JP2011074529A - Method for pretreating filler and paper containing the filler pretreated - Google Patents

Method for pretreating filler and paper containing the filler pretreated Download PDF

Info

Publication number
JP2011074529A
JP2011074529A JP2009227199A JP2009227199A JP2011074529A JP 2011074529 A JP2011074529 A JP 2011074529A JP 2009227199 A JP2009227199 A JP 2009227199A JP 2009227199 A JP2009227199 A JP 2009227199A JP 2011074529 A JP2011074529 A JP 2011074529A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
filler
paper
cellulose
pretreated
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2009227199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5416531B2 (en
Inventor
Taichi Orimo
太一 織裳
Shisei Goto
至誠 後藤
Katsuhiko Nakahama
克彦 中浜
Shoichi Miyawaki
正一 宮脇
Shiho Katsukawa
志穂 勝川
Yutaka Abe
裕 阿部
Yuko Iijima
夕子 飯嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paper Industries Co Ltd
Jujo Paper Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Paper Industries Co Ltd, Jujo Paper Co Ltd filed Critical Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority to JP2009227199A priority Critical patent/JP5416531B2/en
Publication of JP2011074529A publication Critical patent/JP2011074529A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5416531B2 publication Critical patent/JP5416531B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide paper having a high filler retention and excellent paper strength. <P>SOLUTION: The paper having a high filler retention and excellent paper strength can be obtained by making paper from a paper material containing a filler pretreated by being mixed with cellulose nanofibers. Preferably, the cellulose nanofibers have a B type viscosity (at 60 rpm and 20°C) of 500 to 7,000 mPa-s in an aqueous dispersion of 2% (w/v) concentration. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、填料の前処理方法および前処理された填料を含有する紙に関する。   The present invention relates to a pretreatment method for a filler and a paper containing the pretreated filler.

近年、紙の製造においては、紙への古紙配合率の増加、紙の製造の高速化や中性化、ワイヤーパートのツインワイヤー化、紙の高灰分化などの傾向がある。特に中性抄紙化は、抄紙pHを従来の酸性から中性に変化するもので、これに伴い填料として炭酸カルシウムの利用が拡大している。しかし、これらの技術動向は、製紙原料であるパルプおよび填料(もしくは灰分)の歩留りという観点からは好ましいものではない。   In recent years, in the production of paper, there is a tendency to increase the ratio of used paper to paper, increase the speed and neutralization of paper production, make the wire part twin wire, and differentiate the paper from high ash. In particular, neutral papermaking changes the papermaking pH from the conventional acidity to neutrality, and the use of calcium carbonate as a filler is expanding accordingly. However, these technical trends are not preferable from the viewpoint of the yield of pulp and filler (or ash), which are papermaking raw materials.

微細繊維(ファイン)や填料など長繊維に比べて小さい製紙原料は、抄紙機のワイヤーパートでの脱水やプレスパートでの搾水により水とともに排出されてしまうため、これらの製紙原料をワイヤー上に留まらせることが重要である。特に、填料の歩留りを向上させることは、排水負荷の軽減、流失原料の削減による製造コストの低減、紙の二面性(表裏差)改善などの品質の向上、生産性の向上などから、紙の製造において重要な意味を有している。   Papermaking materials that are small compared to long fibers such as fine fibers and fillers are discharged together with water by dehydration at the wire part of the paper machine and squeezing at the press part, so these papermaking materials are put on the wire. It is important to stay. In particular, improving the yield of fillers can be achieved by reducing the drainage load, reducing manufacturing costs by reducing lost materials, improving quality such as improving the two-sidedness of paper, and improving productivity. It has an important meaning in the production of

そこで、填料を紙中に効率良く歩留らせることを目的として、填料をカチオン化澱粉(凝集剤)やジアリルジメチルアンモニウムポリマー(凝結剤)で前処理し、これを紙料へ添加して抄紙する技術が提案されている(特許文献1、2)。しかし、填料にポリマーを混合する前処理方法では、薬品使用量の増加や紙の密度が上昇する点で問題があり、紙の地合についても改良の余地がある。   Therefore, for the purpose of efficiently retaining the filler in the paper, the filler is pretreated with cationized starch (flocculating agent) or diallyldimethylammonium polymer (coagulant) and added to the paper to make paper. The technique which performs is proposed (patent documents 1, 2). However, the pretreatment method in which the polymer is mixed with the filler has a problem in that the amount of chemicals used is increased and the density of the paper is increased, and there is room for improvement in the formation of the paper.

また、セルロースの改質について、下記に示すように多くの検討がなされている。近年、多糖類を用いた機能性付与という観点から、カルボキシメチルセルロースまたはカルボキシエチルセルロースなどセルロースを化学的に改質した水溶性ポリマーの利用が検討されており、例えば、特許文献3や特許文献4にあるように、サイズ性や耐水性、填料歩留りの向上効果が報告されている。また、特許文献5ではカチオン化澱粉とアニオン多糖類としてのカルボキシメチルセルロースの同時添加が報告されている。しかしながらこれらの方法は、サイズ剤の定着効果などが主眼とされており、また、例えば、紙中灰分が10%を超えるような比較的高い灰分量の紙における填料歩留り向上方法としては、不十分であった。   In addition, many studies have been made on cellulose modification as described below. In recent years, from the viewpoint of imparting functionality using polysaccharides, the use of water-soluble polymers obtained by chemically modifying cellulose such as carboxymethyl cellulose or carboxyethyl cellulose has been studied, for example, in Patent Document 3 and Patent Document 4 Thus, the improvement effect of size property, water resistance, and filler yield has been reported. Patent Document 5 reports the simultaneous addition of cationized starch and carboxymethylcellulose as an anionic polysaccharide. However, these methods mainly focus on the fixing effect of the sizing agent, and are insufficient as a method for improving the filler yield in a paper having a relatively high ash content such that the ash content in the paper exceeds 10%. Met.

また、別種のセルロースの改質という点では、特許文献6〜8に記載されているように微細フィブリル化セルロースの利用がある。これはセルロース繊維を砥粒板などによって磨砕してフィブリル化を促進した上で利用するものであるが、填料の定着剤として利用する場合は微細フィブリル化セルロースを比較的多量に配合しなくてはならないなど、高灰分化を進める上での歩留り向上方法としては、不十分であった。   Further, in terms of modification of another type of cellulose, there is utilization of fine fibrillated cellulose as described in Patent Documents 6 to 8. This is used after fibrillation is promoted by grinding cellulose fibers with an abrasive plate or the like, but when used as a filler fixing agent, a relatively large amount of fine fibrillated cellulose must be blended. For example, it was not sufficient as a yield improvement method in promoting high ash differentiation.

一方で、紙の高灰分化は、例えば印刷用紙において、印刷が反対面から透けて見える「裏抜け」の防止やインキ着肉性の向上に有効であるが、填料の添加量を増やすと歩留りが低下したり、従来の紙と比較してパルプ含有量が減少するため、引張強さ等の紙の強度やこわさ(剛度)など、紙力を低下させる問題がある。紙力の低下は、紙の製造時や印刷時の断紙を引き起こし、操業効率の悪化や、印刷時の紙粉発生など作業性の悪化をもたらす。紙力を高めるために、パルプなど使用原料を増加(増目)すると、資源の消費につながる。また、紙力剤など薬品使用量を増加すると、地合の悪化や抄紙機の汚れを助長することになる。   On the other hand, high ash differentiation of paper is effective for preventing “back-through” and improving ink fillability, for example, in printing paper, where printing can be seen from the opposite side. However, increasing the amount of filler added yields And the pulp content is reduced as compared with conventional paper, and thus there is a problem of reducing paper strength such as strength and stiffness (rigidity) of paper such as tensile strength. The decrease in paper strength causes paper breaks during paper manufacture and printing, resulting in poor operational efficiency and workability such as generation of paper dust during printing. Increasing (increase) raw materials such as pulp to increase paper strength will lead to resource consumption. Also, increasing the amount of chemicals used, such as paper strength agents, will promote deterioration of the formation and soiling of the paper machine.

特許第4179167号Japanese Patent No. 4179167 特許第4324073号Patent No. 4324073 特開平9−291490号公報JP-A-9-291490 特許第3852470号Japanese Patent No. 3852470 特開2005−68587号公報JP 2005-65887 A 特開平7−3691号公報JP-A-7-3691 特許第4009423号Patent No. 4009423 特許第2967804号Patent No. 2967804

従来の技術では、填料を効率良く歩留らせることと同時に、良好な紙力を得ることを両立することは困難であった。また、カルボキシメチルセルロースのような水溶性ポリマーでは、特に高灰分の紙における歩留り効果が不十分であり、また、微細フィブリル化セルロースでは、効果的に填料を結びつけるためには比較的多量に配合することが必要であり、高灰分化を進めることが困難であった。   In the prior art, it has been difficult to achieve both good yield of the filler and good paper strength at the same time. Also, with water-soluble polymers such as carboxymethylcellulose, the yield effect on high ash paper is insufficient, and with fine fibrillated cellulose, a relatively large amount should be blended in order to bind the filler effectively. It was necessary to proceed with high ash differentiation.

そこで、本発明は、填料歩留りが高く、高灰分で、かつ、紙力の良好な紙を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a paper having a high filler yield, a high ash content, and a good paper strength.

本発明者らは、紙力を良好に保ちながら歩留りを向上させるための手段として、填料の前処理方法について鋭意検討し、非常に強靭な極微細の繊維であるセルロースナノファイバーを混合することにより填料を前処理し、この前処理した填料を紙料に添加して紙を製造することで、紙力を悪化させることなく特に填料の歩留りを向上させることができることを見出した。   As a means for improving the yield while maintaining good paper strength, the present inventors diligently studied the pretreatment method of the filler, and by mixing cellulose nanofibers, which are very tough ultrafine fibers, It has been found that the yield of the filler can be particularly improved without deteriorating the paper strength by pretreating the filler and adding the pretreated filler to the paper to produce paper.

詳しくは、填料にセルロースナノファイバーを混合することにより填料を前処理することで、高灰分で紙力の良好な紙が得られることを見出した。   Specifically, it was found that a paper having a high ash content and good paper strength can be obtained by pretreating the filler by mixing cellulose nanofibers with the filler.

本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料を添加して抄紙することで、填料の歩留りが高く、高灰分で、紙力の良好な紙を得ることができる。   By adding the filler pretreated with the cellulose nanofiber of the present invention and making paper, a high yield of filler, high ash content, and good paper strength can be obtained.

(セルロースナノファイバー)
本発明では、填料にセルロースナノファイバーを混合する。セルロースナノファイバーとは、セルロース系原料を解繊することにより得られる幅2〜5nm、長さ1〜5μm程度のセルロースのシングルミクロフィブリルである。本発明では、特に、濃度2%(w/v)(すなわち、100mlの分散液中に2gのセルロースナノファイバー(乾燥質量)が含まれる)におけるB型粘度(60rpm、20℃)が500〜7000mPa・s、好ましくは500〜2000mPa・sであるセルロースナノファイバーの水分散液を用いることが好ましい。こうしたセルロースナノファイバーは、適度な粘調性を有しており、所望の濃度に調整することができる。セルロースナノファイバーの2%(w/v)水分散液におけるB型粘度は、比較的低い方が取り扱いが容易であるため好ましく、具体的には、500〜2000mPa・s程度が好ましく、500〜1500mPa・s程度がより好ましく、500〜1000mPa・s程度がさらに好ましい。
(Cellulose nanofiber)
In the present invention, cellulose nanofibers are mixed in the filler. The cellulose nanofiber is a single microfibril of cellulose having a width of about 2 to 5 nm and a length of about 1 to 5 μm obtained by defibrating a cellulose-based raw material. In the present invention, in particular, the B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) at a concentration of 2% (w / v) (that is, 2 g of cellulose nanofiber (dry mass) is contained in a 100 ml dispersion) is 500 to 7000 mPa It is preferable to use an aqueous dispersion of cellulose nanofibers that is s, preferably 500 to 2000 mPa · s. Such cellulose nanofibers have moderate viscosity and can be adjusted to a desired concentration. The B type viscosity in a 2% (w / v) aqueous dispersion of cellulose nanofibers is preferably relatively low because it is easy to handle. Specifically, the viscosity is preferably about 500 to 2000 mPa · s, and preferably 500 to 1500 mPa -About s is more preferable and about 500-1000 mPa-s is further more preferable.

本発明のセルロースナノファイバーの水分散液のB型粘度は、公知の手法により測定することができる。例えば、東機産業社のVISCOMETER TV-10粘度計を用いて測定することができる。   The B-type viscosity of the aqueous dispersion of cellulose nanofibers of the present invention can be measured by a known method. For example, it can be measured using a VICOMETER TV-10 viscometer manufactured by Toki Sangyo.

本発明に用いられる濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が500〜7000mPa・s、好ましくは500〜2000mPa・sであるセルロースナノファイバーは、例えば、(1)N−オキシル化合物、及び(2)臭化物、ヨウ化物又はそれらの混合物の存在下で、酸化剤を用いて酸化し、さらに該酸化されたセルロースを湿式微粒化処理して解繊し、ナノファイバー化することにより製造することができる。   Cellulose nanofibers having a B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) of 500 to 7000 mPa · s, preferably 500 to 2000 mPa · s in an aqueous dispersion having a concentration of 2% (w / v) used in the present invention include, for example, (1) N-oxyl compound, and (2) oxidation using an oxidizing agent in the presence of bromide, iodide or a mixture thereof, and further defibrated by wet atomization treatment of the oxidized cellulose, It can be manufactured by forming into nanofibers.

本発明のセルロースナノファイバーの原料となるセルロース系原料は、特に限定されるものではなく、各種木材由来のクラフトパルプ又はサルファイトパルプ、それらを高圧ホモジナイザーやミル等で粉砕した粉末セルロース、あるいはそれらを酸加水分解などの化学処理により精製した微結晶セルロース粉末などを使用できる。また、ケナフ、麻、イネ、バガス、竹等の植物を使用することもできる。このうち、漂白済みクラフトパルプ、漂白済みサルファイトパルプ、粉末セルロース、微結晶セルロース粉末を用いた場合、比較的低粘度(2%(w/v)水分散液のB型粘度において500〜2000mPa・s程度)のセルロースナノファイバーを効率よく製造することができるので好ましく、粉末セルロース、微結晶セルロース粉末を用いることがより好ましい。   Cellulosic raw materials used as raw materials for the cellulose nanofibers of the present invention are not particularly limited, and kraft pulp or sulfite pulp derived from various woods, powdered cellulose obtained by pulverizing them with a high-pressure homogenizer or a mill, or the like. Microcrystalline cellulose powder purified by chemical treatment such as acid hydrolysis can be used. In addition, plants such as kenaf, hemp, rice, bagasse and bamboo can also be used. Among these, when bleached kraft pulp, bleached sulfite pulp, powdered cellulose, and microcrystalline cellulose powder are used, a relatively low viscosity (B-type viscosity of 2% (w / v) aqueous dispersion is 500 to 2000 mPa · s) cellulose nanofibers can be efficiently produced, and it is more preferable to use powdered cellulose or microcrystalline cellulose powder.

粉末セルロースはセルロース純度の高い木材パルプの非結晶部分を酸加水分解処理で除去した後、粉砕・篩い分けすることで得られる微結晶性セルロースからなる棒軸状粒子である。セルロースの重合度は100〜500程度、X線回折法による粉末セルロースの結晶化度は70〜90%、レーザー回折式粒度分布測定装置による平均粒子径は100μm以下の基本特性を有する。   Powdered cellulose is a rod-like particle made of microcrystalline cellulose obtained by removing a non-crystalline portion of wood pulp having a high cellulose purity by acid hydrolysis, and then pulverizing and sieving. The degree of polymerization of cellulose is about 100 to 500, the degree of crystallinity of powdered cellulose by X-ray diffractometry is 70 to 90%, and the average particle size by a laser diffraction type particle size distribution measuring device is 100 μm or less.

セルロース系原料を酸化する際に用いるN−オキシル化合物としては、目的の酸化反応を促進する化合物であれば、いずれの化合物も使用できる。例えば、本発明で使用されるN−オキシル化合物としては、下記一般式(式1)で示される物質が挙げられる。   As the N-oxyl compound used for oxidizing the cellulosic raw material, any compound can be used as long as it promotes the target oxidation reaction. For example, the N-oxyl compound used in the present invention includes a substance represented by the following general formula (Formula 1).

Figure 2011074529
Figure 2011074529

(式1中、R1〜R4は同一又は異なる炭素数1〜4程度のアルキル基を示す。)
式1で表される化合物のうち、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、TEMPOと称する)、及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、4−ヒドロキシTEMPOと称する)を発生する化合物が好ましい。また、TEMPO又は4−ヒドロキシTEMPOから得られる誘導体も好ましく用いることができ、特に、4−ヒドロキシTEMPOの誘導体が最も好ましく用いることができる。4−ヒドロキシTEMPO誘導体としては、4−ヒドロキシTEMPOの水酸基を、炭素数4以下の直鎖或いは分岐状炭素鎖を有するアルコールでエーテル化して得られる誘導体か、あるいは、カルボン酸又はスルホン酸でエステル化して得られる誘導体が好ましい。4−ヒドロキシTEMPOをエーテル化する際には、炭素数が4以下のアルコールを用いれば、アルコール中の飽和、不飽和結合の有無に関わらず、得られる誘導体が水溶性となり、酸化触媒として良好に機能する4−ヒドロキシTEMPO誘導体を得ることができる。
(In Formula 1, R 1 to R 4 represent the same or different alkyl groups having about 1 to 4 carbon atoms.)
Among the compounds represented by Formula 1, 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (hereinafter referred to as TEMPO), and 4-hydroxy-2,2,6,6- A compound that generates a tetramethyl-1-piperidine-N-oxy radical (hereinafter referred to as 4-hydroxy TEMPO) is preferable. Moreover, the derivative | guide_body obtained from TEMPO or 4-hydroxy TEMPO can also be used preferably, and the derivative | guide_body of 4-hydroxy TEMPO can be used most preferably especially. The 4-hydroxy TEMPO derivative is a derivative obtained by etherifying the hydroxyl group of 4-hydroxy TEMPO with an alcohol having a linear or branched carbon chain having 4 or less carbon atoms, or esterified with carboxylic acid or sulfonic acid. The derivatives obtained are preferred. When 4-hydroxy TEMPO is etherified, if an alcohol having 4 or less carbon atoms is used, the resulting derivative becomes water-soluble regardless of the presence or absence of saturated or unsaturated bonds in the alcohol, making it an excellent oxidation catalyst. A functional 4-hydroxy TEMPO derivative can be obtained.

4−ヒドロキシTEMPO誘導体としては、例えば、以下の式2〜式4の化合物が挙げられる。   Examples of the 4-hydroxy TEMPO derivative include compounds of the following formulas 2 to 4.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

Figure 2011074529
Figure 2011074529

Figure 2011074529
Figure 2011074529

(式2〜4中、Rは炭素数4以下の直鎖又は分岐状炭素鎖である。)
さらに、下記式5で表されるN−オキシル化合物のラジカル、すなわち、アザアダマンタン型ニトロキシラジカルも、短時間で、均一なセルロースナノファイバーを製造できるため、特に好ましい。
(In formulas 2 to 4, R is a linear or branched carbon chain having 4 or less carbon atoms.)
Furthermore, a radical of an N-oxyl compound represented by the following formula 5, that is, an azaadamantane type nitroxy radical, is particularly preferred because it can produce uniform cellulose nanofibers in a short time.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

(式5中、R5及びR6は、同一又は異なる水素又はC1〜C6の直鎖若しくは分岐鎖アルキル基を示す。)
セルロース系原料を酸化する際に用いるTEMPOや4−ヒドロキシルTEMPO誘導体などのN−オキシル化合物の量は、セルロース系原料をナノファイバー化できる触媒量であれば特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、0.01〜10mmol、好ましくは0.01〜1mmol、さらに好ましくは0.05〜5mmol程度である。
(In Formula 5, R 5 and R 6 represent the same or different hydrogen or a C 1 to C 6 linear or branched alkyl group.)
The amount of the N-oxyl compound such as TEMPO or 4-hydroxyl TEMPO derivative used for oxidizing the cellulosic raw material is not particularly limited as long as it is a catalyst amount capable of converting the cellulosic raw material into nanofibers. For example, it is about 0.01 to 10 mmol, preferably about 0.01 to 1 mmol, and more preferably about 0.05 to 5 mmol with respect to 1 g of an absolutely dry cellulosic material.

セルロース系原料の酸化の際に用いる臭化物またはヨウ化物としては、水中で解離してイオン化可能な化合物、例えば、臭化アルカリ金属やヨウ化アルカリ金属などを使用することができる。臭化物またはヨウ化物の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、0.1〜100mmol、好ましくは0.1〜10mmol、さらに好ましくは0.5〜5mmol程度である。   As the bromide or iodide used in oxidizing the cellulosic raw material, a compound that can be dissociated and ionized in water, such as an alkali metal bromide or an alkali metal iodide, can be used. The amount of bromide or iodide used can be selected as long as the oxidation reaction can be promoted. For example, it is about 0.1 to 100 mmol, preferably about 0.1 to 10 mmol, and more preferably about 0.5 to 5 mmol, with respect to 1 g of cellulosic raw material.

セルロース系原料の酸化の際に用いる酸化剤としては、ハロゲン、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、過ハロゲン酸またはそれらの塩、ハロゲン酸化物、過酸化物など、目的の酸化反応を推進し得る酸化剤であれば、いずれの酸化剤も使用できる。中でも、生産コストの観点から、現在工業プロセスにおいて最も汎用されている安価で環境負荷の少ない次亜塩素酸ナトリウムが特に好適である。酸化剤の使用量は、酸化反応を促進できる範囲で選択できる。例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、0.5〜500mmol、好ましくは0.5〜50mmol、さらに好ましくは2.5〜25mmol程度である。   As the oxidizing agent used for oxidizing the cellulosic raw material, the target oxidation reaction such as halogen, hypohalous acid, halous acid, perhalogen acid or salts thereof, halogen oxide, peroxide can be promoted. Any oxidizing agent can be used as long as it is an oxidizing agent. Among these, from the viewpoint of production cost, sodium hypochlorite, which is the most widely used in industrial processes and has a low environmental load, is particularly suitable. The amount of the oxidizing agent used can be selected within a range that can promote the oxidation reaction. For example, it is about 0.5 to 500 mmol, preferably 0.5 to 50 mmol, and more preferably about 2.5 to 25 mmol with respect to 1 g of cellulosic raw material.

本発明におけるセルロース系原料の酸化は、上記のとおり、(1)4−ヒドロキシTEMPO誘導体などのN−オキシル化合物と、(2)臭化物、ヨウ化物及びこれら混合物からなる群から選択される化合物の存在下で、次亜塩素酸ナトリウムなどの酸化剤を用いて、水中で、セルロース系原料を酸化することを特徴とする。この方法は、温和な条件であってもセルロース系原料の酸化反応を円滑に効率良く進行させることができるという特色があるため、反応温度は15〜30℃程度の室温であってもよい。なお、反応の進行に伴ってセルロース中にカルボキシル基が生成するため、反応液のpHの低下が認められる。酸化反応を効率良く進行させるためには、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ性溶液を添加することにより、反応液のpHを9〜12、好ましくは10〜11程度に維持することが望ましい。   As described above, the oxidation of the cellulose-based raw material in the present invention is the presence of a compound selected from the group consisting of (1) N-oxyl compounds such as 4-hydroxy TEMPO derivatives and (2) bromides, iodides and mixtures thereof. Below, it is characterized by oxidizing a cellulosic raw material in water using an oxidizing agent such as sodium hypochlorite. This method has a feature that the oxidation reaction of the cellulosic raw material can proceed smoothly and efficiently even under mild conditions. Therefore, the reaction temperature may be about 15 to 30 ° C. In addition, since a carboxyl group produces | generates in a cellulose with progress of reaction, the fall of pH of a reaction liquid is recognized. In order to advance the oxidation reaction efficiently, it is desirable to maintain the pH of the reaction solution at about 9 to 12, preferably about 10 to 11, by adding an alkaline solution such as an aqueous sodium hydroxide solution.

上記のように、(1)N−オキシル化合物、及び(2)臭化物、ヨウ化物、又はこれらの混合物の存在下で、酸化剤を用いて得られた酸化処理されたセルロース系原料を、湿式微粒化処理して解繊することにより、セルロースナノファイバーを製造することができる。湿式微粒化処理としては、例えば、高速せん断ミキサーや高圧ホモジナイザーなどの混合・攪拌、乳化・分散装置を必要に応じて単独もしくは2種類以上組合せて用いることができる。特に、100MPa以上、好ましくは120MPa以上、さらに好ましくは140MPa以上の圧力を可能とする超高圧ホモジナイザーを用いて湿式微粒化処理を行なうと、比較的低粘度(2%(w/v)水分散液のB型粘度において500〜2000mPa・s程度)のセルロースナノファイバーを効率よく製造することができるので好ましい。   As described above, in the presence of (1) N-oxyl compound and (2) bromide, iodide, or a mixture thereof, an oxidized cellulose material obtained using an oxidizing agent is treated with wet fine particles. Cellulose nanofibers can be produced by fibrillation and defibration. As the wet atomization treatment, for example, a mixing / stirring and emulsifying / dispersing device such as a high-speed shear mixer or a high-pressure homogenizer can be used alone or in combination of two or more. In particular, when wet atomization is performed using an ultrahigh pressure homogenizer that enables a pressure of 100 MPa or more, preferably 120 MPa or more, more preferably 140 MPa or more, a relatively low viscosity (2% (w / v) aqueous dispersion Cellulose nanofibers having a B-type viscosity of about 500 to 2000 mPa · s) can be efficiently produced, which is preferable.

本発明のセルロースナノファイバーは、絶乾1gのセルロースナノファイバーにおけるカルボキシル基量として、0.5mmol/g以上、好ましくは0.9mmol/g以上、さらに好ましくは1.2mmol/g以上であると、均一な分散液の状態となるから望ましい。セルロースナノファイバーのカルボキシル基量は、セルロースナノファイバーの0.5質量%スラリーを60ml調製し、0.1M塩酸水溶液を加えてpH2.5とした後、0.05Nの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHが11になるまで電気伝導度を測定し、電気伝導度の変化が緩やかな弱酸の中和段階において消費された水酸化ナトリウム量(a)から、下式を用いて算出することができる。
カルボキシル基量〔mmol/gパルプ〕= a〔ml〕× 0.05/酸化パルプ質量〔g〕
また、1/1000規定のpDADMACを用いたコロイド滴定にて滴定可能なアニオン電荷密度として、セルロースナノファイバーの絶乾質量あたり0.1meq./g以上であり、0.5meq./g以上であることが好ましい。
The cellulose nanofiber of the present invention is 0.5 mmol / g or more, preferably 0.9 mmol / g or more, more preferably 1.2 mmol / g or more, as the amount of carboxyl groups in 1 g of completely dried cellulose nanofiber. This is desirable because it results in a uniform dispersion. The amount of carboxyl groups in cellulose nanofibers was prepared by adding 60 ml of a 0.5% by weight slurry of cellulose nanofibers, adding 0.1M hydrochloric acid aqueous solution to pH 2.5, and then dropping 0.05N sodium hydroxide aqueous solution dropwise. Then, the electrical conductivity is measured until the pH reaches 11, and can be calculated from the amount of sodium hydroxide (a) consumed in the weak acid neutralization stage where the change in electrical conductivity is gradual, using the following equation. .
Carboxyl group amount [mmol / g pulp] = a [ml] × 0.05 / oxidized pulp mass [g]
The anion charge density that can be titrated by colloidal titration using 1/1000 N pDADMAC is 0.1 meq./g or more per absolute dry mass of cellulose nanofiber, and 0.5 meq. / G or more is preferable.

(填料)
本発明の填料としては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、ホワイトカーボン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ、炭酸カルシウム/シリカ複合体、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム及び水酸化亜鉛などの無機填料や、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂及び微小中空微粒子等の有機填料、古紙を再生する工程や紙を製造する工程で発生したスラッジを焼却して得られる再生填料および再生填料の表面を炭酸カルシウムやシリカ、水酸化アルミニウムなどで被覆した填料等の公知の填料を単独又は2種以上を組み合わせて使用することができる。中でも、カルシウムを含む無機粒子や有機無機複合体が好ましい。
(Filler)
Fillers of the present invention include light calcium carbonate, heavy calcium carbonate, clay, calcined kaolin, deramikaolin, white carbon, magnesium carbonate, barium carbonate, titanium dioxide, zinc oxide, silicon oxide, amorphous silica, calcium carbonate / Inorganic fillers such as silica composites, aluminum hydroxide, calcium hydroxide, magnesium hydroxide and zinc hydroxide, organic fillers such as urea-formalin resin, polystyrene resin, phenol resin and fine hollow fine particles, a step of recycling used paper, Recycled filler obtained by incinerating sludge generated in the paper manufacturing process, and known fillers such as fillers whose surfaces are coated with calcium carbonate, silica, aluminum hydroxide, etc., alone or in combination of two or more. Can be used. Of these, inorganic particles and organic-inorganic composites containing calcium are preferable.

(填料とセルロースナノファイバーの混合による填料の前処理)
本発明では、填料の水分散液に、セルロースナノファイバーを添加して混合することにより、填料を前処理する。なお、本発明における「前処理」とは、填料を紙料に添加する前に行なう処理のことをいう。
(Pretreatment of filler by mixing filler and cellulose nanofiber)
In the present invention, the filler is pretreated by adding and mixing the cellulose nanofibers to the aqueous dispersion of the filler. The “pretreatment” in the present invention refers to a treatment performed before the filler is added to the paper stock.

前処理時の填料の水分散液の固形分濃度は、十分に混合できる濃度であれば良く、特に限定はないが、1〜50%程度であり、好ましくは5〜30%、より好ましくは10〜25%である。1%より低い濃度では混合の効率が悪くなる傾向があり、50%より高い濃度では分散性が悪くなる傾向がある。セルロースナノファイバーの添加量は、填料固形分に対し、セルロースナノファイバーの固形分として0.01〜100質量部であり、好ましくは1〜20質量部、さらに好ましくは5〜20質量部であり、さらに好ましくは5〜15質量部である。填料に対しセルロースナノファイバーが多すぎると、大きな凝集体を生成するため光学適性が低下したり、余剰分のセルロースナノファイバーが系内に添加しているカチオン薬品の性能を阻害する傾向があり、少なすぎると、填料歩留の低下や高灰分時に紙力が低下する傾向がある。   The solid content concentration of the aqueous dispersion of the filler during the pretreatment is not particularly limited as long as it can be sufficiently mixed, and is about 1 to 50%, preferably 5 to 30%, more preferably 10 ~ 25%. When the concentration is lower than 1%, the mixing efficiency tends to deteriorate, and when the concentration is higher than 50%, the dispersibility tends to deteriorate. The amount of cellulose nanofiber added is 0.01 to 100 parts by weight, preferably 1 to 20 parts by weight, more preferably 5 to 20 parts by weight, based on the solids content of the cellulose nanofibers. More preferably, it is 5-15 mass parts. If there are too many cellulose nanofibers relative to the filler, the optical suitability decreases because large aggregates are formed, or the excess cellulose nanofibers tend to inhibit the performance of cationic chemicals added in the system, If the amount is too small, the paper strength tends to decrease when the filler yield decreases or when the ash content is high.

混合に用いる装置は、混合を十分に行える装置であれば良く、特に限定はないが、例えば、プロペラ羽根、タービン羽根、パドル翼などを有する一般的な撹拌機、ディスパーザーなどの高速回転遠心放射型撹拌機、ホモジナイザー、ホモミキサー、ウルトラミキサーなどの高速回転剪断型撹拌機、コロイドミル、プラネタリーミキサーなどの乳化機などが挙げられる。填料とセルロースナノファイバーとの混合を行った分散液は、タンクなどの設備に一時貯えた後に紙料へ添加しても良いが、混合後、直ちに紙料へ添加するほうが好ましい。   The apparatus used for mixing is not particularly limited as long as the apparatus can sufficiently perform mixing. For example, a general agitator having a propeller blade, a turbine blade, a paddle blade, etc., a high-speed rotating centrifugal radiation such as a disperser. Examples thereof include high-speed rotary shear type stirrers such as a mold stirrer, homogenizer, homomixer and ultramixer, and emulsifiers such as a colloid mill and a planetary mixer. The dispersion liquid obtained by mixing the filler and cellulose nanofiber may be added to the paper stock after being temporarily stored in a tank or the like, but it is preferable to add it to the paper stock immediately after mixing.

填料にセルロースナノファイバーを混合することにより、填料とセルロースナノファイバーとを選択的に接触させ、セルロースナノファイバーを填料に絡みつかせたり、また、填料同士を緩やかに凝集させる。こうして前処理した填料の平均粒子径は、未処理填料の平均粒子径の1〜2倍であり、1〜1.5倍が好ましい。大きすぎると填料歩留り向上の効果には問題はないが、填料が大きな凝集体となって紙層内に存在することになるために、不透明度や白色度が低下しやすい。   By mixing cellulose nanofibers with the filler, the filler and cellulose nanofibers are selectively brought into contact with each other, and the cellulose nanofibers are entangled with the filler, or the fillers are gradually aggregated. The average particle size of the filler thus pretreated is 1 to 2 times the average particle size of the untreated filler, and preferably 1 to 1.5 times. If it is too large, there will be no problem with the effect of improving the filler yield, but the filler becomes a large aggregate and exists in the paper layer, so that the opacity and whiteness are likely to decrease.

また、本発明の前処理填料による歩留り向上効果は、特にカルシウムの存在化で大きくなる。填料分散液のカルシウムイオン濃度の調整方法としては、カルシウムを含む無機粒子、好ましくは炭酸カルシウムを含む無機粒子に対して酸性物質を添加することにより、カルシウムを解離させて、カルシウムイオン濃度を上昇させることが効果的である。酸性物質としては、硫酸や塩酸、硝酸などを用いることができるが、紙パルプ分野で一般的に用いられている硫酸バンドを用いることが経済的にも好ましい。酸の添加方法については、特に限定は無いが、酸を添加してカルシウムイオン濃度を上昇させた後にセルロースナノファイバーを添加したほうが、カルシウムイオンを介した凝集促進効果が大きくなる。なお、酸の一部を分割してセルロースナノファイバーの添加後に添加しても良い。酸の添加量は、特に限定されないが、例えば、硫酸バンドを用いた場合、硫酸バンド添加量は、酸化アルミニウム(Al23)換算で、填料固形分に対し、0.1〜5%が好ましい。 Moreover, the yield improvement effect by the pre-processing filler of this invention becomes large especially by presence of calcium. As a method for adjusting the calcium ion concentration of the filler dispersion liquid, an acidic substance is added to inorganic particles containing calcium, preferably inorganic particles containing calcium carbonate, to dissociate calcium and increase the calcium ion concentration. It is effective. As the acidic substance, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid or the like can be used, but it is economically preferable to use a sulfuric acid band generally used in the paper pulp field. The method for adding the acid is not particularly limited, but the addition of cellulose nanofibers after increasing the calcium ion concentration by adding acid increases the effect of promoting aggregation via calcium ions. A part of the acid may be divided and added after adding the cellulose nanofibers. The amount of acid added is not particularly limited. For example, when a sulfuric acid band is used, the amount of sulfuric acid band added is 0.1 to 5% with respect to the filler solid content in terms of aluminum oxide (Al 2 O 3 ). preferable.

(前処理填料を含有する紙)
本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料を紙に添加することにより、紙力が良好で灰分が均一に分布した紙を得ることができる。紙の製造に用いることができるパルプ成分としては、化学パルプ(針葉樹の晒クラフトパルプ(NBKP)または未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹の晒クラフトパルプ(LBKP)または未晒クラフトパルプ(LUKP)等)、機械パルプ(グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)等)、脱墨パルプ(DIP)等の再生パルプを単独または任意の割合で混合して使用してもよい。特に本発明では、炭酸カルシウムなどの含カルシウム無機物質を多く含む雑誌古紙を原料の一部とした再生パルプを配合している場合に好適である。
(Paper containing pretreatment filler)
By adding the filler pretreated with the cellulose nanofibers of the present invention to the paper, it is possible to obtain paper with good paper strength and uniformly distributed ash. Pulp components that can be used for paper production include chemical pulp (conifer bleached kraft pulp (NBKP) or unbleached kraft pulp (NUKP), hardwood bleached kraft pulp (LBKP), unbleached kraft pulp (LUKP), etc. ), Mechanical pulp (grand pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP), chemithermomechanical pulp (CTMP), etc.), deinked pulp (DIP), etc. May be. In particular, the present invention is suitable in the case where recycled pulp containing a portion of raw material of magazine waste paper containing a large amount of calcium-containing inorganic substances such as calcium carbonate is blended.

セルロースナノファイバーで前処理した填料の添加量は、所望の灰分となるように添加すれば良く、特に限定されないが、パルプ固形分に対して1〜50質量部、好ましくは10〜30質量部である。紙の灰分としては、特に制限されないが、5〜30質量%が好ましく、10〜25質量%であることが好ましい。本発明において灰分は、JIS P 8251に規定される紙および板紙の灰分試験方法に準拠し、燃焼温度を525±25℃に設定した方法で測定される。なお、後述する顔料およびバインダーを含有する塗料を塗工した場合には、塗工層も含めて灰分が測定される。   The addition amount of the filler pretreated with cellulose nanofibers may be added so as to be a desired ash content, and is not particularly limited, but is 1 to 50 parts by mass, preferably 10 to 30 parts by mass with respect to the pulp solid content. is there. Although it does not restrict | limit especially as ash content of paper, 5-30 mass% is preferable and it is preferable that it is 10-25 mass%. In the present invention, the ash content is measured by a method in which the combustion temperature is set to 525 ± 25 ° C. in accordance with the ash test method for paper and paperboard specified in JIS P 8251. In addition, when the coating material containing the pigment and binder mentioned later is applied, the ash content is measured including the coating layer.

本発明の紙は、さらに、必要に応じて、硫酸バンドや、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウムアルミナゾル等のアルミニウム化合物;硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物;及びシリカゾル等の内添助剤、AKD(アルキルケテンダイマー)、ASA(アルケニル無水コハク酸)、石油系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤など各種内添サイズ剤、紙力増強剤、歩留り向上剤、濾水性向上剤、紫外線防止剤、退色防止剤、各種澱粉類、着色剤、染料、消泡剤、嵩高剤、ポリアクリルアミド、尿素・ホルマリン樹脂、メラミン・ホルマリン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチエンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物、及びこれらの誘導体あるいは変性物等の各種化合物等を含有してもよい。また、蛍光増白剤、消泡剤、pH調整剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等を必要に応じて適宜添加することもできる。   The paper of the present invention may further contain an aluminum compound such as sulfuric acid band, aluminum chloride, sodium aluminate, basic aluminum chloride, basic polyaluminum hydroxide alumina sol; ferrous sulfate, ferric sulfate, if necessary. And other internal sizing agents such as silica sol, AKD (alkyl ketene dimer), ASA (alkenyl succinic anhydride), petroleum sizing agent, neutral rosin sizing agent, paper strength Enhancer, Yield improver, Drainage improver, Ultraviolet ray inhibitor, Antifading agent, Various starches, Colorant, Dye, Defoamer, Bulking agent, Polyacrylamide, Urea / formalin resin, Melamine / formalin resin, Epoxy Resin, polyamide resin, polyamide polyamine resin, polyamine, polyethyleneimine, vegetable gum, polyvinyl alcohol, Box, polyethylene oxide, hydrophilic crosslinked polymer particle dispersion, and may contain various compounds such as derivatives thereof or modified product. Moreover, a fluorescent whitening agent, an antifoamer, a pH adjuster, a pitch control agent, a slime control agent, etc. can also be added suitably as needed.

抄紙時のpHは、5〜10が好ましく、6〜9がより好ましい。pHの調整方法としては、硫酸などの鉱酸や硫酸バンド、炭酸ガスの吹き込みなどを用いることができる。また、必要に応じて上記のpH範囲となるように水酸化ナトリウムや炭酸水素ナトリウムなどといったアルカリを添加することができる。   The pH during papermaking is preferably 5 to 10, and more preferably 6 to 9. As a method for adjusting pH, mineral acid such as sulfuric acid, sulfuric acid band, carbon dioxide blowing, or the like can be used. Moreover, alkalis, such as sodium hydroxide and sodium hydrogencarbonate, can be added as needed so that it may become said pH range.

本発明の紙は、公知の抄紙機にて製造されるが、その抄紙条件は特に規定されるものではない。抄紙機としては、長網型、オントップツインワイヤー型、ギャップフォーマー型、円網型、多層型などが挙げられる。   The paper of the present invention is produced by a known paper machine, but the paper making conditions are not particularly defined. Examples of the paper machine include a long net type, an on-top twin wire type, a gap former type, a circular net type, and a multilayer type.

(表面処理)
本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料を含有する紙には、表面処理剤を塗工してもよい。表面処理剤としては、表面強度やサイズ性の向上の観点から、水溶性高分子を主成分とする表面処理剤が望ましい。水溶性高分子としては、澱粉、酸化澱粉、加工澱粉等の澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の表面処理剤として通常使用されるものを単独で、あるいは混合して使用することができる。また、表面処理剤として、水溶性高分子の他に、耐水化及び表面強度の向上を目的とする紙力増強剤や、サイズ性付与を目的とする外添サイズ剤を用いてもよい。水溶性高分子を用いる場合には、水溶性高分子とセルロースナノファイバーとを混合して塗工することもできる。セルロースナノファイバーは、単独で塗工することもできる。この場合の片面当たりの塗布量としては、セルロースナノファイバーの固形分質量として、0.01〜10g/mが好ましい。本発明ではまた、表面処理剤を塗工または塗工しない紙の上に、炭酸カルシウムやカオリン、二酸化チタンなどの顔料およびバインダーを含有する塗料を塗工しても良い。
(surface treatment)
A surface treatment agent may be applied to the paper containing the filler pretreated with the cellulose nanofiber of the present invention. As the surface treatment agent, a surface treatment agent containing a water-soluble polymer as a main component is desirable from the viewpoint of improving surface strength and size. As the water-soluble polymer, starches such as starch, oxidized starch and processed starch, carboxymethyl cellulose, polyacrylamide, polyvinyl alcohol and the like which are usually used as surface treatment agents may be used alone or in combination. it can. Further, as the surface treatment agent, in addition to the water-soluble polymer, a paper strength enhancer for the purpose of improving water resistance and surface strength and an externally added sizing agent for the purpose of imparting sizing properties may be used. When a water-soluble polymer is used, the water-soluble polymer and cellulose nanofiber can be mixed and applied. Cellulose nanofibers can also be applied alone. In this case, the coating amount per one side is preferably 0.01 to 10 g / m 2 as the solid content mass of the cellulose nanofiber. In the present invention, a paint containing a pigment such as calcium carbonate, kaolin, or titanium dioxide and a binder may be applied on paper to which the surface treatment agent is applied or not.

(用途)
本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料を含有する紙の種類、坪量等には制限はなく、上質紙、印刷用紙、新聞用紙、情報用紙、包装用紙、板紙、各種原紙など様々な用途に使用することができ、特に、再生パルプ由来の灰分や炭酸カルシウムなどの填料の歩留を向上することができる。
(Use)
There are no restrictions on the type, basis weight, etc. of the paper containing the filler pretreated with the cellulose nanofibers of the present invention, and various uses such as fine paper, printing paper, newsprint, information paper, wrapping paper, paperboard, and various base papers In particular, the yield of fillers such as ash and calcium carbonate derived from recycled pulp can be improved.

(作用)
本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料が、填料の歩留りの向上と良好な紙力の保持を両立できる理由は明白ではないが、例えば以下のように考えられる。
(Function)
The reason why the filler pretreated with the cellulose nanofibers of the present invention can achieve both improvement in filler yield and good paper strength is not clear, but may be considered as follows, for example.

セルロースナノファイバーはカルボキシル基量が多くなっており、電気伝導度の低い水中では分散しているが、カルシウムイオンや無機粒子の表面の微弱にイオン化したカルシウムの存在下では、イオン結合し定着する。セルロースナノファイバーは、従来のカルボキシメチルセルロースなどの水溶性ポリマーに比べて繊維長が非常に長く、粒子と粒子を結び付ける力が強いと考えられる。このような効果は電気伝導度が高い条件や、カルシウム以外のアルミニウムなどの多価金属イオンの存在下でも同様の効果を発揮する。さらにセルロースナノファイバーは、ポリアクリルアミドなどの他の水溶性有機ポリマーに比べて剛性のある繊維であることから、せん断力に対する耐性が高いため、抄紙機のせん断力のものとでも高い歩留を得ることができると考えられる。そして、セルロースナノファイバーを紙料に直接添加するよりも、填料と予め混合することにより、セルロースナノファイバーと填料との接触頻度が増し、効率的に填料を留めることができると推測される。   Cellulose nanofibers have a large amount of carboxyl groups and are dispersed in water with low electrical conductivity, but are ion-bonded and fixed in the presence of calcium ions or weakly ionized calcium on the surface of inorganic particles. Cellulose nanofibers have a very long fiber length compared to conventional water-soluble polymers such as carboxymethylcellulose, and are considered to have a strong ability to bind particles. Such an effect exhibits the same effect even under conditions with high electrical conductivity and in the presence of polyvalent metal ions such as aluminum other than calcium. In addition, cellulose nanofibers are stiffer fibers than other water-soluble organic polymers such as polyacrylamide, so they have high resistance to shearing forces, so they can achieve high yields even with paper machine shearing forces. It is considered possible. Then, rather than adding cellulose nanofibers directly to the stock, it is presumed that the frequency of contact between the cellulose nanofibers and the filler increases by mixing with the filler in advance, so that the filler can be efficiently retained.

一方で、従来の澱粉やポリマー等で前処理した填料と比べて、本発明のセルロースナノファイバーで前処理した填料のほうが、紙料中の繊維と結合しやすく、紙力に優れた紙が得られると推測される。セルロースナノファイバーは、澱粉やポリマーの水溶性高分子とは異なり、パルプ繊維と構造が類似しており、繊維との間で水素結合を形成しやすいことから、繊維と繊維の結び付きを高めると考えられる。   On the other hand, the filler pretreated with the cellulose nanofibers of the present invention is easier to bond with the fibers in the stock than the conventional pretreated with starch, polymer, etc., and paper with excellent paper strength is obtained. It is estimated that. Cellulose nanofibers, unlike starch and polymer water-soluble polymers, are similar in structure to pulp fibers and are likely to form hydrogen bonds with the fibers, so they are thought to increase the bond between fibers. It is done.

以下に実施例にて本発明をより詳細に説明するが、本発明はかかる実施例に限定されるものではない。
<セルロースナノファイバーの製造例1>
粉末セルロース(日本製紙ケミカル(株)製、粒径24μm)15g(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)78mg(0.5mmol)と臭化ナトリウム755mg(7mmol)を溶解した水溶液500mlに加え、粉末セルロースが均一に分散するまで攪拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素5%)50mlを添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHは低下するが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。2時間反応した後、遠心操作(6000rpm、30分、20℃)で酸化した粉末セルロースを分離し、十分に水洗することで酸化処理した粉末セルロースを得た。酸化処理した粉末セルロースの2%(w/v)スラリーをミキサーにより12,000rpm、15分処理し、さらに粉末セルローススラリーを超高圧ホモジナイザーにより140MPaの圧力で5回処理したところ、透明なゲル状分散液が得られた。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples below, but the present invention is not limited to such examples.
<Production Example 1 of Cellulose Nanofiber>
15 g of powdered cellulose (manufactured by Nippon Paper Chemical Co., Ltd., particle size: 24 μm) was added to 500 ml of an aqueous solution in which 78 mg (0.5 mmol) of TEMPO (Sigma Aldrich) and 755 mg (7 mmol) of sodium bromide were dissolved, Stir until the powdered cellulose is uniformly dispersed. After adding 50 ml of a sodium hypochlorite aqueous solution (effective chlorine 5%) to the reaction system, the pH was adjusted to 10.3 with a 0.5N hydrochloric acid aqueous solution to start the oxidation reaction. During the reaction, the pH in the system was lowered, but a 0.5N aqueous sodium hydroxide solution was successively added to adjust the pH to 10. After reacting for 2 hours, oxidized powdered cellulose was separated by centrifugal operation (6000 rpm, 30 minutes, 20 ° C.) and sufficiently washed with water to obtain oxidized powdered cellulose. A 2% (w / v) slurry of oxidized powdered cellulose was treated with a mixer at 12,000 rpm for 15 minutes, and the powdered cellulose slurry was further treated with an ultra-high pressure homogenizer five times at a pressure of 140 MPa to obtain a transparent gel dispersion. A liquid was obtained.

<セルロースナノファイバーの製造例2>
粉末セルローススラリーを超高圧ホモジナイザーにより120MPaの圧力で5回処理した以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 2 of Cellulose Nanofiber>
A cellulose nanofiber dispersion was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the powdered cellulose slurry was treated 5 times with an ultrahigh pressure homogenizer at a pressure of 120 MPa.

<セルロースナノファイバーの製造例3>
粉末セルローススラリーを超高圧ホモジナイザーにより100MPaの圧力で5回処理した以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 3 of Cellulose Nanofiber>
A cellulose nanofiber dispersion was obtained in the same manner as in Production Example 1, except that the powdered cellulose slurry was treated 5 times with an ultrahigh pressure homogenizer at a pressure of 100 MPa.

<セルロースナノファイバーの製造例4>
湿式微粒化処理において、超高圧ホモジナイザーの代わりに、回転刃ミキサー(周速37m/s、日本精機製作所社、処理時間30分)を用いた以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 4 of Cellulose Nanofiber>
Dispersion of cellulose nanofibers in the same manner as in Production Example 1 except that a rotary blade mixer (peripheral speed: 37 m / s, Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd., treatment time: 30 minutes) was used in the wet atomization treatment instead of the ultrahigh pressure homogenizer. A liquid was obtained.

<セルロースナノファイバーの製造例5>
TEMPOの代わりに、4−メトキシTEMPOを用いた以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 5 of Cellulose Nanofiber>
A cellulose nanofiber dispersion was obtained in the same manner as in Production Example 1 except that 4-methoxy TEMPO was used instead of TEMPO.

<セルロースナノファイバーの製造例6>
粉末セルロースの代わりに、漂白済みの未叩解サルファイトパルプ(日本製紙ケミカル社製)を用い、140MPaの超高圧ホモジナイザーで40回処理した以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 6 of Cellulose Nanofiber>
A cellulose nanofiber dispersion was prepared in the same manner as in Production Example 1, except that bleached unbeaten sulfite pulp (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) was used instead of powdered cellulose, and treatment was performed 40 times with a 140 MPa ultrahigh pressure homogenizer. Obtained.

<セルロースナノファイバーの製造例7>
粉末セルロースの代わりに、漂白済みの未叩解サルファイトパルプ(日本製紙ケミカル社製)を用い、回転刃ミキサー(周速37m/s、日本精機製作所社)で5時間処理した以外は、製造例1と同様にしてセルロースナノファイバー分散液を得た。
<Production Example 7 of Cellulose Nanofiber>
Production Example 1 except that bleached unbeaten sulfite pulp (manufactured by Nippon Paper Chemicals Co., Ltd.) was used instead of powdered cellulose, and treatment was carried out with a rotary blade mixer (circumferential speed 37 m / s, Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.) for 5 hours. In the same manner, a cellulose nanofiber dispersion was obtained.

製造例1〜製造例7で得たセルロースナノファイバーのB型粘度(60rpm、20℃)をVISCOMETER TV−100粘度計(東機産業社)を用いて測定した。結果を表1に示す。   The B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) of the cellulose nanofibers obtained in Production Example 1 to Production Example 7 was measured using a VISCOMETER TV-100 viscometer (Toki Sangyo Co., Ltd.). The results are shown in Table 1.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

製造例1〜7の方法により、濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が500〜7000mPa・sであるセルロースナノファイバーを得ることができた。このうち、製造例1〜3及び製造例5で得られたセルロースナノファイバーは、濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が500〜2000mPa・sの範囲内であり、流動性がきわめて良好であった。   By the methods of Production Examples 1 to 7, cellulose nanofibers having a B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) of 500 to 7000 mPa · s in an aqueous dispersion having a concentration of 2% (w / v) could be obtained. Among these, the cellulose nanofibers obtained in Production Examples 1 to 3 and Production Example 5 have a B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C.) in an aqueous dispersion having a concentration of 2% (w / v) of 500 to 2000 mPa · s. It was within the range, and the fluidity was very good.

<紙の製造例>
次に、上記の方法により得られたセルロースナノファイバーを用いて填料を前処理し、紙料に添加して抄紙した例を示す。各例における評価測定は下記の方法で行い、結果を表2〜7に示した。なお、結果は、測定値の平均値で表す。また、特にことわらない限り、部および%は質量部および質量%を示す。
[評価測定方法]
・灰分:JIS P 8251:2003に従った。
・裂断長:JIS P 8113:1998に従った。
・曲げこわさ:ISO−2493に準じて、L&W Bending Tester Code 160(Lorentzen & Wettre社製)を用いて曲げ角度が15°の曲げこわさを測定した。
<Example of paper manufacture>
Next, an example in which a filler is pretreated using the cellulose nanofiber obtained by the above-described method and added to a paper material to make a paper is shown. The evaluation measurement in each example was performed by the following method, and the results are shown in Tables 2-7. In addition, a result is represented by the average value of a measured value. Unless otherwise specified, parts and% indicate parts by mass and% by mass.
[Evaluation measurement method]
Ash content: According to JIS P 8251: 2003.
-Breaking length: According to JIS P 8113: 1998.
-Bending stiffness: According to ISO-2493, the bending stiffness with a bending angle of 15 ° was measured using L & W Bending Tester Code 160 (manufactured by Lorentzen & Wettre).

[実施例1]
(填料の前処理)
軽質炭酸カルシウム(填料;ロゼッタ型、平均粒子径3.5μm、固形分濃度20.0%の水分散液)に対し、製造例1のセルロースナノファイバーを固形質量比で0.1となるように添加し(CNF:填料=1:10、CNFはセルロールナノファイバーを表す。)、スリーワン・モーターにて300rpmの速度で混合して、前処理した軽質炭酸カルシウム分散液を得た。
[Example 1]
(Pretreatment of filler)
With respect to light calcium carbonate (filler; Rosetta type, aqueous dispersion having an average particle size of 3.5 μm and a solid content concentration of 20.0%), the cellulose nanofibers of Production Example 1 are adjusted to a solid mass ratio of 0.1. (CNF: filler = 1: 10, CNF represents cellulose nanofiber) and mixed at a speed of 300 rpm with a three-one motor to obtain a pretreated light calcium carbonate dispersion.

(紙の製造)
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、CSF(カナダ標準フリーネス)410ml)のスラリーに、スリーワン・モーターにて500rpmの速度で攪拌しながら、パルプ固形分質量に基づいて、上記の前処理した軽質炭酸カルシウムを10.0質量%添加し(紙中灰分9質量%に相当する)、さらに硫酸バンドを1.0固形分質量%、歩留向上剤(商品名:リアライザーR300、ソマール社製)を100ppmとなるように添加・混合し紙料を調製した。次に、JIS P 8209に基づいて手抄シート5枚を作製した。
(Manufacture of paper)
10 grams of the above pretreated light calcium carbonate was added to a slurry of hardwood bleached kraft pulp (LBKP, CSF (Canadian Standard Freeness) 410 ml) based on the pulp solid mass while stirring at a speed of 500 rpm with a three-one motor. 0.0% by mass (corresponding to 9% by mass of ash content in paper), 1.0% by mass of sulfuric acid band and 100% of yield improver (trade name: Realizer R300, manufactured by Somar) A paper stock was prepared by adding and mixing as described above. Next, five handsheets were produced based on JIS P 8209.

[実施例2]
軽質炭酸カルシウムに対し、製造例1のセルロースナノファイバーを固形質量比で0.07となるように(CNF:填料=1:15)混合した以外は、実施例1と同様にした。
[Example 2]
The same procedure as in Example 1 was conducted, except that cellulose nanofibers of Production Example 1 were mixed with light calcium carbonate so that the solid mass ratio was 0.07 (CNF: filler = 1: 15).

[実施例3]
軽質炭酸カルシウムに対し、製造例1のセルロースナノファイバーを固形質量比で0.03となるように(CNF:填料=1:30)混合した以外は、実施例1と同様にした。
[Example 3]
The same procedure as in Example 1 was conducted, except that cellulose nanofibers of Production Example 1 were mixed with light calcium carbonate so that the solid mass ratio was 0.03 (CNF: filler = 1: 30).

[比較例1]
前処理した軽質炭酸カルシウムに代えて、未処理の(セルロースナノファイバーと混合してない)軽質炭酸カルシウムを用いた以外は、実施例1と同様にした。
[Comparative Example 1]
Instead of the pretreated light calcium carbonate, untreated light calcium carbonate (not mixed with cellulose nanofibers) was used, but the same as Example 1.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例1〜3および比較例1の結果より、セルロースナノファイバーで填料を前処理することで、紙中灰分9%といった比較的高灰分の条件下でも填料歩留りが良好であり、かつ紙力が良好な紙が得られることが判る。   From the results of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, by pre-treating the filler with cellulose nanofiber, the filler yield is good even under relatively high ash conditions such as 9% ash in paper, and the paper strength is high. It can be seen that good paper is obtained.

[実施例4]
前処理した軽質炭酸カルシウムを15.0質量%添加した(紙中灰分12質量%に相当する)以外は、実施例1と同様にした。
[Example 4]
Example 1 was repeated except that 15.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 12% by mass of ash content in paper).

[実施例5]
前処理した軽質炭酸カルシウムを15.0質量%添加した(紙中灰分12質量%に相当する)以外は、実施例2と同様にした。
[Example 5]
The same procedure as in Example 2 was performed except that 15.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 12% by mass of ash content in paper).

[実施例6]
前処理した軽質炭酸カルシウムを15.0質量%添加した(紙中灰分12質量%に相当する)以外は、実施例3と同様にした。
[Example 6]
Example 3 was repeated except that 15.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 12% by mass of ash content in paper).

[比較例2]
前処理した軽質炭酸カルシウムに代えて、未処理の軽質炭酸カルシウムを使用した以外は、実施例4と同様にした。
[Comparative Example 2]
Example 4 was repeated except that untreated light calcium carbonate was used instead of the pretreated light calcium carbonate.

[比較例3]
紙力剤(商品名:ハーマイドEX288、ハリマ化成社製)を0.1質量%添加した以外は、比較例2と同様にした。
[Comparative Example 3]
Comparative Example 2 was carried out except that 0.1% by mass of a paper strength agent (trade name: Hermide EX288, manufactured by Harima Chemicals Co., Ltd.) was added.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例4〜6および比較例2、3の結果より、セルロースナノファイバーで填料を前処理することで、紙中灰分12%といった高灰分の条件下でも填料歩留りが良好であり、かつ紙力が良好な紙が得られることが判る。特に、セルロースナノファイバーで前処理した填料を用いた本発明の紙(実施例4〜6)は、紙力剤を添加した紙(比較例3)に比べて、裂断しにくいことが判る。   From the results of Examples 4 to 6 and Comparative Examples 2 and 3, by pre-treating the filler with cellulose nanofiber, the filler yield is good and the paper strength is good even under high ash conditions such as ash content in paper of 12%. It can be seen that good paper is obtained. In particular, it can be seen that the papers of the present invention (Examples 4 to 6) using a filler pretreated with cellulose nanofibers are less susceptible to tearing than papers added with a paper strength agent (Comparative Example 3).

[実施例7]
前処理した軽質炭酸カルシウムを20.0質量%添加した(紙中灰分15質量%に相当する)以外は、実施例1と同様にした。
[Example 7]
The same procedure as in Example 1 was performed except that 20.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 15% by mass of ash content in paper).

[実施例8]
前処理した軽質炭酸カルシウムを20.0質量%添加した(紙中灰分15質量%に相当する)以外は、実施例2と同様にした。
[Example 8]
The procedure was the same as Example 2 except that 20.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 15% by mass of ash content in paper).

[実施例9]
前処理した軽質炭酸カルシウムを20.0質量%添加した(紙中灰分15質量%に相当する)以外は、実施例3と同様にした。
[Example 9]
The procedure was the same as Example 3 except that 20.0% by mass of pretreated light calcium carbonate was added (corresponding to 15% by mass of ash content in paper).

[比較例4]
前処理した軽質炭酸カルシウムに代えて、未処理の軽質炭酸カルシウムを使用した以外は、実施例7と同様にした。
[Comparative Example 4]
Example 7 was repeated except that untreated light calcium carbonate was used instead of the pretreated light calcium carbonate.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例7〜9および比較例4の結果より、セルロースナノファイバーで填料を前処理することで、紙中灰分15%といった高灰分の条件下でも填料歩留りが良好であり、かつ紙力が良好な紙が得られることが判る。   From the results of Examples 7 to 9 and Comparative Example 4, by pretreating the filler with cellulose nanofiber, the filler yield is good and the paper strength is good even under conditions of high ash content of 15% in paper. It turns out that paper is obtained.

[実施例10]
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、CSF(カナダ標準フリーネス)410ml)のスラリーに、スリーワン・モーターにて500rpmの速度で攪拌しながら、パルプ固形分質量に基づいて、実施例2の前処理した軽質炭酸カルシウム10.0質量%及び未処理の軽質炭酸カルシウム5.0質量%(填料合計で紙中灰分12質量%に相当する、前処理填料:未処理填量(固形分質量比)=2:1)を添加し、さらに硫酸バンドを1.0固形分質量%、歩留向上剤(商品名:リアライザーR300、ソマール社製)を100ppmとなるように添加・混合し紙料を調製した。次に、JIS P 8209に基づいて手抄シート5枚を作製した。
[Example 10]
Light calcium carbonate pretreated in Example 2 based on the pulp solids mass while stirring at a speed of 500 rpm with a slurry of hardwood bleached kraft pulp (LBKP, CSF (Canadian Standard Freeness) 410 ml) 10.0% by mass and untreated light calcium carbonate 5.0% by mass (total amount of filler corresponding to 12% by mass of ash in paper, pretreated filler: untreated filler (solid content mass ratio) = 2: 1) Was further added and mixed so that a sulfuric acid band was 1.0% by mass and a yield improver (trade name: Realizer R300, manufactured by Somar Co., Ltd.) was 100 ppm. Next, five handsheets were produced based on JIS P 8209.

[実施例11]
前処理した軽質炭酸カルシウム:未処理の軽質炭酸カルシウム(固形分質量比)を1:2とした以外は、実施例10と同様にした。
[Example 11]
Pretreated light calcium carbonate: Same as Example 10 except that untreated light calcium carbonate (solid content mass ratio) was 1: 2.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例10、11と前記実施例5および比較例2、3の結果から、セルロースナノファイバーで前処理した填料の一部を未処理の填料に置き換えると、填料歩留りおよび紙力は若干低下するものの、いずれも高灰分領域において十分に維持されることが判る。   From the results of Examples 10 and 11 and Example 5 and Comparative Examples 2 and 3, when a part of the filler pretreated with cellulose nanofiber was replaced with an untreated filler, the filler yield and paper strength were slightly reduced. It can be seen that both are sufficiently maintained in the high ash content region.

[実施例12]
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、CSF(カナダ標準フリーネス)410ml)のスラリーに、スリーワン・モーターにて500rpmの速度で攪拌しながら、パルプ固形分質量に基づいて、実施例2の前処理した軽質炭酸カルシウム7.5質量%及び未処理の軽質炭酸カルシウム7.5質量%(填料合計で紙中灰分12質量%に相当する、前処理填料:未処理填料(固形分質量比)=1:1)を添加し、さらに製造例1のセルロースナノファイバーを0.5固形分質量%、硫酸バンドを1.0固形分質量%、歩留向上剤(商品名:リアライザーR300、ソマール社製)を100ppmとなるように添加・混合し紙料を調製した。次に、JIS P 8209に基づいて手抄シート5枚を作製した。
[Example 12]
Light calcium carbonate pretreated in Example 2 based on the pulp solids mass while stirring at a speed of 500 rpm with a slurry of hardwood bleached kraft pulp (LBKP, CSF (Canadian Standard Freeness) 410 ml) 7.5% by mass and 7.5% by mass of untreated light calcium carbonate (corresponding to 12% by mass of ash content in the paper in total, pretreated filler: untreated filler (solid content mass ratio) = 1: 1) Further, 0.5% by mass of cellulose nanofibers of Production Example 1, 1.0% by mass of sulfuric acid band, and 100 ppm of yield improver (trade name: Realizer R300, manufactured by Somaru) A paper stock was prepared by adding and mixing as described above. Next, five handsheets were produced based on JIS P 8209.

[比較例5]
前処理した填料に代えて、未処理の軽質炭酸カルシウムを使用し、かつ、製造例1のセルロースナノファイバーの添加量を1.0固形分質量%とした以外は、実施例12と同様にした。
[Comparative Example 5]
Instead of the pretreated filler, untreated light calcium carbonate was used, and the same procedure as in Example 12 was performed except that the addition amount of cellulose nanofibers in Production Example 1 was 1.0% by mass. .

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例12、比較例5と前記実施例5の結果から、セルロースナノファイバーで前処理した填料の一部を未処理の填料に置き換え、セルロースナノファイバーを直接紙料に添加した場合(実施例12)は、未処理の填料を用いない場合(実施例5)に比べて填料歩留りおよび紙力が若干低下するものの、填料をセルロースナノファイバーで前処理せず、セルロースナノファイバーを直接紙料に添加した場合(比較例5)に比べて、高灰分での填料歩留りが良好であり、また、裂断しにくいことが判る。   From the results of Example 12, Comparative Example 5 and Example 5, a part of the filler pretreated with cellulose nanofiber was replaced with an untreated filler, and cellulose nanofiber was added directly to the paper stock (Example 12). ) Is slightly lower in filler yield and paper strength than when no untreated filler is used (Example 5), but the filler is not pretreated with cellulose nanofibers, and cellulose nanofibers are added directly to the paper stock. Compared to the case (Comparative Example 5), it can be seen that the filler yield at high ash content is good and it is difficult to tear.

[実施例13]
新聞古紙と雑誌古紙を原料とする再生パルプ(DIP、CSF(カナダ標準フリーネス)210ml)のスラリーに、スリーワン・モーターにて500rpmの速度で攪拌しながら、パルプ固形分質量に基づいて、実施例2の前処理した軽質炭酸カルシウムを15.0質量%添加し(紙中灰分13質量%に相当する)、さらに硫酸バンドを1.0固形分質量%、歩留向上剤(商品名:リアライザーR300、ソマール社製)を100ppmとなるように添加・混合し紙料を調製した。次に、JIS P 8209に基づいて手抄シート5枚を作製した。
[Example 13]
Example 2 Based on the mass of pulp solids, a slurry of recycled pulp (DIP, CSF (Canadian Standard Freeness) 210 ml) made from newspaper waste paper and magazine waste paper was stirred with a three-one motor at a speed of 500 rpm. 15.0% by weight of pretreated light calcium carbonate (corresponding to 13% by weight of ash in paper), 1.0% by weight of sulfuric acid band, yield improver (trade name: Realizer R300) , Manufactured by Somar Co., Ltd.) was added and mixed so as to be 100 ppm to prepare a paper material. Next, five handsheets were produced based on JIS P 8209.

[実施例14]
前処理した軽質炭酸カルシウム15.0質量%に代えて、前処理した軽質炭酸カルシウム10.0質量%及び未処理の軽質炭酸カルシウム5.0質量%(前処理填料:未処理填料(固形分質量比)=2:1に相当する)を使用した以外は、実施例13と同様にした。
[Example 14]
In place of 15.0% by mass of pretreated light calcium carbonate, 10.0% by mass of pretreated light calcium carbonate and 5.0% by mass of untreated light calcium carbonate (pretreated filler: untreated filler (solid content mass) Ratio), which corresponds to 2: 1).

[実施例15]
前処理した軽質炭酸カルシウム:未処理の軽質炭酸カルシウム(固形分質量比)を1:2とした以外は、実施例14と同様にした。
[Example 15]
Same as Example 14 except that pretreated light calcium carbonate: untreated light calcium carbonate (solid content mass ratio) was 1: 2.

[比較例6]
前処理した填料に代えて、未処理の軽質炭酸カルシウムを使用した以外は、実施例13と同様にした。
[Comparative Example 6]
The same procedure as in Example 13 was performed except that untreated light calcium carbonate was used instead of the pretreated filler.

Figure 2011074529
Figure 2011074529

実施例13〜15および比較例6の結果から、再生パルプを含有する紙においても、高灰分での填料歩留りおよび紙力が良好であることが判る。   From the results of Examples 13 to 15 and Comparative Example 6, it can be seen that even in paper containing recycled pulp, the filler yield and paper strength at high ash content are good.

Claims (9)

抄紙用填料にセルロースナノファイバーを混合することにより該填料を前処理する、填料の前処理方法。   A pretreatment method for a filler, wherein the filler is pretreated by mixing cellulose nanofibers with a papermaking filler. セルロースナノファイバーが、濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が500〜7000mPa・sである請求項1記載の前処理方法。   The pretreatment method according to claim 1, wherein the cellulose nanofiber has a B-type viscosity (60 rpm, 20 ° C) of 500 to 7000 mPa · s in an aqueous dispersion having a concentration of 2% (w / v). セルロースナノファイバーの填料に対する添加率が、填料固形分に対し、セルロースナノファイバー固形分として0.01〜100質量部である請求項1または2記載の前処理方法。   The pretreatment method according to claim 1 or 2, wherein an addition ratio of the cellulose nanofiber to the filler is 0.01 to 100 parts by mass as the cellulose nanofiber solid content with respect to the filler solid content. 前記填料として炭酸カルシウムを含む請求項1〜3のいずれかに記載の前処理方法。   The pretreatment method according to any one of claims 1 to 3, comprising calcium carbonate as the filler. 酸を添加することをさらに含む、請求項1〜4記載のいずれかに記載の前処理方法。   The pretreatment method according to claim 1, further comprising adding an acid. 酸が硫酸バンドである請求項5記載の前処理方法。   The pretreatment method according to claim 5, wherein the acid is a sulfuric acid band. 前記セルロースナノファイバーが、
(1)N−オキシル化合物、及び
(2)臭化物、ヨウ化物及びこれらの混合物からなる群から選択される化合物
の存在下で、セルロース系原料を酸化剤を用いて酸化して酸化されたセルロースを調製する工程、及び
該酸化されたセルロースを湿式微粒化処理してナノファイバー化させる工程
を含む方法により得られる、請求項1〜6のいずれかに記載の前処理方法。
The cellulose nanofiber is
(1) N-oxyl compound, and (2) oxidized cellulose by oxidizing a cellulosic raw material with an oxidizing agent in the presence of a compound selected from the group consisting of bromide, iodide and mixtures thereof. The pretreatment method according to any one of claims 1 to 6, which is obtained by a method comprising a step of preparing, and a step of wet atomizing the oxidized cellulose to form nanofibers.
請求項1〜7のいずれかに記載の前処理方法により処理された填料を紙料に添加して抄紙することを含む、紙の製造方法。   A method for producing paper, comprising adding the filler treated by the pretreatment method according to any one of claims 1 to 7 to the paper stock to make paper. 請求項1〜7のいずれかに記載の前処理方法により処理された填料を含有する紙料を抄紙することにより得られる紙。   A paper obtained by papermaking a stock containing a filler treated by the pretreatment method according to any one of claims 1 to 7.
JP2009227199A 2009-09-30 2009-09-30 Filler pretreatment method and paper containing pretreated filler Active JP5416531B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009227199A JP5416531B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Filler pretreatment method and paper containing pretreated filler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009227199A JP5416531B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Filler pretreatment method and paper containing pretreated filler

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011074529A true JP2011074529A (en) 2011-04-14
JP5416531B2 JP5416531B2 (en) 2014-02-12

Family

ID=44018794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009227199A Active JP5416531B2 (en) 2009-09-30 2009-09-30 Filler pretreatment method and paper containing pretreated filler

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5416531B2 (en)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047218A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 日本製紙株式会社 Method for producing cellulose nanofibers
JP2014009414A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Nippon Paper Industries Co Ltd Method for manufacturing cellulose nanofiber
WO2014088072A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose fiber
WO2015033025A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 Upm-Kymmene Corporation Composite body and method of manufacturing it
JP2016505727A (en) * 2012-12-11 2016-02-25 イメリーズ ミネラルズ リミテッド Composition derived from cellulose
JP2016056460A (en) * 2014-09-05 2016-04-21 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber, structure, laminate, and production method of cellulose nanofiber
JP2016089306A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 凸版印刷株式会社 Waterproof paper
JP2016094680A (en) * 2014-11-13 2016-05-26 日本製紙株式会社 Paper made by adding cation modified cellulose derived cellulose nanofiber and manufacturing method therefor
JPWO2014024876A1 (en) * 2012-08-10 2016-07-25 王子ホールディングス株式会社 FINE FIBER CELLULOSE AGGREGATE, METHOD FOR PRODUCING FINE FIBER CELLULOSE AGGREGATE AND METHOD FOR REPRODUCING FINE FIBER CELLULOSE DISPERSION
JP2017500458A (en) * 2013-12-30 2017-01-05 ケミラ ユルキネン オサケイティエKemira Oyj Method for providing a pretreated filler composition and its use in the manufacture of paper and board
WO2018179278A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 日本たばこ産業株式会社 Paper for smoking article and smoking article
WO2021002361A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 日本製紙株式会社 Paper containing cellulose nanofibers
CN112252023A (en) * 2020-10-19 2021-01-22 沈平 Environment-friendly degradable mesoporous nanofiber non-woven fabric and preparation method thereof
CN117328287A (en) * 2023-11-13 2024-01-02 华邦特西诺采新材料股份有限公司 Nanocellulose composite material and paper with nanocellulose composite material

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63203894A (en) * 1987-02-17 1988-08-23 三菱製紙株式会社 Production of internally sized paper
JPS63295793A (en) * 1987-05-28 1988-12-02 三菱製紙株式会社 Production of filler internally added paper
JPH1060001A (en) * 1996-08-19 1998-03-03 Nippon Paper Ind Co Ltd Bacteria cellulose having introduced carboxymethyl group
JPH10256088A (en) * 1997-03-11 1998-09-25 Nippon Koudoshi Kogyo Kk Electric double layer capacitor
JP2008308802A (en) * 2007-06-18 2008-12-25 Univ Of Tokyo Method for producing cellulose nanofibers
JP2009057552A (en) * 2007-08-07 2009-03-19 Kao Corp Gas barrier material
JP2009161613A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Nippon Paper Industries Co Ltd Method for oxidizing cellulose, oxidation catalyst for cellulose, and method for producing cellulose nano-fiber
WO2010125247A2 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Upm-Kymmene Corporation Method for producing furnish, furnish and paper
JP2012529572A (en) * 2009-06-08 2012-11-22 ユー ピー エム キュンメネ コーポレーション Paper manufacturing method and product obtained by the method

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63203894A (en) * 1987-02-17 1988-08-23 三菱製紙株式会社 Production of internally sized paper
JPS63295793A (en) * 1987-05-28 1988-12-02 三菱製紙株式会社 Production of filler internally added paper
JPH1060001A (en) * 1996-08-19 1998-03-03 Nippon Paper Ind Co Ltd Bacteria cellulose having introduced carboxymethyl group
JPH10256088A (en) * 1997-03-11 1998-09-25 Nippon Koudoshi Kogyo Kk Electric double layer capacitor
JP2008308802A (en) * 2007-06-18 2008-12-25 Univ Of Tokyo Method for producing cellulose nanofibers
JP2009057552A (en) * 2007-08-07 2009-03-19 Kao Corp Gas barrier material
JP2009161613A (en) * 2007-12-28 2009-07-23 Nippon Paper Industries Co Ltd Method for oxidizing cellulose, oxidation catalyst for cellulose, and method for producing cellulose nano-fiber
WO2010125247A2 (en) * 2009-04-29 2010-11-04 Upm-Kymmene Corporation Method for producing furnish, furnish and paper
JP2012529572A (en) * 2009-06-08 2012-11-22 ユー ピー エム キュンメネ コーポレーション Paper manufacturing method and product obtained by the method

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5285197B1 (en) * 2011-09-30 2013-09-11 日本製紙株式会社 Method for producing cellulose nanofiber
WO2013047218A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 日本製紙株式会社 Method for producing cellulose nanofibers
US9365973B2 (en) 2011-09-30 2016-06-14 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Method for producing cellulose nanofibers
JP2014009414A (en) * 2012-06-29 2014-01-20 Nippon Paper Industries Co Ltd Method for manufacturing cellulose nanofiber
US9932461B2 (en) 2012-08-10 2018-04-03 Oji Holdings Corporation Microfibrous cellulose-containing substance
US11702532B2 (en) 2012-08-10 2023-07-18 Oji Holdings Corporation Microfibrous cellulose-containing substance
US10875988B2 (en) 2012-08-10 2020-12-29 Oji Holdings Corporation Microfibrous cellulose-containing substance
JPWO2014024876A1 (en) * 2012-08-10 2016-07-25 王子ホールディングス株式会社 FINE FIBER CELLULOSE AGGREGATE, METHOD FOR PRODUCING FINE FIBER CELLULOSE AGGREGATE AND METHOD FOR REPRODUCING FINE FIBER CELLULOSE DISPERSION
JPWO2014088072A1 (en) * 2012-12-07 2017-01-05 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose fiber
WO2014088072A1 (en) * 2012-12-07 2014-06-12 日本製紙株式会社 Carboxymethylated cellulose fiber
JP2018154837A (en) * 2012-12-07 2018-10-04 日本製紙株式会社 Fiber of carboxymethylated cellulose
JP2016505727A (en) * 2012-12-11 2016-02-25 イメリーズ ミネラルズ リミテッド Composition derived from cellulose
WO2015033025A1 (en) * 2013-09-05 2015-03-12 Upm-Kymmene Corporation Composite body and method of manufacturing it
CN105531345A (en) * 2013-09-05 2016-04-27 芬欧汇川集团 Composite body and method of manufacturing it
US9963625B2 (en) 2013-09-05 2018-05-08 Upm-Kymmene Corporation Composite body and method of manufacturing it
CN105531345B (en) * 2013-09-05 2018-10-02 芬欧汇川集团 complex and its manufacturing method
JP2017500458A (en) * 2013-12-30 2017-01-05 ケミラ ユルキネン オサケイティエKemira Oyj Method for providing a pretreated filler composition and its use in the manufacture of paper and board
JP2016056460A (en) * 2014-09-05 2016-04-21 大王製紙株式会社 Cellulose nanofiber, structure, laminate, and production method of cellulose nanofiber
JP2016089306A (en) * 2014-11-07 2016-05-23 凸版印刷株式会社 Waterproof paper
JP2016094680A (en) * 2014-11-13 2016-05-26 日本製紙株式会社 Paper made by adding cation modified cellulose derived cellulose nanofiber and manufacturing method therefor
WO2018179278A1 (en) * 2017-03-30 2018-10-04 日本たばこ産業株式会社 Paper for smoking article and smoking article
JPWO2018179278A1 (en) * 2017-03-30 2019-12-12 日本たばこ産業株式会社 Paper for smoking articles and smoking articles
US11632982B2 (en) 2017-03-30 2023-04-25 Japan Tobacco Inc. Paper for smoking article and smoking article
WO2021002361A1 (en) * 2019-07-01 2021-01-07 日本製紙株式会社 Paper containing cellulose nanofibers
CN112252023A (en) * 2020-10-19 2021-01-22 沈平 Environment-friendly degradable mesoporous nanofiber non-woven fabric and preparation method thereof
CN117328287A (en) * 2023-11-13 2024-01-02 华邦特西诺采新材料股份有限公司 Nanocellulose composite material and paper with nanocellulose composite material

Also Published As

Publication number Publication date
JP5416531B2 (en) 2014-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5416531B2 (en) Filler pretreatment method and paper containing pretreated filler
JP5528760B2 (en) Paper made by adding cellulose nanofibers and method for producing the same
JP2009263849A (en) Printing paper
JP5771033B2 (en) Multilayer paper manufacturing method
JP6827146B2 (en) Oxidized microfibril cellulose fiber and its composition
JP6827147B2 (en) Oxidized microfibril cellulose fiber and its composition
JP6434782B2 (en) Paper made by adding cellulose nanofibers derived from cation-modified cellulose and method for producing the same
WO2019132001A1 (en) Paper containing cellulose nanofibers
JP2011106075A (en) Method for pretreating filler and paper containing pretreated filler
JP7239561B2 (en) Paper containing microfibril cellulose fibers
JP6948941B2 (en) Paper or paperboard containing cellulose nanofibers
JP2019173255A (en) Paper or sheet paper containing cellulose nanofiber
JP2019173254A (en) Paper or paper board containing cellulose nanofiber
JP7323515B2 (en) Paper containing carboxymethylated cellulose
JP2020165036A (en) Paper or paperboard containing cellulose nanofiber
WO2019131994A1 (en) Paper or paperboard containing cellulose nanofibers
JP7080404B2 (en) Paper containing cellulose nanofibers
JP7312094B2 (en) Paper containing carboxymethylated cellulose
WO2019189770A1 (en) Paper containing cellulose nanofibers
JP2022135260A (en) Manufacturing method of inorganic particle composite fiber sheet
JP2020165037A (en) Paper or paperboard containing micro-fibrillated cellulose
JP2014118638A (en) Method for pretreatment of filler and paper containing pretreated filler
JP2011202319A (en) Method for processing regenerated pulp and paper containing processed regenerated pulp

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120323

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130312

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130314

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130423

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131017

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131115

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5416531

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150