JP3510258B2 - キャスタブル組成物用の補強要素 - Google Patents

キャスタブル組成物用の補強要素

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Description

【発明の詳細な説明】 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、曲げ強度および靱性は、
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（K
empster）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 Reinforced Cemen
ts and Concretes）」,1989年、Elsvier Applied Scien
ce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
要素が相互に横方向に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
強要素が相互に横方向に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
ようにした分散性パッケージ手段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10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PS
A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横方向に動くのを実質的
に制限するに足る張力下に維持される。この補強要素の
相対的な横方向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代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20c
m、好ましくは約1.0〜10cmであり、直径が約0.25〜約20
cm、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、仮に集塊が起こった
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
が相互に横方向に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 補強ファイバー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（0.5lb/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5.1
cm（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（2.4lb/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（123k
g,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痕跡は全くなかった。
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,5,13
8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
本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 mi
x）”を7000ポンド（3180kg）装填した。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 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 (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 (56)参考文献 特開 平４−251711（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B28C 5/00 - 9/04 C04B 16/06 E01C 19/10 C08L 95/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】液／固あるいは液体混合物を含むビチュー
    メン材料またはセメント質材料を含んでなるキャスタブ
    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
    ージが、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が、前記の細長い
    補強要素の相対的な横方向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が、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が、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ことを特徴とする、前
    記補強要素の単位パッケージ。
  2. 【請求項２】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。
  3. 【請求項３】前記細長い補強要素が、ポリオレフィンフ
    ァイバーを含む、請求項１に記載の補強要素の単位パッ
    ケージ。
  4. 【請求項４】請求項１に記載のキャスタブル組成物の製
    造方法であって、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、ここで、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横方向の動き
    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. 【請求項５】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
    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４に記載の方
    法。
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