(57)【要約】【課題】曲げ強度、引張強度および衝撃強度に優れ、更に耐アルカリ性及び耐湿熱性にも優れ、かつセメント中への分散性能に優れた繊維補強セメント製品を提供すること。【解決手段】１種或いは複数種の補強用繊維を含む繊維補強セメント製品であって、該補強用繊維が特定の構造反復単位を含む芳香族コポリアミドからなり、その強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張弾性率が５００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１種或いは複数種の補強用繊維を含む繊維補強セメント製品であって、該補強用繊維が下記式（１）および下記式（２）の構造反復単位を含む芳香族コポリアミドからなり、その強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張弾性率が５００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の芳香族コポリアミド繊維であることを特徴とする繊維補強セメント製品。
【化１】
2006206385.tif 000006
【化２】
2006206385.tif 000007
【請求項２】
芳香族コポリアミドに含まれる下記式（２）の構造反復単位が構造単位の全量に対して３０〜１００モル％である請求項１記載の繊維補強セメント製品。
【化３】
2006206385.tif 000008
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アラミド繊維により補強されてなる繊維補強セメント製品に関するものであり、より詳しくは曲げ強度、引張り強度および衝撃強度に優れ、また耐アルカリ性及び耐湿熱性にも優れ、かつセメント中への分散性能に優れた繊維補強セメント製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セメント、石膏等の水硬化性原料を用いて、天井、壁、床仕上げを行ったり、コンクリートブロック、セメント瓦、舗道用石などが製造されたりしているが、これらセメント成型品の曲げ強度、引張強度、衝撃強度などをさらに向上させるため、繊維等で補強することが行われている。
【０００３】
繊維等の補強材としては、長年に渡り石綿がその代表的なものであったが、石綿が発がん性物質であると言われ、その代替素材として近年ではスチールファイバー、ガラス繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維、ポリビニルアルコール繊維、炭素繊維、全芳香族ポリアミドなどが用いられている。
【０００４】
しかし、ガラス繊維はセメント特有の強アルカリ性に浸蝕されるので耐久性が低い。一方ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリアミド繊維などは、耐久性を充分満足するものではないのが現状である。
【０００５】
更に炭素繊維は、耐アルカリ性は良好であるものの、セメントに混入後ミキサーで均一分散させると、繊維が折れて繊維長が短くなり、充分な補強効果が得られなくなるという問題があった。
【０００６】
これらに対し、全芳香族ポリアミド繊維は、高ヤング率、高強度、高耐アルカリ性などの特性に優れた素材であり、例えば特開平９−２９５８７７号公報には、互いに繊維長の異なる２種の短繊維により補強されてなる短繊維補強コンクリートが開示されているが、昨今の建築基準の引き上げ、現行水準を大きく上回る耐震コンクリート補強への強い要望があり、補強性能が更に優れた繊維補強セメント製品の開発が切望されている。
【特許文献１】特開平９−２９５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、従来のアラミド繊維を用いた繊維補強セメント製品に比べ、曲げ強度、引張強度および衝撃強度に優れ、更に耐アルカリ性及び耐湿熱性にも優れ、かつセメント中への分散性能に優れた繊維補強セメント製品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明によれば、１種或いは複数種の補強用繊維を含む繊維補強セメント製品であって、該補強用繊維が下記式（１）および下記式（２）の構造反復単位を含む芳香族コポリアミドからなり、その強度が２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張弾性率が５００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の芳香族コポリアミド繊維であることを特徴とする繊維補強セメント製品が提供される。
【０００９】
【化１】
2006206385.tif 000002
【００１０】
【化２】
2006206385.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来のアラミド繊維を用いた繊維補強セメント製品に比べ、曲げ強度、引張強度および衝撃強度に優れ、更に耐アルカリ性及び耐湿熱性にも優れ、かつセメント中への分散性能に優れた繊維補強セメント製品が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明でいう芳香族コポリアミドとは、１種又は２種以上の２価の芳香族基が直接アミド結合により連結されているポリマーであって、該芳香族基は２個の芳香環が酸素、硫黄又はアルキレン基で結合されたものであってもよい。また、これらの２価の芳香族基には、メチル基やエチル基などの低級アルキル基、メトキシ基、クロルキなどのハロゲン基等が含まれていてもよい。
【００１３】
上記芳香族コポリアミドは、従来公知の方法にしたがって、アミド系極性溶媒中で芳香族ジカルボン酸クロライドと芳香族ジアミンとを反応せしめてポリマー溶液を得る。
【００１４】
本発明における芳香族ジカルボン酸ジクロライドは従来公知のもので良い。例えばテレフタル酸ジクロライド、２−クロロテレフタル酸ジクロライド、３−メチルテレフタル酸ジクロライド、４、４’−ビフェニルジカルボン酸ジクロライド、２，６−ナフタレンジカルボン酸ジクロライド、イソフタル酸ジクロライド等が挙げられる。
【００１５】
本発明においては２種の芳香族ジアミンを用いる。一方の芳香族ジアミンは置換又は非置換パラ型芳香族ジアミンから選ばれた１種であり、パラ型フェニレンジアミン、パラ型ビフェニレンジアミン等の一般的に公知のもので良い。また、もう一方の芳香族ジアミンは置換又は非置換のフェニルベンジミダゾール基を有する芳香族ジアミン類から選ばれた１種であり、中でも入手のし易さ、得られる繊維が有する優れた引張強度、初期モジュラス等の点から、５（６）−アミノ−２−（４−アミノフェニル）ベンジミダゾールが良い。
【００１６】
本発明で用いられるアミド系極性溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルイミダゾリジノンなどを例示することができるが、特に、芳香族ポリアミドの重合からドープ調整、湿式紡糸工程に至るまでの取扱い性や安定性及び害溶媒の毒性等の点から、Ｎ−メチル−２−ピロリドンが好ましい。
【００１７】
本発明で使用する芳香族コポリアミドは、下記式（１）および下記式（２）の構造反復単位を含む芳香族コポリアミドからなる芳香族コポリアミド繊維である必要があり、下記式（２）の構造反復単位が構造単位の全量に対して３０〜１００モル％、さらに好ましくは５０〜１００モル％の範囲で含まれていることが好ましい。該含有量が３０モル％未満の場合には重合反応においては反応溶液が濁るという問題が生じ、この様な濁ったドープでは製糸することが困難となることがある。
【００１８】
【化３】
2006206385.tif 000004
【００１９】
【化４】
2006206385.tif 000005
【００２０】
上記芳香族コポリアミドは、公知のアラミド繊維の製造方法により製糸することができる。例えば、半乾半湿式紡糸法によりドープを凝固液中に押し出し、凝固液から凝固糸として引き取り、水洗工程にて溶媒を十分に除去し、乾燥工程にて充分に乾燥したのち必要に応じて熱処理を行う。
【００２１】
本発明における繊維の熱処理温度は３００〜５５０℃の範囲とすることが好ましい。該温度が３００℃未満の場合には、繊維が充分に配向結晶化を起こすことができないために充分な引張強度、耐摩耗性が得られない場合がある。また、該温度が５５０℃を越える場合には、繊維が熱劣化を引き起こすために充分な引張強度、初期モジュラスが得られないことがある。
【００２２】
また、本発明で得られる芳香族コポリアミド繊維は引張強度２０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期モジュラス５００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要である。
【００２３】
使用される芳香族コポリアミド繊維の繊度は単糸繊度としては、０．５５〜２２ｄｔｅｘの範囲が好ましく、特に１．６７〜１６．７ｄｔｅｘの範囲が好ましい。単糸繊度が０．５５ｄｔｅｘ未満では製糸工程における毛羽や単糸切れが発生しやすくなるので好ましくない。２２ｄｔｅｘを超えると撚糸、製網等が困難になるので好ましくない。
【００２４】
上記芳香族コポリアミド繊維を繊維補強セメント製品の補強繊維として用いる場合、繊維形態としてはカットファイバー、またはメッシュ織物（網状織物）などがある。
【００２５】
カットファイバーとして用いる場合はカット長３ｍｍ〜５０ｍｍが好ましい。カット長３ｍｍ未満では補強効果が充分でなく、５０ｍｍを超えると繊維補強セメント補強製品内での均一分散が困難となる場合がある。
【００２６】
またメッシュ織物とは複数本の繊維束により網目が構成された網目シートやクレネット、または複数本の繊維束により低密度に織られた織物などが例示される。織物密度は２〜１０本／インチの範囲が好ましい。メッシュ織物として用いる場合、繊維補強セメント製品中の繊維含有量は０．０５〜３容積％が好ましい。該繊維含有量が０．０５容積％未満では補強効果が充分でなく、一方、該繊維含有量が３容積％を超えても補強効果は特に向上しない。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各特性は、以下の方法に従って評価した。
（１）曲げ試験
高さ４ｃｍ、幅４ｃｍ、長さ１６ｃｍの角柱状の曲げ試験用供試体を作成し、２０℃水中で７日間養生した後の曲げ強度試験を行った。曲げ試験は、インストロン型引張圧縮試験機を用い、スパン長１０ｍｍの三点曲げ試験を行った。
【００２８】
［実施例１］
パラフェニレンジアミン（ＰＰＤ）１５モル、５（６）−アミノ−２−（４−アミノフェニル）ベンジミダゾール（ＤＡＰＢＩ）３５モル、テレフタル酸クロライド５０モルからなる重合体ドープを紡出した未延伸糸を、熱処理温度４８０℃にて熱処理を行い、１６８０ｄｔｅｘ、１０００フィラメントの芳香族コポリアミド繊維を得た。
得られた芳香族コポリアミド繊維の引張強度は２０ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張り弾性率は５００ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００２９】
次いで、得られた芳香族コポリアミド繊維を繊維長６ｍｍにカットし、練り混ぜ機を用いて、ポルトランドセメント（三菱マテリアル株式会社製）１５００ｇに６７５ｇの水及び混和剤（信越化学株式会社製、Ｈｉメトローズ）４．５ｇを加えたモルタル溶液に、容積比で２．０％投入し、均一に混合されるまで２分間練り続けた。
練り上がったモルタルを型枠に入れて曲げ試験用供試体を作成し、曲げ試験に供したところ、その曲げ強度は、２４０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００３０】
［比較例１］
補強用繊維として、１６８０ｄｔｅｘ、１０００フィラメントのポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）繊維（Ｄｕｐｏｎｔ社製、登録商標「ケブラー」）を用いた以外は実施例１と同様の方法で曲げ試験用供試体を作成した。その結果、曲げ強度は１５６ｋｇｆ／ｃｍ２であった。尚、この際使用したポリパラフェニレンテレフタルアミド（ＰＰＴＡ）繊維の引張強度は２０．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張り弾性率は４９０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。
【００３１】
［実施例２］
実施例１と同様の方法により得られた繊維に、更にエポキシ樹脂（アラルダイトＣＹ２３２、チバ株式会社製）を繊維重量に対して７重量％付与した後、経糸及び緯糸に配して目付６６ｇ／ｍ２の織物とし、この織物を上下方向より加圧、熱処理を施して経糸と緯糸との交差部を固定した。
一方、オムニミキサーを用いてポルトランドセメント（三菱マテリアル株式会社製１０ｋｇに標準砂８０ｇ、減水剤１５０ｇを加えドライミキシングを約８０秒間行い、これに水を３ｋｇ加えウェットミキシングを約８０秒行ってコンクリートを練り上げた。
【００３２】
次に、曲げ試験用供試体を作成するための型枠の両表面近傍に、上記の織物が配置されるように練り上げたコンクリートを流し込み、２０℃、８０％ＲＨ雰囲気下で２４時間成型後、枠から外し、更に同雰囲気下で７日間養生し、曲げ試験用供試体を作成した。
得られた曲げ試験用供試体を曲げ試験に供したところ、その曲げ強度は、３６０ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【００３３】
［比較例２］
実施例２において、補強用繊維として比較例１で用いた繊維を用いた以外は上記実施例２と同様に供試体を作成し、曲げ試験に供したところ、その曲げ強度は、３００ｋｇｆ／ｃｍ２であった。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明によれば、従来のアラミド繊維を用いた繊維補強セメント製品に比べ、曲げ強度、引張強度および衝撃強度に優れ、更に耐アルカリ性及び耐湿熱性にも優れ、かつセメント中への分散性能に優れた繊維補強セメント製品が提供されるので、天井、壁、床仕上げを行ったり、コンクリートブロック、セメント瓦、舗道用石の用途分野に有用である。