JP2633763B2 - セメント補強用ポリプロピレン繊維 - Google Patents
セメント補強用ポリプロピレン繊維Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高強力で、セメントス
ラリー液中に分散させても繊維の浮上現象（浮き種現
象）がなく、均一に分散し、かつセメントスラリー液中
での沈降性のよいセメント補強用ポリプロピレン繊維に
関する。
ラリー液中に分散させても繊維の浮上現象（浮き種現
象）がなく、均一に分散し、かつセメントスラリー液中
での沈降性のよいセメント補強用ポリプロピレン繊維に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来セメント補強繊維としては、機械的
強力等の物性に優れ、かつ経済的に安価な石綿が使用さ
れていた。しかしながら石綿は環境問題を起こすことか
ら、石綿に替わるセメント補強用繊維として種々の無機
繊維、合成繊維の使用が提案されている。
強力等の物性に優れ、かつ経済的に安価な石綿が使用さ
れていた。しかしながら石綿は環境問題を起こすことか
ら、石綿に替わるセメント補強用繊維として種々の無機
繊維、合成繊維の使用が提案されている。
【０００３】例えば、特開昭４９−９８４２４号、特開
昭４９−１０４９１７号、特開昭４９−１０４９１８
号、特開昭６１−８６４５２号、特開昭６２−１７１９
５２号等にはガラス繊維、ポリエステル繊維、ビニロン
繊維、ポリプロピレン繊維、芳香族ポリアミド繊維、ア
クリル繊維の使用が開示されている。
昭４９−１０４９１７号、特開昭４９−１０４９１８
号、特開昭６１−８６４５２号、特開昭６２−１７１９
５２号等にはガラス繊維、ポリエステル繊維、ビニロン
繊維、ポリプロピレン繊維、芳香族ポリアミド繊維、ア
クリル繊維の使用が開示されている。
【０００４】これらの補強繊維を用い、通常の方法、例
えば抄造成型、押出成型または注型成型によって成型し
たセメント成型体は、その強度を向上させるため、さら
に高圧プレス手法で組織を密にしたり、各種条件で養生
する手法が一般に行われている。この養生には自然養
生、蒸気養生とオートクレーブ養生があるが、自然養生
では１４日以上という長期の養生が必要で、１４０℃を
超える温度となるオートクレーブ養生は、通常１２〜１
８時間の養生で済む利点がある。
えば抄造成型、押出成型または注型成型によって成型し
たセメント成型体は、その強度を向上させるため、さら
に高圧プレス手法で組織を密にしたり、各種条件で養生
する手法が一般に行われている。この養生には自然養
生、蒸気養生とオートクレーブ養生があるが、自然養生
では１４日以上という長期の養生が必要で、１４０℃を
超える温度となるオートクレーブ養生は、通常１２〜１
８時間の養生で済む利点がある。
【０００５】セメントマトリックスのアルカリ性条件
下、上述した高温での養生では、ポリエステル繊維、ビ
ニロン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維は分解等の
化学変化を受けて脆化して補強繊維としての機能は失わ
れてしまう。また、通常のガラス繊維は勿論、耐アルカ
リ性ガラス繊維でも上述した高温での養生をうけると脆
化して補強繊維としての機能は失われるか、著しく低減
してしまう。耐え得るのは、耐熱アルカリ性であるポリ
プロピレンおよびポリ４−メチルペンテン−１などのポ
リオレフィン繊維である。
下、上述した高温での養生では、ポリエステル繊維、ビ
ニロン繊維、ポリアミド繊維、アクリル繊維は分解等の
化学変化を受けて脆化して補強繊維としての機能は失わ
れてしまう。また、通常のガラス繊維は勿論、耐アルカ
リ性ガラス繊維でも上述した高温での養生をうけると脆
化して補強繊維としての機能は失われるか、著しく低減
してしまう。耐え得るのは、耐熱アルカリ性であるポリ
プロピレンおよびポリ４−メチルペンテン−１などのポ
リオレフィン繊維である。
【０００６】しかしながら従来のポリプロピレン繊維
は、ＨＩが９６〜９７重量％、ＩＰＦが９３〜９４モル
％の結晶性ポリプロピレンであり、通常５〜６ｇ／ｄの
強度であった。また、延伸性を改良するためＱ値が４前
後と低いポリプロピレンを用いて、１５０℃前後の乾式
延伸を行う方法も知られているが、これによっても強力
は７．５ｇ／ｄ程度が最大であり、強力的に他の繊維に
劣るため、セメント製品の補強用繊維として限定された
分野での使用が多かった。
は、ＨＩが９６〜９７重量％、ＩＰＦが９３〜９４モル
％の結晶性ポリプロピレンであり、通常５〜６ｇ／ｄの
強度であった。また、延伸性を改良するためＱ値が４前
後と低いポリプロピレンを用いて、１５０℃前後の乾式
延伸を行う方法も知られているが、これによっても強力
は７．５ｇ／ｄ程度が最大であり、強力的に他の繊維に
劣るため、セメント製品の補強用繊維として限定された
分野での使用が多かった。
【０００７】高結晶性ポリプロピレンを用いたポリプロ
ピレン繊維およびその複合繊維については、特開昭６０
−５９１１３号公報、同６２−４１３３１号公報、およ
び特公平３−２０５０５号公報などに提案されている
が、破断強力が低いという課題があった。
ピレン繊維およびその複合繊維については、特開昭６０
−５９１１３号公報、同６２−４１３３１号公報、およ
び特公平３−２０５０５号公報などに提案されている
が、破断強力が低いという課題があった。
【０００８】なお、従来高結晶性ポリプロピレンの主た
る用途は、射出成型分野であり、熱収縮を押さえるため
Ｑ値が６以上の分子量分布の広いポリマーが市場に流通
していた。この樹脂はＱ値が大きく延伸配向性が従来の
ポリプロピレンと同様の値であった。
る用途は、射出成型分野であり、熱収縮を押さえるため
Ｑ値が６以上の分子量分布の広いポリマーが市場に流通
していた。この樹脂はＱ値が大きく延伸配向性が従来の
ポリプロピレンと同様の値であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリプロピレン繊維は、他の合成繊維に比べ強力の面で
劣っていた。そして他の合成繊維は近年強力の向上が目
覚ましいため益々相対的な強力低下が生じ、本来強力を
必要とするセメント補強用短繊維の分野でポリプロピレ
ン繊維にも強力向上の要求が強まってきたが、いまだ満
足すべき特性のものは得られていないのが現状である。
ポリプロピレン繊維は、他の合成繊維に比べ強力の面で
劣っていた。そして他の合成繊維は近年強力の向上が目
覚ましいため益々相対的な強力低下が生じ、本来強力を
必要とするセメント補強用短繊維の分野でポリプロピレ
ン繊維にも強力向上の要求が強まってきたが、いまだ満
足すべき特性のものは得られていないのが現状である。
【００１０】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、特定の分子量分布を持ち、低結晶性成分が少な
く、立体規則性が極めて高い高結晶性ポリプロピレンを
使用し、高強力ポリプロピレン繊維を得ること、及びア
ルキルホスフェート塩で表面処理し、自然養生やオート
クレーブ養生した繊維強化セメント成型体の強力、特に
シャルビ−衝撃強力を大幅に向上できるセメント補強用
繊維を得ることを目的とする。
ため、特定の分子量分布を持ち、低結晶性成分が少な
く、立体規則性が極めて高い高結晶性ポリプロピレンを
使用し、高強力ポリプロピレン繊維を得ること、及びア
ルキルホスフェート塩で表面処理し、自然養生やオート
クレーブ養生した繊維強化セメント成型体の強力、特に
シャルビ−衝撃強力を大幅に向上できるセメント補強用
繊維を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のセメント補強用ポリプロピレン繊維は、Ｑ
値（ただしＱ：重量平均分子量／数平均分子量の比）が
５未満、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ：重量％）が９
７＜ＨＩ＜１００、アイソタクチックペンタッド分率
（ＩＰＦ：モル％）が９４＜ＩＰＦ＜１００である高結
晶性ポリプロピレンの延伸糸であって、繊維の破断強度
が６ｇ／デニールを超える強度を有し、炭素数８〜１８
のアルキルホスフェートアルカリ金属塩が繊維重量に対
して０．０５〜１０重量％の範囲付着されていることを
特徴とする。
め、本発明のセメント補強用ポリプロピレン繊維は、Ｑ
値（ただしＱ：重量平均分子量／数平均分子量の比）が
５未満、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ：重量％）が９
７＜ＨＩ＜１００、アイソタクチックペンタッド分率
（ＩＰＦ：モル％）が９４＜ＩＰＦ＜１００である高結
晶性ポリプロピレンの延伸糸であって、繊維の破断強度
が６ｇ／デニールを超える強度を有し、炭素数８〜１８
のアルキルホスフェートアルカリ金属塩が繊維重量に対
して０．０５〜１０重量％の範囲付着されていることを
特徴とする。
【００１２】前記構成においては、Ｑ値が４．５以下、
ＨＩが９８≦ＨＩ、ＩＰＦが９６≦ＩＰＦの高結晶性ポ
リプロピレンからなり、繊維の破断強度が９ｇ／デニー
ル以上で、繊度ｄ（デニール）が０．５＜ｄ＜２０の範
囲であることが好ましい。
ＨＩが９８≦ＨＩ、ＩＰＦが９６≦ＩＰＦの高結晶性ポ
リプロピレンからなり、繊維の破断強度が９ｇ／デニー
ル以上で、繊度ｄ（デニール）が０．５＜ｄ＜２０の範
囲であることが好ましい。
【００１３】
【作用】前記した本発明の構成によれば、破断強力が高
く、かつセメントとの親和性に優れたポリプロピレン繊
維を得ることができる。すなわち、分子量分布のＱ値が
５未満であるから分子量分布の幅が狭く、分子量が整っ
ているため高延伸して高強力にすることができる。また
沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ：重量％）が９７＜ＨＩ
＜１００、アイソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ：
モル％）が９４＜ＩＰＦ＜１００であるから、低結晶性
成分が少なくかつ立体規則性が極めて高く、延伸時の配
向性を向上することができる。この結果、乾式延伸法な
ど、構成する成分で融着しない範囲の高い温度で延伸し
て、延伸倍率を高くし、高強力ポリプロピレン繊維を得
ることができる。また、ポリプロピレン繊維は本質的に
疎水性繊維であり、化学的にも極めて安定であるから、
セメント中の強アルカリにも、加熱養生にも耐えること
ができる。また、同様な理由から、長期間経過しても特
性が劣化することもない。さらに、アルキルホスフェー
ト塩で表面処理し、自然養生やオートクレーブ養生した
繊維強化セメント成型体の強力の向上を図ることがで
き、特にシャルビー衝撃強力を向上したセメント補強用
繊維を得ることができる。
く、かつセメントとの親和性に優れたポリプロピレン繊
維を得ることができる。すなわち、分子量分布のＱ値が
５未満であるから分子量分布の幅が狭く、分子量が整っ
ているため高延伸して高強力にすることができる。また
沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ：重量％）が９７＜ＨＩ
＜１００、アイソタクチックペンタッド分率（ＩＰＦ：
モル％）が９４＜ＩＰＦ＜１００であるから、低結晶性
成分が少なくかつ立体規則性が極めて高く、延伸時の配
向性を向上することができる。この結果、乾式延伸法な
ど、構成する成分で融着しない範囲の高い温度で延伸し
て、延伸倍率を高くし、高強力ポリプロピレン繊維を得
ることができる。また、ポリプロピレン繊維は本質的に
疎水性繊維であり、化学的にも極めて安定であるから、
セメント中の強アルカリにも、加熱養生にも耐えること
ができる。また、同様な理由から、長期間経過しても特
性が劣化することもない。さらに、アルキルホスフェー
ト塩で表面処理し、自然養生やオートクレーブ養生した
繊維強化セメント成型体の強力の向上を図ることがで
き、特にシャルビー衝撃強力を向上したセメント補強用
繊維を得ることができる。
【００１４】
【実施例】本発明者は従来のセメント補強用繊維は単に
繊維としての破断強度が高いものを使用することがセメ
ント成型体の強度を向上させるという考えかたから一歩
進めて、セメント成型体の強度は補強繊維の剛直性も大
きく寄与していることを見いだした。そのためには、補
強繊維であるポリプロピレン繊維を従来のものより高結
晶の繊維にすることにより本発明に至った。さらに、セ
メント組成物との親和性を高めるため、ポリプロピレン
繊維の表面（界面）にアルキルホスフェートアルカリ金
属塩を付着させた。この繊維表面（界面）の改良は、単
にセメント混練時の親和性だけでなく、セメント成形物
となった段階についても効果を有するものである。すな
わち、繊維表面とセメントとの界面剥離を防止し、長期
間使用しても強度を高く保持できるという作用を有す
る。
繊維としての破断強度が高いものを使用することがセメ
ント成型体の強度を向上させるという考えかたから一歩
進めて、セメント成型体の強度は補強繊維の剛直性も大
きく寄与していることを見いだした。そのためには、補
強繊維であるポリプロピレン繊維を従来のものより高結
晶の繊維にすることにより本発明に至った。さらに、セ
メント組成物との親和性を高めるため、ポリプロピレン
繊維の表面（界面）にアルキルホスフェートアルカリ金
属塩を付着させた。この繊維表面（界面）の改良は、単
にセメント混練時の親和性だけでなく、セメント成形物
となった段階についても効果を有するものである。すな
わち、繊維表面とセメントとの界面剥離を防止し、長期
間使用しても強度を高く保持できるという作用を有す
る。
【００１５】本発明は、延伸による結晶配向を阻害する
低結晶性成分が少なく、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分が従来
のポリプロピレンより大きく、また延伸による結晶配向
を助成するため立体規則性に優れた、すなわちアイソタ
クチックペンタッド分率を従来のポリプロピレンより大
きく、かつ延伸性を改良するため、Ｑ値を従来の高結晶
性ポリプロピレンより大幅に低くしたので、延伸倍率を
高くでき、高強力糸を得ることができた。
低結晶性成分が少なく、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分が従来
のポリプロピレンより大きく、また延伸による結晶配向
を助成するため立体規則性に優れた、すなわちアイソタ
クチックペンタッド分率を従来のポリプロピレンより大
きく、かつ延伸性を改良するため、Ｑ値を従来の高結晶
性ポリプロピレンより大幅に低くしたので、延伸倍率を
高くでき、高強力糸を得ることができた。
【００１６】また、従来のポリプロピレンに比べ高度に
配向結晶しやすいポリプロピレンを用いることが特徴で
あり、好ましくは従来のポリプロピレン繊維と同様に分
子の絡まりと切断を回避するよう比較的低い温度で溶融
紡糸し、できるだけ高い温度で高延伸倍率で延伸して、
従来のポリプロピレン繊維に比べて高度に配向結晶した
繊維とし、少なくとも単一繊維では通常のポリプロピレ
ンでは大量生産では達成しえなかった破断強度を６ｇ／
デニールを超えるポリプロピレン繊維を得ることがで
き、前記の好ましい延伸条件を用いれば破断強度を９ｇ
／デニール以上にすることも容易に可能である。
配向結晶しやすいポリプロピレンを用いることが特徴で
あり、好ましくは従来のポリプロピレン繊維と同様に分
子の絡まりと切断を回避するよう比較的低い温度で溶融
紡糸し、できるだけ高い温度で高延伸倍率で延伸して、
従来のポリプロピレン繊維に比べて高度に配向結晶した
繊維とし、少なくとも単一繊維では通常のポリプロピレ
ンでは大量生産では達成しえなかった破断強度を６ｇ／
デニールを超えるポリプロピレン繊維を得ることがで
き、前記の好ましい延伸条件を用いれば破断強度を９ｇ
／デニール以上にすることも容易に可能である。
【００１７】また本発明の高強力ポリプロピレン繊維
は、繊維表面にカルシウムイオンと反応すると難溶化す
るノルマルアルキルホスフェートアルカリ金属塩を繊維
表面処理剤として付着させているので、セメントスラリ
ー液中に繊維を投入した時、この処理剤が周りのセメン
ト粒子をも捕捉した形で繊維表面で難溶化し、繊維表面
をこれら混合物で覆い、繊維表面に固着するので、繊維
が親水化し、その親水性を持続させることができる。
は、繊維表面にカルシウムイオンと反応すると難溶化す
るノルマルアルキルホスフェートアルカリ金属塩を繊維
表面処理剤として付着させているので、セメントスラリ
ー液中に繊維を投入した時、この処理剤が周りのセメン
ト粒子をも捕捉した形で繊維表面で難溶化し、繊維表面
をこれら混合物で覆い、繊維表面に固着するので、繊維
が親水化し、その親水性を持続させることができる。
【００１８】従って攪拌時の空気泡が付着せず、セメン
トスラリー中で繊維は均一に分散し、浮上現象が防止さ
れ、セメント成型体中に本発明のポリプロピレン繊維が
均一に分散した状態で含有されるため、繊維の混合割合
は均質となり、所定の繊維補強効果が得られるのであ
る。また、繊維表面とセメント組成物との界面の接着強
度を高く維持することができる。
トスラリー中で繊維は均一に分散し、浮上現象が防止さ
れ、セメント成型体中に本発明のポリプロピレン繊維が
均一に分散した状態で含有されるため、繊維の混合割合
は均質となり、所定の繊維補強効果が得られるのであ
る。また、繊維表面とセメント組成物との界面の接着強
度を高く維持することができる。
【００１９】本発明に用いられるポリプロピレンは、延
伸性の点でＱ値を５未満、より好ましくは４．５以下と
し、高配向性確保の点でＨＩを９７＜ＨＩ＜１００、よ
り好ましくは９８以上、ＩＰＦを９４＜ＩＰＦ＜１０
０、より好ましくは９５≦ＩＰＦの高結晶性ポリプロピ
レンを用いる。またその溶融流動性は溶融紡糸の都合上
メルトフローレート（ＭＦＲ：ｇ／１０分、ＪＩＳ−Ｋ
−７２１０、荷重２１６９ｇ、測定温度２３０℃に準
ず）で１＜ＭＦＲ＜１００、より好ましくは５＜ＭＦＲ
＜３０、最も好ましくは１０〜２０の範囲であり、密度
は原料ペレット状態では０．９０５前後で特に通常のポ
リプロピレンと変わりない。尚、ＩＰＦはｎ−ヘプタン
不溶分成分について「マクロモレキュラーズ」（Ｍａｃ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏｌ．６，９２５（１９７
３）およびＶｏｌ．８，６８７（１９７５））に準じ測
定した。
伸性の点でＱ値を５未満、より好ましくは４．５以下と
し、高配向性確保の点でＨＩを９７＜ＨＩ＜１００、よ
り好ましくは９８以上、ＩＰＦを９４＜ＩＰＦ＜１０
０、より好ましくは９５≦ＩＰＦの高結晶性ポリプロピ
レンを用いる。またその溶融流動性は溶融紡糸の都合上
メルトフローレート（ＭＦＲ：ｇ／１０分、ＪＩＳ−Ｋ
−７２１０、荷重２１６９ｇ、測定温度２３０℃に準
ず）で１＜ＭＦＲ＜１００、より好ましくは５＜ＭＦＲ
＜３０、最も好ましくは１０〜２０の範囲であり、密度
は原料ペレット状態では０．９０５前後で特に通常のポ
リプロピレンと変わりない。尚、ＩＰＦはｎ−ヘプタン
不溶分成分について「マクロモレキュラーズ」（Ｍａｃ
ｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏｌ．６，９２５（１９７
３）およびＶｏｌ．８，６８７（１９７５））に準じ測
定した。
【００２０】溶融紡糸温度は、その立体規則性を損なわ
ない範囲の温度であればよいが分子の絡み、まるまりを
少なくするため比較的低い温度、たとえば２６０〜２８
０℃が好ましい。延伸温度は、延伸性を少しでも向上さ
せるため、１４０〜１５０℃の熱ロール乾式延伸法で高
延伸することが望ましい。延伸は、トウ状態で行うのが
生産性のため好ましい。延伸後は、アルキルホスフェー
トアルカリ金属塩を含む油剤を付与し、所定の長さにカ
ットする。カットする前に、必要な場合は巻縮を付与し
てもよい。巻縮を付与する場合は、スタッファボックス
を用いて１本のカット繊維当たり２．５〜３個の巻縮を
かける。
ない範囲の温度であればよいが分子の絡み、まるまりを
少なくするため比較的低い温度、たとえば２６０〜２８
０℃が好ましい。延伸温度は、延伸性を少しでも向上さ
せるため、１４０〜１５０℃の熱ロール乾式延伸法で高
延伸することが望ましい。延伸は、トウ状態で行うのが
生産性のため好ましい。延伸後は、アルキルホスフェー
トアルカリ金属塩を含む油剤を付与し、所定の長さにカ
ットする。カットする前に、必要な場合は巻縮を付与し
てもよい。巻縮を付与する場合は、スタッファボックス
を用いて１本のカット繊維当たり２．５〜３個の巻縮を
かける。
【００２１】次に本発明で定義する各ファクターについ
て、その測定例を説明する。 （１）重量平均分子量は、例えば光散乱法、粘度法、超
遠心法等を用いて、 Ｍｗ＝［ΣＮｉＭｉ2 ］／［ΣＮｉＭｉ］の式によって
求める。
て、その測定例を説明する。 （１）重量平均分子量は、例えば光散乱法、粘度法、超
遠心法等を用いて、 Ｍｗ＝［ΣＮｉＭｉ2 ］／［ΣＮｉＭｉ］の式によって
求める。
【００２２】（２）数平均分子量は例えば末端基定量
法、氷点降下法、浸透圧法等を用いて Ｍｎ＝［ΣＮｉＭｉ］／［ΣＮｉ］の式によって求め
る。一般的に重量平均分子量／数平均分子量は、多分散
度の尺度として用いられ、この値が１（単分散）より大
きくなるほど分子量分布曲線が幅広く（ブロ−ド）にな
ることを意味する。また枝分かれが多いポリマーも高い
数値になる。
法、氷点降下法、浸透圧法等を用いて Ｍｎ＝［ΣＮｉＭｉ］／［ΣＮｉ］の式によって求め
る。一般的に重量平均分子量／数平均分子量は、多分散
度の尺度として用いられ、この値が１（単分散）より大
きくなるほど分子量分布曲線が幅広く（ブロ−ド）にな
ることを意味する。また枝分かれが多いポリマーも高い
数値になる。
【００２３】以下の一実施例においては、Ｑ値（ただし
Ｑ：重量平均分子量／数平均分子量の比）は、ゲルパー
ミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて
下記の条件で測定した。 (a) 測定装置名：ウォーターズ社製（ＡＬＣ／ＧＰＣ
１５０Ｃ型） (b) 充填カラム：ＴＳＫ−ＧＥＲ ＧＭＨ６−ＨＴ（高
温タイプ） (c) 溶媒：オルソジクロルベンゼン（ＯＤＣＢ） (d) 温度：１３５℃ (e)検出器：示差熱屈折計、流量：１ml/min. 以上の条件で測定した本発明で用いる一実施例の高結晶
ポリプロピレンの数平均分子量、重量平均分子量、Ｑ
値、及びＭＦＲを示した表を次に示す。
Ｑ：重量平均分子量／数平均分子量の比）は、ゲルパー
ミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて
下記の条件で測定した。 (a) 測定装置名：ウォーターズ社製（ＡＬＣ／ＧＰＣ
１５０Ｃ型） (b) 充填カラム：ＴＳＫ−ＧＥＲ ＧＭＨ６−ＨＴ（高
温タイプ） (c) 溶媒：オルソジクロルベンゼン（ＯＤＣＢ） (d) 温度：１３５℃ (e)検出器：示差熱屈折計、流量：１ml/min. 以上の条件で測定した本発明で用いる一実施例の高結晶
ポリプロピレンの数平均分子量、重量平均分子量、Ｑ
値、及びＭＦＲを示した表を次に示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】（３）ｎ−ヘプタン不溶分（ＨＩ）は、５
ｇのポリプロピレン試料を５００ｍｌの沸騰キシレン中
に全溶解させ、これらを５１のメタノール中に投入して
析出させたものを回収して乾燥した後、沸騰ｎ−ヘプタ
ンで６時間、ソックスレー抽出した抽出残部をいう。
ｇのポリプロピレン試料を５００ｍｌの沸騰キシレン中
に全溶解させ、これらを５１のメタノール中に投入して
析出させたものを回収して乾燥した後、沸騰ｎ−ヘプタ
ンで６時間、ソックスレー抽出した抽出残部をいう。
【００２６】（４）アイソタクチックペンタッド分率
（ＩＰＦ）は、ｎ−ヘプタン不溶分について「マクロモ
レキュラーズ」（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏ
ｌ．６，９２５（１９７３）およびＶｏｌ．８，６８７
（１９７５）に準じ測定した。
（ＩＰＦ）は、ｎ−ヘプタン不溶分について「マクロモ
レキュラーズ」（Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｒ，Ｖｏ
ｌ．６，９２５（１９７３）およびＶｏｌ．８，６８７
（１９７５）に準じ測定した。
【００２７】（５）メルトフローレート（ＭＦＲ）は、
温度２３０℃でノズル通過量（単位：ｇ／１０分、ＪＩ
Ｓ−Ｋ−７２１０に準ず、荷加重２．１６９ｋｇ）で測
定した。
温度２３０℃でノズル通過量（単位：ｇ／１０分、ＪＩ
Ｓ−Ｋ−７２１０に準ず、荷加重２．１６９ｋｇ）で測
定した。
【００２８】本発明において、ポリプロピレン繊維の好
ましい長さは２〜１５ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍ
ｍである。また繊維断面は通常の円形だけでなく、Ｙ
型、十字型などの様々な異形断面のものも好ましく用い
られる。
ましい長さは２〜１５ｍｍ、より好ましくは５〜１０ｍ
ｍである。また繊維断面は通常の円形だけでなく、Ｙ
型、十字型などの様々な異形断面のものも好ましく用い
られる。
【００２９】またアルキルホスフェート塩は、炭素数８
〜１８のアルキル基を有するモノアルキルエステルまた
はジアルキルエステルで、このナトリウム塩もしくはカ
リウム塩が好ましい。この他、水難溶性物とならないア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、他の金属でも使用
できる。なおカルシウム塩の場合は、難水溶性となり水
溶液が得られず、繊維に付着できないため不都合であ
る。またアルキル基はノルマルアルキル基でも変性化さ
れたアルキル基でも良い。例えば一部が分岐していても
良く、アルキル基の一部にエーテル結合などの炭素−炭
素結合以外の分極性結合及び側鎖に分極性結合基が含ま
れていても良い。なおアルキル基が余り親水性を示すの
は、形成された前記化合物の難溶化を阻害するので好ま
しくない。
〜１８のアルキル基を有するモノアルキルエステルまた
はジアルキルエステルで、このナトリウム塩もしくはカ
リウム塩が好ましい。この他、水難溶性物とならないア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、他の金属でも使用
できる。なおカルシウム塩の場合は、難水溶性となり水
溶液が得られず、繊維に付着できないため不都合であ
る。またアルキル基はノルマルアルキル基でも変性化さ
れたアルキル基でも良い。例えば一部が分岐していても
良く、アルキル基の一部にエーテル結合などの炭素−炭
素結合以外の分極性結合及び側鎖に分極性結合基が含ま
れていても良い。なおアルキル基が余り親水性を示すの
は、形成された前記化合物の難溶化を阻害するので好ま
しくない。
【００３０】またアルキルホスフェート塩の付着量が
０．０５重量％未満であると繊維の分散が不十分とな
り、０．０５重量％以上であればよいが、１０重量％を
超えても効果はそれほど向上しない。
０．０５重量％未満であると繊維の分散が不十分とな
り、０．０５重量％以上であればよいが、１０重量％を
超えても効果はそれほど向上しない。
【００３１】本発明のポリプロピレン繊維は、セメント
成型体の乾燥セメントマトリックスに対して０．３〜５
重量％添加されることが好ましく、０．３重量％未満で
は繊維補強効果が余り期待できず、５重量％を超えると
曲げ強度の低下が明確となり不都合である。
成型体の乾燥セメントマトリックスに対して０．３〜５
重量％添加されることが好ましく、０．３重量％未満で
は繊維補強効果が余り期待できず、５重量％を超えると
曲げ強度の低下が明確となり不都合である。
【００３２】以下具体的に実施例を説明する。 実施例１〜１０、比較例１〜９ 表２に示すポリプロピレン樹脂ペレットを３１０ｋｇ用
い、これを溶融して孔数４２５ホールの口金１個を使
い、紡糸温度２７５℃（エクストルーダ内の最高温度）
で２４時間連続して、実質的に丸型断面の単一繊維を溶
融紡糸し、単糸デニール７ｄ、トータルデニール３００
０Ｄの未延伸糸のトウを得た。このトウを２５ケンス分
まとめて１束とし、１５０℃の雰囲気中の１５０℃の熱
ロールを用いて３．５倍に乾式延伸して、単糸デニール
２ｄのポリプロピレン繊維を得た。得られた繊維をノル
マルアルキルホスフェート金属塩である各種界面活性剤
水溶液に含浸させて一夜放置し、風乾して６ｍｍまたは
１０ｍｍに切断した。このとき風乾した切断前の繊維で
延伸糸の強伸度を測定した。
い、これを溶融して孔数４２５ホールの口金１個を使
い、紡糸温度２７５℃（エクストルーダ内の最高温度）
で２４時間連続して、実質的に丸型断面の単一繊維を溶
融紡糸し、単糸デニール７ｄ、トータルデニール３００
０Ｄの未延伸糸のトウを得た。このトウを２５ケンス分
まとめて１束とし、１５０℃の雰囲気中の１５０℃の熱
ロールを用いて３．５倍に乾式延伸して、単糸デニール
２ｄのポリプロピレン繊維を得た。得られた繊維をノル
マルアルキルホスフェート金属塩である各種界面活性剤
水溶液に含浸させて一夜放置し、風乾して６ｍｍまたは
１０ｍｍに切断した。このとき風乾した切断前の繊維で
延伸糸の強伸度を測定した。
【００３３】７．２リットルの水道水に普通ポルトラン
ドセメント６８０ｇ、パルプ１７ｇ、無機質繊維１７０
ｇ、実施例および比較例のそれぞれの短繊維８．５ｇ
（但し、実施例５と比較例９は１３ｇ、比較例３は２．
６ｇを投入、比較例８と９は２デニール、６ｍｍの市販
の強化用ビニロン繊維を８．５ｇと１３ｇ投入、比較例
７はアスベスト４３ｇ投入。）をそれぞれ順次、投入混
合して８リットルのセメントスラリーを作成した。さら
に凝集剤（商品名：アイケイフロック、市川毛織株式会
社製）０．０２重量％液を２０ｍｌ添加し、底面積が２
５０ｍｍ×２５０ｍｍのモールド容器中に８回に分け、
このスラリー液を注入し、６０メッシュの金網を通して
脱水して抄造し、これらを上面を上として順次重ねて８
層の積層品とし厚さ約８ｍｍの平板状の半可塑状成型物
を得た。
ドセメント６８０ｇ、パルプ１７ｇ、無機質繊維１７０
ｇ、実施例および比較例のそれぞれの短繊維８．５ｇ
（但し、実施例５と比較例９は１３ｇ、比較例３は２．
６ｇを投入、比較例８と９は２デニール、６ｍｍの市販
の強化用ビニロン繊維を８．５ｇと１３ｇ投入、比較例
７はアスベスト４３ｇ投入。）をそれぞれ順次、投入混
合して８リットルのセメントスラリーを作成した。さら
に凝集剤（商品名：アイケイフロック、市川毛織株式会
社製）０．０２重量％液を２０ｍｌ添加し、底面積が２
５０ｍｍ×２５０ｍｍのモールド容器中に８回に分け、
このスラリー液を注入し、６０メッシュの金網を通して
脱水して抄造し、これらを上面を上として順次重ねて８
層の積層品とし厚さ約８ｍｍの平板状の半可塑状成型物
を得た。
【００３４】この半可塑状成型物を２００ｋｇ／ｃｍ2
の圧力で１分間プレスし、この圧縮成型物を室温、湿潤
状態で２８日間放置して自然養生後、その間のスラリー
状態および製品を評価した。その結果を表２〜表３に示
す。
の圧力で１分間プレスし、この圧縮成型物を室温、湿潤
状態で２８日間放置して自然養生後、その間のスラリー
状態および製品を評価した。その結果を表２〜表３に示
す。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】なお、試験評価は次のようにして行った。
浮上繊維割合（％）：作成したセメントスラリーを１０
分間静置してその上澄み液の浮上繊維を金網ですくい上
げ乾燥し、繊維重量Ａｇを測定し、繊維投入量Ｂｇよ
り、浮上繊維割合（％）＝１００Ａ／Ｂの式で算出す
る。
浮上繊維割合（％）：作成したセメントスラリーを１０
分間静置してその上澄み液の浮上繊維を金網ですくい上
げ乾燥し、繊維重量Ａｇを測定し、繊維投入量Ｂｇよ
り、浮上繊維割合（％）＝１００Ａ／Ｂの式で算出す
る。
【００３８】分散状態：スラリーをモールド容器中に投
入した後、脱水して得られる半可塑状態成型物の表面の
凹凸状態を観測し、下記のように評価した。 ◎：凹凸が非常に少ない状態 ○：凹凸がやや少ない状態 △：凹凸がやや多い状態 ×：凹凸が非常に多い状態 製品外観：養生後のセメント製品の表裏面を観察し、下
記のように評価した。
入した後、脱水して得られる半可塑状態成型物の表面の
凹凸状態を観測し、下記のように評価した。 ◎：凹凸が非常に少ない状態 ○：凹凸がやや少ない状態 △：凹凸がやや多い状態 ×：凹凸が非常に多い状態 製品外観：養生後のセメント製品の表裏面を観察し、下
記のように評価した。
【００３９】◎：製品表面に繊維の露出が殆ど認められ
ない状態 ○：製品表面に繊維の露出がやや少ない状態 △：製品表面に繊維の露出がやや多い状態 ×：製品表面に繊維の露出が多く認められる状態 曲げ強度：ＪＩＳ−Ａ−１４０８により測定した。 シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ−Ｂ−７７２２により測定
した。
ない状態 ○：製品表面に繊維の露出がやや少ない状態 △：製品表面に繊維の露出がやや多い状態 ×：製品表面に繊維の露出が多く認められる状態 曲げ強度：ＪＩＳ−Ａ−１４０８により測定した。 シャルピー衝撃強度：ＪＩＳ−Ｂ−７７２２により測定
した。
【００４０】また表２〜表３中各実施例及び比較例は８
リットルのセメントスラリー中に本発明のポリプロピレ
ン繊維８．５ｇを含む。ただし実施例５と比較例９は１
３ｇ、比較例３は２．６ｇを各々含む。また比較例７は
アスベストを４３ｇ、比較例８及び９はビニロン繊維各
々８．５ｇ、１３ｇ含む。また表２〜表３及び以下の表
中界面活性剤の種類は次の通りとした。 Ａ：ラウリルホスフェートカリウム Ｂ：デシルホスフェートカリウム Ｃ：トリデシルホスフェートカリウム Ｄ：ポリオキシエチレンフェノールエーテル
リットルのセメントスラリー中に本発明のポリプロピレ
ン繊維８．５ｇを含む。ただし実施例５と比較例９は１
３ｇ、比較例３は２．６ｇを各々含む。また比較例７は
アスベストを４３ｇ、比較例８及び９はビニロン繊維各
々８．５ｇ、１３ｇ含む。また表２〜表３及び以下の表
中界面活性剤の種類は次の通りとした。 Ａ：ラウリルホスフェートカリウム Ｂ：デシルホスフェートカリウム Ｃ：トリデシルホスフェートカリウム Ｄ：ポリオキシエチレンフェノールエーテル
【００４１】表２〜表３から明らかな通り、実施例１〜
１０は本発明の範囲を満足していたので、繊維の分散状
態、表面外観、曲げ強度、及びシャルピー衝撃強度はい
ずれも優れたものであった。これに対して比較例１は、
繊維表面に付着させる界面活性剤がポリオキシエチレン
フェノールエーテルであったので、浮上繊維の割合が多
く、繊維の分散状態、表面外観、曲げ強度、及びシャル
ピー衝撃強度はいずれも好ましいものではなかった。ま
た比較例２は、界面活性剤の付着量が少ないため、浮上
繊維の割合が多く、繊維の分散状態は良好ではなく、シ
ャルピー衝撃強度も低いものであった。また比較例３
は、投入繊維の量が少ないため、シャルピー衝撃強度は
低いものであった。さらに比較例４〜６は、通常に市販
されている従来のポリプロピレン繊維であったので、曲
げ強度、及びシャルピー衝撃強度はいずれも好ましいも
のではなかった。さらにまた比較例７〜９は従来の補強
繊維を用いた例であるが、シャルピー衝撃強度は好まし
いものではなかった。
１０は本発明の範囲を満足していたので、繊維の分散状
態、表面外観、曲げ強度、及びシャルピー衝撃強度はい
ずれも優れたものであった。これに対して比較例１は、
繊維表面に付着させる界面活性剤がポリオキシエチレン
フェノールエーテルであったので、浮上繊維の割合が多
く、繊維の分散状態、表面外観、曲げ強度、及びシャル
ピー衝撃強度はいずれも好ましいものではなかった。ま
た比較例２は、界面活性剤の付着量が少ないため、浮上
繊維の割合が多く、繊維の分散状態は良好ではなく、シ
ャルピー衝撃強度も低いものであった。また比較例３
は、投入繊維の量が少ないため、シャルピー衝撃強度は
低いものであった。さらに比較例４〜６は、通常に市販
されている従来のポリプロピレン繊維であったので、曲
げ強度、及びシャルピー衝撃強度はいずれも好ましいも
のではなかった。さらにまた比較例７〜９は従来の補強
繊維を用いた例であるが、シャルピー衝撃強度は好まし
いものではなかった。
【００４２】実施例１１〜１２、比較例１０〜１５ 実施例１と同様にしてプレスしたもの、および５ｍｍ厚
の抄造半可塑状成型体を各々１６０℃、１８時間オート
クレーブ養生後、製品を評価した。その結果を表４に示
す。
の抄造半可塑状成型体を各々１６０℃、１８時間オート
クレーブ養生後、製品を評価した。その結果を表４に示
す。
【００４３】
【表４】
【００４４】表４から明らかな通り、実施例１１〜１２
は本発明の範囲を満足していたので、曲げ強度、及びシ
ャルピー衝撃強度はプレス成形すれば（実施例１１）さ
らに優れたものとなった。これに対して比較例１０〜１
５は、プレス成形しても本実施例品には及ばなかった。
は本発明の範囲を満足していたので、曲げ強度、及びシ
ャルピー衝撃強度はプレス成形すれば（実施例１１）さ
らに優れたものとなった。これに対して比較例１０〜１
５は、プレス成形しても本実施例品には及ばなかった。
【００４５】実施例１３〜１４、比較例１６〜１９ 普通ポルトランドセメント５１０ｇ、珪砂３４０ｇ、ア
スベスト１７ｇ、パルプ１７ｇおよび実施例１および比
較例６、８の繊維８．５ｇをそれぞれ７．２リットルの
水道水に順次投入混合して８リットルのセメントスラリ
ーを作成し、さらに凝集剤０．０２重量％液２０ｍｌを
添加し、モールド容器中に１０回にわけ、このスラリー
を注入後、６０メッシュの金網を通して脱水し、厚さ５
ｍｍの平板状の半可塑状成型物を得た。この成型物を湿
潤状態で２８日間放置する自然養生法（１）および１６
０℃の１０時間オートクレーブ養生処理（２）して製品
を評価した。その結果を表５に示す。
スベスト１７ｇ、パルプ１７ｇおよび実施例１および比
較例６、８の繊維８．５ｇをそれぞれ７．２リットルの
水道水に順次投入混合して８リットルのセメントスラリ
ーを作成し、さらに凝集剤０．０２重量％液２０ｍｌを
添加し、モールド容器中に１０回にわけ、このスラリー
を注入後、６０メッシュの金網を通して脱水し、厚さ５
ｍｍの平板状の半可塑状成型物を得た。この成型物を湿
潤状態で２８日間放置する自然養生法（１）および１６
０℃の１０時間オートクレーブ養生処理（２）して製品
を評価した。その結果を表５に示す。
【００４６】
【表５】
【００４７】表５から明らかな通り、実施例１３〜１４
は本発明の範囲を満足していたので、曲げ強度、及びシ
ャルピー衝撃強度は優れたものであった。これに対して
比較例１６〜１９は、自然養生、オートクレーブ養生の
いずれも本実施例品には及ばなかった。
は本発明の範囲を満足していたので、曲げ強度、及びシ
ャルピー衝撃強度は優れたものであった。これに対して
比較例１６〜１９は、自然養生、オートクレーブ養生の
いずれも本実施例品には及ばなかった。
【００４８】実施例１５〜１６、比較例２０ ポリプロピレンの異なるポリマーを用いて比較を行っ
た。Ｑ値は前記した条件で測定・算出した。それぞれの
ポリマーの数平均分子量、重量平均分子量、Ｑ値、及び
ＭＦＲは表６の通りである。
た。Ｑ値は前記した条件で測定・算出した。それぞれの
ポリマーの数平均分子量、重量平均分子量、Ｑ値、及び
ＭＦＲは表６の通りである。
【００４９】そして実施例１４と同様にセメント成形物
を作成した。その結果を表６に示す。
を作成した。その結果を表６に示す。
【００５０】
【表６】
【００５１】表６から明らかな通り、Ｑ値は５未満と優
れた特性を示すことが確認できた。以上説明した通り、
本発明のいくつかの実施例のポリプロピレン繊維は、繊
維自体の疎水性が大きく、比重が小さいにもかかわらず
セメントスラリーとよく混合して好ましくは分散するた
め、セメント補強用繊維として有用であり、特に湿式抄
作法で作られるセメント製品製造工程においては繊維の
浮上現象がみられず、その製品は表面外観に優れ、投入
繊維が均一に分散するため有効に補強作用をなすことが
できる。特に繊維が従来のポリプロピレン補強用繊維以
上の高強力のため曲げ強度、衝撃強度の優れたものとな
る。また、破断強度６ｇ／デニール以上の高結晶性で剛
直性に優れた高強力ポリプロピレン繊維を耐熱アルカリ
性等の特性を生かし、これにセメントスラリー中での分
散性を与えてセメント補強用繊維を得る。これによって
曲げ強度、シャルピー衝撃強度に優れたセメント成型体
を得ることができる。
れた特性を示すことが確認できた。以上説明した通り、
本発明のいくつかの実施例のポリプロピレン繊維は、繊
維自体の疎水性が大きく、比重が小さいにもかかわらず
セメントスラリーとよく混合して好ましくは分散するた
め、セメント補強用繊維として有用であり、特に湿式抄
作法で作られるセメント製品製造工程においては繊維の
浮上現象がみられず、その製品は表面外観に優れ、投入
繊維が均一に分散するため有効に補強作用をなすことが
できる。特に繊維が従来のポリプロピレン補強用繊維以
上の高強力のため曲げ強度、衝撃強度の優れたものとな
る。また、破断強度６ｇ／デニール以上の高結晶性で剛
直性に優れた高強力ポリプロピレン繊維を耐熱アルカリ
性等の特性を生かし、これにセメントスラリー中での分
散性を与えてセメント補強用繊維を得る。これによって
曲げ強度、シャルピー衝撃強度に優れたセメント成型体
を得ることができる。
【００５２】補強用繊維の破断強度が高くても、必ずし
もセメント成型体の曲げ強度、衝撃強度は高くはならな
い。前記実施例８と比較例５及び６の数値を対照してみ
ると繊維の破断強度は実施例８が６．５ｇ／ｄ、比較例
５、６が各々６．８ｇ／ｄ、７．８ｇ／ｄと比較例の方
が高強力である。これら比較例の繊維は従来のポリプロ
ピレンから実験室的に比較的高強力のものを得たもので
あるが、これらで補強されたセメント成型体の曲げ強
度、シャルピー強度は実施例８のものより劣っている。
これは本発明の高結晶性ポリプロピレン繊維が剛直性に
優れるためと推定される。
もセメント成型体の曲げ強度、衝撃強度は高くはならな
い。前記実施例８と比較例５及び６の数値を対照してみ
ると繊維の破断強度は実施例８が６．５ｇ／ｄ、比較例
５、６が各々６．８ｇ／ｄ、７．８ｇ／ｄと比較例の方
が高強力である。これら比較例の繊維は従来のポリプロ
ピレンから実験室的に比較的高強力のものを得たもので
あるが、これらで補強されたセメント成型体の曲げ強
度、シャルピー強度は実施例８のものより劣っている。
これは本発明の高結晶性ポリプロピレン繊維が剛直性に
優れるためと推定される。
【００５３】
【発明の効果】以上説明した通り本発明は、破断強力が
高く、かつセメントとの親和性に優れたポリプロピレン
繊維を得ることができる。すなわち、分子量分布のＱ値
が５未満であるから分子量分布の幅が狭く、分子量が整
っているため高延伸して高強力にすることができる。ま
た低結晶性成分が少なくかつ立体規則性が極めて高く、
延伸時の配向性を向上することができる。この結果、乾
式延伸法など、構成する成分で融着しない範囲の高い温
度で延伸して、延伸倍率を高くし、高強力ポリプロピレ
ン繊維を得ることができる。また、ポリプロピレン繊維
は本質的に疎水性繊維であり、化学的にも極めて安定で
あるから、セメント中の強アルカリにも耐えることがで
き、そのうえ加熱養生にも耐えることができる。また、
同様な理由から、長期間経過しても特性が劣化すること
もない。さらに、アルキルホスフェート塩で表面処理
し、自然養生やオートクレーブ養生した繊維強化セメン
ト成型体の強力の向上を図ることができ、特にシャルビ
ー衝撃強力を向上したセメント補強用繊維を得ることが
できる。
高く、かつセメントとの親和性に優れたポリプロピレン
繊維を得ることができる。すなわち、分子量分布のＱ値
が５未満であるから分子量分布の幅が狭く、分子量が整
っているため高延伸して高強力にすることができる。ま
た低結晶性成分が少なくかつ立体規則性が極めて高く、
延伸時の配向性を向上することができる。この結果、乾
式延伸法など、構成する成分で融着しない範囲の高い温
度で延伸して、延伸倍率を高くし、高強力ポリプロピレ
ン繊維を得ることができる。また、ポリプロピレン繊維
は本質的に疎水性繊維であり、化学的にも極めて安定で
あるから、セメント中の強アルカリにも耐えることがで
き、そのうえ加熱養生にも耐えることができる。また、
同様な理由から、長期間経過しても特性が劣化すること
もない。さらに、アルキルホスフェート塩で表面処理
し、自然養生やオートクレーブ養生した繊維強化セメン
ト成型体の強力の向上を図ることができ、特にシャルビ
ー衝撃強力を向上したセメント補強用繊維を得ることが
できる。
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｑ値（ただしＱ：重量平均分子量／数平
均分子量の比）が５未満、沸騰ｎ−ヘプタン不溶分（Ｈ
Ｉ：重量％）が９７＜ＨＩ＜１００、アイソタクチック
ペンタッド分率（ＩＰＦ：モル％）が９４＜ＩＰＦ＜１
００である高結晶性ポリプロピレンの延伸糸であって、
繊維の破断強度が６ｇ／デニールを超える強度を有し、
炭素数８〜１８のアルキルホスフェートアルカリ金属塩
が繊維重量に対して０．０５〜１０重量％の範囲付着さ
れていることを特徴とするセメント補強用ポリプロピレ
ン繊維。 - 【請求項２】 Ｑ値が４．５以下、ＨＩが９８≦ＨＩ、
ＩＰＦが９６≦ＩＰＦの高結晶性ポリプロピレンからな
り、繊維の破断強度が９ｇ／デニール以上で、繊度ｄ
（デニール）が０．５＜ｄ＜２０の範囲である請求項１
に記載のセメント補強用ポリプロピレン繊維。
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