JPH05239795A

JPH05239795A - 単繊維状に分散された珪酸カルシウムを主体とする不燃紙及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05239795A
Application number: JP7696691A
Authority: JP
Inventors: Takao Okazaki; 崟夫岡崎; Yukio Hayashi; 幸男林; Hiroshi Matsumoto; 博松本; Masazumi Seki; 正純関; Eiji Kanazawa; 英爾金沢; Akira Sugimoto; 彰杉本; Toru Matsuoka; 徹松岡; Tomio Kashiwai; 富雄柏井; Junichi Nakanishi; 淳一中西
Original assignee: Toyo Denka Kogyo Co Ltd; Kochi Prefecture
Current assignee: Toyo Denka Kogyo Co Ltd; Kochi Prefecture
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1991-03-15
Publication date: 1993-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】珪酸カルシウムを利用した不燃紙として、表
面が緻密で地合が均一である上、平滑な薄くて強い紙を
得ることを目的とする。【構成】単繊維状に分散されたゾノトライト珪酸カル
シウムを主体とする不燃紙を基本的な構成としている。
この不燃紙は、単繊維状に分散されたゾノトライト珪酸
カルシウムと１種以上の無機繊維質物質とが絡まり合い
乍ら圧縮変形された状態で連結されている。更に通常の
珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で反応させることに
よってほぼ球状の中空凝集体のゾノトライト珪酸カルシ
ウムを生成した後、分散剤とともに分散させて単繊維状
の珪酸カルシウムとし、この単繊維状の珪酸カルシウム
を、１種もしくは２種以上の繊維を水に懸濁した液中に
添加混合して紙料とし、この紙料を抄紙手段によって抄
紙する不燃紙の製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は単繊維状に分散された珪
酸カルシウムを主体とする不燃紙及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】紙は各分野に亘って広く使用されている
が、通常の紙には不燃性が付与されていないため、適用
範囲が限定されてしまうという難点がある。従って紙に
不燃性もしくは難燃性を付与することができれば、例え
ば壁紙等の建築材その他の材料としてより好適な性質を
付与することができる。

【０００３】上記に対処するために、特公平２−４６７
１８号公報には、主原料として珪酸カルシウムを利用し
た紙及びその製法が開示されている。即ち同公報には、
珪酸カルシウムから成るほぼ球状の２次粒子が多数繊維
質物質とからまり合い乍ら圧縮変形された状態で連結
し、かつ、珪酸カルシウムの含量が５０重量％以上であ
って、上記連結状態が曲率１０mmＲで紙を巻回した場合
に表面に割れが生じないようにした紙と、珪酸カルシウ
ムから成るほぼ球状の２次粒子が多数水に分散した水性
スラリーと、繊維質物質との混合物を該珪酸カルシウム
が５０重量％以上となるように抄造した製法とが提案さ
れている。また、紙パ技術協会誌２月号（１９９０）４
７−４８Ｐにも珪酸カルシウム不燃紙に関する報告が記
載されている。

【０００４】このようにして得られた紙は、その不燃性
及び難燃性を利用して、例えば従来のアスベスト紙に代
替してクッションフロアーの裏打ち紙、フォーム断熱ボ
ードの面材、壁紙、壁紙裏打ち紙、フィルター、ガスケ
ット、パッキング等に利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
公平２−４６７１８号公報に記載された紙の場合、得ら
れた紙に不燃性を付与することはできるが、地合が均一
で平滑性を持ち、薄くて強い不燃紙を得ることが出来な
いという課題があった。即ち、珪酸カルシウム紙の主原
料であるゾノトライト珪酸カルシウムは針状結晶を有し
ており、この珪酸カルシウムから成るほぼ球状の２次粒
子が多数繊維質物質とからまり合い乍ら圧縮変形された
状態で連結されているため、結晶同士が複雑に絡み合
い、全体としてほぼ球状の中空凝集体を生じてしまうこ
とになり易い。従って珪酸カルシウムを構成する単繊維
一本一本が紙力を補強する働きを有しておらず、繊維状
結晶による補強効果を期待する事は難しく、しかも繊維
状結晶が中空凝集体となっているため、薄くて平滑性を
持つ上、地合が均一な不燃紙を得るのは困難である。

【０００６】そこで本発明はこのような従来の珪酸カル
シウムを利用した不燃紙が有している課題を解消して、
表面が緻密で地合が均一である上、平滑な薄くて強い不
燃紙及びその製造方法を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、単繊維状に分散された珪酸カルシウムを主
体とする不燃紙を基本的な構成としており、具体的に
は、単繊維状に分散された珪酸カルシウムが５０〜９０
重量％の範囲で含有されたことを特徴としている。ま
た、上記不燃紙は、単繊維状に分散された珪酸カルシウ
ムと１種以上の無機繊維質物質とが絡まり合い乍ら圧縮
変形された状態で連結されたことを特徴としている。更
に上記無機繊維質物質として、ガラス繊維の１種または
２種以上を用いた不燃紙の構成にしてある。

【０００８】更に珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で
反応させることにより、結晶同士が複雑に絡み合ったほ
ぼ球状の中空凝集体の珪酸カルシウムを生成して、この
中空凝集体の珪酸カルシウムを分散させて単繊維状の珪
酸カルシウムとした製造方法と、この単繊維状の珪酸カ
ルシウムを、１種もしくは２種以上の繊維を水に懸濁し
た液中に添加混合して紙料とし、この紙料を抄紙手段に
よって抄紙する不燃紙の製造方法を提供する。そして上
記中空凝集体の珪酸カルシウムの分散方法として、酸，
アルカリ，有機又は無機の分散剤を用いる方法と、撹拌
力，せん断力又は摩砕力等を利用した機械的分散方法を
用いた製造方法と、上記両分散方法を併用した不燃紙の
製造方法を提供する。

【０００９】更に前記紙料の調整手段として、ガラス繊
維の１種もしくは２種以上を解繊装置で離解し、これに
単繊維状に分散された前記珪酸カルシウムを加え、十分
に混合した後、紙力増強剤，定着剤及び凝集剤を添加
し、更に熱可塑性水溶性樹脂で成る粘剤を添加した不燃
紙用粘剤の製造方法を提供する。

【００１０】

【作用】かかる珪酸カルシウムを主体とする不燃紙は、
主原料がゾノトライトであるため不燃性に優れ、しかも
各繊維が単繊維状に分散されているため、一本一本の珪
酸カルシウム繊維がガラス繊維等の無機繊維の表面によ
く定着し、しかも各繊維が相互に絡み合っているので、
得られた不燃紙の紙力が該珪酸カルシウム繊維によって
補強される。

【００１１】また、珪酸カルシウムが中空凝集体の形状
となっていないので、得られた不燃紙の表面が緻密で地
合が均一である上、平滑な薄くて強い紙を得ることが出
来る。更に得られた不燃紙を高温で焼成しても、焼成前
の紙の原形が保持され、印刷文字や墨筆文字が消えない
という特徴が発揮される。

【００１２】

【実施例】以下本発明にかかる単繊維状に分散された珪
酸カルシウムを主体とする不燃紙及びその製造方法の具
体的な実施例を説明する。本実施例では、紙の原料とし
て従来全く使用されたことのない単繊維状に分散された
ゾノトライト珪酸カルシウムを使用するという着想に基
づき研究を重ねた結果、上記単繊維状に分散されたゾノ
トライト珪酸カルシウムを主原料として使用することに
よって所期の目的が達成されることを見出し、ここに本
発明を完成するに至った。

【００１３】本実施例で紙の主原料として使用される単
繊維状に分散されたゾノトライト珪酸カルシウムの製法
を先づ説明すると、珪酸カルシウムを公知のオートクレ
ーブを用いた高温高圧水蒸気下で反応させることによ
り、結晶同士が複雑に絡み合い、全体としてはほぼ球状
の中空凝集体のゾノトライト珪酸カルシウムが生成す
る。この中空凝集体のゾノトライト珪酸カルシウムを、
酸，アルカリ，有機又は無機の市販の分散剤を用いて分
散させるとともに、必要に応じて撹拌力，せん断力又は
摩砕力等を利用した機械的分散方法を併用することによ
り、単繊維状に分散された珪酸カルシウムが得られる。

【００１４】本実施例にあっては、上記単繊維状に分散
された珪酸カルシウムが紙の主原料として使用されてい
る点に大きな特徴があり、他に副原料として無機繊維物
質が用いられる。この副原料としての無機繊維質物質と
しては、ガラス繊維のごとき無機質繊維が１種または２
種以上が使用可能である。

【００１５】本実施例にかかる珪酸カルシウム不燃紙を
製造するに際しては、先ず１種もしくは２種以上の繊維
を水に懸濁し、好ましくは上記繊維をビーター及び解繊
装置で離解した後、前記した単繊維状に分散されたゾノ
トライト珪酸カルシウムを添加し、良く混合して紙料を
製造する。そしてこの紙料を抄紙することによって本発
明にかかる不燃紙が得られる。抄紙操作，抄紙条件等は
従来から使用されてきた操作や条件をそのまま適用する
ことが可能である。更にサイズ剤やその他の添加剤が必
要に応じて適宜に添加される。この際の添加剤として
は、例えば紙力増強剤，撥水剤等が用いられ、これらの
添加剤は目的とする紙の用途に応じて、混合，含浸また
は塗工により容易に添加することができる。

【００１６】本実施例で得られるゾノトライト珪酸カル
シウム不燃紙は、主原料がゾノトライトであることか
ら、不燃性が非常に優れていて、例えば８００℃の高温
で焼成しても、焼成前の紙の原形が保持されるという特
徴を有している。

【００１７】本実施例で使用した単繊維状に分散された
ゾノトライト珪酸カルシウムは、一本一本の珪酸カルシ
ウム繊維がガラス繊維等の無機繊維の表面によく定着
し、繊維が相互に絡み合っているので、得られた紙の紙
力が上記珪酸カルシウム繊維によって補強され、かつ、
表面が緻密で地合が均一である上、平滑な薄くて強い紙
を得ることが出来る。

【００１８】更に本実施例によって得られた紙は、不燃
性を有することから、例えばアスベスト紙の代替として
クッションフロアーの裏打ち紙、フォーム断熱ボードの
面材、壁紙、壁紙裏打ち紙、フィルター、ガスケット、
パッキング等に用いられるばかりでなく、通常のパルプ
を主原料とした紙と同じ様な風合いを示しているため、
印刷、ペン書き、墨汁等での筆記が可能であり、又この
紙を約８００℃の高温で焼成しても印刷文字や墨筆文字
が消えずに、焼成前の紙質をほぼ原型のままに保つとい
う特徴があり、永久保存を必要とする貴重文書用や芸術
用の用紙にも使用することができる。また、ガラス繊維
等の無機繊維の一部をパルプや他の難燃繊維で置換する
と耐熱性はやや低下するが、紙力の向上した紙を得るこ
とが出来る。

【００１９】以下に本実施例にかかる不燃紙の製法の具
体例を説明する。先ず珪酸カルシウムの原料として、珪
石粉（Ｓｉ０₂＝９９．０５％，３５０Ｍｅｓｈｕｎ
ｄｅｒ）１．００ｋｇ，石灰原料として石灰乳｛Ｃａ
（ＯＨ）₂＝１５．００％｝７．９４ｋｇを配合して、
出発ＣａＯ／Ｓｉ０₂モル比＝０．９７５とし、水／固
相重量比＝１４．０になるように水１９．５８ｋｇを加
えて高速撹拌機を用いて攪拌することにより、均一で活
性なスラリー状の物体を得た。このスラリー状の物体
を、オートクレーブを用いて２２０℃の反応温度で２４
時間高温高圧水蒸気下で反応を行い、その結果約１．９
ｋｇのゾノトライト珪酸カルシウムを得た。この時点で
得られたゾノトライト珪酸カルシウムの電子顕微鏡写真
（倍率１５００倍：写真に示す白線の間隔が１０μｍ）
を図２に示す。図２により、得られたゾノトライト珪酸
カルシウムは、長さ１０μｍ程度の結晶同士が複雑に絡
み合い、全体としては、直径５０μｍ程度のほぼ球状の
中空凝集体であることがわかる。

【００２０】次にこのようにして得られたゾノトライト
珪酸カルシウムに水を約３６．１ｋｇ加えて約５％のス
ラリーとし、これに５．６ｇのＮａＯＨを分散剤として
加え、高速せん断撹拌機を用いて攪拌処理することによ
り、単繊維状に分散されたゾノトライト珪酸カルシウム
を約１．９ｋｇ得た。これらの分散処理によって得られ
たゾノトライト珪酸カルシウムの電子顕微鏡写真（倍率
１５００倍：写真に示す白線の間隔が１０μｍ）を図３
に示す。図３から明らかなように、得られたゾノトライ
ト珪酸カルシウムは、繊維が一本一本の単繊維状によく
分散されていることが理解される。

【００２１】そして、本実施例にかかる不燃紙を製造す
るに際しては、先ずガラス繊維のウール及びチョップ品
をビーター及び解繊装置で離解し、これに単繊維状に分
散されたゾノトライト珪酸カルシウムを加え、十分に混
合し、カチオン型アクリル系エマルジョンポリマーのよ
うな紙力増強剤、水分散型エポキシ樹脂のような定着剤
及びポリアクリルアミド系の凝集剤等を添加して紙料と
する。この紙料に対して粘剤としては熱可塑性水溶性樹
脂（例えばポリエチレンオキサイド）を添加した後、通
常の円網式抄紙機で抄紙した。

【００２２】尚、本実施例では、珪酸カルシウムの含有
量が５０重量％未満では十分な不燃性が確保されず、逆
に珪酸カルシウムの含有量が９０重量％を超えると相対
的に繊維量が減少して紙としての特性が損なわれるの
で、紙としての物性及び不燃性の両面から見て、珪酸カ
ルシウムの含有量は５０〜９０重量％であることが好ま
しい。

【００２３】そして、ガラス繊維の含有量は、ウール品
については、０．１重量％未満では珪酸カルシウムの定
着率、紙の柔軟性及び平滑性が確保されず、逆にガラス
繊維の含有量が５重量％を越えると濾水性が悪くなるの
で、珪酸カルシウムの定着率、紙の柔軟性、平滑性及び
濾水性の向上等から見てガラス繊維の含有量は０．１〜
５重量％であることが好ましい。また、チョップ品につ
いても、５重量％未満では珪酸カルシウムの定着率、紙
の強度が低下し、抄紙工程でワイヤーからの剥離が多く
なり、５０重量％以上では不燃性が確保されないので、
５〜５０重量％が好ましい。

【００２４】本実施例で用いた前記紙料の代表的な配合
例を表１に示し、この配合例によって得られた紙料を用
いて抄紙された不燃紙の代表的な物性値を表２に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】ここで、Ａ−１及びＡ−２は本発明に係る
分散処理を施したゾノトライト珪酸カルシウムを原料と
した紙であり、Ｂは比較例として従来からの分散処理を
施していないゾノトライト珪酸カルシウムを原料とした
紙である。なお、Ａ−１はＢの２／３以下の坪量で、Ａ
−２はＢと略同量の坪量の原料を抄紙したものである。
表２に示すとおり、Ａ−１はＢの２／３以下の坪量であ
ってもＢの厚さ０．１９ｍｍよりも薄い０．１０ｍｍの
厚さで抄紙されている。この略半分の厚さであっても乾
時の裂断長で縦方向で１．８８Ｋｍ、横方向で１．４６
Ｋｍと、同様のＢの裂断長１．７３Ｋｍ、１．２５Ｋｍ
よりも強靱である。更にＢと略同一の坪量であるＡ−２
によれば、同様の裂断長で３．３０Ｋｍ、２．２５Ｋｍ
と格段に強靱なものとなっている。この強靱さは湿時の
場合も表２に示すとおり同様である。また、比引裂強さ
においても縦方向においてＢの８３に対してＡ−１は１
２５、Ａ−２は１６２と向上している。従ってより薄く
て低密度な紙であるにもかかわらず、強靱な不燃性及び
難燃性を有する紙を提供することができる。

【００２８】図２はＡ−１の電子顕微鏡写真（倍率１５
００倍：写真に示す白線の間隔が１０μｍ）、図４はＢ
の電子顕微鏡写真（倍率１５００倍：写真に示す白線の
間隔が１０μｍ）を示すものである。図４から明らかな
ように珪酸カルシウムが分散されていないＢでは珪酸カ
ルシウムを構成する単繊維一本一本がガラス繊維等の無
機繊維と遊離して結合しておらず、紙力を補強する働き
を有していないとともに、図３に示す繊維状結晶の中空
凝集体がそのまま紙に残存するため、平滑性がなく、地
合が不均一となっている。これに対し図２によれば、本
発明にかかるＡ−１の紙は単繊維状に分散された珪酸カ
ルシウムの繊維一本一本がガラス繊維等の無機繊維の表
面によく定着し、しかも各繊維が相互に絡み合っている
ことが明瞭である。よってこの絡み合いによって紙力を
補強するとともに、表面を緻密で地合が均一で平滑とす
ることができる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる単繊維状に分散された珪酸カルシウムを主体とする
不燃紙及びその製造方法によれば、不燃紙の主原料がゾ
ノトライト珪酸カルシウムであるため不燃性に優れ、し
かも各繊維が単繊維状に分散されているため、一本一本
の珪酸カルシウム繊維がガラス繊維等の無機繊維の表面
によく定着し、しかも各繊維が相互に絡み合っているこ
とによって珪酸カルシウムを構成する単繊維一本一本が
紙力を補強するように働いて、得られた不燃紙の紙力を
該珪酸カルシウム繊維の補強作用によって高めることが
できる。

【００３０】特に珪酸カルシウムが中空凝集体の形状と
なっていないので、前記単繊維の補強効果と合挨って表
面が緻密で地合が均一である上、平滑な薄くて強い不燃
紙を得ることが出来る。

【００３１】従って本発明にかかる不燃紙を、例えばク
ッションフロアーの裏打ち紙とかフォーム断熱ボードの
面材、壁紙、壁紙裏打ち紙、フィルター、ガスケット、
パッキング等に利用することが可能となる。更に得られ
た不燃紙が通常のパルプを主原料とした紙と同じ様な風
合いを示しているため、印刷、ペン書き、墨汁等での筆
記が可能であり、しかも高温で焼成しても印刷文字や墨
筆文字が消えずに、焼成前の紙質をほぼ原型のままに保
つことができて、永久保存を必要とする貴重文書用や芸
術用の用紙に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】単繊維状に分散したゾノトライト珪酸カルシ
ウムの状態を示す電子顕微鏡写真。

【図２】本発明にかかる不燃紙のゾノトライト珪酸カ
ルシウムの繊維の状態を示す電子顕微鏡写真。

【図３】珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で反応さ
せて得られたゾノトライト珪酸カルシウムの電子顕微鏡
写真。

【図４】従来の不燃紙のゾノトライト珪酸カルシウム
の繊維の状態を示す電子顕微鏡写真。

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【手続補正書】

【提出日】平成５年３月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】単繊維状に分散したゾノトライト珪酸カルシ
ウムの繊維の形状を示す電子顕微鏡写真。

【図２】本発明にかかる不燃紙のゾノトライト珪酸カ
ルシウムの繊維の形状を示す電子顕微鏡写真。

【図３】珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で反応さ
せて得られたゾノトライト珪酸カルシウムの繊維の形状
を示す電子顕微鏡写真。

【図４】従来の不燃紙のゾノトライト珪酸カルシウム
の繊維の形状を示す電子顕微鏡写真。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関正純高知県吾川郡伊野町天王北３丁目４番４号 (72)発明者金沢英爾高知県高知市瀬戸西町２丁目254番地 (72)発明者杉本彰高知県高知市北新田町４番地10号 (72)発明者松岡徹高知県香美郡土佐山田町宝町５丁目３番33 号 (72)発明者柏井富雄高知県土佐市高岡町甲2097番地 (72)発明者中西淳一高知県高知市高須1346番地７

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単繊維状に分散された珪酸カルシウムを
主体とすることを特徴とする不燃紙。
【請求項２】単繊維状に分散された珪酸カルシウムが
５０〜９０重量％の範囲で含有された請求項１記載の不
燃紙。
【請求項３】単繊維状に分散された珪酸カルシウムと
１種以上の無機繊維質物質とが絡まり合い乍ら圧縮変形
された状態で連結した請求項１，２記載の不燃紙。
【請求項４】上記無機繊維質物質として、ガラス繊維
の１種または２種以上を用いて成る請求項３記載の単繊
維状に分散された珪酸カルシウムを主体とする不燃紙。
【請求項５】珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で反
応させることにより、結晶同士が複雑に絡み合ったほぼ
球状の中空凝集体の珪酸カルシウムを生成して、この中
空凝集体の珪酸カルシウムを分散させて単繊維状の珪酸
カルシウムとしたことを特徴とする単繊維状に分散され
た珪酸カルシウムの製造方法。
【請求項６】珪酸カルシウムを高温高圧水蒸気下で反
応させることにより、結晶同士が複雑に絡み合ったほぼ
球状の中空凝集体の珪酸カルシウムを生成して、この中
空凝集体の珪酸カルシウムを分散させて単繊維状の珪酸
カルシウムとした後、１種もしくは２種以上の繊維を水
に懸濁した液中に前記単繊維状の珪酸カルシウムを添加
混合して紙料とし、この紙料を抄紙手段によって抄紙す
ることを特徴とする単繊維状に分散された珪酸カルシウ
ムを主体とする不燃紙の製造方法。
【請求項７】上記中空凝集体の珪酸カルシウムの分散
方法として、酸，アルカリ，有機又は無機の分散剤を用
いたことを特徴とする請求項６記載の単繊維状に分散さ
れた珪酸カルシウムを主体とする不燃紙の製造方法。
【請求項８】上記中空凝集体の珪酸カルシウムの分散
方法として、撹拌力，せん断力又は摩砕力等を利用した
機械的分散方法を用いたことを特徴とする請求項６記載
の単繊維状に分散された珪酸カルシウムを主体とする不
燃紙の製造方法。
【請求項９】上記中空凝集体の珪酸カルシウムの分散
方法として、酸，アルカリ，有機又は無機の分散剤を用
いるとともに、撹拌力，せん断力又は摩砕力等を利用し
た機械的分散方法を併用したことを特徴とする請求項６
記載の単繊維状に分散された珪酸カルシウムを主体とす
る不燃紙の製造方法。
【請求項１０】前記紙料の製造手段として、ガラス繊
維の１種もしくは２種以上を解繊装置で離解し、これに
単繊維状に分散された前記珪酸カルシウムを加え、十分
に混合した後、紙力増強剤，定着剤及び凝集剤を添加
し、更に熱可塑性水溶性樹脂で成る粘剤を添加したこと
を特徴とする請求項６記載の単繊維状に分散された珪酸
カルシウムを主体とする不燃紙の製造方法。