JPH04104925A - 繊維強化水硬性成形物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、耐熱水性の優れたポリビニルアＡ・コール（
以下ＰＶＡと略記する）系合成繊維を補強剤として用い
た。１３０℃以上でオートクレーブ養生された１寸法安
定性が優れ衝撃強度の極めて大きい水硬性成形物に関す
るものである。

〈従来Ｏ接衝〉 従来よシ水硬性瞼質Ｏ補強にはアスベスｌ−が多（用い
られてきたが、七〇健康障害が明らかにされ、規制が進
む中で代替素材が強く求められていゐ。

かかる補強材に求められる性能として＃′ｉ。

（１）　　強度が高い仁と・ （ｉ）−ｖｔリツクスとの接着性がよいこと。

（１）耐アルカリ性ＫＩＥれ劣化しにくｉこと。

０３りが必須であｐ、これら全てを満足するＰｖＡ系合
成繊維は好ましく用いられてきた。

しかし、ＰＶＡ系台成ｔＩ＆維の耐熱水性が低いために
硬化を１！湛で長時間行う、いわゆる自然寮生に限られ
水硬性成形物の強度と衝撃強度は向上しても寸法安定性
に難があるという性能上の欠点と養生に長時間と広いス
ペースを要するという生産上の欠点があった。

一方、寸法安定性を改良し、養生時間を大幅に短縮する
硬化手段としてオートクレーブ養生が広く行なわれてき
た。しかしこれにも欠点がある。

すなわち、一般にオートクレーブ養生を行うと寸法安定
性は向上するが、衝撃強度が小さくなる。

したがってオートクレーブ養生に供される補強繊維には
、強度のみならずこの衝撃強度向上効果が求められ、ア
スベスト以外では強度と適尚な伸度を有する有機繊維が
好適なのである。

しかしながら、オートクレーブという過酷な処理に耐え
られる有機繊維は過去になく、一部炭素繊維が用いられ
ているが、ピンチ系では殆んど補強効果が出す、ポリア
クリロニトリル系では効果がめるものの、極めて高価で
あるため経済的な理由で畳及していないのが実状である
。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は、寸法安定性及び衝撃強度に優れ、しかも安価
な水硬性成形物を提供せんとするものである。

く課題を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、１０ｆ／ｄ以上の強度を有し、耐
熱水温度が１４０℃以上という耐熱水性の優れたＰＶＡ
系合成繊維を補強剤として用い１３０〜１７０℃で１時
間以上オートクレーブ養生するものである。これＫよっ
てはじめて従来、健康障害のあるアスベストや高価なポ
リアクリロニ？　ＩＪル系炭素繊維でしか得られなかっ
た優れた寸法安定性並びに衝撃強度を有する水硬性成形
物が爽現できたものであシ、その意義は極めて大きい。

近年％特開昭６０−１２６３１２号公報や、特開平１−
１５６５１７号公報にみられる如（ＰＶＡ系合成繊維に
ついては、その紡糸技術や処理技術が進歩しているが、
しかしかかるＭｔｍを補強材として用い、オートクレー
ブ養生をするという提案はいまだかつてない。

その理由は、一般にオートクレーブ養生は、アスベスト
使用時１８０℃という極めて高い温度で実施されていた
ため、いかにＰＶＡ繊膳の性能が向上したからといって
も到底この過酷な処理には耐えられなかったのである。

本発明者等は種々のＰＶＡ系合成繊維を補強材とした場
合のオートクレーブ条件と寸法安定性、衝撃強度との関
係を詳細に検討した。その結果強度１０ｆ／ｄ以上、後
に定義する耐熱水性１４０℃以上のＰＶＡ系繊維を水硬
性成形材料中ＫＯ０２〜１．０重量％添加した系におい
て１３０−１７０’ｃで少なくとも−１時間という比較
的ゆるやかな養生を行なうととくよって、このようなゆ
るやかな養生においてさえも羞しく１寸法安定性が向上
し、かつかかる養生条件であるがゆえにＰＶＡ系合成繊
維が耐え得て、優れた補強効果（Ｉｉ撃強度）が発現す
ることを見出したものである。

以下本発明をさらに具体的に説明する。

成形物の製法は何部特別な方法をとる必要はなく、−船
釣なＦＲＣの製法でよい。例えば、薄板の場合の典蓋的
な製法は湿式抄造法で６９ハチエツク法が代表例である
。モルタルやコンクリート等の場合振動成形、遠心力成
形、押出成形法等がある。

本発明の水硬性物質としては、セメントが典型的なもの
であシ、ポルトランドセメントがその代表的なものであ
るが、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミ
ナセメント等も用いることができる。オだ、これらを混
合して用いてもよい。

さらにこれらのセメントと砂や砂利を混合してモルタル
やコンクリートとして用いることもできる。

その他の水硬性物質としてはセッコウ、セツコウスラグ
、マグネシア等があるが、水硬性物質であ〕さえすれば
何でもよい。

またマイカ、セビオライト、アタパルジャイト等の助＃
１１を用いることができる。

一方、オートクレーブ養生は本発明の規定する条件を採
用する以外は、常法に従って実施すればよ＾。その温度
は１３０〜１７０’Ｃ，好ましくは１４０〜１７３０℃
である。ｌ　３０　”Ｃよシ低い場合寸法安定性が十分
得られず、逆に１７０　”Ｃを越えては、ＰＶＡ系合成
繊維の膨潤−溶解が進行するため好ましくない。

補強材として用いるＰＶＡ系合成繊維は、強度が１　Ｏ
ｆ’／ｄ以上、後で規定する耐熱水温度が１４０℃以上
のものであれば特に制約はない。

例えば界面活性剤とホウ酸をＰＶＡ水溶液に添加して紡
糸原液となし、これを５５〜９５℃といった高温度のア
ルカリ性凝固浴へ湿式紡糸したのち高延伸する方法や、
籍開昭６０−１！６３１２号公報で示される如く有Ｉ！
溶剤にＰＶＡｔ−溶解して紡糸原液となし、これを乾湿
式紡糸したのち高延伸する方法で得ることができ、この
ような方法で得られる繊維中、強度が１　Ｏｒ／ｄ以上
、耐熱水温度が１４０℃以上のものであれば用いること
ができる。

また、ＰＶＡ系合成繊維の耐熱水性が不足する場合には
、無機酸類或いはそのアンモニウム塩類を付着させ熱処
理することで脱水処趨したり、ホルマリンやインシアネ
ートのような化合物をＰｖＩの水酸基と架橋させたシし
て耐熱水性を向上させ本発明の繊維として用いるととも
できる。ただこれら方法は、過度に処理するとその強度
を大きく損うため適当な処理を施すことが必要である。

用いるＰＶＡの重合度は１５００以上、好ｔしくは３０
００以上、更に好ｔＬ＜は６０００以上で高重合度のも
の程強度、耐熱水性が得られやすい。脱水や架橋処理を
施すにしても重合度の高い方がよシ効率的である。

かかる補強性に優れたＰＶＡ繊膳は成形物の製法や工法
等に応じていかなる形態においても利用できる。例えば
、ショートカットし九単繊謔やチョツプドストランドで
もよいし、フィラメントヤーン状または集束したフィラ
メントヤーンを長繊維状で利用したシ、或いはいわゆる
ファイバーロンドで利用してもよい。さらに不織布、マ
ット状物、メツシュ状物、ニット状物、二次元或いは三
次元織物等として用いることもできる。またかがるＰＶ
Ａ繊總は鉄筋を併用することもできるし。

ガラス繊維、スチール繊維、アクリル繊維岬とハイブリ
ッドで使用することもできる。

また、よシ高い補強効果を得るためには、マトリックス
との接着性を高めるため、ＰＶＡ繊繍の単糸繊度を５０
デニール（ｄ）以下、好ましくは３０ｄ以下として比軟
的表面積を大きくする必要がある。更に、これを短繊維
として用いる場合はアスペクト比を１５０〜１５００．
好ましくは３００〜８０゛０とすることが分散性の点で
、したがって補強性の点で望ましい。

本発明の水硬性成形物における該ＰＶＡ系合成繊細の・
添加率は０．２〜１０重量嗟、好ましくは０．５〜３重
量−である。これよシ低添加域では、補強性に乏しく、
高添加域では分散性が悪く、補強効果が得られない。

く本発明の効果〉 かくして得られた本発明の水硬性成形物は寸法安定性、
衝撃強度がそれぞれ０．１５’１以下、０．８輪−“／
−以上、好ましくＦｉｏ、１２係以下、１．１ｋＦ−ａ
ｍ７−以上という優れた物性を備えているためスレート
板、パイプ類、ブロック、壁パネル、床パネル、屋根材
１間仕切シなどのセメント、コンクリート成形物や２次
製品に用いることができる。

く実施例〉 以下、実施例を以てさらに本発明を説明する。

岡１本発明でいう繊維の強度、耐熱水温度及び水硬性成
形物の寸法安定性、衝撃強度はそれぞれ以下の方法で測
定するものとする。

ＰＶＡ系合成繊維の乾破断強伸度、初期弾性率試　料・
・・・・・・・・　ｉルチフィラメントヤーン乾破断強
伸度、初期弾性率・・・・・・・・・　温度２０℃相対
湿度６５＠Ｃ）雰ｇ気下でＪＩＳ−１０１７に準拠し、
試長２０ａ＊引張り速度１０国／分でインストロン試験
機にて測定、初期弾性率はその伸長〜荷重曲線より求め
た。

耐熱水温度 マルチフィラメントヤーンを定長で粋に巻きオートクレ
ーブ容器中にて種々の温度の熱水で１時間処理。その後
直ちにとシ出して１２時間常温で真空乾燥したのち上記
方法で強度を測定。

熱水処理後の強度が処理前の強度の１／２となる処理温
度を耐熱水温度と定義する。

水硬性成形物の寸法安定性 ＪＩＳ　Ａ３４１８の吸水による長さ変化試験に従って
測定。

水硬性成形物の衝撃強度 ＪＩＳ　　Ｋ−７１１１に従う。サンプルは１号試験片
にて測定。

実施例１ １合ｆａｓｏｏ、ｌｙ　ン化Ｋ　９８　％　ノＰ　ＶＡ
　ヲ醍ｇ１２−で水に溶解し、これにホウ酸をＰＶＡに
対して２重量％添加した。該溶液の脱泡後ノニルフェノ
ールエチレンオキナイド２０モル付加物（ノニオンＨＬ
Ｂ値＝１６）をＰＶＡに対して５重量−添加攪拌し紡糸
原液とした。１３０℃に加温した該紡糸原液を直ちにノ
ズルから水酸化ナトリクム２０ｆ／ｉ、芒硝３２０り／
Ｉｔからなる７０℃の水系凝固浴中へ湿式紡糸し、６ｍ
／分の速度で離俗せしめた。次いで常法に従ってローラ
ー延伸。

中和、温熱延伸、水洗、ｔｌした。ひき続き２４０℃で
乾熱延伸を実施してボビンに巻取った。ただし、試料を
採取する延伸率は、破断する延伸率の０．８掛けとした
。

ひキ続いて１５　ｆ／ｆｌのリン酸アンモニウム（リン
安）浴に浸漬しＰＶＡに対して２重量係すン安を付着さ
せ乾燥したのち２３０℃で３０秒定長熱処理し、脱水処
理を施した。

得られたＰＶＡ系合成繊維の単糸繊度は２ｄで強度は２
０ｆ／ｄ、耐熱水温度は１５０℃であった。

該繊維を５厘にカットし、ハチェソクマシンにて該繊維
２部、パルプ４部、ポルトランドセメント９４部の配合
にて湿式抄造し、１４０℃で２時間オートクレーブ養生
を行い、厚さ４ｍのスレート板を得た。

該スレート板の寸法安定性は０．１０−であシ、また衝
撃強度は１．６に４ｃｍ７ｏＡと優れたものであった。

比較例１ 実施例１０＊維で、延伸後のリン安脱水処理を省略した
強度２５．１ｆ／Ｌ耐熱水温度１３０℃の繊維（比較例
１）及び実施例１のリン安脱水処理Ｏ定長熱処塩を２４
０℃で１２０秒に変更して得た強度Ｂｙ７ａ％耐熱水温
度１８０℃の繊維（比較例２）を用いて実施例１と全く
同様の方法でスレート板を作成した。

かくして得たスレート板の物性は第１表の如く劣悪であ
った。

第　　ｌｌ！ 例４）添加し、実施例１と同様にスレート板を作成した
。繊維の分散性、スレート板の物性を第２表に示す。

第　２　表 実施例２ １合１１１００００のＰＶＡをジメチルスルホ中シト（
ＤＭＳＯ）に７重量慢の濃度で溶解したものを紡糸原液
とし、１００ホールのノズルからメタノール凝固浴中へ
２■のエアーギャップを通じて乾湿式紡糸した。ＤＭＳ
Ｏを抽出し、乾燥したのち全延伸倍率が２０倍となるよ
うに２４０℃で乾熱延伸し、単糸繊度１ｄ、強度２０Ｐ
／ｄ、耐熱水温度１６０℃の繊維を得た。

これを６腸にカットし、添加率を０．１重量％比較例３
は、添加率が低すぎるため繊維の補強効果を発現させ得
す、又比較例４は添加率が高すぎるために分散不良で満
足なスレート板物性が得られなかつ九。

実施例３，４および比較例５．６，７ 実施例１の繊維を以下に示す如く養生条件を変更する以
外は実施例１と全く同様にスレート板を作成した。その
条件および得られたスレート板の物性を第３表に示す。

第 表 比較例５は養生温度が低過ぎ、寸法安定性がよくない。

比較例６は養王温度を高くした例であるが処理時間が短
かく寸法安定性がよくない。比較例７は養生条件が過度
によシ衝撃強度が低下する。

特許比［人　株式会社　り　ラ　し

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）強度が１０ｇ／ｄ以上で耐熱水温度が１４０℃以
   上のポリビニルアルコール系合成繊維を補強材として０
   ．２〜１０重量％含有し、寸法安定性及び衝撃強度がそ
   れぞれ０．１５％以下、０．８ｋｇ−ｃｍ／ｃｍ＾２以
   上であることを特徴とするオートクレーブ養生した繊維
   強化水硬性成形物
2. （２）寸法安定性及び衝撃強度がそれぞれ０．１２％以
   下、１．１ｋｇ−ｃｍ／ｃｍ＾２以上である請求項第１
   項に記載の繊維強化水硬性成形物
3. （３）強度が１０ｇ／ｄ以上で耐熱水温度が１４０℃以
   上のポリビニルアルコール系合成繊維を補強材として０
   ．２〜１０重量％水硬性成形材料中に配合し、成形物を
   製造する方法において、１３０℃〜１７０℃で少なくと
   も１時間オートクレーブ養生することを特徴とする繊維
   強化水硬性成形物の製造方法