JPH081036B2 - 紙およびその製造方法 - Google Patents

紙およびその製造方法

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JPH081036B2
JPH081036B2 JP58217044A JP21704483A JPH081036B2 JP H081036 B2 JPH081036 B2 JP H081036B2 JP 58217044 A JP58217044 A JP 58217044A JP 21704483 A JP21704483 A JP 21704483A JP H081036 B2 JPH081036 B2 JP H081036B2
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fiber slurry
fiber
slurry
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マイケル・ジヨン・バ−ンデン
ナイジエル・ジヨン・シ−ガ−
イアン・テリ−・エリオツト
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ホワットマン・パブリック・リミテッド・カンパニー
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    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21F—PAPER-MAKING MACHINES; METHODS OF PRODUCING PAPER THEREON
    • D21F11/00—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines
    • D21F11/02—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type
    • D21F11/04—Processes for making continuous lengths of paper, or of cardboard, or of wet web for fibre board production, on paper-making machines of the Fourdrinier type paper or board consisting on two or more layers

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、紙およびその製造方法に関し、更に詳しく
は、新規な構造の紙およびその製造方法に関する。
「紙」という後の中に、例えばセルロール、ガラス、
アスベスト、炭素繊維、鉱物綿または他の合成材料から
作られる繊維を含む水力的に堆積したあらゆる種類の繊
維のウエブが含まれる。
製紙技術の従来知識では、適当な処理（例えば、叩解
または離解）に付した木、綿または亜麻繊維のようなセ
ルロース繊維のスラリーから適当に凝集した紙を形成す
るのは可能である。バインダーまたは他の材料の加える
こともできる。繊維間の相互作用は、機械的かみ合いに
よつて、しかし主として繊維が付される処理で形成され
るフイブリルおよび繊維に存在する水酸基間の水素結合
によつて生じるような摩擦に部分的に依存する。バイン
ダーは、存在するならば繊維表面どうしの接着を、また
は繊維ウエブの中および周囲で自己結合マトリツクスの
形成を行なう。
固有係合が弱い多くの繊維（特に、合成ポリマー繊維
および無機繊維）があり、バインダーを用いないその様
な接着が不適当である用途がある。例えば、問題となる
繊維がガラス、鉱物綿繊維、水晶およびアルミナなどで
ある場合、またはイオン交換樹脂、シリカゲルまたは活
性炭のような非繊維材料を加える場合、バインダーなし
で強い強度を持つことは不可能である。更に、一方でセ
ルロール繊維は適当な強度を有して係合し、他方でガラ
ス繊維のような無機繊維は特別な処理によつていくぶん
強度をもつ紙を形成するが、多量のバインダー使用また
は前製造したウエブの接着積層による場合を除いて、あ
る種の繊維から作られる層が強力な界面を形成する材料
を作ることは、これまで不可能であつた。
１つの層での１種の繊維間の係合は１つの機構で行わ
れるが、同じ材料の繊維であるが異なつて処理されてい
るかあるいは異なつた長さまたは太さを持つという程度
で各層の繊維が異種であるというような場合でさえ、分
離層での他種の繊維間の係合は別の機構で行なわれるこ
とがわかつている。１つの層は、通常他の層より強い。
繊維が各層で異なつている場合、界面を形成するという
問題は特に難しい。各層での繊維が異なつた材料を持つ
場合、特別に難しい。
大きい厚さが要求されない場合、紙は一般的に単一の
スラリーから製造されていて、特別な表面は、例えばコ
ーテイング剤またはサイズ剤の塗布のようなウエブの表
面処理によつてもたらされる。
しかしながら、多くの用途のため、重要なのは紙の表
面の性質であり、紙のかさは機械的強度を与えるだけで
ある。これに対し、１つの性質が１つの表面に、異なつ
た性質が紙の厚さまたは他の表面に、望まれることがあ
る。
それ故、この様な場合、所望の性質をもたせるためお
よび紙本体または他の材料の他の表面を作るために、紙
自身の表面層を材料を選ぶことにより、単一工程で紙を
作ることは経済的である。
例えば、化学的処理／濾過用途において、紙は、２つ
の表面層の間にある紙本体の配合されるイオン交換化合
物のような反応性材料を除いて、不活性表面特性を有す
ることが望まれる。他方、濾紙において、所望の濾過性
質を有するガラス繊維の層は、機械的強度を与えるセル
ロールのまたは別のガラス繊維の層で支持されてよい。
その性質のため十分な厚さで実際に適用できない（例え
ば、繊維の極度の微細さによる遅い水の移動のため）繊
維の薄い層から、かなり厚い紙を作る設備が望まれてい
る。
連続的「ウエツト・オン・ウエツト」方法により、横
断方向に同種の繊維を有する比較的厚い板紙を作ること
が以前に提案されている。この方法において、第一の繊
維スラリーは、長網抄紙機の網の上に堆積され、第一の
スラリーが湿つている間に、第二の繊維スラリーは繊維
の層間混合が行なわれる様に第一スラリーの上に堆積す
る。この方法において、第一スラリーが移動するより遅
い速度で第一スラリーへ第二スラリーを導くことが知ら
れている。
「ウエツト・オン・ウエツト」方法の理論的議論は、
B.RadvanおよびA.J.Willis著“Paper Industry Confern
ce Papers"（1982年10月26〜28日、Harrogate、Exhibit
ion Centre、Royal Hallで）にある。詳細には述べない
が、議論は、板紙の繊維が紙の厚さにいたる所で同じ物
理的および化学的特徴を有する従来のセルロースの板紙
に関している。RadvanおよびWillisは、板紙が均質にな
る様に板紙上にある界面の多くの繊維を減少させて、第
一層を乱さずに第一層の上に第二層を形成するという問
題を取り組んでいる。これの結びに、彼らは、原質が堆
積する移動する網に対して、角度零、速度零で各々の原
質を導く「Coanda効果」を採択している。このような方
法の成功は、セルロース繊維間の水素結合およびスラリ
ー中に通常に存在するバインダーの存在に依存してい
る。ウエブの繊維構造を根本的に効果を及ぼす可能性は
（例えば、形成工程を通しての「ミクロ乱流」の反復さ
れる適用により）、将来に見い出されるものとしてRadv
an及びWillisにより教示されているが、この教示は、各
層の乱れを最小にするという同一の方針にある。
アメリカ合衆国特許第2,098,733号には、繊維の層間
混合をする様に第一スラリーがまた湿つている間に第一
スラリーの上に第二スラリーを堆積することにより厚い
板紙の実際的製造方法が記述されている。第一スラリー
の繊維は、第二スラリーの繊維より長い。ここでも、紙
が均質になる様に、紙を横切る方向に向いた繊維の数を
最小にする様に、工程は制御される。適当な結合強度を
達成するために両方のスラリー中に糊剤が含まれ、水ガ
ラス系接着剤も使用されると考えられる。
部分的に脱水された第一スラリーの上に第二スラリー
を堆積する方法は、少なくとも主にアスベスト繊維から
成る紙を製造するために用いられる。紙の幅の至る所
で、繊維は同一の化学的および物理的な特性を持つが、
１つの層の繊維は他の層の繊維より高密度に詰まってい
る。この方法において、繊維の凝集程度は、結合を改良
するためにＺ方向にある繊維を供給する様に制御される
（アメリカ合衆国特許第3,353,682号）。
上述の既知方法により作られた紙は、隣接層間の界面
で最も弱い。
このような既知方法により作られた紙の幅の至る所の
繊維は、一般的に同一の化学的性質およびしばしば物理
的性質を持っていてさえ、適当な強度を達成するためバ
インダーをしばしば大量に（特に、アメリカ合衆国特許
3,353,682号参照）配合することが必要と考えられる。
しかしながら、このようなバインダーの存在は、科学研
究用紙および電池隔離板のような用途において、全く望
ましくない（粗いのと細かいのがあるガラス繊維を含
み、バインダーを含まない単一層を採用しているアメリ
カ合衆国特許第4,216,280号参照。）。清浄ガスのため
のフイルター、例えば空気フイルター、特にいわゆる
「HEMA」（高性能微粒る除去）フイルターのような他の
用途において、少量を越えるバインダーの存在は全く好
ましくないが、過去において時々、紙の十分な強度を得
るため少量を含んでいた。
電池隔離板またはHEPAフイルターにおいて、比較的粗
い繊維の１つの層および細かい繊維のもう１つの層を有
することが望ましいのは既知である。現在まで、単一構
造を形成するには非常に多くのバインダーを必要とする
と信じられていたので、２つの層は別々に製造され、そ
れから接着剤でまたは機械的に積層された（例えば、ア
メリカ合衆国特許第4,262,068号参照。）。厚さ全体で
密度が変化し、バインダーを含まず、かつ単一工程で作
られている単一のシートより成る電池隔離板またはHEPA
フイルターを提供できることは時に有益である。
本発明によれば、通常異なつた繊維（即ち、化学的お
よび／または物理的に異なる。）を有する別個のスラリ
ーから製紙操作の間に一緒に結合され、かつ２つの別個
のスラリーの繊維が混合される領域を含んで成る界面で
合わされる少なくとも２つの層を有する紙の単一工程で
の製造が可能になる。第一スラリーが繊維Ａを、第二ス
ラリーが繊維Ｂを有する場合、紙の構造は、層Ａ、界面
Ａ＋Ｂ、層Ｂ、それから任意に界面Ｂ＋Ｃ、層Ｃなどで
ある。本発明では、これが、バインダーを使用せずに達
成される。本発明は、製紙工程において、別個のスラリ
ーから成る多数の層を抄紙機で他の層の上に堆積させて
複合物が湿つた状態で積み上げられ、投入時２つのスラ
リー間の物理的関係および２つのスラリーの組成物に明
確に関係して第一層へ第二層が適用され、乱れが２つの
層の表面部だけで起こり、第一スラリーの繊維の間へ第
二スラリーの繊維が侵入し、各層の厚みの大部分におい
て実質的に乱れていない繊維が残つている製紙方法を提
供する。このような制御により、２つの層の繊維が全く
類似していない場合でさえ、バインダー材料を使用せず
に、少なくとも１つのおよび要すれば全部の層の強度に
等しいか、またはより強い界面での接着力を有すること
ができることがわかつた。
これは、制御された乱れにより、隣接する層間の界面
で繊維が混合するからである。これにより、繊維が結合
するようになる。そうして、隣接する層を他の層から引
き離そうとしても、繊維は係合して引き離すのに抵抗す
る。これ故に、紙は、界面でよりもずつと弱い２つの隣
接する層における平面に沿つて離れる傾向がある。離層
しようとする時、高い割合の上層繊維が、界面を通して
下層に結合している。
この方法で、隣接する層を互いに結合できることによ
り、繊維の化学的性質における変化、物理的特徴（特に
細かさ）における変化、および紙がある用途のため望ま
しく含む他の添加物（研究用濾紙ではシリカゲルまたは
イオン交換樹脂粒、または電池隔離板ではパーライト）
の充填における変化を含む幅において変化する特徴を有
する、バインダーのない単一構造物が得られうる。
本発明の方法において第一に重要である物理的関係
は、適用する時の２つのスラリーの相対速度、第二スラ
リーのフローボツクスノズルの第一層からの高さおよび
そのノズルの第一層に対する角度である。これら変数を
用いることより、界面で繊維の混合程度および繊維が各
層で支配的に堆積する平面の界面部で繊維が再配向する
程度を制御できる。各層の液体含量は、最終の紙の特性
を決定するのに一部働く。
第一スラリーが移動する移動よりも速い速度で第一ス
ラリーへ第二スラリーを導くことは特に好ましい。
ある分野では、バインダー材料の使用は全く望ましく
ない。濾紙のような科学研究用紙などの分野で全く望ま
しくない。ガラス繊維のような繊維を使用する目的は、
化学的に全く不活性かつ純粋である紙を供給することで
ある。このような紙におけるバインダーの存在は、化学
的不純を導き、かつ濾過効果を減ずるので、得られる結
果に有害である。バインダーは、電池隔離板においても
全く望ましくなく、バインダーは電解槽と化学的に適合
せず、隔離板への電解液の吸収を限定する。
本発明の他の要旨は、両方の層の繊維を含み、層間で
凝集を起こす層間の界面を持つ各層において異なる繊維
から完全に作られる紙（特に、バインダー無含有の場合
の紙）を提供することにある。繊維は、化学的および／
または物理的に異なつてよい。更に、１つのまたは他の
または全部の層には、紙の使用に適当な非繊維材料がス
ラリー段階において加えられてよく、あるいはその上に
堆積されてよく、非繊維材料は、研究環境においてはイ
オン交換樹脂粒を包含し、通常の状態では表面層（他の
層より薄い厚さであつてよい）に加えられ、望ましい表
面特徴を与える。界面の性質を制御することにより、紙
全体の性質に影響を及ぼすことは可能である。例えば、
濾紙、電池隔離板または空気フイルター（特にいわゆる
「HEPA」フイルター）のようなガス清浄フイルターの性
質は、第二または他の続くスラリーを適用する時、誘導
される多くの乱れ、非配向および混合を制御することに
より、影響され、決定されさえする。
１つの層へ次の層を適用する時、隣接する層の相対的
濃度および関係にとつて好ましいパラメーターは、含ま
れる２種の繊維のそれぞれの性質によつて決定される。
２つの層の繊維が似ていなければ似ていないほど、特
に１つの（また両方の）層が層内で弱い結合強度を有す
る場合、次のスラリーを投入する高さおよび落下角度は
大きくなるべきである。要求される紙の性質に依存し
て、相対速度、角および高さは、互いに独立して選ばれ
てよい。適当な落下角度は、1.5〜20゜、好ましくは2.5
〜12゜である。多くの紙において、特に適当な角度は約
４〜６゜である。高さは、１〜50mm、好ましくは１〜20
mm、更に好ましくは１〜10mmである。２つのスラリーの
速度の差としては、２〜15％、好ましくは２〜12％、多
くの紙において更に好ましくは約５〜７％第二スラリー
が第一スラリーより速く移動する。
例えば、ガラス層（例えば、平均直径0.49〜0.58μｍ
のJohns Manville 106ガラス微細繊維）をセルロース層
（例えば、綿）へ適用する場合、ガラススラリーはセル
ロース層に対して8mmの高さから、７゜の落下角度で投
入されると最も効果的である。下にあるのが、ガラス層
（例えば、平均直径0.34〜0.48μｍのJohns Manville 1
04ガラス微細繊維）である場合、各々6.0mm、4.0゜が要
求される。
全ての場合において、適用時に層の濃度を制御するこ
とは重大である。第一スラリーがまだ相当流動性であ
り、作られる紙の性質に依存して、好ましくは80〜95重
量％、更に好ましくは86.5〜93.5重量％、更に特に87.5
〜92.5重量％、特別に89〜91重量％の水を含み、かつ第
二スラリーが98〜99.9重量％、更に特に99.0〜99.8重量
％、特別に99.5〜99.7重量％の水を含む時に、第二層を
第一層へ投入すべきである（全ての場合で残りが固型分
含量である。）。もし使用するなら、第三のスラリー
を、85〜95重量％、更に特に90重量％の水を含む濃度
で、第一および第二層が両方あわせて89〜91重量％の水
を含む濃度である時に、適用してよい。この場合、始め
の２つの層がある程度圧縮されている時、始めの２つの
（またはそれ以上の）層の上に堆積する直前にロールに
第三層を通して、第三層の方向を変えることによる第三
層の表面の機械的破壊によつて、界面の形成は助けられ
る。
それぞれの場合において、混合した繊維から形成され
る界面は、２つの層の全厚の約５〜15％、更に通常約10
％である。界面の層の厚さの程度は、主として、しかし
単独にではなく、前記の濃度および変数によりも第一層
の性質に依存している。
本発明に従つた方法は、特に困難さを伴う２つの使用
分野（電池隔離板および特にHEPAフイルターである空気
フイルターのようなガス清浄フイルター）のための新規
な材料を製造する為に実施される。このように、セルロ
ース、合成の有機または無機繊維の２つまたはそれ以上
の層から成る構造を有するガス清浄フイルターまたは電
池隔離板として使用するために、多層構造物を作り得
る。
特に、このような方法により、密度勾配を有する紙を
含んで成る電地隔離板またはガス洗浄フイルターとして
の使用に適当な紙の製造が可能となり、隣接する各々の
層の間の界面にある繊維は十分に混合、結合して、バイ
ンダーの必要なく、層間に十分な結合力を供給する。こ
のようなバインダーを含まない密度高配を有する紙は、
これまで文献中に記述されていなかつたものである。
本発明に従つた電池隔離板は、隔離板の一体性を要求
るガス再結合電池における使用に特に適当である。単一
構造の隔離板は、電解液を吸収し保持するのに十分にか
さ高く、ガスを通過させるが、電池に有害である小結晶
のような物体の通過を効果的に妨害する。本発明の方法
は、電池隔離板製造時に、特に繊維を効果的に使用させ
る。
本方法に従う方法において、各スラリーの繊維は、物
理的および／または化学的特徴において、相互に繊維と
異なつてよい。更に、全てのスラリーは、物理的および
／または化学的特徴において、相互に異なる繊維の混合
物を含んでよい。
繊維は、天然または合成、無機または有機であつてよ
く、例えば、木材パルプ、綿ならびに酢酸セルロースの
ような（天然または再生）セルロース繊維、ガラス、ア
スベストならびにアルミナのような無機繊維、鉱物綿の
ような天然有機繊維、およびポリエステル（例えば、ポ
リエチレンテレフタレート）、ポリオレフイン（例え
ば、ポリエチレン、ポリプロピレン、）アクリル樹脂
（ポリアクリロニトリル）、炭素繊維ならびにポリアミ
ド（例えば、ナイロン）、特に芳香族ポリアミド（例え
ば、KevlarR、KevelarはDu Pondから市販されてい
る。）のような合成有機繊維が挙げられる。反応機より
発せられるフツ化水素酸によつて反応しないので、Kevl
arは原子力産業において使用するHEPAフイルターに特に
適当である。
本発明に従つた方法により作られた好ましい紙は、少
なくとも１種の非セルロース繊維を含んでいてよく、こ
の繊維は、無機または合成有機繊維（例えば、ガラス、
ポリエステル、ポリアミドまたはポリオレフイン）から
選ばれてよい。
他の好ましい紙は、セルロース繊維から成る１つの層
および非セルロース繊維から成る他の１つの層を有する
（例えば、ガラス上のセルロース、特に、比較的粗いガ
ラス繊維上の細かいセルロース繊維）。
本発明の方法は、非セルロース繊維から成る２つの隣
接する層を有する紙を作るのに特に適当である。例え
ば、２層が各々ポリエステルおよびガラスからできてい
るフイルターは、ガスマスクに有用である。
各層の繊維は、化学的に他の繊維と同じであつて、各
々の層の厚さにおいて異なつていてよい。完全にガラス
から作つた場合、紙は特に適当な電池隔離板またはHEPA
フイルターを供給する。
ガラス繊維を使用する場合、ガラス繊維は、他の多く
の繊維のものより広い範囲の太さを有してよい。このよ
うに、細かい層におけるガラスはJohns Manville 100微
細繊維（平均直径0.2〜0.29μｍを有する。）ぐらいに
細かくてよく、一方、粗い層におけるガラスはJohns Ma
nville「Chop Pak」繊維（長さ約12.7または6.3mm、太
さ15μｍを有する。）ぐらいに粗くてよい。
典型的に、電池隔離膜は、平均坪量60〜240g/m2を有
し、２つの層、即ち、例えばJohns Manville 112および
110微細繊維（平均直径各々、2.6〜3.8および2.17〜3.1
0μｍ）の混合物の粗い層、およびJohns Manville 108
または106微細繊維（平均直径各々、0.59〜0.88または
0.49〜0.58μｍ）の細かい層から成ってよい。ガラス
は、酸価亜塩を含むかまたは含まない硼珪酸ガラス（例
えば、各々、Johns Manville 475または753）であつて
よい。
本発明の態様となる２層電池隔離板は、 層（１）−公称繊維直径3.5μｍおよびグラムエイジ
（grammage）50〜250g/m2の耐酸ガラス微細繊維の構造
物、 層（２）−（および用いるなら層（３））−公称直径
0.65μｍおよびグラムエイジ（grammage）５〜100g/m2
の耐酸ガラス微細繊維の構成物、を有してよい。
３層構造の場合、層（１）は、構造物の外側表面を形
成する層（２）および（３）の伴つた中央層を形成す
る。
本発明の態様となるこのような単一のガラス繊維隔離
板が達成する品質は次のようなものである： 1.硫酸中での安定性。
2.（ａ）微細孔構造を与え、電極間の望ましくない移動
の可能性を減少させるための細かい繊維の薄い連続層を
用いること、および （ｂ）隔離板の単位重量当りかなり多量の電解液を電
解液を吸収するのが可能である粗い繊維の連続層を用い
ることによつて材料のかさを増加させること、により、
種々の等級のガラス繊維を更に効果的に使用する能力を
供給するバインダーを含まない複構造。
3.薄い、膜状の、単一の、繊維を混合した層に比べて、
改良された強度。本発明の態様である単一構造におい
て、細かい繊維の薄い層は、バインダーまたは機械的補
助なしに、この層を支持する粗い層のかさ高い層に強く
結合している。
典型的なHEPAフイルターは、平均重量／単位面積60〜
110g/m2を有し、２つの層、即ち、例えばJohns Manvill
e 112微細繊維（平均直径2.6〜3.8μｍ）の粗い層、お
よびJohns Manville 110微細繊維（平均直径0.2〜0.29
μｍ）の細かい層を含んでよい。ガラスは、少量の酸価
亜塩を含む硼珪酸ガラス（例えば、Johns Manville 47
5）であつてよい。
本発明の態様である２層HEPAフイルターは、 （ａ）層（１）−公称直径0.3μｍのガラス微細繊維5
0〜100％、合成有機繊維０〜50％、好ましくは５〜50
％、およびアクリル樹脂バインダー０〜10％を有するグ
ラムエイジ（grammmage）20〜200g/m2の構造物、層
（２）−公称直径0.65μｍまたはそれ以下のガラス微細
繊維90〜100％、および添加物０〜10％を有する重さ５
〜100g/m2の構造物、 （ｂ）層（１）−セルロース50〜100％、および合成
有機繊維50〜100％を有するグラムエイジ（grammage）1
0〜100g/m2の構成物、 層（２）−公称直径0.65μｍまたはそれ以下のガラス
微細繊維90〜100％、および添加物０〜10％を有するグ
ラムエイジ（grammage）５〜100g/m2の構成物、 を有する。
本発明の態様であるこのように作られた複密度のHEPA
フイルターは、ガラス繊維の均質な混合物である従来フ
イルターに比較して、以下のような利点を有する： 1.厚さの一部で比較的細い繊維を粗い繊維で置きかえる
ことは、紙強度の損失なく圧力低下を減少させ、また安
い価格の材料を使用できることを意味する。
2.本品は、いわゆる「プレフイルター」層である連続し
た粗い繊維の層構造におけるかなり大きな孔から、中央
（混合された繊維の）部で中間の大きさの孔の部分を介
して、連続した細かい繊維の層構造におけるかなり小さ
な孔へと至る孔の大きさの勾配を有している。
3.本品は、更に効果的なデプス（depth）濾過を行なう
のにより効果的である。粒子は、実際、本品のいたる所
に均等に分散する。
4.特別な用途のためのフイルター／プレイフイルターを
注意して設計することにより、処理能力が大幅に増加し
得る。
5.一定の処理において（即ち、同じ重量の粒状物）、複
密度フイルターでの圧力降下は、単一層フイルターの場
合より低い。
6.細かい繊維の層はプレフイルターにより防護されてい
るので、フイルターの使用寿命が延びる。
7.使用する細かい繊維の量および直径は、要求される濾
過性能から決定される。これは、高価な好かい繊維の更
に効果的な使用につながる。
添付図面において、 第１図は、本発明を実施する様に改造された長網型記
載の概略図、 第２図は、第二スラリーを適用するフローボツクスノ
ズル部分の詳細図、および 第３〜７図は、種々の倍率で、界面部を示す本発明に
従う種々の紙の部分断面の顕微鏡写真を示す。
長網機械１は、湿潤繊維層５を形成するために移動す
るウエブ（または「網」）４の上にスラリーを堆積させ
る従来のフローボツクスノズル３を有している。水は、
これから、再使用／処理のための水溜め６へ従来どおり
排水される。網に沿う選択した場合に、第二フローボツ
クス７を配置し、第二のヘツダーから別のスラリーを供
給する。第一スラリーの組成、ワイヤー速度、排水速度
および第一層からの第二のフローボツクスノズル８の高
さに依存する（第二スラリー投入時に）既知の濃度を有
する層５の上表面へ第二フローボツクスノズル８から直
接第二スラリーの流れ９が流出される。ノズル８は、層
５の表面から高さｈに設定され、層５に対して流出角α
を有する。層５の速度はV1、ノズル８から出てくる流れ
９の速度はV2である。この速度の効果およびスラリー流
れ９が約99.5％の水を含み、層５が約90％の水を含む濃
度にする効果は、層５の上表面だけに乱れを、および量
層間の界面10で２つの層の繊維の混合を起こすことであ
る。
第一スラリーの繊維より第二スラリーの繊維が細かけ
れば、界面部での乱れの効果を増す様に、重力、排水ま
たは吸引により第一層に引き込まれてよい。第二層の繊
維が第一層の繊維より粗い場合、杭の様に第一層に侵入
して層を１つにつなぐように考えてよい。
それから複合層は、従来どおり、吸引ベルト11および
乾燥ローラー12を通過する。
所望なら第三層を、第三フローボツクス13から適用
し、補助網14を通過して複合層の上に圧縮させてよく、
この時、複合層は全体として89〜91％の水含量を、第三
スラリーは約90％の水含量を有する。
第１図および第２図の装置を用いた、種々の紙の製造
の実施例を以下に示し、本発明を更に詳しく設計する。
実施例１ 綿上に木材パルスの製造：− 第一スラリーの綿繊維から、第二スラリーを木材パル
スから作つた。第一スラリーを網上に走らせ、その含水
量が90％で、ある場所で第二スラリーを第二ノズルによ
り第一スラリー上へ適用した。第一スラリーにより形成
される層の表面から高さｈは3mmであり、角度αは約３
゜であり、速度V2は第一スラリーにより形成される層の
速度V1より５または６％大きくした。接触時の第二スラ
リー濃度は99.5％含水であつた。
凝集した２層の紙は、従来の乾燥および圧縮段階の後
に形成され、紙の２つの層を分離するのは困難であり、
顕微鏡によれば界面は、紙の厚さの約10％に達し、ここ
には木材パルプおよび綿繊維の多大な混合および無配向
が存在している。
実施例２ 綿上のガラス繊維の製造：− 第一スラリーを綿繊維から、第二スラリーをJohns Ma
nville 104ガラス微細繊維から作つた。第一スラリを網
上に走らせ、その含水量が90％である場所で、第二スラ
リーを第二ノズルにより第一スラリー上へ適用した。第
一スラリーにより形成される層の表面からの高さｈは10
mmであり、角度αは約６゜であり、速度V2は第一層の速
度V1より約５％大きくした。接触時の第二スラリー濃度
は99.6％含水であつた。
凝集した２層の紙は、従来の乾燥および圧縮段階の後
に形成され、層間の結合強度はガラス層内の繊維間結合
より大きいという意味で、紙の２つの層は分離不可能で
あった。
紙の構造の検査から、２つの層５および９からの繊維
が混合しかつ無配向になる中間層10が示された。層10の
厚さは、紙の厚さの約10％であつた。この紙の断面図を
第３図、第４図および第５図に示した（倍率は、それぞ
れ500倍、1800倍および5500倍である。）。第５図は、1
5で綿繊維へ侵入しているガラス繊維を示していて興味
深い。この生成物は、特に十分に強靭で、可撓性の液体
濾過媒体を与える。
実施例３ 綿上のガラス繊維の製造：− ガラス繊維がJohns Manville 106微細繊維であり、ノ
ズルが第一層の表面から13mmの高さで、９゜の角度であ
ること以外は、実施例２をくり返した。製造した紙の55
0倍の顕微鏡写真を第６図に示す。
実施例４ ガラス上のガラスの製造：− 第一スラリーをJohns Manville 108Bガラス微細繊維
から、第二スラリーをJohns Manville 104ガラス繊維か
ら作つた。108Bは104より粗い。第一スラリーを網上に
走らせ、その含水量が91.5％である場所で、第二スラリ
ーを第二ノズルより第一スラリー上へ適用した。第一ス
ラリーにより形成される層の表面からの高さｈは4mmで
あり、角度αは約３゜であり、速度V2は第一スラリーよ
り形成される層の速度V1より５または６％大きくした。
接触時の第二スラリー濃度は、99.7％含水であつた。
凝集した２層の紙は、従来の乾燥および圧縮段階の後
に形成され、層間の結合強度はガラス層内の繊維間結合
より大きいという意味で、紙の２つの層の分離は不可能
であつた。
紙の構造の検査から、２つの層５および９からの繊維
が混合しかつ無配向になる中間層10が示された。製造し
た紙の550倍の顕微鏡写真を第７図に示す。
この構造物は、特に有効なプレフイルター（またはデ
プス（depth））のフイルター、特にHEPAフイルター、
または電池隔離板を与える。
実施例５ ガラス／ポリエチレン上のガラスの製造：− 第一スラリーをJohns Manville 108Bガラス微細繊維9
0％およびSolvay Pulpexポリエチレン繊維10％から、第
二スラリーをJohns Manville 104ガラス微細繊維から作
ること以外は実施例４を繰り返した。
凝集した２層の紙は、従来の乾燥および圧縮段階の後
に形成され、層間の結合強度はガラス層内の繊維間結合
より大きいという意味で、紙の２つの層の分離は不可能
であつた。
紙の構造の検査から、２つの層５および９からの繊維
が混合しかつ無配向となる中間層10が示された。
同様にして、非繊維材料またはイオン交換材料のかな
りの量の粒をスラリーの１つに加えてよい。
高湿潤強度の大きい可撓性の液体用フイルターを得
た。
実施例６ ポリエステル上のガラスの製造：− 実施例４および５と同じ方法で、ポリエステル繊維ス
ラリーの上にガラス微細繊維スラリーを堆積させ、同様
に満足できる効果を得た。
これは、非常に効果的なガスマスク媒体として有用で
ある。
実施例７〜11 HEPAフイルターおよび電池隔離板として特に適当な紙
を次のようにして作つた： 装置 1.Black Clawson 8フイートHCVT Tileハイドラパルパ
ー、直径24インチのVokes Roterおよび駆動装置−100馬
力、1800回転／分のWestinghouseモーター。
2.側挿入ライトニングミキサー付容量3000および7000ガ
ロンのSemitileチエスト。
3.36インチの長網上に設置されるBlack Clawson Ssecnd
ary フローボツクス。
4.以下に詳しく説明する36インチ長網型抄紙機。網幅36
インチであり、５〜300フイート／分の速度で作動する
様に設計されたSandy Hill Corporationの長網型抄紙
機。マニホールド型入口および種々の特別に設計したホ
モジナイザーならびにデイストリビユーターのロールお
よびneilsonスライスの付いた複式作動（静的、加圧ま
たは減圧）のヘツドボツクス。15フイートの長さの台に
おいて３インチ傾斜させて調節できる長網台。プレス部
は２つの主要プレスから成つており、第一プレスは、真
直に通過する平面プレスであり、第二プレスは、逆方向
平面プレスである。ロールは、種々の特別なゴムおよび
ストナイト（stonite）カバーを有する鋳鉄で出来てい
る。１つの平滑なプレスは、真直に通過する進行を有す
る。乾燥部は、完全に鋳造の軸受け部を有する５つのド
ライヤーならびに下部およびに上部の第１の部分上にあ
る２つのフエルトドライヤーの７つのドライヤーから成
る。プレスの水平および垂直寸法の組み合わせには、種
々の組成物カバーが供給され、備えられている。これは
今回の一連のランにおいては使用されなかつた。カレン
ダースタツクは、蒸気のためにくり抜かれた中間ロール
８本から成つている。各ロールは、冷硬鉄で出来てい
て、精密に削られ、耐摩擦ベアリングに支持されてい
る。36インチの面を有し、直径40インチまでの巻取ロー
ルが可能の直径36インチのPope型リールをも含む。
原料の製造 供給物を、所定時間pH3.0でハイドラパルパー中に分
散させた。供給物を7000ガロンの第二ストツクチエスト
または２つの第一ストツクチエストヘポンプで入れ、所
の濃度およびpHに調節した。
製紙 主システム 長網ウエツトエンドを、第一層のために使用した。各
々の供給物をFoxboro流量コントローラーで計量し、マ
シンチエストからフアンポンプへと送り、フアンポンプ
で網からの白水を所定抄紙濃度となる様に加えた。フア
ンポンプから、希釈した供給物をFoxboro流量コントロ
ーラー（全流量）で計量し、５本のパイプのマニホール
ドを通してヘツドボツクスへ送つた。
副システム Black Clawson第二フローボロツクスを第四ホイルボ
ツクスの上に設置し、第二層を形成するのに使用した。
供給物を、Foxboro流量コントローラーで計量し、7000
ガロンのストツクチエストからフローボツクスへポンプ
で送つた。
シートに圧がかからない様に、第一プレスの端にテー
プが貼つた。
全ドライヤー罐を、試験の間、フエルトでおおつた。
全実施例において、角度４゜15′で、高さ10mmから第
二スラリーを第一スラリーへ適用した。第一層の速度よ
り約８％速い速度で第二スラリーを流出した。
実施例７（HEPAフイルター） 供給物 第一スラリー：− 90％のJohns Manvilleガラス112微細繊維（平均太さ
2.6〜3.8μｍ）タイプ475（少量の酸化亜鉛を含む硼珪
酸ガラス）。
10％のJohns Manville Chop Pak A20 BC1/2″ガラス
繊維（平均太さ15μｍ）。
第二スラリーに接する時の水含量:93.32％。
第一層の坪量:54g/m2。
第二スラリー：− 100％のJohns Manvilleガラス104微細繊維（平均太さ
0.34〜0.48μｍ）タイプ475。
水含量:99.765％。
第二層の坪量:26g/m2。
実施例８（HEPAフイルター） 供給物 第一スラリー：− 90％のJohns Manvilleガラス110微細繊維（平均太さ
2.17〜3.10μｍ）タイプ475。
10％のJohns Manville Chop Pak A20 BC1/2″ガラス
繊維。
第二スラリーに接する時の水含量:94.37％。
第一層の坪量:52g/m2。
第二スラリー：− 100％のJohns Manvilleガラス100微細繊維（平均太さ
0.2〜0.29μｍ）タイプ475。
水含量:99.765％。
第二層の坪量:26g/m2。
これは、特に有効なHEPAフイルターを与え、粗い第一
の層から細かい第二の層へと実質的な密度勾配がある。
実施例９（HEPAフイルター） 供給物 第一スラリー：− 90％のJohns Manvilleガラス110微細繊維（平均太さ
2.17〜3.10μｍ）タイプ475。
10％のJohns Manville Chop Pak A20 BC1/2″ガラス
繊維（平均太さ15μｍ）。
第二スラリーに接する時の水含量:93.72％。
第一層の坪量:55g/m2。
第二スラリー：− 100％のJohns Manvilleガラス106微細繊維（平均太さ
0.49〜0.58μｍ）。
水含量:99.769％。
第二層の坪量:29g/m2。
実施例10（電池隔離板） 供給物 第一スラリー：− 90％のJohns Manvilleガラス110微細繊維タイプ475。
10％のJohns Manville Chop Pak A20 BC1/2″ガラス
繊維。
第二スラリーに接する時の水含量:94.41％。
第一層の坪量:75g/m2。
第二スラリー：− 100％のJohns Manvilleガラス108A微細繊維（平均太
さ0.59〜0.88μｍ）タイプ753（酸化亜鉛無含有硼珪酸
ガラス）。
含水量:99.755％。
第二層の坪量:30g/m2。
実施例11（電池隔離板） 供給物 第一スラリー：− 90％のJohns Manvilleガラス110微細繊維タイプ475。
10％のJohns Manville Chop Pak A20 BC1/2″ガラス
繊維。
第二スラリーに接する時の水含量:91.60％。
第一層の坪量:155g/m2。
第二スラリー：− 100％のJohns Manvilleガラス108A微細繊維タイプ47
5。
含水量:99.752％。
第二層の坪量:40g/m2。
紙の両面に両面テープを接着し、紙を外側へ引つ張る
ことにより、本発明の紙の離層試験を行なつた。引つ張
つた紙は、引き離され、どこで剥離が起きるために紙を
検査した。
実施例７〜11のような紙では、剥離が第一層または第
二層中で起こり、界面は無傷のままであつた。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を実施する様に改造された長網型機械
の概略図、 第２図は、第二スラリーを適用するフローボツクスノズ
ル部分の詳細図、および 第３〜７図は、種々の倍率で、界面部を示す本発明に従
う種々の紙の部分断面の顕微鏡写真を示す。 １……長網機械、３……フローボツクスノズル、４……
ウエブ、５……湿潤繊維層、７……第２フローボツク
ス、８……フローボツクスノズル、10……界面、11……
吸引ベルト、12……乾燥ローラー、13……第三フローボ
ツクス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナイジエル・ジヨン・シ−ガ− イギリス国イングランド・ケント・チヤタ ム・ウオルダ−スレイド・マ−ロ−・コプ ス23番 (72)発明者 イアン・テリ−・エリオツト アメリカ合衆国ジヨ−ジア・サバンナ・ア バコ−ン・チヤタム・アパ−トメント609 番 (56)参考文献 特開 昭57−35094（ＪＰ，Ａ) 特公 昭54−38206（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭54−40778（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭54−39482（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】水分を徐々に減少させる抄紙機の移動する
    ウェブまたは網のような基材に所定速度にて第一繊維ス
    ラリーを適用し、抄紙機に沿ったある位置にて第一繊維
    スラリーの上側表面に別の第二繊維スラリーを適用する
    ことを含む製紙方法であって、 第二繊維スラリーを適用する場合、第一繊維スラリーの
    繊維は、少なくともその上側表面では未だに流動性であ
    り、第一繊維スラリーは87.5〜92.5％の水を含み、第一
    繊維および第二繊維の少なくとも一方はガラス繊維であ
    り、第二繊維スラリーは98.0〜99.9％の水を含み、第二
    繊維スラリーの繊維は第一繊維スラリーの繊維とは異な
    る繊維から本質的に成り、 第二繊維スラリーは、第一繊維スラリーの上側表面を乱
    すように1.5゜〜20゜の角度、第一繊維スラリーの表面
    から１〜50mmの高さおよび第一繊維スラリーに体する速
    度の所定条件下で適用され、第一繊維スラリーおよび第
    二繊維スラリーによりそれぞれ形成される実質的に乱れ
    ていない繊維の２つの紙の層の間に界面層を形成し、 この界面層は、層の全体の厚さの５〜15％であり、双方
    のスラリーの乱れた繊維を含んで成り、 この繊維は、紙の第一層および第二層の少なくとも一方
    の接着強度と少なくとも同じ大きさの強度をもって紙の
    第一層および第二層を一体に結合することを特徴とする
    製紙方法。
  2. 【請求項２】第二繊維スラリーの速度は、第一繊維スラ
    リーの速度の102〜115％である第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】第一繊維スラリーの繊維は、第二繊維スラ
    リーの繊維より細かく、それにより、製造される紙を横
    断して密度勾配が生じる第１項または第２項に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】双方のスラリーの繊維がガラス繊維であ
    り、第一繊維スラリーおよび第二繊維スラリーの繊維
    は、それぞれ異なる太さを有する第３項に記載の方法。
  5. 【請求項５】双方のスラリーは本質的にバインダー無含
    有である第１〜４項のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項６】第二繊維スラリーを適用する第一繊維スラ
    リーの表面からの高さが１〜20mmである第１〜５項のい
    ずれかに記載の方法。
  7. 【請求項７】移動するメッシュに別々にスラリーを適用
    することを含む、第一繊維スラリーの移動する層に所定
    速度で第二繊維スラリーを適用してその上に第二層を形
    成する製紙方法であって、 それぞれのスラリーの繊維は相互に異なり、繊維の少な
    くとも一方はガラス繊維であり、 第二繊維スラリーの適用は、第一繊維スラリーの繊維が
    第一繊維スラリーにおいて流動性であり、第一繊維スラ
    リーが87.5％〜92.5％の水分濃度であり、第二繊維スラ
    リーが99.0〜99.9％の水分濃度である場合に実施され、 また、適用は、2.5゜〜12゜の角度、１〜10mmの第一層
    の表面からの高さにて実施され、水分濃度、角度、高さ
    および第１層に対する速度は、層間の界面にて双方の層
    を乱すように選択され、それにより、第二繊維スラリー
    の適用により形成される紙の界面層の厚さを制御して第
    一層の第一繊維および第二層の第二繊維を混合して結合
    し、第一繊維および第二繊維の性質に関係無く第一層お
    よび第二層の少なくとも一方の接着強度と少なくとも同
    じ大きさの接着強度を界面層にもたらし、第一層および
    第二層の残りの繊維は、界面層を隔てて本質的に乱れて
    いないようにする製紙方法。
  8. 【請求項８】水分を徐々に減少させる抄紙機の移動する
    ウェブまたは網のような基材に所定速度にて第一繊維ス
    ラリーを適用し、抄紙機に沿ったある位置にて第一繊維
    スラリーの上側表面に別の第二繊維スラリーを適用する
    ことを含む製紙方法であって、 第二繊維スラリーを適用する場合、第一繊維スラリーの
    繊維は、少なくともその上側表面では未だに流動性であ
    り、第一繊維スラリーは87.5〜92.5％の水を含み、第一
    繊維および第二繊維の少なくとも一方はガラス繊維であ
    り、第二繊維スラリーは98.0〜99.9％の水を含み、第二
    繊維スラリーの繊維は第一繊維スラリーの繊維とは異な
    る繊維から本質的に成り、 第二繊維スラリーは、第一繊維スラリーの上側表面を乱
    すように1.5゜〜20゜の角度、第一繊維スラリーの表面
    から１〜50mmの高さおよび第一繊維スラリーに対する速
    度の所定条件下で適用され、第一繊維スラリーおよび第
    二繊維スラリーによりそれぞれ形成される実質的に乱れ
    ていない繊維の２つの紙の層の間に界面層を形成する製
    紙方法により製造される紙であって、 界面層は、層の全体の厚さの５〜15％であり、双方のス
    ラリーの乱れて混合して結合した繊維を含んで成り、こ
    の繊維は、紙の第一層および第二層の少なくとも一方の
    接着強度と少なくとも同じ大きさの強度をもって紙の第
    一層および第二層を一体に結合しており、本質点にこれ
    らの繊維のみが存在することを特徴とする紙。
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