JPH10183473A

JPH10183473A - 集束糸

Info

Publication number: JPH10183473A
Application number: JP8339447A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kawamura; 吉彦河村; Keiji Fukuhara; 敬二福原; Tadashi Saito; 忠斉藤
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】均一分散性、補強効果に優れた集束糸を提供
する。【解決手段】複数本の繊維が水溶性高分子樹脂で集束
された集束糸であって、ｐＨ１２における解繊度５０％
以上であることを特徴とする集束糸。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水硬性硬化材料等のマ
トリックスの補強に好適な集束糸に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、曲げ強度、靭性等の性能の改善や
ひび割れ抑制を目的として、コンクリ−ト、セメントモ
ルタルに代表される水硬性硬化材料等のマトリックスに
繊維状物を配合することが知られている。しかしなが
ら、繊維をマトリックス中に均一に分散することは極め
て困難であり、混練の際に繊維が絡まって塊状物（ファ
イバ−ボ−ル）となり、補強効果が発揮されにくい問題
がある。

【０００３】以上のことから、複数本の繊維を集束剤で
結着した集束糸（チョップドストランド）を補強材とし
て使用することが提案され、たとえば、水溶性高分子樹
脂で複数の繊維を集束した集束糸が特開昭５９−１３６
６２号公報等に開示されている。かかる集束糸を使用し
た場合、まず集束糸の形態でマトリックス中に分散し、
ついで集束糸が単繊維に解離してそれぞれが分散するた
め（２段階で分散するため）、集束されていない繊維を
混入する場合に比して、分散性に優れファイバ−ボ−ル
が形成されにくい特徴を有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
コンクリ−ト等と補強用繊維との混練が極めて短時間
（たとえば３０秒〜１分間程度）である場合や、また硬
化物の機械的性能を高めるため集束剤の溶解に必要であ
る水の配合を減じたモルタルを用いる場合等の様々な条
件での適用が検討されており、一層優れた分散性を有す
る集束糸が要望されている。本発明の目的は、補強効果
が高く、より一層分散性に優れた集束糸を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数本の繊維
が水溶性高分子樹脂で集束された集束糸であって、ｐＨ
１２における解繊度５０％以上であることを特徴とする
集束糸に関する。

【０００６】本発明の集束糸はあらゆる用途に使用でき
るが、特にマトリックスがアルカリ雰囲気下になる水硬
性硬化物の補強繊維として顕著な効果が得られる。すな
わちコンクリ−ト、モルタル等と水が反応すると、その
混練物はアルカリ雰囲気になる。従って、用いる補強用
集束糸は、ｐＨ１２というアルカリ条件下においても優
れた解繊性を有する必要がある。

【０００７】ｐＨ１２における解繊度が高ければ、混合
物を混練する際に生じる剪断力によることなく容易に解
繊するため優れたマトリックス分散性が得られるのみで
なく混練時間の短縮ができ、さらに剪断力によって繊維
が損傷しにくいために補強効果が十分発揮される。ｐＨ
１２における解繊度は５０％以上である必要があり、６
０％以上、さらに７０％以上、特に９０％以上であるも
のがより好ましい。水硬性硬化物の補強に用いる場合、
ｐＨ１２における解繊度が重要なパラメ−タ−であり、
ｐＨ１２における解繊度が高いものがより優れた効果が
得られる。なお、本発明にいうｐＨ１２における解繊度
とは、使用される長さにカットされた集束糸を２０℃、
ｐＨ１２のアルカリ水中で撹拌を行った場合、５分以内
に解繊した単繊維の割合をいう。またｐＨ７における解
繊度が４０％以上、さらに５０％以上、特に６０％以上
であるのがより好ましい。ｐＨ１２における解繊度が重
要なパラメ−タ−であるが、解繊性等の点ではｐＨ７に
おける解繊度が高いものがより好ましい。

【０００８】解繊度の高い集束糸を得るには、アルカリ
条件下において溶解性が高く、水に溶解してアニオン性
を呈する水溶性樹脂を使用する必要があり、具体的に
は、有機酸塩単位を有する水溶性高分子樹脂を使用す
る。本発明に使用できる集束剤としては、たとえばイソ
ブチレン−無水マレイン酸共重合物のアンモニウム塩、
ビニルアルコ−ル系ポリマ−にアクリル酸、メタクリル
酸、マレイン酸、フタル酸、無水マレイン酸、無水イタ
コン酸などを共重合したものの塩（ナトリウム塩、アン
モニウム塩等）が挙げられる。なかでも多価カルボン酸
塩からなる水溶性樹脂を用いるのが好ましい。集束剤は
種類の異なる樹脂を併用して用いてもかまわない。また
集束剤の粘度は２０℃、４重量％水溶液の条件下で２〜
２００ｃｐｓ、特に２〜５０ｃｐｓであるのが好まし
い。かかる粘度を有するものは、水硬性材料の硬化等に
与える影響が小さく、また溶解性の点でも優れた効果が
得られる。

【０００９】コンクリ−ト等と水が反応して水酸化カル
シウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等が生成し
て混練物の環境がアルカリ雰囲気下になる。従ってケン
化度が高いポリビニルアルコ−ル（ＰＶＡ）系水溶性樹
脂を使用すると、ＰＶＡにケン化が生じて疎水化される
と同時に結晶化度が高くなるため、ＰＶＡの性質は完全
ケン化ＰＶＡに近いものとなって水への溶解性が低下
し、集束糸の解繊性が不十分となる。また酢酸ビニル・
エチレンの共重合物、酢酸ビニル・アクリル酸共重合物
等のエマルジョンを使用すると、繊維の付与した後には
エマルジョンがフィルム状になり溶解性が低下する。こ
の場合マトリックス等との混練時に生じる剪断力により
解繊するものの、本発明のように優れた解繊性は得られ
ない。

【００１０】集束糸を構成する繊維は特に限定されない
が、たとえばＰＶＡ系繊維、アクリル系繊維、ポリアミ
ド系繊維、ポリオレフィン系繊維（ポリプロピレン、ポ
リエチレン等）などの有機合成繊維や、ガラス繊維等の
無機繊維が使用できる。なかでも繊維強度が高く、水硬
性成型物との接着性の優れたＰＶＡ系繊維が好ましい。
また分散性及び補強性の点から、集束糸を構成する単繊
維のデニ−ルは０．１〜１０ｄ、特に０．５〜５ｄが好
ましく、アスペクト比は２０〜３０００，特に４０〜９
００，さらに１５０〜４００が好ましい。本発明によれ
ばマトリックス中の分散性が顕著に向上するため、分散
性が低下しやすいアスペクト比の大きい繊維を用いても
十分な分散性及び補強性が得られる。また、単繊維５〜
１００００本、特に１０〜３０００本引き揃えて集束糸
とするのが好ましい。集束糸全体としては、１００〜１
０００００ｄ程度、特に２００〜５０００ｄ程度とする
のが好ましい。マトリックスとの接着性を高めるため
に、繊維横断面を扁平状にしたり、繊維表面に凹凸を付
与してもよく、必要に応じて繊維に撚をかけてもよい。

【００１１】水溶性樹脂の付与方法は特に限定されない
が、長繊維をビ−ムクリ−ルから連続的に送繊されるよ
うにし、集束剤の入った槽の中で浸漬付着する方法、又
はロ−ラタッチ方式にて長繊維に付着させ、次に絞りロ
−ルで絞って一定の付着量おする方法等が挙げられる。
このとき水溶性樹脂を水に溶解した水溶液として付着さ
せるのが好ましく、水溶性樹脂３０〜３００ｇ／リット
ル、特に５０〜２００ｇ／リットル程度の水溶液とする
のが好ましい。集束剤の付着量は、集束効果及び解繊性
の点から繊維重量の０．５〜３０重量％、さらに１〜１
０重量％、特に３〜７重量％であるのが好ましい。

【００１２】該水溶液を付与したのち乾燥処理を行うの
が好ましく、８０〜２００℃程度、特に９０〜１８０℃
程度で乾燥するのが好ましい。水溶解性を調整するため
にさらに熱処理を施すこともできる。集束したトウ状物
を切断機等で所定の長さになるように切断すればよい
が、他の方法を採用してもよく、紡糸後の長繊維を一旦
巻き取らずに直結で集束糸を製造することもできる。

【００１３】本発明の集束糸をマトリックスに添加する
方法は特に限定されない。以下にマトリックスがセメン
トモルタル、コンクリ−ト等の水硬性材料である場合を
例に挙げて以下に説明する。本発明の集束糸の好適な添
加方法は、水が添加されていないセメントモルタル、コ
ンクリ−ト等のマトリックス中に投入して十分混練した
のちに水を添加して解繊させる方法を採用するのが繊維
分散性の点で好ましい。セメント等と水の反応が進行し
ていくにしたがって、スラリ−がアルカリ性となりｐＨ
が大きくなるが、優れた解繊性及び分散性が得られる。

【００１４】明のマトリックスにおける該集束糸の添加
率は、繊維分散性及び補強性の点で０．１〜１０容量
％、特に０．２〜８容量％、さらに０．５〜５容量％と
するのが好ましい。本発明の集束剤は、いわゆる適当量
の水の存在下で硬化する物質（水硬性材料）の補強材と
して優れた性能を有している。代表的なものはポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライ
アッシュセメント、アルミナセメント等のセメント類、
石膏類、ケイ酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム等があり、単独または混合して用いても良い。
またシラスバ−ンやパ−ライト等の軽量骨材や、寸法安
定性改善のためのポゾラン、表面平滑性を付与するため
の石粉、シリカ粉、炭酸カルシウム粉等目的に応じて種
々の骨材を混合使用することが可能であり、さらに適度
な粘性を付与し成形性、保形性をよくするためのメチル
セルロ−ス等の可塑剤、ＡＥ剤、流動化剤、減水剤、増
粘剤、保水剤、撥水剤等を混合利用できる。

【００１５】本発明の集束糸を配合したマトリックスに
用いる混練機は特別なものは必要なく、一般的に使用さ
れている可傾式ミキサ−、トラックミキサ−、２軸式ミ
キサ−、オムニミキサ−、パンミキサ−等で混練が可能
である。成型方法も特に限定されず、加圧成型法、振動
成型法、振動及び加圧併用成型法、延伸成型法、抄造成
型法、巻取成型法、真空成型法そして押出成型法に利用
できる。また吹付工法に用いたり左官材料に利用するこ
ともできる。また、本発明の集束糸は水硬性硬化物の補
強材料としてあらゆる分野に使用することができ、特に
土木建築分野に好適に使用される。具体的には、セメン
ト瓦、厚形スレ−ト、波形スレ−ト、セメント板及びそ
の２次製品（コンクリ−ト、モルタルのブロック、床パ
ネル、壁パネル、間仕切り等）などが挙げられ、外装
材、内装材、野地板、エクステリア材、さらに鉄骨下
地、木造下地等の建築分野、一般道路、高速道路及び鉄
道等の仕切材及び両側壁材等の騒音、安全壁装材等に広
く利用できる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例を以てさらに本発明を説明す
る。［ｐＨ７における解繊度％］集束糸１ｇを５００ｃｃ
のビ−カ−にとり、蒸留水５００ｃｃ（２０℃）を添加
し、撹拌プロペラを用いて１５０ｒｐｍで５分間撹拌を
行い、該溶液を４０メッシュの金網で濾過して繊維状物
を採取した。次いで単繊維に解繊したものと集束してい
るものを目視によりピンセットで集束状のものと解繊し
たものを分別し、それぞれを絶乾して重量を測定し、解
繊しているものの割合をもとめた。［ｐＨ１２における解繊度％］集束糸１ｇを５００ｃ
ｃのビ−カ−にとり、水酸化カルシウム０．４ｇ／リッ
トル、水酸化カリウム３．５ｇ／リットル、水酸化ナト
リウム０．９ｇ／リットル含有する水溶液５００ｃｃ
（２０℃）を添加し、撹拌プロペラを用いて１５０ｒｐ
ｍで５分間撹拌を行い、該溶液を４０メッシュの金網で
濾過して繊維状物を採取した。次いで単繊維に解繊した
ものと集束しているものを目視によりピンセットで集束
状のものと解繊したものを分別し、それぞれを絶乾して
重量を測定し、解繊しているものの割合をもとめた。

【００１７】［マトリックス混練後の解繊度％］集束
糸２容積％、砂／ポルトランドセメント比が１／１にな
るように投入し、乾燥状態で混合した後、水／セメント
比が０．４になるように水を加えて３０秒ミキシングし
た。４０メッシュの金網上にミキシング後該ペ−ストを
２０ｇ採取して均一厚さになるように塗布し、直ちにセ
メント分をＪＩＳＡ１１０３（骨材の粗い試験方式）
に基づいて洗い流して繊維を採取し、解繊度の標準サン
プル（Ａ〜Ｅ）を作成した。

【００１８】Ａ：解繊度０〜２０％集束糸が全く未解繊の状態かその一部から単繊維が若干解繊している状態Ｂ：解繊度２０〜４０％単繊維状態の本数が比較的多くなり、集束糸の総デニ−ル数も比較的減少している状態Ｃ：解繊度４０〜６０％単繊維状態の本数が多くなり、集束糸を構成する単繊維の半数程度が解繊している状態Ｄ：解繊度６０〜８０％集束糸の過半数以上が単繊維に解繊している状態Ｅ：解繊度８０〜１００％集束糸のほとんどが単繊維に解繊している状態次いで、集束糸（試料）を用いて同様に試験を行い、解
繊状態をサンプルと比較して評価した。なおポルトラン
ドセメントとして、秩父小野田セメント株式会社製普
通ポルトランドセメントを用いた。

【００１９】［曲げ強度ｋｇ／ｃｍ²］インストロン
ＴＴ−ＣＭを用いてスパン１０ｃｍ中央集中荷重をかけ
て、応力−タワミ曲線を作成し、この曲線における最大
曲げ応力を曲げ強度とした。［粘度ｃｐｓ］水溶性樹脂の水溶液（２０℃、濃度４
重量％）を調製して、Ｂ型粘度（ブルックフィ−ルド粘
度）を測定した。

【００２０】［実施例１］単繊維デニ−ル１．８デニ−
ルのＰＶＡ系繊維（株式会社クラレ製５５０１）を１
０００本引き揃えたものを、化１で示されたイソブチレ
ン−無水マレイン酸共重合物のアンモニウム塩（株式会
社クラレ製イソバン−１１０）の１５０ｇ／ｌ水溶液
に浸漬後搾液し、次いで１００℃×１分間乾燥を行った
後カットして、１８００デニ−ル、長さ６ｍｍの集束糸
を得た（樹脂付着量５．５重量％）。

【００２１】

【化１】

【００２２】次いで、得られた集束糸が２容積％、砂／
ポルトランドセメント比が１／１になるように投入し、
乾燥状態で混合した後、水／セメント比が０．４になる
ように水を加えて３０秒間ミキシングした。このペ−ス
トを厚さ４ｃｍ、幅４ｃｍ、長さ１６ｃｍの型枠に流し
込み、振動、締め固め後、一昼夜室温で放置し、脱型し
４週間の気乾養生（２０℃×６５％ＲＨ）を行った。結
果を表１に示す。本発明の集束糸は、繊維に実質的に剪
断力が加わらない条件下であっても解繊度が高く（すな
わちｐＨ１２及びｐＨ７における解繊度が高く）、解繊
性・繊維分散性、補強性に優れたものであることがわか
る。

【００２３】［実施例２］集束剤として、イタコン酸変
性ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−のナトリウム塩（株
式会社クラレ製ＫＬ−５０６）を用いた以外は実施例
１と同様に行った。結果を表１に示す。［比較例１］集束剤として、重合度５００、ケン化度８
８．５％のポリビニルアルコ−ル系ポリマ−（株式会社
クラレ製ＰＶＡ−２０５）を用いた以外は実施例１と
同様に行った。結果を表１に示す。

【００２４】［比較例２］集束剤としてエチレン−酢酸
ビニル−塩化ビニル共重合エマルジョン（大同化成工業
株式会社製ビニゾ−ル）を用いた以外は実施例１と同
様に行った。結果を表１に示す。［比較例３］補強繊維を投入しない以外は実施例１と同
様にモルタル硬化物を製造した。結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、補強効果が高く、より
一層分散性に優れた集束糸、特に水硬性硬化物の補強に
好適な集束糸が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例及び比較例により得られた成型物の曲
げ応力−たわみ曲線を示した図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数本の繊維が水溶性高分子樹脂で集束
された集束糸であって、ｐＨ１２における解繊度５０％
以上であることを特徴とする集束糸。