(57)【要約】【課題】繊維材料同士が絡まり合うことなく、粉体と繊維材料とを均一に混合させることが可能な、粉体と繊維材料との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストを提供すること。【解決手段】無機質及び／又は有機質の粉体と、繊維材料との混合物を得るに際し、繊維材料として、真比重に対する嵩比重の比が０．５以上の繊維材料を使用する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質及び／又は有機質の粉体と、繊維材料との混合物を得るに際し、繊維材料として、真比重に対する嵩比重の比が０．５以上の繊維材料を使用することを特徴とする粉体と繊維材料との混合方法。
【請求項２】
繊維材料のアスペクト比が４０〜１００００である請求項１記載の粉体と繊維材料との混合方法。
【請求項３】
繊維材料が、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、セルロース繊維、セラミック繊維、動物繊維、及び植物繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維である請求項１又は２記載の粉体と繊維材料との混合方法。
【請求項４】
繊維材料の水分率が５％以上５０％未満である請求項１、２又は３記載の粉体と繊維材料との混合方法。
【請求項５】
無機質及び／又は有機質の粉体と、繊維材料との混合物であって、該混合物が請求項１〜４のいずれか１項に記載の混合方法により混合された混合物であることを特徴とする粉体と繊維材料との混合物。
【請求項６】
請求項５記載の混合物に、水硬化性無機粉体及び水を追加混合してなり、常温放置下で型枠成型が可能であることを特徴とするペースト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉体と繊維材料との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストに関するものであり、さらに詳しくは、繊維材料同士が絡まり合うことなく、均一に分散することが可能な、粉体との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維材料を粉体と混合せしめることは従来から実施されており、特に繊維材料を補強材或いはフィラーとして、セメントなどのマトリックス材の強度や耐久性を向上させる目的で該マトリックス材と混合せしめる方法は良く知られている。
【０００３】
しかしながら、このような混合においては、繊維材料やマトリックス材の材質や形態、表面状態、履歴などの差、更にはそれらの相性によって混合が不均一になる場合があるという問題があった。
【０００４】
このような問題を解決するため、例えば、特開２００３−１７１１５８号公報には、打解した繊維材料と樹脂、及び焼却灰又は無機粉体とを攪拌混合させてから成型する方法が提案されている。しかしながら、該方法においては繊維材料が打解されているため嵩が高くなり、自動化された製造ライン中での取り扱いが非常に困難となるという問題があった。
【０００５】
また、特開２００３−１１７９１１号公報には、有機質繊維または鉱物質繊維に対し、加水処理および解繊処理を施して天然鉱物粉体を混合し、該混合物を加圧成型する方法が提案されている。しかしながら、該方法においては、繊維の曲げモーメントが大きくない、即ち柔らかい繊維や、コシがない繊維の場合、繊維同士で絡まり合いが起こり、解繊して分散することが困難となるという問題が発生するため、繊維材料と粉体とを均一に混合させる方法が切望されていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７１１５８号公報
【特許文献２】特開２００３−１１７９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、繊維材料同士が絡まり合うことなく、粉体と繊維材料とを均一に混合させることが可能な、粉体と繊維材料との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、粉体と繊維材料とを混合させるに際し、繊維材料の嵩比重を特定の範囲に制御するとき、繊維材料同士の絡まり合いが防止され、均一な分散が可能となることを究明し、本発明に到達した。
【０００９】
かくして本発明によれば、（１）無機質及び／又は有機質の粉体と、繊維材料との混合物を得るに際し、繊維材料として、真比重に対する嵩比重の比が０．５以上の繊維材料を使用することを特徴とする粉体と繊維材料との混合方法、（２）無機質及び／又は有機質の粉体と、繊維材料との混合物であって、該混合物が上記（１）の混合方法により混合された混合物であることを特徴とする粉体と繊維材料との混合物、及び（３）上記（２）記載の混合物に、水硬化性無機粉体及び水を追加混合してなり、常温放置下で型枠成型が可能であることを特徴とするペーストが提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、繊維材料同士が絡まり合うことなく、粉体と繊維材料とを均一に混合させることが可能な、粉体と繊維材料との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストが提供されるので、繊維材料を補強材或いはフィラーとして、マトリックス材と混合せしめる用途など様々な用途に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明で使用する無機質粉体とは、土砂やフライアッシュ、シュレッダーダスト、珪砂、アルミナ粉末など特に限定されない。また、本発明で使用する有機質粉体とは樹脂やその未硬化物または半硬化物、あるいはリサイクルされた樹脂混合物など、これも特に限定されるものではない。
【００１２】
また、本発明で使用する繊維材料とは、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリアリレート繊維、ポリベンザゾール繊維、セルロース繊維、セラミック繊維、動物繊維、或いは植物繊維などをあげることができ、その長さは特に限定されないが、数ｍｍから１０ｃｍ程度までのものが例示される。合成繊維の場合、数ｍｍまたは数ｃｍにカットされた繊維であることが多い。
【００１３】
該繊維材料のアスペクト比は４０〜１００００の範囲内であることが好ましい。アスペクト比がこの範囲より大きくなると、繊維が絡まりやすくなる場合があり、一方、アスペクト比がこの範囲より小さくなると、繊維自体の異方性が失われ、特に補強材料として用いる場合の効果が失われてしまう場合があるといった不都合が生じる。
【００１４】
また、繊維材料が水分を含んでいると、混合の際に粉体の粉塵が浮遊しないので好ましい。このような効果のある水分率の範囲は５％以上５０％未満であり、この範囲以下では実質的な効果がない。一方、水分率がこの範囲を越えると、繊維材料同士がくっついて離れにくくなり、粉体との良好な混合、分散が阻害される場合がある。
【００１５】
本発明においては、繊維材料として、真比重に対する嵩比重の比が０．５以上である繊維材料を使用することが肝要である。
【００１６】
ここで、繊維材料の真比重とは、ＪＩＳ−Ｋ−７１１に定められている方法で測定が可能な、繊維材料そのものの比重を言い、一方、嵩比重とは、繊維材料が、複数本の集合体で繊維間空隙を含んで、外力により圧縮されない状態にある場合の比重を言う。
【００１７】
従って、真比重に対する嵩比重の比が０．５以上である状態とは、粉体と混合される際の繊維材料の折り重なり状態が非常に良く、空隙が少ない状態である。このような状態の繊維材料を使用することにより、自動化された設備中でも取り扱い性が良くなり、繊維材料が舞ったり、絡んだりすることに起因するトラブルが殆どなくなる。そして、粉体との混合において分散性が阻害されずに良好となる。
【００１８】
真比重に対する嵩比重の比が０．５を越えると、取り扱い性が悪く、計量が困難となったり、繊維材料が舞ったり、絡んだりすることに起因するトラブルが発生しやすくなり、粉体との混合において分散性が阻害され、繊維同士が絡んだままとなったり、分散が偏って均一でなくなったりする。
【００１９】
繊維材料の、真比重に対する嵩比重の比を０．５以上とする方法には特に制限はないが、例えば、攪拌羽根は用いずに繊維材料全体を揺動して繊維間空隙を減ずる方法などが好ましく例示される。
【００２０】
本発明においては、粉体との混合に際し、上記のような繊維材料を用いることで、無機質粉体及び／又は有機質粉体との分散性が良好な混合物を、簡便で安価に得ることが可能となる。
【００２１】
さらに、上記の方法で得られた無機質粉体及び／又は有機質粉体と、繊維材料との混合物に、さらに水硬化性無機粉体及び水を追加混合すれば、常温放置下で型枠成型が可能なペーストが得られる。そして、該ペーストを成型して常温下、加熱下または冷却下で養生を行い、更に必要な場合には蒸気処理などを施せば、良好な物性を有する成型物を得ることができる。
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を挙げて本発明の構成および効果をさらに詳細に説明する。尚、実施例における各物性は下記の方法により測定した。
【００２３】
（１）繊維材料の真比重及び嵩比重
真比重はＪＩＳ−Ｋ−７１１に定められているＤ法、即ち密度勾配法で測定した。また、嵩比重は以下の方法によって測定した。
【００２４】
被測定試料を測定容量１５０ミリリットルのメスシリンダーに約１２０ミリリットルまで入れて採取し、０．０１ｇの精度で秤量する（これをＷとする）。被測定試料をメスシリンダーに投入し、錘を載せる。この錘は円柱状でその外径がメスシリンダーの内側にフィットし、重量は８８．８ｇのものを用いる。これを１５０回タッピングした後、メスシリンダーで被測定試料の体積（Ｖ、単位：ｍｌ）を読み取る。タッピングには筒井理化学機械株式会社製の粉体減少度測定機ＴＰＭ−１型を用いる。
【００２５】
嵩比重（Ｄ）は、上記ＷとＶの値から下記式により算出する。尚、測定は３回実施し、その平均値を被測定試料の嵩比重とする。
【数１】
2005178011.tif 000002
【００２６】
（２）分散性
粉体と繊維材料との混合物を目視し、この時点で分散の偏りなどの不良が明確な場合には判定を×とした。判定が×でない場合、約１００ｇをサンプリングし、繊維が落ちない程度のメッシュ（１００メッシュ）金網上にのせて振動を与えてフライアッシュをできる限り除き、繊維の解繊、分散状態を目視する。７０％以上が単繊維状に分散している場合を○（良好）、４０〜７０％の範囲内にしか分散していない場合を△（やや不良）、４０％未満にしか分散していない場合を×（悪い）として官能判定した。
【００２７】
［実施例１］
粉体として、無機質粉体のフライアッシュ（平均粒子径１００μｍ、ＪＩＳ  Ａ  ６２０１に準じた測定による真比重２．３、嵩比重０．６）を用い、繊維材料として、真比重１．３９、嵩比重０．７９、真比重に対する嵩比重の比が０．５７の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繊維（帝人株式会社製「テクノーラ」、単繊維繊度１．６７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ、アスペクト比２４２、水分率２０％）を用いた。
【００２８】
フライアッシュとアラミド繊維の重量をそれぞれ１ｋｇ、１００ｇとし、マツボー社製レーディゲミキサー（容量５リットル）で３分間混合した。
得られた混合物の分散性は○であった。
【００２９】
［比較例１］
実施例１において、繊維材料として、真比重１．３９、嵩比重０．１９、真比重に対する嵩比重の比が０．１４のポリエチレンテレフタレート繊維（帝人株式会社製「テトロン」、単繊維繊度１．６７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍ、アスペクト比２４２、水分率０．５％）を用いた以外は実施例１と同様に実施した。
得られた混合物の分散性は×であった。
【００３０】
［比較例２］
実施例１において、繊維材料として、実施例１で用いたアラミド繊維を予め針山を使って解繊した繊維を用いた以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．３１、真比重に対する嵩比重の比は０．２２であった。
得られた混合物の分散性は×であった。
【００３１】
［実施例２］
実施例１において、繊維材料の長さを１ｍｍ（アスペクト比８１）とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７１、真比重に対する嵩比重の比は０．５１であった。
得られた混合物の分散性は○であった。
【００３２】
［実施例３］
実施例１において、繊維材料の長さを０．４ｍｍ（アスペクト比３２）とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７５、真比重に対する嵩比重の比は０．５４であった。
得られた混合物の分散性は△であった。
【００３３】
［実施例４］
実施例１において、繊維材料の長さを５１ｍｍ（アスペクト比４１００）とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７６、真比重に対する嵩比重の比は０．５５であった。
得られた混合物の分散性は○であった。
【００３４】
［実施例５］
実施例１において、繊維材料の長さを５１ｍｍ、繊度を０．８３ｄｔｅｘ（アスペクト比８２００）とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７５、真比重に対する嵩比重の比は０．５４であった。
得られた混合物の分散性は○であった。
【００３５】
［実施例６］
実施例１において、繊維材料の長さを５１ｍｍ、繊度を０．５６ｄｔｅｘ（アスペクト比１２３００）とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７２、真比重に対する嵩比重の比は０．５１であった。
得られた混合物の分散性は△であった。
【００３６】
［実施例７］
実施例１において、繊維材料の水分率を４３％とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７５、真比重に対する嵩比重の比は０．５４であった。
得られた混合物の分散性は○であった。
【００３７】
［実施例８］
実施例１において、繊維材料の水分率を６３％とした以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７５、真比重に対する嵩比重の比は０．５４であった。
得られた混合物の分散性は△であった。
【００３８】
［実施例９］
実施例１において、繊維材料の水分率を４％とし、春日電機株式会社製送風式静電気除去器ＨＤＣ−４５０を用いて除電処理した以外は実施例１と同様に実施した。この繊維の真比重は１．３９、嵩比重は０．７９、真比重に対する嵩比重の比は０．５７であった。
得られた混合物の分散性は○であった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明によれば、粉体と繊維材料とを均一に混合させることが可能な、粉体と繊維材料との混合方法及び該混合方法により得られる混合物、並びに該混合物を含んでなるペーストが提供されるので、繊維材料を補強材或いはフィラーとして、マトリックス材と混合せしめる用途など様々な用途に利用することができる。