ない商品価値の優れたものである。

［作　用］ 本発明において、セメントに補強ｍ維としてＰＶＡ　Ｍ
ｋ維を用いて補強効果を上げるためには表面積を大きく
する目的から細繊度繊維を使用する必要があるが、この
場合繊維長による影響が大きく現出する。即ち、補強強
度からは繊維長の長いアスペクト比の大きな繊維が求め
られるが、補強効果の上で重要な因子であるマトリック
ス中の分散性の点では繊維長の短いアスペクト比の小さ
な繊維が好ましいという相反する要求性状が求められる
。

しかるに、本発明はＰＶＡ　ｌａ！を使用してセメント
の補強を行う際、細繊度糸を使用し、［つ切断繊維長を
種々変化させ、これらアスペクト比の異る２種以上のＰ
ＶＡｊＡｍを混合して使用することにより、繊維のマト
リックス中の分散性を向上せしめさらに強度面でも十分
な補強効果を高めることかてきるものと推定される。

［実施例］ 本発明を以下に示す実施例で具体的に説明する。

尚、本発明は、以下に説明する実施例によりて何等制限
を受けるものではない。又特に断わりの無い限り各実施
例、比較例において％はｇ１１％を表わす。

実施例１〜３ セメントとして電気化学工業社製、汀通ポルトランドセ
メントを、パルプはクラフト古紙をビータ−て叩解しＣ
Ｆ値１００ｓｊ）に調整したものを用いた。又補強繊維
は、繊度ｌデニール、繊維強度１２ｇ／デニーＪｌｚノ
１）ＶＡ　ａｌＢテ、カット長６ｍｍ、アスペクト比６
００のもの及びカット１３ｍｍ、アスペクト比３００の
ものを用いた。以上のものを表２に示した配合組成に従
ってミキサーに投入し、水を加え良く攪拌し均一な１０
％スラリーを調整した。

このセメントスラリーをチェストへ移送した後、チェス
トから一定１１Ｌ量で抄造槽へ送った。この時点でセメ
ントスラリーを２％に希釈し、それと同時に、ポリアク
リルアミド系アニオン凝集剤である第一工業社製、へイ
セットＰ−７３０をセメントに対して２００ｐｐ■添加
した。抄造シリンダーで抄造されたウェットマットはメ
ーキングロールで所定の厚みまでｙｉ歴した時点で抄造
物を取り外し、成型した後、　８０ｋｇ７ｃｍ２の圧力
で３０秒間プレスを行ない、次に７５℃で６時間、更に
室温で７日間養生を行なった。得られたＦＲＣについて
評価を行なった。その結果を表２に示す。

実施例４ パルプとしてクラフト古紙をＯＦ　３００ｍＪまで叩解
したものを用いる事、並びに補強繊維として繊度０．５
デニール、繊維強度１２ｇ／デニール、カー／　ト長６
■、アスペクト比８５０のＰＶＡ　ｉａ雌と繊度１デニ
ール、繊維強度１２ｇ／デニール、カット長３ｍｍ、ア
スペクト比３００のＰＶＡ　ｍ維を用いるＩＩＧ以外は
実施例１と同様に行いＦＲＣを得た。その評価の結果を
表２に示す。

実施例５ 補強繊維として繊度２デニール、繊維強度１２ｇ／テニ
ール、カット長６＋ａ層、アスペクト比４２０のＰＶＡ
　ｌｉ／ｉ維及び繊度ｌデニール、繊維強度１２ｇ／デ
ニール、カット長３層腸、アスペクト比３００のＰＶＡ
繊維を用いる以外は実施例４と同様に行いＦＲＣを得た
。その評価の結果を表２に示す。

実施例６ 補強繊維として繊度ｌデニール、繊維強度１２ｇ／デニ
ール、カット長６国層、アスペクト比８００のＰＶＡ　
ｉＭ雄と繊度６デニール、ｌａ雄強度１１ｇ／デニール
、カットｆ＜　６　ｔａ層、アスペクト比２４０のＰＶ
ＡＨＡ維を用いる以外は実施例１と同様に行いＦＲＧを
得た。その評価の結果を表２に示す。

実施例７ 補強繊維として繊度ｌデニール、繊維強度１２ｇ／デニ
ール、カット長６ｍｍ、アスペクト比６００のＰＶＡ繊
維及び繊度ｌデニール、＃ａ都強度１２ｇ／デニール、
カット長３ｍｍ、アスペクト比３００および繊度０．５
デニール、繊維強度１２ｇ／デニール、カット長１　ａ
ｒｍ、アスペクト比１３５のＰＶＡ　ｌａｍを用いる重
置外は実施例１と同様に行いＦＲＣを得た。その評価の
結果を表２に示す。

比較例１ 補強繊維として繊度１デニール、繊維強度１２ｇ／デニ
ール、カット長６層鳳、アスペクト比６００のＰＶＡ　
ａｍを単独で用いる他は実施例１と同様に行いＦＲＣを
得た。その結果を表２に示す。

比較例２ 補強繊維として繊度１デニール、繊維強度１２ｇ／デニ
ールのＰＶＡ繊維であって、カット＆が３ＩＩ１１、ア
スペクト比３００のものを単独で用いる以外は実施例４
と同様に行いＦＲＣを得た。その結果を表２に示す。

比較例３ 補強繊維として繊度２デニール、１ａｍ強度１２ｇ／デ
ニールのＰＶＡｌａｍであって、カット長３ｍｍ、アス
ペクト比２１０のもの及びカッ１４が１ａｖａ、アスペ
クト比が７１のＰＶＡ　ａｍを用いる以外は実施例４と
同様に行いＦＲＣを得た。その結果を表２に示す。

比較例４ 補強ｍ維として繊度０．５デニール、繊維強度１２ｇ／
デニール、カット１１０層層、アスペクト比１４１０の
ＰＶＡｆｆ１維及び繊維１デニール、繊維強度１２ｇ／
デニール、カット長３ｍｌ、アスペクト比３０ＧのＰＶ
Ａ繊維を用いる以外は実施例１と同様に行いＦＲＣを得
た。その結果を表２に示す。

［Ｊｆ価法コ 繊維分散性：ｔａｍの分散性は、ミキサーで均一混合さ
れた１０％セメントスラリーを２％スラリーに希釈した
ものを角型シー１〜マシンで抄造して得られたウェット マットからセメントを水洗により除去 した後の繊維の分散状況を目視によっ て判定した。

ルの確認かできるもの とし◎とΔの中間の繊維分散状態なＯ とした。

表面状ＩＥ：ハチェックマシンで抄造されたウェットマ
ツ１〜の状況を観察し目視で判定表面か平滑で優れてい
るもの　　０ 表面は平滑だか若干劣るもの　　Ｏ 曲げ強度：　ＪＩＳ　Ａ　１４０８に準拠曲げ強度のバ
ラツキ：曲げ強度測定値の最大値と最小値の差が ５０ｋｇ／ｃｍ”以下のもの　　　０ ５０〜８０ｋｇ／ｃｍ２のもの　　　０８０〜ｌ１０ｋ
ｇ／ｃ＋ｗ”のもの　　Δ１１０ｋｇ／ｃｍ２以上のも
の　　× 衝撃強度：　ＪＩＳ　Ｋ　７１１０の１ｚｏｄ衝撃試験
法に準拠、但し試料は抄造シリンダーの円周 方向にサンプリングを行ないノツチ無 しで測定した。

［発明の効果］ 本発明は、アスペクト比が異る補強繊維を２種以上組み
合せた補強繊維を用いる水により、セメントマトリック
ス中の繊維分散性と、セメントの補強効率という相反す
る要求特性を同時に満足させ、性能の優れた石綿不含Ｆ
ＩＩＣを、安定に、従来の湿式抄造法て供給する！バか
ｎ（能となり工業的にも非常に有用である。

またＰＶＡ繊維表面に界面活性剤を付看して分散性を上
げる作業の繁雑性もなく、工業的見地からみて、極めて
右、ａである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるＰＩ／ＡＩＪＪｇのアスペクト
比と補強スレート板の曲げ強度の関係の１例を示すグラ
フである。 出願人　　電気化学工業株式会社 株式会社　ニ　チ　ビ 代理人　　渡　　辺　　徳　　廣 手　　続　　補　　正　　書 昭和６１年５月２４日 特許庁長官　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示 昭和６１年特許願第　８２２７４号 ２、発明の名称 繊維強化セメント硬化体 ３、補正をする者 事件との関係　・　特許出願人 東京都千代田区有楽町１丁目４番１号 （３２９）電気化学工業株式会社 代表者　　篠　　原　　　　晃 東京都中央区京橋三丁目１番２号 株式会社　ニ　チ　ビ 代表者　　宮　　川　　　浩 ４、代理人 東京都豊島区北大塚２丁目１１番５号 平和堂ビル４０３号室　電話０：Ｉ（９１８）６６８６
渡辺特許事務所 （６９０１）弁理士　　渡　　　辺　　　徳　　　廣５
、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄 ６、補正の内容 （１）明細書第２２頁の表２ 表２の実施例５の配合組成、繊維■、アスペクト比の値
「１００」をｒ　　：１００Ｊに訂正する。 、分 ｉ’）’ｊ １、ＩＣ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメント・コンクリートに補強繊維およびパルプ
   を混合してなる繊維強化セメント硬化体であって、補強
   繊維としてアスペクト比の異なる２種以上のポリビニル
   アルコール繊維を用いることを特徴とする繊維強化セメ
   ント硬化体。
2. （２）補強繊維として繊度が１５デニール以下であり、
   アスペクト比が４００〜１０００とアスペクト比が４０
   ０以下のポリビニルアルコール繊維を用いる特許請求の
   範囲第１項記載の繊維強化セメント硬化体。
3. （３）アスペクト比が４００以下のポリビニルアルコー
   ル繊維の全補強繊維中における重量比率が５〜８０重量
   ％である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の繊維強
   化セメント硬化体。