JP2006336186A - 化学的に繊維内架橋されたセルロースの繊維を含む化学的に架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 酒石酸、リンゴ酸、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・マレエート)コポリマー、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・イタコネート)コポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されるポリカルボン酸架橋剤により化学的に繊維内架橋されたセルロースの繊維を含む化学的に架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維。
【選択図】 なし
Description
ために必要とされるセルロース材料の量によって、重い製品が作り出される。その製品の断熱性は良くない。
品及び吸収製品におけるHBAの利用とが説明されている。前記の小冊子は、HBA繊維を5%及び15%のレベルでペーパーボードの中に組み込むことができることを示していた。また、前記の小冊子は、HBAを3プライペーパーボードの中間プライにおいて用いることができることも示している。前記のボードを、従来の3プライボードと比較した。基本重量は25%減少し;テーバー剛性は一定のままであるが;破壊荷重は縦方向において25kN/mから16kN/mまで減少し、横方向においては9kN/mから6kN/mまで減少した。
、剛性が増大している製品が記載されている。彼らは、従来の繊維の2つの外部プライの間に、多屈曲繊維(anfractuous fibers)の内部プライを有する3プライペーパーボードマットを提案している。すべて多屈曲繊維から成る中間プライを含むこの構造を、従来の繊維と多屈曲繊維とから成る単一プライマット、及び異なる従来の繊維から成るダブル及びトリプルプライ構造と比較している。Kundsenらは、必要な剛性を得るために、中心プ
ライにおいて多屈曲繊維が少なくとも10重量%存在していることを求めている。Kundsenらは、多屈曲繊維から作られた単一プライ制御盤を開示している。
って、あるいは機械的処理と化学的処理とを組み合わせることによって多屈曲繊維を得ている。Kundsenらは、ある種のマルチプライ構造と共に結合剤を用いているかもしれない
。Kundsenらは、十分な結合を有するマルチプライペーパーボードを得るために、100
%処理された繊維に対して澱粉1%を加えることを開示している。またKundsenらは、欄
5の最初の全パラグラフにおいて多数の結合剤も開示している。
。前記の繊維は、ポリカルボン酸を用いて木材パルプを化学的に架橋することによって作
られる。Kokkoは、個別化され架橋された繊維、及びこの繊維から作られた嵩高い吸収紙
に関心を向けている。
ン酸/燐酸一ナトリウム処理繊維25%を用いて5.5cm3/gmであった。
例えばカチオン性補強樹脂(cationic strength resin)に対して一層受容的であるべき
であり、更に架橋繊維から作られたシートの強度は、カチオン性湿潤補強樹脂を混和することによって嵩高さを高めることに関して妥協させない、回復可能なものであるべきである、ことを記載している。Kokkoが、カチオン性補強添加剤、または他の補強添加剤を架
橋繊維と共に実際に試して見たという説明は無い。従って、Kokkoは、用いることができ
るカチオン性添加剤の量について説明していなかった。例えばKokkoが説明しているよう
なアニオン性繊維をカチオン性添加剤で処理することによって、添加剤で前記繊維の全表面は実質的に完全に被覆される。前記の事実は、メチレンブルー染料による実験でKokko
によって注目されている。カチオン性添加剤は、アニオン性繊維の全表面に引き付けられる。全繊維が被覆されるので、繊維と繊維との接触点において結合剤を提供するのに必要とされるよりも更に多くの添加剤が用いられる。
合成繊維、化学添加剤及び熱可塑性繊維であることができる。前記材料は、約0.03gm/cm3未満の乾燥密度、3.33cm3/gmの嵩を有する。
べきである。また、前記の製品、必ずしもアニオン性ではない嵩高い繊維と、カチオン性結合剤に限定されない様々な水溶性又は水分散性結合剤から選択し得る結合剤とを用いて作ることができる場合には好ましい。
約40cm3/gmの嵩を有する、繊維内で化学的に架橋されたセルロース材料である。前記繊維の嵩は、典型的には、約5cm3/gmを超える。一般的には、適当な架橋剤は、ヒドロ
キシル基と結合して、繊維内のセルロース分子にあるヒドロキシル基の間に共有結合の橋を作り出すことができる二官能価タイプである。例えばクエン酸のようなポリカルボン酸架橋剤を用いると、食品包装に特に適する製品が製造される。
成紙料と組み合わされる。従来の製紙繊維完成紙料とは、硬木及び軟材を含む任意の種から作られる製紙繊維のことであり、またパルプ化プロセスの後に別な方法で化学的に処理されていない場合に、繊維に対して適用される剥離剤を有し得る繊維のことである。
第4,935,022号、Herronらによる米国特許第4,889,595号、Shawらによる米国特許第3,819,470号、Steijerらによる米国特許第3,658,613号
、Deanらたよる米国特許第4,822,453号、及びGraefらによる米国特許第4,8
53,086号において説明されており、前記特許のすべては本明細書において参照として完全に含まれる。
セルロース繊維は、架橋剤で処理する前に剥離剤で処理されたかもしれない。剥離剤は、内部繊維結合を最小にする傾向があり、繊維をお互いから一層容易に分離することができる。結合剤は、カチオン性、アニオン性又は非イオン性であることができる。カチオン性剥離剤は、非イオン性又はアニオン性剥離剤よりも優れていると考えられる。剥離剤は
、典型的には、セルロース繊維紙料(stock)に加えられる。
性・芳香族酸及び脂肪酸の反応生成物を含む。
される。繊維化のために、ハンマーミル及びディスク精砕機(disc refiner)を用いることができる。次に、乾燥装置22において、その繊維を乾燥させ、架橋剤を硬化させる。
リマー及びポリアクリロニトリルが挙げられる。これらのうちの多くは、水中分散液又は懸濁液のためのラテックスポリマーとなる。特に適当な結合剤としては、澱粉、ポリビニルアルコール及びポリビニルアセテートが挙げられる。結合剤の目的は、シート内にある嵩高い繊維の全体の結合を増加させることである。
量% − 約5.0重量%、最も好ましくは約2.5重量% − 約4.5重量%である。
ペーパーボードにおける全繊維の重量を基準として、嵩高い添加繊維を最大20%まで用いると、プロセスの制限工程が何であるかに従って、二次成形プロセス、プレスプロセス及び乾燥プロセスを加速することができ、またペーパーボードの製造における圧延を向上させることができる。
市販のHBA繊維20gを9.5リットルの水の中に分散させて、コンシステンシー(consistency)0.21%のHBA/水スラリーを作った。コンシステンシーは、パルプ
/水スラリー重量の百分率として表した風乾パルプの重量である。そのスラリーを、8インチ×8インチの実験室用ハンドシート金型の中に配置した。まず最初に吸引し、次に吸取紙の間に入れて手でプレスし、最後に温度105℃のオーブンの中で乾燥させることによって、スラリーを脱水してパッドを作った。得られたセルロースパッドの密度は、0.02g/cm3、嵩は50cm3/gであった。市販の紙の密度は、典型的には、約0.5g/cm3
− 約1g/cm3であり、嵩は約2cm3/g − 1cm3/gである。ウェットレイドHBA繊維パッドの密度は、典型的なペーパーシートの密度に比べて約25− 50分の1であり、
嵩は、典型的なペーパーシートに比べて約50 − 100倍大きい。繊維は、空気をシートの中に吹込むことによって、HBA繊維パッドから取り出すことができた。
HBA繊維6.5gを水8リットル中に分散させて、コンシステンシー約0.08%のセルロース・水スラリーを提供した。そのスラリーを、直径6インチの実験室用ハンドシート金型でパッドヘと成形した。スラリーは実施例2のようにして脱水した。得られたパッドは、密度0.025g/cm3であり、嵩は40cm3/gであった。
直径6インチのパッドを、エアレイド法又はウェットレイド法を用いて、嵩高い添加繊維から作った。各方法によって、実質的に結合していない嵩高い繊維添加パッドを作る。そのパッドの重量を計量し、直径6インチのブフナー漏斗中に置いた。
E. Staley Manufacturing Companyから市販されているHAMACO 277澱粉であった。ポリビニルアルコールは、DuPont Chemical Companyから市販されているELVANOL HVであった。
溶液中の結合剤の量は、溶液の総重量を基準として約0.5重量%− 5重量%であった
。
結合剤添加レベルは、典型的には、パッド中繊維重量の約3%− 約4.5%である。
直径6インチのエアレイドHBA繊維パッドの重量を計量し、直径6インチのブフナー漏斗に置いた。水溶液の総重量を基準として2%及び5%ポリマー濃度の、ポリビニルアセテートラテックスポリマーであるReiChold PVAcラテックス40−800の水溶液。そ
の水溶液をブフナー漏斗中にある前記パッドの中に通した。そのパッドを実施例4におけるパッドと同じようにして乾燥させた。ポリマーバインダーの添加レベルは約2重量%−
約4重量%であった。得られたパッドは十分に結合されていた。
化学的に架橋された嵩高い繊維とNB316従来パルプとの重量比10/90配合物9.95gを水9.5リットル中に分散させた。水は、水溶性カチオン性ポテト澱粉であるD.S. 0.3「ACCOSIZE 80」澱粉を0.8重量%含んでいた。そのセルロース分散液を8イ
ンチ×8インチハンドシート金型の中に入れて、基本重量約240g/m2を有するパッド
を製造した。吸取紙の間でプレスすることによって、そのパッドから過剰の水分を除去し
、次に105℃のファンオーブンの中で乾燥させた。
セルロース繊維/結合剤組成物を用いて、成形されたスチロフォームと同様な特性を有する成形品を作ることができる。それらは、特に食品の容器として用いることができる。
ーに加えて、泡の増成を防止した。そのスラリーを成形して、Emery Internationalのプ
レート成形機を用いて、直径10インチのディナープレートにした。図3参照。この機械では、パルプ撹拌機40は、スラリータンク44中にあるパルプスラリー42を連続して撹拌する。多孔質の造形されたワイヤ成形スクリーン46をパルプスラリー中に浸漬し、脱水ポンプ48によって前記スクリーンから水を除去した。十分な量のパルプ50がスクリーン46上にあるとき、スクリーンをスラリーから取り出す。パルププレート50を、移動金型52へと移動させ、真空ポンプ54により生じた真空によって保持した。プレート50を金型52から取り出し、オーブン中で乾燥させた。
従来の繊維から成るシートのエッジ吸上と、従来の繊維と嵩高い添加繊維との混合物から成るシートのエッジ吸上とを比較した。タッピー(Tappi)ハンドシートを調製した。
それらは、風乾繊維1トン当たり澱粉10ポンド及び風乾繊維1トン当たりカイメン(Kymene)5ポンドを含んでいた。2種類の繊維完成紙料を用いた。第一の完成紙料は、従来のパルプ繊維を含んでいた。第二の完成紙料は、従来のパルプ繊維を90重量%及び嵩高い添加繊維を10重量%含んでいた。湿潤ハンドシートをプレスして異なる密度とし、エッジ吸上について比較した。シートの重量を計量し、シートのエッジを、特定の時間、液
体の中に入れた。その後で、シートの重量を再び計量した。吸上は、エッジ100インチ当たりに吸収される液体のg数で表される。その結果を図4に掲げる。任意の密度において、従来の繊維は、従来の繊維/嵩高い添加繊維混合物に比べて、より多量の液体を吸収した。
湿潤プレスの後、従来の繊維から成るシートの固形分レベルと、従来の繊維と嵩高い添加繊維との混合物から成るシートの固形分レベルとを比較した。2種類のパルプ完成紙料を用いた。第一パルプは従来のパルプ繊維を含んでいた。第二パルプは、従来のパルプ繊維を90重量%及び嵩高い添加繊維を10重量%含んでいた。湿潤ハンドシートを異なる荷重圧でロールプレスし、プレスの後、シート中の固形分レベルを重量%で測定した。その結果を図5に掲げる。従来の繊維と嵩高い添加繊維との混合物から成るシートは、より高い固形分レベルを有していた。すなわち、前記のシートは、従来の繊維シートに比べて、プレス後に一層乾燥した。従来の繊維は太線で示してあり、従来の繊維/嵩高い添加繊維混合物は点線で示してある。
単一プライハンドシートを、プロセス水再循環機関を備えている8インチ×8インチ成形機を用いて作った。用いたパルプは、漂白されたクラフトベイマツ及び始めに記したHBAであった。HBAは叩解せずに用いたが、使用する前に、Waringブレンダー(水中0.2%コンシステンシー)おいて30秒間繊維を離解させて、密繊維束を除去した。
ロセス水で望ましいレベルまで希釈した。
では、パルプ%はオーブン乾燥重量に基づいている。実験4では、澱粉固形分%は、プロセス水中に溶解された澱粉レベルのことであり、シート中の添加量のことではない。
明細及び実施例はほんの一例であり、本発明の範囲は、以下の請求の範囲において具体的に表現されていることは当業者には明らかである。
Claims (10)
- 酒石酸、リンゴ酸、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・マレエート)コポリマー、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・イタコネート)コポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択されるポリカルボン酸架橋剤により化学的に繊維内架橋されたセルロースの繊維を含む化学的に架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維。
- 該セルロース繊維が木材パルプ繊維である請求項1記載の化学的に架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維。
- ポリカルボン酸架橋剤をセルロース繊維のマットに適用し、この場合に該ポリカルボン酸架橋剤は、酒石酸、リンゴ酸、ポリ(アクリル酸)、ポリ(メタクリル酸)、ポリ(マレイン酸)、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・マレエート)コポリマー、ポリ(メチルビニルエーテル・コ・イタコネート)コポリマー、及びそれらの混合物から成る群より選択され;
該マットを、実質的に破れていない個別化された繊維に分離させ;そして
該架橋剤を硬化させて繊維内架橋を形成させる、
工程を含む化学的に繊維内架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維を作る方法。 - 該セルロース繊維が木材パルプ繊維である請求項3記載の方法。
- セルロース繊維のマットに架橋触媒を適用する工程をさらに含む請求項3記載の方法。
- 該架橋触媒がリン含有酸のアルカリ金属塩である請求項5記載の方法。
- 該架橋剤を適用する前にセルロース繊維のマットを剥離剤で処理する工程をさらに含む請求項3記載の方法。
- 該剥離剤を、カチオン性、非イオン性、及びアニオン性剥離剤から成る群より選択する請求項7記載の方法。
- 該ポリカルボン酸架橋剤が、クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、琥珀酸、グルタル酸、シトラコン酸、マレイン酸、イタコン酸およびタルトレートモノ琥珀酸の中の1種以上の添加をさらに含む請求項1記載の化学的に架橋されたセルロースの個別化された嵩高い繊維。
- 該ポリカルボン酸架橋剤が、該クエン酸、酒石酸、リンゴ酸、琥珀酸、グルタル酸、シトラコン酸、マレイン酸、イタコン酸およびタルトレートモノ琥珀酸の中の1種以上の添加をさらに含む請求項3記載の方法。
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