JPS62149908A - 高性能アクリル系フイブリル化繊維 - Google Patents

高性能アクリル系フイブリル化繊維

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JPS62149908A
JPS62149908A JP28640685A JP28640685A JPS62149908A JP S62149908 A JPS62149908 A JP S62149908A JP 28640685 A JP28640685 A JP 28640685A JP 28640685 A JP28640685 A JP 28640685A JP S62149908 A JPS62149908 A JP S62149908A
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JP
Japan
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fibers
acrylic
fiber
polymer
fibrilated
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JP28640685A
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Inventor
Kenichi Hirao
健一 平尾
Takashi Takada
高田 貴
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B16/00Use of organic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of organic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B16/04Macromolecular compounds
    • C04B16/06Macromolecular compounds fibrous
    • C04B16/0608Fibrilles, e.g. fibrillated films

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

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、耐熱性、耐薬品性および機械的強度に優れた
高性能アクリル系フィブリル化繊維に関する。
(従来の技術) 従来、セメントやプラスチックなどの補強、ガスケット
、摩擦材料、電気絶縁材料などには、アスベストが広く
使用されている。
しかしながら、このアスベストは価格の変動が大きく、
製品コス1〜がアスベスI〜の価格により変動するだけ
でなくて、このアスベストの粉塵が作業者の健康を阻害
することが明白になったために、アスベストに代わる繊
維に対する要望が強まり、これまでにガラス繊維、炭素
繊維、スチール繊維、オレフィン系繊維、“′ビニロン
″、アクリル系繊維およびアラミド繊維など多くの繊維
がアスベスト代替繊維として提案されてきた。これらの
繊維の中で、価格が安く、高強力で、耐アルカリ性に優
れているアクリル系繊維が注目され、セメン1〜補強用
、特にスレー1〜の分野でアスベス1〜に代えて使用さ
れようとしている。
しかし、このアクリル系繊維は、アスベス1〜と比較す
ると、繊維径が著しく大きいから、抄造法で製造される
スレートの製造工程でセメント粒子を有効に捕捉するこ
とができず、丸網シリンダーの金網を通過する排水中に
セメント粒子が流出して終う。したがって、該アクリル
系繊維は単独で使用するのではなくて、通常故紙パルプ
や木材パルプなどのフィブリル状繊維と併用して使用さ
れるが、これらのパルプと併用すると、スレート中の有
機物の量が増大し、難燃性が低下したり、また、パルプ
の吸湿性に起因してスレートの寸法安定性が低下すると
いう問題があった。
このアスベスト代替用のアクリル系繊維の欠点を改良す
るために、たとえば特公昭53−46923号公報には
、60モル%以上のアクリロニトリル(以下、ANと略
す)と40モル%以下のビニルカルボン酸との共重合体
からなるアクリル系繊維をアルカリ性水溶液で処理した
後、叩解した繊維が提案されているが、フィブリル化度
の高い、)戸水度の小さいアクリル系繊維を得るために
は、共重合成分の量を多くしたAN系ポリマを多量に混
合して紡糸する必要があり、耐アルカリ性などの耐薬品
性および耐熱性が悪化し、加えて機械的強度も低下する
ため、セメント補強などのアスベスト代替繊維としては
性能上不充分であった。
また、特開昭56−100163号公報には、ANのモ
ル濃度が33%以上で、好ましくは93%以下のAN系
ポリマからなるフィルムまたはテープをフィブリル化し
たものを強化用繊維として使用した水硬性物質が提案さ
れているが、このアクリル系フィブリル化繊維は、フィ
ブリル化の程度に限界があり、スレー1〜の抄造工程で
故紙パルプなどの併用を必要とし、かつ耐アルカリ性が
不充分であるために得られるスリレートの耐久性の点で
も実用上不充分であった。
(発明の解決しようとする問題点) 本発明の目的は、フィブリル化度の高い、すなわち;戸
水度が小さく、かつ耐アルカリ性などに代表される耐薬
品性、耐熱性および機械的強度に優れたアクリル系フィ
ブリル化繊維、特にアスベスト代替繊維として有用なア
クリル系フィブリル化繊維を提供するにあり、他の目的
は抄造法によるスレートの製造工程における抄造性に優
れ、スレー1−に対して優れた補強効果を示ずアクリル
系フィブリル化繊維を提供するにある。
(問題点を解決するだめの手段〉 このような本発明の目的は、前記特許請求の範囲に記載
したように、 少なくとも95重置屋のアクリロニトリルを含有し、極
限粘度が2.5以上であるアクリロニトリル系重合体か
らなり、10q/d以上の引張強度、600cc以下の
f水度および0.1〜10mmのIIi維長を有するア
クリル系フィブリル化繊維によって達成することができ
る。
本発明の特徴の一つは、アクリル系フィブリル化繊維を
構成するAN系重合体が少なくとも95重量%のANを
含有する極限粘度が2.5以上の高重合度ポリマからな
る点にあり、このようなAN系重合体から当該繊維が構
成されることによって、はじめてその機械的強度、特に
引張強度10g/d以上という高強度で、耐薬品性に優
れたフィブリル化繊維とすることができる。そして、も
一つの重要な特徴は、該アクリル系フィブリル化繊維の
)戸水度が6000C以下である点であり、このような
戸水度を有することによって、はじめて本発明の目的と
する上記抄造法におけるスレートの抄造性に優れた効果
を奏するのである。
このような重合体組成および重合度を有するAN系ポリ
マを用いて、引張強度が大きく、戸水度600cc以下
という値で示される高度のフィブリル化れた繊維を得る
ためには、以下に詳述する特定の製造手段を採用するこ
とが必要である。
すなわち、まず紡糸方法として、前記組成および重合度
を有するAN系重合体の紡糸原液を紡糸口金孔から一旦
空気、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気中
に吐出し、この吐出ポリマを不活性雰囲気の微小空間を
経由せしめた後に該紡糸原液の凝固剤中に導いて凝固さ
せる、いわゆる乾・湿式紡糸法によって繊維糸条を形成
することである。
すなわち、極限粘度が2.5以上の高い重合度を有し、
かつANの含有量が95重置屋以上のAN系重合体から
該ポリマの高分子鎖が繊維軸方向に高度に配向し、10
ca/d以上の高強度繊維とするには、通常の湿式紡糸
や乾式紡糸によっては製造できず、上記の乾・湿式紡糸
を適用してはじめて製造することができる。
そして得られた繊維は、その繊維長さを0.1〜10m
mの範囲に切断し叩解処理を施すことが望ましいが、こ
の場合に、叩解による繊維のフィブリル化の程度は、シ
戸水度が600cc以下、好ましくは200〜500c
cの範囲内になるように叩解することが必要である。す
なわち、r水度600CC以下という要件は、スレー1
−を抄造法で製造する際に、丸網シリンダーにおけるセ
メントスラリ〜の一過速度を低下させ、それによって−
過面積を増大させて、シリンダー上に抄き上げられる固
形分を多くしたり、シリンダーから排出されるセメント
粒子の流出を防止するなどの抄造性の上で極めて重要で
ある。
本発明のAN系重合体としては、AN95重綴%ε5重
量%以下の該ANに対して共重合性を有するモノマ、た
とえばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、などの
ジカルボン酸およびそれらの低級アルキルエステル類、
ハイドキシメチルアクリレート、ハイドキシエチルアク
リレ−1〜、ハイドキシメチルメタクリレートなどのカ
ルボン酸の水酸基を含有するハイドキシアルキルアクリ
レ−1〜、アクリルアミド、メタクリルアミド、α−ク
ロルアクリロニトリル、ヒドロキシエヂルアクリル酸、
アリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸などとの共重
合体がある。
乾・湿式紡糸の条件としては、上記AN系ポリマをジメ
チルスルホキシド(DMSO) 、ジメチルアセタミド
(DMAC)、ジメチルアセタミド(DMF> 、など
の有機溶剤、塩化力ルシュウム、塩化亜鉛、ロダンソー
ダなどの無機塩濃厚水溶液、硝酸などの無機系溶剤に溶
解して、溶液粘度が2000ボイス以上、好ましくは3
,000〜10.000ボイズ、ポリマ)開度が5〜2
0%の紡糸原液を作成する。この紡糸原液を紡糸口金面
と凝固浴液面との間の距離を1〜20mm、好ましくは
3〜10mmの範囲内に設定し、該紡糸口金孔から紡糸
口金面と凝固浴液面とで形成される微小空間に吐出した
後、凝固浴に導き凝固させ、次いで得られた凝固繊維糸
条を常法により、水洗、脱溶媒、1次延伸、乾燥・緻密
化、2次延伸、熱処理などのあと処理工程を経由せしめ
て延伸繊維糸条とする。この乾・湿式紡糸によって得ら
れるm@糸条は、延伸性が極めて優れているが、好まし
くは2次延伸方法として、150〜270℃の乾熱下に
1.1倍、好ましくは1.5倍以上延伸し、全有効延伸
倍率が少なくとも10倍、好ましくは12倍以上になる
ように延伸し、その繊度を0.1〜10デニール(d)
、好ましくは0.5〜5dの範囲内するのがよい。
かくして得られる繊維は、通常引張強度が10q/d以
上、引張弾性率が180Q/d以上、結節強度が2.2
Ω/d以上の機械的物性を有し、X線結晶配向度で93
%以上の高度の配向を示す。
得られた繊維は、上述したように、長さ0.1〜10m
mにカットされた後、ビータ−、リファイナー、ごクト
リミル、パルベライザー、ボールミル、PEIミル、ジ
ェット空気流などの叩解手段を適用して、前述したよう
に)戸水度が600CC以下、好ましくは200〜50
0ccの範囲になるようにフィブリル化される。
かくして得られる本発明のアクリル系フィブリル化S維
は、高重合度のAN含有量の多いポリマから形成されて
おり、かつ高度にフィブリル化しているために、優れた
耐薬品性、耐熱性および機械的強度に有し、アスベス1
〜代替lIi維として極めて有用である。特に抄造法で
製造されるスレートにおいては、吸水性の大きい天然パ
ルプを使用しなくても、優れた抄造性を示すと共に、補
強効果の大きいスレートを与える。その他、耐摩耗性に
も優れているから、摩擦材、ガスケット、電気絶縁材料
およびプラスチックスの補強材料としても優れた性能を
示し、有用である。
以下、実施例により本発明の効果をさらに具体的に説明
する。
なお、本発明において、極限粘度、P水度、セメントシ
濾過速度および抄造性は次の測定法により測定された値
である。
極限粘度ニア5mgの乾燥AN系ポリマをフラスコに入
れ、0.INのチオシアン酸ソーダを含有するDMF2
5mlを加えて、完全に溶解する。
得られたポリマ溶液をオストワルド粘度計を用いて20
℃で比粘度を測定し、次式にしたがって極限粘度を算出
する。
極限粘度− 1+1.32X(比粘度)−110,198r水度:カ
ナデアン標準P水度であり、JIS−P−812”Iに
規定されている測定法に準じて測定した。
セメントスラリー濾過速度およびセメント透過率ニアク
リル系フィブリル化繊維0.6Q、Ca(OH)20.
6g、Al1 (SO4)30.6q1ポルトランドセ
メント28.2CIを水11に入れ、攪拌混合した後、
アニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤を’+o
oppm添加し、ゆっくり攪拌してセメントスラリーを
得た。次いで、上記セメントスラリーを50メツシユ、
面積的820m2の金網で濾過し、その時の;濾過速度
(CC/m1n)と金網を通過するセメントのN(重量
%)を測定し透過率を求めた。
実施例1〜〜4、比較例1〜3 AN100%をDMSO中で溶液重合し、第1表に示す
極限粘度の異なるAN系ポリマを作成した。得られたポ
リマ溶液をその溶液粘度ガ3000ボイズ(45°C)
になるようにポリマ)加変を調整し、紡糸原液を作成し
た。
これらの紡糸原液を用いてそれぞれ湿式および乾・湿式
紡糸を行った。凝固浴としては、いずれの方法において
も20’C155%DMSO水溶液を使用した。また、
乾・湿式紡糸の場合の紡糸口金と凝固浴液面との間の距
離は5mmに設定し、凝固液面から集束ガイドまでの距
離は400mmとした。
得られた未延伸繊維糸条は熱水中で5倍に延伸した後、
水洗し、油剤を付与し、180〜〜20第1表 0℃の乾熱チューブ中で最高延伸倍率の90%で二次延
伸し、第1表に示すアクリル系繊維を得た。
第1表に示したアクリル系繊維を繊維長5mmにカット
し、このカット繊維20gを約101の水に分散させ、
次いでクリアランス0.1mmに設定したシングルディ
スクリファイナ−を通してフィブリル化した。
得られたアクリル系フィブリル化繊維の繊維長は、フィ
ブリル化まえのアクリル系繊維の繊維長にもよるが、約
0.1〜5mmの範囲に分布していた。また、戸水度は
第1表に示すような結果を得た。次に、アクリル系フィ
ブリル化繊維を含むセメン1〜スラリーの濾過速度およ
びセメント透過率を測定し、当該アクリル系フィブリル
化mw、、の抄造性を評価した。これらのアクリル系フ
ィブリル化繊維を用いたセメントスラリーのシ濾過速度
とセメント透過率の測定結果を第2表に示した。
本発明の高重合度ポリマから乾・湿式紡糸によって作成
した高強力のアクリル系繊維から得られたフィブリル化
繊維は、)戸水度が小さく、フイブリル化が良好であり
、セメントスラリーのs濾過速度およびセメント透過率
の小さい抄造性に優れたものであった。
実施例5および比較例4 実施例2で得られたP水度560ccのアクリル系フィ
ブリル化繊維およびP水度550ccのクラフトパルプ
をそれぞれ10g、実施例2で得られ′た強度11.5
g/dのアクリル系繊維10Q、Ca (OH)210
QおよびAl2(304)310qを水101に添加し
、攪拌した後、ポルトランドセメント460CIを加え
、再度攪拌した。
つづいて、低速攪拌下でアニオン性ポリアクリルアミド
系高分子凝集剤200pDmを添加した。
次いで得られたセメントスラリーを50メツシユの金網
を敷いた200mX250mの金型内に移して一過した
後、100K(J/cm2の圧力で1分間プレスして厚
さ約6mmのセメント板を成形した。次に、20℃、1
00%R1(で1日間、続いて20℃水中で6日間養生
を行った後、セメント板から試験片を切り出し、湿潤状
態で曲げ強度第2表 を測定した。なお、セメントスラリーの濾過速度および
セメント透過率は実施例1と同様にして測定し、それら
の結果を第2表に示した。
表から、本発明のアクリル系フィブリル化繊維を使用す
ると、曲げ強さの大きいスレートが得られ、また、天然
パルプを用いたものに比較して乾湿の寸法安定性に優れ
ていることが判る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも95重量%のアクリロニトリルを含有
    し、極限粘度が2.5以上であるアクリロニトリル系重
    合体からなり、10g/d以上の引張強度、600cc
    以下のろ水度および0.1〜10mmの繊維長を有する
    高性能アクリル系フィブリル化繊維。
JP28640685A 1985-12-19 1985-12-19 高性能アクリル系フイブリル化繊維 Pending JPS62149908A (ja)

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