(57)【要約】  本発明の課題は、シリカおよび／またはアルミナによって高被覆率で被覆された複合繊維を製造する技術を提供することである。  繊維を含む反応液のｐＨを４．６以下に維持しながら繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成することによって、シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に高被覆率で付着した複合繊維を製造することができる。
2019163659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維の製造方法であって、
繊維を含む反応液のｐＨを４．６以下に維持しながら繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成することを含む、上記方法。
【請求項２】
前記繊維が、セルロース繊維、合成繊維、半合成繊維または再生繊維である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか１つ以上と珪酸アルカリ塩を用いてシリカおよび／またはアルミナを合成する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
硫酸もしくは硫酸アルミニウムおよび珪酸ナトリウムを用いて合成する、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナの平均一次粒子径が１００ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成する前に、前記繊維を叩解することを含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法により製造した複合繊維を含有するスラリーから、抄紙機を用いて連続的にシートを形成させることを含む、シートの製造方法。
【請求項９】
シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維であって、
繊維表面の３０％以上が、シリカおよび／またはアルミナの無機粒子によって被覆されている、上記複合繊維。
【請求項１０】
繊維表面に付着したシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、請求項９に記載の複合繊維。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の複合繊維を含有するシート、モールド、ボードまたは樹脂。
【請求項１２】
請求項９〜１１のいずれかに記載の複合繊維を含有するセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリカやアルミナと繊維との複合体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリカやアルミナと繊維との複合体を製造する技術として、特許文献１に記載の技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１９９６６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、セルロース繊維などにシリカを多く付着させることは難しく、繊維表面が高被覆率で被覆されている繊維を得ることは容易でなかった。
このような状況に鑑み、本発明者らは、シリカやアルミナによって繊維表面が高被覆率で被覆されている繊維を製造する技術を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、シリカ微粒子と繊維との複合体を開発していたところ、繊維の存在下でｐＨを４．６以下に維持しながらシリカやアルミナを合成することによって、シリカやアルミナと繊維との複合体を効率的に製造できることを見いだし、本発明を完成するに至った。【０００６】
すなわち、本発明は、これに制限されるものでないが、以下の発明を包含する。
（１）  シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維の製造方法であって、繊維を含む反応液のｐＨを４．６以下に維持しながら繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成することを含む、上記方法。
（２）  前記繊維が、セルロース繊維、合成繊維または半合成繊維である、（１）に記載の方法。
（３）  無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか１つ以上と珪酸アルカリ塩を用いてシリカおよび／またはアルミナを合成する、（１）または（２）に記載の方法。
（４）  硫酸もしくは硫酸アルミニウムおよび珪酸ナトリウムを用いて合成する、（１）〜（３）のいずれかに記載の方法。
（５）  繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナの平均一次粒子径が１００ｎｍ以下である、（１）〜（４）のいずれかに記載の方法。
（６）  繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、（１）〜（５）のいずれかに記載の方法。
（７）  繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成する前に、前記繊維を叩解することを含む、（１）〜（６）のいずれかに記載の方法。
（８）  （１）〜（７）のいずれかに記載の方法により製造した複合繊維を含有するスラリーから抄紙機を用いて連続的にシートを形成させることを含む、シートの製造方法。
（９）  シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維であって、繊維表面の３０％以上が、シリカおよび／またはアルミナの無機粒子によって被覆されている、上記複合繊維。
（１０）  繊維表面に付着したシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、（９）に記載の複合繊維。
（１１）  （９）または（１０）に記載の複合繊維を含有するシート、モールド、ボードまたは樹脂。
（１２）  （９）〜（１１）のいずれかに記載の複合繊維を含有するセメント組成物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、シリカやアルミナによって繊維表面が高被覆率で被覆されている繊維を製造することができる。また、前記複合繊維をシートに含有することで、良好な難燃性を有するシートを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、サンプル１の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図２】図２は、サンプル２の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図３】図３は、サンプル３の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図４】図４は、サンプル４の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図５】図５は、サンプル５の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図６】図６は、サンプル６の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図７】図７は、サンプル７の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図８】図８は、サンプル８の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図９】図９は、サンプル９の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図１０】図１０は、サンプル１０の電子顕微鏡写真である（倍率：左１万倍、右５万倍）。
【図１１】図１１は、本発明の実験例で用いた反応装置を示す概略図である。
【図１２】図１２は、実験２で燃焼性を評価したサンプルの写真である。
【図１３】図１３は、実験３−１（１）で脱水したサンプルの写真である（倍率：１万倍）。
【図１４】図１４は、サンプルＡの電子顕微鏡写真である（倍率：１万倍）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明においては、繊維を含有する反応液においてシリカおよび／またはアルミナを合成することによって、シリカやアルミナの微粒子と繊維との複合体（複合繊維）を製造する。
【００１０】
シリカおよび／またはアルミナ
本発明によれば、平均粒子径の小さいシリカおよび／またはアルミナを繊維と複合体化することができる。本発明に係る複合体を構成するシリカおよび／またはアルミナ微粒子の平均一次粒子径は１μｍ未満であるが、平均一次粒子径を５００ｎｍ未満、２００ｎｍ未満、さらには１００ｎｍ以下とすることもできる。また、シリカおよび／またはアルミナ微粒子の平均一次粒子径は１０ｎｍ以上とすることも可能である。一つの態様において、繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナは非晶質の物質であるため、結晶性の多孔質アルミノケイ酸塩のであるゼオライトとは異なる。
【００１１】
また、本発明で得られるシリカおよび／またはアルミナは、微細な一次粒子が凝集した二次粒子の形態を取ることもあり、熟成工程によって用途に応じた二次粒子を生成させることができるし、粉砕によって凝集塊を細かくすることもできる。粉砕の方法としては、ボールミル、サンドグラインダーミル、インパクトミル、高圧ホモジナイザー、低圧ホモジナイザー、ダイノーミル、超音波ミル、カンダグラインダ、アトライタ、石臼型ミル、振動ミル、カッターミル、ジェットミル、離解機、叩解機、短軸押出機、２軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。
【００１２】
本発明によって得られた複合繊維は、種々の形状で用いることができ、例えば、粉体、ペレット、モールド、水性懸濁液、ペースト、シート、その他の形状にして用いることができる。また、複合繊維を主成分として他の材料と共にモールドや粒子・ペレットなどの成形体にすることもできる。乾燥して紛体にする場合の乾燥機についても特に制限はないが、例えば、気流乾燥機、バンド乾燥機、噴霧乾燥機などを好適に使用することができる。
【００１３】
本発明の複合繊維を構成する無機微粒子の平均粒子径や形状等は、電子顕微鏡による観察により確認することができる。さらに、無機微粒子を合成する際の条件を調整することによって、種々の大きさや形状を有する微粒子を繊維と複合体化することができる。
【００１４】
本発明によって得られた複合繊維は、種々の用途に用いることができる。これに限定されるものではないが、例えば、紙、繊維、セルロース系複合材料、フィルター材料、塗料、プラスチックやその他の樹脂、ゴム、エラストマー、セラミック、ガラス、タイヤ、建築材料（アスファルト、アスベスト、セメント、ボード、コンクリート、れんが、タイル、合板、繊維板、化粧板、天井材、壁材、床材、屋根材など）、各種担体（触媒担体、医薬担体、農薬担体、微生物担体など）、吸着剤（不純物除去、消臭、除湿など）、しわ防止剤、粘土、研磨材、摩擦材、改質剤、補修材、断熱材、耐熱材、放熱材、防湿材、撥水材、耐水材、遮光材、シーラント、シールド材、防虫剤、接着剤、インキ、化粧料、医用材料、自動車部材、ペースト材料、変色防止剤、電波吸収材、絶縁材、遮音材、インテリア材、防振材、半導体封止材、放射線遮断材、難燃材料等のあらゆる用途に広く使用することができる。また、前記用途における各種充填剤、コーティング剤などに用いることができる。このうち、建築材料、摩擦材、断熱材、難燃材料が好ましい。
【００１５】
本発明の複合繊維は、製紙用途に適用しやすく、例えば、印刷用紙、新聞紙、インクジェット用紙、ＰＰＣ用紙、クラフト紙、上質紙、コート紙、微塗工紙、包装紙、薄葉紙、色上質紙、キャストコート紙、ノンカーボン紙、ラベル用紙、感熱紙、各種ファンシーペーパー、水溶紙、剥離紙、工程紙、壁紙用原紙、不燃紙、難燃紙、積層板原紙、バッテリー用セパレータ、クッション紙、トレーシングペーパー、含浸紙、ＯＤＰ用紙、建材用紙、化粧材用紙、封筒用紙、テープ用紙、熱交換用紙、化繊紙、減菌紙、耐水紙、耐油紙、耐熱紙、光触媒紙、化粧紙（脂取り紙など）、各種衛生紙（トイレットペーパー、ティッシュペーパー、ワイパー、おむつ、生理用品等）、たばこ用紙、板紙（ライナー、中芯原紙、白板紙など）、紙皿原紙、カップ原紙、ベーキング用紙、研磨紙、合成紙などが挙げられる。すなわち、本発明によれば、一次粒子径が小さくかつ粒度分布の狭い無機粒子と繊維との複合体を得ることができるため、２μｍ超の粒子径を有していた従来の無機填料とは異なった特性を発揮させることができる。更には、単に無機粒子を繊維に単に配合した場合と異なり、無機粒子を繊維と複合体化しておくと、無機粒子がシートに歩留易いだけでなく、凝集せずに均一に分散したシートを得ることができる。本発明における無機粒子は、好ましい態様において、繊維の外表面・ルーメンの内側に定着するだけでなく、ミクロフィブリルの内側にも生成することが電子顕微鏡観察の結果から明らかとなっている。
【００１６】
また、本発明によって得られるシリカおよび／もしくはアルミナの複合繊維を使用する際には、一般に無機填料及び有機填料と呼ばれる粒子や、各種繊維を併用することができる。例えば、無機填料として、炭酸カルシウム（軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム）、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー（カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン）、タルク、酸化亜鉛、ステアリン酸亜鉛、二酸化チタン、ケイ酸ナトリウムと鉱酸から製造されるシリカ（ホワイトカーボン、シリカ／炭酸カルシウム複合体、シリカ／二酸化チタン複合体）、白土、ベントナイト、珪藻土、硫酸カルシウム、ゼオライト、脱墨工程から得られる灰分を再生して利用する無機填料および再生する過程でシリカや炭酸カルシウムと複合体を形成した無機填料などが挙げられる。炭酸カルシウム−シリカ複合物としては、炭酸カルシウムおよび／または軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物以外に、ホワイトカーボンのような非晶質シリカを併用しても良い。有機填料としては、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子、アクリルアミド複合体、木材由来の物質（微細繊維、ミクロフィブリル繊維、粉体ケナフ）、変性不溶化デンプン、未糊化デンプンなどが挙げられる。繊維としては、セルロースなどの天然繊維はもちろん、石油などの原料から人工的に合成される合成繊維、さらには、レーヨンやリヨセルなどの再生繊維（半合成繊維）、さらには無機繊維などを制限なく使用することができる。天然繊維としては上記の他にウールや絹糸やコラーゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。セルロース系の原料としては、パルプ繊維（木材パルプや非木材パルプ）、バクテリアセルロースが例示され、木材パルプは、木材原料をパルプ化して製造すればよい。木材原料としては、アカマツ、クロマツ、トドマツ、エゾマツ、ベニマツ、カラマツ、モミ、ツガ、スギ、ヒノキ、カラマツ、シラベ、トウヒ、ヒバ、ダグラスファー、ヘムロック、ホワイトファー、スプルース、バルサムファー、シーダ、パイン、メルクシマツ、ラジアータパイン等の針葉樹、及びこれらの混合材、ブナ、カバ、ハンノキ、ナラ、タブ、シイ、シラカバ、ハコヤナギ、ポプラ、タモ、ドロヤナギ、ユーカリ、マングローブ、ラワン、アカシア等の広葉樹及びこれらの混合材が例示される。木材原料をパルプ化する方法は、特に限定されず、製紙業界で一般に用いられるパルプ化法が例示される。木材パルプはパルプ化法により分類でき、例えば、クラフト法、サルファイト法、ソーダ法、ポリサルファイド法等の方法により蒸解した化学パルプ；リファイナー、グラインダー等の機械力によってパルプ化して得られる機械パルプ；薬品による前処理の後、機械力によるパルプ化を行って得られるセミケミカルパルプ；古紙パルプ；脱墨パルプ等が挙げられる。木材パルプは、未晒（漂白前）の状態であってもよいし、晒（漂白後）の状態であってもよい。非木材由来のパルプとしては、綿、ヘンプ、サイザル麻、マニラ麻、亜麻、藁、竹、バガス、ケナフ等が例示される。木材パルプ及び非木材パルプは、未叩解及び叩解のいずれでもよい。合成繊維としてはポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、半合繊維としてはレーヨン、アセテートなどが挙げられ、無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、各種金属繊維などが挙げられる。以上について、これらは単独でも２種類以上の組み合わせで用いても構わない。
【００１７】
複合繊維の合成
本発明においては、シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維を製造するにあたって、繊維を含む反応液のｐＨを４．６以下に維持しながら繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成する。本発明によって、繊維表面がよく被覆された複合繊維が得られる理由の詳細は完全には明らかになっていないが、ｐＨを低く維持することによって３価のアルミニウムイオンへの電離率が高くなるため、被覆率や定着率が高い複合繊維が得られると考えられる。
【００１８】
本発明に係る複合繊維（複合体）の製法においては、液体を噴射させながら、繊維の存在下でシリカおよび／またはアルミナを合成してもよい。また、本発明においては、液体を噴射することによってキャビテーションを発生させてもよい。本発明においてキャビテーションとは、流体の流れの中で圧力差により短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象であり、空洞現象とも言われる。キャビテーションによって生じる気泡（キャビテーション気泡）は、流体の中で圧力がごく短時間だけ飽和蒸気圧より低くなったとき、液体中に存在する１００ミクロン以下のごく微小な「気泡核」を核として生じる。
【００１９】
本発明においてキャビテーション気泡は、公知の方法によって反応容器内に発生させることができる。例えば、流体を高圧で噴射することによってキャビテーション気泡を発生させること、流体内で高速で攪拌することによってキャビテーションを発生させること、流体内で爆発を生じさせることによってキャビテーションを発生させること、超音波振動子によってキャビテーションを発生させること（バイブトラリー・キャビテーション）などが考えられる。
【００２０】
特に本発明においては、キャビテーション気泡の発生と制御が容易なため、流体を高圧で噴射することによってキャビテーション気泡を発生させることが好ましい。この態様では、ポンプなどを用いて噴射液体を圧縮し高速でノズルなどを介して噴射することによって、ノズル近傍での極めて高いせん断力と急激な減圧による液体自体の膨張と同時にキャビテーション気泡が発生する。流体噴流による方法は、キャビテーション気泡の発生効率が高く、より強力な崩壊衝撃力を持つキャビテーション気泡を発生させることができる。本発明においては、炭酸カルシウムを合成する際に制御されたキャビテーション気泡を存在させるものであって、流体機械に自然発生的に生じる制御不能の害悪をもたらすキャビテーション気泡と明らかに異なる。
【００２１】
本発明においては、原料などの反応溶液をそのまま噴射液体として噴射することもできるし、反応容器内に何らかの流体を噴射することもできる。液体噴流が噴流をなす流体は、流動状態であれば液体、気体、粉体やパルプ等の固体の何れでもよく、またそれらの混合物であってもよい。更に必要であれば上記の流体に、新たな流体として、炭酸ガスなど、別の流体を加えることができる。上記流体と新たな流体は、均一に混合して噴射してもよいが、別個に噴射してもよい。
【００２２】
液体噴流とは、液体または液体の中に固体粒子や気体が分散あるいは混在する流体の噴流であり、パルプや無機物粒子のスラリーや気泡を含む液体噴流のことをいう。ここで云う気体は、キャビテーションによる気泡を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明におけるキャビテーションの条件は、上述したキャビテーション数σが０．００１以上０．５以下であることが望ましく、０．００３以上０．２以下であることが好ましく、０．０１以上０．１以下であることが特に好ましい。キャビテーション数σが０．００１未満である場合、キャビテーション気泡が崩壊する時の周囲との圧力差が低いため効果が小さくなり、０．５より大である場合は、流れの圧力差が低くキャビテーションが発生し難くなる。
【００２４】
また、ノズルまたはオリフィス管を通じて噴射液を噴射してキャビテーションを発生させる際には、噴射液の圧力（上流側圧力）は２ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下がより好ましい。上流側圧力が０．０１ＭＰａ未満では下流側圧力との間で圧力差を生じ難く作用効果は小さい。また、３０ＭＰａより高い場合、特殊なポンプ及び圧力容器を必要とし、消費エネルギーが大きくなることからコスト的に不利である。一方、容器内の圧力（下流側圧力）は静圧で０．００５ＭＰａ以上０．９ＭＰａ以下が好ましい。また、容器内の圧力と噴射液の圧力との比は０．００１〜０．５の範囲が好ましい。
【００２５】
本発明において、キャビテーション気泡が発生しないような条件で噴射液を噴射して無機粒子を合成することもできる。具体的には、噴射液の圧力（上流側圧力）を２ＭＰａ以下、好ましくは１ＭＰａ以下とし、噴射液の圧力（下流側圧力）を開放し、０．０５ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２６】
噴射液の噴流の速度は１ｍ／秒以上２００ｍ／秒以下の範囲であることが望ましく、２０ｍ／秒以上１００ｍ／秒以下の範囲であることが好ましい。噴流の速度が１ｍ／秒未満である場合、圧力低下が低く、キャビテーションが発生し難いため、その効果は弱い。一方、２００ｍ／秒より大きい場合、高圧を要し特別な装置が必要であり、コスト的に不利である。
【００２７】
本発明におけるキャビテーション発生場所は、微粒子を合成する反応容器内に発生させればよい。また、ワンパスで処理することも可能であるが、必要回数だけ循環することもできる。さらに複数の発生手段を用いて並列で、あるいは順列で処理することができる。
【００２８】
キャビテーションを発生させるための液体の噴射は、大気開放の容器の中でなされても良いが、キャビテーションをコントロールするために圧力容器の中でなされるのが好ましい。
【００２９】
本発明において、反応液のｐＨは、珪酸アルカリ塩を出発物質に用いた場合反応開始時は塩基性側であり、無機酸やアルミニウム塩を出発物質に用いた場合は酸性であるが、反応が進行するにしたがって中性に変化する。したがって、反応液のｐＨをモニターすることによって反応を制御することができる。
【００３０】
本発明では、液体の噴射圧力を高めることで、噴射液の流速が増大し、これに伴って圧力が低下し、より強力なキャビテーションを発生させることができる。また、反応容器内の圧力を加圧することで、キャビテーション気泡が崩壊する領域の圧力が高くなり、気泡と周囲の圧力差が大きくなるため気泡は激しく崩壊し衝撃力を大きくすることができる。また、炭酸ガスなどのガスを導入する場合は、ガスの溶解と分散を促進することができる。反応温度は０℃以上９０℃以下であることが好ましく、特に１０℃以上６０℃以下であることが好ましい。一般には、融点と沸点の中間点で衝撃力が最大となると考えられることから、水性溶液の場合、５０℃前後が好適であるが、それ以下の温度であっても、蒸気圧の影響を受けないため、上記の範囲であれば高い効果が得られる。
【００３１】
本発明においては、界面活性剤を添加することでキャビテーションを発生させるために必要なエネルギーを低減することができる。使用する界面活性剤としては、公知または新規の界面活性剤、例えば、脂肪酸塩、高級アルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、高級アルコール、アルキルフェノール、脂肪酸などのアルキレンオキシド付加物などの非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、陽イオン界面活性剤、両性界面活性剤などが挙げられる。これらの単一成分からなるものでも、２種以上の成分の混合物でも良い。添加量は噴射液及び／または被噴射液の表面張力を低下させるために必要な量であればよい。
【００３２】
反応条件
本発明においては、繊維の存在下で、アルミナおよび／またはシリカを合成すればよい。反応の出発物質として無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか１つ以上を用いた場合、珪酸アルカリ塩を添加して合成する。出発物質として珪酸アルカリ塩を用い、無機酸もしくはアルミニウム塩のいずれか１つ以上を添加して合成することもできるが、無機酸および／もしくはアルミニウム塩を出発物質として用いた場合の方が、生成物の繊維への定着は良好である。本発明で得られるシリカおよび／またはアルミナの複合繊維は、電気炉で５２５℃、２時間焼いた灰を蛍光Ｘ線回折で測定した結果のＳｉ／Ａｌが４以上となる。好ましくは４〜３０、さらに好ましくは４〜２０、より好ましくは４〜１０である。また、本発明で得られるシリカおよび／またはアルミナは非晶質の物質であるため、同灰をＸ線回折で測定した時に結晶質に由来する明確なピークが検出されない。無機酸としては特に限定されるものではなく、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等を用いることができる。これらの中でもコストおよびハンドリングの点から硫酸が特に好ましい。アルミニウム塩としては、硫酸バンド、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ミョウバン、カリミョウバン等が挙げられ、中でも硫酸バンドを好適に用いることができる。珪酸アルカリ塩としては、珪酸ナトリウムもしくは珪酸カリウムなどが挙げられるが、入手しやすいため珪酸ナトリウムが好適である。珪酸とアルカリのモル比はいずれでも良いが、一般に３号珪酸として流通しているものはＳｉＯ2:Ｎａ2Ｏ＝３〜３．４：１程度のモル比のものであり、これを好適に用いることができる。本発明においては、懸濁液などの調製などに水を使用するが、この水としては、通常の水道水、工業用水、地下水、井戸水などを用いることができる他、イオン交換水や蒸留水、超純水、工業廃水、炭酸化工程で得られた水を好適に用いることできる。
【００３３】
また本発明においては、反応液を循環させて使用することができる。このように反応液を循環させることにより、反応効率を上げ、複合体を効率よく得ることが容易になる。
【００３４】
本発明の複合体を製造する際には、さらに公知の各種助剤を添加することができる。例えば、キレート剤を炭酸化反応に添加することができ、具体的には、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸などのポリヒドロキシカルボン酸、シュウ酸などのジカルボン酸、グルコン酸などの糖酸、イミノ二酢酸、エチレンジアミン四酢酸などのアミノポリカルボン酸およびそれらのアルカリ金属塩、ヘキサメタリン酸、トリポリリン酸などのポリリン酸のアルカリ金属塩、グルタミン酸、アスパラギン酸などのアミノ酸およびこれらのアルカリ金属塩、アセチルアセトン、アセト酢酸メチル、アセト酢酸アリルなどのケトン類、ショ糖などの糖類、ソルビトールなどのポリオールが挙げられる。また、表面処理剤としてパルミチン酸、ステアリン酸等の飽和脂肪酸、オレイン酸、リノール酸等の不飽和脂肪酸、脂環族カルボン酸、アビエチン酸等の樹脂酸、それらの塩やエステルおよびエーテル、アルコール系活性剤、ソルビタン脂肪酸エステル類、アミド系やアミン系界面活性剤、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、長鎖アルキルアミノ酸、アミンオキサイド、アルキルアミン、第四級アンモニウム塩、アミノカルボン酸、ホスホン酸、多価カルボン酸、縮合リン酸などを添加することができる。また、必要に応じ分散剤を用いることもできる。この分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、アクリル酸−マレイン酸共重合体アンモニウム塩、メタクリル酸−ナフトキシポリエチレングリコールアクリレート共重合体、メタクリル酸−ポリエチレングリコールモノメタクリレート共重合体アンモニウム塩、ポリエチレングリコールモノアクリレートなどがある。これらを単独または複数組み合わせて使用することができる。また、添加のタイミングは特に制限されず、また、このような添加剤は、好ましくは０．００１〜２０％、より好ましくは０．１〜１０％の量で添加することができる。
【００３５】
本発明において反応条件は、特に制限されず、用途に応じて適宜設定することができる。例えば、反応の温度は１０〜１００℃とすることができ、２０〜９０℃とすることが好ましい。反応温度は、反応液の温度を温度調節装置によって制御することができ、温度が低いと反応効率が低下しコストが高くなる一方、９０℃を超えると粗大な粒子が多くなる傾向がある。
【００３６】
また、本発明において反応はバッチ反応とすることもでき、連続反応とすることもできる。一般に、反応後の残存物を排出する便利さから、バッチ反応工程を行うことが好ましい。反応のスケールは特に制限されないが、１００Ｌ以下のスケールで反応させてもよいし、１００Ｌ超のスケールで反応させてもよい。反応容器の大きさは、例えば、１０Ｌ〜１００Ｌ程度とすることもできるし、１００Ｌ〜１０００Ｌや１ｍ3（１０００Ｌ）〜１００ｍ3程度としてもよい。
【００３７】
さらに、反応は、反応懸濁液のｐＨをモニターすることにより制御することができ、反応液のｐＨプロファイルに応じて、例えばｐＨ２〜１０、好ましくはｐＨ３〜９、より好ましくはｐＨ４〜８のあたりに到達するまで反応を行うことができる。また、反応の途中や反応の後に数分〜数時間の熟成時間を設けることもできる。熟成時間を設けることで、無機物の繊維への定着を促したり、無機物の粒径を均一化したりする効果が期待できる。
【００３８】
さらにまた、反応は、反応時間によって制御することができ、具体的には、反応物が反応槽に滞留する時間を調整して制御することができる。その他、本発明においては、反応槽の反応液を攪拌したり、多段反応としたりすることによって反応を制御することもできる。
【００３９】
本発明においては、反応生成物である複合繊維が懸濁液として得られるため、必要に応じて、貯蔵タンクに貯蔵したり、濃縮、脱水、粉砕、分級、熟成、分散などの処理を行ったりしたりすることができる。これらは公知の工程によることができ、用途やエネルギー効率などを考慮して適宜決定すればよい。例えば濃縮・脱水処理は、遠心脱水機、沈降濃縮機などを用いて行われる。この遠心脱水機の例としては、デカンター、スクリューデカンターなどが挙げられる。濾過機や脱水機を用いる場合についてもその種類に特に制限はなく、一般的なものを使用することができるが、例えば、フィルタープレス、ドラムフィルター、ベルトプレス、チューブプレス等の加圧型脱水機、オリバーフィルター等の真空ドラム脱水機などを好適に用いて炭酸カルシウムケーキとすることができる。粉砕の方法としては、ボールミル、サンドグラインダーミル、インパクトミル、高圧ホモジナイザー、低圧ホモジナイザー、ダイノーミル、超音波ミル、カンダグラインダ、アトライタ、石臼型ミル、振動ミル、カッターミル、ジェットミル、離解機、叩解機、短軸押出機、２軸押出機、超音波攪拌機、家庭用ジューサーミキサー等が挙げられる。分級の方法としては、メッシュ等の篩、アウトワード型もしくはインワード型のスリットもしくは丸穴スクリーン、振動スクリーン、重量異物クリーナー、軽量異物クリーナー、リバースクリーナー、篩分け試験機等が挙げられる。分散の方法としては、高速ディスパーザー、低速ニーダーなどが挙げられる。
【００４０】
本発明によって得られた複合繊維は、完全に脱水せずに懸濁液の状態で填料や顔料に配合することもできるが、乾燥して粉体とすることもできる。この場合の乾燥機についても特に制限はないが、例えば、気流乾燥機、バンド乾燥機、噴霧乾燥機などを好適に使用することができる。
【００４１】
本発明によって得られる複合繊維は、公知の方法によって改質することが可能である。例えば、ある態様においては、その表面を疎水化し、樹脂などとの混和性を高めたりすることが可能である。
【００４２】
繊維
本発明においては、無機微粒子と繊維とを複合体化する。複合体を構成する繊維は特に制限されないが、例えば、セルロースなどの天然繊維はもちろん、石油などの原料から人工的に合成される合成繊維、さらには、レーヨンなどの半合成繊維、さらには無機繊維などを制限なく使用することができる。
【００４３】
複合化する繊維の繊維長は特に制限されないが、例えば、平均繊維長を０．２μｍ〜１５ｍｍ程度とすることができ、１μｍ〜１２ｍｍ、１００μｍ〜１０ｍｍ、２００μｍ〜９ｍｍ、５００μｍ〜８ｍｍなどとしてもよい。また、繊維長０．２ｍｍ以下の一般にファインと呼ばれる繊維に対しても有効である。一方、平均繊維長が５０μｍより長い方が脱水やシート化をする際は好ましい。平均繊維長が２００μｍより長いと、通常の抄紙工程で使用する脱水およびもしくは抄紙用のワイヤー（フィルター）のメッシュを使用して脱水やシート化が容易に可能となる。
【００４４】
複合化する繊維の繊維径は特に制限されないが、例えば、平均繊維径が１ｎｍ〜１００μｍ程度とすることができ、１０ｎｍ〜１００μｍ、０．１５μｍ〜１００μｍ、１μｍ〜９０μｍ、３〜５０μｍ、５〜３０μｍなどとしてもよい。平均繊維径が５００ｎｍより大きいと、脱水やシート化が容易となる。さらに平均繊維径が１μｍより大きいと、通常の抄紙工程で使用する脱水およびもしくは抄紙用のワイヤー（フィルター）のメッシュを使用して脱水やシート化が容易に可能となる。
【００４５】
複合化する繊維は、繊維表面の３０％以上が無機粒子で被覆されるような量で使用することが好ましいが、例えば、繊維と無機粒子の重量比を、５／９５〜９５／５とすることができ、１０／９０〜９０／１０、２０／８０〜８０／２０、３０／７０〜７０／３０、４０／６０〜６０／４０としてもよい。
天然繊維としては上記の他にウールや絹糸やコラーゲン繊維等の蛋白系繊維、キチン・キトサン繊維やアルギン酸繊維等の複合糖鎖系繊維等が挙げられる。セルロース系の原料としては、植物由来のセルロース繊維、パルプ繊維（木材パルプや非木材パルプ）、バクテリアセルロースが例示され、木材パルプは、木材原料をパルプ化して製造すればよい。木材原料としては、アカマツ、クロマツ、トドマツ、エゾマツ、ベニマツ、カラマツ、モミ、ツガ、スギ、ヒノキ、カラマツ、シラベ、トウヒ、ヒバ、ダグラスファー、ヘムロック、ホワイトファー、スプルース、バルサムファー、シーダ、パイン、メルクシマツ、ラジアータパイン等の針葉樹、及びこれらの混合材、ブナ、カバ、ハンノキ、ナラ、タブ、シイ、シラカバ、ハコヤナギ、ポプラ、タモ、ドロヤナギ、ユーカリ、マングローブ、ラワン、アカシア等の広葉樹及びこれらの混合材が例示される。
【００４６】
木材原料をパルプ化する方法は、特に限定されず、製紙業界で一般に用いられるパルプ化法が例示される。木材パルプはパルプ化法により分類でき、例えば、クラフト法、サルファイト法、ソーダ法、ポリサルファイド法等の方法により蒸解した化学パルプ；リファイナー、グラインダー等の機械力によってパルプ化して得られる機械パルプ；薬品による前処理の後、機械力によるパルプ化を行って得られるセミケミカルパルプ；古紙パルプ；脱墨パルプ等が挙げられる。木材パルプは、未晒（漂白前）の状態であってもよいし、晒（漂白後）の状態であってもよい。
【００４７】
非木材由来のパルプとしては、綿、ヘンプ、サイザル麻、マニラ麻、亜麻、藁、竹、バガス、ケナフ等が例示される。
【００４８】
パルプ繊維は、未叩解及び叩解のいずれでもよく、複合繊維の用途に応じて選択すればよい。叩解を行うことで、シートにした場合の強度の向上、ＢＥＴ比表面積の向上、並びにシリカ／アルミナの定着を促進することもできる。一方、未叩解のまま使用することで、複合繊維をマトリックス中で撹拌およびもしくは混錬した際にフィブリルごと無機物が脱離してしまうリスクを抑制することができ、また、セメントなどの補強材として使う際には繊維長を長く保てるために強度向上効果が高くなる。なお、繊維の叩解の程度はＪＩＳ  Ｐ  ８１２１−２：２０１２に規定されるカナダ標準濾水度（Canadian Standard freeness：ＣＳＦ）によって表わすことができる。叩解が進むにつれて繊維の水切れ状態が低下し、濾水度は低くなる。複合繊維の合成に使用する繊維は、どのような濾水度のものでも使用できるが、６００ｍＬ以下ものでも好適に使用できる。本発明の複合繊維を用いてシートを製造する場合、濾水度が６００ｍＬ以下であるセルロース繊維を連続抄紙するときの断紙を抑制することができる。つまり、複合繊維シートの強度及び比表面積を向上させるために叩解等の繊維表面積を増やす処理をすると濾水度が低くなるが、そのような処理を行なったセルロース繊維も好適に利用できる。また、セルロース繊維の濾水度の下限値は、より好ましくは、５０ｍＬ以上であり、さらに好ましくは１００ｍＬ以上である。セルロース繊維の濾水度が２００ｍＬ以上であれば、連続抄紙の操業性が良好である。
【００４９】
合成繊維としてはポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン、アクリル繊維、ナイロン、ポリウレタン、アラミド、半合繊維としてはアセテート、トリアセテート、プロミックス、再生繊維としてはレーヨン、ポリノジック、リヨセル、キュプラ、ベンベルグなどが挙げられ、無機繊維としては、ガラス繊維、セラミック繊維、生態溶解性の無機繊維、炭素繊維、各種金属繊維などが挙げられる。
【００５０】
また、これらセルロース原料はさらに処理を施すことで粉末セルロース、酸化セルロースなどの化学変性セルロース、およびセルロースナノファイバー：ＣＮＦ（ミクロフィブリル化セルロース：ＭＦＣ、ＴＥＭＰＯ酸化ＣＮＦ、リン酸エステル化ＣＮＦ、カルボキシメチル化ＣＮＦ、機械粉砕ＣＮＦなど）として使用することもできる。本発明で用いる粉末セルロースとしては、例えば、精選パルプを酸加水分解した後に得られる未分解残渣を精製・乾燥し、粉砕・篩い分けするといった方法により製造される棒軸状である一定の粒径分布を有する結晶性セルロース粉末を用いてもよいし、ＫＣフロック（日本製紙製）、セオラス（旭化成ケミカルズ製）、アビセル（ＦＭＣ社製）などの市販品を用いてもよい。粉末セルロースにおけるセルロースの重合度は好ましくは１００〜１５００程度であり、Ｘ線回折法による粉末セルロースの結晶化度は好ましくは７０〜９０％であり、レーザー回折式粒度分布測定装置による体積平均粒子径は好ましくは１μｍ以上１００μｍ以下である。本発明で用いる酸化セルロースは、例えばＮ−オキシル化合物、及び、臭化物、ヨウ化物若しくはこれらの混合物からなる群から選択される化合物の存在下で酸化剤を用いて水中で酸化することで得ることができる。セルロースナノファイバーとしては、上記セルロース原料を解繊する方法が用いられる。解繊方法としては、例えばセルロースや酸化セルロース等の化学変性セルロースの水懸濁液等を、リファイナー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、一軸または多軸混練機、ビーズミル等による機械的な磨砕、ないし叩解することにより解繊する方法を使用することができる。上記方法を１種または複数種類組み合わせてセルロースナノファイバーを製造してもよい。製造したセルロースナノファイバーの繊維径は電子顕微鏡観察などで確認することができ、例えば５ｎｍ〜１０００ｎｍ、好ましくは５ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にある。このセルロースナノファイバーを製造する際、セルロースを解繊及び／又は微細化する前及び／又は後に、任意の化合物をさらに添加してセルロースナノファイバーと反応させ、水酸基が修飾されたものにすることもできる。修飾する官能基としては、アセチル基、エステル基、エーテル基、ケトン基、ホルミル基、ベンゾイル基、アセタール、ヘミアセタール、オキシム、イソニトリル、アレン、チオール基、ウレア基、シアノ基、ニトロ基、アゾ基、アリール基、アラルキル基、アミノ基、アミド基、イミド基、アクリロイル基、メタクリロイル基、プロピオニル基、プロピオロイル基、ブチリル基、２−ブチリル基、ペンタノイル基、ヘキサノイル基、ヘプタノイル基、オクタノイル基、ノナノイル基、デカノイル基、ウンデカノイル基、ドデカノイル基、ミリストイル基、パルミトイル基、ステアロイル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、ナフトイル基、ニコチノイル基、イソニコチノイル基、フロイル基、シンナモイル基等のアシル基、２−メタクリロイルオキシエチルイソシアノイル基等のイソシアネート基、メチル基、エチル基、プロピル基、２−プロピル基、ブチル基、２−ブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オ��チル基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、ミリスチル基、パルミチル基、ステアリル基等のアルキル基、オキシラン基、オキセタン基、オキシル基、チイラン基、チエタン基等が挙げられる。これらの置換基の中の水素が水酸基、カルボキシ基等の官能基で置換されても構わない。また、アルキル基の一部が不飽和結合になっていても構わない。これらの官能基を導入するために使用する化合物としては特に限定されず、例えば、リン酸由来の基を有する化合物、カルボン酸由来の基を有する化合物、硫酸由来の基を有する化合物、スルホン酸由来の基を有する化合物、アルキル基を有する化合物、アミン由来の基を有する化合物等が挙げられる。リン酸基を有する化合物としては特に限定されないが、リン酸、リン酸のリチウム塩であるリン酸二水素リチウム、リン酸水素二リチウム、リン酸三リチウム、ピロリン酸リチウム、ポリリン酸リチウムが挙げられる。更にリン酸のナトリウム塩であるリン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ポリリン酸ナトリウムが挙げられる。更にリン酸のカリウム塩であるリン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、ピロリン酸カリウム、ポリリン酸カリウムが挙げられる。更にリン酸のアンモニウム塩であるリン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、ピロリン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウムなどが挙げられる。これらのうち、リン酸基導入の効率が高く、工業的に適用しやすい観点から、リン酸、リン酸のナトリウム塩、リン酸のカリウム塩、リン酸のアンモニウム塩が好ましく、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムがより好ましいが、特に限定されない。カルボキシル基を有する化合物としては特に限定されないが、マレイン酸、コハク酸、フタル酸、フマル酸、グルタル酸、アジピン酸、イタコン酸等のジカルボン酸化合物やクエン酸、アコニット酸などトリカルボン酸化合物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物としては特に限定されないが、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸等のジカルボン酸化合物の酸無水物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の誘導体としては特に限定されないが、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物のイミド化物としては特に限定されないが、マレイミド、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のジカルボン酸化合物のイミド化物が挙げられる。カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては特に限定されない。例えば、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシル基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基（例えば、アルキル基、フェニル基等）で置換されたものが挙げられる。上記カルボン酸由来の基を有する化合物のうち、工業的に適用しやすく、ガス化しやすいことから、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好ましいが、特に限定されない。また��化学的に結合させなくても、修飾する化合物がセルロースナノファイバーに物理的に吸着する形でセルロースナノファイバーを修飾してもよい。物理的に吸着する化合物としては界面活性剤等が挙げられ、アニオン性、カチオン性、ノニオン性いずれを用いてもよい。セルロースを解繊及び／又は粉砕する前に上記の修飾を行った場合、解繊及び／又は粉砕後にこれらの官能基を脱離させ、元の水酸基に戻すこともできる。以上のような修飾を施すことで、セルロースナノファイバーの解繊を促進したり、セルロースナノファイバーを使用する際に種々の物質と混合しやすくしたりすることができる。
【００５１】
以上に示した繊維は単独で用いても良いし、複数を混合しても良い。中でも、木材パルプを含むか、若しくは、木材パルプと非木材パルプ及び／又は合成繊維との組み合わせを含むことが好ましく、木材パルプのみであることがより好ましい。
【００５２】
好ましい態様において、本発明の複合繊維を構成する繊維はパルプ繊維である。また、例えば、製紙工場の排水から回収された繊維状物質を本発明の炭酸化反応に供給してもよい。このような物質を反応槽に供給することにより、種々の複合粒子を合成することができ、また、形状的にも繊維状粒子などを合成することができる。
【００５３】
本発明においては、繊維の他にも、無機粒子の生成には直接的に関与しないが、無機粒子に取り込まれて複合粒子を生成するような物質を用いることができる。本発明においては、パルプ繊維を始めとする繊維を使用するが、それ以外にも無機粒子、有機粒子、ポリマーなどを含む溶液中でシリカやアルミナを合成することによって、さらにこれらの物質が取り込まれた複合粒子を製造することが可能である。
【００５４】
複合体の成形物
本発明に係る複合繊維を用いて、適宜、成形物（体）を製造することも可能である。例えば、本発明によって得られた複合体をシート化すると、高灰分のシートを容易に得ることができる。シート製造に用いる抄紙機（抄造機）としては、例えば長網抄紙機、円網抄紙機、ギャップフォーマ、ハイブリッドフォーマ、多層抄紙機、これらの機器の抄紙方式を組合せた公知の抄造機などが挙げられる。抄紙機におけるプレス線圧、後段でカレンダー処理を行う場合のカレンダー線圧は、いずれも操業性や複合体シートの性能に支障を来さない範囲内で定めることができる。また、形成されたシートに対して含浸や塗布により澱粉や各種ポリマー、顔料およびそれらの混合物を付与しても良い。
【００５５】
シート化の際には湿潤および／または乾燥紙力剤（紙力増強剤）を添加することができる。これにより、複合体シートの強度を向上させることができる。紙力剤としては例えば、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリアミド、ポリアミン、エピクロロヒドリン樹脂、植物性ガム、ラテックス、ポリエチレンイミン、グリオキサール、ガム、マンノガラクタンポリエチレンイミン、ポリアクリルアミド樹脂、ポリビニルアミン、ポリビニルアルコール等の樹脂；上記樹脂から選ばれる２種以上からなる複合ポリマー又は共重合ポリマー；澱粉及び加工澱粉；カルボキシメチルセルロース、グアーガム、尿素樹脂等が挙げられる。紙力剤の添加量は特に限定されない。
【００５６】
また、填料の繊維への定着を促したり、填料や繊維の歩留を向上させるために、高分子ポリマーや無機物を添加することもできる。例えば凝結剤として、ポリエチレンイミンおよび第三級および／または四級アンモニウム基を含む改質ポリエチレンイミン、ポリアルキレンイミン、ジシアンジアミドポリマー、ポリアミン、ポリアミン／エピクロヒドリン重合体、並びにジアルキルジアリル第四級アンモニウムモノマー、ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド及びジアルキルアミノアルキルメタクリルアミドとアクリルアミドの重合体、モノアミン類とエピハロヒドリンからなる重合体、ポリビニルアミン及びビニルアミン部を持つ重合体やこれらの混合物などのカチオン性のポリマーに加え、前記ポリマーの分子内にカルボキシル基やスルホン基などのアニオン基を共重合したカチオンリッチな両イオン性ポリマー、カチオン性ポリマーとアニオン性または両イオン性ポリマーとの混合物などを用いることができる。また歩留剤として、カチオン性またはアニオン性、両性ポリアクリルアミド系物質を用いることができる。また、これらに加えて少なくとも一種以上のカチオンやアニオン性のポリマーを併用する、いわゆるデュアルポリマーと呼ばれる歩留りシステムを適用することもでき、少なくとも一種類以上のアニオン性のベントナイトやコロイダルシリカ、ポリ珪酸、ポリ珪酸もしくはポリ珪酸塩ミクロゲルおよびこれらのアルミニウム改質物などの無機微粒子や、アクリルアミドが架橋重合したいわゆるマイクロポリマーといわれる粒径１００μm以下の有機系の微粒子を一種以上併用する多成分歩留りシステムであってもよい。特に単独または組合せで使用するポリアクリルアミド系物質が、極限粘度法による重量平均分子量が２００万ダルトン以上である場合、良好な歩留りを得ることができ、好ましくは、５００万ダルトン以上であり、更に好ましくは１０００万ダルトン以上３０００万ダルトン未満の上記アクリルアミド系物質である場合に非常に高い歩留りを得ることが出来る。このポリアクリルアミド系物質の形態はエマルジョン型でも溶液型であっても構わない。この具体的な組成としては、該物質中にアクリルアミドモノマーユニットを構造単位として含むものであれば特に限定はないが、例えば、アクリル酸エステルの４級アンモニウム塩とアクリルアミドとの共重合物、あるいはアクリルアミドとアクリル酸エステルを共重合させた後、４級化したアンモニウム塩が挙げられる。該カチオン性ポリアクリルアミド系物質のカチオン電荷密度は特には限定されない。
【００５７】
その他、目的に応じて、濾水性向上剤、内添サイズ剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤、嵩高剤、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、シリカなどの無機粒子（いわゆる填料）等が挙げられる。各添加材の使用量は特に限定されない。
【００５８】
シート化以外の成形法を用いることも可能であり、例えば、パルプモールドと呼ばれるように鋳型に原料を流し込んで吸引脱水・乾燥させる方法や、樹脂や金属などの成形物の表面に塗り広げて乾燥後、基材から剥離する方法などによって、種々の形状を有する成形物を得ることができる。また、樹脂を混ぜてプラスチック様に成形することもできるし、セメントに混合することで、セメントボードやコンクリートに使用することもできる。また、シリカやアルミナ等の鉱物をさらに添加し、焼成することでセラミック様に成形することもできる。以上に示した配合・乾燥・成形において、１種類の複合体のみを用いることもできるし、２種類以上の複合体を混合して用いることもできる。２種類以上の複合体を用いる場合は、予めそれらを混合したものを用いることもできるし、それぞれを配合・乾燥・成形したものを後から混合することもできる。
【００５９】
また、複合体の成形物に後からポリマーなどの各種有機物や顔料などの各種無機物を付与しても良い。
【００６０】
上述したように本発明の複合繊維はセメントに混合することでセメント組成物として使用することができる。シリカ、アルミナの微粒子は水硬性材料として作用し、繊維分はコンクリートの強度を向上させる。本発明においてセメント組成物とは、セメント、セメント用分散剤、及び水を必須成分としており、必要に応じて骨材、その他を含有することができる。本発明の複合繊維は、セメント組成物に対して０．１〜５０質量％の範囲で添加することができる。
【００６１】
（１）セメント、骨材
セメントとしては、特に限定はない。例えば、ポルトランドセメント（普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩およびそれぞれの低アルカリ形）、各種混合セメント（高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント）、白色ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント（１クリンカー速硬性セメント、２クリンカー速硬性セメント、リン酸マグネシウムセメント）、グラウト用セメント、油井セメント、低発熱セメント（低発熱型高炉セメント、フライアッシュ混合低発熱型高炉セメント、ビーライト高含有セメント）、超高強度セメント、セメント系固化材、エコセメント（都市ごみ焼却灰、下水汚泥焼却灰の１種以上を原料として製造されたセメント）等が挙げられる。セメントには、高炉スラグ、フライアッシュ、シンダーアッシュ、クリンカーアッシュ、ハスクアッシュ、シリカヒューム、シリカ粉末、石灰石粉末等の微粉体、石膏などが添加されていてもよい。
【００６２】
また、セメント組成物は骨材を含んでいてもよい。骨材は、細骨材および粗骨材のいずれであってもよい。骨材としては、例えば、砂、砂利、砕石；水砕スラグ；再生骨材等；珪石質、粘土質、ジルコン質、ハイアルミナ質、炭化珪素質、黒鉛質、クロム質、クロマグ質、マグネシア質等の耐火骨材が挙げられる。
【００６３】
（２）セメント分散剤
本発明において、セメント分散剤の種類は特に限定されるものではない。例えば、リグニンスルホン酸系分散剤、ポリオール誘導体系分散剤、メラミンスルホン酸系分散剤、ポリスチレンスルホン酸系分散剤、オキシカルボン酸塩などのＡＥ減水剤、ナフタレンスルホン酸系分散剤、アミノスルホン酸系分散剤、ポリカルボン酸系分散剤などの高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。
【００６４】
リグニンスルホン酸系分散剤としては、サンエキスＳＣＬ（日本製紙製）、サンエキスＳＣＰ（日本製紙製）、サンエキスＦＤＬ（日本製紙製）、パールレックス（日本製紙製）、フローリックＶＰ１０（フローリック製）、等が挙げられる。
【００６５】
オキシカルボン酸塩ＡＥ減水剤としては、フローリックＳＧ（株式会社フローリック製）、フローリックＲＧ（フローリック製）、フローリックＰＡ（フローリック製）、フローリックＴ（フローリック製）、フローリックＴＧ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００６６】
ポリカルボン酸系分散剤としては、フローリックＡＣ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００Ｓ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＳＫ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００Ｈ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００Ｆ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００Ｒ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＲＫ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＨＲ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＦＲ（フローリック製）、フローリックＶＰ７００（フローリック製）、フローリックＶＰ９００Ｍ（フローリック製）、フローリックＶＰ９００Ａ（フローリック製）、フローリックＰＣ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＦＰ（フローリック製）、フローリックＴＮ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００６７】
ナフタレンスルホン酸系分散剤としては、フローリックＰＳ（フローリック製）、フローリックＰＳＲ１１０（フローリック製）、等が挙げられる。
【００６８】
メラミンスルホン酸系分散剤としては、フローリックＭＳ（フローリック製）、フローリックＮＳＷ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００６９】
アミノスルホン酸系分散剤としては、フローリックＳＦ２００Ｓ（フローリック製）、フローリックＶＰ２００（フローリック製）、フローリックＮＭ２００（フローリック製）、等が挙げられる。
【００７０】
リグニンスルホン酸系分散剤とオキシカルボン酸塩ＡＥ減水剤の混合物としては、フローリックＳ（フローリック製）、フローリックＳＶ（フローリック製）、フローリックＲ（フローリック製）、フローリックＲＶ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００７１】
リグニンスルホン酸系分散剤とポリカルボン酸系分散剤の混合物としては、フローリックＳＶ１０Ｌ（フローリック製）、フローリックＳＶ１０（フローリック製）、フローリックＳＶ１０Ｈ（フローリック製）、フローリックＲＶ１０Ｌ（フローリック製）、フローリックＲＶ１０（フローリック製）、フローリックＲＶ１０Ｈ（フローリック製）、フローリックＳＳ５００ＢＢ（フローリック製）、フローリックＳＳ５００ＢＢＲ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００７２】
リグニンスルホン酸系分散剤とナフタレンスルホン酸系分散剤の混合物としては、フローリックＨ６０（フローリック製）、等が挙げられる。
【００７３】
オキシカルボン酸塩ＡＥ減水剤とポリカルボン酸系分散剤の混合物としては、フローリックＳＶ１０Ｋ（フローリック製）、フローリックＲＶ１０Ｋ（フローリック製）、フローリックＦＢＰ（フローリック製）、フローリックＳＦ５００ＳＫ（フローリック製）、等が挙げられる。
【００７４】
（３）その他
本発明のセメント組成物は、セメント、セメント分散剤の他、水溶性高分子、高分子エマルジョン、空気連行剤、セメント湿潤剤、膨張剤、防水剤、遅延剤、増粘剤、凝集剤、乾燥収縮低減剤、強度増進剤、硬化促進剤、消泡剤、ＡＥ剤、分離低減剤、セルフレベリング剤、防錆剤、着色剤、防黴剤、その他の界面活性剤などの公知のセメント用添加剤との併用も可能である。これらは単独で使用してもよく、２種以上を用いてもよい。
【００７５】
上記のセメント組成物は、例えば、レディーミクストコンクリート、コンクリート２次製品（プレキャストコンクリート）用のコンクリート、遠心成形用コンクリート、振動締め固め用コンクリート、蒸気養生コンクリート、吹付けコンクリート等のコンクリートとして有効である。さらに、中流動コンクリート（スランプ値が２２〜２５ｃｍの範囲のコンクリート）、高流動コンクリート（スランプ値が２５ｃｍ以上で、スランプフロー値が５０〜７０ｃｍの範囲のコンクリート）、自己充填性コンクリート、セルフレベリング材等の高い流動性を要求されるモルタルまたはコンクリート、としても有効である。
【実施例】
【００７６】
以下に実験例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はかかる実験例に限定されるものではない。また、本明細書において特に記載しない限り、濃度や部などは重量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとして記載される。【００７７】
実験１：シリカ／アルミナ粒子とセルロース繊維との複合体の合成
＜サンプル１（図１）＞
広葉樹晒クラフトパルプ２．２ｇ（ＬＢＫＰ、繊維長：０．７ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：４００ｍＬ）を含む水性懸濁液５００ｍＬを１Ｌ容の樹脂容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（５００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％）をｐＨ＝３．９になるまで約２分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％、３０ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、７２ｇ）をｐＨ＝３．９を維持するように同時に約３０分間滴下して、シリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２５℃であった。【００７８】
＜サンプル２（図２）＞
針葉樹晒クラフトパルプ４．４ｇ（ＮＢＫＰ、繊維長：１．０ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：３６０ｍＬ）を含む水性懸濁液８８０ｍＬを２Ｌ容の樹脂製容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（６００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％）をｐＨ＝３．９になるまで約２分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％、２５ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、４１ｇ）をｐＨ＝３．９を維持するように同時に約３０分間滴下して、シリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２５℃であった。【００７９】
＜サンプル３（図３）＞
サンプル２を含む反応液に対し、さらにケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、４４ｇ）をｐＨ＝８．３になるまでペリスターポンプで約４分間滴下して複合体サンプルを得た。【００８０】
＜サンプル４（図４）＞
針葉樹晒クラフトパルプ２００ｇ（ＮＢＫＰ、繊維長：１．６、ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：５１０ｍＬ）を含む水性懸濁液２４Ｌを金属製の撹拌装置（３５Ｌ容）に入れ、４５℃に加温しながら撹拌した（３００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％）をｐＨ＝４．１になるまで約５分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％、１６６０ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度８％、３０２５ｇ）をｐＨ＝４を維持するよう同時に約９０分間滴下した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約４５℃であった。滴下後、そのまま約３０分撹拌した後、再びケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度８％、５６５ｇ）を約３０分間滴下し、ｐＨ＝８．０に調整した。以上によってシリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。【００８１】
＜サンプル５（図５）＞
針葉樹晒クラフトパルプ４．４ｇ（ＮＢＫＰ、繊維長：０．９ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：３６０ｍＬ）を含む水性懸濁液９００ｍＬを２Ｌ容の樹脂製容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（６００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％）をｐＨ＝３．８になるまで約４分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％、１５６ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度８％、２６５ｇ）をｐＨ＝４を維持するよう同時に約６０分間滴下した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２５℃であった。その後、ケイ酸ナトリウム水溶液のみ（和光純薬、濃度８％、２００ｇ）を約８０分間滴下し、ｐＨ＝７．３に調整した。以上によってシリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。【００８２】
＜サンプル６（図６）＞
ポリプロピレン繊維６．５ｇ（ナイアガラビーターによってＣＳＦを８２４ｍＬに調整済、原料のポリプロピレン繊維はトーア紡マテリアル製、繊維長６ｍｍ）を含む水性懸濁液１０６０ｍＬを２Ｌ容の樹脂製容器に入れ、４５℃に加温しながらラボミキサーで撹拌した（５００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％）をｐＨ＝３．７になるまで約２分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約２．７％、４０ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、１２２ｇ）をｐＨ＝４を維持するよう同時に約８０分間滴下した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約４５℃であった。以上によってシリカ／アルミナ微粒子とポリプロピレン繊維との複合体を合成した。【００８３】
＜サンプル７（比較例、図７）＞
晒クラフトパルプ１．１ｇ（ＬＢＫＰ／ＮＢＫＰ＝８／２、平均繊維長：０．６８ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：５０ｍＬ）を含む水性懸濁液２２０ｍＬを５００ｍＬ容の樹脂製容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（４００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約０．８％、１７ｇ）を全量添加後（ｐＨ＝３．８）、ケイ酸ナトリウム水溶液（小宗化学、濃度１０％、５５ｇ）をペリスターポンプで滴下した（０．６ｇ／ｍｉｎ）。反応温度は約２０℃であり、最終ｐＨは８．０であった。以上のようにシリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。【００８４】
＜サンプル８（比較例、図８）＞
広葉樹晒クラフトパルプ２．２ｇ（ＬＢＫＰ、繊維長：０．７ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：４００ｍＬ）を含む水性懸濁液５００ｍＬを１Ｌ容の樹脂製容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（５００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％、２０ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、７２ｇ）をｐＨ＝８．０を維持するように同時に約２５分間滴下した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２５℃であった。以上のようにシリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。【００８５】
＜サンプル９（比較例、図９）＞
広葉樹晒クラフトパルプ２．２ｇ（ＬＢＫＰ、繊維長：０．７ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：４００ｍＬ）を含む水性懸濁液５００ｍＬを１Ｌ容の樹脂製容器に入れ、ラボミキサーで撹拌した（５００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約１．６％、１８ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬、濃度５％、６２ｇ）をｐＨ＝４．７を維持するように同時に約４０分間滴下した。その後、ケイ酸ナトリウム水溶液のみ（和光純薬、濃度５％、１０ｇ）を約１０分間滴下し、ｐＨ＝８．１に調整した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２６℃であった。以上のようにシリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。【００８６】
＜サンプル１０（比較例、図１０）＞
晒クラフトパルプ６０ｇ（ＬＢＫＰ／ＮＢＫＰ＝８／２、平均繊維長：０．６８ｍｍ、ＣＳＦ：約５０ｍＬ）と硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算０．８％、５８ｍＬ）を混合し、水道水を加えて１２Ｌにした（ｐＨ＝約４．０）。この水性懸濁液１２Ｌを、４５Ｌ容のキャビテーション装置に入れ、反応容器にケイ酸ナトリウム（ＳｉＯ２換算で約３０％）３８０ｇを滴下し、ｐＨが約９．１となった段階で反応を停止した。以上のように、シリカ／アルミナと繊維との複合体を合成した。【００８７】
複合体の合成は、特開２０１５−１９９６６０号公報の実験３−４と同様に行った。すなわち、図１１に示すように反応溶液を循環させて反応容器内に噴射することよって、反応容器内にキャビテーション気泡を発生させた。具体的には、ノズル（ノズル径：１．５ｍｍ）を介して高圧で反応溶液を噴射してキャビテーション気泡を発生させたが、噴流速度は約７０ｍ／ｓであり、入口圧力（上流圧）は７ＭＰａ、出口圧力（下流圧）は０．３ＭＰａだった。【００８８】
【表１】
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【００８９】
得られた複合体サンプルをそれぞれエタノールで洗浄後、電子顕微鏡によって観察をした。その結果、いずれのサンプルにおいても繊維表面を一次粒子径が５〜２０ｎｍ程度の無機物質が覆い、自己定着している様子が観察された。【００９０】
また、得られた複合体について、繊維表面の被覆率を測定したところ、本発明の実施例であるサンプル１〜６は、いずれも被覆率が８５％以上であったのに対し、サンプル７〜１０は、被覆率が１８％以下であった。繊維表面の被覆率（無機粒子によって被覆されている面積の割合）は、電子顕微鏡にて倍率１万倍で撮影した画像について、無機物が存在する個所を（白）、繊維が存在する個所を（黒）となるように二値化処理し、画像全体に対する白色部分、すなわち無機物が存在する部分の割合（面積率）を算出して測定した。被覆率の測定には、画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ Ｊ、アメリカ国立衛生研究所）を使用した。【００９１】
さらに、各サンプルについて、無機粒子の重量割合（無機分量）と定着効率を表に示す。ここで、重量割合（重量比）は、複合体スラリーをろ紙（アドバンテック、Ｎｏ５Ｂ）を用いた吸引濾過でろ別後、残渣を５２５℃で約２時間加熱した後、残った灰の重量と元の残渣の固形分との比率から求めた（ＪＩＳ Ｐ ８２５１：２００３）。ろ紙を用いた吸引濾過をすると、シリカ／アルミナの場合、遊離の無機分はろ紙を通過してしまい、残渣側に残らないことが分かっている。したがって、この測定法で測定した無機分量は、簡易的に無機物の繊維への定着量を示すと考えられる。また、「定着効率」とは、「（ろ紙を用いて測定した無機分量）／（ケイ酸ナトリウムの仕込み量から計算される無機分量）」、という式から算出される百分率である。【００９２】
実験２：複合体シートの製造
２−１．複合体シートの製造１
実験１で得られた複合体から坪量６０ｇ／ｍ2の円形シートを製造した（半径：約４．５ｃｍ）。具体的には、サンプル１、７、８の水性スラリーから、ろ紙（アドバンテック、Ｎｏ５Ｂ）を用いた吸引ろ過によって湿紙を形成し、乾燥してシートＡ〜Ｃを得た。【００９３】
得られたシートについて無機分量（灰分）をＪＩＳ Ｐ ８２５１：２００３に基づき測定した。
・シートＡ（サンプル１）の無機分量：４０．４％
・シートＢ（サンプル７）の無機分量：  ９．８％
・シートＣ（サンプル８）の無機分量：  ３．６％【００９４】
また、得られたシートについて、その燃焼性を評価した。具体的には、上記のシートＡ〜Ｃをそれぞれ、おおよそ半分に切った半月状サンプルの端にガスバーナーで着火し、火の燃え広がり方を観察した。【００９５】
シートＡは、延焼のスピードが遅く、炎もほとんど上がらなかった。サンプルの約半量を燃やし尽くした辺りで自己消火した（図１２）。一方、シートＢおよびＣは、炎を上げて延焼し、全て灰化した（図示せず）。【００９６】
２−２．複合体シートの製造２
上記実験１で得られた複合体から坪量１００ｇ／ｍ2の円形シートを製造した（半径：約８ｃｍ）。具体的には、サンプル５の水性スラリーに、カチオン性歩留剤（ＮＤ３００、ハイモ社製）を１００ｐｐｍ、アニオン性歩留剤（ＦＡ２３０、ハイモ社製）を１００ｐｐｍ添加し、５００ｒｐｍにて撹拌して紙料を調成し、得られた紙料から、ＪＩＳ  Ｐ  ８２２２：２０１５に準じて１５０メッシュのワイヤーを用いて手抄きシートを作製した。【００９７】
得られたシートの無機分量（灰分）をＪＩＳ Ｐ ８２５１：２００３に基づき測定したところ、６５．２％であり、無機物が高充填されたシートを作成することができた。【００９８】
実験３
３−１．無機質ボードの製造
サンプル４のスラリーを、１００メッシュの金属製篩を用いて脱水した。メッシュ上に載ったサンプルを手で上から押しつぶして水が出なくなった時点で脱水を終了し、３５Ｌ容のバケツに入れた。次いで、脱水パルプが入ったバケツ中に２５Ｌの水道水を入れ、再分散させた。上記と同じ方法で脱水と再分散を行い、合計で３回脱水した。脱水後のサンプルの電子顕微鏡写真を図１３に示すが、無機分（灰分）は３０％であり、定着率が高かった。【００９９】
次いで、下記の手順によって無機質ボードを製造することができる。
（１）  脱水したサンプル４（１０部）と水道水（１００部）を１０Ｌ容の撹拌機に投入し、６００ｒｐｍで約１分間撹拌してから、ポルトランドセメント（コメリ、１００部）を添加して約５分間撹拌する。
（２）  底がメッシュ状になっている枠の中にセメント組成物を流し入れ、脱型後、６０℃で８時間蒸気養生する。
（３）  １００℃で恒量になるまで乾燥し、無機質ボードを得る。【０１００】
３−２．樹脂ペレットの製造
実験１で得られたサンプル１から、下記の手順によって樹脂ペレットを製造することができる。
（１）  サンプル１のスラリーを５０メッシュの金属製篩を用いて分級し、長繊維分を除去した上で、短繊維画分を５００メッシュの金属篩を用いてさらに脱水する。メッシュ上に載った残渣を手で上から押しつぶして水が出なくなるまで脱水し、脱水したサンプル１を得る。
（２）  脱水したサンプル１をフィラーとして樹脂に添加する。樹脂はポリプロピレン（ＰＰ、プライムポリマー製、Ｊ１０５Ｇ）を用い、樹脂６．２ｋｇに対してサンプル１を乾燥重量で３ｋｇ、相溶化剤（三洋化成製、ユーメックス１０１０）を０．８ｇ添加し、イオン交換水を加えて固形分が５０％となるように調整する。
（３）  十分に混合後、二軸混練機で水分を蒸発させながら溶融混錬し、複合物のペレットを得る。【０１０１】
３−３．無機質ボードの製造
実験１で得られたサンプル１から、下記の手順によって無機質ボードを製造することができる。
（１）  水酸化カルシウム（和光純薬）と無水ケイ酸（和光純薬）をＣａＯ：ＳｉＯ2 のモル比が１：１になるように混合したものに水道水を加えて濃度７％に調整した混合スラリー１０Ｌを得る。
（２）  オートクレーブ中で攪拌下に温度２１０℃、圧力１９ｋｇｆ／ｃｍ2で４時間水熱合成反応を行ってケイ酸カルシウム水和物スラリーを得る。
（３）  上記ケイ酸カルシウム水和物スラリーに、スラリー中のケイ酸カルシウム水和物９０重量部に対してサンプル１を５部、ワラストナイト（繊維径２０μｍ、繊維長２６０μｍ、米国産）加え、混合機で均一に混合する。
（４）  底がメッシュ状になっている枠の中に上記組成物を流し入れ、脱型後、６０℃で８時間蒸気養生する。
（５）  １００℃で恒量になるまで乾燥し、無機質ボードを得る。【０１０２】
３−４．モールドの製造
実験１で得られたサンプル１を３０Ｌのバケツに入れ、水道水を加えて濃度０．６％のスラリー（２０Ｌ）を調整した。底がメッシュになっている型を吸水掃除機の先に取り付け、型をサンプルの入ったバケツ中に沈めた後すぐに吸引を開始した。５秒程度吸引したところで型を引き上げ、そのまま３０秒間吸引を続けた。吸引を終了した後、型から内容物をはずし、１００℃のオーブンで３時間乾かすことで複合繊維のモールドを得た。得られたモールドの無機物分（灰分）は３２％であった。【０１０３】
４．摩擦試験
＜複合体（サンプルＡ）の合成（図１４）＞
広葉樹晒クラフトパルプ１５７ｇ（ＬＢＫＰ、繊維長：０．７２ｍｍ、カナダ標準濾水度ＣＳＦ：５００ｍＬ）を含む水性懸濁液１２Ｌを３０Ｌ容の容器に入れ、アジテーターで撹拌した（３００ｒｐｍ）。この水性懸濁液に硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約８．９％）をｐＨ＝３．９になるまで約１分間滴下した後、硫酸アルミニウム水溶液（工業用硫酸バンド、アルミナ換算で約８．９％、１３８０ｇ）とケイ酸ナトリウム水溶液（大阪硅曹、３．８倍希釈品、３６６４ｇ）をｐＨ＝３．９を維持するように同時に約７５分間滴下して、シリカ／アルミナ微粒子と繊維との複合体を合成した。滴下にはペリスターポンプを使用し、反応温度は約２５℃であった。【０１０４】
＜複合体（サンプルＡ）の評価＞
得られたサンプルの灰分や被覆率を実験１−１と同様にして測定した結果、灰分は１２％、被覆率は８６％であった。また、灰分測定に用いた灰をＸ線回折装置（島津）で測定した結果、明確な結晶性のピークは認められなかったことから、本サンプルは非晶質であることが確認された。さらに同灰を蛍光Ｘ線分析装置（Ｂｒｕｋｅｒ）で測定したところ、Ｓｉ／Ａｌは７．１であることが確認された。【０１０５】
＜手抄きシートの作成＞
複合体（サンプルＡ）を目開き１００μｍの金属篩で脱水・洗浄した。得られた残渣に水道水を加えて濃度を約０．５％に調製した。スラリーをスリーワンモーターで撹拌しながら（５００ｒｐｍ）、硫酸バンド（工業品、対固形分１．５％）とアニオン性歩留剤（ＦＡ２３０、ハイモ、対固形分１００ｐｐｍ）ならびにカチオン性歩留剤（ＮＤ３００、ハイモ、対固形分１００ｐｐｍ）を添加した。このスラリーを原料とし、ＪＩＳ Ｐ８２２２:２０１５に準じて１５０メッシュのワイヤーを用いて角形手抄き器にて坪量約８０ｇ／ｍ２の手抄きシートを作製した。
同様にして、サンプルＡの製造に用いたＬＢＫＰもシートにした。【０１０６】
＜摩擦試験＞
上記で得られたサンプルＡならびにＬＢＫＰのシートのＦ面（フェルト面）を、ＩＳＯ摩擦試験器（野村商事）を用いてＩＳＯ  １５３５９:１９９９に準じて摩擦試験を行った。１回目の静摩擦係数を表２に示す。本結果より、シリカ／アルミナを表面に定着させたパルプシートの方が、定着させていないシートよりも高い静摩擦性能を有することが確認された。【０１０７】
【表２】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年10月30日(2020.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維の製造方法であって、
無機酸またはアルミニウム塩のいずれか１つ以上と繊維を含む反応液に珪酸アルカリ塩を添加し、反応液のｐＨを４．６以下に維持しながら繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成することを含む、上記方法。
【請求項２】
前記繊維が、セルロース繊維、合成繊維、半合成繊維または再生繊維である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
硫酸もしくは硫酸アルミニウムおよび珪酸ナトリウムを用いて合成する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナの平均一次粒子径が１００ｎｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
繊維複合体上のシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
繊維上にシリカおよび／またはアルミナを合成する前に、前記繊維を叩解することを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法により製造した複合繊維を含有するスラリーから、抄紙機を用いて連続的にシートを形成させることを含む、シートの製造方法。
【請求項８】
シリカおよび／またはアルミナが繊維表面に付着した複合繊維であって、
繊維表面の３０％以上が、シリカおよび／またはアルミナの無機粒子によって被覆されている、上記複合繊維。
【請求項９】
繊維表面に付着したシリカおよび／またはアルミナが非晶質である、請求項８に記載の複合繊維。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の複合繊維を含有するシート、モールド、ボードまたは樹脂。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれかに記載の複合繊維を含有するセメント組成物。
【国際調査報告】
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