【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートやモルタルの補強効果に優れたセメント補強用ポリプロピレン繊維に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来よりモルタルやコンクリートを用いたセメント成形品、または建築物の外壁、トンネルの内壁、傾斜法面などが構築されているが、これらは成形体としては比較的脆性が大で、引張強度、曲げ耐力、曲げタフネス、耐衝撃性などの物性が充分でないと壁面のひび割れによる水漏れや外壁の剥離落下事故などが生じる危険性がある。そして、コンクリートの補強を目的として、鋼繊維やポリビニルアルコール繊維（例えば、特許文献１）を混入することは広く行われている。また、吹付けコンクリートにおいて曲げ強度やタフネスを要求される場合には、補強金網を設置する。
【０００３】
しかし、鋼繊維を混入したコンクリートは、鋼繊維の比重が７．８と重いために材料の運搬や混入作業が困難であり、また、吹付けコンクリートにおいては吹付け時のはね返りにより落下した鋼繊維の踏み抜きによる怪我のおそれが大きく、さらに鋼繊維が錆びる等の欠点が指摘されている。また、ポリビニルアルコール繊維を混入したコンクリートは、繊維自身が吸水性を有し、また、繊維がアルカリで高温になると加水分解を起こし、さらに繊維を混入しないものに対してスランプが著しく低下する傾向にあり、吹付けに必要なスランプを確保するために単位水量を増加させる必要がある等の不都合が生じる。
【０００４】
このような問題を解決するために、近年、鋼繊維やポリビニルアルコール繊維に代替して、成形性が良好で軽量、低廉などの理由でポリオレフィン系繊維を使用する試みがある（例えば、特許文献２）。
ポリオレフィン系繊維としては、一般的に繊度が１００ｄｔ以下、繊維長さが５ｍｍ以下の単糸や集束糸、あるいはスプリット糸の短繊維が用いられることが多い。この繊維形状から性状として、低繊度でかつ短い繊維は、ファイバーボールという繊維塊が生成したり、嵩高となりセメント中への均一分散がし難いという欠点があり、そのため分散性を良くするために繊度を太くすると、セメントとの接着性が劣り曲げ応力がかかると繊維が引き抜けてしまうなど充分な補強効果が得られない傾向にある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかるポリオレフィン樹脂繊維のセメントとの親水性を改良するために、繊維断面に特定の平均偏平率の凹凸を付形した単糸繊度２００ｄｔ以上の太いモノフィラメントを繊維長さ５ｍｍ以上に長く切断してなるポリプロピレン繊維に、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステルとポリオキシアルキレン脂肪酸エステルからなる界面活性剤等をそれぞれ塗布する方法が提案されている（例えば、特許文献３）。
しかしながら、上記提案の界面活性剤はポリオレフィン系樹脂繊維との接着性が十分でないため、セメントマトリックスと界面活性剤が接着したとしても、ポリオレフィン系樹脂繊維とマトリックス間で十分接着力が得られず、セメント成形物の曲げタフネスは十分ではないという問題があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、ポリオレフィン樹脂繊維に対して親水性を付与することができ、セメントとの分散性やセメントとの物理的結合が良好で、セメント成形物の曲げタフネスを向上させることができるセメント補強用ポリプロピレン繊維を提供することを目的とする。
【０００６】
【特許文献１】
特公平１−４０７８６号公報（１頁）
【特許文献２】
特開平９−８６９８４号公報（２頁）
【特許文献３】
特開平１１−１１６２９７号公報（２頁）
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を技術的に解決するために、特定のポリオレフィン繊維に対して酸素の存在下でフッ素化処理を施すことにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、ポリプロピレン系樹脂から紡糸し、表面に凹凸を付形した単糸繊度２００ｄｔ以上のモノフィラメントに対してフッ素化処理を施し、その表面の濡れ指数を４０ｄｙｎ／ｃｍ以上にしてなることを特徴とするセメント強化用ポリプロピレン繊維、に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において繊維原料に用いられるポリプロピレン系樹脂とは、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体あるいはランダム共重合体などのポリプロピレン共重合体またはそれらの混合物を使用することができる。これらの中では高強度、耐熱性を要求されるセメント強化用としてプロピレン単独重合体が望ましく、特にアイソタクチックペンタッド率０．９５以上のものを選択することが望ましい。このポリプロピレン系樹脂のメルトフローレート（以下、ＭＦＲと略す）は、連続的な安定生産性の点で０．１〜３０ｇ／１０分の範囲、より好ましくは１〜１０ｇ／１０分の範囲から選択するのがよい。
【０００９】
ポリプロピレン系樹脂には、その紡糸の過程において必要に応じ他のポリオレフィンが添加されてもよい。ここでの他のポリオレフィンとしては、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、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−アクリル酸アルキル共重合体などのポリエチレン系樹脂、ポリブテン−１等である。
【００１０】
本発明で紡糸されるポリプロピレン繊維は、その主体となる繊維形状は比較的に太いモノフィラメントを切断した短繊維であって、その製造方法としては特に限定されるものではなく円形や楕円形、異型、その他連糸形状のダイスからフィラメントを押し出す製造技術を採用することができる。
【００１１】
また、このモノフィラメントの構成として基本的な単層フィラメントの他に、ポリプロピレン高融点成分を芯層とし、ポリプロピレン低融点成分を鞘層とする複合モノフィラメントを使用することもできる。この製造方法は、各層のポリプロピレンを押出機で溶融混練し、２層の吐出孔が略同心円上に設けられたダイスの中心吐出孔から高融点成分からなる芯層を供給し、その外面に低融点成分からなる鞘層を押出して被覆して複合モノフィラメントを得るものである。この場合に実質的な強力が芯層の物性に依存するため、高融点成分としてプロピレン単独重合体、アイソタクチックポリプロピレンなどを使用することが好ましく、一方低融点成分としては、プロピレン−エチレンブロック共重合体及びランダム共重合体、シンジオタクチックポリプロピレンなどが好ましい。こうして得られる複合モノフィラメントを使用することで、コンクリート成形時の加熱養生におけるポリプロピレン繊維の熱劣化を抑制することができる。
【００１２】
次に、モノフィラメントは熱延伸及び熱弛緩処理を施し、この熱処理によってフィラメントの剛性を高めて、伸びの小さいセメント強化用として好適なポリプロピレンモノフィラメントが得られる。この熱延伸はポリプロピレンの融点以下、軟化点以上の温度下に行われ、通常は延伸温度が９０〜１５０℃、延伸倍率は通常５〜１２倍、好ましくは７〜９倍である。熱延伸法としては、熱ロール式、熱板式、赤外線照射式、熱風オーブン式、熱水式などの方式が採用できる。
【００１３】
形成されるポリプロピレンモノフィラメントの単糸繊度は２００〜１０，０００ｄｔの範囲であり、好ましくは２，０００〜６，５００ｄｔの範囲である。単糸繊度が２００ｄｔ未満では繊維が細すぎてコンクリート混和物中の分散が不均一でファイバーボールになり易く、施工性や補強性の点で問題となり、一方、単糸繊度が１０，０００ｄｔを超えると繊維のコンクリート混和物との接触面積が減少し曲げ応力に対して引き抜け易くなり補強効果が劣り好ましくない。
【００１４】
ポリプロピレンフィラメントの引張強度は５ｇ／ｄｔ以上であり、好ましくは、６ｇ／ｄｔ以上である。また、引張伸度は２０％以下であり、好ましくは、１５％以下である。引張強度、引張伸度がこれらの範囲を外れるとセメント強化用ポリプロピレン繊維としての強力が不充分となり好ましくない。
【００１５】
ポリプロピレンモノフィラメントは、紡糸、熱延伸の次工程として、表面に凹凸が付形されることが必要である。これによって、繊維とコンクリートとの接触面積を増加させて、コンクリート硬化後の繊維の引き抜けを抑制して補強効果を高めることができるのである。この表面に凹凸を付形する方法としては、モノフィラメントをエンボス加工する方法が挙げられる。エンボス加工は、モノフィラメントを延伸前または延伸後にエンボスロールを通すことにより行なうもので、モノフィラメントの長手方向に連続して凹凸が形成されるものである。
【００１６】
ここで、エンボスの長さ及び深さ等の形状は任意のものでよいが、押し潰しによる繊維断面の平均偏平率２／１〜７／１の範囲であることが必要とされる。この平均偏平率とは、付形された多様な形状の繊維断面における幅と高さの平均的な比率を示した数値であり、平均偏平率が２／１未満であると繊維表面に対する凹凸付形が少ないため平滑表面繊維と補強効果の差が認められなく、一方、平均偏平率が７／１を超えると付形による強度劣化が著しく、また前記所定繊度の繊維においてはコンクリート中への分散性が悪化する傾向にあり問題となる。
【００１７】
こうしたポリプロピレンモノフィラメントは、所定長さにカットされセメント強化用の短繊維となる。短繊維の長さは５〜６０ｍｍ、好ましくは２０〜３５ｍｍである。繊維長が５ｍｍ未満では、セメントからの抜けが生じ、６０ｍｍを越えると分散性が不良となり好ましくない。
【００１８】
本発明においては、上記ポリプロピレン繊維表面に対して、酸素の存在化でフッ素化処理を施してなり、その表面の濡れ指数が４０ｄｙｎ／ｃｍ以上、好ましくは５０〜９０ｄｙｎ／ｃｍの範囲することを特徴とする。表面の濡れ指数が４０ｄｙｎ／ｃｍ未満では、ポリプロピレン繊維に対して親水性を十分付与させることができず、セメント成形物の曲げ強度や衝撃強度を向上させることができないので、好ましくない。フッ素化処理としては、例えば、上記ポリプロピレン短繊維表面に酸素の存在下でフッ素ガスを接触させて、フッ素化処理して、ポリプロピレン繊維表面に表面酸化層を形成させ、その表面の濡れ指数を上記の範囲に改良する。
【００１９】
フッ素化処理しては、例えば、ポリプロピレン樹脂繊維を酸素ガス濃度６０〜９５容量％の存在下で、フッ素ガス濃度５〜４０容量％の範囲でフッ素化処理を行う。フッ素化処理としは、反応操作及び制御等を容易に行うために反応圧力を比較的に低圧力で行うのが好ましく、特に５０Ｐａ以下が好ましい。フッ素化処理の形式としては、回分式方式、連続式方式のいずれでも良く、また、処理温度としては、通常１０〜１００℃の範囲、好ましくは１０〜４０℃の範囲内で行われる。さらに、処理時間としては、フッ素ガスの濃度、圧力または処理温度等によっても異なるが、通常、１０〜２時間、好ましくは３０秒〜６０秒の範囲内で行われる。
【００２０】
上記フッ素化処理を回分法で行う場合は、予めポリプロピレン繊維を反応容器内に仕込んだ後、真空脱気し、さらに酸素ガスを６０〜９５容量％を導入し、次いで、フッ素ガスを５〜４０容量％の範囲で導入して、処理温度として、１０〜１００℃の条件でフッ素化処理を行うのが望ましい。また、フッ素化処理後は、反応容器内の未反応ガスを排除し、さらに不活性ガスを用いて反応容器中を十分置換、換気する等をしてフッ素化処理したポリプロピレン繊維を得る。
【００２１】
上記ポリプロピレン繊維には、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、酸化防止剤、滑剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、無機充填材、有機充填材、架橋剤、発泡剤、核剤等の添加剤を配合してもよい。
【００２２】
本発明のセメント強化用ポリプロピレン繊維は、強化繊維材としてセメント、細骨材、粗骨材、水及び適量のコンクリート混和剤に配合して用いられる。ここで、セメントとしてはポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント等の水硬性セメントまたは石膏、石灰等の気硬性セメント等のセメント類が挙げられ、細骨材としては川砂、海砂、山砂、珪砂、ガラス砂、鉄砂、灰砂、その他人工砂などが挙げられ、粗骨材としてはレキ、砂利、砕石、スラグ、各種人工軽量骨材などが代表的に挙げられる。
【００２３】
本発明のセメント強化用ポリプロピレン繊維を吹付けコンクリートの施工に用いる場合、この配合量は、セメント、細骨材、粗骨材、水等よりなるコンクリート混合物１ｍ３に対してポリプロピレン繊維を４〜１９ｋｇ、好ましくは６〜１４ｋｇを配合して分散させることが肝要である。これは、ポリプロピレン繊維の配合量が１９ｋｇを超えてもコンクリート中に繊維が均一に分布しないために曲げタフネスは増大しないし、一方、配合量が４ｋｇ未満では吹付け時のはね返りが大きく、また硬化後補強効果が小さい。
【００２４】
また、この場合の混合する方法として、セメント、細骨材、粗骨材、水等よりなるコンクリート混合物を投入してベースコンクリートとし、このベースコンクリートを混練後に、ポリプロピレン繊維を投入し混練を行なうことが好ましく、混練時間は１回当たりの混合量によるが、一般的にベースコンクリートの混練は４５〜９０秒、ポリプロピレン繊維を投入後の混練についても４５〜９０秒の範囲が適当とされる。
【００２５】
加えて、吹付けコンクリートの施工においては、本発明のポリプロピレン繊維を前記配合量で使用する場合、スランプの範囲を８〜２１ｃｍに調整するのが好ましい。これは、スランプが８ｃｍ未満では吹付け作業が困難となり、２１ｃｍを超えるとはね返りが大きくなるので好ましくない。このようなスランプの範囲で吹付けコンクリートを施工するための吹付けノズルは、ノズルを吹付け面に直角に配置すること、及びノズルと吹付け面の距離を０．５〜１．５ｍとすることが有効となる。
【００２６】
以下、実施例によって本発明のポリプロピレン繊維の有効性を説明する。
実施例１
（１）繊維の製造
ポリプロピレン（ＭＦＲ＝４．０ｇ／１０分、Ｔｍ＝１６３℃）を押出機に投入して円形ノズルから紡糸して冷却した後に熱風オーブン式延伸法により、熱延伸温度１１５℃、熱弛緩温度１２０℃、延伸倍率７〜８倍で延伸を行い、数種の繊度のモノフィラメントを形成し、次いで、傾斜格子柄のエンボスロールと硬質ゴムロールを用いてエンボスニップ圧を変えて平均偏平率も異なる表面に凹凸を付形したポリプロピレンモノフィラメントを得た。
上記ポリプロピレンモノフィラメントを３０ｍｍ長になるようにカットし、短繊維を得た。
この短繊維を反応容器内に仕込んだ後、真空脱気し、酸素ガス８０容量％を導入し、次いで、フッ素ガス２０容量％を導入して、１０Ｐａの圧力下で２０℃で反応させた。得られたポリプロピレン短繊維の表面の濡れ指数は、６０ｄｙｎ／ｃｍであった。
【００２７】
（２）評価試験
得られたポリプロピレン繊維につき、下記方法にてコンクリートの補強効果を試験した。その結果を表１に示す。
【００２８】
▲１▼使用材料と配合割合
セメント：早強ポルトランドセメント（比重＝３．１２） ４３０ｋｇ／ｍ３
細骨材：木更津産山砂（表乾比重＝２．６０） １１２３ｋｇ／ｍ３
粗骨材：青梅産砕石１５０５（表乾比重＝２．６５） ４９１ｋｇ／ｍ３
水：水道水 ２１５ｋｇ／ｍ３
繊維：容積として１％
【００２９】
▲２▼コンクリートの混練方法
混練容量１００リットルの強制パン型ミキサを使用し、１バッチ６０リットルで行う。コンクリートの練り上がり時の温度は約２０℃とした。混練方法は細骨材、セメント、水、粗骨材を投入して４５秒間の混練を行った後、ミキサを回転しながら補強繊維を添加して６０秒間混練を行い排出する。
【００３０】
▲３▼供試体の作成
土木学会基準「鋼繊維補強コンクリートの強度およびタフネス試験用供試体の作り方」（ＪＳＣＥ Ｆ５５２−１９８３）に準じた。尚、供試体は２４時間後に脱型し、材齢７日まで水中養生を実施した。
【００３１】
▲４▼試験方法
土木学会基準「鋼繊維補強コンクリートの圧縮強度および圧縮タフネス試験方法」（ＪＳＣＥ Ｇ５５１−１９８３）、および土木学会基準「鋼繊維補強コンクリートの曲げ強度および曲げタフネス試験方法」（ＪＳＣＥ Ｇ５５２−１９８３）に準じた。
【００３２】
実施例２及び３
ポリプロピレン繊維の繊度及び偏平率を表１のように変えて行ったこと以外は実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。
【００３３】
比較例１〜３
ポリプロピレンモノフィラメントの表面に界面活性剤としてポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテルリン酸エステル（ＨＬＢ＝９）５０重量部およびポリオキシアルキレン脂肪酸エステル（ＨＬＢ＝１２）５０重量部を混合して表面処理剤水溶液を用いて、ポリプロピレンモノフィラメントを浸漬し乾燥させることで、総繊維に対して０．２８重量％を付着させたこと以外は、実施例１〜３と同様にして行った。その結果を表１に示す。
【００３４】
比較例４及び５
ポリプロピレン繊維のかわりに市販されている鋼繊維またはポリビニルアルコール繊維（繊維長３０ｍｍ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして行った。その結果を表１に示す。
【００３５】
【００３６】
【発明の効果】
本発明のセメント強化用ポリプロピレン繊維は、ポリプロピレン系樹脂から紡糸し、表面に凹凸を付形した特定単糸繊度のポリプロピレン繊維に対して酸素の存在下でフッ素化処理を施し、その表面の濡れ指数を特定量以上にしたものであって、ポリプロピレン繊維に対して親水性を付与でき、セメントとの分散性やセメントとの物理的結合が良好で、セメント成形物の曲げタフネスに優れたセメント成形物を得ることができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polypropylene fiber for cement reinforcement excellent in concrete and mortar reinforcing effect.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, cement moldings using mortar or concrete, or the outer walls of buildings, the inner walls of tunnels, slopes, etc. have been constructed, but these are relatively brittle as molded bodies, and have tensile strength and bending strength. If physical properties such as proof stress, bending toughness, and impact resistance are not sufficient, there is a risk that water leakage due to cracks in the wall surface or an accidental separation and fall of the outer wall may occur. For the purpose of reinforcing concrete, it is widely used to mix steel fibers or polyvinyl alcohol fibers (for example, Patent Document 1). When bending strength and toughness are required for shotcrete, reinforcing wire mesh is installed.
[0003]
However, concrete containing steel fibers has a heavy specific gravity of 7.8, which makes it difficult to transport and mix materials. In addition, in the case of shotcrete, steel fibers that have fallen due to rebound during spraying It has been pointed out that there is a great risk of injury due to stepping on the steel, and furthermore, the steel fiber is rusted. In addition, concrete mixed with polyvinyl alcohol fiber has a water absorbency by itself, and when the fiber is heated to a high temperature by alkali, hydrolysis occurs. In addition, inconveniences such as a need to increase a unit water amount to secure a slump required for spraying occur.
[0004]
In order to solve such a problem, in recent years, there has been an attempt to use a polyolefin fiber instead of steel fiber or polyvinyl alcohol fiber because of good moldability, light weight, low cost, and the like (for example, Patent Document 2). ).
As the polyolefin-based fiber, a single yarn, a bundled yarn, or a short yarn of a split yarn having a fineness of 100 dt or less and a fiber length of 5 mm or less is generally used in many cases. As a property from this fiber shape, a fiber having a low fineness and shortness has a drawback that a fiber mass called a fiber ball is formed, and the fiber becomes bulky and is difficult to be uniformly dispersed in cement. When the thickness is large, the adhesiveness to cement is poor, and when a bending stress is applied, the fiber tends to be pulled out, and a sufficient reinforcing effect tends not to be obtained.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In order to improve the hydrophilicity of the polyolefin resin fiber with the cement, a thick monofilament having a single-filament fineness of 200 dt or more in which irregularities having a specific average flatness are formed on the fiber cross section is cut to a fiber length of 5 mm or more. A method has been proposed in which a surfactant such as a polyoxyalkylene alkylphenyl ether phosphate and a polyoxyalkylene fatty acid ester is applied to polypropylene fibers, respectively (for example, Patent Document 3).
However, the surfactant proposed above does not have sufficient adhesiveness with the polyolefin resin fiber, so even if the cement matrix and the surfactant are bonded, sufficient adhesive force is not obtained between the polyolefin resin fiber and the matrix, There was a problem that the bending toughness of the cement molding was not sufficient.
The present invention has been made in order to solve the above-described problems of the prior art, and can impart hydrophilicity to polyolefin resin fibers, dispersibility with cement and physical bonding with cement. It is an object of the present invention to provide a cement-reinforcing polypropylene fiber which is excellent in the toughness of a cement molded product and which can improve the bending toughness.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 1-40786 (page 1)
[Patent Document 2]
JP-A-9-86984 (page 2)
[Patent Document 3]
JP-A-11-116297 (page 2)
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has found that the above object can be achieved by subjecting a specific polyolefin fiber to a fluorination treatment in the presence of oxygen in order to technically solve the above problems, and completed the present invention. Was.
That is, a monofilament having a surface fineness of at least 200 dt is spun from a polypropylene-based resin and subjected to fluorination treatment to give a surface wetting index of at least 40 dyn / cm. Polypropylene fiber for cement reinforcement.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the present invention, the polypropylene resin used as a fiber material may be a polypropylene copolymer such as a propylene homopolymer, an ethylene-propylene block copolymer or a random copolymer, or a mixture thereof. Among them, propylene homopolymer is desirable for cement reinforcement requiring high strength and heat resistance, and it is particularly desirable to select one having an isotactic pentad ratio of 0.95 or more. The melt flow rate (hereinafter, abbreviated as MFR) of the polypropylene resin is selected from the range of 0.1 to 30 g / 10 min, more preferably 1 to 10 g / 10 min in terms of continuous stable productivity. Good to do.
[0009]
Other polyolefins may be added to the polypropylene resin as needed in the spinning process. Examples of other polyolefins here include polyethylene resins such as high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, ethylene-alkyl acrylate copolymer, polybutene-1 and the like. It is.
[0010]
The polypropylene fiber spun in the present invention, the main fiber shape is a short fiber obtained by cutting a relatively thick monofilament, the production method is not particularly limited, and a circular or oval shape, irregular shape, In addition, a manufacturing technique for extruding a filament from a continuous thread-shaped die can be employed.
[0011]
In addition to the basic monolayer filament, a composite monofilament having a polypropylene high melting point component as a core layer and a polypropylene low melting point component as a sheath layer can be used as the monofilament. In this production method, polypropylene of each layer is melt-kneaded by an extruder, and a core layer composed of a high melting point component is supplied from a central discharge hole of a die in which two layers of discharge holes are provided substantially concentrically. The composite monofilament is obtained by extruding and covering a sheath layer composed of a melting point component. In this case, since the substantial strength depends on the physical properties of the core layer, it is preferable to use propylene homopolymer, isotactic polypropylene, or the like as the high melting point component, while using the propylene-ethylene block copolymer as the low melting point component. Preferred are polymers, random copolymers, and syndiotactic polypropylene. By using the composite monofilament obtained in this way, it is possible to suppress the thermal degradation of the polypropylene fiber during the heat curing during concrete molding.
[0012]
Next, the monofilament is subjected to a heat drawing and a heat relaxation treatment, and the heat treatment increases the rigidity of the filament to obtain a polypropylene monofilament suitable for cement reinforcement with small elongation. This hot stretching is performed at a temperature equal to or lower than the melting point of the polypropylene and equal to or higher than the softening point. Usually, the stretching temperature is 90 to 150 ° C., and the stretching ratio is usually 5 to 12 times, preferably 7 to 9 times. As the hot stretching method, a method such as a hot roll method, a hot plate method, an infrared irradiation method, a hot air oven method, or a hot water method can be adopted.
[0013]
The single-filament fineness of the formed polypropylene monofilament is in the range of 200 to 10,000 dt, preferably in the range of 2,000 to 6,500 dt. If the single-fiber fineness is less than 200 dt, the fibers are too fine, the dispersion in the concrete mixture is uneven, and the fiber tends to be fiber balls, which causes problems in workability and reinforcing properties, while the single-fiber fineness exceeds 10,000 dt. The contact area between the fiber and the concrete mixture with the fiber is reduced, and the fiber is easily pulled out with respect to bending stress.
[0014]
The tensile strength of the polypropylene filament is 5 g / dt or more, preferably 6 g / dt or more. Further, the tensile elongation is 20% or less, preferably 15% or less. If the tensile strength and the tensile elongation are out of these ranges, the strength as a polypropylene fiber for cement reinforcement is insufficient, which is not preferable.
[0015]
As for the polypropylene monofilament, it is necessary to form irregularities on the surface as the next step of spinning and heat drawing. As a result, the contact area between the fiber and the concrete can be increased, the pull-out of the fiber after the concrete has hardened can be suppressed, and the reinforcing effect can be enhanced. As a method of shaping the surface, there is a method of embossing a monofilament. The embossing is performed by passing the monofilament through an embossing roll before or after stretching, and irregularities are formed continuously in the longitudinal direction of the monofilament.
[0016]
Here, the shape such as the length and depth of the emboss may be arbitrary, but it is necessary that the average flatness of the fiber cross section by crushing is in the range of 2/1 to 7/1. The average flatness is a numerical value indicating an average ratio of the width to the height in the formed fiber cross section of various shapes. If the average flatness is less than 2/1, the unevenness of the fiber surface is increased. Due to the small shape, there is no difference between the smooth surface fiber and the reinforcing effect. On the other hand, when the average flatness exceeds 7/1, the strength is significantly deteriorated by shaping, and the fiber of the predetermined fineness is dispersed in concrete. This tends to worsen the properties, which is a problem.
[0017]
Such a polypropylene monofilament is cut into a predetermined length to be a short fiber for cement reinforcement. The length of the short fibers is 5 to 60 mm, preferably 20 to 35 mm. If the fiber length is less than 5 mm, detachment from the cement occurs, and if it exceeds 60 mm, the dispersibility becomes poor, which is not preferable.
[0018]
In the present invention, the surface of the polypropylene fiber is subjected to a fluorination treatment in the presence of oxygen, and the surface has a wetting index of 40 dyn / cm or more, preferably 50 to 90 dyn / cm. And If the surface wetting index is less than 40 dyn / cm, the hydrophilicity cannot be sufficiently imparted to the polypropylene fiber, and the bending strength and impact strength of the cement molded product cannot be improved. As the fluorination treatment, for example, a fluorine gas is brought into contact with the surface of the polypropylene short fiber in the presence of oxygen to perform a fluorination treatment to form a surface oxidized layer on the surface of the polypropylene fiber, and the wetting index of the surface is determined as the above. To improve the range.
[0019]
As the fluorination treatment, for example, the fluorination treatment is performed on a polypropylene resin fiber in the presence of an oxygen gas concentration of 60 to 95% by volume and a fluorine gas concentration of 5 to 40% by volume. The fluorination treatment is preferably performed at a relatively low reaction pressure, particularly preferably 50 Pa or less, in order to easily perform the reaction operation and control. The type of the fluorination treatment may be any of a batch system and a continuous system, and the treatment temperature is usually in the range of 10 to 100 ° C, preferably in the range of 10 to 40 ° C. Further, the treatment time varies depending on the concentration, pressure, treatment temperature and the like of the fluorine gas, but is usually in the range of 10 to 2 hours, preferably 30 to 60 seconds.
[0020]
When the fluorination treatment is performed by a batch method, a polypropylene fiber is charged in a reaction vessel in advance, vacuum degassed, oxygen gas is introduced at 60 to 95% by volume, and then fluorine gas is added at 5 to 40%. It is desirable that the fluorination treatment is performed under the condition of 10 to 100 ° C. as the treatment temperature by introducing the solution in the range of volume%. After the fluorination treatment, the unreacted gas in the reaction vessel is eliminated, and the inside of the reaction vessel is sufficiently replaced with an inert gas and ventilated to obtain a fluorinated polypropylene fiber.
[0021]
In the polypropylene fiber, additives such as an antioxidant, a lubricant, an ultraviolet absorber, an antistatic agent, an inorganic filler, an organic filler, a crosslinking agent, a foaming agent, a nucleating agent, etc., within a range not departing from the gist of the present invention. May be blended.
[0022]
The polypropylene fiber for cement reinforcement of the present invention is used by mixing it with cement, fine aggregate, coarse aggregate, water and an appropriate amount of concrete admixture as a reinforcing fiber material. Here, examples of cement include hydraulic cement such as Portland cement, blast furnace cement, silica cement, fly ash cement, white Portland cement, alumina cement and the like, and cements such as plaster, lime and the like, and air cement. Examples include river sand, sea sand, mountain sand, silica sand, glass sand, iron sand, ash sand, and other artificial sands.Examples of coarse aggregates include reki, gravel, crushed stone, slag, and various artificial lightweight aggregates. Are mentioned.
[0023]
When the cement-reinforced polypropylene fiber of the present invention is used for shotcrete construction, the compounding amount is 4 to 19 kg of polypropylene fiber per 1 m 3 of a concrete mixture composed of cement, fine aggregate, coarse aggregate, water and the like. It is important to mix and disperse, preferably, 6 to 14 kg. This is because even if the compounding amount of polypropylene fiber exceeds 19 kg, the toughness of bending does not increase because the fiber is not uniformly distributed in the concrete, while if the compounding amount is less than 4 kg, the rebound during spraying is large, and After reinforcement effect is small.
[0024]
In addition, as a mixing method in this case, a concrete mixture composed of cement, fine aggregate, coarse aggregate, water, etc. is charged into a base concrete, and after kneading the base concrete, polypropylene fibers are charged and kneaded. Preferably, the kneading time depends on the mixing amount per time. In general, the kneading of the base concrete is suitably in the range of 45 to 90 seconds, and the kneading after the introduction of the polypropylene fiber is suitably in the range of 45 to 90 seconds.
[0025]
In addition, in the construction of shotcrete, when the polypropylene fiber of the present invention is used in the above-mentioned amount, the slump range is preferably adjusted to 8 to 21 cm. If the slump is less than 8 cm, the spraying operation becomes difficult, and if the slump exceeds 21 cm, the rebound increases, which is not preferable. A spray nozzle for constructing shotcrete in such a slump range has a nozzle arranged at a right angle to a spray surface and a distance between the nozzle and the spray surface of 0.5 to 1.5 m. It becomes effective.
[0026]
Hereinafter, the effectiveness of the polypropylene fiber of the present invention will be described with reference to examples.
Example 1
(1) Production of fiber Polypropylene (MFR = 4.0 g / 10 min, Tm = 163 ° C.) was put into an extruder, spun from a circular nozzle, cooled, and then subjected to a hot drawing temperature of 115 ° C. by a hot-air oven drawing method. It is stretched at a heat relaxation temperature of 120 ° C. and a draw ratio of 7 to 8 times to form monofilaments of several types of fineness. Polypropylene monofilaments having irregularities formed on the surfaces having different rates were obtained.
The polypropylene monofilament was cut to a length of 30 mm to obtain short fibers.
After the short fibers were charged in a reaction vessel, they were degassed under vacuum, 80% by volume of oxygen gas was introduced, then 20% by volume of fluorine gas was introduced, and reacted at 20 ° C. under a pressure of 10 Pa. The surface wetting index of the obtained polypropylene short fibers was 60 dyn / cm.
[0027]
(2) Evaluation Test The obtained polypropylene fibers were tested for concrete reinforcing effect by the following method. Table 1 shows the results.
[0028]
{Circle around (1)} Materials used and mixing ratio Cement: Early strength Portland cement (specific gravity = 3.12) 430 kg / m 3
Fine aggregate: mountain sand from Kisarazu (surface dry specific gravity = 2.60) 1123 kg / m 3
Coarse aggregate: crushed stone from Ome 1505 (specific gravity of surface dry = 2.65) 491 kg / m 3
Water: tap water 215 kg / m 3
Fiber: 1% by volume
[0029]
{Circle around (2)} Kneading method of concrete Using a forced pan-type mixer having a kneading capacity of 100 liters, the batching is performed in a batch of 60 liters. The temperature at the time of concrete kneading was about 20 ° C. In the kneading method, fine aggregate, cement, water, and coarse aggregate are charged and kneaded for 45 seconds, and then the reinforcing fibers are added while rotating the mixer, kneaded for 60 seconds, and discharged.
[0030]
{Circle around (3)} Preparation of Specimen The method was based on JSCE F552-1983, "How to prepare a specimen for strength and toughness test of steel fiber reinforced concrete". In addition, the test specimen was removed from the mold 24 hours later, and was subjected to underwater curing until the age of 7 days.
[0031]
{Circle around (4)} Test Methods JSCE Standard “Test Method for Compressive Strength and Toughness of Steel Fiber Reinforced Concrete” (JSCE G551-1983) and JSCE Standard “Test Method for Flexural Strength and Toughness of Steel Fiber Reinforced Concrete” (JSCE G552) -1983).
[0032]
Examples 2 and 3
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the fineness and the flatness of the polypropylene fiber were changed as shown in Table 1. Table 1 shows the results.
[0033]
Comparative Examples 1-3
50 parts by weight of a polyoxyalkylene alkylphenyl ether phosphate (HLB = 9) and 50 parts by weight of a polyoxyalkylene fatty acid ester (HLB = 12) are mixed as surfactants on the surface of a polypropylene monofilament, and an aqueous solution of a surface treating agent is used. Then, the procedure was performed in the same manner as in Examples 1 to 3, except that the polypropylene monofilament was immersed and dried so that 0.28% by weight based on the total fibers was adhered. Table 1 shows the results.
[0034]
Comparative Examples 4 and 5
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that a commercially available steel fiber or polyvinyl alcohol fiber (fiber length 30 mm) was used instead of the polypropylene fiber. Table 1 shows the results.
[0035]
[0036]
【The invention's effect】
The polypropylene fiber for cement reinforcement of the present invention is spun from a polypropylene resin, and subjected to a fluorination treatment in the presence of oxygen on a polypropylene fiber having a specific single-filament fineness having irregularities on the surface, and a wetting index of the surface. Is a specific amount or more, can impart hydrophilicity to the polypropylene fiber, has good dispersibility with the cement and physical bonding with the cement, and is excellent in bending toughness of the cement molded product. Can be obtained.
