JPH052619B2

JPH052619B2 -

Info

Publication number: JPH052619B2
Application number: JP63300619A
Authority: JP
Inventors: Hironobu Kawasaki; Hatsuo Inagaki; Yasuo Kyomoto
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 1988-11-30
Filing date: 1988-11-30
Publication date: 1993-01-12
Also published as: CA2003990A1; JPH02149453A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、無機繊維の表面処理法に係り、特
に石綿、ロツクウール、ガラス繊維、石英繊維等
の無機繊維を改質するための表面処理法に関す
る。

［従来の技術］産業上種々の分野で利用されている無機繊維と
しては、例えば石綿、ロツクウール、ガラス繊
維、石英繊維等が知られており、なかでも石綿は
従来から各分野で広く使用されてきた。

そして、この石綿には、一般にアスベストとし
て広く使用されているMgO・SiO₂を主成分とす
る白石綿（クリソタイル）のほか、茶石綿（アモ
サイト、Fe₂O₃・SiO₂を主成分）、青石綿（クロ
シドライト、Fe₂O₃・SiO₂を主成分）等も少量で
はあるが使用されており、耐火性、耐久性、断熱
性、耐摩耗性等の長所を有した天然繊維として優
れた特性を有している。このため、このような石
綿は、成形板として、あるいは、耐火被覆、吸音
材料、断熱材料等の吹付け材料として建築関係の
分野で幅広く使用されてきた。また、ロツクウー
ル、ガラス繊維、石英繊維等の他の無機繊維もそ
の断熱性や耐火性を利用して建造物の断熱材や耐
火材として多くの分野で幅広く使用されている。

しかしながら、このような無機繊維は、その取
扱の際に針状繊維が人の皮膚に刺さり、皮膚が傷
付いたり荒れたりすることがあつたほか、特に石
綿においては針状繊維の粉塵が発生し、これが呼
吸器官等を介して人体に取込まれると健康を害す
ることが判明し、この石綿公害が大きな社会問題
になつてきた。

そこで、従来においては、例えば無機繊維の取
扱上の問題を解決する方法として、有機系樹脂を
使用してこの無機繊維を接着し、あるいは、その
表面を被覆することが試みられているが、この無
機繊維の処理剤として有機系樹脂を使用すると、
有機系樹脂の耐火性や耐久性が低いことに起因し
て無機繊維が有する特長、すなわち耐火性、耐久
性、断熱性、耐摩耗性等を損なうことになり、無
機繊維の特長を損なうことなくこれらの無機繊維
が有する問題を解決する方法の開発が要請されて
いた。

また、特に石綿については、従来すでに用いら
れた石綿含有物質について、これを除去して廃棄
しようとする考えが生じ、これまでに除去されて
廃棄物となつた石綿含有物質を袋詰めやコンクリ
ート詰めにして土中に埋める等の方法が試みられ
てきた。

しかしながら、このような方法での石綿含有物
質の処理は、何らかの機会、例えば地震等によつ
て土中から地表に露出し、再び粉塵となつて公害
発生の原因となる可能性もあり、地方自治体によ
つては、このような方法での石綿含有物質の廃棄
処理を禁止するところもでてきた。このため、石
綿含有物質をいかにして無害なものに処理できる
かが大きな課題となつていた。

ところで、石綿をはじめとする無機繊維は、化
学的に安定な物質であり、弗化水素酸を除いては
通常一般の酸に容易には溶解せず、化学的に改質
することが極めて困難であると考えられていた。
このため、これまでにこの無機繊維を化学的に改
質しようとする試みはほとんどなされておらず、
無機繊維の処理については根本的な解決には至つ
ていないのが実情であつた。

そこで、本発明者らは、これら無機繊維が酸に
対して比較的安定である理由について検討した結
果、石綿のクリソタイルやロツクウールに関して
は、それらの主成分がそれぞれSiO₂・MgOある
いはSiO₂・MgO・CaO等であつて塩基性の強い
繊維であり、酸と反応し溶解する可能性がある
が、その繊維表面が通常の酸にはほとんど溶解し
ない安定なSiO₂を主成分とする皮膜で覆われて
いると考えられるからである。また、他の種類の
石綿のアモサイトやクロシドライト、あるいは、
ガラス繊維や石英繊維についても、上記クリソタ
イルやロツクウールと同様にその表面が安定な
SiO₂を主成分とする皮膜で覆われていると考え
られる。

［発明が解決しようとする課題］そこで、本発明者らは、これら無機繊維の表面
を改質し、上述したような種々の取扱上の問題や
公害の問題を解決することができる方法について
鋭意研究を重ね、特に化学的に無機繊維の表面を
改質し得る処理剤について種々検討を行なつた結
果、重リン酸塩水溶液を含む処理液で無機繊維を
処理すると、この無機繊維が塊状に固化し、ある
いは、繊維が互いに結合することを見出し、本発
明に到達した。

従つて、本発明の目的は、無機繊維に施してそ
の断熱性、耐火性、耐久性等の無機繊維本来の性
能を損うことなく、無機繊維自体を改質し、その
取扱上の問題や公害問題を解決することができる
無機繊維の表面処理法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、ロツクウール、ガ
ラス繊維、石英繊維の表面に施して繊維表面を改
質し、この無機繊維の表面に接着性に優れた皮膜
を形成せしめて例えば耐熱性、耐火性、耐久性等
に優れた不繊布の製造に適している無機繊維を改
質する無機繊維の表面処理法を提供することにあ
る。

さらに、本発明の他の目的は、針状繊維を溶解
し塊状化させながら固結化して改質し、特に石綿
等の無機繊維を人体に対して無害化し得る無機繊
維の表面処理法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］すなわち、本発明は、重リン酸塩水溶液を主成
分とする処理液で無機繊維の表面処理を行う無機
繊維の表面処理法であり、また、この際に処理液
中に水溶性弗素化合物を含有せしめる無機繊維の
表面処理法である。

本発明で使用する重リン酸塩水溶液は、第二水
素リン酸の金属塩の水溶液であり、水溶液中で高
粘度の重合体として存在し、水中ではリン酸と第
三リン酸塩重合体に解離し、乾燥後はゲル化して
固化し、接着性のある皮膜あるいは固体を形成す
する。このような重リン酸塩水溶液を形成する金
属としては、周期律表第，及び族の金属を
挙げることができるが、好ましくはアルミニウム
又はマグネシウムである。

本発明の処理液中における上記重リン酸塩水溶
液の濃度については、処理される無機繊維の種類
や塩基性の強弱等の性質によつて異なるが、固形
分として通常0.1〜50重量％、好ましくは５〜30
重量％程度がよい。この使用量が0.1重量％より
少ないと、無機繊維の表面の塩基性皮膜との反応
性に乏しく、硬化性や接着性も悪くなり、反対に
50重量％より多いと重リン酸塩が水に溶解しきれ
なくなつて固体が析出し不均一となるので好まし
くない。なお、ロツクウールは極めてその塩基性
が強く、かなり低濃度の重リン酸塩水溶液でもこ
れを溶解し乾燥すると塊状に固化する。

また、この重リン酸塩は、一般には固化粉体化
すると水に溶解し難くなるので、通常は遊離のリ
ン酸を含む固形分濃度が約50重量％の水溶液とし
て保存し、これを水で稀釈して使用する。

さらに、本発明においては、無機繊維の表面に
存在するSiO₂を主成分とする皮膜の溶解反応を
促進するために、上記重リン酸塩水溶液に加えて
水溶性弗素化合物を添加することもできる。この
水溶性弗素化合物としては、例えば弗化水素酸、
珪弗化水素酸、チタン弗化水素酸等の弗素を含有
する酸の１種又は２種以上の混合物、あるいは、
これらのアンモニウム、ナトリウム、カリウム、
ストロンチウム、ルビジウム等の塩の１種又は２
種以上の混合物を挙げることができ、その使用量
については、処理液中0.5〜20重量％、好ましく
は１〜10重量％である。使用量が0.5重量％より
少ないと、その添加効果、すなわち無機繊維の表
面を覆うSiO₂主成分の皮膜に対する溶解反応を
促進するのに不十分であり、反応に20重量％より
多いと、固化後に水可溶性の弗化物が残存して接
着性等に悪影響を及ぼす。なお、使用された水溶
性弗素化合物は、無機繊維中にカルシウム分やマ
グネシウム分があると、水に不溶性の弗化カルシ
ウムや弗化マグネシウムとなつて固化するので、
場合により新たにカルシウムイオンやマグネシウ
ムイオンを添加して上記のように固定化すること
も可能である。

次に、本発明で使用する処理液を製造するに
は、重リン酸塩水溶液に攪拌下に適当量の水を添
加してその濃度調整を行い、場合により水溶性弗
素化合物の水溶液を攪拌しながら添加すればよ
い。

さらに、本発明で使用する処理液には、本発明
方法で表面処理されて得られた改質処理物の接着
性や水不溶性を向上させるために、適量の水溶性
あるいは水分散性の有機高分子化合物、例えばポ
リアクリル酸、ポリアクリルアミド、アクリルエ
マルジヨン、ポリビニルブチラール部分加水分解
物を添加したり、あるいは、繊維への浸透性を向
上させるために酸性液中で安定な界面活性剤を添
加してもよい。

本発明において、この処理液を使用して、例え
ば建築材料として吹付けられた石綿を処理するに
は、石綿にそのまま噴霧あるいは塗布することに
より、その耐火性、耐久性を損なうことなく石綿
自体を改質しながら針状繊維の粉塵発生を封じ込
む処理を行うことができる。

また、ロツクウール、ガラス繊維、石英繊維等
に本発明の処理液を噴霧すると、繊維表面を一部
溶解しながらゲル化し、固化して繊維同志を接着
させることができ、耐熱性に優れた不織布とする
ことができる。

さらに、これら針状繊維に本発明の処理液を噴
霧、塗布等の方法で接触させ、場合により攪拌、
粉砕等の補助手段を用いて強制的によく接触させ
ることにより、これら繊維を溶解し塊状化させな
がら固結化させ、人体を傷つけることのない塊体
あるいは粉体へと無害化することができる。

［作用］本発明の重リン酸塩水溶液を主成分とする処理
液を使用し、例えば繊維状の白石綿（クリソタイ
ル）等の無機繊維を処理すると、重リン酸塩が白
石綿の表面で重合し固化する際に収縮応力が作用
し、無機繊維表面のSiO₂あるいはSiO₂・MgOを
主成分とする皮膜に亀裂が入り、そこに反応性に
富む活性点ができ、処理液中で解離し生成してい
るリン酸がこの活性点を攻撃し、無機繊維成分を
溶解し、改質してMg₃（PO₄）₂等の新しい化合物
を生成せしめ、重リン酸塩の重合物と共に塊状に
ゲル化し固化するものと考えられる。

［実施例］以下、実施例に基いて、本発明を具体的に説明
する。

実施例１カラー鉄板の上に白石綿（クリソタイル系）を
２mmの厚さに吹付け被覆して得られた石綿被覆カ
ラー鉄板を供試体とした。

また、固形分換算で水に重リン酸アルミニウム
20重量％と重リン酸マグネシウム５重量％とを溶
解せしめ、処理液を調整した。

この処理液を上記石綿被覆カラー鉄板に500
ｇ／m²（処理液としての膜厚）の厚みに噴霧し、
２日経過後のものを観察し分析した。

得られた皮膜の成分はリン酸アルミニウム、リ
ン酸マグネシウム、シリカ、及び、微量のリン酸
鉄とリン酸カルシウムからなつており、また、こ
の皮膜は固く強固に固結化していた。さらに、こ
の処理皮膜をＸ線回析により分析した結果、白石
綿は検出されなかつた。

このように針状繊維の石綿は塊状に改質され、
また、その組成も無害な成分になつて固結化して
いることが判明した。

実施例２ロツクウール80重量％とガラス繊維20重量％と
を含む厚さ30mm、空隙率0.05のシートを供試体と
した。

また、固形分換算で水に重リン酸アルミニウム
２重量％と珪弗化水素酸２重量％とを溶解し、処
理液を調整した。

この処理液を200ｇ／mm²（処理液としての膜厚）
の割合で上記シートに噴霧し、ロールで厚着しな
がら熱風乾燥し、厚さ３mmの不織布を製造した。

得られた不織布は、その繊維同志がよく接着し
ており、また、その接着部分の組成はリン酸アル
ミニウム、リン酸マグネシウム、シリカ、珪弗化
マグネシウム及び微量の弗化アルミニウムからな
り、全て無機質であつて耐熱性に優れた不織布で
あることが判明した。

［発明の効果］本発明方法によれば、無機繊維の表面の一部を
溶解しつつ接着性に優れた皮膜を形成することが
できるので、断熱性、耐火性、耐久性等の無機繊
維本来の性能を損なうことなくこの無機繊維自体
を改質し、その取扱上の問題や公害問題を解決す
ることができ、また、この性質を利用して針状繊
維の粉塵発生のない不織布を製造したり、さらに
は、針状繊維を塊状化して全く別の形状のものに
改質することにより、人体、特に皮膚、肺等に針
状物質が刺さることのないように無害化できる
等、多くの優れた効果を発揮するものであり、実
用上の効果は極めて顕著である。

Claims

【特許請求の範囲】１重リン酸塩水溶液を主成分とする処理液で無
機繊維の表面処理を行うことを特徴とする無機繊
維の表面処理法。２処理液が水溶性弗素化合物を含有する請求項
１記載の無機繊維の表面処理法。