JPH0832578B2 - 粘性有機ないし無機マトリツクス中改良分散性を示すアクリル繊維 - Google Patents

粘性有機ないし無機マトリツクス中改良分散性を示すアクリル繊維

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JPH0832578B2
JPH0832578B2 JP62014323A JP1432387A JPH0832578B2 JP H0832578 B2 JPH0832578 B2 JP H0832578B2 JP 62014323 A JP62014323 A JP 62014323A JP 1432387 A JP1432387 A JP 1432387A JP H0832578 B2 JPH0832578 B2 JP H0832578B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、粘性有機ないし無機マトリツクス中で改良
分散性を示すアクリル繊維に関する。
更に特定するに、本発明は、モルタル、コンクリー
ト、プラスター、熱硬化性樹脂等の中で改良分散性を示
すアクリル繊維に関する。
従前、高靱性高弾性率アクリル繊維を、セメント、プ
ラスター、モルタル、コンクリートの如き無機マトリツ
クスや熱可塑性、熱硬化性重合体マトリツクスの如き有
機マトリツクス用強化材として用いることが知られてい
る。
しかしながら、かかる繊維を>2mmの長さで用いると
き、強化すべきマトリツクス中での均質性および分散性
に関しかなりの問題が生ずるため、該繊維の添加は、概
ね3重量%未満の非常に低い値に制限せねばならない。
しかしながら、このような量のアクリル繊維を含む強化
マトリツクスは、特に有機マトリツクスの場合十分な機
械的性質を示さない。
上記欠点は、アクリル繊維がガラス繊維とは異なり、
通常8〜15%程度の高い破断点伸びを有し、かくして混
合のあいだ、破断せずに容易に曲がるため非常に大きな
「絡み合い」を生じて、マトリツクスを構成する材料へ
の良好な侵入ないし分散が妨げられるという事実に由
る。かくして、不連続領域が形成され、それは材料を脆
くし、或るいは容易に変形しうるものとする。
高伸び率繊維の場合、それが「絡み合い」をきたす如
き位置付けにならぬよう高い曲げ強さを示す繊維を用い
ることによつて上記欠点を排除することができた。高い
曲げ強さを得る一つの方法は、大径繊維を用いて長さ/
直径比を低めることである。しかし、大径繊維は破断点
剛性が低く、同一重量とするときマトリツクスへの係留
面積が小さい。かくして、かかる繊維を用いて得られる
強化材料は所要の機械的性質を示さない。
然るに、本件出願人は、径<50ミクロン、長さ>3mm
の小径アクリル繊維を、各繊維の長さと径を関数として
変化する数の繊維で構成されたアグロメレート形で用い
るときにのみ、かかる繊維が上記欠点取分け「絡み合
い」現象をきたすことなく各種有機ないし無機マトリツ
クス用強化材として有利に用いられうることを発見し
た。
特に、分散性、均質性および耐屈曲性の最良結果は、 〔ここでLは繊維の長さ(mm)であり、Dは繊維の直径
(mm)である〕に等しいか又はそれより多数のアクリル
繊維を含むアグロメレートを用いることによつて達成さ
れる。
10〜50μ範囲の直径、1〜60mm範囲の長さを有するア
クリル繊維に(1)の関係を適用することにより、各ア
グロメレート中の好ましい繊維数に関し次のような表示
値が得られる。
上表から明らかなことは、繊維が10〜20μ程度と非常
に薄いとき繊維数の多いアグロメレートの使用が要求さ
れ、また逆に繊維が太いとき繊維数の少いアグロメレー
トの使用が要求される。而して、繊維が50μ以上のとき
それは個別に用いることもできる。本発明の実施に際
し、各アグロメレートに10より多い繊維数を含ませるこ
とが好ましい。
一般に、50μ未満の小径繊維は、それが極限引張強さ
および弾性率の、より高い特定値を有し、しかも単位重
量当りの、より高い表面積(強化すべき材料と相互に作
用)を有する点で強化材として特に好ましい。実際上、
繊維を粘性マトリツクスに混合する場合、たとえ、複合
製品に、より高い強度を付与する目的でより長い繊維が
推しようされるとしても、より均質なマトリツクスを得
るために、繊維長さは60mm未満とすることが好ましい。
用語「アクリル繊維」を本明細書で用いるとき、それ
は、アクリロニトリルの単独重合体、アクリロニトリル
を少くとも50重量%含み残り重量%がアクリロニトリル
と共重合しうるエチレン性不飽和コモノマーで占められ
る共重合体又は、重合アクリロニトリル総量>70重量%
の重合体ブレンドを湿式紡糸或るいは乾式紡糸すること
により取得されるものを意味する。
本発明の主題アグロメレートは、モルタル、コンクリ
ート、セメント、プラスター、ペイント、シーラント、
パフ、プラスチツク材料、ゴム等に美感、チキソトロー
プ、防縮性等と機械的応力に対する強度特性とを付与す
るためにこれら物質にブレンドして用いられる。後者の
強度特性に関して云えば、靱性>50cN/テツクス、初期
弾性率>1000cN/テツクス、破断点伸び15%の繊維が
好ましい。かかる繊維は本出願人の市販品で、よく知ら
れている。
本発明の主題アグロメレートを製造するのに、いずれ
の既知凝集性付与剤をも使用することができる。凝集性
付与剤は、アグロメレートの企図され適用目的として、
強化すべきマトリツクス中で可溶か或るいは膨潤又は溶
融し、而してマトリツクスへの混合工程後繊維同士を離
脱させる。
アグロメレートがモルタル、コンクリート、プラスタ
ー等の如き無機マトリツクスを強化すべく用いられる場
合、凝集性付与剤は該マトリツクスのアルカリ性溶液又
は水に溶け或るいは膨潤する試剤より選ばれる。それと
は反対に、アグロメレートがポリエステル、エポキシ、
ポリウレタン樹脂等の如き熱硬化性マトリツクスを強化
するのに用いられる場合、凝集性付与剤は好ましくは、
エチレングリコール、スチレン、トルエン等の如き有機
溶剤に可溶なタイプのものである。
本発明のアグロメレート製造に使用しうる水に溶け或
るいは膨潤する試剤の例はカルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸若しくはポ
リメタクリル酸、加水分解度が中位ないし高いポリビニ
ルアセテート、水に可溶ないし乳化性のアクリルおよび
(又は)メタクリル共重合体、アクリル酸アルキル、メ
タクリル酸アルキルおよび不飽和カルボン酸を含む共重
合体、尿素−ホルムアルデヒド樹脂等である。
有機溶剤に可溶の凝集性付与剤の例はポリウレタン樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等でありうる。
適用すべき凝集性付与剤の量は、繊維の直径、長さ、
結合させるべき繊維数、用いられる凝集性付与剤の種
類、そして繊維細断プロセスに依り異なりうる。通常、
かかる量は繊維に対し1〜30重量%好ましくは2〜10重
量%範囲である。
凝集性付与剤は、繊維を、連続方式ですなわち該繊維
の製造プロセスのあいだ適用し得、或るいは回分方式で
すなわち既製繊維に適用することができる。
連続方式に依れば、湿式紡糸の場合凝固浴から出てき
た繊維又は乾式紡糸の場合紡糸カラムから出てきた繊維
を、一段ないし多段延伸並びに乾燥および案内処理後凝
集付与剤の水溶液又は分散体に浸漬させる。次いで、繊
維束を絞り機にかけ、残留水を熱処理で除く。このよう
にして得られた乾燥せる結合繊維を、在来の細断機でイ
ンラインか或るいは後続工程で所望長さに切り刻む。
回分方式では、車両上に或るいはボビンとに配列され
た繊維を、連続牽引形態で、凝集性付与剤を含む水溶液
又は分散体内を通したのち、乾燥し、細断した。
本発明の好ましい具体化に依れば、アクリル繊維のア
グロメレートを次の如き工程で得ることができる。すな
わち、重合体をダイにより押出し、ダイから出てきたフ
イラメントを凝固し、洗浄且つ湿式延伸し、乾燥し、15
0〜200℃で案内(collapsing)し、プラスチツク状態の
フイラメントを総延伸比少くとも8にまで新たに延伸
し、ヒンダード収縮条件下でフイラメントを冷却し、凝
集性付与剤の水溶液又は分散体にフイラメントを通し、
該フイラメントをローラーで絞つて繊維/溶液比を約2
とし、120〜150℃で乾燥し、そして最後に凝集化フイラ
メントを50〜60℃のローラー上で冷却する。この凝集化
フイラメントはギロチン式細断機又はホイール式細断機
に連続して送ることができ、或るいは車両上に集められ
且つ別工程での細断に付される。
フイラメント同士の結合度は、細断および輸送工程並
びに袋入れないし包装工程に耐えるようなものでなけれ
ばならない。
本発明の一層の理解に資するためまた本発明を実際に
具体化するために、いくつかの非制限的例示例を示す。
例 比粘度0.340(ジメチルホルムアミド100ml中重合体0.
1gの溶液に関し25℃で測定)並びに100ミクロン未満85
%および100〜150ミクロン範囲15%の粒度分布を有する
アクリロニトリル単独重合体を全体に100ミクロン未満
の粒度分布となるよう微粉砕した。粉砕せる重合体を温
度30℃のジメチルアセトアミドに分散させて、固形分14
%の均質分散体を得、熱交換器に通すことにより150℃
で溶かした。
このようにして得た均質溶液を約100℃の温度に冷却
し、過し、直径52μの内腔500個を有するダイに33.3m
l/minの流量で送入した。フイラメントを、30℃の温度
に保つたジメチルアセトアミド50重量%および水50重量
%よりなる溶液中で凝固させ、そして速度2.3m/minの一
対のローラーにより延伸比V1/V0=0.083で収集した。
ここで、V1はローラーの周囲速度であり、V0は理論押出
速度である。
このようにして得たフイラメントを水で洗浄し、継続
的な延伸四段階で総延伸比7.5となるまで下記手順ない
し作業条件で同時延伸させた: 延伸フイラメントは仕上げ後、190℃で加熱せるロー
ラー上で乾燥し、三段階で下記条件下2.1の総延伸比で
乾式延伸せしめた: 延伸比 温 度 第一段階 1.6 190℃ 第二段階 1.2 170℃ 第三段階 1.1 160℃ 室温に冷却し且つボビン上に集めたフイラメントは下
記特性値を有した: 番 手:2.5dテツクス 靱 性:70cN/dテツクス 伸 び 率:8.7% モジユラス:2000cN/dテツクス このフイラメントを、凝集性付与剤として、ヘキスト
社よりAFILAN PSの商品名で市販されているポリビニル
アルコールの誘導体を含む水溶液に通した。水溶液から
出てきたフイラメントを次いで、二本のローラーで絞つ
た。溶液の濃度および繊維によつて運搬される液量は、
下記細断長さを関数とした変量の凝集性付与剤を有する
如きものとする。
細断長さ AFILAN PSの適用量 mm 重量% 6 1.5 20 4 30 5 48 7 フイラメントを130〜140℃で乾燥させた。
ミキサーに、 −水 1.5l −ポルトランド525セメント 2.5kg −粒度500μの仕上タイプ砂を装入した。 2.5kg この混合物を高速度で約1分間混練して、凝固物のな
い均質なものとした。次いで、先に得た高モジユラスポ
リアクリロニトリル繊維100gを30〜45分間にわたり低速
度攪拌下緩徐に加えた。加え終えたのち、更に30〜60秒
間常時低速度で攪拌し続けた。そのあと、混合物を20cm
×30cm面積、1.5cm高さのモールドに注入した。このよ
うにして得たスラブを相対湿度90%、温度20℃の室内で
7日間更に周囲条件下で21日間室内エージングした。ス
ラブを面積20cm×2.5cmのストリツプに截断し、これ
を、インストロン応力歪メーターで破断曲げ強さを測定
するのに用いた。この装置には、3/8in(9.5mm)径の支
持ローラー2本を、それら軸線間152.4mmの距離をおい
て設置した、曲げ破断用取付部品が備えられていた。荷
重に対し応答する第三ローラーも同じ3/8in径を有し、
先のローラー2本に対して中央部に位置していた。用い
られた変形速度は0.5mm/minであつた。
上記の如き態様で、二つのストリツプ(AおよびB)
試料を製造した。第一の材料(A)に対しては、凝集性
付与剤の水溶液で処理せず、而してフイラメントが個々
別々になつている12mm長さの前記ポリアクリニトリル繊
維を用いた。
第二の試料(B)に対しては、同じポリアクリロニト
リル繊維にして、凝集性付与剤AFILAN PSの水溶液で処
理したものを用いた。該繊維は、各々12mm長さの繊維約
300本で構成されるアグロメレート形状をなした。その
凝集性付与剤含量は約3重量%であつた。
破断曲げ強さの値は、 試料A=50kg/cm2および試料B=80kg/cm2であつた。
試料の破面を観察することにより、試料Aでは、繊維
が不均質な島形成模様で分布し、マトリツクスによつて
「湿潤」していない繊維束が存在したが;試料Bでは、
繊維がマトリツクス全体にわたり一様に分布ししかも該
マトリツクスによつて完全に「湿潤」していることがわ
かつた。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−10406(JP,A) 特開 昭61−6159(JP,A) 特開 昭61−6161(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】各々径<50ミクロン、長さが3mmより長く
    且つ60mm未満のステープルアクリル繊維同士を凝集性付
    与剤で結合させてなる、粘性有機ないし無機マトリック
    ス中で改良分散性を示す繊維アグロメートにして、次
    式: [ここでLは繊維の長さ(mm)であり、Dは繊維の直径
    (mm)である]により表わされる各アグロメレート当り
    のアクリル繊維数が10より多い繊維アグロメレート。
  2. 【請求項2】アクリル繊維が50cN/テックスより高い靱
    性、1000cN/テックスより高い初期弾性率及び15%以下
    の破断点伸びを有する、特許請求の範囲第1項記載の繊
    維アグロメレート。
  3. 【請求項3】凝集性付与剤が無機マトリックスのアルカ
    リ性溶液又は水に可溶であり或いは膨潤する、特許請求
    の範囲第1項又は2項記載の繊維アグロメレート。
  4. 【請求項4】凝集性付与剤がエチレングリコール、スチ
    レンまたはトルエンの如き有機溶剤である、特許請求の
    範囲第1〜3項のいずれか一項記載の繊維アグロメレー
    ト。
  5. 【請求項5】凝集性付与剤が繊維に対し1〜30重量%好
    ましくは2〜10重量%の量である、特許請求の範囲第1
    〜4項のいずれか一項記載の繊維アグロメレート。
JP62014323A 1986-01-31 1987-01-26 粘性有機ないし無機マトリツクス中改良分散性を示すアクリル繊維 Expired - Lifetime JPH0832578B2 (ja)

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