JP2004506535A - 紙または厚紙の積層体およびこの積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

その４０〜９８％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値を有するセルロース繊維から構成され、本明細書にてバルク層（１）と称する少なくとも一層のバルク促進層と、バルク層の少なくとも一方の側にバルク層よりも高い密度を有する少なくとも一層の二次層（３ａ、３ｂ’）から成る紙または厚紙の積層体であって、二次層とバルク層が基本的にそれらの対向する表面全体にわたって互いに間接的に接合され、その積層体が機械加工方向と横方向についての幾何平均値として算出される２．５Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも大きいが１４Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも小さい曲げ剛性指数を有する。本発明によると、バルク層（１）よりも高い濾水抵抗を有してかつバルク層と共に形成された薄い中間層（２ａ）が前記バルク層（１）と二次層（３ａ、３ｂ’）との間に配置される。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、ここではバルク層（ｂｕｌｋ ｌａｙｅｒ）と称される少なくとも一層のバルク促進層（ｂｕｌｋ−ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）を有する紙または厚紙の積層体に関し、その４０〜９８％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値（ｆｒｅｅｎｅｓｓ ｖａｌｕｅ）を有するセルロース繊維から構成されるものであって、バルク層の少なくとも一方の側にバルク層よりも高い密度を有する少なくとも一層の二次層があり、二次層とバルク層は基本的にそれらの対向する面全体にわたって互いに間接的に接続され、その積層体は機械加工方向と横方向についての幾何平均値として算出される２．５Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも大きいが１４Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも小さい曲げ剛性指数を有する。本発明はまた、そのような積層体を作製する方法にも関する。
【０００２】
（従来の技術）
ＷＯ　００／１４３３３号は大きな剛性を有する紙または厚紙の積層体を述べている。これは、バルク層と称され、積層体のバルク促進層内で、バルク層の一方の側または両側に二次層を組み合わせて、５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値でもって積層体に繊維を使用することによって達成される。これはまた、積層体がより低い密度を有し、それによって、液体および固体食品の包装および工業製品およびその他の品物、またはそのような材料ないし他の完成品の生産のための半製品の包装のための材料のような、本発明による積層体の同じタイプの用途を意図される以前から知られている厚紙の積層体よりも少ない材料を使用する利点を与える。ＷＯ　００／１４３３３号による発明は２．５Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも大きいが１４Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも小さい曲げ剛性指数を有する紙または厚紙の積層体を開示しており、それは従来の手段によって現在作製される紙または厚紙の多層よりも２から７倍大きい曲げ剛性指数を表わす。それと同時に、この積層体は通常は積層体の中層を構成するバルク層に、材料に切り目を入れてその後に折り曲げることを可能にするのに充分な強度を有する。さらに、特別な利点は積層体に切り目を入れた後に切り目痕跡から向こう側と手前側の両方に容易に積層体を折り曲げることが可能であることである。
【０００３】
ＷＯ　００／１４３３３号による積層体の製造では、二次的な層または複数層は、結合剤、通常はラテックスの結合剤によってバルク層に積層化される。この中で、最も好ましい結合剤の含有量は積層体の重量の１０から２０％と記載される。この結合剤は積層体の製造において使用される唯一の最も高価な原料である。ＷＯ　００／１４３３３号の一態様によると、それゆえに企図は高い曲げ剛性と積層体の厚さ方向で優れた強度を保ちながらも必要な結合剤の量を減らすために為された。この背景で、１〜５％、好ましくは２〜５％の結合剤含有量が充分であり得ると記載されている。しかしながらＷＯ　００／１４３３３号によると、これはバルク層が１００ｇ／ｍ^２を超えない、好ましくは８０ｇ／ｍ^２を超えない坪量（ｂａｓｉｓ ｗｅｉｇｈｔ）を有する積層体に対してのみ当てはまる。
【０００４】
その結果、約１０から１２％よりも少ない結合剤の量で、例えば２００ｋＰａよりも大きい厚さ方向の充分な強度（ｚ強度（ｚ−ｓｔｒｅｎｇｔｈ））を達成することは困難であることが立証された。したがって、特にバルク層が高い坪量を有する場合、低い結合剤含有量で高いｚ強度の達成を可能にすることが問題であると立証された。さらに、積層体内の、例えば約２００ｇ／ｍ^２を超える高い坪量で、乾燥の間のウェブの収縮で生じる皺を防止することは困難であることが立証された。
【０００５】
同じ技術分野に関すると見なされ得るが、本発明と特に関連のあるわけではない他の特許出願には、例えばＷＯ　９９／０２７７７号、ＷＯ　９５／２６４４１号、ＵＳ　５，０８０，７５８号、およびＵＳ　４，９１３，７７３号が含まれる。
【０００６】
（発明の説明）
本発明の目的は上述の問題を低減することであって、これに開示されている紙または厚紙の積層体はＷＯ　００／１４３３３号による積層体を発展させたものである。本発明による積層体では、必要なｚ強度は相対的に高い坪量をもつバルク層を使用するときでさえ結合剤、特にラテックス結合剤の相対的に低い含有量で達成される。積層体中の高い坪量のケースにおける皺の問題もまた低減される。本発明による積層体はさらに、積層体に折り目付けを入れるときにＷＯ　００／１４３３３号による積層体と同じ利点を有する。
【０００７】
これらおよびその他の利点は請求項１に記載した、本発明による積層体によって達成される。
【０００８】
本発明によると、ＷＯ　００／１４３３３号のそれと比べて追加的な層が積層体内に使用される。前記追加層は、二次層とバルク層との間に配置されてかつバルク層よりも高い濾水抵抗（ｄｒａｉｎａｇｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を有する薄い中間層を含む。この中間層はさらにバルク層と一体化形成されており、それは中間層とバルク層が基本的にそれらの対向する面全体にわたって互いに直接的に接続されることを意味する。この中間層はそのバルク層から遠い方の側で二次層と、基本的にそれらの対向する面全体にわたって互いに直接的に接続されることが好ましい。
【０００９】
本発明の一態様によると、前記中間層は繊維の大部分について軽く叩解して漂白されるか未漂白のパルプまたはＣＴＭＰで構成され、セルロース原料から作製された漂白ないし未漂白の化学セルロースパルプ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ｐｕｌｐ）はその大部分について針葉樹材（ｓｏｆｔ ｗｏｏｄ）および／または広葉樹材（ｈａｒｄ ｗｏｏｄ）から構成されることが好ましい。中間層はさらに、少なくとも２ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも３ｇ／ｍ^２であるが２０ｇ／ｍ^２よりも少ない、好ましくは１５ｇ／ｍ^２よりも少ない、さらに１０ｇ／ｍ^２よりも少ない坪量と、３５°ＳＲよりも少ない、好ましくは３０°ＳＲよりも少ない、さらに好ましくは２０°ＳＲよりも少ない濾水抵抗を有する。
【００１０】
本発明の一実施形態によると、本発明による中間層はバルク層と共にそれをすき網上に形成することによってバルク層の一方の側だけに配置される。二次層はバルク層の他方の側に対して直接に配置されてもよく、この二次層もやはり三層ヘッドボックスによって適切にバルク層と中間層と一体化形成されることが好ましい。別の選択肢となる実施形態によると、本発明による中間層はバルク層と一体に、好ましくは三層ヘッドボックスによってそれらをすき網上に形成（ｆｏｒｍｉｎｇ）することによってバルク層の両側に配置される。
【００１１】
結合剤の量を削減できる基本的理由は明確にされているわけではないが、１つの理論は、これにより本発明の範囲は制限されるものではないが、薄い中間層がバルク層を形成するさらに粗い繊維と比べて二次層とのさらに増大した接触表面を与えるというものである。バルク層と一体に形成される薄い中間層は（バルク層で繊維の表面と混合された）シートのｚ方向に部分的に配向した繊維を有し、それゆえに結合剤と共にバルク層に固着される。中間層を含めたバルク層と二次層との間のこの増大した接触表面は、より大きなｚ強度もまた得られるように結合剤がより広い表面に作用することを意味する。
【００１２】
層の性質に関する本発明の特徴、何らかの追加の層の性質および何らかの添加剤などを含めた積層体の製造に関する本発明の他の態様、はＷＯ　００／１４３３３号の開示に対応しており、その明細書をここでは参考資料として取り入れる。
【００１３】
これは、従って、例えば、バルク層が５０〜３００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは７０〜２００ｋｇ／ｍ^３、適切には１００〜１８０ｋｇ／ｍ^３の極めて低い密度と３０〜３００ｇ／ｍ^２の坪量を有することを意味する。１つの考え得る実施形態によるとそれは４０〜８０ｇ／ｍ^２の坪量を有し、別の実施形態によると７０〜１２０ｇ／ｍ^２の坪量を有する。本発明の別の態様によると、バルク層は０．１〜６ｍｍ、好ましくは０．２〜１．０ｍｍ、適切には０．３〜０．７ｍｍの厚さを有する。
【００１４】
低密度のバルク層は高い濾水度値をもつＴＭＰのような針葉樹材の繊維を主成分とする化学−熱機械パルプ（ｃｈｅｍｉ−ｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｕｌｐ）（ＣＴＭＰ）または他の「機械（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ）」パルプの乾式抄紙（ｄｒｙ ｆｏｒｍｉｎｇ）または湿式抄紙（ｗｅｔ ｆｏｒｍｉｎｇ）によって都合良く作製できるであろう。１つの見地からすると乾式抄紙が好ましいが、これのために公知のいずれの技術をも使用することができ、抄紙技術にかかわりなくパルプの濾水度は５５０ＣＳＦより高く、好ましくは６００ＣＳＦより高く、さらに好ましくは６５０ＣＳＦより高くされるべきであり、最適値は７００ＣＳＦよりも高い。前記第１の層のための繊維材料の高い濾水度値は不本意な量まで密度を上げることなくシートを脱水して固めるときにシートを加圧可能にするのを確実化する。高い湿潤弾性をもつ他の原料もやはり化学的に架橋された繊維のようなバルク層に一定の量で含まれることもあり、それはときには小さい脱水抵抗と湿式加圧後の高い弾性を有するが少なくともコストの理由で好ましくはない。
【００１５】
二次層はさらに、バルク層よりもかなり大きな密度と引張強度を有し、例えば密度はバルク層の少なくとも２倍、好ましくは３倍であり、最適値は４倍大きい。こうして二次層は３００〜１５００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは４００〜８５０ｋｇ／ｍ^３の密度を有することもあり得る。二次層または複数二次層の各々の平均厚さはバルク層の厚さのわずか３〜２０％、好ましくは１５％以下、適切には１０％以下である。
【００１６】
一層のバルク層、一層の中間層、およびバルク層の少なくとも一方の側、好ましくは両側にある一層の二次層から構成される本発明による積層体は５０から５００ｋｇ／ｍ^２の坪量を有する。前記範囲内で、本発明によって構成される積層体はバルク層、中間層および二次層の厚さと密度とが逆比例関係によって決まる坪量を有してもよい。したがってバルク層が比較的厚いとき、この積層体は７５〜４００ｇ／ｍ^２、好ましくは１００〜３５０ｇ／ｍ^２、適切には１００〜２５０ｇ／ｍ^２、または９０〜２００ｇ／ｍ^２の坪量を有してもよい。一方、もしもバルク層が比較的薄い場合、この積層体は３００〜５００ｇ／ｍ^２、好ましくは３５０〜４５０ｇ／ｍ^２の坪量を有してもよい。言い換えると、このケースでは二次層または複数二次層が重量の点で支配的となる。前記複数層で構成される積層体が２００〜４００ｇ／ｍ^２、好ましくは２５０〜３５０ｇ／ｍ^２の坪量を有する中間のケースもまた考えられる。本発明による積層体の張力指数（ｔｅｎｓｉｌｅ ｉｎｄｅｘ）は２５〜１５０Ｎｍ／ｇ、好ましくは５０〜１００Ｎｍ／ｇとなることがある。
【００１７】
製造の際に、中間層または複数中間層を含めたバルク層は、結合剤を使用して、本発明による積層体を形成するために高張力強度の前記二次層に対して制御可能な圧力および時間で積層化される。バルク層が固められるのと同時に積層化が実行されることが好都合である。しかしながらこれは必要条件ではなく、最初に中間層または複数中間層を含むバルク層を形成して乾燥によって固め、その後にバルク層が所望の二次層に積層化されてもよい。使用される結合剤、特にラテックス結合剤の含有量は、乾燥重量で計算して積層体の重量の１〜２０％、適切には１〜１０％、好ましくは１〜７％、さらに好ましくは１〜５％である。これによって少なくとも１００ｋＰａ、好ましくは少なくとも１５０ｋＰａ、さらに好ましくは２００ｋＰａのｚ強度が本発明によって達成される。
【００１８】
ラテックス結合剤に加えて、バルク層に含浸するのに適した他の結合剤は、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩（ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅｓ）、ポリアクリル酸、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリスチレンおよびマレイン酸誘導体ホモポリマー、マレイン酸誘導体で共重合された上記ポリマーを含む群から選択される水溶性ポリマーまたは水性分散体である。結合剤または複数結合剤と共に、ドデシル硫酸ナトリウムのような湿潤剤、疎水性薬剤および他の所望の成分もまた使用することができる。バルク層に含浸させるには、ラテックス結合剤が適切であると考えられ、バルク層と二次層ないし複数二次層との間の結合を含めた、様々な繊維を主成分とする層の間の結合のためには、デンプン、カルボキシメチルセルロースおよびゴムのような、結合剤を使用することが適切と考えられる。
【００１９】
本発明による積層体は食品の包装、および様々なタイプの消費財などの包装に好ましく使用される。さらに、前記タイプの積層体は工業用途の物品の貯蔵と輸送の保護材として良く役立つ。
【００２０】
（積層体を製造する方法および装置）
図１は以下にさらに説明する一連の実験１と２の積層化（ステージ４）で使用したパイロットプラントを示している。貯蔵リール１０からのウェブ形状の材料３ｂ、１、２ａを別の貯蔵リール１１からのウェブ形状の材料３ａに積層した。貯蔵リール１０にあるウェブ形状の材料３ｂ、１、２ａは、前ステージで、三層ヘッドボックスによって形成され（実験ステージ３参照）、図３に示したように本発明による二次層３ｂ、バルク層１および中間層２ａから成る。貯蔵リール１１のウェブ形状の材料３ａはまた別の前ステージ（実験ステージ２の説明参照）で作製された。積層化では、中間層２ａの露出表面が二次層３ａに向けられウェブ形状の２つの材料が一緒にされてサイズプレス１２内に運ばれた。適切な装置を使用して、１３で示したラテックス結合剤が所望の濃度でリール１０と１１から供給されたウェブ形状の材料の間の開口およびサイズプレス１２に供給された。サイズプレス１２の後で、結合して湿潤したウェブ３ｂ、１、２ａ、３ａがドライヤ４に供給され、それに続いて巻き取られまたはシートに切断（図示せず）された。
【００２１】
図１による装置構成は図５の積層体の製造にも使用することができる。その構成は下記でさらに詳細に述べられる。このケースではリール１０と１１の両方が二次層３ｂ、バルク層１および中間層２ａで作製されたウェブ形状の材料を有し、２つのそれぞれの中間層２ａは互いに対して向けられる。
【００２２】
図２は図４の積層体を積層化するのにさらにあり得る実施形態を示している。ここでは、リール１０ａにあるウェブ形状の材料はバルク層１を含み、それは前ステージでバルク層１の両側に薄い中間層２ａと２ｂを一体化して形成された。二次層３ａと３ｂはそれぞれリール１１ａと１１ｂから、リール１０ａから来る材料の両側に供給され、サイズプレス１２に入る。サイズプレス１２の中では、ラテックス結合剤１４を中間層２ａと２ｂそれぞれを経由してバルク層１の両側に塗布することができる。これは結合剤の輸送距離が半分であるので結合剤の吸収がさらに迅速に生じるという利点を有する。
【００２３】
結合剤を塗布する他の方法は、ＷＯ　００／１４３３３号で述べられているように、様々な層を一体にして圧縮する前に、スプレー、ブレードまたはロールコーターを使用することによるものである。
【００２４】
貯蔵リール１０、１１、または場合によっては１０ａ、１１ａ、１１ｂが工業プラントでは相当する材料を製造するための装置、すなわち抄紙装置およびそこで関係する濾水と乾燥装置で置き換え可能であることもやはり理解されるであろう。この目的は原材料から積層体完成品までの連続的な工程を供給することである。
【００２５】
（本発明による積層体の実施形態）
図３から５は本発明による積層体の３種類の考え得る実施形態を示すものであり、これらは図１または図２の記載に従って作製された。これらの実施形態は単にいくつかの例証的な範例を構成するものであって他のいくつかの実施形態を本発明の範囲内で考え得ることは理解されるであろう。したがって、例えば様々な層の数、性質および位置は添付の特許請求の範囲に表現したような本発明の基礎的原理から逸脱することなく変更および追加することができる。
【００２６】
実施例１−図３
この実施形態による積層体Ｌ１は四層から構成される。相対的に目の粗い構造をもつ紙の薄い中間層２ａおよび二次層３ｂは本発明の通常は低い密度と高い濾水度値を有するバルク層１と一体化して形成された。二次層３ｂは通常、バルク層１よりも実質的に高い密度を有する紙層を含む。これもまた巻き取られており、これと併せた積層体が本発明による積層体の特徴的属性を獲得するようにバルク層１と結合される。積層体は、中間層２ａと同じ側に、後のステージで追加の二次層３ａを有する。通常それは紙の層を含むが、しかし原理的には、例えば、プラスチックフィルム、金属被覆したプラスチックフィルムまたはアルミホイルのようなバリア層のように、バルク層１よりもかなり高い密度の非繊維質の層で構成することもできる。
【００２７】
実施例２−図４
図３の積層体Ｌ１で示した層に加えて、図４の積層体Ｌ２は第２の薄い中間層２ｂを含み、それは二次層３ｂの内側でバルク層１の中間層２ａに対して反対側に接する。このケースでは、バルク層１と２つの中間層２ａと２ｂが一体に形成され、それに続いて二次層３ａと３ｂが後のステージで積層体に追加された。各々の二次層３ａと３ｂは、通常、紙の層を含むが、原理的にはそれらのうちの１つが、例えば、プラスチックフィルム、金属被覆したプラスチックフィルムまたはアルミホイルのようなバリヤ層のように、バルク層１よりもかなり高い密度の非繊維質の層で構成することもできる。
【００２８】
実施例３−図５
図５の積層体Ｌ３は二重の図３による積層体Ｌ１で作製された複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）を含む。すなわち、二次層３ｂ、３ｂ’、バルク層１、１’、および中間層２ａ、２ａ’で作製された２倍の積層体であるが、しかし二次層３ａはない。２つの中間層２ａ、２ａ’が互いに対して向けられ、例えば、図１に示したのと同じ方式で、サイズプレス内で一体に結合され作製される。これは二重のバルク層を有する積層体を生じ、それゆえにより大きな坪量と極めて優れた曲げ剛性指数を有する。
【００２９】
（実施した実験の説明）
装置
約４５０ｍｍの幅をもつ実験用製紙機器（ＸＰＭ）で実験を実施した。
使用した装置は以下の通りである。
【００３０】
・４％のパルプ稠度で素材を叩解するための円錐型リファイナ、タイプＪＣ００（Ｊｙｌｈａｅｖａａｒａ）。
【００３１】
・三層ヘッドボックスを装備したすき網（ｆｏｕｒｄｒｉｎｉｅｒ ｗｉｒｅ）。これは異なる繊維組成をもつ三層を上に１つずつ乗せて形成するのに簡易性を与える。ヘッドボックス内の繊維濃度は０．２から１％の間であってスピードと形成される様々な層の坪量によって決めた。
【００３２】
・テフロン被覆した単一フェルトプレス。プレスの通常の線負荷（ｌｉｎｅａｒ ｌｏａｄ）は約１２ｋＮ／ｍであり、プレス後の乾燥固体重量は３５から４０％であった。
【００３３】
・連続的に調節可能な線負荷を与えることのできるサイズプレス。
【００３４】
・直径７５０ｍｍの１１個の電気加熱（ＩＲ）シリンダから成る乾燥区画。このシリンダはテフロン被覆した表面を有する。Ｎｏ．２とＮｏ．１１以外のすべてのシリンダには乾燥用すき網を設けた。
【００３５】
すべての実験で使用した結合剤はＣｌａｒｉａｎｔ　Ｐｅｒｓｔｏｒｐから入手したＡｐｐｒｅｔａｎ　５４０Ｓであった。
【００３６】
検査と分析
多層材料の作製において、様々な層の坪量は、サンプルの面積を判定することと単層の形成後の材料を計量することによって判定し、その後の複数層についてはこれらが最初に述べた層と一体化されたときの坪量の差異を算出することによって判定した。
【００３７】
結合剤の量は以下の方法で判定した。サンプルの坪量からウェブ形状の構成材料の合計坪量を差し引いてサンプルの合計坪量で割る。サイズプレス内での結合剤濃度は試験量の結合剤を導入しその後１０５℃で一定の重量に乾燥して計量することによって判定される。
【００３８】
すべての紙の特性は、２３℃、５０％ＲＨに制御された雰囲気のもとで標準的な試験によって検査した。さらなる情報についてはＷＯ　００／１４３３３号参照願う。
【００３９】
第１の系列の実験
次の４つのステージで実験を編成した。
【００４０】
１．ステージ１では、繊維原料を水中でパルプ化し、適用可能な場合には、必要な叩解度までパルプ化した。バルク層のＨＴ−ＣＴＭＰは水中でパルプ化され、叩解されることなしに貯蔵器または加工機械の大樽に汲み上げられた。
【００４１】
２．ステージ２では、次の組成で表面層３ａ（図３参照）を作製した。３０ｇ／ｍ^２５０／５０％Ｓｔ３２／Ｓｔ６１叩解度３４°ＳＲ。機械加工スピード約１８ｍ／ｍｉｎ。材料の最終乾燥固体含有量は約８５％であった。
【００４２】
３．ステージ３では、二層（比較例）および三層（図３による）を有する材料を作製した。表１を参照すると、そこでは左から右への順は湿潤すき網から上方に向けて算出した順を示している。乾燥後の乾燥固体含有量は約８５％であった。機械加工スピードは約１０ｍ／ｍｉｎであった。
【００４３】
４．ステージ４では、層３ａをウェブ形状の多層材料（二層または三層）と積層化した。サイズプレス内で結合剤を、２つのウェブの間で濃度を変えて添加した。サイズプレス内のプールの深さは１０から２０ｍｍの間であった。サイズプレス内の線負荷は約２６ｋＮ／ｍで一定に保った。最後にシリンダ型乾燥器で材料を乾燥して最終乾燥固体含有量９０〜９５％とした。機械加工スピードは約５ｍ／ｍｉｎで一定に保った。
【００４４】
【表１】

【００４５】
第１の系列の実験結果
表１ａ〜ｂおよび図６〜１１から、薄い中間層２ａの挿入のおかげで（サンプル名称３＋１層）、前記中間層２ａ無しに作製された材料（サンプル名称２＋１層）に比べて同じ結合剤含有量でさらに高いｚ強度が得られることが分かる。さらに、密度が約３２０ｋｇ／ｍ^３よりも低いものにおいては、ｚ強度と曲げ剛性指数が、層２ａの無い材料と比較すると中間層２ａを備えて作製された積層体でさらに高いことが明らかである。図１（ｄｉａｇｒａｍ １）によると、中間層２ａは２００ｋＰａのｚ強度を達成するために結合剤に関して１１〜７％の節約を与えるもので、いわば約３５％低めの結合剤消費量となる。２００ｋＰａの限定が包装材料の機能化にとって絶対的な限定に関するものであるべきというわけではないが、その代わりに指針となるはずである。
【００４６】
第２の系列の実験
実験を次の４つのステージで編成した。
【００４７】
１．ステージ１では、繊維原料を水中でパルプ化した。適用可能な場合には、必要な叩解度合いまで叩解しパルプ化した。バルク層のＨＴ−ＣＴＭＰは水中でパルプ化され、叩解されることなしに貯蔵器または加工機械の大樽に汲み上げられた。
【００４８】
２．ステージ２では、次の組成で表面層３ａを作製した。３０ｇ／ｍ^２５０／５０％Ｓｔ３２／Ｓｔ６１叩解度３４°ＳＲ。機械加工スピード約１８ｍ／ｍｉｎ。材料の最終乾燥固体含有量は約８５％であった。
【００４９】
３．ステージ３では、二層または三層を有する材料を作製した。下記の表を参照すると、そこでは左から右への順は湿潤すき網から上方に向けて算出した順を示している。乾燥後の乾燥固体含有量は約８５％であった。機械加工スピードは約１０ｍ／ｍｉｎであった。
【００５０】
４．ステージ４では、層３ａをウェブ形状の多層材料（二層または三層）と積層化した。サイズプレス内で結合剤を、２つのウェブの間で濃度を変えて添加した。サイズプレス内のプールの深さは、層２ａの無い比較例の材料については１０から２０ｍｍの間であった。シートを通した結合剤の吸収は層２ａでさらに遅くなった。これには、プールの深さを３０〜５０ｍｍまで増やすことで結合剤中のシートの駐留時間を増加させることによって対策をとった。サイズプレス内の線負荷は約２６ｋＮ／ｍで一定に保った。最後にシリンダ型乾燥器で材料を乾燥して最終乾燥固体含有量９０〜９５％とした。機械加工スピードは約３ｍ／ｍｉｎで一定に保った。
【００５１】
【表２】

【００５２】
第２の系列の実験結果
結果は表２ａ〜ｂと図１２〜１７に示されている。その結果はここでもまた、抄紙時により高い密度を与える繊維材料の中間層（２ａ）がバルク層（１）のさらに粗い繊維と一体化されると１００から４００ｋＰａのｚ強度を達成するために必要な結合剤の量が実質的に低くなることを示している。２００ｋＰａでは、約１２〜１３％に比較して約７．５％の結合剤が必要であり、いわば、ここでもやはり約３５％の潜在的節約が存在する。
【００５３】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲の範囲内で変形可能である。特に、ＷＯ　００／１４３３３号で述べられた積層体に相当するが本発明による一層ないし二層の追加の中間層を備えた、ここに述べたもの以外の変種の積層体が結合剤必要量を削減させて本発明によって作製可能であることは理解されるであろう。
【００５４】
【表３】

【００５５】
【表４】

【００５６】
【表５】

【００５７】
【表６】

【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による厚紙の積層体の製造のための第１の実施形態によるパイロットプラントの概略図である。
【図２】
本発明による積層体の製造のための他の実施形態によるパイロットプラントの概略図である。
【図３】
本発明による第１の実施形態による積層体の模式的断面図である。
【図４】
本発明による第２の実施形態による積層体の模式的断面図である。
【図５】
本発明による第３の実施形態による積層体の模式的断面図である。
【図６〜１７】
実施した実験の結果を示す図である。

Claims (27)

1. その４０〜９８％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値を有するセルロース繊維から構成され、本明細書にてバルク層（１）と称する少なくとも一層のバルク促進層と、バルク層の少なくとも一方の側にバルク層よりも高い密度を有する少なくとも一層の二次層（３ａ、３ｂ’）から成り、二次層とバルク層が基本的にそれらの対向する表面全体にわたって互いに間接的に接合され、その積層体が機械加工方向と横方向についての幾何平均値として算出される２．５Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも大きく１４Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも小さい曲げ剛性指数を有する紙または厚紙の積層体であって、薄い中間層（２ａ）が、バルク層（１）よりも高い濾水抵抗を有し、バルク層と共に形成され、前記バルク層（１）と二次層（３ａ、３ｂ’）との間に配置されていることを特徴とする紙または厚紙の積層体。
2. 前記中間層（２ａ）が、３５°ＳＲよりも小さい、好ましくは３０°ＳＲよりも小さい、さらに好ましくは２０°ＳＲよりも小さい濾水抵抗を有することを特徴とする、請求項１に記載の紙または厚紙の積層体。
3. 前記中間層（２ａ）が、少なくとも２ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも３ｇ／ｍ^２であるが２０ｇ／ｍ^２よりも小さい、好ましくは１５ｇ／ｍ^２よりも小さい、さらに好ましくは１０ｇ／ｍ^２よりも小さい坪量を有することを特徴とする、請求項１または２に記載の紙または厚紙の積層体。
4. 前記中間層（２ａ）が、その大部分について漂白したまたは未漂白の化学パルプまたはＣＴＭＰ、好ましくは大部分が針葉樹材および／または広葉樹材から成るセルロース原料から作製された漂白されたまたは未漂白の化学セルロースパルプの繊維で構成されることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
5. 前記バルク層（１）が、乾燥重量で計算して積層体重量の１〜２０％、適切には１〜１０％、好ましくは１〜８％、さらに好ましくは１〜７％の含有量を有する少なくとも１種の結合剤、好ましくはラテックス結合剤も含むことを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
6. 前記積層体が、主にバルク層（１）に対して、中間層（２ａ）を介し乾燥重量で計算して積層体の重量の１〜２０％、適切には１〜１０％、好ましくは１〜７％、さらに好ましくは１〜５％の含有量の結合剤、好ましくはラテックス結合剤を添加し、引き続きプレスし、乾燥して一体化したものであることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
7. 前記結合剤が、水溶性ポリマー、あるいはポリマーの水性分散体、好ましくはポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸塩、ポリアクリル酸、ポリエチレン、ポリアクリルアミド、ポリスチレンおよびマレイン酸誘導体ホモポリマー、マレインサン誘導体で共重合された上記ポリマーからなる群、または、澱粉、カルボキシメチルセルロースおよびガムからなる群から選択される少なくとも１種類の結合剤を含むことを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
8. デンプン、カルボキシメチルセルロースおよびゴムからなる群から選択された前記結合剤が、中間層（２ａ）と少なくとも一層の前記二次層（３ａ）との間の接着手段を形成することを特徴とする、請求項７に記載の紙または厚紙の積層体。
9. 前記積層体が、少なくとも１００ｋＰａ、好ましくは少なくとも１５０ｋＰａ、さらに好ましくは少なくとも２００ｋＰａのｚ強度を有することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
10. 前記積層体が、バルク層（１）の両側に中間層（２ａ、２ｂ）と二次層（３ａ、３ｂ）を有することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
11. 前記積層体が、その４０〜９８％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値を有するセルロース繊維から構成され、第２の中間層（２ａ’）と共に形成された第２のバルク層（１’）を有し、２つの中間層（２ａ、２ａ’）が相互に向き合い、かつ基本的にそれらの対向する表面全体にわたって相互に直接結合されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
12. 前記積層体が、バルク層（１）の一方の側に中間層（２ａ）と第１の二次層（３ａ）を有し、バルク層（１）の他方の側に第２の二次層（３ｂ）を有し、該第２の二次層（３ｂ）がバルク層（１）および中間層（２ａ）と共に形成されていることを特徴とする、請求項１から９のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
13. 前記バルク層（１）の少なくとも６０％が、６００ｍｌＣＳＦよりも大きい、好ましくは６５０よりも大きい、最適値は少なくとも７００であるが８５０ｍｌＣＳＦよりも小さい濾水度値を有する繊維で構成されており、且つ、前記積層体が、機械加工方向と横方向の幾何平均として計算して３．０Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも高い、好ましくは４．０Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも高い、さらに好ましくは５．０Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも高い曲げ剛性指数を有することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
14. 前記バルク層（１）が、５０〜３００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは７０〜２００ｋｇ／ｍ^３、適切には１００〜１８０ｋｇ／ｍ^３の密度、３０〜３００ｇ／ｍ^２、好ましくは４０〜８０ｇ／ｍ^２、または７０〜１２０ｇ／ｍ^２の坪量、および、０．１〜６ｍｍ、好ましくは０．２〜１．０ｍｍ、適切には０．３〜０．７ｍｍの厚さを有することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
15. 前記バルク層（１）のセルロース繊維が、その大部分について、機械、熱機械、または化学−熱機械パルプ製造法と定義された方法を介して、＞７５％、適切には８０％の木材歩留まりで、好ましくは前記濾水度値をもつＴＭＰおよび／またはＣＴＭＰパルプのセルロース繊維から作製されたセルロース繊維で構成されることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
16. 前記二次層（３ａ、３ｂ’）が、前記中間層（２ａ）より高い濾水抵抗、好ましくは２０°ＳＲよりも大きいが６５°ＳＲよりも小さい濾水抵抗、好ましくは２５°ＳＲよりも大きいが４０°ＳＲ以下の濾水抵抗を有し、３０〜１５０ｇ／ｍ^２の坪量、および３００〜１５００ｇ／ｍ^３、好ましくは４００〜８５０ｇ／ｍ^３の密度を有することを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
17. 前記二次層（３、３ｂ’、３ｂ）のうちの少なくとも１つが、その大部分について、漂白したまたは未漂白の化学硫酸塩パルプ、亜硫酸塩パルプまたは有機溶解セルロースパルプであり、好ましくは大部分が針葉樹材および／または広葉樹材から成るセルロース原料から作製された漂白したまたは未漂白の化学セルロースパルプで構成されることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
18. 前記二次層（３、３ｂ’、３ｂ）が、大部分をプラスチックフィルム、アルミホイルまたは金属被覆されたプラスチックフィルムで構成されるバリヤ層であることを特徴とする、請求項１から１５のいずれかに記載の紙または厚紙の積層体。
19. その４０〜９８重量％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値を有するセルロース繊維から構成され、本明細書にてバルク層（１）と称する、選択または一層に作製された、少なくとも一層のバルク促進層が少なくとも一方の側で二次層（３ａ、３ｂ’）に基本的にそれらの対向する表面全体にわたって間接的に接合され、かつ二次層がバルク層よりも大きい密度を有することによって機械加工方向と横方向についての幾何平均値として算出される２．５Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも大きいが１４Ｎｍ^７／ｋｇ^３よりも小さい曲げ剛性指数を有する紙または厚紙の積層体の製造方法であって、薄い中間層（２ａ）が、バルク層よりも高い濾水抵抗を有し、バルク層と共に形成され、前記バルク層（１）と二次層（３ａ、３ｂ’）との間に配置されることを特徴とする紙または厚紙の積層体の製造方法。
20. 前記中間層（２ａ）が、３５°ＳＲよりも小さい、好ましくは３０°ＳＲよりも小さい、さらに好ましくは２０°ＳＲよりも小さい濾水抵抗を有することを特徴とする、請求項１９に記載の方法。
21. 前記中間層（２ａ）が、少なくとも２ｇ／ｍ^２、好ましくは少なくとも３ｇ／ｍ^２であるが２０ｇ／ｍ^２よりも少ない、好ましくは１５ｇ／ｍ^２よりも少ない、さらに好ましくは１０ｇ／ｍ^２よりも少ない坪量を有することを特徴とする、請求項１９または２０に記載の方法。
22. 前記中間層（２ａ）が、その大部分について、漂白したまたは未漂白の化学パルプまたはＣＴＭＰ、好ましくは大部分が針葉樹材および／または広葉樹材から成るセルロース原料から作製された漂白したまたは未漂白の化学的セルロースパルプから成ることを特徴とする、請求項１９から２１のいずれかに記載の方法。
23. 前記積層体が、主にバルク層（１）に対して中間層（２ａ）を介して、乾燥重量で計算して積層体の重量の１〜２０％、適切には１〜１０％、好ましくは１〜８％、さらに好ましくは１〜７％の含有量の結合剤、好ましくはラテックス結合剤を添加し、引き続きプレスし、乾燥して一体化されることを特徴とする、請求項１９から２２のいずれかに記載の方法。
24. 前記結合剤が、サイズプレス（１２）、スプレー、カーテンコーターもしくはブレードコーターによるコーティング、またはロールコーターによる直接的もしくは間接的なコーティングによって添加されることを特徴とする、請求項１９から２３のいずれかに記載の方法。
25. 前記積層体が、バルク層（１）の両側に中間層（２ａ、２ｂ）と二次層（３ａ、３ｂ）を有するように作製されることを特徴とする、請求項１９から２４のいずれかに記載の方法。
26. 前記積層体が、その４０〜９８％が５５０〜９５０ｍｌＣＳＦの濾水度値を有するセルロース繊維から構成され、第２の中間層（２ａ’）と共に形成されたかもしくは形成される第２のバルク層（１’）を有し、２つの中間層（２ａ、２ａ’）が相互に向き合い、かつ、基本的にそれらの対向する表面全体にわたって相互に直接結合されるように作製されることも特徴とする、請求項１９から２４のいずれかに記載の方法。
27. 前記積層体が、バルク層（１）の一方の側に中間層（２ａ）と第１の二次層（３ａ）を有し、それと共にバルク層（１）の他方の側に第２の二次層（３ｂ）を有し、第２の二次層（３ｂ）がバルク層（１）および中間層（２ａ）と共に形成されたかもしくは形成されるように作製されることを特徴とする、請求項１９から２４のいずれかに記載の方法。

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