JP6727486B2 - 水硬性材料補強用ナイロン繊維、水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法、及びこれを用いた水硬性材料 - Google Patents

Description

本発明は、水硬性材料補強用ナイロン繊維、水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法、及びこれを用いた水硬性材料に関する。

セメントモルタル、コンクリート、セメントボードといった各種水硬性材料の衝撃強度や曲げ強度を強化するために、ナイロン、ポリプロピレン、ビニロン等の合成繊維を、所定の繊維長に切断した短繊維が補強用繊維として用いられている。これらの補強用繊維には一般的に繊維強度の高い繊維が用いられており、このためにポリマーの選定などが行われてきた。

例えば、特許文献１には、半芳香族ポリアミド繊維をセメントの補強繊維として使用することが提案され、特許文献２にはナイロン繊維を左官材料の補強繊維として使用することが提案されている。特許文献３にはアクリル繊維又はナイロン繊維をモルタル組成物の補強繊維として使用することが提案されている。特許文献４には繊維が破断したときの応力である牽引強度が２．１ｇ／デニール越〜３．７ｇ／デニール未満のナイロン繊維をセメントの補強繊維として使用することが提案されている。

特開平０９−２５６２１９号公報 特開２００２−２７４９０３号公報 特開２００１−２２０２０５号公報 特許第４６３６６９３号公報

しかし、従来から提案されている半芳香族ポリアミド繊維や、アラミド繊維などの全芳香族ポリアミド繊維は、製造コストが高い問題があり（例えば、特許文献１）、あるいはナイロン繊維を添加した水硬性材料の強度や破壊エネルギーに問題があり（例えば、特許文献２〜４）、さらなる改善が求められていた。

本発明は前記従来の問題を解決するため、製造コストが安く、各種水硬性材料に対して添加した際、得られる水硬性材料の破壊エネルギーが高い水硬性材料補強用ナイロン繊維とその製造方法及びこれを用いた水硬性材料を提供する。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維は、短繊維からなる水硬性材料補強用ナイロン繊維であって、前記ナイロン繊維は、２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とするナイロン繊維であり、単繊維強度が５．２５〜９．０cN/dtex、破断伸度が１５〜８０％であることを特徴とする。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法は、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を溶融紡糸し、１０〜８０℃の温度の水存在下で湿式延伸し、その後、前記延伸温度より高い乾熱温度で熱セットすることで、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とする水硬性材料補強用ナイロン繊維を得ることを特徴とする。

本発明の水硬性材料は、前記のナイロン繊維を含む水硬性材料であって、水硬性材料を１００Vol％としたとき、前記ナイロン繊維を０．０１〜５Vol％含むことを特徴とする。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維は、短繊維であり、前記ナイロン繊維は、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とするナイロン繊維であり、単繊維強度が５．２５〜９．０cN/dtex、破断伸度が１５〜８０％であることにより、製造コストが安く、水硬性材料の破壊エネルギーが高い水硬性材料補強用ナイロン繊維及びこれを用いた水硬性材料を提供できる。すなわち、前記ナイロン繊維は水硬性材料との親和性が高いことにより、水硬性材料の破壊エネルギーを高くすることができる。また、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法によると、製造コストが安く、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とする水硬性材料補強用ナイロン繊維を得ることができる。

図１は本発明の一実施例で使用するダンベルの形状と引張試験装置を示す模式的正面図である。 図２は本発明の一実施例で示す破壊エネルギーを示す説明図である。 図３は本発明の一実施例の引張応力−ひずみを示すグラフである。 図４は本発明の別の実施例の引張応力−ひずみを示すグラフである。 図５は比較例の引張応力−ひずみを示すグラフである。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維は２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とする繊維である。以下において、特に指摘がない場合、ナイロン６６とは、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を意味する。本発明でいうナイロン６６を主成分とする繊維とは、水硬性材料補強用繊維の全体質量を１００質量％としたときに、ナイロン６６が５０質量％以上を占めていることを指す。ナイロン６６は主にポリヘキサメチレンアジパミドからなる。ポリヘキサメチレンアジパミドとはヘキサメチレンジアミンとアジピン酸とから構成される融点が２５０℃以上の脂肪族ポリアミドを指すが、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維では、融点が２５０℃未満とならない範囲で、ナイロン６、ナイロン６Ｉ、ナイロン６１０、ナイロン６Ｔなどを共重合、あるいはブレンドしてもよい。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維は、繊維の質量を１００質量％としたときにナイロン６６を５０質量％以上含むが、好ましくは７０質量％以上含み、より好ましくは８０質量％以上含み、特に好ましくは水硬性材料補強用繊維を構成する熱可塑性樹脂がナイロン６６からなる繊維である。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維において、ナイロン６６は繊維のどの部分に含まれていても良いが、好ましくはナイロン６６が繊維表面の少なくとも一部を占めている。単一繊維であれば、ナイロン６６を主成分とする原料を溶融紡糸することで、繊維表面の少なくとも一部をナイロン６６が占める繊維を製造することができる。繊維が２種類以上の樹脂成分からなる複合繊維、例えば、同心断面の芯鞘型複合繊維、偏心構造の芯鞘型複合繊維、並列型（サイドバイサイド）複合繊維、分割型複合繊維、海島型複合繊維である場合、ナイロン６６を含む樹脂成分が繊維表面に露出していることが好ましい。より具体的には、同心円断面の芯鞘型複合繊維や偏心構造の芯鞘型複合繊維の場合、ナイロン６６を含む樹脂成分を鞘成分とすることが好ましく、海島型複合繊維であればナイロン６６を含む樹脂成分を海成分とすることが好ましい。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維（以下において、単にナイロン繊維とも記す。）において、繊維の主成分として含まれるナイロン６６は、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分である。好ましいメルトフローレートは２０〜７０g/10分であり、より好ましいメルトフローレートは４０〜７０g/10分であり、特に好ましいメルトフローレートは５０〜７０g/10分であり、最も好ましいメルトフローレートは５５〜６７g/10分である。ＭＦＲが前記の範囲を満たすナイロン６６であると、溶融紡糸において糸切れや繊維間の融着が発生しにくく、延伸工程において高倍率での延伸処理が、糸切れの発生頻度を抑えて行え、また熱セットの工程も効率よく行えることから製造コストを抑えて製造できるだけでなく、水硬性材料の補強用繊維として使用した場合、水硬性材料との親和性が高く、高い補強効果が得られるナイロン繊維となる。

本発明において、ナイロン６６のメルトフローレートは、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて、２７０℃又は２８０℃、荷重２１．２Ｎで測定する。より具体的には、以下の方法で測定したＭＦＲを本発明ではナイロン６６のＭＦＲとしている。まず、ＭＦＲを測定するナイロン６６の試料（樹脂ペレットもしくは製造した繊維）を１００℃に設定した恒温乾燥機の中で５時間保持し、十分に乾燥させる。次に、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じた押出し式プラストメーターを所定温度まで昇温し、所定温度になってから２０分保持して温度を安定させた後、乾燥させた試料を３〜８ｇ充填する。そして、試料の充填から３６０秒後にメルトフローレートの測定を開始する。同じ測定を２回繰り返し、その平均値をナイロン６６のメルトフローレートとした。

前記ナイロン繊維の単繊維強度は５．２５〜９.０cN/dtexであり、好ましくは５．３〜８．５cN/dtexであり、より好ましくは５.４〜８.０cN/dtexであり、特に好ましくは５．４〜７．５cN/dtexである。また、破断伸度は１５〜８０％であり、好ましくは２０〜７０％である。単繊維強度及び破断伸度が前記の範囲であれば、強度と伸度のバランスが良く、水硬性材料との親和性が高く、かつ溶融紡糸、延伸、熱固定が効率よく行え、コスト安く製造できる。前記ナイロン繊維において、単繊維強度が５．２５cN/dtex未満であるか、破断伸度が８０％を越えると、繊維自体の強度が低いため、水硬性材料に対し補強効果が付与されない、言い換えるならば、それらの繊維を添加して硬化させた水硬性材料において、各種補強用繊維を加えずに硬化させた水硬性材料と比較して圧縮強度、引っ張り強度、曲げ強度といった、各種破壊強度の向上が見込めない可能性がある。前記ナイロン繊維の単繊維強度が９．０cN/dtexを越える、あるいは破断伸度が１５％未満となると、水硬性材料の補強効果、特に、本発明のナイロン繊維を含む水硬性材料において、その破壊エネルギーの更なる向上が見込めないだけでなく、ナイロン繊維を製造するときに、更なる高温、高延伸倍率での製造が必要になるため、製造コストの増大を招く可能性がある。

前記ナイロン繊維は、その繊度が特に限定されないが、繊度０．３〜３０dtexが好ましく、さらに好ましくは０．５〜２５dtexであり、特に好ましくは０．７〜２０dtexである。また、前記ナイロン繊維の繊維長も特に限定されないが、繊維長は１〜５０mmが好ましく、さらに好ましくは２〜３０mmであり、特に好ましくは３〜２０mmである。繊度と繊維長が前記の範囲であれば、水硬性組成物との混和性が良い。

前記ナイロン繊維は、その断面形状は特に限定されず、丸断面の他、非円形の断面、例えば三角形、四角形を始めとする多角形の断面、３葉断面、４葉断面を始めとする多葉断面、Ｙ形、Ｗ形、井形といったいずれの断面形状であってもよい。また、これらの断面形状であって、中空部分を含まない中実繊維としてもよいし、繊維中に繊維長さ方向対し、連続した中空部分または非連続の中空部分を１箇所以上有する中空繊維としてもよい。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維において、その繊維断面は、中実でかつ丸断面であるのが好ましい。中実でかつ丸断面であればコスト安く製造できる。なお丸断面は、円、楕円、長円など様々な丸を含む。また、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の断面構造は特に限定されず、単一の樹脂成分、すなわちナイロン６６を主成分とする樹脂成分からなる単一繊維であってもよいし、複数の樹脂成分からなる複合繊維、例えば、同心断面の芯鞘型複合繊維、偏心構造の芯鞘型複合繊維、並列型（サイドバイサイド）複合繊維、分割型複合繊維、海島型複合繊維であってもよい。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法について説明する。本発明のナイロン繊維の製造方法では、２７０℃におけるメルトフローレートが１０〜７０g/10分のナイロン６６を溶融紡糸し、１０〜８０℃の温度の水存在下で湿式延伸し、その後、前記延伸温度より高い乾熱温度で熱セットする。まず、本発明のナイロン繊維の製造方法における溶融紡糸の工程を説明する。溶融紡糸の工程では、前記メルトフローレートを満たすナイロン６６を押出機に投入し、紡糸温度２６０〜３００℃の範囲で溶融し、紡糸ノズルから押し出して、引き取り速度２００〜２０００m/分で引き取り、ナイロン６６を主成分とする繊度が１．５〜１００dtexの未延伸繊維の束（未延伸トウともいう。）を得る。

溶融紡糸の工程における、紡糸温度について説明する。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法において、紡糸温度は２６０〜３００℃である。紡糸温度が２６０℃未満であるとナイロン６６を溶融させた際、その溶融粘度が高く、糸切れが多発する等可紡性が極端に悪くなる可能性がある。紡糸温度が３００℃を越えると、ナイロン６６の溶融粘度が低下しすぎるため、未延伸繊維に融着が発生するだけでなく、溶融紡糸時にナイロン６６の熱分解が始まるおそれがある。本発明のナイロン繊維の製造方法において、好ましい紡糸温度は２７０℃〜２９５℃であり、特に好ましい紡糸温度は２７０〜２９０℃である。

前記紡糸温度の条件にて紡糸ノズルから押し出した溶融樹脂を、引き取り速度２００〜２０００m/分の速さで引き取る。引き取り速度が２００m/分未満となると、未延伸繊維の束を構成するナイロン６６繊維の太さが太すぎるだけでなく、製造時に引き取りローラーに絡まりやすく、生産性が低下するおそれがある。前記引き取り速度が２０００m/分よりも速くなると、ナイロン６６の未延伸繊維が引き取り時に切れやすくなることで、こちらも生産性が低下するおそれがある。本発明のナイロン繊維の製造方法において、未延伸繊維の引き取り速度は３００〜１８００m/分が好ましく、３５０〜１５００m/分がより好ましく、４００〜１２００m/分が特に好ましい。

前記紡糸温度及び前記引き取り速度にてナイロン６６を溶融紡糸し、未延伸繊維の束である未延伸トウを得る。未延伸トウを構成するナイロン繊維の繊度、即ち延伸工程を行う前のナイロン繊維の繊度は１．５〜１００dtexである。ナイロン６６を主成分とする未延伸繊維の繊度が１００dtexを越えると、延伸工程を経ても水硬性材料補強用繊維に適した繊維が得られにくい。ナイロン６６を主成分とする未延伸繊維の繊度が１．５dtex未満となると、溶融紡糸の際に糸切れが発生しやすく、生産性に劣るだけでなく、延伸工程において、延伸倍率が低くなり、得られるナイロン繊維の繊維強度が低くなりやすい。本発明のナイロン繊維の製造方法において、溶融紡糸後のナイロン繊維の繊度は２〜６０dtexが好ましく、３〜５０dtexがより好ましく、３．５〜４５dtexが特に好ましい。

前記の方法で得られたナイロン６６を主成分とする未延伸トウに対し、延伸工程を行い、熱セット工程を行った後、所望の繊維長に切断し、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維が得られる。本発明のナイロン繊維の製造方法では、延伸工程として、１０〜８０℃の温水を用いて延伸した後、１００〜２００℃の乾燥状態で熱セット（以下において、乾式熱セットとも記す。）する。まず、１０〜８０℃の温水を用いた延伸工程について説明する。この延伸工程では、１０〜８０℃の温水で、ナイロン６６を主成分とする未延伸トウを湿式延伸する。前記温度範囲に調整した温水にて湿式延伸を行うことで、ナイロン繊維を効率よく延伸できた理由は定かではないが、ナイロンの二次転位点（ガラス転位点）は乾燥状態では４０〜５０℃であるが、吸湿状態においては−２０〜０℃であることが知られており（「繊維の百科事典」、７９３頁左欄２〜１４行、平成１４年３月２５日、丸善）、前記の範囲に調整した温水槽にて湿式延伸することで、未延伸状態のナイロン繊維を効率よく延伸できるようになっていると推測される。前記湿式延伸の好ましい水温は１５〜７０℃であり、特に好ましい水温は２０〜７０℃である。

前記湿式延伸において、延伸倍率は２〜６倍であることが好ましく、２．５〜５．５倍であることがより好ましく、２．８〜５．２倍であることが特に好ましい。前記延伸倍率にて湿式延伸を行うことで、前記湿式延伸の温度範囲であれば、未延伸のナイロン繊維を十分に延伸することができ、得られるナイロン繊維が水硬性材料補強用繊維として十分な単繊維強度を有するようになるだけでなく、その延伸工程において、糸切れの発生頻度も抑えられる。前記湿式延伸の延伸倍率が２倍未満であると延伸が十分に行われないため、得られるナイロン繊維の単繊維強度が低く、水硬性材料の補強用繊維として使用した際、硬化した水硬性材料の強度がそれほど向上しない可能性がある。前記湿式延伸工程において、延伸倍率が６倍を超えると、糸切れが多発するようになり、生産性が低下するおそれがある。

次に、前記湿式延伸工程の後に行う、乾式熱セット工程について説明する。本発明のナイロン繊維の製造方法において、乾式熱セット工程は結晶化の促進を目的として行っている。湿式延伸されたナイロン繊維の非晶部に熱を加えることで、結晶化がさらに促進され、より強固な寸法安定性を付与できる。乾式熱セット工程は公知の乾式延伸装置を用いて行うことができる。その一例として１００〜２００℃になるよう雰囲気の温度を調整した乾燥空気中にて延伸処理を行う乾式延伸や、１００〜２００℃になるよう温度を調整した金属ロールを用いて延伸処理を行う乾式延伸が挙げられる。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法において、乾式熱セットを行う際の熱処理温度は、１００〜２００℃が好ましく、より好ましくは１２０℃〜１６０℃以上であり、さらに好ましくは１３０〜１５０℃である。これにより、強固な熱固定ができ、寸法安定性を出せる。

本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法において、前記熱セットはナイロン繊維のフィラメント（ナイロン６６を主成分とする繊維トウ）が、処理を行う際にたるまない程度の延伸倍率で行う定長熱セットが好ましく、より好ましくは０．８５〜１．５倍の延伸倍率、特に好ましくは０．９〜１．４倍の延伸倍率、最も好ましくは０．９５〜１．２倍の延伸倍率にて前記温度範囲満たしながら定長セットを行うことが好ましい。これにより湿熱延伸処理によって繊維内部の結晶化が進んだナイロン繊維に対し、その結晶構造を強固な熱固定ができ、寸法安定性や高い単繊維強度を出せる。

（水硬性材料）
本発明の水硬性材料は、上記の方法で得られた水硬性材料補強用ナイロン繊維を一定の割合で含むように水硬性組成物に添加し、適量の水を加えて十分に混練した後硬化させたり、既に水硬性組成物と水とを混ぜ合わせた水硬性材料スラリー中に添加し、十分に混練した後硬化させたりすることで得ることができる。本発明の水硬性材料に含まれる水硬性組成物には、各種セメント、細骨材、必要に応じて粗骨材、混和材や混和剤などが含まれる。前記水硬性組成物を構成するセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメントなど、各種セメントを使用することができる。前記水硬性組成物を構成する細骨材や粗骨材としては珪砂、川砂、海砂、浜砂、砕石が挙げられるほか、高炉スラグ、フェロニッケルスラグ、銅スラグ、電気炉酸化スラグといった各種スラグなどを使用することができ、この中から水硬性材料の用途に応じて骨材の粒子径を選択して細骨材、粗骨材として使用することができる。前記水硬性組成物に含まれる混和材としては、フライアッシュ、珪石粉、シリカフューム、高炉スラグ微粉末、エトリンガイトや公知の各種膨張材を使用することができる。前記水硬性組成物に含まれる混和剤としてはＡＥ剤、ＡＥ減水剤、高機能ＡＥ減水剤、流動化剤、硬化促進剤、防錆剤、凝結遅延剤、急結剤、収縮低減剤を始めとする各種混和剤を目的や用途よって適宜選択して使用することができる。

本発明の水硬性材料は、前記水硬性材料補強用ナイロン繊維を０．０１〜５Vol％含む。すなわち、水硬性材料において、水硬性材料に対して外割り、言い換えるならば水硬性材料のうち、水硬性材料補強用ナイロン繊維を除いた各種セメント、細骨材、粗骨材、水などの成分の総和を１００Vol％とし、これに対し前記水硬性材料補強用ナイロン繊維を０．０１〜５Vol％含む。本発明の水硬性材料は、前記水硬性材料補強用ナイロン繊維を好ましくは０．０３〜３Vol％含み、さらに好ましくは０．０５〜２．５Vol％含む。本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維を前記の割合となるように水硬性材料に添加することで、水硬性組成物を硬化させて得られる水硬性材料の破壊エネルギーを高くすることができる。水硬性材料に含まれる本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の割合が０．０１Vol％未満であると、水硬性材料の内部に含まれる繊維の量が少ないことから、水硬性材料の破壊エネルギーが、水硬性材料補強用ナイロン繊維を添加していない、すなわち水硬性材料補強用ナイロン繊維を添加していない水硬性材料と比較して破壊エネルギーの大きさが大差のないものとなるおそれがある。水硬性材料に含まれる本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維の割合が５Vol％を越えるとコストが高くなるだけでなく水硬性材料の圧縮強度や引っ張り強度といった各種機械強度が低下するおそれがある。

本発明の水硬性材料、すなわち、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維を０．０１〜５Vol％の割合で含む水硬性材料は、その引張応力試験において、ひずみが０〜４％の範囲内の引張応力の最大値（Ａ）と、ひずみ４％のときの引張応力値（Ｂ）を比較すると、ＢはＡの３０％以上であるのが好ましく、さらに好ましくは４０％以上である。前記の範囲であれば、ひずみが大きくなっても水硬性材料の引張応力（強度）を高く維持できる。

前記水硬性材料の引張応力と変位の面積から求められる破壊エネルギーは、本発明の水硬性材料補強用ナイロン繊維を含まない水硬性材料に比較して１．４倍以上高いことが好ましい。前記の範囲であれば、同様にひずみが大きくなっても水硬性材料の引張応力（強度）を高く維持でき、破壊されにくい水硬性材料となる。

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。

＜測定方法＞
（１）メルトフローレート（ＭＦＲ）
ナイロン６６のメルトフローレートは、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じて、２７０℃、荷重２１．２Ｎで測定した。具体的には、メルトフローレートを測定するナイロン６６の試料（樹脂ペレットもしくは製造した繊維）を１００℃に設定した恒温乾燥機の中で５時間保持し、十分に乾燥させる。次に、ＪＩＳ Ｋ ７２１０に準じた押出し式プラストメーターを２７０℃まで昇温し、２７０℃になってから２０分保持して温度を安定させた後、乾燥させた試料を３〜８ｇ充填する。そして、試料の充填から３６０秒後にメルトフローレートの測定を開始する。同じ測定を２回繰り返し、その平均値を２７０℃におけるナイロン６６のメルトフローレートとした。
（２）単繊維強度および破断伸度
ＪＩＳ Ｌ １０１５に準じて、引張試験機を用いて、試料のつかみ間隔を２０mmとしたときの繊維切断時の荷重値及び伸度を測定し、それぞれ単繊維強度及び破断伸度とした。
（３）水硬性組成物の成形物の引張試験
図１に示す全長３３０mm、つかみ幅６０mm、厚さ３０mm、くびれ部分の幅３０mm、同長さ８０mmのダンベル型試験体１を用いて一軸引張試験により引張応力とひずみを測定した。この引張試験はＪＩＳ Ｋ ６３０１に準拠したものである。この試験装置１０は試験体１をチャック２ａ，２ｂで固定した後、上下方向に引っ張り、引張応力を測定するとともに、変位計３ａ，３ｂによりひずみを測定する。図１の右図において数値はダンベル試験体の寸法（単位：mm）である。

（実施例１〜４、比較例１〜５）
原料ポリマーとしてナイロン６６(Ny66)を使用し、溶融紡糸し、延伸し、熱セットして繊維とした。条件及び結果を表１にまとめて示す。

表１、２から明らかなとおり、実施例１〜４は単繊維強度が高く製造効率も良好であった。これに対して比較例１〜５は備考欄に記載したとおりの問題があった。

（実施例５〜７、比較例６〜７）
実施例４で作成したナイロン６６からなる繊維を使用してセメントモルタル打設試験を行った。実施例５〜７は前記実施例４のナイロン６６からなる繊維（以下において、「ナイロン６６繊維」とも記す。）を使用し、比較例６は市販品のポリプロピレン(PP)補強繊維（繊維長：６mm）、比較例７は市販されている低単繊維強度のナイロン６６補強繊維（単繊維強度：３．２５cN/dtex、破断伸度：８６％、繊維長：１２mm、以下において、「低強度ナイロン６６繊維」とも記す。）を使用した。表３に使用材料を示す。

表３に示す使用材料を用い、セメント７０質量部、フライアッシュ３０質量部、細骨材４０質量部、増粘剤０．２質量部、減水剤０．９質量部、水３９．１質量部及び表４に示す量の補強繊維を均一に混合して水硬性材料スラリーを作製した。表４に示す補強繊維の繊維含有率（Vol%）は、補強繊維を除く、セメント、フライアッシュ、細骨材、増粘剤、減水剤及び水の合計体積１００％に対する繊維の体積割合である。混合方法は、セメントとフライアッシュと細骨材の粉体をまず１分間空練し、次に水と減水剤と増粘剤を加えて３分間混合し、次に補強繊維を加えて１．５分×２回混合した。このようにして得られた水硬性材料スラリーを型に入れ水中養生し、図１に示すダンベルを作成した。このダンベルを使用して引張試験をし、初期ひび割れ強度と破壊エネルギー求めた。破壊エネルギーは図２に示すように、応力度×変位＝破壊エネルギー量として表せる。評価結果は表４にまとめて示す。

表４から明らかなとおり、実施例５〜７は破壊エネルギーが高かった。これに対して比較例６〜７は破壊エネルギーが低かった。これはナイロン実施例５〜７で用いたナイロン６６からなる水硬性材料補強用繊維は単繊維強度が高く、かつ水硬性組成物との親和性が高いからと推察される。

（実施例８〜９、比較例８）
実施例５及び６と同様にセメントモルタル打設試験を行った。実施例８は実施例５で用いたナイロン６６からなる繊維（繊維長１０mm）の添加量を１．２５〜２．２５Vol％まで振った試験、実施例９は実施例５で用いたナイロン６６からなる繊維（繊維長２０mm）の添加量を１．２５〜２．２５Vol％まで振った試験、比較例８は比較例６で用いたポリプロピレン繊維（繊維長６mm）の添加量を１．２５〜２．２５Vol％まで振った試験とした。実施例８の結果は図３に示し、実施例９の結果は図４に示し、比較例８の結果は図５に示す。また、ひずみが０〜４％の範囲内の引張応力の最大値（Ａ）とひずみ４％のときの引張応力値（Ｂ）の関係は、実施例８は表５、実施例９は表６、比較例８は表７に示すとおりであり、実施例８、９のＢ／Ａの値が高いことが分かる。

図３〜５及び表５〜７から明らかなとおり、実施例８〜９はひずみ４％のときの引張応力は高く、Ｂ／Ａ値も高く、破壊エネルギー（タフネス）が高いことが分かる。

本発明のナイロン６６を主成分とする水硬性材料補強用繊維は、セメントモルタル、コンクリート、セメントボード等の水硬性材料の補強繊維として有用である。また、本発明のナイロン繊維の製造方法は、水硬性材料の補強繊維に適した単繊維強度及び伸度を有するナイロン６６繊維を低コストで効率よく製造することができる。

１ 試験体
２ａ，２ｂ チャック
３ａ，３ｂ 変位計
１０ 試験装置

Claims (9)

1. 短繊維からなる水硬性材料補強用ナイロン繊維であって、
   前記ナイロン繊維は、２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とするナイロン繊維であり、
   単繊維強度が５．２５〜９．０cN/dtexであり、破断伸度が１５〜８０％であることを特徴とする水硬性材料補強用ナイロン繊維。
2. 前記ナイロン繊維は、繊度が０．３〜３０dtexであり、繊維長が１〜５０mmである請求項１に記載の水硬性材料補強用ナイロン繊維。
3. 前記ナイロン繊維は、中実でかつ丸断面である請求項１又は２に記載の水硬性材料補強用ナイロン繊維。
4. 水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法であって、
   ２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分のナイロン６６を溶融紡糸し、１０〜８０℃の温度の水存在下で湿式延伸し、その後、前記延伸温度より高い乾熱温度で熱セットすることにより、２７０℃におけるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０〜７０g/10分のナイロン６６を主成分とするナイロン繊維を得ることを特徴とする水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法。
5. 前記湿式延伸における延伸倍率が２〜６倍である請求項４に記載の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法。
6. 前記熱セットは定長セットである求項４又は５に記載の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法。
7. 前記熱セットの乾熱温度は１００〜２００℃である請求項４〜６のいずれかに記載の水硬性材料補強用ナイロン繊維の製造方法。
8. 請求項１〜３のいずれかに記載のナイロン繊維を含む水硬性材料であって、
   水硬性材料を１００Vol％としたとき、前記ナイロン繊維を０．０１〜５Vol％含むことを特徴とする水硬性材料。
9. 前記水硬性材料の引張応力試験において、ひずみが０〜４％の範囲内の引張応力の最大値（Ａ）と、ひずみ４％のときの引張応力値（Ｂ）を比較すると、ＢはＡの３０％以上である請求項８に記載の水硬性材料。

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