JP2000256986A

JP2000256986A - 低密度紙

Info

Publication number: JP2000256986A
Application number: JP11058329A
Authority: JP
Inventors: Akiko Mitsushiba; 晶子三柴; Yoshiyuki Asayama; 良行浅山; Nobuo Kanda; 伸夫神田
Original assignee: Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1999-03-05
Filing date: 1999-03-05
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】発泡性マイクロカプセルを配合することなく、
低密度化が可能で、シート強度、柔軟性をコントロール
しやすい低密度紙を提供する。【解決手段】ＴＭＰおよびカールドファイバーを混抄し
た低密度紙であり、ＴＭＰ／カールドファイバー／その
他のパルプの配合比が０〜１００／１０〜９０／０〜４
０であり、シート密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ³であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルプ繊維を使用
した低密度紙に関し、さらに詳しくは保温性・断熱性が
必要とされる食品容器や緩衝性が必要とされる包装用緩
衝材料、各種断熱材、クッション材、壁材等に使用する
ことのできるパルプ繊維層からなる低密度紙に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来各種断熱材、クッション材としては
安価で成形加工性が良いことから発泡スチロールや発泡
ポリエチレン等が、壁材としては塩化ビニル樹脂等の高
分子ポリマーが主に使用されてきた。しかしながら、昨
今の環境問題、安全性への関心が高まり、自然に崩壊し
たり、燃焼しても汚染物質や煤煙等がでにくい紙基材へ
の切替が進められている。

【０００３】紙基材に断熱性、クッション性の機能を持
たせる方法としては、独立気泡に近い空気層を紙に与え
ることが有効である。特公昭５２−３９９２４号公報に
はシラスバルーンを抄造時に内添する方法、特開昭５５
−１８１１６号公報には紙に発泡性マイクロカプセルを
内添する方法が開示されているが、得られるシートの密
度は０．５ｇ／ｃｍ³前後で満足のいくレベルではな
い。また特開平５−３３９８９８号公報には、発泡性マ
イクロカプセルを内添したシートの湿紙水分を規定する
ことにより低密度紙を製造する方法が開示させている。
発泡性マイクロカプセルを使用して低密度化させるに
は、所望する密度によって異なるが、その添加量はパル
プ重量に対して１０〜３０重量％程度であり、大幅なコ
ストアップとなる。また、発泡性マイクロカプセルを均
一に発泡させることは困難であり、その加熱条件が限定
されるため、マシンの生産性が低くなってしまう。

【０００４】そして、発泡性マイクロカプセルを使用し
て得られたシートは、その坪量、密度によっても異なる
が概して硬いシートとなり、インスタントラーメン等の
食品用断熱容器に使用する場合、曲面がきれいに曲がら
ずに折れてしまうという問題があるとともに、発泡性マ
イクロカプセルの使用自体も近年の環境・安全性の観点
から懸念される傾向がある。

【０００５】一方、発泡性マイクロカプセルを使用せず
に低密度紙を得る方法としては、特開平９−４１３００
号公報に架橋剤によってパルプ繊維をカールさせた、い
わゆるカールドファイバーを使用することが開示させて
いるが、カールドファイバーは繊維同士の絡みが弱く、
保水性も低いことから、前記特開平９−４１３００号公
報では、カールドファイバーを主体として、さらに微細
繊維を配合して強度を確保している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、発泡性マイ
クロカプセルを使用することなく、抄紙性が容易で、シ
ート強度、およびシートの柔軟性がコントロールしやす
い低密度紙を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、低密度紙
での断熱材、クッション材等への用途開発にあたって、
発泡性マイクロカプセルを使用することなく低密度化が
可能で、抄紙が容易で、シート強度やシートの柔軟性の
コントロールがしやすい低密度紙を得るため鋭意研究を
重ねた結果、カールドファイバーとＴＭＰを混合抄紙す
ることにより、発泡性マイクロカプセルを配合せずとも
充分な低密度が得られ、シート強度と柔軟性のコントロ
ールが容易にできることを見出し、本発明を完成させた
ものである。

【０００８】本発明は以下の発明を包括する（１）全繊維量に対する配合が下記の構成からなるパル
プ繊維を主成分とする密度が０．１〜０．６ｇ／ｃｍ³
であることを特徴とする低密度紙。ＴＭＰ１０〜１００重量％カールドファイバー０〜９０重量％その他のパルプ０〜４０重量％（２）カールドファイバーの配合が０重量％であると
き、前記ＴＭＰの繊維長が重さ加重で２．３ｍｍ以上で
あることを特徴とする（１）記載の低密度紙。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明で用いられるカールドファ
イバーは、分子内架橋反応による化学結合によってカー
ルやネジレのような変形を固定化した、元の繊維の長さ
と比べて見かけの長さが小さくなったパルプ繊維のこと
をいう。カールドファイバーとしては公知のものが使用
できる。例えば、乾式架橋法、水性溶液架橋法、実質上
非水性溶液架橋法があり、それぞれ米国特許第３，２２
４，９２６号明細書、第３，２４１，５５３号明細書、
第４，０３５，１４７号明細書に開示されている。架橋
剤としてはホルムアルデヒドおよびホルムアルデヒド付
加物が最も公知であるが、それ以外にもＣ２〜Ｃ８のジ
アルデヒド並びに酸官能基を有するＣ２〜Ｃ８のモノア
ルデヒドを使用してセルロース系繊維の内部を架橋させ
る（特公平５−７１７０２号公報）方法等が挙げられ
る。パルプ繊維に架橋剤を添加した後、機械的攪拌を施
し、次いでフラッフ化と加熱処理を行い、繊維に変形を
付与したまま固定するとカールの大きなカールドファイ
バーが得られる。

【００１０】本発明では湿潤カールファクターが０．４
から１．０の範囲もカールドファイバーが用いられ、好
ましくは０．５〜１．０の範囲のものが用いられる。湿
潤カールファクターが０．４未満であると嵩高性は小さ
くなり、密度が高いものになる。一方、湿潤カールファ
クターが１．０を越えて大きくなると嵩高性に対する効
果よりもパルプ繊維に変形を付与する際の機械的処理の
強化によって生じるパルプ繊維の損傷による繊維強度低
下のため紙粉の発生が顕著になるため好ましくない。因
みに、湿潤カールファクターは湿潤状態で繊維の変形の
程度を表す指標で、カールドファイバーを室温下、２４
時間純水に浸漬後の実際の繊維長さ（ＬＡ）と繊維の最
大投影長さ（繊維を囲む長方形の最長辺の長さ（Ｌ
Ｂ）を顕微鏡を用いて測定し、[（ＬＡ／ＬＢ）−１]算
出される値である。湿潤カールファクターが０．４〜
１．０の範囲のものはパルプ繊維に相当量変形が付与さ
れて屈曲しており、しかも架橋処理が施されているので
繊維は剛直でありそのためこれらを単独で抄紙したもの
は低密度になる。

【００１１】さらに、カールドファイバーとしては水を
保持する能力を示す保水度の値が10〜８０％、好ましく
は２５〜６０％が好ましい。保水度が１０％未満のもの
はセルロース分子の（−ＯＨ）が少なすぎて繊維結合が
弱くなる、また８０％を越えるものは湿潤状態で短時間
にカールが戻ってしまうために好ましくない。因みに、
保水度は、湿潤状態にある繊維を１５分間３０００Ｇの
遠心力で脱水した後のその繊維が保持している水の量を
絶乾繊維１ｇ当たりの量として表示した値（％）で定義
されるものでＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩＮｏ．２６−７８
に規定される。この値はセルロース繊維の水酸基（−Ｏ
Ｈ）の量、即ち繊維間の水素結合能力を相対的に表して
いる。

【００１２】しかしながら、これら架橋結合を有するパ
ルプ繊維は、架橋処理によりセルロース分子の水酸基
（−ＯＨ）が減少し、そのためこのような繊維の親水性
は架橋処理を行わないパルプに比べ小さくなっており、
繊維間結合を形成する能力が低く、抄紙が困難である。
またカールドファイバー単独でシート化した場合、乾燥
後のシート強度は著しく低い。

【００１３】特開平９−４１３００号公報では、カール
ドファイバーとともに微細繊維を配合することが必須と
なっているが、微細繊維は少量の配合でシート強度が付
与できるものの、その分密度がつきやすく、所望する密
度およびシート強度とシート柔軟性のコントロールが難
しい。

【００１４】本発明では、これらシート物性のコントロ
ールをカールドファイバーとＴＭＰの配合比を変えるこ
とによって容易にしている。本発明でのＴＭＰは、サー
モメカニカルパルプの略記であり、蒸気加熱処理とリフ
ァイニング処理によるパルプ化法で、加熱、加圧、スチ
ーミング条件により繊維の開繊状態を制御することがで
きる。製紙用に用いられるＴＭＰでは、チップはリグニ
ンのガラス転移点を超えない温度すなわちリグニンは軟
化するが、なおガラス状態として存在する温度に加熱さ
れる。この場合、繊維はリファイニングによる主として
一次膜と二次膜外層との間で開裂し、繊維表面は粗くな
り、親水性のある長繊維の多いパルプとなる。この結果
嵩高なシートができる。また、チップを化学処理してそ
の後に加圧下でリファイニングするＣＴＭＰ法もある。
漂白を施したＢＣＴＭＰもある。原料となる樹種につい
ては針葉樹でも広葉樹でもよい。但し，ＴＭＰ単独で嵩
高なシートを得るめには繊維長の長い針葉樹を原料とし
たものが好ましい。嵩高なシートを得るためには、パル
プ製造工程でのリファイニングは１次リファイニングの
み方式のものがより好ましい。所望するシート物性によ
ってはＴＭＰ単独でも良く、その他のパルプを混抄して
も良い。

【００１５】その他のパルプとしては、ＮＢＫＰ、ＬＢ
ＫＰその他の木材パルプやリンターパルプ、麻パルプの
ような非木材パルプ、またミクロフィブリルのような微
細繊維でも良い。

【００１６】ＴＭＰ／カールドファイバーの場合、配合
比は全繊維重量に対し、１００／０〜１０／９０が好ま
しい。カールドファイバーの配合量が９０重量％を超え
ると抄紙が困難となるだけでなく、シート強度が発現し
にくい。

【００１７】カールドファイバーを配合せずＴＭＰを主
成分として使用する場合、密度０．１〜０．６ｇ／ｃｍ
³を確保するためには、未叩解で使用することが好まし
いが、叩解を施したとしても、ＴＭＰの繊維長が重さ加
重平均で２．３ｍｍ以上であることが好ましい。一般に
ＴＭＰを使用する場合、シート強度を発現させるため充
分な叩解を施すこと定法であるが、本発明ではカールド
ファイバーを配合しない場合、ＴＭＰの重さ加重平均繊
維長が２．３ｍｍ未満では、０．６ｇ／ｃｍ³以下の密
度が発現しにくくなり、低密度紙として適さない。その
他のパルプは所望するシート物性により０〜４０重量％
の範囲で配合するが４０％を越えて配合した場合、０．
６ｇ／ｃｍ³以下の密度が発現しにくい。なお、カール
ドファイバー、ＴＭＰは叩解せずに未叩解で使用するこ
とが好ましいが、その他パルプは叩解しても、未叩解で
も適宜選択できる。

【００１８】シート密度は、所望する用途によって０．
１〜０．６ｇ／ｃｍ³の範囲、さらに好ましくは０．１
〜０．５ｇ／ｃｍ³に調整する。密度が０．１ｇ／ｃｍ³
より低いと、シート強度が発現しにくく、扱いにくい。
また密度が０．６ｇ／ｃｍ³を超えると、クッション
性、断熱性が損なわれる。また、シートの坪量、厚さは
用途によって適宜選択すれば良い。例えば、壁紙のよう
にエンボス加工により凹凸を出す場合には、より密度が
低い方が好ましく、密度０．２ｇ／ｃｍ³程度が発現さ
れるよう、カールドファイバーは５０％以上配合してい
ることが良い。シート坪量として、裏打ち紙を付ける場
合と低密度紙のみで壁紙とする場合によって所望する坪
量が異なってくる。またカップ麺等の食品容器の断熱層
として使用する場合にも、低密度紙のみで断熱効果を発
現する場合にはより低密度紙が好ましく、シート厚さと
して１ｍｍ程度が必要となるが、表層に別に印刷層を設
けるような構造である場合、または、エンボスを設ける
ような構造であれば、低密度紙の厚みは低減できるた
め、ＴＭＰ１００％であっても密度として０．６ｇ／ｃ
ｍ³以下を満足すれば使用可能である。ただし、カップ
へ巻き付ける際に折れジワがでない程度のシートの柔軟
性は必要となる。また、箱に緩衝用として内張りするよ
うな場合には、特に高い柔軟性は必要ないため、ＴＭＰ
１００％でも使用可能である。

【００１９】製紙用薬品としては、通常の抄紙で用いら
れるサイズ剤、その定着剤、紙力剤、湿潤紙力剤等が挙
げられる。サイズ剤としてアルキルケテンダイマー、ス
チレンアクリル樹脂、ロジン等の内添サイズ剤がある。
その定着剤としてはカチオン化デンプンや硫酸バンド等
の薬品が選ばれる。紙力剤、湿潤紙力剤としてはポリア
クリルアミド系樹脂、ポリアミドエピクロルヒドリン樹
脂等がある。もちろん本発明は前記薬品に限定されるも
のではない。また、カールドファイバーは親水性が低い
ため、均一分散しにくく、離解・分散助剤として界面活
性剤のような薬品を添加しても良い。

【００２０】上記材料からなる原料・薬品のスラリーを
常法により抄紙する。抄紙は通常の長網抄紙機、円網抄
紙機、短網抄紙機、傾斜抄紙機、各種コンビネーション
抄紙機等のいずれでも良く、特に限定されるものではな
い。乾燥は通常の多筒ドライヤー、ヤンキードライヤ
ー、スルードライヤー等のいずれでも良く、特に限定さ
れない。なお、より低密度化するためには、極力プレス
圧は低下させることが好ましい。

【００２１】かくして得られた低密度紙に各種高分子水
溶液をオフまたはオンマシンで含浸（サイズプレス）、
塗工、スプレーしても良い。含浸薬品しては、要求特性
によって適宜選択することができる。例えば表面強度向
上やエンボス性強化のためには、ポリビニルアルコール
やデンプン、メチロール化メラミン、ＳＢＲラテック
ス、ＮＢＲラテックス等の天然・合成樹脂を含浸する。

【００２２】

【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。なお、以下において％とあるのは重量％を示
す。

【００２３】実施例１針葉樹晒クラフトパルプ絶乾３０ｇを容量が１リットル
の双腕型ニーダー（型式：Ｓ−１、森山製作所製）に入
れ、さらに非ホルムアルデヒド系架橋剤（商標：スミテ
ックスＮＦ−５００Ｋ、住友化学工業社製）とその助剤
（商標：スミテックスＡＣＣＥＬＥＲＡＴＯＲＸ−６
０、住友化学工業社製）をそれぞれ絶乾パルプ重量当た
り３．０％と０．２５％を添加し、次いで水を添加して
固形分濃度３５％に調整した後、２７℃で双腕をそれぞ
れ６０ｒｐｍと１００ｒｐｍで回転させ２０分間攪拌処
理を施した。その後、パルプを前記ニーダーから取り出
し、パルプを手で良くほぐしてから実験用ワーレンブレ
ンダーによりパルプ塊を離解してフラッフ化し、次いで
このフラッフ化したパルプを温度１５０℃の送風乾燥機
に入れ、無拘束の状態で２時間乾燥させ、この乾燥パル
プを乾燥機から取り出し、冷却した。このようにしてカ
ールファクター０．７、保水度４５％のカールドファイ
バーを作製した。

【００２４】このカールドファイバー９０％とＴＭＰ
（ラジアダパイン１００％：パンパック社製）１０％を
未叩解で離解、混合し、製紙薬品を次の絶乾重量％で添
加した。なお、このとき使用したＴＭＰの重さ加重平均
繊維長は２．７ｍｍであった。紙力剤としてポリアクリ
ルアミド系樹脂（商標：ポリストロン１１７、荒川化学
工業社製）０．３％、サイズ剤としてアルキルケテンダ
イマー（商標：サイズパインＫ２８７、荒川化学工業社
製）０．１％、その定着剤としてカチオン化デンプン
（商標：ソルダインＣＰ−１０Ａ、大和化学工業社製）
０．８％、湿潤紙力剤としてポリアミド樹脂（商標：ア
ラフィックス１２５、荒川化学工業社製）０．３％であ
る。このように調製した紙料から実験用手抄きマシンで
目標坪量２５０ｇ／ｍ²の紙を抄紙した。乾燥は回転式
ドライヤーを使用し１１０℃で行った。得られた低密度
紙の密度、引張強度、ガーレー剛度、断熱性を測定し
た。

【００２５】測定方法ＴＭＰ重さ加重平均繊維長：カヤーニ繊維長測定装置で
繊維長と測定し、重さ加重平均繊維長と算出した。密度：ＪＩＳＰ８１１８に準じ、密度を算出した。引張強度：ＪＩＳＰ８１１３に準じて引張強度を測
定した。ガーレー剛度：シートの柔軟性の目安として、ＴＡＰＰ
ＩＴ５４３ｏｍ−９４に準じ、ガーレー剛度を測定し
た。。断熱性：９５℃のホットプレート上に５ｃｍ角のサンプ
ルをのせ、接触型温度計で５分後のサンプル表面の温度
を測定した。温度が低いほど断熱性能が高い。

【００２６】実施例２実施例１のＴＭＰおよびカールドファイバーを用い、Ｔ
ＭＰ２５％、カールドファイバー７５％、を混合した以
外は実施例１と同様に抄紙し、低密度紙を得た。

【００２７】実施例３実施例１のＴＭＰおよびカールドファイバーを用い、Ｔ
ＭＰ５０％、カールドファイバー５０％、を混合した以
外は実施例１と同様に抄紙し、低密度紙を得た。

【００２８】実施例４実施例１のＴＭＰおよびカールドファイバーを用い、Ｔ
ＭＰ７５％、カールドファイバー２５％、を混合した以
外は実施例１と同様に抄紙し、低密度紙を得た。

【００２９】実施例５実施例１のＴＭＰおよびカールドファイバーを用い、Ｔ
ＭＰ９０％、カールドファイバー１０％を混合した以外
は実施例１と同様に抄紙し、低密度紙を得た。

【００３０】実施例６実施例１のＴＭＰ１００％とした以外は実施例１と同様
に抄紙し、低密度紙を得た。

【００３１】実施例７実施例１のＴＭＰをビーター叩解し、重さ加重平均繊維
長を２．４ｍｍとし、該ＴＭＰ１００％とした以外は実
施例１と同様に抄紙し低密度紙を得た。

【００３２】実施例８実施例１のＴＭＰおよびカールドファイバーを用い、Ｔ
ＭＰ２０％、カールドファイバー６０％、さらにＮＢＫ
Ｐ２０％を混合した以外は実施例１と同様に抄紙し、低
密度紙を得た。

【００３３】比較例１カールドファイバー１００％で抄紙し、低密度紙を得
た。

【００３４】比較例２ＮＢＫＰ１００％とした以外は実施例１と同様に抄紙し
た。

【００３５】比較例３実施例１で使用したＴＭＰ５０％、ＮＢＫＰ５０％とし
た以外は実施例１と同様に抄紙した。

【００３６】比較例４実施例１で使用したＴＭＰをビーターにて叩解し、重さ
加重平均繊維長を２．２ｍｍとし、該ＴＭＰ１００％と
した以外は実施例１と同様に抄紙した。

【００３７】比較例５ＴＭＰ１００％とし、発泡性粒子として熱膨張性マイク
ロカプセル（商標：ＥＸＰＡＮＣＥＬ０５３、日本フィ
ライト社製）を１０％添加し、乾燥温度を１３０℃とし
た以外は実施例１と同様に抄紙し、低密度紙を得た。各
実施例および比較例の測定結果を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１からも明らかなように、所定内ＴＭ
Ｐ、カールドファイバーを配合した低密度紙は発泡性マ
イクロカプセルを配合せずとも密度が低く、強度も確保
できる。また、シートの柔軟性をカールドファイバーの
配合量によって自由にコントロールできる。

【００４０】これに対し、カールドファイバー１００％
では、密度は低いものの、抄紙性が悪く、強度が発現し
にくい（比較例１）。また、密度が０．６ｇ／ｃｍ³を
超えたシートは断熱性が劣る（比較例２、３）。さらに
ＴＭＰの繊維長が所定より短い場合でも密度が０．６ｇ
／ｃｍ³以下を確保できず、断熱性能が劣る（比較例
４）。一方発泡性マイクロカプセルを配合したシートは
密度は低いものの、シートが硬い（比較例５）。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＴＭＰおよびカールドファイバーを主成分とする密度
０．１〜０．６ｇ／ｃｍ³である低密度紙は、抄紙性が
良好で、シート強度、柔軟性が自由にコントロールで
き、クッション材や断熱材、包装材や壁装材への幅広い
応用が可能な低密度紙を提供することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4L055 AC03 AF10 AF46 EA04 EA08 EA16 FA11 FA16 FA19 GA04 GA05 GA23 GA30

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】全繊維量に対する配合が下記の構成からな
るパルプ繊維を主成分とする密度が０．１〜０．６ｇ／
ｃｍ³であることを特徴とする低密度紙。（１）ＴＭＰ１０〜１００重量％（２）カールドファイバー０〜９０重量％（３）その他のパルプ０〜４０重量％
【請求項２】カールドファイバーを配合せずＴＭＰを主
成分とする場合、該ＴＭＰの繊維長が重さ加重で２．３
ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の低密度
紙。