セメント成形体補強用短繊維
【課題】セメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント成形体材料の混練時に、計量時の取り扱いや材料への投入が容易であり、練り混ぜ水を含む場合だけではなく、練り混ぜ水を含まないドライブレンドの場合でも、機械的な攪拌を長時間行うことなく、短時間で解繊、均一分散することができ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損なうことなく、優れた補強効果を付与することができるセメント成形体補強用繊維を提供することにある。
【解決手段】下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維。
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールの合計量が全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
ｂ）水分が全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
【解決手段】下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維。
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールの合計量が全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
ｂ）水分が全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント成形体材料の混合時に配合されるセメント成形体補強用繊維に関する。さらに詳しくは、容易に取扱い、投入することができ、分散性に優れ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損なうことなく、補強効果に優れたセメント成形体補強用短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント成形体は、圧縮強度、耐久性、不燃性などに優れており、また安価であることから、建築土木用途で大量に使用されている。しかしながら、材料硬化時に乾燥収縮を起こし表面にヒビが生じたり、引張および曲げ強度の低い脆性材料であることから、ひび割れ抑制や曲げ強度および靭性などの機械特性を向上させることを目的として、各種の繊維状物を配合することは公知の技術であり、数多く提案されている。
【０００３】
しかしながら、繊維をセメント、細骨材、粗骨材などを含むセメント成形体材料中に均一に分散させることは極めて困難であり、材料混練の際に単糸同士が絡みあったり、湾曲してファイバーボールが発生して、目標とする補強効果が得られにくいという問題がある。また、セメント成形体中で繊維が均一に分散したとしても、繊維の拘束力によってセメント成形体のフレッシュ時の流動性が著しく低下する問題がある。
【０００４】
このような状況を解決すべく、複数本の繊維を集束剤で結合一体化した集束糸を補強材として使用することが提案されており、熱硬化性樹脂により複数本の繊維を接着した集束糸が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような集束糸を使用した場合、まず集束糸の形態でセメント成形体材料中に分散し、次いで撹拌機中での撹拌羽根や材料との摩擦や剪断力により樹脂が脱離して集束状態が徐々にはずれて複数本の単糸に解繊し、分散されていく。したがって、集束されていない繊維を混入する場合に比較して、均一分散性に優れるという特徴を有している。
【０００６】
しかしながら、この集束糸は熱硬化性樹脂により強固に接着されているため、上記のような混練機により高剪断力で長時間の攪拌を行わないことには十分に解繊させることが困難であった。攪拌を行うことにより単繊維に解繊されるが、長時間攪拌すると、繊維が折れや曲げによって、傷んでしまったり、もしくは、すでに解繊された繊維は、未解繊の繊維を解繊させるために攪拌を続けるうちにファイバーボールを形成するという問題があった。そして、このようなファイバーボールが形成されると補強効果が損なわれてしまう。
【０００７】
また、水溶性高分子樹脂で集束され、ｐＨ１２における解繊度が５０％以上である集束糸が開示されている（特許文献２参照）。この集束糸によると、解繊度が優れており、分散性に優れ、ファイバーボールも形成されにくいものであった。しかしながら、この集束糸は集束剤が水溶性高分子樹脂であるため、セメント成形体材料中で攪拌されながら樹脂が脱離した後溶解して、増粘作用をもたらし、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を低下させるという問題があった。
【０００８】
繊維添加によるセメント成形体のフレッシュ時の流動性低下を抑制するために、減水剤というコンクリートの混和剤で繊維を集束させたもの（特許文献３参照）がある。この集束糸によると、減水剤の効果により繊維添加によるセメント成形体のフレッシュ時の流動性低下を抑制できるようになる。しかしながら、減水剤の成分は分子量が大きく、繊維表面に付着されたとき、固形分の粘性が大きく投入する前からファイバーボールを作り、計量や投入時の取り扱いが困難であったり、繊維間の摩擦力が大きくて開繊しにくく、混練時の分散性が悪く、繊維とそれ以外の材料が分離して、逆に施工性を低下させたり、その結果補強効果が損なわれるという問題があった。
【０００９】
また、セメント成形体材料の混練手順として、施工時に一度に混合しても、予め一部を混合してもかまわないが、近年、予めセメント、細骨材、粗骨材などの粉末成分と補強用繊維を混合したプレミックス材料と練り混ぜ水とを混合することが、施工現場での計量手間や計量ミスをなくす点で好ましく、練り混ぜ水が介在しない状態でも弱い攪拌力で、かつ短時間で均一に解繊、分散するセメント成形体補強用短繊維が望まれており、上記に示した繊維ではこのような要求に応えられるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６２−２１７４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３４７３号公報
【特許文献３】特開平８−２５９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の問題点を解決するものであって、セメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント成形体材料の混練時に、計量時の取り扱いや、材料への投入が容易であり、練り混ぜ水を含む場合だけではなく、練り混ぜ水を含まないドライブレンドの場合でも、機械的な攪拌を長時間行うことなく、短時間で解繊、均一分散することができ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損なうことなく、優れた補強効果を付与することができるセメント成形体補強用短繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、セメント粒子はその表面がカチオン性であることから、セメント成形体補強用繊維表面をアニオン性にすることで、セメント／繊維界面での親和性が上がりセメント成形体のフレッシュ時の流動性を損わず、また、繊維間の静摩擦力が小さいと、混練による剪断が補強用繊維にかかった時に開繊し易く、セメント成形体中で均一に分散し易いことを見出した。さらに、そうした繊維に水を付与することで、繊維間に水が浸透し、繊維同士が凝集して集束された状態になり、嵩が減って、取扱い易くなることを見出した。そこで、セメント成形体補強用短繊維に、セメント粒子と静電気的な吸着作用のあるポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物と短繊維間の平滑性向上に効果のあるポリアルキレングリコール、そして集束性を上げる為に水を付与すれば、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
即ち、本発明によれば、
下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維、
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールが全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
ｂ）水分付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
好ましくは、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４以下であるセメント成形体補強用短繊維であり、さらに好ましくは、短繊維の単糸繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであり、かつ短繊維のアスペクト比が５０〜１０００であり、繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維であるセメント成形体補強用短繊維、
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセメント成形体補強用繊維は、原料の混練手順に関わらず良好な繊維分散性が得られ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損わず、かつ高い補強効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】糸−糸静摩擦係数測定器
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明を以下の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
本発明のセメント成形体補強用繊維の原材料としては、炭素繊維、ガラス繊維、鋼繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、パルプ繊維等の有機繊維等を挙げることができ、これらの一種を、又は二種以上を組み合わせて、使用することができる。なかでもポリパラフェニレンテレフタラミドやコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタラミド等のパラ型アラミドからなる繊維が他の繊維に比べて補強効果が大きいので好ましく、特にコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタラミド短繊維は、高温高圧下強アルカリ性の雰囲気中に長時間保持してもその機械的特性の劣化が小さいので、高温高圧下での蒸気養生、例えば１８０℃、圧力約１０Ｋｇ／ｃｍ２の飽和水蒸気による条件下においても高い強力保持率を有するので好ましい。
【００１８】
本発明のセメント成形体補強用短繊維の単糸繊度は０．５〜１００ｄｔｅｘ、短繊維のアスペクト比が５０〜２０００であることが、繊維混入による補強効果、即ちヒビ割れ抑制、高曲げ強度・高曲げ靱性付与の観点から好ましい。単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ未満では、セメントがアルカリ性であるために繊維の芯近くまで劣化が起こって、繊維の引張強度の低下が大きくなり、目的の補強効果が得られなくなる場合がある。一方、１００ｄｔｅｘを超えると、繊維の細部への行き渡りが不十分となり、かつ、同じ体積含有率で短繊維を添加する場合、単繊維本数が少なくなって充分な補強効果が得られない。
【００１９】
短繊維のアスペクト比が５０未満の場合、強度、靱性において繊維添加による補強効果が得られない場合がある。また、２０００を超えると混練中に短繊維同士が絡んだり細かく折れたりしてセメント成形体フレッシュ時の流動性が低下し施工性を阻害したり、繊維添加による期待した補強効果が得られない場合が生じる。好ましくは該短繊維の単糸繊度は、０．７５〜７５ｄｔｅｘ、アスペクト比は１００〜１０００である。
【００２０】
また、上記セメント成形体補強用短繊維の繊維混入率は目的に応じて選定することができ、０．０１〜１０．０容積％の範囲で使用することが好ましい。該繊維混入率が０．０１容積％未満ではヒビ割れ抑制や強度、靱性付与が十分ではない場合があり、一方１０．０容積％を超えると、繊維単糸同士が絡まりファイバーボールが生じたり、繊維の分散が不完全となり、セメント成形体のフレッシュ時の流動性が損なわれ、施工時の作業性を阻害するだけではなく、繊維混入率に見合う補強効果や靭性改善効果が得られなくなるので好ましくない。特に、該繊維混入率は、０．０５〜５．０容積％であることが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明における繊維混入率（Ｖｆ：ｆｉｂｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、次式；Ｖｆ＝（Ｖ１／Ｖ２）×１００、で表される割合（容積％）である。
（式中、Ｖ１は繊維を含有したセメント成形体の単位体積（１，０００リットル＝１ｍ３）中に混入された補強用短繊維の容積（リットル）を示し、Ｖ２はセメント成形体の単位容積（１，０００リットル＝１ｍ３）を示す。）
本発明のセメント成形体補強用短繊維は、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールが付着し、且つ水分が付着している必要がある。
【００２２】
本発明で用いられる上記ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物は、セメント粒子の分散剤として今日、一般市場で販売されているものでよく、通常、平均分子量が１０００〜２０００００のものが用いられる。より好ましくは、（１）ポリアルキレングリコールモノエステル系単量体とアクリル酸系及び／又は不飽和ジカルボン酸系単量体を重合して得られる共重合体及び／又はその金属塩、（２）重量平均分子量５０００〜１０００００のポリエチレングリコール及び（３）オキシカルボン酸又はその塩、糖及び糖アルコールからなる群から選ばれる１種又は２種以上の化合物から成るポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物が用いられる。
【００２３】
本発明で用いられるポリアルキレングリコールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを重合または共重合して得られるもので、通常平均分子量が２０００以下、好ましくは４００〜１０００のものが用いられる。
【００２４】
また、上記成分の配合比は、材料混練時の繊維分散性およびセメント成形体フレッシュ時の流動性によって適宜選定されるが、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコールの重量比、２０／８０〜８０／２０の範囲で付着されるのが好ましい。ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物単体で処理した場合は繊維間の静摩擦力が大きく、補強用短繊維が開繊し難くなる。ポリアルキレングリコール単体で処理した場合は、セメント粒子との親和性が低く、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損ってしまう。
【００２５】
上記成分の合計付着量はセメント成形体補強用短繊維全重量に対して０．５〜２０重量％であることが必要である。０．５重量％未満の場合は、セメント成形体材料混練の際に、補強用短繊維の優れた分散性が得られず、フレッシュ時の流動性も低い。一方、２０重量％を超える場合は、処理剤の影響で繊維とそれ以外のセメント成形体材料が分離したり、水分が過剰にブリードアウトすることがある。好ましくは、１．０〜１０．０重量％の範囲で付着されるのが良い。
【００２６】
次に本発明のセメント成形体補強用短繊維に付着させる水分は、セメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましい。
【００２７】
付着させる水分は、短繊維全重量に対して３〜３０重量％付着させる必要がある。３重量％未満の場合、付着した水がすぐに蒸発してしまい、繊維を集束する効果が得られない。一方、３０重量％を超える場合は、過剰な水分が繊維間に保持されなくなり、水が繊維から分離されるが、このとき、水に溶けたポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコールの化合物も一緒に分離されるため、化合物の付着量が変わってしまい、所定の効果が得られなくなることがあり好ましくない。セメント成形体補強用短繊維に付与される水の付着量は好ましくは、５．０〜２５．０重量％、より好ましくは１０〜２３重量％の範囲で付着されるのが良い。
【００２８】
上記のポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコール及び水分を付着させる方法としては、単繊維が集まったマルチフィラメント長繊維、さらにはそれを複数本に引き揃えた形状のものやトウ状長繊維を、ボビンやビームクリールから連続的に送繊されるようにして、該化合物が溶解した水溶液の入った漕の中で含浸させる方法やローラータッチ法によって付着させる方法、スプレー方式により該水溶液を噴霧して付着させる方法などが挙げられるが、繊維に均一に付着させるためには該処理剤の入った漕の中で含浸させる方法が好ましく、次いで絞りロールで一定の付着量に調整すればよい。
【００２９】
そして該水溶液を付与した後には、得られた処理糸をトウ状にして公知の切断機によって所定の繊維長になるように切断すればよい。該水溶液を付与した処理糸を一度乾燥して、再度水を付与することも可能であるが、処理工程が増え、経済的ではない。なお、該化合物の付着量は上記のようにして付着させた後、乾燥処理を行ってもその付着量はほとんど変化しない。
【００３０】
本発明のセメント成形体用補強用短繊維は、上記の処理することにより、繊維間の摩擦力を小さくし、剪断力がかかった時に繊維が分散し易くするため、糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）を０．４以下とすることが好ましい。好ましくは０．３５以下である。糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４を超える場合、繊維にかかる剪断力が小さいと繊維が分散し難くなり好ましくない。なお、糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）の下限は特に限定するものではない。
【００３１】
また、本発明における糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆ μｓ）とは、図１に示すような測定装置を用い、繊維（１）の一端をＵゲージ（２）に固定し、プーリー（３）にかけ、さらに撚りを２回かけて初荷重（Ｔ１）１０００ｇをかけて引っ張る。糸／糸間の交差角度（θ）を１５°にとり、撚部の温度を２０℃に保ち、Ｕゲージ（２）を０．１ｍ／分の速度で引っ張る。その際Ｕゲージ（２）に感知される張力（Ｔ２ ｇ）を測定し、初荷重Ｔ１に対する応力Ｔ２の比として、以下に示す式で静摩擦係数を算出する。
Ｆ／Ｆ μｓ＝＝１．４０Ｌｏｇ１０（Ｔ２／Ｔ１）
【００３２】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体のセメントとしては、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、特に限定されず、例えば普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、これらの各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した高炉セメント等の各種混合セメント、速硬セメント等を、単独または２種以上で用いることができる。
【００３３】
また、該セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏、生石灰系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材などの公知の混和材を添加することができる。 その配合割合は特に限定されず、適宜設計することができる。
【００３４】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体の骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、３〜８号珪砂、石灰石、及びスラグ細骨材等の細骨材のみや、用途の要求特性に応じて、川砂利、砕石、及び人工骨材等の粗骨材を混合使用することができる。高物性を発現させるためには、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度調整した珪砂や石灰石等の細骨材のみを用いるほうが好ましい。さらに、所望の特性のセメント硬化体を得るためには、その粒度構成や配合割合にも好適な範囲があり、骨材の粒度は４ｍｍ以下のものが好ましく、１．２ｍｍ未満のものが４０〜７５％ で、１．２〜４ｍｍのものが６０〜２５％である混合物がより好ましく、１．２ｍｍ未満のものが５５〜７０％で、１．２〜４ｍｍのものが４５〜３０％である混合物が最も好ましい。最大粒度が４ｍｍを超えると流動性や充填性が不足し、１．２〜４ｍｍのものが２５％未満では耐久性に劣る場合があり、６０％を超えると必要な早期強度が得られない場合がある。
【００３５】
また、本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体には、適量な練り混ぜ水を添加して混練するが、練り混ぜ水はセメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましい。
【００３６】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体においては、上記材料のほかに、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、収縮低減剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、増粘剤、消泡剤、発泡剤、防錆剤、防凍剤、粘土鉱物系チクソ性付与材、着色剤、保水剤等の添加剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することができる。
【００３７】
本発明のセメント成形体補強用短繊維のセメント成形体材料への添加方法としては特に限定されるものではなく、例えば、モルタルやコンクリートなどの補強用として用いる場合には、予めセメントと細骨材、粗骨材等と本発明のセメント成形体補強用短繊維をドライプレミックスとしたのちに練り混ぜ水を添加して混練する方法、または、セメントと細骨材、粗骨材等と練り混ぜ水を十分に撹拌したのち、最後に本発明のセメント成形体補強用繊維を添加して混練りする方法が挙げられる。本発明のセメント成形体補強用短繊維を配合した材料の撹拌に用いる混練機としては、特に限定するものではないが、パン型ミキサー、可傾式ミキサー、オムニミキサー、ホバートミキサー、トラックミキサー等が挙げられる。
【００３８】
本発明のセメント成形体補強用短繊維を配合したセメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント成形体の用途は特に限定されるものではなく、一般の土木建築用途に適用できる。例えば、吹き付け成型、プレス成型、振動成型、遠心成型等により、法面補強、建築構造物の基礎など、幅広い用途を挙げることができる。二次製品成形物（ブロック、板状物、シート状物、テトラポット等）の製造についても、種々の成形法により行うことができる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、実施例における各種評価は、次のようにして測定した。
【００４０】
（１）繊維長、繊度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準拠して測定した。
【００４１】
（２）繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）
前記した方法でマルチフィラメント長繊維から一本の繊維を取り出し測定、算出し短繊維の摩擦係数とした。５本測定し平均値とした。
【００４２】
（３）水分付着量およびポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコール付着量
セメント成形体補強用短繊維を１２０℃で８時間乾燥させ、重量減少率から水分付着量を算出した。続いて、乾燥して得られた繊維を１時間超音波洗浄し、１２０℃で８時間乾燥させて、重量減少率から化合物の付着量を算出した。
【００４３】
（４）セメント、細骨材の粉体成分とセメント成形体補強用繊維のドライプレミックスによる繊維分散性、およびセメント成形体補強用繊維の取扱い性評価方法
普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）７００ｇ、珪砂５号１４００ｇ、及びセメント成形体補強用繊維１５ｇを、モルタルミキサー（株マルイ製、ＭＩＣ−３６２型、容量：５Ｌ）を用いて１４０ｒｐｍの撹拌速度で約１分間混練して得られたドライプレミックス粉体中の繊維分散性について、繊維の絡まりが無く、かつファイバーボールが生じないときは良好とし、繊維の絡まりがあるか、もしくはファイバーボールが生じたものは不良とした。また、セメント成形体補強用繊維１５ｇを計量するとき、短時間で容易に計量することができ、かつ投入時は繊維が一箇所にかたまることなく、粉体材料へ分散しながら投入できたとき、取扱い性良好とし、計量が困難で長時間要するとき、または、投入時に粉体材料へ分散しながら投入できなかったときは取扱い性不良とした。
【００４４】
（５）補強用繊維添加モルタル中の繊維分散性とモルタルの流動性を示すフロー値の測定方法
上記で得られたセメント成形体補強用繊維添加ドライプレミックス粉体に水４００ｇを添加し、モルタルミキサー（株マルイ製、ＭＩＣ−３６２型、容量：５Ｌ）を用いて１４０ｒｐｍの撹拌速度で約３分間混練して得られたモルタル中の繊維分散性について、繊維の絡まりが無く均一に分散し、且つ施工時の作業を阻害しないときは良好とし、繊維の絡まりがあるか、もしくは施工時の作業を阻害するときは不良とした。次いで、ＪＩＳ−Ｒ−５２０１に基づいてモルタルフロー試験を行い、このときの広がったモルタル円形の直径を、円形が歪んでいる場合は最短径と最長径の相加平均をフロー値する。フロー値が大きいほどモルタルの流動性が高いことを示すが、補強用繊維添加モルタルのフロー値が、繊維未添加モルタルのフロー値の８０％以上であれば流動性が高く、８０％より小さいと流動性が低いと判断する。ただし、最長径は最短径の１〜２倍の範囲内とし、２倍を超えると測定不能、流動性が低いと判断する。
【００４５】
（６）補強用短繊維添加モルタルの曲げ強度測定方法
上記で得たれたセメント成形体補強用繊維添加モルタルを、幅４０ｍｍ×高さ４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの型枠に打設し、２０℃、９０％ＲＨで材齢２８日間養生して、曲げ強度測定用供試体を製造した。上記供試体を、３点曲げ測定法にしたがって測定した。すなわち、１０トン用引張圧縮試験機（ＴＯＹＯ ＢＡＬＤＷＩＮ社製、ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＴＥＳＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＭＯＤＥＬ ＵＴＭ １０ｔ）を用い、支点間距離１０ｃｍの中心を２ｍｍ／分の速度で圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。また、曲げ応力−歪みの関係から供試体の破壊に必要な破壊エネルギーを算出し、曲げ強度１２Ｎ／ｍｍ２以上で且つ破壊エネルギー５ｋＮ／ｍｍ以上を良好とし、曲げ強度１２Ｎ／ｍｍ２または破壊エネルギー５ｋＮ／ｍｍ以下を不良とした。
【００４６】
［実施例１］
アラミド繊維（帝人テクノプロダクツ株式会社製「テクノーラ」、単糸繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維本数１０００本）を、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物（花王製「マイティ２１ＬＶ」）／ポリプロピレングリコール（松本油脂製、分子量＝７００）水溶液（配合重量比５０／５０、固形分濃度１５％）に浸漬した後絞液し、該化合物の付着量が３重量％かつ水分付着量が２０重量％の処理糸を作成し、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）を測定、算出した。上記で得られた剤処理糸を６ｍｍにカットし、短繊維が添加されたセメント成形体を調整し、そのドライプレミックス時の繊維分散性、繊維取扱い性、補強用繊維添加モルタルの繊維分散性とフレッシュ時の流動性、および曲げ強度と破壊エネルギーを評価し、結果を表２に示す。
【００４７】
［実施例２〜７、比較例１〜１０］
実施例１において、処理剤化合物、処理剤化合物の配合比、繊維への処理剤付着量を表１に示す通り変更して、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）の評価、セメント成形体補強用繊維を調整し、そのドライプレミックス時の繊維分散性、繊維取扱い性、補強用繊維添加モルタルの繊維分散性とフレッシュ時の流動性、および曲げ強度と破壊エネルギーを評価し、結果を表２に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
本発明のセメント成形体補強用短繊維は、繊維間の平滑性が高く、繊維の計量および投入時の取扱い性が良好で、セメント、細骨材等の粉体成分とのドライプレミックスにおいても良好な分散性が得られ、更に練り混ぜ水を添加してモルタルとしてもその分散性は変わらず良好であり、且つ施工を阻害しない流動性を維持している。また、繊維が均一に分散しているため、その補強効果も高いことが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のセメント補強用短繊維は分散性に優れ、フレッシュ時の流動性を損なうことなく、補強効果に優れるので、吹き付け成型、プレス成型、振動成型、遠心成型等により、法面補強、建築構造物の基礎など、土木建築用途に有用である。二次製品成形物（ブロック、板状物、シート状物、テトラポット等）の製造についても、種々の成形法により行うことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１：繊維
２：Ｕゲージ
３：プーリー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント成形体材料の混合時に配合されるセメント成形体補強用繊維に関する。さらに詳しくは、容易に取扱い、投入することができ、分散性に優れ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損なうことなく、補強効果に優れたセメント成形体補強用短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント成形体は、圧縮強度、耐久性、不燃性などに優れており、また安価であることから、建築土木用途で大量に使用されている。しかしながら、材料硬化時に乾燥収縮を起こし表面にヒビが生じたり、引張および曲げ強度の低い脆性材料であることから、ひび割れ抑制や曲げ強度および靭性などの機械特性を向上させることを目的として、各種の繊維状物を配合することは公知の技術であり、数多く提案されている。
【０００３】
しかしながら、繊維をセメント、細骨材、粗骨材などを含むセメント成形体材料中に均一に分散させることは極めて困難であり、材料混練の際に単糸同士が絡みあったり、湾曲してファイバーボールが発生して、目標とする補強効果が得られにくいという問題がある。また、セメント成形体中で繊維が均一に分散したとしても、繊維の拘束力によってセメント成形体のフレッシュ時の流動性が著しく低下する問題がある。
【０００４】
このような状況を解決すべく、複数本の繊維を集束剤で結合一体化した集束糸を補強材として使用することが提案されており、熱硬化性樹脂により複数本の繊維を接着した集束糸が示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このような集束糸を使用した場合、まず集束糸の形態でセメント成形体材料中に分散し、次いで撹拌機中での撹拌羽根や材料との摩擦や剪断力により樹脂が脱離して集束状態が徐々にはずれて複数本の単糸に解繊し、分散されていく。したがって、集束されていない繊維を混入する場合に比較して、均一分散性に優れるという特徴を有している。
【０００６】
しかしながら、この集束糸は熱硬化性樹脂により強固に接着されているため、上記のような混練機により高剪断力で長時間の攪拌を行わないことには十分に解繊させることが困難であった。攪拌を行うことにより単繊維に解繊されるが、長時間攪拌すると、繊維が折れや曲げによって、傷んでしまったり、もしくは、すでに解繊された繊維は、未解繊の繊維を解繊させるために攪拌を続けるうちにファイバーボールを形成するという問題があった。そして、このようなファイバーボールが形成されると補強効果が損なわれてしまう。
【０００７】
また、水溶性高分子樹脂で集束され、ｐＨ１２における解繊度が５０％以上である集束糸が開示されている（特許文献２参照）。この集束糸によると、解繊度が優れており、分散性に優れ、ファイバーボールも形成されにくいものであった。しかしながら、この集束糸は集束剤が水溶性高分子樹脂であるため、セメント成形体材料中で攪拌されながら樹脂が脱離した後溶解して、増粘作用をもたらし、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を低下させるという問題があった。
【０００８】
繊維添加によるセメント成形体のフレッシュ時の流動性低下を抑制するために、減水剤というコンクリートの混和剤で繊維を集束させたもの（特許文献３参照）がある。この集束糸によると、減水剤の効果により繊維添加によるセメント成形体のフレッシュ時の流動性低下を抑制できるようになる。しかしながら、減水剤の成分は分子量が大きく、繊維表面に付着されたとき、固形分の粘性が大きく投入する前からファイバーボールを作り、計量や投入時の取り扱いが困難であったり、繊維間の摩擦力が大きくて開繊しにくく、混練時の分散性が悪く、繊維とそれ以外の材料が分離して、逆に施工性を低下させたり、その結果補強効果が損なわれるという問題があった。
【０００９】
また、セメント成形体材料の混練手順として、施工時に一度に混合しても、予め一部を混合してもかまわないが、近年、予めセメント、細骨材、粗骨材などの粉末成分と補強用繊維を混合したプレミックス材料と練り混ぜ水とを混合することが、施工現場での計量手間や計量ミスをなくす点で好ましく、練り混ぜ水が介在しない状態でも弱い攪拌力で、かつ短時間で均一に解繊、分散するセメント成形体補強用短繊維が望まれており、上記に示した繊維ではこのような要求に応えられるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公昭６２−２１７４３号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３４７３号公報
【特許文献３】特開平８−２５９２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記の問題点を解決するものであって、セメントペースト、モルタル、コンクリートなどのセメント成形体材料の混練時に、計量時の取り扱いや、材料への投入が容易であり、練り混ぜ水を含む場合だけではなく、練り混ぜ水を含まないドライブレンドの場合でも、機械的な攪拌を長時間行うことなく、短時間で解繊、均一分散することができ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損なうことなく、優れた補強効果を付与することができるセメント成形体補強用短繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、セメント粒子はその表面がカチオン性であることから、セメント成形体補強用繊維表面をアニオン性にすることで、セメント／繊維界面での親和性が上がりセメント成形体のフレッシュ時の流動性を損わず、また、繊維間の静摩擦力が小さいと、混練による剪断が補強用繊維にかかった時に開繊し易く、セメント成形体中で均一に分散し易いことを見出した。さらに、そうした繊維に水を付与することで、繊維間に水が浸透し、繊維同士が凝集して集束された状態になり、嵩が減って、取扱い易くなることを見出した。そこで、セメント成形体補強用短繊維に、セメント粒子と静電気的な吸着作用のあるポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物と短繊維間の平滑性向上に効果のあるポリアルキレングリコール、そして集束性を上げる為に水を付与すれば、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１３】
即ち、本発明によれば、
下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維、
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールが全繊維重量に対して０．５〜２０％付着していること。
ｂ）水分付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
好ましくは、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４以下であるセメント成形体補強用短繊維であり、さらに好ましくは、短繊維の単糸繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであり、かつ短繊維のアスペクト比が５０〜１０００であり、繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維であるセメント成形体補強用短繊維、
が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセメント成形体補強用繊維は、原料の混練手順に関わらず良好な繊維分散性が得られ、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損わず、かつ高い補強効果を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】糸−糸静摩擦係数測定器
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明を以下の好適例により説明するが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
本発明のセメント成形体補強用繊維の原材料としては、炭素繊維、ガラス繊維、鋼繊維、セラミック繊維、アスベスト繊維等の無機繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、ポリケトン繊維、セルロース繊維、パルプ繊維等の有機繊維等を挙げることができ、これらの一種を、又は二種以上を組み合わせて、使用することができる。なかでもポリパラフェニレンテレフタラミドやコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタラミド等のパラ型アラミドからなる繊維が他の繊維に比べて補強効果が大きいので好ましく、特にコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタラミド短繊維は、高温高圧下強アルカリ性の雰囲気中に長時間保持してもその機械的特性の劣化が小さいので、高温高圧下での蒸気養生、例えば１８０℃、圧力約１０Ｋｇ／ｃｍ２の飽和水蒸気による条件下においても高い強力保持率を有するので好ましい。
【００１８】
本発明のセメント成形体補強用短繊維の単糸繊度は０．５〜１００ｄｔｅｘ、短繊維のアスペクト比が５０〜２０００であることが、繊維混入による補強効果、即ちヒビ割れ抑制、高曲げ強度・高曲げ靱性付与の観点から好ましい。単糸繊度が０．５ｄｔｅｘ未満では、セメントがアルカリ性であるために繊維の芯近くまで劣化が起こって、繊維の引張強度の低下が大きくなり、目的の補強効果が得られなくなる場合がある。一方、１００ｄｔｅｘを超えると、繊維の細部への行き渡りが不十分となり、かつ、同じ体積含有率で短繊維を添加する場合、単繊維本数が少なくなって充分な補強効果が得られない。
【００１９】
短繊維のアスペクト比が５０未満の場合、強度、靱性において繊維添加による補強効果が得られない場合がある。また、２０００を超えると混練中に短繊維同士が絡んだり細かく折れたりしてセメント成形体フレッシュ時の流動性が低下し施工性を阻害したり、繊維添加による期待した補強効果が得られない場合が生じる。好ましくは該短繊維の単糸繊度は、０．７５〜７５ｄｔｅｘ、アスペクト比は１００〜１０００である。
【００２０】
また、上記セメント成形体補強用短繊維の繊維混入率は目的に応じて選定することができ、０．０１〜１０．０容積％の範囲で使用することが好ましい。該繊維混入率が０．０１容積％未満ではヒビ割れ抑制や強度、靱性付与が十分ではない場合があり、一方１０．０容積％を超えると、繊維単糸同士が絡まりファイバーボールが生じたり、繊維の分散が不完全となり、セメント成形体のフレッシュ時の流動性が損なわれ、施工時の作業性を阻害するだけではなく、繊維混入率に見合う補強効果や靭性改善効果が得られなくなるので好ましくない。特に、該繊維混入率は、０．０５〜５．０容積％であることが好ましい。
【００２１】
ここで、本発明における繊維混入率（Ｖｆ：ｆｉｂｅｒ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ）は、次式；Ｖｆ＝（Ｖ１／Ｖ２）×１００、で表される割合（容積％）である。
（式中、Ｖ１は繊維を含有したセメント成形体の単位体積（１，０００リットル＝１ｍ３）中に混入された補強用短繊維の容積（リットル）を示し、Ｖ２はセメント成形体の単位容積（１，０００リットル＝１ｍ３）を示す。）
本発明のセメント成形体補強用短繊維は、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールが付着し、且つ水分が付着している必要がある。
【００２２】
本発明で用いられる上記ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物は、セメント粒子の分散剤として今日、一般市場で販売されているものでよく、通常、平均分子量が１０００〜２０００００のものが用いられる。より好ましくは、（１）ポリアルキレングリコールモノエステル系単量体とアクリル酸系及び／又は不飽和ジカルボン酸系単量体を重合して得られる共重合体及び／又はその金属塩、（２）重量平均分子量５０００〜１０００００のポリエチレングリコール及び（３）オキシカルボン酸又はその塩、糖及び糖アルコールからなる群から選ばれる１種又は２種以上の化合物から成るポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物が用いられる。
【００２３】
本発明で用いられるポリアルキレングリコールは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドを重合または共重合して得られるもので、通常平均分子量が２０００以下、好ましくは４００〜１０００のものが用いられる。
【００２４】
また、上記成分の配合比は、材料混練時の繊維分散性およびセメント成形体フレッシュ時の流動性によって適宜選定されるが、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコールの重量比、２０／８０〜８０／２０の範囲で付着されるのが好ましい。ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物単体で処理した場合は繊維間の静摩擦力が大きく、補強用短繊維が開繊し難くなる。ポリアルキレングリコール単体で処理した場合は、セメント粒子との親和性が低く、セメント成形体のフレッシュ時の流動性を損ってしまう。
【００２５】
上記成分の合計付着量はセメント成形体補強用短繊維全重量に対して０．５〜２０重量％であることが必要である。０．５重量％未満の場合は、セメント成形体材料混練の際に、補強用短繊維の優れた分散性が得られず、フレッシュ時の流動性も低い。一方、２０重量％を超える場合は、処理剤の影響で繊維とそれ以外のセメント成形体材料が分離したり、水分が過剰にブリードアウトすることがある。好ましくは、１．０〜１０．０重量％の範囲で付着されるのが良い。
【００２６】
次に本発明のセメント成形体補強用短繊維に付着させる水分は、セメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましい。
【００２７】
付着させる水分は、短繊維全重量に対して３〜３０重量％付着させる必要がある。３重量％未満の場合、付着した水がすぐに蒸発してしまい、繊維を集束する効果が得られない。一方、３０重量％を超える場合は、過剰な水分が繊維間に保持されなくなり、水が繊維から分離されるが、このとき、水に溶けたポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコールの化合物も一緒に分離されるため、化合物の付着量が変わってしまい、所定の効果が得られなくなることがあり好ましくない。セメント成形体補強用短繊維に付与される水の付着量は好ましくは、５．０〜２５．０重量％、より好ましくは１０〜２３重量％の範囲で付着されるのが良い。
【００２８】
上記のポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコール及び水分を付着させる方法としては、単繊維が集まったマルチフィラメント長繊維、さらにはそれを複数本に引き揃えた形状のものやトウ状長繊維を、ボビンやビームクリールから連続的に送繊されるようにして、該化合物が溶解した水溶液の入った漕の中で含浸させる方法やローラータッチ法によって付着させる方法、スプレー方式により該水溶液を噴霧して付着させる方法などが挙げられるが、繊維に均一に付着させるためには該処理剤の入った漕の中で含浸させる方法が好ましく、次いで絞りロールで一定の付着量に調整すればよい。
【００２９】
そして該水溶液を付与した後には、得られた処理糸をトウ状にして公知の切断機によって所定の繊維長になるように切断すればよい。該水溶液を付与した処理糸を一度乾燥して、再度水を付与することも可能であるが、処理工程が増え、経済的ではない。なお、該化合物の付着量は上記のようにして付着させた後、乾燥処理を行ってもその付着量はほとんど変化しない。
【００３０】
本発明のセメント成形体用補強用短繊維は、上記の処理することにより、繊維間の摩擦力を小さくし、剪断力がかかった時に繊維が分散し易くするため、糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）を０．４以下とすることが好ましい。好ましくは０．３５以下である。糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４を超える場合、繊維にかかる剪断力が小さいと繊維が分散し難くなり好ましくない。なお、糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）の下限は特に限定するものではない。
【００３１】
また、本発明における糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆ μｓ）とは、図１に示すような測定装置を用い、繊維（１）の一端をＵゲージ（２）に固定し、プーリー（３）にかけ、さらに撚りを２回かけて初荷重（Ｔ１）１０００ｇをかけて引っ張る。糸／糸間の交差角度（θ）を１５°にとり、撚部の温度を２０℃に保ち、Ｕゲージ（２）を０．１ｍ／分の速度で引っ張る。その際Ｕゲージ（２）に感知される張力（Ｔ２ ｇ）を測定し、初荷重Ｔ１に対する応力Ｔ２の比として、以下に示す式で静摩擦係数を算出する。
Ｆ／Ｆ μｓ＝＝１．４０Ｌｏｇ１０（Ｔ２／Ｔ１）
【００３２】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体のセメントとしては、現場の施工条件等を考慮して選定することができ、特に限定されず、例えば普通、早強、超早強、低熱、及び中庸熱等の各種ポルトランドセメントや、これらの各種ポルトランドセメントにフライアッシュや高炉スラグなどを混合した高炉セメント等の各種混合セメント、速硬セメント等を、単独または２種以上で用いることができる。
【００３３】
また、該セメントには、高炉スラグ粉末、フライアッシュ、シリカヒューム、石灰石粉末、石英粉末、二水石膏、半水石膏、無水石膏、生石灰系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材などの公知の混和材を添加することができる。 その配合割合は特に限定されず、適宜設計することができる。
【００３４】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体の骨材としては、川砂、海砂、山砂、砕砂、３〜８号珪砂、石灰石、及びスラグ細骨材等の細骨材のみや、用途の要求特性に応じて、川砂利、砕石、及び人工骨材等の粗骨材を混合使用することができる。高物性を発現させるためには、微細な粉や粗い骨材を含まない粒度調整した珪砂や石灰石等の細骨材のみを用いるほうが好ましい。さらに、所望の特性のセメント硬化体を得るためには、その粒度構成や配合割合にも好適な範囲があり、骨材の粒度は４ｍｍ以下のものが好ましく、１．２ｍｍ未満のものが４０〜７５％ で、１．２〜４ｍｍのものが６０〜２５％である混合物がより好ましく、１．２ｍｍ未満のものが５５〜７０％で、１．２〜４ｍｍのものが４５〜３０％である混合物が最も好ましい。最大粒度が４ｍｍを超えると流動性や充填性が不足し、１．２〜４ｍｍのものが２５％未満では耐久性に劣る場合があり、６０％を超えると必要な早期強度が得られない場合がある。
【００３５】
また、本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体には、適量な練り混ぜ水を添加して混練するが、練り混ぜ水はセメント等の硬化に悪影響を及ぼす成分を含有していなければ、水道水や地下水、河川水等の水を用いることができ、例えば、「ＪＩＳ Ａ ５３０８ 付属書９ レディーミクストコンクリートの練混ぜに用いる水」に適合するものが好ましい。
【００３６】
本発明の補強用短繊維が用いられるセメント成形体においては、上記材料のほかに、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、収縮低減剤、凝結遅延剤、硬化促進剤、増粘剤、消泡剤、発泡剤、防錆剤、防凍剤、粘土鉱物系チクソ性付与材、着色剤、保水剤等の添加剤を、本発明の目的を実質的に阻害しない範囲で使用することができる。
【００３７】
本発明のセメント成形体補強用短繊維のセメント成形体材料への添加方法としては特に限定されるものではなく、例えば、モルタルやコンクリートなどの補強用として用いる場合には、予めセメントと細骨材、粗骨材等と本発明のセメント成形体補強用短繊維をドライプレミックスとしたのちに練り混ぜ水を添加して混練する方法、または、セメントと細骨材、粗骨材等と練り混ぜ水を十分に撹拌したのち、最後に本発明のセメント成形体補強用繊維を添加して混練りする方法が挙げられる。本発明のセメント成形体補強用短繊維を配合した材料の撹拌に用いる混練機としては、特に限定するものではないが、パン型ミキサー、可傾式ミキサー、オムニミキサー、ホバートミキサー、トラックミキサー等が挙げられる。
【００３８】
本発明のセメント成形体補強用短繊維を配合したセメントペースト、モルタル、コンクリート等のセメント成形体の用途は特に限定されるものではなく、一般の土木建築用途に適用できる。例えば、吹き付け成型、プレス成型、振動成型、遠心成型等により、法面補強、建築構造物の基礎など、幅広い用途を挙げることができる。二次製品成形物（ブロック、板状物、シート状物、テトラポット等）の製造についても、種々の成形法により行うことができる。
【実施例】
【００３９】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
なお、実施例における各種評価は、次のようにして測定した。
【００４０】
（１）繊維長、繊度
ＪＩＳ−Ｌ−１０１５に準拠して測定した。
【００４１】
（２）繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）
前記した方法でマルチフィラメント長繊維から一本の繊維を取り出し測定、算出し短繊維の摩擦係数とした。５本測定し平均値とした。
【００４２】
（３）水分付着量およびポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物／ポリアルキレングリコール付着量
セメント成形体補強用短繊維を１２０℃で８時間乾燥させ、重量減少率から水分付着量を算出した。続いて、乾燥して得られた繊維を１時間超音波洗浄し、１２０℃で８時間乾燥させて、重量減少率から化合物の付着量を算出した。
【００４３】
（４）セメント、細骨材の粉体成分とセメント成形体補強用繊維のドライプレミックスによる繊維分散性、およびセメント成形体補強用繊維の取扱い性評価方法
普通ポルトランドセメント（住友大阪セメント株式会社製）７００ｇ、珪砂５号１４００ｇ、及びセメント成形体補強用繊維１５ｇを、モルタルミキサー（株マルイ製、ＭＩＣ−３６２型、容量：５Ｌ）を用いて１４０ｒｐｍの撹拌速度で約１分間混練して得られたドライプレミックス粉体中の繊維分散性について、繊維の絡まりが無く、かつファイバーボールが生じないときは良好とし、繊維の絡まりがあるか、もしくはファイバーボールが生じたものは不良とした。また、セメント成形体補強用繊維１５ｇを計量するとき、短時間で容易に計量することができ、かつ投入時は繊維が一箇所にかたまることなく、粉体材料へ分散しながら投入できたとき、取扱い性良好とし、計量が困難で長時間要するとき、または、投入時に粉体材料へ分散しながら投入できなかったときは取扱い性不良とした。
【００４４】
（５）補強用繊維添加モルタル中の繊維分散性とモルタルの流動性を示すフロー値の測定方法
上記で得られたセメント成形体補強用繊維添加ドライプレミックス粉体に水４００ｇを添加し、モルタルミキサー（株マルイ製、ＭＩＣ−３６２型、容量：５Ｌ）を用いて１４０ｒｐｍの撹拌速度で約３分間混練して得られたモルタル中の繊維分散性について、繊維の絡まりが無く均一に分散し、且つ施工時の作業を阻害しないときは良好とし、繊維の絡まりがあるか、もしくは施工時の作業を阻害するときは不良とした。次いで、ＪＩＳ−Ｒ−５２０１に基づいてモルタルフロー試験を行い、このときの広がったモルタル円形の直径を、円形が歪んでいる場合は最短径と最長径の相加平均をフロー値する。フロー値が大きいほどモルタルの流動性が高いことを示すが、補強用繊維添加モルタルのフロー値が、繊維未添加モルタルのフロー値の８０％以上であれば流動性が高く、８０％より小さいと流動性が低いと判断する。ただし、最長径は最短径の１〜２倍の範囲内とし、２倍を超えると測定不能、流動性が低いと判断する。
【００４５】
（６）補強用短繊維添加モルタルの曲げ強度測定方法
上記で得たれたセメント成形体補強用繊維添加モルタルを、幅４０ｍｍ×高さ４０ｍｍ×長さ１６０ｍｍの型枠に打設し、２０℃、９０％ＲＨで材齢２８日間養生して、曲げ強度測定用供試体を製造した。上記供試体を、３点曲げ測定法にしたがって測定した。すなわち、１０トン用引張圧縮試験機（ＴＯＹＯ ＢＡＬＤＷＩＮ社製、ＵＮＩＶＥＲＳＡＬ ＴＥＳＴＩＮＧ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴ ＭＯＤＥＬ ＵＴＭ １０ｔ）を用い、支点間距離１０ｃｍの中心を２ｍｍ／分の速度で圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。また、曲げ応力−歪みの関係から供試体の破壊に必要な破壊エネルギーを算出し、曲げ強度１２Ｎ／ｍｍ２以上で且つ破壊エネルギー５ｋＮ／ｍｍ以上を良好とし、曲げ強度１２Ｎ／ｍｍ２または破壊エネルギー５ｋＮ／ｍｍ以下を不良とした。
【００４６】
［実施例１］
アラミド繊維（帝人テクノプロダクツ株式会社製「テクノーラ」、単糸繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維本数１０００本）を、ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物（花王製「マイティ２１ＬＶ」）／ポリプロピレングリコール（松本油脂製、分子量＝７００）水溶液（配合重量比５０／５０、固形分濃度１５％）に浸漬した後絞液し、該化合物の付着量が３重量％かつ水分付着量が２０重量％の処理糸を作成し、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）を測定、算出した。上記で得られた剤処理糸を６ｍｍにカットし、短繊維が添加されたセメント成形体を調整し、そのドライプレミックス時の繊維分散性、繊維取扱い性、補強用繊維添加モルタルの繊維分散性とフレッシュ時の流動性、および曲げ強度と破壊エネルギーを評価し、結果を表２に示す。
【００４７】
［実施例２〜７、比較例１〜１０］
実施例１において、処理剤化合物、処理剤化合物の配合比、繊維への処理剤付着量を表１に示す通り変更して、繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）の評価、セメント成形体補強用繊維を調整し、そのドライプレミックス時の繊維分散性、繊維取扱い性、補強用繊維添加モルタルの繊維分散性とフレッシュ時の流動性、および曲げ強度と破壊エネルギーを評価し、結果を表２に示す。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
本発明のセメント成形体補強用短繊維は、繊維間の平滑性が高く、繊維の計量および投入時の取扱い性が良好で、セメント、細骨材等の粉体成分とのドライプレミックスにおいても良好な分散性が得られ、更に練り混ぜ水を添加してモルタルとしてもその分散性は変わらず良好であり、且つ施工を阻害しない流動性を維持している。また、繊維が均一に分散しているため、その補強効果も高いことが認められた。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明のセメント補強用短繊維は分散性に優れ、フレッシュ時の流動性を損なうことなく、補強効果に優れるので、吹き付け成型、プレス成型、振動成型、遠心成型等により、法面補強、建築構造物の基礎など、土木建築用途に有用である。二次製品成形物（ブロック、板状物、シート状物、テトラポット等）の製造についても、種々の成形法により行うことができる。
【符号の説明】
【００５２】
１：繊維
２：Ｕゲージ
３：プーリー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維。
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールの合計付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
ｂ）水分付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
【請求項２】
繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４以下である請求項１記載のセメント成形体補強用短繊維。
【請求項３】
短繊維の単糸繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであり、かつ短繊維のアスペクト比が５０〜１０００である請求項１〜２いずれかに記載のセメント成形体補強用短繊維。
【請求項４】
短繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維である請求項１〜３いずれかに記載のセメント成形体補強用短繊維。
【請求項１】
下記要件を満足することを特徴とするセメント成形体補強用短繊維。
ａ）ポリカルボン酸エーテル系アニオン性化合物とポリアルキレングリコールの合計付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
ｂ）水分付着量が全繊維重量に対して０．５〜２０％であること。
【請求項２】
繊維の糸／糸静摩擦係数（Ｆ／Ｆμｓ）が０．４以下である請求項１記載のセメント成形体補強用短繊維。
【請求項３】
短繊維の単糸繊度が０．５〜１００ｄｔｅｘであり、かつ短繊維のアスペクト比が５０〜１０００である請求項１〜２いずれかに記載のセメント成形体補強用短繊維。
【請求項４】
短繊維がコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維である請求項１〜３いずれかに記載のセメント成形体補強用短繊維。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−２５６０４（Ｐ２０１２−２５６０４Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１６３９２９（Ｐ２０１０−１６３９２９）
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月２１日（２０１０．７．２１）
【出願人】（３０３０１３２６８）帝人テクノプロダクツ株式会社 (504)
【Ｆターム（参考）】
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