JP2021075599A - Flame-retardant material containing composite fiber and method for producing the same - Google Patents

Flame-retardant material containing composite fiber and method for producing the same Download PDF

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寛人 松本
Hiroto Matsumoto
寛人 松本
まどか 工藤
Madoka Kudo
まどか 工藤
萌 渕瀬
Moe Fuchise
萌 渕瀬
昌史 和才
Masashi Wasai
昌史 和才
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Abstract

To provide a flame-retardant material containing a composite fiber of an inorganic particle and a fiber.SOLUTION: The present disclosure provides a flame-retardant material containing (a) a composite fiber of a flame-retardant inorganic particle and a fiber and (b) aluminum hydroxide.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、難燃材料およびその製造方法に関する。特に本発明は、無機粒子と繊維の複合繊維を含む難燃材料に関する。 The present invention relates to a flame-retardant material and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to flame-retardant materials containing composite fibers of inorganic particles and fibers.

材料の燃えにくさを向上させる技術が様々な分野で検討されている。例えば、木材などの木質材料や天然繊維は比較的燃えやすいため、これらを難燃化剤などの薬剤で処理して燃えにくくすることが行われる(特許文献1〜2)。 Technologies for improving the incombustibility of materials are being studied in various fields. For example, since wood-based materials such as wood and natural fibers are relatively flammable, they are treated with a chemical such as a flame retardant to make them hard to burn (Patent Documents 1 and 2).

一方、木質繊維を始めとする繊維は、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。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3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4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。 On the other hand, fibers such as wood fibers exhibit various properties based on the functional groups on the surface thereof, but depending on the application, it may be necessary to modify the surface, and so far, the fibers have been surface-modified. Quality technology has been developed. For example, regarding a technique for precipitating inorganic particles on a fiber such as a cellulose fiber, Patent Document 3 describes a composite in which crystalline calcium carbonate is mechanically bonded onto the fiber. Further, Patent Document 4 describes a technique for producing a composite of pulp and calcium carbonate by precipitating calcium carbonate in a pulp suspension by a carbon dioxide gas method.

特開平8−73212号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-73212 特開2003−291110号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-291110 特開平06−158585号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-158585 米国特許第5679220号U.S. Pat. No. 5,679,220

本発明の課題は、優れた難燃化材料を提供することである。 An object of the present invention is to provide an excellent flame-retardant material.

上記課題について鋭意研究したところ、難燃性無機粒子と繊維の複合繊維を水酸化アルミニウムと組み合わせて用いることによって、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。 As a result of diligent research on the above-mentioned problems, it was found that the above-mentioned problems can be solved by using a composite fiber of flame-retardant inorganic particles and fibers in combination with aluminum hydroxide, and the present invention has been completed.

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] (a)難燃性無機粒子と繊維との複合繊維と、(b)水酸化アルミニウムと、を含む難燃材料。
[2] 前記繊維がセルロース繊維である、[1]に記載の難燃材料。
[3] 難燃性無機粒子が、炭酸マグネシウム、ハイドロタルサイト、水酸化アルミニウム、シリカ/アルミナからなる群より選択される、[1]または[2]に記載の難燃材料。
[4] 前記ハイドロタルサイトの2価の金属イオンがマグネシウムまたは亜鉛である、[3]に記載の難燃材料。
[5] 前記ハイドロタルサイトの3価の金属イオンがアルミニウムである、[3]または[4]に記載の難燃材料。
[6] 前記複合繊維表面の60%以上がハイドロタルサイト微粒子によって被覆されている、[1]〜[5]のいずれかに記載の難燃材料。
[7]前記複合繊維の灰分が10%以上である、[1]〜[6]のいずれかに記載の難燃材料。
[8] シートの形態である、[1]〜[7]のいずれかに記載の難燃材料。
[9] 前記複合繊維と水酸化アルミニウムの重量比が10/90〜95/5である、[1]〜[8]のいずれかに記載の難燃材料。
[10] [1]〜[9]のいずれかに記載の難燃材料を製造する方法であって、前記複合繊維と水酸化アルミニウムを含む水性懸濁液から難燃材料を形成させることを含む、上記方法。
The present invention is not limited to this, but includes the following inventions.
[1] A flame-retardant material containing (a) a composite fiber of flame-retardant inorganic particles and fibers, and (b) aluminum hydroxide.
[2] The flame-retardant material 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, hydrotalcite, aluminum hydroxide, and silica / alumina.
[4] The flame-retardant material according to [3], wherein the divalent metal ion of the hydrotalcite is magnesium or zinc.
[5] The flame-retardant material according to [3] or [4], wherein the trivalent metal ion of the hydrotalcite is aluminum.
[6] The flame-retardant material according to any one of [1] to [5], wherein 60% or more of the surface of the composite fiber is coated with hydrotalcite fine particles.
[7] The flame-retardant material according to any one of [1] to [6], wherein the ash content of the composite fiber is 10% or more.
[8] The flame-retardant material according to any one of [1] to [7], which is in the form of a sheet.
[9] The flame-retardant material according to any one of [1] to [8], wherein the weight ratio of the composite fiber to aluminum hydroxide is 10/90 to 95/5.
[10] The method for producing a flame-retardant material according to any one of [1] to [9], which comprises forming a flame-retardant material from an aqueous suspension containing the composite fiber and aluminum hydroxide. , The above method.

本発明においては、難燃性無機粒子と繊維の複合繊維に、さらに水酸化アルミニウムを添加することにより、優れ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繊維を用いるため、難燃材料の製造も容易であり、濾水性も良好である。 In the present invention, by further adding aluminum hydroxide to the composite fiber of the flame-retardant inorganic particles and the fiber, an excellent flame-retardant material can be obtained. Further, since the fiber in which the inorganic particles are attached to the fiber is used, the flame-retardant material can be easily produced and the drainage is also good.

図1は、実験に用いた合成装置の模式図である。FIG. 1 is a schematic view of the synthesizer used in the experiment. 図2は、複合繊維の電子顕微鏡写真である(サンプル1、左:3000倍、右:50000倍)。FIG. 2 is an electron micrograph of the composite fiber (Sample 1, left: 3000 times, right: 50,000 times). 図3は、複合繊維の電子顕微鏡写真である(サンプル2、左:3000倍、右:50000倍)。FIG. 3 is an electron micrograph of the composite fiber (Sample 2, left: 3000 times, right: 50,000 times). 図4は、燃焼性試験の様子を示す写真である(実験2)。FIG. 4 is a photograph showing the state of the flammability test (Experiment 2). 図5は、燃焼性試験の結果を示す写真である(実験2)。FIG. 5 is a photograph showing the results of the flammability test (Experiment 2). 図6は、燃焼性試験の様子を示す写真である(実験3)。FIG. 6 is a photograph showing the state of the flammability test (Experiment 3). 図7は、燃焼性試験の結果を示す写真である(実験3)。FIG. 7 is a photograph showing the results of the flammability test (Experiment 3).

本発明は、複合繊維(複合体)を含む難燃材料に関する。本発明においては、無機粒子が繊維に定着した複合繊維を基材とした上で水酸化アルミニウムを添加することによって、優れた難燃材料を得ることができる。 The present invention relates to flame-retardant materials containing composite fibers (composites). In the present invention, an excellent flame-retardant material can be obtained by adding aluminum hydroxide after using a composite fiber in which inorganic particles are fixed to the fiber as a base material.

難燃材料(難燃化材料)
本発明において「難燃」とは燃え難いこと、「難燃化」とは燃え難くすること、「難燃材料」(難燃化材料)とは燃え難くされている材料、「難燃剤」(難燃化剤)とは材料を燃え難くするための添加剤を意味する。材料およびその用途によっては法令が整備され、「難燃」に関する詳細な基準や評価方法が規格化されている。それらの中で、炎を伴った燃焼ができないことを意味する「不燃」、火が燃え広がらないことを意味する「防炎」、その他「防火」および「耐火」などの用語が使われているが、本発明では、これらの用語をすべて含めて「難燃」と定義する。
Flame-retardant material (flame-retardant material)
In the present invention, "flame retardant" means hard to burn, "flame retardant" means hard to burn, and "flame retardant material" (flame retardant material) means hard to burn, "flame retardant" (flame retardant). Flame retardant) means an additive that makes the material incombustible. Laws and regulations have been established depending on the material and its use, and detailed standards and evaluation methods for "flame retardant" have been standardized. Among them, terms such as "non-combustible" which means that combustion with flame cannot be performed, "flameproof" which means that the fire does not spread, and other terms such as "fireproof" and "fireproof" are used. However, in the present invention, all of these terms are included in the definition of "flame retardant".

難燃化剤は、不燃(化)剤と呼ばれることもあり、処理物の燃えにくさを向上させる薬剤である。本発明に係る難燃材料においては、複合繊維が水酸化アルミニウムと組み合わせて使用されることになる。本発明によれば、水性懸濁液からシートなどを形成する際の濾水性が良好になる。その理由は、複合繊維に無機粒子が被覆されているため、濾水時に形成されるマットの空隙に水酸化アルミニウムが充填されず、脱水を阻害しにくいためであると推測される。 The flame retardant is sometimes called a non-combustible (chemical) agent, and is an agent that improves the incombustibility of the processed product. In the flame-retardant material according to the present invention, the composite fiber is used in combination with aluminum hydroxide. According to the present invention, the drainage of water when forming a sheet or the like from an aqueous suspension is improved. It is presumed that the reason is that since the composite fibers are coated with inorganic particles, the voids of the mat formed during drainage are not filled with aluminum hydroxide, and dehydration is less likely to be inhibited.

本発明において、複合繊維と水酸化アルミニウムの重量比は、10/90〜95/5が好ましく、15/85〜90/10、20/80〜80/20、30/70〜70/30、とすることもできる。水酸化アルミニウムの重量比が90%を超えると成形時にワイヤーから抜ける量が多くなるため歩留が低下し、5%を下回ると不均一になる場合があり一定の難燃性能を付与できない。 In the present invention, the weight ratio of the composite fiber to aluminum hydroxide is preferably 10/90 to 95/5, such as 15/85 to 90/10, 20/80 to 80/20, and 30/70 to 70/30. You can also do it. If the weight ratio of aluminum hydroxide exceeds 90%, the amount of aluminum hydroxide that comes out of the wire during molding increases, so the yield decreases, and if it falls below 5%, it may become non-uniform and a certain flame retardant performance cannot be imparted.

本発明において用いる水酸化アルミニウムの粒径は特に制限されないが、例えば、平均粒径が1nm〜200μm程度のものを用いることができ、100nm〜100μm、200nm〜80μmなどとしても良いが、好ましくは500nm〜70μm、さらに好ましくは1μm〜60μm程度が良い。平均粒径が1μm以下となると、成形体の作製時のマットの空隙に水酸化アルミニウムが充填されてしまい、濾水性の悪化によって生産効率が低下し、60μm以上となると乾燥された成形体から粉落ちして品質を著しく低下する。 The particle size of aluminum hydroxide used in the present invention is not particularly limited, but for example, one having an average particle size of about 1 nm to 200 μm can be used, and 100 nm to 100 μm, 200 nm to 80 μm, etc. may be used, but preferably 500 nm. It is preferably about 70 μm, more preferably about 1 μm to 60 μm. When the average particle size is 1 μm or less, aluminum hydroxide is filled in the voids of the mat during the production of the molded product, and the production efficiency is lowered due to the deterioration of drainage. When the average particle size is 60 μm or more, the powder is powdered from the dried molded product. It drops and the quality is significantly reduced.

本発明においては、水酸化アルミニウムと異なる難燃化剤を併用したり難燃助剤等を併用したりしても良く、所望する性能に応じて使用量を調整しても良い。水酸化アルミニウムとともに用いる難燃化剤は特に限定されないが、例えば、ホウ酸又はその塩、ポリホウ酸塩、ホウ酸亜鉛などのホウ素原子を含むホウ素系難燃化剤が挙げられる。また、ケイ酸塩やシリコーンなどケイ素原子を含むケイ素系難燃化剤も好適に用いることが可能である。その他にも、グアニジン又はその塩、硫酸アンモニウム、硫酸メラミンなどの窒素原子を含む窒素系難燃化剤や、リン酸又はその塩、ポリリン酸塩、ジエチルエチルホスホネート、ジメチル(メタアクリロイルオキシエチルホスフェート)、ジエチル−2−(アクリロイルオキシ)エチルホスフェート、トリエチルホスフェート、ジエチル−2−(メタアクリロイルエチル)ホスフェート、トリフェニルホスフェート、トリクレジルフォスフェート、リン酸エステル、赤リンなどのリン原子を含むリン系難燃化剤、リン及び窒素元素を含む化合物(リン酸メラミン、リン酸グアニジン、リン酸グアニル尿素、メタリン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、メラミン被覆ポリリン酸アンモニウム)、塩酸グアニジン、臭化水素酸グアニジン等のハロゲン含有アミノ系酸塩、デカブロモジフェニルエーテル、テトラブロモビスフェノールA、ヘキサブロモシクロドデカン、エチレンビス(テトラブロモフタルイミド)、ビス(ペンタブロモフェニル)エタン、ヘキサブロモベンゼン等の臭素系難燃化剤、リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、ホウ酸アンモニウム、スルファミン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム等のアンモニウム塩など複数の上記の元素を2つ以上含む化合物からなる難燃化剤、水和水酸化アルミニウム、水和水酸化マグネシウム、ハイドロタルサイト等の水和金属化合物、三酸化アンチモン、四酸化アンチモン、五酸化アンチモンなどのアンチモンを含有する化合物、水酸化錫酸亜鉛や三酸化錫亜鉛等の錫化合物、酸化チタン等の一般的な顔料に用いられる金属化合物、といった無機系難燃剤が挙げられる。 In the present invention, a flame retardant different from aluminum hydroxide may be used in combination, a flame retardant aid or the like may be used in combination, and the amount used may be adjusted according to the desired performance. The flame retardant used together with aluminum hydroxide is not particularly limited, and examples thereof include a boron-based flame retardant containing a boron atom such as boric acid or a salt thereof, polyborate, and zinc borate. Further, a silicon-based flame retardant containing a silicon atom such as silicate or silicone can also be preferably used. In addition, a nitrogen-based flame retardant containing a nitrogen atom such as guanidine or a salt thereof, ammonium sulfate, melamine sulfate, phosphoric acid or a salt thereof, polyphosphate, diethylethylphosphonate, dimethyl (methacryloyloxyethyl phosphate), Phosphate-based difficulties containing phosphorus atoms such as diethyl-2- (acryloyloxy) ethyl phosphate, triethyl phosphate, diethyl-2- (methacryloyl ethyl) phosphate, triphenyl phosphate, tricresyl phosphate, phosphate ester, red phosphorus Flame retardants, compounds containing phosphorus and nitrogen elements (melamine phosphate, guanidine phosphate, guanyl urea phosphate, melamine metaphosphate, melamine polyphosphate, melamine-coated ammonium polyphosphate), guanidine hydrochloride, guanidine hydrobromide, etc. Bromine-based flame retardants such as halogen-containing amino acid salt, decabromodiphenyl ether, tetrabromobisphenol A, hexabromocyclododecane, ethylenebis (tetrabromophthalimide), bis (pentabromophenyl) ethane, and hexabromobenzene, phosphorus. Flame retardant, hydrated aluminum hydroxide, hydrated, consisting of a compound containing two or more of the above elements, such as ammonium salts such as ammonium acid, ammonium sulfate, ammonium borate, ammonium sulfamate, ammonium chloride, ammonium polyphosphate, etc. Hydrometal compounds such as magnesium hydroxide and hydrotalcite, compounds containing antimon such as antimon trioxide, antimon tetraoxide, and antimon pentoxide, tin compounds such as zinc hydroxide and zinc trioxide, and titanium oxide. Examples thereof include inorganic flame retardants such as metal compounds used for general pigments such as.

これらの難燃化剤は、例えば、液体の場合、含浸や塗布、噴霧によって処理することができ、その方法としては一般的な含浸、塗布(塗工)の方法を用いることができる。例えば、正回転ロールコータ、エアナイフコーター、ブレードコーター、ビルブレードコーター、ツーストリームコーター、ツインブレードコーター、ロッドコーター(バーコーター)、ゲートロールコーター、リバースロールコーター、グラビアロールコーター、ノッチバーコーター、ダイコーター、ビードコーター、カーテンコーター、含浸コーター、セイデンコーター、スプレーコーターなどの塗工機を用いて難燃化剤を付与することができる。 In the case of a liquid, for example, these flame retardants can be treated by impregnation, coating, or spraying, and as the method, a general impregnation or coating (coating) method can be used. For example, forward rotation roll coater, air knife coater, blade coater, bill blade coater, two-stream coater, twin blade coater, rod coater (bar coater), gate roll coater, reverse roll coater, gravure roll coater, notch bar coater, die coater. , A bead coater, a curtain coater, an impregnation coater, a Seiden coater, a spray coater, or the like can be used to apply the flame retardant.

難燃化処理するタイミングは、シート、モールド、ボード、ブロックなどに成形する前、途中、後のいずれでもよい。成形前もしくは途中で処理すれば工程を短縮化でき、また、成形後で処理すれば難燃化剤の含有率を簡単に調節できるようになる。 The timing of the flame retardant treatment may be any of before, during, and after molding into a sheet, mold, board, block, or the like. The process can be shortened if the treatment is performed before or during the molding, and the content of the flame retardant can be easily adjusted if the treatment is performed after the molding.

(難燃性無機粒子と繊維との複合繊維)
本発明は、無機粒子によってその表面が被覆された繊維を使用し、好ましい態様において、繊維表面の15%以上が無機粒子によって被覆されている複合繊維(繊維・無機複合体)を使用する。
(Composite fiber of flame-retardant inorganic particles and fiber)
The present invention uses fibers whose surfaces are coated with inorganic particles, and in a preferred embodiment, composite fibers (fiber-inorganic composites) in which 15% or more of the fiber surface is coated with inorganic particles.

本発明に係る複合繊維は、単に繊維と無機粒子が混在しているのではなく、水素結合等によって繊維と無機粒子が結着しているので、離解処理などによっても無機粒子が繊維から脱落することが少ない。複合体における繊維と無機粒子の結着の強さは、例えば、灰分歩留(%、すなわち、シートの灰分÷離解前の複合体の灰分×100)といった数値によって評価することができる。具体的には、複合体を水に分散させて固形分濃度0.2%に調整してJIS P 8220−1:2012に規定される標準離解機で5分間離解後、JIS P 8222:2015に従って150メッシュのワイヤーを用いてシート化した際の灰分歩留を評価に用いることができ、好ましい態様において灰分歩留は20質量%以上であり、より好ましい態様において灰分歩留は50質量%以上である。 In the composite fiber according to the present invention, the fiber and the inorganic particle are not simply mixed, but the fiber and the inorganic particle are bound by a hydrogen bond or the like, so that the inorganic particle is removed from the fiber even by a disintegration treatment or the like. There are few things. The strength of binding of fibers and inorganic particles in the complex can be evaluated, for example, by a numerical value such as ash yield (%, that is, ash content of the sheet ÷ ash content of the complex before dissociation × 100). Specifically, the complex is dispersed in water, adjusted to a solid content concentration of 0.2%, dissociated with a standard disintegrator specified in JIS P 820-1: 2012 for 5 minutes, and then according to JIS P 8222: 2015. The ash yield when sheeted using a 150 mesh wire can be used for evaluation, and the ash yield is 20% by mass or more in a preferable embodiment, and the ash yield is 50% by mass or more in a more preferable embodiment. is there.

(無機粒子)
本発明において、繊維と複合化する難燃性無機粒子は特に制限されないが、水に不溶性または難溶性の無機粒子であることが好ましい。無機粒子の合成を水系で行う場合があり、また、繊維複合体を水系で使用することもあるため、無機粒子が水に不溶性または難溶性であると好ましい。
(Inorganic particles)
In the present invention, the flame-retardant inorganic particles to be composited with the fiber are not particularly limited, but are preferably water-insoluble or sparingly soluble inorganic particles. Since the synthesis of inorganic particles may be carried out in an aqueous system and the fiber composite may be used in an aqueous system, it is preferable that the inorganic particles are insoluble or sparingly soluble in water.

ここで言う無機粒子とは、金属もしくは金属化合物のことを言う。また金属化合物とは、金属の陽イオン(例えば、Na、Ca2+、Mg2+、Al3+、Ba2+など)と陰イオン(例えば、O2−、OH、CO 2−、PO 3−、SO 2−、NO−、Si 2−、SiO 2−、Cl、F、S2−など)がイオン結合によって結合してできた、一般に無機塩と呼ばれるものを言う。本発明において、無機粒子の少なくとも一部が、カルシウム、ケイ酸、マグネシウム、バリウム、アルミニウムの金属塩、あるいはチタン、銅、銀、鉄、マンガンまたは亜鉛を含む金属粒子であることが好ましい。 The inorganic particles referred to here refer to metals or metal compounds. Also the metal compound, a metal cation (e.g., Na +, Ca 2+, Mg 2+, Al 3+, Ba 2+ , etc.) and anions (e.g., O 2-, OH -, CO 3 2-, PO 4 3 , SO 4 2- , NO 3 −, Si 2 O 3 2- , SiO 3 2- , Cl , F , S 2-, etc.) are bonded by ionic bonding, and are generally called inorganic salts. Say. In the present invention, it is preferable that at least a part of the inorganic particles is a metal salt of calcium, silicic acid, magnesium, barium, aluminum, or a metal particle containing titanium, copper, silver, iron, manganese or zinc.

これら無機粒子の合成法は公知の方法によることができ、気液法と液液法のいずれでも良い。気液法の一例としては炭酸ガス法があり、例えば水酸化マグネシウムと炭酸ガスを反応させることで、炭酸マグネシウムを合成することができる。液液法の例としては、酸(塩酸、硫酸など)と塩基(水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなど)を中和によって反応させさたり、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を反応させることで硫酸バリウムを得たり、硫酸アルミニウムと水酸化ナトリウムを反応させることで水酸化アルミニウムを得たり、炭酸カルシウムと硫酸アルミニウムを反応させることでカルシウムとアルミニウムが複合化した無機粒子を得ることができる。また、このようにして無機粒子を合成する際、反応液中に任意の金属や金属化合物を共存させることもでき、この場合はそれらの金属もしくは金属化合物が無機粒子中に効率よく取り込まれ、複合化できる。例えば、炭酸カルシウムにリン酸を添加してリン酸カルシウムを合成する際に、二酸化チタンを反応液中に共存させることで、リン酸カルシウムとチタンの複合粒子を得ることができる。 The method for synthesizing these inorganic particles can be a known method, and either a gas-liquid method or a liquid-liquid method may be used. As an example of the gas-liquid method, there is a carbon dioxide gas method. For example, magnesium carbonate can be synthesized by reacting magnesium hydroxide with carbon dioxide gas. Examples of the liquid-liquid method include reacting an acid (hydrochloric acid, sulfuric acid, etc.) with a base (sodium hydroxide, potassium hydroxide, etc.) by neutralization, reacting an inorganic salt with an acid or base, or using inorganic salts with each other. There is a method of reacting. For example, barium sulfate is obtained by reacting barium hydroxide with sulfuric acid, aluminum hydroxide is obtained by reacting aluminum sulfate with sodium hydroxide, and calcium and aluminum are obtained by reacting calcium carbonate with aluminum sulfate. Complex inorganic particles can be obtained. Further, when synthesizing the inorganic particles in this way, any metal or metal compound can coexist in the reaction solution. In this case, the metal or the metal compound is efficiently incorporated into the inorganic particles and is composited. Can be converted. For example, when phosphoric acid is added to calcium carbonate to synthesize calcium phosphate, titanium dioxide is allowed to coexist in the reaction solution to obtain composite particles of calcium phosphate and titanium.

炭酸カルシウムを合成する場合であれば、例えば、炭酸ガス法、可溶性塩反応法、石灰・ソーダ法、ソーダ法などによって炭酸カルシウムを合成することができ、好ましい態様において、炭酸ガス法によって炭酸カルシウムを合成する。 In the case of synthesizing calcium carbonate, for example, calcium carbonate can be synthesized by a carbon dioxide gas method, a soluble salt reaction method, a lime / soda method, a soda method, or the like, and in a preferred embodiment, calcium carbonate is produced by the carbon dioxide gas method. Synthesize.

一般に、炭酸ガス法によって炭酸カルシウムを製造する場合、カルシウム源として石灰(ライム)が使用され、生石灰CaOに水を加えて消石灰Ca(OH)を得る消和工程と、消石灰に炭酸ガスを吹き込んで炭酸カルシウムCaCOを得る炭酸化工程とによって炭酸カルシウムが合成される。この際、生石灰に水を加えて調製した消石灰の懸濁液をスクリーンに通して、懸濁液中に含まれる低溶解性の石灰粒を除去してもよい。また、消石灰を直接カルシウム源としてもよい。本発明において炭酸ガス法によって炭酸カルシウムを合成する場合、キャビテーション気泡の存在下で炭酸化反応を行うこともできる。 Generally, when calcium carbonate is produced by the carbon dioxide gas method, lime (lime) is used as a calcium source, and a reconciliation step of adding water to quicklime CaO to obtain slaked lime Ca (OH) 2 and blowing carbon dioxide gas into the slaked lime. Calcium carbonate is synthesized by a carbonization step of obtaining CaCO 3 of calcium carbonate. At this time, a suspension of slaked lime prepared by adding water to quicklime may be passed through a screen to remove low-solubility lime grains contained in the suspension. Further, slaked lime may be directly used as a calcium source. When calcium carbonate is synthesized by the carbon dioxide gas method in the present invention, the carbonation reaction can also be carried out in the presence of cavitation bubbles.

一般に、炭酸ガス法によって炭酸カルシウムを製造する際の反応容器(炭酸化反応機:カーボネーター)として、ガス吹き込み型カーボネーターと機械攪拌型カーボネーターが知られている。ガス吹き込み型カーボネーターでは、消石灰懸濁液(石灰乳)を入れた炭酸化反応槽に炭酸ガスを吹き込み、消石灰と炭酸ガスとを反応させるが、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、機械攪拌型カーボネーターでは、カーボネーター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、消石灰と炭酸ガスとの反応効率を向上させている(『セメント・セッコウ・石灰ハンドブック』技報堂出版、1995年、495頁)。 Generally, as a reaction vessel (carbonation reactor: carbonator) for producing calcium carbonate by the carbon dioxide gas method, a gas blowing type carbonator and a mechanical stirring type carbonator are known. In the gas blowing type carbonator, carbon dioxide gas is blown into a carbonation reaction tank containing a slaked lime suspension (lime milk) to react the slaked lime with carbon dioxide gas, but simply blowing carbon dioxide gas is the size of bubbles. Is difficult to control uniformly and finely, and there is a limit in terms of reaction efficiency. On the other hand, in the mechanical stirring type carbonator, a stirrer is provided inside the carbonator, and carbon dioxide gas is introduced near the stirrer to make carbon dioxide gas into fine bubbles and improve the reaction efficiency between slaked lime and carbon dioxide gas. ("Cement, Carbon Dioxide, Lime Handbook", Gihodo Publishing Co., Ltd., 1995, p. 495).

しかし、機械攪拌型カーボネーターのように、炭酸化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、ガスの吹込口がカーボネーターの下部にあり、攪拌をよくするために攪拌機の羽根がカーボネーターの底部の近くに設置されている。溶解性が低いライムスクリーン残渣は沈降が速いために、常に底部に滞留しており、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、カーボネーターに加えて、攪拌機や、カーボネーターに炭酸ガスを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、機械攪拌型カーボネーターでは、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消石灰と炭酸ガスとの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、生成する炭酸カルシウムの形態等を正確に制御することが難しいことがあった。これをキャビテーション気泡の存在下で炭酸カル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、均一な炭酸カルシウム微粒子を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カーボネーターや機械攪拌型カーボネーター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 is performed with a stirrer provided inside the carbonation reaction tank like a mechanical stirring type carbonator, if the concentration of the reaction solution is high or the carbonization reaction proceeds, the resistance of the reaction solution becomes large and sufficient stirring is difficult. Therefore, it may be difficult to accurately control the carbonation reaction, or a considerable load may be applied to the stirrer to perform sufficient stirring, which may be disadvantageous in terms of energy. In addition, the gas inlet is located at the bottom of the carbonator, and the blades of the stirrer are installed near the bottom of the carbonator for better stirring. The low-solubility lime screen residue always stays at the bottom due to its rapid settling, blocking the gas outlet and causing the stirrer to become unbalanced. Further, in the conventional method, in addition to the carbonator, a stirrer and equipment for introducing carbon dioxide gas into the carbonator are required, which is costly in terms of equipment. In the mechanical stirring type carbonator, the carbon dioxide gas supplied near the stirrer is finely divided by the stirrer to improve the reaction efficiency between slaked lime and carbon dioxide gas, but the carbon dioxide gas is sufficiently high when the concentration of the reaction solution is high. In terms of carbonation reaction, it was sometimes difficult to accurately control the morphology of the calcium carbonate produced. By synthesizing calcium carbonate in the presence of cavitation bubbles, the carbonation reaction can be efficiently promoted, and uniform calcium carbonate fine particles can be produced. 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, a gas blowing type carbonator or a mechanical stirring type carbonator as described above can be used without any problem, and a nozzle or the like can be used in these containers. May be combined with jet cavitation using.

炭酸ガス法によって炭酸カルシウムを合成する場合、消石灰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。キャビテーション気泡の存在下で炭酸カルシウムを合成した場合、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 calcium carbonate is synthesized by the carbon dioxide method, the solid content concentration of the aqueous suspension of slaked lime is preferably 0.1 to 40% by weight, more preferably 0.5 to 30% by weight, still more preferably 1 to 20%. It is about% by weight. If the solid content concentration is low, the reaction efficiency is low and the production cost is high, and if the solid content concentration is too high, the fluidity is poor and the reaction efficiency is low. When calcium carbonate is synthesized in the presence of cavitation bubbles, the reaction solution and carbon dioxide gas can be suitably mixed even if a suspension (slurry) having a high solid content concentration is used.

消石灰を含む水性懸濁液としては、炭酸カルシウム合成に一般に用いられるものを使用でき、例えば、消石灰を水に混合して調製したり、生石灰(酸化カルシウム)を水で消和(消化)したりして調製することができる。消和する際の条件は特に制限されないが、例えば、CaO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℃とすることができる。また、消和反応槽(スレーカー)での平均滞留時間も特に制限されないが、例えば、5分〜5時間とすることができ、2時間以内とすることが好ましい。当然であるが、スレーカーはバッチ式であっても連続式であってもよい。なお、本発明においては炭酸化反応槽(カーボネーター)と消和反応槽(スレーカー)とを別々にしてもよく、また、1つの反応槽を炭酸化反応槽および消和反応槽として用いてもよい。 As the aqueous suspension containing slaked lime, those generally used for calcium carbonate synthesis can be used. For example, slaked lime is mixed with water to prepare, or quicklime (calcium oxide) is dissolved (digested) with water. Can be prepared. The conditions for reconciliation are not particularly limited, but for example, the concentration of CaO can be 0.1% by weight or more, preferably 1% by weight or more, and the temperature can be 20 to 100 ° C., preferably 30 to 100 ° C. .. The average residence time in the scavenging reaction tank (slaker) is also not particularly limited, but can be, for example, 5 minutes to 5 hours, preferably 2 hours or less. As a matter of course, the slaker may be a batch type or a continuous type. In the present invention, the carbonation reaction tank (carbonator) and the scavenging reaction tank (slaker) may be separated, or one reaction tank may be used as the carbonation reaction tank and the scavenging reaction tank. Good.

炭酸マグネシウムを合成する場合、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、本発明の複合繊維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繊維を得ることができる。 When synthesizing magnesium carbonate, the method for synthesizing magnesium carbonate can be a known method. For example, magnesium hydroxide can be synthesized from magnesium hydroxide and carbon dioxide gas, and basic magnesium carbonate can be synthesized from magnesium hydroxide via normal magnesium carbonate. Magnesium carbonate can be obtained from magnesium bicarbonate, normal magnesium carbonate, basic magnesium carbonate, etc. by a synthetic method, but it is particularly preferable that the magnesium carbonate according to the composite fiber of the present invention is a basic magnesium carbonate. This is because magnesium carbonate has relatively low stability, and normal magnesium carbonate, which is a columnar (needle-shaped) crystal, may be difficult to fix to the fiber. On the other hand, by chemically reacting with basic magnesium carbonate in the presence of fibers, it is possible to obtain a composite fiber of magnesium carbonate and fibers in which the fiber surface is coated in a scaly shape or the like.

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、反応液と炭酸ガスとの接触を増やすことにより、反応効率を上げ、所望の無機粒子を得ることが容易になる。 Further, in the present invention, the reaction solution in the reaction vessel can be circulated and used. By circulating the reaction solution in this way and increasing the contact between the reaction solution and the carbon dioxide gas, the reaction efficiency is increased and it becomes easy to obtain desired inorganic particles.

本発明においては、二酸化炭素(炭酸ガス)などのガスが反応容器に吹き込まれ、反応液と混合することができる。本発明によれば、ファン、ブロワなどの気体供給装置がなくとも炭酸ガスを反応液に供給することができ、しかも、キャビテーション気泡やウルトラファインバブルによって炭酸ガスが微細化されるため反応を効率よく行うことができる。 In the present invention, a gas such as carbon dioxide (carbon dioxide) can be blown into the reaction vessel and mixed with the reaction solution. According to the present invention, carbon dioxide gas can be supplied to the reaction solution without a gas supply device such as a fan or a blower, and the carbon dioxide gas is refined by cavitation bubbles or ultrafine bubbles, so that the reaction is efficient. It can be carried out.

本発明において、二酸化炭素を含む気体の二酸化炭素濃度に特に制限はないが、二酸化炭素濃度が高い方が好ましい。また、インジェクターに導入する炭酸ガスの量に制限はなく適宜選択することができるが、例えば、消石灰1kgあたり100〜10000L/時の流量の炭酸ガスを用いると好ましい。 In the present invention, the carbon dioxide concentration of the gas containing carbon dioxide is not particularly limited, but a higher carbon dioxide concentration is preferable. The amount of carbon dioxide gas introduced into the injector is not limited and can be appropriately selected. For example, it is preferable to use carbon dioxide gas having a flow rate of 100 to 10,000 L / hour per 1 kg of slaked lime.

本発明の二酸化炭素を含む気体は、実質的に純粋な二酸化炭素ガスでもよく、他のガスとの混合物であってもよい。例えば、二酸化炭素ガスの他に、空気、窒素などの不活性ガスを含む気体を、二酸化炭素を含む気体として用いることができる。また、二酸化炭素を含む気体としては、二酸化炭素ガス(炭酸ガス)の他、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。 The carbon dioxide-containing gas of the present invention may be a substantially pure carbon dioxide gas or a mixture with other gases. For example, in addition to carbon dioxide gas, a gas containing an inert gas such as air or nitrogen can be used as the gas containing carbon dioxide. As the gas containing carbon dioxide, in addition to carbon dioxide gas (carbon dioxide gas), exhaust gas discharged from an incinerator of a papermaking factory, a coal boiler, a heavy oil boiler, or the like can be suitably used as the carbon dioxide-containing gas. In addition, a carbonation reaction can be carried out using carbon dioxide generated from the lime firing step.

ハイドロタルサイトを合成する場合、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)。 When synthesizing hydrotalcite, a known method can be used for synthesizing hydrotalcite. For example, the fibers are immersed in a carbonate aqueous solution containing carbonate ions constituting an intermediate layer and an alkaline solution (sodium hydroxide, etc.) in a reaction vessel, and then an acid solution (divalent metal ions and trivalent metal ions constituting the basic layer) is immersed. (Aqueous metal salt solution containing metal ions) is added, and the temperature, pH, etc. are controlled to synthesize hydrotalcite by a co-precipitation reaction. Further, in the reaction vessel, the fibers are immersed in an acid solution (a metal salt aqueous solution containing divalent metal ions and trivalent metal ions constituting the basic layer), and then a carbonate aqueous solution containing carbonate ions constituting the intermediate layer. Hydrotalcite can also be synthesized by dropping an alkaline solution (sodium hydroxide or the like) and controlling the temperature, pH, etc. by a co-precipitation reaction. Although the reaction at normal pressure is common, there is also a method of obtaining the reaction by a 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, various chlorides, sulfides, glass oxides, and sulfates of magnesium, zinc, barium, calcium, iron, copper, cobalt, nickel, and manganese are used as sources of divalent metal ions constituting the basic layer. Can be used. Further, as a source of trivalent metal ions constituting the basic layer, various chlorides, sulfides, glass oxides and sulfates of aluminum, iron, chromium and gallium can be 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 ion, nitrate ion, chloride ion, sulfate ion, phosphate ion and the like can be used as the interlayer anion. When carbonate ions are used as interlayer anions, sodium carbonate is used as a source. However, sodium carbonate can be replaced with a gas containing carbon dioxide (carbon dioxide gas), and may be substantially pure carbon dioxide gas or a mixture with other gases. For example, exhaust gas emitted from an incinerator, a coal boiler, a heavy oil boiler, or the like in a paper mill can be suitably used as a carbon dioxide-containing gas. In addition, a carbonation reaction can be carried out using carbon dioxide generated from the lime firing step.

アルミナおよび/またはシリカを合成する場合、反応の出発物質として無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか1つ以上を用いて、珪酸アルカリ塩を添加して合成する。出発物質として珪酸アルカリ塩を用い、無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか1つ以上を添加して合成することもできるが、無機酸および/もしくはアルミニウム塩を出発物質として用いた場合の方が、生成物の繊維への定着は良好である。本発明で得られるシリカおよび/またはアルミナの複合繊維は、電気炉で525℃、2時間焼いた灰を蛍光X線回折で測定した結果のSi/Alが4以上となる。好ましくは4〜30、さらに好ましくは4〜20、より好ましくは4〜10である。また、本発明で得られるシリカおよび/またはアルミナは非晶質の物質であるため、同灰をX線回折で測定した時に結晶質に由来する明確なピークが検出されない。無機酸としては特に限定されるものではなく、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等を用いることができる。これらの中でもコストおよびハンドリングの点から硫酸が特に好ましい。アルミニウム塩としては、硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ミョウバン、カリミョウバン等が挙げられ、中でも硫酸バンドを好適に用いることができる。珪酸アルカリ塩としては、珪酸ナトリウムもしくは珪酸カリウムなどが挙げられるが、入手しやすいため珪酸ナトリウムが好適である。珪酸とアルカリのモル比はいずれでも良いが、一般に3号珪酸として流通しているものはSiO:NaO=3〜3.4:1程度のモル比のものであり、これを好適に用いることができる。本発明においては、懸濁液など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、炭酸化工程で得られた水を好適に用いることできる。 When synthesizing alumina and / or silica, one or more of an inorganic acid or an aluminum salt is used as a starting material for the reaction, and an alkali silicate is added to the synthesis. Alkaline silicate is used as the starting material, and one or more of the inorganic acid and the aluminum salt can be added for synthesis, but it is more produced when the inorganic acid and / or the aluminum salt is used as the starting material. Good fixation of substances to fibers. The silica and / or alumina composite fiber obtained in the present invention has a Si / Al of 4 or more as a result of measuring ash baked at 525 ° C. for 2 hours in an electric furnace by fluorescent X-ray diffraction. It is preferably 4 to 30, more preferably 4 to 20, and even more preferably 4 to 10. Further, since the silica and / or alumina obtained in the present invention is an amorphous substance, a clear peak derived from the crystalline substance is not detected when the ash is measured by X-ray diffraction. The inorganic acid is not particularly limited, and for example, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like can be used. Of these, sulfuric acid is particularly preferable from the viewpoint of cost and handling. Examples of the aluminum salt include aluminum sulfate band, aluminum chloride, polyaluminum chloride, alum, potassium alum and the like, and among them, the aluminum sulfate band can be preferably used. Examples of the alkali silicate include sodium silicate and potassium silicate, but sodium silicate is preferable because it is easily available. The molar ratio of silicic acid to alkali may be any, but generally, the one distributed as No. 3 silicic acid has a molar ratio of about SiO 2 : Na 2 O = 3 to 3.4: 1, and this is preferably used. Can be used. In the present invention, water is used for the preparation of suspensions and the like, and as the water, ordinary tap water, industrial water, groundwater, well water and the like can be used, as well as ion-exchanged water and distilled water. Ultra-pure water, industrial waste water, and water obtained in the carbonization step can be preferably used.

硫酸カルシウムを合成する場合、硫酸カル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、反応容器内に繊維を浸漬し、系中で硫酸と水酸化カルシウムの中和反応によって得られる塩として硫酸カルシウムを合成できる。 When synthesizing calcium sulfate, a known method can be used for synthesizing calcium sulfate. For example, calcium sulfate can be synthesized as a salt obtained by a neutralization reaction of sulfuric acid and calcium hydroxide in a system by immersing fibers in a reaction vessel.

ケイ酸カルシウムを合成する場合、ケイ酸カル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、オートクレーブ中に酸化カルシウム、水酸化カルシウムなどのカルシウム源とα−石英などのシリカ源を加え、水熱合成により得ることができる。 When synthesizing calcium silicate, a known method can be used for synthesizing calcium silicate. For example, it can be obtained by hydrothermal synthesis by adding a calcium source such as calcium oxide or calcium hydroxide and a silica source such as α-quartz to an autoclave.

本発明の複合繊維は、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、複合繊維を合成しやすいためである。複合繊維の合成方法としては、例えば、繊維と無機粒子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、繊維と無機粒子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、無機物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やウルトラファインバブルを発生させ、その存在下で無機粒子を合成してもよい。 The composite fiber 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 serves as a suitable field for the precipitation of inorganic particles, so that composite fibers can be easily synthesized. As a method for synthesizing the composite fiber, for example, a solution containing a precursor of the fiber and the inorganic particle may be stirred and mixed in an open reaction tank to synthesize the composite, or a precursor of the fiber and the inorganic particle may be synthesized. It may be synthesized by injecting an aqueous suspension containing the above into a reaction vessel. As will be described later, when an aqueous suspension of an inorganic precursor is injected into the reaction vessel, cavitation bubbles or ultrafine bubbles may be generated, and the inorganic particles may be synthesized in the presence of the cavitation 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やウルトラファインバブル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やウルトラファインバブル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 injected under conditions that cause cavitation bubbles or ultrafine bubbles in the reaction vessel, or may be injected under conditions that do not generate cavitation bubbles or ultrafine bubbles. Further, the reaction vessel is preferably a pressure vessel in any case. The pressure vessel in the present invention is a vessel capable of applying a pressure of 0.005 MPa or more. Under conditions that do not generate cavitation bubbles, the pressure in the pressure vessel is preferably 0.005 MPa or more and 0.9 MPa or less in static pressure.

(キャビテーション気泡)
本発明に係る複合繊維を合成する場合、キャビテーション気泡の存在下で無機粒子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 synthesizing the composite fiber according to the present invention, inorganic particles 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 called a cavity phenomenon. Bubbles generated by cavitation (cavitation bubbles) are generated as nuclei of very small "bubble nuclei" of 100 microns or less existing in a liquid 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 injecting a fluid at high pressure, cavitation is generated by stirring at high speed in the fluid, cavitation is generated by causing an explosion in the fluid, and ultrasonic vibration. It is conceivable that cavitation is generated by the child (vibration fluid 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、無機粒子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 it is easy to generate and control cavitation bubbles, it is preferable to generate cavitation bubbles by injecting a fluid at a high pressure. In this aspect, by compressing the injected liquid using a pump or the like and injecting 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 an extremely high shearing force near the nozzle and a rapid depressurization. .. The method using a fluid jet has a high efficiency of generating cavitation bubbles and can generate cavitation bubbles having a stronger decay impact force. In the present invention, controlled cavitation bubbles are present when synthesizing inorganic particles, which is clearly different from cavitation bubbles that cause uncontrollable harm spontaneously occurring in a fluid machine.

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, a reaction solution such as a raw material can be used as it is as an injection liquid to generate cavitation, or some fluid can be injected into the reaction vessel to generate cavitation bubbles. The fluid formed by the liquid jet may be a liquid, a gas, a 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 gas can be added to the above fluid as a new fluid. The above fluid and the new fluid may be uniformly mixed and injected, or may be injected 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。 A liquid jet is a jet of a liquid or a fluid in which solid particles or gas are dispersed or mixed in the liquid, and refers to a liquid jet containing raw material slurry or bubbles of pulp or inorganic particles. The gas referred to here may contain bubbles due to cavitation.

キャビテーションは液体が加速され、局所的な圧力がその液体の蒸気圧より低くなったときに発生するため、流速及び圧力が特に重要となる。キャビテーション状態は、無次元数であるキャビテーション数(Cavitation Number)σによって表され、キャビテーション数が大きいということは、その流れ場がキャビテーションを発生し難い状態にあるということを示す。 Flow velocity and pressure are of particular importance because cavitation occurs when the liquid is accelerated and the local pressure drops below the vapor pressure of the liquid. The cavitation state is represented by the cavitation number σ, which is a dimensionless number, and a large cavitation number indicates that the flow field is in a state in which cavitation is unlikely to occur.

本発明におけるキャビテーションの条件は、上述したキャビテーション数σが0.001以上0.5以下であることが望ましく、0.003以上0.2以下であることが好ましく、0.01以上0.1以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが0.001未満である場合、キャビテーション気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、0.5より大である場合は、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。 As for the cavitation conditions in the present invention, the above-mentioned cavitation number σ is preferably 0.001 or more and 0.5 or less, preferably 0.003 or more and 0.2 or less, and 0.01 or more and 0.1 or less. Is particularly preferable. When the cavitation number σ is less than 0.001, the effect is small because the pressure difference with the surroundings when the cavitation bubbles collapse is small, and when it is larger than 0.5, the pressure difference of the flow is low and the cavitation is It becomes difficult to occur.

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 injecting the injection liquid through a nozzle or an orifice pipe to generate cavitation, the pressure of the injection liquid (upstream pressure) is preferably 0.01 MPa or more and 30 MPa or less, and 0.7 MPa or more and 20 MPa or less. It is preferably 2 MPa or more and 15 MPa or less more preferably. If the upstream pressure is less than 0.01 MPa, a pressure difference with the downstream pressure is unlikely to occur and the effect is small. Further, if it is higher than 30 MPa, a special pump and a pressure vessel are required, and energy consumption becomes large, which is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, the pressure inside the container (downstream pressure) is preferably 0.005 MPa or more and 0.9 MPa or less in static pressure. The ratio of the pressure in the container to the pressure of the injection 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, it is also possible to synthesize inorganic particles by injecting a jet solution under conditions that do not generate cavitation bubbles. Specifically, it is more preferable that the pressure of the injection liquid (upstream side pressure) is 2 MPa or less, preferably 1 MPa or less, and the pressure of the injection liquid (downstream side 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 preferably in the range of 1 m / sec or more and 200 m / sec or less, and preferably in the range of 20 m / sec or more and 100 m / sec or less. When the jet velocity is less than 1 m / sec, the pressure drop is low and cavitation is unlikely to occur, so the effect is weak. On the other hand, if it is larger than 200 m / sec, 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、無機粒子を合成す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。 The place where cavitation is generated in the present invention may be generated in a reaction vessel for synthesizing inorganic particles. It is also possible to process with one pass, but it is also possible to circulate as many times as necessary. Furthermore, it can be processed in parallel or in a 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 injection of the liquid to generate cavitation may be done in a container open to the atmosphere, but is preferably done in a pressure vessel 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, more preferably 20% by weight or less. This is because such a concentration makes it easy for the cavitation bubbles to act uniformly on the reaction system. Further, the aqueous suspension of slaked lime, which is a reaction solution, preferably has a solid content concentration of 0.1% by weight or more from the viewpoint of reaction efficiency.

本発明において例えば炭酸カルシウムとセルロース繊維との複合体を合成する場合、反応液のpHは、反応開始時は塩基性側であるが炭酸化反応が進行するにしたがって中性に変化する。したがって、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。 In the present invention, for example, when synthesizing a complex of calcium carbonate and cellulose fibers, the pH of the reaction solution is on the basic side at the start of the reaction, but changes to neutral as the carbonation reaction proceeds. Therefore, the reaction can be controlled by monitoring the pH of the reaction solution.

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。更には導入する炭酸ガスの溶解と分散を促進することができる。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 injection pressure of the liquid, the flow velocity of the injection liquid increases, and the pressure decreases accordingly, so that stronger cavitation can be generated. Further, by pressurizing the pressure in the reaction vessel, the pressure in the region where the cavitation bubbles collapse increases, and the pressure difference between the bubbles and the surroundings increases, so that the bubbles collapse violently and the impact force can be increased. Furthermore, it is possible to promote the dissolution and dispersion of the carbon dioxide gas to be introduced. 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. Generally, it is considered that the impact force is maximized at the midpoint between the melting point and the boiling point. Therefore, in the case of an aqueous solution, about 50 ° C. is preferable, but even if the temperature is lower than that, it 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 required to generate cavitation can be reduced by adding a surfactant. The surfactants used include known or novel surfactants, such as nonionic surfactants such as fatty acid salts, higher alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, higher alcohols, alkylphenols, alkylene oxide adducts such as fatty acids. , Anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like. It may consist of these single components or a mixture of two or more components. The amount added may be any amount necessary to reduce the surface tension of the injection liquid and / or the injection liquid.

(ウルトラファインバブル)
本発明においては、反応容器内に炭酸ガスを含む気体と液体を噴射することによって炭酸ガスを含むウルトラファインバブルを発生させることができる。ウルトラファインバブルの平均粒子径は1000nm以下であれば特に制限されず、好ましくは1〜800nmであり、より好ましくは10〜500nmであり、50〜300nmとしてもよい。本発明においては、高い圧力で液体を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必要がないので、大きなエネルギーを消費することなく炭酸カルシウムなどの無機粒子を合成することが可能になる。
(Ultra fine bubble)
In the present invention, an ultrafine bubble containing carbon dioxide can be generated by injecting a gas and a liquid containing carbon dioxide into the reaction vessel. The average particle size of the ultrafine bubbles is not particularly limited as long as it is 1000 nm or less, preferably 1 to 800 nm, more preferably 10 to 500 nm, and may be 50 to 300 nm. In the present invention, since it is not necessary to generate cavitation bubbles by injecting a liquid at a high pressure, it becomes possible to synthesize inorganic particles such as calcium carbonate without consuming a large amount of energy.

また、炭酸ガスを含むウルトラファインバブルは、ウルトラファインバブルを発生させてからウルトラファインバブルが消失するまで、系中に10秒以上存在しうるものであることが好ましく、60秒以上存在しうるものであることがより好ましい。中でも、本発明に係るウルトラファインバブルは、5分間以上、系中に存在しうるものがさらに好ましく、15分間以上存在しうるものが特に好ましく、60分以上存在しうるものであってもよい。長時間にわたって系中に存在しうるウルトラファインバブルであると、反応液に炭酸ガスを含む気泡が長時間滞留できることになるため、微細な無機炭酸塩粒子を効率的に製造することが可能になる。 Further, the ultrafine bubble containing carbon dioxide gas preferably exists in the system for 10 seconds or more, and can exist for 60 seconds or more from the generation of the ultrafine bubble to the disappearance of the ultrafine bubble. Is more preferable. Among them, the ultrafine bubble according to the present invention is more preferably those that can be present in the system for 5 minutes or more, particularly preferably those that can be present for 15 minutes or more, and may be those that can be present for 60 minutes or more. If it is an ultrafine bubble that can exist in the system for a long time, bubbles containing carbon dioxide gas can stay in the reaction solution for a long time, so that fine inorganic carbonate particles can be efficiently produced. ..

ウルトラファインバブルは、公知の製造方法に従って発生させることができる。例えば、気液混合せん断式、スタティックミキサー式、ベンチュリ式、キャビテーション式、蒸気凝縮式、超音波式、旋回噴流式、加圧溶解式、微細孔式などの方法によって製造することができる。これらの中でも、気液混合せん断式や旋回噴流式によれば、ポンプなどを用いて簡便にウルトラファインバブルを発生させることができるため好ましい。好ましい態様において、二酸化炭素は吸気部より自然吸気により取り入れることができる(自吸式)。 Ultrafine bubbles can be generated according to a known production method. For example, it can be manufactured by a gas-liquid mixing shear type, a static mixer type, a Venturi type, a cavitation type, a steam condensing type, an ultrasonic type, a swirling jet type, a pressure melting type, a micropore type, or the like. Among these, the gas-liquid mixed shear type and the swirling jet type are preferable because ultrafine bubbles can be easily generated by using a pump or the like. In a preferred embodiment, carbon dioxide can be taken in by naturally aspirated from the intake section (self-priming type).

なお、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。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ものの、従来の方法は大きなエネルギーを要するものであり、効率がよいとはいえなかった。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。 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 called a cavity phenomenon. Bubbles generated by cavitation (cavitation bubbles) are generated as nuclei of very small "bubble nuclei" of 100 microns or less existing in a liquid when the pressure in the fluid becomes lower than the saturated vapor pressure for a very short time. Although cavitation bubbles can be generated in the reaction vessel by a known method, the conventional method requires a large amount of energy and cannot be said to be efficient. For example, cavitation bubbles are generated by injecting a fluid at high pressure, cavitation is generated by stirring at high speed in the fluid, cavitation is generated by causing an explosion in the fluid, and ultrasonic vibration. It is conceivable that cavitation is generated by the child (vibration fluid cavitation).

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ウルトラファインバブル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ウルトラファインバブル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, a reaction solution such as a raw material can be used as it is as an injection liquid to generate ultrafine bubbles, or some fluid can be injected into the reaction vessel to generate ultrafine bubbles. The fluid formed by the liquid jet may be a liquid, a gas, a 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 gas can be added to the above fluid as a new fluid. The above fluid and the new fluid may be uniformly mixed and injected, or may be injected 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、パルプや無機物粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流のことをいう。本発明においては、炭酸ガスを含む気泡を含んでいてもよい。 A liquid jet is a jet of a liquid or a fluid in which solid particles or gas are dispersed or mixed in the liquid, and refers to a liquid jet containing a slurry or bubbles of pulp or inorganic particles. In the present invention, bubbles containing carbon dioxide gas may be contained.

ウルトラファインバブルは公知の装置を用いて発生させることができるが、例えば、ノズルまたはオリフィス管を通じて噴射液を噴射して気泡を発生させる際には、ノズルから反応容器内に噴射する場所の圧力(P1、本明細書において上流側圧力ともいう)は特に制限されないが、例えば、0.05〜4.5MPaとすると好ましい。別の態様において、圧力P1を5MPa以上10MPa以下とすることもできる。上流側圧力が0.01MPa未満では反応容器出口の圧力(P2、本明細書において下流側圧力ともいう)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、反応容器出口の圧力(P2)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(P2/P1)は0.001〜0.5の範囲が好ましい。なお、圧力(動圧)は、圧力計を用いて測定することができる。 Ultrafine bubbles can be generated using a known device. For example, when the injection liquid is injected through a nozzle or an orifice tube to generate bubbles, the pressure at the place where the injection liquid is injected from the nozzle into the reaction vessel ( P1 (also referred to as upstream pressure in the present specification) is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 4.5 MPa, for example. In another embodiment, the pressure P1 can be 5 MPa or more and 10 MPa or less. If the upstream pressure is less than 0.01 MPa, a pressure difference between the reaction vessel outlet pressure (P2, also referred to as the downstream pressure in the present specification) is unlikely to occur, and the effect is small. Further, if it is higher than 30 MPa, a special pump and a pressure vessel are required, and energy consumption becomes large, which is disadvantageous in terms of cost. On the other hand, the static pressure (P2) at the outlet of the reaction vessel is preferably 0.005 MPa or more and 0.9 MPa or less. The ratio (P2 / P1) of the pressure in the container to the pressure of the injection liquid is preferably in the range of 0.001 to 0.5. The pressure (dynamic pressure) can be measured using a pressure gauge.

炭酸ガスを含む気体と液体とをノズルから噴射する際の流速は、100〜640L/min・cm2とすることが好ましく、100〜300L/min・cm2としてもよい。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、ウルトラファインバブルが発生し難いため、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 flow velocity when the gas containing carbon dioxide gas and the liquid are injected from the nozzle is preferably 100 to 640 L / min · cm2, and may be 100 to 300 L / min · cm2. The jet velocity of the jet liquid is preferably in the range of 1 m / sec or more and 200 m / sec or less, and preferably in the range of 20 m / sec or more and 100 m / sec or less. When the jet velocity is less than 1 m / sec, the pressure drop is low and ultrafine bubbles are unlikely to occur, so the effect is weak. On the other hand, if it is larger than 200 m / sec, high pressure is required and a special device is required, which is disadvantageous in terms of cost.

本発明における気泡の発生場所は、炭酸ガス法による反応が生じ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。 The place where the bubbles are generated in the present invention may be generated in the reaction vessel where the reaction by the carbon dioxide gas method occurs. It is also possible to process with one pass, but it is also possible to circulate as many times as necessary. Furthermore, it can be processed in parallel or in a permutation using a plurality of generating means.

液体の噴射は、大気開放の容器の中でなされても良いが、密閉された圧力容器の中でなされるのが好ましい。
液体噴射によってウルトラファインバブルを発生させる場合、反応溶液である消石灰の水性懸濁液の固形分濃度は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、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。
The injection of the liquid may be carried out in a container open to the atmosphere, but is preferably carried out in a closed pressure vessel.
When ultrafine bubbles are generated by liquid injection, the solid content concentration of the aqueous suspension of slaked lime as a reaction solution is preferably 30% by weight or less, more preferably 20% by weight or less. This is because such a concentration makes it easy for bubbles to act uniformly on the reaction system. Further, the aqueous suspension of slaked lime, which is a reaction solution, preferably has a solid content concentration of 0.1% by weight or more from the viewpoint of reaction efficiency.

本発明において、反応液のpHは、反応開始時は塩基性側であるが炭酸化反応が進行するにしたがって中性に変化する。したがって、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。 In the present invention, the pH of the reaction solution is on the basic side at the start of the reaction, but changes to neutral as the carbonation reaction proceeds. Therefore, the reaction can be controlled by monitoring the pH of the reaction solution.

本発明では、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, 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. Generally, it is considered that the impact force is maximized at the midpoint between the melting point and the boiling point. Therefore, in the case of an aqueous solution, about 50 ° C. is preferable, but even if the temperature is lower than that, it 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ウルトラファインバブル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 required to generate ultrafine bubbles can be reduced by adding a surfactant. The surfactants used include known or novel surfactants, such as nonionic surfactants such as fatty acid salts, higher alkyl sulfates, alkylbenzene sulfonates, higher alcohols, alkylphenols, alkylene oxide adducts such as fatty acids. , Anionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants and the like. It may consist of these single components or a mixture of two or more components. The amount added may be any amount necessary to reduce the surface tension of the injection liquid and / or the injection liquid.

一つの好ましい態様として、本発明の複合繊維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、700nm以下、500nm以下、300nm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、100nm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、30nm以上、50nm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 size of the inorganic particles in the composite fiber of the present invention can be, for example, 1.5 μm or less, but the average primary particle size is 1200 nm or less, 900 nm or less, 700 nm or less, 500 nm or less. , 300 nm or less, and further, the average primary particle size can be 200 nm or less, 150 nm or less, or 100 nm. Further, the average primary particle diameter of the inorganic particles can be 10 nm or more, 30 nm or more, and 50 nm or more. The average primary particle size can be measured by electron micrograph.

また、本発明の複合繊維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。 Further, the inorganic particles in the composite fiber of the present invention may take the form of secondary particles in which fine primary particles are aggregated, and secondary particles suitable for the intended use can be generated by an aging step, or by pulverization. The agglomerates can also be made finer. As a crushing method, a ball mill, a sand grinder mill, an impact mill, a high pressure homogenizer, a low pressure homogenizer, a dyno mill, an ultrasonic mill, a kanda grinder, an attritor, a stone mill, a vibration mill, a cutter mill, a jet mill, an extruder, and a beating machine. , Short-screw extruder, twin-screw extruder, ultrasonic stirrer, household juicer mixer and the like.

(複合繊維の合成)
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、それぞれ、公知の方法によることができる。
(Synthesis of composite fibers)
In one embodiment of the present invention, the composite can be synthesized by synthesizing the inorganic particles in a solution containing fibers, and the method for synthesizing the inorganic particles can be a known method.

無機粒子として硫酸バリウムを用いる場合、繊維を含む溶液において硫酸バリウムを合成すればよい。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、効率よく硫酸バリウム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。本複合繊維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。この工程において、無機物の粒径制御や反応条件(核形成反応や成長反応)の最適化を目的として、反応の途中や後に熟成時間を設けてもよい。例えば、低pH帯で無機物が合成しやすければその状態を保ってもよいし、無機粒子の成長反応に時間が掛かるのであれば溶液を撹拌し続けても良い。また、この場合に特に熟成時間やpHの制限はなく、pH6〜8の中性域、pH6以下の酸性域、pH8以上のアルカリ性域のいずれも適用できる。 When barium sulfate is used as the inorganic particles, barium sulfate may be synthesized in a solution containing fibers. For example, when an alkaline barium sulfate precursor typified by barium hydroxide is used as a raw material, the fibers can be swelled by dispersing the fibers in a solution of the barium sulfate precursor in advance, so that the fibers can be swelled efficiently. And a composite of fibers can be obtained. The reaction can be started after promoting the swelling of the fibers by stirring these for 15 minutes or more after mixing, but the reaction may be started immediately after mixing. The form of the reaction vessel and the stirring conditions for obtaining the present composite fiber are not particularly limited. For example, a solution containing a precursor of fiber and barium sulfate is stirred and mixed in an open reaction tank to synthesize a composite. Alternatively, it may be synthesized by injecting an aqueous suspension containing a precursor of fiber and barium sulfate into a reaction vessel. In this step, an aging time may be provided during or after the reaction for the purpose of controlling the particle size of the inorganic substance and optimizing the reaction conditions (nucleation reaction and growth reaction). For example, if the inorganic substance can be easily synthesized in the low pH band, the state may be maintained, or if the growth reaction of the inorganic particles takes a long time, the solution may be continuously stirred. Further, in this case, the aging time and the pH are not particularly limited, and any of a neutral range of pH 6 to 8, an acidic range of pH 6 or less, and an alkaline range of pH 8 or higher can be applied.

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 preparing a suspension, and as this water, ordinary tap water, industrial water, groundwater, well water, etc. can be used, as well as ion-exchanged water, distilled water, and super water. Pure water, industrial wastewater, and water obtained when separating and dehydrating the reaction solution can be preferably 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、所望の無機粒子と繊維の複合体を得ることが容易になる。 Further, in the present invention, the reaction solution in the reaction vessel can be circulated and used. By circulating the reaction solution in this way and promoting the stirring of the solution, the reaction efficiency is increased and it becomes easy to obtain a desired complex of inorganic particles and fibers.

本発明の複合繊維を製造する際には、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 fiber of the present invention, various known auxiliaries can be further added. For example, a chelating agent 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 and ethylenediamine tetra. Amino polycarboxylic acids such as acetic acid and alkali metal salts thereof, alkali metal salts of polyphosphates such as hexametaphosphate and tripolyphosphate, amino acids such as glutamic acid and aspartic acid and alkali metal salts thereof, acetylacetone, methyl acetoacetate, acetoacetic acid. Examples thereof include ketones such as allyl, sugars such as sucrose, and polyols such as sorbitol. In addition, as a surface treatment agent, 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 avietic acid, their salts, esters and ethers, and alcohols. Activators, sorbitan fatty acid esters, amide and amine surfactants, polyoxyalkylene alkyl ethers, polyoxyethylene nonylphenyl ether, sodium alphaolefin sulfonate, long chain alkyl amino acids, amine oxides, alkylamines, fourth A tertiary ammonium salt, an aminocarboxylic acid, a phosphonic acid, a polyvalent carboxylic acid, a condensed phosphoric acid and the like can be added. Further, a dispersant can also be used if necessary. 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, and methacrylic acid-polyethylene glycol. There are monomethacrylate copolymer ammonium salt, polyethylene glycol monoacrylate and the like. These can be used alone or in combination of two or more. Further, the timing of addition may be before or after the synthetic reaction. Such additives can be added in an amount of preferably 0.001 to 20%, more preferably 0.1 to 10%, based on the inorganic particles.

本発明において複合繊維を合成する場合、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 a composite fiber in the present invention, the reaction conditions are not particularly limited and can be appropriately set according to the intended use. 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 when the temperature is low, the reaction efficiency is lowered and the cost is high, while when the temperature 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、1m(1000L)〜100m程度としてもよい。 Further, in the present invention, the reaction can be a batch reaction or a continuous reaction. In general, it is preferable to carry out the batch reaction step because of the convenience of discharging the residue after the reaction. The scale of the reaction is not particularly limited, but the reaction may be carried out on a scale of 100 L or less, or may be reacted on a scale of more than 100 L. The size of the reaction vessel, for example, may be about 10L~100L, 100L~1000L, may be 1m 3 (1000L) ~100m about 3.

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、反応を多段反応としたりすることによって反応を制御することもできる。 Further, the reaction can be controlled by the conductivity of the reaction solution and the reaction time, and specifically, the time during which the reaction product stays in the reaction vessel can be adjusted and controlled. In addition, in the present invention, the reaction can be controlled by stirring the reaction solution in the reaction vessel or making the reaction a multi-step reaction.

本発明においては、反応生成物である複合繊維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ったりすることができる。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 composite fiber which is a reaction product is obtained as a suspension, it may be stored in a storage tank or subjected to treatments such as concentration, dehydration, pulverization, classification, aging and dispersion as necessary. can do. These can be performed by a known process, and may be appropriately determined in consideration of the application, energy efficiency, and the like. For example, the concentration / dehydration treatment is performed using a centrifugal dehydrator, a sedimentation concentrator, or the like. Examples of this centrifugal dehydrator include a decanter, a screw decanter, and the like. There is no particular limitation on the type of filter or dehydrator, and general ones can be used. For example, a pressurized dehydrator such as a filter press, a drum filter, a belt press, or a tube press can be used. A vacuum drum dehydrator such as an Oliver filter can be preferably used to make a cake. As a crushing method, a ball mill, a sand grinder mill, an impact mill, a high pressure homogenizer, a low pressure homogenizer, a dyno mill, an ultrasonic mill, a kanda grinder, an attritor, a stone mill, a vibration mill, a cutter mill, a jet mill, an extruder, and a beating machine. , Short-screw 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 vibration screen, a heavy foreign matter cleaner, a lightweight foreign matter cleaner, a reverse cleaner, and a sieving tester. Examples of the dispersion method include a high-speed disperser and a low-speed kneader.

本発明における複合繊維は、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 fiber in the present invention can be blended with a filler or a pigment in a suspension state without being completely dehydrated, or can be dried into a powder. The dryer in this case is also not particularly limited, but for example, an air flow dryer, a band dryer, a spray dryer, or the like can be preferably used.

本発明の複合繊維は、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 fiber of the present invention can be modified by a known method. For example, in some embodiments, the surface can be made hydrophobic to improve miscibility with a resin or the like.

(繊維)
本発明で使用する複合繊維は、セルロース繊維と無機粒子とを複合化したものである。複合繊維を構成するセルロース繊維としては例えば、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、植物由来のパルプ繊維、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。
(fiber)
The composite fiber used in the present invention is a composite of cellulose fiber and inorganic particles. As the cellulose fibers constituting the composite fiber, for example, not only 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 the raw material of the cellulose fiber include plant-derived pulp fiber, cellulose nanofiber, bacterial cellulose, animal-derived cellulose such as squirrel, and algae. Wood pulp may be produced by pulping the wood raw material. Wood raw materials include red pine, black pine, todo pine, spruce, beni pine, larch, fir, tsuga, sugi, hinoki, larch, shirabe, spruce, hiba, douglas fur, hemlock, white fur, spruce, balsam fur, cedar, pine, Coniferous trees such as Merck pine and Radiata pine, and their mixed materials, beech, hippopotamus, hannoki, nara, tab, shii, white hippopotamus, larch, poplar, tamo, doroyanagi, eucalyptus, mangrove, lauan, acacia and other broad-leaved trees and their mixture. The material is exemplified.

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 a natural material such as a wood raw material (wood raw material) is not particularly limited, and a pulping method generally used in the paper industry is exemplified. Wood pulp can be classified by the pulping method, for example, chemical pulp that has been vaporized by methods such as the craft method, sulfite method, soda method, and polysulfide method; mechanical pulp obtained by pulping with mechanical force such as a refiner and grinder; chemicals. Examples thereof include semi-chemical pulp; used paper pulp; and deinked pulp obtained by pulping by mechanical force after pretreatment with. The wood pulp may be in an unbleached (before bleaching) state or in a bleached (after bleaching) state.

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 non-wood-derived pulp include cotton, hemp, sisal hemp, Manila hemp, flax, straw, bamboo, bagasse, kenaf, sugar cane, corn, rice straw, kozo, and mitsumata.

パルプ繊維は、未叩解及び叩解のいずれでもよく、複合繊維の用途に応じて選択すればよい。叩解を行うことで、シートにした場合の強度の向上、BET比表面積の向上、並びに無機粒子の定着を促進することもできる。一方、未叩解のまま使用することで、複合繊維をマトリックス中で撹拌およびもしくは混錬した際にフィブリルごと無機物が脱離してしまうリスクを抑制することができ、また、セメントなどの補強材として使う際には繊維長を長く保てるために強度向上効果が高くなる。なお、繊維の叩解の程度はJIS P 8121−2:2012に規定されるカナダ標準濾水度(Canadian Standard freeness:CSF)によって表わすことができる。叩解が進むにつれて繊維の水切れ状態が低下し、濾水度は低くなる。複合繊維の合成に使用する繊維は、どのような濾水度のものでも使用できるが、600mL以下ものでも好適に使用できる。例えば、本発明の複合繊維を用いてシートを製造する場合では、濾水度が600mL以下であるセルロース繊維を連続抄紙するときの断紙を抑制することができる。つまり、複合繊維シートの強度及び比表面積を向上させるために叩解等の繊維表面積を増やす処理をすると濾水度が低くなるが、そのような処理を行なったセルロース繊維も好適に利用できる。また、セルロース繊維の濾水度の下限値は、より好ましくは、50mL以上であり、さらに好ましくは100mL以上である。セルロース繊維の濾水度が200mL以上であれば、連続抄紙の操業性が良好である。 The pulp fiber may be unbeaten or beaten, and may be selected depending on the use of the composite fiber. By beating, it is possible to improve the strength of the sheet, improve the BET specific surface area, and promote the fixation of the inorganic particles. On the other hand, by using the composite fiber without beating, it is possible to suppress the risk that the inorganic substance is detached together with the fibrils when the composite fiber is stirred and / or kneaded in the matrix, and it is also used as a reinforcing material for cement and the like. In some cases, the effect of improving the strength is enhanced because the fiber length can be maintained for a long time. The degree of beating of fibers can be expressed by the Canadian Standard freeness (CSF) specified in JIS P 811-2: 2012. As the beating progresses, the drainage state of the fiber decreases, and the degree of drainage decreases. The fiber used for synthesizing the composite fiber can be of any degree of drainage, but a fiber of 600 mL or less can be preferably used. For example, in the case of producing a sheet using the composite fiber of the present invention, it is possible to suppress paper breakage during continuous papermaking of cellulose fibers having a drainage degree of 600 mL or less. That is, if a treatment for increasing the fiber surface area such as beating is performed in order to improve the strength and the specific surface area of the composite fiber sheet, the degree of drainage decreases, but the cellulose fiber subjected to such treatment can also be preferably used. The lower limit of the drainage degree of the cellulose fiber is more preferably 50 mL or more, and further preferably 100 mL or more. When the degree of drainage of the cellulose fibers is 200 mL or more, the operability of continuous papermaking is good.

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 treated to carry out powdered cellulose, chemically modified cellulose such as oxidized cellulose, and cellulose nanofibers: CNF (microfibrillated cellulose: MFC, TEMPO oxide CNF, phosphoric acid esterified CNF, carboxymethylation). It can also be used as CNF, machine crushed CNF, etc.). The powdered cellulose used in the present invention has a constant particle size in the shape of a rod, which is produced by, for example, a method of purifying and drying an undecomposed residue obtained after acid hydrolysis of selected pulp, pulverizing and sieving. Crystalline cellulose powder having a distribution may be used, or commercially available products such as KC Flock (manufactured by Nippon Paper Industries), Theoras (manufactured by Asahi Kasei Chemicals), and Abyssel (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 diameter by a laser diffraction type particle size distribution measuring device. Is preferably 1 μm or more and 100 μm or less. The cellulose oxide used in the present invention can be obtained by oxidizing in water with an oxidizing agent in the presence of, for example, an N-oxyl compound and a compound selected from the group consisting of bromide, iodide or a mixture thereof. it can. As the cellulose nanofiber, the method of defibrating the above-mentioned cellulose raw material is used. As a defibration 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 uniaxial or multiaxial kneader, a bead mill or the like. Thereby, a method of defibrating can be used. Cellulose nanofibers may be produced by combining one or more of the above methods. The fiber diameter of the produced cellulose nanofibers can be confirmed by observation with an electron microscope or the like, and is, for example, in the range of 5 nm to 1000 nm, preferably 5 nm to 500 nm, and more preferably 5 nm to 300 nm. When producing the cellulose nanofibers, before and / or after the cellulose is defibrated and / or finely divided, an arbitrary compound may be further added and reacted with the cellulose nanofibers to modify the hydroxyl groups. it can. Functional groups to be modified include 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 and azo group. , Aryl group, aralkyl group, amino group, amide group, imide group, acryloyl group, methacryloyl group, propionyl group, propioloyl group, butyryl group, 2-butyryl group, pentanoyl group, hexanoyl group, heptanoil group, octanoyl group, nonanoyl group. , Decanoyl group, undecanoyl group, dodecanoyl group, myritoyl group, palmitoyl group, stearoyl group, pivaloyl group, benzoyl group, naphthoyl group, nicotinoyyl group, isonicotinoyl group, floyl group, cinnamoyl group and other acyl groups, 2-methacryloyloxyethyl isothia Isocyanate group such as noyl 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 Examples thereof include an alkyl group such as a group, an undecyl group, a dodecyl group, a myristyl group, a palmityl group and a stearyl group, an oxylan group, an oxetane group, an oxyl group, a thiirane group and a thietan group. 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 have an unsaturated bond. The compound used for introducing these functional groups is not particularly limited, and 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, and a sulfonic acid-derived compound. Examples thereof include a compound having a group of, a compound having an alkyl group, a compound having a group derived from amine, and the like. The compound having a phosphoric acid group is not particularly limited, and examples thereof include phosphoric acid, lithium dihydrogen phosphate which is a lithium salt of phosphoric acid, dilithium hydrogen phosphate, trilithium phosphate, lithium pyrophosphate, and lithium polyphosphate. .. Further, sodium dihydrogen phosphate, disodium hydrogen phosphate, trisodium phosphate, sodium pyrophosphate, sodium polyphosphate, which are sodium salts of phosphoric acid, can be mentioned. Further, potassium dihydrogen phosphate, dipotassium hydrogen phosphate, tripotassium phosphate, potassium pyrophosphate, potassium polyphosphate, which are potassium salts of phosphoric acid, can be mentioned. Further, ammonium dihydrogen phosphate, diammonium hydrogen phosphate, triammonium phosphate, ammonium pyrophosphate, ammonium polyphosphate and the like, which are ammonium salts of phosphoric acid, can be mentioned. Of these, phosphoric acid, a sodium salt of phosphoric acid, a potassium salt of phosphoric acid, and an ammonium salt of phosphoric acid are preferable from the viewpoint of high efficiency of introducing a phosphoric acid group and easy industrial application, and sodium dihydrogen phosphate. , Disodium hydrogen phosphate is more preferable, but 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, and examples thereof include acid anhydrides of dicarboxylic acid compounds such as maleic anhydride, succinic anhydride, phthalic anhydride, glutaric anhydride, adipic anhydride, and itaconic anhydride. Be done. The derivative of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of an acid anhydride of a compound having a carboxyl group and a derivative of an acid anhydride of a compound having a carboxyl group. The imide of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited, and examples thereof include an imide of a dicarboxylic acid compound such as maleimide, succinateimide, and phthalateimide. The derivative of the acid anhydride of the compound having a carboxyl group is not particularly limited. For example, at least a part of hydrogen atoms of the acid anhydride of a compound having a carboxyl group such as dimethylmaleic anhydride, diethylmalic anhydride, diphenylmaleic anhydride and the like are substituents (for example, alkyl group, phenyl group and the like). ) Replaced by). Among the compounds having a group derived from the carboxylic acid, maleic anhydride, succinic anhydride, and phthalic anhydride are preferable because they are easily applied industrially and easily gasified, but are not particularly limited. Further, the cellulose nanofibers may be modified in such a way that the compound to be modified physically adsorbs to the cellulose nanofibers without being chemically bonded. Examples of the compound that is physically adsorbed include a surfactant and the like, and any of anionic, cationic and nonionic compounds may be used. If the above modification is performed before defibration and / or pulverization of cellulose, these functional groups can be eliminated after defibration and / or pulverization to return to the original hydroxyl group. By applying the above modifications, it is possible to promote the defibration of the cellulose nanofibers and to facilitate mixing with various substances when the cellulose nanofibers are used.

合成繊維としてはポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、ナイロン、ポリウレタン、アラミド、半合繊維としてはアセテート、トリアセテート、プロミックス、再生繊維としてはレーヨン、ポリノジック、リヨセル、キュプラ、ベンベルグなどが挙げられ、無機繊維としては、ガラス繊維、セラミック繊維、生態溶解性の無機繊維、炭素繊維、各種金属繊維などが挙げられる。 Synthetic fibers include polypropylene, polyester, polyamide, polyolefin, acrylic fibers, nylon, polyurethane, aramid, semi-synthetic fibers include acetate, triacetate, promix, and recycled fibers include rayon, polynosic, lyocell, cupra, and bemberg. Examples of the inorganic fiber include glass fiber, ceramic fiber, eco-soluble inorganic fiber, carbon fiber, and various metal fibers.

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。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。 The fibers shown above may be used alone or in combination of two or more. For example, the fibrous material 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 fibers, a substance that is incorporated into inorganic particles as a product to form composite particles can be used. In the present invention, fibers such as pulp fibers are used, but in addition to these, these substances are further incorporated by synthesizing inorganic particles in a solution containing inorganic particles, organic particles, polymers and the like. It is possible to produce composite particles.

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 composited fiber is not particularly limited, but for example, the average fiber length can 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, or the like.

複合化する繊維の繊維径は特に制限されないが、例えば、平均繊維径が1nm〜100μm程度とすることができ、10nm〜100μm、0.15μm〜100μm、1μm〜90μm、3〜50μm、5〜30μmなどとしてもよい。 The fiber diameter of the fiber to be composited is not particularly limited, but for example, the average fiber diameter can be about 1 nm to 100 μm, 10 nm to 100 μm, 0.15 μm to 100 μm, 1 μm to 90 μm, 3 to 50 μm, 5 to 30 μm. And so on.

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 composite fiber is preferably used in an amount such that 15% or more of the fiber surface is covered with inorganic particles. For example, the weight ratio of the fiber to the inorganic particles is 5/95 to 95/5. It can be 10/90 to 90/10, 20/80 to 80/20, 30/70 to 70/30, 40/60 to 60/40.

本発明に係る複合繊維は、好ましい態様において繊維表面の15%以上が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無機粒子に起因する特徴が大きく生じるようになる一方、繊維表面に起因する特徴が小さくなる。本発明の好ましい態様において、繊維表面の30%以上が無機粒子で被覆されており、より好ましくは繊維表面の50%以上、さらに好ましくは繊維表面の60%以上が無機粒子で被覆されており、繊維表面の80%以上が無機粒子で被覆されていてもよい。 In a preferred embodiment, the composite fiber according to the present invention has 15% or more of the fiber surface coated with inorganic particles, and if the surface of the cellulose fiber is coated with such an area ratio, the characteristics caused by the inorganic particles are largely generated. On the other hand, the features caused by the fiber surface become smaller. In a preferred embodiment of the present invention, 30% or more of the fiber surface is coated with inorganic particles, more preferably 50% or more of the fiber surface, and further preferably 60% or more of the fiber surface is coated with inorganic particles. More than 80% of the fiber surface may be coated with inorganic particles.

難燃材料の形態
本発明に係る難燃材料は、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(成型体)、水性懸濁液、ペースト、シート、ボード、ブロック、糸、その他の形状にして用いることができる。また、複合繊維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。
Forms of Flame Retardant Materials The flame retardant materials according to the present invention can be used in various shapes, for example, powders, pellets, molds, aqueous suspensions, pastes, sheets, boards, blocks, threads. , Other shapes can be used. Further, it is also possible to form a molded product such as a mold or particles / pellets by using a composite fiber as a main component together with other materials. The dryer for drying into powder is not particularly limited, but for example, an air flow dryer, a band dryer, a spray dryer, and the like can be preferably used.

本発明に係る難燃材料は、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、化粧板、天井材、壁材、床材、屋根材など)、家具、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、医用材料、ペースト材料、変色防止剤、電波吸収材、絶縁材、遮音材、インテリア材、防振材、半導体封止材、放射線遮断材、難燃材料等のあらゆる用途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。このうち、放射線遮蔽材、難燃材料、建築材料、家具、インテリア材、断熱材が好ましい。 The flame-retardant material according to the present invention can be used for various purposes, for example, paper, fiber, cellulose-based composite material, filter material, paint, plastic or other resin, rubber, elastomer, ceramic, glass, tire, and the like. Building materials (asphalt, asbestos, cement, boards, concrete, bricks, tiles, plywood, fiberboards, decorative boards, ceiling materials, wall materials, flooring materials, roofing materials, etc.), furniture, various carriers (catalyst carriers, pharmaceutical carriers, etc.) Agricultural chemical carriers, microbial carriers, etc.), adsorbents (impurity removal, deodorization, dehumidification, etc.), anti-wrinkle agents, clay, abrasives, modifiers, repair materials, heat insulating materials, heat resistant materials, heat radiating materials, moisture proofing materials, repellent Water material, water resistant material, light-shielding material, sealant, shield material, insect repellent, adhesive, medical material, paste material, discoloration inhibitor, radio wave absorber, insulating material, sound insulation material, interior material, anti-vibration material, semiconductor encapsulation It can be widely used in all applications such as materials, radiation blocking materials, and flame-retardant materials. Further, it can be used as various fillers, coating agents and the like in the above-mentioned applications. Of these, radiation shielding materials, flame-retardant materials, building materials, furniture, interior materials, and heat insulating materials are preferable.

本発明の難燃材料は、製紙用途に適用してもよく、例えば、印刷用紙、新聞紙、インクジェット用紙、PPC用紙、クラフト紙、上質紙、コート紙、微塗工紙、包装紙、薄葉紙、色上質紙、キャストコート紙、ノンカーボン紙、ラベル用紙、感熱紙、各種ファンシーペーパー、水溶紙、剥離紙、工程紙、壁紙用原紙、難燃紙(不燃紙)、積層板原紙、プリンテッドエレクトロニクス用紙、バッテリー用セパレータ、クッション紙、トレーシングペーパー、含浸紙、ODP用紙、建材用紙(壁紙等)、化粧材用紙、封筒用紙、テープ用紙、熱交換用紙、化繊紙、減菌紙、耐水紙、耐油紙、耐熱紙、光触媒紙、化粧紙(脂取り紙など)、各種衛生紙(トイレットペーパー、ティッシュペーパー、ワイパー、おむつ、生理用品等)、たばこ用紙、板紙(ライナー、中芯原紙、白板紙など)、紙皿原紙、カップ原紙、ベーキング用紙、研磨紙、合成紙などが挙げられる。すなわち、本発明によれば、一次粒子径が小さくかつ粒度分布の狭い無機粒子と繊維との複合体を得ることができるため、2μm超の粒子径を有していた従来の無機填料とは異なった特性を発揮させることができる。更には、単に無機粒子を繊維に単に配合した場合と異なり、無機粒子を繊維と複合体化しておくと、無機粒子がシートに歩留易いだけでなく、凝集せずに均一に分散したシートを得ることができる。本発明における無機粒子は、好ましい態様において、繊維の外表面・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。 The flame-retardant material of the present invention may be applied to papermaking applications, for example, printing paper, newspaper, inkjet paper, PPC paper, kraft paper, high-quality paper, coated paper, finely coated paper, wrapping paper, thin leaf paper, color. High-quality paper, cast-coated paper, non-carbon paper, label paper, heat-sensitive paper, various fancy papers, water-soluble paper, release paper, process paper, wallpaper base paper, flame-retardant paper (non-combustible paper), laminated board base paper, printed electronics paper , Battery separator, cushion paper, tracing paper, impregnated paper, ODP paper, building material paper (wallpaper, etc.), decorative paper, envelope paper, tape paper, heat exchange paper, synthetic fiber paper, sterilized paper, water resistant paper, oil resistant Paper, heat-resistant paper, photocatalyst paper, decorative paper (greasy paper, etc.), various sanitary papers (toilet paper, tissue paper, wipers, diapers, sanitary goods, etc.), tobacco paper, paperboard (liner, core base paper, white paperboard, etc.) , Paper plate base paper, cup base paper, baking paper, abrasive paper, synthetic paper and the like. That is, according to the present invention, it is possible to obtain a composite of inorganic particles having a small primary particle size and a narrow particle size distribution and fibers, which is different from the conventional inorganic filler having a particle size of more than 2 μm. It is possible to exert the characteristics. Furthermore, unlike the case where the inorganic particles are simply blended with the fiber, if the inorganic particles are complexed with the fiber, not only the inorganic particles can be easily retained on the sheet, but also the sheet is uniformly dispersed without agglomeration. Obtainable. It has been clarified from the results of electron microscopic observation that the inorganic particles in the present invention are formed not only on the outer surface of the fiber and inside the lumen but also on the inside of the microfibril in a preferable embodiment.

また、本発明係る難燃材料を使用する際には、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、耐火粘土、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。天然繊維としては上記の他にウールや絹糸やコラーゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。セルロース系の原料としては、植物由来のパルプ繊維、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。木材原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。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。木材パルプ及び非木材パルプは、未叩解及び叩解のいずれでもよい。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)として使用することもできる。合成繊維としてはポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、半合繊維としてはレーヨン、アセテートなどが挙げられ、無機繊維としては、ガラス繊維、セラミック繊維、生体溶解性セラミック繊維、炭素繊維、各種金属繊維などが挙げられる。以上について、これらは単独でも2種類以上の組み合わせで用いても構わない。 Further, when the flame-retardant material according to the present invention is used, particles generally called inorganic fillers and organic fillers and various fibers can be used in combination. For example, as an 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). ), Tarku, zinc oxide, zinc stearate, titanium dioxide, silica made from sodium silicate and mineral acid (white carbon, silica / calcium carbonate complex, silica / titanium dioxide complex), white clay, bentonite, diatomaceous clay, Examples thereof include calcium sulfate, zeolite, fire-resistant clay, an inorganic filler that regenerates and utilizes 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, in addition to calcium carbonate and / or a light calcium carbonate-silica composite, amorphous silica such as white carbon may be used in combination. Organic fillers include urea-formalin resin, polystyrene resin, phenolic resin, microhollow particles, acrylamide composites, wood-derived substances (fine fibers, microfibril fibers, powdered kenaf), modified insolubilized starch, ungelatinized starch, etc. Can be mentioned. The fibers include not only natural fibers such as cellulose, but also synthetic fibers artificially synthesized from raw materials such as petroleum, recycled fibers (semi-synthetic fibers) such as rayon and lyocell, and inorganic fibers without limitation. Can be used. In addition to the above, natural fibers include protein-based fibers such as wool, silk thread and collagen fiber, and composite sugar chain-based fibers such as chitin / chitosan fiber and alginic acid fiber. Examples of the cellulosic raw material include plant-derived pulp fibers, bacterial cellulose, animal-derived cellulose such as squirrel, and algae. Wood pulp may be produced by pulping the wood raw material. Wood raw materials include red pine, black pine, todo pine, spruce, beni pine, larch, fir, tsuga, sugi, hinoki, larch, shirabe, spruce, hiba, douglas fur, hemlock, white fur, spruce, balsam fur, cedar, pine, Coniferous trees such as Merck pine and Radiata pine, and their mixed materials, beech, hippopotamus, hannoki, nara, tab, shii, white hippopotamus, larch, poplar, tamo, doroyanagi, eucalyptus, mangrove, lauan, acacia and other broad-leaved trees and their mixture. The material is exemplified. The method for pulping a wood raw material is not particularly limited, and a pulping method generally used in the paper industry is exemplified. Wood pulp can be classified by the pulping method, for example, chemical pulp that has been vaporized by methods such as the craft method, sulfite method, soda method, and polysulfide method; mechanical pulp obtained by pulping with mechanical force such as a refiner and grinder; chemicals. Examples thereof include semi-chemical pulp; used paper pulp; and deinked pulp obtained by pulping by mechanical force after pretreatment with. The wood pulp may be in an unbleached (before bleaching) state or in a bleached (after bleaching) state. Examples of non-wood-derived pulp include cotton, hemp, sisal hemp, Manila hemp, flax, straw, bamboo, bagasse, kenaf, sugar cane, corn, rice straw, kozo, and mitsumata. The wood pulp and non-wood pulp may be either unbeaten or beaten. Further, these cellulose raw materials are further treated to carry out powdered cellulose, chemically modified cellulose such as oxidized cellulose, and cellulose nanofibers: CNF (microfibrillated cellulose: MFC, TEMPO oxide CNF, phosphoric acid esterified CNF, carboxymethylation). It can also be used as CNF, machine crushed CNF). Examples of synthetic fibers include polyester, polyamide, polyolefin, acrylic fiber, and semi-synthetic fibers include rayon and acetate. Examples of inorganic fibers include glass fiber, ceramic fiber, biosoluble ceramic fiber, carbon fiber, and various metal fibers. Can be mentioned. Regarding the above, these may be used alone or in combination of two or more types.

本発明の複合繊維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、無機粒子を合成する際の条件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体化することができる。
本発明においては、上述の複合繊維を難燃化剤で処理することによって、燃えにくさを大きく向上させた難燃化した複合繊維を得ることができる。得られる複合繊維の形態は特に限定されず、様々な成形物(体)を製造することが可能である。例えば、本発明の複合繊維をシート化すると、高灰分のシートを容易に得ることができる。また、得られたシートを貼り合せて多層シート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、円網抄紙機、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繊維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。
The average particle size, shape, and the like of the inorganic particles constituting the composite fiber of the present invention can be confirmed by observation with an electron microscope. Furthermore, by adjusting the conditions for synthesizing the inorganic particles, the inorganic particles having various sizes and shapes can be complexed with the fibers.
In the present invention, by treating the above-mentioned composite fiber with a flame retardant, it is possible to obtain a flame-retardant composite fiber having greatly improved incombustibility. The form of the obtained composite fiber is not particularly limited, and various molded products (body) can be produced. For example, when the composite fiber of the present invention is made into a sheet, a sheet having a high ash content can be easily obtained. Further, the obtained sheets can be pasted together to form a multi-layer sheet. Examples of the paper machine (paper machine) used for sheet production include a long net paper machine, a circular net paper machine, a gap former, a hybrid former, a multi-layer paper machine, and a known paper machine that combines the paper making methods of these devices. Be done. The press line pressure in the paper machine and the calendar line pressure when the calendar processing is performed in the subsequent stage can be set within a range that does not affect the operability and the performance of the composite fiber sheet. Further, 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、複合繊維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。 Wet and / or dry paper strength agents (paper strength enhancers) can be added during sheeting. Thereby, the strength of the composite fiber 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, mannogalactanpolyethyleneimine, polyacrylamide resin, and polyvinylamine. , Polyvinyl alcohol and the like; composite polymers or copolymer polymers composed of two or more kinds selected from the above resins; starch and processed starch; carboxymethyl cellulose, guar gum, urea resin and the like. The amount of the paper strength agent added 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たりするために、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。 In addition, a high molecular polymer or an inorganic substance can be added in order to promote the fixation of the filler to the fiber and to improve the yield of the filler and the fiber. For example, as a coagulant, polyethyleneimine and modified polyethyleneimine containing a tertiary and / or quaternary ammonium group, polyalkyleneimine, dicyandiamide polymer, polyamine, polyamine / epiclohydrin polymer, and dialkyldialyl quaternary ammonium monomer, dialkyl. Aminoalkyl acrylates, dialkylaminoalkylmethacrylates, dialkylaminoalkylacrylamides, dialkylaminoalkylmethacrylate and acrylamide polymers, polymers consisting of monoamines and epihalohydrins, polymers with polyvinylamine and vinylamine moieties, and cations such as mixtures thereof. In addition to the sex polymer, a cation-rich amphoteric polymer in which an anionic group such as a carboxyl group or a sulfone group is copolymerized in the molecule of the polymer, or a mixture of a cationic polymer and an anionic or amphoteric polymer is used. be able to. Further, as the retention agent, a cationic or anionic or amphoteric polyacrylamide-based substance can be used. In addition to these, a yield system called a so-called dual polymer, in which at least one or more cation or anionic polymers are used in combination, can be applied, and at least one or more anionic bentonite, colloidal silica, polysilicic acid, etc. can be applied. It is a multi-component yield system that uses one or more of inorganic fine particles such as polysilicic acid or polysilicate microgels and their aluminum modified products, and organic fine particles with a particle size of 100 μm or less, which are so-called micropolymers cross-linked and polymerized with acrylamide. May be good. In particular, when the polyacrylamide-based substance used alone or in combination has a weight average molecular weight of 2 million daltons or more by the ultimate viscosity method, a good yield can be obtained, preferably 5 million daltons or more, more preferably. Can obtain a very high yield when it is the above-mentioned acrylamide-based substance of 10 million daltons or more and less than 30 million daltons. The form of this polyacrylamide-based substance 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, and is, for example, a copolymer of a quaternary ammonium salt of an acrylic acid ester and acrylamide, or acrylamide. And an acrylate ester are copolymerized with each other, and then a quaternary ammonium salt is mentioned. The cationic charge density of the cationic polyacrylamide-based substance 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。各添加剤の使用量は特に限定されない。 In addition, depending on the purpose, inorganic particles such as drainage improver, internal sizing agent, pH adjuster, defoamer, pitch control agent, slime control agent, bulking agent, calcium carbonate, kaolin, talc, silica, etc. (so-called) Filling fee) and the like. 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、例えば建材として用いる場合には、60〜1200g/mとすると強度が強く、また、製造時の乾燥負荷が低いため良好である。また、難燃性を高めるためには、シートの基本重量(坪量:1平方mあたりの重量)が高いほど有利であることから、坪量を1200g/m以上とすることもでき、例えば2000〜110000g/mとすることもできる。 The basis weight of the sheet can be appropriately adjusted according to the purpose, but when used as a building material, for example, 60 to 1200 g / m 2 is good because it has high strength and a low drying load during manufacturing. Further, in order to improve flame retardancy, the higher the basic weight of the sheet (weight per square meter) is, the more advantageous it is. Therefore, the basis weight can be set to 1200 g / m 2 or more, for example. It can also be 2000 to 110000 g / 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。一般にセメントや石膏などの無機質ボードを作成するのに用いられるような加圧・加熱プレス成形でボード状にしたり、ブロック状に成形したりすることもできる。一般に、シートは、折り曲げたり、巻き取れたりするものであるが、より強度が必要な場合には、ボード状にすることができる。また、厚みのある塊であるブロック状に成形することも可能であり、例えば、直方体や立方体などに成形することができる。以上のパルプモールドやボード、ブロックはいずれも成形時の型に模様をつければ凹凸模様を表現できるし、成形後の折り曲げなどで変形させることもできる。 It is also possible to use a molding method other than sheeting. For example, a method called pulp molding in which a raw material is poured into a mold for suction dehydration and drying, or a method of spreading and drying on the surface of a molded product such as resin or metal is used. After that, molded products having various shapes can be obtained by a method of peeling from the base material or the like. It can also be mixed with resin and molded into a plastic shape. It can also be formed into a board shape or a block shape by pressure / heat press molding, which is generally used for making an inorganic board such as cement or gypsum. Generally, the sheet can be bent or rolled up, but can be made into a board if more strength is required. It can also be molded into a block shape, which is a thick mass, and can be molded into, for example, a rectangular parallelepiped or a cube. All of the above pulp molds, boards, and blocks can express an uneven pattern by adding a pattern to the mold at the time of molding, and can also be deformed by bending after molding.

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。 In the compounding / drying / molding shown above, only one type of complex may be used, or two or more types of complexes may be mixed and used. When two or more types of complexes are used, those that are mixed in advance can be used, or those that are mixed, dried, and molded can be mixed later.

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。
本発明品で製造した成形物には印刷を施すことができる。この印刷方法は特に限定されるものではいが、例えば、オフセット印刷、シルクスクリーン印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、マイクログラビア印刷、フレキソ印刷、活版印刷、シール印刷、フォーム印刷、オンデマンド印刷、ファニッシャーロール印刷、インクジェット印刷等の公知の方式で行うことができる。この中でもインクジェト印刷は、オフセット印刷のように版下を作製する必要がなく、インクジェットプリンターの大型化が比較的容易であるため、大型シートへの印刷も可能であるため好ましい。また、フレキソ印刷は表面の凹凸が比較的大きい成形物にも好適に印刷できるため、ボードやモールド、ブロックのような形状に成形した際にも好適に用いることができる。
Further, various organic substances such as polymers and various inorganic substances such as pigments may be added to the molded product of the complex later.
Printing can be applied to the molded product produced by the product of the present invention. This printing method is not particularly limited, but for example, offset printing, silk screen printing, screen printing, gravure printing, micro gravure printing, flexo printing, typographic printing, sticker printing, form printing, on-demand printing, fanniquet. It can be performed by a known method such as shear roll printing or inkjet printing. Among these, ink jet printing is preferable because it is not necessary to prepare a block copy unlike offset printing, and it is relatively easy to increase the size of an inkjet printer, so that printing on a large sheet is also possible. Further, since flexographic printing can be suitably used for molded products having relatively large surface irregularities, it can also be suitably used when molded into a shape such as a board, a mold, or a block.

また、印刷によって形成される印刷画像の絵柄の種類は特に限定されるものではなく、例えば木目柄、石目柄、布目柄、抽象柄、幾何学模様、文字、記号、又はこれらの組み合わせ等、所望により任意であり、単色無地であってもよい。 Further, the type of the pattern of the printed image formed by printing is not particularly limited, and for example, a wood grain pattern, a stone grain pattern, a cloth grain pattern, an abstract pattern, a geometric pattern, characters, symbols, or a combination thereof, etc. It is optional, and may be a solid color.

具体的な実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の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。 The present invention will be described in more detail with reference to specific experimental examples, but the present invention is not limited to the following specific examples. Further, unless otherwise specified in the present specification, the concentration, parts, etc. are based on weight, and the numerical range is described as including the end points thereof.

なお、本明細書において、「広葉樹晒クラフトパルプ」を「LBKP」、「針葉樹晒クラフトパルプ」を「NBKP」と省略して記載することがある。また、パルプのカナダ標準濾水度(CSF)はシングルディスクリファイナー(SDR)、ダブルディスクリファイナー(DDR)もしくはナイアガラビーターを用いて調整した。さらに、パルプスラリー中のパルプの平均繊維長はファイバーテスター(Lorentzen&Wettre社)で測定した。 In this specification, "broad-leaved bleached kraft pulp" may be abbreviated as "LBKP" and "coniferous bleached kraft pulp" may be abbreviated as "NBKP". In addition, the Canadian standard drainage (CSF) of pulp was adjusted using a single disc refiner (SDR), a double disc refiner (DDR) or a Niagara beater. Furthermore, the average fiber length of the pulp in the pulp slurry was measured with a fiber tester (Lorentzen & Wettre).

以下の実験において、LBKP及びNBKPは、いずれも日本製紙製のものを使用した。
実験1.無機粒子と繊維との複合繊維の合成
(サンプル1) ハイドロタルサイト粒子とセルロース繊維との複合繊維
まず、ハイドロタルサイト(HT)を合成するための溶液を準備した。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)の混合水溶液を調製した。また、酸溶液(B溶液)として、MgSO(和光純薬)およびAl(SO(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:0.1M、NaOH濃度:1.6M
・酸溶液(B溶液):MgSO濃度:0.6M、Al(SO濃度:0.1M
次いで、アルカリ溶液(A溶液)にパルプ繊維(LBKP/NBKP=8/2、CSF:392mL)を添加し、パルプ繊維を含む水性懸濁液を準備した(パルプ固形分30g、パルプ繊維濃度:1.56%、pH:約12.4)。この水性懸濁液を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(B溶液)を滴下してハイドロタルサイト粒子と繊維との複合繊維を合成した(A溶液の量:1.1L、B溶液の量:1.1L)。図1に示すような装置を用いて、反応温度は60℃、滴下速度は5ml/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した。
In the following experiments, both LBKP and NBKP used were made by Nippon Paper Industries.
Experiment 1. Synthesis of composite fibers of inorganic particles and fibers (Sample 1) Composite fibers of hydrotalcite particles and cellulose fibers First, a solution for synthesizing hydrotalcite (HT) was prepared. As an alkaline solution (Solution A ), a mixed aqueous solution of Na 2 CO 3 (Wako Pure Drug) and NaOH (Wako Pure Drug) was prepared. Further, as an acid solution (B solution), a mixed aqueous solution of sulfonyl 4 (Wako pure drug) and Al 2 (SO 4 ) 3 (Wako pure drug) was prepared.
-Alkaline solution (A solution): Na 2 CO 3 concentration: 0.1M, NaOH concentration: 1.6M
-Acid solution (B solution): sulfonyl 4 concentration: 0.6M, Al 2 (SO 4 ) 3 concentration: 0.1M
Next, pulp fibers (LBKP / NBKP = 8/2, CSF: 392 mL) were added to the alkaline solution (A solution) to prepare an aqueous suspension containing pulp fibers (pulp solid content 30 g, pulp fiber concentration: 1). .56%, pH: about 12.4). This aqueous suspension was placed in a 10 L reaction vessel, and while stirring the aqueous suspension, an acid solution (solution B) was added dropwise to synthesize a composite fiber of hydrotalcite particles and fibers (of solution A). Amount: 1.1 L, Amount of B solution: 1.1 L). Using an apparatus as shown in FIG. 1, the reaction temperature was 60 ° C., the dropping rate was 5 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.

(サンプル2) ハイドロタルサイト粒子とセルロース繊維との複合繊維
サンプル1を合成する際と同様にして、アルカリ溶液(A溶液)と酸溶液(B溶液)を調製した。次いで、アルカリ溶液(A溶液)にパルプ繊維(NBKP、CSF:687mL)を添加し、パルプ繊維を含む水性懸濁液を準備した(パルプ固形分30g、パルプ繊維濃度:2.5%、pH:約12.8)。この水性懸濁液を2L容の反応容器に入れ、水性懸濁液を撹拌しながら、酸溶液(B溶液)を滴下してハイドロタルサイト粒子と繊維との複合繊維を合成した(A液の量:約230g、B液の量:約230g)。図1に示すような装置を用いて、反応温度は60℃、滴下速度は5ml/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した。
(Sample 2) Composite fiber of hydrotalcite particles and cellulose fiber A alkaline solution (solution A) and an acid solution (solution B) were prepared in the same manner as in the case of synthesizing sample 1. Next, pulp fibers (NBKP, CSF: 687 mL) were added to an alkaline solution (solution A) to prepare an aqueous suspension containing pulp fibers (pulp solid content 30 g, pulp fiber concentration: 2.5%, pH: About 12.8). This aqueous suspension was placed in a 2 L reaction vessel, and while stirring the aqueous suspension, an acid solution (solution B) was added dropwise to synthesize a composite fiber of hydrotalcite particles and fibers (of solution A). Amount: about 230 g, amount of liquid B: about 230 g). Using an apparatus as shown in FIG. 1, the reaction temperature was 60 ° C., the dropping rate was 5 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.

<複合繊維サンプルの評価>
複合繊維のスラリー(固形分換算で3g)について、ろ紙を用いて吸引濾過した後、残渣をオーブンで乾燥し(105℃、2時間)、複合繊維の繊維:無機粒子の重量比を測定した。
<Evaluation of composite fiber sample>
The composite fiber slurry (3 g in terms of solid content) was suction-filtered using a filter paper, and then the residue was dried in an oven (105 ° C., 2 hours), and the weight ratio of the composite fiber fiber: inorganic particles was measured.

また、複合繊維サンプルをそれぞれエタノールで洗浄後、電子顕微鏡によって観察をした(図2、3)。その結果、いずれのサンプルにおいても繊維表面を無機物質が覆い、自己定着している様子が観察された。電子顕微鏡観察の結果から、無機粒子の一次粒子径は、下記の表1のとおりであった。 In addition, each composite fiber sample was washed with ethanol and then observed with an electron microscope (FIGS. 2 and 3). As a result, it was observed that the fiber surface was covered with an inorganic substance and self-fixed in all the samples. From the results of electron microscope observation, the primary particle diameters of the inorganic particles are as shown in Table 1 below.

Figure 2021075599
Figure 2021075599

実験2.複合繊維シートの製造と評価
2−1.複合繊維シートの製造
実験1で合成した複合繊維サンプルを以下の手順によりシート化した(シートの坪量:500g/m、シートの直径:約95mm)。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。
Experiment 2. Manufacture and evaluation of composite fiber sheets 2-1. Production of Composite Fiber Sheet The composite fiber sample synthesized in Experiment 1 was made into a sheet by the following procedure (sheet basis weight: 500 g / m 2 , sheet diameter: about 95 mm). 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) サンプル1と水酸化アルミニウムとを含有するシート
サンプル1と水酸化アルミニウム(昭和電工製、銘柄:H−32、平均粒子径:8μm)とを含む水性懸濁液(約1.8%、サンプル1:水酸化アルミニウム=76:24)を、濾紙(ADVANTEC製、標準用濾紙 No.5B、直径90mm)がセットされたブフナー漏斗に注いだ。10秒間静置後、吸引濾過によって得られた湿紙を乾燥することでシート1を製造した。
(Sheet 1) Sheet containing sample 1 and aluminum hydroxide An aqueous suspension (about 1.8) containing sample 1 and aluminum hydroxide (manufactured by Showa Denko, brand: H-32, average particle size: 8 μm). %, Sample 1: Aluminum hydroxide = 76: 24) was poured into a Buchner funnel in which filter paper (manufactured by ADVANTEC, standard filter paper No. 5B, diameter 90 mm) was set. After allowing to stand for 10 seconds, the wet paper obtained by suction filtration was dried to produce Sheet 1.

(シート2) サンプル1と水酸化アルミニウムとを含有するシート
サンプル1と水酸化アルミニウム(昭和電工製、銘柄:H−32)とを含む水性懸濁液(約1.8%、サンプル1:水酸化アルミニウム=58:42)を、濾紙(ADVANTEC製、標準用濾紙 No.5B、直径90mm)がセットされたブフナー漏斗に注いだ。10秒間静置後、吸引濾過によって得られた湿紙を乾燥することでシートを製造した。
(Sheet 2) Sheet containing sample 1 and aluminum hydroxide An aqueous suspension (about 1.8%, sample 1: water) containing sample 1 and aluminum hydroxide (manufactured by Showa Denko, brand: H-32). Aluminum oxide = 58:42) was poured into a Buchner funnel in which filter paper (manufactured by ADVANTEC, standard filter paper No. 5B, diameter 90 mm) was set. After allowing to stand for 10 seconds, the wet paper obtained by suction filtration was dried to produce a sheet.

(シート3) サンプル2と水酸化アルミニウムとを含有するシート
サンプル2と水酸化アルミニウム(昭和電工製、銘柄:H−32)とを含む水性懸濁液(約1.8%、サンプル1:水酸化アルミニウム=46:54)を、濾紙(ADVANTEC製、標準用濾紙 No.5B、直径90mm)がセットされたブフナー漏斗に注いだ。10秒間静置後、吸引濾過によって得られた湿紙を乾燥することでシートを製造した。
(Sheet 3) Sheet containing sample 2 and aluminum hydroxide An aqueous suspension (about 1.8%, sample 1: water) containing sample 2 and aluminum hydroxide (manufactured by Showa Denko, brand: H-32). Aluminum oxide = 46: 54) was poured into a Buchner funnel in which filter paper (manufactured by ADVANTEC, standard filter paper No. 5B, diameter 90 mm) was set. After allowing to stand for 10 seconds, the wet paper obtained by suction filtration was dried to produce a sheet.

(シート4:比較例) パルプ繊維と水酸化アルミニウムとを含有するシート
サンプル1をパルプ繊維(LBKP/NBKP=8/2、CSF:392mL)とした以外は上記シート1と同様にして、シート4を製造した。
(Sheet 4: Comparative Example) Sheet 4 in the same manner as the above sheet 1 except that the sheet sample 1 containing pulp fiber and aluminum hydroxide was made of pulp fiber (LBKP / NBKP = 8/2, CSF: 392 mL). Manufactured.

(シート5:比較例) サンプル1を含有するシート
サンプル1の水性懸濁液(約1.8%)を、濾紙(ADVANTEC製、標準用濾紙 No.5B、直径90mm)がセットされたブフナー漏斗に注いだ。10秒間静置後、吸引濾過によって得られた湿紙を乾燥することでシートを製造した。
(Sheet 5: Comparative Example) A Buchner funnel in which an aqueous suspension (about 1.8%) of a sheet sample 1 containing sample 1 is set with a filter paper (manufactured by ADVANTEC, standard filter paper No. 5B, diameter 90 mm). Pour into. After allowing to stand for 10 seconds, the wet paper obtained by suction filtration was dried to produce a sheet.

2−2.濾水性の評価
シート化の際に、吸引濾過を開始してから終了するまでの時間を「濾水時間」(秒)と定義して濾水性を評価した。
2-2. Evaluation of drainage water drainage was evaluated by defining the time from the start to the end of suction filtration as the "water drainage time" (seconds) when forming a sheet.

結果を下表に示すが、シート1の濾水時間の平均は104±4.0秒であったのに対し、シート4では119±4.2秒となった。シート1の処方によって、製造時の濾水性が改善されることが示された。 The results are shown in the table below. The average drainage time of Sheet 1 was 104 ± 4.0 seconds, whereas that of Sheet 4 was 119 ± 4.2 seconds. The formulation of Sheet 1 has been shown to improve drainage during production.

2−3.燃焼性の評価
得られたシートの燃焼性を評価した。まず、それぞれのサンプルを105℃で3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2時間放置し、下記の燃焼性試験に供した。
2-3. Evaluation of flammability The flammability of the obtained sheet was evaluated. First, each sample was dried at 105 ° C. for 3 hours and then left in a desiccator containing silica gel for drying for 2 hours to be subjected to the following flammability test.

サンプルの上部をクリップに取り付けて、宙吊りの状態で静置した。そこへ、サンプルの下部へと点火したライター(サンプルに接していない状態で、炎の長さが30mm)を素早く近づけ、サンプルに対して炎が10mm接する状態で固定して10秒間加熱し続けた(図4)。そのときの火の燃え広がり方を観察し、加熱後の試験体について、着炎の有無(加熱中および加熱終了後におけるサンプルへの着炎)と残じん時間(加熱終了時から無炎燃焼している状態が継続する時間)を評価した。 The upper part of the sample was attached to a clip and allowed to stand in the air. A lighter ignited at the bottom of the sample (flame length 30 mm without contact with the sample) was quickly brought close to it, fixed with the flame in contact with the sample by 10 mm, and continued to heat for 10 seconds. (Fig. 4). Observe how the fire spreads at that time, and for the test piece after heating, the presence or absence of flame (flame on the sample during and after heating) and the remaining dust time (flameless combustion from the end of heating) The time that the state of being in the state lasts) was evaluated.

評価結果を下表および図5に示すが、パルプ繊維を用いたシート5では炎を伴ってサンプルの上端まで燃え、炎が消えた後も残じん時間が13秒続いた。一方で、複合繊維を用いたシート1は、同じシート無機分にも関わらずサンプルへの着炎および無炎燃焼は認められず、加熱部分が炭化するのみとであり、炭化部分も小さかった。このことから、複合繊維と水酸化アルミニウムを組み合わせて用いることで高い防炎性を付与できることが示唆された。 The evaluation results are shown in the table below and FIG. 5. In the sheet 5 using pulp fibers, the sheet 5 burned to the upper end of the sample with a flame, and the remaining dust time continued for 13 seconds even after the flame was extinguished. On the other hand, in the sheet 1 using the composite fiber, although the sheet had the same inorganic content, no flame ignition or flameless combustion was observed on the sample, only the heated portion was carbonized, and the carbonized portion was also small. From this, it was suggested that high flame resistance can be imparted by using the composite fiber and aluminum hydroxide in combination.

Figure 2021075599
Figure 2021075599

実験3.複合繊維シートの製造と評価
3−1.複合繊維シートの製造
サンプル1と水酸化アルミニウム(昭和電工製、銘柄:H−32)とを含む水性懸濁液(約0.5%、サンプル1:水酸化アルミニウム=76:24)に、カチオン性歩留剤(ND300、ハイモ社製)を200ppm、アニオン性歩留剤(FA230、ハイモ社製)を200ppm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手すきシートを製造した(坪量:668g/m、セルロース繊維:40%、ハイドロタルサイト:40%、水酸化アルミニウム:20%)。
Experiment 3. Manufacture and evaluation of composite fiber sheets 3-1. Production of composite fiber sheet A cation was added to an aqueous suspension (about 0.5%, sample 1: aluminum hydroxide = 76: 24) containing sample 1 and aluminum hydroxide (Showa Denko, brand: H-32). 200 ppm of a sex retention agent (ND300, manufactured by Hymo) and 200 ppm of an anionic retention agent (FA230, manufactured by Hymo) were added, and the suspension was prepared by stirring at 500 rpm. A handmade sheet was produced from the obtained suspension with a square hand-scraper based on JIS P 8222 (basis weight: 668 g / m 2 , cellulose fiber: 40%, hydrotalcite: 40%, aluminum hydroxide). : 20%).

3−2.燃焼性の評価
サンプルを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、燃焼性試験に供した。
3-2. Evaluation of flammability The sample was dried at 50 ° C. for 48 hours and then left in a desiccator containing silica gel for drying for 24 hours to be subjected to a flammability 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燃焼性試験装置に装着した。ガスバーナーに点火後、1分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
この燃焼試験には、45°燃焼性試験器(スガ試験機製、FL-45M)を用いた(図6)。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。
The sample was attached to a support frame (25 cm × 16 cm) and attached to a flammability test device so as not to sag. After igniting the gas burner, the sample was heated for 1 minute, and the carbonization length, residual flame time, and residual dust time were measured. For this combustion test, a 45 ° flammability tester (manufactured by Suga Testing Machine, FL-45M) was used. (Fig. 6). For heating, a Meckel burner (height 160 mm, inner diameter 20 mm) was used, and only gas was sent in and burned without mixing primary air. The fuel used was liquefied petroleum gas No. 5 (mainly butane and butylene, JIS K 2240), and the flame length was adjusted to 65 mm without a sample attached.

次いで、JIS A 1322(JIS Z 2150)による規定に則り、加熱後の試験体について評価した。
(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時間を測定する。
(難燃性に関する防炎等級)
・防炎1級:炭化長5cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
・防炎2級:炭化長10cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
・防炎3級:炭化長15cm以下、残炎なし、残じんが1分後に存しない
評価の結果を図7に示すが、残炎、残じんが認められず、炭化長が5.0cm以下であったことからJIS防炎1級相当の性能であった。
Then, the test piece after heating was evaluated according to the regulation by JIS A 1322 (JIS Z 2150).
(Carbonization length) The maximum length of the support frame in the longitudinal direction is measured for the carbonized part (carbonized and the strength changes obviously) on the heated surface of the test piece.
(Residual flame time) Measure the time that the test piece raises the flame and continues to burn from the end of heating.
(Residual dust) Measure the time of flameless combustion from the end of heating.
(Flameproof grade for flame retardancy)
・ Flameproof 1st grade: Carbonization length 5 cm or less, no residual flame, no residual dust after 1 minute ・ Flameproof 2nd grade: Carbonization length 10 cm or less, no residual flame, no residual dust after 1 minute ・ Flameproof 3 Class: Carbonization length 15 cm or less, no residual flame, no residual dust after 1 minute The evaluation results are shown in Fig. 7. No residual flame or residual dust was observed, and the carbonization length was 5.0 cm or less. The performance was equivalent to JIS flameproof class 1.

実験4.複合繊維成型体の製造
サンプル1と水酸化アルミニウム(昭和電工製、銘柄:H−32)、カチオン性歩留剤(ND−300、ハイモ社製、を200ppm)を含む水性懸濁液(約2.0%、サンプル1:水酸化アルミニウム=76:24)から成型体を製造した。
Experiment 4. An aqueous suspension (about 2) containing a production sample 1 of a composite fiber molded body, aluminum hydroxide (manufactured by Showa Denko, brand: H-32), and a cationic retention agent (ND-300, manufactured by Hymo) at 200 ppm). A molded product was produced from 0.0%, sample 1: aluminum hydroxide = 76: 24).

底が金属メッシュ(40メッシュ)になっている四角柱の型(350mm×350mm×50mm)を吸水掃除機の先に取り付け、型を用いて水性懸濁液の吸引を開始した。6秒程度吸引したところで型を引き上げ、そのまま30秒間吸引を続けた。吸引を終了した後、型から内容物をはずし、100〜190℃の乾燥機を用いて20分間乾燥することで成型体を作製した(厚さ:約1.3mm、セルロース繊維:50%、ハイドロタルサイト:35%、水酸化アルミニウム:15%)。
A square pillar mold (350 mm × 350 mm × 50 mm) having a metal mesh (40 mesh) at the bottom was attached to the tip of the water absorption vacuum cleaner, and suction of the aqueous suspension was started using the mold. After sucking for about 6 seconds, the mold was pulled up and suction was continued for 30 seconds. After the suction was completed, the contents were removed from the mold and dried for 20 minutes using a dryer at 100 to 190 ° C. to prepare a molded product (thickness: about 1.3 mm, cellulose fiber: 50%, hydro). Hydrotalcite: 35%, aluminum hydroxide: 15%).

Claims (10)

(a)難燃性無機粒子と繊維との複合繊維と、(b)水酸化アルミニウムと、を含む難燃材料。 A flame-retardant material containing (a) a composite fiber of flame-retardant inorganic particles and fibers, and (b) aluminum hydroxide. 前記繊維がセルロース繊維である、請求項1に記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to claim 1, wherein the fiber is a cellulose fiber. 難燃性無機粒子が、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、ハイドロタルサイト、水酸化アルミニウム、シリカ/アルミナからなる群より選択される、請求項1または2に記載の難燃材料。 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, calcium carbonate, hydrotalcite, aluminum hydroxide, and silica / alumina. 前記ハイドロタルサイトの2価の金属イオンがマグネシウムまたは亜鉛である、請求項3に記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to claim 3, wherein the divalent metal ion of the hydrotalcite is magnesium or zinc. 前記ハイドロタルサイトの3価の金属イオンがアルミニウムである、請求項3または4に記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to claim 3 or 4, wherein the trivalent metal ion of the hydrotalcite is aluminum. 前記複合繊維表面の60%以上がハイドロタルサイト微粒子によって被覆されている、請求項1〜5のいずれかに記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to any one of claims 1 to 5, wherein 60% or more of the surface of the composite fiber is coated with hydrotalcite fine particles. 前記複合繊維の灰分が10%以上である、請求項1〜6のいずれかに記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to any one of claims 1 to 6, wherein the composite fiber has an ash content of 10% or more. シートの形態である、請求項1〜7のいずれかに記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to any one of claims 1 to 7, which is in the form of a sheet. 前記複合繊維と水酸化アルミニウムの重量比が10/90〜95/5である、請求項1〜8のいずれかに記載の難燃材料。 The flame-retardant material according to any one of claims 1 to 8, wherein the weight ratio of the composite fiber to aluminum hydroxide is 10/90 to 95/5. 請求項1〜9のいずれかに記載の難燃材料を製造する方法であって、
前記複合繊維と水酸化アルミニウムを含む水性懸濁液から難燃材料を形成させることを含む、上記方法。
A method for producing a flame-retardant material according to any one of claims 1 to 9.
The above method comprising forming a flame retardant material from an aqueous suspension containing the composite fibers and aluminum hydroxide.
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