JPH01122943A - ポリプロピレンフイルム繊維強化セメント成形物 - 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〕 本発明は幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのポ
リプロピレン（ＰＰ）　フィルム繊維で強化されたセメ
ント成形物、特に抄造、押出または注形成形法で製造さ
れた厚さ２０票以下のセメント成形物に閃するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来より厚さの薄い例えば厚さ２０ｍ＋ａ以下のセメン
ト成形物の強化用繊維としてＰｐｍ維が多く使用されて
いるが、従来より使用されているＰＰ繊維はその断面が
円形または円形に近く、シかも表面が平滑であり、通常
アスペクト比が３００以上の繊維である（特開昭５７−
１２９８６１号公報参照）。

このような繊維は表面が平滑であるためにセメント成形
物形成中に滑脱し易く、またアスペクト比が大きいため
にセメントマトリックス中に均一に分散させることが非
常に困難である。

このような従来のＰＰｖ４維に代るものとして軸方向に
延伸したＰＰフィルムを開裂（ｆｉｂｒｉｌｌａｔｅ）
し、適当な長さに幹繊維を切断した幹枝形状のチョツプ
ドフィラメントタイプのＰＰフィルム繊維が報告されて
いる（英国特許第１１３０６１２号参照）、また更に上
記ＰＰフィルムの表面を予めコロナ放電処理し、更に界
面活性剤を施して作られたチョツプドフィラメントタイ
プのＰＰフィルム繊維が報告されている（米国特許第４
２６１７５４号および第４３１０４７５号参照）。

しかしながら上記英国特許第１１３０６１２号に記載さ
れているフィルム繊維はセメントマトリックスとの密着
性が充分でなく、米国特許第４２６１７５４号および第
４３１０４７５号に記載されたフィルム繊維は上記英国
特許のフィルム繊維を改良しているが、これらに記載さ
れているフィルム繊維は何れも幹繊維の繊度が２〜３５
ｄｔａｘ（１，８〜３１．５デニール）であり、アスペ
クト比がやはり３００以上である。かかるフィルム繊維
の大きな特長は側面に枝毛（ｆｒａｙ）が存在すること
であり、この枝毛が強化繊維として大きな効果を発揮す
るものであるが、かかる形状のフィルム繊維では、繊度
が２〜３５ａｔｅｘ、アスペクト比が３００以上である
ためセメントマトリックス中に均一に分散させることが
容易でなく、その分散性に問題があり、特殊な混和材あ
るいは分散剤例えばメチルセルロースまたはシリコーン
オイル等の助けを借りなければ上記フィルム繊維の特長
を充分に発揮させることが難しい。即ちこのような繊度
およびアスペクト比のフィルム繊維を用いて作ったセメ
ント成形物の諸強度はバラツキが大きくなり、特に薄い
セメント成形物の場合均一強度のセメント成形物を得る
ことが困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

セメント成形物に対する繊維の強化効果は、一般に使用
する繊維自体の物理的および化学的特性（例えば強伸度
、弾性係数、セメントマトリックスとの密着性、耐アル
カリ性）にもよるが、セメントマトリックスの全容積に
占める繊維の容積分率に大きく依存することは知られて
いる、しかしながら同一容積分率でもセメントマトリッ
クス中への繊維の分散の均一性と、分散したｔａ維の全
表面積の大きさに大きく依存する０ 従って同一容積分率で繊維の全表面積を大きくして繊維
の強化効果を図るため、一般に使用繊維のアスペクト比
を大きくすることが通念になっており、このため前述し
た如く、アスペクト比が３００以上の繊維が使用されて
いる。

しかしながらアスペクト比が大きくなればなる程繊維は
からみ易くなり、セメントマトリックスとの捏混工程で
塊即ちファイバーボールが発生し易くなり、セメントマ
トリックス中での分散が不均一になってしまい、このた
め充分な容積分率としてもセメント成形物に対する充分
な強化効果が得られず、またセメント成形物の諸強度の
バラツキも大きくなる問題点を有していた。特に厚さの
薄いセメント成形物においては上記７アイパーボールの
生成および存在はセメント成形物の諸強度を劣化させる
。

本発明の目的は厚さの薄い例えば厚さ２０咽以下のセメ
ント成形物をフィルム繊維で補強するに当って、幹枝形
状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰフィルム繊維
の形状、特に繊度およびアスペクト比を適切な範囲にす
ることによって、上述した分散性の改良を計り、セメン
ト成形物の強度を向上させることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は強化繊維として、形状特性が 幹繊維の平均繊度：４０〜６０デニール幹繊維のアスペ
クト比：４０〜２００ である幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰ
フィルム繊維を０．３〜５．０容積％セメントに配合し
て成形したセメント成形物にある◇本発明で使用する幹
枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰフィルム
繊維を製造するに肖っては、公知の方法でＰＰフィルム
を製造し、このフィルムを軸方向に高度に熱延伸して厚
さ２５〜３５μのフィルムとし、これをポーキュパイン
ローラ−を通して開裂させ、次いで切断することによっ
て作ることができる。

かかる繊維の製造法自体は前述した英国特許および米国
特許に記載されている。

本発明によれば、上述した幹枝形状のチョツプドフィラ
メントタイプのＰＰフィルム繊維を作るための高度に延
伸されたフィルムは、切断強度：５０Ｋｔ／−以上 切断伸度：８％以下 弾性係数：１２０．ＯＫｆ／−以上 の特性を有するフィルムを使用するとよい。

そもそもセメント成形物は、それに荷重が加わるとその
応力がセメントマトリックスを通して強化繊維に伝達さ
れるが、このとき上記ＰＰフィルム繊維の切断強度が５
０Ｋｇ／−未満であると通常セメント成形物、特に薄い
セメント成形物に要求される強度に達しないうちにセメ
ント成形物が破断してしまうことがあり好ましくない。

またＰＰフィルム繊維の切断強度が５０Ｋｇ／−以上で
あっても、切断伸度が８％を越えると、ｐｐフィルム繊
維自体は切断しなくても伸びが大きいために製品強度以
下の低荷重で亀裂が発生し、事実上セメント成形物の破
壊に至ることがあり好ましくない。

また切断強度５０Ｋｆ／−以上、切断伸度８％以下でも
、弾性係数が１２００Ｋｇ／−以上でないと、負荷にお
ける初期段階でのひび割れの防止が充分でなく成形品の
破断強度は向上しない。

本発明によれば上述した緒特性を有し、がっ厚さが２５
〜３５μのＰＰフィルムを次にｙ−４ユバインローラー
に通して開裂分繊し、切断して幹繊維の平均繊度：４０
〜６０デニール幹繊維のアスペクト比：４０〜２００ の幹枝状のチョツプドフィラメントタイプのＰＰフィル
ム繊維にする。

上記ＰＰフィラメント繊維の長さは用途に最も適した長
さにすればよく、通常抄造成形では３〜９ｍ、好ましく
は約６８％押出成形では通常３〜１５１１１１．好まし
くは９〜１２Ｗ１注形成形では６〜１８ｍ、好ましくは
１２〜１５■が使用される。このため、本発明において
も上記ＰＰフィラメント繊維としてはその幹繊維の長さ
が３〜１８ｍのものを使用するとよい。

次に幹繊維の平均繊度とアスペクト比については、その
繊維の分散性が良好であれば一般にアスペクト比が大き
い方が強化性能は高くなる。

しかしながら実際にはアスペクト比が大きくなればなる
程その分散性は悪くなり、結果としてそれを用いて作ら
れたセメント成形物の所望の強度は得られないことがあ
る。

このため繊度が４０デニールより小さい場合、アスペク
ト比が２００を越えるようになると、繊維長が２０ｍを
越えてしまい通常の捏混作用で均一な分散を得ることが
できない、また繊度が大きくアスペクト比が小さくなる
と分散は良くなるがＰＰフィルム繊維の強化性能が劣る
ようになる。また繊度が６０デニールよりも大きい場合
、アスペクト比が４０より小さくなると繊維長は２ｍ以
下になってしまい実質的な強化性能が得られなくなる。

このため本発明では繊維長との関係から繊度４０〜６０
デニール、アスペクト比４０〜２００が好ましい範囲で
ある。

本発明によれば上述した幹枝形状のチョツプドフィラメ
ントタイプのＰＰフィルム繊維を通常の如くセメントマ
トリックスと混合してセメント成形物を形成する。この
とき上記ＰＰフィルム繊維はセメントマトリックスとの
合計量に対して０．３〜５．０容量％となるように配合
する。配合方法は周知の方法で行なうことが、できる。

上記配合割合が０．３容積％より少ないと実質的な強化
効果が得られず、また５、０容積％より多くなると分散
が極めて困難になり、従って捏混時間も長くなって実用
的でない。また完成したセメント成形物が多孔質になっ
てセメント成形物の曲げ強度あるいは寸法安定性も低下
することがあるので好ましくない。

本発明において使用するＰＰフィルム繊維は、前述した
開裂分繊する前のフィルムの状態で常法に従ってコロナ
放電処理すると、セメントマトリックスとの密着性が向
上するので好ましい。

またＰＰフィルム繊維とした後で界面活性剤例えばポリ
エチレングリフールアルキルエステル系のアニオン界面
活性剤で処理すると、セメントマトリックス中へのＰＰ
フィルム繊維の分散性を良くするので好ましい。

本発明に従い、上述したＰＰフィルム繊維とセメントマ
トリックスの混合物からセメント成形物を製造するに当
・つては抄造成形法、押出成形法または注形成形法を使
用できる。

なお上記ＰＰフィルム繊維の外にセメント成形物製造に
通常使用される添加剤例えばパルプ等のセルロース繊維
、メチルセルロース、マイティーＭ−１５０（花王製品
）等の硫動化剤を加えてもよい。

〔作用〕

厚さが通常２０■以下の薄いセメント成形物において、
前述した本発明による幹枝形状のチョツプドフィラメン
トタイプのＰＰフィルム繊維を用いると、通常の押混作
用によって上記ＰＰフィルム繊維はセメントマトリック
ス中に短時間で極めて容易に均一分散する。また桿混作
用が行なわれている間に上記ＰＰフイラメンＨａｍは再
解裂されて表面積が増大する。このため強度特性の非常
にすぐれたセメント成形品が得られるようになる。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

供試用の幹枝形状のチョツプドフィラメントタイプのＰ
Ｐフィルム繊維の製造ニ 一般グレードのＰＰ樹脂（Ｍ工：３．Ｏ）を、通常のエ
クストルーダーのリングダイスを通して濡度約２２０℃
、ブロー比１：１のインフレーション法で押し出し、空
冷後１８０℃のホットエアオープンを通して２０倍に一
軸延伸し、次に１６０℃のホットエアオープンを通して
アニーリングをして厚さ３０μのフィルムを作った。

次に上記フィルムの表面に１２ＫＷの高電圧でコロナ放
電処理を施した後、ニー゛ドル密度が１７０本／Ｃ４、
表面速度がフィルム速度の３倍、５倍および７倍のポー
キュパインローラ−を１段、３段および５段通しするこ
とによって開裂分繊し、最後にポリオキシエチレングリ
コールエステル系界面活性剤を付与したのち、カットし
てそれぞれ幹繊維の長さが９ｍ、１２ｍおよび１５ｍ＋
のＰＰフィルム繊維とした。かくして作ったＰＰフィル
ム繊維のそれぞれの繊度およびアスペクト比は各実施例
の表に示す。なおボーキュパインマーラーの表面速度お
よび通し回数（段数）が増える程開裂分繊度は細くなる
。

実施例　１および比較例　１〜３ 本実施例および比較例は抄造成形法によって行なった。

使用材料を下記に示す。

石　　　　　　綿　　　　５．４　　　２．２５　　　
　　　　２．４バ　　　ル　　　プ　　　　１．４　　
　１．４　　　　　　　　　１．０セ　　　メ　　　ン
　　　ト　　　１１４．７　　　　　３．３　　　　　
　　　　　　３４．８マイクロシリカ　　１０．８　　
２．２　　　　　　４．９計　　　　　５８５．０　　
　　　　　　　　４９６．１通常の抄造成形法で使用さ
れる離解機（パルパー）と全く同型の約５００１容量の
実験用パルパーを用いて、ローター／ステーター：０．
８閣、ローター回転数：　ａ　ｏ　ｏ　ｒｐｍなる条件
のもとで、まずパルパーに４５０に４の水を入れ強化繊
維の２，７匂を混ぜて８分間攪拌した。次いで５、４　
Ｋｇの石綿と１．４匂のパルプを混合して引続き７分間
攪拌した。最後に１１４．７？のセメン１：１０．８に
９のマイクロシリカを投入してさらに５分間攪拌した。

このようにして出来たスラリーを通常使用されるハチニ
ック式抄造機と全く同型の実験用抄造機で厚さ６１１１
％幅？２Ｃ１１％長さ１８２Ｃ１１の成形物（平板）に
抄き上げた。

このときの成形物の容積に対する強化フィルム繊維の容
積分率は２％であった。この抄造作業中、パルパーと抄
造槽の間でスラリーを循環させた。

抄き上げられた成形物を２８日間自然養生したのち物性
テストに供した。

上記セメント成形物の試験結果を表１に示す。

なお表１中比較例３は紡糸した一般ｐＰｍ維で繊維長が
６ＣＩｌ＋のものを使用した。

表　　　　　　　１ 強イし繊維（７）７Ｘゝ′　７０〜６０　２１５〜１２
５　５０〜４０　３００ト比 曲げ強度（ＫＩＩ／ｃｄ）”　　　２５６　　　　２４
２　　　２２４　　２３８（１）　：　７アイバーボー
ル（繊維のかたまり）の個数は次の如くして測定した。

抄き上げ直後の生板を３１６ｗＸ３１６ｔｍ　（０，１
ｒｙｅ　）の大きさに裁断し、これと同じ大きさで底に
１０メツシユのスクリーンを設けた箱に入れ、水中で静
かに振動させながらセメントおよびマイクロシリカを水
中に流し出し、スクリーン上に残った繊維−石綿−バル
ブのシートを目視で観察しファイバーボールの数を数え
、１ｉ当りに換算した。

（２）：曲げ強度には５　ａｍ　Ｘ　２５　Ｃａ１の大
きさに裁断した試験片を用いた。

（３）：衝撃試験には４　ａｍ　Ｘ　８　Ｃａ＋の大き
さに裁断した試験片を用いた。

実施例　２および比較例　４〜６ 本実施例および比較例は押出成形法によって行なった。

使用材料を下記に示す。

セ　　　メ　　　ン　　　ト　　　　１５．０　　　　
　　　　３．３　　　　　　　　　　４．５５マイクロ
シリカ　　４．５　　　２．２　　　　２．０５マイテ
イー１５０　　　０．３　　　　　１．０　　　　　　
０．３バ　　　ル　　　プ　　　０．２１　　　　１．
４　　　　　　　０．１５ケイ砂＃Ｂ　　７．５　　２
．２　　３．４１計　　　　　　３２．２８　　　　　
　　　　　　１４．９６定量約３０／の実験用オムニミ
キサー（千代田技研工業製）を用い、まず七メン）１５
Ｋｌ、マイクロシリカ４．５　Ｋｑ　、水４．５　Ｋｇ
、マイティー１５０　０、３　Ｋｑを投入し３００　ｒ
ｐｍで１分間練りこんだ。次にパルプ０．２１　Ｋｇを
投入して１分間ねり込んだ。次に強化繊維０．２７　Ｋ
ｇを投入して５分間ねりこみ、最後にケイ砂＃８を投入
して２分間ねりこんでモルタルとした。次に、該モルタ
ルを、通常使用されている押出機と同型の実験用押出ｔ
！ｌＡ（宮崎鉄工部）に投入し、さらにねり込みながら
厚さ１０嘔、幅３１６ｒｆａのプレート状（平板）に押
出し、長さ３１６順に裁断し、室内に２４時間放置して
硬化させた。このときの成形物の容積に対する強化フィ
ルム繊維の容積分率は２％であった。このようにして成
形したプレートを２８日間自然養生したのち物性テスト
に供した。

上記セメント成形物の試験結果を表２に示す。

なお表２中比較例６は紡糸した一般ＰＰ繊維で長さが９
ＣＩ＋のものを使用した。

へへへへへ− 表　　　　　　２ 曲げ強度（Ｋ４／ｃｊ）　　　９７．８　　　９４．６
　　　９０．９　　９８．０衝撃強度（ｈ・ａｍ／ａｊ
）　　　１３．９　　　１２．５　　　１２．１　　　
１２．６実施例　３および比較例　７〜９ 本実施例および比較例は注形成形法によって行なった。

使用材料を下記に示す。

セ　　メ　　　ン　　　ト　　　１５．０　　　　　　
　　　３．３　　　　　　　　　　４．５４ケイ砂＄６
　９．０　　２．２　　４．０９強強化フィルム繊 維１５ｍ）　　　　０．２７　　　　０．９１　　　　
　０．３水　　　　　　　６．０　　　　　１．０　　
　　　　６．０容量約３０１の実験用オムニミキサーを
用い、まずセメン）１５Ｋｐ、ケイ砂＄６　９に９、マ
イティー１５００．１５にｆ１水６　Ｋｇを投入し３０
０ｒｐｍで３分３０秒間ねりこんだ。次に強化繊維０、
２７　Ｋｇを投入しさらに１分３０秒間ねりこんだ。次
に、該モルタルを深さ１０朋、タテ３１６綱、ヨコ３１
６ｍの形わくに流しこみ、バイブレータ−（林バイブレ
ーター製）で約３０００回／分の振動を与えて振動成形
したのち２４時間室内放置して硬化させた。このときの
成形物の容積に対する強化フィルム繊維の容積分率は２
％であった。その後形わくから取り出し、このようにし
て成形した平板を２８日間自然養生したのち、物性テス
トに供した。

上記セメント成形物の試験結果を表３に示す。

なお比較例９は紡糸した一般ＰＰｍｍで長さが１２園の
ものを使用した。

表　　　　　　３ 実施例　　　　　比　較　例 発生数（個／ｄ）　　　　　　７　　　　２７　　　　
　０　　　４３曲げ強度（Ｋ４／ｄ）　　　８１．５　
　　７８．８　　　７３．０　　７６．５衝撃強度（Ｋ
ｆ−ｃｍ／ａｆ）　　１２．７　　　１１．５　　　１
０．８　　　９．６〔発明の効果〕 上記各実施例および比較例のデータから明らかなように
本発明によるセメント成形品はファイバーボール発生数
が少なく、曲げ強度および衝撃強度においてすぐれてい
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、強化繊維として、形状特性が 幹繊維の平均繊度：４０〜６０デニール 幹繊維のアスペクト比：４０〜２００ である幹枝形状のチヨツプドフイラメントタイプのポリ
   プロピレンフィルム繊維を０．３〜５．０容積％セメン
   トマトリックスに配合して成形したことを特徴とするセ
   メント成形物。 ２、ポリプロピレンフィルム繊維の幹繊維の長さが３〜
   １８ｍｍである特許請求の範囲第１項記載のセメント成
   形物。 ３、ポリプロピレンフィルム繊維の厚さが２５〜３５μ
   である特許請求の範囲第１項記載のセメント成形物。 ４、ポリプロピレンフィルム繊維が、軸方向に延伸され
   、コロナ放電処理および界面活性剤処理された下記特性 切断強度：５０Ｋｇ／ｍｍ＾２以上 切断伸度：８％以下 弾性係数：１２００ｋｇ／ｍｍ＾２以上 を有するポリプロピレンフィルムから作られた特許請求
   の範囲第１項、第２項または第３項記載のセメント成形
   物。 ５、セメント成形物の厚さが２０ｍｍ以下である特許請
   求の範囲第１項〜第４項の何れかに記載のセメント成形
   物。