JPH04245914A - セメント補強用繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセメント補強用として、
セメントに対する接着性ならびに機械的補強効果の極め
て優れた補強繊維の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セメント製品の強度を向上させるために
、補強材を添加する方法は種々知られており、たとえば
耐アルカリガラスを使用する方法やアスベストを使用す
る方法が知られている。しかし耐アルカリガラス補強セ
メント製品は耐衝撃力を強く求められる用途には使いに
くく、またアスベスト補強セメント製品はアスベストに
よる発ガン性が指摘されるようになってから、使用が制
限されるようになっている。

【０００３】そこで汎用繊維を用いてセメント製品を補
強することが種々検討され始めている。その場合セメン
ト補強用繊維として最も重要なのは、耐アルカリ性とセ
メントとの親和性、更にセメントとの混練中に補強繊維
がフィブリル化することが必要である。

【０００４】たとえば高強力繊維として知られているデ
ュポン社のケブラー（登録商標）は、機械的特性はすぐ
れているものの縮合系ポリマーを用いているために、耐
アルカリ性が低くまたセメントとの接着性が悪い。した
がってケブラーをセメント補強繊維として使用する場合
には表面処理を施したケブラーを使用する必要がある（
特開昭６３−５５１４２号公報）。

【０００５】機械的特性、耐アルカリ性、セメントとの
接着性の三つの要件をほぼ満足する繊維として、アクリ
ロニトリル系繊維が注目されているが、通常のアクリル
繊維では機械的強度が低いために十分な効果を挙げるこ
とはできない。

【０００６】高分子量のアクリロニトリル系重合体を用
い、その機械的強度を向上させたアクリル系繊維を使用
してセメントの補強をすることが提案されている（特開
昭６１−６１６０号、同６１−６１６１号、同６１−１
６３１４９号、同６１−１６３１５１号公報等）が、い
ずれの繊維もセメントとの混練中でのフィブリル化が不
十分であり、満足できる補強効果をあげることはできな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは鋭意研究
した結果耐アルカリ性、セメントとの親和性が良好でか
つセメントとの混練中に容易にフィブリル化するセメン
ト補強用として優れたアクリル系繊維の製造方法を見出
し本発明を完成した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨とするとこ
ろは、８０重量％以上のアクリロニトリル単位を含有す
る重量平均分子量４０万以上のアクリロニトリル系重合
体（Ａ）と酢酸セルロース、ポリビニルアルコール又は
ポリメチルメタクリレート（Ｂ）を（Ａ）／（Ｂ）が６
０／４０〜９０／１０（重量比）で混合した重合体混合
物をジメチルアセトアミド又はジメチルホルムアミドを
主成分とする溶剤に溶解した紡糸原液を乾湿式紡糸法で
紡糸し、水とジメチルホルムアミド又はジメチルアセト
アミドからなる凝固浴で凝固し得られた凝固糸を８倍以
上延伸することを特徴とするセメント補強用繊維の製造
方法にある。

【０００９】本発明で用いるアクリロニトリル系集合体
は、アクリロニトリル単位を８０重量％以上含有し、し
かも重量平均分子量が４０万以上であることが必要であ
る。用いるアクリロニトリル系重合体中に含有されるア
クリロニトリル単位が８０重量％未満の場合には、セメ
ント中のアルカリと反応し易い単量体が多量に繊維中に
存在するため、重合体主鎖の切断がおこりやすくなり、
また重合体主鎖を繊維軸方向に配向させてもアクリロニ
トリル以外の単量体ユニットの部分で配向構造に乱れが
発生し、その部分よりセメントスラリー中の水分やアル
カリ等が繊維中に拡散し易くなるため、セメントを養生
する際に、アクリロニトリル系重合体中のＣＮ基の加水
分解が発生し補強繊維の役目をはたせなくなる。

【００１０】ここでアクリロニトリルと共重合して用い
ることのできる単量体としては、例えばメタクリル酸、
メチルアクリレート又はメタクリレート、エチルアクリ
レート又はメタクリレート、ｎ−、イソ−又はｔ−ブチ
ルアクリレート又はメタクリレート、２−エチルヘキシ
ルアクリレート又はメタクリレート、α−クロロアクリ
ロニトリル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、ヒド
ロキシエチルアクリレート、ヒドロキシアルキルアクリ
レート又はメタクリレート、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、臭化ビニル、酢酸ビニル等の不飽和単量体が挙げら
れるがアクリロニトリルと共重合させうる単量体ならい
ずれの単量体でもよく、２種以上の単量体を併用するこ
ともできる。

【００１１】更に用いるアクリロニトリル系重合体の重
量平均分子量は４０万以上であることが必要である。重
量平均分子量が４０万未満の重合体を用いた場合には、
紡糸工程で延伸を施してもセメントスラリー中の水やア
ルカリ等の繊維中への拡散を抑制できるほど重合体分子
を配向させることはできない。

【００１２】本発明で用いるアクリロニトリル系重合体
の製造方法としては、特に限定されるものではないが、
例えば特開昭６１−１１１３１０号公報に記載の方法、
すなわちアクリロニトリル１０〜７０重量％、有機溶剤
１５〜６０重量％及び水１５〜６０重量％の混合物を用
い、ラジカル開始剤の存在下で重合させた後、水又は有
機溶剤を単量体１重量部に対し１〜１０重量部添加して
重合させる方法が、繊維賦形に適した高分子量のアクリ
ロニトリル系重合体を安定にしかも効率よく製造できる
という点で好ましい。この方法で用いられる有機溶剤と
しては、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルア
セトアミド（ＤＭＡｃ）、γ−ブチロラクトン、ジメチ
ルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等が挙げられる。

【００１３】次に本発明のセメント補強用繊維ではフィ
ブリル化を促進させることが必要である。アクリロニト
リル系重合体を単独で用いた場合に於いても、紡糸工程
中の凝固条件を変えることによってアクリル繊維のフィ
ブリル化を促進させることは可能であるが、その場合マ
クロボイドが発生したり、更には延伸性が低下し繊維の
機械的な強度が低下する。ところが、本発明では酢酸セ
ルロース、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリ
レートの中から選択されるジメチルアセトアミド又はジ
メチルホルムアミドに溶解可能な重合体をアクリロニト
リル系重合体に混合して用いる。

【００１４】この場合、アクリロニトリル系重合体を単
独で用いる場合に比較し、延伸性、繊維物性はほとんど
低下することなく、フィブリル化のみを促進することが
可能である。

【００１５】アクリロニトリル系重合体（Ａ）とジアセ
テート等の重合体（Ｂ）の混合比は、（Ａ）／（Ｂ）が
６０／４０〜９０／１０（重量比）の範囲であることが
必要である。アクリロニトリル系重合体の混合量が、６
０重量％未満の場合には、紡糸工程での延伸性が大幅に
低下し得られる繊維の機械的強度が低下する。一方、ア
クリロニトリル系重合体の混合量が９０重量％を越える
場合には、ほとんどフィブリル化しないため、効果的に
セメントの補強をすることはできない。

【００１６】続いて本発明のセメント補強用繊維を製造
するにはアクリロニトリル系重合体（Ａ）と、酢酸セル
ロース等の重合体（Ｂ）からなる混合重合体をジメチル
ホルムアミド又はジメチルアセトアミドを主成分とする
溶剤に溶解する。この場合の重合体溶液の濃度を５〜１
５重量％に設定することによって、粘度が４５℃で２０
０〜２０００ポイズ好ましくは５００〜１５００ポイズ
の紡糸原液が得られる。紡糸原液の粘度がこの範囲外に
ある場合には、乾湿式紡糸を行う場合、曳糸性が低下す
るため、紡糸安定性が確保できない。

【００１７】次いで得られた紡糸原液を乾湿式紡糸法で
紡出し、水とジメチルホルムアミド又はジメチルアセト
アミドからなる凝固浴で凝固する。乾湿式紡糸方で紡糸
する場合の紡糸ノズル面と凝固浴液面の間の距離は３〜
２０ｍｍが好ましく、特に３〜１０ｍｍの範囲が好まし
い。

【００１８】３ｍｍより小さいと口金と液面が接触する
等の問題を生じやすくなり、また２０ｍｍを越えると吐
出糸条の糸切れ及び単糸間接着が発生し易くなる。紡糸
原液の吐出量と吐出糸条の引取り速度で定まる紡糸ドラ
フトは０．５〜１０特に０．５〜５の範囲内にすること
が好ましい。紡糸ドラフトが１０より大きいと糸切れな
どを生じ易くなり、また紡糸ドラフトが低すぎると単繊
維間の融着及び糸斑の原因となる。また紡糸ノズルの口
径は０．１５ｍｍ以上であることが好ましい。

【００１９】得られた凝固糸を８倍以上好ましくは１２
倍以上延伸すると目的のアクリル繊維が得られる。８倍
以上の延伸倍率を施すためには、後工程になるほど高温
になるように温度勾配をつけた温水中で、凝固糸に含有
する有機溶剤を洗浄しながら延伸を行い、次いで１００
℃以上の温度で延伸を行うことが好ましい。

【００２０】１００℃以上の温度での延伸法としては、
乾熱延伸、スチーム延伸又は高沸点の熱媒を用いる湿熱
雰囲気での延伸法が挙げられる。高沸点の熱媒としては
水溶性の多価アルコール、例えばエチレングリコール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、グリ
セリン等が挙げられる。

【００２１】このようにして得られるアクリロニトリル
系繊維は、８ｇ／ｄ以上の引張強度を持ちフィブリル部
にては、ポリマー鎖が規則的に繊維軸方向に配列してい
るため、セメントスラリー中の水やアルカリが繊維中へ
拡散しにくいため、セメントの養生中に繊維中の−ＣＮ
基がほとんど分解することなくセメントの補強を効果的
に行うことが可能となる。

【００２２】本発明の繊維を用いてセメント製品の補強
を行うためには、以上で説明したアクリル系繊維をカッ
トしてセメントスラリーに添加しその後成形養生する必
要がある。カット長としては、繊維長をＬ、繊維直径を
Ｄ（Ｄ：繊維断面を真円と仮定した場合の繊維直径）と
したとき、Ｌ／Ｄが１００〜１０００の範囲が好ましい
。Ｌ／Ｄが１００未満のときは補強効果が発現できない
し、１０００を越えるときはセメントスラリー中で繊維
がもつれてしまいやはり補強効果が小さい。

【００２３】またセメントスラリー中への添加量は対セ
メント重量％で０．１〜３．０％が好ましい。添加量が
０．１％未満では補強繊維の量が少なく、補強効果が極
めて小さくなるし３％を越えるとセメントスラリー中で
の繊維の分散性が悪くなり繊維が集合してファイバーボ
ール状となって均一な補強効果が得られない。

【００２４】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
。 １．「重量平均分子量（Ｍｗ）」はＤＭＦを溶媒として
２５℃で「η」を測定して「η」＝３．３５×１０−４
（Ｍｗ）０．７２から算出した。

【００２５】２．「セメント製品の曲げ強度」は長さ１
５ｃｍ、巾５ｃｍの試験片を大型テンシロン万能試験機
ＵＴＭ−２５Ｔ（東洋ボールドウイン社製）を用い、３
点曲げ強度（δｂ　）を測定した。

【数１】

【００２６】実施例１ 懸濁重合法で得た重量平均分子量４４万のアクリロニト
リル系重合体（ＡＮ単位１００％）８０部と２酢酸セル
ロース（酢化度５５％）２０部を混合し、この重合体混
合物をＤＭＡｃに溶解し、重合体濃度１２％の紡糸原液
（６３０ポイズ／４５℃）を得、孔径０．３５ｍｍ（ホ
ール数２００）のノズルより乾湿式紡糸法で紡出し、Ｄ
ＭＡｃ／水　　７５／２５（重量比）、１０℃の凝固浴
にて凝固させた。このときノズル面と凝固浴液面の距離
は５ｍｍとした。得られた未延伸糸を６０℃の温水で３
倍、沸水中で２倍延伸し最後に２００℃の熱ローラーで
加熱し、２倍の延伸を施し単繊維繊度２ｄ、単繊維強度
１０．３ｇ／ｄの繊維が得られた。

【００２７】比較例１ 実施例１と同様のアクリロニトリル系重合体を用い、Ｄ
ＭＡｃに溶解し重合体濃度１２％の紡糸原液（７１０ポ
イズ／４５℃）を得、実施例１と同様の紡糸条件にて紡
糸を行い単繊維繊度２ｄ、単繊維強度１０．９ｇ／ｄの
繊維が得た。

【００２８】比較例２ 懸濁重合法で得た重量平均分子量２８万のアクリロニト
リル系重合体８０部と２酢酸セルロース（酢化度５５％
）２０部を混合し、ＤＭＡｃに溶解し、重合体濃度１６
％の紡糸原液（６９０ポイズ／４５℃）を得、実施例１
と同様の紡糸条件にて、紡糸を行い単繊維繊度２ｄ、単
繊維強度９．７ｇ／ｄの繊維を得た。

【００２９】実施例２ 実施例１、比較例１，２で得られたアクリル繊維をカッ
ターを用い繊維長５ｍｍに定長カットしてアクリル短繊
維を得た。一方、アクリル短繊維４部、パルプ４部、水
８００部をミキサーを用い均一に混合しその後セメント
を２００部添加し再び均一に混合した。このようにして
得られたセメントスラリーをろ紙を用いてろ過して成型
した後、１５日間、２５℃にて養生を行いスレート板を
得た。得られたスレート板の曲げ強力を測定し、表１に
示す結果を得た。

【００３０】

【表１】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　８０重量％以上のアクリロニトリル単
   位を含有する重量平均分子量４０万以上のアクリロニト
   リル系重合体（Ａ）と酢酸セルロース、ポリビニルアル
   コール又はポリメチルメタクリレートを（Ａ）／（Ｂ）
   が６０／４０〜９０／１０（重量比）で混合した混合物
   をジメチルアセトアミド又はジメチルホルムアミドに溶
   解した紡糸原液を乾湿式紡糸法で紡糸し、水とジメチル
   ホルムアミド又はジメチルアセトアミドからなる凝固浴
   で凝固し、得られた凝固糸を８倍以上延伸することを特
   徴とするセメント補強用繊維の製造方法。