JP2018184503A - 粒子状パルプ会合体および粒子状パルプ会合体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図3に、本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体の乾燥状態における走査型電子顕微鏡写真(倍率50倍)を示す。本発明の実施の形態に係る粒子状パルプ会合体は、複数のパルプ繊維が縒られた状態で互いに結合した、粒子状を呈するセルロース材料である。
本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体の粒子長径(長軸方向の長さ)は、用途や要求品質にもよるが、好ましくは0.20mm以上5mm以下である。粒子長径は、0.25mm以上3mm以下がさらに好ましく、0.30mm以上1mm以下がより好ましい。粒子長径が0.20mm未満であると、パルプ会合体の形態は粉末状に近くなり、微細な粒子による粉塵が舞いやすくなり、ハンドリング性が悪化する。また、粒子長径が5mmを超えると、粒子長径の粒子短径(短軸方向の長さ)に対する比としてのアスペクト比が大きくなって粉粒体としての流動性が劣り、また、水に分散された際の分散液の粘度が高くなる傾向にある。
本明細書における「50%粒子径」は、D50またはメジアン径とも呼ばれ、体積基準で測定した際の累積粒子径分布において、その粒子径を基準にして分けたときの粒子径が大きい側の粒子と小さい側の粒子とが当量となる粒子径である。
本発明の実施の形態における「平均繊維長」は、形成された粒子状パルプ会合体を構成する繊維成分を離解して得られる繊維成分の繊維長の平均値である。平均繊維長は、以下の測定方法により算出することができる。
粒子状パルプ会合体の「嵩密度」は、粒子状パルプ会合体の単位体積あたりの質量をいう。本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体の嵩密度は、規定の容器を水平面に置き、その容器内へ粒子状パルプ会合体を水平面からの高さ13.5cmから自由落下させて入れ、容器の内容積を満たす粒子状パルプ会合体の質量(乾燥質量)を測定して、測定された質量と容器の内容積とから算出した際に、好ましくは0.05g/ml以上である。嵩密度が0.05g/ml未満であると、嵩張るため、使用時のハンドリング性や輸送性が劣る傾向にある。
本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体の「粘度」は、粒子状パルプ会合体を3質量%の濃度になるように水に分散させた分散液をB型粘度計を用いてローター回転数100rpm、温度20℃で測定した際に、好ましくは100mPa・S以下であり、より好ましくは50mPa・S以下であり、さらに好ましくは、11mPa・S以下である。粘度が大きくなると、ハンドリング性が劣る傾向にある。
本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体を構成するパルプ繊維を得るための原料となるパルプの種類に特に制限はなく、例えば、木材由来パルプ、非木材由来パルプなどのパルプを用いることができる。木材由来パルプとは、広葉樹または針葉樹を公知の方法で蒸解して得られるパルプである。パルプは、クラフトパルプ(KP)、サルファイトパルプ(SP)、ソーダパルプ(AP)等の化学パルプ;セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグランドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ;砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)、リファイナーグランドウッドパルプ(RGP)等の機械パルプであってもよい。非木材由来パルプとは、ケナフ、稲わら、麦わら、竹、バガス(サトウキビバガス)、亜麻、楮、三椏、葦、大麻、マニラ麻などの非木材材料を公知の方法で蒸解して得られるパルプである。パルプは漂白パルプであってもよいし、未漂白パルプであってもよい。パルプは、溶解パルプ(DP)であってもよい。1種類のパルプを単独で用いてもよく、2種類以上のパルプを混合して用いてもよい。
図5を参照して、本発明の実施の形態による粒子状パルプ会合体の製造方法を説明する。
まず、出発原料としてのパルプシートを水中に投入して攪拌し、パルプシートを構成するパルプ繊維を水に分散させて、パルプ分散液を得る。次いで、パルプ分散液を脱水して、パルプ濃度を磨砕処理に適した所望の濃度に調節して、これをパルプ原料とする。
ステップS101によって得られたパルプ原料に対して、摩砕処理を行う。
ステップS102によって得られた摩砕処理後のパルプ分散液に対して、乾燥処理を行う。乾燥処理の前に、あらかじめ、パルプ分散液から過剰な水分を除去するための脱水を行ってもよい。
1.[粒子長径]
光学顕微鏡で結果物100個(粒)の長径(長軸方向の長さ)を測定し、平均値を算出して、粒子長径とした。
2.[嵩密度]
規定の容器を水平面に置き、その容器内へ結果物を水平面からの高さ13.5cmから自由落下させて入れ、容器の内容積を満たす結果物の質量(乾燥質量)を測定し、単位体積あたりの質量を算出して、嵩密度とした。
3.[平均繊維長]
粒子状パルプ会合体を水に離解させて得られた繊維分散スラリーを作製した。繊維分散スラリーは、1gの粒子状パルプ会合体を100mlの水に入れ、紙パルプ技術協会Tappi Standard 205に準じた溶解器を使用し、十分に離解するまでダッシャーを上下に動かすことにより得た。得られた繊維分散スラリーを0.01質量%以上0.02質量%以下の濃度になるように希釈し、希釈液を作製した。この希釈液10mlに含まれる繊維成分の中心線繊維長を、繊維長測定装置(metso automation株式会社製、カヤーニファイバーラボVer4.0)を用いて測定し、離解繊維の長さ加重平均値を算出して、平均繊維長とした。
4.[16メッシュ不通過割合]
16メッシュのふるい(東京スクリーン株式会社製、型番JTS−200−60−41)に結果物10gを入れ、振動ふるい機(FRITSH社(ドイツ)製、フリッチュ・ジャパン株式会社より入手可能)で1分間振動させ、ふるいに入れた結果物のうちのふるいを通過した量を測定し、その測定値から、ふるいに入れた結果物のうちのふるいを通過しなかった結果物の量の割合(質量基準の百分率)を算出して、16メッシュ不通過割合とした。
5.[100メッシュ不通過割合]
100メッシュのふるい(東京スクリーン株式会社製、型番JTS−200−60−29)に結果物10gを入れ、振動ふるい機(FRITSH社(ドイツ)製、フリッチュ・ジャパン株式会社より入手可能)で1分間振動させ、ふるいに入れた結果物のうちのふるいを通過した量を測定し、その測定値から、ふるいに入れた結果物のうちのふるいを通過しなかった結果物の量の割合(質量基準の百分率)を算出して、100メッシュ不通過割合とした。
6.[50%粒子径(D50)]
レーザー解析・散乱式粒子径分布測定装置(マイクロトラック・ベル株式会社製、型番MT3300EXII)を用いて結果物のメジアン径(50%粒子径、D50ともいう)を測定した。
7.[安息角]
結果物を水平面に高さ13.5cmから自由落下させて山状に堆積させ、崩れることなく安定を保つ斜面と水平面とでなす最大角度を測定して、安息角とした。
8.[粘度]
結果物を3質量%の濃度になるように水に分散させて分散液とし、この分散液について、デジタル式B型粘度計(東機産業株式会社製、型番:TVB−10M)を用い、ローター回転数100rpm、温度20℃にて、粘度を測定した。
王子製紙株式会社製の広葉樹漂白溶解パルプ(LBDP)からなる溶解パルプシート(以下、単にDPシートともいう)の構成パルプ繊維(平均繊維長0.67mm)を水に分散させ、パルプ濃度が35質量%となるように脱水して、パルプ原料とした。このパルプ原料を、シングルディスクリファイナー(熊谷理機工業株式会社製)で、刃型としてプレートB(図1参照)を使用し、回転数600rpm、刃のクリアランス1.5mmの条件で処理して、複数のパルプ繊維が集まってできた粒子状の湿潤パルプを得た。次いで、得られた粒子状の湿潤パルプを130℃のオーブンで乾燥して、実施例1の結果物を得た。
実施例1において、刃のクリアランスを2mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、刃のクリアランスを3mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、刃のクリアランスを5mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例1において、プレートBをプレートD(図2参照)に変更し、刃のクリアランスを1mmで処理した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例5において、刃のクリアランスを1.5mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例5において、刃のクリアランスを2mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例5において、刃のクリアランスを3mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
実施例5において、刃のクリアランスを5mmに変更した以外は全て実施例1と同様の方法で試験した。
DPシートの構成パルプ繊維(平均繊維長0.67mm)を水に分散させ、パルプ濃度が30質量%となるように脱水して、パルプ原料とした。それ以外は、全て実施例1と同様の方法で試験した。
DPシートの構成パルプ繊維(平均繊維長0.67mm)を水に分散させ、パルプ濃度が40質量%となるように脱水して、パルプ原料とした。それ以外は、全て実施例1と同様の方法で試験した。
DPシートの構成パルプ繊維(平均繊維長0.67mm)を水に分散させ、パルプ濃度が50質量%となるように脱水して、パルプ原料とした。それ以外は、全て実施例1と同様の方法で試験した。
DPシートの構成パルプ繊維(平均繊維長0.67mm)を水に分散させ、パルプ濃度が60質量%となるように脱水して、パルプ原料とした。それ以外は、全て実施例1と同様の方法で試験した。
DPシートをカッターミルRC−250(有限会社吉工製)で粉砕し、0.5mmφのスクリーンを通過した画分を回収し、これを比較例1の結果物とした。結果物について、粒子長径および嵩密度を実施例1と同様の方法で測定した。
DPシートをカッターミルRC−250(有限会社吉工製)で粉砕し、10mmφのスクリーンを通過した画分を回収し、これを比較例2の結果物とした。
市販の粉末セルロース(日本製紙製株式会社製、KC−フロック(登録商標)W−50)を比較例3の結果物とした。
表1に実施例および比較例の条件および測定結果を示す。また、図3に実施例1の結果物の顕微鏡写真を示し、図4に比較例1の結果物の顕微鏡写真を示す。
1. 粒子長径が0.20mm以上5mm以下であることを特徴とする粒子状パルプ会合体。
2. 50%粒子径が200μm以上1000μm以下であることを特徴とする1.に記載の粒子状パルプ会合体。
3. 粒子状パルプ会合体を構成する繊維成分の平均繊維長が0.1mm以上3mm以下であることを特徴とする1.または2.に記載の粒子状パルプ会合体。
4. 嵩密度が0.05g/ml以上であることを特徴とする1.〜3.のいずれかに記載の粒子状パルプ会合体。
5. 粒子状パルプ会合体を3質量%の濃度になるように水に分散させた分散液を、B型粘度計を用いてローター回転数100rpm、温度20℃で測定したときの粘度が、100mPa・S以下であることを特徴とする1.〜4.のいずれかに記載の粒子状パルプ会合体。
6.パルプを水に分散させてパルプ分散液を得る工程と、前記パルプ分散液をパルプ濃度が30質量%以上70質量%以下となるように脱水する工程と、前記脱水後の前記パルプ分散液を原料として摩砕処理を行う工程と、を含むことを特徴とする粒子状パルプ会合体の製造方法。
7.前記摩砕処理を行う工程の後に、乾燥処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする6.に記載の粒子状パルプ会合体の製造方法。
8.前記摩砕処理を磨砕刃がディスクタイプの磨砕装置で行うことを特徴とする6.または7.に記載の粒子状パルプ会合体の製造方法。
Claims (8)
- 粒子長径が0.20mm以上5mm以下であることを特徴とする粒子状パルプ会合体。
- 50%粒子径が200μm以上1000μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の粒子状パルプ会合体。
- 粒子状パルプ会合体を構成する繊維成分の平均繊維長が0.1mm以上3mm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の粒子状パルプ会合体。
- 嵩密度が0.05g/ml以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の粒子状パルプ会合体。
- 粒子状パルプ会合体を3質量%の濃度になるように水に分散させた分散液を、B型粘度計を用いてローター回転数100rpm、温度20℃で測定したときの粘度が、100mPa・S以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の粒子状パルプ会合体。
- パルプを水に分散させてパルプ分散液を得る工程と、
前記パルプ分散液をパルプ濃度が30質量%以上70質量%以下となるように脱水する工程と、
前記脱水後の前記パルプ分散液を原料として摩砕処理を行う工程と、
を含むことを特徴とする粒子状パルプ会合体の製造方法。 - 前記摩砕処理を行う工程の後に、乾燥処理を行う工程をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の粒子状パルプ会合体の製造方法。
- 前記摩砕処理を磨砕刃がディスクタイプの磨砕装置で行うことを特徴とする請求項6または7に記載の粒子状パルプ会合体の製造方法。
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