JPS616161A - アクリル系繊維を補強繊維とするセメント成形物 - 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】 「発明の目的Ｊ 産業上の利用分野 本発明は、繊翰補強しメン１〜成形物、たとえばセメン
トパイプ、セメント板状体、セメント波板、壁体なと、
特にレメント波板用として有用な繊組を補強林料とする
８秤のセメント成形物に係り、さらに詳しく【よ、高重
合度アクリロニトリル系重合体からなる高強度、高弾性
率繊維を補強繊維とする優れた世械的物ＰＬを有し、ア
スベストを補強繊維とする従メこのセメント成形物に代
咎しくｑる安価なセメント成形物に関する。

従来技術 従来、大量に生産、販売されてきたアスベストを補強繊
維とするセメント成形物は、アスベストが発ガン性物質
であると認定されて以来、その製造は大幅に制限され、
一部の先進国では、法的にアスベストの使用が禁止され
ようとしており、これまでしメン１−成型物の補強繊維
の一■流でありｌごアスベストに代替する安価な補強繊
維の提供が緊急かつｍ要な問題となってきた。

セメント成形物の補強繊維として、これまで各種の合成
ｕＡｔＩｉや天然繊維を使用Ｖ＾２とする試みが為され
てきたが、セメント成形物の補強ＪＪＪＮには、高い引
張強度、高い初期弁ｔ！ｔ　＊などの機械的特性、しメ
ン１〜に対する接着性、混和ｆ１、分散性、セメント・
スラリー中および養生中におりる耐アルカリ性、耐水性
など多くの特性が要求されるほか、アスベストが安価で
あるからコストも安いことが必要であり、これらの繊維
は、いずれも実用性能を満足しないことが多かった。

特公昭５３−１８２１３月公報および米国特許第４．４
１４．０３１を明１１１Ｑｉなどニハ、アクリル系繊維
をセメント成形物の補強Ｉｎとして利用せんとする試み
が提案されているが、これらはいずれもアスベストを補
強４ＭＮとするセメント成形物に対して代替可能な　定
水準を越える物↑１を右するセメント成形物を提供づる
ｂのではなかった。

発明が解決しようとり−る問題点 すなわち、アクリル系ｌＪ＆雑を補強繊維どするセメン
ト成形物の問題点としては、 （コ）引張強度や初期弾性率などの機械的１も竹の低い
アクリル系繊維を補強繊維として使用した場合、セメン
ト成形物の力学的特性、特に曲げ強度を実用的に問題の
ないレベルに向トさせるためには、セメントに対づるア
クリル系繊維の配合割合を多くプる必要があった。しか
るに、しメン］・に対重るアクリル系繊維の配合割合が
成る一定水準、特に約３重量％を越えると、セメント中
への繊維の分散性が悪化し、セメント中で［１の絡み合
いが発生し易くなり、セメント成形物の製造工程、たと
えば湿式抄造の操業性が戟しく低下したり、得られるセ
メン１−成形物にヒビ割れや毛羽だちが発生し易くなる
こと、 （２）従来の衣料用やｆ乗置材用のアクリル系繊維は、
耐アルカリ性、耐水↑！１および耐熱性などに乏しく、
セメン１−に混和した後、しメントの養と１−中に繊維
の機械的性質が著しく　ｎ（下し、場合によっては繊頼
の劣化ヤ）溶解が起り、補強効宋が失われること、 （３）さらに、従来のアクリル系繊組の製造技４６では
、引張強度と初期弁ｆｇ率のいずれか一方を改良させる
ことは可能であったが、これら双りの物性を同時に改良
、向上させることは技術的に極めて困難である。しかる
に、セメン（−成形物の補強繊維としては、引張強度と
初期弾性率の双りが同時に満足されないと、セメント成
形物、たとえば波板などのスレー１−などの必須特性−
（＋ｈる曲Ｉｙ強度を満足づることができず、実用に供
しく５１ないことなどの問題点があった。

本発明者らは、上記セメント成形物の問題点に着目して
鋭意検トＩを進めた結里、アクリル系繊維がセメント成
形物の補強４１４（［としてアスヘトに代替し得るため
には、そのｍ雑物性、１なわち引張強度、初期弁ｉ＋ｔ
　！ｒ、曲げ強度などが顕七に改良されるのみならず、
該繊維を構成する重合体が高い重合度をイｊｎる必要が
あることを見出し、本発明を為すに到ったしのである。

すなわち、本発明の目的は、前記問題点を終演したアク
リル系４＆雌を補強繊維とするセメン（・成形物を提供
するにあり、他の目的は、アスベスト・を補強Ｕ＆維と
づるセメント成形物に対比してより優れた機械的物１１
１を有し、しかも：］コストが安価でアスベスト補強し
メント成形物に代替しくｑる〔メント成形物を提供する
にある。

「発明の構成」 問題点を解決（〕るための手段 上記した本発明の目的は、前記特許請求の範囲に記載し
た発明によって達成覆ることができる。

以下に本発明の（？４成を具体的に訂述４−る。

まず、本発明のセメント成形物の特徴は、セメント成形
物の中に含有されるアクリル系繊組の配合割合が約１重
量％以上、３重量％未満、好ましくは１〜２．５％、さ
らに好ましくは１〜２千〇％の範囲量であることに特徴
がある。

ここで、ト記配合割合は、セメントおよびセメントに混
合されるアクリル系ｍ組並びにその他の添加剤、たとえ
ばパルプ、凝集剤などの固形物の総重量中に占めるアク
リル系繊維のｉ［、ｌｉ％である。

本発明の一つの特徴である上記）アクリル系繊維の配合
割合は、従来のセメント成形物にＪ３＋ノる繊維の配合
割合に比べて極めて少めであるが、この配合割合が１％
より少いど、セメント成形物に対する補強効果が十分に
発揮されなくなるし、他方３％以上になると繊維のセメ
ント中への均一分散が難しくなり、たとえば湿式抄造に
お１ノる操業１１［の低下を１？ｉぎ、品質、性能の安
定したしメント成形物を工業的に製造することが困ガに
なるはか、１りられるセメント成形物にヒビｉｔ’ｌｌ
れが発生し易くなるため好ましくない。

さらに、上記配合割合を満足して本発明の目的達成する
ためには、セメント成形物中に配合される繊維が高重合
度重合体からなり、その物性が従来公知のアクリル系！
１ｍに比べて七しく優れている必要がある。すなわら、
本発明に使用するアクリル系繊維は、該繊維を構成づる
重合体の重合度が極限粘度で表示しで２．０以上、好ま
しくは３゜０以上、さらに好ましくは４．０を越えるの
がよく、少くとも１０（１／’ｄ　、好ましくは１１ｏ
／ｄ以上の引張強度、１８０（ｌａｄ以ト、好ましくは
２００ｇ／ｄ以上の初期弾性率を有りる高重合度重合体
からなる高強麿・高弾性率の！ｌＨであることが必要で
あって、このような重合度ａ５よび物性を満足してはじ
めてセメント成形物中に占める繊維の配合割合が上記の
範囲量であるにもかかわらず、強度、１■口Ｊ゛強度、
耐！ｉｉ撃竹、密度（ｄ）に対する曲げ強度（Ｍ）の比
率（Ｍ／ｄ２）／、Ｈどの物性に著しく優れたセメント
成形物にすることが可能になるのである。

ここで、上記繊維の引張強度、初期弾性率は、測定に供
する繊維の試長を２００ｎ１ｍとして測定した（直であ
る。

ずなわら、アクリル系繊組の強度おにび初期弾性率がそ
れぞれ１０（１／ｄおよび１８００／ｄを越えるｆａを
有しないと、セメン１−成形物に対する補強効果が小さ
く、本発明で規定する上記範囲量の配合割合では、実用
上要求される物す（１、性能を満足づるセメント成形物
が得られないのである。

さらに、該アクリル系繊維を４７．′Ｊ成する重合体が
少くとも約２．０の極限粘度を有する高重合度アクリロ
ニトリル系重合体であることが、単に強度や弾性率の発
現に有利であると同時に、かかる高い重合度を有ηるた
めに、しメント成形物の製造中における該アクリル系繊
維の劣化あるいは溶解を抑制、防ＪＪ二し、前記アクリ
ル系繊維の右づる機械的性質をセメント成形物のｉ′＋
ｌｉ強効果として反映させることが可能になったのでｄ
りる。

そして、本発明の高重合度重合体からなる繊維は、従来
の衣料用！ｉｌｉ雑のように低い重合度をイラする重合
体からなる繊維に比較して、該繊維を切（斬してカット
・ファイバーにする際に、単繊維相り間で融着もしくは
疑似融着を起すことが少く、繊維の開繊性に優れており
、このことがセメンＩ〜スラリー中での分１１に性質を
向上させ、セメン１へ成形物の補強効果とし０人きく由
与りるしのど＋ｔｔ定される。

このようなしメン１ル補強繊報どしでの要求特性、たと
えば耐アルカリ性、耐水性、耐熱性などを満足し、強度
、特に引張強瓜ど初期弁↑１率がそれぞれ１０ｑ／ｄ以
十Ｊ５よび１８０（１／ｄ以上という高い物性並びに昌
い重合度を有するアクリル系繊維は、従来工業的に公知
の方法、たとえば湿式紡糸法や乾式紡糸法ではＩｌｌ造
することが芹しい。

このような高重合度の重合体からへ強度・高弾性率の繊
維を！！１造ηる方法としては、本発明者らが先に提案
した特願昭５８−１２００６号明細爽に開示した乾・湿
式紡糸法、寸４ｊわらＭ本釣には、ノ７クリロニトリル
系重合体の溶液を直接液体凝固浴中に吐出するのではな
くて、一旦不活性雰囲気中に吐出し、次いで液体凝固浴
中に尋人して凝固を完結せしめる方法を採用するのが好
ましく、この方法でないと、重合体の重合度が２．０を
越える場合には、強度および初期弾性率の双方を満足η
°るアクリル系繊維を１！７ることか難しい。

本発明のアクリル系繊維を構成づる）７クリロニトリル
（以Ｆ、ΔＮと略す〉系重合体としては、少くとも９６
重量％、好ましくは９７％以１−の八Ｎと４φ司％以下
、好ましくは３％以トの不飽和ビニル化合物とからなり
、極限粘度（ジメチルホルムアミドを溶媒どして使用し
、２５℃で測定しｔｓ値）が２．０以」二の高重合麿△
Ｎ系重合体ぐある。このＡＮ系重合体における不飽和ビ
ニル化合物の１１．重合量が４％を越えると、＋ｑられ
る繊維の耐熱性が低トし、セメン１−成形物の製迄王稈
、たとえば養生−［稈で繊維の機械的物性が低］・し、
その補強効果が失われるので好ましくない。

また、繊組は、その単糸繊度が０．５・〜５３（ｌ、好
ましくは０．５〜３ｄ　、　繊１１１１Ｋが１〜１Ｑｍ
ｍ、好ましくは３〜１０１のものが使用され、このよう
なアクリル系繊維は、セメントに対する？Ｕ和性に優れ
、しメント中に均７１に分散ＪるのＣ１公知のセメント
成形物のｎｌＪ　造７法、たとえば湿式抄造法にしたが
って任意のセメント成形品物に復ることができる。しか
も、湿式抄造における操業性、安定性がよく、品質、性
能に優れたセメン１〜成形物が杓ることがＣきる。

発明の効果 本発明になるピメント成形物は、補強繊維であるアクリ
ル系ｍｒｒｔｔのセメントに対する繊維の配合割合が３
手量％未満と言う少量であるにもかかわらず、本発明の
けメント成形物は、セメント成形物の密度（（ｊ）に対
する曲げ強度（Ｍ）、′？ｔなわｊ５Ｍ／ｄ２の１１１
１が約５０Ｋｇ−ｃｍ４／ｇ　７以」、！！ｉ撃強度が
１　、　！−）　Ｋ　ｇ−Ｃｍ／Ｃｍ２以１であっＴ、
極めて優れた物性を右している１、この事実は、本発明
のセメン１−成形物がアスベスト補強しメント成形物の
主用症Ｃある波板用スレートどして実用性能を右づるこ
とを意味し、従来のアクリル系繊維を補強４［とづるセ
メン［・成形物が、その物性が不十分なために波板用に
使用でさなかったことを考慮づると驚くべきことである
。

もらろん、本発明ののアスベスト成形物は、波板用に限
定されるものではなく、アスベストを補強繊維とするセ
メント成形物と同様に各種の用途に使用りることができ
る。

本発明において、セメント成形品の物性は、以下に）ホ
ベる試ｌｊ）方（人によって測定した値である。

試験用セメント成形板の作成 補強繊維のアクリル系楳Ｎｘ中ω部、ヒルロースパルプ
２１１部シリカ粉末（平均粒径０．６ミクロン）１００
手量、ポル１−ランドはメント（８８−Ｘ）小ｍ部を固
形物温度が５重１１％に４１：るように水と混和し、固
形物（こ対して５００　ｐｐｍのポリアクリルアミドを
凝集剤として添加し、得られたスラリーを５０メツシｌ
のスし型金網を用い（セメン１へ積Ｉｌ！ｉ仮を抄ｊ負
りる。この板を２５０Ｋｏ／’ｃｍ２の圧力で加ＵＥ成
型して厚さか約６ｎ＋ｌｌ＋のセメント板にＪる。次い
で、２０　°Ｃ１１００％Ｒｌ−１で一日間、２０°Ｃ
の水中で２８３日間の湿潤養生を行い、乾燥、養（１−
シて試験用しメン１〜成形椴４イ１成Ｊる。

試験　方　ン去 このセメン１−機から試験片を切り出しＪＩＳ−に−６
９１１にしン（＋して曲（−）強度、山撃強度を測定し
た。

以下、実施例Ｊ、って本発明をさらに詳細に説明Ｊ°る
。

実施例１．２おＪ、ひ３．比較例１おまひ２△Ｎ９９１
ハ１５．２−７クリルノ２ミド−２メチルプ［１パンス
ル・］−］ン醪ノトリー２ウム△ＭＰＳ）′１１手量か
ら４＋：る極限粘度が３．０（ジメチルホルムアミドを
溶媒として使用し、２５５℃で測定）の重合体を重合体
温石が１４％Ｌ、二％るようにラメ−１−ルスルホキシ
ド（ＤＭＳＯ）中に溶Ｗ（Ｌ、／１１　：。

℃にお（〕る溶液粘度が１３００ボイスの紡糸原液を作
成した。

この紡糸１ｈｊ　：ｉ’ｌを−（ＬＡ’ｆ　０　、　１
５　ｍｍＳ、孔数１０００　ｉｌ＼−ルの紡糸［−１金
を通して、−Ｆ１空気中に１１出させた後、渇麿２０　
’ＣのＤＭＳＯ３０（Ｘ）水浴液中に導き、凝固させ、
引取り速度１０ｍ／分て・引取−ンた。

この際の紡糸Ｉ］金而面ｌ）　Ｍ　Ｓ　０３０％水溶液
の液面との距離は、５ｍｍであった。

得られた凝固糸条は、水洗後、導水中で５１１当に延伸
し、表面７Ｑ度１５０℃で３％の弛緩をとりながら乾燥
し／、：　Ｏ 乾燥糸条を１５０〜．１９０℃の連続１］−ラ望熱延伸
機を用いて２．８倍に乾熱二次延伸し、２３０℃に保１
．：ｊ　Ｌ／　／こ丁一連１」−ラにより緊引−熱処理
し、ワイングーに巻取った。得られた糸条の全延伸倍率
は１３．５（８であり、単糸繊度は１，５ｄ、単糸強度
は１２．５ｏ／ｄ、初期弾性率は２２５（〕／ｄ、伸度
は７．５％であった。（測定は試技２００ｍｍ、変形速
度５０％・７ｍ１０で行った）。

（ｑられた糸条をｍ　Ｉｆｆ　ＩＸ　Ｅｉ　ｍ＋ｎにカ
ットし、セメントの補強用１１ｉ１１１を作成した。こ
の補強用繊維の配合割合を変更しＵ　Ｅ〕秤類のセメン
１−成形板を（り成し、それらの物性を測定し、その結
果を第１表に示した。

なお、比較のために、クリソタイルーノノスベスト・５
Ｒ１５Φ量部、しルロースパルブ２Φ吊部、ポルトラン
ドセメント８３Φ量部を固形物ｉ＋Ｊ　Ｉｎか１５Φ量
部になるＪンうに水ど混和し、湿式抄造法第１表 繊維含量　Ｘ　　１．０　　２（１３，００，、”Ｉ３
．！＋　　　　−（車間％） 曲げ強度　Ｍ　　４８５　　２３５　　２６７　　１２
１　　　−　　２４４（Ｋリ　／Ｃｌ１１２） 畜磨　ｄ　　　　　１，６１　　１．、’ｌ！＋　　　
１．！１２　　１．６！□Ｉ−１，６０（ｇ／ｃＩ１１
３．） Ｍ／ｄ　　　　　　　７１９８　　　１１Ｇ　　　　４
４−９４（１＜９　・ｃｍ４／ｇ　２） 出望強度　　　２，５　　３．８　　　Ａ、２　　　＋
、！）−Ｌ２（Ｋ（１／　・Ｃｍ／Ｃｍ２　）　　　　
　　　　　−−、□−抄迄Ｍ　　　　　良好　　ｌコ好
　　晋通　　良好　　抄造　　　−に従−）で作成した
アスへス１〜補強スレート板の物性を第１表に示した。

比較例３ 実施例１のＡＮ系重合体（極限粘度３．０）の紡糸原液
を孔径０．０６５ｍｍ０１孔ｖ１１０００ボールの紡糸
口金を通しで温度５０℃のＩ−）　ＭＳ　０５５％水溶
液中に直接吐出し′Ｃ凝固させ、引取り速度１０１ｎ／
分で引取っｊこ。

ｉＱられた凝固糸条を水洗し、導水中で５イ８に延伸し
、実施例１ど同様の方ｄ：（乾燥し、乾熱二次延伸を行
い、２３０℃で熱処理して延伸糸条を１！′７だが、こ
の場合延伸性が劣っていたために、全延伸倍率は１１倍
に止まっｌζ。冑られた糸条の単糸１度ハ１　、７　ｄ
　、　ｉｎｋ、強ＩＪｌ１９．００　／ｄ　、初１１１
１弾性率は１７２９／ｄ、仲１良は８％であ）／ｊ。

この糸条を実施例１と同様にカットして、補強用繊維を
作成し、繊維の配合割合を２％にした以外は実施例１と
同様にしてセメント成形板を作成し、その物性を調べた
結末、曲げ強ｆｆ１１８５Ｋｑ／ｃｍ２）Ｍ／ｄ　２　
７２．３Ｋ（１−ｃｍ４／ｇ　２Ｆあつた。

実施例４おＪ、び５）、比較例４おＪ、ひ５）第２表に
示ηＪξ重合Ｉ］成４５￥に１ノる４種類のΔＮ系中合
体を使用し、実施例１と同様の乾・湿ｆ（紡糸法により
４種類の糸条を作成した。　これらの４４！ＩＩ類の繊
卸をカッ１〜し、繊卸の配合割合を２％にしｌＪ以外は
実施例１ど同様にして、セメン１−成形板を作成し、各
繊耗袖強はメン１〜様のの物性を調べた。また、上記糸
条を８°Ｃの水耐化力ルシュウム水溶’ａ　（１１ｔ−
ｌ　１２．　ｅｉ　＞中に６０分間浸イ６した後の強度
保乃率６調べた。

これらの結果を第２表に、ｊ１シた。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少くとも２．０の極限粘度（ジメチルホルムアミ
   ドを溶剤として使用し、２５℃で測定した値）を有する
   アクリロニトリルを主成分とするアクリロニトリル系重
   合体からなり、引張強度が少くとも１０ｇ／ｄ、初期弾
   性率が１８０ｇ／ｄ以上である繊維を１重量％以上、３
   重量％未満の範囲量含有してなるアクリル系繊維を補強
   繊維とするセメント成形物。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、繊維の強度が１
   １ｇ／ｄ以上、初期弾性率が２００ｇ／ｄ以上であるア
   クリル系繊維を補強繊維とするセメント成形物。
3. （３）特許請求の範囲第１〜２項において、アクリロニ
   トリル系重合体の極限粘度（ジメチルホルムアミドを溶
   媒として用い、２５℃で測定した値）が３．０以上であ
   るアクリル系繊維を補強繊維とするセメント成形物。
4. （４）特許請求の範囲第１〜３項において、繊維の単糸
   繊度が０．５〜５ｄ、繊維長が１〜１０ｍｍであるアク
   リル系繊維を補強繊維とするセメントｘ形物。