JPH1181127A - 複合化繊維の製造方法、およびその繊維を使用したシート - Google Patents

複合化繊維の製造方法、およびその繊維を使用したシート

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JPH1181127A
JPH1181127A JP25414097A JP25414097A JPH1181127A JP H1181127 A JPH1181127 A JP H1181127A JP 25414097 A JP25414097 A JP 25414097A JP 25414097 A JP25414097 A JP 25414097A JP H1181127 A JPH1181127 A JP H1181127A
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fibers
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JP25414097A
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Yuji Matsuda
裕司 松田
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Tokushu Paper Mfg Co Ltd
特種製紙株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 繊維状物質と粒子との複合化において、従来
技術による問題点を解決すること 【解決手段】 重量平均繊維長が0.1〜5mm、軸比
が5〜300の繊維の表面に、平均粒径0.1〜100
μmの粒子を高速気流中衝撃法により乾式で埋設または
固着する。粉体は繊維表面に強固に固着されているの
で、例えばこの繊維を使用して抄紙しても粉体歩留りが
著しく高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維表面に粒子を固着
した複合化繊維を乾式で製造する方法、およびその複合
化繊維を使用したシートに関する。

【0002】

【従来の技術】ユーザーニーズの多様化から各種材料も
多くの機能が要求されるようになってきている。このよ
うな背景から繊維材料を異種材料と複合化する方法も種
々検討されている。繊維表面を改質する目的で粒子と繊
維を複合化するという観点から考えると、従来、1)粒
子をバインダー中に分散した塗料を繊維表面にコーティ
ングする方法、2)溶融したマスターバッチに粒子を分
散し、紡糸する練り混み方法、3)水や溶剤を媒体とし
て湿式の化学反応によって粒子の沈殿を発生させ、あら
かじめ繊維を水や溶剤中に分散しておくことによって、
この沈殿物を繊維の内部や表面に固定化する技術、など
が実用化されていた。

【0003】しかし、1)の方法は粒子を繊維表面に固
定化するためにバインダーが必要であり、これらバイン
ダーが粒子表面を覆ってしまうこともあるため、粒子の
機能を最大限に利用できないなどの問題点があった。

【0004】また、2)の方法は、繊維内部からの改質
は可能であっても、繊維表面に粒子が存在する割合が少
なくなり、繊維表面の改質には適さない問題点があっ
た。

【0005】3)の方法の一例として、木材パルプ繊維
のような水を吸収する繊維を使用して、塩化カルシウム
の水溶液に木材パルプを浸漬し、木材パルプにこの塩化
カルシウム水溶液を吸収させ、次に炭酸ナトリウムの水
溶液にこの木材パルプを浸漬させることによってパルプ
中で炭酸カルシウムの塩を発生させ、不透明性の高い繊
維を得る方法が提案されている。その他、特開平6−1
92990号には親水性繊維の改質方法として、水に不
溶性または難溶性のアドレナリン、イソニトロアセトフ
ェノン、キサンチンなどの有機化合物を、酸あるいはア
ルカリに溶解させた水溶液を調製し、この水溶液にリグ
ノセルロース材料などの親水性繊維を浸漬して、次いで
水溶液を含む親水性繊維を酸またはアルカリで中和処理
して、親水性繊維の内部及び表面に水に不溶性または難
溶性の有機化合物を生成、担持する親水性繊維の改質方
法が提示されている。しかし、これら技術は用いる繊維
が親水性繊維に限定されたり、水や有機溶剤にあらかじ
め繊維を分散しておく必要があったり、反応によって目
的物質以外の副生成物が発生することがあったり、得ら
れた繊維を乾燥する必要がある、などの多くの問題点を
抱えていた。

【0006】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記したよ
うな問題点を解決することを課題とする。

【0007】

【課題を解決するための手段】一方、粉体の表面改質技
術も広く検討されている。たとえば、特開昭62−83
029号には、核となる固体粒子の表面に、これよりも
小さな他の固体粒子を固定化することによって粒子の表
面を改質して、機能性複合粉体材料を得る方法(高速気
流中衝撃法)が提案されている。高速気流中衝撃法につ
いては、その後固体粒子の表面改質方法として各種技術
が提案されてきた(例えば特開平5−168895、特
開平6−107714など)。これら技術はすべて粒子
の表面改質方法であって、繊維状物質の表面改質方法と
して適応された例は全くなかった。

【0008】本発明者は、高速気流中衝撃法の特異な効
果に着目し、これを使用して繊維と粒子を複合化するこ
とを試みた結果、ある特定の繊維形状と、特定の粒子の
組み合わせで本発明の目的を達成することができること
を見い出し、本発明を完成させた。

【0009】即ち、本発明は、重量平均繊維長が0.1
〜5mm、軸比が5〜300の繊維の表面に、平均粒径
0.1〜100μmの粒子を高速気流中衝撃法により乾
式で固着することを特徴とする複合化繊維の製造方法で
あり、また、このようにして製造した複合化繊維を1〜
100重量部含むことを特徴とするシートである。

【0010】

【発明の実施の形態】本発明で使用している高速気流中
衝撃法とは、例えば特開平5−168895などで開示
されている方法である。図1及び図2は、この公報に図
示されたもので、図1は粉体処理装置の一例をその前後
装置と共に系統的に示した概念的な説明図であり、図2
は図1の粉体処理装置の側面断面図を示す。

【0011】以下この装置を図面に基づいて説明する。
この装置は、衝撃室8内に、衝撃ピン5を周設した回転
盤4及び衝突リング7を配置した粉体衝撃装置の前カバ
ー2の開口部から、固体粒子と小さな他の固体粒子とか
ら構成される固体粒子群を投入し、衝撃室8を通過させ
ることにより、衝撃式打撃作用を与える場合において、
衝撃ピン5の回転によって発生した気流と共に、衝突リ
ング7の一部に開口する排出口9より粉体群の全量を排
出して、粉体粒子群を過熱された気流から分離した後、
再び粉体粒子群のみを衝撃室8内に投入するようにして
外粉体粒子群に前記衝撃式打撃作用を繰り返し与えるこ
とにより、前記固体粒子の表面に前記固体粒子よりも小
さな他の固体粒子を付着させながら、または付着させた
後、該他の固体粒子を埋設または固着させる装置であ
る。

【0012】この方法は今まで粉体粒子同士の複合化の
みに検討されてきた。複合化の母体として繊維を使用す
るといくつかの問題点があったからである。一番大きな
問題点は、衝撃ピンで機械的打撃を繊維が受けた際に繊
維が凝集したり絡み合ったりしてしまうという点であ
る。本発明者は、この問題点を解決すべく鋭意検討した
結果、この問題が起きるのは、繊維が長く、また軸比が
大きいことが理由であることを解明した。

【0013】本発明で使用する繊維は、重量平均繊維長
が0.1〜5mmであることが必要である。重量平均繊
維長が5mmより長くなると繊維が完全に絡み合ってし
まい、目的とする繊維表面を粒子で被覆した複合化繊維
は得られないからである。また、重量平均繊維長が0.
1mm未満では粒子に対する繊維の大きさが小さすぎ、
繊維表面を粒子で被覆するという観点から考えると、効
率的に複合化繊維を製造できないからである。ここで規
定している重量平均繊維長とは、繊維の長さをl、重量
をwとしN本の繊維の全長をL(=Σl)とすれば、Σ
(lw)/Σwで得られる値である。

【0014】また、軸比は、5〜300であることが必
要である。軸比が5未満であると、シート化できるなど
の繊維であるためのメリットが無くなってしまうからで
ある。しかし、軸比が300を越えると繊維が絡み合い
易くなり、繊維が5mmより長くなるときと同様に機械
的衝撃を受けた際に凝集したり、固まりになったりして
しまう。ここで規定している軸比とは繊維の長軸の長さ
を短軸の長さで割った値である。一般的な繊維は短軸の
長さが繊維の直径になり、長軸の長さが繊維長になる。
これら値は、繊維を光学顕微鏡や電子顕微鏡で観察して
写真に撮った後、倍率を確認して実際に測定した長さで
ある。

【0015】複合化される粒子の平均粒径は、0.1〜
100μmであることが必要である。0.1μm未満で
は粒子が小さすぎ、軽くなりすぎるため空気中で舞って
しまい、その結果機械的衝撃を受けにくくなり繊維表面
への粒子の効率的固定化ができなくなってしまうからで
ある。また、平均粒子径が100μmを越えると繊維表
面に付着する粒子の数が少なくなり繊維表面積に対する
粒子の被覆率が低くなり効率的でなくなる。粒子の平均
粒径は沈降式粒度分布測定装置(商品名「ミクロン・フ
ォート・サイザーMPS−Z」、(株)セイシン企業製
造)で測定した値である。

【0016】本発明で使用できる繊維は、天然繊維、化
学繊維を含めあらゆる繊維である。例えば天然繊維であ
れば、針葉樹、広葉樹などから抽出された木材繊維、
麻、コットンなどの非木材繊維などのセルロース繊維で
ある。また、たんぱく繊維である羊毛、絹なども含まれ
る。化学繊維としては再生繊維、半合成繊維、合成繊
維、無機繊維などが含まれる。具体的には、再生繊維と
してはレーヨン、キュプラ、テンセル、キチン、キトサ
ン、デンプン、アルギン酸などである。半合成繊維は、
アセテート、トリアセテートなど、合成繊維としては、
ナイロン、ポリエステル、アクリル、ポリシアン化ビニ
リデン、ビニロン、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ビ
ニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレンなどである。
無機繊維としてはガラス繊維、炭素繊維などが含まれ
る。

【0017】また、本発明で使用できる粒子は無機粒
子、有機粒子を含むあらゆる粒子である。無機粒子とし
ては炭酸カルシウム、酸化チタン、各種クレー(珪酸塩
類)、珪酸類、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウ
ム、水酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム
などが含まれる。また、合成粒子としてはプラスチック
ピグメント、発泡性マイクロカプセル、高分子吸収体な
どが含まれる。

【0018】さらに、これら複合化繊維は繊維状である
ためネットワーク構造を形成することが可能であり、シ
ート化できる。この様な複合化繊維を2次元に展開し、
シート化することで各種機能性材料として利用できる。

【0019】本発明で得られた複合化繊維をシート化す
る方法は、湿式法、乾式法などあらゆる方法が適応でき
る。湿式法で代表的な方法は、抄紙法であり、これら複
合化繊維が親水性である場合に適応できる。複合化繊維
を固形分濃度1%程度で水に分散し、ワイヤー、プレ
ス、ドライヤーなどの水を除く工程を経て、固形分濃度
90〜95%程度のシートを得ることができる。複合化
繊維が疎水性である場合は、シート化には乾式法が適応
できる。乾式不織布を製造する方法がそのまま適応で
き、1つの方法としてエアー中にこれら繊維を吹きだ
し、均一に堆積させ、バインダーによって繊維間を接着
しシート化する方法である。

【0020】高速気流中衝撃法で繊維表面に埋設または
固着された粒子は、このようなシート化する際に与えら
れる各種作用を受けてもその埋設または固着が強固であ
るため脱落することなく、シートを製造できる特徴を持
っている。例えば、湿式抄紙法ではこれら複合化繊維は
水に分散され、かなり強力な攪拌力を受けたり、ポンプ
内を圧送されたりする時は水との間でかなり強力なせん
断力を受ける。それにも関わらず、繊維表面に固定化さ
れた粒子はほとんど脱落することはない。通常の抄紙法
で填料等の粒子をパルプサスペンションに添加する場合
には、ワイヤーでの脱水過程等で填料がシート中から脱
落して、填料の歩留まりが悪くなる欠点があったが、こ
のような固着処理を行った繊維を使用することによって
シートからの填料の脱落を押さえることも可能となる。

【0021】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。実施例1 重量平均繊維長が0.8mmであり、軸比が30〜20
0程度の広葉樹漂白クラフトパルプ100gと平均粒径
が0.8μmの二酸化チタン100gを前記高速気流中
衝撃処理装置(商品名「ハイブリタイザー」、(株)奈
良機械製作所製造)に投入し、5分間処理することによ
ってパルプ繊維の表面へ二酸化チタンを固着させた複合
化繊維を得た。

【0022】実施例2 重量平均繊維長が2.8mmであり、軸比が50〜20
0程度の針葉樹漂白クラフトパルプ100gと平均粒径
が2.5μmのカオリン系クレー100gを前記高速気
流中衝撃処理装置に投入し、5分間処理することによっ
てパルプ繊維の表面へカオリン系クレーを固着させた複
合化繊維を得た。

【0023】実施例3 重量平均繊維長が4mmであり、軸比が200程度のア
クリル繊維100gと平均粒径が0.8μmである二酸
化チタン100gを前記高速気流中衝撃処理装置に投入
し、5分間処理することによってアクリル繊維の表面へ
二酸化チタンを固着させた複合化繊維を得た。

【0024】実施例4 実施例1で得られた複合化繊維20重量%と叩解処理を
行った広葉樹漂白クラフトパルプ80重量%を混合し、
通常の湿式抄紙法で100g/m2のシートを得た。

【0025】実施例5 実施例2で得られた複合化繊維20重量%と叩解処理を
行った広葉樹漂白クラフトパルプ80重量%を混合し、
通常の湿式抄紙法で100g/m2のシートを得た。

【0026】実施例6 実施例3で得られた複合化繊維20重量%と未処理のア
クリル繊維80重量%を混合し、通常の乾式不織布を製
造する方法で100g/m2のシートを得た。

【0027】比較例1 重量平均繊維長が7mmであり、軸比が200程度の三
椏繊維100gと平均粒径が0.8μmの二酸化チタン
100gを前記高速気流中衝撃処理装置に投入し、5分
間処理することによって三椏繊維の表面へ二酸化チタン
を固着させた複合化繊維を得た。

【0028】比較例2 重量平均繊維長が3mmであり、軸比が500程度の稲
わら繊維100gと平均粒径が0.8μmの二酸化チタ
ン100gを前記高速気流中衝撃処理装置でに投入し、
5分間処理することによって稲わら繊維の表面へ二酸化
チタンを固着させた複合化繊維を得た。

【0029】比較例3 比較例1で得られた複合化繊維20重量%と叩解処理を
行った広葉樹漂白クラフトパルプ80重量%を混合し、
通常の湿式抄紙法で100g/m2のシートを得た。

【0030】比較例4 比較例2で得られた複合化繊維20重量%と叩解処理を
行った広葉樹漂白クラフトパルプ80重量%を混合し、
通常の湿式抄紙法で100g/m2のシートを得た。

【0031】比較例5 実施例4との比較を目的として未処理の広葉樹漂白クラ
フトパルプ20重量%と叩解処理を行った広葉樹漂白ク
ラフトパルプ80重量%を混合し、二酸化チタンを原料
パルプの絶乾重量に対して19.2%(実施例4に対応
した量)添加して通常の湿式抄紙法で100g/m2
シートを得た。

【0032】上記実施例、及び比較例で得られた複合化
繊維及び複合化繊維含有シートの特性を評価した結果を
表1に示す。なお、灰分はJIS P 8128に基づ
き測定した値であり、粉体歩留まり=(灰分/理論灰
分)×100で得られた値である。

【0033】

【表1】

【0034】実施例1〜3のように重量平均繊維長が
0.5〜5mmの範囲であり、軸比が5〜300の範囲
の繊維に平均粒径が0.1〜100μmの粉体を混合し
て高速気流中衝撃処理することによって非常に効率よく
繊維の表面に粉体を固着することが可能であることが確
認できた。また、このように複合化された繊維を電子顕
微鏡で1000倍程度に拡大して観察してみると繊維の
表面を粉体が固着している様子が観察された。実施例2
の電子顕微鏡の観察結果(写真)を図3に示す。

【0035】これに対し、比較例1のように重量平均繊
維長が5mmより長かったり、比較例2のように軸比が
300より大きかったりすると同様に高速気流中衝撃法
で処理しても繊維表面への粉体の固着化率が低いばかり
でなく繊維が絡まって凝集してしまい粒状になってしま
うことがわかった。

【0036】また、実施例4〜6で確認されたように、
これら複合化繊維を湿式法もしくは乾式法でシート化し
た場合に粉体の歩留まりが高いことから、固着化された
粉体が繊維から脱離することなく、シート内に保持され
ることが明らかになった。これら結果に対し、比較例1
および2から得られた複合化繊維を使用してシート化を
試みた比較例3および4では、高速気流中衝撃処理の際
に発生した粒状の凝集体はシート化しても残留してしま
い、外観が悪いばかりでなく、シート中への粉体の歩留
まりが悪くなるなどの欠点を有することを確認した。

【0037】一方、比較例5で得られた結果からパルプ
原料に対してただ単に二酸化チタンを添加しても歩留ま
りは悪いことが確認できた。二酸化チタンの含有量が同
一である実施例4で得られたシートの二酸化チタンの歩
留まりが高いことから、高速気流中衝撃法でパルプ表面
に固着した二酸化チタンは、抄紙工程における水中での
せん断力程度では脱落しないことが明らかになった。

【0038】

【発明の効果】本発明によれば、従来技術のもつ数々の
問題点を解決できる。即ち、粒子をバインダー中に分散
した塗料を繊維表面にコーティングする方法ではバイン
ダーが粒子表面も覆ってしまうが、本発明に於いては粉
体がバインダーで覆われることが無いため、粉体の機能
を最大限に発揮できる。

【0039】また、溶融したマスターバッチに粒子を分
散し、紡糸する練り混み方法と比べ、本発明では、繊維
表面に粒子が存在する割合をはるかに高めることができ
る効果がある。

【0040】また、水や溶剤を媒体として湿式の化学反
応によって粒子の沈殿を発生させ、あらかじめ繊維を水
や溶剤中に分散しておくことによって、この沈殿物を繊
維の内部や表面に固定化する技術と比べ、用いる繊維が
親水性繊維に限定されず、水や有機溶剤にあらかじめ繊
維を分散しておく必要が無く、反応によって目的物質以
外の副生成物が発生することも無く、得られた繊維を乾
燥する必要が無いなど多くの利点がある。

【0041】本発明は、上記したような利点を有するの
で、例えば二酸化チタンを固着した繊維を使用して、紙
厚みが非常に薄くても高不透明度を有した薄紙が製造で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 粉体処理装置の一例をその前後装置と共に系
統的に示した概念的な説明図である。

【図2】 図1の粉体処理装置の側面断面図である。

【図3】 実施例2の電子顕微鏡の観察結果(写真)で
ある。

【符号の説明】

1 ケーシング 2 前カバー 3 後カバー 4 回転盤 5 衝撃ピン 6 回転軸 7 衝突リング 8 衝撃室 9 排出口 10 投入口 11 排出管 12 固気分離装置 13 投入管 14 原料供給用のシュート 15 原料ホッパー 16 開閉弁 17 切替弁 18 切替制御装置 19 循環回路 20 捕集器 21 排風管 22 吸引ブロワー 23 送風管 24 エアフィルター 25 調節弁 26 原料計量フィーダー 27 プレプロセッサー 28 ジャケット 29 ジャケット 30 ジャケット

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量平均繊維長が0.1〜5mm、軸比
    が5〜300の繊維の表面に、平均粒径0.1〜100
    μmの粒子を高速気流中衝撃法により乾式で固着するこ
    とを特徴とする複合化繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1で記載した複合化繊維を1〜1
    00重量部含むことを特徴とするシート。
JP25414097A 1997-09-03 1997-09-03 複合化繊維の製造方法、およびその繊維を使用したシート Pending JPH1181127A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101690640B1 (ko) 2015-10-02 2016-12-28 오가닉브릿지 주식회사 소취능을 갖는 섬유 제품
WO2019087694A1 (ja) * 2017-10-31 2019-05-09 日本製紙株式会社 酸化チタン複合繊維及びその製造方法

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