JPS60500264A - 紙又はボ−ル紙状材用フィラ−およびその製造方法 - 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】 紙又はホゝ−ル紙状材用フィラーおよびその製造方法（１）発明の属する技術分 野 本発明はファイバを含む液状溶媒およびスクリーン上での脱水とこれに続く乾燥 からシートを形成することによって製造され、これけよってシートの構造安定性 が、脱水工程中に個々のファイバ間に生ずる水素結合に依存する、紙又はゴール 紙状材に関する。

本発明はさらに充填剤および紙又はボール紙状材の製造方法に関する。

一定の紙又はボール紙の性質例えば軽さ、滑らかさ、不透明さおよび印刷可能性 に関連して、無機充填剤の重要性はよく知られている。

紙又はボルル紙状材の構造安定性は溶媒の脱水工程中にファイバ状キャリヤ成分 間に形成される水素結合の数に依存する。さらに材料の構造安定性は一般にフィ ラーの含有量の増加にともなって減少する。

何故ならば従来の無機フィラーはファイバ間の水素結合の形成を阻止′または阻 害する。

（２）従来技術の説明 従来のセルロースファイバをキャリヤ材として有する易燃性の紙又はボール紙状 材では、セルロースする。他方無機ファ・イパ間には水素結合は形成され彦い。

このため安定化および又は交叉結合剤（有機多電解質）が必要であるが、これら は少くもある部位において無機ファイバ表面に吸渚し、このファイバ上に被覆さ れた活性化領域を形成する。溶媒の脱水工程中、水素結合はこれらの活性化領域 間に形成されこの無機ファイバをセフロースファイバに匹敵するように結合する 。

（３）発明の目的 本発明の目的はその特別な性質によりシート状材の構造安定性を阻止も阻害もせ ず、公知の充填剤に比べて材料の構造安定性を補強あるいは明らかに好影響を及 ぼすフィラーを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は個々の成分割合の選択により所望の紙又はボール紙の 品質が調整できる充填剤組成を提供することにある。

（４）発明の概要 したがって本発明はスクリーン上の液状ファイバ含有溶媒を乾燥しこれからシー トを形成することによって作られ、これによって材料の構造安定性が脱水工程中 細々のファイバ間に生ずる水素結合に依存する紙又はゴール紙状材用充填剤を提 供する。この充填剤は水素結合を形成可能な種々の水化段階（水（ａ）ファイバ 状あるいは針状結晶化１水ｆヒ、またば２水化硫酸カルシウムおよび（ｂ）緑粘 土、ひる石およびイライトからなる群から選択された少くも１つ゛の拡張可能、 膨張可能なケイ酸塩からなる群から選択された成分を含むものである。

本発明はさらに上述のような種類の紙又はゴール紙状材に用いられるフィラーの 製法を提供するものである。この方法は緑粘土、ひる石およびイライトからなる 群から選択された少くも１つの予め拡張されたケイ酸塩からなる液状分散剤を種 々の水化段階におけるケイ酸カルシウム結晶を含む液体スラＩＪ−に加え、これ によって上記ケイ酸カルシウムが水素結合を形成することができ、所望であれば ファイバ状あるいは針状結晶ｆヒ１水化または２水化硫酸カルシウムを液体スラ リーに含めてもよい。本発明は又充填剤組成のすべての成分を含むスラリーとフ ァ、イパを含む溶媒とを混合することにより紙又はボール紙状材を製造する方法 を提供するものである。

本発明の充填剤材料は、水素結合を形成することができる有機ファイバおよび被 覆活性化された無機ファイバに特別な親和力を示し、滑石、カオリン、石こう、 鉛白、チョーク、マグネサイト、白雲石、チタン白、亜鉛石および亜鉛白のよう な従来の充填剤相和とは異なるものである。

安定化およびまたは交叉結合剤（有機多電解質）の助けにより、無機フ・アイパ は少くも１部が被覆され、これによって無機ファイバが水素結合体に結合するよ うに活性化することができる。

特にゾノトう石水化ケイ酸カルシウムのような結晶は熱水処理工程により有効に 合成製造され実質的に６ＣａＯＸ　６Ｓ　１０２　Ｘ　ｎＩ（ｚＯ又はＣａ６〔 （ＯＨ）２５ｉ６０１７〕×ｎＨ２Ｏという化学式を有する。水ｒヒケイ酸カル シウムは石灰およびシリカから一定の鉱石ｆし条件下での沈澱処理によシあるい は水と石灰および水晶とから高温における加圧〆下での直接的な合成により製造 することが−できる。これによって所望の最終製品に応じて成分比を変化するこ とができる。このようにして２乃至５０重量％の残留水分含有量を達成する、種 々の程度に水化されたカルシウムシリケートが得られる。合成水化ケイ酸カルシ ウム結晶の異なる残留水分含有量は種々の程度の水ｆヒによる製造中に得られる ０ 驚くべきことに、化学式６ＣａＯＸ　６Ｓ１０２　×Ｈ２０又はＣａＯＸ　Ｓ　 ＩＯ２Ｘ　０．２　Ｘ　Ｈ２Ｏ’Ｉ＜有するジノトラ石のような最小の残留水分 含有量を有するジノトラ石は水素結合を形成する能力を持たないことが発見され た。これは多分ジノトラ石結晶の表面にシロキサン群が広範にそしてクシノール 群が極くわずか存在する事実５ のためである。合成ジノトラ石の水分含有量が高くなればなる程ゾノトラ石結晶 の表面上に形成され水素結合を形成することが可能なシラノール群の・り−セン ヂージが大きくなる。

特に、種々の水ｆヒ段階のケイ酸カルシウム合成結い残留水分含量、好ましくは ２乃至５０重量％のＨ２Ｏ、より好ましくは約３５乃至５０重量％のＨ２Ｏ２最 も好ましくは４０乃至５０重量％のＨ２Ｏを示すことがこれまでに判明した。

ジノトラ石ケイ酸カルシウムは高い特殊な表面領域を有しており寸た１％以下の 自由なりィ酸結晶を含んでいる。

限定された乾燥条件下でも残留水分量が約２乃至５０％の水化ケイ酸カルシウム 結晶が得られる。示差熱分析（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｔｈｅｒｍｏ−ａｎ ａｌｙｓｉｓ　）および示差熱重量測定により、ジノトラ行水ｆヒケイ酸カルシ ウムの変化は約５００℃の温度範囲で明白となった。これらの変でヒはジノトラ 石構造からケイ灰石構造への遷移によって説明されるかも知れない二空気の影響 下では高い水分含有量の水化ケイ酸カルシウム合成結晶は短いエーノング能力を 有する。

２４　この理由は多分、空気中のＣＯ２の影響下では高い含水率の水ｒヒケイ酸 カルシウムの表面に炭酸塩が形成されるという事実によると考えられる。これら の炭酸塩はおそらくシラノール群を阻止することにより水素結合の形成を禁止す る。約１週間の貯蔵期間後、約４２重量％の残留水分Ｈ２０を有するジノトラ石 はその良好な水素結合形成能力を実質的に喪失してしまうこと、が明らかとなっ た。この喪失は表面における炭酸塩の形成に起因するばかりでなく、高い水分含 有率の合成結晶水化ケイ酸カルシウムが長期間貯蔵された時水分が分離さｈてし まうという事実によるかも知れない。これは元の水分含有量に関係するというこ とは重要である。低い水分含有率のゾノトう石は水素結合形成能力を有しないが 、液体スラリーに加えられこのスラリー中でより長期聞損ばんされてもこの能力 を取得しない。

ファイバおよび針状の結晶化された１水化硫酸カルシウム又は２水化硫酸カルシ ウムは又硫酸カルシウムウィスカという名称で知られている。個々の硫酸カルシ ウム結晶は共に成長して束又は星形集合体になることはないが、これらの結晶の 長さ対平均直径の比は６：Ｊである。

本発明のフィラー成分が熱水処理工程で作られたジノトラ行水化ケイ酸カルシウ ムと硫酸カルシウムウィスカとで構成される場合は特に効果的である。

ベントナイト堆積物内で発見されたモンモリナイトを葡小板型結晶構造を有する 可膨張ケイ酸塩として用いることが望ましい。フィラー組成物中のケイ酸塩の割 合がフィラーの固体物質含有量ベースで約２重量％、望ましくは約１重量％より 少ない場合、特に効果的な結果が得られる。

膨゛張したケイ酸塩の特別に大きな表面のために、これらのケイ酸塩は容易に安 定化およびまたは交叉結合剤（有機多電解質）により被覆され、水素結合による 結合が可能となる。このような被覆活性化された膨張ケイ酸塩は、結晶、特に本 質的に水素結合能力を有するジノトラ行水ｆヒケイ酸カルシウムと同様に水素結 合の形成能力を有する自機ファイバあるいは被覆活性化無機ファーイパに特別な 親和力を有している。水化ケイ酸カルシウム結晶および比較的小さい割合の可膨 張ケイ酸塩特に緑粘土ケイ酸塩そしてｉ　ｆｃ硫酸カルシウムウィスカを含んで もよいが、これらにより構成される本発明のフィラー組成物は水素結合に対して は特に望ましい。そしてそのためファイバ相互間、ファイバとフィラー間および フィラー相互間の構造的安定性を増すか少くも補強するように有機ファイバ間あ るいは被覆活性化された無機ファイバ間の水素結合に結合される。

本発明のフィラー組成物を用いることによりフィラー組成物中の個々の成分比を 変化することにより無機紙であっても特別な紙質を得ることができる。

公知のフィラーに反し、本発明のフィラー組成物はファイバの結合を阻止するよ うに作用することはない。

本発明のフィラーの望ましい特性は、またファイバが少くもその１部において熱 水処理工程により作られる合成マグネシウムアルミニウノ、ケイ酸塩ファイバに より構成されている時、明らかとなる。そのようなケイ酸塩ファイバは平均して ４５％の５１ｏ２．２０％のＣａｂ、１５％のＭｇ０，１２％のＡＺ　７０３、 ；３％のＮａＯおよび５％のＦｅを含み、長さは１乃至５聰、平均直径は３７７ ７至５μｍを有している１、かがるタイ酸塩ファイバの製造工程はドイツ公開明 細書２ｂ　２９　（５ｇ　：２号に開示されている。

無機ファイバには又グラスファイバ丘効果的に含めることができる。グラスファ イバは３１シ”Ｍ　１．２　ｒｕｎ、好捷しくは３乃至６間の長さケ有１−１も よく、平均直径は１０乃至１４μｍ、好ましくは１＞！乃至１；うμｍを有して もよい。Ｔ１しくけグラスンア・ｒバク」、熱水処理工程で作られるマグネシウ ムアノ＋コ＝つλケイ酸塩より大きな長さを有する（−とか望４しい。

本発明によれば紙又はボール紙状の性質を有」゛る実質的に非可燃性および難燃 性フェルトが供給ある９ いは製造できる。そのような紙およびボール紙は無機ファイバおよび活性化され 、被覆された無機ファイ、Ｓに顕著な親和力を示す少くも」種の無機フィラ・− のみからあるいはこれを主たる成分として構成されている。その水素結合との結 合能力のためにそのような無機フィラーは活性化された無機ファイ・４間の水素 結合に効果的に結合でき、かつまたフィラー内に水素結合を形成し７フアイバの 構造安定性を補強するかあるいは少くもこれに積極的な影響を及ぼすことができ る。

ドイツ工業規格ＤＩＮ　４１０２　ｒ建築材料および建築部拐の不燃化Ｊ　ｉ− ９７７年９月版には難燃性クラスＦ３０　、Ｆ２ＯおよびＦ９’、ＯはクラスＡ １およびＡ２の建築材に定義される。これによれば本発明はクラスＡ】およびＡ ２の建築材のためには少くもＦ２Ｏの条件を満足する不燃性あるいは難燃性紙お よびボール紙を含んでいる。本発明の紙およびボール紙は、ボール紙および箱の ような耐火包装材の製造に適するように折シ曲げあるいは溝付可能に形成より本 発明による紙およびボールＡ用性は実際上無限であり、特にスタジオ、展示場、 ジョール−ムの建設を含む建築業における有用性は無限である。

無機ファイバにより作られるかあるいけこれを主たる成分として作られた本発明 め紙およびボール紙は石綿フーアイパに代用できるという利点がある。

本発明の不燃性又は難燃性紙又はボール紙に用いられる水（ヒクイ酸カルシウム フィラーの高い残留水分によシ、かかる紙又はボール紙材は例えば火中のよう々 極度の高温にさらされた時、驚く程高い熱絶縁性能を示す。本発明のフィラーは 、高温にさらされた場合、フィラー自体の結合水を放出し同時にジノトラ心構造 から多かれ少なかれケイ灰石構造に変換された時前記のような高温点まで高い熱 絶縁性を示すようである。

本発明によれば、水ｆしケイ酸カルシウム結晶がその長さと巾の比として約１〇 二１乃至２００：１’！＜有する場合、そしてさらには水化ケイ酸カルシウム結 晶がジノトラ心構造を有するかあるいはそれが水イヒケイ灰石であれば良い結果 が得られる。針状結晶化ジノトラ石又は束状水化ケイ酸カルシウム結晶はその長 さ対中の比として約１００：１乃至５０：１の間の値を有しかつ巾は１μｍ以下 とすることが望ましい。

国　際　論　査　＠　告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　スクリーン上に載置され、後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒からシ ートを形成することにより製造され、材料の構造安定性が脱水工程中細々のファ イバ間に生ずる水素結合に依存するフィラーであり、このフィラーは水素結合能 力を有する種々の水化段階における結晶化ケイ酸カルシウム（水化ケイ酸カルシ ウム）と、次の成分： （、）　ファイバ又は針状結晶イヒした１水イヒ又は２水化硫酸カルシウム；お よび （ｂ）　緑粘土、ひる石およびイライトからなる群から選択きれた少くも１種の 拡張又は膨張可能なケイ酸塩； からなる群から選択さ：ｈ、ｉｌ成分とからなる紙又はボール紙状材用フィラー 。 （２）　スクリーン上に載置され、後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒からシ ートを形成することにより製造さね１、材料の構造安定性が脱水工程中に個々の ファイバ間に生ずる水素結合に依存するフィラーであって、このフィラーは水素 結合能力を有する種々の水化段階における結晶化ケイ酸カルシウムと、ファイバ 又は針状結晶ｆヒ１水化硫酸カルシウム又は：２水化硫酸カルシウムとからなる 紙又はボール紙状材用ンフイラー。 （３）　スフシーン上に載置され続いて乾燥されるファイバ含有液体溶媒からシ ートを形成することによって製造され、材料の構造安定性が脱水工程中に個々の ファイバ間に生ずる水素結合に依存するフィラーであって、このフィラーは水素 結合能力を有する種々の水化段階における結晶ｆヒケイ酸カルシウムと、緑粘土 、ひる石およびイライトからなる群から選択された少くも１種の拡張、膨張可能 なケイ酸塩とからなる紙又はゴール紙材用フィラー。 （４）前記フィラーはさらに、緑粘土、ひる石およびイライトからなる群から選 択された少くも１種の拡張、膨張可能なケイ酸塩を少量計む前記特許請求の範囲 （２）記載のフィラー。 （５）前記拡張可能なケイ酸塩はモンモリナイトである前記特許請求の範囲（１ ）　、　（３）又は（４）記載のフィン（６）　前記拡張可能なりイ酸塩は約２ 重量％以下の量が存在する前記４￥訂請求の範囲（１）、（３）又は（４）記載 のフィラー。 （７）前記拡張可能なケイ酸塩は約１１鼠％存在する前記特許請求の範囲（１） 　、　（：］又は（４）記載のフィシ−０（８）前記水ｆヒケイ酸カルシウム結 晶は、高い長さと巾の比を有しかつ１μｍより小さいｆｌ」を有する前記特許請 求の範囲（１）記載のフィラー。 １３ （９）　前記水化ケイ酸カルシウム結晶は長さ対中の比が約】０：１乃至２００ 　：　１の間にある前記特許請求の範囲（８）記載のフィラー。 ００）　前記ケイ酸カルシウム結晶はジノトラ石構造を有する前記特許請求の範 囲（８）記載のフィラー。 （１，１＋　前記水化ケイ酸カルシウムは水化ケメ灰石である前記特許請求の範 囲（８）記載のフィラー。 （１，２＋　前記水化ケイ酸カルシウム結晶は剣状ゾノトライト結晶および来秋 水化ケイ酸カルシウム結晶からなる群から選択され、前記水化ケイ酸カルシウム 結晶は長さ対中の比が約１００：１乃至５〇二１の間にありかつ巾は１μより小 である前記特許請求の範囲（８）記載のフィラー。 ０３）　前記水化ケイ酸カルシウムは熱水工程により合成製造され、かつこの水 ｆヒケイ酸カルシウムは実質的に化学式６ＣａＯＸ　６Ｓ１１０２　Ｘ　ｎＨ２ Ｏ又はＣａ６〔（Ｏ■］）２Ｓ１６０，７〕×ｎＨ２Ｏを有しさらに約２乃至５ ０重量％のＨ２Ｏからなる残留水分含有量を有する前記特許請求の範囲（８）記 載のフィラー。 ＯＪ　前記水化ケイ酸カルシウムは約３５乃至５０重量％のＨ２Ｏからなる残留 水分含有量を有する前記特許請求の範囲０３）記載のフィラー。 （１，５）　前記紙又はボール紙状ファイバは合成マグネシウムアルミニウムケ イ酸ファイバおよびグラスファイバからなる群から選ばれた無機ファイバにより 少くもその１部が構成されている前記特許請求の範囲（１）記載のフィラー。 ０６）前記無機ファイバは熱水工程により製造されたマグネシウムアルミニウム ケイ酸ファイバである前記特許請求の範囲α５）記載のフィラー。 ０７）前記マグネシウムアルミニウムケイ酸ファイバは平均して約４５％の８１ ０　□、２０％（７）Ｃａ０，１５％のＭｇＯ１１２％のＡｔ２０６．２％のＮ ａＯおよび５％のＦｅを含む前記特許請求の範囲（１６）記載のフィシ−０（１ ８１前記マグネシウムアルミニウムケイ酸ファイバは約１乃至５輔の長さと約３ 乃至５ｚｚｍの平均直径を有しでいる前記特許請求の範囲（Ｉ６）又は（Ｉ７） 記載のフィラー。 ０９）前記無機ファイバはグラスファイ・クラ含む前記特許請求の範囲０！５） 記載のフィラー。 （２０）前記グラスファイバは約３乃至１２謔の長さと約１０′ＰＪ至１４μｍ の平均直径とを有する前記特許請求の範囲０翅記載のフィラー。 （２１）　前記グラスファイバは約３乃至６論の長さと約１２乃至１３１＋ｍの 平均直径とを有する前記特許請求の範囲（Ｉ９）記載のフィラー。 （２２）　スクリーン上に載置され後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒からシ ートを形成することにょシ製造され、材料の構造安定性が脱水工程中に個々のフ ァイバに生ずる水素結合に依存する紙又はボール紙状材に用いられるように適合 されたフィラーの製造方法であって、緑粘土、ひる石およびイライトからなる群 から選択された少くも１種の予め拡張されたケイ酸塩からなる液体溶媒を種々の 水化段階におえ、これによって前記ケイ酸カルシウムに水素結合能力を持たせる ようにした製造方法。 （２３）　スクリーン上に載置され後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒からソ ートを形成することにより製造され、材料の構造安定性が脱水工程中に個々のフ ァイバに生ずる水素結合に依存する紙又はゴール紙状材用に適合されたフィラー の製造方法であって、緑粘土、ひる石およびイライトからなる群から選択された 少くも１種の予め膨張されたケイ酸塩からなる液体溶媒を種々の水化段階におけ る水素結合が可能なケイ酸カルシウム結晶を含む液体スラリーおよびファイバ又 は針状１水化硫酸カルシウム又は２水化硫酸カルシウム結晶に加える製造方法。 （２（イ）　スクリーン上に載置され、後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒か らソートを形成することによって製造され、材料の構造安定性が脱水工程中に個 々のファイバに生ずる水素結合に依存する紙又はボール紙状材の製造方法であっ て、 ａ）緑粘土、ひる石およびイ、ライトからなる群から選択された少くも１種の予 め膨張されたケイ酸塩からなる液体溶媒を坪々の水化段階（Ｃおけるケイ酸カル シウム結晶を含む液体スラリーに加え、これによって前記ケイ酸カルシウムが水 素結合能力を有するようにされる工程と ｂ）前記の結果生ずるスラリーをファイバ含有溶媒と混合する工程 と全備えた製造方法。 （２５）　スクリーン上に載置され、後に乾燥されるファイバ含有液体溶媒から シートラ形成することにより製造され、材料の構造安定性が脱水工程中に個々の ファイバに生ずる水素結合に依存する紙又はボール紙状材の製造方法であって、 ａ）緑粘土、ひる石およびイライトからなる群から選択された少くも１種の予め 膨張されたケイ酸塩からなる液体溶媒を種々の水ｆヒ段階における、水素結合が 可能なケイ酸カルシウム結晶およびファイバ又は針状］水化硫酸カルシウム又は ２水化硫酸カルシウムを含む液体スラリーに加える工程と、ｂ）上記の結果とし て生ずるスラリーとファイバ含有溶媒とを混合する工程 とを備えた製造方法。 １