JPH03146766A - 改質パルプ繊維およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、改質パルプ繊維およびその製法に関する。

〔従来の技術〕

従来、パルプ繊維は、紙の原料となる他、住宅設備、建
築材料等に使用されている不燃性無機質ボードの強度補
強および軽量化のための充填剤等としでも利用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、パルプ繊維は燃えやすいという欠点を有するた
め、特に難燃性を必要とするものの原材料として使用す
る場合は、注意を要する。たとえば、上記無機質ボード
の充填剤として利用する場合、パルプ繊維の充填量を増
すと、無機質ボードの強度が上がり、軽量化できる反面
、無機質ボードの防火性能が低下して、不燃材料として
の成能が果たせなくなる。

以上のような事情に鑑み、この発明は、難燃性等に優れ
た改質パルプ繊維およびその製法を提供することを課題
とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、発明者らは、鋭意検討を重
ねた結果、パルプ繊維の組織内に不溶性不燃性無機物を
含浸させることの有効性を見出し、この発明を完成させ
るに至った。

すなわち、この発明は、繊維組織内に不溶性不燃性無機
物を含む改質パルプ繊維を第１の要旨とし、また、原料
パルプ繊維に対し、混合することにより不溶性不燃性無
機物を生じさせるカチオン含有処理液とアニオン含有処
理液の組み合わせのうちの一方を含浸させた後に他方を
含浸させて、前記原料パルプ繊維の組織内に前記無機物
を生成・定着させるようにする改質パルプ繊維の製法を
第２の要旨とする。

以下に、この発明にかかる改質パルプ繊維の製法につい
て説明する。

上記改質パルプ繊維の原料パルプ繊維としては、機械パ
ルプ繊維、化学パルプ繊維等、特に限定されない。

また、パルプ繊維のセルロース組織内に分散・定着させ
る不溶性不燃性無機物としては、特に限定はされないが
、たとえば、ホウ酸塩、リン酸塩、リン酸水素塩、炭酸
塩、硫酸塩、硫酸水素塩、ケイ酸塩、硝酸塩、水酸塩等
の各種塩が挙げられる。これらの塩のうち、たとえば炭
酸塩について具体例を挙げると、ＢａＣＯ５、ＣａＣＯ
５、ＦｅｃＯｓ　、ＭｇＣＯ５、ＭｎＣＯｘ　、ＮｉＣ
０＊、ＺｎＣＯ３等である。これらは、２種以上がパル
プ繊維中に共存するようであってもよい。パルプ繊維組
織内の不溶性不燃性無機物は、パルプ繊維のセルロース
と反応した形で定着していてもよい。

なお、１種の不溶性不燃性無機物中に、後述のカチオン
および／またはアニオン部分がそれぞれ２種以上含まれ
ていてもよい。

前記の不溶性不燃性無機物をパルプ繊維組織内で生成さ
せるためには、同不溶性不燃性無機物のカチオン部分を
構成する１群の無機化合物で調製された水溶液、すなわ
ちカチオン含有処理液と、アニオン部分を構成する他の
１群の無機化合物で調製された水溶液、すなわちアニオ
ン含有処理液とを別々に順次パルプ繊維組織内に含浸浸
透させる。カチオン含有処理液およびアニオン含有処理
液は、交互に１回または複数回含浸させることができる
。複数回含浸させる場合は、交互でなく、連続して含浸
させてもよい。

前記不溶性不燃性無機物のカチオン部分を構成するもの
としては、たとえば、Ｎａ、になどのアルカリ金属、Ｃ
ａ、Ｂａ、Ｍｇ、Ｓｒなどのアルカリ土類金属、Ｍｎ、
Ｎｉ、Ｃｄ等の遷移元素、Ｓｔ、Ｐｂ等の炭素族元素、
ＺｎＳＡｌなどが挙げられる。これらのうちでも、Ｃａ
、Ｂａ、ＭｇＺｎおよびＡｌが好ましい。

前記不溶性不燃性無機物のアニオン部分を構成するもの
としては、たとえば、Ｂ４０．　、ＢＯ。

、ＰＯ４、ＣＯｌ、ＳＯ４、ＮＯ８，０ＨＳＣβ、Ｂｒ
、Ｆ、■およびＯＨ等が挙げられる。これらのうちでも
、ＢＯｓ　、ＰＯ，、ｃｏｓ　、Ｓｏ。

およびＯＨアニオンが好ましい。また、前記アニオンの
うちで、Ｂ、Ｏｔ　、ＢｏｘおよびＰＯ４は、炭化促進
のメカニズムによる難燃化効果、ＣＯ８は、不燃性ガス
の発生のメカニズムによる難燃化効果、Ｃ１，Ｆ、Ｂｒ
などのハロゲンは、発炎燃焼における連鎖反応の阻害お
よび不燃性ガスの発生のメカニズムによる難燃化効果が
、それぞれ、期待できる。

上記カチオンとアニオンは、パルプ繊維内に生じさせよ
うとする所望の不溶性不燃性無機物の組成に応じて任意
に選択され、それらの各イオンを含んだ水溶性無機物を
別々に水に溶かずことにより、所望のカチオンを含んだ
カチオン含有処理液、および、所望のアニオンを含んだ
アニオン含有処理液が調製される。ただし、前記カチオ
ンとアニオンとの組み合わせに関しては、木材組織内で
不溶性不燃性無機物が生成され易いような組み合わせが
適宜に選択される。

水に溶けて上記所望のカチオンを生じさせる無機物とし
ては、ＭｇＣ１＊　、ＭｇＢｒ＊　、Ｍｇ５Ｏ，・Ｈ，
０１Ｍｇ　（Ｎｏ、）！　　−６Ｈ，０１ＣａＣ１ｌｚ
　、Ｃａ　Ｂ　ｒｚ　、Ｃａ　　（Ｎｏｔ）ｚ　、Ｂａ
　Ｃ１’　２Ｈｔ　Ｏ，、ＢａＢｒｘ　、Ｂａ　　（Ｎ
Ｏｘ）ｔ　、ＡｌＣ１ｘ　、ＡｌＢｒ５　、Ａ１１（Ｓ
ｏ４）＊　、Ａｌ２　（Ｎｏｗ）ｓ　　・９Ｈ！　Ｏ，
ＺｎＣ１＊等が一例として挙げられるが、これらに限定
されない。ただし、ハロゲン化物以外の薬剤は、溶解度
が低く、必要とする濃度を得にくいが、ハロゲン化物は
、溶解度が高く、必要とする濃度を得やすいので好まし
い。水に熔けて上記所望のアニオンを生じさせる無機物
としては、たとえば、Ｎａ１ＣＯｓ、（ＮＨ４）ｚ　Ｃ
ｏｔ　、Ｈｚ　ＳＯ４、Ｎａｇ　ＳＯ４、（ＮＨ４）！
　ＳＯ４、Ｈｓ　ＰＯ４、Ｎａｇ　ＨＰＯ４、（ＮＨ４
）Ｉ　ＨＰＯ４、Ｈｓ　Ｂｏｇ　、ＮａＢｏｗ　、ＮＨ
，ＢＯ，などが挙げられるが、やはり、これらに限定さ
れることはない。以上の水溶性無機物は、各々が単独で
用いられるほか、互いに反応せずに均一な水溶液を形成
できる範囲内で、１処理液中に複数種が併用されるよう
でもよい。

以上のカチオン含有処理液およびアニオン含有処理液に
よる原料パルプ繊維の無機物含浸処理は、たとえば、以
下のように行われる。

まず、両処理液のうちのいずれか一方（第１液）を、同
処理液中に上記原料パルプ繊維を浸漬させるなどして、
パルプ繊維中に含浸させる。この第１液の含浸後、同第
１　？＃ｔ、と反応する相手方のイオンを含んだ処理液
（第２液）を同様に含浸させて、パルプ繊維内部におい
て不溶性不燃性無機物を生成させる。

次に、上記のごとくして、アニオン含有処理液およびカ
チオン含有処理液の２液が含浸された後、さらに必要に
応じては、第３液、第４液・・・等を用意して繰り返し
含浸させ、生成物層の緻密化を図るようにしてもよい。

このとき用いられるカチオン／アニオン含有両処理液は
、それぞれ、同一種のものであっても、異種のものであ
っても構わないし、その濃度等も特に限定はされない。

６液の含浸処理方法、含浸処理時間等も、特に限定され
ることはなく、減圧下で含浸させたり、塗布による含浸
を行ったりすることもできる。

なお、第１液の含浸処理に先立ち、原料パルプ繊維に飽
水処理を施して、パルプ繊維を充分に飽水された状態に
しておくことが推奨される。これにより、パルプ繊維中
の水を媒体として第１液に含まれているイオンが速く拡
散していくようになり、処理時間を短縮することができ
るためである。飽水処理方法は、特に限定されないが、
水中浸漬、スチーミング、減圧下含浸、加圧子含浸なと
で行う。なお、第１液を減圧下含浸させる場合には、こ
の飽水処理を行う必要は必ずしもない。

含浸処理後には、必要に応じて養生を行って不溶性不燃
性無機物の生成反応を促進させることもできる。

以上の含浸処理によりパルプ繊維組織内に不溶性不燃性
無機物を生成・定着させた後、必要に応じては、パルプ
繊維表面の水洗等を行い、乾燥させて、改質パルプ繊維
を得る。

以上の各処理により、防腐・防虫性、耐光性、耐水性等
に高度に優れ難燃性を有する改質パルプ繊維を効率良く
得ることができる。得られた改質パルプ繊維は、パルプ
繊維内部に含浸・定着されているため、上記性能に加え
て外観的にも優れたパルプ繊維となっている。

なお、この発明にかかる改質パルプ繊維を得るためには
、上記のような方法を行うことが好ましいが、その方法
に限定されるわけではなく、たとえば、パルプ繊維の原
料となる木、竹、綿等の植物を、上記と同様の方法で処
理して、それらのセルロース繊維組織内に不溶性不燃性
無機物を生成・定着させた後、パルプ繊維化するように
しても良い。特に、パルプ繊維の原料が木材の場合、前
記無機物の含浸処理を、原木あるいはチップのいずれの
段階でも行うことが可能である。

以上のようにして得られた改質パルプ繊維は、難燃性の
他、防腐・防虫性、耐水性等に優れたものである。その
用途については、特に限定されることはないが、たとえ
ば、上記改質パルプ繊維を原料として、難燃性、防腐・
防虫性、耐水性等に優れた改質紙を得ることができる。

また、上記改質パルプ繊維は、住宅設備、建築材料等に
使用されている不燃性無機質ボードの強度補強および軽
量化のための充填剤として、無機質ボードの防火性能を
損なうことなく、多量に使用することができる。

〔作　　　用〕

この発明にかかる改質パルプ繊維は、セルロース繊維組
織内部の空隙、内腔等に不溶性かつ不燃性の硬い無機物
が詰まったものであるため、以下のような特性を有して
いる。

第−に、空隙がなくなってパルプ繊維中への水の浸透が
妨げられるため、耐水性が向上する。

第二に、パルプ繊維組織内部の空隙、内腔等を埋めてい
るこの不溶性不燃性無機物は、菌類・生類の養分とはな
らないものであるために、これが菌類や虫のパルプ繊維
内への侵入を妨げ、防腐・防虫性を向上させる。

さらには、パルプ繊維に不燃性の無機物が複合されてい
る（無機物による被覆）ことに加え、その無機物の種類
によっては、難燃性向上効果も得られるため、パルプ繊
維が高度に難燃化されることになる。

ここで、上記不溶性不燃性無機物は、−旦、パルプ繊維
組織内に定着させられれば、それ以降パルプ繊維から溶
は出す恐れが少ないため、それらの効果が薄れるといっ
た心配も少ない。

また、この発明にかかる改質バルブ繊維の製法において
は、改質しようとする原料パルプ繊維に対し、混合する
ことにより不溶性不燃性無機物を生じさせるカチオン含
有処理液とアニオン含有処理液の組み合わせのうちの一
方を含浸させた後に他方を含浸させて、前記原料パルプ
繊維組織内に前記無機物を生成・定着させるようにする
ため、その製法によれば、バルブ繊維組織内の約０．１
μ重以下の径の空隙、内腔にまで多量の不溶性不燃性無
機物が詰まった、上記各特性を有する改質バルブ繊維を
効率良く得ることができる。

〔実　施　例〕

以下に、この発明の具体的な実施例および比較例を示す
が、この発明は下記実施例に限定されない。

まず、以下のようにして、改質パルプ繊維を製造した。

一実施例１− 原料パルプ繊維（綿状）を水中に浸漬して、水を充分含
ませた後に、水ｌＮ当たりリン酸水素二アンモニウム３
．５モルおよびオルトホウ１１ｍ４．０モルを含むアニ
オン含有処理液（第１液〉中に２４時間浸漬した。次に
、このパルプ繊維を、水１１当たり塩化バリウム２．０
モルおよびオルトホウ酸２．０モルを含むカチオン含有
処理液（第２液）中に２４時間浸漬し、さらに、水ＩＪ
当たりリン酸水素アンモニウム６．０モルおよびオルト
ホウ酸４゜０モルを含むアニオン含有処理液（第３液）
中に２４時間浸漬して、パルプ繊維内に不溶性不燃性無
機物を生成させた。その後、パルプ繊維を乾燥すること
により、改質パルプ繊維を得た。

−参考例１〜５− セメントおよび二酸化ケイ素を主成分とし、その他微量
成分を含む２種類の無機材（２）、＠（含有物の配合が
異なる）に、それぞれ、実施例１で得られた改質バルブ
繊維を、下記第１表が示すような量だけ充填して、無機
質ボードを作製した。

−比較参考例１〜５− 参考例１〜５において、改質バルブ繊維の代わりに、未
処理のパルプ繊維を用いるようにした以外は参考例１〜
５と同様にして、無機質ボードを作製した。

次に、参考例１〜５および比較参考例１〜５で得られた
無機質ボードについて、燃焼性および曲げ強度試験を行
った。なお、燃焼性試験は、ＪＩＳ１３２１に記載の基
材試験による温度上昇で評価した（５０℃以下ならば合
格）。

以上の結果を第１表に示した。

第１表にみるように、この発明にかかる改質パルプ繊維
を充填した無機質ボードは、無機質ボードの防火性を低
下させることなく、その強度を補強している。

〔発明の効果〕

この発明にかかる改質パルプ繊維は、内部に不溶性不燃
性無機物を含むため、耐水性、防腐・防虫性、難燃性等
に優れたものである。そのため、特に、防火性が要求さ
れるような無機質ボード等の強度補強、軽量化のための
充填剤等として、この改質パルプ繊維を好適に使用する
ことができるまた、この発明にかかる改質パルプ繊維の
製法によれば、上記特性に優れた改質パルプ繊維を容易
に効率良く得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　繊維組織内に不溶性不燃性無機物を含む改質パルプ
   繊維。 ２　原料パルプ繊維に対し、混合することにより不溶性
   不燃性無機物を生じさせるカチオン含有処理液とアニオ
   ン含有処理液の組み合わせのうちの一方を含浸させた後
   に他方を含浸させて、前記原料パルプ繊維組織内に前記
   無機物を生成・定着させるようにする改質パルプ繊維の
   製法。