JPH04154652A - 無機質成形品の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、建築用部材として高強度で寸法安定性に優れ
た水硬性無機質成形品の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来、建築用無機質成形品、たとえばアスベストセメン
ト板、珪酸カルシウム板、軽量気泡コンクリート板（Ａ
　Ｌ　Ｃ）などのように、石灰質と珪酸質などからなる
水硬性無機物質が高温の水蒸気下のオートクレーブ中で
養生されるとトバモライトと呼ばれる高結晶性の水和物
が形成される。そして、このような高結晶性の水硬性無
機物質からなる屋根材、床材、外壁および間仕切り材な
どは優れた断熱性と熱的安定性が付与され、加えてその
乾燥収縮を少なくし化学的抵抗性を大きくすることがで
きると言われている。

したがって、このような高温の水蒸気中での養生を必須
とする上記高性能な水硬性無機成形品の補強用繊維とし
ては、アスベストや鉄筋などが使用されてきた。

しかしながら、天然素材であるアスベストは、そのほと
んどを輸入に依存しているため価格の変動が大きいのに
加えて、近年、該アスベストが健康、衛生上有害である
ことが明らかになったため、その使用が忌避ないし制限
されようとしている。

そこで、本発明者らは、先に特開昭６３−４５１５５号
公報において、高温の水蒸気中での養生、即ちオートク
レーブ養生に耐えるアスベスト代替繊維として、高強度
アクリル系繊維を亜硫酸ガスのような硫黄含有雰囲気中
で加熱硫化した硫黄含有アクリル系耐炎化繊維を提案し
た。

［発明が解決しようとする課題］ 一般に、プリミックス法において高強度な水硬性無機質
製品を得るにはセメントなど水硬性物質に添加する水の
量をできるだけ少なくして成形し、成形品中の空隙率を
減少させることが必要である。

ところが、水の添加量が少ないと水硬性物質の粘性が著
しく大きくなり補強繊維の分散が困難になる。そこで、
分散性を良くするため繊維長を短くすると、水硬性物質
との接着性が低下して十分な補強効果が得られないとい
う問題があった。

ところで、上記アスベスト代替繊維などは、アスベスト
に比べ、繊維径が著しく大きいため、ある程度繊維長を
大きくしないと十分な接着性、すなわち十分な補強効果
が得られない。そのため、この繊維径に対する繊維長の
比、すなわちアスペクト比としてはある値以上必要とさ
れる。たとえば、特開昭６２−２２３０４６号公報には
、繊維長５ｍｍ以下で、アスペクト比１００以上、好ま
しくは２００以上が記載されている。

そこで、本発明者らは、プリミックス法において水硬性
物質への分散性と接着性を改善し優れた補強性能を発現
するため、補強繊維とそのアスペクト比について検討し
た結果、本発明をなすに到った。

本発明の目的は、高強度で寸法安定性に優れた水硬性無
機質成形品を得るためのその製造方法を提供するにある
。

［課題を解決するための手段］ このような本発明の目的は、繊度が７デニール以下で、
かつアスペクト比が９０以下になるように切断された硫
黄含有アクリル系耐炎化繊維と水硬性物質との混合物を
成形し、ついでオートクレーブ養生をする無機質成形品
の製造方法とすることによって達成することができる。

［作用コ 以下、さらに詳しく本発明の製造方法について説明する
。

本発明に用いられる補強繊維は、オートクレーブ養生に
耐えること、すなわち高温の耐アルカリ性に優れ、かつ
水硬性物質に対し優れた接着性を発現する硫黄含有アク
リル系耐炎化繊維である。

該硫黄含有アクリル系耐炎化繊維（以下、単に耐炎化繊
維という）はポリアクリロニトリルの分子鎖中に硫黄結
合からなる環化構造および架橋構造を含むものである。

ここで、本発明に用いられる耐炎化繊維の具体的な製法
例を説明する。

まず、出発原料となるアクリル系繊維は特に限定される
ものではないが、高強度高弾性率の耐炎化繊維を得るた
めアクリル系繊維としても高強度高弾性率であることが
望ましい。たとえば重合度が極限粘度で少なくとも１．
５、好ましくは２゜０〜５．０の高重合度アクリロニト
リル（以下ＡＮと略す）系ポリマを使用し、引張強度が
少なくとも７ｇ／ｄ、好ましくは９　ｇ　／　ｄ以上、
更に好ましくは１０ｇ／ｄ以上のアクリル系繊維を形成
させることが望ましい。

次に、アクリル系繊維の製造に用いられるＡＮ系ポリマ
としては、ＡＮ単独または少なくとも９０モル％のＡＮ
と１０モル％以下の該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
などのカルボン酸及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の共重合
モノマを例示することができるが、これらの共重合モノ
マのうち硫化反応が速く、酸素による酸化劣化が少なく
、強度の高い耐炎化繊維が得られるアクリルアミド類が
特に望ましい。

これらのＡＮ系ポリマは、ジメチルスルホキシド（ＤＭ
ＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルア
セトアミド（ＤＭＡｃ）などの有機溶剤、塩化カルシウ
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
ボイズ以上、好ましくは３０００〜１００００ボイズ、
ポリマ濃度が５〜２０％の紡糸原液を作成する。

かくして得られた前記高重合度ＡＮ系ポリマの溶剤溶液
（紡糸原液）から、できる限り高強度高弾性率で、内外
構造差の少ない緻密な繊維を製造するためには、この高
重合度ＡＮ系ポリマの紡糸原液を紡糸口金を通していっ
たん空気などの不活性雰囲気中に吐出した後、吐出され
た該紡糸原液を凝固浴中に導いて凝固を完結させる、い
わゆる乾湿式紡糸法を採用し、高度に延伸することが望
ましい。

この乾湿式紡糸の具体的条件としては、紡糸原液を紡糸
口金面と凝固浴液面との距離が１〜２０ｍ　ｍ　、好ま
しくは３〜ｌＱｍｍの範囲内に設定された該紡糸口金面
と凝固浴液面とで形成される微小空間に吐出した後、凝
固浴へ導いて凝固させ、次いで得られた繊維糸条を常法
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℃の乾熱下に少なくとも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０．５〜７デニール（ｄ）、好
ましくは１〜５ｄの範囲内とするのがよい。

この繊度が０．５ｄよりも小さいと延伸工程での糸切れ
が多くなり、また７ｄよりも大きいと、高強度が望めな
いばかりか後述の加熱硫化工程において繊維断面方向に
硫化が不均一になるため好ましくない。

かくして得られたアクリル系繊維は、硫黄含有雰囲気、
たとえば二酸化硫黄、硫黄ガス、二硫化炭素、硫化水素
及び硫化カルボニル等の単独あるいはそれらの混合ガス
からなる硫黄含有ガスあるいは上記硫黄含有ガスと不活
性ガスとの混合ガスであって、特に二酸化硫黄は、アク
リル系繊維に対する反応性に優れ、かつ繊維断面に均一
に硫化することができるので好ましく用いられる。また
不活性ガスとしてはアクリル系繊維と化学反応を起こさ
ないガスであって、たとえば窒素、アルゴン、ヘリウム
、二酸化炭素、水蒸気などの単独あるいはそれらの混合
ガスを例示することができる。

次に、上記硫黄含有雰囲気中の硫黄含有ガスの温度は２
３０〜４００℃であって、その硫化工程の加熱は一定温
度条件下でもよいし、昇温下でもよく、またアクリル系
繊維束は緊張、定長、弛緩のいずれの条件でもよい。−
例として、第一段加熱を２３０〜２８０℃の温度範囲に
保たれた加熱炉中で行ない、第２段加熱を２８０〜４０
０℃の温度範囲内で、かつ段階的に昇温条件が設定され
た加熱炉中で硫化を完結させる方法を挙げることができ
る。

かくして得られた本発明に用いられる耐炎化繊維はその
硫黄含有量は少なくとも０．５重量％、好ましくは少な
くとも１．０重量％である。硫黄含有量が０．　５重量
％より少なくなると、オートクレーブ養生に耐えられず
補強効果が低下する。

また、硫黄含有量が多くなり過ぎると、耐炎化繊維の強
度が低下するので上限としては２５重量％以下、好まし
くは１５重量％以下である。そして、その引張強度は３
．５ｇ／ｄ以上、好ましくは４゜５ｇ／ｄ以上である 次に、耐炎化繊維の繊度は７デニール（ｄ）以下、好ま
しくは０．５〜５ｄである。ここで７ｄより大きいと高
強度が望めず無機質成形品に対し十分な補強性能が得ら
れない。また、繊維径に対する繊維長の比、すなわちア
スペクト比は９０以下、好ましくは５０以下である。こ
こで、アスペクト比が９０より大きいと水硬性物質への
分散性が悪くなり高い補強性能が得られない。このよう
な効果は繊維配合量が多くなると顕緒に現われる。

ところで、上記のアスペクト比を得るには繊維長として
は２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、さらに好ましく
は０．５ｍｍ以下にするのが良い特に、高速回転刃、リ
ファイナー、高速ハンマーおよび高速ジェット流などの
粉砕機によって０゜５ｍｍ以下の繊維長が３０重量％以
上、好ましくは５０重量％以上になるように切断された
耐炎化繊維が好ましく用いられる。このとき、繊維長の
制御は粉砕時間や粉砕機の出力を調節したり、径の異な
るスクリーンで分級することによって行なうことができ
る。

本発明に用いられる水硬性物質としては、石灰質および
珪酸質などの水硬性を有する無機物であって、たとえば
珪石、珪ソウ土、高炉スラグ、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類
が挙げられる。

また、無機質成形品に多孔性を与え、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
宜混合することができる。ざらに水硬性物質の流動性を
向上させるため、木材パルプ、アクリル系繊維や芳香族
ポリアミド繊維のフィブリル化、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。

かくして、上記の耐炎化繊維、水硬性物質および各種の
充填剤からなる配合物は水とともにミキサーで混合、混
練された後所望の形状に成形される。このとき、耐炎化
繊維の配合量は０．１〜１０重量％、好ましくは０．５
〜５重量％である。

また、ミキサーとしてはオムニミキサー、アイリッヒ、
ニーダ−およびモルタルミキサーなどが用いられる。さ
らに、成形方法としてはプリミックス法、すなわち重力
モールディング、プレス成形、インジェクションモール
ディングおよび押出成形などが用いられる。

ところで、水硬性物質に対する水の添加量（Ｗ／ｃ）は
５０重量部、好ましくは３０重量部である。ここで、水
の添加量が５０重量部より多いと高性能な無機質成形品
が得られない。

このようにして得られた成形物はオートクレーブ中に投
入され、１８０℃の水蒸気下で養生される。養生温度は
１８０℃を越える温度または１００〜１８０℃の温度範
囲を用いてももちろん問題ない。また、養生時間は上記
養生温度によって相違するが、３〜１５時間の範囲が用
いられる。

［実施例〕 以下、実施例により本発明の効果を具体的に説明する。

実施例１〜２、比較例１〜２ アクリロニトリル（ＡＮ）９９モル％とアクリルアミド
１モル％からなる極限粘度が３．２のＡＮ系共重合体を
ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）中で溶液重合し、得
られた紡糸原液を乾湿式紡糸した。凝固浴としては、２
０℃、５５％ＤＭＳＯ水溶液を使用した。得られた未延
伸繊維糸条を熱水中で５倍に延伸した後、水洗し１８０
〜２００℃の乾熱チューブ中で最高延伸倍率の９０％で
二次延伸し、繊度２デニール、強度１３．２ｇ／ｄ。

伸度１２．８％のアクリル系繊維を得た。

次いで、このアクリル系繊維を亜硫酸ガス２０％窒素８
０％の混合ガス中２９５℃で２０分間加熱硫化した。得
られた耐炎化繊維は、繊度２デニール、強度９．２ｇ／
ｄ、伸度１０．３％、硫黄含有量３．２重量％であった
。

この硫黄含有アクリル系耐炎化繊維を繊維長１．２．５
ｍｍに切断し、繊維長５ｍｍの切断糸の一部を高速回転
刃を用いた粉砕機で繊維長０．　５ｍｍ以下が８３重量
％を占める粉砕糸とした。

次に、これら切断糸および粉砕糸を１重量％、メチルセ
ルローズ２重量％およびセメントとフライアシュからな
る水硬性物質９７重量％をアイリッヒで混合した後、水
を２０部添加し混練した。

得られた粘度状物を押出成形し、湿潤状態に２４時間放
置した後１８０℃のオートクレーブ中で５゜５時間水蒸
気養生した。

得られた成形板を気乾状態で曲げ強度および衝撃強度な
どを測定した。

その結果を第１表に示した。

かかる第１表から、本発明によって製造された成形板は
補強性能に優れていることがわかる。

［発明の効果コ 本発明にかかる無機質成形品の製造方法は、補強繊維と
して繊度が７デニール以下で、かつアスペクト比が９０
以下の硫黄含有アクリル系耐炎化繊維を用いることによ
って、プリミックス法、すなわち水の添加量が少なく粘
度の大きい水硬性配合物を成形するにおいて水硬性物質
に対し優れた分散性と接着性が得られるので、高強度で
衝撃強度の大きい繊維強化無機質成形品を製造すること
ができる。

したがって、本発明によって製造される無機質成形品は
建築材料、土木材料など多くの用途にその優れた性能を
活用することができる。

特許出願大東し株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊度が７デニール以下で、かつアスペクト比が９
   ０以下になるように切断された硫黄含有アクリル系耐炎
   化繊維と水硬性物質との混合物を成形し、ついでオート
   クレーブ養生することを特徴とする無機質成形品の製造
   方法。
2. （２）硫黄含有アクリル系耐炎化繊維のアスペクト比が
   ５０以下であることを特徴とする請求項第１項記載の無
   機質成形品の製造方法。
3. （３）水硬性物質に対する水の添加量が５０重量部以下
   であることを特徴とする請求項第１項または第２項記載
   の無機質成形品の製造方法。