JPWO2013089175A1 - Cement reinforcing fiber, method for producing the same, and hardened cement - Google Patents

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Abstract

本発明のセメント補強用繊維の製造方法は、ポリプロピレン繊維からなるセメント補強用繊維の製造方法であって、Z平均分子量Mzが100万以上、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが5を超えるポリプロピレンを300〜400℃の温度で溶融紡糸し、延伸することにより、Mzが100万未満、Mw/Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維を得る。本発明のセメント補強用繊維は、上記の製造方法により得られたセメント補強用繊維であって、Mzが100万未満、Mw/Mnが4を超え5以下の範囲である。本発明のセメント硬化体は、上記の製造方法により得られたセメント補強用繊を含む。本発明は、コストが安く、高結晶性のポリプロピレンを用いなくても高結晶性のポリプロピレン繊維を得ることができるセメント補強用繊維、その製造方法及びセメント硬化体を提供する。The method for producing a cement reinforcing fiber of the present invention is a method for producing a cement reinforcing fiber made of polypropylene fiber, wherein the Z average molecular weight Mz is 1 million or more, and the weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn exceeds 5. Is melt-spun at a temperature of 300 to 400 ° C. and stretched to obtain polypropylene fibers having Mz of less than 1 million and Mw / Mn of more than 4 and 5 or less. The cement reinforcing fiber of the present invention is a cement reinforcing fiber obtained by the above production method, and has a Mz of less than 1,000,000 and an Mw / Mn of more than 4 and less than 5. The hardened cement body of the present invention includes a cement reinforcing fiber obtained by the above production method. The present invention provides a fiber for cement reinforcement, a method for producing the same, and a hardened cement body, which are low in cost and can obtain a highly crystalline polypropylene fiber without using a highly crystalline polypropylene.

Description

本発明は、ポリプロピレンからなるセメント補強用繊維、その製造方法及びセメント硬化体に関する。   The present invention relates to a cement reinforcing fiber made of polypropylene, a method for producing the same, and a hardened cement body.

ポリプロピレン繊維は強度がありかつ軽量であるため、産業用途などに幅広く用いられている。コンクリートおよびモルタルのような水硬性硬化体の衝撃強度や曲げ強度を強化するために、ポリプロピレン、ビニロン等からなる短繊維が補強用繊維として用いられている。補強用繊維は、繊維強度や繊維伸度に優れた繊維が用いられており、優れた強度や伸度を有する繊維を得るために、ポリマーの選定などが行われてきた。   Polypropylene fibers are widely used for industrial applications because they are strong and lightweight. In order to reinforce the impact strength and bending strength of hydraulic hardened bodies such as concrete and mortar, short fibers made of polypropylene, vinylon or the like are used as reinforcing fibers. As the reinforcing fiber, a fiber excellent in fiber strength and fiber elongation is used. In order to obtain a fiber having excellent strength and elongation, a polymer has been selected.

例えば、特許文献1には、Q値、沸騰n−ヘプタン不溶分、アイソタクチックペンタッド分率などが特定の範囲である高結晶性ポリプロピレン繊維が提案されている。この提案は、分子量分布が狭く、分子量が整っているポリプロピレンを使用することにより、紡糸の際に糸が引き取り易く、延伸倍率も大きくでき高強度の繊維が得られる利点があり、現在も実用化されている技術である。特許文献2には、アイソタクチックペンタッド分率や吸熱ピーク形状、融解エンタルピー変化量が特定の範囲のポリプロピレン繊維が提案されている。   For example, Patent Document 1 proposes a highly crystalline polypropylene fiber having a specific range of Q value, boiling n-heptane insoluble content, isotactic pentad fraction, and the like. This proposal has the advantage that by using polypropylene with a narrow molecular weight distribution and a uniform molecular weight, the yarn can be easily taken up during spinning, the draw ratio can be increased, and a high-strength fiber can be obtained. Technology. Patent Document 2 proposes a polypropylene fiber having a specific range of isotactic pentad fraction, endothermic peak shape, and amount of change in melting enthalpy.

しかし、従来から提案されている高結晶性ポリプロピレン繊維は、分子量を整えるために特殊な触媒や重合条件を採用しているためにコストが高いという問題があった。   However, the conventionally proposed highly crystalline polypropylene fiber has a problem of high cost because it employs a special catalyst and polymerization conditions for adjusting the molecular weight.

特開平05−170497号公報JP 05-170497 A 特開2008−266871号公報JP 2008-266871 A

本発明は、上記従来の問題を解決するため、コストが安く、高結晶性のポリプロピレンを用いなくても高結晶性のポリプロピレン繊維を得ることができるセメント補強用繊維、その製造方法及びセメント硬化体を提供する。   In order to solve the above-described conventional problems, the present invention provides a cement reinforcing fiber that is low in cost and capable of obtaining a highly crystalline polypropylene fiber without using a highly crystalline polypropylene, a method for producing the same, and a cement cured body I will provide a.

本発明のセメント補強用繊維の製造方法は、ポリプロピレン繊維からなるセメント補強用繊維の製造方法であって、Z平均分子量Mzが100万以上、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが5を超えるポリプロピレンを300〜400℃の温度で溶融紡糸し、延伸することにより、Z平均分子量Mzが100万未満、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維を得ることを特徴とする。   The method for producing a cement reinforcing fiber of the present invention is a method for producing a cement reinforcing fiber made of polypropylene fiber, wherein the Z average molecular weight Mz is 1 million or more, and the weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn exceeds 5. To obtain a polypropylene fiber having a Z-average molecular weight Mz of less than 1 million and a weight-average molecular weight Mw / number-average molecular weight Mn of more than 4 and 5 or less. Features.

本発明のセメント補強用繊維は、上記の製造方法により得られたセメント補強用繊維であって、Z平均分子量Mzが100万未満、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維であることを特徴とする。   The fiber for cement reinforcement of the present invention is a fiber for cement reinforcement obtained by the above production method, wherein the Z average molecular weight Mz is less than 1,000,000, and the weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn exceeds 4 and is 5 or less. A range of polypropylene fibers.

本発明のセメント硬化体は、上記の製造方法により得られたセメント補強用繊維を含むことを特徴とする。   The hardened cement body of the present invention is characterized by including a cement reinforcing fiber obtained by the above production method.

本発明の製造方法を用いれば、コストが安く、結晶性が低いポリプロピレンや、分子量分布が広いポリプロピレンを用いても、高結晶性のポリプロピレンや分子量分布の狭いポリプロピレンを用いた場合と同程度の単繊維強度や単繊維伸度を有するセメント補強用ポリプロピレン繊維を得ることができる。   If the production method of the present invention is used, a low-cost polypropylene with a low crystallinity or a polypropylene with a wide molecular weight distribution can be used in the same degree as when a highly crystalline polypropylene or a polypropylene with a narrow molecular weight distribution is used. A cement reinforcing polypropylene fiber having fiber strength and single fiber elongation can be obtained.

一般に、分子量分布が広いポリプロピレンを用いたセメント補強用繊維は、高分子鎖部分と低分子鎖部分とで変形しやすさが異なるため、溶融ポリマーの一部に張力が集中して、ネッキングが発生する場合がある。さらに、延伸工程では、高分子鎖部分と低分子鎖部分とで延伸変形可能温度が異なるため、繊維全体を均一に配向させることが困難になり、結果として、最大延伸倍率が低くなる。しかし、本発明の製造方法で製造した繊維は、紡糸温度が高いことに起因して、分子量が大きい(例えば、100万以上の)分子鎖が熱分解されやすいため、比較的、分子量の揃った状態となり、上記の可紡性や延伸性の問題点が解決される。   In general, cement reinforcing fibers using polypropylene with a wide molecular weight distribution have different ease of deformation between the polymer chain part and the low molecular chain part, so tension is concentrated on a part of the molten polymer and necking occurs. There is a case. Furthermore, in the stretching step, the temperature at which stretch deformation is possible differs between the polymer chain portion and the low molecular chain portion, making it difficult to orient the entire fiber uniformly, and as a result, the maximum draw ratio is lowered. However, the fibers produced by the production method of the present invention are relatively uniform in molecular weight because molecular chains having a large molecular weight (for example, 1 million or more) are easily pyrolyzed due to a high spinning temperature. Thus, the problems of spinnability and stretchability are solved.

図1は本発明の一実施例と比較例の分子量分布を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing molecular weight distributions of an example of the present invention and a comparative example.

本発明は、セメントに混合されて用いられるポリプロピレン繊維であって、コンクリートやモルタルなどの水硬化体の強度を向上させるための補強用繊維に関する。この繊維は溶融紡糸によって製造される。溶融紡糸に供給するポリプロピレンは、Z平均分子量Mzが100万以上、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが5を超えるものである。入手しやすい観点から、溶融紡糸に供給するポリプロピレンは、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが5.1以上であることが好ましい。このポリプロピレンを300〜400℃の温度で溶融紡糸し、延伸する。通常の溶融紡糸の温度300℃未満より高い温度を採用し、高分子量のポリマーの熱分解を利用して比較的分子量の揃った状態のポリマーとし、可紡性と延伸性を良好にする。このようにして、Z平均分子量Mzが100万未満、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維を得る。   The present invention relates to a reinforcing fiber for improving the strength of a water-cured body such as concrete or mortar, which is a polypropylene fiber mixed with cement. This fiber is produced by melt spinning. The polypropylene supplied to melt spinning has a Z average molecular weight Mz of 1 million or more and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of more than 5. From the viewpoint of easy availability, the polypropylene supplied to melt spinning preferably has a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of 5.1 or more. This polypropylene is melt-spun at a temperature of 300 to 400 ° C. and stretched. A temperature higher than the ordinary melt spinning temperature of less than 300 ° C. is employed, and a polymer having a relatively uniform molecular weight is obtained by utilizing thermal decomposition of a high molecular weight polymer, thereby improving spinnability and stretchability. In this way, polypropylene fibers having a Z average molecular weight Mz of less than 1 million and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of more than 4 and 5 or less are obtained.

上記において、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnの値はポリマーの多分散度を示し、数値が小さいほど分子量分布は狭いことを意味する。   In the above, the value of weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn indicates the polydispersity of the polymer, and the smaller the value, the narrower the molecular weight distribution.

溶融紡糸の温度は330〜380℃の範囲が好ましく、より好ましくは340〜370℃の範囲である。溶融紡糸の温度が上記の範囲であれば、熱分解による高分子量ポリマーの分子量の調整の制御がさらに安定する。また、過度にポリマー鎖が熱分解して、繊維強度などが低下することが少ない。なお、熱分解は溶融ポリマーの滞留時間によっても影響を受けるが、滞留時間は実用的生産では変化させることは困難であり、通常の滞留時間(約5〜15分)を採用する。   The temperature of melt spinning is preferably in the range of 330 to 380 ° C, more preferably in the range of 340 to 370 ° C. If the temperature of melt spinning is in the above range, the control of adjusting the molecular weight of the high molecular weight polymer by thermal decomposition is further stabilized. In addition, the polymer chain is not excessively thermally decomposed to reduce the fiber strength and the like. Although thermal decomposition is also affected by the residence time of the molten polymer, it is difficult to change the residence time in practical production, and a normal residence time (about 5 to 15 minutes) is adopted.

上記において、紡糸(溶融紡糸)温度は、原料ポリマーが繊維化される間に加えられる温度のうち、最も高い温度域の温度をいい、例えば、ポリマー混練機内温度、押出機内温度、紡糸金口温度のいずれであってもよい。   In the above, the spinning (melt spinning) temperature refers to the temperature in the highest temperature range among the temperatures added while the raw material polymer is made into fibers, for example, the temperature inside the polymer kneading machine, the temperature inside the extruder, the spinneret temperature. Any of these may be used.

本発明の製造方法においては、ポリマー混練機内及び/又は押出機内の温度を300〜400℃とすることが好ましく、325〜365℃とすることがより好ましい。ポリマー混練機内及び/又は押出機内の温度を300℃以上にすることにより、高分子量のポリマーの熱分解を促進する。また、ポリマー混練機及び/又は押出機内の温度を400℃以下にすることにより、過度な熱分解が起こり難くし、極端に分子量が低下して繊維強度などが低下することを抑制する。   In the production method of the present invention, the temperature in the polymer kneader and / or the extruder is preferably 300 to 400 ° C, more preferably 325 to 365 ° C. By setting the temperature in the polymer kneader and / or the extruder to 300 ° C. or higher, the thermal decomposition of the high molecular weight polymer is promoted. Further, by setting the temperature in the polymer kneader and / or the extruder to 400 ° C. or less, excessive thermal decomposition is hardly caused, and the molecular weight is extremely reduced to suppress the fiber strength and the like from being lowered.

本発明の製造方法においては、紡糸金口の温度をポリマー混練機内及び/又は押出機内の温度より、10℃以上低くすることが好ましく、30℃以上低くすることがより好ましい。かかる構成にすると、紡糸温度が300℃以上であっても、フィラメント引取時に紡糸フィラメント同士が融着することがない又は少ない。具体的には、紡糸金口の温度を255〜295℃とすることが好ましい。   In the production method of the present invention, the temperature of the spinneret is preferably 10 ° C. or more, more preferably 30 ° C. or more, lower than the temperature in the polymer kneader and / or the extruder. With such a configuration, even when the spinning temperature is 300 ° C. or higher, the spinning filaments are not fused or little during filament take-up. Specifically, the temperature of the spinneret is preferably 255 to 295 ° C.

溶融紡糸に供給するポリプロピレン(ポリプロピレンペレット)の融解エンタルピーΔHP1は80J/g未満が好ましく、より好ましくは50J/g以上80J/g未満であり、さらに好ましくは50〜79J/gである。融解エンタルピーΔP1は高いほど結晶性がよいことを示す。ポリプロピレンペレットの融解エンタルピーΔHP1が80J/g未満であると、熱分解しやすく、特に本発明の効果を得やすい。The melting enthalpy ΔH P1 of polypropylene (polypropylene pellets) supplied to melt spinning is preferably less than 80 J / g, more preferably 50 J / g or more and less than 80 J / g, and even more preferably 50 to 79 J / g. Melting enthalpy delta P1 indicates a higher that crystallinity is good. When the melting enthalpy ΔH P1 of the polypropylene pellets is less than 80 J / g, thermal decomposition tends to occur, and the effects of the present invention are particularly easily obtained.

本発明の繊維は、繊維化後の融解エンタルピーΔHが、100J/g以上であることが好ましく、110J/g以上であることがより好ましい。繊維化後の融解エンタルピーΔHが100J/g以上であると、単繊維強度に優れた繊維を得やすい。なお、ΔHの好ましい上限は140J/gである。Fibers of the present invention, the melting enthalpy [Delta] H F after fiberization, is preferably 100 J / g or more, and more preferably 110J / g or more. When the melting enthalpy [Delta] H F after fiberization is 100 J / g or more, it tends to give a fiber excellent in single fiber strength. A preferable upper limit of the [Delta] H F is 140 J / g.

本発明の繊維は、下記の方法によって測定される融解エンタルピーΔHP2が、80〜100J/gであることが好ましい。ΔHP2は、繊維化後に一度溶融させて、再固化させたときのポリマーの融解エンタルピーであり、繊維配向を解いた状態でのポリマーの結晶化度を示す。また、ΔHP2は、値が大きい程ポリマーの自然配向性が高いことを示す。Fibers of the present invention, the melting enthalpy [Delta] H P2 measured by the following method is preferably a 80~100J / g. ΔH P2 is the melting enthalpy of the polymer when it is once melted after fiberization and re-solidified, and indicates the crystallinity of the polymer in a state where the fiber orientation is released. Further, [Delta] H P2 indicates a high natural orientation of the larger the value polymer.

(ΔHP2の測定方法)
繊維を20℃から200℃まで、10℃/分の速度で昇温し、次いで、200℃から20℃まで、10℃/分の速度で降温して、再度、20℃から200℃まで10℃/分の速度で昇温したときの吸熱エネルギーを融解エンタルピーΔHP2とする。
(Measuring method of ΔH P2 )
The fiber is heated from 20 ° C. to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min, then lowered from 200 ° C. to 20 ° C. at a rate of 10 ° C./min, and again from 20 ° C. to 200 ° C. at 10 ° C. / endothermic energy when it was elevated at a rate and enthalpy of fusion [Delta] H P2.

本発明の繊維は、ΔH−ΔHP2が25J/g以上であることが好ましい。ΔH−ΔHP2は、繊維の配向性からポリマーの自然配向性を除いた値であり、繊維状態の分子鎖の結晶配向の度合を示す指標である。ΔH−ΔHP2が25J/g以上であると、分子鎖が規則的に整列している割合が高く、結晶性の低いポリマーを用いた場合であっても、単繊維強度や繊維伸度に優れた繊維を得ることができる。また、このような繊維は、乾熱収縮率が低く、延伸工程後に繊維が収縮する現象(延伸戻り)が小さいことが予想される。Fibers of the present invention is preferably [Delta] H F - [Delta] H P2 is 25 J / g or more. ΔH F −ΔH P2 is a value obtained by removing the natural orientation of the polymer from the orientation of the fiber, and is an index indicating the degree of crystal orientation of the molecular chain in the fiber state. When ΔH F −ΔH P2 is 25 J / g or more, the proportion of regularly aligned molecular chains is high, and even when a polymer with low crystallinity is used, the single fiber strength and fiber elongation are improved. Excellent fibers can be obtained. Further, such a fiber is expected to have a low dry heat shrinkage and a small phenomenon (stretching return) that the fiber shrinks after the stretching step.

本発明において、溶融紡糸に供給するポリプロピレンのZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが3を超え、ポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが2.55を超え3未満であることが好ましい。より好ましくは、溶融紡糸に供給するポリプロピレンのZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが3.1以上であり、ポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが2.60〜2.95である。Z平均分子量Mz/重量平均分子量Mwもポリマーの多分散度を示しており、ポリプロピレンペレットは比較的分子量分布が広いが、ポリプロピレン繊維は比較的分子量分布が狭いことを意味している。このようなポリプロピレンペレットは比較的安価に入手できる。   In the present invention, it is preferable that the Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of the polypropylene supplied to melt spinning exceeds 3, and the Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of the polypropylene fiber exceeds 2.55 and less than 3. . More preferably, the Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of polypropylene supplied to melt spinning is 3.1 or more, and the Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of polypropylene fiber is 2.60 to 2.95. . Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw also indicates the polydispersity of the polymer, which means that polypropylene pellets have a relatively wide molecular weight distribution, but polypropylene fibers have a relatively narrow molecular weight distribution. Such polypropylene pellets are available at a relatively low cost.

本発明のセメント補強用繊維は、Z平均分子量Mzが100万未満であり、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維である。好ましくは、上記セメント補強用繊維は、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4.1〜5の範囲のポリプロピレン繊維である。また、上記ポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが2.55を超え3未満であることが好ましく、より好ましくは2.6〜2.95である。このようなポリプロピレン繊維は比較的分子量分布が狭くなっている。   The cement reinforcing fiber of the present invention is a polypropylene fiber having a Z average molecular weight Mz of less than 1,000,000 and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of more than 4 and 5 or less. Preferably, the fiber for cement reinforcement is a polypropylene fiber having a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of 4.1 to 5. Moreover, it is preferable that Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of the said polypropylene fiber is more than 2.55 and less than 3, More preferably, it is 2.6-2.95. Such polypropylene fibers have a relatively narrow molecular weight distribution.

本発明は、溶融紡糸に供給するポリプロピレンの数平均分子量Mnに対する紡糸後のポリプロピレン繊維の数平均分子量Mnの割合が、0.9〜1.1であることが好ましく、0.95〜1.05であることがより好ましい。Mn/Mnは、繊維化前後の数平均分子量の変化量を示しており、値が1に近いほど、繊維化前後での数平均分子量の変化が少ないことを示す。Mn/Mnが、0.9〜1.1の範囲内であると、熱分解して分子量が変化した分子の数が少なく、繊維強度が極端に低い繊維となることを抑制する。In the present invention, the ratio of the number average molecular weight Mn F of the polypropylene fiber after spinning to the number average molecular weight Mn P of polypropylene supplied to melt spinning is preferably 0.9 to 1.1, and preferably 0.95 to 1 .05 is more preferable. Mn F / Mn P indicates the amount of change in the number average molecular weight before and after fiberization, and the closer the value is to 1, the smaller the number average molecular weight before and after fiberization. When Mn F / Mn P is in the range of 0.9 to 1.1, the number of molecules whose molecular weight has been changed due to thermal decomposition is small, and the fiber strength is suppressed from becoming extremely low.

具体的には、溶融紡糸に供給するポリプロピレンペレットの数平均分子量Mnは、5〜10万であることが好ましく、5.5〜8万であることがより好ましい。また、紡糸後のポリプロピレン繊維の数平均分子量Mnは、5〜10万であることが好ましく、5.5〜8万であることがより好ましい。   Specifically, the number average molecular weight Mn of polypropylene pellets supplied to melt spinning is preferably 50,000 to 100,000, and more preferably 5.5 to 80,000. Moreover, the number average molecular weight Mn of the polypropylene fiber after spinning is preferably 50,000 to 100,000, more preferably 5.5 to 80,000.

本発明において、溶融紡糸に供給するポリプロピレンの重量平均分子量Mwに対する紡糸後のポリプロピレン繊維の重量平均分子量Mwの割合が、0.6〜0.9であることが好ましく、0.7〜0.8であることがより好ましい。Mw/Mwは、繊維化前後の重量平均分子量の変化量を示しており、値が小さいほど、繊維化後に高分子量のポリマーが減少したことを示す。Mw/Mwが、0.6〜0.9の範囲内であると、高分子量のポリマーの一部が適度に分解したことに起因して、分子量分布が狭くなり、配向しやすい繊維が得られる。In the present invention, the ratio of the weight average molecular weight Mw F of the polypropylene fiber after spinning to the weight average molecular weight Mw P of polypropylene supplied to melt spinning is preferably 0.6 to 0.9, and preferably 0.7 to 0. .8 is more preferable. Mw F / Mw P indicates the amount of change in the weight average molecular weight before and after fiberization, and the smaller the value, the lower the high molecular weight polymer after fiberization. When Mw F / Mw P is in the range of 0.6 to 0.9, a part of the high molecular weight polymer is moderately decomposed, resulting in a narrow molecular weight distribution and a fiber that is easily oriented. can get.

具体的には、溶融紡糸に供給するポリプロピレンの重量平均分子量Mwは、30〜45万であることが好ましく、35〜40万であることがより好ましい。また、紡糸後のポリプロピレン繊維の重量平均分子量Mwは、20〜35万であることが好ましく、25〜30万であることがより好ましい。Specifically, the weight average molecular weight Mw P of polypropylene supplied to melt spinning is preferably from 30 to 450,000, and more preferably from 35 to 400,000. Moreover, it is preferable that it is 20-350,000, and, as for the weight average molecular weight Mw F of the polypropylene fiber after spinning, it is more preferable that it is 25-300,000.

本発明において、溶融紡糸に供給するポリプロピレンのZ平均分子量Mzに対する紡糸後のポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mzの割合が、0.5〜0.8であることが好ましく、0.6〜0.7であることがより好ましい。Mz/Mzは、繊維化前後のZ平均分子量の変化量を示しており、値が小さいほど、繊維化後に高分子量のポリマーが減少したことを示す。Mz/Mzが、0.5〜0.8の範囲内であると、高分子量のポリマーの一部が適度に分解したことに起因して、分子量分布が狭くなり、配向しやすい繊維が得られる。In the present invention, the ratio of the Z average molecular weight Mz F of the polypropylene fiber after spinning to the Z average molecular weight Mz P of the polypropylene supplied to melt spinning is preferably 0.5 to 0.8, and 0.6 to 0 .7 is more preferable. Mz F / Mz P indicates the amount of change in the Z average molecular weight before and after fiberization, and the smaller the value, the lower the high molecular weight polymer after fiberization. When Mz F / Mz P is within the range of 0.5 to 0.8, a part of the high molecular weight polymer is moderately decomposed, resulting in a narrow molecular weight distribution and a fiber that is easily oriented. can get.

具体的には、溶融紡糸に供給するポリプロピレンのZ平均分子量Mzは、100万以上であり、上限は特に限定されないが、例えば、上限は200万であってよい。また、紡糸後のポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mzは、100万未満であり、60〜95万であることが好ましく、70〜80万であることがより好ましい。Specifically, Z average molecular weight Mz P polypropylene supplied to the melt spinning is 1,000,000 or more, the upper limit is not particularly limited, for example, the upper limit may be 200 to 250,000. Moreover, the Z average molecular weight Mz F of the polypropylene fiber after spinning is less than 1,000,000, preferably 60 to 950,000, and more preferably 700 to 800,000.

本発明において、溶融紡糸に供給するポリプロピレンのアイソタクチックペンタッド分率(以下、IPFともいう。)が90%以上であることが好ましく、93%以上であることがより好ましい。IPFが90%以上であると、熱分解が起こりやすい。これは、ポリプロピレンの熱分解が、アイソタクチック部位、すなわち、不斉炭素が同じ絶対配置を持つ構造部で起こりやすいためであると予想される。   In the present invention, the isotactic pentad fraction (hereinafter also referred to as IPF) of polypropylene supplied to melt spinning is preferably 90% or more, and more preferably 93% or more. Thermal decomposition tends to occur when the IPF is 90% or more. This is presumably because the thermal decomposition of polypropylene tends to occur at isotactic sites, that is, structures where the asymmetric carbon has the same absolute configuration.

本発明において、ポリプロピレンの重合方法はいかなる方法でもよい。例えば、メタロセン触媒によって重合されたものでもよいし、チーグラー・ナッタ触媒によって重合されたものでもよい。上記ポリプロピレンは、プロピレンの単独重合体であってもよく、プロピレンと他の炭素数2〜20程度のα−オレフィンとの共重合体であってもよい。   In the present invention, any method of polymerizing polypropylene may be used. For example, it may be polymerized with a metallocene catalyst or polymerized with a Ziegler-Natta catalyst. The polypropylene may be a homopolymer of propylene or a copolymer of propylene and another α-olefin having about 2 to 20 carbon atoms.

本発明のセメント補強用繊維には無機粒子が分散されていてもよい。ポリプロピレン繊維に無機粒子を分散させておくと、セメントなどの水硬性材料との親和性がさらに高くなり、セメント硬化体などの水硬性硬化体の強度も高くなる。また、繊維の見かけ比重が大きくなることに起因して、分散中に繊維が浮かびにくい。ポリプロピレン繊維100質量%に対し、無機粒子の含有量は、0.1〜20質量%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜10質量%の範囲である。   Inorganic fibers may be dispersed in the cement reinforcing fiber of the present invention. When inorganic particles are dispersed in polypropylene fibers, the affinity with a hydraulic material such as cement is further increased, and the strength of a hydraulic cured body such as a cement cured body is also increased. In addition, the fiber is less likely to float during dispersion due to the increase in the apparent specific gravity of the fiber. The content of the inorganic particles is preferably in the range of 0.1 to 20% by mass and more preferably in the range of 1 to 10% by mass with respect to 100% by mass of the polypropylene fiber.

本発明のセメント補強用繊維が無機粒子を含む場合、ポリプロピレン繊維を芯鞘複合繊維として得て、その鞘成分に無機粒子を含ませることが好ましい。鞘成分に無機粒子を含むと、繊維表面に凸部が形成されて、セメント硬化体から繊維が抜けにくくなるため、セメント硬化体の曲げ強度が向上する。この場合、ポリプロピレン繊維の鞘成分100質量%に対し、無機粒子の含有量は、0.1〜40質量%の範囲が好ましく、より好ましくは1〜20質量%の範囲である。なお、芯成分は無機粒子を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。   When the cement reinforcing fiber of the present invention contains inorganic particles, it is preferable to obtain a polypropylene fiber as a core-sheath composite fiber and include inorganic particles in the sheath component. When inorganic particles are included in the sheath component, convex portions are formed on the fiber surface, and the fibers are difficult to be removed from the cement cured body, so that the bending strength of the cement cured body is improved. In this case, the content of the inorganic particles is preferably in the range of 0.1 to 40% by mass, more preferably in the range of 1 to 20% by mass with respect to 100% by mass of the sheath component of the polypropylene fiber. In addition, the core component may contain the inorganic particle and does not need to contain it.

上記無機粒子は、特に限定されず、公知の無機粒子を用いることができる。上記無機粒子としては、例えば、炭酸マグネシウム、ケイ素酸化物、アルミニウム酸化物、硫酸バリウム、炭酸カルシウム及びタルクなどの粒子を用いることができる。   The inorganic particles are not particularly limited, and known inorganic particles can be used. As the inorganic particles, for example, particles such as magnesium carbonate, silicon oxide, aluminum oxide, barium sulfate, calcium carbonate, and talc can be used.

上記無機粒子は、平均粒子径が0.1〜10μmであることが好ましい。より好ましくは0.2〜5μmであり、さらに好ましくは0.3〜2μmである。無機粒子の平均粒子径が0.1μm以上であると、繊維表面に凸部が形成されて、セメント硬化体から繊維が抜けにくくなる効果をより顕著に得ることができる。無機粒子の平均粒子径が10μm以下であると、繊維の紡糸工程で糸切れが発生することを抑制することができ、また、得られた繊維において、無機粒子が繊維表面から脱落しにくい。無機粒子の平均粒子径は、粒度分布測定装置(島津製作所社製、商品名「SALD−2000」)で測定したものである。   The inorganic particles preferably have an average particle size of 0.1 to 10 μm. More preferably, it is 0.2-5 micrometers, More preferably, it is 0.3-2 micrometers. When the average particle diameter of the inorganic particles is 0.1 μm or more, a convex portion is formed on the fiber surface, and the effect that the fibers are difficult to be removed from the hardened cement body can be obtained more remarkably. When the average particle diameter of the inorganic particles is 10 μm or less, it is possible to suppress the occurrence of yarn breakage in the fiber spinning process, and in the obtained fiber, the inorganic particles are less likely to fall off the fiber surface. The average particle diameter of the inorganic particles is measured with a particle size distribution measuring device (manufactured by Shimadzu Corporation, trade name “SALD-2000”).

本発明のセメント補強用繊維は、延伸処理された繊維である。紡糸して得られた未延伸フィラメントを延伸することにより、分子鎖が延伸方向に配列し、単繊維強度と繊維伸度に優れた繊維が得られる。なお、延伸処理は乾式延伸で行うことが好ましく、例えば、延伸温度は145〜165℃としてよい。また、単繊維強度を高くし、繊維伸度を低くして、セメント補強用に優れた繊維を得る観点から、延伸倍率は、2〜10倍であることが好ましく、2.5〜5倍であることがより好ましい。   The cement reinforcing fiber of the present invention is a stretched fiber. By stretching an unstretched filament obtained by spinning, a molecular chain is aligned in the stretching direction, and a fiber excellent in single fiber strength and fiber elongation can be obtained. The stretching treatment is preferably performed by dry stretching. For example, the stretching temperature may be 145 to 165 ° C. Further, from the viewpoint of increasing the single fiber strength and decreasing the fiber elongation and obtaining fibers excellent for cement reinforcement, the draw ratio is preferably 2 to 10 times, and 2.5 to 5 times. More preferably.

本発明のセメント補強用繊維において、延伸処理されたポリプロピレン繊維の表面には、繊維処理剤(繊維油剤とも称する。)を付着させることが好ましい。上記繊維処理剤としては、繊維の親水性を向上させる目的で使用されるものであればよく、特に限定されない。繊維処理剤の付与方法は、浸漬法、スプレー法、コーティング法の何れでもよい。   In the cement reinforcing fiber of the present invention, it is preferable to attach a fiber treatment agent (also referred to as a fiber oil agent) to the surface of the drawn polypropylene fiber. The fiber treatment agent is not particularly limited as long as it is used for the purpose of improving the hydrophilicity of the fiber. The fiber treatment agent may be applied by any of dipping, spraying, and coating methods.

上記セメント補強用繊維は、フッ素ガス処理、プラズマ放電処理及びコロナ放電処理から選ばれる少なくとも1つの親水化処理により親水化された繊維に、繊維処理剤が付着していることが好ましい。かかる構成であると、セメントとの親和性がさらに向上する。また、かかる構成のセメント補強用繊維を含むセメント硬化体は、より優れた曲げ破壊強度を有する。   The cement reinforcing fiber preferably has a fiber treatment agent attached to at least one hydrophilic treatment selected from fluorine gas treatment, plasma discharge treatment and corona discharge treatment. With such a configuration, the affinity with cement is further improved. In addition, the hardened cement body including the cement reinforcing fiber having such a configuration has better bending fracture strength.

コロナ放電処理を実施する場合、特に限定されないが、コロナ放電処理における1回当たりの放電量は、50W/m/min以上であることが好ましく、総放電量は100〜5000W/m/minであることが好ましい。より好ましい総放電量は、250〜5000W/m/minである。また、プラズマ処理は、特に限定されないが、常圧プラズマ処理であることが好ましく、電圧50〜250kV、周波数500〜3000ppsで処理するとよい。常圧プラズマ処理であると、低電圧で処理できるので、繊維の劣化が少なく都合がよい。また、フッ素ガス処理は、特に限定されないが、例えば、フッ素ガスと酸素ガスを含む混合ガス又はフッ素ガスと亜硫酸ガスを含む混合ガスを用いて行うことができる。When carrying out the corona discharge treatment, it is not particularly limited, but the discharge amount per time in the corona discharge treatment is preferably 50 W / m 2 / min or more, and the total discharge amount is 100 to 5000 W / m 2 / min. It is preferable that A more preferable total discharge amount is 250 to 5000 W / m 2 / min. The plasma treatment is not particularly limited, but is preferably atmospheric pressure plasma treatment, and may be performed at a voltage of 50 to 250 kV and a frequency of 500 to 3000 pps. The atmospheric pressure plasma treatment is convenient because it can be treated at a low voltage, and there is little deterioration of the fiber. The fluorine gas treatment is not particularly limited, and can be performed using, for example, a mixed gas containing fluorine gas and oxygen gas or a mixed gas containing fluorine gas and sulfurous acid gas.

本発明のセメント補強用繊維の好ましい単繊維繊度は0.1〜50dtex、さらに好ましくは0.2〜5dtex、特に好ましくは0.3〜3dtexである。好ましい繊維長は1〜20mm程度である。   The preferred single fiber fineness of the cement reinforcing fiber of the present invention is 0.1 to 50 dtex, more preferably 0.2 to 5 dtex, and particularly preferably 0.3 to 3 dtex. A preferable fiber length is about 1 to 20 mm.

本発明のセメント補強用繊維は、単繊維強度が5cN/dtex以上であることが好ましく、7cN/dtex以上であることがより好ましい。なお、単繊維強度の好ましい上限は、20cN/dtexである。   The cement reinforcing fiber of the present invention preferably has a single fiber strength of 5 cN / dtex or more, and more preferably 7 cN / dtex or more. In addition, the preferable upper limit of single fiber strength is 20 cN / dtex.

本発明のセメント補強用繊維は、繊維伸度が15〜45%であることが好ましく、20〜40%であることがより好ましい。   The fiber for cement reinforcement of the present invention preferably has a fiber elongation of 15 to 45%, more preferably 20 to 40%.

本発明のセメント硬化体は、上記のセメント補強用繊維をセメントに対して0.1〜5質量%含むことが好ましい。セメント補強用繊維の含有率が0.1質量%以上であると、衝撃強度や曲げ強度に優れたセメント硬化体を得ることができる。また、セメント補強用繊維の含有率が5質量%以下であると、攪拌時に、ファイバーボール(ダマ)が形成されにくい。   The cement cured body of the present invention preferably contains 0.1 to 5% by mass of the above-mentioned cement reinforcing fiber with respect to the cement. When the content of the cement reinforcing fiber is 0.1% by mass or more, a hardened cement body excellent in impact strength and bending strength can be obtained. Further, when the content of the cement reinforcing fiber is 5% by mass or less, fiber balls (dama) are hardly formed during stirring.

以下、実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.

<測定方法>
1.分子量分布測定
GPC法を用いて、下記の測定条件で平均分子量・分子量分布の測定を行った。
試料10mgを1,2,4−トリクロロベンゼン5mLに加え、170℃で30分間加熱攪拌し、溶解させて測定用試料溶液を得た。次いで、ゲル浸透クロマトグラフ装置GPC(gel permeation chromatography、Polymer Laboratories製「PL−220」)に測定用試料溶液を0.2mL注入して、数平均分子量Mn、重量平均分子量MwおよびZ平均分子量Mzを測定した。なお、上記の測定は、検出器として、示差屈折率検出器(Polymer Laboratories製)を、カラムとして、Shodex HT806M(φ7.8mm×30cm、昭和電工製)2本を、標準試料として、単分散ポリスチレンを用い、カラム温度を145℃として測定した。
2.融解エンタルピー測定
融解エンタルピー測定は、示差走査熱量計を用いた示差走査熱量測定(DSC)法で行った。より具体的には、示差走査熱量計(セイコーインスツル(株)製、商品名「EXSTAR6000/DSC6200」)を使用し、サンプル量を3mgとして、開始温度20℃から10℃/minの昇温速度で200℃まで昇温しサンプルを融解させて、融解熱量曲線Aを得、得られた融解熱量曲線Aから、融解エンタルピーΔHP1及びΔHを求めた。
次いで、上記手順に従って、200℃まで昇温し融解させたサンプルを10℃/minの降温速度で20℃まで降温し、20℃に到達後、再度、10℃/minの昇温速度で200℃まで昇温しサンプルを融解させて、融解熱量曲線Bを得、得られた融解熱量曲線Bから、融解エンタルピーΔHP2を求めた。
<Measurement method>
1. Molecular weight distribution measurement Using the GPC method, the average molecular weight and molecular weight distribution were measured under the following measurement conditions.
10 mg of a sample was added to 5 mL of 1,2,4-trichlorobenzene, heated and stirred at 170 ° C. for 30 minutes, and dissolved to obtain a sample solution for measurement. Next, 0.2 mL of the measurement sample solution was injected into a gel permeation chromatograph GPC (gel permeation chromatography, “PL-220” manufactured by Polymer Laboratories), and the number average molecular weight Mn, the weight average molecular weight Mw, and the Z average molecular weight Mz were calculated. It was measured. In the above measurement, a differential refractive index detector (manufactured by Polymer Laboratories) is used as a detector, a column is used as Shodex HT806M (φ7.8 mm × 30 cm, Showa Denko), and a standard sample is used as a monodisperse polystyrene. And the column temperature was measured at 145 ° C.
2. Melting enthalpy measurement Melting enthalpy measurement was performed by a differential scanning calorimetry (DSC) method using a differential scanning calorimeter. More specifically, a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Instruments Inc., trade name “EXSTAR6000 / DSC6200”) is used, the sample amount is 3 mg, and the heating rate is from 20 ° C. to 10 ° C./min. in a heated sample melted to 200 ° C., to obtain a heat of fusion curve a, from the resulting heat of fusion curve a, to determine the enthalpy of fusion [Delta] H P1 and [Delta] H F.
Then, according to the above procedure, the sample heated up to 200 ° C. and melted is cooled to 20 ° C. at a temperature lowering rate of 10 ° C./min, and after reaching 20 ° C., again at a temperature rising rate of 10 ° C./min. The sample was melted to obtain a heat of fusion curve B. From the heat of fusion curve B obtained, the enthalpy of fusion ΔHP2 was determined.

<使用ポリマー>
下記のポリプロピレンペレットを用いた。
PP1:Z平均分子量Mzが1140000、融解エンタルピーΔHP1が76.8J/g
PP2:日本ポリプロ社製、商品名「SA01A」、Z平均分子量Mzが811000、融解エンタルピーΔHP1が87.9J/g
PP3:プライムポリマー社製、商品名「S135L」、融解エンタルピーΔHP1が95.8J/g
PP4:Z平均分子量Mzが1160000、融解エンタルピーΔHP1が79.2J/g
<Polymer used>
The following polypropylene pellets were used.
PP1: Z average molecular weight Mz is 114,000, melting enthalpy ΔH P1 is 76.8 J / g
PP2: manufactured by Nippon Polypro Co., Ltd., trade name “SA01A”, Z average molecular weight Mz is 811000, melting enthalpy ΔH P1 is 87.9 J / g
PP3: manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., trade name “S135L”, melting enthalpy ΔH P1 is 95.8 J / g
PP4: Z average molecular weight Mz is 116,000, melting enthalpy ΔH P1 is 79.2 J / g

(実施例1)
原料ポリマーとしてPP1を用いて、紡糸ノズル(孔径0.6mm)から、紡糸温度を354℃として溶融押出し、紡糸ノズル付近を冷却しながら、引取倍率(紡糸ドラフト)を625倍として、繊度4.0dtexの紡糸フィラメントを得た。冷却は、より詳細には、風圧40mmAq(392Pa)、温度25℃の冷却風を、紡糸ノズルから吐出されるフィラメント状の樹脂にあてて実施した。次いで、得られた紡糸フィラメントを、延伸温度155℃、延伸倍率4.0倍として乾式延伸して、繊度0.9dtexの延伸フィラメントを得た。得られた延伸フィラメントに繊維処理剤を付与した後、6mmの繊維長に切断して、実施例1のポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表1〜2にまとめて示した。
Example 1
Using PP1 as a raw material polymer, melt extrusion from a spinning nozzle (pore diameter 0.6 mm) at a spinning temperature of 354 ° C., cooling the vicinity of the spinning nozzle, setting the take-up magnification (spinning draft) to 625 times, and a fineness of 4.0 dtex A spinning filament was obtained. More specifically, the cooling was performed by applying cooling air having a wind pressure of 40 mmAq (392 Pa) and a temperature of 25 ° C. to the filament-shaped resin discharged from the spinning nozzle. Next, the obtained spinning filament was dry-drawn at a drawing temperature of 155 ° C. and a draw ratio of 4.0 times to obtain a drawn filament having a fineness of 0.9 dtex. A fiber treating agent was applied to the obtained drawn filament, and then cut into a fiber length of 6 mm to obtain a polypropylene fiber of Example 1. The evaluation results are summarized in Tables 1 and 2.

(実施例2)
引取倍率を585倍として、繊度4.4dtexの紡糸フィラメントを得て、延伸倍率を3.4倍とした以外は、実施例1の手順に従って、繊度1.3dtexの延伸フィラメントからなるポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表1〜2にまとめて示した。
(Example 2)
A polypropylene fiber composed of drawn filaments having a fineness of 1.3 dtex was obtained in accordance with the procedure of Example 1 except that the take-up magnification was 585 times, a spun filament having a fineness of 4.4 dtex was obtained, and the draw ratio was 3.4 times. It was. The evaluation results are summarized in Tables 1 and 2.

(実施例3)
引取倍率を353倍として、繊度7.8dtexの紡糸フィラメントを得て、延伸倍率を3.5倍とした以外は、実施例1の手順に従って、繊度2.2dtexの延伸フィラメントからなるポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表1〜2にまとめて示した。
(Example 3)
A polypropylene fiber composed of drawn filaments having a fineness of 2.2 dtex was obtained in accordance with the procedure of Example 1 except that the take-up magnification was 353 times and a spun filament having a fineness of 7.8 dtex was obtained and the draw ratio was 3.5 times. It was. The evaluation results are summarized in Tables 1 and 2.

(実施例4)
原料ポリマーとしてPP4を用いたこと以外は、実施例2の手順に従って、繊度1.3dtexの延伸フィラメントからなる実施例4のポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表1にまとめて示した。
Example 4
Except that PP4 was used as the raw material polymer, the polypropylene fiber of Example 4 consisting of drawn filaments having a fineness of 1.3 dtex was obtained according to the procedure of Example 2. The evaluation results are summarized in Table 1.

(比較例1)
原料ポリマーとしてPP2を用いたこと以外は、実施例3の手順に従って、繊度2.2dtexの延伸フィラメントからなるポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表1〜2にまとめて示した。
(Comparative Example 1)
Except for using PP2 as the raw material polymer, a polypropylene fiber composed of a drawn filament having a fineness of 2.2 dtex was obtained according to the procedure of Example 3. The evaluation results are summarized in Tables 1 and 2.

(参考例1)
原料ポリマーとしてPP3を用いたこと以外は、実施例2の手順に従って、繊度1.3dtexの延伸フィラメントからなるポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表2にまとめて示した。
(Reference Example 1)
Except for using PP3 as the raw material polymer, a polypropylene fiber composed of a drawn filament having a fineness of 1.3 dtex was obtained according to the procedure of Example 2. The evaluation results are summarized in Table 2.

(参考例2)
原料ポリマーとしてPP3を用いたこと以外は、実施例3の手順に従って、繊度2.2dtexの延伸フィラメントからなるポリプロピレン繊維を得た。評価結果は表2にまとめて示した。
(Reference Example 2)
Except for using PP3 as a raw material polymer, a polypropylene fiber composed of a drawn filament having a fineness of 2.2 dtex was obtained according to the procedure of Example 3. The evaluation results are summarized in Table 2.

Figure 2013089175
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Figure 2013089175
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表1〜2から明らかなとおり、本発明の実施例は、分子量分布が広いポリプロピレンを用いても、高結晶性のポリプロピレンや分子量分布の狭いポリプロピレンを用いた場合と同程度の単繊維強度や単繊維伸度を有するセメント補強用ポリプロピレン繊維を得ることができることが確認できた。また、図1における原料ポリマー(ポリプロピレンペレット)と得られたポリプロピレン繊維の分子量分布曲線から、実施例において、繊維の方が、分子量分布が狭く、高分子量成分が少ないことが分かった。   As is clear from Tables 1 and 2, the examples of the present invention have the same single fiber strength and unity as those obtained when polypropylene having a broad molecular weight distribution is used and using a highly crystalline polypropylene or a polypropylene having a narrow molecular weight distribution. It was confirmed that a polypropylene fiber for cement reinforcement having fiber elongation could be obtained. Further, from the molecular weight distribution curves of the raw material polymer (polypropylene pellet) and the obtained polypropylene fiber in FIG. 1, it was found that in the examples, the fiber had a narrower molecular weight distribution and less high molecular weight component.

(実施例5)
原料ポリマーとしてPP4を用いて、紡糸ノズル(孔径0.6mm)から、紡糸温度を354℃として溶融押出し、紡糸ノズル付近を冷却しながら、引取倍率(紡糸ドラフト)を585倍として、繊度4.4dtexの紡糸フィラメントを得た。冷却は、より詳細には、風圧40mmAq(392Pa)、温度25℃の冷却風を、紡糸ノズルから吐出されるフィラメント状の樹脂にあてて実施した。次いで、得られた紡糸フィラメントを、延伸温度155℃、延伸倍率3.4倍として乾式延伸して、繊度1.3dtexの延伸フィラメントを得た。得られた延伸フィラメントを、コロナ放電処理機に通して、0.5kW/m/minの放電量でコロナ放電処理して親水化し、次いで、繊維処理剤を付与し、6mmの繊維長にカットし、実施例5のポリプロピレン繊維を得た。
(Example 5)
Using PP4 as the raw material polymer, melt extrusion from a spinning nozzle (pore diameter 0.6 mm) with a spinning temperature of 354 ° C., cooling the vicinity of the spinning nozzle, setting the take-up magnification (spinning draft) to 585 times, and a fineness of 4.4 dtex A spinning filament was obtained. More specifically, the cooling was performed by applying cooling air having a wind pressure of 40 mmAq (392 Pa) and a temperature of 25 ° C. to the filament-shaped resin discharged from the spinning nozzle. Subsequently, the obtained spinning filament was dry-drawn at a drawing temperature of 155 ° C. and a draw ratio of 3.4 times to obtain a drawn filament having a fineness of 1.3 dtex. The obtained drawn filament is passed through a corona discharge treatment machine to make it hydrophilic by corona discharge treatment with a discharge amount of 0.5 kW / m 2 / min, and then a fiber treatment agent is applied and cut to a fiber length of 6 mm. Thus, a polypropylene fiber of Example 5 was obtained.

(比較例2)
原料ポリマーとしてPP2を用いたこと以外は、実施例5の手順に従って、比較例2のポリプロピレン繊維を得た。
(Comparative Example 2)
A polypropylene fiber of Comparative Example 2 was obtained according to the procedure of Example 5 except that PP2 was used as the raw material polymer.

実施例5又は比較例2のポリプロピレン繊維を含むセメント硬化体のシャルピー衝撃強度及び曲げ強度を下記のように測定し、その結果を下記表3に示した。また、下記表3には、曲げ破壊強度(MOR)を密度で除して算出した値を比MORとして示した。なお、下記表3には、参考例3としてビニロン繊維(ユニチカ社製、商品名「22A」、繊度2.2dtex、繊維長6mm)を用いた場合の結果も併せて示した。   The Charpy impact strength and bending strength of the cured cement containing the polypropylene fiber of Example 5 or Comparative Example 2 were measured as follows, and the results are shown in Table 3 below. In Table 3 below, the value calculated by dividing the bending fracture strength (MOR) by the density is shown as the ratio MOR. Table 3 below also shows the results of using a vinylon fiber (manufactured by Unitika Ltd., trade name “22A”, fineness 2.2 dtex, fiber length 6 mm) as Reference Example 3.

(シャルピー衝撃強度の試験方法)
ポルトランドセメント400g、珪砂100g、粉砕パルプ5g、繊維1.5g、水4500gを十分に攪拌して混合し、縦25cm、横25cmのセメント硬化体を作製し、これを28日間常温で自然養生して、自然養生のセメント硬化体を得た。次いで、自然養生のセメント硬化体から縦1cm、横13cmの測定試料を作製し、JIS B 7722に従って、シャルピー衝撃強度を測定した。
(Charpy impact strength test method)
Portland cement 400g, silica sand 100g, pulverized pulp 5g, fiber 1.5g and water 4500g are mixed thoroughly to prepare a cemented body of 25cm in length and 25cm in width, which is naturally cured at room temperature for 28 days. A natural cured cement cured body was obtained. Next, a measurement sample having a length of 1 cm and a width of 13 cm was prepared from the cured natural cement, and Charpy impact strength was measured according to JIS B 7722.

(曲げ強度の試験方法)
シャルピー衝撃強度の試験方法の場合と同様にして、自然養生のセメント硬化体を得て、自然養生のセメント硬化体から縦5cm、横10.5cmの測定試料を作製し、JIS A 1408に従って、曲げ弾性限界強度LOP及び曲げ破壊強度MORを測定した。
(Bending strength test method)
In the same manner as in the Charpy impact strength test method, a naturally-cured cement-cured body is obtained, a measurement sample having a length of 5 cm and a width of 10.5 cm is prepared from the naturally-cured cement-cured body, and bent according to JIS A 1408. Elastic limit strength LOP and bending fracture strength MOR were measured.

(比MOR)
曲げ破壊強度MORを密度で除して算出した値を比MOR(密度当たりの曲げ破壊強度MOR)とした。
(Ratio MOR)
The value calculated by dividing the bending fracture strength MOR by the density was taken as the ratio MOR (bending fracture strength MOR per density).

Figure 2013089175
Figure 2013089175

実施例5のセメント補強用繊維を含むセメント硬化体は、比較例2のセメント補強用繊維を含むセメント硬化体と比較して、曲げ弾性限界強度LOP、曲げ破壊強度MOR、比MORの値が大きかった。この結果から、原料ポリマーとしてPP4を用いた繊維を含むセメント硬化体は、原料ポリマーとしてPP2を用いた繊維を含むセメント硬化体よりも優れた曲げ弾性限界強度LOP、曲げ破壊強度MOR、比MORを得られることが確認できた。   The hardened cement body including the cement reinforcing fiber of Example 5 has higher values of bending elastic limit strength LOP, bending fracture strength MOR, and specific MOR than the hardened cement body including the cement reinforcing fiber of Comparative Example 2. It was. From this result, the hardened cement body including fibers using PP4 as the raw material polymer has superior bending elastic limit strength LOP, bending fracture strength MOR, and specific MOR than the hardened cement body including fibers using PP2 as the raw material polymer. It was confirmed that it was obtained.

実施例5のセメント補強用繊維を含むセメント硬化体は、参考例3のビニロン繊維を含むセメント硬化体と比較してシャルピー衝撃強度、曲げ破壊強度MOR、比MORの値が大きかった。この結果は、実施例5のセメント補強用繊維(ポリプロピレン繊維)を含むセメント硬化体は、参考例3のビニロン繊維を含むセメント硬化体よりも各物性が優れていることを意味する。なお、一般的なポリプロピレン繊維を含むセメント硬化体は、ビニロン繊維を含むセメント硬化体と比較して、曲げ破壊強度MORおよび比MORが低くなる傾向にあるが、実施例5のセメント補強用繊維を含むセメント硬化体は、曲げ破壊強度MORおよび比MORにおいても、ビニロン繊維を含むセメント硬化体より優れていることが確認できた。   The cured cement containing the cement reinforcing fiber of Example 5 had larger values of Charpy impact strength, bending fracture strength MOR, and specific MOR than the cured cement containing the vinylon fiber of Reference Example 3. This result means that the cured cement containing the cement reinforcing fiber (polypropylene fiber) of Example 5 is superior to the cured cement containing the vinylon fiber of Reference Example 3 in each physical property. The cured cement containing general polypropylene fiber tends to have lower bending fracture strength MOR and specific MOR than the cured cement containing vinylon fiber. It was confirmed that the hardened cement body containing the cement hardened body containing vinylon fibers was superior in bending fracture strength MOR and specific MOR.

本発明のセメント補強用繊維は、耐熱性が高いためオートクレーブ養生に好適である。その他、気中養生、水中養生、湿布養生などにも適用できる。成形方法としては、流し込み成形、振動成形、遠心成形、サクション成形、押し出し成形、プレス成形等に適用できる。成形物としては、押出成形セメント板(ECP)又はプレキャストコンクリート(PC)パネルなどに適用できる。   The cement reinforcing fiber of the present invention is suitable for autoclave curing because of its high heat resistance. In addition, it can be applied to air curing, underwater curing, poultry curing, and the like. The molding method can be applied to casting molding, vibration molding, centrifugal molding, suction molding, extrusion molding, press molding, and the like. The molded product can be applied to an extruded cement board (ECP) or a precast concrete (PC) panel.

Claims (7)

ポリプロピレン繊維からなるセメント補強用繊維の製造方法であって、
Z平均分子量Mzが100万以上、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが5を超えるポリプロピレンを300〜400℃の温度で溶融紡糸し、延伸することにより、
Z平均分子量Mzが100万未満、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維を得ることを特徴とするセメント補強用繊維の製造方法。
A method for producing a cement reinforcing fiber made of polypropylene fiber,
By melt spinning and stretching a polypropylene having a Z average molecular weight Mz of 1 million or more and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn exceeding 5 at a temperature of 300 to 400 ° C.,
A method for producing a cement reinforcing fiber, wherein a polypropylene fiber having a Z average molecular weight Mz of less than 1 million and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of more than 4 and 5 or less is obtained.
前記溶融紡糸の温度が330〜380℃の範囲である請求項1に記載のセメント補強用繊維の製造方法。   The method for producing a fiber for reinforcing a cement according to claim 1, wherein a temperature of the melt spinning is in a range of 330 to 380 ° C. 前記溶融紡糸に供給するポリプロピレンの融解エンタルピーΔHP1が、80J/g未満である請求項1又は2に記載のセメント補強用繊維の製造方法。The fusion enthalpy [Delta] H P1 polypropylene supplied to the melt spinning method of producing a cement reinforcing fiber according to claim 1 or 2 is less than 80 J / g. 前記溶融紡糸に供給するポリプロピレンのZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが3を超え、ポリプロピレン繊維のZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが2.55を超え3未満である請求項1〜3のいずれかに記載のセメント補強用繊維の製造方法。   The Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of the polypropylene supplied to the melt spinning is more than 3, and the Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of the polypropylene fiber is more than 2.55 and less than 3. The manufacturing method of the fiber for cement reinforcement in any one. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法により得られたセメント補強用繊維であって、
Z平均分子量Mzが100万未満、重量平均分子量Mw/数平均分子量Mnが4を超え5以下の範囲のポリプロピレン繊維であることを特徴とするセメント補強用繊維。
A cement reinforcing fiber obtained by the production method according to claim 1,
A cement reinforcing fiber characterized by being a polypropylene fiber having a Z average molecular weight Mz of less than 1 million and a weight average molecular weight Mw / number average molecular weight Mn of more than 4 and 5 or less.
前記セメント補強用繊維のZ平均分子量Mz/重量平均分子量Mwが2.55を超え3未満である請求項5に記載のセメント補強用繊維。   6. The cement reinforcing fiber according to claim 5, wherein the cement reinforcing fiber has a Z average molecular weight Mz / weight average molecular weight Mw of more than 2.55 and less than 3. 請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法により得られたセメント補強用繊維を含むことを特徴とするセメント硬化体。 A hardened cement body comprising a cement reinforcing fiber obtained by the production method according to claim 1.
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