JP2553230B2 - ガラス繊維紙の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ガラス繊維紙の強力を著しく高めるシリル
基を導入したポリビニルアルコール系バインダーを用い
て抄紙する方法に関する。

〈従来の技術〉 従来、ガラス繊維紙の製造に際しては、ガラス繊維は
それ自体に絡合性がなく、抄紙性・紙力を得る目的で、
多量の有機バインダーを使用する方法が用いられてい
た。有機バインダーとしては従来、抄紙性を得るために
澱粉・ポリビニルアルコール等の親水性物質が、紙力を
得るためにポリアクリルアミド樹脂・尿素−ホルマリン
樹脂等のバインダーが用いられている。

然るにこれらの有機バインダーを用いる場合、本来不
燃で寸法安定性の優れたガラス繊維を使用しても、ガラ
ス繊維紙としては可燃・寸法不安定となり、その目的を
達することができなかった。

これらの欠点を改良する方法として特開昭60−231816
号公報に、ガラス繊維をシリル基含有ポリビニルアルコ
ール繊維をバインダーとして、抄紙工程水に0.4g/
（0.01mol/）水酸化ナトリウム水溶液を添加して抄紙
することが記載されている。また、特開昭62−110999号
公報には上記特許の改良方法として、抄紙工程水に特定
構造のカチオン系界面活性剤を添加することにより、ガ
ラス繊維の分散性が改良されることが記載されている。

〈発明が解決しようとする課題〉 抄紙工程水を水酸化ナトリウム等で強アルカリとした
場合、ガラス繊維の分散が極めて悪くなるために、良好
な抄紙性が得られないこと、及びガラス繊維が劣化され
るために得られた紙の紙力が弱くなること等の問題があ
る。また、これらを防ぐためガラス繊維が強アルカリに
触れた直後に抄紙されるように、白水のみを強アルカリ
とする場合には、白水をチェストに還流させることがで
きず、チェストから流入する水量に見合う強アルカリ性
白水を廃棄する必要があるため排水処理に問題がある。
さらには、作業環境等において取扱い難く、また濃度調
整においてpHが変化しやすいこと等の問題もあり、ほと
んど実用性がないものであった。

本発明は、シリル基または変性シリル基を導入したポ
リビニルアルコール系バインダーを用いてガラス繊維紙
を製造するにあたり、ガラス繊維の分散及び紙力を損う
ことなく、かつ通常の湿式抄造機において製造可能な方
法を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 本発明は、ガラス繊維及びシリル基または変性シリル
基を導入したポリビニルアルコール系バインダーを含む
製紙材料を抄紙するにあたり、抄紙工程水中に弱アルカ
リ塩類を濃度0.001〜1mol/となるように添加すること
を特徴とするガラス繊維紙の製造方法である。

本発明におけるシリル基または変性シリル基を導入し
たポリビニルアルコール系バインダーとは、例えば特開
昭59−184760号公報等に記載の粉末状バインダーや、特
公平１−2684号公報等に記載の繊維状バインダーが挙げ
られるが、特に抄紙時の歩留まり率が高いこと及び得ら
れたものの紙力が高いことから、繊維状バインダーであ
ることがより好ましい。

シリル基または変性シリル基を導入したポリビニルア
ルコールの例としては、シリル基または変性シリル基と
してアルコキシシリル基・アシロキシシリル基、あるい
はこれらの加水分解物であるシラノール基またはその塩
等の反応性置換基を有したものであって、これらのシリ
ル基または変性シリル基がポリビニルアルコールの水酸
基と置換した形態、あるいはこれらのシリル基または変
性シリル基を有するアルキル基等がポリビニルアルコー
ルの水酸基と置換した形態であることが好ましい。

次に、本発明においては抄紙工程水中に強アルカリを
添加せずに、弱アルカリ塩類を濃度0.001〜1mol/とな
るように添加して抄紙することを特徴としているが、こ
の理由を以下に述べる。

本発明者等の研究の結果、強アルカリを抄紙工程水中
に添加する系については、強アルカリの添加量はpH11
（約0.001mol/）以上で効果を発現し、それより低い
範囲では全く効果を発現しないことが明かとなった。こ
れに対して弱アルカリ塩類を本発明で規定する濃度範囲
で添加する場合は、原理は不明であるが、緩衝作用を有
するためか、pHが低いにもかかわらず極めて高い効果を
発現することが見出された。

また、強アルカリを使用する場合と異なり、弱アルカ
リ塩類水溶液中ではガラス繊維の分散性が極めて良好
で、かつ劣化もないためより高い紙力が得られ、さらに
は抄紙直前に添加する必要がないため白水中で循環使用
でき、強アルカリを添加して抄紙する方法と比較して非
常に優れた技術であることが明らかとなった。

本発明における弱アルカリ塩類とは、強塩基と弱酸か
ら構成される塩である。具体的には炭酸ナトリウム・炭
酸水素ナトリウム・炭酸水素カリウム・酢酸ナトリウム
・四ホウ酸ナトリウム・燐酸水素二カリウム等が挙げら
れるが、負荷や富栄養化等の排水処理事情を考慮する
と、特に炭酸ナトリウム・炭酸水素ナトリウム・炭酸水
素カリウム、あるいはそれらの混合物であることが好ま
しい。

弱アルカリ塩類の抄紙工程水中における濃度として
は、0.001〜1mol/であり、この範囲を外れると紙力が
低下する。より好ましくは0.005〜0.5mol/であり、ま
たpHは7.5〜11までの範囲にあることが好ましい。

弱アルカリ塩類を抄紙工程水中に添加する場所につい
ては、ビーター・チェスト・ヘッドタンク・白水のいず
れでも良いが、チェストとスライスポンドの間で循環使
用できる白水添加がより好ましい。

本発明におけるガラス繊維紙とは、ガラス繊維が少な
くとも10重量％以上、シリル基または変性シリル基を導
入したポリビニルアルコール系バインダーが１重量％以
上含まれている紙をいう。高い紙力を得るためにはバイ
ンダーがガラス繊維に対して３〜30重量％含まれている
ことが望ましい。

本発明のガラス繊維紙には必要に応じて他の製紙材
料、例えば麻・木材パルプ等の天然繊維、ポリビニルア
ルコール系繊維・ポリエステル繊維・アクリル繊維等の
合成繊維等から選択して用いることができる。

本発明におけるシリル基または変性シルル基を導入し
たポリビニルアルコール系バインダーが有効に作用する
典型的な物質はガラス繊維であるが、本発明でいうガラ
ス繊維には純然たるガラス繊維以外に他の無機質、具体
的にはロックウール・グラスウール・セラミック繊維
や、さらにはガラス粉・マイカ・バーミュキュライト・
シラスバルーン等も含まれる。

また、シリル基または変性シリル基との反応性を有す
る物質との組み合わせの形態としては、湿式抄造によっ
て得られる紙のみではなく、乾式不織布や織物・編物等
への適用も可能である。

本発明のガラス繊維紙には、分散剤・界面活性剤・顔
料・填料・サイズ剤・増量剤等の製紙助剤を含んでいて
も良い。

本発明のガラス繊維紙はその特徴である難燃性・寸法
安定性・電気絶縁性等を生かして、クッションフロアー
バッキング材・ルーフィング材・壁装材・電気絶縁紙等
に用いることができる。

本発明の原理・実施態様及び効果を以下の実施例によ
りさらに詳しく説明するが、これらの実施例は単に例と
して取り上げたものに過ぎず、これらの実施例は本発明
を何等限定するものではない。

各実施例・比較例において、ガラス繊維としては直径
９μ、繊維長6mm（富士ファイバーグラス社製FES06−08
Y）を用い、シリル基を導入したポリビニルアルコール
系バインダーとしてはビニルトリメトキシシラン0.6mol
％変性ポリビニルアルコールを湿式紡糸して得た１デニ
ール、繊維長3mmの繊維状バインダーを用いた。重量配
合比が90:10となるように各々をビーターで離解し、チ
ェスト工程で混合撹拌してスラリーとした。

次に抄紙白水中で各々の濃度となるように塩類の水溶
液を調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊
維紙を製造した。

ガラス繊維紙の製造には、直径50cm、幅30cmの円網試
験抄紙機を用いて、坪量60g/m²となるように抄紙し、ヤ
ンキー型ドライヤーにて110℃、40秒間の乾燥を行っ
た。

次にJIS Ｐ−8113に準じて紙のマシン方向の裂断長
を測定した。

実施例１ 強塩基と弱酸の組合せである炭酸水素ナトリウムを用
い、抄紙白水中で濃度0.01mol/となるように水溶液を
調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊維紙
を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は極めて良好であ
った。

実施例２ 炭酸水素ナトリウムを用い、抄紙白水中で濃度0.5mol
/となるように水溶液を調整し、チェストとの間で循
環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.4であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は極めて良好であ
った。

実施例３ 炭酸水素ナトリウムを用い、抄紙白水中で濃度0.005m
ol/となるように水溶液を調整し、チェストとの間で
循環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は極めて良好であ
った。

実施例４ 強塩基と弱酸の組合せである炭酸水素カリウムを用
い、抄紙白水中で濃度0.01mol/となるように水溶液を
調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊維紙
を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.2であり、また、
チェスト・白水中でのガラス繊維の分散は極めて良好で
あった。

比較例１ 強塩基である水酸化ナトリウムを用い、抄紙白水中で
濃度0.01mol/となるように水溶液を調整し、チェスト
との間で循環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは12.0であり、またチ
ェスト内でガラス繊維が著しく凝集し、白水中でのガラ
ス繊維の分散は極めて不良であった。また得られたガラ
ス繊維紙は、繊維が短冊状となり、未分散が多かった。

比較例２ 水酸化ナトリムウを用い、抄紙白水中で濃度0.0001mo
l/となるように水溶液を調整し、チェストとの間で循
環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは10.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散はほぼ良好であっ
たが、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであ
った。

比較例３ 炭酸水素ナトリウムを用い、抄紙白水中で濃度0.0001
mol/となるように水溶液を調整し、チェストとの間で
循環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は良好であった
が、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであっ
た。

比較例４ 炭酸水素ナトリウムを用い、抄紙白水中で濃度1.2mol
/となるように水溶液を調整し、チェストとの間で循
環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.4であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は良好であった
が、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであっ
た。

比較例５ 強塩基と強酸の組み合わせある硫酸ナトリウムを用
い、抄紙白水中で濃度0.01mol/となるように水溶液を
調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊維紙
を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは7.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は良好であった
が、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであっ
た。

比較例６ 弱塩基と強酸の組合せである硫酸アンモニウムを用
い、抄紙白水中で濃度0.01mol/となるように水溶液を
調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊維紙
を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは5.8であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は良好であった
が、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであっ
た。

比較例７ 抄紙白水中に何等薬剤を添加せずに、チェストとの間
で循環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは7.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維の分散は良好であった
が、得られたガラス繊維紙の紙力は不充分なものであっ
た。

以上11種類のガラス繊維紙について、チェスト・白水
中での分散性と乾湿裂断長の結果を表１に示す。

次に、ガラス繊維及びバインダー繊維として先と同じ
ものを用い、さらにパルプを添加した系について適用し
た例を示す。パルプとして針葉樹晒硫酸塩パルプ（NBK
P）の未叩解品を用いた。ガラス繊維・バインダー・パ
ルプの重量配合比は、55:5:40とし、坪量60g/m²となる
ように各々ビーターにて離解した後、先と同じ方法でガ
ラス繊維紙を製造した。

実施例５ 強塩基と弱酸の組合せである炭酸水素ナトリウムを用
い、抄紙白水中で濃度0.01mol/となるように水溶液を
調整し、チェストとの間で循環させながらガラス繊維紙
を製造した。

この場合、スライスポンド内pHは8.0であり、またチ
ェスト・白水中でのガラス繊維及びパルプの分散は極め
て良好であった。

比較例８ 強塩基である水酸化ナトリウムを用い、抄紙白水中で
濃度0.01mol/となるように水溶液を調整し、チェスト
との間で循環させながらガラス繊維紙を製造した。

この場合、スライドポンド内pHは12.0であり、またチ
ェスト内でガラス繊維が著しく凝集し、白水中でのガラ
ス繊維及びパルプの分散は極めて不良であった。また得
られたガラス繊維紙は、繊維が短冊状となり、未分散が
多かった。

以上２種のガラス繊維紙について、先と同様にチェス
ト・白水中での分散性と乾湿裂断長の結果を表２に示
す。

〈発明の効果〉 表１及び表２に示したように、本発明のシリル基また
は変性シリル基を導入したポリビニルアルコール系バイ
ンダーを用いて、抄紙工程水中に弱アルカリ塩類を添加
してガラス繊維紙を製造する方法を採用することによ
り、ガラス繊維の分散性及び得られた紙力を損うことな
く、かつ通常の湿式抄造機において製造しうる方法を提
供することが可能となった。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス繊維及びシリル基または変性シリル
   基を導入したポリビニルアルコール系バインダーを含む
   製紙材料を抄紙するにあたり、抄紙工程水中に弱アルカ
   リ塩類を濃度0.001〜1mol/となるように添加すること
   を特徴とするガラス繊維紙の製造方法。