JPS62197342A - 繊維強化無機質製品の製造法 - 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、高重合度アクリロニトリル（以下、ＡＮと略
す）系重合体からなる耐熱性や耐薬品性に優れた高強度
・高弾性率アクリル系繊維を補強繊維とする繊維強化無
機質製品のｒ！Ａ造法に関する。

（従来の技術） 従来、繊維強化無機質製品、たとえばアスベス　　・ト
セメント板、硅酸カルシウム板、軽量気泡コンクリート
板（ＡＬＣ＞などの建築田無１Ｍ貿板は、オートクレー
ブで高温下に水蒸気谷生を施すことによって製造されて
いる。

この石灰質や硅＠質などからなる水硬性無敗物質を上記
高温下で水蒸気養生すると、該水硬性無機物質はオート
クレーブ中で水熱反応によって、１１０〜１４０°Ｃで
は１１大トバモライト、１５０〜４００’Ｃではゾノト
ライトと呼ばれる高結晶性の水和物を形成することはよ
く知られている。

そして、上記水和物からなる硬化体は断熱性に優れ、熱
的に安定でおり、加えて乾燥収縮が少なく、化学的抵抗
性が大きく、屋根材、床材、外壁および間仕切りなどの
建築材料として広く利用されている。

これらの建築用熱は質製品には、アスベストや鉄筋など
の補強材によって補強されているのが普通であるが、ア
スベストを補強材料とする場合は、天然素材でおるアス
ベストの価格変動に伴って製品の価格変動があり、特に
近年は該アスベストが健康、衛生上有害であることが明
白になったために、その使用が忌避ないし制限されるＪ
：うになり、このアスベストに代って各種の繊維、特に
高強度で耐薬品性の合成繊維が使用されようとしている
。

これらの合成繊維の中でアクリル系繊維もアスベスト代
替繊維の１つであるが、従来のアクリル系繊維は、常温
付近では比較的安定した耐アルカリ性を示すが、１００
’Ｃを越える高温になると、その耐アルカリ性は急激に
低下し、強度の低下が甚だしくなる。

特開昭６１−６１５９＠公報には、硅酸質または石灰質
原料にアクリル系超短繊維を混入し、高温下に水蒸気養
生を行い、該アクリル系短繊維を加水分解し、前記無機
質材料に対する結合性を高める方法が提案されている。

また、特開昭６０−１２２７６４＠および同６０−１６
６２５０Ｍ各公報には、ヒドラジンや電子線照射によっ
て架橋し、耐熱性を付与したアクリル系短繊維を同様に
硅酸質または石灰質原料に混入し、水蒸気養生する方法
が提案されている。

しかしながら、これらの提案になる方法は、従来、商業
的に多量に生産されている汎用アクリル系繊維の水硬性
物質に対する親和性を改良したり、該繊維の耐熱性改良
のために架橋など化学的改質を施すものであって、引張
強度や弾性率などの機械的強度は必ずしも大きくなく、
その水硬性無機物質に対する補強効果は格別大きなもの
ではなかった。

一方、本発明者らににる提案も含めて、最近、高重合度
ＡＮ系手合体からなる高強度、特に高弾性率アクリル系
繊維をセメントなどの水硬性物質の補強繊維とする提案
がなされ、注目されているが、このような高重合度重合
体からなり、高強度アクリル系ｇｉ維の場合も、高温条
件下の水蒸気養生を行うとその機械的特性が失われて、
その優れた補強効果が十分に繊維補強無機質製品に反映
されないという問題がある。

（発明の解決しようとする問題点） 本発明の目的は、上記高重合度ＡＮＮ系重合体らなる高
強度・高弾性率アクリル系繊維を補強繊維とする繊維補
強無機質製品の製造において、該アクリル系繊維の水蒸
気養生による物性の低下を防止すると共に、該水蒸気養
生によって無機質製品を構成する水硬性無機物質を高結
晶性の水和物、特に１１大トバモライトに転化せしめ、
優れた機械的特性を右する繊維補強無機質製品を製造す
る方法を提供するにある。

°（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
したにうに、 極限粘度が少なくとも２．５以上である高重合度アクリ
ロニトリル系重合体からなり、１０ｇ／ｄ以上の引張強
１ｍ　Ｊ＞よび１８０ｇ／ｄ以上の引張弾性率を有する
高強度・高弾性率アクリル系繊維と水硬牲無は物質とか
らなるスラリー状物またはペースト状物を成形し、次い
で１１０〜１６０’Ｃの温度条イ１下に水蒸気む生を行
うにＪ：って達成することができる。

本発明の繊維補強無機質製品を構成する補強繊維は、前
記極限粘度が少なくとも２．５、好ましくは３．０以上
のＡＮ系重合体からなる引張強度が１０ｇ／ｄ以上、好
ましくは１２ｇ／ｄ以上、引張弾性率が１８００／ｄ以
上、好ましくは２００ｑ／ａ以上の高強度・高弾性率繊
維である。

本発明に特定するアクリル系繊維の引張強度および引張
弾性率を満足する繊維は、このアクリル系ｍ維を構成す
るＡＮ系重合体の極限粘度が２゜５以上であることによ
ってはじめて製造可能であることに加えて、高温下にお
ける耐アルカリ性に優れ、高温条件下の水蒸気養生が可
能な繊維とする、すなわち該無機質水硬性メ（！を機物
質を硅酸′ｆＩおよび石灰質からなる高結晶性の水和物
、特に１１大トバモライトとすることを可能とする上で
手数である。

このような高重合度ＡＮ系ポリマを用いて、引張強度１
０ｇ／ｄ以上、引張弾性率１８０ｑ／ｄ以上のアクリル
系繊維の製造法の１態様としては、紡糸方法として、前
記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、ヘリラ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・湿式紡糸法を採用する必要がある。

ざらに具体的には、　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（ＤＭＡ
Ｃ＞、ジメチルアセタミド（ＤＭ・Ｆ）、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ポイズ以上、好ましくは３，０００
〜１０゜ＯＯＯポイズ、ポリマＷＡ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〜’ｌ
Ｑｍｍ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’Ｃ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１０ＣＩ／ｄ
以上、引張弾性率が１８００／ｄ以上、結節強度が２．
２ＣＩ／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。

なお、本発明の補強用アクリル系繊維を構成するＡＮ系
重合体としては、少なくともＡＮ９５モル％と５モル％
以下の該ＡＮに対して共重合性を有する七ツマ、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。

得られた繊維は、長さ０．５〜１５ｍｍにカットされ、
配合組成物重量当り０．１〜５重ω％、好ましくは０．
５〜３％の範囲内で水硬性無機物質に混合される。該補
強繊維の配合量が上記範囲外になると、水硬性無機物質
に対する分散性で低下し、充分な該アクリル系繊維の補
強効果が繊維補強無機質製品に反映されなくなるので好
ましくない。

水硬性能は物質に対するアクリル系繊維の分散性向上の
ために、上記アクリル系繊維を界面活性剤や樹脂エマル
ジョンおよび高分子凝集剤で処理、付着させることがで
きる。

本発明の繊維強化無機製品を構成する水硬性無機物質と
しては、石灰Ｔ１および硅酸貿などの水硬性を右する無
機物であって、たとえば砂石、硅ソウ土、高炉スラブ、
フライアッシュ、石灰、石膏およびポルトランドセメン
トなどの各種セメンｌ−類を代表例として挙げることが
できる。

また、得られる繊維補強無機質製品に多孔性を与え、軽
量化するために、パーライト、シラスバルーン、ガラス
バルーンなどを適宜混合してもＪ：いことは勿論である
。

さらに、補強繊維の抄造性おにびペーストの流動性を改
良、向上させるために、本パルプ、アクリル系繊維や芳
香族ポリアミド繊維などから作成したフィブリル化繊維
、無機繊維などおよびその他の充填材を添加、配合する
ことができる。

そして、このＪ：うな高強度高弾性率アクリル系繊維を
補強繊維として前記水硬性無機物質に配合したスラリー
状またはペースト状配合物は所望の形状に成形する、た
とえばハヂエツク法といわれている水硬性無機物質と補
強繊維とを混合し、ｊｌられたスラリーを抄造して所望
の形状に成形する方法または水硬性能）幾物質のペース
トに該補強繊維を配合し、この配合物を金型に注入して
所望の形状に成形する方法などを適用することができる
。

本発明の特徴は、このようにして得られた成形物を１１
０〜１６０’Ｃ１好ましくは１２０〜１５０℃の温度条
件下に水蒸気養生を行う点にある。

すなわち、１６０’Ｃを越える温度で水蒸気養生を行う
と、該成形物中に配合された補強繊維のアクリル系繊維
が劣化し易く、該アクリル系繊維の卓越した強度特性を
製品に十分に反映させることが困難になるし、他方、１
１０’Ｃよりも低い容重温度では、水硬性前は物質を高
結晶性の１１大トバモライトに転換することが困難にな
り、結果として得られる繊維補強無機質製品の性能、特
に耐熱性や寸法安定性の点で実用性能が不充分にな４る
ために好ましくはない。

水蒸気養生の時間としては、上記善生温度によって相違
するが、３〜１５時間の範囲内がよい。

（発明の効果） 本発明になる繊維補強無機￥１製品の製造法は、高重合
度ＡＮ系重合体からむる卓越した高強度物性を４１する
アクリル系繊維の当該繊維物性を実質的に損うことなく
、該繊維補強無機質製品の補強効果に反映させることが
でき、得られる繊維補強無機質製品は高温水蒸気養生に
よって高結晶性の水和物を形成し、曲げ強度などの強度
物性はもちろん、耐熱性、耐衝撃性ならびに寸法安定性
などに極めて優れている。

したがって、建築資材用、土木資材用などの多くの用途
にその優れた性能を活用することができる。

以下、実施例により本発明の効果をざらに具体的に説明
する。

なお、本発明において、極限粘度、セメント板の曲げ強
度および乾燥収縮量は次の測定法により測定した値であ
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のチオシアン酸ソーダをＳ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＝ ［＋　、３２Ｘ（比粘度）”−１］／　０．１９８曲げ
強１哀：セメント板から試験片を切出しＪＩＳ−に−６
９１１に規定されている測定法に準じて測定した。

乾燥収縮量：セメント板から試験片を切出し、Ｊ　ｌ５
−Ａ−５／ｌ　１８に規定されている測定法に準じて、
１０５°Ｃで乾燥したときの長さ変化率をもって示した
。

実施例１〜３、比較例１〜２ ＡＮ１００％をＤＭＳＯ中で溶液手合し、第１表に示す
極限粘度の異なるＡＮ系ポリマを作成した。１ｑ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℃、５５％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／ｌｏｏｍｍとした。

得られた未延伸繊維糸条は熱水中で５倍に延伸した俊、
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
示す約２デニールのアクリル系繊維を得た。　繊維長５
ｍｍにカットした第１表に示すアクリル系繊維１０Ｑ、
本パルプ１０ｇ、Ｃａ　（ＯＨ＞２１００おにびＡｌ１
（５０４＞３１００を水１０１に添加し、攪拌した後、
ポルトランドセメント３３０　ｇｎ　７３よびシリカ粉
末１３０ｃｒを加え、再１ｕｌｌ拌した。次いで低速攪
拌下でアニオン性ポリアクリルアミド系高分子凝集剤２
ｏｐｐｍを添加しセメントスラリーを作成した。

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の金型内に移して戸第１表 過した後、１００ＫＱ／ｃｍ２り圧力で１分間プレスし
て厚さ約５ｍｍのセメン１〜板を成形した。

このセメント板を７０’Ｃの水中で前養生した後、オー
トクレーブに移し、１４０’Ｃで５時間水蒸気養生を行
い、比重が約１．６のセメント硬化板を得た。このセメ
ント硬化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。

表から本発明方法によって得られた繊維補強無機質製品
のセメント硬化板は曲げ強度において明白に優れている
とか判る。

実施例４〜５、比較例３ 実施例２で得られたアクリル系繊維を使用し、実施例１
と同様にしてセメント板を成形した後、１２０〜１８０
℃の温度範囲内で養生温度を変更してオートクレーブで
水蒸気養生を行った。得られたセメント硬化板の曲げ強
度を第２表に示した。

第２表から、本発明に規定する水蒸気た生の温度範囲を
満足する場合には、得られたセメント硬化板の曲げ強度
が大ぎく、乾燥収縮量も各温度で第２表 大差がなく、寸法安定性にも優れていることが判る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）極限粘度が少なくとも２．５以上である高重合度
   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１８０ｇ／ｄ以上の引張弾性率を有する
   高強度・高弾性率アクリル系繊維と水硬性無機物質とか
   らなるスラリー状物またはペースト状物を成形し、次い
   で１１０〜１６０℃の温度条件下に水蒸気養生を行うこ
   とを特徴とする繊維強化無機質製品の製造法。