(57)【要約】  コンクリート物品のプラスチック収縮亀裂を減少させるのに有用であるモノフィラメントプラスチック繊維を見出した。この繊維は、オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる、少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含んでなるモノフィラメント強化繊維。
【請求項２】
オレフィンがエチレンである請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
ポリオレフィンがポリプロピレン又はポリエチレンである請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
ポリオレフィンがポリプロピレン又はポリエチレンである請求項２に記載の繊維。
【請求項５】
ポリオレフィンがポリプロピレンである請求項４に記載の繊維。
【請求項６】
ポリプロピレンが４〜２０のメルトフローレートを有する請求項５に記載の繊維。
【請求項７】
繊維が少なくとも０．１〜最大１２のデニールを有する請求項１に記載の繊維。
【請求項８】
デニールが少なくとも１である請求項７に記載の繊維。
【請求項９】
デニールが最大８である請求項８に記載の繊維。
【請求項１０】
シースがコアを完全に包んでいる請求項１に記載の繊維。
【請求項１１】
オレフィンがエチレンであり、コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のオレフィン性不飽和コモノマーを有する請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】
オレフィン性不飽和コモノマーがアクリル酸である請求項１１に記載の繊維。
【請求項１３】
その中に、オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含むモノフィラメント強化繊維を有するコンクリートを含んでなるコンクリート物品。
【請求項１４】
繊維が前記の物品中に、０．０１〜０．２体積％の量で存在する請求項１３に記載のコンクリート物品。
【請求項１５】
ポリオレフィンがポリプロピレンであり、オレフィンがエチレンであり、そしてコモノマーがアクリル酸である請求項１４に記載のコンクリート物品。
【請求項１６】
コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のアクリル酸を有する請求項１５に記載のコンクリート物品。
【請求項１７】
繊維が０．１〜３０のデニールを有する請求項１５に記載のコンクリート物品。
【請求項１８】
デニールが最大１２である請求項１７に記載のコンクリート物品。
【請求項１９】
デニールが少なくとも１である請求項１８に記載のコンクリート物品。
【請求項２０】
オレフィンがエチレンであり、コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のオレフィン性不飽和コモノマーを有する請求項１３に記載のコンクリート物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリートを強靱にし、強化するプラスチック繊維及びその繊維を含むコンクリートに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、コンクリートは、圧縮強度は高いが、引張強度が低い脆性材料である。コンクリート工業に於いて、全てのコンクリート製品は、典型的には、圧縮強度に基づいて特定される。コンクリートの亀裂強度（引張強度）及び靱性を改良するための任意の試みは、殆ど常に、強化用添加剤の導入を必要としている。例えば構造的一体性(integrity)を与える鉄筋（スチール棒）が加えられるが、これは亀裂を除去しない。亀裂を減少させるために金属網が加えられたが、これは複雑な形状のコンクリートを強化するために有効に使用できない。
【０００３】
引張強度を改良し、プラスチック収縮亀裂を減少させるために、プラスチック繊維の微細なモノフィラメントが使用されてきた。プラスチック収縮亀裂は、それが硬化するとき収縮上の束縛から起こる。この束縛は、例えば道路を造るために岩床の上に流延されたコンクリートから生じる。しかしながら、これらの微細なモノフィラメントは、硬化したコンクリートの引張強度又は曲げ強度に対して、効果を殆ど有しない。強度を改良するために（コンクリートの構造的一体性を改良するために）、スチール製鉄筋又は網を加えることが一般的に必要である。
【０００４】
プラスチック繊維の例には、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アラミド（例えばケブラー(KEVLAR)）及びポリビニルアルコール繊維が含まれる。しかしながら、これらの繊維の全ては、高いコスト、低い耐アルカリ性、低い靱性又はコンクリートと繊維との間の低い界面結合のような１個又はそれ以上の問題点を有する。
【０００５】
ポリプロピレン及びポリエチレンは、それらの高い靱性及び低いコストのために、現在まで最も好ましい繊維であった。残念ながら、これらの繊維は非常に低い界面結合の難点がある。この問題点を改善するために、特許文献１に記載されているように、グリセロールエーテル又はグリコールエーテルのような液体を繊維表面に適用することによって、繊維の表面上に皮膜（コーティング）が形成された。皮膜は、また、特許文献２に記載されているように、蒸着によって適用された。同様に、特許文献３（ポリオキシアルキレンフェニルエーテルホスファート及びポリオキシアルキル脂肪酸エステルの表面の処理）に記載されているように、表面を化学的に変性することがなされた。残念ながら、これらの方法は、当然に、コスト増、複雑性及び皮膜の繊維への潜在的に不十分な結合に至る。
【０００６】
他の改善は、特許文献４に記載されているように、繊維の中及び上への無機粒子の含有であった。残念ながら、この繊維加工は、より一層困難になり（例えば繊維破壊）、コストを増加させ、そして一般的に繊維の靱性を低下させる。
【０００７】
更に、コンクリートの強靱性及び強度を改良するために、より大きい繊維が好ましいことが知られている。残念ながら、より大きい繊維は、表面積の減少のために、コンクリートマトリックスとの結合の問題を更に悪化させる。更に、これらの方法の何れもコンクリート中のプラスチック繊維に付随する他の問題、即ちより大きい繊維が一緒に凝集してボールになり、このボールはコンクリートに添加したとき破壊し難く、コンクリートの特性の低下を生じるという問題に取組んでいない。
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ第９８０７６６号
【特許文献２】ＪＰ第６００５４９５０号
【特許文献３】ＪＰ第１０２３６８５５号
【特許文献４】ＪＰ第０７００２５５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、コンクリートの特性を改良するための改良繊維、例えば大きい（large）繊維が起こす問題を生じることなく、プラスチックの収縮亀裂及び強度を改良するというような、先行技術の問題の１個又はそれ以上を改良するものを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、より大きい繊維、網又はスチール鉄筋を使用すること無く、コンクリートのプラスチック収縮亀裂及び強度の両方を改良する、新規な微細（fine）モノフィラメント繊維を見出した。
【００１１】
本発明の第一の面は、オレフィンと不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる、少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含んでなるモノフィラメント強化繊維である。
【００１２】
本発明の第二の面は、その中に、本発明の第一の面のモノフィラメント強化繊維を有するコンクリートを含むコンクリート物品である。
【発明の効果】
【００１３】
この強化繊維は、コンクリート、モルタル、石膏及びウォールボードのような、任意の低温硬化無機物品中で使用することができる。本発明のコンクリートは、コンクリートのために適した任意の応用で使用することができるが、これは、駐車場、ブリッジデッキ、ホワイトトッピング、トンネル、採鉱、傾斜安定化、造園石、スケートボードリンク、近代建築、アート彫刻、速硬化／非崩壊性天井、水泳プールのような建築目的並びに現存する構造物の修繕及び改良のために、特によく適合する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
強化繊維
本発明の強化繊維はシースによって少なくとも部分的に包まれているコアを含むモノフィラメントである。このコアはポリオレフィンを含む。用語「ポリオレフィン」は、エチレン、プロピレン、ブチレン及びイソプレンのような単純なオレフィンモノマーから誘導されるポリマー又はコポリマーを意味し、これは、それと共重合可能な１種又はそれ以上のモノマーを含有していてもよく、本明細書に記載されるシースポリマーのコモノマーは含有しない。このようなポリマー（原材料、それらの比率、重合温度、触媒及び他の条件を含む）は、当該技術分野で公知であり、本発明の目的のためにそれらが参照される。
【００１５】
ポリオレフィンには、例えばポリプロピレン、ポリエチレン及びこれらのコポリマー及びブレンド並びにエチレン−プロピレン−ジエンターポリマーが含まれる。好ましいポリオレフィンはポリプロピレン、線状高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、不均一に枝分かれした線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、例えばダウレックス(DOWLEX)ポリエチレン樹脂（ダウ・ケミカル社(The Dow Chemical Company)の商標）、不均一に枝分かれした超線状低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、例えばアッテイン(ATTANE)ＵＬＤＰＥ（ダウ・ケミカル社の商標）、均一に枝分かれした線状エチレン／α−オレフィンコポリマー、例えば、タフマー(TAFMER)（三井石油化学株式会社の商標）及びイグザクト(EXACT)（エクソン・ケミカル社(Exxon Chemical Company)の商標）、均一に枝分かれした実質的に線状のエチレン／α−オレフィンポリマー、例えばアフィニティ(AFFINITY)（ダウ・ケミカル社の商標）及びエンゲージ(ENGAGE)（デュポン・ダウ・エラストマースＬ．Ｌ．Ｃ．(DuPont Dow Elastomers L.L.C.)の商標）ポリオレフィンエラストマー（これは、米国特許第５，２７２，２３６号明細書及び同第５，２７８，２７２号明細書に開示されているようにして製造することができる）並びに高圧遊離基重合エチレンポリマー及びコポリマー、例えば低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）である。更に好ましいポリオレフィンは０．８５〜０．９９ｇ／ｃｍ3の密度（ＡＳＴＭ  Ｄ−７９２に従って測定した）、１．５〜３．０の重量平均分子量対数平均分子量比（Ｍｗ／Ｍｎ）、０．０１〜１００グラム／１０分の測定メルトインデックス（ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８（１９０／２．１６）に従って測定した）及び６〜２０のＩ１０／Ｉ２（ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８（１９０／１０）に従って測定した）を有する、均一に枝分かれした線状及び実質的に線状のエチレンコポリマーである。
【００１６】
高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）をポリオレフィンとして使用するときには、これは、一般的に、少なくとも０．９４グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃ）（ＡＳＴＭ試験方法Ｄ−１５０５）の密度を有する。ＨＤＰＥは、一般的に、線状低密度ポリエチレンの製造と同様の技術を使用して製造される。このような技術は米国特許第２，８２５，７２１号明細書、同第２，９９３，８７６号明細書、同第３，２５０，８２５号明細書及び同第４，２０４，０５０号明細書に記載されている。本発明の実施に使用する好ましいＨＤＰＥは、ＡＳＴＭ試験方法Ｄ−１２３８によって測定して、０．９４〜０．９９ｇ／ｃｃの密度及び０．０１〜３５グラム／１０分のメルトインデックスを有する。
【００１７】
コアは好ましくはポリプロピレン及びポリエチレンから選択されたホモポリマーである。最も好ましくは、コアは、商品名インスパイア(INSPIRE)（ダウ・ケミカル社、ミシガン州ミッドランド(Midland)）で入手可能なもののような、４〜２０のメルトフローレートを有するポリプロピレンである。
【００１８】
本発明のシースは、エチレン、プロピレン、ブチレン、イソプレン及びこれらの混合物から選択された１種のオレフィンと不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル、ビニルエステル及びこれらの混合物から選択された少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーである。好ましくは、オレフィンはエチレン又はプロピレンである。更に好ましくは、オレフィンはエチレンである。好ましくは、コポリマーはカルボン酸である。更に好ましくは、コモノマーはアクリル酸又はメタクリル酸である。最も好ましくは、コモノマーはアクリル酸である。
【００１９】
エチレン及びコモノマーの好ましいシースコポリマーは、米国特許第４，５９９，３９２号明細書、同第４，９８８，７８１号明細書及び同第５，３８４，３７３号明細書に記載されている。特に好ましいコポリマーは、商標プリマコル(PRIMACOR)（ダウ・ケミカル社、ミシガン州ミッドランド）で入手可能なもののような、エチレン及びアクリル酸のコポリマーである。シースコポリマーの他の例には、エスコレン(ESCORENE)ポリマー（エクソン・ケミカル社の商標）及びエルバックス(ELVAX)（イー・アイ・デユポン・デ・ニモアス社(E.I.du Pont de Nemours & Co.)の商標）のような、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）コポリマーが含まれる。
【００２０】
一般的に、前記コポリマーは、少なくとも１重量％〜最大５０重量％のコモノマーのコポリマーである。好ましくは、このコポリマーは、少なくとも２重量％、更に好ましくは少なくとも５重量％、更に好ましくは少なくとも１０重量％、最も好ましくは少なくとも２０重量％〜好ましくは最大４５重量％、更に好ましくは最大４０重量％、最も好ましくは最大３８重量％のコモノマーのコポリマーである。
【００２１】
一般的に、前記ポリオレフィンコアは少なくとも５０体積％〜最大９５体積％の強化繊維を含む。コアポリマーは、好ましくは少なくとも６０％、更に好ましくは少なくとも７０％、最も好ましくは少なくとも７５％〜好ましくは最大９４％、更に好ましくは最大９０％、最も好ましくは最大８８％を含む。
【００２２】
前記強化繊維は、丸形（round）、四角形、三角形、葉形、星形及びシート（即ちテープに類似）のような任意の形状（即ち断面の形状）であってもよい。しかしながら、直径は、コンクリート中の典型的な含有量（例えば、０．０１％〜０．２体積％）で、繊維がプラスチック収縮亀裂を改良できないように大きくすべきではない。繊維の直径は、それがコンクリートに添加することが困難になり及び／又はコンクリート混合物のレオロジーに有害な影響を与えるように、小さくすべきではない。この直径は、繊維のデニール（９０００メートル長さの繊維のグラム数での質量）によって表すと、一般的には、少なくとも０．１〜最大５０デニールである。このデニールは、好ましくは少なくとも１，更に好ましくは少なくとも１．５、最も好ましくは少なくとも２〜好ましくは最大３０，更に好ましくは最大２０、最も好ましくは最大１２である。
【００２３】
前記シースはコアポリマーを少なくとも部分的に包んでいる。ここで「部分的に」とは、一般的に、コアポリマーの表面の少なくとも１０％がシースポリマーによって覆われていることを意味する。コアポリマーの表面の、好ましくは少なくとも２０％、更に好ましくは少なくとも５０％、なお更に好ましくは少なくとも７５％、最も好ましくは少なくとも９０％が、シースによって覆われている。好ましい態様には、シースがコアポリマーの全表面を本質的に覆うとき又はコアポリマーの表面を完全に覆うときが含まれる。勿論、「完全に覆う」には、繊維の切断末端は含まない。
【００２４】
強化繊維の形成
一般的に、本発明の強化繊維は、溶融紡糸、湿式紡糸又は複合紡糸のような、公知の方法によって形成することができる。本発明の繊維は、所望の任意のサイズ又は長さに押し出すことができる。これらは、また、例えば円筒形、十字形、三角形又はリボン様断面のような所望の任意の形状に押し出すことができる。
【００２５】
繊維は、下記の繊維断面構造を有していてよい。
（１）横並び（side-by-side）
（２）シース−コア
（３）海中の島（islands-in-the-sea）及び
（４）みかん形（citrus）（セグメント化パイ）
【００２６】
（１）横並び
横並び二成分繊維の製造方法は米国特許第５，０９３，０６１号明細書に記載されている。この方法は、（１）２個のポリマー流をオリフィスを通して別々に供給し、実質的に同じ速度で集中させて、紡糸口金の面の下で一緒になった流れとして横並びで合体させること又は（２）２個のポリマー流をオリフィスを通して別々に供給し、これらを紡糸口金の表面で、実質的に同じ速度で集中させて、紡糸口金の表面で一緒になった流れとして横並びで合体させることを含む。両方の場合に、合体点でのそれぞれのポリマー流れの速度は、その計量ポンプ速度及びオリフィスのサイズによって決定される。繊維断面は２種の成分の間の直線界面を有する。
【００２７】
横並び繊維は、一般的に、自己捲縮繊維を製造するために使用される。全ての市販の自己捲縮繊維はそれぞれの成分の異なった収縮特性に基づく系を使用することによって製造される。
【００２８】
（２）シース−コア
シース−コア二成分繊維は、成分の一つ（コア）が第二成分（シース）によって全体的に取り囲まれている繊維である。接着は繊維一体性のために常に必須とは限らない。
【００２９】
シース−コア繊維を製造する最も一般的な方法は、２種のポリマー液体（溶融物）を紡糸口金オリフィスに非常に近い位置に別々に導き、次いでシース−コア形状で押し出す技術である。同心繊維の場合に、「コア」ポリマーを供給するオリフィスは、紡糸オリフィス出口の中心にあり、コアポリマー流体の流れ条件は、紡糸のとき両成分の同心性を維持するために厳密に制御される。紡糸口金オリフィスに於ける修正によって、繊維断面内のコア及び／又はシースの異なった形状を得ることが可能になる。
【００３０】
シース−コア構造は、コアが強度及び減少したコストに寄与しながら、光沢、染色性又は安定性のような、ポリマーの一つの特性を有することが、表面のために望ましいとき使用される。シース−コア繊維は捲縮繊維として及び不織工業に於ける結合繊維として使用される。
【００３１】
シース−コア二成分繊維の製造方法は、米国特許第３，３１５，０２１号明細書及び同第３，３１６，３３６号明細書に記載されている。
【００３２】
（３）海中の島
海中の島繊維は、また、マトリックス−フィラメント繊維とも呼ばれ、これには不均一二成分繊維が含まれる。この海中の島繊維の製造方法は米国特許第４，４４５，８３３号明細書に記載されている。この方法は、コアポリマーの流れを、それぞれのコア流のための一つのチューブを有する小さいチューブを通して、シースポリマー流の中に注入することを含む。一緒になったシース−コア流は、紡糸口金穴の内側で合体し、一つの海中の島複合流を形成する。
【００３３】
紡糸工程内のスタティックミキサーで異なったポリマー流を混合することによっても、海中島二成分繊維が作られる。スタティックミキサーは、ポリマー流を分割し、そして再分割して、複数のコアを有するマトリックス流を形成する。この海中の島繊維を製造する方法は米国特許第４，４１４，２７６号明細書に記載されている。
【００３４】
海中の島の構造体は、繊維のモジュラスを増加させ、水分リゲインを減少させ、染色性を低下させ、捲縮加工能力を改良し又は繊維に独特の光沢外観を与えることが望ましいとき使用される。
【００３５】
（４）みかん型（セグメント化パイ）
みかん型二成分繊維又はセグメント化パイの二成分繊維は、横並び、シース−コア又は海中の島繊維を製造するために、上記した方法に於いて使用されるパックアセンブリーの、ポリマー分布及び／又は紡糸口金修正によって製造することができる。例えば第一ポリマー流及び第二ポリマー流を、交互に、２個のチャンネルの代わりに、８個の放射状チャンネルを通して、紡糸口金穴の方に導入することによって、得られる繊維は、８区画みかん型繊維である。紡糸口金オリフィスが、輪（circle）上の３個又は４個のスロットの形状（中空繊維を製造するための一般的なオリフィス形状）を有する場合、繊維は、８個の区画を有する中空みかん型繊維である。中空みかん型繊維は、また、米国特許第４，２４６，２１９号明細書及び同第４，３５７，２９０号明細書に記載されているような、シース−コアスピンパックを有する特別の紡糸口金オリフィス形状を使用することによっても製造することができる。
【００３６】
コンクリート物品
本発明のコンクリート物品は、その中に本発明のモノフィラメント強化繊維を有するコンクリートから構成される。即ち、繊維は、オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選択された、少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーであるシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンであるコアを含む、モノフィラメント強化繊維である。
【００３７】
本発明のコンクリート物品を形成するのに使用するコンクリートは当該技術分野で公知である、任意の適当なコンクリートであってよい。一般的にコンクリートはポルトランドセメントを含む混合物である。ポルトランドセメントは、当該技術分野で一般的に理解され、「ホーリーの要約化学辞書(Hawley's Condensed Chemical Dictionary)、第１２版」、Ｒ．Ｌｅｗｉｓ、Ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｃｏ．、ニューヨーク、第２３９頁、１９９３年刊により定義されているようなものが使用される。
【００３８】
コンクリート中の強化繊維は環境条件で固体である。即ちこのポリマーは、固形物として添加され、コンクリートが硬化した後に固体状である。
【００３９】
コンクリート中の強化繊維の量はコンクリート物品の０．０１体積％〜１０体積％の範囲内である。強化ポリマーの量は、好ましくは、物品の少なくとも０．０１５体積％、更に好ましくは少なくとも０．２体積％、最も好ましくは少なくとも０．２５体積％〜好ましくは最大５体積％、更に好ましくは最大２体積％、最も好ましくは最大１体積％である。
【００４０】
コンクリート物品の形成
コンクリート物品は強化繊維、水及びコンクリートを任意の適当な方法で混合することによって製造することができる。好ましくは、コンクリートドライ成分（例えば、セメント、砂及び砂利）を、最初に乾式混合し、次いで水を混合して湿潤混合物を作る。
【００４１】
一般的に、コンクリートを、強化繊維と少なくとも３０秒間〜最大４時間混合する。混合時間は、好ましくは少なくとも１分間、更に好ましくは少なくとも１０分間、最も好ましくは少なくとも２０分間〜好ましくは最大３時間、更に好ましくは最大２時間、最も好ましくは最大１時間である。
この混合物には、スチレン−ブタジエンポリマー、エポキシ、ポリウレタン並びにエチレン−スチレン及び本明細書に記載したポリマーの合成ポリマーエマルジョンのような、コンクリートの形成に有用な他の添加物を添加することができる。
【実施例】
【００４２】
強化繊維の実施例
実施例１
ファイバース・イノベーション・テクノロジース社(Fibers Innovation Technologies)、テネシー州ジョンソン・シティ(Johnson City)で、市販の溶融紡糸装置を使用して製造した。この繊維は丸い断面形状及び２のデニールを有していた。この繊維は、シースが繊維の２０体積％を構成する、シース／コア繊維であった。シースポリマーは、ダウ・ケミカル社（ミシガン州ミッドランド）から商品名プリマコル３４６０で入手できる、エチレン−アクリル酸コポリマーであった。コアポリマーは、メルトフローレートが１２のポリプロピレン（ダウ・ケミカル社、ミシガン州ミッドランドから入手できる、インスパイアＨ５０９−１２Ｇポリプロピレン）であった。
【００４３】
繊維を製造するのに使用した条件は以下の通りであった。コアポリマーを含有する押出機のゾーンの温度は、ゾーン１：２１０℃；ゾーン２：２２０℃；ゾーン３：２３０℃及びゾーン４：２３０℃で、ゾーン４は、紡糸ヘッドに隣接するゾーンであった。シースポリマーを含有するゾーンの温度は、ゾーン１：１３５℃；ゾーン２：１４５℃；ゾーン３：１６５℃及びゾーン４：１９０℃であった。押出圧力は、１１００ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）（７．５８Ｍｐａ）であった。紡糸ヘッド温度は２４５℃であった。急冷空気温度は１５℃であった。デニールロール速度は、１０００メートル／分（ｍ／分）であった。引取ロール速度は１０００ｍ／分であった。引取比は３．８５対１であった。繊維は２デニールであり、１８ミリメートル（ｍｍ）の長さに切断した。
【００４４】
平均残留強度コンクリート実施例
実施例２（０．２体積％の繊維を含有するコンクリート）
１重量部（ｐｂｗ）のポルトランドセメント（ホルナム(Holnam)タイプ１）、２．３８ｐｂｗの砂（２ＮＳ）、１．９５ｐｂｗの小粒砂利(Pea Gravel)、０．５４５ｐｂｗの水道水、０．００６１ｐｂｗのレオビルド(RHEOBUILD)１０００（マスター・ビルダース社(Master Builders)、オハイオ州クリーブランド(Cleveland)から入手可能）及び０．２体積％の実施例１の繊維をブレンドすることによってコンクリート混合物を製造した。
【００４５】
コンクリートの製造に於いて、乾燥成分（例えばセメント、砂及び砂利）を最初に添加し、３分間乾式混合した。液体成分（水及びレオビルド）を、３０秒間攪拌しながら添加し、更に６０秒間混合した。ミキサーを停止させ、擦り落とし、更に４分間戻した。次いで、繊維を添加し、周期的に擦り落としながら３分間混合した。次いで、この混合物を、ＡＳＴＭ  Ｃ１９２に従って、４”（１０１．６ｍｍ）×４”（１０１．６ｍｍ）×１４”（３５５．６ｍｍ）（インチ）試験片に注型した。この試験片を、湿った布で覆い、２４時間硬化させ、次いで取り出して、石灰飽和水浴中で、１４日間の合計硬化時間の間硬化させた。
【００４６】
硬化した試験片の平均残留強度（ＡＲＳ）を、ガイドとして、ＡＳＴＭ  Ｃ−１３９９を使用することによって測定した。試験片を、コンクリート試験片と同じ幅及び長さを有する０．５インチ（１２．７ｍｍ）厚さの試験片の上に置き、この試験片を、０．００４インチ（０．１０１６ｍｍ）／分の一定荷重移動速度に付すことによって、試験片をインストロン試験機８５０２上で最初に予備亀裂させた。通過点でコンクリート試験片の最初の破断の後で、再び荷重上昇の前に、荷重を停止させた。次いで、スチール試験片を取り除き、予備亀裂したコンクリート試験片を、０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）／分の撓み速度を使用して、残留強度について試験した。平均残留強度（ＡＲＳ）は、式：
ＡＲＳ＝（Ｌ／ｂｄ2）（Ｐa＋Ｐb＋Ｐc＋Ｐd）／４
を使用して計算した。式中、Ｌはｍｍでのスパンであり、ｂはｍｍでの試験片の平均幅であり、ｄはｍｍでの試験片の平均深さ（高さ）であり、そしてＰa＋Ｐb＋Ｐc＋Ｐdは０．５、０．７５、１．０及び１．２５ｍｍ撓みでの記録された荷重であった。平均残留強度は０．８８ＭＰａであった。
【００４７】
実施例３及び４
実施例３及び４は、実施例３に０．１体積％の繊維を含有し、実施例４は０．０５体積％の繊維を含有していた以外は、実施例１と同じ方法で製造した。実施例３の平均残留強度は０．３１ＭＰａであり、実施例４については０．２６ＭＰａであった。
【００４８】
プラスチック収縮亀裂実施例
プラスチック収縮亀裂を評価するために使用した試験方法はN.Banthia等、繊維強化コンクリートに於ける束縛された収縮亀裂：新規な試験技術(Restrained Shrinkage Cracking in Fiber Reinforced Concrete: A Novel Test Technique)、Cement and Concrete Research、第２６巻、第１号（１９９６年）に記載されているものと同様であった。
【００４９】
実施例５（０．１体積％の繊維を含有するコンクリート）
実施例４のコンクリートを製造する前に、プラスチック収縮試験を実施するためにこの実施例のコンクリートを注型したベース混合物を製造した。このベースコンクリートは、１重量部（ｐｂｗ）のポルトランドセメント（ホルナムタイプ１）、１．３６ｐｂｗの砂（２ＮＳ）、１．３６ｐｂｗの小粒砂利、０．４２ｐｂｗの水道水、０．００６１ｐｂｗのＷＲグレース社(WR Grace)から入手可能なスーパープラスチサイザー(Superplasticizer)（推定４０パーセント固体−ＷＲＤＡ−１９）及び０．１１ｐｂｗのヒュームドシリカをブレンドすることによって製造した。このベースを実施例２に於けると同じ方法で混合した。
【００５０】
このベースコンクリート混合物を、長さ９１０ｍｍ、幅８９ｍｍ及び高さ４０ｍｍであった、ワセリン塗布した金型の中に、流し込んだ。上面をならした後、直径が約２５ｍｍであった骨材を、１００ｃｍ2当り約１２個の骨材密度で、全表面の上に一様な間隔で置いた。次いで、このベースをプラスチックで覆い、２４時間硬化させた。次いで、このベースを金型から取り出し、水をスプレーし、プラスチック袋の中に入れ、少なくとも１４日間硬化させた。
【００５１】
この実施例のコンクリート混合物は、１重量部（ｐｂｗ）のポルトランドセメント（ホルナムタイプ１）、１ｐｂｗの砂（２ＮＳ）、０．０５ｐｂｗのヒュームドシリカ、１ｐｂｗの小粒砂利、０．４８ｐｂｗの水道水及び０．０２５体積％の実施例１の繊維をブレンドすることによって製造した。このコンクリート混合物を、実施例１に於けると同じ方法で、混合した。混合後、コンクリート混合物を、金型の底にコンクリートベースを有するワセリン塗布した金型の中に流し込んだ。金型はベースよりも僅かに大きかった。金型及びベースを、３４０立方フィート／分の風速度を有する４６℃のチャンバー（１０％〜１２％の相対湿度）の中に置いた。９０分後に金型を取り出した。２４時間後に、サンプルを取り出し、コンクリート中の亀裂の面積を求め、プラスチック収縮亀裂面積を得た。
【００５２】
プラスチック収縮面積は、微細な亀裂を定規によって測定し、ほぼ幅まで０．０５６ｍｍを掛けることによって求めた。微細な亀裂は、眼によって容易に認識されない隙間を有する亀裂である。他の亀裂は写真に撮り、画像解析によって亀裂の面積を決定した。プラスチック収縮亀裂面積は１０ｍｍ2であった。
【００５３】
実施例６及び７
これらの実施例は、実施例５のコンクリート中の繊維の量が０．０５体積％であり、実施例６のコンクリート中の繊維の量が０．０２５体積％であった以外は、実施例５と同じ方法で製造した。プラスチック収縮亀裂面積は、それぞれ６２ｍｍ2及び２８ｍｍ2であった。
【００５４】
比較例１
この例は、繊維を使用しなかった以外は、実施例５と同じ方法で製造した。プラスチック収縮亀裂面積は３５０ｍｍ2であった。
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月28日(2003.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含んでなり、最大１２のデニールを有するモノフィラメント強化繊維。
【請求項２】
オレフィンがエチレンである請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
ポリオレフィンがポリプロピレン又はポリエチレンである請求項１に記載の繊維。
【請求項４】
ポリオレフィンがポリプロピレン又はポリエチレンである請求項２に記載の繊維。
【請求項５】
ポリオレフィンがポリプロピレンである請求項４に記載の繊維。
【請求項６】
ポリプロピレンが４〜２０のメルトフローレートを有する請求項５に記載の繊維。
【請求項７】
繊維が少なくとも０．１のデニールを有する請求項１に記載の繊維。
【請求項８】
デニールが少なくとも１である請求項７に記載の繊維。
【請求項９】
デニールが最大８である請求項８に記載の繊維。
【請求項１０】
シースがコアを完全に包んでいる請求項１に記載の繊維。
【請求項１１】
オレフィンがエチレンであり、コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のオレフィン性不飽和コモノマーを有する請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】
オレフィン性不飽和コモノマーがアクリル酸である請求項１１に記載の繊維。
【請求項１３】
その中に、オレフィンと、不飽和カルボン酸、アクリル酸アルキル、メタクリル酸アルキル及びビニルエステルから選ばれる少なくとも１種のオレフィン性不飽和コモノマーとのコポリマーのシースによって、少なくとも部分的に包まれているポリオレフィンのコアを含む、最大１２のデニールを有するモノフィラメント強化繊維を有するコンクリートを含んでなるコンクリート物品。
【請求項１４】
繊維が前記の物品中に、０．０１〜０．２体積％の量で存在する請求項１３に記載のコンクリート物品。
【請求項１５】
ポリオレフィンがポリプロピレンであり、オレフィンがエチレンであり、そしてコモノマーがアクリル酸である請求項１４に記載のコンクリート物品。
【請求項１６】
コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のアクリル酸を有する請求項１５に記載のコンクリート物品。
【請求項１７】
繊維が少なくとも０．１のデニールを有する請求項１５に記載のコンクリート物品。
【請求項１８】
デニールが少なくとも１である請求項１３に記載のコンクリート物品。
【請求項１９】
オレフィンがエチレンであり、コポリマーが少なくとも０．１重量％〜最大５０重量％のオレフィン性不飽和コモノマーを有する請求項１３に記載のコンクリート物品。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
実施例６及び７
これらの実施例は、実施例６のコンクリート中の繊維の量が０．０５体積％であり、実施例７のコンクリート中の繊維の量が０．０２５体積％であった以外は、実施例５と同じ方法で製造した。プラスチック収縮亀裂面積は、それぞれ２８ｍｍ2及び６２ｍｍ2であった。


【国際調査報告】
2005514532.tif 000002
2005514532.tif 000003
2005514532.tif 000004