JPH0580425B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

＜産業上の利用分野＞ 本発明は、石綿及びパルプ類を全く使用せず、
特定の極細繊度の有機合成繊維及び特定の通常繊
度有機合成繊維と無機分散剤、高分子凝集剤を用
いた生産性の高い、性能の優れた水硬性無機質抄
造製品（以下抄造製品と略記）及びその製造方法
に関するものである。 ＜従来の技術＞ 抄造製品は、石綿スレート板の如く石綿を含有
しているが、石綿はかゝる製品の抄造性及び物性
を経済的に確保するうえで重要な役割を有する。
しかし近年石綿による健康障害が明確となり、石
綿を全く含まない抄造製品が強く求められ、その
経済技術の開発が盛んにおこなわれている。抄造
製品製造方法の典型的な例はハツチエツク法（丸
網法）であり、かゝる方法における石綿の役割は
上述の如くセメント粒子捕捉等の抄造性を付与す
ること及び曲げ、引張り強度、衝撃強度等の補強
や不燃性（JIS表面試験）等の物性を改善するこ
とである。抄造製品における石綿代替は、石綿が
優れた特性を有するので非常に困難を伴い、一種
の物質で代替することは不可能であることが当業
界では常識となつている。抄造性付与と物性の改
善はかなり異なつた特性を要求されるので、それ
ぞれ別の物質で石綿代替をはかる提案がほとんど
である。 物性の改善即ち補強という観点からは、ポリビ
ニルアルコール系繊維、ポリアクリロニトリル系
繊維、アラミド繊維等の有機合成繊維や耐アルカ
リガラス繊維等の無機繊維が用いられ、なかでも
ポリビニルアルコール系繊維、ポリアクリロニト
リル系繊維が優れた補強効果を有するので注目さ
れ、石綿代替素材としてヨーロツパを中心にかな
りの量が使用されている。 一方、抄造性付与における石綿代替という観点
からは大多数が天然パルプを使用するという提案
である。しかしながら、かかる天然パルプを用い
た抄造製品はパルプ自体の劣化、吸水性あるいは
可燃性のために耐久性、寸法安定性、凍結融解安
定性、不燃性に問題を有している。かかるパルプ
の問題点を解決するためにいくつかの提案がなさ
れている。例えば特開昭60−5049号公報に記載さ
れた発明はパルプの叩解度をかなり上げてセメン
ト粒子の捕捉性を向上させてパルプ使用量を減少
しパルプ使用に伴う問題を軽減しようとするもの
であり、セピオライト、ベントナイトのような膨
潤性のある無機フイラー等を用いてパルプとの相
互作用によりセメント粒子捕捉効果を上げるとい
う技術も併せて提案している。本発明者等も天然
パルプ及び助剤について種々検討した結果、抄造
製品を安定に抄造するには３％程度のパルプは必
要不可欠であるという結論に到達した。かかる量
のパルプの存在は既述の如きパルプの悪影響を排
除できるものではない。 一方天然パルプそのものを合成パルプにより代
替しようという試みもなされている。例えばポリ
オレフイン系合成パルプによる代替があるが、形
状的には石綿に似ているものの、セメントとの親
和性に乏しいため捕捉効果が不充分であり、さら
にパルプの強度ヤング率が低いうえにセメント硬
化体との接着性がよくないので補強硬化に全く寄
与しない。アラミド系合成パルプの検討もなされ
ているが、ポリオレフイン系パルプと同様にセメ
ントとの親和性に乏しいために捕捉硬化が低く、
又繊維の強度そのものは高いがセメントとの接着
に乏しいため補強効果が小さく、加えて非常に高
価である。本発明者等はかかる状況下で、石綿、
パルプを含有しない抄造製品を経済的に得るため
に鋭意研究を重ねた結果、特願昭59−18063号出
願の発明に到つた。即ち繊度0.5デニール（以下
drと略記）以下の特定の物性を有する極細ビニロ
ンを用いた抄造製品及びその抄造方法であつて、
かかるビニロンと凝集剤の組合せにより驚くべき
ことにパルプを全く使用せずとも安定に抄造が出
来るうえに極細ビニロンのすぐれた補強効果によ
り物性もほゞ満足すべきものが得られるという従
来の常識を打破つた画期的な技術である。即ち、
極細ビニロンはセメント粒子の捕捉性等の成形性
付与効果と物性改善効果を併せもつすぐれた石綿
代替素材である。 しかしながらその後の検討を進めているうちに
以下の問題点があることが明確となつてきた。第
１極細繊維の分散性が悪く、商品としては問題で
ある。これは極細繊維が通常dr（2dr付与）の繊維
に比し、同じアスペクト比でも単繊維本数が圧倒
的に多く、従つて繊維同志が凝集しやすく、セメ
ント等の他の固形分と分離しがちとなることに起
因する。その結果抄造に際し繊維がフリースの表
面（裏面）に集まりやすくなつてフリース層間の
剥離や表面の毛羽立ちによる外観不良、補強性の
低下等の問題点を惹起することになる。かゝる問
題に対し、昭和60年10月１日付出願の発明により
解決を試みたが、効果は大きいものの実用上は未
だ不充分であることが判明した。第２は抄造製品
のたわみが小さく、従つて靭性不足から耐衝撃性
が低下するという問題である。 以上の如き種々の問題点を解消すべく鋭意研究
の結果本発明到達した。 ＜発明が解決しようとする問題点＞ 本発明は、石綿、パルプのいづれも実質的に含
まず、曲げ、引張り強度にすぐれ、靭性のある経
済的な抄造製品を提供するものである。 ＜問題点を解決するための手段＞ 本発明は、繊度0.05〜0.5dr、強度６ｇ／dr以
上、アスペクト比200〜1500の極細有機合成繊維
（以下極細繊維と略記）(A)0.1〜1.5％（抄造固形
分中の重量％を意味し以下特に断らない限り同じ
とする）と繊度0.6〜20drで他の物性は極細繊維
と同じ通常繊度有機合成繊維（以下通常dr繊維と
略記）(B)0.5〜５％及び0.01〜５％の無機分散剤、
高分子凝集剤、水硬性無機物よりなり、Ａ＋Ｂが
0.6〜6.5％、Ａ／Ｂが0.1〜1.0である抄造製品と
その製造方法である。 本発明の第一の要件は上述の如く特定の極細繊
維と特定の通常dr繊維とを特定の比で特定量用い
ることにある。極細繊維はすぐれたセメント捕捉
性等の成形性付与効果と補強効果を有するが、分
散しがたいために本来有する効果を引出しにくい
こと及びセメント等との接着性がよすぎるために
抄造製品のたわみが小さく靭性に欠けるという問
題がある。そこで極細繊維を比較的低添加量にし
て、通常dr繊維との組合せを検討したところ、極
細繊維の添加量が低い範囲内において、通常dr繊
維との和及び比を特定することにより、後述の無
機分散剤の効果も相まつて予想をはるかに越えた
すぐれた分散性の確保と靭性向上がはかれること
が明確となつた。 極細繊維は、繊度が0.05〜0.5dbr、強度６ｇ／
dr以上、アスペクト比200〜1500、添加量0.1〜
1.5％でなければならない。繊度が0.5dr以上にな
るとセメント等の捕捉効果が低下し、0.05dr未満
では繊維自体の生産が経済的に出来ないし、又本
発明によつても分散性が悪く補強性の低下を招
く。好ましくは0.1〜0.3drである。強度は６ｇ／
dr以上は必要でそれ以下では補強効果が低下す
る。アスペクト比は200〜1500、好ましくは、300
〜800である。200未満では補強効果が低下し1500
を越えると分散性が極端に低下し好ましくない。
添加量は0.1〜1.5％と比較的低添加量がよく、よ
り好ましくは0.3〜0.7％である。0.1％未満ではセ
メント捕捉性が低下し、1.5％を越えると分散性
が低下し好ましくない。極細繊維としては有機合
成繊維であつて上記要件を満せば何でもよいが、
セメント等の水硬性物質との接着性にすぐれたポ
リビニルアルコール系繊維、ポリアクリロニトリ
ル系繊維が特に好ましく用いられ、それぞれ単独
あるいは併用使用してもよい。 通常dr繊維は、繊度が0.6〜20dr、強度６ｇ／
dr以上、アスペクト比200〜1500、添加量0.5〜
5.0％でなければならない。繊度が0.6dr未満では
靭性のある板材が得られず、20drを越えると補強
効果が小さくなる。強度、アスペクト比について
は極細繊維の場合と同じ理由で上記範囲が好まし
い。添加量は0.5％未満では補強効果、靭性向上
効果に乏しく、５％を越えると分散性が悪化して
好ましくなく、又経済的でもない。通常dr繊維と
しては有機合成繊維であつて上記要件を満せばよ
いが、極細繊維と同様な理由でポリビニルアルコ
ール系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維が特に
好ましく用いられ、単独使用でもよいし併用して
もかまわない。 本発明で最も重要な要件は、かくの如き極細繊
維Ａと通常dr繊維Ｂの和Ａ＋Ｂが0.6〜6.5％、そ
の比Ａ／Ｂが0.1〜１であることである。Ａ＋Ｂ
が0.6％未満では曲げ、引張り強度等の補強効果
が小さく、靭性向上効果も乏しく、6.5％を越え
ると分散不良となつて好ましくなく、さらに経済
的でもない。又比Ａ／Ｂは0.1〜１、好ましくは
0.2〜0.5の時に限つて両者の分散性が非常によ
く、曲げ、引張り強度向上効果が著しく、靭性も
顕著に改善され、衝撃強度向上効果が大となり、
又耐久性のある板材が得られる。かかる効果はそ
れぞれ単品の効果の和をはるかに越えるものであ
つて、その理由はわからないが本発明の要件を満
した時にのみ得られる相乗効果以外の何ものでも
ない。 本発明の第２の要件は極細繊維や通常dr繊維の
分散性を向上し、セメント等他の固形分と均一に
混合した抄造スラリーを得るために特定の無機分
散剤を使用することである。本発明の無機分散剤
とはセピオライト、アパタルジヤイト、パリゴル
スカイト、ナトリウムベントナイト（以下セピオ
ライト等と略記）であり、これ等を１種又は２種
以上の組合せて使用する。該無機分散剤の添加量
は0.01〜５％が好ましい。0.01％未満では極細繊
維等の分散効果が乏しく、また５％を越えるとス
ラリーの粘性が高くなりすぎて丸網上でのれや
フリースの脱水性が低下しメーキングロールでの
水割れ現象を呈し、さらにプレスがかゝりにくゝ
なり製品の嵩比重が低下し、補強効果の低下、吸
水性増大に伴う寸法変化の増大、凍結融解安定性
の低下等の問題を引起こし、加えて経済的にも不
利になる。１％を越えると分散効果はほとんど変
らないので、無機分散剤添加のマイナス面、経済
性を考慮すると0.1〜１％がより好適な範囲であ
る。なお無機分散性は、予めコロイド状に離解、
分散したものを使用する方がより効果的である。 第３の要件は高分子凝集剤を用いることであ
る。高分子凝集剤はセメント等の固形分の捕捉性
を高めるうえで欠くことのできない必須成分であ
る。種類としては市販のものでよく、特にアニオ
ン系の高分子凝集剤が好適である。添加量は抄造
固形分に対して５〜500ppmがよく、より好まし
くは50〜220ppmである。5ppm未満では固形分の
凝集作用に乏しく、500ppmを越えると凝集しす
ぎて水性があまりにも良く、抄造槽でのヘツド
差がとれず均一なシートが形成されないし、フエ
ルト汚れを起こしたり、又経済性の面からも好ま
しくない。 水高性物質としては普通ポルトランドセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセ
メント等のセメントを用いることが出来る。さら
に半水石こう、２水石こうとスラグあるいはこれ
等とセメントとの混合使用も可能である。 その他の添加剤として抄造製品の工程通過性、
成形性や性能の改善あるいはコストダウンを目的
とした物質を併用することも可能である。例えば
層間剥離防止、メーキングローラーへの沿形性、
表面平滑性等の付与を目的として、直径又は繊維
長が１×10^-2〜１×10^-4mmの微細無機物を併用す
ることが出来る。かゝる物質の代表例に重質タン
カル、軽質タンカル等の天然または合成の炭酸
塩、カオリン、クレー、シリカフユーム（シリカ
フラワー）、タルク、フライアツシユ等や繊維状
のワラストナイトがある。直径又は繊維長が上記
範囲を越える場合は粉砕して用いればよく、また
添加量は１〜20％が好ましい。本発明のセピオラ
イト等は１％以上の範囲においてはかゝる物質と
同様な効果を有しており、従つてかゝる範囲にお
いては上記物質でセピオライト等を置き換えるこ
とも可能である。その他軽量化剤（例えば発泡パ
ーライト、シラスバルーン、発泡剤）、膨張剤、
金マイカ、白マイカ、蛇紋岩、硅砂等を添加する
ことが出来る。また繊維質としてロツクウール、
スラグウール、セラミツクウール、ガラス繊維粉
末等を用いることも出来る。さらに合成パルプ、
天然パルプも使用してもかまわないが、本発明の
目的からして出来るだけ使用しない方が望まし
い。 本発明の抄造方法は、従来の一般的な抄造方法
に従つて行われるものであつて、極細繊維、通常
dr繊維、無機分散剤等をパルパー等の通常のミキ
サーで混合分散した後セメントを投入し、10〜30
％程度の抄造スラリーとする。該スラリーを高分
子凝集剤及び割水を添加しつつ、丸網又は長網上
に抄き上げた後は常法によつて所定の抄造製品と
なすものである。高分子凝集剤は抄造槽の直前で
添加することが好ましく、凝集剤を添加した後は
生成した凝集体が破壊するような強力な機械的撹
拌を与えてはならない。 無機分散剤は好ましくは有機合成繊維、セメン
トと共に混合、撹拌することであり、最も均一な
スラリーが得られ、該スラリーに凝集剤を添加す
ることにより、均一な凝集体となつて、抄き上げ
られる。同時に添加、混合、撹拌が出来ない場合
は、少くとも凝集剤を添加する以前に添加しなけ
ればならない。凝集剤添加後では本来の分散効果
を発揮し得ない。 本発明は極細繊維と通常dr繊維の比を特定し、
さらに無機分散剤との組合せにおいて、分散がむ
づかしい極細繊維の分散性を予想をはるかに越え
る程度に改善し、さらに物性的にも曲げ、引張り
強度の向上のみにならず予想以上の靭性改善をも
たらし、衝撃強度、耐久性の向上をはかることが
可能となり、石綿、パルプを含まず、性能のすぐ
れた抄造製品に対するニーズに充分応え得るもの
である。 以下実施例をもつて本発明を詳細に説明する。 実施例、比較例 丸網湿式抄造試験機（ハチエツク式）にて表−
１に記載の配合組成で抄造した。 (i) 使用原料の説明 PVA極細繊維；0.20dr、引張り強度14.8ｇ／
dr、ヤングモジユラス310ｇ／dr、繊維長４mm
に切断したもの。 PVA通常繊度繊維；1.8dr、引張り強度14.0
ｇ／dr、ヤングモジユラス315ｇ／dr、繊維長
６mmに切断したもの。 セピオライト；ミルコンSS（昭和鉱業社製） シリカフラワー；SFパウダー（日本重化学
社製） パルプ；NUKP（カナデイアンフリーネス
100mlに叩解したもの） セメント；普通ポルトランドセメント 凝集剤；サンフロツクAK−100（三洋化成社
製） (ii) 配合組成；表−１にまとめた。 (iii) スレート板の製造方法 スラツシヤー付パルパーに白水を入れ所定量
のあらかじめコロイド状に離解分散したセピオ
ライトならびにシリカフラワーを添加撹拌後
PVA極細繊維、PVA通常繊度繊維を添加し、
最後に普通ポルトランドセメントを加えて約３
分間撹拌後チエストへ移送し抄造用スラリーと
する。この時の固形分濃度は約10％である。か
かるスラリーを１ｇ／に溶解した凝集剤を
100ppmになるように抄造槽前のミキシングボ
ツクスに添加し必要量の白水を添加混合して抄
造槽（バツト）へ導入し、60メツシユの丸網に
て抄きあげ、メーキングロールに巻き取り、切
断後の生板を75Kg／cm²で加圧成形して６mm厚さ
のスレート板とした。しかる後50℃で24時間養
生後、室温で４週間気中放置した。 (iv) 評価方法 分散状態；繊維状物質の分散状態を意味し、
抄造スラリーを丸網へ抄き上げる際の丸網上の
デコボコ状態を観察し、デコボコの少い非常に
良好な状態を◎、デコボコの多い分散不良状態
を×とし、その間を２ランクにわけて○、△と
した。 バツト水位；充分均一に抄きあげ可能な場合
を○、水位がほとんどとれず均一に抄きあげる
ことが出来ない場合を×、その中間ランクを△
とした。 抄造歩留り；セメント及び無機分散材、補強
繊維等の抄造スラリー中の固形分の捕捉率であ
る。抄造槽に流入するスラリー濃度（W₁）と
排出される排水濃度（W₂）から算出した。 抄造歩留り（％） ＝｛１−Ｃ丸網排水中の固形分濃度（W₂）／抄造槽流
入固形分濃度（W₁）｝ ×100 層間剥離；メーキングロール後の生板を手で
層間を剥離させることにより定性的に判断し
た。層間が不明確で剥離し難い状態を○、簡単
に剥離する状態を×、その中間を△とした。 かさ比重；JIS A5418に準拠し、試験片をか
きまぜ機付空気乾燥器に入れ、105℃±５℃で
24時間乾燥後の重量と体積から求めた。 曲げ強度；JIS A1408「建築ボード類の曲げ
試験法」に準拠して測定し、抄造方向（タテ方
向）とその直角方向（ヨコ方向）の平均値で示
した。但し試験片の大きさは幅2.5cm、長さ10
cmとしスパン５cmで測定した。なお抄造歩留り
が変わると補強繊維の配合量が実質的に変化し
たことになるので抄造歩留りを97％になるよう
に補正を加えた曲げ強度を示した。 たわみ；曲げ強度測定時に最大応力時の中央
部の最大たわみを示した。 衝撃強度；JIS K7110のIzod試験法に準拠し
て抄造方向のみをノツチなしで測定した。なお
曲げ強度の場合と同様抄造歩留りの影響を補正
して示した。 長さ変化率；JIS A5418に準拠し、60℃一昼
夜乾燥したものを基準とし20℃一昼夜水に浸浸
した吸水時の長さを測定し変化率を求めた。 吸水率；JIS A5403に準拠し試験片を20℃一
昼夜水に浸漬後表面の水分をふきとり重量を測
定後、105℃で一昼夜乾燥後吸水率を算出した。

【表】 実施例ではいづれも繊維の分散性にすぐれ抄造
歩留りが高くバツト水位が取りやすいために、層
間剥離のない、外観品位のすぐれた均一なスレー
ト板が得られた。又曲げ強度、衝撃強度が比較例
に比し、顕著に高いことが明白である。 比較例のテストNo.５はパルプを用いた通常dr繊
維補強スレート板であるが、抄造性は比較的良好
なるもパルプを使用しているので吸水率、長さ変
化率が悪化しさらに耐久性、耐ひび割れ性、不燃
性の悪化が予想される。No.６は極細繊維のみを用
いた比較例であつて、抄造歩留りは高いが、繊維
の分散状態があまりよくなく、層間剥離気味で外
観があまりよくなく、さらにたわみが小さく衝撃
強度が低い。No.７は本発明の構成成分のうち、無
機分散剤としてのセピオライトを添加しない例で
あるが、極細繊維と通常dr繊維の比を適当な範囲
にしても繊維の分散性が不充分であり、その結果
層間剥離や製品の外観不良を惹起し、補強効果も
思つた程上がらない。セピオライト等の無機分散
剤が本発明にとつて不可欠であることが明白であ
る。No.８は本発明の構成のうち、凝集剤を使用し
なかつた例であるが、抄造歩留りが著しく低下
し、連沿運転が不可能であつた。No.９及びNo.10は
極細繊維と通常繊維の比率が本発明の範囲外であ
る比較例である。No.９は極細繊維が少なすぎるた
め、通常dr繊維の分散が悪化し、さらに抄造歩留
りが著しく低下し、パツト水位もとれず、均一な
スレート板を得ることが出来ず、又製品物性も劣
つた。No.10は極細繊維の比率が高すぎるために抄
造性、製品物性共に極細繊維単独のNo.６に近く好
ましくない。No.11は極細繊維を本発明の範囲を越
えて添加した例であつて、通常dr繊維の比が本発
明の範囲にあつても著しい分散不良をきたし、バ
ツト水位が低下し、層間剥離も発生して不均一で
外観不良のスレート板しか得られなかつた。 以上の如く、本発明の実施例は比較例に比し、
抄造性、スレート板物性において著しい差がある
ことが理解できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊度0.05〜0.5デニール、強度がデニール当
   り６ｇ以上、アスペクト比200〜1500の極細有機
   繊維(A)が抄造固形分に対して0.1〜1.5重量％、繊
   度0.6〜20デニール、強度がデニールあたり６ｇ
   以上、アスペクト比200〜1500の通常繊度有機合
   成繊維(B)が0.5〜5.0重量％、無機分散剤0.01〜５
   重量％、高分子凝集剤５〜500ppmからなり、か
   つＡ＋Ｂが0.6〜6.5重量％、Ａ／Ｂが0.1〜１であ
   る水硬性無機質抄造製品。 ２ Ａ／Ｂが0.2〜0.5である特許請求の範囲第１
   項記載の無機質抄造製品。 ３ 有機合成繊維Ａ、Ｂがいづれもポリビニルア
   ルコール系繊維及び／又はポリアクリロニトリル
   系繊維である特許請求の範囲第１〜２項のいづれ
   かに記載の水硬性無機質抄造製品。 ４ セメント等の水硬性物質に、繊度0.05〜0.5
   デニール、強度がデニール当り６ｇ以上、アスペ
   クト比200〜1500の極細有機合成繊維(A)を抄造固
   形分に対して0.1〜1.5重量％及び繊度が0.6〜20デ
   ニール、強度がデニール、強度がデニールあたり
   ６ｇ以上、アスペクト比200〜1500の通常繊度有
   機合成繊維(B)を0.5〜5.0重量％、かつＡ＋Ｂが0.6
   〜6.5重量％、Ａ／Ｂが0.1〜１を満足する有機合
   成繊維と無期分散剤0.01〜５重量％を加えたスラ
   リーに高分子凝集剤５〜500ppmを抄造槽以前の
   工程で添加することを特徴とする水硬性無機質抄
   造製品の製造方法。 ５ Ａ／Ｂが0.2〜0.5である特許請求の範囲第４
   項記載の無機質抄造製品の製造方法。 ６ 有機繊維Ａ、Ｂがいづれもポリビニルアルコ
   ール系繊維及び／又はポリアクリロニトリル系繊
   維である特許請求の範囲第４〜５項のいづれかに
   記載の水硬性無機質抄造製品の製造方法。