JPH09255391A - 繊維強化セメント成形体 - Google Patents

繊維強化セメント成形体

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JPH09255391A
JPH09255391A JP6256396A JP6256396A JPH09255391A JP H09255391 A JPH09255391 A JP H09255391A JP 6256396 A JP6256396 A JP 6256396A JP 6256396 A JP6256396 A JP 6256396A JP H09255391 A JPH09255391 A JP H09255391A
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JP
Japan
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fiber
melting point
cement
point component
molded product
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JP6256396A
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Masuo Yabuki
増男 矢吹
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Hagihara Industries Inc
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Hagihara Industries Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/0048Fibrous materials
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1018Coating or impregnating with organic materials
    • C04B20/1029Macromolecular compounds

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 強化繊維の抜けや脱落を抑制して、曲げ強度
や衝撃強度の優れた繊維強化セメント成形体を提供す
る。 【解決手段】 高融点成分と低融点成分とから構成され
る多層スプリットヤ−ンや芯鞘フィラメントなどの複合
繊維をセメントマトリックス中に混入して成形した後
に、オ−トクレ−ブ養生することによって複合繊維の低
融点成分を溶融して、繊維同士の交差接触部を融着して
得られる繊維強化セメント成形体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は合成樹脂繊維で強化
されたセメント成形品、特に特定繊維を配合して加熱養
生によって得られる引張強度、曲げ強度、耐衝撃性、耐
亀裂性等を改良したセメント成形品に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来、セメント成形品の強化繊維として
ポリオレフィン系、ポリアミド系、ポリ塩化ビニル系、
ポリアクリロニトリル系樹脂などの短繊維を配合するこ
とは広く試みられてきた。しかしながら、従来の強化繊
維はセメントとの親和力が充分でなく、かつ短繊維の形
状が単純であるために引張応力や収縮応力に対してセメ
ントから容易に引き抜けることにおいてその補強効果は
充分満足するものではなかった。
【0003】そこで、強化繊維とセメントとの親和力を
増すために、強化繊維に対して表面処理剤やカップリン
グ剤が用いられることが多く、また、繊維表面に無機微
粒子を付着させた複合繊維強化材(特開平4-74741号公
報)や、略板状無機剤を配合した鞘部を有する鞘芯型複
合繊維(特開平6-9254号公報)や、炭酸カルシウム微粉
末を配合した鞘部を有し、さらにその表面にアルカリホ
スフェ−トアルカリ金属塩を付着させた芯鞘複合繊維
(特開平6-219797号公報)などによって親和力の向上を
はかる試みがある。
【0004】また、繊維の形状を改善することにより抜
けを減少させる方法も多く提案されており、例えば、紡
糸された糸の断面積を延伸方向に対して不規則に変化さ
せて繊維の抜けを防止する方法(特公昭58-18343号公
報、特公昭61-301号公報、特公昭62-4346号公報、特公
昭62-28106号公報など)が種々試みられており、さらに
は繊維の表面に凹凸を設けた上に電子線による表面処理
を施す方法(特公昭61-26510号公報)や、フィルムの割
裂繊維を用いる方法(特公平5-87460号、特開平4-59644
号公報)なども開示されている。
【0005】これら強化繊維はセメントマトリックス中
に所定量配合して、抄造成形、押出成形、注型成形など
によってセメント成形体となり、自然養生あるいは加熱
養生を行う。この養生の仕方として、自然養生は長期間
の養生が必要で効率的でなく、強制的に加熱して養生時
間を短縮し、かつ強度が大なるセメント成形体が得られ
る方法として加熱養生が行われることが多い。
【0006】しかし、加熱養生は、オ−トクレ−ブ中で
150〜200℃の温度で、8〜20時間養生してセメント成形
体を硬化するものであり、配合される合成樹脂製の強化
繊維が熱劣化を起こすことがあり、特に前述の割裂繊維
の枝繊維のような低繊度繊維は熱による影響を受け易
く、強化繊維の機能が著しく低下するという問題点があ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで、特定の強化繊
維を配合したセメントマトリックスから成形され、高温
雰囲気下で加熱養生することによって得られる成形体で
あって、強化繊維がセメントから容易に抜け難くなって
補強効果を充分満足し、優れた強度を有する繊維強化セ
メント成形体を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決する手段】本発明は、高融点成分を芯層と
して、少なくともその表面の一部に低融点成分樹脂が存
在する構造を有し、かつ延伸配向して得られる複合繊維
を、セメントマトリックスに均一混合して成形した後
に、加熱養生により硬化させてなることを特徴とする繊
維強化セメント成形体である。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のセメント成形体は、強化
繊維材として複合繊維を配合使用するものであって、複
合繊維の芯層を構成する樹脂としては、紡糸が可能で、
加熱養生によっても熱劣化を生じることなく高強力を維
持するものとして、ポリエステル系、ポリアミド系、ア
クリル系、ビニロン系、オレフィン系などが挙げられる
が、セメントマトリックスがアルカリであることから耐
アルカリ性に優れ、低廉で加工性の良好なポリプロピレ
ンが好ましい。
【0010】このポリプロピレン樹脂にあって、特に高
強度、耐熱性を要求される繊維である必要から、なかで
もアイソタクチックペンタッド分率0.95以上のものが好
適に採用される。このアイソタクチックペンタッド分率
とは、A.Zambelli等によってMacromolecules 6 925(197
3) に発表された、13C−NMRを使用して測定される
ポリプロピレン分子内のペンタッド単位でのアイソタク
チック分率を意味するもので、この数値が高いほど結晶
化度が高くなり、その結果、成形体の剛性と耐熱性が向
上したものとなる。
【0011】低融点成分の樹脂は、高融点成分より融点
または難化点が10℃以上、より好ましくは20℃以上低い
樹脂であって、例えば、低密度ポリエチレン、中密度ポ
リエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエ
チレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ア
クリル酸共重合体、エチレン−プロピレン共重合体、低
融点ポリオレフィンなどが挙げられる。
【0012】これら、複合繊維に用いる合成樹脂は、安
定で良好な成形性における樹脂の溶融流動特性からメル
トフロ−レ−ト(MFR)は、0.1〜50g/10min.、好ましく
は1〜40g/10min.、さらに好ましくは5〜30g/10min.の
範囲から選択するのがよい。
【0013】複合繊維の製造方法は公知の技術が採用で
き、その具体的構造としては、高融点成分を芯、低融点
成分を鞘とした芯鞘型や、芯部と鞘部を並列型としてノ
ズルから押し出したフィラメントを延伸処理したもの
や、あるいは高融点成分を芯層としその表面に低融点成
分を積層した2層構造フィルムや、高融点成分芯層の両
外層に低融点成分を積層した3層構造フィルムをスリッ
トして延伸処理の後に針布ロ−ルを通して割裂し幹枝形
状となったスプリットヤ−ンなどである。
【0014】前述のように、ダイスから押出成形された
未延伸繊維は熱延伸処理によって高強力が付与される
が、この延伸方式としては、熱ロ−ル式、熱板式、赤外
線式、熱風式などの公知の技術がいずれも採用できる。
延伸倍率は、繊維樹脂が充分に配向され充分な強力が発
揮できるよう、3〜20倍、より好ましくは5〜12倍であ
り、この延伸処理により剛性が高く高強力の繊維と成す
ことができ、さらには、延伸配向した複合繊維は熱収縮
率の異なる成分からなるため、セメントマトリックス中
で加熱養生の際に、収縮あるいはカ−ルが発生し易くな
って直線的な引き抜きに対して効果が期待できる。
【0015】複合繊維の繊度は、強化繊維材としてフィ
ラメント単糸では1〜80dr、スプリットの幹繊維では10
〜80drが好ましい。また、切断されたその繊維長は、長
すぎると分散性が悪化し、短すぎると補強効果が発現し
なくなるので3〜30mm、好ましくは5〜15mmとしたもの
が用いられる。
【0016】こうして得られる複合繊維は、強化繊維材
としてポルトランドセメント、白色ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、高炉スラグセメント等の水硬性
セメントに配合して用いられるが、セメント配合前に、
種々の処理を施してもよい。例えば、繊維表面を界面活
性剤、分散剤、カップリング剤等で処理してもよいし、
またはコロナ放電処理、紫外線照射、電子線照射等によ
り表面活性化または架橋化等の処理を行ってもよい。
【0017】本発明のセメント成形体を製造するにあた
っては、セメントマトリックス中に複合繊維を配合して
ミキサ−などで均一に混合し、公知の抄造成形、押出成
形、注型成形法などによって成形するのであるが、セメ
ントマトリックス中の繊維の配合量は、通常セメント固
形分に対して0.5〜10重量%とされる。
【0018】この成形体は、次にオ−トクレ−ブ中で15
0〜200℃の温度で7〜18時間加熱養生を行い、硬化した
セメント成形体となるのであるが、本発明の繊維強化セ
メント成形体においては、低融点成分を含む複合繊維を
配合していることで、セメントマトリックス中に分散し
た複合繊維は、折り重なりまたは交絡、交差した繊維同
士の接触部の低融点成分が加熱によって溶融して融着さ
れる。したがって、複合繊維間の融着が繊維の抜けや脱
落を防止することに作用し、セメント成形体としての強
度が向上するのである。
【0019】
【実施例】
実施例1 ポリプロピレン樹脂(アイソタクチッドペンタッド分率
0.96、MFR=5.0g/10min.、融点170℃)を芯層樹脂に、エ
チレン−プロピレン共重合体(MFR=8.0g/10min.、融点1
42℃)を外層樹脂に用い、2系列の押出機にそれぞれ供
給し、多層のインフレ−ション成形法により円形ダイス
から無定形状態で押し出し冷却して3層フィルム(層比
1:8:1)を成形した後、細断してテ−プ状とし、熱板接
触式延伸法で延伸倍率5.5倍で縦一軸延伸し、次いで高
速回転する針布ロ−ルを通して割裂分繊した幹繊度50dr
のスプリットヤ−ンをなし、これを集束し、カッタ−に
よって約9mmの繊維長として複合繊維を得た。
【0020】複合繊維をセメントに配合して供試体を成
形するにあたり、ポルトランドセメント100重量部と標
準砂200重量部とを充分に混合し、前述の複合繊維を5
重量部添加し攪拌混合し、更に水道水65重量部を加えて
全体が均一になるように回転ドラム式ミキサ−で混練し
た。このセメント混合物を長網方式で抄造し、金型で50
kg/cm2の圧力で1分間の加圧成形で、厚み5mm、縦横35
0mmの板状とし、この板状は12時間の常温養生の後に、
オ−トクレ−ブ中で165℃の温度で、12時間の養生を行
い、実施例1の繊維強化セメント成形体を得た。
【0021】比較例1 ポリプロピレン樹脂(アイソタクチッドペンタッド率0.
94、MFR=3.0g/10min.、融点168℃)を押出機に供給し、
単層のインフレ−ション成形法により円形ダイスから無
定形状態で押し出し冷却してフィルムを成形した後、細
断してテ−プ状とし、熱板接触式延伸法で延伸倍率5.5
倍で縦一軸延伸し、次いで高速回転する針布ロ−ルを通
して割裂分繊した幹繊度50drのスプリットヤ−ンをな
し、これを集束し、カッタ−によって約9mmの繊維長と
して単層繊維を得た。以下実施例1と同様に抄造し、常
温およびオ−トクレ−ブ養生を行い比較例1の繊維強化
セメント成形体を得た。
【0022】実施例2 ポリプロピレン樹脂(アイソタクチッドペンタッド分率
0.96、MFR=5.0g/10min.、融点170℃)を芯層樹脂に、エ
チレン−プロピレン共重合体(MFR=8.0g/10min.、融点1
42℃)を鞘層樹脂に用い、2系列の押出機にそれぞれ供
給し、多層ノズルから無定形状態で押し出し冷却して芯
鞘フィラメント(重量比=芯層8:鞘層2)を成形した
後、熱風オ−ブン式延伸法で延伸倍率6.5倍で縦一軸延
伸した繊度20drのフィラメントをなし、これを集束し、
カッタ−によって約6mmの繊維長として複合繊維を得
た。以下実施例1と同様に抄造し、常温およびオ−トク
レ−ブ養生を行い実施例2の繊維強化セメント成形体を
得た。
【0023】比較例2 ポリプロピレン樹脂(アイソタクチッドペンタッド率0.
94、MFR=3.0g/10min.、融点168℃)を押出機に供給し、
単層ノズルから無定形状態で押し出し冷却してフィラメ
ントを紡糸した後、熱風オ−ブン式延伸法で延伸倍率6.
5倍で縦一軸延伸した繊度20drのフィラメントをなし、
これを集束し、カッタ−によって約6mmの繊維長として
単層繊維を得た。以下実施例1と同様に抄造し、常温お
よびオ−トクレ−ブ養生を行い比較例2の繊維強化セメ
ント成形体を得た。
【0024】実施例及び比較例の繊維強化セメント成形
品の物性を測定し、結果をまとめて表1に示す。この結
果より、幹枝形状のスプリット繊維である実施例1と比
較例1と比べると、複合繊維とした実施例1の方が単層
繊維の比較例1より曲げ強度、衝撃強度共に約10%程度
向上していることが確認された。また、フィラメント形
状の繊維の実施例2と比較例2との比較においても複合
繊維の方が優れることが同様に確認されるものであっ
た。
【0025】
【表1】
【0026】
【発明の効果】本発明は、高融点成分と低融点成分から
なる複合繊維を混入して、加熱養生によって硬化して得
られる繊維強化セメント成形体であり、オ−トクレ−ブ
養生などの加熱によって複合繊維の低融点成分が溶融し
て繊維同士が融着するため、繊維の抜けや脱落が抑制さ
れ、かつ高融点成分が熱劣化を起こさず繊維自体の強力
が損なわれることがないため、曲げ強度や衝撃強度の向
上をはかることができるものである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高融点成分を芯層として、少なくともそ
    の表面の一部に低融点成分樹脂が存在する構造を有し、
    かつ延伸配向して得られる複合繊維を、セメントマトリ
    ックスに均一混合して成形した後に、加熱養生により硬
    化させてなることを特徴とする繊維強化セメント成形
    体。
JP6256396A 1996-03-19 1996-03-19 繊維強化セメント成形体 Pending JPH09255391A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106365533A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 北海金匠水泥制品有限责任公司 含工业废料的水泥砖
JP2018517651A (ja) * 2015-05-08 2018-07-05 コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハーConstruction Research & Technology GmbH 無機バインダー適用のための複合繊維

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JP2018517651A (ja) * 2015-05-08 2018-07-05 コンストラクション リサーチ アンド テクノロジー ゲーエムベーハーConstruction Research & Technology GmbH 無機バインダー適用のための複合繊維
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