(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体及び／またはその誘導体であってエチレンとテトラシクロドデセンのモル比が２０：８０〜９５：５である重合体からなり、繊維比重が１．０より大きいことを特徴とするセメント補強用繊維。
【請求項２】
温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒した後の単繊維強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする請求項１記載のセメント補強用繊維。
【請求項３】
温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒した後の繊維の熱劣化強度低下率が４０％以下であることを特徴とする請求項１又は２記載のセメント補強用繊維。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明はセメント製品全般において補強するためのセメント補強用繊維に関するものであり、更に詳しくは、スラリー溶液中に繊維を投入、攪拌して分散させたときに繊維がスラリー表面に浮遊せず、繊維が均一に分散でき、かつ特にセメント成型物を製造するためのオートクレーブ養生のような過酷な条件化でも繊維の強力低下が少なく好適に使用できる、耐湿熱性に優れたセメント補強用繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来セメント補強用繊維としてポリオレフィン系繊維やビニロン繊維が使用されてきた。ポリオレフィン系繊維は耐アルカリ性に優れているので他の合成繊維では強力の低下が著しく使用に耐えない１４０℃を超える高熱で１２〜１８時間曝されるオートクレーブ養生には適した繊維である。特にポリプロピレン繊維は容易な紡糸性を持つため多用されてきた。しかしポリプロピレン繊維は疎水性で比重が１より小さいため、セメントスラリー中で繊維がビニロン繊維にくらべセメントスラリーの表面の上澄液（白水）表面に浮遊しやすく均一に分散しにくいという欠点がある。
【０００３】
これらの欠点を改良するために  例えば特開平５−１７０４９７号公報では、繊維に炭素数８〜１８のアルキル燐酸ナトリウム塩、カリウム塩を付着させて親水性を付与している。また特開平７−１０６２０号公報にはポリプロピレン繊維の繊維表面に繊維処理剤としてラウリルホスフェートカリウム塩と燐酸二水素ナトリウムや燐酸二水素カルシウム等を併用して、繊維とセメントマトリックスとの親和性を良くし、セメント中の繊維が均一に分散しやすくする方法が記載されている。
【０００４】
更に、ポリオレフィン系繊維の比重を大きくして、浮き種現象を解消させる試みも行われている。例えば、特開昭４７−３４８３２号公報では高比重の酸化鉛を混合した熱可塑性樹脂から製造されるモノフィラメントが開示されたり、特開平４−７４７４１号公報のように高融点熱可塑性樹脂繊維の全面または一部を低融点合成樹脂で被覆し、この低融点合成樹脂に無機微粒子を接着または付着させ、ポリオレフィン系繊維の比重を１より大きくさせる方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術には以下のような問題点があった。例えば、特開平５−１７０４９７号公報、特開平７−１０６２０号公報では界面活性剤などの繊維処理剤によってポリプロピレン繊維の表面を親水処理をしているが、スラリー中に長い間滞留したり、或いはスラリー混合物を均一にするためにスラリーを攪拌する際に繊維表面に付着している繊維処理剤が脱落してしまい、その結果繊維の親水性が損なわれ、浮き種現象を起こしかねない。界面活性剤などによる親水性の付与はあくまでも補助的手段であって繊維がスラリー中に滞留しても安定して浮き種現象を起こさないためには繊維自体の比重が１より大きいことが最も効果的である。
【０００６】
しかしそのような手段をとった特開昭４７−３４８３２号公報、及び特開平４−７４７４１号公報においては、ポリプロピレン繊維の比重を大きくしているため浮き種現象は起こりがたいが、無機微粒子や金属酸化物を混合或いは付着させるために、繊維の強度やヤング率が小さく、得られるセメント成形体の耐衝撃性などの品質が損なわれることとなる。
一方ビニロン繊維は親水性がよくセメントスラリー中でよく分散して浮き種がなく良好に使用できるが耐湿熱アルカリ性に弱いという欠点がある。このため上記のような短時間で成型するオートクレーブ養生には向いていない。
【０００７】
本発明の目的は、ポリプロピレン繊維の様に特にオートクレーブ養生に適用できる耐湿熱耐アルカリ性がよくて、かつ良好なセメントスラリー中での分散性を備えたセメント補強用繊維として好適な繊維を提供することである。
【０００８】
エチレン環状オレフィンのランダム共重合体の繊維は特許第３１７３８９７号公報及び特開２０００−２６５３３０号公報により公知であるが本発明者らはこのなかでも特にエチレンテトラシクロドデセンのランダム共重合体は紡糸成型性がよく繊維にし易いこと、比重が１より大きいこと、またポリオレフィンのもつ耐湿熱性、耐アルカリ性も当然備えていることを知り本発明に使用した。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、エチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体及び／またはその誘導体であってエチレンとテトラシクロドデセンのモル比が２０：８０〜９５：５である重合体からなり、繊維比重が１．０より大きいことを特長とするセメント補強用繊維である。
【００１０】
上記セメント補強用繊維は温度１４０℃の白水白水雰囲気中に７２０分間晒した後の単繊維強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。また上記セメント補強用繊維は温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒した後の繊維の熱劣化強度低下率が４０％以下であることが好ましい。
【００１１】
上記セメント補強用繊維は特にオートクレーブ養生によるセメント成型用に適用できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明で使用するエチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体は一般式として下記式（１）及び構造式（化１）を有するものである。
−［Ｃ2Ｈ4］m−［Ｃ12Ｈ16］n−            ・・・（１）
（ｍ、ｎは１以上の整数）
【００１３】
【化１】
0003847148.tif 000002
【００１４】
上記エチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体はそのエチレン部とテトラシクロドデセン部からそれぞれ誘導される構成単位は、エチレン部が２０〜９５モル％、テトラシクロドデセン部が５〜８０モル％であることが必要である。エチレン部の含有量が９５モル％を越えるとオートクレーブ養生におけるセメント補強用繊維としての、耐熱性が悪くなることとなり好ましくなく、逆にテトラシクロドデセン部が８０モル％を越えると繊維の溶融紡糸性が悪くなり、繊維製造工程性に問題が生じるからである。
【００１５】
上記エチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体のテトラシクロドデセン部には一部に炭化水素基が置換した誘導体もある。その炭化水素基として使用されるものとしては、炭素数１〜６のアルキル基、フェニル基、ベンジル基、ナフチル基、アントラセニル基等の環状物及び塩素、臭素、フッ素等のハロゲンである。
【００１６】
また本発明のセメント補強用繊維の単繊維繊度は１〜２２ｄｔｅｘが好ましい。単繊維繊度が１ｄｔｅｘ未満であると、実用的なセメントの曲げ強力或いは、衝撃強さを保持することができなくなるので好ましくない。逆に単繊維繊度が２２ｄｔｅｘを越えると、セメントスラリー中における繊維の分散が芳しくなく、またセメント成型物となした際、成型物の単位体積あたりの補強用繊維の繊維本数が減少するので好ましくない。また繊維長は、２〜２０ｍｍとすることが好ましく、繊維長２ｍｍ以下であるとセメントの補強強力に劣り、逆に繊維長が２０ｍｍを越えるとスラリー調製時に繊維同士が絡みつき、繊維が分散しにくくなる傾向にあり、その結果、補強効果が十分ではなくなるからである。
【００１７】
本発明のセメント補強用繊維はその繊維比重が１．０より大きいが、好ましくは１．０２以上である。比重が１．０以下であるとセメントスラリー中で繊維の浮種現象が生じやすく、セメントスラリー中での繊維の分散が不均一となり、その結果、セメント成型体となしたときに所望のセメント補強効果が得られなくなるからである。
【００１８】
本発明におけるセメント補強用繊維は温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒したときの熱アルカリ劣化強度低下率は４０％以下であることが好ましい。この熱劣化強度低下率とは、前記のように繊維を温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒す前後において単繊維強度がどの程度熱によって低下しているかを示す値であって、この割合が小さいほど熱による単繊維強度の低下が少なく、耐熱性を有していることを示している。特にオートクレーブ養生法では高温高圧下の過酷な状況で耐え得るためにはこの熱劣化強度低下率が４０％以下であることが必要である。またこの際、温度１４０℃の白水雰囲気中に７２０分間晒された後の補強用繊維の単繊維強度は１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、単繊維強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると特にオートクレーブ養生法などにより成型されたセメント成型体において、所望のセメント補強性能が得られなくなるために好ましくない。
【００１９】
本発明のセメント補強用繊維は使用にあたって繊維重量に対して０．２〜２０％の界面活性剤を繊維表面に付着させるのはよい方法である。本発明のセメント補強繊維の比重は１．０より大きくポリプロピレン、ポリエチレンなどの他のポリオレフィン系繊維のように軽くないのでセメントスラリーに混合されやすいが、やはり疎水性であることにかわりはなく、水中に分散するときにはそのままでは初期作業がやりにくいからである。界面活性剤はアルキルホスフェートカリウム塩、又はナトリウム塩の中から選ばれたアルキルホスフェートアルカリ金属塩、例えば炭素数８のオクチルアルキルホスフェート、炭素数１２のラウリルアルキルホスフェート、炭素数１３のトリデシルアルキルホスフェート、炭素数１４ミリスチルアルキルホスフェート、炭素数１６のセチルアルキルホスフェート、炭素数１８のステアリルアルキルホスフェートなどのノルマルアルキルホスフェート及びこれらのナトリウム或いはカリウムの金属塩である。
【００２０】
更にリン酸或いはリン酸水素物のカリウム、ナトリウム、カルシウムなどのアルカリ金属塩も使用することもできる。更にこれらの混合物であってよく、特に中でも上記のアルキルホスフェートのカリウム塩、ナトリウム塩を好適に使用することができる。このとき該繊維表面への付着方法としては、浸漬法、スプレー法、コーティング法、などの何れでもよい。
【００２１】
更にセメント補強用繊維としての取り扱いを便利するため、上記界面活性剤を付与した後に水溶性集束剤を付与して延伸糸束を集束してもよい。このような水溶性集束剤としては例えば、コーンスターチ、フノリ、カゼイン、タピオカ、植物性小麦、澱粉、馬鈴薯澱粉、植物性ガム類、アルファ澱粉、澱粉誘導体の酢酸澱粉、リン酸澱粉、酵素性澱粉、カチオン化澱粉、焙焼澱粉、カルボキシメチルスターチ、カルボキシエチルスターチ、ヒドロキシエチルスターチ、陽性澱粉、シアノエチル化澱粉、ジアルデヒド澱粉、更にセルロース誘導体としては、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、或いは、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などを挙げることができる。
【００２２】
本発明のセメント補強用繊維は、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、アルミナセメントなどの補強に使用することができ、また半水石膏、２水石膏とスラグ或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、モルタル用はもちろんのこと湿式抄造法、流し込み法、押出し成型法、などで成型され、自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生などで養生され、特にオートクレーブ養生に好適に使用することができる。
【００２３】
【実施例】
以下実施例にて本発明について更に詳しく説明する。なお、繊維比重、単繊維繊度、単繊維強度、熱アルカリ劣化強度低下率、セメントボードの曲げ強度、セメントボードのシャルピー衝撃強度、繊維の分散性、繊維の浮遊状態についてはそれぞれ下記のようにして測定した。
【００２４】
［繊維比重］
ＪＩＳ  Ｌ１０１３に準じて測定した。
【００２５】
［単繊維繊度］
ＪＩＳ  Ｌ１０１３に準じて測定した。
【００２６】
［単繊維強度］
ＪＩＳ  Ｌ１０１５に準じ、引張試験機を用いて、試料の掴み間隔を２０ｍｍとし、繊維が切断したときの荷重値を測定し、それを単繊維強度とした。
【００２７】
［熱劣化強度低下率］
雰囲気温度１４０℃のオートクレーブ中に設置した容器中に白水をみたしその中にセメントボードに巻き付けた試験繊維を浸し７２０分間放置後取り出し引張試験機を使用して、単繊維強度を測定する（Ｆｂ）、同一繊維のオートクレーブ中に繊維を放置する前の引張強度（Ｆａ）を同様に測定して下記式（１）にて算出し、その値を熱劣化強度低下率（％）とした。
熱劣化強度低下率（％）＝［（Ｆａ−Ｆｂ）／Ｆａ］×１００  ・・（１）
【００２８】
［曲げ強度］
ＪＩＳ  Ａ１４０８に従って各試料に荷重を加え、荷重たわみ曲線を得、ほぼ直線的に上昇した初期の荷重−たわみ曲線が下降し、再度上昇したときの最大荷重（Ｗ）を線図から読み取り、Ｗ、スパン（Ｌｃｍ）、試料の幅（ｂｃｍ）、試料の厚み（ｄｃｍ）より下記式（２）によって曲げ強度を算出した。
セメントボードの曲げ強度（ｋｇ/ｃｍ2)＝３ＷＬ／２ｂｄ2    ・・・（２）
【００２９】
［シャルピー衝撃強度］
ＪＩＳ  Ｂ７７２２に準じて測定した。
【００３０】
［繊維の分散性］
各実施例及び各比較例で調製したセメント組成に繊維を混入し、セメントスラリーを形成した際の繊維の分散性を目視し評価した。評価基準は下記の○、△、×の三段階で評価した。
○：セメントスラリー中に満遍なく繊維が分散している。
△：セメントスラリー中で所々繊維が分散していないところがある。
×：セメントスラリー中で繊維が全く分散していない。
【００３１】
［繊維の浮遊状態］
各実施例及び各比較例で調整したセメント組成に繊維を混入し、セメントスラリーを形成した際の繊維の浮遊（浮き種）の有無を目視で評価した。評価基準は下記の○、△、×の三段階で評価した。
○：セメントスラリー表面に浮遊（浮き種）繊維は全くない状態である。
△：セメントスラリー表面の所々に浮遊繊維がある状態である。
×：セメントスラリー表面の至るところで浮遊繊維がある状態である。
【００３２】
［実施例１］
エチレンテトラシクロドデセンランダム共重合体樹脂（商品名：アペル、ＡＰＬ６５０９Ｔ、三井化学株式会社製）を用いて、紡糸温度２７０℃、引取速度５５０ｍ／分で溶融紡糸法にて紡糸し、７．７ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度９５℃、延伸倍率２．０倍で湿式延伸し、延伸後に界面活性剤としてアルキルホスフェートカリウム塩を繊維表面に繊維重量に対し０．５重量％付与し、カット長６ｍｍで切断し、繊度４．０ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍのセメント補強用繊維を得た。
【００３３】
次いで普通ポルトランドセメント７９．７重量％、珪砂２０．０重量％、上記で得られた繊維０．３重量％、そしてこれら３種の混合体と水との重量における混合比を１：９としてミキサーにて混合し、５分間攪拌しセメントスラリーを得た後、このセメントスラリーを型枠に流し込み脱水し、処理温度１４０℃で７２０分間オートクレーブ養生することでセメントボードを得た。
【００３４】
得られたセメントボード中には均一に繊維が分散していて、補強用繊維の熱及びアルカリによる劣化はほとんど見受けられなかった。
【００３５】
［比較例１］
ポリプロピレン系樹脂を使用して紡糸温度２７０℃、引取速度５５０ｍ／分で溶融紡糸し、１２ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を延伸温度１３０℃、延伸倍率３．５倍で乾式延伸した後に、界面活性剤としてアルキルホスフェートナトリウム塩を繊維表面に繊維重量に対し０．５重量％付与させ、カット長６ｍｍで切断し、繊度４ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍのポリオレフィン繊維を得た。
【００３６】
実施例１と同様にして調整したセメントスラリーを型枠に流し込み脱水し、処理温度１４０℃で７２０分間オートクレーブ養生することでセメントボードを得た。ポリプロピレン繊維をセメント補強用繊維として使用したが、耐熱、耐アルカリ性はあったものの、繊維の分散性に劣り、繊維の浮遊物（浮種）が多少見受けられた。
【００３７】
［比較例２］
比較例１においてポリプロピレン系繊維のかわりに、単繊維繊度２．４ｄｔｅｘ、繊維長６ｍｍのビニロン繊維を使用し、以下実施例１と同様にして調整したセメントスラリーを型枠に流し込み脱水し、処理温度１４０℃で７２０分間オートクレーブ養生することでセメントボードを得た。この場合はビニロン繊維をセメント補強用繊維として使用したので、繊維の分散性、繊維の浮遊現象は見受けられなかったが、耐熱、耐アルカリ性に劣るのでオートクレーブ中で補強繊維としての強力はなくなっておりセメント成型物は特にシャルピー衝撃強度が劣るものであった。
【００３８】
実施例１及び比較例１、２の物性を次の表１に示す。
0003847148.tif 000003
【００３９】
【発明の効果】
本発明のセメント補強用繊維はエチレン−テトラシクロドデセンランダム共重合体樹脂からなる繊維を使用することにより、セメントスラリー溶液への分散性に優れ、セメントボード製造工程で回収された白水タンクにおいて繊維が白水表面に浮遊することなく、白水中に中間浮遊もしくは完全に沈降し、白水の再利用時に再度繊維がセメント製造工程に戻ると共に、白水上澄み液をセメント製造工程の洗浄水として使用するときに浮遊した繊維が洗浄水配管に詰まることも無く、投入した繊維が効率よく使用できる。
また上記エチレン−テトラシクロドデセン樹脂からなる繊維は耐熱性、及び耐アルカリ性に優れており、特にオートクレーブ養生に好適に使用することができる。