JPS59112092A - 紙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】

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」という語の中に、例えばセルロース、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
のウェブが含まれる。 繊紙技術の従来知識では、適当な処理（例えは、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を加えるこ
ともできる。繊維間の相互作用は、機械的かみ合いによ
って、しかし主として繊維が付される処理で形成される
フィブリルおよび繊維に存在する水酸基間の水素結合に
ょ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
繊維ウェブの中および周囲で自己結合マトリックスの形
成を行なう。 固有係合か弱い多くの繊維（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
理によっ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ェブの接着積層°に
よる場合を除いて、ある種の繊維が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
あった。 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って処理されている
かあるいは異なっ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
がわかっている。１つの層は、通常他の層より強い。繊
維が各層で異なっている場合、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った材料を持つ場
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
ティング剤またはサイズ剤の塗布のようなウェブの表面
処理によってもたらされる。 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、異なった
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、所望の性質を持たせるためおよ
び紙本体または他の材料の他の表面を作るために、紙自
身の表面層の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に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
ース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「つ、エツト・オン・ウェット」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
スラリーが湿っている間に、第二の繊維は繊維の層間混
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
第一スラリーへ第ニスラリ−を導くことが知られている
。 「ウェット・オン・ウェット」方法の理論的議論は、Ｂ
、ＲａｄｖａｎおよびＡ、　Ｊ、　Ｗｉｌｌｉｓ著　Ｐ
ａｐｅｒＩｎｄｕｓｔｒｙ　　ＣｏｎＥｅｒｅｎｃｅ　
　Ｐａｐｅｒｓ　”　　（１９８２年１０月２６〜２８
日、Ｈａｒｒｏｇａｔｅ、　Ｅｘｈｉｂｉ

【ｉｏｎ　　
ＣｅｎＬｒｅ。 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の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
るという問題に取り組んでいる。 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「Ｃｏａｎｄ
ａ効果」を採択している。このような方法ノ成功は、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。ウェブの繊維
構造に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Ｒａｄｖａｎ及びＷｉ
ｌｌｉｓ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ＩＪ　’がまだ湿ってい
る間に第一スラリーの上に第ニスラリ−を堆積すること
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、第ニスラリ−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ニスラリ−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屡の繊維より高密
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３，３５３，６
８２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牟るガラス繊維
を含み、バインダーを含まない単一層を採用し照。）。 清浄ガスのだのフィルター、例えば空気／＼ フィルター、特にいわゆる「ＨＥＭＡＪ（高効果粒状空
気）フィ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。 電池融離板またはＨＥＰＡフィルターにおいて、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、バイ
ンダーが多すぎると単一構造を形成しないと信じられて
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
フィルターを提供できることは特に有益である。 本発明によれば、通常異なった繊維（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。第一スラリーか繊維Ａを、第ニスラ
リ−が繊維Ｂを有する場合、紙の構造は、層Ａ、界面Ａ
十Ｂ、層Ｂ、それから任惹に界面Ｂ十Ｇ、層Ｃなどであ
る。本発明では、これが、バインタ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
合物が湿った状態で積み上けられ、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ニ
スラリ−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っ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った。 これは、制御された乱れにより、隣接する層間の界面で
繊維か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、界面でよりもずっと弱い２つの隣接
する層における平面に沿っ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
下層に結合しでいる。 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つる。 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、第ニスラリ−
のフローボックスノズルの第一層がである。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速度よりも速い速度で第一スラ
リーへ第ニスラリ−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、かつ濾過効果を減するので、得られる結果
に有害である。バイイダーは、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ってよい。 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一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ってよい）
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ィ
ルター（特にいわゆる［ＨＥＰＡＪフィルター）のよう
なガス清浄フィルターの性質は、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
度および関係にとっ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って決定される。 ２つの層の繊維が似ていなけれは似ていないほど、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、１．５〜２ｏ０、好ましくは２
．５〜１７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、１〜５ｏｒｉｎ、好まし
くは１〜２０ｖｍ、更に好ましくは１〜１０膳である。 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（移動する
。 例えば、ガラス層（例えば、平均直径０．４９〜０、５
８　ｔｔ　ｍのＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　ｌ　Ｑ
　５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
８門の高さから、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〜Ｏ１４８７ｚｍのＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉ
ｌｌｅ　ＩＱ４カラス微細繊維）である場合、各々６．
　Ｏｒｒｖｎ、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Ｍ
％の水を含み、かつ第ニスラリ−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Ｎ％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、初めの
２つの層がある程度圧縮されている時、初めの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って、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５〜１０％、更に通常約ｌ
Ｏ″ｙｏ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（、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。 本発明に従った方法は、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フィルターである空
気フィルターのようなガス清浄フィルター）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ィルターまたは
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
んで成る電池隔離板またはガス清浄フィルターとしての
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勾配を有する紙は、こ
れまで文献中に記述されていなかったものである。 本発明に従った電池隔離板は、隔離板の一体性を要求す
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。 本発明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
異なってよい。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ってよく
、例えば、木材パルプ、綿ならひ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
ベストならひ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）、ポリオレフィン（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）、炭素繊維ならひにポリアミド（例
えば、ナイロン）、特に芳香族ポリアミド（例えば、Ｋ
ｅｖｌａｒ　５ＫｅｖｌａｒはＤｕ　Ｐｏｎｄから市販
されている。）のような合成有機繊維が挙けられる。 反応器より発せられるフッ化水素酸によって反応しない
ので、Ｋｅｖｌａｒは原子力産業において使用するＨＥ
ＰＡフィルターに特に適当である。 本発明に従っ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
リアミドまたはポリオレフィン）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ｊ−
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２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
フィルターは、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って、各々
の層の厚さにおいて異なっていてよい。 完全にガラスから作った場合、紙は特に適当な電池隔離
板またはＨＥＰＡフィルターを供給する。 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　Ｍａｎｖｉ
ｌｌｅ　１００微細繊維（平均直径０．２〜０．２９μ
ｍを有する。）ぐらいに細が（でよ（、一方、粗い層に
おけるガラスはＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　「Ｃｈ
ｏｐ　Ｐａｋ　Ｊ繊維（長さ約１２．７または６．３＋
＋＋ｍ、太典型的に、電池隔離膜は、平均坪量６０〜２
４０り／イを有し、２つの層、即ち、例えばＪｏｈｎｓ
Ｍａｎｖｉｌｌｅ　ｌ　１２および１１０微細繊維（平
均直径各々、２．６〜３．８および２．１７〜３．１０
　μｍ）の粗い層、およびＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌ
ｅ　Ｉ　Ｑ　８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、酸化並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　４
７５または７５３）であってよい。 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（ｐｒａｍｍａ
＠ｅ）　５０〜２５０　Ｆ　／−ｄ　の耐酸ガラス微細
繊維の構成物、 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（９ｒａｍｍａグｅ
）５〜ｊ００Ｆ／７ｙ１″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）を伴っ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、（ａｌ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 （ｂｌ隔離板の単位重量当りかなり多重の電解液を吸収
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
っ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裏構造。 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、バインク二または機械的補
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フィルターは、平均重量／単位面積６
０〜１１０　Ｐ／ｄを有し、２つの層、即ち、例えばＪ
ｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌ　ｅ　１１２微細繊維（平均
直径２．６〜３．８μｍ）の粗い層、およびＪｏｈｎｓ
Ｍａ−ｎｖｉｌｌｅ　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
、少量の酸化並塩を含む硼珪酸ガラス（例えば、Ｊ　ｏ
ｈｎｓ　Ｍａｎｖｉ　］　ｌ　ｅ４７５）であってよい
。 本発明の態様である２層ＨＥＰＡフィルターは、（ａ）
層（１）−公称直径０．３μｍのガラス微細繊維５０〜
１００％、合成有機繊維０〜５０％、好ましくは５〜５
０％、およびアクリル樹脂バインダーＯ〜１０％を有す
るグラムエイジ（ｐｒａｍｍａＦｅ　）　２０〜２００
　Ｆ／イの構成物、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％を有する重さ５〜１００グ／Ｉの構成
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（Ｓ’
ｒａｒｒｌｒｌｌａｌｉ’ｅ）　１０〜１００Ｆ／ｄ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％を有するダラムエイジ（グｒａｍｍａグｅ）　
　　５〜１００ｖ／７７１″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Ｈ，Ｅ
ＰＡフィルターは、ガラス繊維の均質な混合物である従
来フィルターに比較して、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、氷晶は、いわゆる「プレフィルタ−」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、連続した細が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、氷晶は、更に効果的なデプス（ｄｅｐｔｈ）濾過を
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ィルター／プレフィルタ−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）、
複密度フィ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ィルタ−によす防護されて
いるので、フィ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、高価な細かい繊維の
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機械
の概略図、 第２図は、第ニスラリ−を適用するフローボックスノズ
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
ウェブ（または「網」）４の上にスラリーを堆積させる
従来のフローボックスノズル３を有している。水は、こ
れから、再使用／処理のだめの水溜め６へ従来どおり排
水される。網に沿う選択した場所に、第二フローボック
ス７を配置し、第二のヘッダーから別のスラリーを供給
する。声−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ックスノズル８の高さ
に依存する（第ニスラリ−投入時ζ０既知の濃度ヲ有す
る層５の上表面へ第二フローボックスノズル８から直接
第二スラＩＪ−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■□、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、および両層間の界面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ニスラリ−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つにつなくように考えてよい。 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、第三フローボックス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９０ｆｏ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、本発明を史に詳しく説明する。 実施例１ 細土の木材パルプの製造ニー 第一スラリーを綿繊維から、第ニスラリ−を木材パルプ
から作った。第一スラリーを網上に走らぜ、その含水量
が９０％である場所で、第ニスラリ−を第二ノズルによ
り第一スラリ−」−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
の第ニスラリ−濃度は９９．５％含水であった。 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 錦上のガラス繊維の製造ニー 第一スラリーを綿繊維から、第ニスラリ−をＪＯＩＩＩ
ＩＳ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　１０４ガラス微細繊維から作
った。 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、第ニスラリ−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１１は１０Ｈｎてあり、角度αは約Ｃであ
り、速度ｖ２は第一層の速度■１より約５％大きくした
。接触時の第ニスラリ−濃度は９９，６％含水であった
。 凝集した２層の紙は、従来の乾燥および圧縮段階の後（
こ形成され、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からの繊維か
混合しかつ無配向になる中間層］Ｏが示された。層］Ｏ
の厚さは、紙の厚さの約１０％であった。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、１５で綿繊維へ侵入しているガラス繊維
を示しでいて興味深い。この生成物は、特に］−分に強
靭で、可撓性の液体濾過媒体を与える。 実施例３ 錦上のガラス繊維の製造ニー ガラス繊維がＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　ｌＱ５　
　微細繊維であり、ノズルが第一層の表面から１３調の
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５５０倍の顕微鏡写真を第６図に
示す。 実施例４ カラス上のガラスの製造ニー 第一スラリーをＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｃ　ｌ　Ｑ
　８Ｂ　ガラス微細繊維から、第一スラリーをＪｏｈｎ
ｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ１０４ガラス繊維から作った。第
一スラリーを網上に走らぜ、その含水量か９１．５％で
ある場所で、第ニスラリ−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４ｍであり、角度αは約３°であり
、速度■２は第一スラリーより形成される層の速度■１
　より５または６％大きくした。接触時の第ニスラリ−
濃度は、９９７％含水であった。 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】０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、特に有効なプレフィルタ−（またはデプ
ス（ｄｅｐｔｈ））のフィルター、特ｉ（：ＩＩＥＰＡ
フィルター、または電池隔離板を与える。 実施例５ カラス／ポリエチレン上のガラスの製造ニー第一スラリ
ーをＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉ　ＩＩ　ｅ　ｌ　Ｑ　３　
Ｂガラス微細繊維９０％および５ｏｌｖａｙ　Ｐｕ１ｐ
ｃｘポリ工チレン繊維１０％から、第ニスラリ−をＪｏ
ｈｎｓ　Ｍａｎｖｉ　Ｉ　１ｅ１０４カラス微細繊維か
ら作ること以外は実施例４をくり返した。 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
り太きいという意味で、紙の２つの層の分離は不可能で
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
混合しかつ無配向となる中間層１０か示された。 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ィルターを得た。 実施例６ ポリエステル上のガラスの製造ニー 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、同様番
こ満足できる結果を得た。 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フィ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った： 装置 １、　Ｂｌａｃｋ　Ｃｌａｗｓｏｎ　８フイー）　ＨＣ
ＶＴ　Ｔｉ１ｅ　　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Ｗｅｓｔｉｎｐｈｏｕｓｅ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５ｅｎｔｉｌｅチエスト。 ３．３６インチの長網上に設置されるＢｌａｃｋＣｌ−
ａｗｓｏｎ　Ｓ　ｅｃｏｎｄａｒｙ　　フローボックス
。 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フイ一ト／分の速度で
作動する様に設計された５ａｎｄｙ　ＨｉｌｌＣｏｒｐ
ｏｒａｔ　ｉｏｎ　　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ひ
にディストリビュータ−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）
のヘッドホックス。１５フイートの長さの台において３
インチ傾斜させ調節できる長網台。プレス部は２つの主
要プレスから成っており、第一プレスは、真直に通過す
る平面プレスであり、第ニブレスは、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（ｓｔｏ
ｎｉｔｅ）カバーを有する鋳鉄で出来ている。１つのス
ムーズなプレスは、真直に通過する進行を有する。乾燥
部は、完全に鋳造の軸受は部を有する５つのドライヤー
および下部ならびに上部の第１の部分上にある２つのフ
ェルトドライヤーの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あわせには、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った。カレンダースタッ
クは、蒸気のためにくり抜かれた中間ロール８本から成
っている。各ロールは、冷硬鉄で出来ていて、精密に削
られ、耐摩擦〆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インチまで巻き取れる直径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ガロンの第ニスドックチ
ェストまたは２つの第一ストックチェストへポンプで入
れ、所定の濃度およびｐＨに調節した。 製紙 主システム 長網ウェットエンドを、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
、マシンチェストからファンポンプへと送り、ファンポ
ンプで網からの白水を所定抄紙り度となる様に加えた。 ファンポンプから、希釈した供給物をＦｏｘｂｏｒｏ流
阻コントローラー（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ッドボックスへ送った。 副システム Ｂｌａｃｋ　Ｃｌａｗｓｏｎ第二フローホックスを第四
ホイルボックスの上に設置し、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ガロンのストックチェストからフロ
ーボックスへポンプで送った。 シートに圧がかからない様に、第一プレスの端にテープ
を貼った。 全ドライヤー、罐を、試験の間、フェルトでおおった。 全実施例において、角度４°１５で、高さ１０胡から第
ニスラリ−を第一スラリーへ適用した。第一層の速度よ
り約８％速い速度で第ニスラリ−を流出した。 実施例７（ＨＥＰＡフィルター） 供給物 第−スラリ−ニー ９０％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌ　ｅガラス１１２
微細繊維（平均太さ２６〜３．８μｎｌ）タイプ４７５
（少量の酸化亜鉛を含む硼珪酸ガラス）。 １０％ノＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　Ｃｈｏｐ　Ｐ
ａｋ　Ａ　２０　Ｂ　Ｇ　”’ガラス繊維（平均太さ１
５μｍ）。 第ニスラリ−に接する時の水含Ｊｌ：９３．３２％０第
一層の坪量：５４！ｉ！／靜。 第ニスラリ−ニー １００　％　ノＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅガラス１
０４微細繊維（平均太さ０．３４〜０．４８　μｍ　）
タイプ４７５゜水含Ｍ：９９．７６５幅。 第二層の坪量：２６！？／戻。 実施例８　（ＨＥＰＡフィルター） 供給物 第−スラリ−ニー ９０％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅガラス１］０微
細繊維（平均太さ２．１７〜３．１０　μｍ　）タイプ
４７５゜１０％ノＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　Ｃｈ
ｏｐ　Ｐａｋ　Ａ２０　ＢＣ−ガラス繊維。 第ニスラリ−に接する時の水含ｉ：９４．３７％。 第一層の坪量：５２グ／イ。 第ニスラリ−ニー １００％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅガラス１００
微細繊維（平均太さ０．２〜０．２９μｍ）タイプ４７
５゜水含量：９９．７６５％。 第二層の坪量：２６Ｐ／弁。 これは、特に有効なＨＥＰＡフィルターを与え、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ｇ（ＨＥＰＡフィルター） 供給物 第−スラリ−ニー ９０％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖ　ｉ　１１　ｅガ７ス１
１．０微細繊維（平均太さ、２．１７〜３．１０　μｍ
　）タイプ４７５゜１０％（７）　Ｊｏｈｎｓ　Ｍａｎ
ｖｉｌｌｅ　Ｃ：ｈｏｐ　Ｐａｋ　Ａ２０　ＢＣユカラ
ス繊維（平均太さ１５μｍ）。 第ニスラリ−に接する時の水含ｉｉ’ｉ：９３．７２％
。 第一層の坪量：　５５９／イ。 第ニスラリ−゛− １００％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅガラス１０６
微細繊維（平均太さ０．４９〜０．５８μｍ）。 水含１社：９９．７６９％。 第二層の坪量、２９り／イ。 実施例ＩＯ（電池隔離板） 供給物 第−スラリ−ニー ９０％のＪｏｂｎｓ　Ｍａｎｖｉ　Ｉｌｅガラス１１０
微細繊維タイプ４７５゜ １０％（１）Ｊｏｔｕ、ｓ　Ｍａｎｖｉｌｌ。。ｈｏｐ
　Ｐａｋ　Ａ２０　Ｂ（１：　’カラス繊維。 第ニスラリ−に接する時の水含Ｈ：ｃ＋４．４１％。 第一層の坪量ニア５グ／イ。 第ニスラリ−ニー ］、　ＯＯ％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅガラス１
０８Ａ微細繊維（平均太さ０．５９〜０．８８　μｍ　
）　　タイプ７５３（酸化亜塩無含有硼珪酸ガラス）。 含水量：９９．７５５％。 第二層の坪量：３０Ｐ／扉。 実施例１１（電池隔離板） 供給物 第−スラリ−ニー ９０％ｃ７）　Ｊｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅカラス１
１０微細繊維タイプ４７５゜ １０％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉｌｌｅ　Ｃｈｏｐ　Ｐ
ａｋ　Ａ２０　ＢＣ−ガラス繊維。 第ニスラリ−に接する時の水含Ｊｉ：９１．６０％。 第一層の坪量：１５５Ｆ／靜。 第ニスラリ−ニー １００％のＪｏｈｎｓ　Ｍａｎｖｉ　ＩＩ　ｅガラス１
０８Ａ微細繊維タイプ４７５゜ 水含量：９９．７５２％。 第二層の坪量：４０グ／扉。 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った。引っ張っ
た紙は、引き離され、どこで剥離が起きるかを決めるた
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った。

【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、第ニスラリ−を適用するフローボックスノズ
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・・・フローボックスノズル、４
・・・ウェブ、５・・・湿潤繊維層、７・・・第２フロ
ーボツクス、８・・・フローボックスノズル、１０・・
・界面、１１・・・吸引ベルト、１２・・・乾燥ローラ
ー、１３・・・第三フローボックス。 特許出願人　ホワットマン惨リープ・エンジェル−パブ
リック・リミテッド・カンパニー 代　理　人　弁理士　青山葆　（外２名）手続補正書（
ＩＭ５ａ） 昭和５８年１２．、月］９［］ 特許庁　長官　殿 」　事件の表示 昭和５８年特許願第　２１７０４４　　　　号２発明の
名称 紙およびその製造方法 ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　イギリス国ゲント　エムイー１４２エルイー、メ
イドストーン、スプリングフィールド・ミル（番地の表
示なし） ４代理人 ５補正命令の日付　二　自　発

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第一スラリーが第ニスラリ−より流動性が少なく、
   両方の層が大部分流動性である濃度を有する時、第一ス
   ラリーへ第ニスラリ−を適用し、該適用は第一および第
   二層の表面間の界面でのみ乱れを生じる様に行い、層間
   の界面での前記乱れの程度およびこれによる界面部での
   混合ならびに結合の程度を制御するためおよびスラリー
   材料の性質に関係なく層を一体に結合するため第ニスラ
   リ−を適用する様な第一層に対しての角度、高さおよび
   速度条件下で第ニスラリ−の適用を行なうことを含んで
   成る製紙方法。 ２、第一層面に対して１．５〜２０°の角度に設定した
   ７Ｄ−ボックスノズルから第り層へ第ニスラリ−を適用
   する第１項に記載の方法。 ３、第一層表面から１〜５０履の高さに設定したフロー
   ボックスノズルから第一層へ第ニスラリ−を適用する第
   １項に記載の方法。 ４、第一層の速度の１０２〜１１５ｆｏの速度でノズル
   の下へ第ニスラリ−が流出する様にフローホックスノズ
   ルから第一層へ第ニスラリ−を適用する第１項に記載の
   方法。 ５、第ニスラリ−適用時、第一層が水含有量８０〜９５
   ｆｏを、第二層が水含有量９８〜９９９％を有する第１
   項に記載の方法。 ６、第ニスラリ−適用時、第一層が水含有量８９〜９１
   ％、第二層が水含有ｉ　９９．（）−９９，８％を有す
   る第５項に記載の方法。 ７、前記第一および第ニスラリ−の一方か、前記第一お
   よび第ニスラリ−の他方の繊維より細かい繊維を含み、
   これにより生成する紙を横断して密度勾配が生じる第１
   項に記載の方法。 ８、それぞれのスラリーが本質的にバインダー無含有で
   ある第１項に記載の方法。 ９、第一スラリーが第ニスラリ−より流動性が少なく、
   両方の層が大部分流動性である濃度を有する時、第一ス
   ラリーへ第ニスラリ−を適用し、該適用は第一および第
   二層の表面間の界面でのみ乱れを生じる様に行い、層間
   の界面での前記乱れの程度およびこれによる界面部での
   混合ならびに結合の程度を制御するためおよびスラリー
   材料の性質に関係なく層を一つに結合するため第ニスラ
   リ−を適用する様に第一層に対しての角度、高さおよび
   速度条件下で第ニスラリ−の投入を行なうことより形成
   される紙。 １０、第一繊維の第一層ならびに第一繊維と異なる第二
   繊維の第二層、および前記第一ならびに第二層を一つに
   結合するのに十分に第一ならびに第二繊維が混合かつ結
   合している層間の界面部を有する紙。 １１、界面での紙の結合強度が、２層の少なくとも１つ
   の層の結合強度より強い第１０項に記載の紙。 １２、少なくとも１つの繊維が非セルロースである第１
   ０項に記載の紙。 １３、非セルロース繊維が、無機繊維および合成有機繊
   維から選択される第１２項に記載の紙。 １４、非セルロース繊維が、ガラス、ポリエステル、ポ
   リアミドおよびポリオレフィン繊維から選択される第１
   ３項に記載の紙。 １５、セルロース繊維を含んで成る１つの層および非セ
   ルロース繊維を含んで成る他の１つの層を有する第１０
   項に記載の紙。 １６、非セルロース繊維はガラス繊維である第１５項に
   記載の紙。 １７、非セルロース繊維を含んで成る隣接する２つの層
   を有する第１０項に記載の紙。 １８隣接する２つの層は、各々が他の繊維と化学的に同
   じであるが、太さが異なっている繊維を含んで成る第１
   ７項に記載の紙。 １９、非セルロース繊維はガラス繊維である第１８項に
   記載の紙。 ２０、前記第一および第二層の一方が、前記第一および
   第二層の他方の繊維より細かい繊維を含み、これにより
   紙は横断方向に密度勾配を有する第１０項に記載の紙。 ２１．２つの層だけを有し、界面部の厚さは紙の厚さの
   ５〜１５ｆｏである第１０項に記載の紙。 ２２第一繊維の第一層ならびに第一繊維と異なる第二繊
   維の第二層、および前記第一ならびに第二層を一つに結
   合するのに十分に第一ならひに第二繊維が混合、結合し
   ている層間の界面部を有する紙において、本質的に前記
   繊維のみが紙中に存在することを特徴とする改良された
   紙。 ２３、第一繊維の第一層ならびに第一繊維と異なる第二
   繊維の第二層、および前記第一ならびに第二層を一つに
   結合するのに十分に第一ならびに第二繊維が混合かつ結
   合している層間の界面部を有し、前記第一ならびに第二
   層の一方が前記第一ならひに第二層の他方における繊維
   より細かい繊維を含み、これより密度勾配を有する紙を
   含んで成る電池隔離板。 ２４、第一繊維の第一層ならびに第一繊維と異なる第二
   繊維の第二層、および前記第一ならびに第二層を一つに
   結合するのに十分に第一ならびに第二繊維が混合かつ結
   合している層間の界面部を有し、前記第一ならび゛に第
   二層の１つが他の前記第一ならびに第二層における繊維
   より細かい繊維を含み、これより密度勾配を有する紙を
   含んで成るガス清浄フィルター。 ２５、本質的にバインダーを含まない第１０項に記載の
   紙。