JPH04245913A - セメント補強用繊維の製造法 - 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に
溶解した紡糸原液を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６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法にある。

【０００９】本発明で用いるアクリロニトリル系重合体
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
トリル単位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。

【００１４】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。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
０重量％に設定することによって、粘度が４５℃で５０
〜５００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、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。

【００１８】この場合紡糸ノズルの孔径は、３０μから
１５０μの範囲が好ましい。紡糸ノズルの孔径が３０μ
未満の場合には、ノズル圧の上昇、ノズル詰りが発生し
やすく、安定に紡糸を続けることはできない。一方孔径
が１５０μを越える場合には、紡糸原液の吐出量と吐出
糸条の引取速度で定まる紡糸ドラフトが高くなるため、
糸切れ等を生じ易くなる。

【００１９】続いて得られた凝固糸を６倍以上好ましく
は８倍以上延伸すると目的のアクリル繊維が得られる。 ６倍以上の延伸倍率を施すためには、沸水中で延伸を施
すことによっても可能であるが、好ましくは、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
雰囲気中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、４ｇ／ｄ以上の引張強度を有し紡糸方式とし
て紡糸原液を凝固浴中に直接押出す湿式紡糸法を採用し
ているためフィブリル化が非常に促進されている。その
フィブリル部にて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く、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】更に本発明の繊維は、フィブリル化が非常
に促進しているためにセメントとの混練中にフィブリル
部が少しずつ削られセメント中に分散する結果セメント
の補強についてすぐれた効果を発揮するものである。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】

【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。

【００２６】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】

【００２７】実施例１ 懸濁重合法で得た重量平均分子量４０万のアクリロニト
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部を混合し混合物をＤＭＡ
ｃに溶解し、重合体濃度９％の紡糸原液（１２０ポイズ
／４５℃）を得、孔径７５μ（ホール数２５，０００）
のノズルより湿式紡糸法にて紡出し、ＤＭＡｃ／水＝６
０／４０（重量比）、３０℃の凝固浴に凝固させた。得
られた未延伸糸を沸水中で６倍延伸し油剤の付与の後、
熱ローラーで乾燥を行い最後に２００℃の熱ローラーで
加熱し１．５倍の延伸を施し、単繊維繊度１．０ｄ、単
繊維強度５．２ｇ／ｄの繊維を得た。

【００２８】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９％の紡糸原液を得、実施例
１と同様の紡糸条件にて紡糸を行い、単繊維繊度１．０
ｄ、単繊維強度６．１ｇ／ｄの繊維を得た。

【００２９】比較例２ 懸濁重合法で得た重量平均分子量２５万のアクリロニト
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、ＤＭＡｃに溶
解し、重合体濃度１０％の紡糸原液（８０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１．０ｄ、単繊維強度４．６ｇ／ｄの繊維を
得た。

【００３０】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３ｍｍ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濾紙を用いて濾過して成型
した後、１５日間、２５℃で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。

【００３１】

【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（Ｂ）を（Ａ）／
   （Ｂ）が６０／４０〜９０／１０（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
   ムアミドに溶解した紡糸原液を湿式紡糸法で紡糸し、水
   とジメチルアセトアミド又はジメチルホルムアミドから
   なる凝固浴で凝固し、得られた凝固糸を６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法。