JPS60112657A - アクリル系重合体繊維及びその製造方法 - 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】 技術分野 本発明は、セメント添加用のアクリル系重合体繊維及び
その製造方法に関する。

従来技術 セメントの脆性を改良するために、古くから、アスベス
）ｔたは・ぐルゾをセメントに混入してセメント製品が
つくられてきた。石綿セメントｆｆ品及び・母ルプセメ
ント製品は長い期間に亘って使用されてきたか、これら
はセメントの脆性を十分に改良するものではなかった。

最近にガって、セメント補強用繊維として、ガラス繊維
、炭素繊維さらにポリプロピレン繊維が用いられるよう
になった。これらの繊維は、それぞれに特徴を有しては
いるが、一方で以下のような重大々欠点も有しており、
セメント改良用の切υ札となる繊維が出現していないの
が現状である。即ち、石綿の場合には上記欠点に加えて
公害問題で使用が規制される方向にあシ、ガラス繊維の
場合にはセメント中での長期安定性に不安があり、耐ア
ルカリガラス繊維は高価である。ポリプロピレン繊維は
剛性が低く、破断に至るまでの衝撃吸収能はあるが２、
見かけの補強効果にすぎず亀裂の拡大が著しい。炭素繊
維は理想に近い補強効果を発揮するが、セメント補強用
としては高価にすぎ特殊々用途にしか用いることはでき
ない。

このような状況に於て、アクリル系繊維の比較的良好ガ
セメント親和性を生かして、これをセメント補強用によ
シ適した形に改良する試みがなされている。

アクリル系繊維をセメント補強用に改良する方法として
２つの方向が考えられる。そのひとつは繊維の引張特性
即ちヤング率及び引張強度の向上であり、もうひとつは
セメントに混入し、硬化した後の繊維の引抜抵抗を向上
させる方向である。

本発明は、セメント中での引抜抵抗の向上を狙ったもの
であシ　そのために繊維の外表面に多数の粒状突起を生
せしめたものである。

従来よシ、繊維の風合や光沢の改良その他特徴ある性質
を持たせるために、アクリル系繊維の表面形状に変化音
もたせた改良がいくつか為されている。特開昭４８−２
４０３０．特開昭４８−５３０２６、特公昭３８−２０
１８、特公昭３８−２０２０、特公昭４６−３４９３３
では、アクリル系繊維の紡糸に於て周期的あるいは非周
期的に延伸倍率あるいは凝固浴中の半凝固糸にかかる張
力を変動させることによって、繊維の軸線方向に沿って
、繊維の太さを周期的あるいは非周期的な変化を与えて
いる。しかし、これらに於ては、本発明のような多数の
細かい突起を有するものではなく、繊維の径が比較的ゆ
るやかに変化しているにすぎない（したがって、このよ
うな繊維ではセメント中で高い引抜抵抗を有することは
でき々い）。

本発明により近い技術としては、特開昭５４−２３７２
６、特開昭５５−１５８３２２、特開昭５７−１６７４
１１ｄｆ知られている。これらに於ては、繊維の表面に
多数の不規則な凹凸を生せしめ、それによって麻様のし
ヤシ感、繊維間のからみ合いの向上、あるいは人工皮革
としての好適な柔軟性全発揮している。しかしながら、
これらに於る表面突起発現の技術はいずれも、主として
、凝固浴温度、凝固浴濃度の如き凝固の条件及び紡糸原
液の条件（濃度、粘度）を厳密にコントロールするもの
であり、またこれに加えてアクリロニトリル及びこれと
共重合可能カモノマーとの共重合組成を特定したもので
ある。即ち、従来のアクリロニ）　ＩＪル系合成繊維と
較べて極端に繊維特性が特異というものではない。これ
らの繊維をセメントに混入して、水を加えて混線全行ガ
うと、繊維表面の突起のためにストレートの繊維以上に
繊維が絡まり合い、均一な分散が不可能となる。

発明の目的 本発明の目的は、セメントに混入してセメント繊維複合
体となし、セメントの欠点である脆性を改良することが
できる繊維及びその製造方法全提供することである。

発明の概要 本発明者は、セメント中での均一分散が容易で且つセメ
ント硬化後の破断時に繊維の引抜抵抗の大きいしたがっ
てセメント補強効果の高いアクリル系繊維を得るべく研
究を進めてきた。その結果、無機質粉体をアクリル系繊
維に混入することにより繊維の表面に多数の粒状突起が
生成し、セメント中での引抜抵抗全向上させると共に繊
維は著しくばらけ易く々す、セメント中での分散が容易
となって、その結果すぐれたセメント補強効果全発揮す
ることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明によれば、平均粒子径が２．０μ以上１０
．０μ以下であシかつ４０μ以上の粒子径の粒子を含ま
ない無機質粉体を含有し、この無機質粉体によ多繊維外
表面に形成された多数の粒状突起を有し、前記粒状突起
は繊維断面における個々の突起の曲率半径の平均値が２
μ以上であり、かつ、繊維の任意断面において繊維の外
接円直径（Ｄ）と相隣る２個の凸部を結ぶ接線から凹部
の最深垂線の長さく１−）の比ｔ／Ｄが０，１以上とな
る四部を少なくとも１個有することを特徴とするセメン
ト添加用アクリル系重合体繊維が提供される。

発明の構成の具体的説明 本発明に係る繊維の断面の具体的な形状の模式図を第３
図に示した。個々の突起の曲率半径の平均値とは、ｒで
示した個々の突起の曲率半径すべての平均値である。

繊維外表面上の粒状突起は、繊維がセメント中で十分な
引抜抵抗全発揮するために、個々の突起の曲率半径は２
μ以上であることが必要であシ、これより小さい場合に
は十分引抜抵抗向上に寄与することはできない。また繊
維の任意断面に於る外接円直径（’Ｄ’）と、相隣る２
個の凸部を結ぶ接線から四部の最深垂線の長さくｊ）の
比ｔ／Ｄが０．１以上となる四部を少なくとも１個有す
る必要がある。、ｆｆ／Ｄが０．１より小さくなると繊
維表面は比較的滑らかになり引抜抵抗の向上には役立た
ない。

本発明に係る前述の如きアクリル光重７合体繊維は次の
如き方法によシ製造することができる。即ち、平均粒子
径が２．０μ以上１０．０μ以下であシかつ４０μ以上
の粒子径の粒子を含まない無機質粉体を濃度６７重量％
以上の硝酸水溶液に投入し、ミキサーにて１０５ｄｙｎ
ｅ／２ｍ以上の剪断力を加えて単粒子分散させたのち、
これにアクリル系重合体を溶解し、１０００　ｄｙｎｅ
／ｃ１ｎ以上の剪断力で１２時間以上混合して得られる
無機質粉体を均一に分散したアクリル系重合体溶液を、
紡糸口金を通して濃度４５重量％以下の硝酸水溶液から
なる凝固浴中に吐出し、凝固された無機質粉体を含むア
クリル系重合体繊維を排水中で５倍以上に延伸する方法
である。

無機質粉末をアクリル系繊維に混入する例は、つや消し
の目的で酸化チタンが広く用いられている他多くの先例
がある。しかし、それらは混入量が非常に少なく、原料
ポリマーに対して高々３重量ｔｌｂまでである。かなり
多量の無機粉体全混入した技術として若干の試みがあシ
、難燃、帯電防止、防黴、防菌の目的で酸化亜鉛、亜鉛
粉末、硼酸亜Ｍ８．Ｊｓ　−ｖ　Ａ’令、・ハ〜ｌ、Ｉ
レムａｍル追ス１イ１八スジτ　との場合でも混入量は
ポリマーに対して３０重量％が限度である。

本発明に類似の技術として特公昭４５−３９０５５があ
るが、そこに於てもシリカの添加量は重合体に対し３０
重ｆｔ％未満である。その代りシリカの粒子径が１０μ
〜１５０μと本発明よシも大きいが、この場合には紡目
詰り等紡糸性の低下をきたし、特に数デニール程度の通
常の細い繊維を得ることはほとんど不可能である。また
得られた繊維をセメント中に分散させた場合、ばらけ易
さよシも糸同志のからみ合いの方が支配的であり、セメ
ント混和剤としては満足できるものではない。

３０ｉ量％以上の無機粉末を加えてアクリル系の繊維を
紡糸すればさらに特徴ある繊維が得られる可能性がある
が、従来このよう表無機粉末の高含有率で糸を曳くこと
は極めて困難であった。高粘度のアクリル系重合体溶液
の中に多量の無機粉末を均一に分散することができず、
またこれを直径０．５洞以下の細い紡糸口金から安定し
て吐出させることはできず、目詰）が頻発する。また吐
出された糸条は延伸性がなく、わずかの延伸で破断に至
るＫすぎなかった。

本発明では、安定した紡糸延伸を可能にするために、高
粘度の紡糸原液に多量の無機質粉体をいかに均一に分散
させるか（工夫をこらした。その結果、次の技術を導入
することにより、均一分散した紡糸原液を得、安定な紡
糸延伸が可能になった。即ち、（１）予め６７重量％以
上の濃度の硝酸水溶液に無機質粉体を均一に分散させた
のち、これにアクリル重合体を溶解して紡糸原液とする
、（２）紡糸原液ｆ　１，０００　ｄｙｎｅ／ｃｒｎ以
上の剪断応力のもとて１２時間σ上攪拌する、（３）溶
剤が有機溶剤でなく無機質粉体と親和性の高い硝酸水溶
液を用いる、ことを併用して取り入れたところに本発明
の製造法の特徴がある。

本発明に於るアクリル系重合体は、好ましくはアクリロ
ニトリルを８０モルチ以上含むものであり、残部は共重
合成分として、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸
メチル、イタコン酸、メタクリル酸メチル、アクリル酸
アミド、アクリル酸ジメチルアミド、酢酸ｅニル、塩化
ビニルを用いることができる。アクリロニトリルの含有
量が８０モルチよシ小さくなるとセメント中での繊維の
安定性が低下して好ましくない。

本発明で用いられる無機質粉体は平均粒子径が２．０μ
以上１０．０μ以下で且つ４０μ以上の粒子を含まない
ものでなくてはならない。平均粒子径が２．０μより小
さい場合は本発明の粒状突起は生成せず、一方１０．０
μよシ大きいと紡口づまシが多発し、安定な紡糸ができ
ない。また平均粒子径がこの範囲内であっても４０μ以
上の粒子が含まれているとやはシ紡口つますが発生し、
糸切れが生ずるようになる。また無機質粉体は濃硝酸に
対して安定なものであれば何でもよいが、珪石、非晶質
シリカ、各種粘土鉱物、タルク、マイカ、α−アルミナ
、アタパルジャイト、ガラス粉末等が好適である。無機
質粉体の添加量は、アクリル系重合体に対して望ましく
は３０〜１００重量％である。３０重量％以下では粒状
突起の生成が必ずしも十分ではなく、１００重量嗟より
多くなると紡糸が著しく困難になる。

紡糸原液の生成に当っては、まず無機質粉体を、６７重
量％以上の硝酸水溶液に投入し、ミキサーにて１０５ｄ
ｙｎｅ／ｃｍ以上の剪断力を加えて単粒子分散させたの
ち、これにアクリル系重合体を溶解し、１．０００　ｄ
ｙｎｅ／ｃｒｎ以上の剪断力で１２時間以上混合するこ
とが必要であシ、この条件が満たされないと紡口づまり
を生じて紡糸は不可能となる。

また無機質粉体をシランカップリング剤で被覆して用い
れば、本発明の効果を損うことなく、より安定に紡糸及
び延伸が可能となシ、より引張特性の優れた繊維が得ら
れるようになる。

尚、本発明で言う無機質粉末の平均粒子径とは、コール
タ−カウンターを用いて測定した体積基準の積算粒度分
布に於る５０チに相当する粒子径（Ｄ５０値）を表わし
ている。

実施例 次に実施例により本発明をより詳細に説明する。

実施例１・ 平均粒径（Ｄ５０個。以下同じ）が３．３μで１５μ以
上の粒径のものを含まない珪石粉末４６８Ｆ　ｆｆｉ　
３１ｊツトルの濃度６９％硝酸水溶液に投入し混合機ス
ーパーディス・ぐ−サー（ヤマト科学製）によシ回転数
２万Ｒ，Ｐ、！ｉ’Ｌで４　Ｘ　１０　ｄｙｎｅ／ｓ＋
の剪断応力を加えて５分間攪拌して、珪石粉末Ｔｈ　−
成粒子に分散させた。この分散液に、アクリロニトリル
９３七ルチとアクリル酸メチル７モル係とから成るアク
リル共重合体の粉末ｅ７８１加え、これを攪拌羽根を備
えθ℃〜−３℃に温度匍ｊ御している槽中で１，０００
　ｄｙｎｅ／ｚの剪断応力を加えて１５時間混合して、
アクリル共重合体を完全に溶解し、珪石粉末を均一に分
散させた粘稠な溶液を得た。次に、これを紡糸原液とし
て０．２　ｍ径の円形孔を有する真鍮製紡糸口金よ５ｏ
℃〜−３℃の３５チ硝酸水溶液中に吐出し半凝固の糸条
とし、続いて水溶液中に導いて硝酸全水洗除去し、次い
で熱水中及び１．５　ｋｆｌ／ｃｍ２の加圧水蒸気中で
１０倍に延伸し、緊張下に１３０℃熱風中で乾燥した。

このようにしてアクリル共重合体に対し、珪石粉末を６
０重量−分散含有したアクリル系重合体繊維を得た。

この繊維の表面を電子顕微鏡で観察したところ表面に多
数の粒状突起が見られた（第１図（ａ））。

ガお、この繊維全焼成して灰分を分析したところアクリ
ル重合体に対し、５９重量％の珪石粉末が含まれている
ことが確認された（繊維■）。

比較例１ 実施例１に於る珪石粉末の代りに、平均粒径０．３μの
珪石粉末を用いて、実施例１と同様にして、延伸倍率１
０倍の延伸糸を得た（繊維ｌ１１）。

この繊維の表面状態を電子顕微鏡で観察したところ、第
１図（ｃ）に見られるように粒状の突起は見られず、表
面がやや荒れているに過ぎなかった。

比較例２ 実施例１に於る珪石粉末の代シに、平均粒径１０μで４
４μ以上の粒子を２チ含有する珪石粉末を用いて紡糸を
行なった。しかし、５倍の延伸を加えたところ直ちに糸
は切断した。のみならず５分後には紡口ノズルに詰りを
生じ、紡糸不可能となった。

実施例２ 実施例１の珪石粉末の代シに、平均粒径４．３μで３０
μ以上の粒子を含まないメルクをアクリル系重合体に対
して４５重量％加えて、実施例１と同様にして延伸倍率
１０倍の延伸糸を得た（繊維■）。表面状態は第１図面
に見られるように多数の粒状突起を生成していた。

実施例３ 繊維１．ＩＩ、Ｉ［ｌ、並びに■（特開昭５４−２３７
２６の実施例１にならって紡糸した鱗片状突起を有する
アクリル系重合体繊維）及び■（無機粉末を含まない一
定した円形断面を有す不アクリロニトリＡ／２３モルチ
、アクリル酸メチル７モルチから成るアクリル系重合体
繊維を延伸倍率１６倍で延伸）をそれぞれ６■の長さに
切断して、次のようにセメントと混合してセメント繊維
複合体を得た。

セメントｉ、ｏｏｏ、＠に対し水１２３０ｐと上記各繊
維をそれぞれ体積で２％添加し、オムニミキサー（千代
田技研工業（株）製）中で２０分間混練した。これをフ
ェルトにはさんで３にν１２の圧力で加圧し、１０ｍ厚
の成形板を得た。１日間放置後、６０℃の蒸気中で６時
間養生したのち、曲げ強度試験を行なった。その結果を
第２図に示した。本発明の繊維Ｉ、■はセメント中での
引抜抵抗が大きくすぐれたセメント繊維複合体が得られ
たが、繊維■、■は、表面に有効な突起がないため、繊
維の引抜が多く、補強効果が低いかまたはほとんど効果
がなかった。繊維■はばらけ易さが賦与されておらず、
混線中に繊維同志がからみ合い均一に分散せず、補強効
果は見られ寿かうた。なお第１表に各繊維の引張特性を
示した。

第　１　表 以上の説明及び実施例で明らかなように、本発明によシ
得られる多数の粒状突起を有するアクリル系重合体繊維
は、安価にして且つ優れたセメント補強性を有するもの
である。

また本発明の繊維の補強性は、各種骨材及びフィラーを
含むセメント糸に添加しても有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維表面の走査型電子顕微鏡写真であり、（ａ
）　、　（ｂ）はそれぞれ実施例１及び２の本発明の粒
状突起を有する繊維Ｉ及び■でちゃ、（Ｃ）は比較例１
の繊維■である。第２図は実施例３のセメント繊維複合
板の曲げたわみ〜曲げ応力図であり、曲想（＋）　、　
（Ｉｆ）　、　（ＩＩ）　、　（Ｆ／）　；　（Ｖ）は
それぞれ繊維１．ＩＩ。 １１、ＩＶ、Ｖ’に混合した試験体である。なお太線は
セメント単味の場合である。また、第３図は本発明の繊
維断面の模式図であり、ａは外接円、Ｄは外接円の直径
、ｂは相隣る２個の凸部を結ぶ接線、ｔは接線より凹部
最深部へ下ろした垂線の長さ、ｒは各突起の曲率半径を
示す。 第１図（（］） ｂ）　”　””　パ゛ 箒１図（Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平均粒子径が２．０μ以上１０．０μ以下であシか
   つ４０μ以上の粒子径の粒子を含まない無機質粉体を含
   有し、この無機質粉体により繊維外表面に形成された多
   数の粒状突起を有し、前記粒状突起は繊維断面における
   個々の突起の曲率半径の平均値が２μ以上であり、かつ
   、繊維の任意断面において繊維の外接円直径ＣＤ）と相
   隣る２個の凸部を結ぶ接線づ１ら凹部の最深垂線の長さ
   くｔ）の比ｔ／Ｄが０．１以上となる凹部全少なくとも
   １個有することを特徴とするセメント添加用アクリル系
   重合体繊維。 ２、前記アクリル系重合体が８０モルチ以上のアクリロ
   ニ）　ＩＪルを含有する特許請求の範囲第１項記載のア
   クリル系重合体繊維。 ３、無機質粉体が珪石、カオリン、タルク、α−アルミ
   ナ、非晶質シリカ又はマイカである特許請求の範囲第１
   項記載のアクリル系重合体繊維。 ４、無機質粉体の含有量がアクリル系重合体に対して３
   ０重量％超１００重量−未満である特許請求の範囲第１
   項記載のアクリル系重合体繊維。 ５、平均粒子径が２．０μ以上１０．０μ以下であシか
   つ４０μ以上の粒子径の粒子を含１ない無機質粉体を濃
   度６７重量％以上の硝酸水溶液に投入し、ミキサーにて
   １０）ｄｙｎｅ／ｃｒｎ以上の剪断力を加えて単粒子分
   散させたのち、これにアクリル系重合体を溶解し、１０
   ００ｄｙｎｅ／ｃｒｎ以上の剪断力で１２時間以上混合
   して得られる無機質粉体を均一に分散したアクリル系重
   合体溶液を、紡糸口金を通して濃度４５重量−以下の硝
   酸水溶液からなる凝固浴中に吐出し、凝固された無機質
   粉体金倉むアクリル系重合体繊維を沸水中で５倍以上に
   延伸することを特徴とするアクリル系重合体繊維の製造
   法。 ６、前記アクリル系重合体が８０モル係以上のアクリロ
   ニトリルを含有する特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７、無機質粉体がシランカップリング剤で被覆された粒
   子からなる特許請求の範囲第５項記載の方法。