(57)【要約】  本発明は、シート状ファイバ材料からなる捻れダイスおよび矩形ダイスを提供するものである。また、本発明は、それらダイスの製造方法を提供するものである。より詳細には、本発明は、建築材料とかセメント質材料とかいったような材料内における、そのようなシート状ファイバ材料からなる捻れダイスおよび矩形ダイスの使用方法を提供するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状ファイバ材料からなる捻れダイスであって、
全体的に矩形形状のものとされ、
まっすぐにした際の長さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍとされ、
幅が、２ｍｍ〜１５ｍｍとされ、
厚さが、１ｍｍ〜６ｍｍとされ、
密度が、０．１ｇ／ｃｃ〜０．５  ｇ／ｃｃとされ、
長手方向に沿って、４５°以上の捻れを１つ以上有していることを特徴とする捻れダイス。
【請求項２】
請求項１記載の捻れダイスにおいて、
前記まっすぐにした際の長さが、１５ｍｍ〜７５ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項３】
請求項２記載の捻れダイスにおいて、
前記まっすぐにした際の長さが、２０ｍｍ〜５５ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
前記幅が、３ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項５】
請求項４記載の捻れダイスにおいて、
前記幅が、４ｍｍ〜９ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
前記厚さが、１．５ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項７】
請求項６記載の捻れダイスにおいて、
前記厚さが、１．９ｍｍ〜４．５ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
長手方向に沿って、４５°以上の捻れを２つ以上有していることを特徴とする捻れダイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
前記密度が、０．１４ｇ／ｃｃ〜０．４７ｇ／ｃｃであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
捻れた状態での長さが、０．８ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１１】
請求項１０記載の捻れダイスにおいて、
捻れた状態での長さが、１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
重量が、０．０３ｇ〜０．３ｇであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１３】
請求項１２記載の捻れダイスにおいて、
前記重量が、０．０５ｇ〜０．２ｇであることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
Ｚ方向の表面積比率が、０．１２〜０．３０であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の捻れダイスにおいて、
ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．５０以上であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１６】
請求項１５記載の捻れダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．６０以上であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１７】
請求項１６記載の捻れダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．７０以上であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１８】
請求項１７記載の捻れダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．８０以上であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項１９】
請求項１８記載の捻れダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．９０以上であることを特徴とする捻れダイス。
【請求項２０】
シート状ファイバ材料からなる矩形ダイスであって、
全体的に矩形形状のものとされ、
長さが、４ｍｍ〜１０ｍｍとされ、
幅が、３ｍｍ〜８ｍｍとされ、
厚さが、１ｍｍ〜２ｍｍとされ、
密度が、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃとされていることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２１】
請求項２０記載の矩形ダイスにおいて、
前記密度が、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２２】
請求項２１記載の矩形ダイスにおいて、
前記密度が、０．４５ｇ／ｃｃ〜０．５５ｇ／ｃｃであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２３】
請求項２０〜２２のいずれか１項に記載の矩形ダイスにおいて、
前記長さが、５ｍｍ〜８ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２４】
請求項２３記載の矩形ダイスにおいて、
前記長さが、６ｍｍ〜７ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２５】
請求項２０〜２４のいずれか１項に記載の矩形ダイスにおいて、
前記幅が、４ｍｍ〜７ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２６】
請求項２３記載の矩形ダイスにおいて、
前記幅が、４．５ｍｍ〜６ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２７】
請求項２０〜２６のいずれか１項に記載の矩形ダイスにおいて、
前記厚さが、１．１５ｍｍ〜１．７０ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２８】
請求項２３記載の矩形ダイスにおいて、
前記厚さが、１．２５ｍｍ〜１．５０ｍｍであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項２９】
請求項２０〜２８のいずれか１項に記載の矩形ダイスにおいて、
前記重量が、０．０１５ｇ〜０．０３０ｇであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項３０】
請求項２９記載の矩形ダイスにおいて、
前記重量が、０．０２０ｇ〜０．０２４ｇであることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項３１】
請求項２０〜３０のいずれか１項に記載の矩形ダイスにおいて、
ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．３０以上であることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項３２】
請求項３１記載の矩形ダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．５０以上であることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項３３】
請求項３２記載の矩形ダイスにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．７０以上であることを特徴とする矩形ダイス。
【請求項３４】
シート状ファイバ材料からなる捻れダイスの製造方法であって、
前記シート状ファイバ材料を横断的シュレッダーの中に通し、これにより、捻れダイスを製造し、この場合、捻れダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、まっすぐにした際の長さを、１０ｍｍ〜１００ｍｍとし、幅を、２ｍｍ〜１５ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜６ｍｍとし、密度を、０．１ｇ／ｃｃ〜０．５  ｇ／ｃｃとし、さらに、長手方向に沿って４５°以上の捻れを１つ以上有したものとすることを特徴とする方法。
【請求項３５】
シート状ファイバ材料からなる矩形ダイスの製造方法であって、
前記シート状ファイバ材料をダイサーまたはシュレッダーの中に通し、これにより、矩形ダイスを製造し、この場合、矩形ダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、長さを、４ｍｍ〜１０ｍｍとし、幅を、３ｍｍ〜８ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜２ｍｍとし、密度を、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃとすることを特徴とする方法。
【請求項３６】
建築材料であって、
請求項１〜１９のいずれか１項に記載された捻れダイスを、内部に分散させた態様で含有していることを特徴とする建築材料。
【請求項３７】
請求項３６記載の建築材料において、
セメント質の混合物であることを特徴とする建築材料。
【請求項３８】
請求項３６記載の建築材料において、
れき青質の混合物であることを特徴とする建築材料。
【請求項３９】
建築材料であって、
請求項２０〜３３のいずれか１項に記載された矩形ダイスを、内部に分散させた態様で含有していることを特徴とする建築材料。
【請求項４０】
請求項３９記載の建築材料において、
セメント質の混合物であることを特徴とする建築材料。
【請求項４１】
請求項３９記載の建築材料において、
れき青質の混合物であることを特徴とする建築材料。
【請求項４２】
シート状ファイバ材料からなるシートであって、
重量が、０．０１ｇ〜０．５ｇであり、
ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．５０以上であることを特徴とするシート。
【請求項４３】
請求項４２記載のシートにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．６０以上であることを特徴とするシート。
【請求項４４】
請求項４３記載のシートにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．７０以上であることを特徴とするシート。
【請求項４５】
請求項４４記載のシートにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．８０以上であることを特徴とするシート。
【請求項４６】
請求項４５記載のシートにおいて、
前記ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．９０以上であることを特徴とするシート。
【請求項４７】
請求項４２〜４６のいずれか１項に記載のシートにおいて、
コンクリートミキサーに対する添加時には、５分間以内という混合時間でもって、９９％以上のものが、個々のファイバへと分散し得るものとされていることを特徴とするシート。
【請求項４８】
請求項４７記載のシートにおいて、
コンクリートミキサーに対する添加時には、４分間以内という混合時間でもって、９９％以上のものが、個々のファイバへと分散し得るものとされていることを特徴とするシート。
【請求項４９】
請求項４８記載のシートにおいて、
コンクリートミキサーに対する添加時には、３分間以内という混合時間でもって、９９％以上のものが、個々のファイバへと分散し得るものとされていることを特徴とするシート。
【請求項５０】
セメント質材料であって、
（Ａ）セメントと；
（Ｂ）セルロースペレットと；
（Ｃ）付加的に、砂、または、凝集物、または、砂および凝集物、と；
を含有していることを特徴とするセメント質材料。
【請求項５１】
セメント質材料内にファイバを分散させるための方法であって、
（Ａ）セメント成分と粗い凝集物成分とを含有したものとしてセメント質材料を準備し；
（Ｂ）このセメント質材料に対してダイスを添加し；
（Ｃ）前記セメント質材料の中で前記ダイスが個々のファイバとして一様にかつ完全に分散するまで、前記セメント質材料と前記ダイスとを混合する；
ことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項５１記載の方法であって、
前記ダイスを、捻れダイスとし、
この捻れダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、まっすぐにした際の長さを、１０ｍｍ〜１００ｍｍとし、幅を、２ｍｍ〜１５ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜６ｍｍとし、密度を、０．１ｇ／ｃｃ〜０．５  ｇ／ｃｃとし、さらに、長手方向に沿って４５°以上の捻れを１つ以上有したものとすることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５１記載の方法であって、
前記ダイスを、矩形ダイスとし、
この矩形ダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、長さを、４ｍｍ〜１０ｍｍとし、幅を、３ｍｍ〜８ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜２ｍｍとし、密度を、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃとすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、米国特許法第１１９条に基づき、２００３年８月２９日付けで出願された米国特許予備出願シリアル番号第６０／４９８，７８２号明細書の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【０００２】
本発明は、セメント質材料や他の建設材料内へと補強用ファイバを供給するためのシステムに関するものである。特に、本発明は、規則的に形成されたかつ高密度のセルロースパルプシートを生コンクリート内へと容易に供給して搬送し得る態様へと変換し得るような、方法および装置に関するものであり、また、生コンクリート応用に際して、改良された態様でもって経済的にかつ容易に供給を行い得るような設備に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
コンクリートや他のセメント質の建築材料内においてファイバ状補強材料を使用したいという要望は、何年も前から公知である。多くの実例において、ファイバ状補強材料の使用は、収縮亀裂耐性を改良しつつ、補強ロッドの必要性を低減したりあるいは排除したりする。ファイバ状補強材料は、多くの場合、スチール製の補強ロッドやワイヤメッシュ製の補強材といったような同様の材料と比較して、より低コストで形成することができる。コンクリートが、例えば車道といったような露出される用途で使用された場合、車道に露出した表面のところにおけるファイバの存在は、さらに、磨耗耐性の改良をもたらす。
【０００４】
ファイバ状補強材料の使用を禁じた１つの困難性は、ファイバどうしが互いに付着しやすいことであり、そのため、建築混合物によって完全に湿潤されていない状態で建築混合物内へと供給された際に、ボールを形成することである。このようなボール形成の結果、ファイバ結合によるマトリクス形成が弱くなり、そのため、最終的に得られる建設材料の強度が低減する。さらに、ボールが、かなり大きなサイズである場合には、材料内に部分的な空隙が形成され、そのため、最終的に得られる材料内に欠陥または脆弱箇所が形成されてしまう。
【０００５】
通常、セルロースおよび無機ファイバは、セメントおよび水に基づく流動特性やアスファルトに基づく流動特性も含めた液体システムの流動特性を改良し得るよう、使用される。ファイバは、例えばセメントベースのタイル接着剤やコンクリートやアスファルト道路表面塗料を備え得るようなシステムに対して、ゲル化効果または厚肉化効果を有している。セルロースおよび無機ファイバの使用量は、部分的には、アスベストファイバの使用中止のために、増大した。
【０００６】
セルロースファイバは、多くの場合、重量が約１ｋｇ〜約４００ｋｇといったようなまた密度が約０．４〜約０．９ｇ／ｃｃといったような、乾燥して圧縮された梱包として提供される。補強材料として有効であるためには、ファイバは、混合物の内部へと供給されなければならず、また、混合物の内部において分散されなければならない。セルロースファイバは、また、ロールとして提供される。従来技術における１つの問題点は、ファイバを建築混合物内へと供給した後にファイバを一様に分散させるのに必要な時間が長いことである。
【０００７】
セメント質の混合物や他の建築混合物に対してファイバを供給するに際しては、主に、３つの方法がある。１つの方法においては、梱包物を、ミキサーに対して直接的に供給することができる。ここで、高温アスファルト混合物の場合には、ポリエチレンパッケージングを含めて梱包物の全体が、供給されることとなり、プラスチックが、高温液体アスファルト内へと、迅速に溶解する。これに代えて、特に、乾燥した粉末混合物を使用する場合には、ファイバは、パッケージから、直接的にミキサー内へと供給される。あるいは、ファイバは、可能であれば重量を測定した後に、ホッパーとスクリュー構成とを使用して供給される。これにより、バッチ処理に際して要求される正確な量を得ることができる。これらの従来技術における各種方法は、労力を要するものであって、多くの場合、操作者が、混合機械の非常に近傍において労働する必要がある。また、複雑な手順や長時間にわたる混合時間を必要とする方法においては、ダストや噴煙や騒音といったような環境的な問題点が存在する。
【０００８】
特許文献１〜７は、コンクリート内にファイバを備えている様々な材料の使用に関するものである。初期の努力目標は、クラック耐性を改良することと、コンクリート質量のエネルギー吸収を改良することと、であった。特許文献８〜２７は、補強材料の改良をもたらすための様々な努力に関するものである。これら文献の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。
【特許文献１】米国特許第１，０４８，９１３号明細書
【特許文献２】米国特許第１，３４９，９０１号明細書
【特許文献３】米国特許第１，５７１，０４８号明細書
【特許文献４】米国特許第１，６３３，２１９号明細書
【特許文献５】米国特許第１，９１３，７０７号明細書
【特許文献６】米国特許第２，３７７，４８４号明細書
【特許文献７】米国特許第２，６７７，９５５号明細書
【特許文献８】米国特許第４，１８８，４５４号明細書
【特許文献９】米国特許第４，２８７，３６５号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，２８７，０２０号明細書
【特許文献１１】米国特許第４，３１０，４７８号明細書
【特許文献１２】米国特許第４，３６９，２０１号明細書
【特許文献１３】米国特許第４，４００，２１７号明細書
【特許文献１４】米国特許第４，４８３，７２７号明細書
【特許文献１５】米国特許第４，５２４，１０１号明細書
【特許文献１６】米国特許第４，５２４，１０１号明細書
【特許文献１７】米国特許第４，８６１，８１２号明細書
【特許文献１８】米国特許第４，９８５，１１９号明細書
【特許文献１９】米国特許第４，９６８，５６１号明細書
【特許文献２０】米国特許第５，０００，８２４号明細書
【特許文献２１】米国特許第５，１９６，０６１号明細書
【特許文献２２】米国特許第５，３６２，５６２号明細書
【特許文献２３】米国特許第５，３８５，９７８号明細書
【特許文献２４】米国特許第５，３９９，１９５号明細書
【特許文献２５】米国特許第５，４５３，３１０号明細書
【特許文献２６】米国特許第５，６４３，３５９号明細書
【特許文献２７】米国特許第５，８９７，７０１号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、建築混合物内における補強用ファイバの分散不足および不適切な混合といったような従来技術における問題点を解決し得るよう、いくつかのシステムを提供する。一見地においては、本発明は、ダイサーまたはシュレッダーを使用することによって、高密度のドライパルプシートを、容易に分散し得るフォームへと変換するためのシステムを提供する。ファイバがセメント質混合物内へと分散するのに要する時間、および、ファイバがセメント質混合物内へと完全に混合するのに要する時間は、大幅に低減される。
【００１０】
一見地においては、本発明は、シート状ファイバ材料からなる捻れダイスであって、全体的に矩形形状のものとされ、まっすぐにした際の長さが、１０ｍｍ〜１００ｍｍとされ、幅が、２ｍｍ〜１５ｍｍとされ、厚さが、１ｍｍ〜６ｍｍとされ、密度が、０．１ｇ／ｃｃ〜０．５  ｇ／ｃｃとされ、長手方向に沿って、４５°以上の捻れを１つ以上有している捻れダイスを提供する。この見地に関連して、シート状ファイバ材料からなる捻れダイスの製造方法が提供され、この方法においては、シート状ファイバ材料を横断的シュレッダーの中に通し、これにより、捻れダイスを製造し、この場合、捻れダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、まっすぐにした際の長さを、１０ｍｍ〜１００ｍｍとし、幅を、２ｍｍ〜１５ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜６ｍｍとし、密度を、０．１ｇ／ｃｃ〜０．５  ｇ／ｃｃとし、さらに、長手方向に沿って４５°以上の捻れを１つ以上有したものとする。この見地に関連して、建築材料であって、捻れダイスを、内部に分散させた態様で含有しており、捻れダイスを含有したセメント質混合物とされているいる建築材料が提供される。
【００１１】
代替可能な実施形態においては、本発明は、シート状ファイバ材料からなる矩形ダイスであって、全体的に矩形形状のものとされ、長さが、４ｍｍ〜１０ｍｍとされ、幅が、３ｍｍ〜８ｍｍとされ、厚さが、１ｍｍ〜２ｍｍとされ、密度が、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃとされている矩形ダイスを提供する。本発明のこの実施形態に関連して、シート状ファイバ材料からなる矩形ダイスの製造方法が提供され、この方法においては、シート状ファイバ材料をダイサーまたはシュレッダーの中に通し、これにより、矩形ダイスを製造し、この場合、矩形ダイスを、全体的に矩形形状のものとするとともに、長さを、４ｍｍ〜１０ｍｍとし、幅を、３ｍｍ〜８ｍｍとし、厚さを、１ｍｍ〜２ｍｍとし、密度を、０．４ｇ／ｃｃ〜０．６ｇ／ｃｃとする。この見地に関連して、建築材料であって、矩形ダイスを、内部に分散させた態様で含有しており、矩形ダイスを含有したセメント質混合物とされているいる建築材料が提供される。
【００１２】
他の見地においては、本発明は、シート状ファイバ材料からなるシートであって、重量が、０．０１ｇ〜０．５ｇであり、ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）が、０．５０以上であるシートを提供する。望ましくは、シート状ファイバ材料からなるシートは、建築材料内へと容易に分散可能なものとされ、シート状ファイバ材料からなるシートは、コンクリートミキサーに対する添加時には、５分間以内という混合時間でもって、９９％以上のものが、個々のファイバへと分散し得るものとされる。
【００１３】
他の実施形態においては、本発明は、セメント質材料であって、
（Ａ）セメントと；
（Ｂ）セルロースペレットと；
（Ｃ）付加的に、砂、または、凝集物、または、砂および凝集物、と；
を含有しているセメント質材料を提供する。
【００１４】
他の見地においては、本発明は、セメント質材料内にファイバを分散させるための方法を提供し、この方法においては、セメント質材料を準備し、捻れダイスまたは矩形ダイスといったようなダイスフォームを添加し、セメント質材料の中でダイスフォームが個々のファイバとして一様にかつ完全に分散するまで、セメント質材料とダイスフォームとを混合する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、捻れダイスという形態とされたシート状セルロース材料の製造のためのシステムおよび装置を提供する。このような捻れダイスは、例えばコンクリートといったようなセメント質材料も含めた建築混合物内へと好適に供給し得るものである。捻れダイスは、横断的シュレッダーによって製造される。本明細書においては、『ダイス』という用語は、単数のものとも複数のものともすることができ、シート状ファイバ材料からなる小片のことを意味している。
【００１６】
横断的シュレッダーは、従来的なシュレッダーに対して、追加的プロセスのための手段が追加されたものである。各切断ディスクの周縁まわりの複数の所定箇所には、切断ノッチが形成されて配置されている。シュレッダー内へと導入された材料が、複数の長尺ストリップへ切断される際には、その材料は、それらノッチに対して接触することとなり、これにより、ストリップは、横断方向に切断される。これにより、材料は、様々な長さの矩形片へと切断される。個々の長さは、横断方向切断ノッチの数および配置状況によって、決定される。可動部品の数は少なく、モータおよび駆動機構も含めた機械は、机上へと容易に設置することができる。
【００１７】
Allegheny Paper Shredders Corporation (Delmont, PA) は、プラスチック容器およびアルミニウム缶を消費者のリサイクル操作によって裁断するための大部分の従来的用途を備えた横断的シュレッダーを製造している。
【００１８】
矩形ダイスは、例えば Shepherd Specialty Papers, Inc. (Watertown, TN)社によるダイス機といったような当業者に公知の様々なダイス機によって、製造することができる。ダイス機は、市販のセルロースシートを、複数のストリップへと切断し、さらにその後に、横断方向の切断を行うことによって、複数の矩形ダイスを形成する。典型的には、ツインロールスリットセクションにおいて、複数の狭いストリップが形成される。そして、それらストリップは、機械方向へと移動する。その後、ストリップは、切断ナイフのところへと導入され、そこで横断方向に切断され、これにより、複数の矩形ダイスが形成される。
【００１９】
本発明の代替可能な実施形態においては、ペレットの形態とされたセルロースが、セメント質混合物内へと組み入れられる。セルロースペレットを形成するための方法は、当業者には公知であり、例えば、米国特許第６，２７０，８８３号明細書に開示されている。この文献の記載内容は、参考のため、その全体がここに組み込まれる。
【００２０】
米国特許第６，５６２，７４３号明細書は、多価カチオンを含有している化合物およびイオン化可能な酸によって拘束されたような化学処理済みのファイバを備えている吸収性構造に関するものである。一方、米国特許第６，７７０，５７６号明細書は、ファイバ自体に関するものである。２００２年８月２３日付けで出願された米国特許予備出願第６０／４０５，７８４号明細書の優先権を主張しているような２００３年８月８日付けで出願された米国特許出願シリアル番号第１０／６３８，２７４号明細書は、セメント質材料内におけるこれらファイバの使用に関するものである。これら特許文献の記載内容は、参考のため、ここに組み込まれる。化学処理済みのファイバは、Buckeye Technologies Inc. (Memphis, TN) から市販されているとともに、吸収性の製品内における使用に関しては、CARESSA（登録商標）として提携している。 セメント質材料内において使用するためにここに記載された化学処理済みファイバは、本明細書内においては、ＣＦ−１６として参照される。これは、BUCKEYEULTRAFIBER 500（登録商標） として市販されている。
【００２１】
様々なタイプおよび等級のファイバ材料が、世界的な製紙会社によって、梱包シートの形態としてまたロールの形態として、製造されている。これら材料は、天然品や合成品といったような様々な供給源に由来するものである。セルロースは、主として、木材パルプや綿リンターに由来している。シート厚さの範囲は、約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍである。市販の製品は、約０．８ｍｍ〜約１．５ｍｍである。本発明の実施に際しては、任意のシート状ファイバ材料を使用することができる。
【００２２】
本発明は、本発明を限定するものではなく、本発明を例示するための、以下の様々な実験例により、より明瞭に理解することができる。
【００２３】
［実験例］
［実験例１：捻れダイス］
ベース重量が７０９ｇ／ｍ２ とされかつシート密度が０．５９ｇ／ｃｍ３ とされた１７．８ｃｍ（７インチ）×７６．２ｃｍ（３０インチ）という寸法のＣＦ−１６シートを、２ＨＰのモータおよび２０．３ｃｍ（８インチ）の入口スロットを備えた Allegheny    shredder model RX-8 内へと、１つずつ投入した。ＣＦ−１６シートを、ダイス状シート材料からなる小さな複数の不定形の捻れ片へと変換した。表１（後述）の中で報告されているように、Allegheny ＣＦ−１６からなる５０個のサンプルに関する平均的測定に基づき、ダイスの形状は、典型的には、幅が約６．３ｍｍ（０．２５インチ）であり、長さ（まっすぐにした際の長さ）が３．０ｃｍ（１．２インチ）であり、厚さが２．６ｍｍ（０．１インチ）である。ダイスは、明らかに捻れており曲がっている。よって、『捻れダイス』として記述される。折れ曲がった長さは、約２．５ｃｍ（１．０インチ）である。よって、実際の長さを見かけの折れ曲がり長さで割った伸張比率は、１．２となる。捻れダイスに関して測定された密度は、平均で、約０．２２ｇ／ｃｍ３ であった。これは、約６２％というシート密度の低減に対応する。
【００２４】
ＣＦ−１６捻れダイスを、かなり明白に変形させた。すなわち、それらを、捻るとともに、スパッと切断するのではなく、引き裂いた。それらダイスは、ギザギザの端部およびエッジを有しており、多くの場合、最大で９０°という『捻れ』を有している。ＣＦ−１６シートは、製造プロセスに特有の少しラミネートされた特性を有している。横断的シュレッダーを通過した後に、シートは、部分的剥離に関する明白で明瞭な兆候を示す。このことは、捻れダイス片の密度測定において反映される。すなわち、密度が、オリジナルのＣＦ−１６シートよりも小さい。
【００２５】
捻れダイスが Alleghenyシュレッダーから導出された際には、多様な利用可能な搬送方法によって、材料を、使用場所へと搬送することができる。望ましい１つのシステムは、圧空チューブとブロワとを使用する。そのようなブロワとチューブとの組合せは、圧空による引っ張り特性と押し込み特性との双方を行い得るものであって、周知なものであり、容易に利用可能なものである。 Tash Engineering (Sumas, WA) 社は、コンクリートに対してファイバを供給するために使用されるそのような１つのシステムを製造している。このシステムは、シュレッダー導出箇所から放出ポイントまで最大で１２ｍ（４０フィート）という長さでプラント設備内にわたって所望の経路を構成し得るタイプのチューブを使用する。正確な放出位置にダイスを案内し得るよう、放出シュートあるいは放出フォイルを設置することができる。これは、例えば、コンクリートトラックの供給ホッパー内へと直接的に材料を導入する場合に、必要とすることができる。そのような供給ホッパーに対しては、多くの場合、例えばセメントや凝集物や水や混和化学薬品といったような少量の他の材料が、ファイバに対して同時に供給される。これに代えて、チューブは、コンクリートトラック自体の上流側の任意の適切位置または所望位置のところに、材料を放出することができる。
【００２６】
ファイバを使用する場合には、１バッチあたりに使用されるファイバの量を知りたいという要求が存在する。このシステムは、単純な時間計測を行う。すなわち、シートという形態で製造された材料は、一定のベース重量を有している。材料が切断されている時間を測定することによって、全重量を、容易に決定することができる。１０トンというコンクリートのトラックロードに対しては、典型的には、６．８ｋｇ（１５ポンド）のファイバが使用される。Allegheny 社製のシュレッダーであって２０３ｍｍ（８インチ）という入口幅を有しかつ１７８ｍｍ（７インチ）という材料切断幅を有したシュレッダーであれば、３分ごとに１回というトラックサイクル速度に十分に適合し得る容量を有している。
【００２７】
このシステムの重要な利点は、操作者に対する透明性である。例えば Alco 社によって製造されたものといったような生コンクリートバッチプラントコンピュータ制御を使用すれば、プラント操作者に対して、様々な情報がプリントされたチケットが提供されることである。そのような情報には、日付や、時刻や、バッチ番号や、添加されたファイバの重量や、製造業者や消費者に関するその他の情報、がある。この情報は、混和化学薬品の追加に関して得られている情報と類似しているものであって、統計的分析や、原価分析や、顧客に対するアピールや、品質管理、などに有効である。
【００２８】
他の重要な利点は、安全性である。なぜなら、現在の製造業者は、安全に対する意識が高く、労働者の保護に熱心であり、安全性と作業効率とを改良し得るようなファイバ自動供給装置に大きな関心を示しているからである。多くのタイプのファイバは、まず最初に、袋詰めされ、次に、導入プラットフォーム上においてあるいはコンクリートトラックの頂部上において、操作者によって直接的にトラックへと添加された。自動化システムにおいては、機械類が動いていることやスリップという危険や落下という危険といったような危険環境を、除去することができる。
【００２９】
操作時には、ロールを、ロールスタンドあるいはアーム上へと、導入する。操作者は、シュレッダー内へとロールの端部を配置して供給する。ロールの端部が供給された時点で、人間の介在は終了する。混合組成がファイバを必要とした場合、他のすべてのコンクリート材料の添加を制御しているコンピュータ制御システムは、シュレッダーとコンベヤシステムとを同時に起動させる。製品は、シュレッダーによって自動的に引き込まれ、切断され、導出されて搬送コンベヤシステムに対して供給される。１つの実施形態においては、これはブロワによって駆動される圧空チューブとされる。材料は、チューブを通って、所望の目的地へと供給される。コンピュータは、シュレッダーが駆動した時間によって、供給されたファイバの量を測定し、所望に応じて、供給量を記載したチケットをプリントすることができる。さらなる制御においては、ロールの端部を決定し、操作の継続のためには新たなロールを導入すべきであることを、操作者に対して通知する。
【００３０】
［実験例２：ＣＦ−１６捻れダイスおよびＣＦ−１６矩形ダイスの物理的性質を測定するための実験室手順］
この実験例は、ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）を決定するための方法を記述する。図１に示すように、Ｚ方向の表面積比率は、以下のようにして計算される。
Ｚ方向の表面積比率＝Ｚ方向の表面積／全表面積。
【００３１】
Ｚ方向は、抄紙機上の成形加工ワイヤ表面に対して垂直な方向である。あるいは、Ｚ方向は、セルロースや他のファイバウェブやシートが形成されるエアレイド（airlaid） 機械上の成形加工ワイヤ表面に対して垂直な方向である。ダイスを測定する場合、Ｚ方向は、最短の測定寸法であって、厚さに対応する。Ｘ方向およびＹ方向は、ワイヤがなす水平面内において抄紙機上において形成される材料の観点から機械方向および交差方向に対応する。これらの例においては、幅Ｘは、Ｘ方向とＹ方向とのうちで、より短いものとして定義される。長さＹは、Ｘ方向とＹ方向とのうちで、より長い方の寸法として定義される。
【００３２】
表面積に関する計算は、以下のとおりである。
Ｚ方向の表面積（ｍｍ２ ）＝２［厚さ（ｍｍ）×幅（ｍｍ）］＋
２［厚さ（ｍｍ）×長さ（ｍｍ）］
全表面積（ｍｍ２ ）＝Ｚ方向の表面積＋２［幅（ｍｍ）×長さ（ｍｍ）］
Ｚ方向の表面積比率（ＺＳＡＦ）＝Ｚ方向の表面積（ｍｍ２ ）／全表面積（ｍｍ２ ）
【００３３】
Ｚ方向におけるファイバ状シートの剥がれあるいは崩壊は、個々のファイバへの分散を加速させる。ＺＳＡＦ値が大きいいほど、ダイスは、水を吸って膨潤しやすく、これにより、分散度合いが大きくなる。特定の形態とされたセルロースあるいは他のファイバ材料が、例えば３分以内といったような短時間内でコンクリート内に分散する場合には、ＺＳＡＦは、良好な指標となる。しかしながら、この計算には、各ダイスの重量が考慮されていない。
【００３４】
密度は、ＺＳＡＦと一緒に考慮されなければならない。セルロースフォームの分散は、ＺＳＡＦと密度との双方の機能である。正確に互いに同じ寸法とされた２つのダイスは、正確に同じＺＳＡＦを有している。しかしながら、一方のダイスの重量が他方のダイスの重量よりも大きい場合、より重いダイスは、建設材料マトリクス内へと分散するに際して、より多くの時間およびエネルギーを必要とするであろう。
【００３５】
シート状ファイバ材料の密度が小さいことは、一般に、フォームすなわちダイスのエッジに沿った構造が、よりオープンなことを示している。それは、ある程度の剥離を示すことができる。このエッジのところにおけるファイバ材料の湿潤は、ファイバ材料ダイスが建築混合物へ供給される場合には、分散プロセスにおいて最高に重要なことである。このエッジのところにおける湿潤およびその後の膨潤は、よりオープンな構造において好ましく、したがって、低密度の方が好ましい。他方においては、高密度であることは、比較的に閉じた構造であることを示している。この閉じた構造は、ファイバの湿潤をより困難なものとし、したがって、ファイバの分散をより困難なものとする。
【００３６】
ファイバフォームの分散係数は、以下のようにして計算される。
ファイバフォームの分散係数（ＦＦＤＣ）＝ＺＳＡＦ／密度（ｇ／ｃｃ）
【００３７】
シート状ファイバ材料の望ましいフォームは、個々のファイバへと分裂しやすく、比較的短時間で建築材料マトリクス内へと容易に分散するものである。ファイバフォーム分散係数（ＦＦＤＣ）は、分散可能性に関する良好な指標である。ＦＦＤＣの値が大きいほど、特別のフォームとされたファイバ材料は、所定時間内で個々のファイバへと容易に分散する。以下の実験例は、この相関性を実証する。ファイバ材料からなる大きなシートに関するＦＦＤＣの非常に小さな値は、建築混合物内へと供給された場合にシートがうまく分散しないという事実と相関する。
【００３８】
厚さが約２．０ｍｍ以下であるような望ましくは約０．５ｍｍ〜約２．０ｍｍであるような、規則的に製造されたシート状ファイバ材料から形成されたような、例えば捻れダイスおよび／または矩形ダイスといったような材料に関し、例えばコンクリートといったような生の建築混合物内において実際に約４分以内で分散可能なものとし得るよう、フォームは、望ましくは約０．３０以上のＦＦＤＣを有しており、より望ましくは約０．４０以上のＦＦＤＣを有しており、さらに望ましくは約０．５０以上のＦＦＤＣを有しており、なおも望ましくは約０．６０以上のＦＦＤＣを有しており、より一層望ましくは約０．７０以上のＦＦＤＣを有しており、好ましくは約０．８０以上のＦＦＤＣを有しており、より好ましくは約０．９０以上のＦＦＤＣを有している。セルロースから形成されたシート状ファイバ材料については、ＦＦＤＣは、ＣＦＤＣ、つまり、セルロースフォーム分散係数、と称することができる。
【００３９】
［実験例３：捻れダイス］
個々の５０個の捻れダイスの重量を、１／１０，０００グラムという精度で測定し得るような、デジタル秤量器 Mettler Toledo Model AB204-S を使用して測定した。与えられた個々の捻れダイスについて重量をグラム単位で記録した後に、折れ曲がった状態すなわち折り曲げられた状態での長さを、ピークスケールルーペ１０倍拡大ユニット Model 2028 を使用して測定した。ダイスをフラットな表面上に配置し、単位をｃｍとして、一端から他端までにわたって、長さを測定した。ダイスの長さは、最も長い長手方向寸法として定義され、ここでは、Ｙ方向の寸法として定義される。その後、与えられた捻れダイスを、引き伸ばした。すなわち、捻れダイスをフラットなところに配置し、折り曲げられていない状態での長さを、０．１ｃｍの精度で測定した。５０個の測定されたダイスの各々に対して、延伸率を割り当てた。延伸率は、伸張長さを折曲長さによって割算することにより計算される。
【００４０】
ここでは『捻れ率』と総称される曲げ回数や捻れ回数や折れ曲がり回数も、また、ダイスごとにカウントして報告した。捻れは、捻れダイスをフラットな水平面上に長手方向に配置しそしてその捻れダイスの一端を水平面に対してフラットとなるように押さえつけた場合に、ダイスに沿って、水平方向からの４５°以上の傾きとして、定義される。与えられた捻れダイスを、その後、１．９ｃｍの直径の足を有した Ames Micrometer, Model BG2110-0-04 に対して移送した。
【００４１】
ここではＺ方向の寸法とされた厚さを、マイクロメータの足の下において、捻れダイスの幅を中心合わせしつつ、測定した。厚さは、捻れダイスの長さに沿った少なくとも２つの場所において、１／１００ｍｍという精度でもって、単位をｍｍとして測定し記録した。平均厚さを計算して報告した。ピークスケールルーペ１０倍拡大ユニットを使用することによって、個々の捻れダイスの幅を、単位をｍｍとして測定した。幅は、捻れダイスの水平方向における最短寸法として定義され、ここでは、Ｘ方向の寸法として定義される。幅は、０．１ｍｍという精度でもって記録し報告した。
【００４２】
密度は、単位をグラムとして重量を測定し、単位をｃｍとした延伸長さを使用したダイスの面積と単位をｃｍとした幅との積によって割算することにより、計算した。その後、単位をｃｍとした捻れダイスの平均厚さを、単位面積あたりの重量で割算することにより、１ｃｍ３ あたりのグラム数を単位とした密度を決定した。５０個の捻れダイスの平均密度は、フォームの見かけの密度と称され、ｇ／ｃｍ３ という単位で表される。各捻れダイスに関し、合計の表面積を計算した。各ダイスに関し、Ｚ方向の表面積を、計算した。その後、各捻れダイスに関し、Ｚ方向の表面積比率を計算した。５０個の捻れダイスに関してデータを獲得し、それら結果を平均した。これにより、標準偏差と、最大値（ハイ）と、最小値（ロウ）と、モードと、分散係数と、を計算して報告した。表１を参照されたい。この表１は、ｎ＝５０個の捻れダイスに関しての物理的性質に関するデータを示している。
【００４３】
【表１】
2007504079.tif 000003
【００４４】
【表２】
2007504079.tif 000004
【００４５】
【表３】
2007504079.tif 000005
【００４６】
［実験例４：矩形ダイス］
Buckeye Florida (Perry, Florida)社から入手した標準的なフォーリーロールフォームのＣＦ−１６ロット番号２７００４４を使用して、 Shepherd Products (Watertown, TN)によって、５ｍｍ×６ｍｍという寸法を目標として、０．５２ｇ／ｃｍ３ という平均密度でもって、ＣＦ−１６を、標準的な矩形ダイスへと製造した。
【００４７】
７個の矩形ダイスの重量を、１／１０，０００グラムという精度で測定し得るような、デジタル秤量器 Mettler Toledo Model AB204-S を使用して測定した。与えられた個々の矩形ダイスについて重量をグラム単位で記録した後に、長さを測定した。ダイスの長さは、最も長い長手方向寸法として定義され、ここでは、Ｙ方向の寸法として定義される。ピークスケールルーペ１０倍拡大ユニット Model 2028 を使用することにより、長さを測定した。長さは、０．１ｍｍの精度で測定し、ｍｍという単位で記録した。幅は、水平方向における最短寸法として定義され、ここでは、Ｘ方向の寸法として定義される。ピークスケールルーペ１０倍拡大ユニットを使用することにより、矩形ダイスの幅を、０．１ｍｍという精度でもって記録した。幅の測定結果は、ｍｍという単位で記録した。１．９ｃｍの直径の足を有した Ames Micrometer, Model BG2110-0-04 を使用することにより、各矩形ダイスの厚さを測定した。ここではＺ方向の寸法とされた厚さを、マイクロメータの足の下において、矩形ダイスの幅を中心合わせしつつ、測定した。厚さは、１／１００ｍｍという精度でもって、単位をｍｍとして報告した。各矩形ダイスの密度は、単位をグラムとして重量を測定し、各矩形ダイスの面積によって割算することにより、計算した。単位をｃｍとした各矩形ダイスの平均厚さを、単位面積あたりの重量で割算することにより、１ｃｍ３ あたりのグラム数を単位とした密度を決定した。７個の矩形ダイスの平均密度は、フォームの見かけの密度と称され、ｇ／ｃｍ３ という単位で表される。各矩形ダイスに関し、合計の表面積を計算した。
【００４８】
各矩形ダイスに関し、Ｚ方向の表面積を、計算し、ｍｍ２ という単位で報告した。各矩形ダイスに関し、Ｚ方向の表面積比率（ＺＳＡＦ）を計算した。この計算は、合計表面積を、Ｚ方向の表面積で割算することにより、行った。個々のＺＳＡＦの値を、７個の矩形ダイスに関して平均化することにより、測定した。平均ＺＳＡＦ値を、矩形ダイスフォームに対して割り当てた。表２を参照されたい。この表２は、ｎ＝７個の矩形ダイスに関しての物理的性質に関するデータを示している。
【００４９】
【表４】
2007504079.tif 000006
【００５０】
本発明の実施に際しての好ましい応用は、建築用のファイバ補強コンクリートの製造である。例えば後述のような研究所実験例の中で使用されるような４立方フィートのミキサーといったような小さな単位のものから、広範な用途で使用される様々な成分調合済みのトラック単位や他の単位のものまで、といったように、建築用途においては、種々様々の混合装置が存在する。コンクリート内へと供給されるファイバフォームの混合および分散に関連してここで説明するパラメータは、典型的な周囲雰囲気下で動作する従来技術によるコンクリート混合装置の任意のモータ駆動状態に対して、適用可能なものである。
【００５１】
コンクリート混合装置に対する添加に際して、本発明によるシート状ファイバ材料のフォームは、望ましくは約５分以内という混合時間でもって、より望ましくは約４分以内という混合時間でもって、好ましくは約３分以内という混合時間でもって、より好ましくは約２分以内という混合時間でもって、約９９％以上のものが、個々のファイバへと分散する。混合時間は、回転混合装置内において、例えばダイスといったような一バッチをなすシート状ファイバ材料フォームが、１つ以上のあるいは一般的には大部分のあるいはすべての他のコンクリートバッチ構成成分に対して接触を開始した時点から、計算される。９９％以上の分散は、コンクリートの目視検査によって決定され、これにより、例えば以下の実験例５において行うように、一連のスクリーンおよびシーブを使用して個々のファイバが分散したことが確認される。
【００５２】
以下の実験例５〜８は、互いに異なる３つのＣＦ−１６フォームに関しての、研究所分散試験を示している。
【００５３】
［実験例５：コンクリート内への５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６矩形ダイスフォームの分散］
この実験例においては、コンクリート研究所内において、２２．２〜２７．２℃（７２〜８１°Ｆ）という範囲の温度制御と、４１％〜５４％という範囲の湿度制御と、を行った。４２．６４ｋｇ（９４ポンド）という袋入りのポートランドセメント（ Lone Star  Industries Inc., Memphis, TN）を開封し、１３．９７ｋｇ（３０．８ポンド）を、すくい上げてバケツに入れ、カバーした。その後、５３．５２ｋｇ（１１８．０ポンド）の＃５７洗浄済み粗状凝集物（Vulcan Materials Co., Memphis, TN ）を計量してバケツ内へと入れた。その後、３７．６５ｋｇ（８３ポンド）のコンクリート砂微粒凝集物（Metro Materials Inc., Memphis, TN ）を、すくい上げてバケツ内へと入れた。その後、８．８９ｋｇ（１９．６ポンド）の水を計量してバケツ内へと入れた。コンクリートバッチの全重量は、１１４．０４ｋｇ（２５１．４ポンド）であった。混合物の単位重量は、１立方デシメートルあたり２．４９ｋｇ（１立方フィートあたり１５５．２ポンド）であると前もって決定した。コンクリート混合物の単位重量に基づき、４０．８ｇの、すなわち、０．８９ｋｇ／ｍ３ （１立方ヤードあたり１．５ポンド）という等価量の、完全乾燥矩形ＣＦ−１６ダイスファイバを、デジタル秤量器（Mettler Toledo; Model PB3002-S）を使用して計量し、ビーカー内に配置した。
【００５４】
５３．５２ｋｇの＃５７凝集物を、１１３．３立方デシメートル（４立方フィート）のコンクリートミキサー（Stone Electric Concrete Mixer; Model 45CM ）に対して、添加した。その際、混合ドラムの一方のノッチのところにおいて、水平位置よりも下において、水平方向から１５°上向きにミキサーの開口を傾けた。８．８９ｋｇという水の３分の１を、＃５７凝集物を含有しているミキサーに対して添加した。その後、ミキサーを駆動した。ミキサーを回転させつつ、３７．６５ｋｇのコンクリート砂を添加した。１３．９７ｋｇのポートランドセメントを、＃５７凝集物とコンクリート砂とを含有しているミキサーに対して添加した。残りの３分の２の水を、ミキサーに対して添加した。混合物を、連続的に３分間にわたって回転させた。この際、水を添加した時点から、ストップウォッチを使用して、時間を計測した。３分間という混合時間の後に、ミキサーの駆動を停止させ、３分間にわたってミキサーの開口上に湿ったタオルを配置した。
【００５５】
３分が経過した後、タオルを取り除き、ミキサーを再駆動して、２分間にわたって混合した。その後、完全乾燥した４０．８ｇの５ｍｍ×６ｍｍの矩形ＣＦ−１６セルロースダイスを、混合パドルすなわち混合ブレードに対してダイスを衝突させないようにしつつ、ミキサー内へと一度に添加した。時間の計測が開始され、また、３０秒ごとに、ミキサーの駆動を停止させて、６．８０ｋｇ（１５ポンド）のサンプルをミキサーから採取して、それぞれ個別にバケツへと入れた。サンプルの採取後には、即座に、ミキサーを再駆動した。３０秒ごとに、それぞれが６．８０ｋｇ（１５ポンド）のサンプルを採取した。結局のところ、４分間という経過時間にわたって、バケツ８杯分のサンプルを採取した。各バケツは、それぞれの採取時間に応じて、ラベル付けを行った。
【００５６】
各サンプルを、４０．０ｃｍ×６５．２ｃｍというスクリーニングトレー上へと、取り出した。初期的に採取したコンクリートサンプルを含有している上側のスクリーニングトレーを、底部において、互いに３．３ｍｍごとに間隔をおいて、６．３ｍｍという内径で完全に穿孔した。頂部のスクリーンの直下には、４０．０ｃｍ×６５．２ｃｍという寸法の下側のスクリーニングトレーが配置されている。下側のトレーには、互いに２．３ｍｍごとに間隔をおいて、３．０ｍｍの開口を完全に穿孔した。下側のトレーの直下に、収集パンを配置した。各サンプルを、上側のスクリーン上にわたって手によって広げた。優しく洗い流すことのできるスプレーガン付属セット付きのウォーターホースによって、収集パン内において、２つのスクリーニングトレーを通してセメントペーストや砂や小さな石を洗い流した。完全には分散しなかった非分散矩形ダイスおよびファイバ片を、２つのスクリーニングトレーから手によって収集し、０．１５０ｍｍの開口を有した標準シーブ上に置いた。収集したファイバを、０．１５０ｍｍという開口の標準シーブ上において、水洗した。セメントペーストがもはやファイバ上に現われないようになるまで、ファイバを連続的に濯いだ。グレーから白色へ色の変化は、セメントペーストが洗い流されたことを、示した。洗浄済みの湿潤状態のファイバを、シーブに向けて押下することによって、できるだけ多くの水を押し出した。各サンプルについての操作後には、スクリーンおよびシーブを洗浄した。ファイバを収集するためのスクリーニングプロセスおよびシーブプロセスを、各サンプルに関して繰り返した。各サンプルには、ラベル付けを行い、１０５℃にセットしたオーブンへと移送し、一晩中にわたって乾燥させた。
【００５７】
収集したファイバを、翌日に、オーブンから取り出した。その後、乾燥済みファイバを、分解ニードルを使用して分離させ、ファイバをばらばらにするとともに、ファイバどうしの間に拘束されていたすべての砂を解放した。分解ニードルによる分離を、１．７ｍｍという開口を有した標準シーブ上において、行った。これにより、砂を、開口を通して落下させた。砂を除去した残りのファイバを、個別の容器内に配置した。このプロセスを、各ファイバサンプルに関して繰り返した。各サンプルから回収したＣＦ−１６製の５ｍｍ×６ｍｍの矩形ダイスファイバの全重量を、表３（後述）に記録して報告した。ＣＦ−１６製の５ｍｍ×６ｍｍの矩形ダイスは、２．５０分〜３分という混合時間で、完全に分散した。ＣＦ−１６製の５ｍｍ×６ｍｍの矩形ダイスは、０．６４というＣＦＤＣを有している。
【００５８】
［実験例６：コンクリート内へのＣＦ−１６捻れダイスフォームの分散］
実験例５における手順を、矩形ダイスの代わりに捻れダイスを使用して繰り返した。ＣＦ−１６製の捻れダイスは、２分〜２．５分という混合時間で、完全に分散した。ＣＦ−１６製の捻れダイスは、０．９３というＣＦＤＣを有している。
【００５９】
［実験例７：２分という混合時間での、コンクリート内への、７．６２ｃｍ（３インチ）×１０．２６ｃｍ（４インチ）というシートフォームの分散］
実験例５における手順を、互いに積層した際には合計で９．１６ｍｍとなるような７個のシート状ファイバを使用して繰り返した。各シートは、１平方メートルあたり７４６ｇというベース重量を有しているとともに、１立方ｃｍあたり０．５７ｇという密度を有している。２分間にわたってのコンクリート内へのシート状ファイバの混合後に、全バッチをダンプしてふるいにかけた。回収したファイバは、重量が４０．５６７ｇであった。規格化した値、すなわち、１スクープあたりのファイバ重量は、２．４２０ｇであると計算された。このシートフォームのＣＦＤＣは、０．０５である。
【００６０】
［実験例８：４分という混合時間での、コンクリート内への、７．６２ｃｍ（３インチ）×１０．２６ｃｍ（４インチ）というシートフォームの分散］
実験例５における手順を、互いに積層した際には合計で９．１６ｍｍとなるような７個のシート状ファイバを使用して繰り返した。各シートは、１平方メートルあたり７４６ｇというベース重量を有しているとともに、１立方ｃｍあたり０．５７ｇという密度を有している。４分間にわたってのコンクリート内へのシート状ファイバの混合後に、全バッチをダンプしてふるいにかけた。回収したファイバは、重量が２．１４６ｇであった。規格化した値、すなわち、１スクープあたりのファイバ重量は、０．１２８ｇであると計算された。このシートフォームのＣＦＤＣは、０．０５である。
【００６１】
【表５】
2007504079.tif 000007
【００６２】
実験例５〜８の結果を、図２に示す。各セルロースフォームのＦＦＤＣまたはＣＦＤＣと、混合時間と、の間に、直接的な相関性が存在する。
【００６３】
［実験例９：低い濃度のスラリー］
居住地区の自動車道を拡張するために注入を行った。I.M.I., Inc. of Tennessee 社が、以下のような混合物構成のコンクリートを準備した。
−２９０．７ｋｇ／ｍ３ （４９０ポンド／ｙｄ３ ）のセメント質材料（６２．１ｋｇのフライアッシュ、１６０．１ｋｇのセメント）；
−１１１２．４ｋｇ／ｍ３ （１８７５ポンド／ｙｄ３ ）の＃５７砕き石灰岩；
−７８３．１ｋｇ／ｍ３ （１３２０ポンド／ｙｄ３ ）の砂；
−１２．７ｃｍ（５．０インチ）というターゲットスランプのための９８８リットル（２６１ガロン）の水。
【００６４】
ＣＦ−１６の３．５％濃度のスラリーを、およそ２１５．８リットル（５７ガロン）水の内へと、８．２ｋｇ（１８ポンド）の完全乾燥したシート状ＣＦ−１６（７０９ｇ／ｍ２ というベース重量、および、０．５９ｇ／ｃｍ３ というシート密度）を加えることにより、調製した。ＣＦ−１６が個々のファイバへとばらばらになるまで、混合物を撹拌した。ＣＦ−１６スラリーを含んでいる１８．９リットル（５ガロン）のバケツを使用して、スラリーの全体を、トラック入口シュートに対して添加した。これは、使用されている６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）というトラックのコンクリート内へと、１．１９ｋｇ／ｍ３ （２．０ポンド／ｙｄ３ ）のファイバの添加と等価である。スラリーをトラックへと添加した後に、コンクリートバッチステーションへと、十分な量のコンクリート混合物（セメント、砂、岩、および、水）を追加した。ファイバスラリーから水が供給されることを考慮して、２１５．８リットル（５７ガロン）の水を差し控えることにより、コンクリート混合物の組成を調節した。すべてのコンクリート材料を添加しながら、トラックを、高速の混合速度で回転させた。その後、トラックは、移動時の回転速度（低い速度）でもって、注入サイトへと、１０〜１２分かけて移動した。
【００６５】
スラリーを含んでいるコンクリートのためのスランプは、１８．４ｃｍ（７．２５インチ）という深さであった。トラックの操作者は、昨夜大雨があって予想以上の深さのスランプとなっていたけれども、砂または凝集物内に水が含まれていないことにより、１２．７ｃｍ（５．０インチ）のスランプをターゲットとした。目視観測により、ファイバがコンクリートバッチ全体にわたって十分に分散したことを確認した。注入時に、コンクリートサンプルを収集し、その後、ガーデンホースからの水を使用して、Ｎｏ．１４シーブ上において洗浄し、砂およびファイバを、Ｎｏ．１００シーブ上に収集して洗浄した。個々のファイバは存在したものの、塊は、見られなかった。また、３つのシリンダサンプルも収集した。これらサンプルは、７日および２８日という硬化時間後に圧縮強度を測定するために使用される。仕上げ処理を、無事完了した。
【００６６】
［実験例１０：捻れダイスを使用して準備したコンクリート］
居住地区の自動車道を拡張するために注入を行った。I.M.I., Inc. of Tennessee 社が、以下のような混合物構成のコンクリートを準備した。
−２９０．７ｋｇ／ｍ３ （４９０ポンド／ｙｄ３ ）のセメント質材料（６２．１ｋｇのフライアッシュ、１６０．１ｋｇのセメント）；
−１１１２．４ｋｇ／ｍ３ （１８７５ポンド／ｙｄ３ ）の＃５７砕き石灰岩；
−７８３．１ｋｇ／ｍ３ （１３２０ポンド／ｙｄ３ ）の砂；
−１２．７ｃｍ（５．０インチ）というターゲットスランプのための９８８リットル（２６１ガロン）の水。
【００６７】
トラックは、上記の混合計画に基づいて、Ｉ．Ｍ．Ｉ．社によって準備された。トラックが注入サイトに着いた時、スランプは、８．９ｃｍ（３．５０インチ）であると測定された。圧縮強度試験用のシリンダも収集した。各々が、０．６８ｋｇ（１．５ポンド）の完全乾燥したＣＦ−１６ダイスを含有している９個の劣化可能なセルロースバッグを、トラック内へと入口シュートを介して、１個ずつ素速く投入し、合計で、６．１ｋｇ（１３．５ポンド）のファイバを添加した。これは、０．８９ｋｇ／ｍ３ （１．５ポンド／ｙｄ３ ）というファイバ投入量と等価である。トラックを５分間にわたって十分な混合速度で回転させ、その後、注入を開始した。ファイバ分散用の試験のためと、スランプの測定のために、サンプルを収集した。ファイバの添加後には、スランプは、５．７ｃｍ（２．２５インチ）であった（およそ２．５ｃｍ（１．０インチ）のスランプの低減）。圧縮強度の測定用に、シリンダを収集した。収集したサンプル内において、ファイバを、容易に見ることができた。サンプルの収集後に、トラック操作者は、水を添加した。これにより、スランプの仕上げを容易なものとした。注入を開始した後には、注入時においてもまた仕上げ時においても、ダイスのかけらは、一切見えなかった。すなわち、『未分散』のダイスは、一切見えなかった。注入時にわたって、いくつかの大きなコンクリートサンプルを採取し、２つのシーブ上で洗浄し、これにより、ＣＦ−１６ファイバを収集した。すべての場合において、試験によって、個々のファイバが完全に混合していることを確認した。  
【００６８】
上記注入の直後に、ＣＦ−１６ダイスの同じ混合を繰り返した。同量のものを、同じ方法で、かつ、同じ混合条件で、添加した。ＣＦ−１６の添加前においては、スランプは、５．１ｃｍ（２．００インチ）であった。ＣＦ−１６の添加後には、スランプは、３．２ｃｍ（１．２５インチ）であった。圧縮強度試験のためにサンプルを収集した。ＣＦ−１６を含有しているサンプル内においては、ファイバが、目に見えて存在していた。トラックのドライバーは、コンクリートをより使用可能にするために、混合物に対して再び水を添加した。注入時には、ダイスのかけらは、一切見えなかった。すなわち、『未分散』のダイスは、一切見えなかった。個々のファイバを、シーブを使用して、洗浄の後に、再度観測した。
【００６９】
この場合にも、仕上げ作業者は、何らの問題点も感じなかった。すなわち、ＣＦ−１６を含有しているコンクリートの仕上げに関する何らの問題点も感じなかった。
【００７０】
［実験例１１：５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスで準備したコンクリート］
ＣＦ−１６は、５ｍｍ×６ｍｍという寸法で、かつ、０．５２ｇ／ｃｍ３ という平均密度で、標準的な矩形ダイスとして製造された。この変換は、標準的なフォーリーロールフォームとして供給されたＣＦ−１６ロット番号２７００４４を使用することによって、  Shepherd Products (Watertown, TN) によって行われた。ダイスを、 Durafiber Inc. 社による劣化可能バッグ内へとパッケージングした。この場合、各バッグに、０．６８ｋｇ（１．５ポンド）のダイス状ＣＦ−１６を含有させた。
【００７１】
試験的注入を、Hoover Concrete, Inc. (Nashville, TN) で行った。およそ３．６６ｍ（１２’）×７．３２ｍ（２４’）という矩形でありかつ１５．２〜２５．４ｃｍ（６〜１０インチ）という深さのピットを形成し、この中に注入を行った。コンクリートバッチは、標準的な２０．７ＭＰａ（３，０００ｐｓｉｇ）混合コンクリートでもって、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）であった。トラックを、すべてのコンクリート材料によって初期的に充填し混合した。スランプのテスト用に、および、１４日後および２８日後の圧縮強度シリンダ用に、コンクリートサンプルを収集した。スランプは、１７．８ｃｍ（７．０インチ）であった。
【００７２】
次に、ＣＦ−１６ファイバを、０．６８ｋｇ（１．５ポンド）を含有している１１個の劣化可能バッグを使用して、矩形ダイスフォーム（５ｍｍ×６ｍｍ）でもって添加した。合計の添加は、７．５ｋｇ（１６．５ポンド）である。あるいは、１．０７ｋｇ／ｍ３ （１．８ポンド／ｙｄ３ ）という投与量である。バッグを、１個ずつ素速く投入し、４．５分間にわたって。十分な回転速度でもって混合した。その後、コンクリートを、およそ３０秒間でもって、ピット内へと注入し、サンプルを収集した。ＣＦ−１６ファイバを含んでいるサンプルを、１７．８ｃｍ（７．０インチ）のスランプへと注入した。１４日後および２８日後の圧縮強度測定用に、シリンダも採取した。注入時には、追加の水を添加しなかった。
【００７３】
未分散のダイスまたはファイバ束を探すために、コンクリートに関し、分散試験を行った。およそ１１．３ｋｇ（２５ポンド）のコンクリートを、１．９ｃｍ（０．７５インチ）の円形スクリーン上に配置した。サンプルを広げて、０．３ｃｍ（０．１２５インチ）の円形スクリーン上において軽く水洗した。パンを使用して、２つのスクリーンを通過したものをすべて採取した。この試験により、最初のサンプルが、個々のファイバだけを含有していること（ダイスやファイバ束が存在しないこと）が示された。底部パンに収集された濾過物を、標準的なＮｏ．１２メッシュスクリーンおよびＮｏ．１００メッシュスクリーンを使用して、さらにふるいかけした。Ｎｏ．１００メッシュスクリーン上に収集された砂混合物を、抽出して、太陽下で乾燥させた。乾燥後に砂混合物を撹拌することにより、３つのスクリーンを通過した濾過物には、ＣＦ−１６ファイバが存在しないことが、明らかとされた。この場合にも、分散が確認された。
【００７４】
注入の終了近くに第２のサンプルを収集した。スランプは、２１．０ｃｍ（８．２５インチ）であった。スランプの増大化は、典型的には、水の定着によるものである。約１１．３ｋｇ（２５ポンド）のコンクリートについて、再度、ファイバ分散試験を行った。これにより、ダイスの一片だけが見つかった。トラックに対して、合計でおよそ３４０，２００片のダイスが添加されたことに注意されたい。個々のダイスの重量は、平均でおよそ０．０２２ｇである。これの唯一のダイスは、投入時に入口シュートに引っかかったものと考えられ、そのため、実質的な混合物時間を有していなかったものと考えられる。この場合にも、太陽下での乾燥後にＮｏ．１００メッシュスクリーン上の内容物を見ることにより、ファイバ分散を確認した。
【００７５】
仕上げを行ったところ、何の問題もなく正常にコンクリートの仕上げが行われた。仕上げ操作時には、未分散のファイバは、観測されなかった。
【００７６】
［比較例１１Ａ］
比較実験を、シートフォームとされたファイバを供給することにより、行った。異なる注入を、Hoover Concrete, Inc. (Nashville, TN) で計画した。コンクリートバッチは、標準的な２０．７ＭＰａ（３，０００ｐｓｉｇ）混合コンクリートでもって、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）であった。ＣＦ−１６からなる互いに異なるサイズの３枚のシートを使用した。すなわち、５．１ｃｍ（２”）×２９．２ｃｍ（１１．５”）の４．５４ｋｇ（１０ポンド）のシートと、７．６ｃｍ（３．０”）×２９．２ｃｍ（１１．５”）の４．５４ｋｇ（１０ポンド）のシートと、１０．２ｃｍ（４”）×２９．２ｃｍ（１１．５”、機械方向において、１１．５”という寸法）の２．２７ｋｇ（５ポンド）のシートと、を使用した。各シートは、７０９ｇ／ｍ２ という平均ベース重量と、０．５９ｇ／ｃｍ３ という平均密度と、を有していた。
【００７７】
トラックを、すべてのコンクリート材料によって初期的に充填し混合した。その後、ファイバシートを、コンクリートトラックの入口シュート内へと、束状として投入し、全速の回転速度で４分間にわたって混合した。
【００７８】
注入サイトを、Hooverの現場とした。それぞれの現場において、特性の一部を測定するため、コンクリートを採取した。注入を行うたびに、くま手を使用して、コンクリートを探して、未混合のファイバシートを探した。未混合のファイバシートの定量化を試みた。下記の表４は、未混合量を示している。
【００７９】
【表６】
2007504079.tif 000008
【００８０】
上記の表は、くま手などを使用してコンクリート内に未混合のものを表しているけれども、ファイバシートのすべての未混合部分を表すとは限らない。ファイバ添加に関するこの方法は、シート状ＣＦ−１６に関する典型的な調合済み混合物バッチプラントにおいて要求される混合条件の下においては、うまくいかないことがわかった。
【００８１】
ＣＦ−１６ファイバ認識手順においては、以下のステップを行う。
１．ファイバを含んでいるコンクリートによって、１リットル容器の半分を充填する。
２．噴霧ノズルを有した水源を使用して、容器の残りの半分を水で充填し、突き固めロッドによって１０回にわたってコンクリートを突き固める。
３．１００メッシュシーブ上に、ファイバ層または最上層を含有している液体を注ぐ。この際、シーブ上へと凝集物および砂を注入しないようにする。
４．集めたファイバがグレーから白色へと変わるまで、シーブを通してセメントペーストをやさしく濯ぐ。
５．ボール内へとファイバを移し水を搾ることにより、サンプルバッグ内において、ファイバの確認を、収集により行うことができる。
【００８２】
実験例１２〜１４においては、コンクリート混合物構成が、２７．６ＭＰａ（４０００ポンド／平方インチ（ＰＳＩ））混合物とされ、粗い凝集物として玉砂利が添加される。これら実験例のためのコンクリートは、 Lonestar Industries Incorporated (Memphis, TN) の生コンクリートプラントにおいて製造された。コンクリートは、セメントのみとされた。このことは、スラグもフライアッシュも存在しないことを意味している。実験例１２〜１４の各々においては、ファイバ分散に関して、混合速度の持続時間を再検証する。  
【００８３】
［実験例１２：５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスを、既にバッチ処理したコンクリートトラックへと添加することにより、準備したコンクリート］
ＣＦ−１６ダイスを、注入サイトにおいてあるいはバッチプロセスの最終時点において、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）のコンクリートトラックに対して、添加した。ダイスは、劣化可能なセルロースバッグ内に含有されていた。コンクリートは、 Lonestar Industries  Incorporated (Memphis, TN)  社に対して注文した２７．６ＭＰａ（４０００ポンド／平方インチ（ＰＳＩ））の混合物とされた。混合物内における粗い凝集物は、玉砂利とされた。ＣＦ−１６の投与量は、コンクリートに対して０．８９ｋｇ／ｍ３ （１．５ポンド／ｙｄ３ ）であった。ＣＦ−１６ダイスを添加した後、トラックを、３分間にわたって混合速度で混合した。分散試験により、ダイスが個々のファイバへと分散しなかったことが示された。コンクリートドラムを、さらなる２分間にわたって、混合速度で混合した。ＣＦ−１６は、追加の２分間という混合時間後においても、分散しなかった。その後、ドラムを、さらに追加で２分間にわたって、混合した。ＣＦ−１６は、２回目の追加の２分という混合時間後においても、分散しなかった。その後、ドラムを、混合速度で、４分間にわたって混合した。分散試験により、ダイスが、湿潤を開始してはいるものの、分散しなかったことが示された。ダイスは、既にバッチ処理したコンクリートトラックに対してダイスを添加した場合にはあるいはバッチプロセスの最終時点でダイスを添加した場合には、合計で１１分間にわたる混合時間の後においても、分散しなかった。スランプは、１２．７ｃｍ（５インチ）とされた。コンクリート自動車道の表面上においては、個々のファイバへと分散しなかった多数のＣＦ−１６ダイスと一緒に、玉砂利が露出していた。
【００８４】
［実験例１３：５ｍｍ×６ｍｍという個別のＣＦ−１６製矩形ダイスを、コンクリートトラックに対して、バッチプロセスの最初の時点で添加することにより、準備したコンクリート］
互いに個別とされたＣＦ−１６ダイスを、生コンクリートプラントのコンクリートトラック内へと、材料投入用のコンベヤベルトを介して、添加した。ダイスは、他のすべての材料（粗い凝集物、微細な凝集物、セメント、および、水）に先立って、トラックドラム内へと搬送した。この実験例において使用された粗い凝集物は、玉砂利であった。ＣＦ−１６の投与量は、コンクリートに対して０．８９ｋｇ／ｍ３ （１．５ポンド／ｙｄ３ ）であった。コンクリートを形成するための材料投与に関するバッチ時間を、３分とした。その後、トラックドラムを、３分間にわたって、混合速度で混合した。分散試験により、３分間という混合時間の後に、ダイスが完全に分散したことが示された。コンクリートのスランプを、８．９ｃｍ（３．５インチ）とした。表面を除去して凝集物を露出させても、ダイスの兆候さえ、見えなかった。
【００８５】
［実験例１４：５ｍｍ×６ｍｍという袋詰めＣＦ−１６製矩形ダイスを、コンクリートトラックに対して、バッチプロセスの最初の時点で添加することにより、準備したコンクリート］
袋詰めされたＣＦ−１６ダイスを、生コンクリートプラントのコンクリートトラック内へと、材料投入用のコンベヤベルトを介して、添加した。ダイスは、他のすべての材料（粗い凝集物、微細な凝集物、セメント、および、水）に先立って、トラックドラム内へと搬送した。この実験例において使用された粗い凝集物は、玉砂利であった。ＣＦ−１６の投与量は、コンクリートに対して０．８９ｋｇ／ｍ３ （１．５ポンド／ｙｄ３ ）であった。コンクリートを形成するための材料投与に関するバッチ時間を、３分とした。その後、トラックドラムを、３分間にわたって、混合速度で混合した。分散試験により、３分間という混合時間の後に、ダイスが完全に分散したことが示された。コンクリートのスランプを、１０．２ｃｍ（４．０インチ）とした。表面を除去して凝集物を露出させても、ダイスの兆候さえ、見えなかった。
【００８６】
実験例１５および１６においては、コンクリートを、２７．６ＭＰａ（４０００ポンド／平方インチ（ＰＳＩ））混合物とし、粗い凝集物として玉砂利を添加した。各実験例においては、１トラックあたりに、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）を製造した。双方の実験例におけるコンクリート混合物に対しては、フライアッシュもスラグも、添加していない。実験例１５および１６は、Irving Materials Incorporated (Manchester, TN)生コンクリートプラントに関するものである。
【００８７】
［実験例１５：５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスを、コンクリート混合物の第１成分の添加後の時点で添加することにより、準備したコンクリート］
５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスを、スクリューオーガ搬送システム（ＳＡＣＳ）の貯蔵ビンに供給した。このシステムは、後述するように、Irving Materials  Incorporated (Manchester, TN) が所有している生コンクリートプラントに設置されているものである。ＳＡＣＳは、ＣＦ−１６ダイスを凝集物の計量ホッパーに対して供給し得るようにして、設置されている。ＳＡＣＳの流速を測定した。正確な流速を使用することにより、ファイバのターゲット量を計量するのに必要なＳＡＣＳの運転時間を計算した。コンクリートトラック内へと供給されるべきターゲットバッチ容積を、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）とした。計算した運転時間を、ＳＡＣＳの供給端のところにおける既知の流速が与えられていることにより、６．１ｋｇ（１３．５ポンド）のＣＦ−１６ダイスを供給し得るように、入力した。
【００８８】
粗い凝集物として、玉砂利を使用した。まず最初に、玉砂利を、計量ホッパー内へと投入した。その後、ＣＦ−１６ダイスを、玉砂利の上に供給した。すなわち、玉砂利を計量ホッパー内へと投入した後に、ＣＦ−１６ダイスを玉砂利の上に供給した。計量ホッパーは、計量ホッパーの底部のところに、凝集物の出口を有している。コンベヤベルトを、凝集物の出口の直下へと、移動させた。コンベヤベルトを駆動させ、コンクリートバッチプロセスのまず最初に、コンクリートトラックのドラム内へと、玉砂利を供給した。玉砂利をトラックドラム内へと供給した後に、その次に、ＣＦ−１６ダイスを、コンクリート混合物の第２成分として、添加した。ＣＦ−１６の直後に、砂を供給した。いくらかの砂およびＣＦ−１６ダイスを、コンクリートトラックのドラム内へと同時に供給した。最後に、セメントと水とを添加した。
【００８９】
トラックドラムに対する投入を終えた後に、ドラムを、３分間にわたって混合速度で回転させた。分散試験により、ＣＦ−１６ダイスが、未だ分散していないことが示された。ドラムを、混合速度でもって、さらに２分間にわたって回転させた。分散試験により、ダイスが、膨潤してはいるものの、未だ分散していないことが示された。トラックドラムを、混合速度でもって、追加の１分間にわたって混合した。分散試験により、合計で６分という混合時間後にＣＦ−１６ダイスが完全に分散したことを確認した。スラブの表面を除去して、玉砂利を露出させた。露出面上には、ダイスの兆候や未分散のファイバは、見えなかった。このことは、分散試験の結果を支持している。
【００９０】
［実験例１６：５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスを、コンクリート混合物の第１成分と同時的に添加することにより、準備したコンクリート］
５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスを、スクリューオーガ搬送システム（ＳＡＣＳ）の貯蔵ビンに供給した。このシステムは、 Irving Materials  Incorporated   (Manchester, TN)が所有している生コンクリートプラントに既に設置されているものである。ＳＡＣＳは、ＣＦ−１６ダイスを凝集物の計量ホッパーに対して供給し得るようにして、設置されている。ＳＡＣＳの流速を測定した。正確な流速を使用することにより、ファイバのターゲット量を計量するのに必要なＳＡＣＳの運転時間を計算した。コンクリートトラック内へと供給されるべきターゲットバッチ容積を、６．９ｍ３ （９ｙｄ３ ）とした。計算した運転時間を、ＳＡＣＳの供給端のところにおける既知の流速が与えられていることにより、６．１ｋｇ（１３．５ポンド）のＣＦ−１６ダイスを供給し得るように、入力した。
【００９１】
粗い凝集物として、玉砂利を使用した。まず最初に、玉砂利を、計量ホッパー内へと投入した。その後、ＣＦ−１６ダイスを、玉砂利の上に供給した。すなわち、玉砂利を計量ホッパー内へと投入した後に、ＣＦ−１６ダイスを玉砂利の上に供給した。計量ホッパーは、計量ホッパーの底部のところに、凝集物の出口を有している。コンベヤベルトを、凝集物の出口の直下へと、移動させた。コンベヤベルトを駆動させ、コンクリートバッチプロセスのまず最初に、コンクリートトラックのドラム内へと、ＣＦ−１６ダイスと玉砂利とを、同時的に供給した。ＣＦ−１６ダイスと玉砂利とをトラックドラム内へと供給した後に、その次に、砂を添加した。最後に、セメントと水とを添加した。
【００９２】
トラックドラムに対する投入を終えた後に、ドラムを、３分間にわたって混合速度で回転させた。分散試験により、ダイスの各片の最初に似ているようなファイバの一束を除いて、ＣＦ−１６ダイスが完全に分散したことが示された。ドラムを、混合速度でもって、さらに１分間にわたって回転させた。分散試験により、ダイスが完全に分散したことが示された。分散試験により、合計で４分という混合時間後にＣＦ−１６ダイスが完全に分散したことを確認した。スラブの表面を除去して、玉砂利を露出させた。露出面上には、ダイスの兆候や未分散のファイバは、見えなかった。このことは、分散試験の結果を支持している。
【００９３】
［実験例１７：スクリューオーガ搬送システム（ＳＡＣＳ）］
５ｍｍ×６ｍｍというＣＦ−１６製矩形ダイスは、ＳＡＣＳにとって好ましいフォームである。サイズおよびＦＦＤＣは、ＣＦ−１６ダイスを好ましいものとする。ＦＦＤＣと関連させたサイズは、５ｍｍ×６ｍｍという矩形フォームを、流動可能なものとし、コンクリート内において容易に分散するフォームとする。ＳＡＣＳは、例えば生コンクリートプラントといったような実際のコンクリート製造プロセス内へとファイバを供給するための機械に関しての一例である。ＳＡＣＳは、３つの主要な基本的構成要素から構成される。これら基本構成要素とは、貯蔵ビンと、オーガシステムと、導出部と、である。ＳＡＣＳは、VAL-CO PAX, INC. (Coldwater, Ohio)によって製造したものに似ている。サイズと密度とが大いに一様であることにより、ＣＦ−１６ダイスが好ましい。ファイバの一様なと関連づけて、信頼性の高い機械を使用することにより、ＳＡＣＳから、安定した流速でもって供給を行うことができる。安定した流速は、測定を可能とし、将来的なファイバの供給に対して適用することができる。適切な電子回路を備えたＳＡＣＳを使用することにより、オーガの運転時間を変更することによってファイバのターゲット供給量を信頼性高く計量することができる。
【００９４】
貯蔵ビンは、スチールや他のタイプの材料からなる部分どうしをロープコーキングしさらに互いにボルト締めすることによって耐候性容器を形成することにより、構築される。貯蔵ビンの頂部には、導入のための開口が設けられており、底部には、オーガ供給口として機能する他の開口が設けられている。貯蔵ビンの底部は、テーパ状とされ、これにより、ＣＦ−１６ダイスを、貯蔵ビンの直下に配置されたオーガ導入ブート内へと、重力によって供給することができる。ＣＦ−１６ダイスが、流動可能な性質（幾何形状および密度）を有していることにより、オーガ導入口が貯蔵ビンの中央からダイスを運び去る際には、ダイスは、自身の上へと崩れ落ちてゆく。穴が、貯蔵ビン内に含まれていたダイスの中央部分に一時的に形成される。この穴は、穴の側壁から崩れ落ちてくるダイスによって、素速く充填される。貯蔵ビンの底部には、オーガ供給口ブーツが接続されている。
【００９５】
オーガシステムは、６．８８ｃｍ（２．７１インチ）という外径（この実験例においては）を備えた柔軟なスクリューあるいは螺旋形オーガである。オーガ供給口ブーツからＳＡＣＳの導出部へと、チューブが延在している。フレキシブルなオーガが、チューブ内に挿入されている。オーガの各端部は、終端している。オーガの一端は、貯蔵ビンの下方に配置されたオーガ供給口ブーツ内の自由回転端部に対して固定されている。オーガの他端は、ＳＡＣＳの導出側において、駆動端部に対して固定されている。オーガをモータによって駆動した際には、ＣＦ−１６ダイスは、貯蔵ビンから、チューブを通して、導出ヘッドのところにまで、搬送される。
【００９６】
導出ヘッドは、生コンクリート混合バッチプロセスまたは他の任意のプロセス内へとＣＦ−１６ダイスを供給し得るような位置に、設置される。ＣＦ−１６ダイスは、導出ヘッドに到達した後には、重力によって駆動される。導出チューブは、ダイスをターゲットポイントへと案内し得るようにして、組み立てられている。導出ヘッドに隣接して、駆動モータが配置されている。
【００９７】
［実験例１８：セルロースペレット］
米国特許第６，２７０，８８３号明細書に記載されているようにして準備した、ペレット化されたサザンソフトウッドクラフトファイバを、 Type I Lonestar Portland Cementと砂と玉砂利との１：１：２混合物内へと、混合した。セメントに対する水の比率を、０．５１とした。成分どうしを、１３分間にわたって、 12 quart Hobart mixer, Model A-120 内において混合した。混合体のスランプを、Tech-Lab Industries, Inc. (Arlington, TX) 社による１５ｃｍの研究所用ミニスランプコーンとし、７．０ｃｍのところまで充填した。ファイバを含有したコンクリート混合物と、ファイバを含有していない対照用のコンクリート混合物と、を、“Standard Test Method for Evaluating Plastic Cracking of Restrained Concrete (Using a Steel Form Insert; Subcommittee C 9.42 Fiber   Reinforced Concrete Ballot) ”というＡＳＴＭ標準手順に規定されているような応力ライザーモールド内へと注入し、仕上げ処理を施した。両サンプルを、１９．１ｋｍ／ｈｒというエアフローを備えたファンの前方に配置した。２４時間後に、クラック領域を測定した。これにより、ファイバを含有しているサンプルの方が、対照サンプルと比較して、クラックが低減されていることが判明した。
【００９８】
本発明は、上述した特定の実施形態の範囲によって制限されるものではない。実際、上述した実施形態に対して、本発明の範囲内において様々な修正を加え得ることは、上記説明および添付図面により、当業者には明らかであろう。そのような修正は、特許請求の範囲内に包含されることが、意図されている。
【００９９】
本明細書においては、様々な特許文献や特許出願や刊行物や製品説明やプロトコルを引用した。それらの開示は、参考のため、それらのすべてがここに組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】サンプルダイスの方向軸を示す図であって、Ｚ方向は、抄紙機上の成形加工ワイヤ表面に対して垂直な方向、あるいは、セルロースや他のファイバウェブやシートが形成されるエアレイド機械上の成形加工ワイヤ表面に対して垂直な方向、であるとともに、Ｘ方向およびＹ方向は、ワイヤがなす水平面内において抄紙機上において形成される材料の観点から機械方向および交差方向に対応している。
【図２】分散試験の結果を示す図であって、様々なセルロースフォーム（ＣＦ−１６矩形ダイス、ＣＦ−１６捻れダイス、ＣＦ−１６シート）に関するＦＦＤＣまたはＣＦＤＣと、混合時間と、の間の直接的な相関関係を示す図であり、より詳細には、６．８ｋｇ（１５ポンド）のサンプルに関し、混合時に３０秒インターバルでサンプリングした場合に回収されたファイバ重量を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
Ｘ  幅方向
Ｙ  長さ方向
Ｚ  厚さ方向
【図１】
2007504079.tif 000009
【図２】
2007504079.tif 000010
【国際調査報告】
2007504079.tif 000011
2007504079.tif 000012
2007504079.tif 000013