金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置
【課題】金属繊維が分散した用紙の製造における金属繊維を、単純な工程で紙料中に分散させ、金属繊維が分散した紙料を定法により抄造する、金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置を提供する。
【解決手段】 本発明は、撹拌槽に金属繊維束と加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を供給して、撹拌機構で撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して定法により抄造する金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置である。
【解決手段】 本発明は、撹拌槽に金属繊維束と加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を供給して、撹拌機構で撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して定法により抄造する金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造において、金属繊維を分散させた紙料を定法により抄造する、金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、銀行券、パスポート、有価証券、印紙類、商品タグ、有料道路等の回数券、各種チケット等の貴重印刷物は、偽造、変造されないために様々な偽造防止技術が用いられている。例えば、紙自体に施される技術の一つとしては、蛍光繊維、金属繊維等を混抄する用紙が挙げられる。
【０００３】
金属繊維を混抄する用紙は、該用紙にランダムに金属繊維が混抄されているため、同一の配置で金属繊維を混抄する用紙の作製は難しく、複製防止効果に優れる。また、金属繊維はマイクロ波を用いて検出が可能であるので、金属繊維の有無による真偽判別及びランダムに配置させた金属繊維の検出から、その用紙独自の固有情報を検出することができる。さらに、金属繊維を混抄する用紙を複写機により複写した場合、マイクロ波を用いて検出が不可能であるので複写物であることが容易に判別可能であり、複写防止機能を有している。
【０００４】
このような金属繊維を混抄した用紙に用いられる金属繊維の形態は、金属繊維１本あたり直径が０．５〜２５μｍ、長さが０．５〜１５ｍｍ程度であり、金属繊維を所定の長さに切断するのは容易でないため、実際には金属繊維を水溶性樹脂に含浸させ、硬化させたうえで切断した金属繊維束を用いるのが一般的である。そして、樹脂で含浸された金属繊維束を用いて金属繊維が混抄したシートを製造する場合、一旦、樹脂を溶かして、金属繊維を溶媒中に分散させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、パルパーのような製紙用原料作製工程で離解中に、前記金属繊維束を製紙用原料中に直接投入し製紙用原料中への金属繊維の分散を試みた結果、濃度が３〜４%の製紙用原料中に投入された金属繊維束は、製紙用原料と同時に回流する状態となってしまい、金属繊維束を分散させる力が加わらず原料中に分散されない問題があった。
【０００６】
さらに、溶媒として水又は温水を用いて撹拌し、一旦、樹脂を溶かしてからパルパーに投入する方法において、親水性を有する水溶性樹脂、例えばＰＶＡ樹脂で含浸された金属繊維束は、ＰＶＡ樹脂の親水性によってＰＶＡ樹脂が水中又は温水で概ね溶け、金属繊維束から分離した金属繊維は溶媒中で浮遊するが、特に水中においてＰＶＡ樹脂は溶けにくい性質をもつ。また、１度、金属繊維束から分離した金属繊維も金属繊維同士が分子間力によって引き付けあうとともに、撹拌中に金属繊維同士が接触すると絡み合い凝集してしまう問題があった。
【０００７】
一方、金属繊維を紙料中に分散させる方法として、例えば、金属を、糊剤を含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートの離解分散した金属蒸着繊維を、紙料中に分散せしめ定法により抄紙し乾燥した金属蒸着繊維入り特殊紙が開示されている（特許文献１）。
【０００８】
また、表面が親水性材料で被覆された磁性ワイヤを用いて、磁性ワイヤを水と親水性処理させて水懸濁液とし、抄紙機の抄紙網上に紙原料がそれぞれ貯留された第１の紙層形成用槽と第２の紙層形成用槽とを配設し、第１の紙層形成用槽と第２の紙層形成用槽との間に磁性ワイヤと水とを混ぜ合わせた水懸濁液を貯留する磁性ワイヤ供給槽を配設して、磁性ワイヤ供給槽に貯留した水懸濁液中に気泡を発生させて水懸濁液を磁性ワイヤ供給槽からオーバーフローさせ、第１の紙層形成用槽から供給された紙原料により形成された第１の紙層上に水懸濁液を供給することにより、水懸濁液に含まれる磁性ワイヤを第１の紙層上に分散配置し、磁性ワイヤが分散配置された第１の紙層上に第２の紙層形成用槽から紙原料を供給して第２の紙層を形成して作製されるセキュリティペーパーとその製造方法及び装置が開示されている（特許文献２）。
【特許文献１】特公昭５１−６７６３号公報（第１頁、第３図）
【特許文献２】特開平１７−１４６４７７号公報（第１−１７頁、第４、５及び６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを用いる必要があり、直接金属繊維を混入する方法ではなく、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを作製するか、購入する必要があるため、製造コストが高価であった。また、特許文献２では、磁性ワイヤを水中に分散させるために、磁性ワイヤに酸化チタン等の材料を表面処理する必要があるため、製造コストが高価であった。
【００１０】
本発明は、前述した問題点を解決することを目的としたもので、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを用いる必要がなく、酸化チタン等の材料を表面処理する必要がなく、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を用いることによって金属繊維が凝集する問題がなく、金属繊維が分散した用紙の製造における金属繊維を、単純な工程で紙料中に分散させ、金属繊維が分散した紙料を定法により抄造する、金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造方法において、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記撹拌槽に供給され、前記撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、撹拌機構によって撹拌され、前記撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造方法において、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記第１の撹拌槽に供給され、前記第１の撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌機構によって撹拌され、前記第１の撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散された第１の紙料は、前記第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされ、前記第２の撹拌槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌機構によって撹拌され、前記第２の撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための撹拌機構が設けられた撹拌槽と、前記撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブと、前記撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置である。
【００１４】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し第１の撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構が設けられた第１の撹拌槽と、前記第１の撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記第１の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブと、前記第１の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構が設けられた第２の撹拌槽と、前記第２の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブと、前記第２の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置は、金属繊維束を直接混入可能であり、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を用いることによって溶媒中に均一に分散される。これは、金属繊維束を含浸している水溶性樹脂が溶けて金属繊維が溶媒中に分散していく際、金属繊維が白水又は希釈された製紙用原料中の繊維と絡みあい、金属繊維同士で絡む現象が起こることなく、金属繊維が撹拌中に分散することが可能となるからである。よって、金属繊維が均一に分散された紙料は、抄紙機上へ供給され、プレス、乾燥されて、金属繊維の塊がなく、金属繊維がランダムに配置された用紙が製造可能となる。
【００１６】
本発明の金属繊維分散装置の撹拌槽は、分散が不十分な金属繊維が生じた場合、撹拌槽で沈降されるので抄紙機上へ供給されることがない。よって、金属繊維が均一に分散された紙料のみが抄紙機上へ供給されるため、金属繊維の塊がなく、金属繊維がランダムに配置された用紙が製造可能となる。
【００１７】
さらに、撹拌槽及び撹拌機構を二つ設けた場合は、撹拌槽では金属繊維の分散が２回行えるとともに、分散が不十分な金属繊維を沈降させる処理が２回行えるので、分散の不十分な金属繊維の排除が確実に行える。
【００１８】
また、白水を供給管から供給する場合は、抄紙機の抄紙網上から落下する白水を加温して直接供給することが可能であるため、あえて白水を製造する設備が必要なく、継続的に撹拌槽に白水を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態は、図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる実施するための最良の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載における技術的思想の範囲内であれば、その他のいろいろな実施の形態が含まれる。
【００２０】
金属繊維が分散した用紙の製造において、前記金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散装置について図１を用いて説明する。
なお、下記に記載される金属繊維束３は、水溶性の樹脂で金属繊維を含浸し金属繊維束としたものである。
また、この発明の白水とは、抄紙機の抄紙網上から落下する紙料中の微細繊維、薬品及びてん料を含んだ溶液である。
また、この発明の製紙用原料とは、抄造工程の前工程である離解機で作製される原料のことで、当該原料の濃度は一般的に３〜４％である。そして、抄紙機上で抄造するときの原料の濃度は、濃度調節器により目的とする用紙の形態に合わせた濃度に調整して抄造している。
また、この発明の第１の紙料とは、金属繊維分散装置で金属繊維を溶媒中に分散させた紙料である。
また、この発明の第２の紙料とは、製紙用原料の濃度を濃度調節器によって調整されたものである。
【００２１】
図１に示すように、金属繊維分散装置１は、金属繊維束３を投入する金属繊維投入口２と、金属繊維投入口２に投入され、供給された金属繊維束３の量を調整し撹拌槽５に供給する金属繊維供給機構４と、金属繊維供給機構４から供給される金属繊維束３を溶媒中に分散させるための撹拌機構７が設けられた撹拌槽５と、撹拌槽５に継合し金属繊維束３を分散させるための溶媒を供給する供給管９と、撹拌槽５の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブ１２と、撹拌槽５からオーバーフローした金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽１１を備える。
【００２２】
金属繊維投入口２には、あらかじめ金属繊維投入口２内に金属繊維束３を投入しておき、投入された金属繊維束３は、自動で金属繊維供給機構４に供給される。
【００２３】
金属繊維供給機構４は図２に示すとおり、切欠き２４を設けた円筒２３と、円筒２３を駆動するインバータモータ２２からなり、切欠き２４が鉛直方向上向きのとき金属繊維投入口２内の金属繊維束３が切欠き２４に供給される。そして、円筒２３が回転し切欠き２４が鉛直方向下向きのとき、切欠き２４に供給された金属繊維束３が撹拌槽５へ落下する。以降はその繰り返しで円筒２３が１回転する毎に、切欠き２４に供給された金属繊維束３が撹拌槽５へ供給される。このときインバータモータ２２の回転を調整することによって、撹拌槽５への金属繊維束３の供給量を調整することができる。
【００２４】
撹拌槽５に供給する加温した白水は、あらかじめ抄紙機の抄紙網上から落下する白水を加温して、供給管９から撹拌槽５へ供給する。また、製造条件により白水中の繊維が少ない場合は、製紙用原料を希釈したものを溶媒として用いて、別工程で製紙用原料を０．０５〜０．５％に薄めて加温し、供給管９から撹拌槽５へ供給すればよい（図示せず）。
【００２５】
撹拌槽５に投入する溶媒の供給量及び温度は、目的とする用紙（用紙中に分散させる金属繊維の量）及び金属繊維の形態（長さ、束ねる本数、含浸している水溶性樹脂）により変わるので、それに応じて溶媒の供給量及び温度を調整するとよい。
【００２６】
撹拌機構７の駆動については、モータ（図示せず）を撹拌機構７に連結させて撹拌機構７を回転させ、金属繊維供給機構４から供給された金属繊維束３と供給管９から供給された溶媒が撹拌される。
【００２７】
加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料及び金属繊維束３は常時供給されるので、撹拌槽５内で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽１１にオーバーフローされる。
【００２８】
紙料供給槽１１にオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００２９】
撹拌槽５では、仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合、撹拌槽５の下部に分散の不十分な金属繊維は沈降する。そして、撹拌槽５の下部には、それを排出するためのバルブ１２を設けている。
【００３０】
金属繊維が分散した用紙の製造における、前記金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散装置において、二つの撹拌槽及び撹拌機構を設けて分散を行う金属繊維分散装置を、図３を用いて説明する。
【００３１】
図３に示す金属繊維分散装置１ａの金属繊投入口２ａ、金属繊維供給機構４、供給管９ａ、紙料供給槽１１ａ、第１のバルブ１２ａは、図１に示す金属繊維分散装置１のものと同様である。
【００３２】
そして、改良点は、第１の撹拌槽５ａと紙料供給槽の１１ａの間に、第２の撹拌槽６ａと第２の撹拌機構８ａと、第２のバルブ１３ａを設けていることである。第２の撹拌機構８ａの駆動についても、モータ（図示せず）を撹拌機構８ａに連結させて撹拌機構８ａを回転させる。
【００３３】
金属繊維の形態図について図４を用いて説明する。図４に示すように、金属繊維の形態は金属繊維１本あたり、直径8μｍ、長さ3ｍｍのものを１００本程度束ねて水溶性樹脂で含浸されたものである。
【００３４】
金属繊維が分散した用紙の製造方法について、図５を用いて説明する。
【００３５】
図５に示すようにＳＴＥＰ１として、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入する。
【００３６】
ＳＴＥＰ１で金属繊維投入口に投入された金属繊維束は、ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給される。
【００３７】
ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給された金属繊維束は、ＳＴＥＰ３で撹拌槽への供給量が調整され供給される。
【００３８】
ＳＴＥＰ４で撹拌槽には、金属繊維束を分散させる溶媒として、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給管から供給される。ここで、金属繊維束を分散させる溶媒としては、白水を加温して６５〜９０℃としたもの又は、濃度を０．０５％〜０．５％に希釈した製紙用原料を加温して６５〜９０℃とした溶媒を用いるのが望ましい。仮に、白水を加温しないで用いる場合、白水の温度は１５〜３０℃であるので金属繊維が溶媒中に完全に分散せず、また、６５〜９０℃に加温して濃度０．５％以上の溶媒を用いる場合、金属繊維束を分散させる程の力が加わらず溶媒中に分散されない結果となる。
【００３９】
ＳＴＥＰ３とＳＴＥＰ４で、撹拌槽に供給された金属繊維束と溶媒は、ＳＴＥＰ５で撹拌機構によって撹拌され、溶媒中に金属繊維が分散され、撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、撹拌槽から紙料供給槽にオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ５で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、撹拌槽で沈降される。
【００４０】
ＳＴＥＰ５で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ６で撹拌槽下部に設けたバルブを開けて排出される。
【００４１】
ＳＴＥＰ５で撹拌槽から紙料供給槽にオーバーフローされた、金属繊維が分散された第１の紙料はＳＴＥＰ７で紙料供給槽から抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００４２】
ＳＴＥＰ７で抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の紙料と混ざり、ＳＴＥＰ８で定法により抄造され、金属繊維が分散した用紙が製造される。
【００４３】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、二つの撹拌槽及び撹拌機構を設けて金属繊維の分散を行い用紙を製造する方法を、図６を用いて説明する。
【００４４】
図６に示すようにＳＴＥＰ１として、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入する。
【００４５】
ＳＴＥＰ１で金属繊維投入口に投入された金属繊維束は、ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給される。
【００４６】
ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給された金属繊維束は、ＳＴＥＰ３で第１の撹拌槽への供給量が調整され供給される。
【００４７】
ＳＴＥＰ４で第１の撹拌槽には、金属繊維束を分散させる溶媒として、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給管から供給される。ここで、金属繊維束を分散させる溶媒としては、白水を加温して６５〜９０℃としたもの又は、濃度を０．０５％〜０．５％に希釈した製紙用原料を加温して６５〜９０℃とした溶媒を用いるのが望ましい。仮に、白水を加温しないで用いる場合、白水の温度は１５〜３０℃であるので金属繊維が溶媒中に完全に分散せず、また、６５〜９０℃に加温して濃度０．５％以上の溶媒を用いる場合、金属繊維束を分散させる程の力が加わらず溶媒中に分散されない結果となる。
【００４８】
ＳＴＥＰ３とＳＴＥＰ４で、第１の撹拌槽に供給された金属繊維束と溶媒は、ＳＴＥＰ５で第１の撹拌機構によって撹拌され、溶媒中に金属繊維が分散され、第１の撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ５で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、第１の撹拌槽で沈降される。
【００４９】
ＳＴＥＰ５で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ６で第１の撹拌槽下部に設けた第１のバルブを開けて排出される。
【００５０】
ＳＴＥＰ５で第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされた第１の紙料は、ＳＴＥＰ７で第２の撹拌機構によって撹拌され、第２の撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の撹拌槽から紙料供給槽へオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ７で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、第２の撹拌槽で沈降される。
【００５１】
ＳＴＥＰ７で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ８で第２の撹拌槽下部に設けた第２のバルブを開けて排出される。
【００５２】
ＳＴＥＰ７で第２の撹拌槽から紙料供給槽へオーバーフローされた第１の紙料は、ＳＴＥＰ９で紙料供給槽から抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００５３】
ＳＴＥＰ９で抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の紙料と混ざり、ＳＴＥＰ１０で定法により抄造され、金属繊維が分散した用紙が製造される。
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の内容は、これらの実施例の範囲に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
抄紙機に、図３に示すように、金属繊維束３を投入する金属繊維投入口２ａと、前記金属繊維投入口２ａに投入され、供給された金属繊維束３の量を調整し第１の撹拌槽５ａに供給する金属繊維供給機構４と、前記金属繊維供給機構４から供給される金属繊維束３を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構７ａが設けられた第１の撹拌槽５ａと、前記第１の撹拌槽５ａに継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管９ａと、前記第１の撹拌槽５ａの下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブ１２ａと、前記第１の撹拌槽５ａから金属繊維が分散した第１の紙料がオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構８ａが設けられた第２の撹拌槽６ａと、前記第２の撹拌槽６ａの下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブ１３ａと、前記第２の撹拌槽６ａから金属繊維が分散した第１の紙料がオーバーフローし、金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽１１ａを備えたことを特徴とする金属繊維分散装置１ａを設置し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給し、第１の紙料と第２の紙料が混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造して金属繊維が均一に分散した用紙を作製した。このとき分散させた金属繊維は、ステンレス製の金属繊維で、金属繊維１本当たり３μｍ、長さ３ｍｍの金属繊維を、１００本程度束ねてＰＶＡ樹脂で含浸されたもので、金属繊維束３の投入量は１分間当たり１５ｇで、溶媒は７５℃に加温した白水を１分間あたり５０リットル撹拌槽５ａに供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５６】
（実施例２）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、白水を８０℃に加温して、撹拌槽５ａへ供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５７】
（実施例３）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、白水を９０℃に加温して、撹拌槽５ａに供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５８】
（実施例４）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．０５％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５９】
（実施例５）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．１％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００６０】
（実施例６）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．５％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００６１】
（比較例１）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、溶媒が２０℃の水と金属繊維束３を撹拌し、第２の紙料と混合して図８に示す用紙を製造した。
【００６２】
（比較例２）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、溶媒として製紙用原料を希釈して濃度を１％、温度を８０℃に加温したものと金属繊維束３を撹拌し、第２の紙料と混合して図９に示す用紙を製造した。
【００６３】
実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように比較例１の溶媒が２０℃の水と金属繊維束３を撹拌して得られた用紙、比較例２の製紙用原料を希釈して濃度を１％、温度を８０℃に加温したものと金属繊維束３を撹拌して得られた用紙は、図８及び図９に示すように分散されない金属繊維２５が形成され用紙上の金属繊維が均一に分散されなかった。実施例１乃至６については、図７に示すように用紙上の金属繊維が均一に分散された用紙が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明である金属繊維分散装置を示す図である。
【図２】（ａ）金属繊維供給機構の詳細を示す図である。（ｂ）図２（ａ）で示す金属繊維供給機構のＸ−Ｘ’断面図である。
【図３】図１で示す金属繊維分散装置とは他の金属繊維分散装置を示す図である。
【図４】この発明で用いた金属繊維束の形態を示す図である。
【図５】金属繊維を原料中に分散させる金属繊維分散方法のフロー図である。
【図６】二つの撹拌槽及び撹拌機構を用いて、金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散方法のフロー図である。
【図７】用紙上に金属繊維がランダムに配置された用紙の透過光画像である。
【図８】比較例１で製造した用紙の透過光画像である。
【図９】比較例２で製造した用紙の透過光画像である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１ａ 金属繊維分散装置
２、２ａ 金属繊維投入口
３ 金属繊維束
４ 金属繊維供給機構
５、５ａ 撹拌槽（第１の撹拌槽）
６ａ 第２の撹拌槽
７、７ａ 撹拌機構（第１の撹拌機構）
８ａ 第２の撹拌機構
９、９ａ 供給管
１１、１１ａ 紙料供給槽
１２、１２ａ バルブ（第１のバルブ）
１３ａ 第２のバルブ
２２ インバータモータ
２３ 円筒
２４ 切欠き
２５ 分散されない金属繊維
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造において、金属繊維を分散させた紙料を定法により抄造する、金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、銀行券、パスポート、有価証券、印紙類、商品タグ、有料道路等の回数券、各種チケット等の貴重印刷物は、偽造、変造されないために様々な偽造防止技術が用いられている。例えば、紙自体に施される技術の一つとしては、蛍光繊維、金属繊維等を混抄する用紙が挙げられる。
【０００３】
金属繊維を混抄する用紙は、該用紙にランダムに金属繊維が混抄されているため、同一の配置で金属繊維を混抄する用紙の作製は難しく、複製防止効果に優れる。また、金属繊維はマイクロ波を用いて検出が可能であるので、金属繊維の有無による真偽判別及びランダムに配置させた金属繊維の検出から、その用紙独自の固有情報を検出することができる。さらに、金属繊維を混抄する用紙を複写機により複写した場合、マイクロ波を用いて検出が不可能であるので複写物であることが容易に判別可能であり、複写防止機能を有している。
【０００４】
このような金属繊維を混抄した用紙に用いられる金属繊維の形態は、金属繊維１本あたり直径が０．５〜２５μｍ、長さが０．５〜１５ｍｍ程度であり、金属繊維を所定の長さに切断するのは容易でないため、実際には金属繊維を水溶性樹脂に含浸させ、硬化させたうえで切断した金属繊維束を用いるのが一般的である。そして、樹脂で含浸された金属繊維束を用いて金属繊維が混抄したシートを製造する場合、一旦、樹脂を溶かして、金属繊維を溶媒中に分散させる必要がある。
【０００５】
しかしながら、パルパーのような製紙用原料作製工程で離解中に、前記金属繊維束を製紙用原料中に直接投入し製紙用原料中への金属繊維の分散を試みた結果、濃度が３〜４%の製紙用原料中に投入された金属繊維束は、製紙用原料と同時に回流する状態となってしまい、金属繊維束を分散させる力が加わらず原料中に分散されない問題があった。
【０００６】
さらに、溶媒として水又は温水を用いて撹拌し、一旦、樹脂を溶かしてからパルパーに投入する方法において、親水性を有する水溶性樹脂、例えばＰＶＡ樹脂で含浸された金属繊維束は、ＰＶＡ樹脂の親水性によってＰＶＡ樹脂が水中又は温水で概ね溶け、金属繊維束から分離した金属繊維は溶媒中で浮遊するが、特に水中においてＰＶＡ樹脂は溶けにくい性質をもつ。また、１度、金属繊維束から分離した金属繊維も金属繊維同士が分子間力によって引き付けあうとともに、撹拌中に金属繊維同士が接触すると絡み合い凝集してしまう問題があった。
【０００７】
一方、金属繊維を紙料中に分散させる方法として、例えば、金属を、糊剤を含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートの離解分散した金属蒸着繊維を、紙料中に分散せしめ定法により抄紙し乾燥した金属蒸着繊維入り特殊紙が開示されている（特許文献１）。
【０００８】
また、表面が親水性材料で被覆された磁性ワイヤを用いて、磁性ワイヤを水と親水性処理させて水懸濁液とし、抄紙機の抄紙網上に紙原料がそれぞれ貯留された第１の紙層形成用槽と第２の紙層形成用槽とを配設し、第１の紙層形成用槽と第２の紙層形成用槽との間に磁性ワイヤと水とを混ぜ合わせた水懸濁液を貯留する磁性ワイヤ供給槽を配設して、磁性ワイヤ供給槽に貯留した水懸濁液中に気泡を発生させて水懸濁液を磁性ワイヤ供給槽からオーバーフローさせ、第１の紙層形成用槽から供給された紙原料により形成された第１の紙層上に水懸濁液を供給することにより、水懸濁液に含まれる磁性ワイヤを第１の紙層上に分散配置し、磁性ワイヤが分散配置された第１の紙層上に第２の紙層形成用槽から紙原料を供給して第２の紙層を形成して作製されるセキュリティペーパーとその製造方法及び装置が開示されている（特許文献２）。
【特許文献１】特公昭５１−６７６３号公報（第１頁、第３図）
【特許文献２】特開平１７−１４６４７７号公報（第１−１７頁、第４、５及び６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１では、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを用いる必要があり、直接金属繊維を混入する方法ではなく、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを作製するか、購入する必要があるため、製造コストが高価であった。また、特許文献２では、磁性ワイヤを水中に分散させるために、磁性ワイヤに酸化チタン等の材料を表面処理する必要があるため、製造コストが高価であった。
【００１０】
本発明は、前述した問題点を解決することを目的としたもので、金属を糊剤によって含有せしめた水中分散性シート面に蒸着して成るシートを用いる必要がなく、酸化チタン等の材料を表面処理する必要がなく、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を用いることによって金属繊維が凝集する問題がなく、金属繊維が分散した用紙の製造における金属繊維を、単純な工程で紙料中に分散させ、金属繊維が分散した紙料を定法により抄造する、金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造方法において、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記撹拌槽に供給され、前記撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、撹拌機構によって撹拌され、前記撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法である。
【００１２】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙の製造方法において、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記第１の撹拌槽に供給され、前記第１の撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌機構によって撹拌され、前記第１の撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散された第１の紙料は、前記第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされ、前記第２の撹拌槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌機構によって撹拌され、前記第２の撹拌槽で撹拌されて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法である。
【００１３】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための撹拌機構が設けられた撹拌槽と、前記撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブと、前記撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置である。
【００１４】
また、本発明は、金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し第１の撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構が設けられた第１の撹拌槽と、前記第１の撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記第１の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブと、前記第１の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構が設けられた第２の撹拌槽と、前記第２の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブと、前記第２の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の金属繊維分散用紙の製造方法及び金属繊維分散装置は、金属繊維束を直接混入可能であり、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料を用いることによって溶媒中に均一に分散される。これは、金属繊維束を含浸している水溶性樹脂が溶けて金属繊維が溶媒中に分散していく際、金属繊維が白水又は希釈された製紙用原料中の繊維と絡みあい、金属繊維同士で絡む現象が起こることなく、金属繊維が撹拌中に分散することが可能となるからである。よって、金属繊維が均一に分散された紙料は、抄紙機上へ供給され、プレス、乾燥されて、金属繊維の塊がなく、金属繊維がランダムに配置された用紙が製造可能となる。
【００１６】
本発明の金属繊維分散装置の撹拌槽は、分散が不十分な金属繊維が生じた場合、撹拌槽で沈降されるので抄紙機上へ供給されることがない。よって、金属繊維が均一に分散された紙料のみが抄紙機上へ供給されるため、金属繊維の塊がなく、金属繊維がランダムに配置された用紙が製造可能となる。
【００１７】
さらに、撹拌槽及び撹拌機構を二つ設けた場合は、撹拌槽では金属繊維の分散が２回行えるとともに、分散が不十分な金属繊維を沈降させる処理が２回行えるので、分散の不十分な金属繊維の排除が確実に行える。
【００１８】
また、白水を供給管から供給する場合は、抄紙機の抄紙網上から落下する白水を加温して直接供給することが可能であるため、あえて白水を製造する設備が必要なく、継続的に撹拌槽に白水を供給できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明を実施するための最良の形態は、図面を参照して説明する。しかしながら、本発明は以下に述べる実施するための最良の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲記載における技術的思想の範囲内であれば、その他のいろいろな実施の形態が含まれる。
【００２０】
金属繊維が分散した用紙の製造において、前記金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散装置について図１を用いて説明する。
なお、下記に記載される金属繊維束３は、水溶性の樹脂で金属繊維を含浸し金属繊維束としたものである。
また、この発明の白水とは、抄紙機の抄紙網上から落下する紙料中の微細繊維、薬品及びてん料を含んだ溶液である。
また、この発明の製紙用原料とは、抄造工程の前工程である離解機で作製される原料のことで、当該原料の濃度は一般的に３〜４％である。そして、抄紙機上で抄造するときの原料の濃度は、濃度調節器により目的とする用紙の形態に合わせた濃度に調整して抄造している。
また、この発明の第１の紙料とは、金属繊維分散装置で金属繊維を溶媒中に分散させた紙料である。
また、この発明の第２の紙料とは、製紙用原料の濃度を濃度調節器によって調整されたものである。
【００２１】
図１に示すように、金属繊維分散装置１は、金属繊維束３を投入する金属繊維投入口２と、金属繊維投入口２に投入され、供給された金属繊維束３の量を調整し撹拌槽５に供給する金属繊維供給機構４と、金属繊維供給機構４から供給される金属繊維束３を溶媒中に分散させるための撹拌機構７が設けられた撹拌槽５と、撹拌槽５に継合し金属繊維束３を分散させるための溶媒を供給する供給管９と、撹拌槽５の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブ１２と、撹拌槽５からオーバーフローした金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽１１を備える。
【００２２】
金属繊維投入口２には、あらかじめ金属繊維投入口２内に金属繊維束３を投入しておき、投入された金属繊維束３は、自動で金属繊維供給機構４に供給される。
【００２３】
金属繊維供給機構４は図２に示すとおり、切欠き２４を設けた円筒２３と、円筒２３を駆動するインバータモータ２２からなり、切欠き２４が鉛直方向上向きのとき金属繊維投入口２内の金属繊維束３が切欠き２４に供給される。そして、円筒２３が回転し切欠き２４が鉛直方向下向きのとき、切欠き２４に供給された金属繊維束３が撹拌槽５へ落下する。以降はその繰り返しで円筒２３が１回転する毎に、切欠き２４に供給された金属繊維束３が撹拌槽５へ供給される。このときインバータモータ２２の回転を調整することによって、撹拌槽５への金属繊維束３の供給量を調整することができる。
【００２４】
撹拌槽５に供給する加温した白水は、あらかじめ抄紙機の抄紙網上から落下する白水を加温して、供給管９から撹拌槽５へ供給する。また、製造条件により白水中の繊維が少ない場合は、製紙用原料を希釈したものを溶媒として用いて、別工程で製紙用原料を０．０５〜０．５％に薄めて加温し、供給管９から撹拌槽５へ供給すればよい（図示せず）。
【００２５】
撹拌槽５に投入する溶媒の供給量及び温度は、目的とする用紙（用紙中に分散させる金属繊維の量）及び金属繊維の形態（長さ、束ねる本数、含浸している水溶性樹脂）により変わるので、それに応じて溶媒の供給量及び温度を調整するとよい。
【００２６】
撹拌機構７の駆動については、モータ（図示せず）を撹拌機構７に連結させて撹拌機構７を回転させ、金属繊維供給機構４から供給された金属繊維束３と供給管９から供給された溶媒が撹拌される。
【００２７】
加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料及び金属繊維束３は常時供給されるので、撹拌槽５内で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽１１にオーバーフローされる。
【００２８】
紙料供給槽１１にオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００２９】
撹拌槽５では、仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合、撹拌槽５の下部に分散の不十分な金属繊維は沈降する。そして、撹拌槽５の下部には、それを排出するためのバルブ１２を設けている。
【００３０】
金属繊維が分散した用紙の製造における、前記金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散装置において、二つの撹拌槽及び撹拌機構を設けて分散を行う金属繊維分散装置を、図３を用いて説明する。
【００３１】
図３に示す金属繊維分散装置１ａの金属繊投入口２ａ、金属繊維供給機構４、供給管９ａ、紙料供給槽１１ａ、第１のバルブ１２ａは、図１に示す金属繊維分散装置１のものと同様である。
【００３２】
そして、改良点は、第１の撹拌槽５ａと紙料供給槽の１１ａの間に、第２の撹拌槽６ａと第２の撹拌機構８ａと、第２のバルブ１３ａを設けていることである。第２の撹拌機構８ａの駆動についても、モータ（図示せず）を撹拌機構８ａに連結させて撹拌機構８ａを回転させる。
【００３３】
金属繊維の形態図について図４を用いて説明する。図４に示すように、金属繊維の形態は金属繊維１本あたり、直径8μｍ、長さ3ｍｍのものを１００本程度束ねて水溶性樹脂で含浸されたものである。
【００３４】
金属繊維が分散した用紙の製造方法について、図５を用いて説明する。
【００３５】
図５に示すようにＳＴＥＰ１として、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入する。
【００３６】
ＳＴＥＰ１で金属繊維投入口に投入された金属繊維束は、ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給される。
【００３７】
ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給された金属繊維束は、ＳＴＥＰ３で撹拌槽への供給量が調整され供給される。
【００３８】
ＳＴＥＰ４で撹拌槽には、金属繊維束を分散させる溶媒として、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給管から供給される。ここで、金属繊維束を分散させる溶媒としては、白水を加温して６５〜９０℃としたもの又は、濃度を０．０５％〜０．５％に希釈した製紙用原料を加温して６５〜９０℃とした溶媒を用いるのが望ましい。仮に、白水を加温しないで用いる場合、白水の温度は１５〜３０℃であるので金属繊維が溶媒中に完全に分散せず、また、６５〜９０℃に加温して濃度０．５％以上の溶媒を用いる場合、金属繊維束を分散させる程の力が加わらず溶媒中に分散されない結果となる。
【００３９】
ＳＴＥＰ３とＳＴＥＰ４で、撹拌槽に供給された金属繊維束と溶媒は、ＳＴＥＰ５で撹拌機構によって撹拌され、溶媒中に金属繊維が分散され、撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、撹拌槽から紙料供給槽にオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ５で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、撹拌槽で沈降される。
【００４０】
ＳＴＥＰ５で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ６で撹拌槽下部に設けたバルブを開けて排出される。
【００４１】
ＳＴＥＰ５で撹拌槽から紙料供給槽にオーバーフローされた、金属繊維が分散された第１の紙料はＳＴＥＰ７で紙料供給槽から抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００４２】
ＳＴＥＰ７で抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の紙料と混ざり、ＳＴＥＰ８で定法により抄造され、金属繊維が分散した用紙が製造される。
【００４３】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、二つの撹拌槽及び撹拌機構を設けて金属繊維の分散を行い用紙を製造する方法を、図６を用いて説明する。
【００４４】
図６に示すようにＳＴＥＰ１として、水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入する。
【００４５】
ＳＴＥＰ１で金属繊維投入口に投入された金属繊維束は、ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給される。
【００４６】
ＳＴＥＰ２で金属繊維供給機構に自動的に供給された金属繊維束は、ＳＴＥＰ３で第１の撹拌槽への供給量が調整され供給される。
【００４７】
ＳＴＥＰ４で第１の撹拌槽には、金属繊維束を分散させる溶媒として、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給管から供給される。ここで、金属繊維束を分散させる溶媒としては、白水を加温して６５〜９０℃としたもの又は、濃度を０．０５％〜０．５％に希釈した製紙用原料を加温して６５〜９０℃とした溶媒を用いるのが望ましい。仮に、白水を加温しないで用いる場合、白水の温度は１５〜３０℃であるので金属繊維が溶媒中に完全に分散せず、また、６５〜９０℃に加温して濃度０．５％以上の溶媒を用いる場合、金属繊維束を分散させる程の力が加わらず溶媒中に分散されない結果となる。
【００４８】
ＳＴＥＰ３とＳＴＥＰ４で、第１の撹拌槽に供給された金属繊維束と溶媒は、ＳＴＥＰ５で第１の撹拌機構によって撹拌され、溶媒中に金属繊維が分散され、第１の撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ５で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、第１の撹拌槽で沈降される。
【００４９】
ＳＴＥＰ５で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ６で第１の撹拌槽下部に設けた第１のバルブを開けて排出される。
【００５０】
ＳＴＥＰ５で第１の撹拌槽から第２の撹拌槽にオーバーフローされた第１の紙料は、ＳＴＥＰ７で第２の撹拌機構によって撹拌され、第２の撹拌槽上部の金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の撹拌槽から紙料供給槽へオーバーフローされる。また、ＳＴＥＰ７で仮に分散が不十分な金属繊維が生じた場合は、第２の撹拌槽で沈降される。
【００５１】
ＳＴＥＰ７で沈降された分散が不十分な金属繊維は、ＳＴＥＰ８で第２の撹拌槽下部に設けた第２のバルブを開けて排出される。
【００５２】
ＳＴＥＰ７で第２の撹拌槽から紙料供給槽へオーバーフローされた第１の紙料は、ＳＴＥＰ９で紙料供給槽から抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給される。
【００５３】
ＳＴＥＰ９で抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、金属繊維が分散された第１の紙料は、第２の紙料と混ざり、ＳＴＥＰ１０で定法により抄造され、金属繊維が分散した用紙が製造される。
【００５４】
以下、実施例を用いて本発明を更に詳細に説明するが、本発明の内容は、これらの実施例の範囲に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
抄紙機に、図３に示すように、金属繊維束３を投入する金属繊維投入口２ａと、前記金属繊維投入口２ａに投入され、供給された金属繊維束３の量を調整し第１の撹拌槽５ａに供給する金属繊維供給機構４と、前記金属繊維供給機構４から供給される金属繊維束３を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構７ａが設けられた第１の撹拌槽５ａと、前記第１の撹拌槽５ａに継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管９ａと、前記第１の撹拌槽５ａの下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブ１２ａと、前記第１の撹拌槽５ａから金属繊維が分散した第１の紙料がオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構８ａが設けられた第２の撹拌槽６ａと、前記第２の撹拌槽６ａの下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブ１３ａと、前記第２の撹拌槽６ａから金属繊維が分散した第１の紙料がオーバーフローし、金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽１１ａを備えたことを特徴とする金属繊維分散装置１ａを設置し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給し、第１の紙料と第２の紙料が混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造して金属繊維が均一に分散した用紙を作製した。このとき分散させた金属繊維は、ステンレス製の金属繊維で、金属繊維１本当たり３μｍ、長さ３ｍｍの金属繊維を、１００本程度束ねてＰＶＡ樹脂で含浸されたもので、金属繊維束３の投入量は１分間当たり１５ｇで、溶媒は７５℃に加温した白水を１分間あたり５０リットル撹拌槽５ａに供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５６】
（実施例２）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、白水を８０℃に加温して、撹拌槽５ａへ供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５７】
（実施例３）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、白水を９０℃に加温して、撹拌槽５ａに供給して撹拌し、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５８】
（実施例４）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．０５％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００５９】
（実施例５）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．１％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００６０】
（実施例６）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、製紙用原料を希釈し濃度が０．５％の溶媒を８０℃に加温して撹拌槽５ａに供給し、金属繊維束３を溶媒中で撹拌して分散させ、金属繊維が分散した第１の紙料を抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給して抄造し、図７に示す金属繊維がランダムに配置された偽造防止用紙を得た。
【００６１】
（比較例１）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、溶媒が２０℃の水と金属繊維束３を撹拌し、第２の紙料と混合して図８に示す用紙を製造した。
【００６２】
（比較例２）
実施例１と同様に金属繊維分散装置１ａを用いて、溶媒として製紙用原料を希釈して濃度を１％、温度を８０℃に加温したものと金属繊維束３を撹拌し、第２の紙料と混合して図９に示す用紙を製造した。
【００６３】
実施例及び比較例の結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１に示すように比較例１の溶媒が２０℃の水と金属繊維束３を撹拌して得られた用紙、比較例２の製紙用原料を希釈して濃度を１％、温度を８０℃に加温したものと金属繊維束３を撹拌して得られた用紙は、図８及び図９に示すように分散されない金属繊維２５が形成され用紙上の金属繊維が均一に分散されなかった。実施例１乃至６については、図７に示すように用紙上の金属繊維が均一に分散された用紙が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】この発明である金属繊維分散装置を示す図である。
【図２】（ａ）金属繊維供給機構の詳細を示す図である。（ｂ）図２（ａ）で示す金属繊維供給機構のＸ−Ｘ’断面図である。
【図３】図１で示す金属繊維分散装置とは他の金属繊維分散装置を示す図である。
【図４】この発明で用いた金属繊維束の形態を示す図である。
【図５】金属繊維を原料中に分散させる金属繊維分散方法のフロー図である。
【図６】二つの撹拌槽及び撹拌機構を用いて、金属繊維を紙料中に分散させる金属繊維分散方法のフロー図である。
【図７】用紙上に金属繊維がランダムに配置された用紙の透過光画像である。
【図８】比較例１で製造した用紙の透過光画像である。
【図９】比較例２で製造した用紙の透過光画像である。
【符号の説明】
【００６７】
１、１ａ 金属繊維分散装置
２、２ａ 金属繊維投入口
３ 金属繊維束
４ 金属繊維供給機構
５、５ａ 撹拌槽（第１の撹拌槽）
６ａ 第２の撹拌槽
７、７ａ 撹拌機構（第１の撹拌機構）
８ａ 第２の撹拌機構
９、９ａ 供給管
１１、１１ａ 紙料供給槽
１２、１２ａ バルブ（第１のバルブ）
１３ａ 第２のバルブ
２２ インバータモータ
２３ 円筒
２４ 切欠き
２５ 分散されない金属繊維
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、
水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記撹拌槽に供給され、前記撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、撹拌機構によって撹拌され、前記撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされ、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法。
【請求項２】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、
水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は加温され希釈された製紙用原料が供給された前記第１の撹拌槽に供給され、前記第１の撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌機構によって撹拌され、前記第１の撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌槽にオーバーフローされ、前記第２の撹拌槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌機構によって撹拌され、前記第２の撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法。
【請求項３】
金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、
前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための撹拌機構が設けられた撹拌槽と、前記撹拌槽に継合し前記金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブと、前記撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置。
【請求項４】
金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、
前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し第１の撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構が設けられた第１の撹拌槽と、前記第１の撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記第１の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブと、前記第１の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構が設けられた第２の撹拌槽と、前記第２の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブと、前記第２の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置。
【請求項１】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、
水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は、加温され希釈された製紙用原料が供給された前記撹拌槽に供給され、前記撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、撹拌機構によって撹拌され、前記撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされ、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法。
【請求項２】
金属繊維が分散した用紙の製造方法において、
水溶性樹脂によって含浸され、束ねられた所定の長さの金属繊維束を金属繊維投入口に投入し、前記金属繊維投入口に投入された前記金属繊維束は、金属繊維供給機構に供給され、前記金属繊維供給機構に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌槽に供給する量が調整され、加温された白水又は加温され希釈された製紙用原料が供給された前記第１の撹拌槽に供給され、前記第１の撹拌槽に供給された前記金属繊維束は、第１の撹拌機構によって撹拌され、前記第１の撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌槽にオーバーフローされ、前記第２の撹拌槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、第２の撹拌機構によって撹拌され、前記第２の撹拌槽で撹拌され、前記金属繊維が分散した第１の紙料は、紙料供給槽にオーバーフローされ、前記紙料供給槽にオーバーフローされて前記金属繊維が分散した第１の紙料は、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給され、前記紙料経路に供給された第１の紙料は、前記紙料経路を流れる第２の紙料と混ざり、前記第１の紙料と前記第２の紙料が混ざった紙料を定法により抄造することを特徴とする金属繊維分散用紙の製造方法。
【請求項３】
金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、
前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための撹拌機構が設けられた撹拌槽と、前記撹拌槽に継合し前記金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出するバルブと、前記撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置。
【請求項４】
金属繊維が分散した用紙を製造するために抄紙機上に設置される金属繊維分散装置において、
前記金属繊維分散装置は、金属繊維束を投入する金属繊維投入口と、前記金属繊維投入口に投入され、供給された前記金属繊維束の量を調整し第１の撹拌槽に供給する金属繊維供給機構と、前記金属繊維供給機構から供給される前記金属繊維束を溶媒中に分散させるための第１の撹拌機構が設けられた第１の撹拌槽と、前記第１の撹拌槽に継合し金属繊維を分散させるための溶媒を供給する供給管と、前記第１の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第１のバルブと、前記第１の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を再度撹拌する第２の撹拌機構が設けられた第２の撹拌槽と、前記第２の撹拌槽の下部には、沈降した金属繊維を排出する第２のバルブと、前記第２の撹拌槽からオーバーフローし、前記金属繊維が分散した第１の紙料を受け、前記金属繊維が分散した第１の紙料を、抄紙機上の第２の紙料が流れる紙料経路に供給する紙料供給槽を備えたことを特徴とする金属繊維分散装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−６９４８５（Ｐ２００８−６９４８５Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４９７９３（Ｐ２００６−２４９７９３）
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（３０３０１７６７９）独立行政法人 国立印刷局 (471)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１４日（２００６．９．１４）
【出願人】（３０３０１７６７９）独立行政法人 国立印刷局 (471)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]