(57)【要約】  本発明は、改良されたポリプロピレン繊維およびその製造方法並びに繊維セメント製品の製造におけるこのようなポリプロピレン繊維の使用に関する。本発明はさらに、本発明のポリプロピレン繊維を含有する繊維セメント製品、例えば、平坦状繊維セメントシートまたは波形状繊維セメントシートに関する。本発明の繊維セメント製品は、本発明のポリプロピレン繊維を含有しない繊維セメント製品に比べて、改善された耐衝撃性を有する。
2018500466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント製品を補強するための少なくとも１つの延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくはそれらから由来する少なくとも１つの繊維の製造方法であって、
（ｉ）少なくとも１種のポリプロピレンを含有する溶融ポリプロピレン組成物を形成する工程と、
（ｉｉ）前記溶融ポリマー組成物を紡糸口金から押出すことによって、前記ポリマー組成物からフィラメントを形成する工程と、
（ｉｉｉ）約５℃〜約５０℃の温度を有する液浴中で、押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷する工程とを含み、前記液浴の表面と前記紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約２００ｍｍであり、
（ｉｖ）約１３０℃〜１８０℃の温度で前記フィラメントを引伸ばすことによって、延伸ポリプロピレンフィラメントを形成する工程、および必要に応じて、
（ｖ）前記フィラメントを、約３ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有する１本以上の繊維に切断する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記方法は、成核剤の非存在下で行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記押出されたポリプロピレンフィラメントの前記液浴中の滞留時間は、約１秒〜約５秒である、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記液浴は、約３０℃〜約５０℃の温度を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記液浴の表面と前記紡糸口金の表面との間の前記距離は、約５ｍｍ〜約１６０ｍｍの範囲にある、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記押出工程（ｉｉ）の後および急冷工程（ｉｉｉ）の前の間に、前記溶融ポリマー組成物は、約１５０℃〜２００℃の温度に保持される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
セメント製品を補強するための延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維であって、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法によって製造され、
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、ＷＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合、約４０％〜約６０％の結晶度を有する、延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項８】
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、ＷＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合、約４５％〜約５０％の結晶度を有する、請求項７に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項９】
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する、請求項７または８に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項１０】
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、フィラメントあたり約５ｄｔｅｘ〜約２５ｄｔｅｘの線密度および約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する、請求項７〜９のいずれか１項に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項１１】
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、約５％〜４０％の破断伸び率を有する、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項１２】
前記延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、約１０％〜約２５％の破断伸び率を有する、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維。
【請求項１３】
繊維強化セメント製品を製造するためおよび／またはセメント材料を補強するために、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはそれらから由来する繊維の使用。
【請求項１４】
繊維強化セメント製品の製造方法であって、
請求項７〜１２のいずれか１項に記載の延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントまたはそれらから由来する繊維から得られる繊維材料から出発して、繊維強化セメント製品を製造する工程を少なくとも含む、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法によって製造される繊維強化セメント製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、改良されたポリプロピレン繊維およびその製造方法並びに繊維セメント製品の製造におけるこのようなポリプロピレン繊維の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
ポリプロピレンは、プロピレンを重合することによって得られる熱可塑性樹脂である。ポリプロピレン繊維は、周知の溶融紡糸法によって製造される。この方法において、溶融ポリマーは、ポンプによって圧送され、多数の小さな開口を有するダイを通ることによって、連続フィラメントを生成する。これらのフィラメントは、冷却され、引張強度を増加するために、延伸されまたは引伸ばされる。通常、フィラメントにサイズ調整または仕上げを適用した後、必要に応じて乾燥および調質を行い、場合によってはフィラメントを所望の長さに切断することによって、繊維の束を提供する。
【０００３】
ポリプロピレンの低密度、高強度、優れた耐熱性および耐薬品性によって、ポリプロピレンの繊維は、織物、包装材、容器、自動車部品などの幅広い用途に使用されている。
【０００４】
欧州特許ＥＰ１８１２６２８および同等の米国特許出願ＵＳ２０１３／０３０２６０８は、溶融紡糸ポリプロピレンマルチフィラメントおよびそれから形成される織糸を製造する方法を開示している。この方法は、基本特徴として成核剤の存在を必要とする溶融ポリマー組成物を形成する工程と、形成された溶融ポリマー組成物を押出す工程と、形成されたフィラメントを５０℃〜１３０℃の温度を有する液浴中で急冷する工程と、フィラメントを約１２０℃〜約１５０℃の温度で加熱しながら引伸ばす工程とを含む。成核剤の存在および液浴におけるフィラメントの十分長い滞留時間の両方は、フィラメントの十分な結晶度を保証する。開示された繊維は、実際に非常に高い結晶性を有し、ＷＡＸＳおよびＳＡＸＳ技術を用いて測定する場合、約８０％を超える結晶度を示す。ＥＰ１８１２６２８（およびＵＳ２０１３／０３０２６０８）はさらに、この方法によって製造されたポリプロピレン繊維を利用して、ロープ、織布または不織布を形成することができることを開示している。高結晶性のポリプロピレン繊維は、例えば織物の製造などの特定の用途において実際の利点を有し得るが、繊維強化セメント製品を製造する場合に、高結晶度は、全く有利ではない。高結晶度を有するポリプロピレン繊維が一般に比較的低い靱性（すなわち、低い繊維強度）を示すことは、実際に知られている。しかしながら、繊維セメント製品を補強する場合、組み入られた繊維の靭性は、最終の繊維セメント製品の機械強度に寄与する主な且つ本質的な特性である。特に、世界中の各国は、建設労働者の安全性を保障するためおよび最終消費者に性能の高い製品を確保するために、これらの繊維強化セメント製品の機械強度に関する最低要件を記載する厳格な国家規則および基準を定めている。そのため、ＥＰ１８１２６２８（および同等のＵＳ２０１３／０３０２６０８）に開示された高結晶性フィラメントおよび繊維は、繊維強化セメント製品の製造に適さない。
【０００５】
ＥＰ１８１２６２８に開示された製造方法に対していくつかのさらなる変形例が開発されているのにも関わらず、これらの公知の方法によって製造されたポリプロピレン繊維は、非常に高い繊維強度を要求する用途、例えば繊維セメント製品に適する十分な性能を有していない。また、異なる研究グループが、少なくともより高い繊維強度を有するポリプロピレン繊維を得るために、既知の産業方法に代用する方法の開発を試みたが、これらの方法は、産業規模で実施できないと判明された。実際に、実験室規模から産業規模までの規模拡大は、技術的実現可能性および経済的実現可能性の両方において、異なる課題に関与する。また、一部の実験室規模の方法は、半産業規模のみで実施する場合にも、一貫性なく、変化するフィラメントまたは繊維品質をもたらした。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の概要
したがって、本発明の目的は、繊維セメント製品（すなわち、繊維強化セメント製品）の製造、より具体的には平坦状繊維セメントシートまたは波形状繊維セメントシートの製造における使用に適し、改良された特性を有するポリプロピレン繊維を製造する方法、特に産業方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この点に関して、本発明者らは、繊維密度および強度に関して改良された特性を有するポリプロピレンモノフィラメントまたはマルチフィラメントおよびそれらから由来する繊維を製造するための新規産業方法を開発した。従来技術に既に記載された方法とは対照的に、本発明の方法は、成核剤の存在または添加を必要しない。
【０００８】
さらに、従来技術の方法とは対照的に、本発明の方法は、初めて産業規模で、改良された機械性質を有するモノフィラメントまたはマルチフィラメントおよびそれらから由来する繊維を高処理量で生産できる。
【０００９】
特に、押出工程中の特定のパラメータは、セメント製品の補強に、したがって繊維強化セメント製品の製造に特に適したポリプロピレンフィラメントおよび繊維を獲得するために重要であることが分かった。
【００１０】
特に、製造過程中に特定の方法でポリプロピレン繊維を急冷することにより、繊維セメント材料における使用に特に適したフィラメントおよび繊維を獲得できることを判明した。
【００１１】
より具体的には、本発明の方法は、約５℃〜約５０℃の温度を有する液浴中で、押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷する工程を含み、液浴の表面と押出機の紡糸口金との間の距離は、約５ｍｍ〜約２００ｍｍである。
【００１２】
特定の実施形態において、本発明の方法は、約３０℃〜約５０℃の温度、好ましくは約３５℃〜４５℃の温度を有する液浴中で、押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷する工程を含む。
【００１３】
さらなる特定の実施形態において、本発明の方法は、押出されたポリプロピレンフィラメントを液浴中で急冷する工程を含み、液浴の表面と押出機の紡糸口金との間の距離は、約５ｍｍ〜約１５ｍｍである。
【００１４】
特定の実施形態において、押出されたフィラメントの液浴中の滞留時間は、約１秒〜３０秒、好ましくは１０秒未満、好ましくは約１〜約１０秒、より好ましくは約１〜５秒である。
【００１５】
本発明者らは、特定の理論または仮説に拘束されることなく、本発明の方法において、液浴の温度、押出されたフィラメントの液浴中の滞留時間、および液浴の表面と押出機の紡糸口金との間の距離が、繊維セメント最終製品に含まれるフィラメントおよび繊維の全体的な性能に有益に寄与する３つのパラメータであると考えている。
【００１６】
実際に、本発明者らは、約５℃〜約５０℃の温度を有する液浴中で、一定の滞留時間で押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷し且つ液浴の表面と押出機の紡糸口金との間の距離を約５ｍｍ〜約２００ｍｍに維持する場合、比較的低程度〜中程度の結晶度且つ非常に良好な繊維強度を有するフィラメントが得られることを見出した。より詳細には、本発明の方法に従って得られたモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、（ＳＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合）約４０％〜約６０％の比較的低程度〜中程度の結晶度、および少なくとも７ｃＮ／ｄｔｅｘ、例えば約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘの靱性を有する。
【００１７】
さらに、本発明者らは、好ましくは成核剤の非存在下で本発明の方法を行うことを見出した。実際に、成核剤は、一般的には得られるフィラメントおよび繊維の高度の結晶化を誘発し、本発明のフィラメントおよび繊維には好ましくない。
【００１８】
したがって、特定の実施形態において、本発明の方法は、成核剤の非存在下で行われる。
【００１９】
本発明者らは、本発明の製造方法を用いて、フィラメントあたり約１〜約７５ｄｔｅｘの線密度（ｄｐｆ）、および約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、例えば約８ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維強度または靱性を有するポリプロピレンモノフィラメント、マルチフィラメントおよびそれらから由来する繊維を製造することに成功した。
【００２０】
さらに重要なことに、本発明の方法で得られる繊維を原料として繊維セメントの製造に使用すると、著しく向上した耐衝撃性（シャルピ衝撃性）を有する繊維セメント製品を製造できることが判明した。
【００２１】
第１の態様において、本発明は、セメント製品を補強するための延伸ポリプロピレンフィラメント（すなわち、モノフィラメントまたはマルチフィラメント）またはそれらから由来する繊維（または複数の繊維）の製造方法を提供する。本発明の方法は、（ｉ）少なくとも１種のポリプロピレンを含有する溶融ポリプロピレン組成物を形成する工程と、（ｉｉ）溶融ポリマー組成物を紡糸口金から押出すことによって、ポリマー組成物からフィラメントを形成する工程と、（ｉｉｉ）約５℃〜約５０℃の温度を有する液浴中で、押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷する工程とを含み、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約２００ｍｍであり、（ｉｖ）約１３０℃〜１８０℃の温度でフィラメントを引伸ばすことによって、延伸ポリプロピレンフィラメントを形成する工程、および必要に応じて、（ｖ）フィラメントを、約３ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有する１本以上の繊維に切断する工程とを含む。
【００２２】
特定の実施形態において、本発明の方法は、産業方法、すなわち、産業規模且つ高一貫性で実施することができ、製造されたフィラメントおよび繊維の品質および機械特性に影響を及ぼさない方法である。
【００２３】
さらなる特定の実施形態において、本発明の方法は、延伸ポリプロピレンマルチフィラメントまたは繊維の製造方法である。この方法は、（ｉ）少なくとも１種のポリプロピレンを含有する溶融ポリプロピレン組成物を形成する工程と、（ｉｉ）溶融ポリマー組成物を紡糸口金から押出すことによって、ポリマー組成物からフィラメントを形成する工程と、（ｉｉｉ）約５℃〜約５０℃の温度を有する液浴中で、押出されたポリプロピレンフィラメントを急冷する工程とを含み、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約２００ｍｍであり、（ｉｖ）複数のフィラメントを収集してマルチフィラメントを形成する工程と、（ｖ）マルチフィラメントを約１３０℃〜１８０℃の温度で引伸ばすことによって、延伸ポリプロピレンマルチフィラメントを形成する工程、および必要に応じて、（ｖ）マルチフィラメントを、約３ｍｍ〜約５０ｍｍの長さを有する１本以上の繊維に切断する工程とを含む。
【００２４】
特定の実施形態において、本発明の方法は、成核剤の非存在下で行われる。
本発明の方法のさらなる特定の実施形態において、押出されたフィラメントの液浴中の滞留時間は、約１秒〜３０秒、好ましくは１０秒未満、好ましくは約１〜約１０秒、より好ましくは約１秒〜５秒である。
【００２５】
さらに別の特定の実施形態における本発明の方法において、液浴は、約３０℃〜約５０℃の温度、より具体的には約３５℃〜約４５℃の温度を有する。
【００２６】
一部の特定の実施形態における本発明の方法において、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約１６０ｍｍであり、限定されない例として約５ｍｍ〜約１０ｍｍである。
【００２７】
一部の他の特定の実施形態における本発明の方法において、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約１５ｍｍであり、限定されない例として約１０〜約１５ｍｍである。
【００２８】
一部の特定の実施形態における本発明の方法において、押出工程（ｉｉ）を実施した後、急冷工程（ｉｉｉ）を実施する前に、溶融ポリマー組成物は、約１５０℃〜２００℃の温度に保持され、限定されない例として約１６５℃〜約１８０℃の温度に保持される。
【００２９】
第２の態様によれば、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントを提供する。これらのフィラメントまたはマルチフィラメントは、フィラメントあたり約１ｄｔｅｘ〜約７５ｄｔｅｘの線密度（ｄｐｆ）、および約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。
【００３０】
特定の実施形態において、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維を提供する。これらのモノフィラメントまたはマルチフィラメントは、フィラメントあたり約１ｄｔｅｘ〜約７５ｄｔｅｘの線密度（ｄｐｆ）、および約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。
【００３１】
特定の実施形態において、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントを提供する。これらのフィラメントまたはマルチフィラメントは、フィラメントあたり約５ｄｔｅｘ〜約２５ｄｔｅｘの線密度（ｄｐｆ）、および約１０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。
【００３２】
さらなる特定の実施形態において、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維を提供する。これらのモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、フィラメントあたり約５ｄｔｅｘ〜約２５ｄｔｅｘの線密度（ｄｐｆ）、および約８ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の靭性を有する。
【００３３】
特定の実施形態において、本発明は、延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維を提供する。これらのモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、ＷＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合、約４０％〜約６０％の結晶度を有する。
【００３４】
さらなる特定の実施形態において、本発明は、延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維を提供する。これらのモノフィラメントまたはマルチフィラメントもしくは繊維は、ＷＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合、約４５％〜約５０％の結晶度を有する。
【００３５】
さらなる特定の実施形態において、本発明は、本延伸ポリプロピレンモノフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントもしくはそれらから由来する繊維を提供する。これらのモノフィラメントまたはマルチフィラメントは、約５％〜４０％の破断伸び率、限定されない例示として約１０％〜約２５％の破断伸び率を有する。
【００３６】
第３の態様において、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンフィラメントまたは延伸ポリプロピレンマルチフィラメントを使用して、繊維セメント製品を製造する。
【００３７】
第４の態様において、本発明は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンフィラメントから由来する繊維材料から出発して、繊維セメント製品を製造する工程を少なくとも含む方法を提供する。
【００３８】
第５の態様において、本発明は、本明細書に記載の繊維セメント製品の製造方法によって得られる繊維セメント製品を提供する。繊維セメント製品の製造方法は、本明細書に記載の方法によって得られる延伸ポリプロピレンフィラメントから由来する繊維材料から出発して、繊維セメント製品を製造する工程を少なくとも含む。
【００３９】
独立請求項および従属請求項は、本発明の特定の特徴および好ましい特徴を記載している。従属請求項の特徴は、独立請求項の特徴または他の従属請求項の特徴および／または上記の説明および／または以下の説明に記載された特徴と適切に組み合わせることができる。
【００４０】
本発明の上記および他の特性、特徴および利点は、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細な説明からより明らかになるであろう。添付図面は、本発明の原理を例示する。詳細な説明は、本発明の範囲を限定することなく、単なる例示として与えられる。以下に引用される参照数字は、添付図面を参照する。
【００４１】
なお、同一符号は、異なる図面において、同様の要素、類似する要素または相当する要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】モノフィラメント押出ラインを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
例示的な実施形態の説明
特定の実施形態を用いて、本発明を説明する。
【００４４】
留意すべきことは、特許請求の範囲に使用された用語「含む（comprising）」は、その後に列挙される手段に限定すると解釈されるべきではなく、他の要素または工程を排除しない。したがって、この用語は、記載された特徴、工程または構成要素を含むが、１つ以上の他の特徴、工程または構成要素もしくはそれらのグループの存在または追加を排除しないものとして解釈すべきである。したがって、「手段ＡおよびＢを含む装置」という表現は、装置が要素ＡおよびＢのみからなると限定すべきではなく、本発明の場合にＡおよびＢが装置の適切な要素であることを意味する。
【００４５】
本明細書において、「一実施形態」または「実施形態」を言及する場合、実施形態に関連して説明した特定の特徴が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書のさまざまな箇所に現れる「一実施形態」または「実施形態」という表現は、同一の実施形態を指してもよいが、必ずしもすべて同一の実施形態を指すとは限らない。さらに、当業者には明らかであるように、特定の特徴または特性は、任意の適切な方法で１つ以上の実施形態に組み合わせることができる。
【００４６】
以下の用語は、本発明に対する理解を支援する目的のみで提供される。
単数形の不定冠詞および定冠詞は、本明細書に使用される場合、文脈上他の意味を明記しない限り、単数の対象物および複数の対象物の両方を含む。
【００４７】
用語「備える」（comprising、comprisesまたはcomprised of）」は、本明細書に使用される場合、「含む」（includingまたはincludes）または「含有する」（containingまたはcontains）の同義語であり、これらの用語は、包括的または開放的なものであり、記載されていない追加の部材、要素またはステップを排除しない。
【００４８】
端点による数値範囲の記載は、各々の範囲内に包含されるすべての数および分数ならびに記載された端点を含む。
【００４９】
本明細書に使用される「約」という用語は、パラメータ、数量および時間間隔などの測定可能な値を指す場合、開示された発明において変動が適切であるときに、特定値から±１０％以下、好ましくは±５％以下、より好ましくは±１％以下、さらにより好ましくは±０．１％以下の変動を含むことを意味する。なお、修飾語「約」が参照する値そのものは、好ましくは、明確に開示される。
【００５０】
「セメント製品」または「セメント材料」中の「セメント」という用語は、本明細書に使用される場合、ポルトランドセメント、高アルミナ含量セメント、鉄含有ポルトランドセメント、トラスセメント、スラグセメント、プラスター、オートクレーブ処理によって形成されたケイ酸カルシウム、および特定の結合剤の組み合わせを含むがこれらに限定されないセメントを含む任意の製品または材料を指す。より特定の実施形態において、本発明の製品中のセメントは、ポルトランドセメントである。
【００５１】
「繊維セメント製品」という用語は、本明細書に使用される場合、少なくとも繊維およびセメントを含む製品を指す。本発明の文脈に使用された繊維セメント製品は、さらに、石灰岩、白亜、生石灰、消石灰、研磨砂、珪砂粉、石英粉、非晶質シリカ、濃縮シリカヒューム、マイクロシリカ、メタカオリン、珪灰石、雲母、パーライト、バーミキュライト、水酸化アルミニウム、顔料、消泡剤、凝集剤、および他の添加剤を含むがこれらに限定されない他の成分を含むことができる。
【００５２】
「繊維強化セメント製品」という用語は、本明細書に使用される場合、少なくとも補強繊維およびセメントを含む製品を指す。本発明の文脈に使用された繊維強化セメント製品は、さらに、非補強繊維（「加工繊維」とも呼ばれる）並びに石灰岩、白亜、生石灰、消石灰、研磨砂、珪砂粉、石英粉、非晶質シリカ、濃縮シリカヒューム、マイクロシリカ、メタカオリン、珪灰石、雲母、パーライト、バーミキュライト、水酸化アルミニウム、顔料、消泡剤、凝集剤、および他の添加剤を含むがこれらに限定されない他の成分を含むことができる。
【００５３】
「フィラメント」という用語は、本明細書に使用される場合、無限長のポリプロピレン繊維を指す。
【００５４】
「モノフィラメント」という用語は、本明細書に使用される場合、溶融物から個々のフィラメントとして押出されたまたは吐出されたフィラメントを指す。すなわち、押出されたフィラメントは、押出後処理（例えば、急冷、乾燥、延伸、熱処理、仕上げなど）を受けることができるが、最初に個体のフィラメントとして溶融物から押出されるまたは吐出される。
【００５５】
「マルチフィラメント」という用語は、本明細書に使用される場合、複数のフィラメントとして溶融物から押出されたまたは吐出された複数のフィラメントを指す。すなわち、押出された複数のフィラメントは、押出後処理（例えば、急冷、乾燥、延伸、熱処理、仕上げ等）を受けることができるが、最初に複数のフィラメントとして溶融物から同時に押出されるまたは吐出される。
【００５６】
「繊維」または「ステープル繊維」という用語は、本発明の文脈において使用される場合、一定の長さ、すなわちステープル長さに切断、破断または折断されたフィラメントを指す。
【００５７】
「繊維の（ステープル）長さ」という用語は、本明細書に使用される場合、任意組成の（ステープル）繊維群の平均長さを指す。ポリプロピレン繊維などの切断した合成繊維の場合、（ステープル）長さは、これらの繊維が切断された離散長さを指し、したがって、群に存在する全ての繊維に対して同様である。ポリプロピレン繊維などの破断または折断された合成繊維の場合、（ステープル）長さは、これらの繊維が破断または折断された平均長さを指す。
【００５８】
本発明の文脈において、「ポリプロピレン」という用語は、ホモポリマーもしくは他のポリオレフィン、ジエンまたは他のモノマー（例えば、エチレン、ブチレンなど）とのコポリマーのいずれかであるプロピレンモノマーを含む任意のポリマー組成物を包含するように意図されている。また、この用語は、構成モノマー（例えば、シンジオタクチックモノマー、アイソタクチックモノマーなど）の任意の異なる立体構成および配置を包含するように意図されている。したがって、この用語は、本明細書のフィラメント、モノフィラメント、マルチフィラメントもしくは繊維に適用する場合、ポリプロピレンホモポリマーまたはコポリマーの無限長のストレッチ、実際長のストランドおよびスレッドなどを包含するように意図されている。
【００５９】
本明細書に使用される用語「成核剤」は、一般に、ポリプロピレンが溶融状態から固体構造に遷移するときに、ポリプロピレン結晶の形成を可能にする核形成部位を提供することができる任意の物質であってもよい。一般に、本明細書に使用される「成核剤」は、ポリプロピレンが溶融状態から固体構造遷移するときに、ポリプロピレンの結晶化速度を促進または増進する薬剤を指す。例示的な成核剤の非限定的な列挙は、当該分野で一般的に知られているようなジベンジリデンソルビトール成核剤、例えば、ジベンジリデンソルビトール（ＤＢＳ）、１，３：２，４−ビス（ｐ−メチルベンジリデン）ソルビトール（ｐ−ＭＤＢＳ）などのモノメチルジベンジリデンソルビトール、１，３：２，４−ビス（３，４−ジメチルベンジリデン）ソルビトール（３，４−ＤＭＤＢＳ）などのジメチルジベンジリデンソルビトール等を含む。他の適切な成核剤は、日本の旭電化産業によって開発された安息香酸ナトリウムおよびリン酸エステル塩、例えばＮＡ−１１およびＮＡ−２１、またはサウスカロライナ州のMilliken Chemical社によって開発された高成核剤、例えばHyperform(R) HPN-68Lを含むことができる。
【００６０】
以下、さまざまな実施形態を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。各実施形態は、例示として提供され、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。この点で、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明に対してさまざまな変更および変形が可能であることは、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示または説明されている特徴を別の実施形態に使用することによって、さらに別の実施形態を得ることができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその等価物の範囲内に包含されるこれらの変更および変形を包含することが意図される。
【００６１】
第１の態様において、本発明は、ポリプロピレンフィラメントの製造方法を提供する。特に、本発明の方法は、高い繊維密度、高い繊維強度および高い繊維延伸率を含む有利な特性の独特な組み合わせを有する特定の種類のポリプロピレンフィラメントを製造することを可能にする。
【００６２】
本発明者らは、本発明の方法によって得られたフィラメントまたは繊維および／または本明細書にさらに記載の特定の特性の組み合わせを有するフィラメントまたは繊維が、繊維セメント製品の製造における使用に特に適し、したがって、平坦状繊維セメントシートまたは波形状繊維セメントシートを含むがこれらに限定されないセメント製品の補強に特に適することを見出した。
【００６３】
図１を参照して、本開示の方法の一実施形態が概略的に示されている。図示の実施形態によれば、ポリプロピレン系溶融物を押出機装置（１）に供給することができる。実際、本発明による方法の第１工程は、少なくとも１種のポリプロピレンを含有する溶融ポリプロピレン組成物を形成することを含む。続いて、第２工程において、溶融ポリマー組成物を紡糸口金から押出すことによって、ポリマー組成物のモノフィラメントまたはマルチフィラメントを形成する。
【００６４】
一般に、延伸フィラメントもしくは繊維の形成に適した任意のポリプロピレンは、本発明の方法に利用されることができる。
【００６５】
例えば、本発明に適したポリプロピレンは、一般に、任意の標準融液流であってもよい。例えば、一実施形態において、約０．５〜約３０の融液流速（ＭＦＲ（melt flow rate、標準ＩＳＯ１１３３に従って測定される））を有する標準押出級ポリプロピレン樹脂を本発明のフィラメントおよび繊維の形成に利用することができる。一部の特定の実施形態において、約０．５〜約２５のＭＦＲを有するポリプロピレンを利用することができる。一部のより特定の実施形態において、延伸フィラメントもしくは繊維の形成に利用されるポリプロピレンは、約０．５〜約２６のＭＦＲ、例示として約０．５〜約８、または約０．５〜約７、特に約０．５〜約６のＭＦＲを有することができる。さらに特定の実施形態において、延伸フィラメントもしくは繊維の形成に利用されるポリプロピレンは、約０．５〜２．８のＭＦＲ、例えば約０．５〜２．０のＭＦＲを有することができる。
【００６６】
本発明の特定の実施形態において、本発明の方法に従って延伸フィラメントもしくは繊維を形成するために使用されたポリプロピレン材料は、高分子量のポリプロピレンである。したがって、特定の実施形態において、本発明の方法に使用されたポリプロピレン材料は、約２０００００ｇ／モル以上の分子量、例えば約２５００００ｇ／モル以上の分子量、具体的には約３０００００ｇ／モル以上の分子量、より具体的には約３５００００ｇ／モル以上の分子量、例えば約４０００００ｇ／モルの分子量、少なくとも約５０００００ｇ／モルまたは少なくとも約６０００００ｇ／モルの分子量、例えば少なくとも約７０００００ｇ／モルの分子量を有する。
【００６７】
本発明の方法の特定の実施形態において、本発明者らは、約１８００００ｇ／モル〜１９００００ｇ／モルという平均分子量および約２．６という分子量多分散指数値を有するポリプロピレンを出発材料として使用する場合、製造工程を高度安定に維持しながら、ポリプロピレンフィラメント製造工程全体の速度を約３０％増速することができる。
【００６８】
延伸フィラメントもしくは繊維を形成するためのポリマー組成物の各成分は、例えば投入口（２）を介して、別々にまたは一緒に押出機に供給することができる。例えば、１つ以上のポリプロピレン樹脂などの成分は、粉末またはペレットで別々にまたは一緒に押出機（１）に供給することができる。
【００６９】
一部の特定の実施形態において、１つ以上のポリプロピレン樹脂は、ペレットで提供され、投入口（２）を介して押出機（１）に供給される。
【００７０】
ポリプロピレン樹脂を含む混合物はまた、当該技術分野に一般的に知られているさまざまな他の添加剤を含むことができる。
【００７１】
例えば、特定の実施形態において、フィラメントが特定の色彩を有することが望ましい場合、混合物は、染料または他の顔料などの適切な着色剤を含むことができる。これらの着色剤は、いわゆるマスターバッチを介して混合物に添加される。混合物に組み入れることができる他の添加剤は、例えば、静電防止剤、抗酸化剤、抗菌剤、接着剤、安定剤、可塑剤、増白剤、清澄剤、紫外線安定剤、界面活性剤、臭気増強剤または臭気防止剤、光散乱剤、ハロゲン捕捉剤などを含むことができるがこれらに限定されない。さらに、添加剤は、マスターバッチを介して溶融物に添加することができ、またはいくつかの実施形態において、当該分野で一般的に知られているように、表面処理を介して、まだ延伸されていない繊維または場合によって既に延伸された繊維に適用することができる。
【００７２】
本発明による方法の特定の実施形態において、本発明のポリプロピレンフィラメントもしくは繊維は、ポリオレフィンの混合物（そのうちの１つは、ポリプロピレンである）から形成されてもよい。例えば、ポリオレフィンは、押出機装置において第２のポリマーと混合することができる。第２のポリマーは、異なるポリプロピレンまたは別のポリオレフィンであってもよい。特定のさらなる実施形態において、フィラメントもしくは繊維のポリマー成分は、ポリプロピレン／ポリエチレンの混合物である。他の特定の実施形態において、他のポリマーをポリプロピレンに混合することができる。特定の一実施形態において、例えば、本発明のポリプロピレンフィラメントもしくは繊維は、ポリプロピレン／環状ポリオレフィンの混合物から形成することができる。
【００７３】
本発明の方法の特定の実施形態において、押出機装置（１）は、当該技術分野において一般的に知られている溶融紡糸装置であってもよい。例えば、ポリプロピレン樹脂、必要に応じて１つ以上の追加のポリオレフィンおよび他の所望の添加剤を供給ホッパーに入れることができる。この供給ホッパーは、これらの樹脂をシステムに供給する。その後、加熱装置が樹脂顆粒の温度を徐々に上昇させると共に、樹脂顆粒が回転スクリューによってバレル内に押し込まれる。溶融ポリマーが回転スクリューの端部で得られる。溶融混合物の形成は、一般的に、実質的に全てのポリプロピレンの溶融を確実にするような温度で、例えば約１７５℃〜約３２５℃の温度で行うことができる。
【００７４】
次いで、溶融ポリマー混合物は、圧力下で押出機装置（１）の紡糸口金（３）に搬送され、紡糸口金（３）のオリフィス、開口または細孔を通して押出され、ポリプロピレンフィラメント（４）を形成することができる。上記で説明したように、混合物は、モノフィラメントに成形されもしくはシート状または円筒形に配向されるマルチフィラメントに成形され、モノフィラメントまたはマルチフィラメントの後処理中に、個々の繊維に切断され、スライスされまたは牽切されてもよい。
【００７５】
紡糸口金（３）は一般に、形成されるフィラメント（４）の破断を防止すると共に、溶融ポリマーの押出を可能にする温度に加熱することができる。一部の特定の実施形態において、紡糸口金（３）は、溶融ポリマーを形成する温度と同様の温度、例えば約１７５℃〜約３２５℃の温度に加熱することができる。さらなる特定の実施形態において、紡糸口金（３）は、押出工程の間に、約２２０℃〜約３００℃の温度に加熱することができる。しかしながら、別の実施形態において、紡糸口金（３）は、溶融ポリマーを形成する温度とは異なる温度、例えば溶融ポリマーを形成する温度よりも低い温度または高い温度に加熱することができる。
【００７６】
さらなる特定の実施形態において、供給ホッパーから混合物を回転スクリューに供給し、紡糸口金に向かって移動させるときに、混合物の温度を上昇させることができる。一実施形態において、溶融混合物は、押出される前に、いくつかのゾーン、例えば、比較的低い温度、例えば約７５℃〜約１５０℃の温度を有する第１のゾーン、約１２５℃〜約２７５℃の温度を有する第２のゾーン、および場合によってスピンヘッドおよびスピンダイの両方を含むことができる紡糸口金上の約１７５℃〜約３２５℃の温度を有する第３のゾーンを通過して、押出される。
【００７７】
本発明の方法において、ポリマーを押出すことができる紡糸口金の１つ以上のオリフィス、開口または細孔の最大断面寸法（例えば円形オリフィスという特定の場合に、直径）は、一般的に約１．０ｍｍ未満である。例えば、一実施形態において、紡糸口金のオリフィスの最大断面寸法は、約０．１ｍｍ〜約０．５ｍｍ、例えば約０．１ｍｍ〜約０．３ｍｍ、特に約０．１ｍｍ〜約０．２５ｍｍであってもよい。
【００７８】
本発明によれば、紡糸口金を通して、比較的高い処理量でポリマーを押出すことができる。過剰剪断は、各孔あたりのポリマー処理量の更なる増加に伴って、繊維の靱性および弾性率の激しい低下によって、処理中に検出することができる。特定の過剰剪断処理量は、一般に、特定の滲出材料、紡糸口金の開口サイズおよび滲出温度のうち、１つ以上に依存して変化し得る。任意の特定のシステムおよび材料に対応する過剰剪断処理量およびそれを取得する方法は、一般に当業者に知られている。
【００７９】
再び図１を参照して、一部の特定の実施形態において、ポリプロピレンフィラメント（４）は、押出された後、ロール（６）によって案内され、約５℃〜約５０℃の温度、例えば約４５℃の温度を有する液浴（５）中で急冷される。押出されたフィラメントを急冷させる液浴（５）は、ポリマーが溶解しない液体であってもよい。例えば、その液体は、水、エチレングリコール、または当該技術分野において一般的に知られている他の適切な液体であってもよい。さらなる具体的な実施形態において、急冷工程の間に、液浴は、約３０℃〜約５０℃の温度、例示として約３５℃〜約４５℃の温度を有するが、これに限定されない。
【００８０】
本発明による方法の一部の特定の実施形態において、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約２００ｍｍ、特に約５ｍｍ〜約１６０ｍｍの範囲にある。さらなる特定の実施形態において、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜約１００ｍｍの範囲にある。
【００８１】
さらに別の特定の実施形態において、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離は、約５ｍｍ〜６ｍｍを含むがこれに限定されない約５ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲にある。
【００８２】
本発明による方法の一部のさらなる実施形態において、押出工程と液浴急冷工程との間に、溶融ポリマー組成物は、約１００℃〜２００℃の温度範囲に保持される。実際には、本発明の一部の特定の実施形態において、空気に曝されたフィラメント、すなわち紡糸口金から押出された後のフィラメントを少なくとも約１３０℃以上、より具体的には約１５０℃〜約２００℃、最も好ましくは約１５０℃〜約１８０℃、例えば約１６５℃〜約１８０℃に保持することによって非晶質状態に保持することができ、有利であることが分かった。例えば、フィラメント（４）は、液浴（５）に入る前に、加熱された継ぎ輪（collar）を通過することができる。
【００８３】
液浴（５）内に１つ以上のロール（６）を設けることによって、液浴（５）を通ってフィラメント（４）を搬送することができる。液浴（５）中の材料の滞留時間は、ポリマー材料に含まれる特定の材料、特に搬送速度に依存して変化する。特定の実施形態において、液浴（５）中の材料の滞留時間は、約１秒〜約１分、より具体的には約１秒〜約３０秒、最も具体的には約１秒〜約１０秒である。本発明による方法の別の特定の実施形態において、液浴（５）中の材料の滞留時間は、約１秒〜約５秒、より具体的には約１秒〜約４秒、最も具体的には約１秒〜約３秒である。本発明の一部の特定の実施形態において、液浴（５）中の材料の滞留時間は、約５秒である。
【００８４】
フィラメント（４）が液浴（５）から離れる位置またはその近傍で、当該分野で知られている任意の方法に従って、例えば、一連のニップロールを使用して、真空を利用して、スキージを利用するプレス処理を利用して、１つ以上のエアーナイフを使用して、フィラメント（４）から余分の液体を除去することができる。
【００８５】
フィラメント（４）を急冷した後、任意の処理工程を適用することができる。
一部の特定の実施形態において、フィラメント（４）を急冷した後、必要に応じて、フィラメントに熱を適用せず、ローラ上でフィラメントを引伸ばす工程、フィラメント（４）の冷間延伸とも呼ばれる処理工程を行うことができる。
【００８６】
特定の他の実施形態において、フィラメントに対して、追加の処理工程、例えば潤滑剤の添加を行うことができる。
【００８７】
フィラメントの急冷工程を行い、必要に応じて上記の他の処理工程を行った後、フィラメントを約１３０℃〜１８０℃の温度に加熱すると共に、フィラメントを引伸ばす。
【００８８】
一部の特定の実施形態において、フィラメント（４）は、約１３０℃〜約１８０℃の温度に加熱されたオーブン（７）内で引伸ばすことができる。これらの実施形態によれば、当技術分野で一般的に知られているように、引伸ロール（８）は、オーブン（７）の内部または外部のいずれかに設けることができる。
【００８９】
代替的な実施形態において、当業者には明らかであるように、オーブンを熱源として利用するの代わりに、引伸ロール（８）を加熱することによって、フィラメントを加熱しながら引伸ばすことができる。例えば、引伸ロールは、約１３０℃〜約１８０℃の温度に加熱することができる。
【００９０】
さらに他の実施形態によれば、同様の温度（すなわち、約１３０℃〜約１８０℃の温度）に加熱されたホットプレート上で、フィラメントを引伸ばすことができる。
【００９１】
したがって、本発明の文脈において、延伸工程中、任意の適切な熱源を利用して、フィラメントを約１３０℃〜約１８０℃の温度に加熱することができることを理解すべきである。
【００９２】
本発明の一部の特定の実施形態によれば、フィラメントは、約９〜１５の引伸率（第１の引伸ロール（９）に対する第２または最終の引伸ロール（１０）の速度の比率として定義される）で引伸ばすことができる。一部のさらなる実施形態において、引伸率は、例えば、約１０〜約１５、非限定的な例として約１０、具体的には約１１、より具体的には約１２、さらにより具体的には約１３、例えば約１４、または最も具体的には約１５である。
【００９３】
当技術分野で一般的に知られているように、製造されたフィラメントは、コイルまたは円錐上に巻き付けることができる。
【００９４】
理解すべきことは、引伸ロールの他に、急冷工程の後フィラメントを引伸ばすために、フィラメントに力を加えることができる任意の適切な処理手段を利用して、フィラメントを引伸ばすことができることである。例えば、必要に応じて、ニップロール、ゴデットロール、コイル、コーン、スチーム缶、空気、スチーム、または他の気体ジェットを含む任意の機械装置を利用して、フィラメントを引伸ばすことができる。
【００９５】
延伸工程に続いて、延伸フィラメントを冷却することができる。
特定の実施形態において、延伸フィラメントを冷却した後、延伸フィラメントに対して、任意の追加処理を行うことができる。
【００９６】
例えば、特定の実施形態において、延伸フィラメントに対して、１つ以上の追加の延伸工程を適用することができる。一般に、１つ以上の追加の延伸工程は、第１の延伸工程と同様の温度またはより高い温度で、行うことができる。例えば、第２、第３または第４の延伸工程に使用された加熱素子は、第１の延伸工程に使用された加熱素子よりも約１０℃〜約５０℃高い温度に加熱することができる。さらに、第２、第３、第４の延伸工程は、一般に、第１の延伸工程よりも低い引伸率を有することができる。例えば、第２、第３または第４の延伸工程は、約５未満の引伸率で行うことができる。特定の実施形態において、第２、第３または第４の延伸工程は、約３未満の引伸率で行うことができる。
【００９７】
必要に応じて、延伸フィラメントをヒートセットすることができる。例えば、フィラメントは、非常に低い引伸率（例えば、約０．７〜約１．３の引伸率）で緩められまたは引伸ばされ、約１３０℃〜約１５０℃の温度で短時間に、一般に３分未満、例えば１分未満、または例えば約５秒未満の短時間に加熱される。このオプションのヒートセット工程は、延伸後にフィラメントの結晶構造を「固定」することができる。さらに、ヒートセット工程は、熱収縮を低減することができ、いくつかの実施形態において望まれる。
【００９８】
他の実施形態において、延伸フィラメントを表面処理して、濡れ性または接着性などの特定の性質を改善することができる。例えば、フィラメントには、当技術分野で一般に知られている処理、例えば、フィブリル化処理、プラズマ処理またはコロナ処理、または追加の表面繊維サイズ化を行うことができる。典型的には、これらの処理は、水和媒体、例えばセメントマトリックスにおける繊維の分散性の改善、および／または繊維の界面と水和媒体、例えばセメントマトリックスに含有される１つ以上の成分との間の相互作用の改善を支援することができる。
【００９９】
一部の特定の実施形態において、延伸フィラメントは、巻き取りロールに巻き付けられる。
【０１００】
しかしながら、他の実施形態において、延伸モノフィラメントまたはマルチフィラメントをさらに加工することによって、例えばフィラメントを一定の長さの繊維に切断、破断または折断することによって、本発明の（ステープル）繊維を形成することができる。ステープル繊維は、例えば、当技術分野で一般的に知られている任意の処理工程に従って、金属ブレード、回転ナイフなどを使用して、モノフィラメントまたはマルチフィラメントを切断、破断または折断することによって、モノフィラメントまたはマルチフィラメントから形成されてもい。
【０１０１】
一般に、完成した繊維は、包装または梱包され、二次製品を形成するために第２の場所に輸送される。代替的には、完成した繊維を第２の加工ラインに供給し、さらに加工することによって、繊維セメント製品を含むがこれに限定されない二次製品を形成することができる。
【０１０２】
本発明者らは、本発明の製造方法を用いて、延伸ポリプロピレンフィラメントおよび繊維を製造することに成功した。これらの延伸ポリプロピレンフィラメントまたは繊維は、独特な好ましい組み合わせの物理特性を有するため、高耐衝撃性を要求する製品、例えば、繊維セメント製品における使用に適する。より具体的には、本発明は、高密度、高靭性および高伸縮性を有するフィラメントおよび繊維を提供し、これらのフィラメントおよび繊維は、一般的に強い衝撃に耐えることが要求される材料、例えば繊維セメント製品における使用に非常に適する。
【０１０３】
したがって、第２の態様において、本発明は、本発明の方法に従って得ることができるポリプロピレンフィラメントおよび繊維を提供する。
【０１０４】
より具体的には、本発明によるポリプロピレンモノフィラメントおよびモノフィラメントから由来する繊維は、一般に、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約７５ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。特定の実施形態において、本発明によるモノフィラメントおよびモノフィラメントから由来する繊維は、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約５０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。さらなる特定の実施形態において、本発明によるモノフィラメントおよびモノフィラメントから由来する繊維は、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約３０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。さらに別の特定の実施形態において、本発明のモノフィラメントおよび繊維は、約１０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約２５ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。
【０１０５】
さらに、本発明によるポリプロピレンマルチフィラメントおよびマルチフィラメントから由来する繊維は、一般に、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約７５ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度、例えば約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約５０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度、特に約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約３０ｄｔｅｘ（１フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。特定の実施形態において、本発明によるマルチフィラメントおよびマルチフィラメントから由来する繊維は、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約２５ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。さらなる特定の実施形態において、本発明によるマルチフィラメントおよびマルチフィラメントから由来する繊維は、約１ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約２０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。さらに別の特定の実施形態において、本発明のマルチフィラメントおよび繊維は、約５ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約２０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の延伸線密度を有する。
【０１０６】
本発明の特定の実施形態において、本明細書の想定によれば、低減した線密度、増加した靭性および増加したマトリックス界面相互作用を有するフィラメントおよび繊維は、繊維セメント製品および繊維コンクリート製品の製造に好まれる。
【０１０７】
さらに、本発明によるモノフィラメント、マルチフィラメントおよびそれらから由来する繊維は、Textechno社の「Favimat」試験装置を用いて測定する場合、約７〜１５ｃＮ／ｄｔｅｘまたはそれ以上の高靱性を有する。
【０１０８】
実際には、フィラメントの機械特性は、２０℃下、５０ｍｍ長さのゲージを用いて、Favimat装置（Textechno社）で測定した。クロスヘッドの速度を１０ｍｍ／分にして、その後５０ｍｍ／分にすることによって、力対伸長曲線を描き、線密度および他の引張特性（弾性率、引張強度、破断伸び率）を決定した。
【０１０９】
特定の実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約７ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、例えば約８ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、より具体的には約９ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５ｃＮ／ｄｔｅｘ、最も具体的には約１０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜１５ｃＮ／ｄｔｅｘの靱性を有する。したがって、特定の実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、例えば約１１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、具体的に約１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より具体的には１３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに具体的には約１４ｄｔｅｘ以上、最も具体的には約１５、約１６、約１７、約１８、約１９または約２０ｄｔｅｘ／ｃＮ以上の靭性を有する。
【０１１０】
さらに、本発明のフィラメントおよび繊維は、一般に約５０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える高い弾性率を有する。特定の実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約６０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える弾性率、より具体的には約８０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える弾性率、最も具体的には約１００ｃＮ／ｄｔｅｘを超える弾性率、例えば約１５０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える弾性率、最も好ましくは約１６０ｃＮ／ｄｔｅｘを超える弾性率を示す。一部の特定の実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約１００ｃＮ／ｄｔｅｘ〜約１５０ｃＮ／ｄｔｅｘの弾性率を示す。
【０１１１】
さらに、本発明の延伸フィラメントおよび繊維は、特定の伸長特性も示す。
フィラメントの機械特性は、２０℃下、５０ｍｍ長さのゲージを用いて、Favimat装置（Textechno社）で測定した。クロスヘッドの速度を１０ｍｍ／分にして、その後５０ｍｍ／分にすることによって、力対伸長曲線を描き、線密度および他の引張特性（弾性率、引張強度、破断伸び率）を決定した。
【０１１２】
例えば、本発明のフィラメントおよび繊維は、約１％〜約５０％、例えば約５％〜約５０％の延伸（破断）率を示す。さらなる特定の実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約５％〜約４０％、例えば約５％〜約３０％の延伸（破断）率を示す。一部のさらなる実施形態において、本発明のフィラメントおよび繊維は、約１０％〜約３０％、例えば約１０％〜約２５％、より具体的には約１０％〜約２０％の延伸（破断）率を示す。
【０１１３】
本発明のフィラメントおよび繊維は、他の既知のポリプロピレンフィラメントに比べて、独特な結晶構造を有すると考えられる。配向ポリマーシステムにおける分子配向を測定する方法として、光散乱法またはＸ線散乱法、吸光度測定法、機械特性分析法などが広く使用されている。定量方法としては、Ｘ線広角散乱法（ＷＡＸＳ）、Ｘ線小角散乱法（ＳＡＸＳ）および示差走査熱量測定法（ＤＳＣ）が挙げられる。
【０１１４】
ＷＡＸＳ技術を利用することによって分かったのは、開示されたフィラメントおよび繊維は、中程度の結晶性を有するため、十分に高い柔軟性および十分に高い引張強度を可能にすることである。これらの性質は、本明細書にさらに開示された繊維セメント製品におけるフィラメントおよび繊維の応用に必要である。特に、フィラメントおよび繊維は、当業者に一般的に知られているように、ＷＡＸＳおよびＤＳＣ測定技術を用いて測定する場合、約４０％〜約６０％の結晶度、例えば約４０％〜約５５％の結晶度、特に約４５％〜約５０％の結晶度を有する。本発明のフィラメントおよび繊維は、上記の結晶度を有するため、繊維セメントにおける応用、特に繊維強化セメント製品の製造および繊維セメント材料の強化に特に適する。
【０１１５】
本発明のフィラメントおよび／または繊維は、ポリプロピレン系材料である。以下により詳細に説明するように、特定の実施形態において、フィラメントおよび／または繊維の唯一のポリマー成分として、１つ以上のポリプロピレンホモポリマーおよび／またはコポリマーを用いて、本発明のフィラメントおよび／または繊維を形成することができる。しかしながら、代替の実施形態において、ポリプロピレン混合物、例えばポリプロピレン／ポリエチレンの混合物を用いて、本発明のフィラメントおよび／または繊維を形成することができる。
【０１１６】
特定の実施形態において、本発明のポリプロピレンフィラメントおよび繊維は、高アイソタクチシティ（例えば、少なくとも９０％のアイソタクチシティ、例えば少なくとも９４％のアイソタクチシティ、例えば約９５％のアイソタクチシティ）の樹脂を用いて製造される。
【０１１７】
一般に、開示されたフィラメントおよび繊維は、複合構造材料に強度を加えるために利用することができる。これらの実施形態によれば、本発明の繊維は、複合材に組み込まれた場合、複合材の構造マトリックスを強化または補強することができる。
【０１１８】
特に判明したのは、本発明の方法により得られた繊維を原料として繊維セメントの製造に使用すると、大幅に向上した耐衝撃性を有する繊維セメント製品が得られることである。したがって、本発明は、さらに、本発明のフィラメントおよび／または繊維を繊維セメント製品または材料に使用する方法に関する。
【０１１９】
したがって、第３の態様において、本発明は、繊維セメント製品を製造するために、本明細書に開示された延伸ポリプロピレンフィラメントまたは延伸ポリプロピレン繊維の使用を提供する。
【０１２０】
本発明の特定の実施形態によれば、開示されたフィラメントおよび繊維は、繊維セメント材料の補強材料として有益に利用され得る。
【０１２１】
代替的には、他の実施形態において、本明細書に記載の製造過程に続いて、本発明のフィラメントおよび繊維は、繊維セメント製品の補強材料として使用する前に、さらに加工することができる。例えば、繊維セメント製品の補強材料として使用する前に、本発明の繊維は、当技術分野で一般的に知られているように、裁断、フィブリル化、平坦化、弯曲または他の変形を行うことができる。
【０１２２】
これらの所望の形成後期処理のいずれかの後、繊維をコンクリートまたはセメント材料に組み入れることによって、繊維セメント製品を形成するための繊維セメント原材料を形成することができる。本発明の繊維を含まない繊維セメント製品に比べて、本発明の繊維を含む繊維セメント製品は、向上した強度特性を有する。
【０１２３】
事実、本発明の更なる目的は、老化後でも、良好な耐屈曲性および優れた耐衝撃性を有する繊維セメント製品を提供することである。したがって、本発明による繊維セメント製品は、本発明のポリプロピレン繊維から出発して製造される。
【０１２４】
したがって、一実施形態において、本発明は、本発明の繊維を含む繊維セメント製品に関する。この場合、本発明の繊維は、硬化した繊維セメント材料の強度特性を補強するように機能する。特に、本発明の繊維は、本発明の繊維を含有する繊維セメント材料および繊維セメント製品の強度（硬化したマトリックスにおける亀裂の発生に抵抗する性能）および破壊靱性（構造中の既存の亀裂の拡大に抵抗する性能）の両方を改善するように機能する。
【０１２５】
特定の実施形態において、本発明の繊維セメント製品は、繊維セメントマトリックスの全体に分散された多数の比較的短い繊維を含むことができる。例えば、本発明の繊維セメント製品は、約３ｍｍ〜約５０ｍｍの長さ、例えば約３ｍｍ〜約２５ｍｍの長さに切断された多数の本発明によるモノフィラメント繊維および／またはマルチフィラメント繊維を含むことができる。一部の特定の実施形態において、繊維は、約２０ｍｍ未満の離散長さ、より具体的には約１５ｍｍ未満、最も具体的には約１２ｍｍの離散長さを有することができる。
【０１２６】
特定の実施形態において、本発明の繊維は、他の補強繊維と組み合わせて、本発明の繊維セメント材料の製造に使用することができる。例えば、一定量の本発明の繊維と、一定量の当該技術分野で知られている任意の他の種類の補強繊維とを本発明の繊維セメント製品に組み込むことができる。
【０１２７】
他の種類の補強繊維の非限定的な例として、例えば、鋼繊維、炭素繊維、ケブラ（登録商標）繊維（ポリパラフェニレンテレフタルアミド）、超高分子量ポリエチレン繊維、液晶繊維、ポリビニルアルコール繊維、ガラス繊維、異なる線密度および／または靭性を有するポリプロピレン繊維、クラフトパルプなどのセルロース繊維などが挙げられる。
【０１２８】
本発明の繊維と組み合わせて、繊維セメント製品の製造に適したマトリックス材料は、通常、繊維セメント製品の製造に一般的に使用される任意のマトリックス原料であってもよい。
【０１２９】
したがって、第４の態様において、本発明は、本発明の延伸ポリプロピレンフィラメントまたは延伸ポリプロピレン繊維から出発して、繊維セメント製品を製造する工程を少なくとも含む繊維セメント製品の製造方法を提供する。
【０１３０】
一般的には、本発明の繊維セメント製品の製造方法において、種々の出発材料は、当該技術分野において一般的に知られている任意の標準的な方法に従って、混合され、硬化されおよび／または他の方法で処理される。
【０１３１】
本発明の文脈において、繊維セメント製品は、セメントおよび合成繊維（場合によって天然繊維）を含むセメント製品として理解すべきである。繊維セメント製品は、いわゆる「グリーン」繊維セメント製品に形成され、次いで硬化される繊維セメントスラリーから製造される。
【０１３２】
使用される硬化工程に部分的に依存して、繊維セメントスラリーは、一般的には、加工繊維または補強繊維などの合成有機繊維（および場合によって、セルロースなどの天然有機繊維）、セメント（例えば、ポルトランドセメント）、石灰岩、白亜、生石灰、消石灰、研磨砂、珪砂粉、石英粉、非晶質シリカ、濃縮シリカヒューム、マイクロシリカ、メタカオリン、珪灰石、雲母、パーライト、バーミキュライト、水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）、顔料、消泡剤、凝集剤、および他の添加剤を含む。必要に応じて、着色剤（例えば、顔料）を加えて、着色塊状物と呼ばれる繊維セメント製品を製造する。
【０１３３】
繊維セメント製品、例えば、繊維セメントプレート、繊維セメントシートまたは繊維セメントパネルは、通常、周知のハッチェク法（Hatschek process）、フローオン法（flow-on process）、マグナニ法（Magnani process）、またはそれらの組み合わせを用いて製造される。
【０１３４】
本発明のいくつかの実施形態によれば、ハチェク法を用いて、未硬化の繊維セメント製品を得ることができる。
【０１３５】
製造後、繊維セメント製品は、形成環境に一定の時間で放置することによって硬化することができ、または（例えば、オートクレーブなどによって）熱硬化を施すことができる。
【０１３６】
特定の実施形態において、ハッチェク法（またはフローオン法、またはマグナニ法、またはそれらの組み合わせ）によって製造された「グリーン」繊維セメント製品は、一般的には、空気により硬化され（空気硬化製品）、または蒸気の存在下で、加圧および高温で硬化される（オートクレーブ硬化製品）。オートクレーブ硬化製品の場合、一般的には、砂を最初の繊維セメントスラリーに添加する。原則として、オートクレーブ硬化によって、１１．３Åのトバモライトが繊維セメント製品に生成される。
【０１３７】
さらなる特定の実施形態において、ハッチェク法（またはフローオン法、またはマグナニ法、またはそれらの組み合わせ）によって製造された「グリーン」繊維セメント製品は、まず空気に予備硬化され、その後、予備硬化された製品は、最終強度が得られるまで、さらに空気硬化されるかまたは圧力および蒸気を用いてオートクレーブ硬化される。
【０１３８】
硬化後、パネル、シートまたはプレート状の繊維セメント製品は、湿気として存在する水をかなりの量で含有することがある。含有水の量は、乾燥した製品の重量に対して１０重量％、乃至１５重量％まで至る場合がある。乾燥した製品の重量は、一定の重量が得られるまで、換気炉内で１０５℃で製品を乾燥した重量として定義される。
【０１３９】
特定の実施形態において、繊維セメント製品は乾燥される。乾燥は、好ましくは空気乾燥によって行われ、繊維セメント製品内の湿気と乾燥繊維セメント製品の重量との重量比が８重量％以下、さらには６重量％以下、最も好ましくは４重量％〜６重量％である場合に終了する。
【０１４０】
第５の態様において、本発明は、このような方法によって得られる繊維セメント製品を提供する。
【０１４１】
本明細書に記載の繊維セメント製品は、繊維セメントから作られ、屋根または壁を被覆する製品、例えば、繊維セメントタイル、繊維セメントスレート、繊維セメントサイディング、繊維セメントボード、平坦状繊維セメントシート、波形状繊維セメントシートなどを含む。
【０１４２】
特定の実施形態によれば、本発明による繊維セメント製品は、屋根部材またはファサード部材、平坦状シートまたは波形状シートであってもよい。
【０１４３】
一部の特定の実施形態において、本発明のポリプロピレン繊維は、波形状繊維セメントシートの製造に特に適している。
【０１４４】
別の特定の実施形態によれば、本発明の繊維セメント製品は、パイプ、貯蔵タンク、または任意の他の物体の形状を有する。
【０１４５】
さらなる特定の実施形態によれば、本発明の繊維セメント製品は、繊維セメントシートであり、特に波形状繊維セメントシートである。
【０１４６】
パネルまたはプレートとも呼ばれるシートは、本明細書に使用される場合、繊維セメント材料から形成され、平坦状、通常は長方形の繊維セメントパネルまたは繊維セメントシートとして理解すべきである。パネルまたはシートは、最大の表面積を有する２つの主面または表面を有する。このシートを使用して、建物の内部および外部の両方の壁に外表面、例えばファサードプレート、サイディングなどを形成することができる。
【０１４７】
本発明のいくつかの実施形態によれば、繊維セメント製品は、空気硬化した繊維セメント製品、例えば空気硬化した平坦状シートまたは空気硬化した波形状シートであってもよい。
【０１４８】
本発明の繊維セメント製品は、本発明の繊維以外の補強材料を用いた既知の繊維セメント製品に比べて、改良された構造特性を示す。
【０１４９】
特定の理論に拘束されるものではないが、繊維セメント製品によって示された改良構造特性は、主に、本発明の繊維による各々の繊維の機械特性、例えば密度、靭性、弾性および弾性率などの改良に起因すると考えられるが、本発明の繊維を組み込むことによって、これらの機械特性が繊維間で最適に絡み合い、繊維セメント材料の強度および耐衝撃性が改善されたことも考えられる。さらに、本発明の繊維が硬化した繊維セメント製品内に最適な絡み合うため、これらの繊維セメント製品は、既知の繊維強化材を含む繊維セメント製品に比べて、改善された破壊靭性を示すこともできる。
【０１５０】
本発明の繊維セメント製品は、繊維セメント製品の総重量に対して、約０．１〜約５重量％、具体的には約０．５〜約４重量％、より具体的には約１〜３重量％の繊維を含む。
【０１５１】
特定の実施形態によれば、本発明による繊維セメント製品は、本発明のポリプロピレン繊維の他に、約０．１〜５重量％で、セルロース繊維などの他の補強繊維もしくは他の無機または有機補強繊維を含む。特定の実施形態において、有機繊維は、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリロニトリル繊維、ポリエチレン繊維、セルロース繊維（木材または一年生クラフトパルプなど）、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維および炭素繊維からなる群から選択される。さらなる特定の実施形態において、無機繊維は、ガラス繊維、ロックウール繊維、スラグウール繊維、ワラストナイト繊維およびセラミック繊維などからなる群から選択される。
【０１５２】
さらなる特定の実施形態において、本発明の繊維セメント製品は、約０．１〜３重量％の原繊維フィブリド、非限定的な例としてポリオレフィン原繊維フィブリド、例えば「合成木材パルプ」を含むことができる。
【０１５３】
一部の特定の実施形態によれば、本発明の繊維セメント製品は、水硬性結合剤として、２０〜９５重量％のセメントを含む。本発明の製品中のセメントは、ポルトランドセメント、高アルミナ含量セメント、鉄含有ポルトランドセメント、トラスセメント、スラグセメント、プラスター、オートクレーブ処理によって形成されたケイ酸カルシウム、および特定の結合剤の組み合わせからなる群から選択される。より特定の実施形態において、本発明の製品中のセメントは、ポルトランドセメントである。
【０１５４】
特定の実施形態によれば、本発明の繊維セメント製品は、所望によってさらなる成分を含むことができる。本発明の繊維セメント製品に含まれるさらなる成分は、飛散灰、非晶質シリカ、粉砕石英、粉砕岩石、粘土、顔料、メタカオリン、高炉スラグ、炭酸塩、火山灰、水酸化アルミニウム、珪灰石、雲母、パーライト、炭酸カルシウムなどからなる群から選択される。さらなる成分の総量は、好ましくは、組成物の初期乾燥重量の７０重量％未満である。
【０１５５】
本発明の繊維セメント製品中に存在し得るさらなる添加剤は、分散剤、可塑剤、消泡剤および凝集剤からなる群から選択されてもよい。添加剤の総量は、好ましくは組成物の初期乾燥重量の約０．１〜約１重量％である。
【０１５６】
本発明の繊維セメント製品に存在し得るさらなる成分は、水、砂、珪砂粉、凝縮シリカヒューム、マイクロシリカ、カオリン、メタカオリン、珪灰石、雲母、パーライト、バーミキュライト、水酸化アルミニウム（ＡＴＨ）、顔料、消泡剤、凝集剤、および／または他の添加剤（例えば、着色添加剤）からなる群から選択される。各々の成分は、特定の繊維セメント製品の種類に応じて適切な量で存在し、当業者によって決定されてもよい。
【０１５７】
さらなる特定の実施形態において、本発明による繊維セメント製品は、砂利、砂、石塵および砕石からなる群から選択される少なくとも１つをさらに含む繊維コンクリート製品である。
【０１５８】
本発明の繊維セメント製品は、二酸化炭素への曝露による老化後でも、高シャルピ耐衝撃性（標準ＩＳＯ１８０またはＡＳＴＭ Ｄ２５６に従って測定される）を有する。さらに、本発明による製品は、高曲げ弾性率を有する。
【０１５９】
したがって、本発明の繊維セメント製品は、同様またはより長い補強繊維を同様またはより大きな繊維含量で含有する既知の繊維セメント材料に比べて、約４ｋＪ／ｍ２〜約７ｋＪ／ｍ２、例えば約５ｋＪ／ｍ２〜約６ｋＪ／ｍ２の改善されたシャルピ耐衝撃性（公知のシャルピ衝撃試験を用いて、空気乾燥試料で測定される）を示す。
【０１６０】
さらに、本発明の繊維セメント製品は、同様またはより長い補強繊維を同様またはより大きな繊維含量で含有する既知の繊維セメント材料に比べて、（広範囲のＣＯ２処理によって実験的にシミュレートできる）老化の後でも、約３ｋＪ／ｍ２〜約６ｋＪ／ｍ２、例えば４ｋＪ／ｍ２〜約５ｋＪ／ｍ２の改善されたシャルピ耐衝撃性（公知のシャルピ衝撃試験で測定される）を示す。
【０１６１】
以下の実施例を参照して、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明による実施形態を提供するために、好ましい実施形態および／または材料について議論したが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、さまざまな修正または変更を行うことができることを理解すべきである。
【０１６２】
実施例
例示のために記載された以下の実施例は、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではないことを理解すべきである。上記で本発明の一部の例示的な実施形態を説明したが、当業者なら、本発明の新規な教示および利点から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの変更が可能であることを容易に認識するであろう。したがって、すべての変更は、添付の特許請求の範囲により定義された本発明およびその等価物の範囲に含まれることを意図している。さらに、多くの実施形態は、いくつかの実施形態のすべての利点を達成しないように構成されることがある。しかしながら、特定の利点を達成しないことは、必ずしもその実施形態が本発明の範囲に含まれていないことを意味すると解釈すべきではない。
【実施例１】
【０１６３】
実施例１：低温で液体急冷がポリプロピレン繊維の機械性質に与える影響
約４０００００ｇ／モルの分子量（Ｍｗ）を有するアイソタクチックポリプロピレン繊維を用いて、研究を行った。
【０１６４】
１．１  方法および材料
１．１．１  本発明の方法によるポリプロピレン繊維の製造
（当該分野で一般的に知られているように）約２３０℃〜約２７０℃の押出温度および約２５０℃の平均ダイ区域温度で、ポリプロピレンの溶融紡糸を行った。
【０１６５】
定量ポンプから加えられた液圧で、ポリプロピレンを紡糸口金から押出すことによって、マルチフィラメントを紡糸した。紡糸後、約２０℃〜４５℃の異なる温度の水浴中で、押出されたフィラメントを急冷した。急冷後、可変速ゴデット（godet）によって、約４〜約１０ｍ／分の速度でフィラメントを巻き取り、約１５０℃の温度で引き伸ばし、糸巻器を用いてチューブに巻き付けた。
【０１６６】
使用した紡糸板は、孔径＝０．３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４。
１．１．２  本発明の方法に従って製造されたポリプロピレン繊維の特徴付け
２００ｃＮ容量のロードセルを有するFavimat試験装置（単繊維の線密度および靭性の自動試験装置、Textechno社）を用いて、２０℃で１１個の繊維試料の機械特性（すなわち、弾性率、引張強度および破断伸び率）を測定した（表２参照）。
【０１６７】
１．２  結果
表１は、繊維の性質（線密度、靭性および弾性率）と製造方法の急冷工程中に使用された液浴の温度との間の関係を示す。表２の結果は、いくつかの試料の測定平均値を表す。
【０１６８】
上記の方法によって、約４ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約３０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の線密度を有するポリプロピレン繊維が得られた。
【０１６９】
さらに、２０℃の空気急冷に比べて、２０℃の水で液体急冷の場合、繊維の引張強度がより高いことが観察された。
【０１７０】
さらに、当該技術分野で従来の急冷工程は、一般的には５０℃を上回る温度で行われるが、驚くべきことに、本発明者らは、液体急冷を５℃〜５０℃、より具体的には約２０℃〜３０℃、最も具体的には約２０℃付近の温度で行う場合、繊維の靱性が増加することを見出した（表１参照）。
【０１７１】
【表１】
2018500466.tif 000003
【０１７２】
１．３  結論
本実験において、約２０℃〜約４０℃温度範囲の液体急冷は、本発明により製造された繊維の機械的性能、特に靭性に有益に寄与することが示された。
【実施例２】
【０１７３】
実施例２：急冷用の液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離がポリプロピレン繊維の機械性質に与える影響
約４０００００ｇ／モルの分子量（Ｍｗ）を有するアイソタクチックポリプロピレン繊維を用いて、研究を行った。
【０１７４】
２．１  方法および材料
２．１．１  本発明の方法によるポリプロピレン繊維の製造
（当該分野で一般的に知られているように）約２３０℃〜約２７０℃の押出温度および平均約２５０℃のダイ区域温度で、ポリプロピレンの溶融紡糸を行った。
【０１７５】
定量ポンプから加えられた液圧で、ポリプロピレンを紡糸口金から押出すことによって、マルチフィラメントを紡糸した。紡糸後、約４０℃〜４５℃の異なる温度の水浴中で、押出されたフィラメントを急冷した。
【０１７６】
特に、急冷用の液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離がポリプロピレン繊維の機械性質に与える影響を研究した。
【０１７７】
一系列の実験では、水浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離を約５〜６ｍｍに設定したが、別の系列の実験では、水浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離を約１００ｍｍに設定した。
【０１７８】
急冷後、可変速ゴデット（godet）によって、設定速度でフィラメントを巻き取り、約１５０℃の温度で引き伸ばし、糸巻器を用いてチューブに巻き付けた。
【０１７９】
使用した紡糸板は、孔径＝０．３ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝４。
２．１．２  本発明の方法に従って製造されたポリプロピレン繊維の特徴付け
実験条件ごとに、２００ｃＮ容量のロードセルを有するFavimat試験装置（単繊維の線密度および靭性の自動試験装置、Textechno社）を用いて、２０℃で１１個の繊維試料の機械特性（すなわち、弾性率、引張強度および破断伸び率）を測定した（表２参照）。
【０１８０】
２．２  結果
表２は、繊維の性質（線密度、引張強度および弾性率）と、急冷用の液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離との関係を示す。表２の結果は、いくつかの試料の測定平均値を表す。
【０１８１】
上記の方法によって、約９ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）〜約３０ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の高線密度を有するポリプロピレン繊維が得られた。
【０１８２】
さらに、液浴の表面と紡糸口金の表面との間の距離が大きくなる場合、繊維の靭性および破断伸び率の両方が高くなることが観察された（表２参照）。
【０１８３】
【表２】
2018500466.tif 000004
【０１８４】
２．３  結論
本実験において、約２０℃〜約４０℃温度範囲の液体急冷は、本発明により製造された繊維の機械的性能、特に靱性に有益に寄与することが示された。
【実施例３】
【０１８５】
実施例３：本発明のポリプロピレン繊維を用いて製造された繊維セメント製品の耐衝撃性
上記の実施例１に記載のアイソタクチックポリプロピレン繊維（表１の参照番号１〜６）は、繊維セメントの製造に使用された。
【０１８６】
３．１  方法および材料
３．１．１  ミニハチェクマシン上で繊維セメントの製造
セメント製品は、産業方法によって得られた製品の主な特性を再現するパイロットプロセスに従うハチェク技術によって製造された。上記の実施例１に記載のポリプロピレン繊維（表１の参照番号１〜６）は、原料母材の補強材として使用された。
【０１８７】
５０℃で繊維セメントシートを１晩硬化させた後、プラスチックシートを覆い、室温で１４日間硬化させた。
【０１８８】
３．１．２  シャルピ耐衝撃性の測定
シャルピ耐衝撃性は、標準乾燥ＡＳＴＭ Ｄ−２５６−８１に従って、装置Zwick DIN 5102.100/00を用いて、１５ｍｍ×１２０ｍｍおよびスパン１００ｍｍの空気乾燥ミニハチェク試料に対して測定された。
【０１８９】
製造後２週間に、２方向（加工方向およびこれに垂直な方向）でミニハッチェク試料を測定した。
【０１９０】
同様の試料の耐衝撃性は、１．５リットル／分のＣＯ２を注入しながら、６０℃の温度、９０％の相対湿度の６００Ｌのオーブン中で２４時間老化させた後、再度測定した。ＣＯ２濃度は、試験開始時の７％から試験終了時の１２％に変化した。
【０１９１】
３．２  結果
表３は、表１（実施例１）に記載のポリプロピレン繊維を用いて製造された繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性に関する結果を示している。表３の結果は、いくつかの試料の測定平均値を表す。２０℃の空気急冷に比べて、２０℃の水で液体急冷の場合、得られた繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性がより高いことが観察された。
【０１９２】
さらに、当該技術分野で従来の急冷工程は、一般的には５０℃を上回る温度で行われるが、驚くべきことに、本発明者らは、５℃〜５０℃、より具体的には約２０℃〜３０℃、最も具体的には約２０℃付近という低い液体急冷温度で処理する場合、得られた繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性が最適であることを見出した（表３参照）。
【０１９３】
さらに、表３からは、得られた繊維セメント製品は、製造の直後および老化した後（炭酸化後）に改善された耐衝撃性を有することが分かる。
【０１９４】
【表３】
2018500466.tif 000005
【０１９５】
３．３  結論
結論として、本発明によるポリプロピレン繊維から出発して製造された繊維セメント製品が改善された耐衝撃性を示したことは、明らかである。
【実施例４】
【０１９６】
実施例４：室温で液体急冷工程を用いたポリプロピレン繊維の靭性に対する分子量の影響
２０００００〜４０００００ｇ／モルの異なる分子量（Ｍｗ）を有する３つの異なるアイソタクチックポリプロピレン繊維を用いて、研究を行った。
【０１９７】
４．１  方法および材料
４．１．１  本発明の方法によるポリプロピレン繊維の製造
（当該分野で一般的に知られているように）約２３０℃の押出温度および平均約２５０℃のダイ区域温度で、ポリプロピレンの溶融紡糸を行った。
【０１９８】
定量ポンプから加えられた液圧で、ポリプロピレンを紡糸口金から押出すことによって、繊維を作製した。紡糸後、室温（すなわち、約２０℃）の水浴中で押出されたフィラメントを急冷した。急冷後、可変速ゴデット（godet）によって、設定速度でモノフィラメントを巻き取り、約１５０℃の温度で引き伸ばし、糸巻器を用いてチューブに巻き付けた。
【０１９９】
２種類の紡糸板、すなわち、８個のオリフィスおよび０．５ｍｍの孔径を有する紡糸板と、０．４ｍｍの孔径を有する３６個のオリフィスを有する紡糸板とを使用した。
【０２００】
４．１．２  本発明の方法に従って製造されたポリプロピレン繊維の特徴付け
５０ｍｍ長さのゲージを用いて、２００ｃＮ容量のロードセルを有するFavimat試験装置（Textechno社）において、２０℃でフィラメントの機械的特徴付けを測定した。クロスヘッドの速度を１０ｍｍ／分にして、その後５０ｍｍ／分にすることによって、力対伸長曲線を描き、線密度および他の引張特性（弾性率、引張強度、破断伸び率）を決定した（表１参照）。
【０２０１】
４．２  結果
引伸率および分子量が２０℃という一定の温度で液体急冷されたポリプロピレン繊維特性に与える影響を表４に要約した。
【０２０２】
特に、表４は、２種類のポリプロピレン繊維、すなわち、高メルトフローインデックス（ＭＦＩ：melt flow index）のポリプロピレン繊維および低ＭＦＩのポリプロピレン繊維の密度、靭性および弾性率と引伸率との間の関係を示している。表４の結果は、いくつかの試料の測定平均値を表す。
【０２０３】
高ＭＦＩを有するポリプロピレンおよび低ＭＦＩを有するポリプロピレンの両方から得られたポリプロピレン繊維が各々約２５（フィラメントあたり）〜約３７ｄｔｅｘ（フィラメントあたり）の高線密度を有することは、表４から分かる。
【０２０４】
さらに、表１において、番号２（高ＭＦＩ）および番号８（低ＭＦＩ）を比較すると、類似の線密度を有する場合、高分子量（したがって、低ＭＦＩ）のポリプロピレンを使用して得られた繊維は、低分子量（したがって、高ＭＦＩ）のポリプロピレンを使用して得られた繊維よりも高い靱性を有する。
【０２０５】
４．３  結論
要約すると、本発明の方法に従って製造されたポリプロピレンフィラメントの性能は、ポリプロピレンの分子量と関連している。
【０２０６】
【表４】
2018500466.tif 000006
【実施例５】
【０２０７】
実施例５：本発明のポリプロピレン繊維を用いて製造された繊維セメント製品の耐衝撃性
本発明の方法に従って製造されたアイソタクチックポリプロピレン繊維を使用して、繊維セメント波形シートを製造した。
【０２０８】
５．１  方法および材料
５．１．１  ミニハチェクマシン上で繊維セメントの製造
セメント製品は、産業方法によって得られた製品の主な特性を再現するパイロットプロセスに従うハチェク技術によって製造された。本発明の方法に従って別々に製造された５つのバッチのポリプロピレン繊維は、原料母材の補強材として使用された。さらに、参照試料は、市販のポリプロピレン繊維（Daiwabo D120-PP）を用いて補強することによって、製造された。
【０２０９】
５０℃で繊維セメントシートを１晩硬化させた後、プラスチックシートを覆い、室温で１４日間硬化させた。
【０２１０】
５．１．２  シャルピ耐衝撃性の測定
シャルピ耐衝撃性は、標準乾燥ＡＳＴＭ Ｄ−２５６−８１に従って、装置Zwick DIN 5102.100/00を用いて、１５ｍｍ×１２０ｍｍおよびスパン１００ｍｍの空気乾燥ミニハチェク試料に対して測定された。
【０２１１】
製造後２週間に、２方向（加工方向およびこれに垂直な方向）でミニハッチェク試料を測定した。
【０２１２】
５．２  結果
表５は、本発明に従って製造されたポリプロピレン繊維を用いて製造された繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性、および市販のポリプロピレン繊維（Daiwabo D120-PP）を用いて製造された参照繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性の結果を示している。表５の結果は、いくつかの試料の測定平均値を表す。市販のポリプロピレン繊維（Daiwabo D120-PP）を含む基準繊維セメント製品に比べて、本発明の方法に従って製造されたポリプロピレン繊維を含む繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性は、著しく高かった。
【０２１３】
さらに、当該技術分野で従来の急冷工程は、一般的には５０℃を上回る温度で行われるが、驚くべきことに、本発明者らは、という低い液体急冷温度で処理する場合、得られた繊維セメント製品のシャルピ耐衝撃性が最適であることを見出した（表５参照）。
【０２１４】
【表５】
2018500466.tif 000007
【０２１５】
５．３  結論
結論として、本発明によるポリプロピレン繊維から出発して製造された繊維セメント製品は、市販のポリプロピレン繊維から出発して製造された繊維セメント製品に比べて、明らかに改善した耐衝撃性を示した。
【符号の説明】
【０２１６】
（１）押出機、（２）投入口、（３）紡糸口金、（４）フィラメント、（５）液浴、（６）ロール、（７）オーブン、（８）引伸ロール、（９）最初の引伸ロール、（１０）最後の引伸ロール
【図１】
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【国際調査報告】
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