JPH02289176A - 重り付き強化繊維、繊維強化建築材料並びにこれらの製造及び使用方法 - 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、非分離性の繊維強化建築材料混合物を製造す
るのに適した重り付き強化繊維と、これらの強化繊維を
含む建築材料と、バインダー含有建築材料及び繊維強化
構造物を製造するｔ；めのこれらの使用方法とに関する
。

（従来の技術） 繊維強化建築材料はよく知られており、特に有利な適用
性を有する。例えば、特に、ヘキスト株式会社（Ｈｏｅ
ｃｈｓｔ　ＡＧ）から販売されている高強度アクリル繊
維であるドラニド（”’Ｄｏｌａｎｉし登録商標）の如
きアクリル繊維は、繊維／セメント製品においてだけで
はなく摩擦パッドの製造においても既に使用されている
。これらの建築材料及び例えば下塗り材、モルタル及び
コンクリートの如きこれ以外の建築材料において、アク
リル繊維は、例えば曲げ特性、エネルギー吸収容量及び
耐収縮亀裂性を非強化材料と比較して著しく改善すると
いう効果を有する。これらの繊維強化建築材料を製造す
るに際して、該建築材料中に高い割合で存在するマトリ
ックスの個々の成分を、強化繊維と最初から混合するこ
とが望ましい。なぜなら、完全な建築材料マトリックス
内に密集した束からの繊維を直接混ぜることは、大体の
場合かなりの困難を伴うからである。例えば、繊維強化
コンクリート混合物を作る場合、混合物中へ処理さるべ
き繊維成分と砂及びセメントの如き細粒とからなる均−
混合物を形成することが極めて有利である。

なぜなら、繊維が既に分離され且つ均一に分散せしめら
れている斯る予備混合物は、敷地内において普通のミキ
サーで処理し易いからである。従って、斯る乾燥した繊
維／建築材料混合物を将来多く使用することがもくろま
れる。

しかしながら、斯る乾燥した繊維／建築材料混合物の製
造は、それ自体混じり合うという問題を生ずる。たとえ
均一な乾燥混合物が製造されたとしても、これは輸送及
び移送過程中に極めて急速に再分離するのである。なぜ
なら、混合物内の粒子が移動するうちに繊維が混合物の
表面に溜まり、極めて短時間の間に完全に分離すること
となるからである。従って、安定したすなわち例えば振
動によって或は輸送中に粒子が移動する間においても分
離することがないような乾燥した均一な繊維／建築材料
混合物の製造は、今日まで達成されていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、これらの従来技術の欠点を克服し、本発明に
よる重り付き強化繊維を使用して安定した繊維／建築材
料の製造を可能にする。

（課題を解決するための手段） 本発明の重り付き強化繊維は、個々の繊維毎に高比重の
少なくとも一つの粒子に対して堅固に結合されたステー
プル状の繊維である。

（作用） 本発明が目的とする高比重の粒子は、繊維材料より高い
比重を有し且つ好ましくは強化さるべきマトリックス材
料の密度にほぼ等しい密度を有する材料からなる、ばら
ばらの粒子若しくは粒子の塊である。重り付き強化繊維
のための繊維材料は、その機械的強度が強化という目的
に適応する限り、どのような繊維材料であってもよい。

意図される用途に応じて、すなわち強化さるべきマトリ
ックス材料に応じて、天然繊維又は合成繊維を使用する
ことができる。機械的強度を重んじるならば、本発明の
強化繊維のだめの繊維材料として合成繊維を用いるのが
有利である。高い初期係数と高い最大強度を有し且つそ
の伸張性及びマトリックス材料内への接着性によってマ
トリックスと繊維との間において理想的な力伝達ができ
るようなタイプがより好ましい。

末端基がキャンプされたポリエステル繊維若しくは特に
ポリアクリロニトリル繊維は、基体マトリックス材料中
においてさえも高レベルの耐久性を示すので特に好まし
い。本発明の重り付き強化繊維として特に好ましい繊維
材料は、例えばヘキスト株式会社による市販の強化繊維
ドラニド（（１）Ｄｏｌａｎｉｌ・登録商標）の如き高
強度ポリアクリロニトリルによって作られたステープル
繊維である。

本発明に従って使用されるべきステープルｌａｍは、１
〜２４ｍ鳳好ましくは２〜８ｍｍのステープル長さを何
し且つ１０〜３００μｍ好ましくは３０〜１５０μｍの
繊維径を有する。上記のステープル繊維によって作られ
た本発明の重り付き強化繊維は、１〜３０個好ましくは
平均で５〜１０個の高比重粒子と堅固に結合されている
。

長手方向に配向されたステープル繊維とは反対に、該高
比重粒子はより均一な空間配向すなわちより球形形状を
有する。粒子径の範囲は、理想的には、これらの粒子の
ベツド（床）内の隙間の大きさが繊維の厚みと比較して
大きすぎないように、使用されるステープル繊維の大き
さに適合するような範囲であるべきである。結局、実際
上使用される繊維は、０．１−２１ｎｍ好ましくは０．
３−０．７ｍｍｆｆ１の平均径を有する粒子によって重
りをかけられるべきである。この点に関して、例えば全
ての通例の長さについて１０４μＩの直径（１００デイ
テツクス（ｄｔｅｘ）に相当する）を有する繊維を、２
ｍｍ以下の大きさ好ましくは３００〜７００μｍの粒子
径分布を有する高比重粒子と結合せしめることによって
、粒子径を繊維の大きさに適合せしめてもよい。この径
を有する市販の強化繊維のタイプとしては、例えばドラ
ニド１１（登録商標）がある。

該高比重粒子を決定するための別の規則は、これらの粒
子が、大体、強化繊維によって強化さるべきマトリック
スの粒子の密度を持つべきであるということである。従
って、該高比重粒子自体がマトリックス粒子であること
が特に好ましい。本発明の重り付き強化繊維がコンクリ
ートの強化のために使用される場合には、ステープル繊
維に結合される粒子が本質的に砂粒であるならば特に有
利であり且つ実際的である。

ステープル繊維と高比重粒子との間の堅固な結合は、と
のような公知の方法によってなされてもよく、便宜的に
は融着又は接着によってなされる。

技術的な理由から、該繊維と高比重粒子との結合は、接
着結合であることが好ましい。接着剤の性質は、接着剤
がこの重い粒子とステープル繊維との間の十分堅固な結
合を形成できる限り、それほど重要なものではない。有
機接着剤を使用することが特に有利であり、特に水性溶
媒から適用されるもの、すなわち水中に溶解されるか又
は水に膨潤したものを使用することが特に好ましい。し
かしながら、液相が本質的に有機溶媒か膨潤剤であるよ
うな有機接着剤を使用することもできる。しかしなから
、有機溶媒は環境的及び経済的理由から循環処理される
必要があり、これは製造方法をより高価なものとすると
いうことが、これらの接着剤のある種の欠点である。水
性有機接着剤の中で、例えばメチルセルロース、エチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース若しくはヒド
ロキシセルロースの如きセルロースエーテル又はセルロ
ース混合エーテルを基体とする接着剤、特にヘキスト株
式会社によるタイロース（”’Ｔｙｌｏｓｅ−Ｒ録商標
）が好ましい。特に適する可能なものとしては、例えは
市販のタイロース型のＭＨ２００Ｋ（メチルヒドロキン
エチルセルロース）がある。

本発明の重り付き強化繊維は、一般に、該有機繊維材料
の重量を基準として、この重量の１５〜６０倍好ましく
は１５〜４０倍の重量の重り粒子を含む。

理論的にはこれより少ない重量パーセントの重り粒子も
可能であるが、これは製造上の理由により重りが不十分
な繊維部分の形成をもたらすかもしれない。同様に、よ
り高い重量パーセントの重り粒子も可能であるが、これ
以上のどのような利益も生じない。繊維成分が比較的低
い、例えば２．５％未満のすぐに使えるように作られた
易流動性の建築材料混合物においては、繊維に固定され
た重り粒子の重量パーセントは、より高くてもよい。

繊維への粒子の結合が接着剤結合である場合は、重りを
かける程度に応じて、本発明の重り付き繊維は、重り粒
子の重量を基準として０．４〜３重量重量着接成分を含
む。

重り粒子の重量を基準として約１〜５１を量％の例えば
セメント若しくは石灰の如き粗目材料（ｌｏ。

ｓｅｎｉｏｇ　ａｇｅｎｔ）を含むことも任意に可能で
ある。

本発明は、更に、マトリックス成分と、更に処理し且つ
運搬する間における分離に対して劇的に増大した安定性
を示す本発明による上記の重り付き強化繊維とからなる
易流動性の建築材料混合物を提供する。本発明の目的と
しての建築材料混合物は、ここでは、繊維強化成形品の
製造又は例えば繊維強化充填組成物若しくは石膏組成物
の製造に適したあらゆる本質的に乾燥した易流動性組成
物である。ここでの可能性としては、例えば熱硬化性樹
脂と共に圧縮された固体を処理して例えばブレーキバッ
ドのような高強度部材を作ることが含まれる。例えばセ
メント若しくは有機バインダからなる基体の上に、繊維
質下塗り材、繊維質モルタル若しくは繊維質コンクリー
トを作るのに適した本発明の建築材料混合物が、ここで
は特に重要である。

このような好ましい建築材料混合物においては、マトリ
ックス材料は主に砂及び／又は砂利である。

意図する用途及び予期される応力の程度に応じて、この
ような本発明の建築材料混合物は、本発明による重り付
き強化繊維の形でＬｌ〜７％の有機繊維材料を含む。更
に、このような本発明の建築材料混合物は、一般に、製
造時から少量の余分な接着剤を含む。

これらの本発明による建築材料混合物は、マトリックス
材料、重り付きステープル繊維及びおそらく少量の接着
剤の他に更に少量の粗目材を含み、特に良好な易流動性
を示し且つ凝集がないことも分かった。適当な粗目材は
少量のセメント若しくは石灰であり、特に速硬性セメン
ト若しくはトラス石灰が適する。

本発明の建築材料組成物内の繊維の量は、該材料が十分
な易流動性を維持するように選はなければならない。

特に好ましい適用性を有する本発明の易流動性建築材料
混合物の組成は、例えば砂の如き乾燥マトリックス材料
を基体とし、 ０．１〜７重量％、好ましくは２〜５重量％の重り付き
繊維の形の有機繊維（例えば砂粒重り付きドラニド繊維
（登録商標））と、 ０．４〜３重量％、好ましくは０．８〜１．８重量％の
有機接着剤（例えばタイロース（登録商標））と、１〜
５重量％、好ましくは２〜４．０重量％の例えば速硬性
セメント若しくはトラス石灰の如き粗目材（これは、含
む場合と含まない場合がある）とからなる。

上記した本発明の重り付き強化繊維は、ステープル長さ
が１−’１４ｆｆｉｒｒ＋好ましくは４〜Ｂ＋ｍｍであ
り繊維径が１０〜３００μｍ好ましくは３０〜１５０μ
ｍである特定のステープル繊維を１〜７重景部好ましく
は２〜５重量部と、例えばタイロースの如き有機性好ま
しくは水溶性若しくは水膨潤性接着剤を０．７〜３重量
部好ましくは０１８〜１．８重量部と、例えば速硬性セ
メント若しくはトラス石灰の如き粗目材を１゜５〜５重
量部好ましくは２．０〜４重量部（これは任意である）
とを、繊維径に応じて０．１〜２ｍｍ好ましくは０．３
〜０．７ｍｍの範囲の粒径を有する高比重粒子材料１０
０重量部（該高比重粒子材料としては、例えは砂の如き
、繊維によって強化さるべきマトリックスの粒子成分が
好ましい）及び有機接着剤のための溶媒若しくは膨潤剤
５〜１０重ｉ部と共に、強力ミキサー内において好まし
くは回転フルード数かＦｒ）３の範囲内で均一になるま
で十分に混合し、得られた材料を断続的な運搬を伴って
若しくは運搬なしで乾燥し、−船釣な方法により余分な
高比重粒子材料から該重り付き繊維材料を分離すること
によって有利に製造される。除去されたマトリックス材
料の重量を引くことによって、得られＩ；重り付き繊維
の正しい組成を繊維及びマトリックス成分に関して決定
することができる。好ましくは、この方法は、溶媒若し
くは膨潤剤として水を使用する水溶性若しくは水膨潤性
接着剤を用いて行われる。特に好ましい水溶性若しくは
水膨潤性接着剤はタイロースである。技術的に可能なら
ば、上記の重量範囲の上限でこの方法を実施することも
好ましい。

この方法によって製造された本発明の重り付き強化繊維
は、例えば、篩にかけることによって余分の高比重粒子
材料（マトリックス材料）から分離することができる。

個々の繊維が１〜３０個の高比重粒子（例えばマトリッ
クス粒子）に対して結合され、製造において使用された
余分の粒子材料の大部分が再度完全に除去された上記の
繊維材料をもたらすこの方法は、長い距離を運搬された
後においてのみ繊維強化マトリックス材料を製造すべく
使用されるべきものであるという理由からこのようにし
て製造された繊維が必要とされるような場合に、極めて
適切である。このような場合には、該重り付き繊維材料
を別体とすることによって運搬費用を節約することがで
きる。

この別体とされｔ；重り付き強化繊維を用いれは、マｌ
−１）ソクス成分が繊維に結合された重り粒子と同一で
ないような建築材料を強化することも一般的に可能であ
る。

しかしながら、長い輸送距離がもくろまれない場合には
、１００重量部の粒状マトリックス材料、０１〜７重量
部好ましくは２〜５重量部の強化用ステープル繊維、０
．４〜３重量部好ましくは０．８〜１．８重量部の有機
接着剤、１〜５重量部好ましくは２〜４．０重量部の任
意的な粗目材及び５〜１０重量部好ましくは６〜８重量
部の有機接着剤用の溶媒若しくは膨潤剤を、強力ミキサ
ー内において回転フルード数Ｆ「〉３の範囲で均一にな
るまで十分に混合し、得られた材料を断続的な運搬を伴
って又は運搬なしで乾燥することによって重り付き繊維
から直接に本発明の建築材料混合物を製造するほうがは
るかに便利である。この方法の好ましい実施例は、上記
の好ましい繊維及び／又は好ましい接着剤が、適当な好
ましい溶媒若しくは膨潤剤及び／又は好ましい粗目材と
共に使用されるような方法である。繊維成分は、上記の
組成限定の構成の範囲内で、個々のマトリックス粒子又
は塊状物が繊維に結合された状態となった後に該混合物
の適切な易流動を確実にするように、繊維のタイプ（繊
維厚さ及び繊維長さ）によって理想化される。

繊維径が１０４μｍ（１００ｄｔｅｘに相当する）であ
り、繊維長さが６ｍｍである好ましい繊維タイプである
ドラニド１１の場合、乾燥した建築材料組成を基準とし
て例えば５重量％の繊維成分とすることによって、良好
な結果が得られる。マトリックス材料の粒径範囲及び繊
維のタイプは、好ましくは同様に互いに適合せしめられ
る。上記したように、ベツド内の隙間の大きさは、繊維
の厚さと比較して著しく大きくすべさではない。あらゆ
る長さを有する特に好ましい繊維のタイプであるドラニ
ド１１の場合、適切なマトリックスのベツドは、例えば
最大粒径が２ｍｍである。まず、粒径分布は３００〜７
０Ｊｎ＋であるべきである。有機繊維と個々のマトリッ
クス粒子との間の結合のために使用される接着剤は好ま
しくはタイロースである。タイロース成分が上記よりも
高いと、乾燥後に建築材料組成物内に塊状物を生じる。

粗目材を添加することによってタイロースの凝集性を抑
制することも有利である。例えばセメント若しくはトラ
ス石灰の如き粗目材を添加すると、繊維とマトリックス
粒子とが適切に結合されつつベンドが粗くなる。しかし
ながら、セメントが多すぎると、タイロースの結合が破
壊される。従って、セメント成分は好ましくは２〜４重
量％であるべきである。使用される接着剤がタイロース
である場合には、混合物が乾燥する前に若干湿るのに十
分な水分が必要とされるだけである。他の有機接着剤が
使用される場合に併用される液体溶媒若しくは膨潤剤に
対して同様のことが適用されることは言うまでもない。

本発明による重り付き強化繊維及び該重り付き強化繊維
を含む本発明による建築材料混合物は、例えばセメント
のような無機バインダー又はポリエステル若しくは特に
エポキシ樹脂を基体とする有機バインダー（ＦＣＣ樹脂
）を用（／また例えば下塗り材、モルタル若しくはコン
クリートの如きバインダーを含有する建築材料混合物を
製造するのに極めて適している。本発明の建築材料混合
物は、好ましくはセメントコンクリートの製造に使用さ
れる。

（実施例） 以下の実施例は、本発明の重り付き繊維に基づいた本発
明の建築材料混合物の製造方法を示す。

＋００１ｉ量部の粒径範囲がｄ１６＝　２１］ＧＪｉ、
　ｄｓｏ＝　３００μｍ及びｄ、。−４５０μｌの珪砂
と、２重量部の６０１１１のステープル長さを有する１
００ｄｔｅχ（直ｆｆ１Ｉ０４μ）の高強度アクリルス
テープル繊維（ヘキスト株式会社によるドラニド１１）
と、１重量部のヘキスト株式会社によるタイロースＭ１
１１−２００［タイプと、３．３重量部の速硬性セメン
トと、６．７重量部の水とを、強力ミキサ−（例えばア
イリッヒ（Ｅｉｒｉｃｈ）強力ミキサ−）内において均
一になるまで混合する。ここで注意しなければならない
ことは、空間を、長手方向に配向された繊維が球状マト
リックス成分内に一体化した状態とするために、ミキサ
ーによって成分の完全な流動体化を確実にすることであ
る。

フルード数がＦｒ）３の回転領域内でミキサーを作動さ
せるのが有利である。ここでは、ステープル繊維は分離
せずに添加してもよい。

十分に均一になった後に該材料をミキサーから取り出し
、好ましくは４０〜１００°Ｃで乾燥する。このように
して作製された建築材料混合物は、本発明の重り付きス
テープル繊維を含み、個々の繊維は、接着によってこれ
らに付着されたマトリックス粒によって重りをかけられ
、この混合物の運搬及び移動中においてさえもベツドの
中に均一に分散されたままとなる。この重いマトリック
ス粒子の繊維への結合は、該建築材料混合物の通常の運
搬及び移動過程における応力に耐えるのに十分な強さを
何する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、個々の繊維毎に少なくとも一つの高比重粒子に対し
   て堅固に結合されたステープル繊維からなる重り付き強
   化繊維。 ２、前記ステープル繊維が末端基をキャップされたポリ
   エステル繊維か若しくはポリアクリロニトリル繊維であ
   る、第１請求項記載の重り付き強化繊維。 ３、前記ステープル繊維が高強度ポリアクリロニトリル
   繊維である、第１又は第２請求項に記載の重り付き強化
   繊維。 ４、前記ステープル繊維が、個々の繊維毎に、１〜３０
   個、好ましくは５〜１０個の高比重粒子に結合されてい
   る、第１〜第３請求項のうちの少なくとも一の項に記載
   の重り付き強化繊維。 ５、繊維と粒子との間の結合が、融着結合か又は接着結
   合である、第１〜第４請求項のうちの少なくとも一の項
   に記載の重り付き強化繊維。 ６、前記接着結合が、有機性、好ましくは水性接着剤に
   よって形成される、第１〜第５請求項のうちの少なくと
   も一の項に記載の重り付き強化繊維。 ７、前記高比重粒子が強化さるべきマトリックスの粒子
   である、第１〜第６請求項のうちの少なくとも一の項に
   記載の重り付き強化繊維。 ８、マトリックス成分と、分離に対して高い安定性を示
   す第１請求項に記載の重り付き強化繊維とからなる易流
   動性建築材料混合物。 ９、第１請求項に記載の重り付き強化繊維の形状の有機
   繊維材料を０．１〜７％含有する、第８請求項記載の建
   築材料混合物。 １０、乾燥マトリックス材料を基体とし、 第１請求項に記載の重り付き繊維の形状の有機繊維材料
   を０．１〜７重量％と、 有機接着剤を０．４〜３重量％と、 任意的に粗目材を１〜５重量％とを含有する、第８又は
   第９請求項に記載の建築材料混合物。 １１、前記有機繊維材料が高強度ポリアクリロニトリル
   繊維である、第８〜第１０請求項のうちの少なくとも一
   の項に記載の建築材料混合物。 １２、前記有機接着剤が水溶性若しくは水膨潤性の接着
   剤、好ましくはタイロースである、第８〜第１１請求項
   のうちの少なくとも一の項に記載の建築材料混合物。 １３、前記粗目材がセメント若しくはトラス石灰である
   、第８〜第１２請求項のうちの少なくとも一の項に記載
   の建築材料混合物。 １４、第１請求項に記載の重り付き強化繊維を製造する
   方法であって、 １〜７重量部のステープル長さが１〜２４ｍｍであり繊
   維径が３０〜３００μｍのステープル繊維と０．７〜３
   重量部の有機接着剤と任意的に１．５〜５重量部の粗目
   材とを、粒径が０．１〜２ｍｍの高比重粒状材料１００
   重量部及び前記有機接着剤用の溶媒若しくは膨潤剤５〜
   １０重量部と共に、強力ミキサー内において、均一にな
   るまで十分に混合すること、 運搬を伴って若しくは運搬なしでこの材料を乾燥するこ
   と、及び 一般的な方法によって、重り付き繊維材料を前記高比重
   粒状材料から分離すること、からなる方法。 １５、第８請求項に記載の建築材料混合物を製造する方
   法であって、 １００重量部のマトリックス材料と、０．１〜７重量部
   の有機繊維材料と、０．４〜３重量部の有機接着剤と、
   任意的に１〜５重量部の粗目材と、６〜８重量部の前記
   有機接着剤用の溶媒若しくは膨潤剤とを、強力ミキサー
   内において、均一になるまで十分に混合し、 連続的な運搬を伴って若しくは運搬なしで、この材料を
   で乾燥する、ことからなる方法。 １６、使用される前記有機繊維材料が高強度ポリアクリ
   ロニトリルのステープル繊維である、第１４又は第１５
   請求項に記載の方法。 １７、水溶性若しくは水膨潤性接着剤が、前記接着剤用
   の溶媒若しくは膨潤剤としての水と共に使用される、第
   １４又は第１５請求項に記載の方法。 １８、使用される前記接着剤がタイロースである、第１
   ４又は第１５請求項に記載の方法。 １９、使用される前記粗目材がセメント若しくはトラス
   石灰である、第１４又は第１５請求項に記載の方法。 ２０、バインダーに制約されず且つバインダーを含有す
   る建築材料混合物を製造するために、第１請求項に記載
   の重り付き強化繊維を使用する方法。 ２１、バインダーを含有する建築材料混合物を製造する
   ために、第８請求項に記載の建築材料混合物を使用する
   方法。