JP4005315B2 - Polypropylene fiber for cement reinforcement - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はセメント成型体を補強するためのポリプロピレン繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、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、実用に供されている。その中の一つとしてポリプロピレン繊維がある。ポリプロピレンは耐アルカリ性に優れており、セメント成型体を高温下で養生させた場合でも脆化しにくいことから、近年汎用されつつある。
【0003】
例えば、特開昭60−59113号、特開昭62−41331号、特公平3−20505号公報にはポリプロピレン樹脂を溶融紡糸したセメント補強用繊維が記載されている。特開平1−122943号公報には、ポリプロピレン樹脂フィルムを分裂開繊させた補強用繊維が提案されている。
【0004】
本出願人も、ポリプロピレンの優れた性質に着目し、より高強力のポリプロピレン繊維を提供すべく、特定の分子量を持ち、低結晶性成分が少なく、立体規則性の極めて高い高結晶性ポリプロピレンからなる繊維を特開平5−170497号において提案した。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
さて、最近の傾向として、セメント成型体をオートクレーブ養生させる際の加熱温度の上昇が認められる。これは、養生時間を短くして生産効率の向上を図ろうとすることによる。最適オートクレーブ温度は180℃であるが従来のポリプロピレン繊維では繊維形態が著しく損傷し補強効果が低下する。
【0006】
即ち、高い温度で養生すると、繊維が溶融あるいは軟化して繊維の形状を失い、セメント成型体中で補強繊維として作用することができなくなる。例えば、前述したポリプロピレン繊維を含む成型体を、175℃以上でオートクレーブ養生することは困難である。
【0007】
かかる不都合を回避するには、融点の高い樹脂を用いて繊維を製造すれば良いが、たとえ融点が高くても耐湿熱アルカリ性がなければ融点以下の温度でも化学的作用により劣化してしまう。例えば、ビニロン繊維の融点は約230℃であるが、110℃程度で加熱されるとセメント中のアルカリ成分により劣化が著しく進行し、その結果、補強効果が低下する。
【0008】
このように、高温下でのオートクレーブ養生に適したセメント補強用繊維はごく一部のものに限られているのが実状である。本発明は、かかる実状に鑑みてなされてものであり、高温下でのオートクレーブ養生に特に適したポリプロピレン繊維を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明のセメント補強用繊維は、Q値(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;質量%)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であり、かつオートクレーブ(180℃×10時間)処理後の繊維強力の残存率が70%以上であるポリプロピレン樹脂が溶融紡糸されてなり、メルトフローレート(MFR)が1.5〜3.0であり、繊度が60〜80dtexであ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である。
上記範囲の低MFRのポリプロピレン繊維は、高温下でも流動しにくく、繊維の形状を保ちやすい。MFRが繊維として1.5未満であるとそのような原料ポリマーから繊維形成が困難になる。また30dtex以上の繊度をもつことにより熱養生に対し繊維形態を保ち養生後も補強効果の大きな低下がないが繊度が80dtexを越えると一本の繊維が剛直すぎて成型されたセメントボード表面から繊維が突き出るようになるので好ましくない。
【0010】
上記補強用繊維を形成しているポリプロピレン樹脂は、Q値(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;質量%)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であることが望ましい。かかる高結晶性ポリプロピレン樹脂からなる繊維は、破断強力が高く、剛直性が大きいので、この繊維を用いればセメント成型体の強度をより向上させることが可能である。
【0011】
本発明のセメント補強用繊維は、核材及び/又は滑材が2.0質量%以下添加されていることが好ましい。
【0012】
上記本発明によるセメント補強用繊維はオートクレーブ(180℃)で処理時間5〜16時間後の繊維強力の残存率が70%以上であることが望ましい。効率よくセメント成型物を得るためにはオートクレーブ養生が一般的になっているが、補強効果の低下が30%以内であれば実用上さしつかえない。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明のポリプロピレン繊維に使用するポリプロピレンは、紡糸後に粘度が低下してもMFRが1.5〜3.0であるが、繊維がこのようなMFRをもつにはその原材料とするポリマーのポリプロピレンはMFR0.5〜2.5のものを用いる。またQ値(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;質量%)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
ここで、重量平均分子量は、例えば光散乱法、粘度法、超延遠心等を用いて、Mw=[ΣNiMi2 ]/[ΣNiMi]の式によって求められる。また数平均分子量は、例えば末端基定量法、氷点降下法、沸点上昇法、浸透圧法を用いて、Mn=[ΣNiMi]/[ΣNi]の式によって求められる。一般に重量平均分子量/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(ブロード)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。
【0014】
かかる樹脂は、沸騰n−ヘプタン不溶分が大きく低結晶性成分が少ないので、延伸されても結晶配向が阻害されず、アイソタクチックペンタッド分率が大きく立体規則性に優れているので、延伸による結晶配向が助長されやすく、またQ値が低いので、延伸性が良く高倍率の延伸が可能であるという利点を有する。
【0015】
この樹脂は、通常のポリプロピレンに比して分子量が高く、高度に配向結晶しやすいことを特徴とする。従って、繊維化に際しては、通常のポリプロピレンと同様に分子の絡まりと切断を回避するよう、できるだけ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高度に結晶配向した繊維とすることが望ましい。
【0016】
本発明のセメント補強用繊維は、核材及び/又は滑材が2.0質量%以下添加されていることが好ましい。これらを添加することにより更なる結晶性の向上が望めるからである。2.0質量%を越える量を添加すると繊維性能が低下する。核材は、一般的なソルビトールをベースとする化合物、安息香酸ナトリウム等の安息香酸塩を含む化合物、有機リン酸塩等を挙げることができる。滑剤の化合物の種類としては、一般的なステアリン酸アミド等の第一級アミド、N−ステアリルステアリン酸アミド等の第二級アミド、N,N’−エチレンビスステアリン酸アミド等のエチレンビスアミドを挙げることができる。
【0017】
本発明のセメント補強用繊維の繊維表面には、炭素数8〜18のノルマルアルキルホスフェートアルカリ金属塩が0.05〜10質量%付着していることが望ましい。かかる繊維処理剤は、セメントスラリー中に存在するカルシウムイオン、もしくは炭酸カルシウムを含む繊維から浸出したカルシウムイオンとイオン交換して繊維表面にノルマルアルキルホスフェートカルシウム塩を形成し、繊維の親水性およびセメント組成物との親和性を向上させる。
【0018】
またポリプロピレン繊維中に平均直径が1μm未満の炭酸カルシウム微粉末が2〜20質量%含まれているポリプロピレン樹脂から構成されることが望ましい。炭酸カルシウム微粉末の存在により樹脂の比重が大きくなるため、このような樹脂を用いれば水中沈降性のよい繊維を得ることができる。
【0019】
また、本発明のセメント補強用繊維は、芯成分と鞘成分とからなり、芯成分が炭酸カルシウムを含まない低MFRのポリプロピレン樹脂で形成され、鞘成分が炭酸カルシウムを含む低MFRのポリプロピレン樹脂で形成された芯鞘型複合繊維であってもよい。この構造によれば、炭酸カルシウムを含まない芯成分が繊維の強力を確保するので、炭酸カルシウム微粉末を含む単一繊維よりも高強力のものを得ることができる。
【0020】
上述したような繊維をセメントスラリーに混合してセメント成型体を製造すれば、高温下でオートクレーブ養生した場合であっても、高強度の成型体を得ることが可能となる。
【0021】
炭酸カルシウム微粉末の含有量は、繊維中、2〜20質量%であることが望ましい。より好ましくは6〜12質量%である。2質量%未満では、ポリプロピレンの比重が殆ど変わらず、前述の効果が得られない。また、後述するような特定の繊維処理剤とのイオン交換による親水性の向上という効果も得られない。20質量%を超えると、紡糸性が低下し、安定して繊維を得ることができない。炭酸カルシウム微粉末の含有量が多くなるにつれ、繊維の強力が低下することにも留意する必要がある。
【0022】
炭酸カルシウム微粉末の平均直径は、紡糸性の点から1μm未満であることが望ましい。より好ましくは、0.6μm未満である。また、使用する微粉末中に直径2μm以上の粒子が含まれていないことが望ましい。大きな粒子の存在は、紡糸性の低下を招くためである。
【0023】
炭酸カルシウムの微粉末は、樹脂原料の段階で混合しておく。このとき、微粉末に金属石鹸等の界面活性剤を予め付着させておくと、樹脂への分散性が良くなる。
【0024】
炭酸カルシウム微粉末は繊維の表面近傍のみに含まれていてもよい。そのような繊維は、炭酸カルシウム微粉末を含む低MFRのポリプロピレン樹脂を鞘成分とし、炭酸カルシウム微粉末を含まない低MFRのポリプロピレン樹脂を芯成分とする芯鞘型複合繊維とすることにより得られる。かかる構造によれば、炭酸カルシウム微粉末を含まない芯部において繊維の強力が確保されるので、炭酸カルシウムを含むポリプロピレン樹脂からなる単一繊維よりも高強力の繊維を得ることができる。
【0025】
芯鞘型複合繊維の複合比は、容積比で芯/鞘=2/8〜8/2となることが望ましい。芯成分の占める割合が小さいと繊維の強力が低くなる。また、鞘成分の占める割合が小さいと炭酸カルシウム微粉末の含有量が少なくなり、目的とする効果を得ることができない。
【0026】
鞘成分に含まれる炭酸カルシウム微粉末の割合は、繊維全体の比重をどの程度増加させるかによって決定される。前述したとおり、繊維全体に占める炭酸カルシウム微粉末の割合が2質量%以上でなければ比重増加による効果は認められない。従って、そうなるように、芯/鞘の複合比から計算して鞘成分中の炭酸カルシウム微粉末の含有量を決定する必要がある。但し、鞘成分中の炭酸カルシウムの割合が20質量%を超えると安定して繊維を得ることができない。また、鞘成分に2質量%程度の炭酸カルシウム微粉末が含まれていれば、比重増加による効果は得られないものの、後述する特定の繊維処理剤とのイオン交換による親水性の向上という効果は得られる。従って、鞘成分に占める炭酸カルシウムの割合は2〜20質量%であることが望ましい。
【0027】
本発明のセメント補強用繊維の繊度は、単一型もしくは複合型繊維いずれの場合においても、30dtex〜80dtexである。繊度が小さいほどセメント成型体の表面平滑性は良好となるが、低MFRのポリプロピレン樹脂を使用する場合は、溶融粘度が低いために紡糸押出機への付加が大きく、細デニールの繊維を得ることが難しい。一方、繊度が大きい程、繊維の生産効率は良くなる。しかし繊維が太くなる程、セメント成型体の表面平滑性は損なわれる。よって、繊度は上記範囲内にすることが望ましい。特に平滑性を問われない瓦には本発明の補強繊維が好適である。
【0028】
本発明のセメント補強用繊維は、セメントスラリー中における分散性を良くし、セメント組成物との親和性を高めるために、その繊維表面を繊維処理剤で処理することが望ましい。繊維処理剤としては、炭素数8〜18のノルマル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のホスフェート塩が好ましい。さらに、このノルマルアルキルホスフェート塩は、ナトリウム塩、もしくはカリウム塩等のアルカリ金属塩であることが望ましい。この繊維処理剤を付着させた繊維をスラリー中に投入すると、スラリー中のカルシウムイオンとのイオン交換が生じてノルマルアルキルホスフェートカルシウム塩が繊維表面に固着し、繊維の親水性が向上する。
【0029】
ノルマルアルキルホスフェート塩は、繊維重量に対して0.05〜10質量%付着させることが望ましい。0.05質量%未満では、所期の効果が充分に得られず、10質量%を超えても効果は変わらず不経済である。
【0030】
なお、前述した炭酸カルシウム微粉末を含む繊維をノルマルアルキルホスフェート塩で処理した場合には、水の存在下で、繊維中より浸出したカルシウムイオンとノルマルアルキルホスフェート塩のイオン交換が繊維表面において生じる。そのため、真水に分散させた場合でも繊維の分散性が良好であり、繊維の浮上現象も少なくなる。また、繊維中のカルシウムイオンが交換されるので、スラリー中のカルシウムイオンが交換された場合に比べ、アルキルホスフェートカルシウム塩の繊維表面への固着がしっかりとしたものになり、繊維の親水性及びセメント組成物との親和性がより向上されることとなる。
【0031】
ノルマルアルキルホスフェートアルカリ金属塩を付着させた繊維には、さらに燐酸系塩を付着させてもよい。燐酸系塩を付着させることにより、前述のイオン交換がより促進される。
【0032】
燐酸系塩としては、例えば燐酸水素二カリウム、燐酸水素二ナトリウム、燐酸二水素カリウム、燐酸二水素ナトリウム、燐酸二水素カルシウム、ピロ燐酸カリウム、ピロ燐酸ナトリウム、ピロ燐酸カルシウム、ピロ燐酸二水素カリウム、ピロ燐酸二水素ナトリウム、メタ燐酸カリウム、メタ燐酸ナトリウム、トリポリ燐酸カリウム、トリポリ燐酸ナトリウム等が挙げられる。使用に際しては、一種類のみを用いてもよいし、二種以上混合して用いてもよい。
【0033】
燐酸系塩は、繊維重量に対して1.5〜25質量%付着させることが望ましい。1.5質量%未満では、所期の効果を得ることができず、25質量%を超えても効果は変わらず不経済である。
【0034】
本発明のセメント補強用繊維の繊維長は、セメント成型体中への分散性を考慮すると3〜15mmであることが好ましい。本発明の繊維は、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセメント等の補強に適用することができる。半水石膏、2水石膏とスラグあるいはこれらを上記セメントと混合して使用する際にも適用可能である。また、押出成型法、湿式抄造法、流込方法等、成型法の如何にかかわらず用いることができる。前述した通り、本発明の繊維は、セメント成型体をオートクレーブ養生させる場合に最も適しているが、自然養生や蒸気養生させる場合でも優れた補強効果を発揮する。
【0035】
【実施例】
以下、本発明を実施例により説明する。
【0036】
実施例中、ポリプロピレン樹脂の物性、およびセメント成型体の物性は以下の方法により評価した。
【0037】
(メルトフローレート(MFR)) 温度230℃でノズル通過量(単位:g/10分、JISK7210に準ず、荷加重2.169kg)で測定した。
【0038】
(Q値)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
【0039】
(n−ヘプタン不溶分) 5g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5l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の割合を質量%で表した。
【0040】
(アイソタクチックペンタッド分率) 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」(Macromolecules,6,925(1973)及び8,687(1975))に準じ測定した。
【0041】
(曲げ比例限界強度、曲げ強度) JIS A 1408に従って各試料に荷重を加え、荷重−たわみ線図を得た。そして、ほぼ直線的に上昇した初期の荷重−たわみ線が降下しはじめるときの荷重(W1 kg)、および降下した荷重−たわみ線が再度上昇した後の最大荷重(W2 kg)を線図から読みとり、W1 、W2 、スパン(Lcm)、試料の巾(bcm)、試料の厚み(dcm)より次式に従って曲げ比例限界強度および曲げ強度を算出した。
曲げ比例限界強度(kg/cm2 )=3W1 L/2bd2
曲げ強度(kg/cm2 )=3W2 L/2bd2
【0042】
(シャルピー衝撃強度) JIS B 7722に従って評価した。
【0043】
[実施例1] MFR1.5、Q値3.5、HI98%、IPF97%のポリプロピレン樹脂(日本ポリケム株式会社製、商品名FL−7)を用いて285℃で溶融紡糸した後、150℃で乾式延伸後、ラウリルホスフェートカリウム塩を0.3質量%付着させて、切断し、MFR1.7、繊度60dtex、繊維長6mmの繊維を得た。次に普通ポルトランドセメント1200g、珪砂800g、メチルセルロース20g、繊維10gをヘンシェルミキサーにて乾式混合した後、水400mlを添加し、湿式混合して得られた原料を押出成型機に投入してセメント成型体を得た。そして、この成型体を180℃で10時間オートクレーブ養生させた。
結果、成型体密度2.0g/cm3 、曲げ強度2500N/cm2 、シャルピー衝撃強度34N−cm/cm2 であった。
また繊維のみを同一条件でオートクレーブ処理をおこなった。繊維強度は処理前397cN、処理後353cNで強力残存率89%であった。
【0044】
[比較例1] MFR15の樹脂を用いた以外は実施例1と同様にして、MFR18、繊度60dtex、繊維長6mmのポリプロピレン繊維を紡糸し、実施例1と同様にセメント成型体を作成した。
結果、成型体密度2.0g/cm3 、曲げ強度2400N/cm2 、シャルピー衝撃強度1.2N−cm/cm3 であった。
また繊維のみを同一条件でオートクレーブ処理をおこなった。繊維強度は処理前294cN、処理後0cNで強力残存率0%であった。
【0045】
【発明の効果】
本発明のセメント補強用ポリプロピレン繊維は、メルトフローレートが小さく繊度が大きいために高温下に暴露された場合でも流動しにくく繊維形態が保持される。表面が溶融されても流動されるには大きなエネルギーを要するため流動されにくい。よって繊維は耐熱性に富むのでオートクレーブ養生する場合にあっては過熱温度を高くすることができる。その結果より効率よくトベルモライト結晶を形成させることができ、理想的なセメントボードとなすことができる。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polypropylene fiber for reinforcing a cement molded body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the use of various inorganic fibers and synthetic fibers as cement reinforcing fibers that replace asbestos has been proposed and put into practical use. One of them is polypropylene fiber. Polypropylene has been widely used in recent years because it is excellent in alkali resistance and is not easily embrittled even when a cement-molded body is cured at a high temperature.
[0003]
For example, JP-A-60-59113, JP-A-62-41331, and JP-B-3-20505 describe cement reinforcing fibers obtained by melt spinning a polypropylene resin. Japanese Patent Laid-Open No. 1-122943 proposes a reinforcing fiber obtained by splitting and opening a polypropylene resin film.
[0004]
The present applicant also pays attention to the excellent properties of polypropylene, and in order to provide higher-strength polypropylene fibers, the present applicant consists of highly crystalline polypropylene having a specific molecular weight, few low crystalline components, and extremely high stereoregularity. A fiber was proposed in JP-A-5-170497.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As a recent trend, an increase in the heating temperature when the cement molded body is cured in an autoclave is recognized. This is due to shortening the curing time and trying to improve production efficiency. The optimum autoclave temperature is 180 ° C., but the conventional polypropylene fiber is significantly damaged in fiber form and the reinforcing effect is lowered.
[0006]
In other words, when cured at a high temperature, the fiber melts or softens and loses its shape, and cannot function as a reinforcing fiber in the cement molded body. For example, it is difficult to cure the molded body containing the above-described polypropylene fiber at 175 ° C. or higher.
[0007]
In order to avoid such inconvenience, it is sufficient to produce fibers using a resin having a high melting point. However, even if the melting point is high, the fiber is deteriorated by a chemical action even at a temperature below the melting point if it is not resistant to moisture and heat. For example, the melting point of the vinylon fiber is about 230 ° C., but when heated at about 110 ° C., the deterioration significantly proceeds due to the alkali component in the cement, and as a result, the reinforcing effect decreases.
[0008]
Thus, the actual condition is that only a small portion of cement reinforcing fibers suitable for autoclave curing at high temperatures is used. This invention is made | formed in view of this actual condition, and it aims at providing the polypropylene fiber especially suitable for the autoclave curing under high temperature.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The cement reinforcing fiber of the present invention has a Q value (Q: ratio of weight average molecular weight / number average molecular weight) of less than 5 and a boiling n-heptane insoluble content (HI; mass%) of 97 <HI <100, isotactic. Polypropylene resin having a pentad fraction (IPF; mol%) of 94 <IPF <100 and a residual ratio of fiber strength after autoclaving (180 ° C. × 10 hours) of 70% or more is melt-spun. A polypropylene fiber for cement reinforcement characterized by having a melt flow rate (MFR) of 1.5 to 3.0 and a fineness of 60 to 80 dtex.
The low MFR polypropylene fiber in the above range is less likely to flow even at high temperatures and easily maintains the fiber shape. When the MFR is less than 1.5 as a fiber, it is difficult to form a fiber from such a raw material polymer. In addition, it has a fineness of 30 dtex or more, so that the fiber form is maintained with respect to heat curing and there is no significant decrease in the reinforcing effect after curing, but if the fineness exceeds 80 dtex, one fiber is too stiff and the fiber from the cement board surface molded Since it comes to protrude, it is not preferable.
[0010]
The polypropylene resin forming the reinforcing fiber has a Q value (Q: ratio of weight average molecular weight / number average molecular weight) of less than 5 and a boiling n-heptane insoluble content (HI; mass%) of 97 <HI <100. The isotactic pentad fraction (IPF; mol%) is preferably 94 <IPF <100. A fiber made of such a highly crystalline polypropylene resin has a high breaking strength and a high rigidity. Therefore, the use of this fiber can further improve the strength of the cement molded body.
[0011]
The cement reinforcing fiber of the present invention preferably contains 2.0% by mass or less of a core material and / or a lubricant.
[0012]
The cement reinforcing fiber according to the present invention preferably has a fiber strength remaining ratio of 70% or more after treatment time of 5 to 16 hours in an autoclave (180 ° C.). Autoclave curing is generally used to efficiently obtain a molded cement product, but if the reduction in the reinforcing effect is within 30%, there is no practical problem.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The polypropylene used in the polypropylene fiber of the present invention has an MFR of 1.5 to 3.0 even if the viscosity decreases after spinning, but in order for the fiber to have such an MFR, the polymer polypropylene used as the raw material is MFR 0.5-2.5 is used. Further, the Q value (Q: ratio of weight average molecular weight / number average molecular weight) is less than 5, boiling n-heptane insoluble (HI; mass%) is 97 <HI <100, isotactic pentad fraction (IPF: mol) %) Is 94 <IPF <100, and the weight average molecular weight is obtained by the formula of Mw = [ΣNiMi 2 ] / [ΣNiMi] using, for example, a light scattering method, a viscosity method, a super-extensive centrifugation, or the like. The number average molecular weight is determined by the formula Mn = [ΣNiMi] / [ΣNi] using, for example, a terminal group determination method, a freezing point depression method, a boiling point elevation method, and an osmotic pressure method. In general, the weight average molecular weight / number average molecular weight is used as a measure of polydispersity. As this value is larger than 1 (monodisperse), it means that the molecular weight distribution curve becomes wider (broad). Polymers with many branches are also high.
[0014]
Such a resin has a large boiling n-heptane insoluble content and a small amount of low crystallinity component. Therefore, even when stretched, the crystal orientation is not inhibited, the isotactic pentad fraction is large, and the stereoregularity is excellent. The crystal orientation due to is easily promoted, and since the Q value is low, there is an advantage that the stretchability is good and the film can be stretched at a high magnification.
[0015]
This resin is characterized in that it has a higher molecular weight than ordinary polypropylene and is highly easily oriented crystals. Therefore, at the time of fiber formation, in order to avoid molecular entanglement and cutting as in the case of ordinary polypropylene, melt spinning is performed at a temperature as low as possible, and the fiber is highly crystal-oriented by stretching at a temperature as high as possible at a high draw ratio. It is desirable.
[0016]
The cement reinforcing fiber of the present invention preferably contains 2.0% by mass or less of a core material and / or a lubricant. It is because the crystallinity can be further improved by adding these. If an amount exceeding 2.0% by mass is added, the fiber performance deteriorates. Examples of the core material include general sorbitol-based compounds, compounds containing benzoates such as sodium benzoate, and organic phosphates. Examples of the types of lubricant compounds include general primary amides such as stearic acid amide, secondary amides such as N-stearyl stearic acid amide, and ethylene bisamides such as N, N′-ethylenebisstearic acid amide. be able to.
[0017]
It is desirable that 0.05 to 10% by mass of a normal alkyl phosphate alkali metal salt having 8 to 18 carbon atoms adheres to the fiber surface of the cement reinforcing fiber of the present invention. Such a fiber treatment agent exchanges calcium ions present in a cement slurry or calcium ions leached from a fiber containing calcium carbonate to form a normal alkyl phosphate calcium salt on the fiber surface. Improve affinity with things.
[0018]
Moreover, it is desirable to be comprised from the polypropylene resin in which 2-20 mass% of calcium carbonate fine powder whose average diameter is less than 1 micrometer is contained in a polypropylene fiber. Since the specific gravity of the resin increases due to the presence of fine calcium carbonate powder, fibers having good underwater sedimentation can be obtained by using such a resin.
[0019]
The cement reinforcing fiber of the present invention comprises a core component and a sheath component, the core component is formed of a low MFR polypropylene resin not containing calcium carbonate, and the sheath component is a low MFR polypropylene resin containing calcium carbonate. It may be a core-sheath type composite fiber formed. According to this structure, since the core component not containing calcium carbonate ensures the strength of the fiber, it is possible to obtain a higher strength than the single fiber containing the calcium carbonate fine powder.
[0020]
If a cement molded body is manufactured by mixing the fibers as described above into a cement slurry, a high-strength molded body can be obtained even when the autoclave is cured at a high temperature.
[0021]
The content of the calcium carbonate fine powder is desirably 2 to 20% by mass in the fiber. More preferably, it is 6-12 mass%. If it is less than 2% by mass, the specific gravity of polypropylene hardly changes and the above-mentioned effects cannot be obtained. Moreover, the effect of the hydrophilic improvement by ion exchange with the specific fiber processing agent which is mentioned later is not acquired. If it exceeds 20% by mass, the spinnability is lowered and fibers cannot be stably obtained. It should also be noted that the strength of the fiber decreases as the content of fine calcium carbonate powder increases.
[0022]
The average diameter of the calcium carbonate fine powder is desirably less than 1 μm from the viewpoint of spinnability. More preferably, it is less than 0.6 μm. Further, it is desirable that the fine powder to be used does not contain particles having a diameter of 2 μm or more. This is because the presence of large particles causes a decrease in spinnability.
[0023]
The fine powder of calcium carbonate is mixed in the resin raw material stage. At this time, if a surfactant such as metal soap is attached to the fine powder in advance, the dispersibility in the resin is improved.
[0024]
The calcium carbonate fine powder may be contained only in the vicinity of the fiber surface. Such a fiber can be obtained by forming a core-sheath type composite fiber having a low MFR polypropylene resin containing calcium carbonate fine powder as a sheath component and a low MFR polypropylene resin not containing calcium carbonate fine powder as a core component. . According to such a structure, the strength of the fiber is ensured in the core portion that does not include the calcium carbonate fine powder, so that a fiber having higher strength than the single fiber made of the polypropylene resin containing calcium carbonate can be obtained.
[0025]
The composite ratio of the core-sheath type composite fiber is desirably a core / sheath = 2/8 to 8/2 in volume ratio. If the ratio of the core component is small, the strength of the fiber is lowered. Moreover, when the ratio which a sheath component accounts is small, content of a calcium carbonate fine powder will decrease and the target effect cannot be acquired.
[0026]
The ratio of the calcium carbonate fine powder contained in the sheath component is determined by how much the specific gravity of the whole fiber is increased. As described above, the effect of increasing the specific gravity is not recognized unless the proportion of the calcium carbonate fine powder in the entire fiber is 2% by mass or more. Therefore, it is necessary to determine the content of fine calcium carbonate powder in the sheath component by calculating from the composite ratio of core / sheath so as to be so. However, if the proportion of calcium carbonate in the sheath component exceeds 20% by mass, fibers cannot be obtained stably. Moreover, if the calcium carbonate fine powder of about 2% by mass is contained in the sheath component, the effect of increasing the specific gravity cannot be obtained, but the effect of improving the hydrophilicity by ion exchange with a specific fiber treatment agent described later is can get. Therefore, the proportion of calcium carbonate in the sheath component is desirably 2 to 20% by mass.
[0027]
The fineness of the cement reinforcing fiber of the present invention is 30 dtex to 80 dtex in either case of single type or composite type fiber. The smaller the fineness, the better the surface smoothness of the cement molded body. However, when using low MFR polypropylene resin, the melt viscosity is low, so the addition to the spinning extruder is large, and fine denier fibers are obtained. Is difficult. On the other hand, the greater the fineness, the better the fiber production efficiency. However, as the fiber becomes thicker, the surface smoothness of the cement molded body is impaired. Therefore, it is desirable that the fineness is within the above range. In particular, the reinforcing fiber of the present invention is suitable for roof tiles that do not require smoothness.
[0028]
The cement reinforcing fiber of the present invention is preferably treated with a fiber treating agent in order to improve the dispersibility in the cement slurry and increase the affinity with the cement composition. The fiber treating agent is preferably a monoalkyl ester or dialkyl ester phosphate salt having a normal alkyl group having 8 to 18 carbon atoms. Further, the normal alkyl phosphate salt is preferably an alkali metal salt such as a sodium salt or a potassium salt. When the fiber to which the fiber treating agent is adhered is introduced into the slurry, ion exchange with calcium ions in the slurry occurs, and the normal alkyl phosphate calcium salt adheres to the fiber surface, improving the hydrophilicity of the fiber.
[0029]
The normal alkyl phosphate salt is desirably deposited in an amount of 0.05 to 10% by mass with respect to the fiber weight. If it is less than 0.05% by mass, the desired effect cannot be obtained sufficiently, and if it exceeds 10% by mass, the effect does not change and it is uneconomical.
[0030]
In addition, when the fiber containing the above-mentioned calcium carbonate fine powder is treated with a normal alkyl phosphate salt, ion exchange between the calcium ions leached from the fiber and the normal alkyl phosphate salt occurs on the fiber surface in the presence of water. Therefore, even when dispersed in fresh water, the dispersibility of the fibers is good, and the fiber floating phenomenon is reduced. In addition, since the calcium ions in the fiber are exchanged, the calcium phosphate calcium salt is more firmly fixed to the fiber surface than in the case where the calcium ions in the slurry are exchanged. The affinity with the composition will be further improved.
[0031]
A phosphate salt may be further adhered to the fiber to which the normal alkyl phosphate alkali metal salt is adhered. By attaching the phosphoric acid salt, the aforementioned ion exchange is further promoted.
[0032]
Examples of the phosphate salt include dipotassium hydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, calcium dihydrogen phosphate, potassium pyrophosphate, sodium pyrophosphate, calcium pyrophosphate, potassium dihydrogen phosphate, Examples include sodium dihydrogen pyrophosphate, potassium metaphosphate, sodium metaphosphate, potassium tripolyphosphate, sodium tripolyphosphate, and the like. In use, only one type may be used, or two or more types may be mixed and used.
[0033]
It is desirable that the phosphate salt is attached in an amount of 1.5 to 25% by mass with respect to the fiber weight. If it is less than 1.5% by mass, the desired effect cannot be obtained, and if it exceeds 25% by mass, the effect remains unchanged and it is uneconomical.
[0034]
The fiber length of the cement reinforcing fiber of the present invention is preferably 3 to 15 mm in consideration of dispersibility in the cement molded body. The fiber of the present invention can be applied to reinforcement of ordinary Portland cement, blast furnace cement, silica cement, alumina cement and the like. It is also applicable when using hemihydrate gypsum, dihydrate gypsum and slag, or a mixture thereof with the above cement. Further, it can be used regardless of the molding method such as extrusion molding method, wet papermaking method, pouring method and the like. As described above, the fiber of the present invention is most suitable when the cement molded body is cured by autoclave, but exhibits an excellent reinforcing effect even when natural curing or steam curing is performed.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described by way of examples.
[0036]
In the examples, the physical properties of the polypropylene resin and the physical properties of the cement molded body were evaluated by the following methods.
[0037]
(Melt flow rate (MFR)) Measurement was performed at a temperature of 230 ° C. with a nozzle passing amount (unit: g / 10 minutes, according to JISK7210, load weight 2.169 kg).
[0038]
(Q value) It measured on condition of the following using gel permeation chromatography (GPC).
(A) Measuring device name: Waters (ALC / GPC 150C type)
(B) Packing column: TSK-GER GMH6-HT (high temperature type)
(C) Solvent: Orthodichlorobenzene (ODCB)
(D) Temperature: 135 ° C
(E) Detector: differential thermorefractometer, flow rate: 1 ml / min
[0039]
(N-Heptane Insoluble) 5 g of a polypropylene sample was completely dissolved in 500 ml of boiling xylene, and these were put into 5 l of methanol, precipitated and recovered, dried, and then heated with boiling n-heptane. The time and the ratio of the extraction remainder after Soxhlet extraction were expressed in mass%.
[0040]
(Isotactic pentad fraction) The isotactic pentad fraction (IPF) is the "macromolecules" (Macromolecules, 6, 925 (1973) and 8, 687 (1975)) for n-heptane insoluble matter. Measured according to
[0041]
(Bending proportional limit strength, bending strength) A load was applied to each sample in accordance with JIS A 1408 to obtain a load-deflection diagram. The diagram shows the initial load that rises almost linearly-the load when the deflection line begins to fall (W 1 kg) and the lowered load-the maximum load after the deflection line rises again (W 2 kg). The bending proportional limit strength and bending strength were calculated from W 1 , W 2 , span (Lcm), sample width (bcm), and sample thickness (dcm) according to the following equations.
Bending proportional limit strength (kg / cm 2 ) = 3W 1 L / 2bd 2
Bending strength (kg / cm 2 ) = 3W 2 L / 2bd 2
[0042]
(Charpy impact strength) The Charpy impact strength was evaluated according to JIS B 7722.
[0043]
Example 1 After melt spinning at 285 ° C. using a polypropylene resin (trade name FL-7, manufactured by Nippon Polychem Co., Ltd.) having an MFR of 1.5, a Q value of 3.5, an HI of 98%, and an IPF of 97%, at 150 ° C. After dry stretching, 0.3% by mass of lauryl phosphate potassium salt was attached and cut to obtain a fiber having an MFR of 1.7, a fineness of 60 dtex, and a fiber length of 6 mm. Next, 1200 g of ordinary Portland cement, 800 g of silica sand, 20 g of methylcellulose, and 10 g of fibers were dry-mixed with a Henschel mixer, 400 ml of water was added, and the raw material obtained by wet mixing was put into an extrusion molding machine to form a cement molded body. Got. The molded body was then autoclaved at 180 ° C. for 10 hours.
As a result, the molded body density was 2.0 g / cm 3 , the bending strength was 2500 N / cm 2 , and the Charpy impact strength was 34 N-cm / cm 2 .
Only the fibers were autoclaved under the same conditions. The fiber strength was 397 cN before treatment and 353 cN after treatment, and the residual strength was 89%.
[0044]
[Comparative Example 1] MFR18, fineness of 60 dtex, and fiber length of 6 mm were spun in the same manner as in Example 1 except that MFR15 resin was used, and a cement molded body was prepared in the same manner as in Example 1.
As a result, the molded body density was 2.0 g / cm 3 , the bending strength was 2400 N / cm 2 , and the Charpy impact strength was 1.2 N-cm / cm 3 .
Only the fibers were autoclaved under the same conditions. The fiber strength was 294 cN before treatment, 0 cN after treatment, and the residual strength was 0%.
[0045]
【The invention's effect】
Since the polypropylene fiber for cement reinforcement of the present invention has a low melt flow rate and a high fineness, it does not easily flow even when exposed to high temperatures, and maintains its fiber form. Even if the surface is melted, it takes a large amount of energy to flow, so it is difficult to flow. Therefore, since the fiber is rich in heat resistance, the superheating temperature can be increased when curing the autoclave. As a result, tobermorite crystals can be formed more efficiently, and an ideal cement board can be obtained.

Claims (4)

Q値(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;質量%)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であり、かつオートクレーブ(180℃×10時間)処理後の繊維強力の残存率が70%以上であるポリプロピレン樹脂が溶融紡糸されてなり、メルトフローレート(MFR)が1.5〜3.0であり、繊度が60〜80dtexであ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。 Q value (Q; ratio of weight average molecular weight / number average molecular weight) is less than 5, boiling n-heptane insoluble (HI; mass%) is 97 <HI <100, isotactic pentad fraction (IPF; mol%) ) Is 94 <IPF <100, and a polypropylene resin having a fiber strength remaining rate of 70% or more after the autoclave (180 ° C. × 10 hours) treatment is melt-spun, and the melt flow rate (MFR) is 1. A polypropylene fiber for cement reinforcement, having a fineness of 60 to 80 dtex. 核材及び/又は滑材が2.0質量%以下添加されていることを特徴とする請求項1記載のセメント補強用ポリプロピレン繊維。  2. The polypropylene fiber for cement reinforcement according to claim 1, wherein a core material and / or a lubricant is added in an amount of 2.0% by mass or less. 請求項1又は2に記載のセメント補強用ポリプロピレン繊維を混合したセメント成型体。A cement molded body in which the polypropylene fiber for cement reinforcement according to claim 1 or 2 is mixed. 請求項3に記載のセメント成型体が瓦であるセメント成型体。A cement molded body, wherein the cement molded body according to claim 3 is a roof tile.
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