JPS62182141A - 水硬性組成物 - 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、耐熱性、耐薬品性および機械的強度に優れた
フィブリル化された繊維と未フィブリル化補強繊維とを
配合してなる水硬性組成物に関する。

（従来の技術） 従来、セメントや石膏などの水硬性物質の補強材には、
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、
製品コストがアスベストの価格により変動するだりでな
くて、このアスベストの粉塵が作業者のＲ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、セメント補強用、特に
スレートの分野でアスベスト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、アスベストと比較する
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（ｆｆ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
有機物の但が増大し、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ｌｌｆｆ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、スレートの抄造工程で故
紙パルプなどの併用を必要とし、そのためｊＮられるス
レートの寸法安定性が不充分であった。また、共重合成
分が多いために耐アルカリ性に劣り、スレートの耐久性
が低く、実用性能に問題があった。

（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、すなわらシ戸
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フィブリル化
されたアクリル系繊維と未フィブリル化補強繊維を水硬
性物質に配合することによって、スレートなどの製造工
程における抄造性に優れた水硬性組成物、特に曲げ強度
などの機械的強度に優れ、高度の寸法安定性を有するス
レートなどの成形製品を与える水硬性組成物を提供する
にある。

（問題点を解決するための手段） 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、 １−ル 水硬性物質に少なくとも９５ト％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、フィブリル化前の引張強度が少なく
とも１０ｇ／ｄ以上であり、６００ｃｃ以下のＰ水度お
よび０．１〜１０ｍｍを５型組％以下配合してなる水硬
性組成物によって達成することができる。

本発明の特徴の一つは、フィブリル化されたア以上の高
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、特にフィブリル化前の引張強度が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、該フィブリル化されたアクリル系繊維のＰ水度が
６００ｃｃ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ｊホ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
経由せしめた俊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。

Ｎ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、１０ｑ／ｄ以上の引張強度を有する高強度繊
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、その繊維長ざを０．１〜”１０
ｍｍの範囲に切断し叩１．ｆｆｉ理をｍ”ｔ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、戸水度が６０００Ｃ以下、好ましくは２００〜
５０００Ｃ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、Ｐ水石６００ｃｃ以下という要件は、
スレート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ーの濾過速度を低下させ、それによ
って；濾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。

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、ヒドロキシメチルアクリレー
ト、ヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシメチル
メタクリレートなどのカルボン酸の水酸基を含有するヒ
ドロキシアルキルアクリレート、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
シエチルアクリル酸、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）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ＞　、な
どの有ｌ１ｔｕ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、ポリマ濃度が
５〜２０％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
て得られる繊維糸条は、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１８００／ｄ以上、結節強度が２．２
ｑ／ｄ以上の機械的物性を有し、Ｘ線結品配向度で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〜ｉＱｒ
Ｔ１ｍにカットされた後、ビータ−、リファイナー、ビ
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〜
５００ｃｃの範囲になるようにフィブリル化される。

このフィブリル化されたアクリル系繊維の水硬性組成物
に対する配合量は、０．５〜１０ｍｍ％、好ましくは２
〜６重足％の範囲内がよい。この配合量が０．５％より
も少なくなると、水硬性組成物に充分な抄造性を与える
ことができないし、また得られる一成形製品に充分な補
強効果を付与できなくなるし、１０％を越えると、水硬
性組成物中にあける該フィブリル化繊維の分散性が悪化
するので好ましくない。

本発明の水硬性組成物には、上記フィブリル化されたア
クリル系繊維に加えて、フィブリル化されさていない、
すなわち未フィブリル化繊維を補強繊維として配合する
ことが必要である。

このような未フィブリル化繊維としては、たとえば耐ア
ルカリ性を有するガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維
、“ビニロン″や高強度アクリル系繊維および“ケブラ
ーパの商品名で知られているアラミド繊ＭＬなどがある
が、好ましくは前記フィブリル化されたアクリル系繊維
の原料である未フィブリル化繊維がよい。　すなわち、
セメントなどの水硬性物質に対する接着性、耐アルカリ
性、吸水性並びに製品の寸法安定性などを考慮すると、
前記高強度アクリル系繊維、さらに好ましくは、結節強
度が２．２ｑ／ｄ以上で、Ｘ線結晶配向度が９３％以上
、繊度が０．１〜１０デニール（ｄ）、好ましくは０．
５〜５ｄ、繊維長が０．５〜１５ｍｍのものがが右利で
ある。

そして、この補強ｌｌｉ紺の配合量は、５重量％以下、
好ましくは０．１〜３％の範囲内がよく、この範囲外に
なると水硬性組成物における分散性が低下し、補強効果
を期待できなくなるので好ましくない。

ざらに本発明のフィブリル化繊維および未フィブリル化
繊維には、水硬性物質に対する上記フィブリル化繊維お
よび未フィブリル化繊維の接合性、分散性を改良するた
めに、界面活性剤や樹脂エマルジョンおよび高分子凝集
剤を付着させてもよい。

特にノニオンまたはカチオン系高分子凝集剤の付与は、
たとえばセメント板などの抄造性と曲げ強度等の向上に
優れた効果を奏する。

また、本発明の水硬性組成物を構成する水硬性物質とし
ては、水和によって硬化する無機物質、たとえばポルト
ランドセメント、アルミナセメント、スラグセメント、
シリカセメント、石膏、珪酸カルシウムなどを挙げるこ
とができる。

そして、これらの水硬性物質に多孔性構造または軽量化
構造を与えるために、パーライト、シラスバルーン、ガ
ラスバルーンなどを配合することができる。

本発明になる水硬性組成物からセメント板などの成形製
品を製造する手段としては、公知の各種手段が適用され
る。たとえばハチニック法と呼ばれる水硬性物質のスラ
リーを抄造し、セメント板にする方法、セメントなどの
水硬性組成物を吹き付ける方法、水硬性組成物を金型に
注入する方法などがおる。好ましくはハチニック法がよ
い。

本発明になる水硬性組成物は、そこに配合されるフィブ
リル化されたアクリル系繊維と補強繊維が安定性よく、
分散、配合され、優れた抄造性を示し、この水硬性組成
物から得られる成形製品は、耐薬品性、寸法安定性、並
びに機械的強度などにおいて、アスベストを配合した水
硬性組成物から１ｑられる製品を凌駕する性能を有する
。特に抄造法で製造されるスレート製品においては、大
きな吸水性を有する天然パルプを配合しないでも、良好
な抄造性を示し、曲げ強度はもちろんのこと、寸法安定
性、耐衝撃性などにおいても極めて優れた性能を有し、
建築資材および土木資材など多くの用途において有用な
スレート製品を与えるのである。

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、；戸水度、セメント
・スラリー濾過速度、セメント透過率およびセメント板
の特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５ｍｑの乾燥ＡＮ系ポリマをフラスコに入
れ、０．１Ｎのヂ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ｈ１を用いて２
０℃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＝ 戸水石：カナデアン標準；戸水度であり、ＪＩＳ−Ｐ−
８１２１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：フィ
ブリル化されたアクリル系繊維０．６ＣＩ、Ｃａ　（Ｏ
Ｈ）２０．６ｇ、Ａｌ１　（ＳＯ４）３０゜６０、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１１００ｐｐ添加し、ゆっくりｙ４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８２ｃｍ２の金網で一過し、その時の
濾過速度（ｃｃ／ｍｉｎ＞と金網を通過するセメントの
可（重量％）を測定し透過率を求めた。

曲げ強度：セメント板から試験片を切り出しＪＩｓ−に
−６９１１に規定されている測定法に準じて測定した。

吸水率および吸水長さ変化率： セメント板から試験片を切り出し、ＪＩＳ−Ａ−５４１
８に規定されている測定法に準じて測定した。

比重： セメント板から切り出した試験片について、絶乾、飽水
および水中小母をそれぞれ測定し、次式に基づいて算出
される比重によって示した。

比重＝絶乾正量／（飽水手足−水中重量）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ポイズ（４５°Ｃ）
になるようにポリマ濃度を調整し、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ｌ１１ｍ糸条は熱水中で５倍に延伸した
後、水洗し、油剤を付与し、１８０〜２００°Ｃ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
表に示すアクリル光来フィブリル化繊維を得た。

第１表に示したアクリル光来フィブリル化繊維を繊維長
５ｍｍにカットし、このカット繊維２０Ｃ１を約１０１
の水に分散させ、次いでクリアランスＱ、ｉｍｍ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
ブリル化前のアクリル系繊維のｔａ紺長にもよるが、約
０．１〜５ｍｍの範囲に分布していた。また、Ｐ水石は
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トスラリーの；戸水石および
セメント透過率を測定し、当該アクリル系フィブリル化
繊維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一過速度とセメン
ト透過率の測定結果を第１表に示した。

次に、第１表のアクリル光来フィブリル化繊維おＪ：び
アクリル系フィブリル化繊維それぞれ１０Ｃｌ、Ｃａ（
ＯＨ）２１０ｇ、Ａｌ１　（ＳＯ４）３１０ＣＩを水１
０１に添加し、攪拌した後、ポルトランドセメント４６
０Ｃｌを加え、再度攪拌した。続いて、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２ｏｏｐｐ
ｍを添加した。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２０ｃｍｘ２５ｃｍの金型内に移して
）濾過した後、１００ＫＱ／ｃｍ２の圧力で１分間プレ
スして厚さ約５ｍｍのセメント板を成形した。次に、２
０°Ｃ１１００％ＲＨで１日間、続いて２０℃水中で第
１表 ６日間養生を行った後、セメント板から試験片を切出し
、湿潤状態で曲げ強度を測定した。その結果を第１表に
示した。

本発明の高重合度アクリル系ポリマから乾・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、；戸水石が小さく、フィブリル化が
良好であり、セメントスラリーの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。さらに
、本発明のセメント板は曲げ強度が大きく、性能に優れ
たものであった。

実施例５および比較例４ 実施例３で得られた；戸水石３９０ｃｃのアクリル系フ
ィブリル化繊維（実施例５）、シ戸水石３５０ＣＣの故
紙バルブ（比較例４）および補強繊維として実施例２の
アクリル未来フィブリル化繊維を用いて、実施例１と同
様にしてセメントスラリーを作成し、その；濾過速度お
よびセメント透過率を測定し、次いでセメント板を成形
した。また、水中に浸漬したセメント板を６０’Ｃおよ
び１０５第２表 ℃で乾燥した後の吸水率と長さ変化率を測定した。

その結果を第２表に示した。

第２表から、本発明のアクリル系フィブリル化繊維を使
用したセメント板は、天然バルブを使用したセメント板
に比較して曲げ強度が大きく、湿潤による寸法安定性に
優れていることが判る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水硬性物質に少なくとも９５モル％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、フィブリル化前の引張強度
   が１０ｇ／ｄ以上であり、６００ｃｃ以下のろ水度およ
   び０．１〜１０ｍｍの平均繊維長を有するフィブリル化
   されたアクリル系繊維０．５〜１０重量％と未フィブリ
   ル化補強繊維を５重量％以下配合してなる水硬性組成物
   。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、未フィブリル化
   補強繊維が少なくとも９５モル％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以上の引張強度および１
   ８０ｇ／ｄ以上の引張弾性率を有するアクリル系繊維で
   ある水硬性組成物。