JP2021139068A

JP2021139068A - 紙

Info

Publication number: JP2021139068A
Application number: JP2020038660A
Authority: JP
Inventors: 義弘青木; Yoshihiro Aoki; 隆範乙幡; Takanori Otohata; 一彦井上; Kazuhiko Inoue
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2021-09-16
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: JP7501833B2

Abstract

【課題】強度が向上した紙を提供すること。【解決手段】パルプと、１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ以上１６，０００ｍＰａ・ｓ以下かつカルボキシメチル基置換度が０．６５以上であるカルボキシメチルセルロースとを含有する紙。【選択図】なし

Description

本発明は、紙に関する。

新聞、雑誌、段ボール、牛乳パック等は、リサイクルシステムが確立しており、回収された後に、古紙パルプとして再利用されている。近年、環境保護意識が高まっており、二酸化炭素排出量の削減に繋がる古紙パルプのさらなる利用増大が求められている。例えば、特許文献１には、全パルプに占める古紙パルプの配合率が７０質量％以上である多層抄きされた板紙が提案されている。

古紙パルプは、バージンパルプと比較して繊維長が短く、再利用が度重なることにより短繊維が更に多くなり、同時に叩解フリーネスについても低下する傾向にある。そのため、古紙パルプの配合率が高い紙は、強度が低下しやすくなるという問題がある。
原料パルプ、外添薬剤、内添薬剤等を調整することにより、紙の強度を向上させることができる。
紙の強度を向上させる内添薬剤としては、カチオン化デンプン、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリアミドエピクロロヒドリン（ＰＡＥ）等が知られている。また、カルボキシメチルセルロース（以下、ＣＭＣともいう）にも、紙の強度を向上させる作用があることが古くから知られている。しかし、ＰＡＭ等と比較してその強度向上効果は小さく、ほとんど使用されていないのが実状である。

特開２０２０−０２００６５号公報

本発明は、強度が向上した紙を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段は以下の通りである。
１．パルプと、１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ以上１６，０００ｍＰａ・ｓ以下かつカルボキシメチル基置換度が０．６５以上であるカルボキシメチルセルロースとを含有することを特徴とする紙。
２．前記パルプと前記カルボキシメチルセルロースの合計１００重量％に対し、
前記カルボキシメチルセルロースを０．２重量％以上１０重量％以下含有することを特徴とする１．に記載の紙。
３．前記パルプが、古紙パルプを５０重量％以上含むことを特徴とする１．または２．に記載の紙。

本発明の紙は、ＣＭＣを含まない以外の条件は同じである紙と比較して、強度が向上している。本発明の紙は、古紙パルプを多く配合しても強度に優れている。本発明の紙は、段ボール、段ボール用ライナ、中しん原紙、紙器用板紙、製函用の板紙、積層合紙用の板紙等に好適に利用することができる。

本発明は、パルプと、１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ以上１６，０００ｍＰａ・ｓ以下かつカルボキシメチル基置換度が０．６５以上であるカルボキシメチルセルロースとを含有する紙に関する。

・パルプ
パルプとしては、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）等の木材の化学パルプ、グランドパルプ（ＧＰ）、リファイナグランドパルプ（ＲＧＰ）、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）、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）等の木材の機械パルプ、ケナフ、バガス、竹、麻、ワラなどから得られた非木材パルプ、古紙を原料とし、脱墨工程にて古紙に含まれるインキを除去した古紙パルプなど、公知のパルプを適宜配合して用いることができる。

本発明の紙は、強度に優れているため、古紙パルプを多く配合することができ、パルプ全量に対して古紙パルプを５０重量％以上含むことが好ましく、７０重量％以上含むことがより好ましく、８０重量％以上含むことがさらに好ましく、９０重量％以上、さらには１００重量％とすることもできる。古紙パルプとしては、段ボール古紙、上白、特白、中白、白損等の未印刷古紙を離解した古紙パルプ、上質紙、上質コート紙、中質紙、中質コート紙、更紙等に印刷された古紙、および筆記された古紙、廃棄機密文書等の紙類、雑誌古紙、新聞古紙を離解後脱墨したパルプ（ＤＩＰ）等を使用することができる。

・カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）
本発明は、１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ以上１６，０００ｍＰａ・ｓ以下かつカルボキシメチル基置換度（以下、ＤＳともいう）が０．６５以上であるＣＭＣを使用する。
ＣＭＣの１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ未満では、強度が向上しない場合があり、１６，０００ｍＰａ・ｓを超えると粘度が高くなりすぎて抄紙性が低下する場合がある。ＣＭＣの１％Ｂ型粘度は、５０ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、９０ｍＰａ・ｓ以上７，０００ｍＰａ・ｓ以下であることがより好ましく、１００ｍＰａ・ｓ以上６，０００ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。
ＣＭＣのＤＳが０．６５未満では、強度が向上しない場合がある。ＣＭＣのＤＳの上限値は３である。ＣＭＣはアニオン性を有するため、後述するカチオン性定着剤を使用する場合は、カチオン性定着剤との凝集作用により紙の地合が悪化する場合がある。そのため、本発明で使用するＣＭＣのＤＳは１．８以下であることが好ましく、１．６以下であることがより好ましい。

ＣＭＣの配合量は、ＣＭＣを配合していない紙と比較して強度が向上する範囲内であれば特に制限されないが、通常、パルプとＣＭＣの合計１００重量％に対してＣＭＣを０．２重量％以上１０重量％以下が好ましい。このＣＭＣの配合量が０．２重量％未満では強度があまり向上しない場合があり、１０重量％を超えても効果が飽和してそれ以上強度が向上しない場合があり、また、コストアップとなる。このＣＭＣの配合量は、０．５重量％以上７重量％以下であることが好ましく、１．０重量％以上５重量％以下であることがより好ましい。

・カチオン性定着剤
本発明の紙は、カチオン性定着剤を含むことが好ましい。カチオン性定着剤を含むことにより、ＣＭＣを効果的にパルプに定着させることができる。カチオン性定着剤としては、硫酸バンド（硫酸アルミニウム）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、カチオン化澱粉、カチオン性ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ポリＤＡＤＭＡＣ）、ポリアミドエピクロロヒドリン（ＰＡＥ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）等のカチオン性ポリマー等が挙げられる。
カチオン性定着剤の配合量は、その効果を発揮できる範囲内であれば特に制限されない。

さらに、本発明の紙は、必要に応じて公知の填料、製紙用助剤を含むことができる。
填料としては、タルク、カオリン、焼成カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、ゼオライト、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、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、水酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料等の公知の填料を使用することができる。

製紙用助剤としては、ロジン、アルキルケテンダイマー（ＡＫＤ）、アルケニルコハク酸無水物（ＡＳＡ）等の各種の内添サイズ剤、ノニオン性、カチオン性、両性の各種歩留向上剤、濾水度向上剤、紙力向上剤、各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミン樹脂、ポリエチレンイミン、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、硫酸バンド、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等の塩基性アルミニウム化合物、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性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、シリカゾル、消泡剤、着色染料、着色顔料、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が例示可能であり、必要に応じて適宜選択して使用可能である。

本発明の紙の用途は特に制限されない。ただし、古紙パルプを多く含む場合は、異物混入のおそれがあるため、その用途は制限される場合がある。古紙パルプを含む場合は、段ボール、特に梱包用の段ボール用ライナ、中しん原紙、紙器用板紙、製函用の板紙、積層合紙用の板紙等として好適に用いることができる。
本発明の紙の坪量は、特に制限されないが、例えば、１０ｇ／ｍ^２以上９００ｇ／ｍ^２以下とすることができる。坪量は、その用途に応じて選択することができ、例えば、単層紙として用いる場合は１０ｇ／ｍ^２以上５００ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは３０ｇ／ｍ^２以上３００ｇ／ｍ^２以下の範囲で適宜設定することができる。また、２層以上の紙層を有する多層抄き板紙である場合、一層が上記範囲でもよいが、全層の合計を７０ｇ／ｍ^２以上９００ｇ／ｍ^２以下の範囲で適宜設定することができ、例えば、段ボール用ライナとして用いる場合は、７０ｇ／ｍ^２以上５５０ｇ／ｍ^２以下とすることができる。

紙の製造（抄紙）方法、抄紙機の型式は特に限定されるものではなく、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、円網抄紙機、ギャップフォーマー、ハイブリッドフォーマー(オントップフォーマー)等、及びこれらを組み合わせた抄き合わせの抄紙機等を用いた公知の製造（抄紙）方法、抄紙機が選択可能である。また、抄紙時のｐＨは酸性領域（酸性抄紙）、疑似中性領域（疑似中性抄紙）、中性領域（中性抄紙）、アルカリ性領域（アルカリ性抄紙）のいずれでもよく、酸性領域で抄紙した後、紙層の表面にアルカリ性薬剤を塗布してもよい。

抄紙した後に、必要に応じて表面処理剤を塗布して外添することができる。表面処理剤を塗布する場合、紙の要求される品質に応じて、水溶性高分子物質、表面サイズ剤などの公知の表面処理薬品を単独または適宜配合して使用することができる。
表面処理剤を塗布するサイズプレスの型式は特に限定はなく、ツーロールサイズプレス、ゲートロールコーター、シムサイザー等の公知の装置を適宜用いて表面処理剤を外添することができる。カレンダーは、バイパスしてもよく、通常の操業範囲内で処理してもよい。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
以下の実施例及び比較例で得られた紙は、以下の方法で測定した。結果を表１に示す。
・坪量：ＪＩＳＰ８２２３を参考に測定した。
・バルク厚さ：ＪＩＳＰ８１１８及びＪＩＳＰ８２２３を参考に測定した。
・バルク密度：ＪＩＳＰ８１１８及びＪＩＳＰ８２２３を参考に坪量とバルク厚さから求めた。
・比引張強さ：ＪＩＳＰ８１１３及びＪＩＳＰ８２２３を参考に測定した。
・比破裂強さ：ＪＩＳＰ８１３１に従い測定した。

「実施例１」
パルプとして、段ボール由来の古紙パルプ８８重量％と、雑誌由来の古紙パルプ１２重量％の混合物（ＣＳＦ３７０ｍｌ)を用いた。このパルプ９９．５重量％と、ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＦ６００ＬＣ、１％Ｂ型粘度６０００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ０．７）０．５重量％とを水で１％濃度となるように混合し、３０００ｒｐｍで３０分撹拌した。次いで、硫酸バンド１重量％、乾燥紙力増強剤０．１５重量％、歩留向上剤７０ｐｐｍ、コロイダルシリカ１００ｐｐｍを加えて撹拌し、紙料とした。
得られた紙料を固形分濃度で０．７％程度に希釈後、ＪＩＳＰ８２２２を参考にシート形成およびプレス、乾燥し、手抄き紙を製造した。

「実施例２」
パルプとＣＭＣとの割合を、それぞれ９９重量％、１重量％とした以外は、実施例１と同様にして紙を得た。
「実施例３」
パルプとＣＭＣとの割合を、それぞれ９８重量％、２重量％とした以外は、実施例１と同様にして紙を得た。
「実施例４」
パルプとＣＭＣとの割合を、それぞれ９６重量％、４重量％とした以外は、実施例１と同様にして紙を得た。

「実施例５」
ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＦ１４００ＭＣ、１％Ｂ型粘度１４０００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ０．７５）を用いた以外は、実施例１と同様にして紙を得た。
「実施例６」
パルプとＣＭＣとの割合を、それぞれ９９重量％、１重量％とした以外は、実施例５と同様にして紙を得た。
「実施例７」
パルプとＣＭＣとの割合を、それぞれ９８重量％、２重量％とした以外は、実施例５と同様にして紙を得た。

「比較例１」
ＣＭＣを配合しない以外は、実施例１と同様にして紙を得た。

「実施例８」
パルプとして、段ボール由来の古紙パルプ７３重量％、雑誌由来の古紙パルプ２０重量％、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）７重量％の混合物（ＣＳＦ３９０ｍｌ)を用い、ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＡ１０ＳＨ、１％Ｂ型粘度１００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ１．４）を用いた以外は、実施例４と同様にして紙を得た。
「実施例９」
ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＦ１０ＬＣ、１％Ｂ型粘度１００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ０．７）を用いた以外は、実施例８と同様にして紙を得た。
「実施例１０」
ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＦ３５０ＨＣ、１％Ｂ型粘度３５００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ０．９）を用いた以外は、実施例８と同様にして紙を得た。
「実施例１１」
ＣＭＣ（日本製紙株式会社製、サンローズＦ６００ＬＣ、１％Ｂ型粘度６０００ｍＰａ・ｓ、ＤＳ０．７）を用いた以外は、実施例８と同様にして紙を得た。

「比較例２」
ＣＭＣを配合しない以外は、実施例８と同様にして紙を得た。

本発明である実施例１〜１１で得た紙は、比較例１、２で得たＣＭＣを含まない紙と比較して、比破裂強さ、比引張強さが向上した。本発明により、古紙パルプを用いた紙の強度が向上できることが確かめられた。

Claims

パルプと、１％Ｂ型粘度が３ｍＰａ・ｓ以上１６，０００ｍＰａ・ｓ以下かつカルボキシメチル基置換度が０．６５以上であるカルボキシメチルセルロースとを含有することを特徴とする紙。
前記パルプと前記カルボキシメチルセルロースの合計１００重量％に対し、
前記カルボキシメチルセルロースを０．２重量％以上１０重量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載の紙。
前記パルプが、古紙パルプを５０重量％以上含むことを特徴とする請求項１または２に記載の紙。