JPH08239253A - セメント補強用集束繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に押出成型法により成型されるセメント製
品の補強に適したセメント補強用集束繊維を得る。 【構成】 アスペクト比４０〜１０００の単繊維が１５
〜３００００本集合してなる繊維集合体の少なくとも表
面に存在する繊維同士を少なくとも部分的に接着させる
ことにより、その断面形状が円形に近く、適度な柔軟性
と弾力性を有するセメント補強用集束繊維を得た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セメント製品全般を補
強するために用いられる集束繊維であり、特に押出成型
法により成型されるセメント製品の補強に好適なセメン
ト補強用繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、石綿に替わるセメント補強用
繊維として種々の無機繊維、合成繊維の使用が提案され
ている。そして、これらの繊維による補強効果を高める
手段の一つとして集束繊維の使用が提案されている。

【０００３】例えば、特公昭６３−５９９８０号公報で
は、水の存在下で集束効果が減少する集束剤により集束
されたチョップドストランドの使用が提案されている。
また、特開昭５２−８９１２２号公報には、細デニール
の繊維を水溶性糊剤で集束処理して太デニールの繊維と
し、これを適当な長さに切断した繊維片を使用してセメ
ント成形品を製造する方法が記載されている。さらに、
特公昭５２−３７９５７号公報では、５０〜２００本の
ガラス繊維を集束剤で集束したものの使用が提案されて
いる。

【０００４】集束繊維を使用すれば、原料を混合する初
期の段階では集束状態で混合され、水を加えて混練する
と単繊維に分離するので、製造工程において繊維塊（フ
ァイバーボール）が生じにくく、繊維の分散が良好で均
質なセメント製品を得ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの集束
繊維を押出成型法により成型するセメント製品の補強に
使用する場合、次のような問題のあることが知られてい
る。

【０００６】押出成型法においては各原料毎に自動計量
装置の付いたホッパーが用意され、各原料はホッパーか
ら一定量ずつスクリューに供給され混練される。従っ
て、補強用繊維も専用のホッパーに入れられ、自動的に
計量されて他の原料と混合されることとなる。しかし、
ここで集束繊維を使用すると、図１のようにホッパー内
で繊維同士が絡まって、いわゆる「ブリッジ」と呼ばれ
るものが形成され、ブリッジから下が空洞化するという
現象が生じやすくなる。この「ブリッジ」が形成される
とホッパーからスクリューへ繊維が供給されにくくな
り、生産に多大な影響を及ぼす。繊維同士の絡まりは、
集束繊維の集束状態が緩やかな程生じ易いと考えられ
る。集束力が弱いと、繊維束から１〜数本の単繊維が解
離しやすく、その解離した繊維同士が絡まりやすくなる
からである。

【０００７】そこで、押出成型する際には、糊剤の添加
量を増加させて集束力を強くしたものが使われることが
多い。確かに糊剤を増やすと繊維束から１〜数本の繊維
が解離して互いに絡み合うことはなくなる。しかし繊維
束の剛性が増すことにより、繊維束の間に形成された空
隙に他の束が突き刺さるような感じで束同士が絡み合い
易くなるため、依然としてブリッジが形成されることに
変わりはなく、問題の根本的な解決にはなっていない。
また、集束力が強すぎると繊維の解離が進行しにくく、
最終的に得られる製品において繊維の分散が悪くなる恐
れもある。

【０００８】また、集束繊維の形状もホッパー内での円
滑な移動に関与する。即ち、ブリッジが形成されない場
合でも、その断面形状がより円形に近いものの方がホッ
パー内を転がり易く、計量もスムーズに行われる。しか
し、糊剤により集束する場合、糊剤に浸漬した後、その
付着量を調節するためロールで絞るといった糊剤除去の
工程が必要となるため、得られるものは扁平形となり、
ホッパー内を転がり易い形状とはならないのである。

【０００９】本発明は、特に押出成型法により成型され
るセメント製品の補強に適した集束繊維であって、乾式
混合時、すなわち原料混合初期には分繊しにくく集束状
態で均一に分散し、湿式混合時、すなわち混合終期には
単繊維に解離して均一に分散するという集束繊維特有の
性質を有し、かつブリッジが形成されにくく、ホッパー
内を転がり易い形状のものを得ることを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、アスペ
クト比４０〜１０００の単繊維が１５〜３００００本集
合してなる繊維集合体において、繊維集合体の表面に存
在する繊維同士が少なくとも部分的に接着していること
により集合体を形成していることを特徴とするセメント
補強用集束繊維に関するものである。

【００１１】本発明の集束繊維を構成する単繊維はアス
ペクト比が４０〜１０００のものであることが望まし
い。アスペクト比が４０未満では、補強効果が得られに
くく、１０００を越えるとセメント製品中における分散
が不均一となるからである。この条件を満たすには、繊
度１〜１５デニールのものを使用し、集束繊維を３〜１
５mmにカットして使用するとよい。

【００１２】集束繊維は１５〜３００００本の単繊維で
構成することが望ましい。１５本未満では、一つの集合
体が小さいため集合体同士で絡まりやすくなるため好ま
しくなく、３００００本を越えると１つの集合体が大き
くなりすぎて、混練が終了するまでに十分に解離されな
い場合があるため好ましくない。

【００１３】本発明で使用する単繊維は特に限定され
ず、ガラス繊維等の無機繊維、エチレン、プロピレン、
メチルペンテン、ビニルアルコール、酢酸ビニル、アミ
ド、エステル、アクリロニトリル等の重合体もしくは共
重合体からなる合成繊維等を任意に使用することができ
る。

【００１４】ここで、繊維集合体の少なくとも一部に熱
接着性繊維を使用すれば、接着剤を使用することなく繊
維同士を接着することが可能となる。熱接着性繊維の種
類は特に限定されず、加熱によって熱接着性を示すポリ
エチレン、ポリプロピレンや、湿熱状態で接着性を示す
エチレン−ビニルアルコール共重合体からなる既存の合
成繊維を任意に使用することができる。また、低融点成
分と高融点成分から構成され低融点成分が繊維表面の少
なくとも一部を占めるような複合繊維を使用することも
できる。このような複合繊維は、低融点成分のみが接着
成分として作用し高融点成分は繊維形状を保ったままで
あるため、混練時における解離がスムーズに進行しやす
く、補強効果も損なわれないという利点がある。具体的
には、低融点成分と高融点成分が菊花状に配列した分割
型複合繊維や、低融点成分／高融点成分が鞘成分／芯成
分である芯鞘型複合繊維等を挙げることができる。本発
明では芯／鞘の複合比（断面積比）８／２〜４／６の芯
鞘型複合繊維が最も好ましく使用される。

【００１５】本発明のセメント補強用集束繊維は、繊維
集合体の少なくとも表面に存在する繊維同士が接着して
いることにより集合体を形成している。ここで「少なく
とも表面に存在する繊維同士が接着している」とは、少
なくとも繊維集合体の形態が保持される程度に繊維同士
が接着されていることを要する、の意である。そして接
着させる範囲は、原料混合時に加えられる力に応じて、
原料混合開始時には単繊維に解離せず、混合終了直前に
解離し分散するように調節するとよい。例えば、繊維集
合体のごく表面に存在する繊維同士のみを接着させ、そ
の断面を見ると図２のように単繊維（６）が薄皮で包ま
れたようになったものは、ひとたび表面付近の接着部
（４）において解離が始まれば、後は速やかに単繊維の
分散が進行するようになっている。一方、表面から内部
までかなりの範囲にわたって繊維同士が接着され、その
断面を見ると図３のように接着部（４）がドーナツ状に
なったものは、解離・分散が緩やかに進行することとな
る。いずれの集合体（３）も、その中に繊維同士が接着
していない非接着部（５）が存在するため、全体的に柔
らかく弾力性を示す。

【００１６】本発明では、繊維集合体を半径１の円とし
て考えた場合に、外周表面から０．２の間にある繊維同
士を接着させることが、繊維の解離の進行および単繊維
の均一な分散の点から好ましい。より好ましくは集合体
の外周表面に存在する繊維同士のみ、もしくは外周表面
から０．０１〜０．０５の間にある繊維同士を接着させ
ることが望ましい。

【００１７】勿論、集合体を構成する全ての繊維同士を
接着させても良い。この場合は剛性のある集合体を得る
ことができる。

【００１８】繊維同士の接着は、部分的であってもよ
い。即ち、繊維集合体を側面から見たときに、図４およ
び図５のように接着部（４）が点在していても良いので
ある。但し、この場合、接着される１本の繊維中、接着
部（４）が１０％以上存在することが望ましい。１０％
未満では集合体としての形態を保持することができない
からである。また、接着部が偏って存在すると、接着さ
れていない繊維が絡み合いやすくなるので注意する必要
がある。そして、接着部の占める割合が多くなるほど、
集合体の表面が平滑となるので、ブリッジが形成されに
くく、ホッパー内を転がり易くなる。勿論、繊維同士が
全体にわたって接着されていてもよい。

【００１９】繊維同士を接着させる方法としては、接着
剤の塗布、スプレーによる接着剤の噴霧等が考えられ
る。そして接着完了後の集合体の断面形状は円形、ある
いはホッパー内を転がり易いような楕円形であることが
望ましい。そのためには、接着処理を行う際に集合体の
形状を円形もしくは楕円形に保つ、あるいは接着剤が固
化する直前に集合体の断面形状をできるだけ円形に整え
る等の工夫をする必要がある。

【００２０】また、前述したように熱接着性繊維を使用
し、熱処理を施して繊維同士を接着させることもでき
る。この場合も、接着後の繊維集合体の断面形状が円形
もしくは楕円形となるように、接着方法を工夫する必要
がある。具体的には、例えば、サインペンの芯などを製
造する際に用いられる熱源で被覆されたラッパ管状の加
熱器に繊維集合体を通して表面のみを熱接着させる方法
や、熱回転体に接触させる方法、超音波を照射すること
により接着させる方法等が挙げられる。また、一対の回
転体の間に円形の空隙を設け、そこへ繊維集合体を通
し、加熱加圧処理を施しながら熱接着させることもでき
る。

【００２１】このようにして得られた集束繊維を任意の
長さにカットしたものが、本発明の補強用集束繊維とし
て使用されうる。本発明の補強用集束繊維は、普通ポル
トランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、ア
ルミナセメント等の補強に適用することができ、また、
半水石膏、２水石膏とスラグあるいはこれらを上記セメ
ントと混合して使用する際にも用いることができる。そ
して、押出成型法のみならず、湿式抄造法、流込方法等
のいかなる成型方法にも利用することができる。また、
自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等の養生方法
によってその適用が制限されることはない。

【００２２】

【作用】本発明のセメント補強用集束繊維は、繊維集合
体の少なくとも表面に存在する繊維同士が、少なくとも
部分的に接着しており、表面が平滑でかつ断面形状が円
形に近く、適度な柔軟性と弾力性を有する。従って、こ
れを特に押出成型法に適用した場合、ホッパー内を転が
り易く、また表面から単繊維が解離しにくいので繊維同
士が絡まってブリッジを形成することもないことから、
自動計量が円滑に進行する。さらに本発明の繊維集合体
は、接着の範囲を適宜調節することにより、単繊維の解
離・分散の進行を容易にコントロールすることができ
る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。

【００２４】［実施例１］融点１６３℃のポリプロピレ
ン樹脂を２８０℃で溶融紡糸し、２デニールのモノフィ
ラメントを作成した。これを１５０００本束ねて、図６
に示すようなラッパ管状の加熱器（７）を用いて１５０
℃で加熱処理し、集合体表面に存在する繊維同士を全体
にわたって熱接着させ、図２のような断面形状を有する
集合体とした後、これを６mm長にカットして、補強用集
束繊維を得た。

【００２５】次に、この補強用集束繊維２０ｇを、普通
ポルトランドセメント１２００ｇ、珪砂８００ｇ、メチ
ルセルロース２０ｇとともにミキサーに投入し、１分間
乾式混合した後、この混合物に対して２０重量％の水道
水を添加してさらに３分間湿式混合した。そしてこの混
合物を押出成型機に投入して成型し、１７０℃で１６時
間オートクレーブ養生してセメント製品を得た。

【００２６】［実施例２］鞘成分として融点１３２℃の
ポリエチレンを、芯成分として融点１６３℃のポリプロ
ピレンを用い、複合比が６／４（芯／鞘）となるように
２８０℃で溶融紡糸して、繊度２デニールの芯鞘型複合
繊維を作成した。この複合繊維を、加熱温度を１４０℃
とする以外は実施例１と全く同様にして加熱、接着し、
補強用集束繊維を作成した。そして実施例１と同様にし
てセメント製品を得た。

【００２７】［実施例３］鞘成分として融点１７６℃の
エチレン−ビニルアルコール共重合体を、芯成分として
融点１６３℃のポリプロピレンを用い、複合比が６／４
（芯／鞘）となるように２８０℃で溶融紡糸し、繊度２
デニールの複合繊維を作成した。この複合繊維１５００
０本束ねたものを、湿潤状態で１３０℃に加熱した熱ロ
ールに接触させて集合体表面の繊維同士を接着させた
後、これを６mm長にカットして、補強用集束繊維を得
た。そして実施例１と同様にしてセメント製品を得た。

【００２８】［比較例１］実施例１で作成したポリプロ
ピレン繊維を１５０００本束ねて水で一時的に集束し、
６mm長にカットしたものを補強用繊維として使用し、実
施例１と同様にしてセメント製品を得た。

【００２９】［比較例２］実施例１で作成したポリプロ
ピレン繊維を１５０００本を束ね、これをポリビニルア
ルコール水溶液に浸漬し、絞りロールで絞って固形分付
着量が５重量％となるようにした後、６mm長にカットし
て補強用集束繊維を得た。これを使用して実施例１と同
様にしてセメント製品を得た。

【００３０】実施例１〜３および比較例１〜２で得られ
たセメント製品の諸性能を表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１中、乾式混合時ファイバーボール割合
とは、乾式混合終了後の混合物中に含まれているファイ
バーボールの重量を投入繊維量に対し百分率で表したも
のである。また、湿式混合時の繊維分散状態は、湿式混
合終了後の混合物２０ｇを金網上に採取しセメント分を
水で洗い流し、残った繊維の分散状態を観察して以下の
基準で評価した。 ◎ ．． 個々の単繊維に完全に解離している。 ○ ．． 集束繊維が一部混在している。 △ ．． 全体の約半分が集束繊維の状態である。 × ．． 殆どの繊維が集束繊維かファイバーボールの
状態である。

【００３３】セメント製品の性能のうち、曲げ強度はＪ
ＩＳ Ａ １４０８に、衝撃強度はＪＩＳ Ｂ ７７２
２に従って評価した。

【００３４】

【発明の効果】本発明の集束繊維は、繊維集合体の少な
くとも表面に存在する繊維同士が、少なくとも部分的に
接着していることにより集合体を形成し、円形に近い断
面形状と適当な柔軟性、弾力性を有するものである。し
たがってこれを特に押出成形法により成形されるセメン
ト製品の補強に使用した場合、製造工程における原料自
動計量時にホッパー内でブリッジが形成されることがな
く、定量的に繊維を供給することができる。また、接着
の範囲を適宜調節することにより解離・分散の進行を容
易にコントロールすることができるから、様々な製造条
件に柔軟に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】原料ホッパー内でブリッジが形成された状態の
説明図である。

【図２】本発明のセメント補強用集束繊維の一例を示す
断面図である。

【図３】本発明のセメント補強用集束繊維の一例を示す
断面図である。

【図４】本発明のセメント補強用集束繊維の一例を示す
側面図である。

【図５】本発明のセメント補強用集束繊維の一例を示す
側面図である。

【図６】繊維同士の熱接着に使用されるラッパ管状の加
熱器の側面図である。

【符号の説明】

１ ホッパー ２ ブリッジ ３ セメント補強用集束繊維 ４ 接着部 ５ 非接着部 ６ 単繊維 ７ ラッパ管状の加熱器 ８ 電熱線 ９ 加熱前の繊維集合体 10 加熱後の繊維集合体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アスペクト比４０〜１０００の単繊維が
   １５〜３００００本集合してなる繊維集合体において、
   繊維集合体の少なくとも表面に存在する繊維同士が、少
   なくとも部分的に接着していることにより集合体を形成
   していることを特徴とするセメント補強用集束繊維。
2. 【請求項２】 繊維集合体中の単繊維の少なくとも一部
   が熱接着性繊維であり、繊維集合体の少なくとも表面に
   存在する繊維同士が、少なくとも部分的に熱接着してい
   ることにより集合体を形成している請求項１記載のセメ
   ント補強用集束繊維。
3. 【請求項３】 熱接着性繊維が低融点成分と高融点成分
   とからなり、低融点成分が繊維表面の少なくとも一部を
   占める複合繊維であることを特徴とする請求項２記載の
   セメント補強用集束繊維。