(57)【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ポリオレフィン系繊維であって、単繊維の繊維表面が、数平均分子量が１０００〜６０００のポリオレフィンであり、該分子量に対してカルボキシル基が平均して１〜１０個導入されているカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物からなる繊維表面処理剤によって被覆され、該単繊維が長さ３〜２０ｍｍに切断されていることを特徴とするセメント補強用ポリオレフィン系繊維。
【請求項２】
前記カルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物からなる繊維表面処理剤が繊維重量に対して０．２〜２０重量％付着し、且つ繊維重量に対して１０〜４０重量％の水分が付着していることを特徴とする請求項１記載のセメント補強用ポリオレフィン系繊維。
【請求項３】
前記カルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物のカルボキシル基末端がカリウム塩となっていることを特徴とする請求項１または２に記載のセメント補強用ポリオレフィン系繊維。
【請求項４】
カルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物のポリオレフィンがポリプロピレンまたはポリエチレンであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のセメント補強用ポリオレフィン系繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セメント製品を補強するためのセメント補強用繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、石綿に替わるセメント補強用繊維として、ガラス繊維等の無機繊維、ナイロン、ビニロン、ポリプロピレン等の合成繊維の使用が提案されている。例えば特開昭４９−９８４２４号、特開昭４９−１０４９１７号、特開昭４９−１０４９１８号、特開昭６１−８６４５２号公報などにそれらが教示されている。そしてこれらの補強用繊維を用い、一般的な方法、例えば湿式抄造法、押出成型法、流し込み成型法によって成型したセメント成型体は、その強度を向上させるため、更に高圧プレスで組織を密にしたり、各種条件で養生する手法が一般的に行われている。この養生方法には、自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生等がある。
【０００３】
ポリオレフィン系繊維は、炭素と水素でなる構成が基本のため、分子内分極しやすく、親水性に乏しく、疎水性が大きいので、セメント補強用繊維として使用した場合、イオン性のセメント粒子やセメントマトリックスとの親和性に乏しく、ポリオレフィン系繊維とセメント素材間の密着性及び接着性が極めて悪いので、セメント製品を破壊するとセメントマトリックスから該繊維が素抜けする現象がみられ、セメント製品の曲げ強度に対してはあまり寄与しない。またポリオレフィン系繊維は親水性に乏しいのでセメントスラリー液中での繊維の分散性が悪く、繊維がスラリー表面に浮上する浮上現象（浮き種現象）が発生し、添加した繊維の有効添加量が低下して所定の補強効果が得られなくなる問題点を有していた。これらを改善するために、界面活性剤で繊維の表面処理を行い、繊維の親水性を高める方法が従来よりとられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、単に界面活性剤で繊維表面を処理しても、湿式抄造法などでセメントスラリー液中に繊維を投入すると、界面活性剤が容易に繊維表面から溶出して除去され、良好な繊維分散が持続しないのが実状である。この改善策として特開昭６４−３３０３６号公報に記載されているように、カルシウムイオンで難溶化するアルキルホスフェート塩を繊維処理剤として用い、セメントスラリー液に繊維を投入した時、繊維処理剤を速やかに繊維表面で難溶化させて繊維表面に固着させ、繊維のセメント親和性を維持させて浮き種現象の防止し分散性を高めるような工夫がなされている。
【０００５】
しかしながら、このような工夫もセメントマトリックスとの機械的混合時に作用する物理的外力により難溶化物が脱落してしまうとセメント親和性を維持させることが困難となる。またセメントマトリックスと繊維表面の難溶化物が点接着で存在しているために、苛酷な環境下にセメント製品を晒すとセメント製品の寸法変化を繊維が吸収できずに微細なクラックがセメント製品に発生する場合があった。
【０００６】
本発明は上記の実状に鑑みてなされたものであり、ポリオレフィン系繊維であっても持続的な親水性を維持し、セメント撹拌時の浮き種現象及びセメント製品のクラックを大幅に減少させたセメント補強用ポリオレフィン系繊維を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セメント製品を補強するためのポリオレフィン系繊維であって、単繊維の繊維表面が、数平均分子量が１０００〜６０００のポリオレフィンであり、該分子量に対してカルボキシル基が平均して１〜１０個導入されているカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物からなる繊維表面処理剤によって被覆され、該単繊維が長さ３〜２０ｍｍに切断されていることを特徴とするセメント補強用ポリオレフィン系繊維である。またカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物が、繊維重量に対して０．２〜２０重量％付着し、且つ繊維重量に対して１０〜４０重量％の水分が付着しているとより好ましい。またカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物のカルボキシル基末端がカリウム塩となっていると好ましく、またカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物のポリオレフィンがポリプロピレンまたはポリエチレンであるとより好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のセメント補強用ポリオレフィン系繊維に適用される繊維としては、ポリオレフィン系繊維であって、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ４−メチルペンテン−１等を挙げることができる。単繊維の繊度としては、０．５〜２０デニールがセメント補強用の繊維として好ましい。
【０００９】
繊維表面処理剤は、カルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物であって、繊維表面に付着させる場合は、界面活性剤を用いてエマルジョン形態となっているものが好ましい。そしてこのエマルジョン形態の繊維表面処理剤の適量を水に分散させ、この分散液内にポリオレフィン系繊維集合体を浸漬し、単繊維表面に繊維表面処理剤を均一に被覆させる。該分散液は繊維表面処理剤濃度０．６〜２０重量％が好ましい。０．６重量％未満であると繊維表面処理剤が単繊維に対して十分な被覆ができずクラック発生防止効果に寄与しない。２０重量％を越えると粘度が高くなり単繊維に対し付着斑が発生し均一な被覆が困難となる。繊維表面処理剤を均一に付着させるためには繊維集合体に繊維表面処理剤を浸漬後、絞りロール等を用いて繊維集合体の内部にまで浸透させることが望ましい。
【００１０】
カルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物としては、ポリプロピレンやポリエチレンの数平均分子量が１０００〜６０００の低分子量のものに平均して１〜１０個のカルボキシル基が変性されているものであり、カルボキシルの末端がカリウム塩となっているものが好ましい。カリウム塩の他、ナトリウム塩、カルシウム塩等でもよい。数平均分子量が１０００未満であると繊維との親和性が弱くなり繊維表面処理剤が脱落しやすくなる。６０００を越えると上記記載したエマルジョンにならない。またカルボキシル基はより多く導入した方が親水性を上げ、セメント系原料への分散性、親和性の点から好ましいが、現時点では１０個より多く導入することは技術的に難しい。またカルボキシル末端がカリウム塩となっているとセメント系原料に含まれるカルシウムと置換され、よりセメントとの親和性を増すことができる。
【００１１】
繊維に対する繊維表面処理剤の付着量は、繊維重量に対して０．２〜２０重量％が好ましい。より好ましくは０．８〜２重量％である。且つ繊維重量に対して１０〜４０重量％の水分が付着していることが好ましい。繊維表面処理剤の付着量が０．２重量％未満であるとポリオレフィン系繊維に対し十分な親水性を付与することができず、浮き種やクラック発生に対し改善効果がない。また繊維表面処理剤の付着量が２０重量％を越えると過剰処理となり、不経済である。また水分付着量が１０重量％未満であると、使用時において水分が蒸発しやすく、水分が蒸発した場合、各繊維が繊維表面処理剤により接着し集束繊維の状態となり、特に湿式抄造法のようにセメント撹拌外力が微小の場合、集束繊維の分繊が困難となる。また水分付着量が４０重量％を越えると、搬送コストの点で不経済である。
【００１２】
繊維集合体へ繊維表面処理剤を付着させる方法としては、繊維製造工程の延伸後の段階で付与すればよく、付与方法としては、浸漬法、スプレー法、コーティング法の何れでもよい。繊維表面処理剤を付与後、絞りロール等を用いて繊維集合体の内部にまで浸透させ、カッターにて所定の長さに切断されてセメント補強用繊維となす。
【００１３】
単繊維は、長さ３〜２０ｍｍに切断されていることが好ましい。３ｍｍ未満ではセメント補強効果が望めず、２０ｍｍを越えるとセメント撹拌時に繊維同士が絡んでファイバーボールとなりやすくなりセメント製品欠点が発生する。
【００１４】
本発明のセメント補強用ポリオレフィン系繊維は、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセメント、ケイ酸カルシウム等の補強に適用することができ、また半水石膏、２水石膏とスラグあるいはこれらを上記セメントと混合して使用する際にも用いることができ、モルタル用、押出成型用は勿論のこと湿式抄造法、流込法で自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生などいかなるセメント製品の製造工程に使用することができる。
【００１５】
【発明の作用】
本発明のセメント補強用ポリオレフィン系繊維は、繊維表面処理剤として繊維素材と同じポリオレフィン系の低分子量物にカルボキシル基の親水部をグラフト重合させたカルボキシル変性ポリオレフィン系低分子量物により被覆されているため、繊維と繊維表面処理剤のポリオレフィン部とが親和性を有し、繊維表面処理剤が繊維から脱落し難く、カルボキシル基によりセメントあるいは白水との親和性が高められている。またカルボキシル末端がカリウム塩となっているとセメントに含まれるカルシウムと置換され、よりセメントとの親和性を増すことができる。以上により繊維表面処理剤がセメント撹拌時においても繊維から脱落し難く、親水性を持続することができ、白水との馴染みが良く繊維の分散性が良好であり、このことにより白水中での浮き種が大幅に減少し、更にセメントマトリックス中でもセメントとの親和性を有しているために、過酷な条件下におかれた場合でも前記素抜け現象がなくセメント製品のクラックを大幅に減少することができるものである。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
【００１７】
［実施例１］  延伸後の単繊維繊度２デニール、トータル８００００デニールのポリプロピレン繊維集合体（トウ）を、ポリプロピレンで数平均分子量４５００、カルボキシル基が該分子量当たり１個変性した低分子量物をＰＯＥアルキルエーテルにて処理した繊維表面処理剤（三洋化成工業（株）製ユーメックスＥＭ−１００）を水に分散させた槽に浸漬して、絞りロールにて絞り、トウに繊維表面処理剤を付着させた後、カッターにて６ｍｍ長に切断して本発明のセメント補強用繊維を得た。得られたセメント補強繊維は１重量％の繊維表面処理剤が付着しており、水分付着率が３５重量％であった。次に上記セメント補強用繊維５ｇ準備し、普通ポルトランドセメント４００ｇ、珪砂１００ｇ、水５０００ｇと共にミキサーにて混合し、手抄き抄造機にてセメントボードを作製した。抄造工程における浮き種割合およびセメントボードのクラック発生割合の評価結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0004116704.tif 000002
【００１９】
尚、表１における評価は次のようにして行った。
（浮き種割合）
浮き種割合（％）＝（抄造時及び抄造後の白水タンクでの浮き繊維重量／      投入繊維重量）×１００
（クラック発生状態）
屋外での暴露テストを半年間行い、クラック発生割合を次式にて算出した。
クラック発生割合（％）＝（クラック発生面積／セメントボード面積）×１００
【００２０】
［実施例２］  繊維表面処理剤のカルボキシル末端をカリウム塩とした以外は実施例１と同様とし、評価結果を表１に示す。
【００２１】
［実施例３］  繊維表面処理剤として、ポリエチレンで数平均分子量２４００、カルボキシルが該分子量当たり１個とした低分子量物（竹本油脂（株）製ＡＣオイルＭ）を使用した以外は実施例１と同様とし、評価結果を表１に示す。
【００２２】
［比較例１］  繊維表面処理剤付着量を０．１重量％とした以外は、実施例１と同様とし、評価結果を表１に示す。
【００２３】
［比較例２］  繊維表面処理剤をアルキルホスフェートカリウム塩とし、付着量を０．２重量％とした以外は実施例１と同様とし、評価結果を表１に示す。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のセメント補強用ポリオレフィン系繊維は、繊維表面処理剤が繊維から脱落し難く親水性を持続し、白水との馴染みが良いため分散性も良好であり、セメントとの親和性も有しているために浮き種も減少し、更にセメントとの親和性を有しているためにセメントマトリックスの寸法変化歪みを繊維表面全体で吸収できるために苛酷な条件下に置かれた場合でもセメント製品のクラックを大幅に減少できるものである。