JPS63282144A - 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アルカリ性に優れた高強度・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
製品の製造法に命する。

［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（Ａ
ＬＣ）などの建築用無１ａ質板は、オートクレーブで高
温下に水蒸気養生を施すことによって製造されている。

この石灰質や硅酸質などからなる水硬性無機物質を上記
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℃では
１１大トバモライト、１５０〜４００℃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
的に安定であり、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。

これらの建築用無機質製品には、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、天然素材であるアス
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よ
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号公報には、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号および同６０−１６
６２５０号各公報には、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
硅酸質まな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
のな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、本発明者らによる提案も含めて、最近、高重合度
ＡＮ系重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、高強度アクリル系繊維の場合も、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
れないという間圧がある。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記高重合度ＡＮ系重合体からなる高
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
晶性の水和物に転化せしめ、擾れな機械的特性を有する
繊維補強無機質製品を製造する方法を提供するにある。

［間圧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、９０モル％以上のアクリロニトリルと１０
モル％以下の下記＜１）式で示されるアクリルアミド系
モノマからなる極限粘度が少くとも２．０のアクリル系
重合体から構成され、かつ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アクリル系
繊維と水硬性無機物置とからなる混合物を成形し、次い
で１１０℃以上の水蒸気中で養生することによって達成
することができる。

＜Ｒ＋、ＲｐおよびＲ３は水素、またはアルキル基）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
＜Ｉ＞式で示されるアクリルアミド系モノマを共重合成
分とするＡＮ系重合体から構成されることが必須であっ
て、さらに該ＡＮ系重合体の極限粘度が少くとも２．０
、好ましくは２゜５〜６．０、より好ましくは３．０〜
５，０からなり引張強度が１０ｇ／ｄ以上、好ましくは
１４ｇ／ｄ以上、引張弾性率が１８０ｇ／ｄ以上、好ま
しくは２００ｇ／ｄ以上の高強度高弾性率繊維である。

ここで、アクリルアミド系モノマとしては、アクリルア
ミド、メタアクリルアミド、α−エチルアクリルアミド
、α−ｔ−ブチルアクリルアミドなどを例示することが
できるが、これらのうちアクリルアミドおよびメタアク
リルアミドが特に好ましい。さらに、高重合度化の点か
らアクリルアミドが最も好ましい。

さらに、上記アクリルアミド系モノマ以外に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、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
ルメタア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、アリルスルホン酸
、メタクリルスルホン酸などの不飽和スルホン酸および
それらの塩類、酢酸ビニル、スチレン、α−クロルアク
リロニトリル、ヒドロキシアクリル酸などを本発明の効
果を損わない範囲で共重合してもよい。　　　　　′ また、共重合成分は１０モル％以下、好ましくは０．５
〜５モル％であって、１０モル％を越えると引張強度お
よび耐アルカリ性が低下し水硬性無機物質に対し優れた
補強効果が得られない。

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、このアクリル系繊維を構成す
るＡＮ系重合体の極限粘度が２゜０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、上記アクリ
ルアミド系モノマを１０モル％以下共重合することによ
ってはじめて、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ことが可能で
ある。

このことは、−ＪＲにＡＮ系重合体において他成分を共
重合すると高温での耐アルカリ性が著しく低下するとい
う従来技術にくらべ驚くべきことである。

次に本発明に特定するアクリル系繊維の製造例を述べる
。先ず、上記ＡＮ系重合体は、その溶剤、たとえばジメ
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、好
ましくはＤＭＳＯなどの有機溶剤に溶解して、ポリマ濃
度が１０〜２５重量％の紡糸原液とされる。

そして得られた紡糸原液の紡糸方法としては、該高重合
度のＡＮ系重合体から高強度、高弾性率の内外構造差の
小さい、緻密なアクリル系繊維を製造する上で、乾・湿
式紡糸、すなわち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紡糸原液を吐出した後、凝固浴に導
き凝固させる方法を採用し、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、熱処理などの後処理工程を経由せしめて
延伸繊維糸条とする。

ここで１次延伸方法として、５０〜１００℃の熱水中、
滞留時間５秒以上、かつ張力０．８ｇ／ｄ以下で液浴を
２〜１０段程度に多段して２〜６倍程度延伸する。また
、２次延伸方法として、１５０〜２２０°Ｃの乾熱下で
滞留時間１０秒以上、かつ張力２．０ｇ／ｄ以下に２〜
５倍延伸し、全有効延伸倍率が約１０〜２０倍の範囲で
延伸する。

そして、その繊度を０．１〜１０デニール（ｄ）、好ま
しくは０．５〜５ｄの範囲とするのがよい。

得られた繊維は、長さ０．５〜１５ｍｍにカットされ、
配合組成物重量あたり０．１〜５重量％、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、十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。

なお、該アクリル系繊維は、長さ０．１〜１０ｍｍ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、ＰＥ１ミル、ジェット
空気流などの叩解手段によって、枦水度７００ｃｃ以下
、好ましくは２００〜６００ｃｃにフィブリル化された
パルプ状繊維であっても良い。

さらに、水硬性無機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、石灰質および硅酸質などの水硬性を有する無機
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
などの各種セメント頚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よいことは勿論である。

さらに、補強繊維の抄造性およ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剤を添加、配合する
ことができる。

そして、このよ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
えばハチニック法といわれている水硬性無機物質と補強
繊維とを配合し、得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無機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℃以上、好ましくは１２０〜１８０℃の温度条件下に
水蒸気養生を行う点にある。

すなわち、１８０’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℃よりも低い養生温度では、水硬性無機物質を高結
晶性の水和物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るために好ましくな
い。

水蒸気養生の時間としては、上記養生温度によって相違
するが、３〜２０時間の範囲内がよい。

［実施例］ 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、極限粘度およびセメント板の曲
げ強度は次の測定法により測定した値である。

極限粘度ニア５ｍ（ｌ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ＤＭＦ
２５ｍｌ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°Ｃ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＝ ［＋、Ｘ　　　度−１］　１０．１９８曲げ強度：セメ
ント板から試験片を切出しＪＩＳ−に−６９１１に規定
されている測定法に準じて測定した。

実施例１〜３．比較例１ 第１表に示すアクリルアミドとＡＮをＤ　Ｍ　Ｓ　０中
で溶液重合し、極限粘度的３．０のＡＮ系重合体を作成
した。得られた重合体溶液を紡糸原液とし、乾・湿式紡
糸を行った。凝固浴としては、１５°Ｃ１５５％ＤＭＳ
Ｏ水溶液を使用した。また、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５段の熱水浴中で、全滞留時間を約１５秒、最終浴の
延伸張力を約０．５ｇ／ｄに設定し、５倍に延伸した後
、油剤を付与し、１１０°Ｃで乾燥緻密化しな。

ついで、１８０℃の乾熱チューブ中で滞留時間を約２０
秒間、延伸張力を約１．５ｇ／ｄとして最高延伸倍率の
８５％で二次延伸し、第１表に示す単繊度約２デニール
のアクリル系繊維を得な。

次に、繊維長５ｍｍにカットした第１表に示すアクリル
系繊維１０ｇ、本パルプ１０ｇ、Ｃａ　（ＯＨ）２１０
ｇおよびＡＩ　２　（３０４）３１０ｇを水１０ｆｌに
添加し、撹拌した後、ポルトランドセメント３３０ｇお
よびシリカ粉末１３０ｇを加え、再度攪拌した。次いで
低速攪拌下でアニオン性ボリアクリルアミド系高分子凝
集剤２００　ｐｔ）ｍ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の金型内に移して濾過した
後、１００Ｋｇ／ｃｍ２つ圧力で１分間プレスして厚さ
約６ｍｍのグリーンシートを成形した。

このグリーンシートを７０℃の水中で前養生した後、オ
ートクレーブに移し、１２０〜１８０℃で２０時間水蒸
気養生を行い、比重が約１．３のセメント板を得た。こ
の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。

第１表から本発明の方法によって得られたセメント板は
高温の水蒸気養生で優れた曲げ強度が発現するのに対し
、アクリルアミドを共重合していないものは水蒸気温度
の上昇とともに曲げ強度は著しく低下するのが判る。

［発明の効果］ 本発明に係る繊維強化無機質製品の製造法は、アクリル
アミド系モノマを共重合成分とする高重合度のＡＮ系重
合体から構成された高強度でかつ、高温での耐アルカリ
性に優れたアクリル系繊維を補強繊維とし、高温の水蒸
気養生によって高結晶性の水和物を形成するので、得ら
れる繊維強化無機質製品は曲げ強度が高く、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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ９０モル％以上のアクリロニトリルと１０モル％以下の
   下記（ I ）式で示されるアクリルアミド系モノマから
   なる極限粘度が少くとも２．０のアクリル系重合体から
   構成され、かつ１０ｇ／ｄ以上の引張強度および１８０
   ｇ／ｄ以上の引張弾性率を有するアクリル系繊維と水硬
   性無機物質とからなる混合物を成形し、次いで１１０℃
   以上の水蒸気中で養生することを特徴とする繊維強化無
   機質製品の製造法。 ▲数式、化学式、表等があります▼………（ I ） （Ｒ＿１、Ｒ＿２およびＲ＿３は水素、またはアルキル
   基）