JPS5943112A - ポリビニルアルコ−ル系合成繊維の製造法 - 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】 本発明は，ポリビニルアルコール（以下ＰＶＡと略記す
る。）系合成繊維の製造法に関するものであり，更に詳
しく（徒セメント補強材として好適なＰＶＡ系合成繊維
の製造法に関するものである。

ＰＶＡ系合成繊維の湿式紡糸法としては，第一にＰＶＡ
系水溶液を硫酸ナトリウム（以下ボウ硝と略す。）等の
飽和水溶液の凝固浴に紡出する方法が知られている。こ
の方法で得られる繊維の横断面は馬蹄形で二重構造を有
ｌ〜てｂる。ただ，この繊維ｔま強度及びヤング率がそ
れほど高くないのでセメント等の補強材としては充分な
効果を有するものではない。第二にＰＶＡ系水溶液を濃
厚力性アルカリの凝固浴に紡出する方法が知られている
。この方法で得られる繊維は高い強度及びヤング率？有
するが，繊維の横断面は円形である。第三にＰＶＡ水溶
液にキレート架橋が成立するホウ酸や銅塩等を添加し少
量のカ性アルカリと飽和ボウ硝水溶液の凝固浴に紡出す
る方法が知られている。この方法で得られる繊維の性能
は高い強度及びヤング率を有するが，ｆＲ卸の横断面Ｉ
ｔｓＩ靖円形である。

一方，セメントをベースにした成形品，各種構築物等に
必要とされる材料特性としては曲げ強度，衝撃強度及び
ひび割れ強度等があげられ．このグこめ各種の補強材が
使用されている。すなわち，補強材として無機繊維や有
機繊維をセメントマトリックスの中に分散さすことが行
われている，．無機繊維としそは石綿を配合したスレー
ト板が代表的であり，又耐アルカリガラス繊維を配合し
たガラス繊維強化セメント成形品．ある１いは鋼繊維等
を補強材としたセメント成？形品も知られている。一方
，有機繊維としてはポリエチレン系．ＰＶＡ系あるいは
ポリプロピレン系等の合成繊維も一部補強材として使用
されている。

しかしながら・石！ＶＣ″Ａては発ガ７性物質と認定さ
れ健康障害の問題があり．．又供給のすべてを輸入にた
よっており不安定アあるという問題がある。又スレート
板は性能面で衝撃強度が．低いという問題がある。又，
耐：アルカリガラス繊維は耐アルカリ性がそれ程完全で
はなく，セメント成形後時間と共に曲け強度が低下する
という問題があるので，その用途はカーテンウオールや
外壁バネルＫ使用され非構造材に限定されているし，又
作業性についても皮膚障害が発生するという問題がある
。一方，合成繊維については前記ＰＶＡ系合．：成＊’
Ｍに見られる如く繊維の横断面形状が円形や．．楕円１
２．杉あるいは馬蹄形であるのでセメントとの接“’Ｉ
Ｍ種”’ＪＥ％（，又ヤング率がセメントマトリックス
より小さいためにひび割れ強度に問題を残しているジこ
れに対し，繊維横断面異形化ＰＶＡ系合成繊維として，
！Ｉ？開昭５６−１４０１１３号公報に炭酸カルシウム
等，特開昭５６−１５４５１３号公報に硫酸マグネシウ
ム等を混合紡糸する方法等が提案されて″′４が・紡調
が不安定１あり・又混合物？一部が浴中に溶出するため
湿熱浴の管理が繁雑であるという問題がある。

繊維による七メ．ント成形品等の補強に際しては．繊維
の強度及びヤング率が高く仝れば成形品の曲げ強度も高
くなることが一般に認められており，又繊維とセメント
との接着強度が高くなればなる程その補強効果がより充
分なものとなることも一般に認められている。

そこで本発明者らは，耐アルカリ性が良好で．強度及び
ヤ・ング率が高く，セメントとの接着性が良好でセメン
トの補強効果が優れ，かつ健康障害や皮膚障害がない繊
維を生産管理・も容易に製造する方法を提供することを
泪的と．・して鋭意研究の結果．ホウ酸又は銅塩を含？
有するＰ■・Ａ系紡糸原液を特定の凝固浴中に紡出し．
？繊維を・製造することによって上記の泪的が達成でき
るという事実を見い出し．本発明に．到達したもの・・
である。

すなわち本発明は・，ホウ酸又は銅塩を添加したＰＶＡ
系紡糸原液をが性アルカリ′濃度（ＸＩｌ／ｔ）及び脱
水性塩類濃度（Ｙ１１／ｔ）が下記（ａ）．（ｂ）−（
ｃ）式の条件を同時に満足する凝固浴・中に紡出し，つ
いで常法の中和，湿熱処理を行った後，水洗，乾燥し．
更Ｋ熱延伸を施すことを特徴とするＰＶＡ系合成繊維の
製造法である。

Ｙ≦４１５−１．６８Ｘ（ａ） Ｙ≧８５０−５Ｘ（ｂ） Ｙ≧１８５−０．５８Ｘ（ｅ） 本発明によれば，従来のＰＶＡ・系合成繊維のような馬
蹄形，ｔｉｌ！円形あるい？は円形の横断面の場合忙は
見られなかった角のある横断面を有し，しかも場合によ
っては１〜３ミ久ロンの突起を有する繊維が得られる。

本発明の方法によってＰＶＡ系合成繊維を製造するには
，紡糸原液としてホウ酸又は銅塩を添加したＰＶＡ系紡
糸原液を用いることが必要である。

本発明に用いられる銅塩としては，たとえば硫酸第一？
銅，硫酸第二銅，硝酸銅などの水溶性銅塩があげられる
が．特に好ましいのは硫酸第二銅である。ホウ酸又は銅
塩の添加量はＰＶＡに対し０．３〜４重量係，好ましく
は０．６〜２重量チである。

本発明に用いるＰＶＡの好ましい平均重合度は１０００
〜２５００，特に１３００〜１８００である。ＰＶＡｏ
ケン化度は特に限定されないが９９．５〜９８モルチの
ものが好ましい。紡糸原液中のＰＶＡの濃度は１０〜２
５重量チ．特に１４〜２０重量チが好ましい。紡糸原液
のＰＲは原液がアルカリ性となるとゲル化が起こり，一
方，あまり低くなりすぎると装置等の腐蝕の問題が発生
するので４．０〜５４８の範囲が好ましい。

本発明においては，かかる紡糸原液を．カ性アルカリ濃
度（ＸＩ／ｔ＞及び脱水性塩類＃′度（Ｙ１／ｔ）が前
記（ａ）−’（ｂ）．（ｃ）式の条件を同時に満足する
・従固浴中に紡出することが必要である。

第１図は本発明の凝固浴糸件を示ずグラノであり，タテ
軸１・：ｊ−脱水性塩類（／ａＩＮＦ（Ｅ／／，），ヨ
コ軸は力性アルｌｉｌ濃度（９／／）であり，斜線で囲
まれた部分が本発明のνｆ固浴須域である。

カ性アルカリとしてｖ」．たとえばカ性ソーダ．カ性カ
リが好土し〈用いらわ、る。カ性アルカリの濃度か１３
１９／ｔ未イγ４の場合・は．得られる繊テ．｛［の横
断而が１１′１円形であり．一方２０９ｇｌｔを越える
』希合は購断面が円形である。脱水性塩類と１〜て（づ
：，７’Ｃとえばボウ硝．硫酸カリウノ・，硫酸亜鉛，
値酸マグネシウム，硝酸ソーダなどが川いられるが，！
［♀に好斗しいのＣ・よボウ硝である。脱水性塩類の濃
度１４力性アルカリか１３０Ｅ／ｔの場合２００９／ｔ
でほぼ飽和に達【２．一方６４ｊｉ／Ｌ未満の場合は紡
調が悪い。（ａ．）５（．：Ｕ、！〕高’６：λ度のカ
性アルカリあるいは脱水｛’ＬｊＸＫ類ｋ・含むｊ′ｆ
固浴は脱水性塩類がほぼ飽和に達［７ていｌ）Ｌｉ’）
で作成できプｒい１−２，又（ｂ）式及び（ｅ）式より
カ性アルカリあるい（ｒま脱水性塩類が低（農度の場含
ぱ得られる繊、イｔの債助而が円形ないし楕円形とｋる
。凝固浴の温１｛（は３５−５５℃：．行に４０〜５５
℃が好一ましい。

木発明Ｖこおいては。凝固浴を出た糸条を常法１（より
中和，湿熱処理を行った後．水洗．乾燥し，更に熱４！
Ｆ；伸する。熱ク１ｒ′．伸（で続いて２０旧：以十，
ｙ要すれば好才し〈は２３０〜２．５０Ｃで熱処理する
。

本発明の方法に。しり｛！！’ｖ：ｈるＰｖ八系合成恢
肩ずは？）．水性で，酊アルカリ性なのでセメントマト
リノクスに充分・馴み．かつセメントマトリックス中で
も侵されない。又高い：：ＩＩｒＩＸリ，ヤング率を有
（７ていＺ）。従一って９このｓ：＊．ｐｘイｐで補強
さナシ／ｒ．セメント成形晶（．ｌｉ：匣Ｊ７−／辷曲
げｒｊｉａ度及びひび１１、＋ｊｈ．強度を４１′干ろ
。

又．本発明の方ｌ，りにより得らノ１，／ζ性Ｎ１１邑
従フ１クの馬蹄形，１貰円形及び円形の横１新而と＆；
ｔｌＡなる異形化された１１゛＾断而４・有する。従一
）て．」＝メントに混和された場合，投錨効果によりセ
メントとの接着効果を発揮するものである。又，イ！！
られた慮託は１１４度な伸１７）：′７ｔ有ずるので耐
衝撃件ｄγ善にも効果がある。

本発明の方法により得らハ，た熾１ｆ．ｆ［を｛ｉｌ．
ｊ川Ｌ？５ｉ！式抄造法でセメント積層板を成形する場
合の繊維添加量０寸，セメントマトリックス中での繊糸
ｔの分散性と曲げ強度乃び衝慇強度を考慮すると，好斗
１，〈は（１３〜２５Ｍ〔惜チ，とくに０．５〜２重Ｅ
λ係が，１′｛好である。

以１−゛，実ＩＸ（口ｌＪリをあげて本発明をさらに具
体的に説明する。

尚，繊だ１補強セメント板の作成と性能測定ｒ：ｌ：，
ＰＶＡ系合成糊λｚＩｆと（２て６ｍｍｌ）こ切断した
ものを４！・用Ｌ，以｝のとおり行った。

（１）曲げ強１戊，四性，衝撃強度 繊維２２＠部，バルプ３重ト」．部，スペシｒルクレイ
１０重ｔ部峻び普；ｌｊｌボノレトランドセメント８５
重Ｍ部を混合し２．湿式抄造法（ｌζてセメン｝ｆ一ｔ
層板を成形し，次いで２旧〕，湿空中で２８１１間養生
１−７セメント板を作成した。このスレート板について
ｔｉｔ口げ強度，シャルピー衝撃強度を測定した。尚靭
性Ｃ↓曲げ強度測定チヤ−１一紙より面積比で示した。

（２）ひび割れ強度 ｉ．：ＲＡＪｋ．普通ボルトランドセメント，硅砂５号
及び水を０．００３対１対２対０．５の重ｈ［割合で混
合し，得られたモルタルを用いてリング拘束試験法（鋼
製リングの内径８３ｍ．モルタルリング２０ｍｍ厚さ）
により，ひび割れが発生する日数を求めた。

（３）繊維どセメントとの接着性 繊維をセメントに対し０．２重量係添加し，水とセ５メ
ントの比率全０５とし，セメントとし，ては普通ボルト
ランドセメントを用いてセメント中Ｖこｉｉｑａ；ｉを
分散させた。

このものを２０℃，湿空中で４１１間養生し七メン｝・
仮を得，得られたセメント版を破断し．破断面の繊維の
吐出長を測宇した。（吐出畏の・℃σかい方が接イＩ′
１．が自好である。）実施例１．２．比較例１〜３ 平均重合１１３１４９０（７）ＰＶＡ肴：１６％度カ１
６．２，ｆＩ〕となるよう水に溶解し，イＵらノ１，た
浴液にＰＶＡに対＋，ｉ．：３重縫φのボウ酸を添力１
目−．ｐｕを５７に調整して紡糸原帛を作成した。この
紡糸原液を，水酸化ナトリウム１５ｔ）ｇ／ｔ，ボウ硝
１．６０１！／ｌ−で５０Ｃのアルカリ性のｊ盆類浴を
凝固浴として紡出１−２，第１ローラーと第２ローラ間
で４１８ＩＪｌ〔伸した後，ボウ硝３００１／ｔ，硫酸
２５１１／ｔ金含む酸性の塩戸浴にて４０℃で中和処理
いついでボウ硝３’６０９／／，，硫酸２０ｇ／ｔを含
む酸性の塩類浴に？で９０で＋湿熱処理を行った後水綜
？用い洗浄し，さらに油？剤処理［，．乾燥後２３５℃
の熱風中に′Ｃ４倍臓延伸口次に２４（１℃で定長熱処
理を行ってＰＶＡ系合成繊維を得た（実施例１）。

壕だ，熱延伸倍率を４倍から３．５倍に変？えた他は実
施例１と同一条件でｌ）ＶＡ系合成繊維を得？た（実施
例２）。？ 得られた繊維の性能を表−１に示す。又繊維の横断面は
第２図（実施例１）及び第３図（実施例２）雇示すとお
りであった。又，ζの繊維を用いて作成したセメント板
の性能Ｑ」．表−１に示すとおりであった。

比較のため，凝固浴を以下の通り変えた他？は実施例１
と同一条件セ繊維を製造し．以下実施例１と同様に繊維
及びセメント板の性？能を測定し尼。

その結果は表−１に示すとおりであった。反，繊比較例
１；ボウ硝ａｓＯｇ／ｔ，水酸化ナトリウム１５１１７
’ｌ−’ｍｇｌｌ１．５０Ｃ．（第”４図）■′較？例
２：水酸化ナト’Ｕ”ｔム３’５０ｇ／ｔ．温度２ｏ？
一？ｄ（麹５１鮪）？ ：゛ルｍ４ｕ？３’：ボウ硝４２ｂＩ／ｔ．温度４０℃
（第６図）但し，比較例３は熱延伸４″倍でｉ試料が採
取できな１かったので′２４８倍で繊維を製造した。

対照例二′石綿補強（ス？レート板） ＰＶＡ系合成繊維無添加め？セメント積層板１は，ク″
？リソタ：イル？ア亥べ支ト５Ｒ”１５１ｆＣ隈部−バ
ルプ３重量部及び普通ボルトランドセメント８２重量部
を混合し作成した。？ 実施？例１で得られた繊維は比較例１．２の繊維に比べ
若干高いヤン？グ率を示している。又，′繊維横断面は
異形化されている。★施例２で得られだ′＋ａ′維は比
較例１，２の繊維？に比べ低いヤング率，強度を示して
いる。又繊維横断？面は異形化してい１る噌この繊維を
補強材としたセメン？ト：板の性能は実施例め繊維補強
セメントの方が比較例及び対照例より優れて込た。

：実施例２け強度．ヤング率が若干低い繊維を使用した
ものであるが，横断面が異形化してＩＡ′るため補：強
効果が優れるもめと推察される。

突施？例３，比較例・４．５ 平均重合度１３００のＰＶＡを濃度が１８：（（’，Ｊ
ｉ（％となるよう水に溶解し・．得られたｒδ液にＰ’
ｉＶ・Ａ′に対し１．３重量チのホウ酸を添加し１）Ｈ
をｉ５．７に調・整七で紡糸：原液を作成した。この紡
糸原液を水酸化ナト？リウムｚｏａｅ７ｔ，ボウ硝ｇ’
ｏ．／Ｌで５０Ｃのアルカリ性？の塩類？浴ヲ凝固浴と
し・て紡出し，以下実施例１１と全ぐ同様にして繊鼾｛
ｆ：′製・造した３，得られた繊維の性能を表−・２・
に？示す。又，緯繊の４／７ｔｌゲ１面け第７図に示す
通りであった。・又，このｆＪｖ！ｉｆｆｔを用いて作
成したセメン）・板の性能は表−２の通りであった。・ 比較のため，凝固浴を以下の通り変えた他け実，１イｌ
ｉ［２１Ｊ２と同−条ｒトで繊維を製造し，以下実施例
２と同様に４載Ｋ４ＬＩｉ支びセメント板の性能を測定
した。

その桔泌ｄ表−２に示＃”ｉｍりであった。ヌ．繊維の
横断面Ｇ寸第８．９図に示す辿りであった。

比較例４：ボウ硝３５０＆／Ｌ，水酸化プｌ・リウム１
５ｙ７ｔ，温度５０℃（第８図） Ｌｔ較例５：水ｆａ化ｆ｝’）ウム３Ｅｉ０１／Ｌ．（
Ｆａ［２０℃実施例３で７ηられた！：’）！１４ｆ：
は比較例４．５の繊維Ｋ比べ性能（′．１ほとんど変ら
ないが，横断面は異形化され−Ｃいる。そのためかセメ
ント板の性能は実施例３の方が優ｆ１ていた。

実施例４．比較例６〜９ 子均重合度１６８０のＩ）ＶＡを濃度が１６．２’ｉｉ
’ｊ．−敞係となるよう水に溶解し，得られた溶液にＰ
ＶＡに”ｔｔ，１．３重量チのホウ酸を添加しｌ）Ｈを
５．７に調整してκＪｉ糸原液を作成した。この紡糸原
液を水酸化ナトリウム１７０．９／ｔ，ボウ硝１２０ｆ
ｉ／ｔで５０℃のアルカリｉｈＬの塩禎浴−を，・疑固
浴として紡出し．以下実施（ｉ’ｌＪ１と全く回様ｊで
して繊維孕製造し，た。得られた繊Ｋ『の性能を表−３
に示す。又，繊維の横断面は第１０図に示す通りであっ
た。又，この繊維を用いて作成したセメント板の性能に
表−３に示す通りであった。

比較のため，比較例６，７については凝固浴を以下の通
り変えた他は実施例４と同一条件で，比較ｆｔ・り８．
９１Ｃ−）いては紡糸原液にホウ酸を加えず．かつ凝固
浴及び熱延伸倍率を以下の通り変えた他は実施例４と同
−条件で繊維を製造ｌ２，以下実施例４と同様に繊ｉｆ
Ｋｌ々びセメント板の性能を測定しＡ−。その結果は氏
−３に示す通りで子）っフコ。又，峨維の｛ｊｌ断而（
ζ１．￥ＮＩ１〜１４図に示す通りであった。

比較例６：ボウ硝３５０Ｅ／ｔ，水酸化ナトリウム１５
．９／ｌ，温度５０’Ｃ（第１１図） 比較例７：水酸化ナトリウム３５０．９７／＝，温度２
０Ｃ．（第１２図） 比較例８：ホウ酸無添加ＰＶＡ原液（ＰＨ６’）．飽和
ボウ硝浴．熱延伸２８倍（第１３図） 比較例９ニホウ酸無添加ＰＶＡ原液（ＰＨ６）．水酸化
ナトリウム３５０ｇ／ｔ，温度２０℃．熱延伸倍率３．
３倍（？Ｊｆｊ１４図） 実施例４で得られた繊維は比較例６．７の繊維に比べ若
干高いヤング率を示している。又．繊維横断面は異形化
されている。セメント板の性能は朶施例４の方が優れ．
ていた。、 参考例１〜８・． 実施例１，７ｃ得られた繊維をそれぞれ０３３重ｆｔ’
ｉ％．０，５重量チ，．．１重量チ，１．５重量チ，２
重ｉ′チ．２．５重量チ，０．１重量チ，３重量．勇と
，バルブ３重量チ及びスペシャルクレイ１．ＯＭ量係を
含有し，残部が普通ボルトランドセ／ントから．，ナる
混合物より湿式抄造法にてセメント積層板全成形し，次
いで２０℃．湿空中で２８日間狡住し積層．板を得た。

得られた積層板について曲げ強度及びシャルビー＠撃強
度を測定した。又，湿式抄造時の繊維の分散性を肉眼に
より観察し，良好（◎）．良（○），やや不良（△）で
評価した。それらの結果を表−４に示す。

スレート平板を基準にすると繊維の添加ｆｋｌｄ０．３
〜２．５重量チが良く，とくに０．５〜２重量チが良好
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の凝固浴条件を示すグラフである。第２
１凶．ｔｉｆ．ａ図，第７図及び第１０図はそれぞれ実
施例１〜４で得られた繊維の横断面図を示し，第４図．
第５図，第６図，第８図，第９図，第１１図，第１２図
，第１３図及び第１４図はそれぞれ比較例１．〜９で得
られた繊維の横断回図を示す。 ６７一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホウ酸又は銅塩を添加したポリビニルアルコール
   系紡糸原液をカ性アルカリ濃度（ｘｇ／ｔ）及び脱水性
   塩類濃度（ｙｇ７ｔ）が下記（ａ）−（ｂ），（ｃ）式
   の条件を同時に満足する凝固浴中に紡出１．／Ｉ１つい
   で常法の中和．湿熱処理を行った後，水洗，乾燥し，ジ
   ’ｆ−ＦＣ熱延伸を施すことを特徴とするポリビニルア
   ルコール系合成繊維の製造法。 Ｙ≦４１．５−１．６８Ｘ（ａ） Ｙ≧８５０−５Ｘ（ｂ） Ｙ≧１８５−０．５８Ｘ（ｅ）