JP4397252B2

JP4397252B2 - セメント補強用集束繊維

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Publication number: JP4397252B2
Application number: JP2004054600A
Authority: JP
Inventors: 克成松本; 隆中原
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005239512A

Description

本発明は、セメント補強用の水分散集束剤により集束され、セメントやコンクリートの補強用として好適で、良好な集束性と優れた機械的特性を発揮するセメント補強用集束繊維に関する。

従来、セメント系材料の曲げ強度、耐衝撃強度を向上させるために、アスベスト、ガラス繊維、スチール繊維、炭素繊維、及び、アラミド繊維等が用いられてきた。それぞれ、安全衛生上の問題、アルカリによる劣化作用、長期的使用による錆や加水分解等の問題をかかえており、その使用には工夫を要する。また、短繊維としても用いる場合は、計量が困難であるばかりでなく、混練時にファイバーボールが発生したりして押出機に所定量づつ噛み込まれなくなり、十分に良好な分散性が得られないという問題が発生しやすくなる（たとえば、特開平８-３２５９４７号公報）（特許文献１）
そこで、繊維同士を集束させる手法が古くから行われており、例えば、特開昭５８-２１４５８３号公報（特許文献２）には、耐アルカリ性の効果が顕著なサイジング剤について提案され、また、特開２０００-３４１４７号公報（特許文献３）には、ポリオレフィン繊維等のセメント補強用集束繊維の集束剤として、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数平均分子量１０００〜６０００の非水溶性処理剤が提案されている
さらに、特開２０００-３４５０９７号公報（特許文献４）には、ポリオレフィン系エラストマー、酸変性ポリオレフィン及び／または高級脂肪酸の塩、および（Ｃ）水を含有し、固形分が水相に均一に分散している水性分散体からなることを特徴とするポリオレフィン系エラストマー水性コーティング剤が記載され、その用途として、各種繊維（ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維等）の集束剤として用いられることが記載されているが、各種繊維の集束剤として用いる場合にいかなる方法により当該コーティング剤により集束繊維を製造すればよいのか、そのようにして得られた収束繊維をセメント補強用の集束繊維として用いる場合にいかなる効果が期待できるのかについてまでは記載がない。
特開平８-３２５９４７号公報特開昭５８-２１４５８３号公報特開２０００-３４１４７号公報特開２０００-３４５０９７号公報

上記で述べたように、各種の繊維集束剤やコーティング剤について各種提案されているものの、セメント補強用集束繊維等に用いるには、有機高分子繊維あるいは高分子量ポリマー繊維にそのまま適用しても集束された単繊維群の間隙への集束剤の浸透、及び、繊維同士の接着性が未だ不十分で、充分なレベルの集束性、分散性が得られないことがわかった。

以上の状況下において、充分な集束性を有する処理剤で集束させた、かつ、セメント中への良好な分散性が得られる使い勝手の良いセメント補強用集束繊維が市場から望まれている。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、集束性が良好でホッパー等による計量が容易であり、かつ、分散性が良好で優れた機械的特性を発揮することができる、セメントやコンクリートの補強用として好適なセメント補強用集束繊維を提供することにある。

本発明は、セメントを補強するための超高分子量ポリオレフィンの集束繊維であって、超高分子量ポリオレフィンからなる繊維１００重量部に対して、
（１）繊維形状を有しないポリエチレン系エラストマー７０〜９９．５重量％
（２）マレイン酸変性ポリエチレンワックス０．５〜３０重量％を含む水性分散体５〜５０重量部が付着しているセメント補強用集束繊維を提供する。

前記超高分子量ポリオレフィンからなる繊維は単糸繊度０．２〜５００デニール、長さ３〜１００ｍｍであることが好ましい。

さらに、前記繊維を構成する超高分子量ポリオレフィンのＡＳＴＭＤ４０２０で測定される〔η〕が５ｄｌ／ｇ以上であることが好ましい。

さらに、前記水性分散体を構成するポリエチレン系エラストマーのＡＳＴＭＤ４０２０で測定される〔η〕が０．５〜２．５ｄｌ／ｇであることが好ましい。

本発明の集束繊維をセメントと複合、混練した場合、繊維の分散状態は極めて良好であり、得られる複合材料は曲げ強度などの機械的特性を著しく向上させることができる。

本発明において、超高分子量ポリオレフィンは、セメントを補強するための集束繊維として用いられ、繊維状の超高分子量ポリオレフィンからなる繊維を、水性分散体を構成する繊維状ではないポリエチレン系エラストマーとマレイン酸変性ポリエチレンワックスとの水性分散体で処理をすることにより得られる。

超高分子量ポリオレフィンからなる繊維の分子量をＷ_１、水性分散体（以下、「集束剤」ともいう。）に用いられるポリエチレン系エラストマーの分子量Ｗ_２，マレイン酸変性ポリエチレンワックスの分子量をＷ_３とすると、それぞれの分子量の関係は、
Ｗ_１＞Ｗ_２＞Ｗ_３
の関係がある。

集束剤に用いられるポリエチレン系エラストマーは、水分散させられる形状であれば、繊維状である必要はない。

なお、本願において、繊維とは、細くて長く、一定以上の強伸度を持った物質であり、素材、形態、構造の三要素が合体して独特の性能や機能を発現するものをさす。また、「繊維状」とは、たとえば、ＪＩＳＬ０２０４-１９７９あるいは、ＡＳＴＭＤ１２３-９１ａ等で規定されている「繊維」の意味で用いられているが、基本的には糸状であり、それが分岐しているものも含む趣旨で用いられている。

また、「エラストマー」とは、ｅｌａｓｔｉｃな（弾性のある）ｐｏｌｙｍｅｒ（高分子）ということで、いわゆるゴム、すなわち常温で高弾性を示す高分子の総称（『高分子辞典』木村恭弘著）の意味で用いる。

さらに、「ワックス」とはＪＩＳＫ-２２３５に規定されている「常温で固体で加熱すると低粘度の液体となる有機物」の意味で用いる。

（超高分子量ポリオレフィン）
本発明では、共重合のことを重合と言うことがあり、共重合体のことを重合体ということがある。また、ＡＳＴＭＤ４０２０に基づいて測定される［η］が５ｄｌ／ｇ以上のポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレンを、それぞれ超高分子量ポリオレフィン、超高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリプロピレンということがある。

本発明に用いる超高分子量ポリオレフィンは、デカリン溶媒中、１３５℃で測定した極限粘度［η］が５ｄｌ／ｇ以上、好適には８〜２５ｄｌ／ｇで且つＡＳＴＭＤ１２３８、Ｆ規格で測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）が０．０１ｇ／１０ｍｉｎ以下のポリオレフィンである。具体的には、エチレンの単独重合体、エチレンと少量のα-オレフィン、例えばプロピレン、１-ブテン、４-メチル-１-ペンテン、１-ペンテン、１-ヘキセン、１-オクテン、１-デセン等とを共重合体して得られるエチレンを主体とした結晶性の共重合体、プロピレンの単独重合体、プロピレンと上記αオレフィンとの結晶性共重合体等の他、ブテン、スチレンの重合体などの結晶性を有するオレフィン重合体である。これらの中で、エチレンの単独重合体およびエチレンを主体とした結晶性の共重合体が、経済性や安定性などの面から好適に用いられる。

上記のような超高分子量ポリオレフィンには、必要に応じて各種の公知の安定剤を配合してもよい。この安定剤としては、例えば、テトラキス〔メチレン（３，５-ジ-ｔ-ブチル-４-ヒドロキシ）ヒドロシンナメート〕メタン、ジステアリルチオジプロピオネート等の耐熱安定剤、あるいはビス（２，２，６，６-テトラメチル-４-ピペリジン）セバケート、２-（２-ヒドロキシ-ｔ-ブチル-５-メチルフェニル）-５-クロロベンゾトリアゾル等の耐候安定剤などが挙げられる。又、着色剤として無機系、有機系のドライカラーを添加してもよい。

（超高分子量ポリオレフィン繊維）
本発明に用いる繊維は、超高分子量ポリオレフィンを用いるものであれば、フィルムを解繊して製造しても、ゲル紡糸法で製造しても、その他いかなる方法で製造したものであってもその製法は何ら制限されるものではない。

以下に、超高分子量ポリオレフィンフィルムを解繊して製造する場合を例にして説明する。

超高分子量ポリオレフィンをフィルムに成形した後、延伸、切断などを行うことによって得られる延伸フィルムや延伸テープやポーキパインカッターにより解繊して得られる解繊糸等は好適に用いることができる。本発明では、解繊糸のことをスプリットヤーンということがある。尚、本発明ではフィルム製造工程における引き取り方向に対して縦方向をＭＤ方向と言うことがあり、同じく、フィルム製造工程における引き取り方向に対して横方向をＴＤ方向ということがある。

超高分子量ポリエチレンフィルムの製法に特に制限はないが、好ましい製造方法として、インフレーションフィルム成形法を挙げることが出来る。代表例として超高分子量ポリエチレンを用いた成形について詳細に説明する。この方法では、まず極限粘度［η］が５ｄｌ／ｇ以上の超高分子量ポリエチレンをスクリュー押出機、好ましくは、溝付シリンダー（バレル）を具備するスクリュー押出機で溶融し、次いでマンドレルが押出機の第一スクリューと独立して回転する少なくともＬ／Ｄが５の第二スクリューを持つスクリューダイから前記溶融状態の超高分子量ポリエチレンを押し出した後、この押し出しにより形成された溶融状態のチューブ状フィルムの内部に気体を吹き込んで膨比１．１〜２０倍、好ましくは１．５〜１５倍に膨張させる。この際、得られるフィルムは樹脂の融点より５℃程度低い温度でフィルム製造工程における引き取り方向に対して横方向に１０％以上熱収縮するフィルムであることが好ましい。

超高分子量ポリエチレンの溶融物は、汎用のポリエチレンの溶融物に比べると極めて粘度が高く、ゴム状の粘性体であるため、Ｌ／Ｄが５未満のスクリューダイではダイより押出される前に完全に均一融合された溶融物とはならない。そのため、ダイから押出されたチューブ状フィルムの内部に気体を吹き込んだ際にチューブが均一に膨らまなかったり、破れたりして良好なフィルムが得られない。第二スクリューを持つスクリューダイのマンドレルは、押出機の第一スクリューと独立して回転させることが好ましく、その回転数は必ずしも押出機の第一スクリューの回転数と同じである必要はない。

チューブ状フィルムの内部に吹き込む気体に特に制限はない。通常は扱い易さや経済性を考慮して空気や窒素が好ましく用いられる。樹脂の融点より５℃程度低い温度での横方向の熱収縮率が１０％未満のフィルムは、縦裂強度が低く１５０ｇ／ｍｍに満たないおそれがある。

延伸に用いるフィルムの他の製造方法としては、圧縮成形法によって得られる丸棒の外皮部から連続的に刃物で削り出す方法やＴダイフィルム成形法も例示できる。これらの中でも、フィルムの長さを調節する自由度や、生産性（例えば、工程数や設備の簡便性等）の観点から、本発明におけるフィルムの製造方法はインフレーションフィルム成形法が好ましい。

このようにして得られたフィルムから繊維を得る方法としては、上記のフィルムを延伸した後テープ状にスリットする方法や、上記フィルムをテープ状にスリットした後延伸する方法や、延伸テープをポーキパインカッターで解繊する方法を用いることができる。

さらに、フィルムをスリットする方法としては、公知の方法を特に制限なく採用することが出来るが、好ましい例としては繰り出しロールを用いてフィルムを繰り出し、ついで通常のフェザー刃のようなものを用いてテープ状にスリットする方法を挙げることが出来る。

上記のフィルムやテープを延伸する方法は、公知の方法を採用することが出来る。好ましい具体例としては、上記のフィルムやテープを、加熱板と温風循環式システムを兼ね備えた加熱型の延伸槽内にて延伸する方法を例示することが出来る。特に上記のテープ状にスリットしたテープを用いる方法が、生産設備を小型化できる等の理由で好ましい。延伸を行う際の温度は、用いるポリオレフィンの種類によって異なるが、例えば、ポリエチレンの場合、１００〜１５０℃の温度で行うことが好ましい。延伸倍率は少なくとも縦方向に２倍以上、好ましくは４〜１２倍に延伸することにより得られる。延伸倍率が２倍未満では引張強度、引張弾性率が不足するおそれがある。より詳しくは特開平６-１０２３３号公報、特開平６-１０２５４号公報に記載の製法が好ましい。

本発明で用いられる繊維は、延伸フィルム、延伸テープ、スプリットヤーンをスリットして延伸することで製造できる。繊維の繊度（単糸繊度）（「単糸の径」ということもある）は、スリット巾を変更することにより行う。また、このようにして得られた繊維を望みの本数を集束させるために、要望する本数に集束して一束として巻き取ることも容易にできる。

（繊維形状ではないポリエチレン系エラストマー）
本発明において、超高分子量ポリオレフィンの繊維を用いる場合は、集束剤として用いられるものの分子量より小さく繊維状ではないポリエチレン系エラストマーを分散剤として用いることができる。このときのポリエチレン系エラストマーは、水性分散体とするために、通常水中にてエマルションまたはサスペンション状として存在するものが用いられる。

ポリエチレン系エラストマー（１）として具体的には、エチレン含量が５０ｍｏｌ％以上のエチレン・プロピレン共重合体、エチレン・ブテン-１共重合体、エチレン・ペンテン-１、エチレン・ヘキセン-１、エチレン・オクテン-１共重合体、エチレン・プロピレン・５-エチリデン-２-ノルボルネン共重合体、エチレン・プロピレン・５-ビニル-２-ノルボルネン共重合体などを例示できる。所望によりジエンを含有していてもよい。Ｘ線回折法により測定される結晶化度は、５０％以下、特に３０％以下が好ましい。

さらに、水性分散体を構成するポリエチレン系エラストマーのＡＳＴＭＤ４０２０で測定される〔η〕は０．５〜２．５ｄｌ／ｇであることが好ましい。ここで、[η]が２．５ｄｌ／ｇよりも高いものとすると押出機による押し出し効率が悪くなるので生産性が悪くなる等水性分散体の製造工程で支障が出るので好ましくない。

（分散体を構成するマレイン酸変性ポリエチレンワックス）
次に、水性分散体を構成するマレイン酸変性ポリエチレンワックスについて説明する。

本発明においては、変性に用いられるポリエチレンワックスと酸変性に用いられるマレイン酸との比は、通常７０〜９５．５重量％／３０〜０．５重量％であり、好ましくは、８０〜９９重量％／２０〜１重量％である。

マレイン酸変性ポリエチレンワックス（２）は、ポリエチレンの重合体鎖に結合したマレイン酸の塩の基（部分中和物ないし部分ケン化物の時はカルボン酸基を含む）を樹脂１グラム当たり-ＣＯＯ-基として０．０５〜５ミリモルの濃度で含むポリエチレン系樹脂である。高級脂肪酸の塩としては、特に、アルカリ金属塩が好ましく、具体的にはカプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、アラキン酸、リンデン酸、ツズ酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、アラキドン酸、モンタン酸、牛脂酸などのアルカリ金属塩などが挙げられる。

上記、ポリエチレン系エラストマー（１）は、ポリスチレン換算で７０００以上の数平均分子量であることが好ましい。

本発明における数平均分子量とは、ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）により測定することで求められる数平均分子量のことであり、本発明の数平均分子量は、７０００以上であることが好ましい。数平均分子量が７０００未満であると、ポリオレフィン繊維との接着性が不十分となるためである。

本発明において、変性に用いられるマレイン酸として具体的には、マレイン酸、その無水物として無水マレイン酸を例示できる。

これらは単独で用いることもできるし、複数を組み合わせて用いることもできる。

（集束剤の製造方法）
集束剤の製造方法は、たとえば特開平２０００-３４５０９７号公報に記載のような公知の方法で製造される。ポリエチレン系エラストマーとマレイン酸変性ポリエチレンワックスは、二軸スクリュー押出機に供給して溶解混練し、同押出機のベント部に設けた供給口よりアルカリ水を連続的に供給し、過熱しながら連続的に押し出す。押し出された溶融混練物を水中に投入し、水性分散体を得ることができる。

この水性分散体は、延伸フィルムや延伸テープやスプリットヤーンの基材である超高分子量ポリオレフィン繊維同士を接着して固めるために使用するもので、このような水性分散体は、分散媒として水を使用しているので、引火性の問題、作業環境上の問題、取り扱い性などの面から溶剤を分散媒に用いる溶剤型のものに比べて有利である。

（集束繊維の製造方法）
なお、本発明の集束剤には、本発明の目的を損なわない範囲内で、上記成分以外に他の成分を含有していてもよいことはいうまでもない。

次に、かかる集束剤の付着量は、繊維１００重量％を基準として５〜５０重量％、好ましくは１０〜４０重量％、さらに好ましくは１５〜３０重量％であることが望ましい。集束剤の付着量が５重量％未満の場合には集束性が不十分となりやすく、繊維補強セメントの製造段階で繊維の取り扱いが困難となるだけでなく、セメントと混練を行う際にファイバーボールが発生しやすくなる。一方、５０重量％を越える場合には十分な集束性は得られるものの、セメントの混練中における繊維の分散が低下してしまうため効果的な繊維補強効果が得られなくなる。さらに、集束剤を付与する処理工程においても、該集束剤のガムアップ等がローラー部分等で生じるため、作業性が著しく不良となり易い。

本発明の集束剤を繊維に付着させる方法は特に限定を受けるものではなく、該集束剤を含有する処理液を用い、コーティング法、浸漬法等の、従来公知を採用すればよい。中でも、当該繊維を処理液中に浸漬した後、必要に応じてニップローラー等で絞り、混合処理液のピックアップ量を調整した後に、乾燥、加熱処理によって、接着接合部の性質を向上させるために一定条件下に放置する方法が最も簡単で効率的である。なお、この工程について「養生」と称する事もある。水性分散体組成物を塗布した後、乾燥する場合は、自然乾燥によっても良いが焼き付けを行うのが好ましい。焼き付けは、８０〜２５０℃で２０秒〜１０分間加熱することにより行い、被膜が形成される。この被膜の形成工程において、水性分散体組成物がほとんど有機溶剤などを含有していないものであるため、製造工程の作業環境を良好に保つことができるという利点がある。

（集束繊維）
繊維を集束させることによる利点としては、セメント材料に該集束繊維を添加し、ルーダーを用いて混練し、これを押出成形することにより得られる薄板は、曲げ強度、耐衝撃強度などの機械的特性を著しく向上させて薄板をより薄くすることが可能であるという点が挙げられる。さらに、混練時のファイバーボールの発生を抑制できるため押出機による所定量の噛み込み性の向上による分散性の向上、集束繊維の計量を容易にするため作業性を改善できる、などの利点が挙げられる。

本発明のセメント補強用集束繊維は、その使用目的に応じて、ポリオレフィンの種類や［η］、繊度、引張特性等を調整することができる。

次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限り下記の実施例に限定されないことはいうまでもない。なお、実施例で用いた測定法は下記のとおりである。
〈数平均分子量の測定〉
ゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）ＳＹＳＴＥＭ-１１（ＳＨＯＤＥＸ社製）により測定した。溶離液としてｏ-クロロベンゼンを使用し、０．２％に希釈後測定した。基準物質としてポリスチレンを使用した。

〈収束剤付着量の算出方法〉
処理前後の繊維重量を測定し、下記の計算式から集束剤の付着量を求めた。なお、重量の測定は、被測定サンプルを十分に乾燥した後に行った。
集束剤の付着量（％）＝[（混合液で処理した後の繊維重量）-（処理前の繊維の重量）]／（処理前の重量）×１００

（繊度の測定）
繊度は、電子顕微鏡にて断面の直径を測定することにより求めることができる。また、
その直径がd（μm）、繊維材料の比重ρであると、その繊度は、
繊度（デニール）＝0.00707×d²×ρ
の式で表現することができる。

〈分散性の評価方法〉
処理された超高分子量ポリエチレン集束繊維が混練されてなる曲げ強度測定供試体作成用の硬化前のセメントをランダムに約１００ｇサンプリングし、これを厚さ約１ｍｍ程度の平板状にのばした後、集束繊維が落ちない程度のメッシュ（１００メッシュ）金網上に乗せて水シャワーをかけてセメントを除去し、金網上に残存した集束繊維を肉眼により判定する。７０％未満が単繊維状に分散している場合を×、７０〜９０％の範囲内で単繊維状に分散している場合を△、９０％より多く単繊維状に分散している場合を○として比較判定した。

〈集束性の評価方法〉
セメントに超高分子量ポリエチレン集束繊維を計量しながら添加し、ルーダーを用いて混練押出成形する際に、ファイバーボールの発生が認められないものを（○）、ファイバーボールが生じたものを（×）とした。

〈曲げ強度測定方法〉
供試体（４×４×１６ｃｍ）の３点曲げにて行った。すなわち、１０トン用引張圧縮試験機（機種：ＵＮＩＶＥＲＳＡＬＴＥＳＴＩＮＧＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＭＯＤＥＬＵＴＭ-１０ｔ、ＴＯＹＯＢＡＬＤＷＷＩＮＣＯ、ＬＴＤ製）を用いて、支点距離１０ｃｍの中心を、２ｃｍ／ｍｉｎで圧縮し、応力の最高点より曲げ強度を求めた。

〈加工性の評価結果方法〉
超高分子量ポリエチレン繊維を１０ｍ／ｍｉｎのスピードで２４００ｍ処理した後の処理機のニップローラー表面に付着した混合処理剤（集束剤）被膜の程度（ガムアップの量）により判定した。すなわち、付着量が少なくて継続して処理が可能な場合を○、ニップローラー表面を簡単に清掃できる程度で継続して処理が可能な場合を△、ニップローラー表面の５０％以上に集束剤が付着してきれいに清掃しないと継続して処理できない場合を×として比較判定した。

（実施例１）
（超高分子量ポリエチレンフィルムの製造）
超高分子量ポリエチレンフィルムは、特開平９-１８３１５６号公報等により公知のインフレーション成形装置により以下のようにして製造した。すなわち、超高分子量ポリエチレン粉末（［η］：７．２ｄｌ／ｇ、ＭＦＲ：０．０１ｇ／１０ｍｉｎ未満）を用い、アウターダイ／マンドレル＝３５／３０ｍｍφからなるダイを接続した３０ｍｍφ押出機を、シリンダ温度２００℃、ダイ温度１７０℃、スクリュー回転数を１５ｒｐｍに設定し、ピンチロールで２．０ｍ／ｍｉｎの速度で引き取りながら、スクリュー内部及びチューブダイのマンドレル内部に延在してなる６ｍｍφの気体流通路から圧搾空気を吹き込んでチューブを冷却リング内径２８０ｍｍφに接触する大きさに膨らませて（膨比＝８．０）、折り幅４４０ｍｍ、厚み３０μｍからなる超高分子量ポリエチレンフィルムを製造した。

〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
前記フィルムを縦方向に幅１．２ｍｍでスリットし、これを原反とした。次いで、この原反を１４３℃の熱板延伸槽で４．０倍（１段延伸）に延伸し、１３８℃のエアオーブン延伸槽で１．５倍（２段延伸）に延伸してトータル延伸倍率６．０倍に延伸した。このようにして一本が５０デニールの延伸テープを１０フィラメント撚り合わせ、５００デニール／１０フィラメントの延伸糸を得た。

この延伸テープにポリエチレン系エラストマーとして、エチレン含量が７８モル％でエチレン・プロピレン共重合体の数平均分子量が４３７００のエチレン・プロピレン・ターポリマー（三井化学株式会社製Ｘ３０１２）１００重量部に対して、無水マレイン酸変性ポリエチレンワックス（無水マレイン酸グラフト量：３重量％、-ＣＯＯ-基：０．６７ミリモル／ｇ-重量体）１０重量部及びオレイン酸カリウム３重量部からなる固形分４０％の水性分散体を固形分２５％に希釈して用いた。

前記で得られたマルチの延伸糸を前記の水性コーティング剤に３０秒間、室温にて
浸漬し、浸漬終了後、一対のニップローラーで軽く絞って所定の混合処理液ピックアップ量にした後、１００℃で２分間乾燥し、引き続き１分間養生を行った。得られた集束繊維の集束剤付着量は、２１．３重量％であった。処理時における加工性は表１に示すごとく良好（○）であった。

以上のように処理を行って集束させた繊維をギロチンカッターにより１７ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。

〈曲げ強度測定供試体の作成方法〉
２３４８ｇの早強ポルトランドセメント（太平洋セメント社製、Ductal）、２３．５ｇのメチルセルロース（信越化学工業社製、メトローズSM）および５５．６ｇの超高分子量ポリエチレン集束繊維を９８６ｇの水とともにオムニミキサー（型式ＯＭ-１０-Ｅ、容量１０リットル、ＧＡＲＢＲＯ社製）中に投入し、回転数４００ｒｐｍで混練を５分間行った。そして、専用の型枠（４×４×１６ｃｍ）に混練後のセメント複合材料を投入し、気中室温にて１ヶ月間養生を行い、これを曲げ強度測定供試体とした。

曲げ強度試験用供試体を養生した後、曲げ強度の評価を行った。その結果を表１に示す。また、集束繊維の集束性を評価するために、混練後直ちにセメント／超高分子量ポリエチレン集束繊維混合ペーストを取り出し、前記「分散性の評価」と同様にして評価を行った結果、表１に示すごとく良好（○）であった。また、集束繊維の分散性を評価するために、セメントに超高分子量ポリエチレン集束繊維を計量しながら添加し、ルーダーを用いて混練押出成形する際に、前記「集束性の評価」と同条件でファイバーボールの発生の有無を観察した結果、表１に示すごとく良好（○）であった。

（実施例２）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
市販されている超高分子量ポリエチレン繊維（東洋紡社製ＤｙｎｅｅｍａＳＫ-６０、４００デニール／３９０フィラメント）を用いた以外は、実施例１と同様の方法で１４ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例３）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
一本が５０デニールの延伸テープを２０フィラメント撚り合わせ、１０００デニール／２０フィラメントの延伸糸を得た以外は、実施例１と同様の方法で３４ｍｍの長さにカットした超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（実施例４）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
市販されている超高分子量ポリエチレン繊維（東洋紡社製ＤｙｎｅｅｍａＳＫ-６０、１２００デニール／１１７０フィラメント）を用いた以外は、実施例２と同様の方法で４０ｍｍの長さにカットした超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例１）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と水溶性ポリアクリル酸エステル系共重合体（ＰＡ）
との混合重量比（ＰＡの重量）／（ＰＶＡの重量）が１．５になるよう、繊維重量に対する固形分比率（ＰＡ）／（ＰＶＡ）が１５．０重量％／１０．０重量％の混合物からなるものを集束剤として用いた。実施例１と同様の超高分子量ポリエチレン繊維を前記の水溶性集束剤に浸漬した後、１０５℃で乾燥して集束させた。繊維をギロチンカッターにより１７ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例２）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
実施例２と同様の超高分子量ポリエチレン繊維を用い、比較例１と同様の方法で集束させた。ギロチンカッターにより１４ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例３）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
エチレン-酢酸ビニル樹脂エマルション（Ｓｕｍｉｋａｆｌｅｘ７５２、住友化学工業株式会社製）２０．０重量％、フェノール樹脂エマルション（プライオーフェンＴＤ４３０２、ＤＩＣ社製）１０．０重量％の混合物、架橋剤としてγ-メルカプトプロピルトリメトキシシラン（Ａ-１８９、Ｖ．Ｃ．Ｃ社製）０．５重量％、潤滑剤（ＣａｔｉｏｎｉｃＸ）０．７重量％、アクリル系帯電防止剤（セビアン-Ａ４６７５３、ダイセルポリマー社製）１．５重量％、溶剤としてＤＢＰ１．０重量％、イオン交換水６７．６５重量％を用い、氷酢酸にてｐＨを５．３に調整した。実施例１と同様の超高分子量ポリエチレン繊維を使用し、前記の集束剤に浸漬した後、１２０℃で１２時間乾燥した。ギロチンカッターで１７ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例４）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
実施例２と同様の超高分子量ポリエチレン繊維を使用し、比較例３と同様の集束剤に浸漬した後、１２０℃で１２時間乾燥した。ギロチンカッターで１４ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例５）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
ポリオレフィン系エラストマーとしてプロピレン系エラストマーを用いた。すなわち、プロピレン・ブテン-１共重合体１００重量部に対して、無水マレイン酸変性ポリオレフィンワックス（グラフト量：３重量％、-ＣＯＯ-基：０．６７ミリモル／ｇ-重量体）１０重量部、及び、オレイン酸カリウム３重量部からなる固形分４０％の水性分散体を固形分２５％に希釈して用いた。実施例１と同様の繊維を使用し、前記の水性コーティング剤に浸漬した後、続いて一対のニップローラーで軽く絞って所定の混合処理液ピックアップ量にした後、１００℃で２分間乾燥し、引き続き１分間養生を行った。ギロチンカッターで１７ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

（比較例６）
〈超高分子量ポリエチレン集束繊維の製造〉
実施例２と同様の超高分子量ポリエチレン繊維を使用し、比較例５と同様の集束剤に浸漬した後、１００℃で２分間乾燥し、引き続き１分間養生を行った。ギロチンカッターで１４ｍｍの長さにカットして超高分子量ポリエチレン短繊維の集束繊維を得た。実施例１と同様に、加工性、曲げ強度、集束性、分散性の評価を行った。その結果を表１に示す。

Claims

セメントを補強するための超高分子量ポリオレフィンの集束繊維であって、超高分子量ポリオレフィンからなる繊維１００重量部に対して、
（１）繊維形状を有しないポリエチレン系エラストマー７０〜９９．５重量％
（２）マレイン酸変性ポリエチレンワックス０．５〜３０重量％
を含む水性分散体５〜５０重量部が付着しているセメント補強用集束繊維。
前記超高分子量ポリオレフィンからなる繊維が単糸繊度０．２〜５００デニール、長さ３〜１００ｍｍ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集束繊維
前記繊維を構成する超高分子量ポリオレフィンが、ＡＳＴＭＤ４０２０で測定される〔η〕が５ｄｌ／ｇ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント補強用集束繊維
前記水性分散体を構成するポリエチレン系エラストマーのＡＳＴＭＤ４０２０で測定される〔η〕が０．５〜２．５ｄｌ／ｇ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集束繊維。