JP2018090678A - Flame-retardant material - Google Patents

Flame-retardant material Download PDF

Info

Publication number
JP2018090678A
JP2018090678A JP2016233399A JP2016233399A JP2018090678A JP 2018090678 A JP2018090678 A JP 2018090678A JP 2016233399 A JP2016233399 A JP 2016233399A JP 2016233399 A JP2016233399 A JP 2016233399A JP 2018090678 A JP2018090678 A JP 2018090678A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite
fibers
fiber
reaction
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016233399A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP7065563B2 (en
Inventor
萌 福岡
Moe Fukuoka
萌 福岡
正淳 大石
Masatoshi Oishi
正淳 大石
幸司 蜷川
Koji Ninagawa
幸司 蜷川
徹 中谷
Toru Nakatani
徹 中谷
後藤 至誠
Shisei Goto
至誠 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Paper Industries Co Ltd, Jujo Paper Co Ltd filed Critical Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority to JP2016233399A priority Critical patent/JP7065563B2/en
Publication of JP2018090678A publication Critical patent/JP2018090678A/en
Priority to JP2022063191A priority patent/JP7274639B2/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7065563B2 publication Critical patent/JP7065563B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Fireproofing Substances (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a flame-retardant material containing an inorganic particle and a fiber.SOLUTION: According to the invention, inorganic particles having flame-retardant properties and a fiber are combined with each other to obtain a flame-retardant material. Sheets comprising a complex of inorganic particles and a fiber can be laminated to obtain a flame-retardant material having markedly excellent flame retardancy.SELECTED DRAWING: Figure 6D

Description

本発明は、難燃性無機粒子と繊維との複合体を用いた難燃材料に関する。   The present invention relates to a flame retardant material using a composite of flame retardant inorganic particles and fibers.

繊維は、その表面の官能基などに基づいて種々の特性を発揮するが、用途によっては表面を改質する必要が生じる場合もあり、これまで、繊維を表面改質する技術が開発されてきている。   Fibers exhibit various properties based on functional groups on the surface, etc., but depending on the application, the surface may need to be modified. So far, techniques for surface modification of fibers have been developed. Yes.

例えば、セルロース繊維などの繊維上に無機粒子を析出させる技術について、特許文献1には、結晶質の炭酸カルシウムが繊維上に機械的に結合した複合体が記載されている。また、特許文献2には、パルプ懸濁液中で炭酸ガス法により炭酸カルシウムを析出させることによって、パルプと炭酸カルシウムの複合体を製造する技術が記載されている。特許文献3には、紙と板紙用として多量の填料を繊維に加えて古紙繊維の白色度と清浄度を向上させる方法であって、古紙パルプのスラリーを気体−液体接触装置に送って、流れに逆らってアルカリ塩のスラリーを流れの方向にパルプを接解領域において接解させると共に適当な反応性ガスを送り沈降性填料と混ぜることによって繊維表面に填料を付着させる技術が記載されている。   For example, regarding a technique for depositing inorganic particles on fibers such as cellulose fibers, Patent Document 1 describes a composite in which crystalline calcium carbonate is mechanically bonded onto fibers. Patent Document 2 describes a technique for producing a composite of pulp and calcium carbonate by precipitating calcium carbonate in a pulp suspension by a carbon dioxide method. Patent Document 3 discloses a method for improving the whiteness and cleanliness of waste paper fibers by adding a large amount of filler to the fibers for paper and paperboard, and sending the slurry of waste paper pulp to a gas-liquid contact device. On the other hand, a technique is described in which an alkali salt slurry is contacted in the direction of flow with pulp in the contact zone, and a suitable reactive gas is fed and mixed with the sedimentary filler to adhere the filler to the fiber surface.

また、特許文献4・5には、繊維ウェブ(湿紙)を形成させる工程において炭酸カルシウムを析出させることによって、炭酸カルシウムが効率的に取り込まれた繊維ウェブを製造する技術が開示されている。   Patent Documents 4 and 5 disclose a technique for manufacturing a fiber web in which calcium carbonate is efficiently incorporated by precipitating calcium carbonate in a step of forming a fiber web (wet paper).

特開平06−158585号公報Japanese Patent Laid-Open No. 06-158585 米国特許第5679220号US Pat. No. 5,679,220 米国特許第5665205号US Pat. No. 5,665,205 特表2013−521417号公報Special table 2013-521417 gazette 米国特許公開第2011/0000633号US Patent Publication No. 2011/000633

本発明の課題は、無機粒子と繊維との複合体を用いた難燃材料を提供することである。   An object of the present invention is to provide a flame retardant material using a composite of inorganic particles and fibers.

本発明の発明者らは、難燃性無機粒子と繊維との複合体を用いることによって優れた難燃材料を開発することに成功し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、これに制限されるものでないが、以下の発明を包含する。
(1) 難燃性無機粒子と繊維との複合体を含む難燃材。
(2) 前記繊維がセルロース繊維である、(1)に記載の難燃材。
(3) 難燃性無機粒子が、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイトからなる群より選択される、(1)または(2)に記載の難燃材。
(4) シートの形態である、(1)〜(3)のいずれかに記載の難燃材。
(5) 難燃性無機粒子と繊維との複合体シートを積層させた、(1)〜(4)のいずれかに記載の難燃材。
(6) 難燃性無機粒子と繊維との複合体シートを基材に貼り合わせた、(1)〜(5)のいずれかに記載の難燃材。
(7) 難燃性無機粒子の平均一次粒子径が1.5μm以下である、(1)〜(6)のいずれかに記載の難燃材。
(8) 難燃性無機粒子と繊維の重量比が5/95〜95/5である、(1)〜(7)のいずれかに記載の難燃材。
The inventors of the present invention have succeeded in developing an excellent flame retardant material by using a composite of flame retardant inorganic particles and fibers, and have completed the present invention.
The present invention includes, but is not limited to, the following inventions.
(1) A flame retardant comprising a composite of flame retardant inorganic particles and fibers.
(2) The flame retardant according to (1), wherein the fiber is a cellulose fiber.
(3) The flame retardant material according to (1) or (2), wherein the flame retardant inorganic particles are selected from the group consisting of magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, and hydrotalcite.
(4) The flame retardant according to any one of (1) to (3), which is in the form of a sheet.
(5) The flame retardant according to any one of (1) to (4), wherein a composite sheet of flame retardant inorganic particles and fibers is laminated.
(6) The flame retardant material according to any one of (1) to (5), wherein a composite sheet of flame retardant inorganic particles and fibers is bonded to a substrate.
(7) The flame retardant according to any one of (1) to (6), wherein the average primary particle diameter of the flame retardant inorganic particles is 1.5 μm or less.
(8) The flame retardant material according to any one of (1) to (7), wherein the weight ratio of the flame retardant inorganic particles and the fibers is 5/95 to 95/5.

本発明によれば、難燃性無機粒子によってその表面が被覆された繊維を用いて難燃材料を提供することができる。
本発明においては無機粒子と繊維の複合体を使用するところ、このような複合体は、繊維と無機粒子の双方の特徴を持ち合わせており、本発明によれば、優れた難燃性を備えた難燃材料を得ることが可能になる。また、無機粒子が繊維に付着している複合体を用いるため、難燃材の製造も容易であり、無機粒子の歩留り(灰分歩留り)も良好である。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a flame-retardant material can be provided using the fiber by which the surface was coat | covered with the flame-retardant inorganic particle.
In the present invention, when a composite of inorganic particles and fibers is used, such a composite has characteristics of both fibers and inorganic particles, and according to the present invention, it has excellent flame retardancy. It becomes possible to obtain a flame-retardant material. In addition, since a composite in which inorganic particles are attached to fibers is used, the production of a flame retardant is easy, and the yield (ash yield) of the inorganic particles is also good.

図1は、サンプル1の合成に用いた反応装置の模式図である(P:ポンプ)。FIG. 1 is a schematic diagram of a reaction apparatus used for the synthesis of sample 1 (P: pump). 図2は、サンプル2の合成に用いた反応装置の模式図である(P:ポンプ)。FIG. 2 is a schematic diagram of the reaction apparatus used for the synthesis of sample 2 (P: pump). 図3は、試験装置の模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the test apparatus. 図4は、燃焼試験後のサンプルの外観写真である(上段左から、パルプシート、シート1、シート2、下段左から、シート3、シート4)。FIG. 4 is an appearance photograph of the sample after the combustion test (from the upper left, pulp sheet, sheet 1, sheet 2, from the lower left, sheet 3, sheet 4). 図5は、サンプル3−3の合成に用いた反応装置の模式図である(左図、P:ポンプ)。図5右は、ウルトラファインバブル発生部を拡大した模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the reaction apparatus used for the synthesis of Sample 3-3 (left figure, P: pump). The right side of FIG. 5 is an enlarged schematic view of the ultra fine bubble generating part. 図6Aは、燃焼試験後のサンプルAの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6A is an appearance photograph of Sample A after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Bは、燃焼試験後のサンプルBの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6B is an appearance photograph of Sample B after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Cは、燃焼試験後のサンプルCの外観写真である(左:燃焼面拡大、右:燃焼面)。FIG. 6C is an appearance photograph of Sample C after the combustion test (left: enlarged combustion surface, right: combustion surface). 図6Dは、燃焼試験後のサンプルDの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6D is an appearance photograph of Sample D after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Eは、燃焼試験後のサンプルEの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6E is an appearance photograph of Sample E after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Fは、燃焼試験後のサンプルFの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6F is a photograph of the appearance of Sample F after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Gは、燃焼試験後のサンプルGの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6G is an appearance photograph of sample G after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Hは、燃焼試験後のサンプルHの外観写真である。FIG. 6H is a photograph of the appearance of Sample H after the combustion test. 図6Iは、燃焼試験後のサンプルIの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6I is an appearance photograph of Sample I after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface). 図6Jは、燃焼試験後のサンプルJの外観写真である(左:燃焼面、右:裏面)。FIG. 6J is an appearance photograph of Sample J after the combustion test (left: combustion surface, right: back surface).

本発明は、無機粒子と繊維の複合体を用いた難燃材料に関する。
繊維
本発明においては、セルロース繊維やアラミド繊維などの繊維と無機粒子とを複合体化する。複合体を構成する繊維は、セルロース繊維であることが好ましいが、例えば、天然のセルロース繊維はもちろん、レーヨンやリヨセルなどの再生繊維(半合成繊維)や合成繊維などを制限なく使用することができる。セルロース繊維の原料としては、パルプ繊維(木材パルプや非木材パルプ)、セルロースナノファイバー、バクテリアセルロース、ホヤなどの動物由来セルロース、藻類などが例示され、木材パルプは、木材原料をパルプ化して製造すればよい。木材原料としては、アカマツ、クロマツ、トドマツ、エゾマツ、ベニマツ、カラマツ、モミ、ツガ、スギ、ヒノキ、カラマツ、シラベ、トウヒ、ヒバ、ダグラスファー、ヘムロック、ホワイトファー、スプルース、バルサムファー、シーダ、パイン、メルクシマツ、ラジアータパイン等の針葉樹、及びこれらの混合材、ブナ、カバ、ハンノキ、ナラ、タブ、シイ、シラカバ、ハコヤナギ、ポプラ、タモ、ドロヤナギ、ユーカリ、マングローブ、ラワン、アカシア等の広葉樹及びこれらの混合材が例示される。
The present invention relates to a flame retardant material using a composite of inorganic particles and fibers.
Fibers In the present invention, fibers such as cellulose fibers and aramid fibers and inorganic particles are composited. The fibers constituting the composite are preferably cellulose fibers. For example, natural cellulose fibers, but also regenerated fibers (semi-synthetic fibers) such as rayon and lyocell, and synthetic fibers can be used without limitation. . Examples of cellulose fiber raw materials include pulp fibers (wood pulp and non-wood pulp), cellulose nanofibers, bacterial cellulose, animal-derived cellulose such as sea squirts, and algae. Wood pulp is produced by pulping wood raw materials. That's fine. Wood materials include red pine, black pine, todomatsu, spruce, beech pine, larch, fir, tsuga, cedar, hinoki, larch, syrup, spruce, hiba, douglas fir, hemlock, white fur, spruce, balsam fur, cedar, pine, Coniferous trees such as Merck pine, Radiata pine, and mixed materials thereof, beech, hippopotamus, alder tree, oak, tab, shii, birch, broadleaf tree, poplar, tamo, dry willow, eucalyptus, mangrove, lawan, acacia, etc. Examples are materials.

木材原料(木質原料)などの天然材料をパルプ化する方法は、特に限定されず、製紙業界で一般に用いられるパルプ化法が例示される。木材パルプはパルプ化法により分類でき、例えば、クラフト法、サルファイト法、ソーダ法、ポリサルファイド法等の方法により蒸解した化学パルプ;リファイナー、グラインダー等の機械力によってパルプ化して得られる機械パルプ;薬品による前処理の後、機械力によるパルプ化を行って得られるセミケミカルパルプ;古紙パルプ;脱墨パルプ等が挙げられる。木材パルプは、未晒(漂白前)の状態であってもよいし、晒(漂白後)の状態であってもよい。   The method for pulping natural materials such as wood raw materials (woody raw materials) is not particularly limited, and examples thereof include pulping methods generally used in the paper industry. Wood pulp can be classified by pulping method, for example, chemical pulp digested by kraft method, sulfite method, soda method, polysulfide method, etc .; mechanical pulp obtained by pulping by mechanical force such as refiner, grinder; Semi-chemical pulp obtained by carrying out pulping by mechanical force after pretreatment by; waste paper pulp; deinked pulp and the like. Wood pulp may be unbleached (before bleaching) or bleached (after bleaching).

非木材由来のパルプとしては、綿、ヘンプ、サイザル麻、マニラ麻、亜麻、藁、竹、バガス、ケナフ、サトウキビ、トウモロコシ、稲わら、楮(こうぞ)、みつまた等が例示される。   Examples of the non-wood-derived pulp include cotton, hemp, sisal hemp, manila hemp, flax, straw, bamboo, bagasse, kenaf, sugar cane, corn, rice straw, straw, honey and so on.

パルプ繊維は、未叩解及び叩解のいずれでもよく、複合体シートの物性に応じて選択すればよいが、叩解を行う方が好ましい。これにより、シート強度の向上並びに無機粒子の定着促進が期待できる。   The pulp fiber may be either unbeaten or beaten, and may be selected according to the physical properties of the composite sheet, but it is preferable to beaten. Thereby, improvement of sheet strength and promotion of fixing of inorganic particles can be expected.

合成繊維とセルロース繊維との複合繊維も本発明において使用することができ、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、ガラス繊維、炭素繊維、各種金属繊維などとセルロース繊維との複合繊維も使用することができる。   A composite fiber of a synthetic fiber and a cellulose fiber can also be used in the present invention. For example, a composite fiber of a polyester fiber, a polyamide, a polyolefin, an acrylic fiber, a glass fiber, a carbon fiber, various metal fibers, etc. and a cellulose fiber is also used. be able to.

また、これらセルロース原料はさらに処理を施すことで粉末セルロース、酸化セルロースなどの化学変性セルロース、およびセルロースナノファイバー:CNF(ミクロフィブリル化セルロース:MFC、TEMPO酸化CNF、リン酸エステル化CNF、カルボキシメチル化CNF、機械粉砕CNFなど)として使用することもできる。本発明で用いる粉末セルロースとしては、例えば、精選パルプを酸加水分解した後に得られる未分解残渣を精製・乾燥し、粉砕・篩い分けするといった方法により製造される棒軸状である一定の粒径分布を有する結晶性セルロース粉末を用いてもよいし、KCフロック(日本製紙製)、セオラス(旭化成ケミカルズ製)、アビセル(FMC社製)などの市販品を用いてもよい。粉末セルロースにおけるセルロースの重合度は好ましくは100〜1500程度であり、X線回折法による粉末セルロースの結晶化度は好ましくは70〜90%であり、レーザー回折式粒度分布測定装置による体積平均粒子径は好ましくは1μm以上100μm以下である。本発明で用いる酸化セルロースは、例えばN−オキシル化合物、及び、臭化物、ヨウ化物若しくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物の存在下で酸化剤を用いて水中で酸化することで得ることができる。セルロースナノファイバーとしては、上記セルロース原料を解繊する方法が用いられる。解繊方法としては、例えばセルロースや酸化セルロース等の化学変性セルロースの水懸濁液等を、リファイナー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、一軸または多軸混練機、ビーズミル等による機械的な磨砕、ないし叩解することにより解繊する方法を使用することができる。上記方法を1種または複数種類組み合わせてセルロースナノファイバーを製造してもよい。製造したセルロースナノファイバーの繊維径は電子顕微鏡観察などで確認することができ、例えば5nm〜1000nm、好ましくは5nm〜500nm、より好ましくは5nm〜300nmの範囲にある。このセルロースナノファイバーを製造する際、セルロースを解繊及び/又は微細化する前及び/又は後に、任意の化合物をさらに添加してセルロースナノファイバーと反応させ、水酸基が修飾されたものにすることもできる。修飾する官能基としては、アセチル基、エステル基、エーテル基、ケトン基、ホルミル基、ベンゾイル基、アセタール、ヘミアセタール、オキシム、イソニトリル、アレン、チオール基、ウレア基、シアノ基、ニトロ基、アゾ基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、アミド基、イミド基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロピオニル基、プロピオロイル基、ブチリル基、2−ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、フロイル基、シンナモイル基等のアシル基、2−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基等のイソシアネート基、メチル基、エチル基、プロピル基、2−プロピル基、ブチル基、2−ブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基、オキシラン基、オキセタン基、オキシル基、チイラン基、チエタン基等が挙げられる。これらの置換基の中の水素が水酸基、カルボキシ基等の官能基で置換されても構わない。また、アルキル基の一部が不飽和結合になっていても構わない。これらの官能基を導入するために使用する化合物としては特に限定されず、例えば、リン酸由来の基を有する化合物、カルボン酸由来の基を有する化合物、硫酸由来の基を有する化合物、スルホン酸由来の基を有する化合物、アルキル基を有する化合物、アミン由来の基を有する化合物等が挙げられる。リン酸基を有する化合物としては特に限定されないが、リン酸、リン酸のリチウム塩であるリン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、ポリリン酸リチウムが挙げられる。更にリン酸のナトリウム塩であるリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウムが挙げられる。更にリン酸のカリウム塩であるリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、ポリリン酸カリウムが挙げられる。更にリン酸のアンモニウム塩であるリン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムがより好ましいが、特に限定されない。カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸などトリカルボン酸化合物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。上記カルボン酸由来の基を有する化合物のうち、工業的に適用しやすく、ガス化しやすいことから、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好ましいが、特に限定されない。また、化学的に結合させなくても、修飾する化合物がセルロースナノファイバーに物理的に吸着する形でセルロースナノファイバーを修飾してもよい。物理的に吸着する化合物としては界面活性剤等が挙げられ、アニオン性、カチオン性、ノニオン性いずれを用いてもよい。セルロースを解繊及び/又は粉砕する前に上記の修飾を行った場合、解繊及び/又は粉砕後にこれらの官能基を脱離させ、元の水酸基に戻すこともできる。以上のような修飾を施すことで、セルロースナノファイバーの解繊を促進したり、セルロースナノファイバーを使用する際に種々の物質と混合しやすくしたりすることができる。   Further, these cellulose raw materials are further processed to give powdery cellulose, chemically modified cellulose such as oxidized cellulose, and cellulose nanofiber: CNF (microfibrillated cellulose: MFC, TEMPO oxidized CNF, phosphate esterified CNF, carboxymethylated). CNF, machine pulverized CNF, etc.) can also be used. As the powdered cellulose used in the present invention, for example, a fixed particle size in the form of a rod shaft produced by a method of purifying and drying an undegraded residue obtained after acid hydrolysis of a selected pulp, pulverizing and sieving. A crystalline cellulose powder having a distribution may be used, or commercially available products such as KC Flock (manufactured by Nippon Paper Industries), Theolas (manufactured by Asahi Kasei Chemicals), and Avicel (manufactured by FMC) may be used. The degree of polymerization of cellulose in powdered cellulose is preferably about 100 to 1500, the degree of crystallinity of powdered cellulose by X-ray diffraction is preferably 70 to 90%, and the volume average particle size by a laser diffraction type particle size distribution analyzer. Is preferably 1 μm or more and 100 μm or less. The oxidized cellulose used in the present invention can be obtained, for example, by oxidizing in water using an oxidizing agent in the presence of a compound selected from the group consisting of N-oxyl compounds and bromides, iodides or mixtures thereof. it can. As the cellulose nanofiber, a method of defibrating the cellulose raw material is used. As the defibrating method, for example, an aqueous suspension of chemically modified cellulose such as cellulose or oxidized cellulose is mechanically ground or beaten with a refiner, a high-pressure homogenizer, a grinder, a single or multi-screw kneader, a bead mill, or the like. A method of defibration can be used. Cellulose nanofibers may be produced by combining one or more of the above methods. The fiber diameter of the produced cellulose nanofiber can be confirmed by observation with an electron microscope, and is, for example, in the range of 5 nm to 1000 nm, preferably 5 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm. When producing the cellulose nanofiber, before and / or after the cellulose is defibrated and / or refined, an arbitrary compound may be further added and reacted with the cellulose nanofiber to modify the hydroxyl group. it can. As functional groups to be modified, acetyl group, ester group, ether group, ketone group, formyl group, benzoyl group, acetal, hemiacetal, oxime, isonitrile, allene, thiol group, urea group, cyano group, nitro group, azo group , Aryl group, aralkyl group, amino group, amide group, imide group, acryloyl group, methacryloyl group, propionyl group, propioyl group, butyryl group, 2-butyryl group, pentanoyl group, hexanoyl group, heptanoyl group, octanoyl group, nonanoyl group , Decanoyl group, undecanoyl group, dodecanoyl group, myristoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, pivaloyl group, benzoyl group, naphthoyl group, nicotinoyl group, isonicotinoyl group, furoyl group, cinnamoyl group and other acyl groups, 2-methacryloyl Isocyanate groups such as oxyethylisocyanoyl group, methyl group, ethyl group, propyl group, 2-propyl group, butyl group, 2-butyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl Group, decyl group, undecyl group, dodecyl group, myristyl group, palmityl group, stearyl group and other alkyl groups, oxirane group, oxetane group, oxyl group, thiirane group, thietane group and the like. Hydrogen in these substituents may be substituted with a functional group such as a hydroxyl group or a carboxy group. Further, a part of the alkyl group may be an unsaturated bond. The compound used for introducing these functional groups is not particularly limited. For example, a compound having a phosphoric acid-derived group, a compound having a carboxylic acid-derived group, a compound having a sulfuric acid-derived group, or a sulfonic acid-derived compound And the like, compounds having an alkyl group, compounds having an amine-derived group, and the like. Although it does not specifically limit as a compound which has a phosphoric acid group, Lithium dihydrogen phosphate which is phosphoric acid and the lithium salt of phosphoric acid, Dilithium hydrogen phosphate, Trilithium phosphate, Lithium pyrophosphate, Lithium polyphosphate is mentioned. . Furthermore, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate and sodium polyphosphate which are sodium salts of phosphoric acid are mentioned. Furthermore, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, and potassium polyphosphate which are potassium salts of phosphoric acid are mentioned. Further, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, and ammonium polyphosphate which are ammonium salts of phosphoric acid are included. Of these, phosphoric acid, sodium phosphate, phosphoric acid potassium salt, and phosphoric acid ammonium salt are preferred from the viewpoint of high efficiency in introducing a phosphate group and easy industrial application. Sodium dihydrogen phosphate Although disodium hydrogen phosphate is more preferable, it is not particularly limited. The compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include dicarboxylic acid compounds such as maleic acid, succinic acid, phthalic acid, fumaric acid, glutaric acid, adipic acid and itaconic acid, and tricarboxylic acid compounds such as citric acid and aconitic acid. . The acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, but examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. It is done. Although it does not specifically limit as a derivative of the compound which has a carboxyl group, The derivative of the acid anhydride of the compound which has a carboxyl group and the acid anhydride imidation of a compound which has a carboxyl group are mentioned. Although it does not specifically limit as an acid anhydride imidation thing of a compound which has a carboxyl group, Imidation thing of dicarboxylic acid compounds, such as maleimide, succinic acid imide, and phthalic acid imide, is mentioned. The acid anhydride derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least some of the hydrogen atoms of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group, such as dimethylmaleic anhydride, diethylmaleic anhydride, diphenylmaleic anhydride, etc. are substituted (for example, alkyl group, phenyl group, etc. ) Are substituted. Among the compounds having a group derived from a carboxylic acid, maleic anhydride, succinic anhydride, and phthalic anhydride are preferred because they are easily applied industrially and easily gasified, but are not particularly limited. Further, the cellulose nanofiber may be modified in such a manner that the compound to be modified is physically adsorbed on the cellulose nanofiber without being chemically bonded. Examples of the physically adsorbing compound include surfactants, and any of anionic, cationic, and nonionic may be used. When the above-described modification is performed before cellulose is defibrated and / or pulverized, these functional groups can be removed after defibrating and / or pulverization to return to the original hydroxyl group. By performing the modification as described above, it is possible to promote the defibration of the cellulose nanofiber or to easily mix it with various substances when the cellulose nanofiber is used.

以上に示した繊維は単独で用いても良いし、複数を混合しても良い。中でも、木材パルプを含むか、若しくは、木材パルプと非木材パルプ及び/又は合成繊維との組み合わせを含むことが好ましく、木材パルプのみであることがより好ましい。   The fibers shown above may be used alone or in combination. Especially, it is preferable that wood pulp is included or the combination of wood pulp, non-wood pulp, and / or synthetic fiber is included, and it is more preferable that it is only wood pulp.

好ましい態様において、本発明の複合体を構成する繊維はパルプ繊維である。また、例えば、製紙工場の排水から回収された繊維状物質を本発明の炭酸化反応に供給してもよい。このような物質を反応槽に供給することにより、種々の複合粒子を合成することができ、また、形状的にも繊維状粒子などを合成することができる。   In a preferred embodiment, the fibers constituting the composite of the present invention are pulp fibers. Further, for example, a fibrous substance recovered from the wastewater of a paper mill may be supplied to the carbonation reaction of the present invention. By supplying such a substance to the reaction vessel, various composite particles can be synthesized, and fibrous particles and the like can be synthesized in terms of shape.

本発明においては、繊維の他にも、生成物である無機粒子に取り込まれて複合粒子を生成するような物質を用いることができる。本発明にいては、パルプ繊維を始めとする繊維を使用するが、それ以外にも無機粒子、有機粒子、ポリマーなどを含む溶液中で無機粒子を合成することによって、さらにこれらの物質が取り込まれた複合粒子を製造することが可能である。   In the present invention, in addition to the fiber, a substance that is incorporated into the product inorganic particles to form composite particles can be used. In the present invention, fibers such as pulp fibers are used, but these substances are further incorporated by synthesizing inorganic particles in a solution containing inorganic particles, organic particles, polymers and the like. Composite particles can be produced.

複合化する繊維の繊維長は特に制限されないが、例えば、平均繊維長が0.1μm〜15mm程度とすることができ、1μm〜12mm、100μm〜10mm、500μm〜8mmなどとしてもよい。   The fiber length of the fibers to be combined is not particularly limited. For example, the average fiber length may be about 0.1 μm to 15 mm, and may be 1 μm to 12 mm, 100 μm to 10 mm, 500 μm to 8 mm, and the like.

複合化する繊維は、繊維表面の15%以上が無機粒子で被覆されるような量で使用することが好ましいが、例えば、繊維と無機粒子の重量比を、5/95〜95/5とすることができ、10/90〜90/10、20/80〜80/20、30/70〜70/30、40/60〜60/40としてもよい。   The fiber to be combined is preferably used in such an amount that 15% or more of the fiber surface is coated with inorganic particles. For example, the weight ratio of the fiber to the inorganic particles is 5/95 to 95/5. 10/90 to 90/10, 20/80 to 80/20, 30/70 to 70/30, or 40/60 to 60/40.

本発明に係る複合体は、繊維表面の15%以上が難燃性無機粒子で被覆されており、このような面積率でセルロース繊維表面が被覆されていると難燃性が大きくなる一方、繊維表面に起因する特徴が小さくなる。   In the composite according to the present invention, 15% or more of the fiber surface is coated with flame retardant inorganic particles. When the surface of the cellulose fiber is coated with such an area ratio, the flame retardancy is increased. Features due to the surface are reduced.

難燃性無機粒子
本発明においては、難燃性の無機粒子と繊維を複合化した複合体を用いて難燃材料とする。難燃性無機粒子としては、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ハイドロタルサイト、水酸化マグネシウム、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、シリカが挙げられるが、特に好ましくは、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、ハイドロタルサイトなどである。
Flame Retardant Inorganic Particles In the present invention, a flame retardant material is obtained using a composite of flame retardant inorganic particles and fibers. Examples of the flame retardant inorganic particles include magnesium carbonate, aluminum hydroxide, barium sulfate, hydrotalcite, magnesium hydroxide, calcium carbonate, calcium phosphate, and silica, but magnesium carbonate, aluminum hydroxide, barium sulfate are particularly preferable. And hydrotalcite.

(炭酸マグネシウム)
好ましい態様において本発明は、炭酸マグネシウムと繊維との複合体を難燃材料として用いる。本発明に係る複合体を構成する炭酸マグネシウム微粒子の平均粒径は好適には50μm未満であるが、平均粒径が30μm以下の炭酸マグネシウムとすることもできる。また、好ましい態様において、炭酸マグネシウム微粒子の平均一次粒子径は10nm〜3μm程度とすることも可能である。
(Magnesium carbonate)
In a preferred embodiment, the present invention uses a composite of magnesium carbonate and fiber as a flame retardant material. The average particle diameter of the magnesium carbonate fine particles constituting the composite according to the present invention is preferably less than 50 μm, but may be magnesium carbonate having an average particle diameter of 30 μm or less. In a preferred embodiment, the average primary particle diameter of the magnesium carbonate fine particles can be about 10 nm to 3 μm.

また、本発明で得られる炭酸マグネシウムは、微細な一次粒子が凝集した二次粒子の形態を取ることもあり、用途に応じた二次粒子を生成させることができるし、粉砕によって凝集塊を細かくすることもできる。粉砕の方法としては、ボールミル、サンドグラインダーミル、インパクトミル、高圧ホモジナイザー、低圧ホモジナイザー、ダイノーミル、超音波ミル、カンダグラインダ、アトライタ、石臼型ミル、振動ミル、カッターミル、ジェットミル、離解機、叩解機、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。   In addition, the magnesium carbonate obtained in the present invention may take the form of secondary particles in which fine primary particles are aggregated, and can generate secondary particles according to the application. You can also For grinding, ball mill, sand grinder mill, impact mill, high-pressure homogenizer, low-pressure homogenizer, dyno mill, ultrasonic mill, kanda grinder, attritor, stone mill, vibration mill, cutter mill, jet mill, breaker, beater Short shaft extruder, twin screw extruder, ultrasonic stirrer, household juicer mixer and the like.

本発明において炭酸マグネシウムは、例えば、酸化マグネシウム、マグネサイト、ドロマイト、ハンタイト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、ブルサイトおよびこれらの混合物からなる群より選択される原料から合成することができる。好ましい態様において、本発明の炭酸マグネシウムは、水酸化マグネシウムから合成される。   In the present invention, magnesium carbonate can be synthesized, for example, from a raw material selected from the group consisting of magnesium oxide, magnesite, dolomite, huntite, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, brucite, and mixtures thereof. In a preferred embodiment, the magnesium carbonate of the present invention is synthesized from magnesium hydroxide.

本発明に係る複合体は、例えば、繊維を含む溶液において炭酸マグネシウムを合成すればよい。酸化マグネシウム等に代表される水酸化マグネシム前駆体から水酸化マグネシムを得る時点で反応溶液中に繊維を分散させておくことができる。また、水酸化マグネシウムから炭酸マグネシウムを得る工程で繊維を分散させておくこともできる。いずれの場合においても、反応溶液がアルカリ性であるため、反応液に浸漬することで繊維を膨潤させ、効率よく炭酸マグネシウムと繊維の複合体を得ることができる。繊維を分散させた後、すぐに炭酸化反応を開始することもできるし、15分以上撹拌することでより繊維の膨潤を促してから炭酸化反応を開始することもできる。例えば、水酸化マグネシウムを含む水性懸濁液を反応容器内に噴射することによって炭酸マグネシウムを合成してもよい。後述するが、水酸化マグネシウムの水性懸濁液を反応容器内に噴射する際に、キャビテーション気泡を発生させ、その存在下で炭酸マグネシウムを合成することが好ましい態様である。   The composite according to the present invention may be prepared by synthesizing magnesium carbonate in a solution containing fibers, for example. At the time of obtaining magnesium hydroxide from a magnesium hydroxide precursor typified by magnesium oxide or the like, the fibers can be dispersed in the reaction solution. Further, the fiber can be dispersed in the step of obtaining magnesium carbonate from magnesium hydroxide. In any case, since the reaction solution is alkaline, the fibers can be swollen by being immersed in the reaction solution, and a composite of magnesium carbonate and fibers can be obtained efficiently. The carbonation reaction can be started immediately after the fibers are dispersed, or the carbonation reaction can be started after the fiber is further swollen by stirring for 15 minutes or more. For example, magnesium carbonate may be synthesized by injecting an aqueous suspension containing magnesium hydroxide into a reaction vessel. As will be described later, when jetting an aqueous suspension of magnesium hydroxide into the reaction vessel, it is a preferred embodiment to generate cavitation bubbles and synthesize magnesium carbonate in the presence thereof.

本発明においては、繊維を含む溶液中で炭酸マグネシウム微粒子を合成するが、炭酸マグネシウムの合成方法は、公知の方法によることができる。例えば、水酸化マグネシウムと炭酸ガスから重炭酸マグネシウムを合成し、重炭酸マグネシウムから正炭酸マグネシウムを経て塩基性炭酸マグネシウムを合成することができる。炭酸マグネシウムは合成方法によって重炭酸マグネシウム、正炭酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウムなどを得ることができるが、本発明の複合体に係る炭酸マグネシウムは、塩基性炭酸マグネシムにすることが特に好ましい。なぜならば、重炭酸マグネシウムは安定性が比較的低く、柱状(針状)結晶である正炭酸マグネシウムは繊維へ定着しにくい場合があるためである。一方、繊維の存在下で塩基性炭酸マグネシウムにまで化学反応させることで、繊維表面をうろこ状などに被覆した炭酸マグネシウムと繊維の複合体を得ることができる。   In the present invention, the magnesium carbonate fine particles are synthesized in a solution containing fibers. The method for synthesizing magnesium carbonate can be performed by a known method. For example, magnesium bicarbonate can be synthesized from magnesium hydroxide and carbon dioxide, and basic magnesium carbonate can be synthesized from magnesium bicarbonate via normal magnesium carbonate. Magnesium carbonate can obtain magnesium bicarbonate, normal magnesium carbonate, basic magnesium carbonate, and the like by a synthesis method, but the magnesium carbonate according to the composite of the present invention is particularly preferably basic magnesium carbonate. This is because magnesium bicarbonate is relatively low in stability, and normal magnesium carbonate, which is a columnar (needle-like) crystal, may be difficult to fix to the fiber. On the other hand, by performing chemical reaction to basic magnesium carbonate in the presence of fibers, it is possible to obtain a composite of magnesium carbonate and fibers with the fiber surface coated in a scale shape.

本発明は、好ましい態様において、繊維表面の15%以上が炭酸マグネシウムによって被覆されている。好ましい態様において本発明の複合体は、炭酸マグネシウムによる繊維の被覆率(面積率)が25%以上であり、より好ましくは40%以上であるが、本発明によれば被覆率が60%以上や80%以上の複合体を製造することも可能である。   In a preferred embodiment of the present invention, 15% or more of the fiber surface is coated with magnesium carbonate. In a preferred embodiment, the composite of the present invention has a fiber coverage (area ratio) of 25% or more by magnesium carbonate, more preferably 40% or more, but according to the present invention, the coverage is 60% or more. It is also possible to produce more than 80% of the composite.

本発明によって炭酸マグネシウムと繊維を複合体化しておくと、単に炭酸マグネシウムを繊維と混合した場合と比較して、炭酸マグネシウムが製品に歩留り易いだけでなく、凝集せずに均一に分散した製品を得ることができる。すなわち、本発明によれば、炭酸マグネシウムと繊維の複合体の製品への歩留り(投入した炭酸マグネシウムが製品中に残る重量割合)を60%以上とすることが可能であり、70%以上や90%以上とすることもできる。   When the magnesium carbonate and the fiber are complexed according to the present invention, the magnesium carbonate is not only easily mixed with the fiber compared with the case where the magnesium carbonate is mixed with the fiber, but also a product in which the magnesium carbonate is uniformly dispersed without agglomeration. Can be obtained. That is, according to the present invention, the yield of the composite of magnesium carbonate and fiber to the product (weight ratio of the magnesium carbonate that remains in the product) can be set to 60% or more, such as 70% or more and 90%. % Or more.

本発明においては、炭酸マグネシウムを合成する際に、キャビテーション気泡を存在させることが好ましい。この場合、炭酸マグネシウムの合成ルートのすべてにおいてキャビテーション気泡を存在させる必要はなく、少なくとも1つの段階でキャビテーション気泡を存在させればよい。   In the present invention, it is preferable that cavitation bubbles exist when synthesizing magnesium carbonate. In this case, cavitation bubbles need not be present in all of the synthesis routes of magnesium carbonate, and cavitation bubbles may be present in at least one stage.

例えば、塩基性炭酸マグネシウムを製造する場合、マグネシウム源として酸化マグネシウムMgOを使用し、酸化マグネシウムから得られた水酸化マグネシウムMg(OH)に炭酸ガスCOを吹き込んで重炭酸マグネシウムMg(HCOを得て、重炭酸マグネシウムから正炭酸マグネシウムMgCO・3HOを経て塩基性炭酸マグネシウムが得られる。炭酸マグネシウムを合成する際、繊維を存在させておくことによって、繊維上に塩基性炭酸マグネシウムを合成することができる。好ましい態様においては炭酸マグネシウムを合成する際にキャビテーション気泡を存在させてもよいが、本発明においては、炭酸マグネシウムのいずれかの合成段階でキャビテーション気泡を存在させておくとよい。好ましい態様においては、水酸化マグネシウムから重炭酸マグネシウムを合成する段階においてキャビテーション気泡を存在させることができる。また別の態様においては、重炭酸マグネシウムや正炭酸マグネシウムから塩基性炭酸マグネシウムを合成する段階においてキャビテーション気泡を存在させることができる。さらに別の態様においては、塩基性炭酸マグネシムを合成後、熟成させるときに存在させることができる。 For example, when producing basic magnesium carbonate, magnesium oxide MgO is used as a magnesium source, and carbon dioxide gas CO 2 is blown into magnesium hydroxide Mg (OH) 2 obtained from magnesium oxide to produce magnesium bicarbonate Mg (HCO 3 2 ) and basic magnesium carbonate is obtained from magnesium bicarbonate through normal magnesium carbonate MgCO 3 .3H 2 O. When the magnesium carbonate is synthesized, the basic magnesium carbonate can be synthesized on the fiber by allowing the fiber to be present. In a preferred embodiment, cavitation bubbles may be present when synthesizing magnesium carbonate. However, in the present invention, cavitation bubbles may be present in any synthesis step of magnesium carbonate. In a preferred embodiment, cavitation bubbles can be present in the step of synthesizing magnesium bicarbonate from magnesium hydroxide. In another embodiment, cavitation bubbles can be present in the step of synthesizing basic magnesium carbonate from magnesium bicarbonate or normal magnesium carbonate. In yet another embodiment, basic magnesium carbonate can be present when synthesized and then aged.

一般に、炭酸マグネシウムを製造する際の反応容器として、ガス吹き込み型の装置と機械攪拌型の装置が知られている。ガス吹き込み型では、水酸化マグネシウムを入れた反応槽に炭酸ガスを吹き込み反応させるが、単純に炭酸ガスを吹き込むだけでは気泡の大きさを均一かつ微細に制御することが難しく、反応効率の点からは制限がある。一方、機械攪拌型の装置では、装置内部に攪拌機を設け、その攪拌機の近くに炭酸ガスを導入することによって、炭酸ガスを細かな気泡とし、炭酸ガスとの反応効率を向上させる。   Generally, a gas blowing type apparatus and a mechanical stirring type apparatus are known as reaction vessels for producing magnesium carbonate. In the gas blowing type, carbon dioxide gas is blown into the reaction vessel containing magnesium hydroxide to react, but it is difficult to control the size of the bubbles uniformly and finely by simply blowing carbon dioxide gas. There are limitations. On the other hand, in a mechanical stirring type apparatus, a stirrer is provided inside the apparatus, and carbon dioxide gas is introduced near the stirrer, whereby the carbon dioxide gas is made into fine bubbles and the reaction efficiency with carbon dioxide gas is improved.

しかし、機械攪拌型のように、反応槽内部に設けた攪拌機で攪拌を行う場合、反応液の濃度が高かったり炭酸化反応が進むと反応液の抵抗が大きく十分な攪拌が困難になるため炭酸化反応を的確に制御することが難しかったり、十分な攪拌を行うには攪拌機に相当な負荷がかかりエネルギー的に不利となることがあった。また、ガスの吹込口が反応槽の下部にあり、攪拌をよくするために攪拌機の羽根が反応槽底部の近くに設置されている場合、溶解性が低い成分が底部に滞留し、ガス吹込口を塞いだり、攪拌機のバランスを崩したりする。さらに、従来の方法では、反応槽に加えて、攪拌機や、炭酸ガスを反応槽に導入するための設備が必要であり、設備面でもコストがかかるものであった。そして、機械攪拌型の装置では、攪拌機の近くに供給した炭酸ガスを攪拌機によって細かくすることによって反応効率を向上させるものの、反応液の濃度が高い場合などは十分に炭酸ガスを微細化できず、炭酸化反応の面でも、生成する無機粒子の形態等を正確に制御することが難しいことがあった。本発明においては、キャビテーション気泡の存在下で炭酸マグネシウムを合成することによって、効率的に炭酸化反応を進行させ、均一な炭酸マグネシウム微粒子を繊維上に製造することが可能になる。特に噴流キャビテーションを用いることで、羽根などの機械的な攪拌機なしに、十分な攪拌を行うことができる。本発明においては、従来からの公知の反応容器を用いることができ、もちろん、上述したようなガス吹き込み型や機械攪拌型の装置を問題なく使用することができ、これらの容器にノズルなどを用いた噴流キャビテーションを組合せても良い。   However, when stirring with a stirrer provided inside the reaction vessel as in the mechanical stirring type, if the concentration of the reaction solution is high or the carbonation reaction proceeds, the resistance of the reaction solution increases and it becomes difficult to sufficiently stir In some cases, it is difficult to accurately control the chemical reaction, and in order to perform sufficient stirring, a considerable load is applied to the stirrer, which is disadvantageous in terms of energy. In addition, when the gas inlet is at the bottom of the reaction vessel and the blades of the stirrer are installed near the bottom of the reaction vessel in order to improve the stirring, components with low solubility stay at the bottom and the gas injection port Block the balance of the stirrer. Furthermore, in the conventional method, in addition to the reaction tank, a stirrer and equipment for introducing carbon dioxide gas into the reaction tank are necessary, and the equipment is also expensive. And in the mechanical stirring type apparatus, although the reaction efficiency is improved by making the carbon dioxide gas supplied near the stirrer fine by the stirrer, the carbon dioxide gas cannot be sufficiently refined when the concentration of the reaction liquid is high, In terms of the carbonation reaction, it may be difficult to accurately control the form and the like of the generated inorganic particles. In the present invention, by synthesizing magnesium carbonate in the presence of cavitation bubbles, it is possible to efficiently promote the carbonation reaction and produce uniform magnesium carbonate fine particles on the fiber. In particular, by using jet cavitation, sufficient stirring can be performed without a mechanical stirrer such as a blade. In the present invention, a conventionally known reaction vessel can be used, and of course, the above-described gas blowing type or mechanical stirring type device can be used without any problem, and a nozzle or the like is used for these vessels. The jet cavitation may be combined.

本発明によって炭酸マグネシウムを合成する場合、水酸化マグネシウムの水性懸濁液の固形分濃度は、好ましくは0.1〜40重量%、より好ましくは0.5〜30重量%、さらに好ましくは1〜20重量%程度である。固形分濃度が低いと反応効率が低く、製造コストが高くなり、固形分濃度が高すぎると流動性が悪くなり、反応効率が落ちる。本発明においては、キャビテーション気泡の存在下で炭酸マグネシウムを合成するため、固形分濃度の高い懸濁液(スラリー)を用いても、反応液と炭酸ガスを好適に混合することができる。   When synthesizing magnesium carbonate according to the present invention, the solid content concentration of the aqueous magnesium hydroxide suspension is preferably 0.1 to 40% by weight, more preferably 0.5 to 30% by weight, still more preferably 1 to About 20% by weight. If the solid content concentration is low, the reaction efficiency is low and the production cost is high. If the solid content concentration is too high, the fluidity is deteriorated and the reaction efficiency is lowered. In the present invention, since magnesium carbonate is synthesized in the presence of cavitation bubbles, the reaction solution and carbon dioxide can be suitably mixed even when a suspension (slurry) having a high solid content concentration is used.

水酸化マグネシウムを含む水性懸濁液としては、一般に用いられるものを使用でき、例えば、水酸化マグネシウムを水に混合して調製したり、酸化マグネシウムを水に添加して調製することができる。酸化マグネシウムから水酸化マグネシウムのスラリーを調製する際の条件は特に制限されないが、例えば、MgOの濃度は0.1重量%以上、好ましくは1重量%以上、温度は20〜100℃、好ましくは30〜100℃として、例えば、5分〜5時間(好ましくは2時間以内)の間、処理することが好ましい。装置はバッチ式であっても連続式であってもよい。なお、本発明においては水酸化マグネシウムスラリーの調製と炭酸化反応は、別々の装置を用いてもよく、また、1つの反応槽で行ってもよい。   As the aqueous suspension containing magnesium hydroxide, those commonly used can be used. For example, the aqueous suspension can be prepared by mixing magnesium hydroxide with water or by adding magnesium oxide to water. The conditions for preparing the magnesium hydroxide slurry from magnesium oxide are not particularly limited. For example, the MgO concentration is 0.1 wt% or more, preferably 1 wt% or more, and the temperature is 20 to 100 ° C., preferably 30 It is preferable to perform the treatment at -100 ° C for 5 minutes to 5 hours (preferably within 2 hours). The apparatus may be a batch type or a continuous type. In the present invention, the preparation of the magnesium hydroxide slurry and the carbonation reaction may be performed using separate apparatuses or in a single reaction tank.

(硫酸バリウム)
本発明において、セルロース繊維などの繊維と硫酸バリウムの複合体を用いる場合、公知の方法で合成することができる。硫酸バリウムとは、BaSOで表されるバリウムイオンと硫酸イオンからなるイオン結晶性の化合物であり、板状あるいは柱状の形態であることが多く、水には難溶性である。純粋な硫酸バリウムは無色の結晶であるが、鉄、マンガン、ストロンチウム、カルシウムなどの不純物を含むと黄褐色または黒灰色を呈し、半透明となる。天然の鉱物としても得られるが、化学反応によって合成することもできる。特に、化学反応による合成品は医薬用(X線造影剤)に用いられるほか、化学的に安定な性質を応用して塗料、プラスチック、蓄電池等に広く使用されている。
(Barium sulfate)
In the present invention, when a composite of fiber such as cellulose fiber and barium sulfate is used, it can be synthesized by a known method. Barium sulfate is an ionic crystalline compound composed of barium ions and sulfate ions represented by BaSO 4 , often in the form of a plate or a column, and is hardly soluble in water. Pure barium sulfate is a colorless crystal, but when it contains impurities such as iron, manganese, strontium and calcium, it becomes yellowish brown or blackish gray and becomes translucent. Although it can be obtained as a natural mineral, it can also be synthesized by chemical reaction. In particular, synthetic products by chemical reaction are used not only for pharmaceuticals (X-ray contrast media) but also widely used in paints, plastics, storage batteries, etc. by applying chemically stable properties.

本発明においては、繊維の存在下で、溶液中で硫酸バリウムを合成することによって、硫酸バリウムと繊維の複合体を製造することができる。例えば、酸(硫酸など)と塩基を中和によって反応させたり、無機塩と酸もしくは塩基を反応させたり、無機塩同士を反応させたりする方法が挙げられる。例えば、水酸化バリウムと硫酸もしくは硫酸アルミニウムを反応させることで硫酸バリウムを得たり、硫酸塩の含まれる水溶液中に塩化バリウムを加えて硫酸バリウムを沈殿させることができる。   In the present invention, a composite of barium sulfate and fibers can be produced by synthesizing barium sulfate in a solution in the presence of fibers. For example, a method of reacting an acid (such as sulfuric acid) and a base by neutralization, reacting an inorganic salt with an acid or a base, or reacting inorganic salts with each other can be mentioned. For example, barium hydroxide can be reacted with sulfuric acid or aluminum sulfate to obtain barium sulfate, or barium chloride can be added to an aqueous solution containing sulfate to precipitate barium sulfate.

(水酸化アルミニウム)
好ましい態様において本発明は、水酸化アルミニウムと繊維との複合体を難燃材料として用いることができる。水酸化アルミニウムの合成法は種々あり、アルミニウム塩が含まれる物質にアルカリ溶液を添加することで合成できる。例えば、硫酸アルミニウムに水酸化ナトリウムを添加することで得ることができる。また、上記硫酸バリウムを合成する際の原料として硫酸アルミニウムを用いると、硫酸バリウムだけでなく水酸化アルミニウムも同時に合成することが可能である。
(Aluminum hydroxide)
In a preferred embodiment, the present invention can use a composite of aluminum hydroxide and fiber as a flame retardant material. There are various methods for synthesizing aluminum hydroxide, which can be synthesized by adding an alkaline solution to a substance containing an aluminum salt. For example, it can be obtained by adding sodium hydroxide to aluminum sulfate. In addition, when aluminum sulfate is used as a raw material when synthesizing the barium sulfate, not only barium sulfate but also aluminum hydroxide can be synthesized simultaneously.

(ハイドロタルサイト)
一般に、ハイドロタルサイトは、[M2+ 1−x3+ (OH)][An− x/n・mH2O](式中、M2+は2価の金属イオンを、M3+は3価の金属イオンを表し、An− x/nは層間陰イオンを表す。また0<x<1であり、nはAの価数、0≦m<1である)という一般式で示される。ここで、2価の金属イオンであるM2+は、例えば、Mg2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+、Ca2+、Ba2+、Cu2+、Mn2+など、3価の金属イオンであるM3+は、例えば、Al3+、Fe3+、Cr3+、Ga3+など、層間陰イオンであるAn−は、例えば、OH、Cl、CO 、SO などのn価の陰イオンを挙げることができ、xは一般に0.2〜0.33の範囲である。結晶構造は、正の電荷をもつ正八面体のbrucite単位が並んだ二次元基本層と負の電荷を持つ中間層からなる積層構造をとっている。
(Hydrotalcite)
In general, hydrotalcite is [M2 + 1- xM3 + x (OH) 2 ] [An - x / n.mH2O] (wherein M2 + is a divalent metal ion and M3 + is trivalent. A n− x / n represents an interlayer anion, and 0 <x <1, where n is the valence of A, and 0 ≦ m <1. Here, M 2+ , which is a divalent metal ion, is a trivalent metal ion such as Mg 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Zn 2+ , Fe 2+ , Ca 2+ , Ba 2+ , Cu 2+ , Mn 2+. there M 3+ are, for example, Al 3+, Fe 3+, Cr 3+, Ga 3+ , etc., which a n- is an interlayer anion, for example, OH -, Cl -, CO 3 -, SO 4 - n-valent such as Anions can be mentioned, and x is generally in the range of 0.2 to 0.33. The crystal structure has a laminated structure composed of a two-dimensional basic layer in which octahedral brucite units having a positive charge are arranged and an intermediate layer having a negative charge.

ハイドロタルサイトは、その陰イオン交換機能を生かした様々な用途への展開、例えば、イオン交換材、吸着剤、脱臭剤等の用途に使用されてきた。また、その他、構成する金属イオンの組み合わせを生かし、各構成金属イオンが良好な混合状態にあるハイドロタルサイトを加熱脱水し、または、さらに加熱焼成することにより、均一な組成の複合酸化物を容易に得られ、触媒用途等に使用する例なども見られる。   Hydrotalcite has been used for various applications utilizing its anion exchange function, such as ion exchange materials, adsorbents, deodorants and the like. In addition, by utilizing the combination of constituent metal ions, hydrotalcite in which each constituent metal ion is in a well-mixed state is heated and dehydrated, or further heated and fired to easily produce a complex oxide with a uniform composition. In some cases, it can be obtained for use as a catalyst.

本発明の複合体中に占めるハイドロタルサイトの比率は、10%以上とすることが可能であり、20%以上とすることもでき、好ましくは40%以上とすることもできる。ハイドロタルサイトと繊維との複合体の灰分は、JIS P 8251:2003に従って測定することができる。本発明において、ハイドロタルサイトと繊維との複合体の分灰分は10%以上とすることが可能であり、20%以上とすることもでき、好ましくは40%以上とすることができる。また、本発明のハイドロタルサイトと繊維との複合体は、灰分中、マグネシウムまたは亜鉛を10%以上含むことが好ましく、40%以上含むことがより好ましい。灰分中のマグネシウムまたは亜鉛の含有量は、蛍光X線分析により定量することができる。   The proportion of hydrotalcite in the composite of the present invention can be 10% or more, can be 20% or more, and can be preferably 40% or more. The ash content of the composite of hydrotalcite and fiber can be measured according to JIS P 8251: 2003. In the present invention, the ash content of the composite of hydrotalcite and fiber can be 10% or more, can be 20% or more, and preferably 40% or more. Moreover, the composite of hydrotalcite and fiber of the present invention preferably contains 10% or more of magnesium or zinc in the ash, and more preferably contains 40% or more. The magnesium or zinc content in the ash can be quantified by fluorescent X-ray analysis.

本発明は、好ましい態様において、繊維表面の15%以上がハイドロタルサイトによって被覆されている。好ましい態様において本発明の複合体は、ハイドロタルサイトによる繊維の被覆率(面積率)が25%以上であり、より好ましくは40%以上であるが、本発明によれば被覆率が60%以上や80%以上の複合体を製造することも可能である。また、本発明に係るハイドロタルサイトと繊維の複合体は、好ましい態様において、ハイドロタルサイトが繊維の外表面やルーメンの内側に定着するだけでなく、ミクロフィブリルの内側にも生成することが電子顕微鏡観察の結果から明らかとなっている。   In a preferred embodiment of the present invention, 15% or more of the fiber surface is covered with hydrotalcite. In a preferred embodiment, the composite of the present invention has a fiber coverage (area ratio) of 25% or more by hydrotalcite, more preferably 40% or more, but according to the present invention, the coverage is 60% or more. It is also possible to produce a composite of 80% or more. In a preferred embodiment, the composite of hydrotalcite and fiber according to the present invention is not only fixed on the outer surface of the fiber and the inner side of the lumen, but also generated on the inner side of the microfibril. It is clear from the result of microscopic observation.

本発明によってハイドロタルサイトと繊維を複合体化しておくと、単にハイドロタルサイトを繊維と混合した場合と比較して、ハイドロタルサイトが製品に歩留り易いだけでなく、凝集せずに均一に分散した製品を得ることができる。すなわち、本発明によれば、ハイドロタルサイトと繊維の複合体の製品への歩留り(投入したハイドロタルサイトが製品中に残る重量割合)を65%以上とすることが可能であり、70%以上や85%以上とすることもできる。   When hydrotalcite and fiber are composited according to the present invention, hydrotalcite is not only easily mixed with the fiber compared with the case where hydrotalcite is mixed with fiber, but also uniformly dispersed without agglomeration. Product can be obtained. That is, according to the present invention, the yield of the composite of hydrotalcite and fibers to the product (weight ratio in which the added hydrotalcite remains in the product) can be 65% or more, and 70% or more. Or 85% or more.

本発明においては、繊維の存在下で溶液中においてハイドロタルサイトを合成することによって、ハイドロタルサイトと繊維の複合体を製造することができる。
ハイドロタルサイトの合成方法は公知の方法によることができる。例えば、反応容器内に中間層を構成する炭酸イオンを含む炭酸塩水溶液とアルカリ溶液(水酸化ナトリウムなど)に繊維を浸漬し、次いで、酸溶液(基本層を構成する二価金属イオン及び三価金属イオンとを含む金属塩水溶液)を添加し、温度、pHなどを制御して共沈反応により、ハイドロタルサイトを合成する。また、反応容器内において、酸溶液(基本層を構成する二価金属イオン及び三価金属イオンを含む金属塩水溶液)に繊維を浸漬し、次いで、中間層を構成する炭酸イオンを含む炭酸塩水溶液とアルカリ溶液(水酸化ナトリウム等)を滴下し、温度、pH等を制御して共沈反応により、ハイドロタルサイトを合成することもできる。常圧での反応が一般的ではるが、それ以外にも、オートクレーブなどを使用しての水熱反応により得る方法もある(特開昭60−6619号公報)。
In the present invention, a hydrotalcite / fiber composite can be produced by synthesizing hydrotalcite in a solution in the presence of fibers.
The synthesis method of hydrotalcite can be based on a known method. For example, the fibers are immersed in an aqueous carbonate solution containing carbonate ions constituting an intermediate layer and an alkaline solution (such as sodium hydroxide) in a reaction vessel, and then an acid solution (divalent metal ions and trivalent ions constituting a basic layer) Hydrotalcite is synthesized by adding a metal salt aqueous solution containing metal ions and controlling the temperature, pH, etc., and coprecipitation reaction. Further, in the reaction vessel, the fiber is immersed in an acid solution (metal salt aqueous solution containing divalent metal ions and trivalent metal ions constituting the basic layer), and then carbonate aqueous solution containing carbonate ions constituting the intermediate layer. Hydrotalcite can also be synthesized by dropwise addition of an alkaline solution (such as sodium hydroxide) and controlling the temperature, pH, etc. and coprecipitation reaction. Although the reaction at normal pressure is common, there is another method obtained by hydrothermal reaction using an autoclave or the like (Japanese Patent Laid-Open No. 60-6619).

本発明においては、基本層を構成する二価金属イオンの供給源として、マグネシウム、亜鉛、バリウム、カルシウム、鉄、銅、コバルト、ニッケル、マンガンの各種塩化物、硫化物、硝酸化物、硫酸化物を用いることができる。また、基本層を構成する三価金属イオンの供給源として、アルミニウム、鉄、クロム、ガリウムの各種塩化物、硫化物、硝酸化物、硫酸化物を用いることができる。   In the present invention, magnesium, zinc, barium, calcium, iron, copper, cobalt, nickel, manganese chlorides, sulfides, nitrates and sulfates are used as the source of divalent metal ions constituting the basic layer. Can be used. In addition, various chlorides, sulfides, nitrates, and sulfates of aluminum, iron, chromium, and gallium can be used as a supply source of trivalent metal ions constituting the basic layer.

本発明においては、懸濁液の調製などに水を使用するが、この水としては、通常の水道水、工業用水、地下水、井戸水などを用いることができる他、イオン交換水や蒸留水、超純水、工業廃水、製造工程中に得られる水を好適に用いることできる。   In the present invention, water is used for the preparation of the suspension. As this water, normal tap water, industrial water, ground water, well water, etc. can be used, ion-exchanged water, distilled water, Pure water, industrial waste water, and water obtained during the production process can be suitably used.

本発明においては、層間陰イオンとして陰イオンとして炭酸イオン、硝酸イオン、塩化物イオン、硫酸イオン、リン酸イオンなどを用いることができる。炭酸イオンを層間陰イオンとする場合、炭酸ナトリウムが供給源として使用される。ただし炭酸ナトリウムは、二酸化炭素(炭酸ガス)を含む気体で代替可能で、実質的に純粋な二酸化炭素ガスや、他のガスとの混合物であってもよい。例えば、製紙工場の焼却炉、石炭ボイラー、重油ボイラーなどから排出される排ガスを二酸化炭素含有気体として好適に用いることができる。その他にも、石灰焼成工程から発生する二酸化炭素を用いて炭酸化反応を行うこともできる。   In the present invention, carbonate ions, nitrate ions, chloride ions, sulfate ions, phosphate ions and the like can be used as anions as interlayer anions. When carbonate ions are used as interlayer anions, sodium carbonate is used as the source. However, sodium carbonate can be replaced with a gas containing carbon dioxide (carbon dioxide gas), and may be a substantially pure carbon dioxide gas or a mixture with other gases. For example, exhaust gas discharged from an incinerator, a coal boiler, a heavy oil boiler or the like of a paper mill can be suitably used as the carbon dioxide-containing gas. In addition, a carbonation reaction can also be performed using carbon dioxide generated from the lime baking step.

(複合体の合成)
本発明の複合体は、一つの好ましい態様において、セルロース繊維などの繊維の存在下で無機粒子を合成することによって得ることができる。繊維表面が、無機粒子の析出における好適な場となるため、繊維と無機粒子の複合体を合成しやすいためである。
(Synthesis of complex)
In one preferred embodiment, the composite of the present invention can be obtained by synthesizing inorganic particles in the presence of fibers such as cellulose fibers. This is because the fiber surface is a suitable place for the precipitation of inorganic particles, so that a composite of fibers and inorganic particles can be easily synthesized.

一つの好ましい態様として、本発明の複合体における無機粒子の平均一次粒子径を、例えば、1.5μm以下とすることができるが、平均一次粒子径を1200nm以下や900nm以下にすることもでき、さらには平均一次粒子径が200nm以下や150nm以下にすることもできる。また、無機粒子の平均一次粒子径は10nm以上とすることも可能である。なお、平均一次粒子径は電子顕微鏡写真で測定することができる。   As one preferred embodiment, the average primary particle diameter of the inorganic particles in the composite of the present invention can be, for example, 1.5 μm or less, but the average primary particle diameter can be 1200 nm or less or 900 nm or less, Furthermore, the average primary particle diameter can be 200 nm or less or 150 nm or less. Moreover, the average primary particle diameter of the inorganic particles can be 10 nm or more. The average primary particle diameter can be measured with an electron micrograph.

また、本発明の複合体における無機粒子は、微細な一次粒子が凝集した二次粒子の形態を取ることもあり、熟成工程によって用途に応じた二次粒子を生成させることができるし、粉砕によって凝集塊を細かくすることもできる。粉砕の方法としては、ボールミル、サンドグラインダーミル、インパクトミル、高圧ホモジナイザー、低圧ホモジナイザー、ダイノーミル、超音波ミル、カンダグラインダ、アトライタ、石臼型ミル、振動ミル、カッターミル、ジェットミル、離解機、叩解機、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。   In addition, the inorganic particles in the composite of the present invention may take the form of secondary particles in which fine primary particles are aggregated, and secondary particles according to the application can be generated by an aging process, or by pulverization. Agglomerates can also be made fine. For grinding, ball mill, sand grinder mill, impact mill, high-pressure homogenizer, low-pressure homogenizer, dyno mill, ultrasonic mill, kanda grinder, attritor, stone mill, vibration mill, cutter mill, jet mill, breaker, beater Short shaft extruder, twin screw extruder, ultrasonic stirrer, household juicer mixer and the like.

本発明によって得られた複合体は、種々の形状で用いることができ、例えば、粉体、ペレット、モールド、水性懸濁液、ペースト、シート、その他の形状にして用いることができる。また、複合体を主成分として他の材料と共にモールドや粒子・ペレットなどの成形体にすることもできる。乾燥して紛体にする場合の乾燥機についても特に制限はないが、例えば、気流乾燥機、バンド乾燥機、噴霧乾燥機などを好適に使用することができる。   The composite obtained by the present invention can be used in various shapes, for example, powders, pellets, molds, aqueous suspensions, pastes, sheets, and other shapes. Moreover, it can also be set as molded objects, such as a mold, particle | grains, and a pellet, with a composite as a main component and other materials. There is no particular limitation on the dryer in the case of drying into a powder, but for example, an air dryer, a band dryer, a spray dryer or the like can be preferably used.

本発明によって得られた複合体は、その難燃特性を活かして種々の用途に用いることができ、例えば、紙、繊維、セルロース系複合材料、フィルター材料、塗料、プラスチックやその他の樹脂、ゴム、エラストマー、セラミック、ガラス、タイヤ、建築材料(アスファルト、アスベスト、セメント、ボード、コンクリート、れんが、タイル、合板、繊維板、壁材、天井材、パーティションボード、壁紙など)、各種担体(触媒担体、医薬担体、農薬担体、微生物担体など)、吸着剤(不純物除去、消臭、除湿など)、しわ防止剤、粘土、研磨材、改質剤、補修材、断熱材、耐熱材、放熱材、防湿材、撥水材、耐水材、遮光材、シーラント、シールド材、防虫剤、接着剤、インキ、化粧料、医用材料、ペースト材料、変色防止剤、食品添加剤、錠剤賦形剤、分散剤、保形剤、保水剤、濾過助材、精油材、油処理剤、油改質剤、電波吸収材、絶縁材、遮音材、防振材、半導体封止材、放射線遮断材、化粧品、肥料、飼料、香料、塗料・接着剤用添加剤、衛生用品(使い捨ておむつ、生理用ナプキン、失禁者用パッド、母乳パッドなど)などに広く使用することができる。また、前記用途における各種充填剤、コーティング剤などに用いることができる。これらの中でも、難燃性能と物質の吸脱着性能に優れるという点から、特に建築材料(壁材、天井材、パーティションボード、壁紙など)に好適に用いることができる。   The composite obtained by the present invention can be used for various applications by taking advantage of its flame retardant properties, for example, paper, fiber, cellulosic composite material, filter material, paint, plastic and other resins, rubber, Elastomer, ceramic, glass, tire, building material (asphalt, asbestos, cement, board, concrete, brick, tile, plywood, fiberboard, wall material, ceiling material, partition board, wallpaper, etc.), various carriers (catalyst carrier, pharmaceuticals) Carrier, agricultural chemical carrier, microbial carrier, etc.), adsorbent (impurity removal, deodorization, dehumidification, etc.), wrinkle prevention agent, clay, abrasive, modifier, repair material, heat insulating material, heat-resistant material, heat dissipation material, moisture-proof material Water repellent material, water resistant material, light shielding material, sealant, shielding material, insect repellent, adhesive, ink, cosmetics, medical material, paste material, anti-discoloration agent, food additive, Agent excipient, dispersant, shape retention agent, water retention agent, filter aid, essential oil material, oil treatment agent, oil modifier, radio wave absorber, insulation material, sound insulation material, vibration proof material, semiconductor sealing material, It can be widely used for radiation shielding materials, cosmetics, fertilizers, feeds, fragrances, paint / adhesive additives, sanitary products (disposable diapers, sanitary napkins, incontinence pads, breast milk pads, etc.). Moreover, it can be used for various fillers and coating agents in the above applications. Among these, it can be suitably used particularly for building materials (wall materials, ceiling materials, partition boards, wallpaper, etc.) from the viewpoint of excellent flame retardancy and material adsorption / desorption performance.

また、本発明によって得られる複合体を使用する際には、一般に無機填料及び有機填料と呼ばれる粒子や、各種繊維を併用することができる。例えば、無機填料として、炭酸カルシウム(軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム)、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー(カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン)、タルク、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、二酸化チタン、ケイ酸ナトリウムと鉱酸から製造されるシリカ(ホワイトカーボン、シリカ/炭酸カルシウム複合体、シリカ/二酸化チタン複合体)、白土、ベントナイト、珪藻土、硫酸カルシウム、ゼオライト、脱墨工程から得られる灰分を再生して利用する無機填料および再生する過程でシリカや炭酸カルシウムと複合体を形成した無機填料などが挙げられる。炭酸カルシウム−シリカ複合物としては、炭酸カルシウムおよび/または軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物以外に、ホワイトカーボンのような非晶質シリカを併用しても良い。有機填料としては、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子、アクリルアミド複合体、木材由来の物質(微細繊維、ミクロフィブリル繊維、粉体ケナフ)、変性不溶化デンプン、未糊化デンプンなどが挙げられる。繊維としては、セルロースなどの天然繊維はもちろん、石油などの原料から人工的に合成される合成繊維、さらには、レーヨンやリヨセルなどの再生繊維(半合成繊維)、さらには無機繊維などを制限なく使用することができる。   Moreover, when using the composite_body | complex obtained by this invention, the particle | grains generally called an inorganic filler and an organic filler, and various fibers can be used together. For example, as inorganic filler, calcium carbonate (light calcium carbonate, heavy calcium carbonate), magnesium carbonate, barium carbonate, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide, zinc hydroxide, clay (kaolin, calcined kaolin, deramikaolin) ), Talc, zinc oxide, zinc stearate, titanium dioxide, silica made from sodium silicate and mineral acid (white carbon, silica / calcium carbonate composite, silica / titanium dioxide composite), white clay, bentonite, diatomaceous earth, Examples thereof include calcium sulfate, zeolite, an inorganic filler that regenerates and uses the ash obtained from the deinking process, and an inorganic filler that forms a complex with silica or calcium carbonate in the process of regeneration. As the calcium carbonate-silica composite, amorphous silica such as white carbon may be used together with calcium carbonate and / or light calcium carbonate-silica composite. Organic fillers include urea-formalin resin, polystyrene resin, phenol resin, fine hollow particles, acrylamide composites, wood-derived materials (fine fibers, microfibril fibers, powder kenaf), modified insolubilized starch, ungelatinized starch, etc. Is mentioned. Fibers include natural fibers such as cellulose, synthetic fibers that are artificially synthesized from raw materials such as petroleum, regenerated fibers (semi-synthetic fibers) such as rayon and lyocell, and inorganic fibers. Can be used.

本発明の複合体を構成する無機粒子の平均粒子径や形状等は、電子顕微鏡による観察により確認することができる。さらに、無機粒子の合成条件などを調整することによって、種々の大きさや形状を有する無機粒子を繊維と複合化することができる。   The average particle diameter, shape, and the like of the inorganic particles constituting the composite of the present invention can be confirmed by observation with an electron microscope. Furthermore, inorganic particles having various sizes and shapes can be combined with fibers by adjusting the synthesis conditions of the inorganic particles.

本発明に係る複合体の製造方法は、繊維を含む溶液において無機粒子を合成することを必須とするものである。以下に、一例として硫酸バリウムと繊維の複合体の合成について述べるが、硫酸バリウムが他の無機粒子であっても良い。硫酸バリウムと繊維との複合体を用いる場合、例えば、水酸化バリウムに代表されるアルカリ性の硫酸バリウム前駆体を原料に用いる場合、あらかじめ繊維を硫酸バリウム前駆体の溶液に分散させておくことで繊維を膨潤させることができるため、効率よく無機粒子と繊維の複合体を得ることができる。これらを混合後15分以上撹拌することで繊維の膨潤を促進してから反応を開始することもできるが、混合後すぐに反応を開始してもよい。本複合体を得る上での反応槽の形態や撹拌条件に特に制限はなく、例えば、繊維と硫酸バリウムの前駆体を含む溶液を開放型の反応槽中で撹拌、混合して複合体を合成しても良いし、繊維と硫酸バリウムの前駆体を含む水性懸濁液を反応容器内に噴射することによって合成してもよい。後述するが、硫酸バリウムの前駆体の水性懸濁液を反応容器内に噴射する際に、キャビテーション気泡を発生させ、その存在下で硫酸バリウムを合成してもよい。   The manufacturing method of the composite based on this invention makes it essential to synthesize | combine an inorganic particle in the solution containing a fiber. In the following, synthesis of a composite of barium sulfate and fibers will be described as an example, but barium sulfate may be other inorganic particles. When a composite of barium sulfate and fiber is used, for example, when an alkaline barium sulfate precursor typified by barium hydroxide is used as a raw material, the fiber is dispersed in advance in a barium sulfate precursor solution. Therefore, a composite of inorganic particles and fibers can be obtained efficiently. The reaction can be started after promoting the swelling of the fibers by stirring them for 15 minutes or more after mixing, but the reaction may be started immediately after mixing. There are no particular restrictions on the form of the reaction tank and the stirring conditions for obtaining this composite. For example, a composite containing a fiber and a barium sulfate precursor is stirred and mixed in an open reaction tank to synthesize the composite. Alternatively, it may be synthesized by injecting an aqueous suspension containing fibers and a barium sulfate precursor into a reaction vessel. As will be described later, when an aqueous suspension of a barium sulfate precursor is injected into a reaction vessel, cavitation bubbles may be generated and barium sulfate may be synthesized in the presence of the bubbles.

本発明においては、反応容器内にキャビテーション気泡を生じさせるような条件で液体を噴射してもよいし、キャビテーション気泡を生じさせないような条件で噴射してもよい。また、反応容器はいずれの場合においても圧力容器であることが好ましい。なお、本発明における圧力容器とは0.005MPa以上の圧力をかけることのできる容器のことである。キャビテーション気泡を生じさせないような条件の場合、圧力容器内の圧力は、静圧で0.005MPa以上0.9MPa以下であることが好ましい。   In the present invention, the liquid may be ejected under conditions that cause cavitation bubbles in the reaction vessel, or may be ejected under conditions that do not cause cavitation bubbles. The reaction vessel is preferably a pressure vessel in any case. In addition, the pressure vessel in this invention is a container which can apply the pressure of 0.005 Mpa or more. In the condition that does not generate cavitation bubbles, the pressure in the pressure vessel is preferably 0.005 MPa to 0.9 MPa in static pressure.

(キャビテーション気泡)
本発明に係る複合体を合成する場合、キャビテーション気泡の存在下で硫酸バリウムを析出させることができる。本発明においてキャビテーションとは、流体の流れの中で圧力差により短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象であり、空洞現象とも言われる。キャビテーションによって生じる気泡(キャビテーション気泡)は、流体の中で圧力がごく短時間だけ飽和蒸気圧より低くなったとき、液体中に存在する100ミクロン以下のごく微小な「気泡核」を核として生じる。
(Cavitation bubbles)
When the composite according to the present invention is synthesized, barium sulfate can be precipitated in the presence of cavitation bubbles. In the present invention, cavitation is a physical phenomenon in which bubbles are generated and disappear in a short time due to a pressure difference in a fluid flow, and is also referred to as a cavity phenomenon. Bubbles generated by cavitation (cavitation bubbles) are generated with very small “bubble nuclei” of 100 microns or less existing in the liquid as the nucleus when the pressure in the fluid becomes lower than the saturated vapor pressure for a very short time.

本発明においてキャビテーション気泡は、公知の方法によって反応容器内に発生させることができる。例えば、流体を高圧で噴射することによってキャビテーション気泡を発生させること、流体内で高速で攪拌することによってキャビテーションを発生させること、流体内で爆発を生じさせることによってキャビテーションを発生させること、超音波振動子によってキャビテーションを発生させること(バイブトラリー・キャビテーション)などが考えられる。   In the present invention, cavitation bubbles can be generated in the reaction vessel by a known method. For example, cavitation bubbles are generated by jetting fluid at high pressure, cavitation is generated by stirring at high speed in the fluid, cavitation is generated by causing explosion in the fluid, ultrasonic vibration It can be considered that cavitation is generated by a child (vibratory cavitation).

特に本発明においては、キャビテーション気泡の発生と制御が容易なため、流体を高圧で噴射することによってキャビテーション気泡を発生させることが好ましい。この態様では、ポンプなどを用いて噴射液体を圧縮し高速でノズルなどを介して噴射することによって、ノズル近傍での極めて高いせん断力と急激な減圧による液体自体の膨張と同時にキャビテーション気泡が発生する。流体噴流による方法は、キャビテーション気泡の発生効率が高く、より強力な崩壊衝撃力を持つキャビテーション気泡を発生させることができる。本発明においては、硫酸バリウムを合成する際に制御されたキャビテーション気泡を存在させるものであって、流体機械に自然発生的に生じる制御不能の害悪をもたらすキャビテーション気泡と明らかに異なる。   In particular, in the present invention, since cavitation bubbles are easily generated and controlled, it is preferable to generate cavitation bubbles by ejecting a fluid at a high pressure. In this aspect, by compressing the jet liquid using a pump or the like and jetting it through a nozzle or the like at high speed, cavitation bubbles are generated at the same time as the liquid itself expands due to extremely high shearing force near the nozzle and sudden pressure reduction. . The method using a fluid jet has high generation efficiency of cavitation bubbles, and can generate cavitation bubbles having a stronger collapse impact force. In the present invention, controlled cavitation bubbles are present when synthesizing barium sulfate, which is clearly different from cavitation bubbles that cause uncontrollable harm that naturally occurs in fluid machinery.

本発明においては、原料などの反応溶液をそのまま噴射液体として用いてキャビテーションを発生させることもできるし、反応容器内に何らかの流体を噴射してキャビテーション気泡を発生させることもできる。液体噴流が噴流をなす流体は、流動状態であれば液体、気体、粉体やパルプ等の固体の何れでもよく、またそれらの混合物であってもよい。更に必要であれば上記の流体に、新たな流体として、炭酸ガスなど、別の流体を加えることができる。上記流体と新たな流体は、均一に混合して噴射してもよいが、別個に噴射してもよい。   In the present invention, cavitation can be generated by using a reaction solution such as a raw material as an injection liquid as it is, or cavitation bubbles can be generated by injecting some fluid into the reaction vessel. The fluid in which the liquid jet forms a jet may be any liquid, gas, solid such as powder or pulp, or a mixture thereof as long as it is in a fluid state. Further, if necessary, another fluid such as carbon dioxide can be added to the above fluid as a new fluid. The fluid and the new fluid may be uniformly mixed and ejected, but may be ejected separately.

液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散あるいは混在する流体の噴流であり、パルプや無機粒子の原料スラリーや気泡を含む液体噴流のことをいう。ここで云う気体は、キャビテーションによる気泡を含んでいてもよい。   The liquid jet is a jet of a fluid or a fluid in which solid particles or gas are dispersed or mixed in the liquid, and refers to a liquid jet containing raw slurry or bubbles of pulp or inorganic particles. The gas referred to here may include bubbles due to cavitation.

また、ノズルまたはオリフィス管を通じて噴射液を噴射してキャビテーションを発生させる際には、噴射液の圧力(上流側圧力)は0.01MPa以上30MPa以下であることが望ましく、0.7MPa以上20MPa以下であることが好ましく、2MPa以上15MPa以下がより好ましい。上流側圧力が0.01MPa未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、30MPaより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力(下流側圧力)は静圧で0.005MPa以上0.9MPa以下が好ましい。
また、容器内の圧力と噴射液の圧力との比は0.001〜0.5の範囲が好ましい。
Further, when the cavitation is generated by injecting the injection liquid through the nozzle or the orifice pipe, the pressure of the injection liquid (upstream pressure) is desirably 0.01 MPa or more and 30 MPa or less, and 0.7 MPa or more and 20 MPa or less. It is preferable that it is 2 MPa or more and 15 MPa or less. When the upstream pressure is less than 0.01 MPa, it is difficult to produce a pressure difference with the downstream pressure, and the effect is small. On the other hand, when the pressure is higher than 30 MPa, a special pump and a pressure vessel are required, and energy consumption increases, which is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, the pressure in the container (downstream pressure) is preferably 0.005 MPa to 0.9 MPa in static pressure.
Moreover, the ratio of the pressure in the container and the pressure of the jet liquid is preferably in the range of 0.001 to 0.5.

本発明において、キャビテーション気泡が発生しないような条件で噴射液を噴射して無機粒子を合成することもできる。具体的には、噴射液の圧力(上流側圧力)を2MPa以下、好ましくは1MPa以下とし、噴射液の圧力(下流側圧力)を開放し、0.05MPa以下とすることがより好ましい。   In the present invention, the inorganic particles can also be synthesized by spraying the spray liquid under conditions that do not generate cavitation bubbles. Specifically, it is more preferable that the pressure of the spray liquid (upstream pressure) is 2 MPa or less, preferably 1 MPa or less, and the pressure of the spray liquid (downstream pressure) is released to 0.05 MPa or less.

噴射液の噴流の速度は1m/秒以上200m/秒以下の範囲であることが望ましく、20m/秒以上100m/秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が1m/秒未満である場合、圧力低下が低く、キャビテーションが発生し難いため、その効果は弱い。一方、200m/秒より大きい場合、高圧を要し特別な装置が必要であり、コスト的に不利である。   The jet velocity of the jet liquid is desirably in the range of 1 m / second to 200 m / second, and preferably in the range of 20 m / second to 100 m / second. When the jet velocity is less than 1 m / sec, the effect is weak because the pressure drop is low and cavitation hardly occurs. On the other hand, when it is higher than 200 m / sec, a high pressure is required and a special device is required, which is disadvantageous in terms of cost.

本発明におけるキャビテーション発生場所は、無機粒子を析出させる反応容器内に発生させればよい。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環することもできる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、あるいは順列で処理することができる。   What is necessary is just to generate | occur | produce the cavitation generation | occurrence | production place in this invention in the reaction container which deposits an inorganic particle. Moreover, although it is possible to process by one pass, it can also circulate as many times as necessary. Furthermore, it can be processed in parallel or in permutation using a plurality of generating means.

キャビテーションを発生させるための液体の噴射は、大気開放の容器の中でなされても良いが、キャビテーションをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。   The liquid injection for generating cavitation may be performed in a container open to the atmosphere, but is preferably performed in a pressure container in order to control cavitation.

液体噴射によってキャビテーションを発生させる場合、反応溶液の固形分濃度は30重量%以下であることが好ましく、20重量%以下がより好ましい。このような濃度であると、キャビテーション気泡を反応系に均一に作用させやすくなるためである。また、反応溶液である消石灰の水性懸濁液は、反応効率の点から、固形分濃度が0.1重量%以上であることが好ましい。   When cavitation is generated by liquid injection, the solid content concentration of the reaction solution is preferably 30% by weight or less, and more preferably 20% by weight or less. This is because the cavitation bubbles easily act on the reaction system uniformly at such a concentration. In addition, the aqueous suspension of slaked lime that is the reaction solution preferably has a solid concentration of 0.1% by weight or more from the viewpoint of reaction efficiency.

本発明において複合体を合成する場合、反応液のpHが反応の進行にしたがって変化するようであれば、反応液のpHをモニターすることによって反応を制御することができる。   When synthesizing a complex in the present invention, the reaction can be controlled by monitoring the pH of the reaction solution as long as the pH of the reaction solution changes as the reaction proceeds.

本発明では、液体の噴射圧力を高めることで、噴射液の流速が増大し、これに伴って圧力が低下し、より強力なキャビテーションが発生させることができる。また、反応容器内の圧力を加圧することで、キャビテーション気泡が崩壊する領域の圧力が高くなり、気泡と周囲の圧力差が大きくなるため気泡は激しく崩壊し衝撃力を大きくすることができる。反応温度は0℃以上90℃以下であることが好ましく、特に10℃以上60℃以下であることが好ましい。一般には、融点と沸点の中間点で衝撃力が最大となると考えられることから、水性溶液の場合、50℃前後が好適であるが、それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けないため、上記の範囲であれば高い効果が得られる。   In the present invention, by increasing the jetting pressure of the liquid, the flow velocity of the jetting liquid is increased, and accordingly, the pressure is lowered, and stronger cavitation can be generated. Further, by pressurizing the pressure in the reaction vessel, the pressure in the region where the cavitation bubbles collapse is increased and the pressure difference between the bubbles and the surroundings increases, so that the bubbles collapse violently and the impact force can be increased. The reaction temperature is preferably 0 ° C. or higher and 90 ° C. or lower, and particularly preferably 10 ° C. or higher and 60 ° C. or lower. In general, the impact force is considered to be the maximum at the midpoint between the melting point and the boiling point. Therefore, in the case of an aqueous solution, a temperature around 50 ° C. is suitable, but even below that temperature is affected by the vapor pressure. Therefore, a high effect can be obtained within the above range.

本発明においては、界面活性剤を添加することでキャビテーションを発生させるために必要なエネルギーを低減することができる。使用する界面活性剤としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらの単一成分からなるものでも、2種以上の成分の混合物でも良い。添加量は噴射液及び/または被噴射液の表面張力を低下させるために必要な量であればよい。   In the present invention, the energy necessary for generating cavitation can be reduced by adding a surfactant. As the surfactant to be used, known or novel surfactants, for example, nonionic surfactants such as fatty acid salts, higher alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, higher alcohols, alkylphenols, alkylene oxide adducts such as fatty acids, etc. , Anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like. These may consist of a single component or a mixture of two or more components. The addition amount may be an amount necessary for reducing the surface tension of the jet liquid and / or the liquid to be jetted.

本発明の一つの態様において、繊維を含む溶液中で無機粒子を合成することによって複合体を合成することができるが、無機粒子の合成方法は、公知の方法によることができる。   In one embodiment of the present invention, a composite can be synthesized by synthesizing inorganic particles in a solution containing fibers, and a method for synthesizing inorganic particles can be based on a known method.

本発明においては、懸濁液の調製などに水を使用するが、この水としては、通常の水道水、工業用水、地下水、井戸水などを用いることができる他、イオン交換水や蒸留水、超純水、工業廃水、反応液を分離・脱水する際に得られる水を好適に用いることできる。   In the present invention, water is used for the preparation of the suspension. As this water, normal tap water, industrial water, ground water, well water, etc. can be used, ion-exchanged water, distilled water, Pure water, industrial waste water, and water obtained when separating and dehydrating the reaction liquid can be suitably used.

また本発明においては、反応槽の反応液を循環させて使用することができる。このように反応液を循環させて、溶液の撹拌を促すことにより、反応効率を上げ、所望の複合体を得ることが容易になる。   Moreover, in this invention, the reaction liquid of a reaction tank can be circulated and used. By circulating the reaction liquid in this way and promoting the stirring of the solution, it becomes easy to increase the reaction efficiency and obtain the desired complex.

本発明の複合体を製造する際には、さらに公知の各種助剤を添加することができる。例えば、キレート剤を添加することができ、具体的には、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などのポリヒドロキシカルボン酸、シュウ酸などのジカルボン酸、グルコン酸などの糖酸、イミノ二酢酸、エチレンジアミン四酢酸などのアミノポリカルボン酸およびそれらのアルカリ金属塩、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸などのポリリン酸のアルカリ金属塩、グルタミン酸、アスパラギン酸などのアミノ酸およびこれらのアルカリ金属塩、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸アリルなどのケトン類、ショ糖などの糖類、ソルビトールなどのポリオールが挙げられる。また、表面処理剤としてパルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸、脂環族カルボン酸、アビエチン酸等の樹脂酸、それらの塩やエステルおよびエーテル、アルコール系活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル類、アミド系やアミン系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、長鎖アルキルアミノ酸、アミンオキサイド、アルキルアミン、第四級アンモニウム塩、アミノカルボン酸、ホスホン酸、多価カルボン酸、縮合リン酸などを添加することができる。また、必要に応じ分散剤を用いることもできる。この分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アクリル酸−マレイン酸共重合体アンモニウム塩、メタクリル酸−ナフトキシポリエチレングリコールアクリレート共重合体、メタクリル酸−ポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体アンモニウム塩、ポリエチレングリコールモノアクリレートなどがある。これらを単独または複数組み合わせて使用することができる。また、添加のタイミングは合成反応の前でも後でも良い。このような添加剤は、無機粒子に対して、好ましくは0.001〜20%、より好ましくは0.1〜10%の量で添加することができる。   When producing the composite of the present invention, various known auxiliaries can be further added. For example, chelating agents can be added. Specifically, polyhydroxycarboxylic acids such as citric acid, malic acid and tartaric acid, dicarboxylic acids such as oxalic acid, sugar acids such as gluconic acid, iminodiacetic acid, ethylenediaminetetra Aminopolycarboxylic acids such as acetic acid and their alkali metal salts, alkali metal salts of polyphosphoric acid such as hexametaphosphoric acid and tripolyphosphoric acid, amino acids such as glutamic acid and aspartic acid and their alkali metal salts, acetylacetone, methyl acetoacetate, acetoacetic acid Examples include ketones such as allyl, saccharides such as sucrose, and polyols such as sorbitol. In addition, as surface treatment agents, saturated fatty acids such as palmitic acid and stearic acid, unsaturated fatty acids such as oleic acid and linoleic acid, resin acids such as alicyclic carboxylic acid and abietic acid, salts, esters and ethers thereof, alcohols Activators, sorbitan fatty acid esters, amide or amine surfactants, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, sodium alpha olefin sulfonate, long chain alkyl amino acids, amine oxides, alkyl amines, fourth A quaternary ammonium salt, aminocarboxylic acid, phosphonic acid, polyvalent carboxylic acid, condensed phosphoric acid and the like can be added. Moreover, a dispersing agent can also be used as needed. Examples of the dispersant include sodium polyacrylate, sucrose fatty acid ester, glycerin fatty acid ester, acrylic acid-maleic acid copolymer ammonium salt, methacrylic acid-naphthoxypolyethylene glycol acrylate copolymer, methacrylic acid-polyethylene glycol. Examples include monomethacrylate copolymer ammonium salts and polyethylene glycol monoacrylate. These can be used alone or in combination. The timing of addition may be before or after the synthesis reaction. Such an additive can be added in an amount of preferably 0.001 to 20%, more preferably 0.1 to 10% with respect to the inorganic particles.

本発明において複合体を合成する場合、反応条件は特に制限されず、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、合成反応の温度は0〜90℃とすることができ、10〜70℃とすることが好ましい。反応温度は、反応液の温度を温度調節装置によって制御することができ、温度が低いと反応効率が低下しコストが高くなる一方、90℃を超えると粗大な無機粒子が多くなる傾向がある。   When synthesizing the complex in the present invention, the reaction conditions are not particularly limited, and can be appropriately set according to the application. For example, the temperature of the synthesis reaction can be 0 to 90 ° C, preferably 10 to 70 ° C. The reaction temperature can be controlled by a temperature controller, and if the temperature is low, the reaction efficiency decreases and the cost increases, whereas if it exceeds 90 ° C., coarse inorganic particles tend to increase.

また、本発明において反応はバッチ反応とすることもでき、連続反応とすることもできる。一般に、反応後の残存物を排出する便利さから、バッチ反応工程を行うことが好ましい。反応のスケールは特に制限されないが、100L以下のスケールで反応させてもよいし、100L超のスケールで反応させてもよい。反応容器の大きさは、例えば、10L〜100L程度とすることもできるし、100L〜1000L程度としてもよい。   In the present invention, the reaction can be a batch reaction or a continuous reaction. In general, it is preferable to perform a batch reaction step for the convenience of discharging the residue after the reaction. The scale of the reaction is not particularly limited, but the reaction may be performed on a scale of 100 L or less, or may be performed on a scale of more than 100 L. The size of the reaction vessel can be, for example, about 10 L to 100 L, or about 100 L to 1000 L.

また、反応液の電導度や反応時間によって反応を制御することができ、具体的には、反応物が反応槽に滞留する時間を調整して制御することができる。その他、本発明においては、反応槽の反応液を攪拌したり、反応を多段反応とすることによって反応を制御することもできる。   In addition, the reaction can be controlled by the electric conductivity of the reaction solution and the reaction time. Specifically, the time during which the reaction product stays in the reaction vessel can be adjusted and controlled. In addition, in this invention, reaction can also be controlled by stirring the reaction liquid of a reaction tank or making reaction multistage reaction.

本発明においては、反応生成物である複合体が懸濁液として得られるため、必要に応じて、貯蔵タンクに貯蔵したり、濃縮、脱水、粉砕、分級、熟成、分散などの処理を行うことができる。これらは公知の工程によることができ、用途やエネルギー効率などを考慮して適宜決定すればよい。例えば濃縮・脱水処理は、遠心脱水機、沈降濃縮機などを用いて行われる。この遠心脱水機の例としては、デカンター、スクリューデカンターなどが挙げられる。濾過機や脱水機を用いる場合についてもその種類に特に制限はなく、一般的なものを使用することができるが、例えば、フィルタープレス、ドラムフィルター、ベルトプレス、チューブプレス等の加圧型脱水機、オリバーフィルター等の真空ドラム脱水機などを好適に用いて炭酸カルシウムケーキとすることができる。粉砕の方法としては、ボールミル、サンドグラインダーミル、インパクトミル、高圧ホモジナイザー、低圧ホモジナイザー、ダイノーミル、超音波ミル、カンダグラインダ、アトライタ、石臼型ミル、振動ミル、カッターミル、ジェットミル、離解機、叩解機、短軸押出機、2軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。分級の方法としては、メッシュ等の篩、アウトワード型もしくはインワード型のスリットもしくは丸穴スクリーン、振動スクリーン、重量異物クリーナー、軽量異物クリーナー、リバースクリーナー、篩分け試験機等が挙げられる。分散の方法としては、高速ディスパーザー、低速ニーダーなどが挙げられる。   In the present invention, since the complex which is a reaction product is obtained as a suspension, it can be stored in a storage tank or subjected to processing such as concentration, dehydration, pulverization, classification, aging, and dispersion as necessary. Can do. These can be performed by known processes, and may be appropriately determined in consideration of the application and energy efficiency. For example, the concentration / dehydration treatment is performed using a centrifugal dehydrator, a sedimentation concentrator, or the like. Examples of the centrifugal dehydrator include a decanter and a screw decanter. When using a filter or a dehydrator, the type is not particularly limited and a general one can be used. For example, a pressure-type dehydrator such as a filter press, a drum filter, a belt press, a tube press, A calcium carbonate cake can be obtained by suitably using a vacuum drum dehydrator such as an Oliver filter. For grinding, ball mill, sand grinder mill, impact mill, high-pressure homogenizer, low-pressure homogenizer, dyno mill, ultrasonic mill, kanda grinder, attritor, stone mill, vibration mill, cutter mill, jet mill, breaker, beater Short shaft extruder, twin screw extruder, ultrasonic stirrer, household juicer mixer and the like. Examples of the classification method include a sieve such as a mesh, an outward type or inward type slit or round hole screen, a vibrating screen, a heavy foreign matter cleaner, a lightweight foreign matter cleaner, a reverse cleaner, a sieving tester, and the like. Examples of the dispersion method include a high-speed disperser and a low-speed kneader.

本発明によって得られた複合体は、完全に脱水せずに懸濁液の状態で填料や顔料に配合することもできるが、乾燥して粉体とすることもできる。この場合の乾燥機についても特に制限はないが、例えば、気流乾燥機、バンド乾燥機、噴霧乾燥機などを好適に使用することができる。   The composite obtained by the present invention can be blended in a filler or pigment in a suspension state without being completely dehydrated, but can also be dried to form a powder. Although there is no restriction | limiting in particular also about the dryer in this case, For example, an airflow dryer, a band dryer, a spray dryer etc. can be used conveniently.

本発明によって得られる複合体は、公知の方法によって改質することが可能である。例えば、ある態様においては、その表面を疎水化し、樹脂などとの混和性を高めたりすることが可能である。   The composite obtained by the present invention can be modified by a known method. For example, in an embodiment, the surface can be hydrophobized to improve miscibility with a resin or the like.

複合体を用いた難燃材
本発明においては、上述の複合体を用いて難燃材料を構成させる。例えば、本発明によって得られた複合体をシート化すると、高灰分のシートを容易に製造することができ、これを難燃材として使用することができる。また、得られたシートを貼り合せて積層体(多層シートや多層ボード)を難燃材料とすることもできる。シート製造に用いる抄紙機(抄造機)としては、例えば長網抄紙機、丸網抄紙機、ギャップフォーマ、ハイブリッドフォーマ、多層抄紙機、これらの機器の抄紙方式を組合せた公知の抄造機などが挙げられる。抄紙機におけるプレス線圧、後段でカレンダー処理を行う場合のカレンダー線圧は、いずれも操業性や複合体シートの性能に支障を来さない範囲内で定めることができる。また、形成されたシートに対して含浸や塗布により澱粉や各種ポリマー、顔料およびそれらの混合物を付与しても良い。
Flame retardant material using composite In the present invention, the above-mentioned composite is used to form a flame retardant material. For example, when the composite obtained by the present invention is made into a sheet, a high ash content sheet can be easily produced, and this can be used as a flame retardant. Moreover, the obtained sheet | seat can be bonded together and a laminated body (multilayer sheet or multilayer board) can also be made into a flame-retardant material. Examples of the paper machine (paper machine) used for sheet production include a long paper machine, a round paper machine, a gap former, a hybrid former, a multilayer paper machine, and a known paper machine that combines the paper making methods of these devices. It is done. The press linear pressure in the paper machine and the calendar linear pressure in the case where the calendar process is performed later can be determined within a range that does not hinder the operability and the performance of the composite sheet. In addition, starch, various polymers, pigments, and mixtures thereof may be applied to the formed sheet by impregnation or coating.

シート化の際には湿潤および/または乾燥紙力剤(紙力増強剤)を添加することができる。これにより、複合体シートの強度を向上させることができる。紙力剤としては例えば、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリアミン、エピクロロヒドリン樹脂、植物性ガム、ラテックス、ポリエチレンイミン、グリオキサール、ガム、マンノガラクタンポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミン、ポリビニルアルコール等の樹脂;上記樹脂から選ばれる2種以上からなる複合ポリマー又は共重合ポリマー;澱粉及び加工澱粉;カルボキシメチルセルロース、グアーガム、尿素樹脂等が挙げられる。紙力剤の添加量は特に限定されない。   When forming into a sheet, a wet and / or dry paper strength agent (paper strength enhancer) can be added. Thereby, the intensity | strength of a composite sheet can be improved. Examples of paper strength agents include urea formaldehyde resin, melamine formaldehyde resin, polyamide, polyamine, epichlorohydrin resin, vegetable gum, latex, polyethyleneimine, glyoxal, gum, mannogalactan polyethyleneimine, polyacrylamide resin, polyvinylamine. And a resin such as polyvinyl alcohol; a composite polymer or copolymer composed of two or more selected from the above resins; starch and processed starch; carboxymethylcellulose, guar gum, urea resin, and the like. The addition amount of the paper strength agent is not particularly limited.

また、填料の繊維への定着を促したり、填料や繊維の歩留を向上させるために、高分子ポリマーや無機物を添加することもできる。例えば凝結剤として、ポリエチレンイミンおよび第三級および/または四級アンモニウム基を含む改質ポリエチレンイミン、ポリアルキレンイミン、ジシアンジアミドポリマー、ポリアミン、ポリアミン/エピクロヒドリン重合体、並びにジアルキルジアリル第四級アンモニウムモノマー、ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド及びジアルキルアミノアルキルメタクリルアミドとアクリルアミドの重合体、モノアミン類とエピハロヒドリンからなる重合体、ポリビニルアミン及びビニルアミン部を持つ重合体やこれらの混合物などのカチオン性のポリマーに加え、前記ポリマーの分子内にカルボキシル基やスルホン基などのアニオン基を共重合したカチオンリッチな両イオン性ポリマー、カチオン性ポリマーとアニオン性または両イオン性ポリマーとの混合物などを用いることができる。また歩留剤として、カチオン性またはアニオン性、両性ポリアクリルアミド系物質を用いることができる。また、これらに加えて少なくとも一種以上のカチオンやアニオン性のポリマーを併用する、いわゆるデュアルポリマーと呼ばれる歩留りシステムを適用することもでき、少なくとも一種類以上のアニオン性のベントナイトやコロイダルシリカ、ポリ珪酸、ポリ珪酸もしくはポリ珪酸塩ミクロゲルおよびこれらのアルミニウム改質物などの無機微粒子や、アクリルアミドが架橋重合したいわゆるマイクロポリマーといわれる粒径100μm以下の有機系の微粒子を一種以上併用する多成分歩留りシステムであってもよい。特に単独または組合せで使用するポリアクリルアミド系物質が、極限粘度法による重量平均分子量が200万ダルトン以上である場合、良好な歩留りを得ることができ、好ましくは、500万ダルトン以上であり、更に好ましくは1000万ダルトン以上3000万ダルトン未満の上記アクリルアミド系物質である場合に非常に高い歩留りを得ることが出来る。このポリアクリルアミド系物質の形態はエマルジョン型でも溶液型であっても構わない。この具体的な組成としては、該物質中にアクリルアミドモノマーユニットを構造単位として含むものであれば特に限定はないが、例えば、アクリル酸エステルの4級アンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合物、あるいはアクリルアミドとアクリル酸エステルを共重合させた後、4級化したアンモニウム塩が挙げられる。該カチオン性ポリアクリルアミド系物質のカチオン電荷密度は特には限定されない。   Moreover, in order to promote the fixing of the filler to the fiber or to improve the yield of the filler or fiber, a high molecular weight polymer or an inorganic substance can be added. For example, polyethyleneimine and modified polyethyleneimines containing tertiary and / or quaternary ammonium groups, polyalkylenimines, dicyandiamide polymers, polyamines, polyamine / epichlorohydrin polymers, and dialkyldiallyl quaternary ammonium monomers, dialkyls as coagulants Cations such as aminoalkyl acrylate, dialkylaminoalkyl methacrylate, dialkylaminoalkyl acrylamide and polymers of acrylamide and dialkylaminoalkyl methacrylamide, polymers of monoamines and epihalohydrin, polymers with polyvinylamine and vinylamine moieties, and mixtures thereof In addition to the functional polymer, a polymer obtained by copolymerizing an anionic group such as a carboxyl group or a sulfone group in the polymer molecule. Onritchi of zwitterionic polymer, and a mixture of cationic polymer and an anionic or zwitterionic polymers may be used. As a retention agent, a cationic, anionic, or amphoteric polyacrylamide-based material can be used. In addition to these, a retention system called a so-called dual polymer that uses at least one kind of cation or anionic polymer can also be applied, and at least one kind of anionic bentonite, colloidal silica, polysilicic acid, It is a multi-component yield system that uses inorganic fine particles such as polysilicic acid or polysilicate microgels and their modified aluminum products, or one or more organic fine particles having a particle size of 100 μm or less, called so-called micropolymers obtained by crosslinking polymerization of acrylamide. Also good. In particular, when the polyacrylamide material used alone or in combination has a weight average molecular weight of 2 million daltons or more by the intrinsic viscosity method, a good yield can be obtained, preferably 5 million daltons or more, more preferably Can obtain a very high yield in the case of the above-mentioned acrylamide-based material of 10 million daltons or more and less than 30 million daltons. The form of the polyacrylamide-based material may be an emulsion type or a solution type. The specific composition is not particularly limited as long as the substance contains an acrylamide monomer unit as a structural unit. For example, a copolymer of quaternary ammonium salt of acrylate ester and acrylamide, or acrylamide And a quaternized ammonium salt after copolymerization of acrylate and acrylate. The cationic charge density of the cationic polyacrylamide material is not particularly limited.

その他、目的に応じて、濾水性向上剤、内添サイズ剤、pH調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤、嵩高剤、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、シリカなどの無機粒子(いわゆる填料)等が挙げられる。各添加材の使用量は特に限定されない。   In addition, according to the purpose, inorganic particles such as drainage improver, internal sizing agent, pH adjuster, antifoaming agent, pitch control agent, slime control agent, bulking agent, calcium carbonate, kaolin, talc, silica (so-called Etc.). The amount of each additive used is not particularly limited.

シートの坪量は、目的に応じて適宜調整できるが、40〜1200g/mとすると難燃効果が高く、また、製造時の乾燥負荷が低いため良好である。また、シートの坪量は、は60〜1000g/mとすることもでき、100〜600g/mとすることもできる。 The basis weight of the sheet can be appropriately adjusted according to the purpose. However, when it is 40 to 1200 g / m 2 , the flame retardancy is high, and the drying load during production is low, which is favorable. The basis weight of the sheet, also can be a 60~1000g / m 2, may be a 100 to 600 / m 2.

シート化以外の成形法を用いることも可能であり、例えば、パルプモールドと呼ばれるように鋳型に原料を流し込んで吸引脱水・乾燥させる方法や、樹脂や金属などの成形物の表面に塗り広げて乾燥後、基材から剥離する方法などによって、種々の形状を有する成形物を得ることができる。また、樹脂を混ぜてプラスチック様に成形することもできるし、シリカやアルミナ等の鉱物を添加し、焼成することでセラミック様に成形することもできる。以上に示した配合・乾燥・成形において、1種類の複合体のみを用いることもできるし、2種類以上の複合体を混合して用いることもできる。2種類以上の複合体を用いる場合は、予めそれらを混合したものを用いることもできるし、それぞれを配合・乾燥・成形したものを後から混合することもできる。 また、複合体シートを積層して用いる場合は、例えば、2〜20枚のシートを用いることができ、3〜15枚のシートを用いることが好ましく、4〜10枚のシートを用いることがさらに好ましい。このように複合体シートを重ねた積層体(多層シートや多層ボード)とすることによって、難燃性が大きく向上する。シートを積層する際は、適宜、バインダーなどを使用すればよい。   It is also possible to use a molding method other than sheeting, for example, a method of pouring raw materials into a mold and drawing it by suction dehydration and drying as called a pulp mold, or spreading and drying on the surface of a molded product such as resin or metal Thereafter, molded articles having various shapes can be obtained by a method of peeling from the substrate. Further, it can be molded into a plastic like by mixing a resin, or it can be shaped like a ceramic by adding a mineral such as silica or alumina and firing. In the blending / drying / molding described above, only one type of composite can be used, or two or more types of composites can be mixed and used. When two or more types of composites are used, those obtained by mixing them in advance can be used, or those obtained by blending, drying and molding each can be mixed later. Moreover, when using a composite sheet | seat by laminating | stacking, for example, 2-20 sheets can be used, It is preferable to use 3-15 sheets, It is further using 4-10 sheets further preferable. Thus, by setting it as the laminated body (multilayer sheet and multilayer board) which piled up the composite sheet, a flame retardance is improved significantly. When laminating sheets, a binder or the like may be used as appropriate.

さらに、複合体シートを基材の片面または両面に貼り合わせて、難燃性を備えた複合ボードとすることもできる。貼り合わせる複合体シートは1枚であっても複数であってもよいが、複数の複合体シートを貼り合わせる場合は、例えば、2〜20枚のシートを用いることができ、3〜15枚のシートを用いることが好ましく、4〜10枚のシートを用いることがさらに好ましい。基材は特に制限されないが、木材や紙、不織布などの各種板材を好適に使用することができる。   Furthermore, the composite sheet can be bonded to one side or both sides of the base material to form a composite board having flame retardancy. The composite sheet to be bonded may be one sheet or plural sheets. However, in the case of bonding a plurality of composite sheets, for example, 2 to 20 sheets can be used, and 3 to 15 sheets can be used. It is preferable to use a sheet, and it is more preferable to use 4 to 10 sheets. The substrate is not particularly limited, but various plate materials such as wood, paper, and nonwoven fabric can be suitably used.

また、複合体の成形物に後からポリマーなどの各種有機物や顔料などの各種無機物を付与しても良い。例えば、シート化したもの(積層したものやボード状のものも含む)に塗工(塗布)することによって所望の物質を表面に積層することが可能である。例えば、澱粉やPVAなどのバインダー、サイズ剤などの疎水化剤、有機もしくは無機の難燃剤などを塗工することができる。さらに、種々の物質をシート(積層したものやボード状のものも含む)に含浸することで、より機能を高めることも可能である。   Further, various organic substances such as polymers and various inorganic substances such as pigments may be added to the composite molded article later. For example, it is possible to laminate a desired substance on the surface by applying (applying) a sheet (including laminated ones and board-like ones). For example, a binder such as starch or PVA, a hydrophobizing agent such as a sizing agent, an organic or inorganic flame retardant, and the like can be applied. Furthermore, it is possible to further enhance the function by impregnating sheets (including laminated ones and board-like ones) with various substances.

これらのシート、積層物およびボードはさらに加工してハニカム構造などの立体構造にすることも可能である。   These sheets, laminates and boards can be further processed into a three-dimensional structure such as a honeycomb structure.

以下に具体例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はかかる具体例に限定されるものではない。また、本明細書において特に記載しない限り、濃度や部などは重量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとして記載される。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with specific examples, but the present invention is not limited to such specific examples. Unless otherwise specified in the present specification, concentrations and parts are based on weight, and numerical ranges are described as including the end points.

実験1:複合体シートの製造と難燃性の評価
(1)複合体の合成
以下に示す手順により、炭酸マグネシウムとパルプ繊維の複合体(サンプル1−1〜1−3)およびハイドロタルサイトとパルプ繊維の複合体(サンプル2)を合成した。
Experiment 1: Production of composite sheet and evaluation of flame retardancy (1) Synthesis of composite The composite of magnesium carbonate and pulp fiber (samples 1-1 to 1-3) and hydrotalcite A composite of pulp fibers (Sample 2) was synthesized.

(サンプル1−1:炭酸マグネシウムとパルプ繊維の複合体)
水酸化マグネシウム350g(宇部マテリアルズ、UD653)とクラフトパルプ350g(LBKP/NBKP=1/1、CSF:370ml、平均繊維長:0.9mm)を水中に添加して水性懸濁液を準備した。
(Sample 1-1: Composite of magnesium carbonate and pulp fiber)
350 g of magnesium hydroxide (Ube Materials, UD653) and 350 g of kraft pulp (LBKP / NBKP = 1/1, CSF: 370 ml, average fiber length: 0.9 mm) were added to water to prepare an aqueous suspension.

図1に示すように、この水性懸濁液35Lをキャビテーション装置(45L容)に入れ、反応溶液を循環させながら、反応容器中に炭酸ガスを吹き込んで炭酸ガス法によって炭酸マグネシウム微粒子と繊維との複合体を合成した。反応開始温度は約40℃、炭酸ガスは市販の液化ガスを供給源とし、炭酸ガスの吹き込み量は20L/minとした。反応液のpHが約7.8になった段階でCOの導入を停止し(反応前のpHは10.3)、その後30分間、キャビテーションの発生と装置内でのスラリーの循環を続け、炭酸マグネシウム微粒子とパルプ繊維の複合体を得た(サンプル1−1、無機粒子の平均一次粒径:0.8μm)。 As shown in FIG. 1, 35 L of this aqueous suspension is placed in a cavitation apparatus (45 L volume), and while circulating the reaction solution, carbon dioxide gas is blown into the reaction vessel and the magnesium carbonate fine particles and the fibers are separated by the carbon dioxide method. A complex was synthesized. The reaction start temperature was about 40 ° C., the carbon dioxide gas was supplied with a commercially available liquefied gas, and the amount of carbon dioxide blown was 20 L / min. When the pH of the reaction solution reached about 7.8, the introduction of CO 2 was stopped (pH before the reaction was 10.3), and then the cavitation generation and the circulation of the slurry in the apparatus were continued for 30 minutes, A composite of magnesium carbonate fine particles and pulp fibers was obtained (Sample 1-1, average primary particle size of inorganic particles: 0.8 μm).

複合体の合成においては、反応溶液を循環させて反応容器内に噴射することよって、反応容器内にキャビテーション気泡を発生させた。具体的には、ノズル(ノズル径:1.5mm)を介して高圧で反応溶液を噴射してキャビテーション気泡を発生させたが、噴流速度は約70m/sであり、入口圧力(上流圧)は7MPa、出口圧力(下流圧)は0.3MPaだった。   In the synthesis of the complex, cavitation bubbles were generated in the reaction vessel by circulating the reaction solution and injecting it into the reaction vessel. Specifically, the reaction solution was injected at high pressure through a nozzle (nozzle diameter: 1.5 mm) to generate cavitation bubbles. The jet velocity was about 70 m / s, and the inlet pressure (upstream pressure) was The outlet pressure (downstream pressure) was 7 MPa and 0.3 MPa.

得られた複合体について、繊維:無機粒子の重量比を測定したところ、50:50であった(灰分:50%)。重量比(灰分)は、ろ紙を用いて複合体スラリー(固形分換算で3g)を吸引濾過した後、残渣をオーブンで乾燥し(105℃、2時間)、さらに525℃で有機分を燃焼させ、燃焼前後の重量から算出した。   With respect to the obtained composite, the weight ratio of fiber: inorganic particles was measured and found to be 50:50 (ash content: 50%). The weight ratio (ash content) was determined by suction-filtering the composite slurry (3 g in terms of solid content) using filter paper, then drying the residue in an oven (105 ° C., 2 hours), and burning the organic content at 525 ° C. It was calculated from the weight before and after combustion.

(サンプル1−2:炭酸マグネシウムとパルプ繊維の複合体)
水酸化マグネシウムの仕込み量を1200g、用いるクラフトパルプの種類をLBKP(CSF=490mL、平均繊維長=0.75mm)、パルプの仕込み量を300g、水性懸濁液の総量を30Lとした以外は、サンプル1−1と同様にして複合体を合成した(無機粒子の平均一次粒径:0.8μm)。得られた複合体の灰分は70%であった。
(Sample 1-2: Composite of magnesium carbonate and pulp fiber)
Except that the amount of magnesium hydroxide charged was 1200 g, the type of kraft pulp used was LBKP (CSF = 490 mL, average fiber length = 0.75 mm), the amount of pulp charged was 300 g, and the total amount of aqueous suspension was 30 L, A composite was synthesized in the same manner as Sample 1-1 (average primary particle size of inorganic particles: 0.8 μm). The ash content of the obtained composite was 70%.

(サンプル1−3:炭酸マグネシウムとパルプ繊維の複合体)
反応時の装置の入口圧力を2MPa、出口圧力を0.2MPaとした以外は、サンプル1−1と同様に複合体を合成した(無機粒子の平均一次粒径:1μm)。得られた複合体の灰分は49%だった。
(Sample 1-3: Composite of magnesium carbonate and pulp fiber)
A composite was synthesized in the same manner as in Sample 1-1 except that the inlet pressure of the apparatus during the reaction was 2 MPa and the outlet pressure was 0.2 MPa (average primary particle diameter of inorganic particles: 1 μm). The resulting composite had an ash content of 49%.

(サンプル2:ハイドロタルサイトとパルプ繊維の複合体)
ハイドロタルサイト(HT)としてMgAl(OH)16CO・4HOを合成するため、アルカリ溶液(A溶液)として、NaCO(和光純薬)およびNaOH(和光純薬)の混合水溶液、酸溶液(B溶液)として、MgCl(和光純薬)およびAlCl(和光純薬)の混合水溶液を調製した。
・アルカリ溶液(A溶液、NaCO濃度:0.05M、NaOH濃度:0.8M)
・酸溶液(B溶液、Mg系、MgCl濃度:0.3M、AlCl濃度:0.1M)
複合化する繊維として、セルロース繊維を使用した。具体的には、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、日本製紙製)と針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP、日本製紙製)を8:2の重量比で含み、シングルディスクリファイナー(SDR)を用いてカナダ標準濾水度を390mlに調整したパルプ繊維を用いた(平均繊維長0.8mm)。
(Sample 2: Composite of hydrotalcite and pulp fiber)
In order to synthesize Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 .4H 2 O as hydrotalcite (HT), Na 2 CO 3 (Wako Pure Chemicals) and NaOH (Wako Pure Chemicals) are used as alkaline solutions (A solutions). As a mixed aqueous solution and an acid solution (B solution), a mixed aqueous solution of MgCl 2 (Wako Pure Chemical Industries) and AlCl 3 (Wako Pure Chemical Industries) was prepared.
・ Alkaline solution (A solution, Na 2 CO 3 concentration: 0.05M, NaOH concentration: 0.8M)
Acid solution (B solution, Mg-based, MgCl 2 concentration: 0.3M, AlCl 3 concentration: 0.1M)
Cellulose fibers were used as the fibers to be combined. Specifically, it contains hardwood bleached kraft pulp (LBKP, manufactured by Nippon Paper Industries) and softwood bleached kraft pulp (NBKP, manufactured by Nippon Paper Industries) at a weight ratio of 8: 2, and is a Canadian standard drainage using a single disc refiner (SDR). Pulp fibers whose degree was adjusted to 390 ml were used (average fiber length 0.8 mm).

アルカリ溶液にパルプ繊維を添加し、パルプ繊維を含む水性懸濁液を準備した(パルプ繊維濃度:1.56%、pH:約12.4)。この水性懸濁液(パルプ固形分30g)を10L容の反応容器に入れ、水性懸濁液を撹拌しながら、酸溶液(Mg系)を滴下してハイドロタルサイト微粒子と繊維との複合体を合成した。図2に示すような装置を用いて、反応温度は60℃、滴下速度は15ml/minであり、反応液のpHが約7になった段階で滴下を停止した。滴下終了後、30分間、反応液を撹拌し、10倍量の水を用いて水洗して塩を除去することで、サンプル2を得た(無機粒子の平均一次粒径:20nm)。サンプル2の灰分は47%だった。   Pulp fibers were added to the alkaline solution to prepare an aqueous suspension containing pulp fibers (pulp fiber concentration: 1.56%, pH: about 12.4). This aqueous suspension (pulp solid content 30 g) is put into a 10 L reaction vessel, and while stirring the aqueous suspension, an acid solution (Mg-based) is dropped to form a composite of hydrotalcite fine particles and fibers. Synthesized. Using an apparatus as shown in FIG. 2, the reaction temperature was 60 ° C., the dropping rate was 15 ml / min, and dropping was stopped when the pH of the reaction solution reached about 7. After completion of the dropping, the reaction solution was stirred for 30 minutes and washed with 10 times the amount of water to remove the salt, thereby obtaining Sample 2 (average primary particle size of inorganic particles: 20 nm). Sample 2 had an ash content of 47%.

(2)手抄きシートの製造
製造した複合体を以下の手順によりシート化した。また、参考のため、LBKP(CSF:370ml)を用いて、手抄きシートを製造した。各シートの坪量はJIS P 8124:1998、灰分はJIS P 8251:2003に基づいて測定した。
(2) Manufacture of handmade sheet The manufactured composite was formed into a sheet by the following procedure. For reference, a handsheet was produced using LBKP (CSF: 370 ml). The basis weight of each sheet was measured based on JIS P 8124: 1998, and the ash content was measured based on JIS P 8251: 2003.

(シート1〜シート3)
複合体(サンプル1−1〜1−3)の水性スラリー(約0.5%)に、カチオン性歩留剤(ND300、ハイモ社製)を100ppm、アニオン性歩留剤(FA230、ハイモ社製)を100ppm添加し、500rpmにて撹拌して懸濁液を調成した。得られた懸濁液からJIS P 8222に基づいて角形手抄き器にて坪量が90〜200g/mの複合体シートを製造した。
(Sheet 1 to Sheet 3)
In an aqueous slurry (about 0.5%) of the composite (samples 1-1 to 1-3), 100 ppm of a cationic retention agent (ND300, manufactured by Hymo), an anionic retention agent (FA230, manufactured by Hymo) ) Was added at 100 ppm and stirred at 500 rpm to prepare a suspension. Based on JIS P 8222, a composite sheet having a basis weight of 90 to 200 g / m 2 was produced from the obtained suspension according to JIS P 8222.

(シート4)
複合体(サンプル2)の水性スラリーを0.5%に調成し、歩留剤を添加せずに、JIS P 8222に基づいて角形手抄き器にて坪量が450g/mの複合体シートを製造した。
(Sheet 4)
An aqueous slurry of the composite (sample 2) was prepared to 0.5%, and a basis weight of 450 g / m 2 was used with a square hand-drawer based on JIS P 8222 without adding a retention agent. A body sheet was produced.

(パルプシート:比較例)
LBKP(CSF:370ml)を用いて、坪量が約130g/mのシートを製造した。
(Pulp sheet: Comparative example)
A sheet having a basis weight of about 130 g / m 2 was produced using LBKP (CSF: 370 ml).

(3)シートの難燃性評価
シートの燃焼性を、JIS A 1322(JIS Z 2150)を基にして、以下の手順により評価した。
(3) Flame Retardancy Evaluation of Sheet The sheet flammability was evaluated based on JIS A 1322 (JIS Z 2150) according to the following procedure.

一定の大きさに切り出したシート(シート1〜3:25cm×25cm、シート4:20cm×30cm)を50℃で48時間乾燥した後,乾燥用シリカゲルを入れたデシケータ中に24時間放置し、燃焼試験(加熱試験)のサンプルとした。   Sheets cut to a certain size (sheets 1-3: 25 cm × 25 cm, sheet 4: 20 cm × 30 cm) are dried at 50 ° C. for 48 hours, and then left in a desiccator containing drying silica gel for 24 hours to burn It was set as the sample of a test (heating test).

サンプルを支持枠(25cm×16cm)に取り付けて、たるみのないように加熱試験装置に装着し、ガスバーナーに点火後、シート4は30秒間、その他は10秒間、サンプルを加熱し、炭化長、残炎時間、残じん時間を測定した(図3)。   A sample is attached to a support frame (25 cm × 16 cm), mounted on a heating test apparatus so as not to sag, and after igniting a gas burner, the sheet 4 is heated for 30 seconds, the others are heated for 10 seconds, the carbonization length, Residual flame time and residual dust time were measured (FIG. 3).

なお、燃焼試験には、45°燃焼性試験器(スガ試験機社製、FL-45M)を用いた。加熱には、メッケルバーナー(高さ160mm、内径20mm)を用い、1次空気を混入しないでガスだけを送入して燃焼させた。燃料は液化石油ガス5号(ブタンおよびブチレンを主体とするもの、JIS K 2240)を用い、サンプルを取り付けない状態で、炎の長さが65mmになるように調整した。
・炭化長:試験体の加熱面の炭化部分(炭化して明らかに強度が変化)している部分について支持枠の長手方向の最大長さを測定する。
・残炎時間:加熱終了時から試験体が炎をあげて燃え続ける時間を測定する。
・残じん:加熱終了時から無炎燃焼している状態をいう。
For the combustion test, a 45 ° flammability tester (FL-45M manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) was used. For the heating, a Meckel burner (height 160 mm, inner diameter 20 mm) was used, and only the gas was fed and burned without mixing primary air. The fuel was liquefied petroleum gas No. 5 (mainly butane and butylene, JIS K 2240), and the length of the flame was adjusted to 65 mm with no sample attached.
-Carbonization length: The maximum length in the longitudinal direction of the support frame is measured for the portion of the heated surface of the test body where the carbonized portion (carbonized and the strength clearly changes).
-Residual flame time: Measure the time that the specimen keeps on burning after the end of heating.
-Residual dust: A state in which flameless combustion has occurred since the end of heating.

なお、JIS A 1322(JIS Z 2150)には、難燃性に関する防火等級が下記のように定められている。
・防火1級:炭化長5cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
・防火2級:炭化長10cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
・防火3級:炭化長15cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
In addition, in JIS A 1322 (JIS Z 2150), the fire prevention grade regarding a flame retardance is defined as follows.
・ Fire protection grade 1: Carbonization length 5cm or less, no after-flame, no residue remaining after 1 minute ・ Fire protection grade 2: Carbonization length 10cm or less, no after-flame, no residue remaining after 1 minute ・ Fire protection grade 3: Carbonization 15cm or less, no after flame, no residual dust after 1 minute

表1および図4に、ガスバーナーで一定時間加熱した結果を示す。結果から明らかなように、シート1〜シート3(炭酸マグネシウムと繊維の複合体からなるシート)は、着火後の炎の延焼がパルプシート(LBKPからなるシート、図4の上段左)に比べて少ないことが確認できた。特にシート2(サンプル1−2のシート、図4の上段右)やシート3(サンプル1−3のシート、図4の下段左)については、炎がほとんど燃え広がらず、防炎1級相当の難燃性を有することが確認できた。また、シート4(サンプル2のシート、図4の下段右)は、燃焼時間30秒において防炎2級相当の難燃性を有していることが明らかとなった。   Table 1 and FIG. 4 show the results of heating with a gas burner for a certain period of time. As is clear from the results, sheets 1 to 3 (sheets made of a composite of magnesium carbonate and fiber) have a flame spread after ignition compared to a pulp sheet (sheet made of LBKP, upper left of FIG. 4). It was confirmed that there were few. In particular, for the sheet 2 (the sheet of the sample 1-2, the upper right of FIG. 4) and the sheet 3 (the sheet of the sample 1-3, the lower left of FIG. 4), the flame hardly burns and corresponds to the first grade of flameproofing. It was confirmed that it has flame retardancy. Moreover, it became clear that the sheet 4 (the sheet of the sample 2, the lower right in FIG. 4) has a flame resistance equivalent to a flameproof grade 2 at a combustion time of 30 seconds.

実験2:複合体ボードの製造と難燃性の評価
(1)複合体の合成
(サンプル3−1:炭酸マグネシウムと繊維の複合体)
サンプル1−3と同様にして、炭酸マグネシウムと繊維の複合体を合成した(灰分:49%、無機粒子の平均一次粒径:1μm)。
Experiment 2: Manufacture of composite board and evaluation of flame retardancy (1) Synthesis of composite (Sample 3-1: Composite of magnesium carbonate and fiber)
A composite of magnesium carbonate and fibers was synthesized in the same manner as Sample 1-3 (ash content: 49%, average primary particle size of inorganic particles: 1 μm).

(サンプル3−2:炭酸マグネシウムと繊維の複合体)
水酸化マグネシウムの仕込み量を5250gとし、用いるクラフトパルプの種類をLBKP(CSF=500mL、平均繊維長=0.76mm)とし、パルプの仕込み量を3500gとし、水性懸濁液の総量を170Lとした以外はサンプル1−1と同様に合成した。得られた複合体の灰分は55%、無機粒子の平均一次粒径は0.8μmであった。
(Sample 3-2: Composite of magnesium carbonate and fiber)
The amount of magnesium hydroxide charged was 5250 g, the type of kraft pulp used was LBKP (CSF = 500 mL, average fiber length = 0.76 mm), the amount of pulp charged was 3500 g, and the total amount of aqueous suspension was 170 L. Except for the above, synthesis was performed in the same manner as in Sample 1-1. The obtained composite had an ash content of 55%, and the average primary particle size of the inorganic particles was 0.8 μm.

(サンプル3−3:炭酸カルシウムと繊維の複合体)
図5左に示すような反応装置を用いて、炭酸カルシウムと繊維の複合体を炭酸ガス法によって合成した。水酸化カルシウム(奥多摩工業、タマエースU)15kgとLBKP(CSF=500mL、平均繊維長=0.76mm)15kgの水性懸濁液1500Lに対し、ウルトラファインバブル発生装置(UFB発生装置、YJ−9、エンバイロビジョン社、図5右)を用いてポンプ流量80L/minで反応液を循環させた(ノズルからの噴射速度:125L/min・cm)。ウルトラファインバブル発生装置の給気口から炭酸ガスを吹き込むことによって、炭酸ガスを含む大量の微細気泡(直径1μm以下、平均粒子径:137nm)を反応液中に発生させ、パルプ繊維上に炭酸カルシウム粒子を合成した。反応温度は20℃、炭酸ガスの吹き込み量は20L/minとして反応を行い、反応液のpHが約7になった段階で反応を停止し、サンプル3−3を得た(反応前のpHは約13)。得られた炭酸カルシウムとパルプ繊維の複合体の灰分は57%、無機粒子の平均一次粒径は50nmだった。
(Sample 3-3: Composite of calcium carbonate and fiber)
Using a reactor as shown in the left of FIG. 5, a composite of calcium carbonate and fiber was synthesized by the carbon dioxide gas method. Ultra fine bubble generator (UFB generator, YJ-9) for 15 kg of aqueous suspension of 15 kg of calcium hydroxide (Okutama Kogyo, Tamaace U) and 15 kg of LBKP (CSF = 500 mL, average fiber length = 0.76 mm), The reaction liquid was circulated at a pump flow rate of 80 L / min using Envirovision, right in FIG. 5 (injection speed from the nozzle: 125 L / min · cm 2 ). A large amount of fine bubbles (diameter: 1 μm or less, average particle size: 137 nm) containing carbon dioxide are generated in the reaction liquid by blowing carbon dioxide from the air supply port of the ultra fine bubble generator, and calcium carbonate is formed on the pulp fiber. Particles were synthesized. The reaction was carried out at a reaction temperature of 20 ° C. and the amount of carbon dioxide blown at 20 L / min, and the reaction was stopped when the pH of the reaction solution reached about 7 to obtain Sample 3-3 (the pH before the reaction was About 13). The obtained calcium carbonate and pulp fiber composite had an ash content of 57%, and the average primary particle size of the inorganic particles was 50 nm.

(サンプル3−4:硫酸バリウムおよび水酸化アルミニウムと繊維の複合体)
容器(マシンチェスト、容積:4m)に2%のパルプスラリー(LBKP/NBKP=8/2、CSF=390mL、平均繊維長:約1.3mm、固形分25kg)と水酸化バリウム八水和物(日本化学工業、75kg)を投入して混合後、ペリスターポンプを用いて硫酸アルミニウム(硫酸バンド、98kg)を約500g/minで滴下した。滴下終了後、そのまま30分間撹拌を継続して複合体を得た。得られた複合体の灰分は75%、無機粒子の平均一時粒径は約100nmであった。
(Sample 3-4: Composite of barium sulfate and aluminum hydroxide and fiber)
2% pulp slurry (LBKP / NBKP = 8/2, CSF = 390 mL, average fiber length: about 1.3 mm, solid content 25 kg) and barium hydroxide octahydrate in a container (machine chest, volume: 4 m 3 ) (Nippon Chemical Industry, 75 kg) was added and mixed, and then aluminum sulfate (sulfuric acid band, 98 kg) was added dropwise at about 500 g / min using a peristaltic pump. After completion of dropping, stirring was continued for 30 minutes to obtain a composite. The obtained composite had an ash content of 75%, and the inorganic particles had an average temporary particle size of about 100 nm.

(2)複合体シートの製造
(シート3−1)
実験1と同様にして、複合体(サンプル3−1)から手抄きにてシートを製造した(シート3−1A:坪量600g/m、シート3−1B:750g/m)。
(2) Production of composite sheet (Sheet 3-1)
In the same manner as in Experiment 1, a sheet was produced from the composite (sample 3-1) by hand-drawing (sheet 3-1A: basis weight 600 g / m 2 , sheet 3-1B: 750 g / m 2 ).

(シート3−2)
サンプル3−2のスラリーを濃度約1%に調整後、カチオン性の歩留剤(ND300、ハイモ)とアニオン性の歩留剤(FA230、ハイモ)を対固形分で100ppmずつ添加して紙料スラリーを調製した。次いで、長網抄紙機を用いて、抄速10m/minの条件でこの紙料スラリーからシートを製造した(坪量:約150g/m、灰分:約46%)。
(Sheet 3-2)
After adjusting the slurry of Sample 3-2 to a concentration of about 1%, a cationic retention agent (ND300, Hymo) and an anionic retention agent (FA230, Hymo) were added at 100 ppm each as a solid content, and the paper stock A slurry was prepared. Subsequently, a sheet was produced from this stock slurry under a condition of a paper making speed of 10 m / min using a long paper machine (basis weight: about 150 g / m 2 , ash content: about 46%).

(シート3−3:炭酸カルシウム複合体)
シート3−2と同様にして、長網抄紙機を用いてサンプル3−3をシート化した(坪量:約150g/m、灰分:約45%)。
(Sheet 3-3: Calcium carbonate complex)
Similarly to the sheet 3-2, a sample 3-3 was formed into a sheet using a long paper machine (basis weight: about 150 g / m 2 , ash: about 45%).

(シート3−4:LBKPのみ)
シート3−2と同様にして、長網抄紙機を用いてLBKP(CSF=500mL、平均繊維長=0.76mm)をシート化し、LBKPのみからなるシートを得た(坪量:約150g/m、灰分:0%)。
(Sheet 3-4: LBKP only)
In the same manner as Sheet 3-2, LBKP (CSF = 500 mL, average fiber length = 0.76 mm) was formed into a sheet using a long net paper machine to obtain a sheet consisting only of LBKP (basis weight: about 150 g / m 2 , Ash: 0%).

(シート3−5)
サンプル3−4(濃度:1%)に、カチオン性の歩留剤(ND300、ハイモ)とアニオン性の歩留剤(FA230、ハイモ)を対固形分で100ppmずつ添加して紙料スラリーを調製した。次いで、長網抄紙機を用いて、抄速10m/minの条件でこの紙料スラリーからシートを製造した。得られたシートの坪量は180g/m、灰分は約67%だった。
(Sheet 3-5)
Sample 3-4 (concentration: 1%) was prepared by adding a cationic retention agent (ND300, Hymo) and an anionic retention agent (FA230, Hymo) at a solid content of 100 ppm each. did. Next, a sheet was produced from this stock slurry using a long paper machine at a speed of 10 m / min. The basis weight of the obtained sheet was 180 g / m 2 and the ash content was about 67%.

(シート3−6)
坪量を約190g/mとした以外は、シート3−2と同様にして、サンプル3−2からシートを製造した(坪量:約190g/m、灰分:約46%)。
(Sheet 3-6)
A sheet was produced from the sample 3-2 in the same manner as the sheet 3-2 except that the basis weight was about 190 g / m 2 (basis weight: about 190 g / m 2 , ash content: about 46%).

(3)複合ボードの作製
(複合ボードA、坪量:約1700g/m、図6A)
耐水性基紙(日本製紙製、坪量500g/m、厚さ0.76mm、灰分11%)の表裏に、酢酸ビニル系バインダーを用いてシート3−1Aを1枚ずつ貼り合せた後、プレス機にて1回プレス(4.8MPa)して複合ボードを作製した。
(3) Production of composite board (Composite board A, basis weight: about 1700 g / m 2 , FIG. 6A)
After pasting sheets 3-1A one by one using vinyl acetate binder on the front and back of a water-resistant base paper (made by Nippon Paper Industries, basis weight 500 g / m 2 , thickness 0.76 mm, ash content 11%), The composite board was produced by pressing once (4.8 MPa) with a press machine.

(複合ボードB、坪量:約2000g/m、図6B)
シート3−1Aに代えてシート3−1Bを用いた以外は、複合ボードAと同様にして複合ボードを作製した。
(Composite board B, basis weight: about 2000 g / m 2 , FIG. 6B)
A composite board was produced in the same manner as the composite board A, except that the sheet 3-1B was used instead of the sheet 3-1A.

(複合ボードC、坪量:約1250g/m、図6C)
耐水性基紙の片側のみにシート3−1Bを貼り合せた以外は、複合ボードBと同様にして複合ボードを作製した。
(Composite board C, basis weight: about 1250 g / m 2 , FIG. 6C)
A composite board was produced in the same manner as the composite board B except that the sheet 3-1B was bonded to only one side of the water-resistant base paper.

(複合ボードD、坪量:約2000g/m、図6D)
シート3−2を片面につき5枚ずつ使用した以外は、複合ボードAと同様にして複合ボードを作製した。
(Composite board D, basis weight: about 2000 g / m 2 , FIG. 6D)
A composite board was produced in the same manner as composite board A, except that five sheets 3-2 were used per side.

(複合ボードE、坪量:約2180g/m、図6E)
2枚の耐水性基紙(日本製紙製、坪量190g/m、厚さ0.28mm、灰分11%)の間にシート3−2を2枚貼り合せ、さらに、耐水性基紙の外側にシート3−2を5枚ずつ貼り合わせて複合ボードを作製した。
(Composite board E, basis weight: about 2180 g / m 2 , FIG. 6E)
Two sheets 3-2 were bonded between two water-resistant base papers (made by Nippon Paper Industries, basis weight 190 g / m 2 , thickness 0.28 mm, ash content 11%), and the outside of the water-resistant base paper A composite board was prepared by laminating 5 sheets 3-2 each.

(複合ボードF、坪量:約2000g/m、図6F)
シート3−2に代えてシート3−3を用いた以外は、複合ボードDと同様にして複合ボードを作製した。
(Composite board F, basis weight: about 2000 g / m 2 , FIG. 6F)
A composite board was produced in the same manner as the composite board D except that the sheet 3-3 was used instead of the sheet 3-2.

(複合ボードG、坪量:約2000g/m、図6G)
シート3−2に代えてシート3−4を用いた以外は、複合ボードDと同様にして複合ボードを作製した。
(Composite board G, basis weight: about 2000 g / m 2 , FIG. 6G)
A composite board was produced in the same manner as the composite board D except that the sheet 3-4 was used instead of the sheet 3-2.

(複合ボードH、坪量:約2250g/m、図6H)
3枚の耐水性基紙(日本製紙製、坪量750g/m、厚さ1mm、灰分11%)を貼り合せて、貼り合せボードを作製した。
(Composite board H, basis weight: about 2250 g / m 2 , FIG. 6H)
Three water-resistant base papers (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd., basis weight 750 g / m 2 , thickness 1 mm, ash content 11%) were bonded to produce a bonded board.

(複合ボードI、坪量:約1800g/m、図6I)
シート3−5を10枚、酢酸ビニル系バインダーで貼り合せて、複合ボードを作製した。
(Composite board I, basis weight: about 1800 g / m 2 , FIG. 6I)
Ten sheets 3-5 were bonded together with a vinyl acetate binder to prepare a composite board.

(複合ボードJ、坪量:約2560g/m、図6J)
複合ボードIの表裏に、シート3−6を2枚ずつ貼り合せて、複合ボードを作製した。
(Composite board J, basis weight: about 2560 g / m 2 , FIG. 6J)
Two sheets of sheet 3-6 were bonded to the front and back of the composite board I to prepare a composite board.

複合ボードを作製後、105℃のオーブン中で1晩以上乾燥させてから、実験1と同様の条件にて加熱実験を行った。ただし、本実験では、炭化長に代えて炭化面積を測定し、加熱時間は2分間とした。炭化面積は、試験体の加熱面の炭化部分(炭化して明らかに強度が変化)している部分について最大長と最大幅を測定し、それらを掛け合わせて算出した。   After producing the composite board, it was dried in an oven at 105 ° C. for one night or more, and then a heating experiment was performed under the same conditions as in Experiment 1. However, in this experiment, the carbonization area was measured instead of the carbonization length, and the heating time was 2 minutes. The carbonization area was calculated by measuring the maximum length and the maximum width of the carbonized portion (the strength was clearly changed by carbonization) on the heating surface of the test specimen, and multiplying them.

加熱試験の結果を表に示す。また、加熱試験後のサンプルの外観写真を図6に示す。実験結果から明らかなように、炭酸マグネシウム複合体シートを耐水性基紙の表裏に貼り合せた複合ボード(A、B、D、E)は、炭化面積、残炎時間、残じん時間が小さく、難燃性が優れていた。同じ炭酸マグネシウム複合体シートを使用した複合ボードBとCを比較すると、炭化面積と残炎時間は同等になったものの、炭酸マグネシウムシートを片面にしか貼り合せなかった複合ボードCは残じん時間が長くなった。   The results of the heating test are shown in the table. Moreover, the external appearance photograph of the sample after a heating test is shown in FIG. As is clear from the experimental results, the composite board (A, B, D, E) in which the magnesium carbonate composite sheet is bonded to the front and back of the water-resistant base paper has a small carbonization area, after flame time, and residual dust time, The flame retardancy was excellent. Comparing composite boards B and C using the same magnesium carbonate composite sheet, the carbonization area and afterflame time were equal, but composite board C with magnesium carbonate sheet bonded to only one side had a residual time. It became long.

一方、複合ボードF(炭酸カルシウム)、複合ボードG(LBKP)は、いずれも残じん時間が5分以上と長く、また、耐水性基紙のみで作成した複合ボードHは、残炎および残じん時間が20分以上と長く、難燃性が低かった。   On the other hand, the composite board F (calcium carbonate) and the composite board G (LBKP) both have a long residual time of 5 minutes or more, and the composite board H made of only water-resistant base paper has a residual flame and residual dust. The time was as long as 20 minutes or more, and the flame retardancy was low.

さらに、複合ボードIは、残炎時間が20秒であったものの、残じんもなく、炭化面積も比較的小さかった。炭酸マグネシウムシートを表裏に貼り合せた複合ボードJは、残炎時間が10秒以下、残じん時間が30秒以下、炭化面積が50cm以下であり、防炎物品(合板)に求められる基準を満たしていた(消防庁「防炎の知識と実際」)。 Further, the composite board I had a residual flame time of 20 seconds, but there was no residue and the carbonized area was relatively small. The composite board J in which the magnesium carbonate sheets are bonded to the front and back has a residual flame time of 10 seconds or less, a residual dust time of 30 seconds or less, and a carbonized area of 50 cm 2 or less. The standard required for flameproof articles (plywood) Satisfies (Fire Service "Knowledge and practice of flameproofing").

Claims (8)

難燃性無機粒子と繊維との複合体を含む難燃材。   A flame retardant comprising a composite of flame retardant inorganic particles and fibers. 前記繊維がセルロース繊維である、請求項1に記載の難燃材。   The flame-retardant material according to claim 1, wherein the fibers are cellulose fibers. 難燃性無機粒子が、炭酸マグネシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、ハイドロタルサイトからなる群より選択される、請求項1または2に記載の難燃材。   The flame-retardant material according to claim 1 or 2, wherein the flame-retardant inorganic particles are selected from the group consisting of magnesium carbonate, barium sulfate, aluminum hydroxide, and hydrotalcite. シートの形態である、請求項1〜3のいずれかに記載の難燃材。   The flame retardant according to any one of claims 1 to 3, which is in the form of a sheet. 難燃性無機粒子と繊維との複合体シートを積層させた、請求項1〜4のいずれかに記載の難燃材。   The flame retardant according to any one of claims 1 to 4, wherein a composite sheet of flame retardant inorganic particles and fibers is laminated. 難燃性無機粒子と繊維との複合体シートを基材に貼り合わせた、請求項1〜5のいずれかに記載の難燃材。   The flame retardant according to any one of claims 1 to 5, wherein a composite sheet of flame retardant inorganic particles and fibers is bonded to a substrate. 難燃性無機粒子の平均一次粒子径が1.5μm以下である、請求項1〜6のいずれかに記載の難燃材。   The flame retardant material according to claim 1, wherein the average primary particle diameter of the flame retardant inorganic particles is 1.5 μm or less. 難燃性無機粒子と繊維の重量比が5/95〜95/5である、請求項1〜7のいずれかに記載の難燃材。   The flame retardant material according to any one of claims 1 to 7, wherein a weight ratio of the flame retardant inorganic particles and the fibers is 5/95 to 95/5.
JP2016233399A 2016-11-30 2016-11-30 Flame-retardant material Active JP7065563B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016233399A JP7065563B2 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Flame-retardant material
JP2022063191A JP7274639B2 (en) 2016-11-30 2022-04-06 Flame retardant material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016233399A JP7065563B2 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Flame-retardant material

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022063191A Division JP7274639B2 (en) 2016-11-30 2022-04-06 Flame retardant material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018090678A true JP2018090678A (en) 2018-06-14
JP7065563B2 JP7065563B2 (en) 2022-05-12

Family

ID=62565217

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016233399A Active JP7065563B2 (en) 2016-11-30 2016-11-30 Flame-retardant material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7065563B2 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020050038A (en) * 2018-09-25 2020-04-02 トヨタ車体株式会社 Sound absorption/insulation material and its manufacturing method
JP6691278B1 (en) * 2018-08-17 2020-04-28 日本製紙株式会社 Method for analyzing structure containing fibers and inorganic particles
CN113968713A (en) * 2021-11-15 2022-01-25 江阴市维沃保温材料有限公司 Inorganic silicon crystal material for smoke prevention and exhaust air duct and preparation method thereof
CN115768944A (en) * 2020-07-10 2023-03-07 株式会社巴川制纸所 Flame-retardant sheet
JP7498485B2 (en) 2020-08-03 2024-06-12 株式会社コスト管理サービス Manufacturing method of self-extinguishing material

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4946529B1 (en) * 1970-12-15 1974-12-10
JPS57171799A (en) * 1981-04-15 1982-10-22 Nittetsu Mining Co Ltd Water resistant and fire retardant paper
JPH02221496A (en) * 1989-02-21 1990-09-04 Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd Flame retardant backing paper for vinyl wall paper excellent in blister resistance
JPH0418193A (en) * 1990-05-01 1992-01-22 Oji Paper Co Ltd Method for modifying hydrophilic fiber
JP2004036042A (en) * 2002-07-03 2004-02-05 Nittetsu Mining Co Ltd Backing paper for wall paper and wall paper using the same
CN102704327A (en) * 2012-06-25 2012-10-03 湖南工业大学 Method for preparing LDHs flame retardant paper
CN103382676A (en) * 2013-06-25 2013-11-06 湖南工业大学 Flame retardant paper containing rare earth-containing hydrotalcite, and preparation method and application thereof
JP2015199660A (en) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 Fiber composite and production method thereof
JP2015199658A (en) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 Product including composition of calcium carbonate fine particle and fiber
JP6360638B2 (en) * 2016-08-10 2018-07-18 日本製紙株式会社 Hydrotalcite and fiber composite

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4946529B1 (en) * 1970-12-15 1974-12-10
JPS57171799A (en) * 1981-04-15 1982-10-22 Nittetsu Mining Co Ltd Water resistant and fire retardant paper
JPH02221496A (en) * 1989-02-21 1990-09-04 Sanyo Kokusaku Pulp Co Ltd Flame retardant backing paper for vinyl wall paper excellent in blister resistance
JPH0418193A (en) * 1990-05-01 1992-01-22 Oji Paper Co Ltd Method for modifying hydrophilic fiber
JP2004036042A (en) * 2002-07-03 2004-02-05 Nittetsu Mining Co Ltd Backing paper for wall paper and wall paper using the same
CN102704327A (en) * 2012-06-25 2012-10-03 湖南工业大学 Method for preparing LDHs flame retardant paper
CN103382676A (en) * 2013-06-25 2013-11-06 湖南工业大学 Flame retardant paper containing rare earth-containing hydrotalcite, and preparation method and application thereof
JP2015199660A (en) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 Fiber composite and production method thereof
JP2015199658A (en) * 2014-03-31 2015-11-12 日本製紙株式会社 Product including composition of calcium carbonate fine particle and fiber
JP6360638B2 (en) * 2016-08-10 2018-07-18 日本製紙株式会社 Hydrotalcite and fiber composite

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6691278B1 (en) * 2018-08-17 2020-04-28 日本製紙株式会社 Method for analyzing structure containing fibers and inorganic particles
JP2020186504A (en) * 2018-08-17 2020-11-19 日本製紙株式会社 Method for analyzing structure containing fiber and inorganic particle
JP2020050038A (en) * 2018-09-25 2020-04-02 トヨタ車体株式会社 Sound absorption/insulation material and its manufacturing method
JP7017132B2 (en) 2018-09-25 2022-02-08 トヨタ車体株式会社 Manufacturing method of sound absorbing and insulating member
US11807994B2 (en) 2018-09-25 2023-11-07 Toyota Shatai Kabushiki Kaisha Sound absorbing and insulating member and method for manufacturing the same
CN115768944A (en) * 2020-07-10 2023-03-07 株式会社巴川制纸所 Flame-retardant sheet
JP7498485B2 (en) 2020-08-03 2024-06-12 株式会社コスト管理サービス Manufacturing method of self-extinguishing material
JP7498485B6 (en) 2020-08-03 2024-07-01 株式会社コスト管理サービス Manufacturing method of self-extinguishing material
CN113968713A (en) * 2021-11-15 2022-01-25 江阴市维沃保温材料有限公司 Inorganic silicon crystal material for smoke prevention and exhaust air duct and preparation method thereof
CN113968713B (en) * 2021-11-15 2022-06-28 江阴市维沃保温材料有限公司 Inorganic silicon crystal material for smoke prevention and exhaust air pipe and preparation method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP7065563B2 (en) 2022-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6559299B2 (en) Hydrotalcite and fiber composite
JP7199409B2 (en) Flame-retardant composite fiber and method for producing the same
WO2017057154A1 (en) Compound material of cellulose fibers and inorganic particles
JP6661644B2 (en) Composite of magnesium carbonate fine particles and fiber, and method for producing the same
JP6833699B2 (en) Complex of calcium phosphate fine particles and fiber, and its manufacturing method
JP7065563B2 (en) Flame-retardant material
JP2018119220A (en) Processed paper
JP6778788B2 (en) Manufacturing method of inorganic particle composite fiber sheet
JP6843641B2 (en) Radiation blocking material
JP2021011674A (en) Composite fibers of cellulose fibers and inorganic particles and manufacturing method thereof
JP2019137948A (en) Flame resistant composite fiber and manufacturing method therefor
JP6713891B2 (en) Composite of barium sulfate and fiber and method for producing the same
JP2020165058A (en) Manufacturing method of composite
WO2017043588A1 (en) Production method for magnesium carbonate microparticles
JP2019049063A (en) Composite fiber of metal ferrocyanide compound and fiber and method for producing the same
JP2021025003A (en) Flame-retardant composite fiber and method for producing the same
JP2021025177A (en) Flame-retardant composite fiber and method for producing the same
JP6744241B2 (en) Inhibition of dissolution of composite fiber of magnesium carbonate and fiber
JP2022133416A (en) Composite fiber of cellulose fiber and inorganic particle, and production method thereof
JP7274639B2 (en) Flame retardant material
JP2021075599A (en) Flame-retardant material containing composite fiber and method for producing the same
JP2021025181A (en) Flame-retardant composite fiber and method for producing the same
JP2021161561A (en) Method for preparing composite fiber of cellulose fiber and inorganic particle
JP2022156677A (en) Method for storing composite fibers of fibers and inorganic particles
JP2023150971A (en) Preparation method of composite fiber of cellulose fiber and inorganic particle

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191018

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20200302

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200819

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200901

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210329

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210804

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20210929

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211202

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20220112

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220406

C60 Trial request (containing other claim documents, opposition documents)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C60

Effective date: 20220406

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20220413

C21 Notice of transfer of a case for reconsideration by examiners before appeal proceedings

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: C21

Effective date: 20220414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220425

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220426

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7065563

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150