(57)【要約】【課題】  コンクリート、モルタル、石膏等のセメント成形品への分散性および接着性に優れたセメント等補強用繊維を提供すること。【解決手段】  合成繊維の表面に、水中分散後の無機微粒子付着量が繊維重量を基準として１．０〜１０．０重量％となるように、不活性な無機微粒子を付着させる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性な無機微粒子が合成繊維の表面に付着してなるセメント等補強用繊維であって、その水中分散後の無機微粒子付着量が繊維重量を基準として１．０〜１０．０重量％であることを特徴とするセメント等補強用繊維。
【請求項２】
不活性な無機微粒子が、水和性無機化合物からなる微粒子である請求項１記載のセメント等補強用繊維。
【請求項３】
水和性無機化合物が、珪酸アルミニウム、スメクタイト、タルク、マイカ、珪酸マグネシウム、アルミナおよびシリカからなる群より選ばれた少なくとも１種の水和性無機化合物である請求項２項記載のセメント等補強用繊維。
【請求項４】
合成繊維が、全芳香族ポリアミド繊維、ポリパラフェニレンベンゾオキサゾール繊維、高強力ポリエチレン繊維、高強力ポリビニルアルコール繊維および全芳香族ポリエステル繊維からなる群より選ばれた少なくとも１種の合成繊維である請求項１〜３のいずれかに記載のセメント等補強用繊維。
【請求項５】
合成繊維が、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維である請求項１〜３のいずれかに記載のセメント等補強用繊維。
【請求項６】
合成繊維の単糸繊度が、０．５５〜５．５ｄｔｅｘである請求項１〜５記載のセメント等補強用繊維。
【請求項７】
合成繊維の繊維長が、１．０〜６．０ｍｍである請求項１〜６記載のセメント等補強用繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セメント成形品の補強用繊維に関するものである。さらに詳しくは、コンクリートやモルタル等のセメント成形品への分散性および接着性に優れ、補強用として好適な補強用繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートやモルタル、石こう等の水硬化性原料を用いた成形品の曲げ強度、対衝撃強度等の機械的特性を向上させる目的として、各種繊維による補強が提案され、既に実用化されている。コンクリート、モルタル、石膏等のセメント等成形品補強用繊維への要求特性としては、高ヤング率、高強度、マトリックスとしてのセメント等との高度な界面結合力、セメント中のアルカリに対する耐侵食性、マトリックス中での均一分散等が挙げられている。従来、セメント等の補強用繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、スチールファイバー等の金属繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリビニルアルコール繊維等の合成繊維が単独もしくは組み合わせて用いられている。
【０００３】
しかし、これらの中でガラス繊維は、セメント中のアルカリにより劣化し、長期的に補強効果を維持することが困難であるという問題がある。またスチールファイバーは、コンクリート中で腐食が進行し、このためにコンクリート材料にひび割れが生じるため、これも長期的に補強効果を維持することが困難であるという問題がある。さらに炭素繊維は、セメント中に分散させる際の混錬処理中に折れて短くなり、当初の補強効果が得られないという問題がある。
【０００４】
これに対して、有機高分子重合体からなる合成繊維は、上記の問題点はないものの、マトリックスとしてのセメントとの高度な界面結合力およびマトリックス中での均一分散の点でいまだ不十分で改善が望まれている。すなわち、有機高分子重合体からなる繊維表面は、珪酸カルシウムを主成分とするセメントとの親和性が低いため、強固な界面結合性が得られないという問題がある。また、水との親和性が低いため、繊維を水を含むマトリックスへ分散させる際、短繊維同士が凝集して絡まり合うためコンクリート中に均一に分散させることができず、実際の添加量に対する補強効果が発現しにくいという問題がある（特許文献１参照）。
【０００５】
このような問題を解消するため、繊維を特定の水溶性樹脂で集束して、マトリックス中への繊維の分散性を改善する方法が提案されているが（特許文献２参照）、セメントと繊維との界面結合力の方は改善されていない。一方、繊維に樹脂を被覆して樹脂被覆体の形状に突起部を設けて結合力を改善する方法（特許文献３参照）が提案されているが、該方法ではマトリックス中に分散させる繊維の繊度は太いため、実際の添加量に対する補強効果が発現しにくい。
【０００６】
【特許文献１】特公昭６３−６３５０４号公報
【特許文献２】特開平１０−２７９３３５号公報
【特許文献３】特開２００１−３２８８５３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、コンクリート、モルタル、石膏等の成形品（以下、セメント成形品と称する）への分散性および接着性に優れ、補強用繊維として好適な繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を達成するべく種々検討した結果、セメント成形品における補強用繊維との結合性を評価する代用特性として、セメント成形品中から補強用繊維の引き抜き抵抗値を測定し、該引き抜き抵抗値が低い場合には、セメント等と繊維との界面結合性が低くて補強効果が少ないこと、および、経年変化や荷重負荷により界面結合性が低下し易く補強効果が低下することを見出した。すなわち、セメント成形品における、該補強用繊維の引き抜き抵抗値を高めれば、セメント成形品とセメント等補強用繊維との界面結合性が高まっていることを見出し、さらに検討を重ねて本発明に到達したものである。
【０００９】
かくして、本発明によれば、「不活性な無機微粒子が合成繊維の表面に付着してなるセメント等補強用繊維であって、その水中分散後の無機微粒子付着量が繊維重量を基準として１．０〜１０．０重量％であることを特徴とするセメント等補強用繊維。」が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のセメント等補強用繊維は、繊維表面に無機微粒子を特定量付着させているので、水分散性が良好となるだけでなく、セメント等との界面結合性も向上しているので、補強用繊維の使用量を少なくしても良好な補強効果を発現するセメント成形品を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明のセメント等補強用繊維に使用する合成繊維としては、全芳香族ポリアミド繊維（アラミド繊維）、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、高強力ポリビニルアルコール繊維、高強力ポリエチレン繊維、全芳香族ポリエステル繊維（ポリアリレート繊維）等を挙げることができる。なかでもポリパラフェニレンテレフタルアミドやコポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミド等のパラ型アラミドからなる繊維は、他の繊維に比べて補強効果が大きいので好ましく、特にコポリパラフェニレン・３，４’オキシジフェニレン・テレフタルアミド繊維は、強アルカリ性の雰囲気中に長時間保持してもその機械的特性の劣化が小さく、また、通常未延伸糸を３００℃以上、好ましくは３５０〜５５０℃の高温に加熱して６倍以上に熱延伸されるので、単繊維が軟化して後述する不活性な無機微粒子を繊維表面に強固に接着させることが容易にできるので、本発明が対象とする合成繊維としては好適である。
【００１２】
なお、本発明でいうセメント等補強用とは、コンクリートやモルタルの補強だけでなく、石膏等の水硬化性水硬化性原料を用いた成形品の補強用を意味するが、特にコンクリート、モルタル、石膏を対象とするものが好ましい。
【００１３】
次に、本発明で使用される不活性な無機微粒子とは、熱処理時等の高温下にさらされる条件下でも化学的に安定でかつ合成繊維に対し酸化等の化学作用を及ぼさない無機物の微粒子をいう。無機微粒子の大きさは、粒子の小さいものほど好ましく、平均粒径が２０μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下、特に好ましくは５μｍ以下のものが、単繊維の表面に均一に付着しやすくなるので好適である。下限は特に限定する必要はないが、あまりに小さいものは入手しがたく、また、コストも高くなるので、０．１μｍ以上、特に０．２μｍ以上とするのが適当である。
【００１４】
本発明で有効に使用できる無機微粒子は数多く存在するが、その中でも水和性無機化合物からなるものが好ましい。例えば珪酸アルミニウム、スメクタイト、タルク、マイカ、珪酸マグネシウム、アルミナおよびシリカからなる群より選ばれた１種又は２種以上の無機物からなるものが好適であり、特に珪酸アルミニウムが好ましい。
【００１５】
これらの無機微粒子は、単一成分で使用してもよく、２種以上を混合して使用してもよい。また、これらの微粒子は水性分散浴中で水和してコロイド状になるものや、単に分散するだけのものもあるが、両者いずれも使用することは可能である。
【００１６】
繊維にこれらの微粒子を塗布する方法としては、あらかじめ微粒子を水等の分散媒に分散させた分散浴を用意し、繊維を分散浴に浸漬させた後乾燥を行う方法が好ましい。なお、無機微粒子の分散を均一に行うために有機または無機の分散助剤を分散浴中に添加したり、あるいは、糸条の集束性を向上させるために帯電防止剤や増粘剤を併用してもよい。
【００１７】
本発明においては、上記無機微粒子の繊維に対する付着量が、下記に定義する水中６時間分散後の付着量が、１．０〜１０．０重量％、好ましくは１．５〜９．０重量％、特に３．０〜８．５重量％の範囲であることが肝要である。該付着量が１．０重量％未満の場合には、補強用繊維をコンクリート、モルタル、石膏等のマトリックス中へ分散させる際に、付着した無機微粒子が一部脱落するため、セメントとの界面結合力が低下するので好ましくない。一方、該付着量が１０.０重量％を超える場合には、繊維表面に無機微粒子が過剰に付着するために無機微粒子が積層状態で付着することになり、その結果、セメント成形品の破壊は該無機微粒子の凝集破壊により、セメント等との界面剥離が起こるため、補強用繊維とセメント等との界面結合力が低下するので好ましくない。
【００１８】
水分散後の無機微粒子付着量
試料を約３ｇサンプリングし、２リットルの水中で６時間撹拌する。次いで１２０℃で２時間乾燥した後に重量Ａ（ｇ）を精秤する。次いで、この試料を８００℃の焼却炉中で完全に灰化させ、灰化後の灰分重量Ｂ（ｇ）を測定し、次式で計算する。
付着量（重量％）＝｛Ｂ／（Ａ−Ｂ）｝×１００
【００１９】
なお、該補強用繊維の単糸繊度や繊維長は特に限定する必要はないが、太くなりすぎると同一の配合量での繊維本数が低下して得られるセメント成形品の補強効果が低下し、逆に細くなりすぎると、該マトリックス中に繊維を分散させる際に繊維が曲がりやすくなってこれまた補強効率が低下するので、０．５５〜５．５ｄｔｅｘ、特に１．０〜３．０ｄｔｅｘの範囲が適当である。一方、繊維長も、得られるセメント成形品の補強効率の観点から、１．０〜６．０ｍｍ、特に２．０〜４．０ｍｍの範囲が適当である。
【００２０】
以上に説明した本発明のセメント等補強用繊維は、その製造方法を特に限定する必要はないが、例えば以下の方法により、効率よく製造することができる。すなわち、前述の合成重合体からなる未延伸繊維に先ず不活性無機微粒子を含有する処理剤を所要量付与した後、該合成重合体の軟化点近傍温度下で、必要に応じて熱延伸した後に熱処理して、該微粒子を繊維表面に固着させればよい。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中における各物性値は下記の方法で測定した。
（１）水分散後の無機微粒子付着量
試料を約３ｇサンプリングし、２リットルの水中で６時間撹拌する。次いで１２０℃で２時間乾燥した後に重量Ａ（ｇ）を精秤する。次いで、この試料を８００℃の焼却炉中で完全に灰化させ、灰化後の灰分重量Ｂ（ｇ）を測定し、次式で計算する。
付着量（重量％）＝｛Ｂ／（Ａ−Ｂ）｝×１００
【００２２】
（２）補強用繊維引き抜き強力（Ｎ）
アルミ板の上に、普通ポルトランドセメントからなるモルタルを厚さが３０ｍｍとなるように流し込む際に、該アルミ板の表面と垂直となる方向に補強用繊維試料を深さ２０ｍｍとなるように埋め込んで試験片を作成する。得られた試験片を用い、通常の定速型引張試験機により、ヘッドスピード２０ｍｍ/分の条件で引張試験を行い、引き抜き強力を測定する。
【００２３】
（３）補強用繊維の分散性
混練後のスラリー（フレッシュコンクリート）を、金属メッシュを用いて掻き回すことなく水洗し、繊維のみを取り出して乾燥後重量Ａ（ｇ）を測定する。次いで、そこから分散不良物であるファイバーボールおよび未開離繊維束をより分けてその重量Ｂ（ｇ）を測り、次式で計算する。
分散性（重量％）＝１００−（Ｂ／Ａ×１００）
【００２４】
［実施例１〜４、比較例１〜２］
パラフェニレンジアミン２５モル％、テレフタル酸クロライド５０モル％、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル２５モル％を共重縮合して得られた共重合体を、定法にしたがって湿式紡糸し、得られた紡出糸（未延伸糸）に表１記載の無機微粒子の水分散液（濃度１．０重量％〜３０重量％）に浸漬した後に乾燥した。得られた未延伸糸を、温度５００℃、延伸倍率１０倍で延伸し、表１に記載の水分散後の無機微粒子付着量を有する全芳香族ポリアミド繊維を得た。得られた繊維のフィラメント数は１０００本、繊度は１６７０ｄｔｅｘであった。また、得られた繊維の前記（２）の方法により測定した引き抜き強力は表１に記載のとおりであった。
【００２５】
【表１】
2005200263.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明のセメント等補強用繊維は、水中に分散処理しても繊維表面から脱落しがたいものなので、コンクリート、モルタル、石膏などのマトリックス中に分散させる際の均一分散性が良好であり、また、セメント等と繊維との界面接着も良好なので、種々のセメント成形品の補強に好適に使用することができる。