JP7824501B2 - Method for producing fiber paper with high content of micro-sized material - Google Patents
Method for producing fiber paper with high content of micro-sized materialInfo
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Description
本発明は、湿式抄紙法により製造される繊維紙において、繊維紙材料の凝集体を湿式抄紙法製造に適した大きさにすることが困難であると考えられている微小サイズ材料(平均粒子径:1nmから9000nm)において、特別な化学薬品や設備を使用することなく繊維紙材料の凝集体を湿式抄紙法製造に適した大きさにすることで、従来の湿式抄紙法の設備および手法を使用しながら微小サイズ材料を高い組成比率で含有させることが可能な繊維紙及びその製造方法を提供することを目的とする。The present invention aims to provide a fiber paper and a method for manufacturing the same that can contain a high composition ratio of fine-sized materials (average particle diameter: 1 nm to 9000 nm) while using conventional wet papermaking equipment and techniques by adjusting the size of the aggregates of the fiber paper material to a size suitable for wet papermaking production without using special chemicals or equipment, even though it is considered difficult to adjust the size of the aggregates of the fiber paper material to a size suitable for wet papermaking production in fiber paper manufactured by the wet papermaking method.
昨今、セルロースナノファイバー(CNF)やカーボンナノチューブ(CNT)を始めとした、微小サイズの機能性材料の開発が日進月歩で行われている。また、このような微小サイズ材料においては、巨大サイズ(平均粒子径10μm以上)の材料では見られなかった特徴的な物理的特性(高強度、高弾性や高導電性など)や化学的機能(分子に対する高吸着性能や高難燃性など)を発現することがある。このため、現在、前記の微細サイズ材料を高い組成比率で含有した製品開発が行われている。不織布業界でもその傾向が顕著であり、前記のセルロースナノファイバーやカーボンナノチューブを使用した不織布及びその製造方法に関する報告がなされてきている。Recently, the development of micro-sized functional materials, including cellulose nanofibers (CNF) and carbon nanotubes (CNT), has been progressing rapidly. Furthermore, these micro-sized materials may exhibit unique physical properties (e.g., high strength, high elasticity, and high conductivity) and chemical functions (e.g., high molecular adsorption performance and high flame retardancy) that are not observed in large-sized materials (average particle diameter of 10 μm or more). For this reason, products containing high proportions of these micro-sized materials are currently being developed. This trend is also evident in the nonwoven fabric industry, where reports have been published on nonwoven fabrics using the cellulose nanofibers and carbon nanotubes, as well as on methods for producing such fabrics.
特に、微小サイズ材料を含有する不織布ならびにその製造方法に関し、特許文献1にあるように、機能性を有する微小サイズ材料をインクジェット法などの印刷方法により繊維紙に塗布した後、高出力パルス光子(紫外線やマイクロ波など)に暴露させることにより塗布膜内で機能性が失活または低下をしたものを活性化させる方法が紹介されている。また、特許文献2にあるように、セルロースナノファイバーなどの微小サイズ材料を溶液化してスプレー塗布する方法が報告されている。さらに、湿式抄紙法により製造される繊維紙の例として、特許文献3にあるように、表面にカルボキシル基又はカルボキシレート基を有するセルロース系繊維に、Ag、Au、Pt、Pd、Ni、Mn、Fe、Ti、Al、Zn及びCuなどの機能性を有する金属イオンからなる微小サイズ材料を担持させたものを合成繊維不織布(繊維紙)に含有させる方法なの様々なものが報告されている。しかし、前記の特許文献1ならびに特許文献2に記載された繊維紙およびその製造方法は繊維紙表面付近のみの含有となり、繊維紙全体に微小サイズ材料を含有させることはできず、フィルター材などに使用する場合、微小サイズ材料に関して量的効果を発揮しにくい。また、特許文献3のように、微小サイズ材料が担持された繊維を紙化する方法では、繊維に対する微小サイズ材料の担持量に制限があるため、繊維紙に微小サイズ材料を高い組成比率で含有させることが困難な状況である。In particular, with regard to nonwoven fabrics containing micro-sized materials and methods for producing the same, Patent Document 1 introduces a method in which a functional micro-sized material is applied to fiber paper by a printing method such as an inkjet method, and then the applied material is exposed to high-power pulsed photons (such as ultraviolet light or microwaves) to activate the material whose functionality has been deactivated or reduced within the coating film. Patent Document 2 also reports a method in which a micro-sized material such as cellulose nanofibers is dissolved and spray-coated. Furthermore, as an example of fiber paper produced by a wet papermaking method, Patent Document 3 reports various methods in which a synthetic fiber nonwoven fabric (fiber paper) is impregnated with a micro-sized material made of functional metal ions such as Ag, Au, Pt, Pd, Ni, Mn, Fe, Ti, Al, Zn, and Cu supported on cellulosic fibers having carboxyl or carboxylate groups on the surface. However, the fiber paper and the manufacturing method thereof described in Patent Document 1 and Patent Document 2 contain the micro-sized material only near the surface of the fiber paper, and it is not possible to contain the micro-sized material throughout the fiber paper, and it is difficult to achieve a quantitative effect of the micro-sized material when used as a filter material, etc. Furthermore, in the method of making paper from fibers carrying the micro-sized material, as in Patent Document 3, there is a limit to the amount of the micro-sized material carried relative to the fiber, making it difficult to contain the micro-sized material in a high composition ratio in the fiber paper.
本発明は、微小サイズ材料を高い組成比率で含有する繊維紙製造法に存在する段落「0002」から段落「0004」に記載されている特有の問題点に対して、微小サイズ材料を高い組成比率で含有しながら、特別な設備を必要とせず、且つ、従来よりある凝集体を湿式抄紙する製造手法により製造可能となる繊維紙及びその製造方法を提供することを目的とする。The present invention addresses the specific problems described in paragraphs "0002" to "0004" that exist in fiber paper manufacturing methods that contain a high proportion of micro-sized materials, by providing fiber paper that contains a high proportion of micro-sized materials but does not require special equipment and can be manufactured using a conventional manufacturing method of wet-laid aggregates, and a manufacturing method thereof.
以下、本発明における凝集及び定着とは、水に対して均一に分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料が、その分散液中において、凝集系結合剤及び/又はコロイダル粒子との電位の差やファンデルワールス力による作用により、集まってより大きい粒子となり、この集まってなる粒子中で、各材料(微小サイズ材料、微小サイズ材料以外の材料、凝集系結合剤、コロイダル粒子、助剤)が容易に離れることのない、安定した状態(凝集体)になることを意味する。Hereinafter, aggregation and fixation in the present invention means that micro-sized materials and materials other than the micro-sized materials uniformly dispersed in water aggregate to form larger particles in the dispersion due to the difference in potential with the aggregation binder and/or colloidal particles and the action of van der Waals forces, and that within these aggregated particles, the individual materials (micro-sized materials, materials other than the micro-sized materials, aggregation binder, colloidal particles, and auxiliary agents) do not easily separate, forming a stable state (aggregate).
以下、本発明における平均粒子径とは、微小サイズ材料、凝集体粒子(凝集体粒子:微小サイズ材料、微小サイズ材料以外の材料、凝集系結合剤、及びコロイダル粒子を水に対して分散させ、凝集及び定着させてなる凝集体の粒子)、コロイダル粒子の各粒子を以下の測定方法にて測定される粒子径を意味する。
(平均粒子径の測定方法)
(1)透過電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:以下、TEMと略記))により、前記の各粒子のTEM画像を得る。
(2)前記の各粒子のTEM画像より、単独粒子100個をランダムに選択し、定方向径(投影径)を測定する。
(3)前記の単独粒子100個の定方向径(投影径)の測定値の相加平均値(算術平均値)を本発明の平均粒径とする。 Hereinafter, the average particle size in the present invention means the particle size of each particle of a micro-sized material, an aggregate particle (an aggregate particle: an aggregate particle formed by dispersing a micro-sized material, a material other than a micro-sized material, an aggregation binder, and colloidal particles in water, and then aggregating and fixing the particles), and a colloidal particle, measured by the following measurement method.
(Method for measuring average particle size)
(1) A TEM image of each of the particles is obtained using a transmission electron microscope (hereinafter abbreviated as TEM).
(2) From the TEM image of each particle, 100 individual particles are randomly selected, and the unidirectional diameter (projected diameter) is measured.
(3) The average particle size of the present invention is the arithmetic mean value of the measured unidirectional diameters (projected diameters) of 100 individual particles.
さらに、以下、本発明において、微小サイズ材料、前記微小サイズ材料以外の材料、凝集系結合剤、およびコロイド粒子における質量%は、全て乾燥質量を基準とし、質量%は繊維紙全体の乾燥質量に対する質量比率を示す。Furthermore, in the present invention, the mass percentages of the micro-sized material, materials other than the micro-sized material, the aggregation binder, and the colloidal particles are all based on the dry mass, and the mass percentages indicate the mass ratio to the dry mass of the entire fiber paper.
湿式抄紙法により製造される繊維紙において、前記繊維紙が平均粒子径として1nmから9000nmの範囲を有する微小サイズ材料を前記繊維紙全体の乾燥質量に対して50質量%以上含有する繊維紙であって、第1工程が前記微小サイズ材料及び前記微小サイズ材料以外の材料を水に対して分散させてなる液体を準備する工程、第2工程が前記液体に凝集系結合剤及び平均粒子径として5nmから1000nmの範囲を有するコロイド粒子を添加し、前記微小サイズ材料、前記微小サイズ材料以外の材料、前記凝集系結合剤、及び前記コロイド粒子を前記液体中で凝集及び定着させて平均粒子径として20μmから500μmの範囲を有する凝集体とし、前記凝集体を含む液体とする工程、第3工程が前記第2工程で得られた液体を湿式抄紙する工程であり、第1工程から第3工程からなる製造方法により製造されたことを特徴とする繊維紙(請求項1)。請求項1に記載された繊維紙において、微小サイズ材料が粒子径として50nmから200nmの範囲を有するゼオライトであることを特徴とする繊維紙(請求項2)。請求項1乃至請求項2の何れか1項に記載された繊維紙において、コロイド粒子が粒子径として5nmから1000nmの範囲を有する無機質の粒子であることを特徴とする繊維紙(請求項3)。請求項1から請求項3の何れか1項に記載された繊維紙において、コロイド粒子が粒子径として5nmから1000nmの範囲を有し、且つ羽毛形状を有するアルミナ水和物粒子であることを特徴とする繊維紙(請求項4)。湿式抄紙法により製造される繊維紙の製造方法において、前記繊維紙が平均粒子径として1nmから9000nmの範囲を有する微小サイズ材料を前記繊維紙全体の乾燥質量に対して50質量%以上含有する繊維紙であって、第1工程が前記微小サイズ材料及び前記微小サイズ材料以外の材料を水に対して分散させてなる液体を準備する工程、第2工程が前記液体に凝集系結合剤及び平均粒子径として5nmから1000nmの範囲を有するコロイド粒子を添加し、前記微小サイズ材料、前記微小サイズ材料以外の材料、前記凝集系結合剤、及び前記コロイド粒子を前記液体中で凝集及び定着させて平均粒子径として20μmから500μmの範囲を有する凝集体とし、前記凝集体を含む液体とする工程、第3工程が前記第2工程で得られた液体を湿式抄紙する工程であり、第1工程から第3工程からなる製造方法であることを特徴とする繊維紙の製造方法(請求項5)。請求項5に記載された繊維紙の製造方法において、微小サイズ材料が粒子径として50nmから200nmの範囲を有するゼオライトであることを特徴とする繊維紙の製造方法(請求項6)。請求項5乃至請求項6の何れか1項に記載された繊維紙の製造方法において、コロイド粒子が粒子径として5nmから1000nmの範囲を有する無機質粒子であることを特徴とする繊維紙の製造方法(請求項7)。請求項5から請求項7の何れか1項に記載された繊維紙も製造方法において、コロイド粒子が粒子径として5nmから1000nmの範囲を有し、且つ羽毛形状を有するアルミナ水和物粒子であることを特徴とする繊維紙の製造方法(請求項8)。A fiber paper manufactured by a wet papermaking method, the fiber paper containing 50% by mass or more of micro-sized materials having an average particle size ranging from 1 nm to 9000 nm, based on the dry mass of the entire fiber paper, the fiber paper being manufactured by a manufacturing method consisting of the following three steps: a first step of preparing a liquid in which the micro-sized materials and materials other than the micro-sized materials are dispersed in water; a second step of adding an aggregation binder and colloidal particles having an average particle size ranging from 5 nm to 1000 nm to the liquid, and aggregating and fixing the micro-sized materials, materials other than the micro-sized materials, the aggregation binder, and the colloidal particles in the liquid to form aggregates having an average particle size ranging from 20 μm to 500 μm, thereby forming a liquid containing the aggregates; and a third step of wet papermaking the liquid obtained in the second step. (Claim 1) The fiber paper described in claim 1, wherein the micro-sized materials are zeolite having a particle size ranging from 50 nm to 200 nm. The fiber paper according to any one of claims 1 to 2, wherein the colloidal particles are inorganic particles having a particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm (claim 3). The fiber paper according to any one of claims 1 to 3, wherein the colloidal particles are alumina hydrate particles having a particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm and having a feather shape (claim 4). A method for producing fiber paper by a wet papermaking method, wherein the fiber paper contains 50% by mass or more of micro-sized materials having an average particle diameter in the range of 1 nm to 9000 nm relative to the dry mass of the entire fiber paper, and the first step is to prepare a liquid by dispersing the micro-sized materials and materials other than the micro-sized materials in water; the second step is to add an aggregation binder and colloidal particles having an average particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm to the liquid, and aggregate and fix the micro-sized materials, materials other than the micro-sized materials, the aggregation binder, and the colloidal particles in the liquid to form aggregates having an average particle diameter in the range of 20 μm to 500 μm, thereby forming a liquid containing the aggregates; and the third step is to wet papermake the liquid obtained in the second step, wherein the method for producing fiber paper comprises the first to third steps (claim 5). The method for producing fiber paper according to claim 5, wherein the micro-sized material is zeolite having a particle diameter in the range of 50 nm to 200 nm (claim 6). The method for producing fiber paper according to any one of claims 5 to 6, wherein the colloidal particles are inorganic particles having a particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm (claim 7). The method for producing fiber paper according to any one of claims 5 to 7, wherein the colloidal particles are alumina hydrate particles having a particle diameter in the range of 5 nm to 1000 nm and having a feather shape (claim 8).
様々な機能を有する微小サイズ材料を湿式抄紙法により紙化するに際し、平均粒子径が5nmから1000nmのコロイド粒子が、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料に凝集及び定着させることにより、前記凝集体について平均粒子として20μmから500μmの凝集体とすることができ、特殊な設備を必要とせず、製造条件に制限が設けられることが無く、特別な化学薬品を使用することなく凝集体を適切な大ききに生成・成長させることで、従来の湿式抄紙法の設備および手法による微小サイズ材料を高い組成比率で含有した繊維紙及びその製造方法を実現することができた。When micro-sized materials with various functions are made into paper using a wet papermaking method, colloidal particles with an average particle size of 5 nm to 1000 nm are aggregated and fixed to the micro-sized materials dispersed in water and materials other than the micro-sized materials, thereby making it possible to produce aggregates with an average particle size of 20 μm to 500 μm.This does not require special equipment, there are no restrictions on manufacturing conditions, and the aggregates can be generated and grown to an appropriate size without using special chemicals, making it possible to realize fiber paper containing a high composition ratio of micro-sized materials and a manufacturing method for the same using conventional wet papermaking equipment and techniques.
以下に詳細に説明する。本発明者らは段落「0005」に記載の課題について検討した結果、通常の湿式抄紙法において、前記にある1nmから9000nmの粒子径を有する微細サイズ材料と前記の微細サイズ材料以外の材料(繊維や充填材など)を同時に水に対して分散させたのち、凝集系結合剤及びコロイド粒子(例:アルミナ水和物等)により、前記の各材料、凝集系結合剤、及びコロイド粒子が凝集及び定着されて、凝集体が生成・成長する。このように凝集系結合剤及びコロイド粒子を使用することにより、微小サイズの材料を高い組成比率で含有しつつ、且つ、従来よりある湿式抄紙法製造の繊維紙が製造可能な大きさの凝集体にできることを見出した。The present inventors have investigated the problem described in paragraph "0005" and found that in a typical wet papermaking process, a fine-sized material having a particle size of 1 nm to 9000 nm and materials other than the fine-sized material (such as fibers and fillers) are simultaneously dispersed in water, and then the materials, the fine-sized material, and the colloidal particles are aggregated and fixed by an aggregation binder and colloidal particles (e.g., alumina hydrate) to form and grow aggregates. The use of an aggregation binder and colloidal particles in this way has led to the formation of aggregates large enough to produce fiber paper by conventional wet papermaking while still containing a high proportion of fine-sized materials.
本発明の方法では、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料の各材料に対して、凝集系結合剤と特定コロイド粒子を凝集剤及び定着剤として使用することで凝集時に生成する凝集体粒子の大きさを大きくしている。従来の湿式抄紙法における凝集体の生成・成長では、通常の定着剤としてポリ硫酸アルミニウムのようなカチオンイオンを用いる。(この場合、アルミニウムイオンを使用する。)この場合、定着剤の粒子径の大きさは凝集させる微小サイズ材料に対して非常に小さくなる。(例えば、アルミニウムイオンのイオン半径:0.038nm)従って、このカチオンイオンによる凝集で生成・成長する凝集体粒子の平均粒子径は、主材料である微小サイズ材料の平均粒子径の制限を受けるために小さくなる。一方で、コロイド粒子を使用した場合、コロイド粒子の粒子径は5nm~1000nmという微小サイズ材料とほぼ同等程度の大きさとなっており、アルミニウムイオンなどのカチオンイオンと比較すると約100から1000倍の大きさになる。このため、凝集を行った場合、凝集体粒子がコロイド粒子の大きさだけ生成・成長し、カチオンイオンを用いた場合と比較して凝集体粒子がさらに大きく生成・成長することとなる。その結果、凝集体粒子の平均粒子径が良好な湿式抄紙となり得るだけの大きさとなる。In the method of the present invention, the size of the aggregate particles formed during aggregation is increased by using an aggregation binder and specific colloidal particles as a flocculant and fixative for each of the micro-sized materials and non-micro-sized materials dispersed in water. In conventional wet papermaking processes, cationic ions such as aluminum polysulfate are typically used as fixatives (in this case, aluminum ions). In this case, the particle size of the fixative is significantly smaller than that of the micro-sized materials being aggregated. (For example, the ionic radius of aluminum ions is 0.038 nm.) Therefore, the average particle size of the aggregate particles formed and grown by aggregation using these cationic ions is limited by the average particle size of the primary micro-sized material. On the other hand, when colloidal particles are used, the particle size of the colloidal particles is approximately the same as that of the micro-sized materials, ranging from 5 nm to 1000 nm, and is approximately 100 to 1000 times larger than that of cationic ions such as aluminum ions. Therefore, when aggregation is performed, aggregate particles are generated and grow to the size of colloidal particles, and the aggregate particles are generated and grow larger than when cationic ions are used. As a result, the average particle size of the aggregate particles becomes large enough to enable good wetlaid papermaking.
前記の段落「0012」で得られた凝集体は、粒子径として20μmから500μmの範囲を有することとなる。この大きさの凝集体は従来の湿式抄紙法で使用される抄網の網目(目開き:15μmから600μmの範囲で様々な目開きのものを選択できる。)から抜けること無く、繊維紙の製造歩留が高くなる。また、微小な凝集体による網目詰まりを原因とする濾水悪化のために、抄網上で繊維層が形成できなくなることも無い。さらに、凝集体粒子の大きさが適切となるため、抄網上での繊維層形成時の濾水状態が良好となり、抄紙速度を高くし易く、製造効率が良くなる。The aggregates obtained in the above paragraph "0012" have a particle size ranging from 20 μm to 500 μm. Aggregates of this size do not pass through the mesh of the papermaking machine used in conventional wet papermaking processes (mesh openings: various mesh openings can be selected from the range of 15 μm to 600 μm), resulting in a high production yield of fiber paper. Furthermore, the formation of a fiber layer on the mesh is prevented due to poor drainage caused by clogging of the mesh by minute aggregates. Furthermore, because the size of the aggregate particles is appropriate, the drainage state during the formation of the fiber layer on the mesh is improved, making it easier to increase the papermaking speed and improving production efficiency.
このため、本発明の繊維紙については吸着用途や建材用途に使用する場合、大きな効果を有するものとなる。吸着用途では、比表面積が大きくなるナノオーダーサイズの吸着材では、マイクロオーダーサイズの吸着材と比較して格段に吸着能力が向上するが、微小サイズ材料であるナノオーダーサイズの吸着材を繊維紙に高い組成比率で含有させることは困難であった。本発明の繊維紙では、50質量%以上という高い組成比率で含有でき、さらに、80質量%という含有量まで含有させることも可能である。このため、本発明の繊維紙を活性炭紙・ゼオライト紙・シリカゲル紙などの吸着材紙に適用すれば、吸着紙の吸着効率を大きく向上できる。For this reason, the fiber paper of the present invention is highly effective when used for adsorption purposes or building materials. In adsorption applications, nano-order-sized adsorbents, which have a larger specific surface area, have significantly improved adsorption capacity compared to micro-order-sized adsorbents. However, it has been difficult to incorporate nano-order-sized adsorbents, which are minute-sized materials, into fiber paper at high compositional ratios. The fiber paper of the present invention can contain nano-order-sized adsorbents at high compositional ratios of 50% by mass or more, and can even contain up to 80% by mass. Therefore, by applying the fiber paper of the present invention to adsorbent paper such as activated carbon paper, zeolite paper, and silica gel paper, the adsorption efficiency of the adsorbent paper can be greatly improved.
また、建材用途では、ナノオーダーサイズの難燃剤等を高含有させることにより、難燃剤の比表面積を大きくでき、より難燃性が高い繊維紙を作製することができる。このため、今後、より高い難燃性が必要な建築部材(壁紙など)に対して用途展開できる。In addition, for building materials, by increasing the content of nano-sized flame retardants, the specific surface area of the flame retardant can be increased, making it possible to produce fiber paper with higher flame retardancy. Therefore, in the future, it can be used for building materials (wallpaper, etc.) that require higher flame retardancy.
本発明における微小サイズ材料は、平均粒子径として1nm~9000nmを有するものであり、材質として有機質や無機質を問わず使用できる。例えば、無機質で言えば、金属や酸化物の他、窒化物、弗化物、炭化物や硫化物となっている材質が好ましく使用できる。例示すれば、金属材質として、鉄、ニッケル、コバルト、銅、金、銀などの金属単体の他、ニッケル-タングステンなどの合金が使用できる。酸化物として、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、三酸化イットリウム、三酸化タングステンなどが使用でき、窒化物として、窒化アルミニウム、窒化チタンなどが使用でき、弗化物としては、弗化カルシウムなどが使用でき、炭化物としては、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タングステンなどが使用できる。また、ヒドロシキアパタイトなどのセラミック材質のものも使用できる。有機質で言えば、アクリル系合成樹脂などのものが使用できる。また、形態に関しても粉状、繊維状など水中で分散可能な形状であれば使用可能である。このため、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、グラフェンなどの炭素材質であっても、表面処理、集束剤、並びに分散剤などの水に対して分散可能とする手法を適用すれば、使用可能である。さらに、触媒、吸着、ならびに抗菌などの機能性を有した材質のものであれば、繊維紙に機能性を付与できるため、好ましい態様となる。The micro-sized material in the present invention has an average particle diameter of 1 nm to 9000 nm and can be organic or inorganic. For example, in the case of inorganic materials, metals, oxides, nitrides, fluorides, carbides, and sulfides are preferably used. For example, metal materials include elemental metals such as iron, nickel, cobalt, copper, gold, and silver, as well as alloys such as nickel-tungsten. Examples of oxides that can be used include titanium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, yttrium trioxide, and tungsten trioxide. Examples of nitrides that can be used include aluminum nitride and titanium nitride. Examples of fluorides include calcium fluoride. Examples of carbides include silicon carbide, titanium carbide, and tungsten carbide. Ceramic materials such as hydroxyapatite can also be used. Examples of organic materials include acrylic synthetic resins. Furthermore, any form that can be dispersed in water, such as powder or fiber, can be used. Therefore, carbon materials such as carbon nanofibers, carbon nanotubes, and graphene can be used if they are made dispersible in water using surface treatment, sizing agents, dispersants, etc. Furthermore, materials with catalytic, adsorbent, antibacterial, or other functional properties can be used to impart functionality to the fiber paper, making them a preferred embodiment.
本発明における微小サイズ材料については、本発明の繊維紙に50質量%以上含有することができる。微小サイズ材料の平均粒子径や表面電位により一定の制限があるが、90質量%までの含有量が可能である。但し、80質量%を超える含有量の場合、前記の通り、平均粒径が10nmのような小さい微小サイズ材料の場合、比表面積が大きくなり、前記微小サイズ材料を含む凝集体の凝集状態が不均一となり易い傾向がある。また、表面電位が高い微小サイズ材料の場合、平均粒子径が数百nmのような比較的大きな平均粒子径であっても、前記微小サイズ材料を含む凝集体の凝集状態が不均一になり易い。これらの凝集体の凝集状態を考慮すると、本発明の繊維紙の微小サイズ材料の含有量は50質量%以上80質量%以下が好ましい範囲となる。The micro-sized material of the present invention can be contained in the fiber paper of the present invention at 50% by mass or more. Although there are certain limitations depending on the average particle size and surface potential of the micro-sized material, a content of up to 90% by mass is possible. However, as mentioned above, if the content exceeds 80% by mass, in the case of a micro-sized material with a small average particle size, such as 10 nm, the specific surface area tends to increase, and the aggregation state of the aggregates containing the micro-sized material tends to become non-uniform. Furthermore, in the case of a micro-sized material with a high surface potential, even if the average particle size is relatively large, such as several hundred nanometers, the aggregation state of the aggregates containing the micro-sized material tends to become non-uniform. Considering the aggregation state of these aggregates, the content of the micro-sized material in the fiber paper of the present invention is preferably in the range of 50% by mass or more and 80% by mass or less.
本発明の繊維紙に使用できる微小サイズ材料以外の材料について、湿式抄造法で使用可能な繊維材料を使用できる。この湿式抄造法で使用可能な繊維材料では無機繊維や有機繊維は全て使用できる。これらの無機繊維や有機繊維については、本発明の繊維紙に与える性能に応じて、無機繊維と有機繊維を併用しても良いし、どちらか単独の使用でも良い。尚、無機繊維と有機繊維を併用する場合、前記の無機繊維と有機繊維を任意の割合で混合使用することができる。前記繊維材料の本発明の繊維紙に対する含有量は、繊維紙の湿潤シート強度や乾燥シート物性を考慮すると、合計5質量%以上が好ましく、合計10質量%以上がさらに好ましい。Materials other than the micro-sized material that can be used in the fiber paper of the present invention can be fiber materials that can be used in a wet papermaking process. Fiber materials that can be used in this wet papermaking process include all inorganic and organic fibers. These inorganic and organic fibers can be used in combination, or either can be used alone, depending on the performance to be imparted to the fiber paper of the present invention. When inorganic and organic fibers are used in combination, the inorganic and organic fibers can be mixed and used in any ratio. The content of the above fiber materials in the fiber paper of the present invention is preferably 5% by mass or more in total, and more preferably 10% by mass or more in total, taking into account the wet sheet strength and dry sheet physical properties of the fiber paper.
前記段落「0017」に記載の無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、セピオライト、バサルト、アルミナ等の湿式抄造法で一般的に使用される繊維を必要に応じて選択出来る。前記無機繊維としては、繊維径として6~18μm、繊維長として3~25mmのものが使用できる。さらに、繊維形状として、短繊維や長繊維の他、ウール状繊維も使用できる。前記無機繊維におけるガラス繊維としては、折れ難く、繊維シート形成能力があれば何れのガラス繊維でも良いが、ガラス組成として、Eガラス、Aガラス、Cガラス、ARGガラス等の何れの組成でも良い。前記無機繊維における炭素繊維としては、ポリアクリロニトリル(PAN)系炭素繊維やピッチ系等のものが使用できる。また、人体に対する危険有害性リスク低下を目的として、アルカリアースシリケートウールや人造ガラス質(珪酸塩)繊維などの生体溶解性無機繊維が好ましく使用できる。さらに、前記の無機繊維を任意の割合で混合使用することもできる。The inorganic fibers described in paragraph "0017" above can be selected as needed from fibers commonly used in wet papermaking processes, such as glass fiber, carbon fiber, rock wool, sepiolite, basalt, and alumina. The inorganic fibers can have a fiber diameter of 6 to 18 μm and a fiber length of 3 to 25 mm. Furthermore, short fibers, long fibers, and wool-like fibers can also be used. The glass fibers in the inorganic fibers can be any glass fiber that is resistant to breakage and capable of forming a fiber sheet. The glass fibers can have any glass composition, such as E-glass, A-glass, C-glass, or ARG-glass. The carbon fibers in the inorganic fibers can be polyacrylonitrile (PAN)-based carbon fibers or pitch-based fibers. Furthermore, biosoluble inorganic fibers, such as alkaline earth silicate wool and artificial vitreous (silicate) fibers, are preferably used to reduce the risk of hazards to the human body. Furthermore, the inorganic fibers can be mixed and used in any ratio.
前記段落「0017」に記載の有機繊維としては、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、塩化ビニル繊維、アラミド繊維等の合成繊維、さらに木材パルプや綿等の天然繊維が使用できる。また、古紙から再生される再生パルプ等も使用可能である。特に湿式抄造法で無機繊維と混合抄造できるものが好ましく使用できる。尚、木材パルプや綿等の天然繊維については、繊維紙の紙層の物理的強度向上などを目的として叩解処理を行ったものも使用できる。また、前記の有機繊維を任意の割合で混合使用することもできる。As the organic fibers described in paragraph "0017," synthetic fibers such as polyethylene fibers, polypropylene fibers, polyester fibers, acrylic fibers, vinyl chloride fibers, and aramid fibers, as well as natural fibers such as wood pulp and cotton, can be used. Recycled pulp recycled from waste paper can also be used. Fibers that can be mixed with inorganic fibers and made into paper by a wet papermaking method are particularly preferred. Natural fibers such as wood pulp and cotton can also be used after being beaten to improve the physical strength of the paper layer of the fiber paper. The above organic fibers can also be mixed and used in any ratio.
本発明の繊維紙に使用できる微小サイズ材料以外の材料について、湿式抄造法で使用可能な充填材材料を使用できる。この湿式抄造法で使用可能な充填材材料では、湿式抄造法で通常使用されるものは全て使用できる。例えば、クレー、重質炭酸カルシウム、タルクなどの無機系充填材の他、粒子状合成樹脂等の有機系充填材も使用できる。形態に関しては、粉状、繊維状、平板状、球状、針状などの形状のものが使用可能である。この充填材については前記の充填材を任意の割合で混合使用することもできる。本発明の繊維紙における前記充填材材料含有量は、繊維紙に対する目詰性、難燃性、吸着性、触媒機能、並びにその他の性能に対する補完や向上を実現するための必要量となるので、0質量%から30質量%の範囲が好ましい。微小サイズ材料の含有量をできるだけ多くする観点から、より好ましい範囲は10質量%から25質量%である。Materials other than the micro-sized filler that can be used in the fiber paper of the present invention include filler materials that can be used in wet papermaking processes. Filler materials that can be used in this wet papermaking process include all fillers commonly used in wet papermaking processes. For example, inorganic fillers such as clay, heavy calcium carbonate, and talc, as well as organic fillers such as particulate synthetic resins, can be used. Regarding the shape, fillers in powder, fibrous, plate-like, spherical, and needle-like shapes can be used. The fillers can also be mixed in any ratio. The content of the filler material in the fiber paper of the present invention is the amount required to complement or improve the clogging, flame retardancy, adsorption, catalytic function, and other performance properties of the fiber paper, so it is preferably in the range of 0% to 30% by mass. From the viewpoint of maximizing the content of the micro-sized filler, a more preferred range is 10% to 25% by mass.
前記段落「0021」に記載の充填材材料において、目詰性、難燃性、吸着性、並びに触媒機能性能に関して、特に高い性能を有する充填材材料を使用できる。高い目詰性を実現させる充填材材料としては、紡錘状、鱗片状、平板状の少量含有で効果を発揮できるものがあり、例えば、軽質炭酸カルシウム、カオリンクレー、マイカなどが挙げられる。吸着性能を有する充填材料としては、揮発性有機化合物(VOC)や溶剤などの有害ガス、ならびに湿気などを吸着する性能を有するものであり、例えば、活性炭、ゼオライト、シリカゲルなどの吸着材が挙げられる。また、難燃性能を有するものとしては、繊維紙ならびに繊維紙加工品に対する難燃性や不燃性を付与するものであり、例えば、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミンなどのリン酸系難燃剤、スルファミン酸グアニジンなどのグアニジン系難燃剤が挙げられる。触媒機能を有する充填材材料としては、脱臭等を目的として、揮発性有機化合物(VOC)や溶剤を分解するものを使用できる。例えば、酸化チタン、鉄系触媒、マンガン系触媒、貴金属系触媒が挙げられる。The filler material described in paragraph "0021" above can be a filler material with particularly high performance in terms of clogging, flame retardancy, adsorption, and catalytic function. Filler materials that achieve high clogging include those that are effective even with small amounts of spindle-shaped, scaly, or flat fillers, such as precipitated calcium carbonate, kaolin clay, and mica. Filler materials with adsorption capabilities include those that adsorb harmful gases such as volatile organic compounds (VOCs) and solvents, as well as moisture, and adsorbents such as activated carbon, zeolite, and silica gel. Flame retardants that impart flame retardancy or non-combustibility to fiber paper and fiber paper processed products include phosphate-based flame retardants such as ammonium polyphosphate and melamine phosphate, and guanidine-based flame retardants such as guanidine sulfamate. Filler materials with catalytic function can be used that decompose volatile organic compounds (VOCs) and solvents for purposes such as deodorization. For example, titanium oxide, iron-based catalysts, manganese-based catalysts, and noble metal-based catalysts can be mentioned.
本発明の繊維紙に使用できる微小サイズ材料以外の材料について、湿式抄造法で使用可能な結合剤について述べる。前記の充填材の他、繊維紙の各構成成分を結合させるために結合剤を含有することが好ましい。結合剤は、湿式抄造法において通常使用される合成樹脂系ならびに天然系の結合剤であり、例えばポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の合成樹脂や澱粉等の天然系のものが使用できる。結合剤は、粉末や繊維状などの固体形状のものの他、水溶液、ディスパージョン、エマルジョンなどの液体形状の形態のものも使用できる。但し、凝集系結合剤との併用が必須となることから、粉末や繊維状などの固体形状のものが好ましい。特に、繊維紙の湿潤シート並びに乾燥シートの物性向上のために、ポリビニルアルコール樹脂の繊維状結合剤が特に好ましい。また、必要に応じて、これらの結合剤は任意の量で混合配合して使用することもできる。前記結合剤材料の本発明の繊維紙に対する含有量は、湿式抄紙製造における繊維紙の湿潤シート強度保持や乾燥シート物性を考慮して、2質量%から10質量%の範囲が好ましく、5質量%から8質量%の範囲がさらに好ましい。Regarding materials other than the micro-sized material that can be used in the fiber paper of the present invention, we will now discuss binders that can be used in the wet papermaking process. In addition to the filler described above, it is preferable to contain a binder to bind the various components of the fiber paper. The binder can be a synthetic resin or natural binder commonly used in the wet papermaking process, such as polyvinyl alcohol resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, epoxy resin, or urethane resin, or a natural binder such as starch. Binders can be used in solid form, such as powder or fiber, or in liquid form, such as an aqueous solution, dispersion, or emulsion. However, since they must be used in combination with a flocculating binder, solid forms such as powder or fiber are preferred. In particular, polyvinyl alcohol resin fibrous binders are particularly preferred to improve the physical properties of both wet and dry sheets of the fiber paper. If necessary, these binders can also be mixed in any amount. The content of the binder material in the fiber paper of the present invention is preferably in the range of 2% by mass to 10% by mass, more preferably in the range of 5% by mass to 8% by mass, taking into consideration the wet sheet strength retention and dry sheet physical properties of the fiber paper in wet papermaking production.
本発明の繊維紙に使用される凝集系結合剤について述べる。本発明における凝集系結合剤は、湿式抄紙法での使用において、水に分散された繊維紙材料に対する凝集及び定着が通常の結合剤と比較して良好となる性質を有するものである。この凝集系結合剤は、通常、水に対して分散されている微小サイズ材料や微小サイズ材料以外の材料と同じ電位のものとなる。(この場合、定着剤は、微小サイズ材料や微小サイズ材料以外の材料に対して凝集系結合剤を均一に凝集及び定着させるため、凝集系結合剤と逆の電位のもので行われる。)The cohesive binder used in the fiber paper of the present invention will be described. The cohesive binder of the present invention has properties that allow it to better cohere and fix fiber paper materials dispersed in water than ordinary binders when used in wet papermaking processes. This cohesive binder is usually of the same potential as the micro-sized materials and other materials dispersed in water. (In this case, the fixing agent is of the opposite potential to the cohesive binder in order to uniformly cohere and fix the cohesive binder to the micro-sized materials and other materials.)
本発明における凝集系結合剤としては、合成樹脂系または天然系の結合剤が使用できる。例えば、ポリビニルアルコール樹脂、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、スチレン-ブタジエンゴム樹脂、ニトリル-ブタジエンゴム樹脂などの合成樹脂や澱粉などの天然系高分子が使用できる。また、水に対して均一に分散や溶解が可能であることを求められることから、水溶液、エマルジョン、ディスパージョンなどの液体形状の形態を有するものが好ましい。これらの形態の中でも、水に対する分散性、微小サイズ材料や微小サイズ材料以外の材料に対する定着剤による凝集及び定着や電位調整が容易であることの観点から、エマルジョンがさらに好ましい。合成樹脂高分子の構成を安価に変えやすく、様々な繊維紙シート物性が得られやすいことから、アクリル樹脂エマルジョンのものが最も好ましい。凝集系結合剤の本発明の繊維紙に対する含有量は、本発明における凝集体の凝集性や粒径を良好とし、また、繊維紙の乾燥シート物性を考慮して、1質量%から15質量%の範囲が好ましく、3質量%から10質量%の範囲がさらに好ましい。The flocculating binder used in the present invention can be a synthetic resin or natural binder. Examples include synthetic resins such as polyvinyl alcohol resin, vinyl acetate resin, acrylic resin, epoxy resin, urethane resin, styrene-butadiene rubber resin, and nitrile-butadiene rubber resin, as well as natural polymers such as starch. Furthermore, because uniform dispersion and solubility in water are required, liquid forms such as aqueous solutions, emulsions, and dispersions are preferred. Among these forms, emulsions are more preferred from the viewpoints of water dispersibility, flocculation and fixation with a fixing agent for micro-sized materials and materials other than micro-sized materials, and ease of potential adjustment. Acrylic resin emulsions are most preferred because the composition of the synthetic resin polymer can be easily changed inexpensively and a variety of fiber paper sheet physical properties can be easily achieved. The content of the flocculating binder in the fiber paper of the present invention is preferably in the range of 1% to 15% by mass, more preferably 3% to 10% by mass, to improve the flocculation and particle size of the aggregates in the present invention and to consider the dry sheet physical properties of the fiber paper.
本発明におけるコロイド粒子については、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料を適切な大きさの凝集体とするため、平均粒子径が5nmから1000nm範囲となる。コロイド粒子の材質としては、凝集作用を有するものであれば、無機質及び/又は有機質のどちらも使用できる。無機質のものとしては、例えば、アルミナ、シリカなどの金属酸化物が使用でき、有機質のものとしては、高分子系のものが使用できる。コロイド粒子の形状としては、アルミナが有する羽毛状、粒状、ナノ粒状、シリカが有する球状、鎖状、パールネックレス状のものを使用できる。表面電位としては、微小サイズ材料及び微小サイズ以外の材料の電位に合わせて、正電荷または負電荷のものを使用できる。The colloidal particles of the present invention have an average particle size ranging from 5 nm to 1000 nm in order to aggregate the micro-sized materials and materials other than the micro-sized materials dispersed in water to an appropriate size. The colloidal particles can be made of either inorganic or organic materials as long as they have an aggregating effect. Examples of inorganic materials include metal oxides such as alumina and silica, while examples of organic materials include polymeric materials. The colloidal particles can be shaped like feathers, granules, or nano-granules, as in the case of alumina, or like spheres, chains, or pearl necklaces, as in the case of silica. The surface potential can be positively or negatively charged depending on the potential of the micro-sized materials and materials other than the micro-sized materials.
さらに、本発明のコロイド粒子については、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料の凝集体を大きくするという観点から、羽毛状のアルミナ粒子が好ましい。また、湿式抄紙に使用する微小サイズ材料は負電荷を有するものが多いため、コロイド粒子が正電荷のものが有利である。特に、正電荷を有するものとして、アルミナ水和物からなるものが好ましく、コロイド粒子としては、正電荷を有する羽毛状のアルミナ水和物粒子が最も好ましい。このアルミナ水和物の羽毛状コロイド粒子で凝集及び定着させることにより、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料をアルミニウムイオンなどのカチオンイオンで凝集及び定着させたものと比較して、凝集体が大きくなり、湿式抄紙での紙層生成・成長に適した、平均粒子径として1μmから10μmの範囲を有する凝集体に生成・成長させることができる。Furthermore, with regard to the colloidal particles of the present invention, feathery alumina particles are preferred from the viewpoint of increasing the size of aggregates of micro-sized materials dispersed in water and materials other than the micro-sized materials. Furthermore, since many micro-sized materials used in wetlay papermaking have a negative charge, positively charged colloidal particles are advantageous. In particular, alumina hydrate is preferred as a positively charged material, and feathery alumina hydrate particles with a positive charge are the most preferred colloidal particles. By aggregating and fixing these alumina hydrate feathery colloidal particles, the aggregates become larger than those obtained by aggregating and fixing micro-sized materials dispersed in water and materials other than the micro-sized materials with cation ions such as aluminum ions. Therefore, aggregates with an average particle size ranging from 1 μm to 10 μm, which are suitable for the formation and growth of paper layers in wetlay papermaking, can be formed and grown.
本発明におけるコロイド粒子において、本発明の繊維紙に対する含有量は、本発明における凝集体の凝集状態を良好な状態とし、平均粒子径を所定の粒子径とすることを目的として、0.1質量%から5質量%の範囲が好ましく、1.0質量%から3質量%の範囲がさらに好ましい。The content of the colloidal particles in the fiber paper of the present invention is preferably in the range of 0.1% by mass to 5% by mass, more preferably in the range of 1.0% by mass to 3% by mass, in order to maintain a good aggregation state of the aggregates in the present invention and to achieve a predetermined average particle diameter.
さらに、本発明の繊維紙に対して様々な性能付与を目的に、助剤として、撥水剤、濡れ性向上剤、染料、顔料等を別途使用しても良い。前記助剤は、湿式抄紙法で通常使用されるものであれば、全て使用できる。Furthermore, in order to impart various properties to the fiber paper of the present invention, auxiliary agents such as water repellents, wettability improvers, dyes, pigments, etc. may be used separately. Any auxiliary agent that is normally used in wet papermaking methods can be used.
本発明の繊維紙を湿式抄紙法で製造する場合、本発明のコロイド粒子に他、水に対して分散された微小サイズ材料及び微小サイズ材料以外の材料について、本発明のコロイド粒子による凝集及び定着を妨げない範囲で他の凝集剤や定着剤を使用しても良い。例えば、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム(PAC)、合成樹脂系(ポリアミドエポキシ樹脂、ポリアミン樹脂、アクリルアミド・アクリル酸エステル樹脂など)などが本発明のコロイド粒子により凝集及び定着を妨げない範囲で使用できる。これらの凝集剤や定着剤は単体若しくは2以上の混合使用が可能である。When the fiber paper of the present invention is produced by a wet papermaking process, other flocculants and fixing agents may be used in addition to the colloidal particles of the present invention for the micro-sized materials dispersed in water and materials other than the micro-sized materials, as long as they do not interfere with the flocculation and fixation of the colloidal particles of the present invention. For example, aluminum sulfate, polyaluminum chloride (PAC), synthetic resins (polyamide epoxy resin, polyamine resin, acrylamide-acrylic ester resin, etc.), etc., can be used as long as they do not interfere with the flocculation and fixation of the colloidal particles of the present invention. These flocculants and fixing agents can be used alone or in combination of two or more.
本発明の繊維紙は湿式抄紙法で製造されるが、繊維紙製造に使用する抄紙機としては、一般的な抄紙機であれば特に制限は無く、長網抄網機、ツインワイヤー抄網機、ハイブリッド抄網機、円網抄網機、ヤンキー抄紙機、各種のコンビネーション抄紙機などの製紙業界で公知の抄紙機を適宜使用できる。但し、円網抄網機や短網と円網を組み合わせたコンビネーション抄網機が、紙層形成時の脱水圧が小さく、本発明の繊維紙の抄造に好適である。The fiber paper of the present invention is produced by a wet papermaking method, and the paper machine used to produce the fiber paper is not particularly limited as long as it is a general paper machine, and any paper machine known in the papermaking industry can be used as appropriate, such as a Fourdrinier machine, a twin-wire machine, a hybrid machine, a cylinder machine, a Yankee machine, or various combination paper machines. However, a cylinder machine or a combination machine combining a short wire and a cylinder machine has a low dewatering pressure during paper layer formation and is therefore suitable for producing the fiber paper of the present invention.
以下において、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、以下の実施例および比較例における質量%および坪量は、全て乾燥質量を基準とし、質量%は繊維紙の乾燥質量全体に対する質量比率を示す。The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto. In the following examples and comparative examples, the mass % and basis weight are all based on the dry mass, and the mass % indicates the mass ratio to the total dry mass of the fiber paper.
平均粒径2000nmのシリカゲル60質量%に、有機繊維として再生パルプ、機械パルプ、ポリエステル繊維、およびビニロン繊維 合計30質量%を水に対して均一に分散し、凝集系結合剤としてアクリル樹脂エマルジョン9質量%を添加し、定着剤としてナノ粒子形状コロイドアルミナ(日産化学株式会社 アルミナゾル#520-A)1.0質量%にて凝集及び定着させて凝集体を生成・成長させた。生成・成長した凝集体を湿式抄紙法にて作製し、無機繊維紙を得た。このときの目標坪量を120.0g/m2とした。 60% by weight of silica gel with an average particle size of 2000 nm was uniformly dispersed in water with a total of 30% by weight of recycled pulp, mechanical pulp, polyester fiber, and vinylon fiber as organic fibers. 9% by weight of acrylic resin emulsion was added as an aggregating binder, and 1.0% by weight of nanoparticle-shaped colloidal alumina (Nissan Chemical Co., Ltd. Aluminasol #520-A) was added as a fixing agent to generate and fix the aggregates. The generated and grown aggregates were then processed using a wet papermaking method to obtain inorganic fiber paper. The target basis weight was 120.0 g/ m² .
平均粒径2000nmのシリカゲル60質量%に、有機繊維として再生パルプ、機械パルプ、ポリエステル繊維、およびビニロン繊維 合計30質量%を水に対して均一に分散し、凝集系結合剤としてアクリル樹脂エマルジョン9%質量%を添加し、定着剤として羽毛形状コロイドアルミナ(日産化学株式会社 アルミナゾル#200)1.0質量%にて凝集及び定着させて凝集体を生成・成長させた。生成・成長した凝集体を湿式抄紙法にて作製し、無機繊維紙を得た。このときの目標坪量を120.0g/m2とした。 60% by weight of silica gel with an average particle size of 2000 nm was uniformly dispersed in water with a total of 30% by weight of recycled pulp, mechanical pulp, polyester fiber, and vinylon fiber as organic fibers. 9% by weight of acrylic resin emulsion was added as an aggregating binder, and 1.0% by weight of feather-shaped colloidal alumina (Nissan Chemical Co., Ltd. Aluminasol #200) was added as a fixing agent to generate and fix the aggregates. The generated aggregates were then processed using a wet papermaking method to obtain inorganic fiber paper. The target basis weight was 120.0 g/ m² .
平均粒径100nmのナノゼオライト65質量%に、有機繊維として再生パルプ、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維、およびビニロン繊維 合計25質量%、無機繊維としてガラス繊維5質量%を水に対して均一に分散し、凝集系結合剤としてアクリル樹脂エマルジョン4質量%を添加し、定着剤としてコロイドアルミナ(日産化学株式会社 アルミナゾル#200)1.0質量%にて凝集及び定着させて凝集体を生成・成長させた。生成・成長した凝集体を湿式抄紙法にて作製し、無機繊維紙を得た。このときの目標坪量を100.0g/m2とした。 65% by weight of nano-zeolite with an average particle size of 100 nm was uniformly dispersed in water with 25% by weight of organic fibers (recycled pulp, polyethylene fiber, polyester fiber, and vinylon fiber) and 5% by weight of inorganic fiber (glass fiber). 4% by weight of acrylic resin emulsion was added as an aggregating binder, and 1.0% by weight of colloidal alumina (Nissan Chemical Co., Ltd., Aluminasol #200) was added as a fixing agent to form and fix the aggregates. The formed and grown aggregates were then processed using a wet papermaking method to obtain inorganic fiber paper. The target basis weight was 100.0 g/ m² .
平均粒径2000nmのシリカゲル65質量%に、有機繊維として再生パルプ、機械パルプ、ポリエステル繊維及びビニロン繊維合計25質量%を水に対して均一に分散し、結合剤としてアクリル樹脂エマルジョン9質量%を添加し、定着剤としてアルミニウムイオン(ポリ硫酸アルミニウム)1.0質量%にて凝集及び定着させて凝集体を形成した。生成・成長したスラリーを湿式抄紙法にて作製し、無機繊維紙を得た。このときの目標坪量を120.0g/m2とした。 65% by weight of silica gel with an average particle size of 2000 nm was uniformly dispersed in water with 25% by weight of organic fibers (recycled pulp, mechanical pulp, polyester fiber, and vinylon fiber). 9% by weight of acrylic resin emulsion was added as a binder, and 1.0% by weight of aluminum ions (aluminum polysulfate) was added as a fixing agent to form aggregates. The resulting slurry was then processed using a wet papermaking method to obtain inorganic fiber paper with a target basis weight of 120.0 g/ m² .
平均粒径100nmのナノゼオライト70質量%に、有機繊維として再生パルプ、ポリエチレン繊維、ポリエステル繊維およびビニロン繊維 合計20質量%、無機繊維としてガラス繊維5質量%を水に対して均一に分散し、結合剤としてアクリル樹脂エマルジョン4質量%となるように添加し、定着剤としてアルミニウムイオン(ポリ硫酸アルミニウム)1.0質量%にて凝集及び定着させて凝集体を生成・成長させた。生成・成長した凝集体を湿式抄紙法にて作製し、無機繊維紙を得た。このときの目標坪量を100.0g/m2とした。 70% by weight of nano-zeolite with an average particle size of 100 nm was uniformly dispersed in water with 20% by weight of organic fibers (recycled pulp, polyethylene fiber, polyester fiber, and vinylon fiber) and 5% by weight of inorganic fiber (glass fiber). 4% by weight of acrylic resin emulsion was added as a binder, and 1.0% by weight of aluminum ions (polyaluminum sulfate) was added as a fixing agent to aggregate and fix the mixture, generating and growing aggregates. The generated aggregates were then processed using a wet papermaking method to obtain inorganic fiber paper. The target basis weight was 100.0 g/ m² .
実施例及び比較例で行われた歩留りの評価を以下の試験方法で行った。
<歩留りの評価>
前記の実施例及び比較例の繊維紙を湿式抄紙法で作製する際に、目標坪量の繊維紙を作製するのに要した凝集体質量を測定した。さらに、目標坪量の繊維紙固形分質量から得られる凝集体質質量を算出した(理論的に歩留100%だった場合の凝集体質量)。目標坪量の繊維紙を作製するのに要した凝集体質量を目標坪量の繊維紙固形分質量から得られる凝集体質質量量を除して百分率とした割合から歩留を計算した。
The yields in the examples and comparative examples were evaluated by the following test method.
<Yield evaluation>
When the fiber papers of the above Examples and Comparative Examples were produced by a wet papermaking method, the aggregate mass required to produce fiber papers of a target basis weight was measured. Furthermore, the aggregate mass obtained from the solid mass of the fiber paper of the target basis weight was calculated (the aggregate mass when the theoretical yield was 100%). The yield was calculated as a percentage by dividing the aggregate mass required to produce fiber paper of the target basis weight by the aggregate mass obtained from the solid mass of the fiber paper of the target basis weight.
本発明は、微小サイズ材料を高い組成比率で含有する繊維紙を特別な設備を必要とせず、従来の凝集体による湿式抄紙法で製造可能となり、様々な機能を有する微小サイズ材料を高い組成比率で含有する繊維紙及びその製造方法を提供できるため、特に吸着用途や建材用途に使用する場合、吸着性能や難燃性能に対して大きな効果を有するものとなる。The present invention makes it possible to produce fiber paper containing a high composition ratio of micro-sized materials using conventional wet papermaking methods with aggregates without requiring special equipment, and provides fiber paper containing a high composition ratio of micro-sized materials with various functions and a method for producing the same, which has a significant effect on adsorption performance and flame retardancy, particularly when used for adsorption or building material purposes.
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