JPH0418193A

JPH0418193A - 親水性繊維の改質方法

Info

Publication number: JPH0418193A
Application number: JP2111785A
Authority: JP
Inventors: Keihachirou Nakajima; 中嶋　慶八郎
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1990-05-01
Filing date: 1990-05-01
Publication date: 1992-01-22

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〕本発明は、親水性繊維の改質方法に関するものである。

更に詳しく述べるならば、本発明は、親水性繊維の表面
、内腔、および実体内に、水に不溶性、又は難溶性の無
機物質、例えば金属の水不溶性、又は難溶性水酸化物も
しくは酸化物を担持させた改質親水性繊維の製造方法に
関するものである。すなわち、本発明方法は、親水性繊
維と、それに担持されている水不溶性、又は難溶性無機
物質との双方の機能を生かしつつ複合化する方法であっ
て、製紙原料、成形材料、機能性材料として有用な繊維
素材の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

水に不溶性又は難溶性の水酸化物、例えば水酸化アルミ
ニウムを親水性繊維、特に製紙用バルブと複合化させる
技術としては、紙の表面に水酸化アルミニウムなどの微
粉末を塗工により付着させる技術（特公昭５６−１８７
１２）　、水酸化アルミニウム粉末を７０重量％以上紙
に抄き込む技術（特開昭５７−１４４７５４）　、水酸
化アルミニウムを５０〜９５％結合剤、サイズ剤と共に
紙に抄き込む技術（特開昭５７−１７１７９９）などが
知られている。すなわち、これらの従来技術では、水酸
化アルミニウムのような水不溶性、又は難溶性無機物質
が固体粉末として紙に塗工、あるいはパルプに混合され
るのであって、水溶性物質を利用する方法とは明らかに
異るものである。

製紙工程で水溶性無機物質、例えばアルミン酸ナトリウ
ムを使用する従来技術としては、パルプにアルミン酸ナ
トリウムなどを添加して、紙方向上効果を得ようとする
方法（Ｃｈｉｚｈｏｖ、　Ｇ、１．ｅｔａｌ、、　Ｍｅ
ｚｈｖｕｚ、Ｓｂ、Ｎａｕｃｈ、Ｔｒ、、にｈｉｍｉｙ
ａ　Ｔｅｋｈｎｏｌ。

Ｔｓｅｌｌｙｕｌｏｚｙ、　　ｎｏ、　　８　：　６７
−ＴＯ（１９８１）、）、ノくルブに高分子電解質とア
ルカリ金属のアルミン酸塩を添加して、その脱水性およ
びリテンションを改良する方法（米国特許第３．７０６
，６２９）　、パルプに水溶性アルミニウム塩とアルミ
ン酸ナトリウムとを添加する方法（カナダ特許９６４．
８０８）などが知られている。しかし、これらの方法に
おいては、水溶性塩を水に不溶性、又は難溶性の物質に
変換することは全く知られていなかった。

一方、アルミン酸ナトリウム水溶液に、パルプを浸漬し
、これを鉱酸で中和してゲル状の水酸化アルミニウムを
パルプ繊維に沈着させる方法が知られている（Ｌａｇａ
ｌｌｙ、　Ｐ、　ａｎｄ　Ｌａｇａｌｌｙ、　Ｈ，、Ｔ
ａｐｐｉ。

４２（１１）　：　８ＢＢ（１９５９）、）。この方法
においては、アルミン酸す）　ＩＪウム水溶液を含むパ
ルプスラリーに、酸が添加されるたｔ、ゲル状水酸化ア
ルミニウムがパルプスラリー中に遊離生成し、その利用
効率が低いという問題点があった。すなわちこの技術は
ゲル状水酸化アルミニウムとセルロースとの結合能力に
よって、得られる紙のシート強度を向上させようとする
ものであるが、繊維に担持されるゲル状水酸化アルミニ
ウムの量が比較的低いものであった。

上記と同様に技術としては、叩解したバルブスラリーに
、パルプ重量に対し、５％のアルミン酸ナトリウムを添
加し、これを炭酸ガス、硫酸アルミニウム、塩化カルシ
ウムなどと接触させて、スラリー中のアルミン酸ナトリ
ウムを水酸化アルミニウムに変換させ、それによって得
られる填料含有パルプを製紙目的に用いる方法（Ｈｅｃ
ｈｌｅｒ、　Ｅ、。

Ｗｏｃｈｅｎｂｌａｔｔ　ｆｊ’ｒ　Ｐａｐｉｅｒｆａ
ｂｒｉｋａｔｉｏｎ、　９６（２３／２４）：８６８（
１９６８）、）が知られている。しかしながらこの方法
も、上記と同様にアルミン酸ナトリウムの有効利用効率
が不十分であるという問題点があった。

更に、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）をバルブスラリー
に添加し、このスラリーのｐＨを下げることによって、
ケイ酸ゲルを沈澱させてこれをバルブ繊維に担持させる
方法も知られている（Ｖａｉｌ。

Ｊ、　Ｇ、、　５ｏｌｕｂｌｅ　５ｉｌｉｃａｔｅｓ、
＾ＣＳ　Ｍｏｎｏｇｒａｐｈ　５ｅｒｉｅｓ。

Ｒｅ１ｎｈｏｌｄ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　１９５２．
　ｖｏｌ、　２．　Ｉ）、３３３．）。

しかしこの方法の場合も、パルプに多量の無機物を担持
させることが目的ではな（、サイズ効果などを目的とし
たものであって、バルブ繊維に担持されるケイ酸ゲル量
は少量にとどまるという問題があった。

ｃ本発明が解決しようとする課題〕本発明は、水に不溶性、又は難溶性の無機物質によって
効率よく、親水性繊維を改質し、付加的機能、例えば、
すぐれた難燃性、寸法安定性、耐熱性、不透明性又は吸
湿性などの機能を付加された親水性繊維を得る方法を提
供しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の親水性繊維の改質方法は、酸性物質と反応して
水に不溶性、又は難溶性の無機物質を生成する少なくと
も１種の水溶性無機塩を含む水溶液を、親水性繊維に含
浸し、前記親水性繊維に含浸されている前記無機塩水溶
液の量を、前記親水性繊維の重量に対し、６０〜４００
％に調整し、前記所定量の無機塩水溶液を含浸している
親水性繊維を、ガス状酸性物質に接触させて、前記親水
性繊維に、前記無機塩から変換された水に不溶性、又は
難溶性の無機物質を担持させることを特徴とするもので
ある。

本発明方法に用いられる親水性繊維としては、その種類
に特に限定はなく、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ルアミドなどの親水性合成高分子を成分として含む繊維
や、天然親水性高分子、例えばリグノセルロース材料か
らなる繊維などを使用することができる。これらの親水
性繊維のなかで本発明の目的に特に好適なものは、リグ
ノセルロース材料からなる繊維であり、中でも製紙目的
に用いられるパルプ繊維が特に好適である。

リグノセルロース材料からなる製紙用パルプ繊維には、
木材由来のものや、草本由来のものがあるが、本発明方
法にはそのいづれも使用可能である。また、リグノセル
ロース材料をパルプ化する方法についても特に制限はな
く、更にこれらの製紙用パルプに漂白、叩解、染色、化
学処理などの処理を施したものであっても本発明方法に
使用可能である。

本発明方法に用いられる酸性物質としては、二酸化炭素
（炭酸ガス）、二酸化イオウ、三酸化イオウ、塩化水素
、フッ化水素、臭化水素、ヨウ化水素、−酸化窒素、二
酸化窒素、塩素、フッ素、臭素、ヨウ素、硫化水素など
を用いることができる。また、本発明方法に用いられる
水溶性の無機塩とは、水溶液の状態で酸性物質、特にガ
ス状酸性物質と反応して水に不溶性又は難溶性の沈澱を
生成するものである。このような水溶性無機塩の例とし
ては、アルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、亜鉛
酸ナトリウムなどのような金属酸化物の水和物のアルカ
リ金属塩（ケイ素も金属とみなす）がある。これらの塩
類は炭酸ガス、塩化水素などと反応して水酸化物（水酸
化アルミニウムなど）もしくは酸化物（シリカなど）を
沈澱させる。また、アルカリ土類金属の水酸化物は完全
に水溶性ではないが、一部が水に溶けて炭酸ガスなどと
反応し、水に不溶性の炭酸塩などを生成する。

また、硝酸銀、硝酸鉛、硝酸第一水銀などの水溶性金属
塩は、塩素などのハロゲンと反応して水に不溶性のハロ
ゲン化物の沈澱を生成する。また、硝酸銀、硝酸鉛、硫
酸銅、硝酸第一水銀、硝酸スズ（二価、四価）などの金
属塩は、硫化水素ガスと反応して硫化物の沈澱を生じる
。アルミニウムイオン、クロムイオン（三価）、亜鉛イ
オン、マンガンイオン、鉄イオン（二価、三価）、ニッ
ケルイオン、コバルトイオンなどの水溶性の塩（硝酸塩
など）は、やはり硫化水素ガスと反応して水に不溶性の
硫化物の沈澱を生成する。アルカリ土類金属の水溶性塩
（硝酸塩など）は、炭酸ガスと反応して水不溶性炭酸塩
の沈澱を生じる。

本発明方法において、前記水溶性無機塩の水溶液に親水
性繊維を浸漬すると、繊維内部にこの水溶液が浸透し保
持され、これを脱液した後も繊維内部に水溶液が残留す
る。このような無機塩水溶液を含浸している親水性繊維
に前記のような酸性ガスを作用させると繊維内部にも水
不溶性又は難溶性の沈澱が生成し、水に不溶性の物質が
繊維に担持される。

無機塩の水溶液の濃度については、格別の制限はなく当
該塩の飽和濃度までの溶液が使用できるが、一般に好適
な濃度は６〜６０％であり、特に１０〜５０％のものが
より好ましい。アルミン酸アルカリなどの高濃度溶液は
セルロース繊維を膨潤させる能力が強いが、しかしこの
効果は、５％以下の濃度の水溶液では顕著ではない。

一般に無機塩の水溶液の濃度は、改質繊維により担持さ
れる無機物質の量に影響を及ぼす。即ち、無機塩の濃度
が高いほど改質繊維による無機物質の担持量が増加する
。

無機塩水溶液に親水性繊維を浸漬する工程において、そ
の処理温度は、当該無機塩水溶液の凝固点から沸点まで
の間のいづれの温度でもよい。

また無機塩水溶液に親水性繊維を浸漬する時間にも特に
制限はない。

本発明方法の前記含浸工程により親水性繊維に含浸され
た無機塩水溶液の量が、親水性繊維の重量に対して６０
〜４００％に調整される。この含浸量調整は、無機塩水
溶液を含浸している親水性繊維から、所定量を超過して
いる量の無機塩水溶液を除去（脱液）することによって
行われる。

無機塩溶液に浸漬した親水性繊維を脱液する方法には特
に制限はなく、網の上での重力脱液や、吸引脱液、遠心
脱液、プレスなどの通常の脱液方法が使用できる。

脱液の程度、すなわち無機塩水溶液の含浸量は、改質繊
維の水不溶性物質の担持量に影響を及ぼす。

即ち、脱液の程度を高くすると、改質繊維中の水不溶性
物質の担持量が減少する。脱液の程度をある程度以上高
くすると、繊維の表面に付着している無機塩水溶液の大
部分が取り除かれ、繊維の実体（製紙用木材パルプの場
合、繊維壁）内に殆どの無機塩が存在することになり、
改質繊維においても、主として繊維の実体内部に水不溶
性物質が担持される。

すなわち、無機塩水溶液の含浸量が６０％未満であると
得られる改質繊維の性能が不十分になり、また、それが
４００％をこえると、多量の水不溶性無機物質が繊維表
面において形成され、脱落しやすく従って改質効率が不
十分なものとなる。

所定量の無機塩水溶液を含浸している親水性繊維は、そ
のまま酸性ガスと接触させてもよいが、−星空気中で解
繊し、ガスと接触し易くしておくことが好ましい。

ガス状酸性物質を、窒素などのように無機塩と反応しな
いガスで希釈し、この希釈ガスを親水性繊維と接触させ
てもよい。また、希釈ガスとじて空気を用いてもよい。

処理ガス中の酸性物質の濃度にも特に制限はないが、一
般に０．０３％以上であることが好ましい。無機塩水溶
液含浸親水性繊維に接触させるときの酸性物質含有ガス
の圧力には特に制限はないが、一般に大気圧〜１０ｋｇ
／ＣＩＩ！が好適である。

次に、水不溶性無機物質を担持している親水性繊維を水
洗し、離解器などにより水中で解繊することが望ましい
。

〔実施例〕

本発明を下記の実施例により更に説明する。

実施例１３．０ｇの未叩解針葉樹材晒クラフトパイプを、濃度３
０重量％のアルミン酸ナトリウムのイオン交換水溶液２
００１Ｆ１１２中に室温で３時間浸漬した。浸漬を終了
したバルブを液から取り出し、ブフナー漏斗上で吸引脱
液し、さらに遠心脱水器を用い９００ｇの重力加速度下
で３分間脱液した。脱液された含浸パルプの重量は１５
ｇであった。脱液を終了したバルブを空気中でミキサー
により解繊し、これを圧力容器中に移して密閉し、この
容器中に炭酸ガスを１ｋｇ／ＣＩＩ！Ｇの圧力下で充填
した。この状態の処理系を１０分間放置した後、容器か
らガスを放出し、得られた改質パルプを取り出した。こ
の改質パルプを１１のイオン交換水につけて１時間数を
した後、離解器で水中離解し、１５０メツシニのワイヤ
ー上で水洗した。この改質バルブプは、繊維が一本一本
分離した状態で、外観は通常のバルブと変わりがなかっ
た。この妓質バルブを９００℃で灰化して、改質パルプ
に担持された水酸化アルミニウムの量を測定した結果、
繊維重量に対し４３％の水酸化アルミニウムが担持され
ていることが確認された。

実施例２および比較例１フリーネス３５０−に叩解した３、０ｇの広葉樹材晒ク
ラフトバルブを、濃度３０重量％のアルミン酸ナトリウ
ムのイオン交換水溶液２０〇−中に室温で３時間浸漬し
た。浸漬を終了したバルブを液から取り出し、ブフナー
漏斗上で吸引脱液し、さらに遠心脱水器を用い３０００
　ｇの重力加速度下で１５分間脱液した。脱液された含
浸バルブの重量は１０ｇであった。脱液を終了したバル
ブを空気中でミキサーにより解繊し、これを処理容器中
に移しその中に常圧下で炭酸ガスを５００ｒｎ１／分の
流量で流した。

この状態の処理を１０分間放置した後、容器からガスを
放出し、得られた改質パルプを取り出した。

この改質パルプを１１のイオン交換水につけて１時間放
置した後、離解器で水中離解し、１５０メツシニのワイ
ヤー上で水洗した。この改質パルプを９００℃で灰化し
て、改質パルプに担持されている水酸化アルミニウムの
量を測定した結果、ｔｉａｍ重量に対して３２％の水酸
化アルミニウムが担持されていることが確認された。ま
た、顕微鏡観察の結果、この改質パルプの表面およびル
ーメン内には水酸化アルミニウムが担持されておらず、
上記３２％の水酸化アルミニウムはすべて繊維の実体内
部に担持されていることが確認された。

この実施例２によって製造された改質パルプを１００ｇ
／ｍ″の紙シートに抄造して試料Ａを作成した。

また、比較例１において、および未改質バルブに水酸化
アルミニウムを、同含有率になるように添加して上記坪
量になるように抄いて試料Ｂの紙シートを作成した。

この試料ＡおよびＢの難燃性を比較した。難燃性の試験
は、ＪＩＳ　Ａ−１３２２の方法によって行った。

結果を第１表に示す。

第　　１　　表第１表から明らかなように、実施例２の方法で製造され
た改質バルブシートは十分な難燃性を示したが、同量の
水酸化アルミニウムを抄き込んだ比較シートは難燃性を
示さなかった。

実施例３３．０ｇの未叩解針葉樹材晒クラフトパルプを、ボーメ
度４０のケイ酸ナトリウム水溶液２００−中に室温で３
時間浸漬した。浸漬を終了したバルブを液から取り出し
、ブフナー漏斗上で吸引脱液し、さらに遠心脱水器を用
いて９００ｇの重力加速度下で３分間脱液した。脱液後
バルブに残留しているケイ酸ナトリウム水溶液の量は、
ケイ酸す）　ＩＪウム固形分に換算して、繊維重量に対
し２５％であった。脱液を終了したバルブを空気中でミ
キサーにより解繊し、これを圧力容器中に移して密閉後
、容器中に炭酸ガスを１ｋｇ／ｃ＋＋！Ｇの圧力下に充
填した。この状態の処理系で１０分間放置した後、容器
からガスを放出し、改質バルブを取り出した。この改質
バルブを１１のイオン交換水につけて１時間放置した後
、離解器で水中離解し、１５０メツシユのワイヤー上で
水洗した。この改質バルブは、繊維が一本一本分離した
状態で、外観は通常のバルブと変わりがなかった。この
改質バルブを９００℃で灰化して、改質パルプ中担持さ
れている水酸化アルミニウムの量を測定したところ、繊
維重量に対し４９％のケイ酸ゲルが担持されていること
が確認された。

〔発明の効果〕

本発明の改質方法によれば、従来は製造が難しいとされ
ていた、多量の水不溶性酸化物もしくは水酸化物を担持
した親水性繊維を、効率よく、安価に、かつ簡単なプロ
セスで製造することができる。

また本発明の改質方法によれば、繊維の表面のはならず
、繊維の実体内部に多量の水不溶性酸化物もしくは水酸
化物を担持させることが可能である。

本発明の改質方法によって製造された改質親水性繊維、
とくに製紙用改質バルブの多くは、良好な難燃性を示す
。このような本発明の改質バルブから抄造された紙を同
一酸化物もしくは水酸化物を添加して抄造した紙と比較
すると、本発明の方法で得られた改質パルプ紙は、同一
酸化物もしくは水酸化物を同一含有率で含有する比較紙
よりもすぐれた難燃効果を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１、酸性物質と反応して、水に不溶性、又は難溶性の無
機物質を生成する少なくとも１種の水溶性無機塩を含む
水溶液を親水性繊維に含浸し、前記親水性繊維に含浸さ
れている前記無機塩水溶液の量を、前記親水性繊維の重
量に対し６０〜４００％に調整し、前記所定量の無機塩水溶液を含浸している親水性繊維を
、ガス状酸性物質に接触させて、前記親水性繊維に、前
記無機塩から変換された水に不溶性又は難溶性の無機物
質を担持させる、ことを特徴とする親水性繊維の改質方法。