JP2004525282A

JP2004525282A - Multilayer fiber product and method for producing the same

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Publication number: JP2004525282A
Application number: JP2002590164A
Authority: JP
Inventors: シレニウスペトリ; イリニエミレーナ; メウロネンヤリ; レスケレマルック
Original assignee: アムーレアルオサケユキチュアユルキネン
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2002-04-24
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2022-04-24
Also published as: NZ529159A; EP1392923A1; FI20010848A; CN100396848C; AU2002249300B2; US20040168779A1; FI117871B; EP1392923B1; WO2002092910A1; CA2445100A1; CN1516770A; CA2445100C; FI20010848A0; JP4582998B2

Abstract

多層繊維製品、及びそれを生産する方法。本発明によれば、繊維製品は、少なくとも2つの重なった繊維層からなり、それによって、製品の上層を形成する１つが、フィラーを含み、その下の層より軽く、少なくとも本質的に不透明性である。本発明によれば、上層のフィラーは、少なくとも部分的にセルロース又はリグノセルロースフィブリルからなり、その上に光散乱物質粒子が析出している。本発明を、例えば、表面の強度を損なうことなしに、より軽い上層でホワイト表面ライナーを生産するのに使用することができる。それゆえ、層の坪量は、同様の繊維材料及び鉱物顔料から生産され、対応する不透明度及び構成を有する上層より少なくとも約５重量％少なくすることができる。Multi-layer textile product and method of producing it. According to the invention, the textile product is composed of at least two overlapping fibrous layers, whereby one forming the upper layer of the product comprises a filler and is lighter, at least essentially opaque than the underlying layer, is there. According to the invention, the filler in the upper layer is at least partially composed of cellulose or lignocellulose fibrils, on which light-scattering substance particles are deposited. The invention can be used, for example, to produce a white surface liner with a lighter top layer without compromising surface strength. Thus, the basis weight of the layers can be at least about 5% less by weight than the top layer, which is produced from similar fiber materials and mineral pigments and has a corresponding opacity and composition.

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部分による多層繊維製品に関する。
【０００２】
この種の製品は、製品の機能表面を形成する層が、その下の繊維層を覆い、少なくとも軽く、実質的に不透明（non-transparent）である少なくとも2つの重なった繊維層からなる。上層は、フィラー、あるいは従来の添加物、及び紙用の予備剤を含む。
【０００３】
また、本発明は、多層繊維製品を製造するための、請求項１２による方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
紙及び板紙の印刷適性、即ち、印刷面及び印刷工程の特性は、該紙を種々の鉱物塗料でコーティングすることで改善される。該コーティングの目的は、繊維並びに紙及び板紙の繊維群を被覆し、それによって、表面の粗さ及び表面の孔径を減少させることにある。前記塗料は、通常、顔料及びバインダー、並びに種々の添加剤からなる。
【０００５】
一般に2又は３層からなる多層繊維製品は、「ライナー」と呼ばれている。ライナーは、完全にブラウン(クラフトライナー)又は部分的に白(白ラインライナー)とすることができ、又はその上層をコーティングすることができる。ライナーは、バージン繊維又はリサイクル繊維又はそれらの両方からなることができる。
【０００６】
ライナーを、コルゲートボードパッケージにおいて背景のライナーの表面として使用することができる。クラフトライナーの特徴は,強度、均質性及び製品安定性である。クラフトライナーが有する強度は、リサイクル繊維ベース製品と比較したとき、非常に重要な対抗し得る利点である。リサイクル繊維を含むテストライナーを使用する利点は、低価格であり、リサイクリングをサポートする経済的な価値である。
【０００７】
Oy Metsa−Botnia Ab社の「Kemiart Graph」、「Kemiart Lite」、及び非コーテング「Kemiart Brite」と呼ばれる製品は、市販のコーティングライナーの例として言及することができる。Oy Metsa−Botnia Abのライナー製品は２つの繊維層を有するクラフトライナーであり、ベース層は、高収率軟材硫酸塩パルプ、漂白された樺材及び軟材硫酸塩パルプの上層である。上層に使用されるフィラーは、上面に輝きと滑らかさを与え、塗装特性を改善する。水循環においてそれを循環させる代わりに製品においてノイル材料、及び充填材を維持するために、他の化学薬品、例えば、保存試薬、及び耐水性を改善するためにAKD接着剤なども、ライナーの製品に使用される。コーティングは、オンラインコーティングユニットで被膜した製品に加えられる。コーティングは、例えば、製品の塗装特性をかなり完全するためにカオリン、炭酸塩、及びラテックスの組み合わせである。最終光沢、及び最終製品の滑らかさは、カレンダ加工で得られる。
【０００８】
ホワイトラインライナーボード(被覆層)の上層を生産する方法は、ブラウン裏層を生産する方法よりかなり高価である。製品は、例えば、繊維層の強度を変更することによって最適化することができる。その場合において、上層ができるだけ軽いライナーを生産することは適当である。しかしながら、これまで、弱すぎるカバーを形成することなく、ライナーの十分な輝きを維持する一方、カバーの重さを減少させる試みは、成功していない。白筋線維の量は、透過性のブラウン繊維なしに、容易に減少させることができない。
【０００９】
上層は、良好な塗装性とし直接示す良好な構成を有するのにも要求される。それゆえ、悪い構成は、オフセット塗装のグレースケールの際、及び塗装品質が雑色時に特によく視覚できる。
【００１０】
本発明の目的は、既知の方法に伴う問題を除去すること、及びライナーなどの多層繊維製品を生産する新規解決手段を提供することである。
【００１１】
本発明は、フィブリル及び鉱物顔料からなる複合フィラーを導入部で述べた繊維製品の上層のフィラーとして使用する考えに基づく。
【００１２】
フィンランド国特許明細書第１００７２９号には、微細繊維の表面上に炭酸カルシウムの粒子を析出させることによって形成した多孔性凝集体を含む製紙用フィラーが開示されている。この新種のフィラーは、該特許明細書によると、セルロース繊維及び／又は機械パルプ繊維をリファイニングすることによって製造された微細なフィブリル上に炭酸カルシウムを析出させることに特徴がある。この微細繊維分級物の粒度分布は、主にワイヤー性スクリーンのフラクションＰ１００に相当する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明によれば、多層製品の上層を上述したフィラーで充填するとき、表面の不透明性が劇的に増加するので、カバーの坪量をかなり減少させることができることが明らかになった。新しいフィラーを含む上層は、低坪量にもかかわらず、非常に効率的に茶色背景を覆う。
【００１４】
さらに、本発明の範囲内において、光散乱物質粒子が析出した少なくとも部分的にセルロース又はリグノセルロースフィブリルからなる他の同様のフィラーもフィラーとして使用することができることを見出した。これらの粒子は、典型的に、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム及びシュウ酸カルシウムなどの水性相中で析出する無機塩である。
【００１５】
したがって、本発明によれば、炭酸カルシウムが析出したフィブリルを構成するフィラーを使用することによって不透明性を損なうことなしに、多層紙の厚さを減少させることが可能である。英国特許第６２８６０３号は、上層が修正した繊維バルクを含む多層紙又はボードを開示する。操作されたバルクが、炭酸化合物に接触した後、パルプを塩化カルシウムで含浸することによって生産され、それによって、炭酸カルシウムがフィブリル上ではなく繊維上に析出する。英国特許に記載のものに相当する場合、バルクはかなり弱い強度特性を有する。この材料から紙を生産することは不可能であることがこの刊行物に記載されている。さらに、バルクは非常に低い保持特性を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
より具体的には、本発明による繊維製品は、請求項１の特徴部分に記載された事項によって主に特徴付けられる。
【００１７】
本発明による方法は、請求項１２の特徴部分に記載された事項によって特徴付けられる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、大きな利点をもたらす。それゆえ、ホワイトラインライナーは、表面の強度を損なうことなく、より軽い上層で調製することができる。この新規複合充填剤の助けによって、ホワイト及びブラウン層の特性はもっとより容易に変更することができる。フィラー含有量が増加するにつれて、フィラーが極めて白くなり、ホワイト層の量は、かなり減少する。ホワイト繊維層を減少させることによって、ライナーの商業生産もライナーの全坪量を減少させることもできる。例えば、本発明による上層の坪量は、相当する不透明度及び構成を有し、同様の繊維材料及び鉱物顔料から調製される上層より小さく、少なくとも約5重量％、好ましくは少なくとも１０重量％とすることができる。
【００１９】
フィラーは、上層の構成及び硬さを改善することが見出された。フィンランド特許明細書第１００７２９号に記載されたフィラー（これ以後、その製品名「スーパーフィル（SuperFill）」ともいう、）は、良好に保持され、保持剤の適量を減少させ、洗浄工程でもなお維持することができる。より良好な保持は、他の紙製造添加剤の適量を最適化/減少化させる。破壊の頻度が小さくなるので、清浄性は、機械の機動性を助け、一般的に、機械の機能効率を改善する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、詳細な説明及び幾つかの実施例の助けを借りて、本発明をより詳細に検証する。
【００２１】
フィラーとその調製
上述したのように、本発明によれば、光散乱顔料が析出したセルロースフィブリルからなる複合フィラーは、多層繊維製品の上層へフィラーとして加えられる。
フィブリルは、化学パルプ、機械パルプ、又はその混合物から得ることができる。化学パルプによって参照例は、ここでパルプに作られ、セルルース繊維を脱リグニン化するために蒸解用化学薬品で処理される。好適実施態様によると、硫酸塩プロセス又は他のアルカリ蒸解法によって製造されたパルプをリファイニングすることで、フィブリルが得られる。化学パルプに加え、化学機械パルプ及び機械パルプから得られたフィブリルの改良にも適用することができる。
【００２２】
典型的には、セルロース又はリグノセルロースのフィブリルの平均厚さは、5μmよりも小さく、通常1μmよりも小さい。該フィブリルは、以下の基準の少なくとも一つで特徴付けられる：ａ．フィブリルが、100メッシュのスクリーン(ふるい)を通過する画分に相当する；ｂ．フィブリルの平均厚さが0.01〜10μm（好ましくは最大5μm、特に最大1μm）で且つ平均長さが10〜1500μmである。
【００２３】
前記フィブリルの原料物質、即ち、セルロース又は他の繊維に基づく微細繊維は、原料物質をパルプリファイナー中で叩くことによってフィブリル化される。
必要ならば、スクリーンを用いて望ましい画分を分離してもよいが、微細繊維を篩にかけることは必ずしも必要ではない。望ましいフィブリルの画分は、ワイヤー製スクリーンのフラクションＰ５０−Ｐ４００を含む。好ましくは、溝付きの刃を有するリファイナーを用いる。
【００２４】
フィラー中の光散乱物質の粒子は、それらの原料物質から水性溶媒中での析出反応によって形成できる無機又は有機の塩である。かかる化合物としては、炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム及びそれらの混合物等が挙げられる。前記物質の粒子は、フィブリル上に析出している。フィブリルの量に対する無機塩化合物の量は、フィラーの量から計算して、約0.0001〜95重量％で、好ましくは約0.1〜90重量％で、最も望ましくは約60〜80重量％であり、また、紙の約0.1〜80重量％で、好ましくは紙の約0.5〜50重量％である。
【００２５】
以下に、フィンランド国特許明細書第１００７２９号による製品に特に関連して本発明を検証するが、光散乱顔料の原料物質を適切に変更することによって、上述の他の製品にも本発明を適用することができることは明らかである。
【００２６】
セルロース繊維及び／又は機械パルプ繊維から調製した微細なフィブリルの表面上に鉱物顔料を析出させることによってフィラーを製造する。例えば、フィブリルの水性スラッシュ中に、固体の水酸化カルシウムを含む可能性のある水酸化カルシウム水溶液及び炭酸イオンを含み少なくとも部分的に水に溶解する化合物（例えば、炭酸ナトリウム又は炭酸アンモニウム）を加えることで、炭酸カルシウムを析出させることができる。また、水酸化カルシウムの存在下で炭酸カルシウムを生成する二酸化炭素ガスを、水相に導入することもできる。真珠の糸様の炭酸カルシウム結晶の凝集体が形成され、該凝集体はフィブリル、即ち微細なストランドで結合されており、凝集体の中では、炭酸カルシウムの粒子が微細なフィブリル上に析出してそれらに付着している。炭酸カルシウムと一緒になった微細なフィブリルは、真珠の糸様のストランドを形成し、堆積中で炭酸カルシウム凝集体が主として真珠の糸に似ている。水（スラッシュ）中では、パルプに対する凝集体の有効体積の比は、フィラーとして用いる通常の炭酸カルシウムの対応する比よりも非常に高い。ここで、”有効体積”とは、顔料に必要な体積を意味する。
【００２７】
前記凝集体中の炭酸カルシウム粒子の直径は、約0.1〜5μmで、通常は約0.2〜3μmである。特に、フィブリル(少なくとも55％まで)は、ワイヤー製スクリーンのフラクションＰ５０（又はＰ１００）〜Ｐ４００に相当する。
【００２８】
この種のフィラーを、１〜９０重量％(乾燥重量)、典型的には、約５〜50重量％を、多層製品の上層へ加える。前記フィラーは、通常、ベースウェブの少なくとも5重量％、最も好ましくは１０〜１００重量％、ベースウェブの繊維材料のそれぞれ１０〜５０重量％である。原理的には、繊維物質が完全にフィラーのフィブリルからなるベースウェブを生産することもでき、本フィラーは、該ベースウェブの繊維物質の1〜100重量％を形成し得る。
【００２９】
ベースウェブの生産に使用されるフラッシュにおいて、フィラーの部分が、例えば、炭酸カルシウムなどの従来のフィラーから成ることができる。しかしながら、析出した光散乱顔料粒子の少なくとも８０％、特に好ましくは９０％をフィブリルに付着することができる。
【００３０】
多層構造
図１a及び図１ｂは、それぞれ２つ及び４つの層を含む多層製品の構造を図説する。図1aは、典型的なホワイトラインライナーボードを図示し、図１ｂは、いわゆるテストライナーを図示する。
【００３１】
本発明による繊維製品の坪量は、好ましくは約50〜500g/m²、典型的には、約80〜350g/m²である。通常、その坪量は、125g/m²以上であるが、小さいパッケージ用に限れば、100g/m²未満の坪量を有する。
【００３２】
好ましくは、本発明によるライナーは、２つの層製品からなり(図１a参照）、被覆層１及び裏層２の表面を有する。上層は、裏層をカバーするので、裏層は、上層を通じて見ることができない。
【００３３】
３層又は4層製品を生産することも可能である。原則として、層製品において層の数は、上限がなく、５，６、又は7層までさえ行なうことができる。本発明に本質的なことは、上層がより正確に上で記載されたフィラーを含むので、上層は、その下の層をカバーし、層は安価なコストの原料から生産することが出来るということである。
【００３４】
多層製品の中で、上層３、上層の下の層４、中間層５、裏層６を有する図１ｂのテストライナータイプ4層製品を、言及する。
【００３５】
異なる原料を、使用目的によって繊維製品の生産に使用することができる。バージン繊維とリサイクル繊維の両方を使用することができる。バージン繊維を軟材又は硬材(ウッドチップ)から造ることができ、またはカッティングから造ることもできる。特にバージンパルプは、上層に使用される。これは、硫酸蒸解(クラフトパルプ)によって大部分適切に生産される。なぜなら、硫酸蒸解は名前が示すように特に良好な強度特性を有する塊を与えるからである。リサイクル繊維は、例えば、使用したコルゲートボードパッケージ（OCC）又は混合繊維から作ることができる。リサイクル繊維は、特にテストライナーの生産用に使用される。表面及び裏層は同様の原料又は異なる原料繊維から生産することができる。もしクラフトパルプなどのバージン繊維が両方に使用されるなら、その後裏層の塊は、高収率で蒸解することができ、穏やかなりファイニングをその上で行なわれる。より低いκ値(カッパー値)へ蒸解され、裏層の塊よりさらにリファインされた塊は、上層へ使用される。典型的には、裏層のパルプはκ値３０〜７０へ蒸解され、上層のパルプはより低いκ値２５（無漂白パルプのκ値）へ蒸解される。漂白は、例えば、TCF漂白のECFのようにそれ自体既知の方法で行なうことができる。
【００３６】
保持剤は、例えば、約0.5〜３％の量の繊維材料においてスラッシュへ加えることができる。しかしながら、ここで述べたフィラーは、良好な保持特性を与え、保持剤は層に必要とされず、保持剤の量は、かなり減少させることができるということを本発明によって見出した。ライナーは、耐湿性を改善するために並べられた代物又は表面である。もし低品質リサイクル繊維が原料として使用されるなら、十分強度を有する製品を生産するために表面サイズプレスを使用することが好ましい。機械によれば、上と裏層との間のベース重量の配分は、約20/80〜40/60、典型的には、約30/70である。それゆえ、上層の坪量は、一般に約20〜125g/m²(以下参照)。本発明によって機能するとき、上層の坪量は、カバーの光学又は機械特性を悪化させることなしに、10％、20％まで、又はそれ以上減少させることができる。
【００３７】
層製品は、それ自体既知の方法で生産される。1つの好ましい実施態様によれば、両方又はすべての層を、それら自身のスラッシュからまず生産し、長網抄紙機ワイヤー上に拡散させる。この後、層をお互いに重ね固定する。生産工程に関して、「Ari Kiviranta”Board Grades”,in a book series Paper Making Science and Technology, Book 18, Paper and Board Grades, Fapet Oy, Jyvaskyla 2000, pages 68 and 69」によるテキストによって参照される。
【００３８】
本発明による平面繊維製品は、異なるコルゲートボードパッケージの上層として使用することができる。本発明による解決法は、特にホワイトライントップライナー及びコーティングしたホワイトラインライナー用に好適であり、両方とも塗装作業を満足するのに使用される。これらの目的において、本発明によるライナーの表面は極めてスムーズ、かつ均一であり、同じ時間で高不透明度を有し、光沢を利用することができる。一般に、上層の坪量は、約20〜125g/m²、最も好適には約50〜80g/m²、特に、好ましくは、55〜70g/m²、漂白した化学セルロースパルプを上層に使用される。本発明の好適な実施態様において非常に良好な構成を得るために、主に硬材を上層へ使用される。それゆえ、例えば、60重量％以上、典型的には、パルプの繊維材料の80％以上が硬材、残りが軟材である。パルプの繊維材料は、完全に硬材からなることができる。
【００３９】
従来のコーティング混合物は、被膜したホワイトライン上層製品のコーティングに使用することができる。析出させた炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、珪酸アルミニウム、カオリン（含水ケイ酸カルシウム）、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、タルク（含水ケイ酸マグネシウム）、二酸化チタン及び硫酸バリウム、並びにそれらの混合物を顔料として使用することができる。合成顔料を使用することもできる。上述の顔料の中でも、主要な顔料は、カオリン、炭酸カルシウム、析出させた炭酸カルシウム及び石膏であり、通常、それら顔料はコーティング混合物中の乾燥固形分の50％以上を構成する。か焼カオリン、二酸化チタン、サテンホワイト、水酸化アルミニウム、ケイ素アルミン酸ナトリウム及びプラスチックは、追加の顔料であり、それらの量は、通常混合物の乾燥固形分の25％未満である。特別な顔料として、特別品質のカオリン類及び炭酸カルシウム類、並びに硫酸バリウム及び酸化亜鉛を挙げることができる。
【００４０】
コーティング組成物中のバインダーとして、紙の生産で一般に使用される公知の如何なるバインダーをも使用することができる。単一のバインダーに加え、複数のバインダーの混合物を使用することもできる。代表的なバインダーの例としては、例えば、ブタジエン-スチレンタイプのコポリマー等のエチレン性不飽和化合物のポリマー又はコポリマーからなる合成ラテックス、及びカルボキシル基を含有するコモノマーを有するポリビニルアセテートを含む。バインダーとしては、上記で挙げた物質と共に、例えば、水溶性ポリマー、デンプン、ＣＭＣ、ヒドロキシエチルセルロース及びポリビニルアルコールを使用することもできる。更に、コーティング組成物においては、分散剤、混合物の粘度及び保水性に作用する薬品、潤滑剤、硬化剤、光学助剤、消泡剤、ｐＨ調整剤及び防腐剤等の従来の添加剤及び助剤を用いることができる。
【００４１】
前記コーティング混合物は、それ自体公知の方法で、素材のウェブに塗布することができる。コーティングを積層する前に行なうことができる。好ましくは、中間層構造を形成した後行なうことができる。紙及び／又は板紙をコーティングするための本発明に従った方法は、従来のコーティング装置、即ち、ブレードコーティングによって、又はフィルムコーティング若しくはＪＥＴ塗布によって実施することができる。コーティングは、オンライン又はオフラインで行なうことができる。
【００４２】
コーティング層の坪量は、5〜30g/m²へ変更することができる。
【００４３】
本発明によって、驚くべきことに、上述のフィラーは、上層の不透明性をを改善ずるばかりでなく、非常に被膜し易いということが見出された。所望の光沢を得るために要求される顔料の量又はコーティングの量は、フィラーで減少させることができる。
【００４４】
本発明によれば、フィラーを用いることで不透明性がかなり改善される。
【００４５】
以下の限定されない実施例は、本発明を説明する。実施例において紙特性を示す測定結果は、以下の標準的な方法によって決定された。
表面粗さ：SCAN−P７６：９５
気孔率：SCAN-P60
空気透過抵抗性：SCAN-M8,P19
【００４６】
実施例１
フィラーの製造
化学パルプのリファイニング
樺材のクラフトパルプをバルメット(Valmet)ＪＣ−０１リファイナーで精製し、フィラーの製造に好適なパルプを製造した。リファイニングのコンシステンシーは約4％で、総エネルギー消費量は343kWh/tで、比エッジロードは0,5J/mであった。
【００４７】
生産物の特性を表１に示す。
【００４８】
【表１】

【００４９】
パルプのカーボネイティング
フィンランド国特許明細書第１００７２９号に従って、水道水中で炭酸化を行った。乾燥物含量が2.22％の水スラリーを得た。最終生産物は、ＣａＣＯ₃含有量が69.7％で、比表面積が10.6m²/kgであった。
【００５０】
実施例２
2層ホワイトラインライナー層の被覆層に適した繊維層を、樺材パルプ70重量％と松材パルプ30重量％を含む化学パルプから生産した。フィラーをパルプからフラッシュにおいて種々の量で加えた：実施例1に述べたフィラーをそれぞれ13及び20重量％(SuperFill)、析出させた炭酸カルシウム、それぞれ14及び16重量％(PCC,Albacar LO, 参照例1)、チョークとか焼カオリンの混合物１４重量％（参照例2）。
【００５１】
図２〜４は、機械強度特性の関数として得られた繊維層の光散乱能を図説する。図は、光散乱因子が参照例1及び２と一定強度で比較したとき、SuperFill フィラーで少なくとも25％及び約20％大きいことを示す。
【００５２】
この結果は、表面の坪量を約20％減少させることができ、これは、ライナーの生産コストをかなり減少させる。
【００５３】
図５は、上述に示した結果が、実証されたことを示す。結果は、ストックホルムのSTFIの実験装置（FEX）によって行なわれたライナーテスト由来であり、表面の坪量は、通常のレベルの75g/m²から65g/m²まで減少した。2層繊維構造を試験用に生産した。製品のISO光沢を決定した。
【００５４】
図５は、Superfillを用いて10g/m²軽量上層が、坪量75g/m²の参照例２と比較してより大きい４光沢単位を示す光沢を生じることを示す。この結果は、極めて良好で、表面の坪量は10g/m²より低く減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】図１は、2層繊維製品の主要な構造の側面図を示す。図１ｂは、相当する４層繊維製品を示す。
【図２】図２は、本発明による2相繊維製品の光散乱要因、及び２つの異なる充填因子を用いたMullen指数の関数としての2つの参照製品を示す。SF：Superfill、reｆ.1：参照例１、ref.２：参照例２．
【図３】図３は、結合力の関数としての相当する結果を示す（ScottBond）。SF：Superfill、reｆ.1：参照例１、ref.２：参照例２．
【図４】図４は、引っ張り指数の関数としての相当する結果を示す。SF：Superfill、reｆ.1：参照例１、ref.２：参照例２．
【図５】図５は、２つは本発明によるフィラーを含む上層を有し、２つは参照フィラーを含む、4つの2層繊維製品の光沢を示す棒グラフを使用する。【Technical field】
[0001]
The invention relates to a multilayer textile product according to the preamble of claim 1.
[0002]
This type of product consists of at least two overlapping fiber layers that are at least light and substantially non-transparent, with the layer forming the functional surface of the product covering the underlying fiber layer. The top layer contains fillers, or conventional additives, and pre-agents for paper.
[0003]
The invention also relates to a method according to claim 12 for producing a multi-layer textile product.
[Background Art]
[0004]
The printability of paper and paperboard, i.e. the properties of the printing surface and printing process, are improved by coating the paper with various mineral paints. The purpose of the coating is to coat the fibers and the fibers of the paper and paperboard, thereby reducing surface roughness and surface pore size. The paint usually comprises a pigment and a binder, and various additives.
[0005]
Generally, a multi-layer fiber product composed of two or three layers is called a “liner”. The liner can be completely brown (kraft liner) or partially white (white liner), or it can be coated on top. The liner can be made of virgin fibers or recycled fibers or both.
[0006]
The liner can be used as a background liner surface in a corrugated board package. Kraft liners are characterized by strength, homogeneity and product stability. The strength of kraft liners is a very important competing advantage when compared to recycled fiber-based products. The advantage of using test liners containing recycled fibers is the low cost and economic value of supporting recycling.
[0007]
The products called "Kemiart Graph", "Kemiart Lite" and the non-coated "Kemiart Brite" from Oy Metsa-Botnia Ab can be mentioned as examples of commercially available coated liners. The Oy Metsa-Botnia Ab liner product is a kraft liner having two fiber layers, the base layer being the top layer of high yield softwood sulphate pulp, bleached birchwood and softwood sulphate pulp. Fillers used in the top layer give the top surface shine and smoothness and improve coating properties. Other chemicals, such as preservative reagents, and AKD adhesives to improve water resistance, to maintain the noil material, and filler in the product instead of circulating it in the water cycle, are also included in the product of the liner. used. The coating is applied to the coated product in an online coating unit. The coating is, for example, a combination of kaolin, carbonate, and latex to substantially complete the coating properties of the product. The final gloss and the smoothness of the final product are obtained by calendering.
[0008]
The method of producing the top layer of the white liner board (coating layer) is considerably more expensive than the method of producing the brown back layer. The product can be optimized, for example, by changing the strength of the fibrous layer. In that case, it is appropriate to produce a liner whose top layer is as light as possible. However, to date, attempts to reduce the weight of the cover while maintaining sufficient liner shine without forming a cover that is too weak have been unsuccessful. The amount of white muscle fibers cannot be easily reduced without permeable brown fibers.
[0009]
The upper layer is also required to have good paintability and a good structure that directly shows. Therefore, a bad configuration is particularly well visible in the gray scale of the offset coating and when the coating quality is mixed color.
[0010]
It is an object of the present invention to obviate the problems with known methods and to provide a new solution for producing multi-layer textile products such as liners.
[0011]
The invention is based on the idea of using a composite filler consisting of fibrils and mineral pigments as the filler in the upper layer of the textile mentioned in the introduction.
[0012]
Finnish patent specification 100729 discloses a papermaking filler comprising porous aggregates formed by depositing calcium carbonate particles on the surface of fine fibers. According to the patent specification, this new class of fillers is characterized by the precipitation of calcium carbonate on fine fibrils produced by refining cellulose fibers and / or mechanical pulp fibers. The particle size distribution of this fine fiber classification mainly corresponds to the fraction P100 of the wire screen.
DISCLOSURE OF THE INVENTION
[Problems to be solved by the invention]
[0013]
According to the present invention, it has been found that when filling the top layer of a multi-layer product with the fillers described above, the opacity of the surface is dramatically increased, so that the basis weight of the cover can be considerably reduced. The top layer with the new filler covers the brown background very efficiently, despite the low basis weight.
[0014]
In addition, it has been found that within the scope of the present invention, other similar fillers, at least partially composed of cellulose or lignocellulose fibrils, on which the light-scattering substance particles have precipitated, can also be used as fillers. These particles are typically inorganic salts that precipitate in the aqueous phase, such as calcium carbonate, calcium sulfate, barium sulfate and calcium oxalate.
[0015]
Therefore, according to the present invention, it is possible to reduce the thickness of the multilayer paper without impairing the opacity by using the filler constituting the fibrils on which calcium carbonate is deposited. GB 628603 discloses a multilayer paper or board in which the upper layer comprises a modified fiber bulk. The engineered bulk is produced by impregnating the pulp with calcium chloride after contacting the carbonate compound, whereby the calcium carbonate precipitates on the fibers rather than on the fibrils. The bulk has fairly weak strength properties, corresponding to those described in the British patent. It is stated in this publication that it is not possible to produce paper from this material. In addition, bulk has very low retention properties.
[Means for Solving the Problems]
[0016]
More specifically, the textile product according to the present invention is mainly characterized by what is stated in the characterizing part of claim 1.
[0017]
The method according to the invention is characterized by what is stated in the characterizing part of claim 12.
【The invention's effect】
[0018]
The invention offers significant advantages. Therefore, a white liner can be prepared with a lighter top layer without compromising surface strength. With the aid of this novel composite filler, the properties of the white and brown layers can be changed more easily. As the filler content increases, the filler becomes very white and the amount of white layer decreases considerably. By reducing the white fiber layer, the commercial production of the liner can also reduce the overall basis weight of the liner. For example, the basis weight of the top layer according to the invention has a corresponding opacity and composition and is smaller than the top layer prepared from similar fiber materials and mineral pigments, at least about 5% by weight, preferably at least 10% by weight. be able to.
[0019]
Fillers have been found to improve the composition and hardness of the top layer. The filler described in Finnish Patent Specification No. 100729 (hereinafter also referred to as its product name "SuperFill") is well retained, reduces the appropriate amount of retention agent and is still maintained during the washing step. can do. Better retention optimizes / reduces the appropriate amount of other papermaking additives. Cleanliness helps the mobility of the machine, as it reduces the frequency of destruction, and generally improves the functional efficiency of the machine.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0020]
In the following, the invention will be examined in more detail with the help of a detailed description and some examples.
[0021]
Filler and its preparation As described above, according to the present invention, a composite filler composed of cellulose fibrils on which a light scattering pigment has been deposited is added as a filler to the upper layer of a multilayer fiber product.
Fibrils can be obtained from chemical pulp, mechanical pulp, or mixtures thereof. The reference example by chemical pulp is now made into pulp and treated with cooking chemicals to delignify the cellulose fibers. According to a preferred embodiment, fibrils are obtained by refining pulp produced by a sulfate process or other alkaline cooking process. In addition to chemical pulp, it can be applied to the modification of chemical mechanical pulp and fibrils obtained from mechanical pulp.
[0022]
Typically, the average thickness of the cellulose or lignocellulose fibrils is less than 5 μm, usually less than 1 μm. The fibrils are characterized by at least one of the following criteria: a. Fibrils correspond to the fraction passing through a 100 mesh screen (sieve); b. The average thickness of the fibrils is from 0.01 to 10 μm (preferably at most 5 μm, especially at most 1 μm) and the average length is from 10 to 1500 μm.
[0023]
The fibril raw material, ie, fine fibers based on cellulose or other fibers, is fibrillated by tapping the raw material in a pulp refiner.
If desired, a screen may be used to separate the desired fractions, but it is not necessary to screen the fines. Desirable fibril fractions include wire screen fractions P50-P400. Preferably, a refiner having a grooved blade is used.
[0024]
The particles of the light scattering substance in the filler are inorganic or organic salts that can be formed from the raw materials by a precipitation reaction in an aqueous solvent. Examples of such compounds include calcium carbonate, calcium oxalate, calcium sulfate, barium sulfate, and mixtures thereof. Particles of the substance are deposited on the fibrils. The amount of inorganic salt compound relative to the amount of fibrils, calculated from the amount of filler, is about 0.0001-95% by weight, preferably about 0.1-90% by weight, most desirably about 60-80% by weight, and About 0.1-80% by weight of the paper, preferably about 0.5-50% by weight of the paper.
[0025]
In the following, the invention will be examined with particular reference to the product according to Finnish Patent Specification No. 100729, but the invention can also be applied to the other products mentioned above by appropriately changing the source material of the light-scattering pigment. It is clear that you can.
[0026]
The filler is produced by depositing a mineral pigment on the surface of fine fibrils prepared from cellulose fibers and / or mechanical pulp fibers. For example, adding an aqueous solution of calcium hydroxide that may contain solid calcium hydroxide and a compound that contains carbonate ions and that is at least partially soluble in water (eg, sodium carbonate or ammonium carbonate) in the aqueous slush of fibrils. Thus, calcium carbonate can be precipitated. Further, carbon dioxide gas that generates calcium carbonate in the presence of calcium hydroxide can be introduced into the aqueous phase. Aggregates of pearl thread-like calcium carbonate crystals are formed, which are bound by fibrils, i.e., fine strands, in which calcium carbonate particles precipitate on fine fibrils. Adhere to them. Fine fibrils combined with calcium carbonate form pearl thread-like strands, with calcium carbonate aggregates predominantly resembling pearl threads in the sediment. In water (slush), the ratio of effective volume of aggregate to pulp is much higher than the corresponding ratio of normal calcium carbonate used as filler. Here, "effective volume" means the volume required for the pigment.
[0027]
The diameter of the calcium carbonate particles in the agglomerates is about 0.1-5 μm, usually about 0.2-3 μm. In particular, fibrils (at least up to 55%) correspond to fractions P50 (or P100) to P400 of a wire screen.
[0028]
From 1 to 90% by weight (dry weight), typically about 5 to 50% by weight, of such fillers are added to the top layer of the multilayer product. The filler is usually at least 5% by weight of the base web, most preferably 10 to 100% by weight, and each of the fibrous material of the base web 10 to 50% by weight. In principle, it is also possible to produce a base web in which the fibrous material consists entirely of fibrils of the filler, which filler can form 1 to 100% by weight of the fibrous material of the base web.
[0029]
In the flash used to produce the base web, the filler portion can consist of a conventional filler such as, for example, calcium carbonate. However, at least 80%, particularly preferably 90%, of the precipitated light scattering pigment particles can adhere to the fibrils.
[0030]
Multilayer structure FIGS. 1a and 1b illustrate the structure of a multilayer product comprising two and four layers, respectively. FIG. 1a illustrates a typical white liner board, and FIG. 1b illustrates a so-called test liner.
[0031]
The basis weight of the fiber product according to the invention, preferably from about 50 to 500 g / m ^2, typically about 80~350g / m ^2. Usually, the basis weight is 125 g / m ² or more, but for small packages only, it has a basis weight of less than 100 g / m ² .
[0032]
Preferably, the liner according to the invention consists of a two-layer product (see FIG. 1 a) and has a surface of the covering layer 1 and the backing layer 2. Since the top layer covers the back layer, the back layer is not visible through the top layer.
[0033]
It is also possible to produce three or four layer products. In principle, the number of layers in a layer product has no upper limit and can be up to 5, 6 or even 7 layers. What is essential to the present invention is that the upper layer more precisely comprises the filler described above, so that the upper layer covers the layer below it, and the layer can be produced from cheaper raw materials. It is.
[0034]
Among the multilayer products, reference is made to the test liner type four-layer product of FIG.
[0035]
Different raw materials can be used in the production of textiles, depending on the intended use. Both virgin and recycled fibers can be used. Virgin fibers can be made from softwood or hardwood (wood chips), or they can be made from cutting. In particular, virgin pulp is used for the upper layer. It is most appropriately produced by sulfuric acid cooking (kraft pulp). This is because sulfuric acid digestion gives, as the name implies, lumps with particularly good strength properties. Recycled fibers can be made, for example, from used corrugated board packages (OCC) or blended fibers. Recycled fibers are used in particular for the production of test liners. The front and back layers can be produced from similar or different raw fibers. If virgin fibers, such as kraft pulp, are used for both, then the mass of the backing layer can be cooked in high yield, and the mild fining is performed thereon. The mass cooked to a lower κ value (Kappa value) and further refined than the mass in the back layer is used for the upper layer. Typically, the backing pulp is cooked to a kappa of 30-70 and the upper pulp is cooked to a lower kappa of 25 (kappa of unbleached pulp). Bleaching can be carried out in a manner known per se, for example as in ECF for TCF bleaching.
[0036]
Retention agents can be added to the slush, for example, in an amount of about 0.5-3% of the fibrous material. However, it has been found by the present invention that the fillers described herein provide good retention properties, no retention agent is required in the layer, and the amount of retention agent can be significantly reduced. Liners are surrogates or surfaces arranged to improve moisture resistance. If low quality recycled fibers are used as a raw material, it is preferred to use a surface size press to produce a sufficiently strong product. According to the machine, the distribution of base weight between the top and back layers is about 20/80 to 40/60, typically about 30/70. Therefore, the basis weight of the upper layer is generally about 20-125 g / m ² (see below). When functioning according to the invention, the basis weight of the top layer can be reduced by up to 10%, 20% or more without deteriorating the optical or mechanical properties of the cover.
[0037]
The layer product is produced in a manner known per se. According to one preferred embodiment, both or all layers are first produced from their own slash and diffused onto Fourdrinier wire. After this, the layers are overlaid and fixed together. Regarding the production process, reference is made to the text by “Ari Kiviranta“ Board Grades ”, in a book series Paper Making Science and Technology, Book 18, Paper and Board Grades, Fapet Oy, Jyvaskyla 2000, pages 68 and 69”.
[0038]
The planar textile product according to the present invention can be used as an upper layer of different corrugated board packages. The solution according to the invention is particularly suitable for white line top liners and coated white line liners, both used to satisfy painting operations. For these purposes, the surface of the liner according to the invention is very smooth and uniform, has a high opacity in the same time and can take advantage of its luster. In general, the basis weight of the upper layer is about 20~125g / m ^2, most preferably about 50 to 80 g / m ^2, in particular, preferably used 55~70g / m ^2, bleached chemical cellulose pulp in the upper layer You. In order to obtain a very good construction in the preferred embodiment of the invention, hardwood is mainly used for the upper layer. Thus, for example, at least 60% by weight, typically at least 80% of the fiber material of the pulp is hardwood and the balance is softwood. The fiber material of the pulp can consist entirely of hardwood.
[0039]
Conventional coating mixtures can be used to coat coated white line top products. Precipitated calcium carbonate, heavy calcium carbonate, calcium sulfate, calcium oxalate, aluminum silicate, kaolin (hydrated calcium silicate), aluminum hydroxide, magnesium silicate, talc (hydrated magnesium silicate), titanium dioxide and barium sulfate , As well as mixtures thereof, can be used as pigments. Synthetic pigments can also be used. Among the above-mentioned pigments, the main pigments are kaolin, calcium carbonate, precipitated calcium carbonate and gypsum, usually comprising more than 50% of the dry solids in the coating mixture. Calcined kaolin, titanium dioxide, satin white, aluminum hydroxide, sodium silicon aluminate and plastics are additional pigments, the amounts of which are usually less than 25% of the dry solids of the mixture. Special pigments may include kaolins and calcium carbonates of special quality, and barium sulfate and zinc oxide.
[0040]
As the binder in the coating composition, any known binder commonly used in paper production can be used. In addition to a single binder, a mixture of multiple binders can be used. Examples of typical binders include, for example, synthetic latex consisting of a polymer or copolymer of an ethylenically unsaturated compound, such as a butadiene-styrene type copolymer, and polyvinyl acetate with a comonomer containing a carboxyl group. As binders, for example, water-soluble polymers, starch, CMC, hydroxyethylcellulose and polyvinyl alcohol can be used together with the substances mentioned above. In addition, in coating compositions, conventional additives and aids such as dispersants, chemicals that affect the viscosity and water retention of the mixture, lubricants, curing agents, optical auxiliaries, defoamers, pH adjusters and preservatives. Agents can be used.
[0041]
The coating mixture can be applied to the web of material in a manner known per se. This can be done before the coating is laminated. Preferably, it can be performed after forming the intermediate layer structure. The method according to the invention for coating paper and / or paperboard can be carried out by means of conventional coating equipment, ie blade coating, or by film coating or JET application. Coating can be done online or offline.
[0042]
The basis weight of the coating layer can be changed to ⁵ to 30 g / m2.
[0043]
According to the invention, it has surprisingly been found that the fillers described above not only improve the opacity of the top layer, but are also very easy to coat. The amount of pigment or coating required to achieve the desired gloss can be reduced with fillers.
[0044]
According to the invention, the opacity is considerably improved by using a filler.
[0045]
The following non-limiting examples illustrate the invention. The measurement results indicating the paper properties in the examples were determined by the following standard method.
Surface roughness: SCAN-P76: 95
Porosity: SCAN-P60
Air permeation resistance: SCAN-M8, P19
[0046]
Example 1
Manufacture of filler
Refining of chemical pulp Birch kraft pulp was purified with a Valmet JC-01 refiner to produce pulp suitable for filler production. The refining consistency was about 4%, the total energy consumption was 343 kWh / t, and the specific edge load was 0.5 J / m.
[0047]
The properties of the product are shown in Table 1.
[0048]
[Table 1]

[0049]
Carbonation of pulp Carbonation was carried out in tap water according to Finnish patent specification 100729. A water slurry having a dry matter content of 2.22% was obtained. The final product had a CaCO ₃ content of 69.7% and a specific surface area of 10.6 m ² / kg.
[0050]
Example 2
A fiber layer suitable for the coating of the two-layer white liner layer was produced from a chemical pulp containing 70% by weight of birch pulp and 30% by weight of pine pulp. Fillers were added in various amounts in the flash from the pulp: 13 and 20% by weight of the filler described in Example 1 (SuperFill), respectively, and 14 and 16% by weight of the precipitated calcium carbonate (PCC, Albacar LO, cf. Example 1), 14% by weight of a mixture of chalk and calcined kaolin (Reference Example 2).
[0051]
2 to 4 illustrate the light scattering power of the fiber layer obtained as a function of the mechanical strength properties. The figure shows that the light scattering factor is at least 25% and about 20% greater for SuperFill filler when compared to Reference Examples 1 and 2 at constant intensity.
[0052]
This result can reduce the surface basis weight by about 20%, which significantly reduces the production cost of the liner.
[0053]
FIG. 5 shows that the results shown above have been demonstrated. The results are liner test from that made by the experimental apparatus STFI, Stockholm (FEX), the basis weight of the surface was reduced from normal levels 75 g / m ² to 65 g / m ^2. A two-layer fiber structure was produced for testing. The product's ISO gloss was determined.
[0054]
FIG. 5 shows that a 10 g / m ² lightweight upper layer using Superfill produces a gloss exhibiting a greater 4 gloss units compared to Reference Example 2 with a basis weight of 75 g / m ² . The result is very good, the surface grammage can be reduced below 10 g / m ² .
[Brief description of the drawings]
[0055]
FIG. 1 shows a side view of the main structure of a two-layer textile. FIG. 1b shows a corresponding four-layer fiber product.
FIG. 2 shows the light scattering factor of a two-phase fiber product according to the invention and two reference products as a function of the Mullen index with two different filling factors. SF: Superfill, ref. 1: Reference example 1, ref. 2: Reference example 2.
FIG. 3 shows the corresponding results as a function of cohesion (ScottBond). SF: Superfill, ref. 1: Reference example 1, ref. 2: Reference example 2.
FIG. 4 shows the corresponding result as a function of the tensile index. SF: Superfill, ref. 1: Reference example 1, ref. 2: Reference example 2.
FIG. 5 uses a bar graph showing the gloss of four two-ply textiles, two having a top layer comprising a filler according to the invention and two comprising a reference filler.

Claims

What is formed in the upper layer is a multi-layer textile product comprising at least two overlapping fiber layers, comprising a filler, lighter than the layer below, and at least substantially opaque, wherein the filler in the upper layer is at least partially A fibril of cellulose or lignocellulol, wherein particles of a light-scattering substance are deposited on the fibril.

The multilayer fiber product according to claim 1, wherein the filler has an average thickness of less than 5 µm and includes fibrils of cellulose or lignocellulose manufactured by refining and screening of plant fibers.

The particles of the light-scattering substance are deposited on the fibrils, the fibrils corresponding to the fraction passing through a 50 mesh sieve, and / or having an average thickness of 0.01-5 μm and an average length of 10- The multilayer fiber product according to claim 2, having a thickness of 1500 µm.

The multilayer fiber product according to any one of claims 1 to 3, wherein the particles of the light scattering substance are inorganic salts that can be formed from the raw material by precipitating the particles in an aqueous solvent.

The multilayer fiber product according to claim 4, wherein the particles of the light scattering substance are calcium carbonate, calcium oxalate, calcium sulfate, barium sulfate, or a mixture thereof.

The textile product according to any one of the preceding claims, wherein the particles of the light-scattering substance comprise a white line top liner or a coated white line liner.

Basis weight, are preferably to about 50 to 500 g / m ^2, typically about 80~350g / m ^2, the upper layer of the basis weight, about 20~125g / m ^2, preferably from about 50 to 70 g / m ² The textile product according to any one of the preceding items, wherein

A textile according to any one of the preceding claims, wherein the weight distribution between the upper layer and the back layer is about 20/80 to 40/60.

The textile product according to any one of the preceding claims, wherein the upper layer is produced from a chemical cellulose pulp composed of hardwood pulp, softwood pulp, or a mixture thereof.

The textile product according to any one of the preceding claims, wherein the back layer comprises 1 to 5 layers produced from virgin fibers or recycled fibers.

Any of the preceding claims wherein the basis weight of the top layer is less than the top layer produced from the same fiber material and mineral pigment and having a corresponding opacity and composition, at least about 5% by weight, preferably at least 10% by weight Textile products according to paragraph 1.

A method of producing a multi-layer product by forming a surface of a textile product, coating a back layer, and producing a filler-containing fiber layer fixed on the back layer comprising at least one fiber layer, wherein the upper layer From a slush of fibrous material, wherein a product containing cellulose or lignocellulose fibrils is added as a filler, and particles of the light-scattering material are deposited on the fibrils. Method.

13. The method according to claim 12, wherein a filler having an average thickness of less than 5 m and comprising cellulose or lignocellulose fibrils produced from plant fibers by refining and screening is used.

With a filler, the light scattering material particles of the filler are deposited on the fibrils, the fibrils corresponding to the fraction passing through a 50 mesh sieve and / or having an average thickness of 0.1-10 μm and 13. The method according to claim 12, wherein the average length is between 10 and 1500 [mu] m.

15. The method according to any one of claims 12 to 14, wherein at least 80% of the light scattering pigment particles use a filler attached to the fibrils.

16. The method according to any one of claims 12 to 15, wherein the upper layer is coated in a paper machine with a coating mixture containing a pigment.

17. A method according to any of claims 12 to 16, wherein the upper and back layers are formed separately on a fourdrinier wire and laminated when still wet.