JP2021188245A - Redispersible pulp and redispersible pulp composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、再分散性パルプおよび再分散性パルプ組成物に関する。さらに詳しくは、水等に再分散させる際に優れた分散性を発揮する再分散性パルプおよび再分散性パルプ組成物に関する。 The present invention relates to redispersible pulp and redispersible pulp compositions. More specifically, the present invention relates to a redispersible pulp and a redispersible pulp composition that exhibit excellent dispersibility when redispersed in water or the like.
製紙工程では、原料の木材から得られたパルプは多量の水に分散させたパルプスラリーとして調製された後そのまま抄紙機等を用いて製紙される。一方、パルプスラリーは、脱水や乾燥処理を行ってドライパルプやウェットパルプ(ウェットパルプシート、厚さが3mm〜5mm程度)などに調製して保管されたり、出荷されたりする。このようなウエットパルプ等は、抄紙工程において、再度水などの分散媒に分散させてパルプスラリーを調製した後、抄紙機等を用いて製紙される。しかしながら、このようなウエットパルプ等からパルプスラリーを調製することは、原料から得られたパルプから直接調製する場合と比べて非常に手間とコストがかかるという問題がある。具体的には、上記ウエットパルプ等は、水分率が少ない状態であるためパルプ同士の結合(水素結合)が強くなっている。このため、従来、上記ウエットパルプ等を用いたパルプスラリーの調製工程においては、分散させにくく、塊状のものが残留したりすることなどから、適切なパルプスラリーを調製するのに特殊な装置等を用いたりしている(非特許文献1)。 In the papermaking process, pulp obtained from raw wood is prepared as a pulp slurry dispersed in a large amount of water, and then paper is produced as it is using a paper machine or the like. On the other hand, the pulp slurry is dehydrated and dried to prepare dry pulp, wet pulp (wet pulp sheet, thickness of about 3 mm to 5 mm), and stored or shipped. In the papermaking process, such wet pulp or the like is dispersed again in a dispersion medium such as water to prepare a pulp slurry, and then paper is manufactured using a paper machine or the like. However, preparing a pulp slurry from such wet pulp or the like has a problem that it is very laborious and costly as compared with the case of directly preparing from pulp obtained from a raw material. Specifically, since the wet pulp and the like have a low water content, the bonds between the pulps (hydrogen bonds) are strong. For this reason, conventionally, in the process of preparing a pulp slurry using the above-mentioned wet pulp or the like, it is difficult to disperse the pulp slurry, and a lumpy substance may remain. Therefore, a special device or the like is used to prepare an appropriate pulp slurry. It is used (Non-Patent Document 1).
一方、従来、ウエットパルプ等の再分散性の低下を抑制する技術として、パルプスラリーにパルプ同士の結合を抑制するための分散剤を添加する方法(例えば、特許文献1)や、ウエットパルプに特殊なエンボス構造を設ける方法(例えば、特許文献2)などが提案されている。 On the other hand, conventionally, as a technique for suppressing a decrease in redispersibility of wet pulp or the like, a method of adding a dispersant for suppressing the bond between pulps to a pulp slurry (for example, Patent Document 1) or a special method for wet pulp. A method of providing an embossed structure (for example, Patent Document 2) has been proposed.
しかるに、従来の分散剤をパルプスラリーに添加する場合には、添加する分散剤によりパルプの使用用途が限定されたり、分散剤を除去する処理を設けるための処理設備の増加による経済的負担の増加や処理の煩雑化などの問題が生じている。また、従来のウェットパルプシート等を特殊装置で離解等を行う場合には、特殊な装置を設けるための経済的負担が増加するなどの問題が生じている。つまり、従来の技術では、パルプに分散剤を添加して化学的に脱水や乾燥したパルプを再分散させたり、特殊な攪拌機等を用いて物理的に脱水や乾燥したパルプを再分散させる、という技術が開示されているものの、パルプ自体に再分散性を発揮させた技術は開示されていない。
また、製紙分野においても、パルプスラリーを脱水や乾燥させて水分率を低くした状態のパルプは再分散性に劣る、ということは技術常識として当業者の間でも共通した認識であり、このような脱水や乾燥した状態から容易に再分散させることができるというパルプは従来知られていない。
However, when the conventional dispersant is added to the pulp slurry, the use of the pulp is limited by the added dispersant, and the economic burden is increased due to the increase in the processing equipment for providing the treatment for removing the dispersant. There are problems such as complicated processing. Further, when the conventional wet pulp sheet or the like is dissociated by a special device, there is a problem that the economic burden for providing the special device increases. That is, in the conventional technique, a dispersant is added to the pulp to chemically dehydrate or dry the pulp, or a special stirrer or the like is used to physically redisperse the dehydrated or dried pulp. Although the technology is disclosed, the technology that makes the pulp itself exhibit redispersibility is not disclosed.
Also, in the field of papermaking, it is a common common knowledge among those skilled in the art that pulp in a state where the pulp slurry is dehydrated or dried to have a low water content is inferior in redispersibility. Conventionally, there is no known pulp that can be easily redispersed from a dehydrated or dried state.
本発明は上記事情に鑑み、脱水や乾燥した状態からでも優れた分散性を発揮させることができる再分散性パルプおよび該再分散性パルプを含有する再分散性パルプ組成物を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, it is an object of the present invention to provide a redispersible pulp capable of exhibiting excellent dispersibility even from a dehydrated or dried state, and a redispersible pulp composition containing the redispersible pulp. And.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、パルプに所定のスルホ基量を導入して得られたスルホン化パルプにおいて上記課題を解決できることを見出し、本発明の完成に至った。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved in the sulfonated pulp obtained by introducing a predetermined amount of sulfo groups into the pulp, and completed the present invention. I arrived.
第1発明の再分散性パルプは、 セルロース繊維を構成するセルロースの水酸基の少なくとも一部がスルホ基で置換されたスルホン化パルプを含有したものであり、該スルホン化パルプは、前記スルホ基の導入量が0.1mmol/g以上、5.0mmol/g以下であり、JIS P 8222に準拠し100メッシュの金網を使用して坪量が45g/m2〜1000g/m2、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートにおける下記(1)もしくは(2)により測定されるほぐれ易さが15秒以下であることを特徴とする再分散性パルプ。
ことを特徴とすることを特徴とする。
(1)坪量が45g/m2以上100g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さを測定する。
(2)坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠した下記(i)、(ii)の手順により測定する。
(i)純水1Lを入れた1Lガラスビーカーへ回転子を入れ、回転子の回転数を600rpmに調整する。
(ii)試験片を投入してから回転子の回転数が450rpmまでに回復するまでの時間を測定する。
第2発明の再分散性パルプは、第1発明において、前記スルホン化パルプは、水に固形分濃度0.3質量%に分散させた測定分散液での JIS 8121−2(2012)に準拠した測定方法に基づく標準ろ水度が60mL以上であることを特徴とする。
第3発明の再分散性パルプは、第1発明または第2発明において、前記スルホン化パルプは、前記ほぐれ易さ測定におけるシートの水分率が60%以下であることを特徴とする。
第4発明の再分散性パルプ組成物は、第1発明、第2発明または第3発明のいずれかに記載の再分散性パルプと、水と、を含有した固形状の組成物であり、繊維状、綿状、塊状、ブロック状、シート状、粒状、粉状、蝋状、スポンジ状、ゲル状、ペースト状、クリーム状から選択されるいずれかであり、JIS P 8222に準拠し100メッシュの金網を使用して坪量が45g/m2〜1000g/m2、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートにおける下記(1)もしくは(2)により測定されるほぐれ易さが100秒以下であることを特徴とする。
(1)坪量が45g/m2以上100g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さを測定する。
(2)坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠した下記(i)、(ii)の手順により測定する。
(i)純水1Lを入れた1Lガラスビーカーへ回転子を入れ、回転子の回転数を600rpmに調整する。
(ii)試験片を投入してから回転子の回転数が450rpmまでに回復するまでの時間を測定する。
第5発明の再分散性パルプ組成物は、第4発明において、前記組成物の水の含有率が、0.5質量%以上、97質量%以下であることを特徴とする。
第6発明の再分散性パルプ組成物は、第4発明または第5発明において、前記繊維状、綿状、塊状、ブロック状、シート状、粒状、粉状または蝋状の状態における前記水分率が0.5質量%以上、60質量%以下であることを特徴とする。
第7発明の再分散性パルプ組成物は、第4発明、第5発明または第6発明のいずれかの発明において、第1発明、第2発明または第3発明のいずれかに記載の再分散性パルプ再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプの含有割合が、3質量%以上であることを特徴とする。
第8発明の再分散性パルプ組成物は、第4発明、第5発明、第6発明または第7発明のいずれかの発明において、抄紙用パルプを含有しており、該抄紙用パルプの含有割合が、前記スルホン化パルプの固形分100質量部に対して、1質量部以上、900質量部以下であることを特徴とする。
第9発明の再分散性パルプ組成物は、第4発明、第5発明、第6発明、第7発明または第8発明のいずれかの発明において、水に固形分濃度0.3質量%に分散させた測定分散液でのJIS 8121−2(2012)に準拠した測定方法に基づく標準ろ水度が60mL以上、800mL以下であることを特徴とする。
The redispersible pulp of the first invention contains a sulfonated pulp in which at least a part of the hydroxyl group of the cellulose constituting the cellulose fiber is substituted with a sulfo group, and the sulfonated pulp contains the introduction of the sulfo group. The amount is 0.1 mmol / g or more and 5.0 mmol / g or less, and the basis weight is 45 g / m 2 to 1000 g / m 2 and the thickness is 0.05 mm using a 100 mesh wire mesh in accordance with JIS P 8222. A redispersible pulp characterized in that the looseness measured by the following (1) or (2) on a sheet prepared to be ~ 3.0 mm is 15 seconds or less.
It is characterized by being characterized by that.
(1) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 45 g / m 2 or more and less than 100 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, the ease of loosening is measured in accordance with JIS P 4501.
(2) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, follow the procedures of (i) and (ii) below in accordance with JIS P 4501. Measure.
(I) Put the rotor in a 1L glass beaker containing 1L of pure water, and adjust the rotation speed of the rotor to 600 rpm.
(Ii) Measure the time from when the test piece is inserted until the rotation speed of the rotor recovers to 450 rpm.
The redispersible pulp of the second invention is based on JIS 811-2 (2012) in the measurement dispersion liquid in which the sulfonated pulp is dispersed in water to a solid content concentration of 0.3% by mass in the first invention. It is characterized in that the standard filtrate degree based on the measuring method is 60 mL or more.
The redispersible pulp of the third invention is characterized in that, in the first invention or the second invention, the sulfonated pulp has a moisture content of 60% or less in the sheet in the measurement of easiness of loosening.
The redispersible pulp composition of the fourth invention is a solid composition containing the redispersible pulp according to any one of the first invention, the second invention or the third invention, and water, and is a fiber. It is one of the following, cotton-like, lump-like, block-like, sheet-like, granular, powder-like, wax-like, sponge-like, gel-like, paste-like, and cream-like. basis weight 45g / m 2 ~1000g /
(1) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 45 g / m 2 or more and less than 100 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, the ease of loosening is measured in accordance with JIS P 4501.
(2) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, follow the procedures of (i) and (ii) below in accordance with JIS P 4501. Measure.
(I) Put the rotor in a 1L glass beaker containing 1L of pure water, and adjust the rotation speed of the rotor to 600 rpm.
(Ii) Measure the time from when the test piece is inserted until the rotation speed of the rotor recovers to 450 rpm.
The redispersible pulp composition of the fifth invention is characterized in that, in the fourth invention, the water content of the composition is 0.5% by mass or more and 97% by mass or less.
In the fourth or fifth invention, the redispersible pulp composition of the sixth invention has the moisture content in the fibrous, cotton-like, lumpy, block-like, sheet-like, granular, powdery or waxy state. It is characterized by being 0.5% by mass or more and 60% by mass or less.
The redispersible pulp composition of the seventh invention is the redispersibility according to any one of the first invention, the second invention or the third invention in any of the inventions of the fourth invention, the fifth invention or the sixth invention. The content of the sulfonated pulp contained in the pulp redisperable pulp is 3% by mass or more.
The redispersible pulp composition of the eighth invention contains pulp for papermaking in any one of the inventions of the fourth invention, the fifth invention, the sixth invention or the seventh invention, and the content ratio of the pulp for papermaking. However, the solid content of the sulfonated pulp is 1 part by mass or more and 900 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass.
The redispersible pulp composition of the ninth invention is dispersed in water at a solid content concentration of 0.3% by mass in any one of the fourth invention, the fifth invention, the sixth invention, the seventh invention or the eighth invention. It is characterized in that the standard freeness is 60 mL or more and 800 mL or less based on the measurement method according to JIS 811-2 (2012) in the measured dispersion liquid.
第1発明によれば、シート状にした状態から所定の値以下のほぐれ易さを発揮するスルホン化パルプが含有しているので、水分率が低い状態からでも優れた分散性を発揮させることができる。
第2発明によれば、ろ水度が所定の値以上のスルホン化パルプが含有しているので、優れた分散性を発揮させつつ、取り扱い性を向上させることができる。
第3発明によれば、脱水状態と同様の状態からでも優れた分散性を発揮させることができる。
第4発明、第5発明によれば、所定の再分散性パルプが含有しているので、固形状であっても優れた分散性を発揮させることができる。
第6発明によれば、水分率が低くい状態においても優れた分散性を発揮させることができる。
第7発明によれば、所定のスルホン化パルプが所定値以上含有しているので、優れた分散性を適切に発揮させることができる。
第8発明によれば、抄紙用パルプが含有しているので、強度を向上させることができる。
第9発明によれば、ろ水度が所定の値以上のスルホン化パルプが含有しているので、優れた分散性を発揮させつつ、取り扱い性を向上させることができる。
According to the first invention, since the sulfonated pulp that exhibits the easiness of unraveling to a predetermined value or less from the sheet-like state is contained, it is possible to exhibit excellent dispersibility even from a low water content state. can.
According to the second invention, since the sulfonated pulp having a free water content of a predetermined value or more is contained, it is possible to improve the handleability while exhibiting excellent dispersibility.
According to the third invention, excellent dispersibility can be exhibited even from a state similar to the dehydrated state.
According to the fourth and fifth inventions, since the predetermined redispersible pulp is contained, excellent dispersibility can be exhibited even in the solid state.
According to the sixth invention, excellent dispersibility can be exhibited even in a state where the water content is low.
According to the seventh invention, since the predetermined sulfonated pulp is contained in a predetermined value or more, excellent dispersibility can be appropriately exhibited.
According to the eighth invention, since the pulp for papermaking is contained, the strength can be improved.
According to the ninth invention, since the sulfonated pulp having a freeness of water of a predetermined value or more is contained, it is possible to improve the handleability while exhibiting excellent dispersibility.
以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の再分散性パルプは、パルプを構成するセルロースの水酸基の少なくとも一部がスルホ基で置換されたスルホン化パルプを含むことにより、水分が少ない状態からでも優れた分散性(水解性)を発揮させることができるようにしたことに特徴を有している。そして、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、本実施形態の再分散性パルプが含有した組成物であり、本実施形態の再分散性パルプを含有することにより、水分が少ない状態からでも優れた分散性(水解性)を発揮させることができるようにしたことに特徴を有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
The redispersible pulp of the present embodiment contains a sulfonated pulp in which at least a part of the hydroxyl groups of the cellulose constituting the pulp is substituted with a sulfo group, so that the redispersible pulp has excellent dispersibility (hydrolysis) even in a low water state. It is characterized by being able to exert. The redispersible pulp composition of the present embodiment is a composition containing the redispersible pulp of the present embodiment, and by containing the redispersible pulp of the present embodiment, even from a state of low water content. It is characterized by being able to exhibit excellent dispersibility (water-decomposability).
本実施形態の再分散性パルプとは、複数の繊維が集合した状態の集合体はもちろん、これらを構成する個々の繊維のことも意味する。つまり、本明細書において、とくに限定しないかぎり、一本の繊維状態のものも、複数の繊維が集合した集合体のものも、いずれも単に本実施形態の再分散性パルプと称する。そして、とくに限定しない場合には、複数の繊維が集合した集合体のものを本実施形態の再分散性パルプという。 The redispersible pulp of the present embodiment means not only an aggregate in a state where a plurality of fibers are aggregated, but also individual fibers constituting these aggregates. That is, unless otherwise specified in the present specification, both the one in the state of one fiber and the one in the aggregate of a plurality of fibers are simply referred to as the redispersible pulp of the present embodiment. When not particularly limited, the aggregate of a plurality of fibers is referred to as the redispersible pulp of the present embodiment.
本実施形態の再分散性パルプが水分が少ない状態で分散性を発揮するとは、後述する本実施形態の再分散性パルプ組成物の状態において、分散媒に対して分散性を発揮することを意味する。詳細は後縦するが、本実施形態の再分散性パルプが含有する再分散性パルプ組成物は、水分率が100%よりも低い状態において固形状であり、分散媒に加えれば分散性を発揮させることができるというものである。 The fact that the redispersible pulp of the present embodiment exhibits dispersibility in a state of low water content means that the redispersible pulp of the present embodiment, which will be described later, exhibits dispersibility with respect to a dispersion medium. do. Although the details are vertical, the redispersible pulp composition contained in the redispersible pulp of the present embodiment is in a solid state when the water content is lower than 100%, and exhibits dispersibility when added to a dispersion medium. It is possible to make it.
本実施形態の再分散性パルプの分散性が優れているとは、上記のごとく水分率を少なくした状態のもの(具体的には、後述する本発明の再分散性パルプ組成物)を分散媒に入れた際における、水などの分散媒に対する分散性がよいことを意味する。
ここでいう分散媒に対する分散性とは、多量の水に接触すれば接近状態にある繊維状のパルプ同士の結合がほぐれて分散媒中に完全にバラバラにばらけることはもちろん、一部のほぐれた状態の繊維同士が少量接近した状態も含む。
The excellent dispersibility of the redispersible pulp of the present embodiment means that the redispersible pulp composition of the present invention described later is used as a dispersion medium in a state where the water content is reduced as described above. It means that the dispersibility in a dispersion medium such as water is good when it is put into the water.
The dispersibility for the dispersion medium here means that when it comes into contact with a large amount of water, the bonds between the fibrous pulps that are in close contact with each other are loosened and completely separated into the dispersion medium, as well as some loosening. It also includes a state in which a small amount of fibers in the state of being in contact with each other are close to each other.
この本実施形態の再分散性パルプの分散性は、後述するスルホン化パルプの水解性の評価方法や実施例に記載の水解性試験(JIS P 4501で規定される、ほぐれやすさの試験方法)で評価することができる。詳細は後述する。 The dispersibility of the redispersible pulp of this embodiment is described in the water-decomposability evaluation method of the sulfonated pulp described later and the water-decomposability test described in Examples (the test method of easiness of loosening specified in JIS P 4501). Can be evaluated at. Details will be described later.
なお、ここでいうほぐれやすさとは、試験片の繊維同士の結合が弱くなってほぐれて小さな小片にばらける状態はもちろん、繊維が水中にバラバラにばらける状態も含まれる。つまり、本明細書において、本実施形態の再分散性パルプの分散性とは、繊維状のパルプ同士が分散媒中にバラバラにばらけることはもちろん、シート状にしたパルプの水解性と同じ意味でも用いることができる。 The ease of loosening here includes not only a state in which the bonds between the fibers of the test piece are weakened and loosened and separated into small pieces, but also a state in which the fibers are separated into water. That is, in the present specification, the dispersibility of the redispersible pulp of the present embodiment has the same meaning as the hydrolyzability of the sheet-shaped pulp as well as the fibrous pulp being separated into the dispersion medium. But it can also be used.
(本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプ)
本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプは、複数のセルロース繊維が集合した繊維状の部材であり、含まれるセルロース繊維を構成するセルロース(D−グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子)の水酸基(−OH基)の少なくとも一部が下記式(1)で示されるスルホ基でスルホン化されたものである。つまり、本実施形態の再分散性パルプ中のスルホン化パルプは、パルプを構成するセルロース繊維の水酸基の一部が、スルホ基で置換されたパルプである
(Sulfonized pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment)
The sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment is a fibrous member in which a plurality of cellulose fibers are aggregated, and the cellulose (D-glucose is β (1 → 4) glycoside) constituting the contained cellulose fibers. At least a part of the hydroxyl group (-OH group) of the bonded chain polymer) is sulfonated by the sulfo group represented by the following formula (1). That is, the sulfonated pulp in the redispersible pulp of the present embodiment is a pulp in which some of the hydroxyl groups of the cellulose fibers constituting the pulp are substituted with sulfo groups.
(−SO3−)r・Zr+ (1)
(ここで、rは、独立した1〜7の自然数であり、Zr+は、r=1のとき、水素イオン、アルカリ金属の陽イオン、1価の遷移金属イオン、アンモニウムイオン、脂肪族アンモニウムイオン、芳香族アンモニウムイオン、カチオン性高分子よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。また、r=2以上のとき、アルカリ土類金属の陽イオンまたは多価金属の陽イオン、ジアミンのようなカチオン性官能基を分子内に2以上含有する化合物よりなる群から選ばれる少なくとも1種である。)
(-SO3-) r · Zr + (1)
(Here, r is an independent natural number of 1 to 7, and Zr + is a hydrogen ion, an alkali metal cation, a monovalent transition metal ion, an ammonium ion, an aliphatic ammonium ion, when r = 1. It is at least one selected from the group consisting of aromatic ammonium ions and cationic polymers. When r = 2 or more, cations of alkaline earth metals, cations of polyvalent metals, and cations such as diamines. It is at least one selected from the group consisting of compounds containing two or more sex functional groups in the molecule.)
なお、本明細書において、スルホン化パルプ1本の繊維も、複数のスルホン化パルプの繊維が集合した集合体も、いずれも単に本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプという。そして、本明細書において、とくに限定しない場合のスルホン化パルプとは、複数のスルホン化パルプの集合体のことを称する。 In the present specification, the fibers of one sulfonated pulp and the aggregate of the fibers of a plurality of sulfonated pulps are both simply referred to as sulfonated pulps contained in the redispersible pulp of the present embodiment. In the present specification, the sulfonated pulp without particular limitation refers to an aggregate of a plurality of sulfonated pulps.
(スルホン化パルプのスルホ基導入量)
本実施形態の再分散性パルプ中のスルホン化パルプは、スルホ基が所定の範囲内となるように調整されている。スルホ基が所定の範囲内に調整されたスルホン化パルプを含有することにより、本実施形態の再分散性パルプに対して優れた水解性を付与することができる(実施例参照)。
(Amount of sulfo group introduced in sulfonated pulp)
The sulfonated pulp in the redispersible pulp of the present embodiment is adjusted so that the sulfo group is within a predetermined range. By containing the sulfonated pulp in which the sulfo group is adjusted within a predetermined range, excellent hydrolyzability can be imparted to the redispersible pulp of the present embodiment (see Examples).
例えば、スルホン化パルプ1g(固形分質量)あたりのスルホ基の導入量は、0.1mmol/gよりも高くなるように調整されている。好ましくは、0.2mmol/g以上であり、より好ましくは0.4mmol/g以上であり、さらに好ましくは0.5mmol/g以上であり、さらにより好ましくは1.0mmol/g以上である。 For example, the amount of sulfo groups introduced per 1 g (solid content mass) of sulfonated pulp is adjusted to be higher than 0.1 mmol / g. It is preferably 0.2 mmol / g or more, more preferably 0.4 mmol / g or more, still more preferably 0.5 mmol / g or more, and even more preferably 1.0 mmol / g or more.
とくに、スルホン化パルプ1g(固形分質量)あたりのスルホ基の導入量を1.0mmol/g以上とすれば、引張強度の観点で好ましい。
例えば、スルホ基の導入量が1.0mmol/g以上であれば、後述する方法で調整した本実施形態の再分散性パルプを含有する再分散性パルプ組成物によるシートが、後述する裂断長が強く、引っ張られる方向の強度が強くなるため、シートをロール状に巻き取りやすくなる。そして、このロール状に巻いたシート状の本実施形態の再分散性パルプ組成物を水に入れれば、分散媒に対して簡単に分散させることができる。
In particular, it is preferable that the amount of sulfo groups introduced per 1 g (solid content mass) of the sulfonated pulp is 1.0 mmol / g or more from the viewpoint of tensile strength.
For example, when the introduction amount of the sulfo group is 1.0 mmol / g or more, the sheet made of the redispersible pulp composition containing the redispersible pulp of the present embodiment adjusted by the method described later has a tear length described later. Is strong and the strength in the pulling direction is strong, so that the sheet can be easily wound into a roll. Then, if the redisperable pulp composition of the present embodiment in the form of a sheet rolled into a roll is put into water, it can be easily dispersed in a dispersion medium.
なお、上限値はとくに限定されないが、スルホン化パルプ1g(固形分質量)あたりのスルホ基の導入量が、9.9mmol/gに近づくほど結晶性の低下が懸念され、硫黄を導入する際のコストも増加する傾向にある。このため、上限値としては、9.9mmol/g以下が好ましく、コストの観点から5.0mmol/g以下が好ましい。 Although the upper limit is not particularly limited, there is a concern that the crystallinity will decrease as the amount of sulfo group introduced per 1 g (solid content mass) of the sulfonated pulp approaches 9.9 mmol / g, and when sulfur is introduced. Costs also tend to increase. Therefore, the upper limit value is preferably 9.9 mmol / g or less, and preferably 5.0 mmol / g or less from the viewpoint of cost.
本実施形態の再分散性パルプ中のスルホン化パルプに対するスルホ基の導入量は、スルホ基に起因する硫黄導入量で評価したり、直接的にスルホ基を測定することで評価することができる。後者の測定方法としては、例えば、後述する実施例に記載の電気伝導度測定により算出することができる。 The amount of sulfo group introduced into the sulfonated pulp in the redispersible pulp of the present embodiment can be evaluated by the amount of sulfur introduced due to the sulfo group or by directly measuring the sulfo group. As the latter measuring method, for example, it can be calculated by the electric conductivity measurement described in Examples described later.
(スルホン化パルプの水解性)
本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプは、所定のほぐれ易さ(つまり分散性(水解性))を有している。
例えば、上記測定方法におけるほぐれ易さ測定で調製したシートにおける当該試験方法におけるほぐれ易さが、15秒以下である。好ましくは14秒以下であり、より好ましくは12秒以下であり、さらに好ましくは11秒以下であり、よりさらに好ましくは10秒以下である。
本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプの分散性は、後述する実施例に記載の水解性試験(JIS P 4501で規定される、ほぐれやすさの試験方法)で評価することができる。詳細については、後述する実施例に記載に示すが、その概略を以下に示す。
(Hydrolytic property of sulfonated pulp)
The sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment has a predetermined ease of loosening (that is, dispersibility (hydrolyzability)).
For example, in the sheet prepared by the looseness measurement in the above measuring method, the looseness in the test method is 15 seconds or less. It is preferably 14 seconds or less, more preferably 12 seconds or less, still more preferably 11 seconds or less, and even more preferably 10 seconds or less.
The dispersibility of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment can be evaluated by the hydrolyzability test (test method for easiness of loosening specified in JIS P 4501) described in Examples described later. can. Details will be described in Examples described later, and the outline thereof will be shown below.
例えば、スルホン化パルプを坪量が45g/m2以上100g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmのシート状に形成して、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さ(つまり水解性)を測定する。
または、スルホン化パルプを坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmのシート状に形成して、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さ(つまり水解性)を測定する。
For example, the sulfonated pulp is formed into a sheet having a basis weight of 45 g / m 2 or more and less than 100 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, and is easily loosened (that is, hydrolyzed) in accordance with JIS P 4501. Sex) is measured.
Alternatively, the sulfonated pulp is formed into a sheet having a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, and is easily loosened (that is, hydrolyzed) in accordance with JIS P 4501. Sex) is measured.
なお、後者の方法では、下記(i)、(ii)の手順により測定するのが望ましい。
まず、(i)純水1Lを入れた1Lガラスビーカーへ回転子を入れ、回転子の回転数を600rpmに調整する。ついで、(ii)試験片を投入してから回転子の回転数が450rpmまでに回復するまでの時間を測定する。
In the latter method, it is desirable to measure by the following procedures (i) and (ii).
First, (i) a rotor is placed in a 1 L glass beaker containing 1 L of pure water, and the rotation speed of the rotor is adjusted to 600 rpm. Then, (ii) measure the time from the loading of the test piece until the rotation speed of the rotor recovers to 450 rpm.
以上のごとく、本実施形態の再分散性パルプは、上述のごとき水解性を有するスルホン化パルプが含有しているので、水分率が少ない状態であっても、優れた分散性(水解性)を発揮させることができるようになる。
また、本実施形態の再分散性パルプは、出願時の製紙分野における技術常識では想定することができない全く新しいパルプである。具体的には、出願時の製紙分野における技術常識では、製紙工程で調製されたパルプスラリーを脱水や乾燥させて水分率を低くすれば、パルプは再分散性に劣るということは当業者の間で共通した認識であり、このような脱水や乾燥した状態のパルプを水にいれても簡単には再分散させることが困難であることも当業者の間で共通した認識である。しかしながら、本実施形態の再分散性パルプは、上述したように従来のドライパルプ等と同様に水分率を低くしても、優れた再分散性(水解性)を発揮させることができるパルプであり、製紙工程において非常に優れたパルプとして用いることができる。
As described above, since the redispersible pulp of the present embodiment contains the sulfonated pulp having water solubility as described above, it has excellent dispersibility (hydrolysis) even in a state where the water content is low. You will be able to demonstrate it.
Further, the redispersible pulp of the present embodiment is a completely new pulp that cannot be assumed by the common general technical knowledge in the papermaking field at the time of filing. Specifically, according to the common technical knowledge in the papermaking field at the time of filing, it is said that if the pulp slurry prepared in the papermaking process is dehydrated or dried to reduce the water content, the pulp is inferior in redispersibility. It is a common recognition among those skilled in the art that it is difficult to easily redisperse such dehydrated or dried pulp even if it is put into water. However, the redispersible pulp of the present embodiment is a pulp capable of exhibiting excellent redispersibility (water-decomposability) even if the water content is lowered as in the case of conventional dry pulp and the like as described above. , Can be used as a very good pulp in the papermaking process.
(スルホン化パルプのろ水度)
本実施形態の再分散性パルプが含有するスルホン化パルプは、取り扱い性の観点において、所定のろ水度(フリーネス)を有するものが好ましい。
例えば、上記スルホン化パルプは、ろ水度が60mL以上であり、好ましくは100mL以上であり、より好ましくは300mL以上であり、さらに好ましくは500mL以上である。一方、ろ水度が800mLを超えるとシート等にした際の取り扱い性の低下が生じる。このため、上記スルホン化パルプは、取り扱い性の観点において、下限値を60mL以上、上限値を800mL以下とする範囲内となるように調整したものを採用するのが好ましい。
(Sulfone pulp filtrate)
The sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment preferably has a predetermined freeness from the viewpoint of handleability.
For example, the sulfonated pulp has a freeness of 60 mL or more, preferably 100 mL or more, more preferably 300 mL or more, and further preferably 500 mL or more. On the other hand, if the freeness exceeds 800 mL, the handleability when made into a sheet or the like is deteriorated. Therefore, from the viewpoint of handleability, it is preferable to use the sulfonated pulp adjusted so that the lower limit value is 60 mL or more and the upper limit value is 800 mL or less.
また、上記スルホン化パルプは、繊維の長さをとくに限定するものではない。例えば、取り扱い性を向上させる上では、スルホン化パルプの平均繊維長が2.0mm以上が好ましい。上限値はとくに限定されないが、分散性の観点からは20mm以下が好ましく、より好ましくは15mm以下、さらに好ましくは10mm以下である、さらにより好ましくは5mm以下である。
なお、平均繊維長は、後述する実施例に記載のファイバーテスターを用いた方法により測定することができる。
Further, the sulfonated pulp does not particularly limit the length of the fiber. For example, in order to improve the handleability, the average fiber length of the sulfonated pulp is preferably 2.0 mm or more. The upper limit is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 20 mm or less, more preferably 15 mm or less, still more preferably 10 mm or less, still more preferably 5 mm or less.
The average fiber length can be measured by a method using a fiber tester described in Examples described later.
(本実施形態の再分散性パルプ中のスルホン化パルプの含有割合)
本実施形態の再分散性パルプは、他のパルプ(例えば、抄紙用パルプなど)を混合してもよい。なお、抄紙用パルプとは、摩砕機で処理した機械パルプ、古紙パルプ、化学パルプ、スルホン化以外の官能基が積極的に導入された化学変性パルプなどをいう。
(Content ratio of sulfonated pulp in redispersible pulp of this embodiment)
The redispersible pulp of the present embodiment may be mixed with other pulp (for example, pulp for papermaking). The pulp for papermaking refers to mechanical pulp processed by a grinder, used paper pulp, chemical pulp, chemically modified pulp into which functional groups other than sulfonated are actively introduced, and the like.
本実施形態の再分散性パルプに含まれる上記スルホン化パルプの配合割合(含有割合)はとくに限定されない。
例えば、本実施形態の再分散性パルプが含有するスルホン化パルプの含有割合が、固形分質量%において、1質量%以上であればよく、好ましくは3質量%以上、より好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、よりさらに好ましくは70質量%以上である。
スルホン化パルプの含有割合が固形分質量%で90質量%以上の場合、本実施形態の再分散性パルプの分散性(水解性)は、スルホン化パルプのほぐれ易さの物性値と同程度の値を示す。一方、引張強度の観点では、上記スルホン化パルプの含有割合を少ない状態のものが好ましい。
なお、上記スルホン化パルプの含有割合が固形分質量%で100質量%の場合(つまり本実施形態の再分散性パルプが上記スルホン化パルプからなる場合)は、当然にスルホン化パルプの物性値と本実施形態の再分散性パルプが同一になる。
The blending ratio (content ratio) of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment is not particularly limited.
For example, the content ratio of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment may be 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, and more preferably 10% by mass or more in terms of solid content mass%. , More preferably 30% by mass or more, still more preferably 50% by mass or more, still more preferably 70% by mass or more.
When the content ratio of the sulfonated pulp is 90% by mass or more in terms of solid content, the dispersibility (water-decomposability) of the redispersible pulp of the present embodiment is about the same as the physical property value of the sulfonated pulp that is easy to loosen. Indicates a value. On the other hand, from the viewpoint of tensile strength, it is preferable that the content ratio of the sulfonated pulp is small.
When the content ratio of the sulfonated pulp is 100% by mass in terms of solid content (that is, when the redispersible pulp of the present embodiment is made of the sulfonated pulp), it is naturally the physical property value of the sulfonated pulp. The redispersible pulp of this embodiment becomes the same.
なお、固形分質量%は、下記式により算出した。式中の「固形分質量(g)」の詳細は後述する。
固形分質量%=(固形分質量(g)/測定時における全体の質量(g))×100
The solid content mass% was calculated by the following formula. The details of the "solid content mass (g)" in the formula will be described later.
Solid mass% = (solid mass (g) / total mass at the time of measurement (g)) × 100
(本実施形態の再分散性パルプ組成物について)
つぎに、本実施形態の再分散性パルプ組成物について説明する。
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上述したように本実施形態の再分散性パルプを含有した固形状の組成物である。
具体的には、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、水分率が100%よりも低い固形状のものであり、例えば、繊維状、綿状、塊状、ブロック状、粒状、粉状、シート状、蝋状、スポンジ状、ゲル状、ペースト状、クリーム状などの固形状の組成物である。
(Regarding the redispersible pulp composition of this embodiment)
Next, the redispersible pulp composition of the present embodiment will be described.
The redispersible pulp composition of the present embodiment is a solid composition containing the redispersible pulp of the present embodiment as described above.
Specifically, the redispersible pulp composition of the present embodiment is in the form of a solid having a water content of less than 100%, and is, for example, fibrous, cottony, lumpy, blocky, granular, powdery. It is a solid composition such as a sheet, a wax, a sponge, a gel, a paste, and a cream.
ここで、ゲル状とは、一般的な弾力性のある半固体状のものを意味し、固形成分を含む水などの分散媒が流動性を失い固形状になった状態をいい、又は液体に固形成分を加えることで非流体の状態になったものをいう。 Here, the gel state means a general elastic semi-solid state, and means a state in which a dispersion medium such as water containing a solid component loses fluidity and becomes a solid state, or becomes a liquid. It is in a non-fluid state by adding a solid component.
また、例えば、シート状に形成する場合には、坪量(g/m2)が40g/m2以上1500g/m2となるように調製でき、厚みが0.05mm(50μm)以上5mm以下となるように調製することができる。なお、シートにおける密度(g/cm3)は、坪量(g/m2)を(厚み(mm)×1000)で除することにより算出することができる。また、厚みがμm単位の場合には、各シートにおける密度(g/cm3)は、坪量(g/m2)を厚み(μm)で除することにより算出することができる。 Further, for example, when it is formed into a sheet shape, it can be adjusted so that the basis weight (g / m 2 ) is 40 g / m 2 or more and 1500 g / m 2 and the thickness is 0.05 mm (50 μm) or more and 5 mm or less. Can be prepared to be. The density (g / cm 3 ) in the sheet can be calculated by dividing the basis weight (g / m 2 ) by (thickness (mm) × 1000). When the thickness is in units of μm, the density (g / cm 3 ) in each sheet can be calculated by dividing the basis weight (g / m 2 ) by the thickness (μm).
(再分散性パルプ組成物の水分率)
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上述したように固形状のものであり、水分率が100%よりも低いものであればとくに限定されない。
例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、固形の状態における水分率が、100%よりも低く、好ましくは97%以下であり、より好ましくは95%以下であり、さらに好ましくは90%以下であり、よりさらに好ましくは80%以下である。
なお、本実施形態の再分散性パルプ組成物の水分率の下限値は、絶乾状態でなければ、とくに限定されない。例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、乾燥機等を用いて水分率を10%以下に調製してもよく、2〜3%程度にしたものであってもよく、水分率が1%のものであってもよい。
したがって、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、固形の状態における水分率が0%よりも高く、97%以下である。好ましくは0.5%〜95%であり、より好ましくは0.5%〜90%であり、さらに好ましくは0.5%〜85%であり、よりさらに好ましく0.5%〜80%であり、さらに好ましくは0.5%〜70%であり、さらに好ましくは0.5%〜60%である。
例えば、ゲル状、ペースト状、クリーム状の本実施形態の再分散性パルプ組成物の水分率は、50質量%〜97質量%である。また、例えば、繊維状、綿状、塊状、ブロック状、粒状、粉状、シート状、蝋状、スポンジ状の本実施形態の再分散性パルプ組成物の水分率は、0.5質量%〜60質量%である。
(Moisture content of redispersible pulp composition)
The redispersible pulp composition of the present embodiment is solid as described above, and is not particularly limited as long as the water content is lower than 100%.
For example, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a moisture content in a solid state of less than 100%, preferably 97% or less, more preferably 95% or less, still more preferably 90%. It is less than or equal to, and more preferably 80% or less.
The lower limit of the water content of the redispersible pulp composition of the present embodiment is not particularly limited unless it is in an absolutely dry state. For example, the redispersible pulp composition of the present embodiment may be prepared to have a moisture content of 10% or less using a dryer or the like, or may be adjusted to about 2 to 3%, and has a moisture content of about 2 to 3%. It may be 1%.
Therefore, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a water content of more than 0% and 97% or less in the solid state. It is preferably 0.5% to 95%, more preferably 0.5% to 90%, still more preferably 0.5% to 85%, and even more preferably 0.5% to 80%. , More preferably 0.5% to 70%, still more preferably 0.5% to 60%.
For example, the water content of the redispersible pulp composition of the present embodiment in the form of gel, paste or cream is 50% by mass to 97% by mass. Further, for example, the water content of the redispersible pulp composition of the present embodiment, which is fibrous, cotton-like, lump-like, block-like, granular, powder-like, sheet-like, wax-like, or sponge-like, is 0.5% by mass or more. It is 60% by mass.
なお、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、水分率が低ければ、運搬性、保管性、固形分濃度の均一性(品質安定性)、防カビ性、耐腐敗性、繊維分解抑制(加水分解抑制)などを向上させることができるという利点が得られる。一方、水分率が高ければ、液体への分散性向上、液体への分散時間短縮(作業性)などを向上させることができるという利点が得られる。
例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物が、繊維状、綿状、塊状、ブロック状、シート状、粒状、粉状、スポンジ状または蝋状の状態において、水分率が0.5質量%以上、60質量%以下とすれば、優れた分散性を発揮させつつ、取り扱い性を向上させることができる。
If the water content of the redispersible pulp composition of the present embodiment is low, the redisperable pulp composition has transportability, storability, uniformity of solid content concentration (quality stability), antifungal property, putrefaction resistance, and suppression of fiber decomposition ( The advantage of being able to improve (inhibition of hydrolysis) and the like can be obtained. On the other hand, if the water content is high, there are advantages that the dispersibility in the liquid can be improved, the dispersion time in the liquid can be shortened (workability), and the like.
For example, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a water content of 0.5% by mass in a fibrous, cottony, lumpy, blocky, sheety, granular, powdery, sponge-like or waxy state. As described above, when it is 60% by mass or less, the handleability can be improved while exhibiting excellent dispersibility.
本明細書における絶乾状態とは、水分率がほぼない0.4%以下の状態のものをいう。この絶乾にする方法としては、例えば、塩化カルシウムや五酸化二リンなどの乾燥剤を入れたデシケータ等で減圧して乾燥する方法が挙げられる。言い換えれば、このような絶乾状態にする乾燥方法を用いない方法で乾燥すれば、水分率が低い本実施形態の再分散性パルプ組成物を得ることが可能である。 The term "absolutely dry state" as used herein means a state in which the moisture content is approximately 0.4% or less. Examples of the method for making this absolute dry include a method of depressurizing and drying with a desiccator containing a desiccant such as calcium chloride or diphosphorus pentoxide. In other words, it is possible to obtain the redispersible pulp composition of the present embodiment having a low water content by drying by a method that does not use such a drying method for making an absolute dry state.
本明細書における水分率は、測定試料全体に占める水分の割合を意味し、下記式を用いて算出される。詳細な測定方法は実施例に記載する。
水分率(%)=100−(試料の固形分質量(g)/水分率測定時における試料(g))×100={(水分率測定時における試料(g)−試料における固形分質量(g))/水分率測定時における試料(g)}×100
The water content in the present specification means the ratio of water content to the entire measurement sample, and is calculated using the following formula. The detailed measurement method is described in Examples.
Moisture content (%) = 100- (sample solid content mass (g) / sample (g) at the time of water content measurement) × 100 = {(sample (g) at the time of water content measurement-solid content mass (g) at the sample )) / Sample at the time of water content measurement (g)} × 100
上記式中の試料における固形分質量(g)とは、試料の乾燥重量をいう。
具体的には、乾燥機等を用いて試料を105℃で乾燥させて恒量となるように調整された乾燥重量をいう。詳細は実施例の記載に示す。
例えば、再分散性パルプ組成物を乾燥機に入れ、所定の乾燥条件(例えば、温度105℃、2時間)で乾燥して測定することにより、再分散性パルプから水分が除去された後の乾燥したものの重量を算出することができる。
また、恒量とは、処理施設内における雰囲気中の水分と原料中の水分が見かけ上出入りしなくなる状態のことを意味する。具体的には、一定時間(例えば2時間)乾燥させたのち、連続して測定した2回の重量の変化量が乾燥開始時の重量に対して1%以内となった状態を意味する(ただし、2回目の重量の測定は1回目に要した乾燥時間の半分以上とする)。
The solid content mass (g) in the sample in the above formula means the dry weight of the sample.
Specifically, it refers to a dry weight adjusted to be constant by drying a sample at 105 ° C. using a dryer or the like. Details are shown in the description of the examples.
For example, the redispersible pulp composition is placed in a dryer, dried under predetermined drying conditions (for example,
Further, the constant amount means a state in which the moisture in the atmosphere and the moisture in the raw material in the treatment facility apparently do not enter and exit. Specifically, it means that after drying for a certain period of time (for example, 2 hours), the amount of change in the weight measured twice in succession is within 1% of the weight at the start of drying (however). Second, the second weight measurement shall be at least half of the drying time required for the first time).
(再分散性パルプ組成物の分散性(水解性))
本実施形態の再分散性パルプ組成物の分散性が優れているとは、上述した本実施形態の再分散性パルプに含有するスルホン化パルプと同様に、水分率が少ない状態のものを分散媒に入れた際における、分散媒に対する分散性がよいことを意味する。つまり、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、所定のほぐれ易さ(つまり分散性(水解性))を有している。
具体的には、上述したスルホン化パルプの分散性(水解性)と同様に、まず、後述する実施例に記載の方法(JIS P 8222に準拠した方法)によりシートを調製する。ついで、このシートのほぐれ易さ(つまり分散性)は、後述する実施例に記載の水解性試験法(JIS P 4501に準拠した測定方法に準拠した試験法)を用いて評価することができる。
(Dispersibility of redispersible pulp composition (hydrolyzability))
The excellent dispersibility of the redispersible pulp composition of the present embodiment means that, like the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment described above, a dispersion medium having a low water content is used. It means that the dispersibility with respect to the dispersion medium is good when it is put into. That is, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a predetermined ease of loosening (that is, dispersibility (hydrolyzability)).
Specifically, similarly to the dispersibility (hydrolyzability) of the sulfonated pulp described above, first, a sheet is prepared by the method described in Examples described later (method according to JIS P 8222). Then, the ease of loosening (that is, dispersibility) of this sheet can be evaluated by using the hydrolyzability test method (test method based on the measurement method based on JIS P 4501) described in Examples described later.
例えば、再分散性パルプ組成物の分散性は、上記測定方法におけるほぐれ易さ測定で調製したシートの水解性が100秒以下であれば、優れた分散性(つまり水解性)を有すると認定することができる。より具体的には、本実施形態の再分散性パルプ組成物の分散性は、上記シートの水解性の値が100秒以下であればよく、好ましくは90秒以下であり、さらに好ましくは80秒以下であり、さらに好ましくは70秒以下であり、よりさらに好ましく50秒以下であり、さらに好ましくは30秒以下であり、さらに好ましく20秒以下であり、さらに好ましくは10秒以下である。 For example, the dispersibility of the redispersible pulp composition is determined to have excellent dispersibility (that is, water decomposability) if the hydrolyzability of the sheet prepared by the looseness measurement in the above measurement method is 100 seconds or less. be able to. More specifically, the dispersibility of the redispersible pulp composition of the present embodiment may be as long as the water-decomposability value of the sheet is 100 seconds or less, preferably 90 seconds or less, and more preferably 80 seconds. It is more preferably 70 seconds or less, still more preferably 50 seconds or less, still more preferably 30 seconds or less, still more preferably 20 seconds or less, still more preferably 10 seconds or less.
なお、ここでいうほぐれやすさとは、上述したスルホン化パルプと同様である The ease of loosening here is the same as that of the above-mentioned sulfonated pulp.
以上のごとく、上述した分散性を有する本実施形態の再分散性パルプを含有することにより、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、水分率が少ない固形状の状態であっても、優れた分散性(水解性)を発揮させることができるようになる。 As described above, by containing the redispersible pulp of the present embodiment having the above-mentioned dispersibility, the redispersible pulp composition of the present embodiment is excellent even in a solid state having a low water content. It will be possible to exert a good dispersibility (water-decomposability).
このため、本実施形態の再分散性パルプ組成物を製紙工程における従来のドライパルプやウェットパルプと同様に乾燥や脱水した状態のものを水にいれて撹拌すれば、従来のドライパルプ等と比べて容易に分散させることができる。
しかも、従来のドライパルプ等を機械的に分散させる場合と比べて塊状のダマの発生を抑制することができる。つまり、従来のドライパルプ等を再分散させる際に要するエネルギーを低減することができるので、かかる工程における二酸化炭素排出量を抑制することができる。しかも分散性を向上させるための添加剤なども使用も抑制することができる。さらに、得られるパルプスラリーは、従来のドライパルプ等を再分散させたものよりも品質の高いパルプスラリーを調製することができる。
このため、本実施形態の再分散性パルプ組成物を製紙工程における抄紙工程に用いれば、経済的にも品質的にも優れた製紙を作製することができる。
Therefore, if the redispersible pulp composition of the present embodiment is mixed with water in a dried or dehydrated state in the same manner as the conventional dry pulp or wet pulp in the papermaking process, it will be compared with the conventional dry pulp or the like. Can be easily dispersed.
Moreover, it is possible to suppress the generation of lumpy lumps as compared with the case where conventional dry pulp or the like is mechanically dispersed. That is, since the energy required for redispersing the conventional dry pulp or the like can be reduced, the amount of carbon dioxide emitted in such a step can be suppressed. Moreover, the use of additives and the like for improving dispersibility can be suppressed. Further, as the obtained pulp slurry, it is possible to prepare a pulp slurry having a higher quality than that obtained by redispersing conventional dry pulp or the like.
Therefore, if the redispersible pulp composition of the present embodiment is used in the papermaking process in the papermaking process, it is possible to produce papermaking that is economically and excellent in quality.
また、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上述したように出願時の製紙分野における技術常識では想定することができない全く新しいパルプである本実施形態の再分散性パルプを含有したものである。
このため、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上述したように従来のドライパルプ等と同様に水分率を低くしても、優れた再分散性(水解性)を発揮させることができる組成物であり、製紙工程において非常に優れたパルプ組成物として用いることができる。
Further, as described above, the redispersible pulp composition of the present embodiment contains the redispersible pulp of the present embodiment, which is a completely new pulp that cannot be assumed by the common general technical knowledge in the papermaking field at the time of filing. be.
Therefore, as described above, the redispersible pulp composition of the present embodiment can exhibit excellent redispersibility (water-decomposability) even if the water content is lowered as in the case of conventional dry pulp and the like. It is a composition and can be used as a very excellent pulp composition in the papermaking process.
(再分散性パルプ組成物のろ水度(フリーネス))
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、取り扱い性の観点において、所定のろ水度(フリーネス)を有するものが好ましい。
例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、ろ水度が60mL以上であり、好ましくは100mL以上であり、より好ましくは300mL以上であり、さらに好ましくは500mL以上である。ろ水度を低くすれば、繊維同士の絡み合いを向上させることができるのでシート状などの集合体にした際の強度を向上させることができる。またろ水度を低くすれば、表面の光沢性を向上させることができる。その逆に、ろ水度を高くすれば生産性を向上させることができる。一方、ろ水度が800mLを超えるとシート等にした際の取り扱い性が低下する傾向にある。
このため、本実施の再分散性パルプは、取り扱い性の観点において、下限値を60mL以上、上限値を800mL以下とする範囲内となるように調整したものを採用するのが好ましい。
なお、本明細書のろ水度(フリーネス)は、上述したスルホン化パルプと同様に実施例に記載の測定方法(JIS 8121−2(2012)に準拠する測定方法)を用いて算出される。
(Freeness of redispersible pulp composition)
The redispersible pulp composition of the present embodiment preferably has a predetermined freeness from the viewpoint of handleability.
For example, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a freeness of 60 mL or more, preferably 100 mL or more, more preferably 300 mL or more, and further preferably 500 mL or more. If the degree of water permeability is lowered, the entanglement of the fibers can be improved, so that the strength of the aggregate such as a sheet can be improved. Further, if the water solubility is lowered, the glossiness of the surface can be improved. On the contrary, the productivity can be improved by increasing the free water content. On the other hand, when the freeness exceeds 800 mL, the handleability when made into a sheet or the like tends to deteriorate.
Therefore, from the viewpoint of handleability, it is preferable to use the redispersible pulp of this embodiment adjusted so that the lower limit value is 60 mL or more and the upper limit value is 800 mL or less.
The freeness of the present specification is calculated by using the measuring method described in Examples (measurement method according to JIS 811-2 (2012)) in the same manner as the above-mentioned sulfonated pulp.
本実施形態の再分散性パルプ組成物に含まれるパルプの繊維の長さはとくに限定されない。
例えば、取り扱い性を向上させる上では、本実施形態の再分散性パルプ組成物中のパルプの平均繊維長が0.2mm以上が好ましい。下限値としては、繊維同士の絡み合いにより組成物の強度が向上する観点からは0.5mm以上が好ましく、より好ましくは1.0mm以上であり、さらに好ましくは1.5mm以上であり、さらにより好ましくは2.0mm以上である。上限値はとくに限定されないが、分散性の観点からは20mm以下が好ましく、より好ましくは15mm以下、さらに好ましくは10mm以下である、さらにより好ましくは5mm以下である。
なお、平均繊維長は、後述する実施例に記載のファイバーテスターを用いた方法や、光学顕微鏡観察により測定することができる。
The length of the pulp fibers contained in the redispersible pulp composition of the present embodiment is not particularly limited.
For example, in order to improve the handleability, the average fiber length of the pulp in the redispersible pulp composition of the present embodiment is preferably 0.2 mm or more. The lower limit is preferably 0.5 mm or more, more preferably 1.0 mm or more, still more preferably 1.5 mm or more, still more preferably, from the viewpoint of improving the strength of the composition due to the entanglement of the fibers. Is 2.0 mm or more. The upper limit is not particularly limited, but from the viewpoint of dispersibility, it is preferably 20 mm or less, more preferably 15 mm or less, still more preferably 10 mm or less, still more preferably 5 mm or less.
The average fiber length can be measured by a method using a fiber tester described in Examples described later or by observation with an optical microscope.
(本実施形態の再分散性パルプ組成物中のスルホン化パルプの含有割合)
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上述したスルホン化パルプの含有割合が、固形分質量%において、3質量%以上が好ましい。つまり、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、固形状であり、水分を含有しつつ、上述したスルホン化パルプの含有率が上記値以上となるように調整されていれば、上記形状を維持しつつ優れた分散性を適切に発揮させることができる。なお、「固形分質量%」の算出式は、上述した式と同じである。
(Content ratio of sulfonated pulp in the redispersible pulp composition of the present embodiment)
In the redispersible pulp composition of the present embodiment, the content ratio of the above-mentioned sulfonated pulp is preferably 3% by mass or more in terms of solid content mass%. That is, if the redispersible pulp composition of the present embodiment is in a solid state and is adjusted so that the content of the sulfonated pulp described above is equal to or higher than the above value while containing water, the above-mentioned shape can be obtained. It is possible to appropriately exert excellent dispersibility while maintaining it. The formula for calculating "solid content mass%" is the same as the above-mentioned formula.
本実施形態の再分散性パルプ組成物中の上述したスルホン化パルプの含有割合は、固形分質量において、3質量%以上であればとくに限定されない。例えば、スルホン化パルプの含有割合は、固形分質量%で3質量%以上であり、好ましくは5質量%以上であり、より好ましくは10質量%である。 The content ratio of the above-mentioned sulfonated pulp in the redispersible pulp composition of the present embodiment is not particularly limited as long as it is 3% by mass or more in terms of solid content mass. For example, the content ratio of the sulfonated pulp is 3% by mass or more in terms of solid content mass%, preferably 5% by mass or more, and more preferably 10% by mass.
なお、上記スルホン化パルプの含有割合が、固形分質量%において、100質量%の場合(つまり本実施形態の再分散性パルプ組成物が上記スルホン化パルプからなる場合)は、スルホン化パルプにより形成されたシートが本実施形態の再分散性パルプ組成物のシートに相当する。 When the content ratio of the sulfonated pulp is 100% by mass in terms of solid content mass% (that is, when the redispersible pulp composition of the present embodiment is made of the sulfonated pulp), it is formed by the sulfonated pulp. The resulting sheet corresponds to the sheet of the redispersible pulp composition of the present embodiment.
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、上記のごときスルホン化パルプのみからなる場合であってもよいし、他のパルプ(例えば、上述した抄紙用パルプなど)と混合したものであってもよい。
本実施形態の再分散性パルプ組成物に含まれる抄紙用パルプなどの他のパルプの含有割合は、とくに限定されない。
例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物中における他のパルプの含有割合が、上記スルホン化パルプの固形分100質量部に対して、1質量部以上、900質量部以下となるように調整することができる。
なお、他のパルプの含有割合の下限値は、上記スルホン化パルプの固形分100質量部に対して、1質量部以上であればとくに限定されない。例えば、10質量部以上であり、好ましくは40質量部以上、より好ましくは100質量部以上、さらにより好ましくは200質量部以上、よりさらに好ましくは500質量部以上である。
The redispersible pulp composition of the present embodiment may consist only of sulfonated pulp as described above, or may be mixed with other pulp (for example, the above-mentioned papermaking pulp). good.
The content ratio of other pulp such as papermaking pulp contained in the redispersible pulp composition of the present embodiment is not particularly limited.
For example, the content ratio of other pulp in the redispersible pulp composition of the present embodiment is adjusted to be 1 part by mass or more and 900 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid content of the sulfonated pulp. can do.
The lower limit of the content ratio of the other pulp is not particularly limited as long as it is 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the solid content of the sulfonated pulp. For example, it is 10 parts by mass or more, preferably 40 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass or more, still more preferably 200 parts by mass or more, still more preferably 500 parts by mass or more.
本実施形態の再分散性パルプ組成物は、当該再分散性パルプ組成物の水分率の状態に応じて所定の物性を有する上記スルホン化パルプを含有するように調整してもよい。 The redispersible pulp composition of the present embodiment may be adjusted to contain the sulfonated pulp having predetermined physical properties according to the state of the water content of the redispersible pulp composition.
例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物の水分率が数十%〜80%程度の場合、含有するスルホン化パルプは、以下のような特性を有するものが好ましい。この場合、プレス機などで脱水処理して成形した状態の本実施形態の再分散性パルプ組成物であっても優れた分散性を適切に発揮させることができる。
上記水分率である本実施形態の再分散性パルプ組成物に含有される上記スルホン化パルプは、後述する実施例に記載の方法(JIS P 8222に準拠した方法)で調製されたシートにおける水分率が所定の範囲内であり、かかるシートの水解性が上述した範囲内のものである。
シートにおける水分率とは、スルホン化パルプのほぐれ易さ測定におけるシートの水分率のことをいい、例えば、30%以上70%以下のものが好ましく、より好ましくは40%以上60%以下である。
For example, when the water content of the redispersible pulp composition of the present embodiment is about several tens to 80%, the sulfonated pulp contained thereof is preferably one having the following characteristics. In this case, even the redispersible pulp composition of the present embodiment, which has been dehydrated and molded by a press or the like, can appropriately exhibit excellent dispersibility.
The sulfonated pulp contained in the redispersible pulp composition of the present embodiment having the moisture content is the moisture content in a sheet prepared by the method described in Examples described later (method according to JIS P 8222). Is within a predetermined range, and the hydrolyzability of the sheet is within the above-mentioned range.
The moisture content in the sheet refers to the moisture content of the sheet in measuring the easiness of loosening of the sulfonated pulp. For example, the moisture content of the sheet is preferably 30% or more and 70% or less, and more preferably 40% or more and 60% or less.
なお、本実施形態の再分散性パルプ組成物の水分率が数十%〜80%程度のものとしては、例えば、フィルタープレス装置やベルトプレス機、スクリュープレス装置や単なるプレス機、ディスクフィルターやディスクシックナー等のようなディスク型脱水・濃縮機、ドラムスクリーン等のようなドラム型脱水・濃縮機などで脱水処理して成形した状態のものを挙げることができる。 The redisperable pulp composition of the present embodiment has a water content of about several tens of percent to 80%, for example, a filter press device, a belt press machine, a screw press device, a simple press machine, a disc filter, or a disc. Examples thereof include those in a state of being dehydrated and molded by a disk-type dehydration / concentrator such as a thickener, a drum-type dehydration / concentrator such as a drum screen, or the like.
また、例えば、本実施形態の再分散性パルプ組成物は、水分率が乾燥状態に近い状態(水分率が0%よりも高く〜数十%程度、つまり絶乾状態のものを除いた乾燥状態のもの)の場合、含有するスルホン化パルプは、以下のような特性を有するものが好ましい。この場合、乾燥機等で乾燥処理した状態の本実施形態の再分散性パルプ組成物であっても優れた分散性を適切に発揮させることができる。
上記水分率である本実施形態の再分散性パルプ組成物に含有される上記スルホン化パルプは、後述する実施例に記載の方法(JIS P 8222に準拠した方法)で調製されたシートにおける水分率が所定の範囲内であり、かかるシートの水解性が上述した範囲内のものである。
シートにおける水分率とは、スルホン化パルプのほぐれ易さ測定におけるシートの水分率のことをいい、例えば、20%以下となるものが好ましく、より好ましくは15%以下であり、さらに好ましくは10%以下であり、さらにより好ましくは5%以下である。
Further, for example, the redispersible pulp composition of the present embodiment has a moisture content close to a dry state (a moisture content higher than 0% to several tens of percent, that is, a dry state excluding those in an absolutely dry state). ), The sulfonated pulp contained is preferably one having the following characteristics. In this case, even the redispersible pulp composition of the present embodiment, which has been dried by a dryer or the like, can appropriately exhibit excellent dispersibility.
The sulfonated pulp contained in the redispersible pulp composition of the present embodiment having the moisture content is the moisture content in a sheet prepared by the method described in Examples described later (method according to JIS P 8222). Is within a predetermined range, and the hydrolyzability of the sheet is within the above-mentioned range.
The moisture content in the sheet refers to the moisture content of the sheet in measuring the easiness of loosening of the sulfonated pulp, for example, it is preferably 20% or less, more preferably 15% or less, still more preferably 10%. It is less than or equal to, and even more preferably 5% or less.
(スルホン化パルプの製造方法)
本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプの製造方法は、以下に示す製法(スルホン化パルプ製法)により製造することができるが、かかる製法に限定されない。
(Manufacturing method of sulfonated pulp)
The method for producing the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment can be produced by the following production method (sulfonated pulp production method), but is not limited to such a production method.
図1に示すように、このスルホン化パルプ製法の概略は、セルロースを含む繊維原料(例えば木材パルプなど)を化学処理工程に供することによって本実施形態の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプ(以下、単にスルホン化パルプという)を製造する方法である。 As shown in FIG. 1, the outline of this sulfonated pulp manufacturing method is that the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present embodiment by subjecting a fiber raw material containing cellulose (for example, wood pulp) to a chemical treatment step (for example, wood pulp). Hereinafter, it is a method for producing (simply referred to as sulfonated pulp).
図1に示すように、この化学処理工程は、供給された繊維原料を反応液に接触(接触工程S1)させた後、加熱反応(反応工程S2)に供してセルロースの水酸基をスルホン化させるという方法である。
本明細書において、繊維原料とは、セルロース分子を含む繊維状のパルプなどをいう。パルプとは、複数のセルロース繊維が集合した繊維状の部材である。このセルロース繊維は、複数の微細繊維(例えば、ミクロフィブリル等)が集合したものである。そして、この微細繊維とは、D−グルコースがβ(1→4)グリコシド結合した鎖状の高分子であるセルロース分子(以下、単にセルロースということもある)が複数集合したものである。
As shown in FIG. 1, in this chemical treatment step, the supplied fiber raw material is brought into contact with the reaction solution (contact step S1) and then subjected to a heating reaction (reaction step S2) to sulfonate the hydroxyl group of cellulose. The method.
In the present specification, the fiber raw material refers to fibrous pulp or the like containing cellulose molecules. Pulp is a fibrous member in which a plurality of cellulose fibers are aggregated. This cellulose fiber is a collection of a plurality of fine fibers (for example, microfibrils and the like). The fine fibers are a collection of a plurality of cellulose molecules (hereinafter, may be simply referred to as cellulose) which are chain polymers in which D-glucose is β (1 → 4) glycosidic bonded.
なお、用いられる繊維原料は、事前に洗浄することが好ましい。例えば、200メッシュもしくは235メッシュのふるい上で水を使ってろ過脱水することで、微細繊維やゴミをふるい落とすことができ、製造時の取扱性が向上するため望ましい。言い換えれば、200メッシュや235メッシュの残渣となり得るサイズのセルロース繊維が集合した繊維がパルプである。繊維原料については詳細を後述する。 The fiber raw material used is preferably washed in advance. For example, it is desirable to filter and dehydrate using water on a sieve of 200 mesh or 235 mesh because fine fibers and dust can be eliminated and the handleability at the time of manufacturing is improved. In other words, pulp is an aggregate of cellulose fibers having a size that can be a residue of 200 mesh or 235 mesh. The details of the fiber raw material will be described later.
化学処理工程は、上述したようにパルプ等のセルロースを含む繊維原料のセルロース繊維に対してスルホ基を有するスルホン化剤であるスルファミン酸と尿素を接触させる接触工程S1と、この接触工程S1後のパルプに含まれるセルロース繊維の水酸基の少なくとも一部にスルホ基を置換導入する反応工程S2とを含んでいる。以下、各工程を順に説明する。 As described above, the chemical treatment step includes a contact step S1 in which sulfamic acid, which is a sulfating agent having a sulfo group, and urea are brought into contact with cellulose fibers of a fiber raw material containing cellulose such as pulp, and a contact step S1 after the contact step S1. It includes a reaction step S2 in which a sulfo group is substituted and introduced into at least a part of the hydroxyl group of the cellulose fiber contained in the pulp. Hereinafter, each step will be described in order.
(接触工程S1)
接触工程S1は、セルロースを含む繊維原料に対してスルファミン酸と尿素を接触させる工程である。この接触工程S1は、上記接触を起こさせることができる方法であれば、とくに限定されない。
例えば、スルファミン酸と尿素を溶媒に溶解させた反応液に繊維原料(例えば、木材パルプ)を浸漬等して反応液を繊維原料に含浸させてもよいし、繊維原料に対してかかる反応液を塗布してもよいし、繊維原料に対してスルファミン酸と尿素をそれぞれ別々に塗布したり、含浸させたり、スプレー噴霧してもよい。例えば、反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に反応液を含浸させる方法を採用すれば、均質にスルファミン酸と尿素を繊維原料に対して接触させ易いという利点が得られる。
(Contact step S1)
The contact step S1 is a step of bringing sulfamic acid and urea into contact with a fiber raw material containing cellulose. The contact step S1 is not particularly limited as long as it is a method capable of causing the contact.
For example, the fiber raw material (for example, wood pulp) may be immersed in a reaction solution in which sulfamic acid and urea are dissolved in a solvent to impregnate the fiber raw material with the reaction solution, or the reaction solution may be applied to the fiber raw material. It may be applied, or the fiber raw material may be individually coated with sulfamic acid and urea, impregnated, or spray-sprayed. For example, if a method of immersing the fiber raw material in the reaction solution and impregnating the fiber raw material with the reaction solution is adopted, there is an advantage that sulfamic acid and urea can be uniformly brought into contact with the fiber raw material.
なお、スルファミン酸と尿素を溶解させる溶媒は特に限定されない。例えば、水(イオン交換水や蒸留水等の純水はもちろんのこと水道水等を含む)のみの場合のほか、エタノールやメタノール、酢酸、ギ酸、2‐プロパノール、ニトロメタン、アンモニア水のようなプロトン性極性溶媒や、アセトンや、酢酸エチル、テトラヒドロフラン(THF)、ジメチルホルムアミド(DMF)、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルスルフィド(DMS)、ジメチルアセトアミド(DMA)等の非プロトン性極性溶媒や、ジエチルエーテルや、ベンゼン、トルエン、ヘキサン、クロロホルム、1,4−ジオキサン等の非極性溶媒などを挙げることができ、これらを単体で使用してもよいし、2種以上を混合したものを使用してもよい。特に、スルファミン酸と尿素を溶かしやすい観点から、水が好ましい。 The solvent that dissolves sulfamic acid and urea is not particularly limited. For example, in the case of only water (including pure water such as ion-exchanged water and distilled water, as well as tap water, etc.), protons such as ethanol, methanol, acetic acid, polar acid, 2-propanol, nitromethane, and ammonia water. Polar protic solvents, aprotic polar solvents such as acetone, ethyl acetate, tetrahydrofuran (THF), dimethylformamide (DMF), acetonitrile, dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylsulfide (DMS), dimethylacetamide (DMA), etc. Non-polar solvents such as diethyl ether, benzene, toluene, hexane, chloroform, 1,4-dioxane and the like can be mentioned, and these may be used alone or a mixture of two or more thereof may be used. May be. In particular, water is preferable from the viewpoint of easily dissolving sulfamic acid and urea.
(反応液の混合比)
反応液に繊維原料を浸漬させて繊維原料に対して反応液を含浸させる方法を採用する場合、反応液に含まれるスルファミン酸と尿素の混合比は、とくに限定されない。例えば、後述する実施例に記載の混合比にすることができる。
例えば、スルホン化剤と尿素または/およびその誘導体は、濃度比(g/L)において、4:1(1:0.25)、2:1(1:0.5)、1:1、2:3(1:1.5)、1:2.5となるように調整することができる。
(Mixing ratio of reaction solution)
When a method of immersing the fiber raw material in the reaction solution and impregnating the fiber raw material with the reaction solution is adopted, the mixing ratio of sulfamic acid and urea contained in the reaction solution is not particularly limited. For example, the mixing ratio described in Examples described later can be used.
For example, the sulfonate and urea or / and its derivatives are in a concentration ratio (g / L) of 4: 1 (1: 0.25), 2: 1 (1: 0.5), 1: 1, 2 It can be adjusted to be: 3 (1: 1.5) and 1: 2.5.
(反応液の接触量)
繊維原料に接触させる反応液の量は、繊維原料に対して反応液中のスルファミン酸と尿素が所定の割合となるように接触させる。
例えば、反応液と繊維原料を接触させた状態において、反応液に含まれるスルホン化剤が、繊維原料の乾燥重量100重量部に対して、1重量部〜20,000重量部であり、反応液に含まれる尿素または/およびその誘導体が、繊維原料の乾燥重量100重量部に対して、1重量部〜100,000重量部となるように調製することができる。
(Contact amount of reaction solution)
The amount of the reaction solution to be brought into contact with the fiber raw material is such that sulfamic acid and urea in the reaction solution are brought into contact with the fiber raw material in a predetermined ratio.
For example, in a state where the reaction solution is in contact with the fiber raw material, the sulfonate contained in the reaction solution is 1 part by weight to 20,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry weight of the fiber raw material, and the reaction solution. The urea or / and its derivative contained in the above can be prepared to be 1 part by weight to 100,000 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the dry weight of the fiber raw material.
(反応工程S2)
上記のごとく接触工程S1で調製された反応液を含浸させた繊維原料は、次工程の反応工程S2へ供給される。
この反応工程S2は、接触工程S1から供給された繊維原料に含まれるセルロース繊維と、スルファミン酸と、尿素とを反応させて、セルロース繊維中のセルロース水酸基に対してスルファミン酸のスルホ基を置換させて、繊維原料に含まれるセルロース繊維にスルホ基を導入する工程である。つまり、この反応工程S2は、反応液を含浸した繊維原料に含まれるセルロース繊維中のセルロース水酸基にスルホ基を置換するスルホン化反応を行う工程である。
(Reaction step S2)
The fiber raw material impregnated with the reaction solution prepared in the contact step S1 as described above is supplied to the reaction step S2 in the next step.
In this reaction step S2, the cellulose fiber contained in the fiber raw material supplied from the contact step S1 is reacted with sulfamic acid and urea to replace the sulfo group of sulfamic acid with the cellulose hydroxyl group in the cellulose fiber. This is a step of introducing a sulfo group into the cellulose fiber contained in the fiber raw material. That is, this reaction step S2 is a step of performing a sulfonation reaction in which a sulfo group is substituted for the cellulose hydroxyl group in the cellulose fiber contained in the fiber raw material impregnated with the reaction solution.
この反応工程S2は、上記繊維原料中のセルロース繊維の水酸基にスルホ基を置換するスルホン化反応が可能な方法であれば、とくに限定されない。例えば、上記繊維原料を加熱することによりスルホン化反応を促進させる方法を採用することができる。以下、この加熱方法により、スルホン化反応を行う場合を代表として説明する。 The reaction step S2 is not particularly limited as long as it is a method capable of a sulfonation reaction in which the hydroxyl group of the cellulose fiber in the fiber raw material is substituted with a sulfo group. For example, a method of accelerating the sulfonate reaction by heating the fiber raw material can be adopted. Hereinafter, a case where the sulfonation reaction is carried out by this heating method will be described as a representative.
(反応工程S2における反応温度)
反応工程S2における反応温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、上記繊維原料を構成するセルロース繊維にスルホ基を導入できる温度であれば、とくに限定されない。
例えば、反応工程S2に供給した上記繊維原料の雰囲気温度が100℃以上200℃以下となるように調整する。好ましくは雰囲気温度が120℃以上200℃以下である。加熱時における雰囲気温度が200℃よりも高くなると、繊維の熱分解が起こったり、繊維の変色の進行が早くなったりする。一方、反応温度が100℃よりも低くなると、得られるスルホン化パルプの透明性が低下する傾向にある。
したがって、得られるスルホン化パルプの透明性の観点では、反応工程S2における反応温度(具体的には雰囲気温度)は、100℃以上200℃以下であり、好ましくは120℃以上180℃以下であり、さらに好ましくは120℃以上160℃以下である。
(Reaction temperature in reaction step S2)
The reaction temperature in the reaction step S2 is not particularly limited as long as it is a temperature at which a sulfo group can be introduced into the cellulose fibers constituting the fiber raw material while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fibers.
For example, the atmospheric temperature of the fiber raw material supplied to the reaction step S2 is adjusted to be 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. The atmospheric temperature is preferably 120 ° C. or higher and 200 ° C. or lower. When the atmospheric temperature at the time of heating becomes higher than 200 ° C., thermal decomposition of the fiber occurs and the progress of discoloration of the fiber becomes faster. On the other hand, when the reaction temperature is lower than 100 ° C., the transparency of the obtained sulfonated pulp tends to decrease.
Therefore, from the viewpoint of the transparency of the obtained sulfonated pulp, the reaction temperature (specifically, the atmospheric temperature) in the reaction step S2 is 100 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, preferably 120 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. More preferably, it is 120 ° C. or higher and 160 ° C. or lower.
なお、反応工程S2に用いられる加熱器などは、接触工程S1後の上記繊維原料を直接的または間接的に上記要件を満たしながら加熱することができるものであれば、とくに限定されない。
例えば、公知の乾燥機や、減圧乾燥機、マイクロ波加熱装置、オートクレーブ、赤外線加熱装置、熱プレス機(例えば、アズワン(株)製、AH―2003C)を用いたホットプレス法等を採用することができる。とくに、操作性の観点では、反応工程S2でガスが発生する可能性があるので、循環送風式の乾燥機を使用するのが好ましい。
The heater or the like used in the reaction step S2 is not particularly limited as long as it can directly or indirectly heat the fiber raw material after the contact step S1 while satisfying the above requirements.
For example, a hot press method using a known dryer, a vacuum dryer, a microwave heating device, an autoclave, an infrared heating device, a heat press machine (for example, AH-2003C manufactured by AS ONE Co., Ltd.) is adopted. Can be done. In particular, from the viewpoint of operability, it is preferable to use a circulation blower type dryer because gas may be generated in the reaction step S2.
(反応工程2における反応時間)
反応工程として上記加熱方法を採用した場合の加熱時間(つまり反応時間)は、上述したようにセルロース繊維にスルホ基を適切に導入することができれば、とくに限定されない。例えば、反応工程S2における反応時間は、反応温度を上記範囲となるように調整した場合、1分以上となるように調整する。好ましくは、5分以上であり、より好ましくは10分以上であり、さらに好ましくは15分以上である。
反応時間が1分よりも短い場合は、セルロース繊維の水酸基に対するスルホ基の置換反応がほとんど進行していないと推察される。一方、加熱時間をあまり長くしてもスルホ基の導入量の向上が期待できない傾向にある。
したがって、反応工程S2として上記加熱方法を採用した場合の反応時間は、とくに限定されないが、反応時間や操作性の観点から、5分以上300分以内が好ましく、より好ましくは5分以上120分以内とするのがよい。
(Reaction time in reaction step 2)
The heating time (that is, the reaction time) when the above heating method is adopted as the reaction step is not particularly limited as long as the sulfo group can be appropriately introduced into the cellulose fiber as described above. For example, the reaction time in the reaction step S2 is adjusted to be 1 minute or more when the reaction temperature is adjusted to be within the above range. It is preferably 5 minutes or longer, more preferably 10 minutes or longer, and even more preferably 15 minutes or longer.
When the reaction time is shorter than 1 minute, it is presumed that the substitution reaction of the sulfo group with respect to the hydroxyl group of the cellulose fiber has hardly proceeded. On the other hand, even if the heating time is too long, it tends not to be expected to improve the amount of sulfo group introduced.
Therefore, the reaction time when the above heating method is adopted as the reaction step S2 is not particularly limited, but is preferably 5 minutes or more and 300 minutes or less, more preferably 5 minutes or more and 120 minutes or less, from the viewpoint of reaction time and operability. It is better to say.
(繊維原料)
スルホン化パルプ製法に用いられる繊維原料は、上述したようにセルロースを含むものであれば、とくに限定されない。例えば、一般的にパルプといわれるものを用いてもよいし、ホヤや海藻などから単離されるセルロースなどを含むものを繊維原料として採用することができるが、セルロース分子で構成されたものであれば、どのようなものであってもよい。
上記パルプとしては、例えば、木材系のパルプ(以下単に木材パルプという)や、溶解パルプ、コットンリンタなどの綿系のパルプ、麦わらや、バガス、楮、三椏、麻、ケナフのほか、果物等などの非木材系のパルプ、新聞古紙、雑誌古紙やダンボール古紙などから製造された古紙系のパルプなどを挙げることができるが、これらに限定されない。なお、入手のし易さの観点から、木材パルプが繊維原料として採用しやすい。
(Fiber raw material)
The fiber raw material used in the sulfonated pulp production method is not particularly limited as long as it contains cellulose as described above. For example, what is generally called pulp may be used, or a material containing cellulose isolated from sea squirts, seaweed, etc. can be used as a fiber raw material, but if it is composed of cellulose molecules, it can be used. , Can be anything.
Examples of the above-mentioned pulp include wood-based pulp (hereinafter simply referred to as wood pulp), melted pulp, cotton-based pulp such as cotton linter, straw, bagus, 楮, sansho, hemp, kenaf, and fruits. Examples include, but are not limited to, non-wood pulp, used newspaper pulp, used paper pulp produced from used magazine paper and used cardboard paper, and the like. From the viewpoint of easy availability, wood pulp is easy to use as a fiber raw material.
この木材パルプには、様々な種類が存在するが、使用に際してとくに限定されない。例えば、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)などの製紙用パルプなどを挙げることができる。なお、繊維原料として、上記パルプを使用する場合に上述した種類のパルプ1種を単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いてもよい。 There are various types of this wood pulp, but the use is not particularly limited. For example, papermaking pulp such as softwood kraft pulp (NBKP), hardwood kraft pulp (LBKP), and thermomechanical pulp (TMP) can be mentioned. When the above-mentioned pulp is used as the fiber raw material, one of the above-mentioned types of pulp may be used alone, or two or more of them may be mixed and used.
(反応工程S2の後の洗浄工程)
化学処理工程における反応工程S2の後に、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプを洗浄する洗浄工程を含んでもよい。
スルホ基を導入した後のスルホン化パルプは、スルホン化剤の影響により表面が酸性になっている。また、未反応の反応液も存在した状態となっている。このため、反応を確実に終了させ、余分な反応液を除去して中性状態にする洗浄工程を設ければ、取り扱い性を向上させることができるようなる。
(Washing step after reaction step S2)
After the reaction step S2 in the chemical treatment step, a washing step of washing the sulfonated pulp after introducing the sulfo group may be included.
The surface of the sulfonated pulp after introducing the sulfo group is acidic due to the influence of the sulfonate agent. In addition, an unreacted reaction solution is also present. Therefore, if a washing step is provided to ensure that the reaction is terminated and the excess reaction solution is removed to bring the reaction solution into a neutral state, the handleability can be improved.
この洗浄工程は、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプがほぼ中性になるようにできれば、とくに限定されない。
例えば、スルホ基を導入した後のスルホン化パルプが中性になるまで純水等で洗浄するという方法を採用することができる。また、アルカリ等を用いた中和洗浄を行ってもよい。かかる中和洗浄を行う場合、アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物としては、無機アルカリ化合物、有機アルカリ化合物などを挙げることができる。そして、無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等を挙げることができる。有機アルカリ化合物としては、アンモニア、脂肪族アミン、芳香族アミン、脂肪族アンモニウム、芳香族アンモニウム、複素環式化合物、複素環式化合物の水酸化物などを挙げることができる。
This washing step is not particularly limited as long as the sulfonated pulp after the introduction of the sulfo group can be made substantially neutral.
For example, a method of washing with pure water or the like until the sulfonated pulp after introducing the sulfo group becomes neutral can be adopted. Further, neutralization washing using alkali or the like may be performed. When such neutralization cleaning is performed, examples of the alkaline compound contained in the alkaline solution include an inorganic alkaline compound and an organic alkaline compound. Examples of the inorganic alkali compound include hydroxides, carbonates and phosphates of alkali metals. Examples of the organic alkaline compound include ammonia, an aliphatic amine, an aromatic amine, an aliphatic ammonium, an aromatic ammonium, a heterocyclic compound, and a hydroxide of a heterocyclic compound.
つぎに、実施例によりさらに詳細に本発明を説明する。ただし、本発明は、以下の実施例によってなんら制限を受けるものではない。
以下の実施例では、本発明の再分散性パルプに含まれるスルホン化パルプが所定の特性(水解性)を有することにより、本発明の再分散性パルプおよび本発明の再分散性パルプ組成物が優れた分散性を有していることを確認した。
Next, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited by the following examples.
In the following examples, the redispersible pulp of the present invention and the redispersible pulp composition of the present invention are obtained by having the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp of the present invention having predetermined characteristics (water-decomposable). It was confirmed that it had excellent dispersibility.
(実験1)
実験1では、本発明の再分散性パルプが有するスルホン化パルプの特性(水解性)を確認した。
(Experiment 1)
In
繊維原料として、未叩解の針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を使用した。
以下では、実験に供したNBKPを単にパルプとして説明する。
パルプは、大量のイオン交換水(ORGANO社製電気伝導率計(型番RG−12)で測定される電気伝導度の値の範囲が0.1〜0.2μS/cm。以降、純水という)で洗浄後、目開き75μm(200メッシュ)のステンレスふるいで水を切り、サンプルを一部採り分け後述する方法により固形分濃度を測定した(固形分濃度21.6質量%)。
洗浄後のパルプを後述する方法によりパルプ特性を評価したところ、ろ水度720mL、平均繊維長2.54mmであった。
Unbeaten softwood kraft pulp (NBKP) was used as the fiber raw material.
In the following, NBKP used in the experiment will be described simply as pulp.
Pulp is a large amount of ion-exchanged water (the range of electrical conductivity values measured by an ORGANO electric conductivity meter (model number RG-12) is 0.1 to 0.2 μS / cm, hereinafter referred to as pure water). After washing with, the water was drained with a stainless steel sieve having an opening of 75 μm (200 mesh), a part of the sample was taken, and the solid content concentration was measured by the method described later (solid content concentration 21.6% by mass).
When the pulp characteristics of the washed pulp were evaluated by the method described later, it was found to have a freeness of 720 mL and an average fiber length of 2.54 mm.
(化学処理工程)
パルプを以下のように調製した反応液に加え、反応液をパルプに含浸させた。
このパルプに反応液を含浸させる工程が、本実施形態における「接触工程」に相当する。
(Chemical treatment process)
The pulp was added to the reaction solution prepared as follows, and the reaction solution was impregnated into the pulp.
The step of impregnating the pulp with the reaction solution corresponds to the "contact step" in the present embodiment.
(反応液の調製)
スルファミン酸(純度99.8%、扶桑化学工業製)と尿素溶液(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)を使用して、両者の混合比が、濃度比(g/L)において、2:1(200g/L:100g/L)、1:1(200g/L:200g/L)、1:1.5(200g/L:300g/L)、1:2(200g/L:400g/L)、2:2.5(200g/L:500g/L)となるように混合し各反応液を調整した(試料A〜E用)。
(Preparation of reaction solution)
Using sulfamic acid (purity 99.8%, manufactured by Fuso Chemical Industries, Ltd.) and urea solution (purity 99.0%, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number; special grade reagent), the mixing ratio of the two is the concentration ratio. At (g / L), 2: 1 (200 g / L: 100 g / L), 1: 1 (200 g / L: 200 g / L), 1: 1.5 (200 g / L: 300 g / L), 1: 2 (200 g / L: 400 g / L) and 2: 2.5 (200 g / L: 500 g / L) were mixed to prepare each reaction solution (for samples A to E).
(接触工程)
調製した反応液を用いてパルプに接触させた。
各反応液から1000gを分取し、この反応液とパルプ20g(固形分質量)を接触させた。接触方法は、含浸方法を用いた。
(Contact process)
The prepared reaction solution was used to contact the pulp.
1000 g of each reaction solution was separated, and 20 g of this reaction solution and 20 g of pulp (solid content mass) were brought into contact with each other. As the contact method, an impregnation method was used.
パルプの「固形分質量(g)」とは、測定対象のパルプ自体の乾燥重量をいう。
乾燥パルプの重量は、乾燥機(ヤマト科学製、型番;DKN602)を用いて温度105℃、2時間乾燥したものを測定して、水分率が平衡状態になるまで乾燥した。実験での平衡状態の評価方法は、恒温槽の温度を所定の温度(例えば、50℃もしくは105℃)に設定した上記乾燥機にて1時間乾燥後、連続して測定した2回の重量の変化量が乾燥開始時の重量に対して1%以内となった状態を平衡状態にあるとした(ただし、2回目の重量の測定は1回目に要した乾燥時間の半分以上とした)。
なお、以下の記載で乾燥機の型番等の記載がないものは、上記乾燥機と同機種のものを用いた。
水分率の測定は、下記式により算出した。
水分率(%)=100−(パルプの固形分質量(g)/水分率測定時におけるパルプ重量(g))×100
The "solid content mass (g)" of the pulp means the dry weight of the pulp itself to be measured.
The weight of the dried pulp was measured by using a dryer (manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd., model number; DKN602) at a temperature of 105 ° C. for 2 hours, and dried until the moisture content reached an equilibrium state. The method for evaluating the equilibrium state in the experiment is to dry the temperature of the constant temperature bath at a predetermined temperature (for example, 50 ° C. or 105 ° C.) for 1 hour in the above-mentioned dryer, and then measure the weight twice in succession. The state in which the amount of change was within 1% of the weight at the start of drying was considered to be in the equilibrium state (however, the second weight measurement was set to be more than half of the drying time required for the first time).
In the following description, where the model number of the dryer is not described, the same model as the above dryer was used.
The water content was measured by the following formula.
Moisture content (%) = 100- (Pulp solid content mass (g) / Pulp weight (g) when measuring moisture content) x 100
反応液とパルプを10分間接触させた後、反応液とパルプを混合した分散液をろ紙(Advantec社製、No.2)を用いて吸引ろ過して脱水(脱水ろ過)した。ろ過は溶液が滴下しなくなるまで行った。吸引ろ過後、ろ紙からパルプを剥がし、パルプを50℃雰囲気下の乾燥機に入れて24時間乾燥した。乾燥はパルプ中の水分率が平衡状態に達するまで行った(このときの水分率は5%以下であった)。 After contacting the reaction solution and the pulp for 10 minutes, the dispersion liquid in which the reaction solution and the pulp were mixed was suction-filtered using a filter paper (manufactured by Advantec, No. 2) and dehydrated (dehydration filtration). Filtration was continued until the solution stopped dripping. After suction filtration, the pulp was peeled off from the filter paper, and the pulp was placed in a dryer under an atmosphere of 50 ° C. and dried for 24 hours. Drying was carried out until the moisture content in the pulp reached an equilibrium state (at this time, the moisture content was 5% or less).
(反応工程)
接触工程で調製した反応液を含浸させたパルプを、次工程の反応工程における加熱反応に供した。この加熱反応は、反応液にパルプを接触させて、パルプの繊維に反応液中のスルファミン酸と尿素を保持または担持させた状態で熱を加えることで、加熱反応を進行させてパルプ中のセルロース繊維にスルホ基を導入させる工程である。
なお、この反応液を含浸させたパルプを加熱してスルホ基を導入する工程が、本実施形態における「反応工程」に相当する。
(Reaction process)
The pulp impregnated with the reaction solution prepared in the contact step was subjected to a heating reaction in the reaction step of the next step. In this heating reaction, the pulp is brought into contact with the reaction solution, and heat is applied to the fibers of the pulp while retaining or supporting sulfamic acid and urea in the reaction solution to promote the heating reaction and carry out the cellulose in the pulp. This is a step of introducing a sulfo group into a fiber.
The step of heating the pulp impregnated with this reaction solution to introduce a sulfo group corresponds to the "reaction step" in the present embodiment.
加熱反応の反応条件は以下のとおりとした。
加熱には、乾燥機を用いた
乾燥機の恒温槽の温度:120℃、加熱時間:25分
The reaction conditions for the heating reaction were as follows.
For heating, the temperature of the constant temperature bath of the dryer using the dryer: 120 ° C., heating time: 25 minutes
加熱後のパルプを中性になるまで洗浄して、パルプを構成するセルロース繊維がスルホン化されたスルホン化パルプ(試料A〜E)を得た。 The heated pulp was washed until it became neutral to obtain sulfonated pulp (samples A to E) in which the cellulose fibers constituting the pulp were sulfonated.
なお、得られたスルホン化パルプが、本実施形態の再分散パルプが含有するスルホン化パルプに相当する。 The obtained sulfonated pulp corresponds to the sulfonated pulp contained in the redispersed pulp of the present embodiment.
上記の加熱後のパルプを中性になるまでの洗浄処理は、以下のとおり行った。
まず、反応させたパルプに多量の純水を加えパルプスラリーとした。ついで、炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)を泡が生じなくなるまで加えて中和した。
この中和処理と後述の中和したパルプスラリーを多量の純水で洗浄する工程が、本実施形態の「化学処理工程における洗浄工程」に相当する。
The washing treatment of the heated pulp until it became neutral was carried out as follows.
First, a large amount of pure water was added to the reacted pulp to prepare a pulp slurry. Then, sodium hydrogen carbonate (purity 99.5%, manufactured by Nacalai Tesque) was added until no bubbles were formed to neutralize the mixture.
This neutralization treatment and the step of washing the neutralized pulp slurry described later with a large amount of pure water correspond to the "cleaning step in the chemical treatment step" of the present embodiment.
(電気伝導度測定によるスルホ基導入量の測定)
調製されたスルホン化パルプに含まれるスルホ基の導入量は、電気伝導度測定により測定した。
(Measurement of sulfo group introduction amount by electrical conductivity measurement)
The amount of sulfo groups introduced in the prepared sulfonated pulp was measured by measuring the electrical conductivity.
調製されたスルホン化パルプは、中和に使用した炭酸水素ナトリウムの影響により、Naが静電的な相互作用で結合した塩となっている。この状態では、電気伝導度測定ができないため、一度、Na塩を除去し、プロトンが結合したH型とする必要がある。このため、まず、調製されたスルホン化パルプを以下のようにしてH型へ変換したのち、水酸化ナトリウム水溶液による滴定によって測定した。 The prepared sulfonated pulp is a salt in which Na is bound by electrostatic interaction due to the influence of sodium hydrogen carbonate used for neutralization. In this state, the electrical conductivity cannot be measured, so it is necessary to remove the Na salt once to form an H-type with protons bonded. Therefore, first, the prepared sulfonated pulp was converted into H-type as follows, and then measured by titration with an aqueous sodium hydroxide solution.
まず、測定用に供するためのスルホン化パルプ分散液(測定用パルプスラリー)を調製した。
上記製法で得られたスルホン化パルプを純水に分散させたパルプスラリーを目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上に注ぎ、多量の純水で洗浄し(洗浄の終点は、ろ液の電気伝導度が100μS/cm以下となったときとした)、スルホン化パルプの固形分濃度が1.0質量%となるように測定用パルプスラリーを調製した。
First, a sulfonated pulp dispersion (pulp slurry for measurement) to be used for measurement was prepared.
A pulp slurry obtained by dispersing the sulfonated pulp obtained by the above method in pure water is poured onto a stainless steel sieve having an opening of 63 μm (235 mesh) and washed with a large amount of pure water (the end point of washing is the electricity of the filtrate). A pulp slurry for measurement was prepared so that the solid content concentration of the sulfonated pulp was 1.0% by mass (assuming that the conductivity was 100 μS / cm or less).
固形分濃度は、下記式により算出した。
固形分濃度(%)=(パルプの固形分質量(g)/パルプスラリーの質量(g))×100
The solid content concentration was calculated by the following formula.
Solid content concentration (%) = (mass of solid content of pulp (g) / mass of pulp slurry (g)) × 100
測定用パルプスラリー50g(固形分質量0.5g)をビーカーに入れ、このビーカーに、純水で塩酸(富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)を希釈し0.5Mに調整したもの250mLを加えた。1時間以上振とう処理を行った。その後、目開き46μm(330メッシュ)上に注いだ後、多量の水で洗浄してH型のスルホン化パルプを調製した。
調製したH型のスルホン化パルプは、固形分質量が0.2gとなるようにビーカーに入れ、純水を加えて全量を50gにした。このビーカーを電気伝導度計(水質計(東亜ディーケーケー社製、型番;MM‐43X)、電気伝導度電極(東亜ディーケーケー社製、型番;CT−58101B)で行った)にセットして官能基導入量を測定した。
50 g of pulp slurry for measurement (solid content mass 0.5 g) was placed in a beaker, and hydrochloric acid (manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number; special grade reagent) was diluted with pure water in this beaker to adjust to 0.5 M. 250 mL was added. The shaking process was performed for 1 hour or more. Then, after pouring it on an opening of 46 μm (330 mesh), it was washed with a large amount of water to prepare H-type sulfonated pulp.
The prepared H-type sulfonated pulp was placed in a beaker so that the solid content mass was 0.2 g, and pure water was added to make the total amount 50 g. This beaker was set on an electric conductivity meter (a water quality meter (manufactured by DKK-TOA Corporation, model number; MM-43X) and an electric conductivity electrode (manufactured by DKK-TOA Corporation, model number; CT-58101B)) to introduce a functional group. The amount was measured.
アルカリを用いた滴定では5M水酸化ナトリウム溶液(富士フィルム和光純薬社製、製品名;5mol/L水酸化ナトリウム溶液)を純水で1Mに希釈した溶液を用いて、20μL〜100μLずつ滴下していき電気伝導度計の値の変化を計測し、縦軸に電気伝導度、横軸に水酸化ナトリウム滴定量としてプロットし曲線を得て、得られた曲線から変曲点を確認した。滴下初期は電気伝導度計が低下していくが、ある地点で変曲を示す。この変曲点までに要した水酸化ナトリウムの滴定量がスルホ基量に相当するため、この変曲点の水酸化ナトリウム量を測定に供したスルホン化パルプのパルプ固形分質量で除することで、スルホン化パルプ中のスルホ基量すなわちスルホ基の導入量を測定した。 For titration using alkali, 20 μL to 100 μL of 5 M sodium hydroxide solution (manufactured by Fuji Film Wako Junyaku Co., Ltd., product name; 5 mol / L sodium hydroxide solution) diluted with pure water to 1 M is added dropwise. The change in the value of the electric conductivity meter was measured, plotted on the vertical axis as the electric conductivity and the horizontal axis as the titration of sodium hydroxide droplets to obtain a curve, and the turning point was confirmed from the obtained curve. At the initial stage of dripping, the electric conductivity meter decreases, but at a certain point, it shows an inflection. Since the quantification of sodium hydroxide required to reach this turning point corresponds to the amount of sulfo groups, the amount of sodium hydroxide at this turning point can be divided by the mass of the pulp solid content of the sulfonated pulp used for measurement. , The amount of sulfo groups in the sulfonated pulp, that is, the amount of sulfo groups introduced was measured.
(スルホン化パルプの平均繊維長の測定)
測定用パルプスラリー(固形分質量0.1g)をガラスビーカーに入れ、このビーカーに水を加えて全容300mLの希薄パルプスラリーを調製した。この希薄パルプスラリーをファイバーテスター(ローレンツェン&ベットレー社製、CODE912)を用いて希薄パルプスラリー中のスルホン化パルプの平均繊維長を測定した。その際にファイバーテスターが検出した繊維のカウント数(本数)は9000〜20000であった。
(Measurement of average fiber length of sulfonated pulp)
A pulp slurry for measurement (solid content mass 0.1 g) was placed in a glass beaker, and water was added to the beaker to prepare a diluted pulp slurry having a total volume of 300 mL. The average fiber length of the sulfonated pulp in the dilute pulp slurry was measured using a fiber tester (CODE912, manufactured by Lorenzen & Bettley) for this dilute pulp slurry. At that time, the count number (number of fibers) of the fibers detected by the fiber tester was 9000 to 20000.
(ろ水度の測定)
ろ水度の測定は、JIS P 8121−2 カナダ標準ろ水度法(2012)に準拠した測定方法で測定した。試験では、1.0質量%測定用パルプスラリーを純水で0.3質量%に希釈し、1000mL(20℃)準備した。この調製溶液を使って、ろ水度試験機(熊谷理機工業社製、製造番号;0209087)を用いて測定した。
(Measurement of freeness)
The freeness was measured by a measuring method according to JIS P 811-2 Canadian standard freezing method (2012). In the test, the pulp slurry for measurement in 1.0% by mass was diluted with pure water to 0.3% by mass, and 1000 mL (20 ° C.) was prepared. This prepared solution was used for measurement using a freeness tester (manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., serial number; 02098077).
(パルプシートの作製とほぐれ易さ(水解性)の試験)
再分散性パルプの分散性評価は、まず、JIS P 8222 パルプ−試験用手抄紙の調製方法−(2015)により手抄シート(坪量約48g/m2〜63g/m2、水分率約10%、厚み約80μm〜0.2mm)作製した。このパルプシートから11.4×11.4cmの大きさの試験片をそれぞれ作製した。
(Preparation of pulp sheet and test of ease of loosening (hydrolysis))
The dispersibility evaluation of redispersibility pulp, firstly, JIS P 8222 Pulp - process for the preparation of test handsheet papers - (2015) by handsheet sheet (basis weight of about 48g / m 2 ~63g / m 2 , moisture content of about 10 %, Thickness of about 80 μm to 0.2 mm). Test pieces having a size of 11.4 × 11.4 cm were prepared from this pulp sheet.
以下に具体的な手抄シートの作製方法を説明する。
手抄シートの作製方法は次のように行った。
5Lプラスチック容器に測定用パルプスラリーを固形分質量で3.75gはかりとり、固形分濃度0.2〜0.5質量%になるまで水道水を加えてよく分散させた。この希釈スラリーをJIS P 8222 パルプ−試験用手抄紙の調製方法−(2015)に記載された手抄機を用いて、目開き0.154mm(100メッシュ、大きさ;25cm×25cm)の金網を使用した以外はJIS P 8222に準拠した方法により手抄シートを作製した。つまり、JIS P 8222に準拠し100メッシュの金網を使用してシートを調製した。
得られたシートはJIS P 8111に準拠し調湿を行った後、一辺が11.4cmの大きさにカットした。調湿後において、シートの水分率測定は前述した方法により測定し、シートの厚さはJIS P 8118に準拠し測定した。詳細は、後述するミクロンレベルのパルプシートの厚さ測定を参照。
A specific method for producing a hand-drawn sheet will be described below.
The method for producing the hand-drawn sheet was as follows.
3.75 g of the pulp slurry for measurement was weighed in a 5 L plastic container by mass of solid content, and tap water was added until the solid content concentration reached 0.2 to 0.5% by mass and dispersed well. Using the hand paper machine described in JIS P 8222 Pulp-Preparation Method for Hand Paper for Testing- (2015), this diluted slurry was used to make a wire mesh with an opening of 0.154 mm (100 mesh, size; 25 cm x 25 cm). A hand-drawn sheet was prepared by a method conforming to JIS P 8222 except that it was used. That is, the sheet was prepared using a wire mesh of 100 mesh according to JIS P 8222.
The obtained sheet was subjected to humidity control in accordance with JIS P 8111, and then cut to a size of 11.4 cm on a side. After humidity control, the moisture content of the sheet was measured by the method described above, and the thickness of the sheet was measured according to JIS P 8118. For details, refer to Micron level pulp sheet thickness measurement described later.
ついで、この試験片を用いてJIS P 4501 トイレットペーパー(1993)に準拠してパルプシートの水解性(つまり再分散性パルプの分散性)を評価した。
純水300mL(20℃)が入ったガラスビーカー(柴田科学社製、製品名;ビーカー(目安目盛付き)300mL)をマグネチックスターラー(アズワン社製、型番;HS−30DN)に載せ、回転子(アズワン社製、製品名;撹拌子 星型クロスヘッド PTFE被覆、直径35mm高さ12mm)の回転数を600rpmになるように調整した。その中に試験片を投入し、ストップウォッチで時間の計測をスタートした。
シート投入後、回転数が下降し、試験片がほぐれるに従い回転数は上昇し、540rpmまで回復した時点でストップウォッチを止め、その時間を1秒単位で記録した。
Then, using this test piece, the hydrolyzability of the pulp sheet (that is, the dispersibility of the redispersible pulp) was evaluated according to JIS P 4501 toilet paper (1993).
A glass beaker (manufactured by Shibata Scientific Technology, product name; 300 mL of beaker (with standard scale)) containing 300 mL (20 ° C) of pure water is placed on a magnetic stirrer (manufactured by AS ONE, model number; HS-30DN), and a rotor (rotor). The rotation speed of the stirrer star-shaped crosshead PTFE coating (diameter 35 mm, height 12 mm) manufactured by AS ONE Co., Ltd. was adjusted to 600 rpm. I put a test piece in it and started measuring the time with a stopwatch.
After the sheet was put in, the rotation speed decreased, and as the test piece was loosened, the rotation speed increased, and when the speed recovered to 540 rpm, the stopwatch was stopped and the time was recorded in units of 1 second.
比較例1として、スルホン化パルプに代えて、パルプを以下に記載した叩解処理を施すことにより、低ろ水度を示す叩解パルプを用いた以外、実験と同様にほぐれ易さ(水解性)を測定した。 As Comparative Example 1, by subjecting the pulp to the beating treatment described below instead of the sulfonated pulp, the easiness of loosening (hydrolysis) was improved as in the experiment except that the beating pulp showing a low water content was used. It was measured.
(比較例1;叩解パルプの調製方法)
パルプを固形分濃度2.0質量%に調整後、ミキサー(パナソニック社製、型番;MX−X701、容器;付属の定格容量1000mLのミキサー)に200g投入した。ミキサー回転設定は「高速」で行い、10分間ミキシングした。
(Comparative Example 1; Method for preparing beaten pulp)
After adjusting the solid content concentration of the pulp to 2.0% by mass, 200 g of the pulp was put into a mixer (manufactured by Panasonic Corporation, model number; MX-X701, container; attached mixer having a rated capacity of 1000 mL). The mixer rotation was set at "high speed" and mixed for 10 minutes.
実験結果を図2に示す。
図2に示すとおり、再分散性パルプが含有するスルホン化パルプは、上記測定方法におけるほぐれ易さ測定で調製したシートが水分率を少なくした状態であっても、比較例1と比較して、優れた分散性(水解性)を発揮させることができた。
一般的に、パルプ(特に低ろ水度を示すパルプ)はパルプ繊維同士の物理的絡み合いや、セルロース同士の水素結合が増え、水分率が少なくなるに従い強固な結合を生じる。これにより、再度水を与え水分率の向上を図っても水の吸収に時間がかかる。
しかしながら、吸水したパルプとして、ろ水度が同等でありスルホ基を有する試料Aとスルホ基を有さない比較例1とを比較した時、比較例1は再分散性を示さなかった。スルホ基の水解性効果をさらに検討したところ、ろ水度に影響することなく水解性が付与できることを見出した。
従来ではパルプに再分散性を付与させるためには、分散性を向上させる分散剤と呼ばれる薬剤を添加する必要があった。しかし、本発明の再分散性パルプを用いれば分散剤等を用いることなく、優れた分散性を発揮させることができることが確認できた。
したがって、実験1の結果から、再分散性パルプがスルホン化パルプのみから形成される場合、優れた分散性(水解性)を有していることが確認できた。そして、シート状にした再分散性パルプ組成物も同様に優れた分散性(水解性)を有していることが確認できた。
そこで、実験2では、シートの坪量、厚みおよび水分率を増加させた際の水解性について確認した。
The experimental results are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp was compared with Comparative Example 1 even when the sheet prepared by the looseness measurement in the above measuring method had a low water content. We were able to demonstrate excellent dispersibility (water-decomposability).
In general, pulp (particularly pulp exhibiting low water content) produces stronger bonds as the physical entanglement between pulp fibers and the hydrogen bonds between celluloses increase and the water content decreases. As a result, it takes time to absorb water even if water is given again to improve the water content.
However, when the sample A having the same degree of freeness and having a sulfo group and the comparative example 1 having no sulfo group were compared as the absorbed pulp, the comparative example 1 did not show redispersibility. As a result of further investigation of the hydrolyzable effect of the sulfo group, it was found that the hydrolyzability can be imparted without affecting the water solubility.
In the past, in order to impart redispersibility to pulp, it was necessary to add a chemical called a dispersant to improve dispersibility. However, it was confirmed that if the redispersible pulp of the present invention is used, excellent dispersibility can be exhibited without using a dispersant or the like.
Therefore, from the results of
Therefore, in
(実験2)
実験2では、スルホン化パルプの調製は、接触工程におけるスルファミン酸と尿素の混合比が2:1{(69g/L:35g/L、試料1)、(139g/L:69g/L、試料2)、(278g/L:139g/L、試料4)}と2:3{(278g/L:400g/L、試料3)となるように調製した反応液を用いて、以下のように行った。
(Experiment 2)
In
(反応液の調製)
反応液の調整の一例(試料1)を示す。
純水720mLにスルファミン酸(純度99.8%、扶桑化学工業製)50gと尿素(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)25gを完全溶解した(スルファミン酸と尿素の混合比は69(g/L):35(g/L))。
(Preparation of reaction solution)
An example of preparation of the reaction solution (Sample 1) is shown.
Sulfamic acid (purity 99.8%, manufactured by Fuso Chemical Industries) and urea (purity 99.0%, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number; special grade reagent) were completely dissolved in 720 mL of pure water (with sulfamic acid). The mixing ratio of urea is 69 (g / L): 35 (g / L)).
(試料1用のスルホン化パルプの調製)
上記反応液を全量用いて、丸住製紙社製NBKPシート(水分率50%、坪量6000g/m2、厚さ0.7mm)を105℃乾燥機で水分率1%程度になるまで乾燥したパルプシート400gに均一に含浸させた。この含浸シートを105℃の乾燥機で3.5時間乾燥させた。その後140℃の乾燥機で25分反応させた。得られた反応物は目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上にて、多量の炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)水溶液を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄することによりスルホン化パルプ(試料1用のスルホン化パルプ)を得た。
(Preparation of sulfonated pulp for sample 1)
Pulp obtained by drying an NBKP sheet (
中和および洗浄の終点は、中和に関してはろ液が中性になり泡が生じなくなるまでとし、洗浄に関してはろ液の電気伝導度が1.0mS/m以下となったときとした。 The end points of neutralization and washing were set until the filtrate became neutral and no bubbles were generated for neutralization, and when the electrical conductivity of the filtrate became 1.0 mS / m or less for washing.
得られたスルホン化パルプは、前述した方法により測定した、官能基導入量は0.13mmol/g(試料1の官能基導入量の測定に関しては、5M水酸化ナトリウム溶液(富士フィルム和光純薬社製、製品名;5mol/L水酸化ナトリウム溶液)を純水で0.1Mに希釈した溶液を用いた以外、同様の方法で行った)であり、ろ水度は680mLであり、平均繊維長は2.53mmであった。
The obtained sulfonated pulp was measured by the above-mentioned method and had a functional group introduction amount of 0.13 mmol / g (for the measurement of the functional group introduction amount of
(試料2用のスルホン化パルプの調製)
反応液の調整割合を純水720mL、スルファミン酸100g、尿素50g(スルファミン酸と尿素の混合比は139(g/L):69(g/L))とし、調製した反応液を用いて試料1用のスルホン化パルプの調製と同様の操作を行うことにより、試料2用のスルホン化パルプを調製した。調製した試料2用のスルホン化パルプの物性は試料1用のスルホン化パルプと同様に評価した。
(Preparation of sulfonated pulp for sample 2)
The adjustment ratio of the reaction solution was 720 mL of pure water, 100 g of sulfamic acid, and 50 g of urea (the mixing ratio of sulfamic acid and urea was 139 (g / L): 69 (g / L)), and the prepared reaction solution was used for
(試料3用のスルホン化パルプの調製)
反応液の調整割合を純水720mL、スルファミン酸200g、尿素288g(スルファミン酸と尿素の混合比は278(g/L):400(g/L))とし、調製した上記反応液全量を用いて試料1用のスルホン化パルプの調製と同様の操作を行うことにより、試料3用のスルホン化パルプを調製した。調製した試料3用のスルホン化パルプの物性は試料1用のスルホン化パルプと同様に評価した。
(Preparation of sulfonated pulp for sample 3)
The adjustment ratio of the reaction solution was 720 mL of pure water, 200 g of sulfamic acid, and 288 g of urea (the mixing ratio of sulfamic acid and urea was 278 (g / L): 400 (g / L)), and the total amount of the prepared reaction solution was used. The sulfonated pulp for
(試料4用のスルホン化パルプの調製)
反応液の調整割合を純水720mL、スルファミン酸200g、尿素100g(スルファミン酸と尿素の混合比は278(g/L):139(g/L))とし、調製した反応液を用いて試料1用のスルホン化パルプの調製と同様の操作を行うことにより、試料4用のスルホン化パルプを調製した。調製した試料4用のスルホン化パルプの物性は試料1用のスルホン化パルプと同様に評価した。
(Preparation of sulfonated pulp for sample 4)
The adjustment ratio of the reaction solution was 720 mL of pure water, 200 g of sulfamic acid, and 100 g of urea (the mixing ratio of sulfamic acid and urea was 278 (g / L): 139 (g / L)), and the prepared reaction solution was used for
(ほぐれ易さ測定で用いるシートの作製)
得られた各スルホン化パルプ(試料1用のスルホン化パルプ、試料2用のスルホン化パルプ、試料3用のスルホン化パルプ、試料4用のスルホン化パルプ)からそれぞれパルプスラリーを調製し、JIS P 8222 パルプ−試験用手抄紙の調製方法−(2015)により以下に示す操作でパルプシート(試料1用パルプシート;ES4−1〜ES4−4、試料2用パルプシート;ES3−1〜ES3−4、試料3用パルプシート;ES1−1〜ES1−4、試料4用パルプシート;ES2−1〜ES2−4)を作製した。
手抄紙作製の際には、以外は上述した場合と同様に目開き0.154mm(100メッシュ、大きさ;25cm×25cm)の金網を使用したJIS P 8222に準拠した方法で調製した。
(Preparation of sheet used for loosening easiness measurement)
A pulp slurry was prepared from each of the obtained sulfonated pulps (sulfonated pulp for
When the hand-made paper was prepared, it was prepared by a method conforming to JIS P 8222 using a wire mesh having an opening of 0.154 mm (100 mesh, size; 25 cm × 25 cm) in the same manner as in the above-mentioned case except for the above.
各スルホン化パルプ(試料1用〜試料4用)を用いて調製した測定用パルプスラリー625g(固形分質量6.25g)はかりとり、固形分濃度0.2〜0.5質量%になるまで水道水を加えてよく分散させた。この希釈スラリーをJIS P 8222 パルプ−試験用手抄紙の調製方法−(2015)に記載された手抄機を用いて、上記金網をセットしてJISに記載の方法にて手抄シートを作製した。
Weigh 625 g (solid content mass 6.25 g) of pulp slurry for measurement prepared using each sulfonated pulp (for
(パルプシートES1−1、ES2−1、ES3−1、ES4−1の作製)
作製したシートをプレス脱水処理した後、乾燥プレートから回収した後、105℃乾燥機に入れ10分程度乾燥することにより、水分率1%、含水時シート坪量100g/m2、厚さ約0.5mmのパルプシートを作製した。
(Preparation of pulp sheets ES1-1, ES2-1, ES3-1, ES4-1)
The prepared sheet is press-dehydrated, collected from a drying plate, and then placed in a dryer at 105 ° C. and dried for about 10 minutes to have a moisture content of 1%, a water-containing sheet basis weight of 100 g / m 2 , and a thickness of about 0. A 5.5 mm pulp sheet was prepared.
(パルプシートES1−2、ES2−2、ES3−2、ES4−2の作製)
作製したシートをプレス脱水処理した後、乾燥プレートから回収することにより水分率50%、含水時シート坪量200g/m2、厚さ約0.5mmのパルプシートを得た。
(Preparation of pulp sheets ES1-2, ES2-2, ES3-2, ES4-2)
The produced sheet was subjected to press dehydration treatment and then recovered from a drying plate to obtain a pulp sheet having a water content of 50%, a sheet basis weight of 200 g / m 2 when contained in water, and a thickness of about 0.5 mm.
(パルプシートES1−3、ES2−3、ES3−3、ES4−3の作製)
パルプスラリーの分取量を3125g(固形分質量31.3g)に変更した以外、パルプシートES1−1と同様の方法により、水分率50%、含水時シート坪量1000g/m2のパルプシートを得た後、このパルプシートを105℃乾燥機に入れ30分程度乾燥することにより、水分率1%、含水時シート坪量500g/m2、厚さ約3mmのパルプシートを得た。
(Preparation of pulp sheets ES1-3, ES2-3, ES3-3, ES4-3)
A pulp sheet having a water content of 50% and a water-containing sheet basis weight of 1000 g / m 2 was prepared by the same method as the pulp sheet ES1-1 except that the amount of the pulp slurry was changed to 3125 g (solid content mass 31.3 g). After the pulp sheet was obtained, the pulp sheet was placed in a dryer at 105 ° C. and dried for about 30 minutes to obtain a pulp sheet having a water content of 1%, a water-containing sheet basis weight of 500 g / m 2 , and a thickness of about 3 mm.
(パルプシートES1−4、ES2−4、ES3−4、ES4−4の作製)
パルプシートES1−3と同様の方法により、水分率50%、含水時シート坪量1000g/m2、厚さ約3mmのパルプシートを作製した。
(Preparation of pulp sheets ES1-4, ES2-4, ES3-4, ES4-4)
By the same method as the pulp sheet ES1-3, a pulp sheet having a water content of 50%, a water-containing sheet basis weight of 1000 g / m 2 , and a thickness of about 3 mm was produced.
(パルプシートの厚さ測定)
パルプシートの厚さはデジタルマイクロメーター(新潟精機社製、型番;MCD130−25)を用いて行った。測定値はマイクロメーターの測定面とパルプシートが接触し、かつパルプシートがつぶれない位置を表した。
なお、上述した予備試験のパルプシート、後述する比較例であるリン酸エステル基を導入したリン酸エステル化パルプで作製したパルプシートおよび官能基を導入していないパルプで作製したパルプシートについても同様の方法で測定した。
(Measurement of pulp sheet thickness)
The thickness of the pulp sheet was measured using a digital micrometer (manufactured by Niigata Seiki Co., Ltd., model number; MCD130-25). The measured value indicates the position where the measurement surface of the micrometer is in contact with the pulp sheet and the pulp sheet is not crushed.
The same applies to the pulp sheet of the preliminary test described above, the pulp sheet prepared of the phosphoric acid esterified pulp having the phosphoric acid ester group introduced, and the pulp sheet made of the pulp having no functional group introduced, which is a comparative example described later. It was measured by the method of.
(ほぐれ易さ(水解性)の試験)
まず、作製した各パルプシートから11.4×11.4cmの大きさの試験片をそれぞれ作製した。
この各試験片を用いてJIS P 4501を参考にしてパルプシートの水解性(つまり再分散性パルプの分散性)を評価した。
(Easy to loosen (hydrolyzable) test)
First, a test piece having a size of 11.4 × 11.4 cm was prepared from each of the prepared pulp sheets.
Using each of these test pieces, the hydrolyzability of the pulp sheet (that is, the dispersibility of the redispersible pulp) was evaluated with reference to JIS P 4501.
なお、後述する比較例である、スルホ基の導入量が0.1mmol/g未満で作製したパルプシート(比較例2)、リン酸エステル基を導入したリン酸エステル化パルプで作製したパルプシート(比較例3、4)および官能基を導入していないパルプで作製したパルプシート(比較例5)についても同様の方法で測定した。 In addition, as a comparative example described later, a pulp sheet prepared with an introduction amount of a sulfo group of less than 0.1 mmol / g (Comparative Example 2) and a pulp sheet prepared with a phosphoric acid esterified pulp having a phosphoric acid ester group introduced (Comparative Example 2). Comparative Examples 3 and 4) and a pulp sheet prepared from pulp having no functional group introduced (Comparative Example 5) were also measured by the same method.
また、水分率が1%のシートは乾燥機取り出し後放置すると、湿気を吸収し水分率が増加する。そこで、本実験においては乾燥機取り出し直後のシートをすぐに用いて水解性(つまり再分散性パルプが含有するスルホン化パルプの水解性)を評価した。 Further, if the sheet having a moisture content of 1% is left unattended after being taken out from the dryer, it absorbs moisture and the moisture content increases. Therefore, in this experiment, the hydrolyzability (that is, the hydrolyzability of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp) was evaluated by using the sheet immediately after taking out the dryer.
ほぐれ易さ(水解性)の試験の操作方法は、以下の通り行った。
純水1L(20℃)が入った1Lガラスビーカー(柴田科学社製、製品名;ビーカー(目安目盛付き)1000mL)をマグネチックスターラー(アズワン社製、型番;HS−30DN)に載せ、回転子(アズワン社製、製品名;撹拌子 星型クロスヘッド PTFE被覆、直径35mm高さ12mm)の回転数を600rpmになるように調整した。その中に一辺が11.4cmにカットした試験片を投入し、ストップウォッチで時間の計測をスタートした。
シート投入後、回転数が下降し、試験片がほぐれるに従い回転数は上昇し、450rpmまで回復した時点でストップウォッチを止め、その時間を1秒単位で記録した。また、10分以上撹拌を継続したが450rpmまで回転数が復帰しなかったものは「水解性なし」(つまり分散性なし)と判定した。つまり、坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmのシートの場合、300mLガラスビーカーを1Lガラスビーカーへ変更した点、純水の量を300mLから1Lへ変更した点、試験片投入後の回転子の回転数の回復時点を540rpmから450rpmへ変更した点以外はJIS P 4501に準拠した測定方法によりほぐれ易さを測定した。
The operation method of the test for ease of loosening (hydrolysis) was as follows.
A 1L glass beaker containing 1L (20 ° C) of pure water (manufactured by Shibata Scientific Technology, product name; beaker (with standard scale) 1000 mL) is placed on a magnetic stirrer (manufactured by AS ONE, model number; HS-30DN) and a rotor. The rotation speed of (manufactured by AS ONE, product name; stirrer star-shaped crosshead PTFE coating, diameter 35 mm, height 12 mm) was adjusted to 600 rpm. A test piece cut to a side of 11.4 cm was put into it, and time measurement was started with a stopwatch.
After the sheet was put in, the rotation speed decreased, and as the test piece was loosened, the rotation speed increased. When the speed recovered to 450 rpm, the stopwatch was stopped and the time was recorded in units of 1 second. Further, when the stirring was continued for 10 minutes or more but the rotation speed did not return to 450 rpm, it was judged as "no hydrolyzability" (that is, no dispersibility). In other words, in the case of a sheet with a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, the 300 mL glass beaker was changed to a 1 L glass beaker, and the amount of pure water was changed from 300 mL to 1 L. The easiness of unraveling was measured by a measuring method compliant with JIS P 4501 except that the time point for recovering the rotation speed of the rotor after the test piece was changed was changed from 540 rpm to 450 rpm.
(パルプの分散状態の評価試験)
試験片の水解性試験の終点において、パルプシートの分散状態(再分散性パルプが含有するスルホン化パルプの水解性)を目視により観察した。評価基準は以下のとおりとした。
○:完全に分散した状態が観察された。
△:シート形状は有していないが直径約数ミリの塊状のものが観察された。
×:回転数は450rpmまで復帰するが、2割程がシート形状を維持している状態のものや、回転数が450rpmまで復帰せず、5割以上がシート形状を維持している状態が観察された。
(Evaluation test of the dispersed state of pulp)
At the end point of the water-decomposability test of the test piece, the dispersed state of the pulp sheet (water-decomposability of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp) was visually observed. The evaluation criteria are as follows.
◯: A completely dispersed state was observed.
Δ: Although it did not have a sheet shape, a lumpy one having a diameter of about several millimeters was observed.
×: It is observed that the rotation speed returns to 450 rpm, but about 20% maintains the sheet shape, or the rotation speed does not return to 450 rpm and more than 50% maintains the sheet shape. Was done.
(比較例)
比較例として、反応液の条件や異なる官能基を導入したパルプなどを調製した。
比較例2では、実験2の試料1と同様の方法によりスルホ基の導入量が0.1mmol/g未満のスルホン化パルプを調製し、実験2と同様にパルプの特性およびパルプシート(CS4−1〜CS4−4)の特性を評価した。
比較例3、4では、リン酸基が導入されたリン酸エステル化パルプを調製し、実験2と同様にパルプの特性およびパルプシート(CS1−1〜CS1−4、CS2−1〜CS2−4))の特性を評価した。
比較例5では、官能基を導入していないパルプ(一般的なパルプ)を用いて実験2と同様にパルプの特性およびパルプシート(CS3−1〜CS3−4)の特性を評価した。
(Comparative example)
As a comparative example, the conditions of the reaction solution and pulp having different functional groups introduced were prepared.
In Comparative Example 2, a sulfonated pulp having a sulfo group introduction amount of less than 0.1 mmol / g was prepared by the same method as in
In Comparative Examples 3 and 4, a phosphoric acid esterified pulp into which a phosphoric acid group was introduced was prepared, and the characteristics of the pulp and the pulp sheet (CS1-1 to CS1-4, CS2-1 to CS2-4) were prepared in the same manner as in Experiment 2. )) The characteristics were evaluated.
In Comparative Example 5, the characteristics of the pulp and the characteristics of the pulp sheet (CS3-1 to CS3-4) were evaluated in the same manner as in
(比較例2;スルホ基の導入量が0.1mmol/g未満のスルホン化パルプ)
比較例2は、反応液の調整割合を純水720mL、スルファミン酸20g、尿素10g(スルファミン酸と尿素の混合比は28g/L):14(g/L))とし、調製した反応液を用いて試料1用のスルホン化パルプの調製と同様の操作を行うことにより、スルホ基の導入量が0.1mmol/g未満のスルホン化パルプを調製し、実験2と同様にパルプの特性およびパルプシート(CS4−1〜CS4−4)の特性を評価した。
(Comparative Example 2; Sulfonized pulp in which the amount of sulfo group introduced is less than 0.1 mmol / g)
In Comparative Example 2, the prepared reaction solution was used with the adjustment ratio of the reaction solution being 720 mL of pure water, 20 g of sulfamic acid, and 10 g of urea (mixing ratio of sulfamic acid and urea was 28 g / L): 14 (g / L). By performing the same operation as the preparation of the sulfonated pulp for
なお、スルホ基の導入量が0.1mmol/g未満とは、スルホ基の導入量を検出(定性)することができたものの、電気伝導度滴定では誤差範囲となり定量下限以下であったことを意味する。
スルホ基の定性は、赤外分光光度計(日本分光社製、フーリエ変換赤外分光光度計、型番FT/IR−4200)により確認した。
赤外分光光度計の測定は、以下の条件で行った。
測定試料:40℃雰囲気下で水分除去した試料を用いて測定
測定条件:ATR法、積算回数100回、分解能4cm−1
スルホ基由来の観測波数:810cm−1付近(S―O由来)
When the amount of sulfo group introduced was less than 0.1 mmol / g, it was possible to detect (qualitatively) the amount of sulfo group introduced, but it was within the error range in the electrical conductivity titration and was below the lower limit of quantification. means.
The qualitativeness of the sulfo group was confirmed by an infrared spectrophotometer (Fourier transform infrared spectrophotometer manufactured by JASCO Corporation, model number FT / IR-4200).
The measurement of the infrared spectrophotometer was performed under the following conditions.
Measurement sample: Measured using a sample from which water has been removed in an atmosphere of 40 ° C. Measurement conditions: ATR method,
Observed wavenumber derived from sulfo group: around 810 cm-1 (derived from SO)
(比較例3、4;リン酸エステル化パルプ)
まず、純水720mLにリン酸二水素アンモニウム(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)144gと尿素72g(純度99.0%、富士フィルム和光純薬社製、型番;特級試薬)を完全溶解した(リン酸二水素アンモニウムと尿素の質量比は200(g/L):100(g/L))。
(Comparative Examples 3 and 4; Phosphate Esterified Pulp)
First, in 720 mL of pure water, 144 g of ammonium dihydrogen phosphate (purity 99.0%, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., model number; special grade reagent) and 72 g of urea (purity 99.0%, manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) The model number; special grade reagent) was completely dissolved (the mass ratio of ammonium dihydrogen phosphate to urea was 200 (g / L): 100 (g / L)).
上記反応液を全量用いて、丸住製紙社製NBKPシート(水分率50%、坪量6000g/m2、厚さ0.7mm)を105℃乾燥機で水分率1%程度になるまで乾燥したパルプシート400gに均一に含浸させた。この含浸シートを105℃の乾燥機で3.5時間乾燥させた。その後140℃の乾燥機で25分反応させた。得られた反応物は目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上にて、多量の炭酸水素ナトリウム(純度99.5%、ナカライテスク社製)水溶液を用いて中和処理後、多量の純水で洗浄することによりリン酸エステル化パルプを得た。中和および洗浄の終点は、中和に関してはろ液が中性になり泡が生じなくなるまでとし、洗浄に関してはろ液の電気伝導度が1.0mS/m以下となったときとした。
Pulp obtained by drying an NBKP sheet (
洗浄後、リン酸エステル化パルプは純水を用いて固形分濃度1.0質量%に調整し、測定用パルプスラリーを調製した。得られたリン酸エステル化パルプ(比較例1)は後述する方法により官能基導入量を測定したところ0.67mmol/gであった。
なお、反応液の調整割合を純水720mL、リン酸二水素アンモニウム144g、尿素360g(リン酸二水素アンモニウムと尿素の質量比が200(g/L):500(g/L))とし、調製した反応液を用いて上記と同様の操作を行うことにより、後述する官能基導入量測定で1.74mmol/gのリン酸エステル化パルプ(比較例2)も調製した。
前述したとおり、リン酸エステル化パルプは実験2のスルホン化パルプと同様の条件にて物性の評価やパルプシートの作製および評価を行った。
After washing, the phosphoric acid esterified pulp was adjusted to a solid content concentration of 1.0% by mass using pure water to prepare a pulp slurry for measurement. The obtained phosphoric acid esterified pulp (Comparative Example 1) was found to be 0.67 mmol / g when the amount of functional groups introduced was measured by the method described later.
The reaction solution was prepared with 720 mL of pure water, 144 g of ammonium dihydrogen phosphate, and 360 g of urea (mass ratio of ammonium dihydrogen phosphate to urea was 200 (g / L): 500 (g / L)). A phosphoric acid esterified pulp (Comparative Example 2) of 1.74 mmol / g was also prepared by performing the same operation as above using the reaction solution.
As described above, the phosphoric acid esterified pulp was evaluated for its physical properties and the pulp sheet was prepared and evaluated under the same conditions as the sulfonated pulp of
(比較例5;一般的なパルプ)
純水3000mLが入った標準パルプ離解機(熊谷理機工業社製、製造番号;9107182)に丸住製紙社製NBKPシート(水分率50%、坪量6000g/m2、厚さ7mm)50gを入れ、3分間離解した。離解されたパルプを目開き63μm(235メッシュ)のステンレスふるい上に投入し、多量の純水で洗浄することにより官能基を導入していないパルプを得た。洗浄の終点はろ液の電気伝導度が1.0mS/m以下となったときとした。
洗浄後、官能基を導入していないパルプは純水を用いて固形分濃度1.0質量%に調整し、測定用パルプスラリーを調製した。上述したとおり、官能基を導入していないパルプは実験2のスルホン化パルプと同様の条件にて物性の評価やパルプシートの作製および評価を行った。
(Comparative Example 5; General Pulp)
50 g of NBKP sheet (moisture content 50%, basis weight 6000 g / m 2 ,
After washing, the pulp having no functional group introduced was adjusted to a solid content concentration of 1.0% by mass using pure water to prepare a pulp slurry for measurement. As described above, the pulp into which no functional group was introduced was evaluated for its physical properties and the preparation and evaluation of a pulp sheet under the same conditions as the sulfonated pulp of
(実験結果)
実験結果を図3〜図7に示す。
図4〜図7の(A)は、各シートにおける水解性を示したグラフである。
図4〜図7の(B)は、ほぐれ易さ測定で用いるシートの水解性と官能基導入量の関係を示したグラフである。
(Experimental result)
The experimental results are shown in FIGS. 3 to 7.
(A) of FIGS. 4 to 7 is a graph showing the hydrolyzability of each sheet.
FIGS. 4 to 7B are graphs showing the relationship between the hydrolyzability of the sheet used in the measurement of looseness and the amount of functional group introduced.
実験結果から、再分散性パルプが含有するスルホン化は、実験1に比べてシートの厚さを厚くし、かつ同様に水分率を少なくした状態であっても優れた水解性を発揮することができることが確認された。つまり、実験2の結果から、再分散性パルプがスルホン化パルプのみから形成される場合、優れた分散性(水解性)を有していることが確認できた。そして、シート状にした再分散性パルプ組成物も同様に、実験1に比べてシートの厚さを厚くし、かつ同様に水分率を少なくした状態であっても、優れた分散性(水解性)を有していることが確認できた。
From the experimental results, it is possible that the sulfonation contained in the redispersible pulp exhibits excellent hydrolyzability even when the sheet is thicker than in
実験では、パルプへの官能基導入によるシート水解性の差異を調べるため、スルホ基と、スルホン化と類似する方法でパルプに官能基を導入することが可能なリン酸エステル基で比較を行った。
その結果、すべてのシート作製条件においてスルホ基を導入したスルホン化パルプシートは、リン酸エステル基を導入したリン酸エステル化パルプシートよりも水解性が優れることが示された。また、スルホン化パルプシートは官能基導入量が増加するに従い水解性が向上する傾向にあったが、リン酸エステル化パルプシートは官能基導入量が増加するに従い水解性が低下する傾向にあった。
この効果を官能基の特徴から考察した。パルプへのリン酸エステル化は140℃以上で反応させることが通例である。一方で、リン酸エステル基(―PO3H2)は、高温下において脱水縮合を示す官能基として知られており、脱水縮合反応により架橋構造(―PO2H−O−PO2H−)を生じる。
したがって、反応の際、導入されるリン酸エステル基の大部分は非架橋で導入されるが一部は架橋構造を形成していることが予見される。一方、スルホ基は架橋構造を形成せず、中和・洗浄によりNa型に変換されたことにより水への親和性向上に伴い水解性が向上した。このことから、スルホン化パルプは再分散性に優れるパルプであることが示唆された。
In the experiment, in order to investigate the difference in sheet water solubility due to the introduction of a functional group into the pulp, a comparison was made between a sulfo group and a phosphate ester group capable of introducing the functional group into the pulp by a method similar to sulfonation. ..
As a result, it was shown that the sulfonated pulp sheet into which the sulfo group was introduced was superior in water solubility to the phosphate esterified pulp sheet into which the phosphate ester group was introduced under all the sheet preparation conditions. In addition, the sulfonated pulp sheet tended to improve its hydrolyzability as the amount of functional group introduced increased, while the phosphoric acid esterified pulp sheet tended to decrease in water solubility as the amount of functional group introduced increased. ..
This effect was considered from the characteristics of functional groups. Phosphoric acid esterification to pulp is usually carried out at 140 ° C. or higher. On the other hand, the phosphoric acid ester group (-PO3H2) is known as a functional group that exhibits dehydration condensation at high temperature, and a crosslinked structure (-PO2H-O-PO2H-) is formed by the dehydration condensation reaction.
Therefore, it is foreseen that most of the phosphoric acid ester groups introduced during the reaction are introduced non-crosslinked, but some form a crosslinked structure. On the other hand, the sulfo group did not form a crosslinked structure and was converted to the Na type by neutralization and washing, so that the water solubility was improved as the affinity for water was improved. From this, it was suggested that the sulfonated pulp is a pulp having excellent redispersibility.
本発明の再分散性パルプ及び再分散性パルプ組成物は、分厚いシート状(厚さ3mm)に形成しても分散性(水解性)を示した(図6および図7)。
従来の技術では、シートに水解性を付与する方法として、シート表面に凹凸をつけるエンボス加工方法が挙げられる。エンボス加工方法はシート表面部位に水解性を付与することができる。薄いシートであればシート内部にまで凹凸がつけられるため水解性が向上することは想定できる。
しかしながら、本発明で実施したような厚いシートでは、水解性を示さなかった比較例5のCS3−3やCS3−4にエンボス加工を施すのみでは、シート内部まで凹凸が付与されないため、水解性が改善されるとは到底想定できないし、エンボス加工機の煩雑化を招くこととなる。
このことから、スルホ基を導入するのみで高坪量シートでも水解性を発現できたことは例のない効果である。
The redispersible pulp and the redispersible pulp composition of the present invention showed dispersibility (hydrolyzability) even when formed into a thick sheet (
In the conventional technique, as a method of imparting water solubility to the sheet, an embossing method of making unevenness on the sheet surface can be mentioned. The embossing method can impart water solubility to the sheet surface portion. If it is a thin sheet, it can be expected that the water solubility will be improved because the inside of the sheet will be uneven.
However, in the thick sheet as carried out in the present invention, only embossing the CS3-3 and CS3-4 of Comparative Example 5 which did not show water solubility does not impart unevenness to the inside of the sheet, so that the water solubility is improved. It cannot be expected that it will be improved, and it will cause the embossing machine to become complicated.
From this, it is an unprecedented effect that hydrolyzability could be exhibited even with a high basis weight sheet only by introducing a sulfo group.
(実験3)
実験3では、再分散性パルプ組成物、再分散性パルプ組成物がスルホン化パルプの混合割合(含有割合)を所定の範囲内とすることにより、分散性を適切に発揮し、しかも抄紙用パルプの混合割合を調整することにより強度を向上させることができることが確認できた。
(Experiment 3)
In
(混合シート作製)
混合シート作製パルプには、実験1で調製したスルホン化パルプ(試料A〜E)と抄紙用にリファイナーで叩解された広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP(丸住製紙社製、ろ水度276mL、以下抄紙用パルプと記載))を所定の割合で混合したスラリーを用いて実験2実験1と同様の方法で手抄シート(試料5〜9の各シート)を作製した。
(Making a mixed sheet)
The mixed sheet-making pulp includes the sulfonated pulp (Samples A to E) prepared in
シートに含まれるスルホン化パルプの固形分質量%は、下記式により算出した。
シートに含まれるスルホン化パルプの固形分質量%=(スルホン化パルプ固形分質量(g))/(シート作製に供したパルプ固形分質量(g))×100
なお、例えば、試料(スルホン化パルプ)と抄紙用パルプの質量比が5:5の場合、シートのスルホン化パルプの含有割合は50質量%を意味する。言い換えれば、抄紙用パルプの含有割合は、スルホン化パルプの固形分100質量部に対して、100質量部である。
The solid content mass% of the sulfonated pulp contained in the sheet was calculated by the following formula.
Mass% of solid content of sulfonated pulp contained in the sheet = (mass of solid content of sulfonated pulp (g)) / (mass of solid content of pulp used for sheet preparation (g)) × 100
For example, when the mass ratio of the sample (sulfonated pulp) to the pulp for papermaking is 5: 5, the content ratio of the sulfonated pulp of the sheet means 50% by mass. In other words, the content ratio of the papermaking pulp is 100 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the solid content of the sulfonated pulp.
比較例として、抄紙用パルプを用いたパルプシート(比較例6)を同様に作製した。すなわち、スルホン化パルプ含有割合0%のパルプシートを作製した。 As a comparative example, a pulp sheet (Comparative Example 6) using pulp for papermaking was produced in the same manner. That is, a pulp sheet having a sulfonated pulp content of 0% was prepared.
まず、5Lプラスチック容器に測定用パルプスラリーと抄紙用パルプを合計で3.75g(固形分質量)はかりとり、固形分濃度0.2〜0.5質量%になるまで水道水を加えてよく分散させた。この希釈スラリーをJIS P 8222 パルプ−試験用手抄紙の調製方法−(2015)に記載された手抄機を用いて、上述した場合を同様に、目開き0.154mm(100メッシュ、大きさ;25cm×25cm)の金網を使用した以外はJIS P 8222に準拠した方法で混合シートを作製した。 First, weigh a total of 3.75 g (solid content mass) of the pulp slurry for measurement and pulp for papermaking in a 5 L plastic container, add tap water until the solid content concentration reaches 0.2 to 0.5 mass%, and disperse well. I let you. Using the hand paper machine described in JIS P 8222 Pulp-Preparation Method for Test Hand Paper- (2015), this diluted slurry was used in the same manner as described above, with an opening of 0.154 mm (100 mesh, size; A mixed sheet was prepared by a method conforming to JIS P 8222 except that a wire mesh of 25 cm × 25 cm) was used.
以下にスラリーの調製例の一例(試料5のパルプシート)を示す。
試料A(固形分質量2.63g)と抄紙用パルプ(固形分質量1.12g)を混合し、全体で3.75gとなるように調製し、スルホン化パルプ含有割合70%のシート作製用スラリーを調製した(試料A:抄紙用パルプ=7:3(質量比))。
調製した混合パルプに水を加えて固形分濃度が0.2〜0.5質量%の範囲に希釈されたスラリーを調整した。
An example of a slurry preparation example (pulp sheet of sample 5) is shown below.
Sample A (solid content mass 2.63 g) and papermaking pulp (solid content mass 1.12 g) are mixed to prepare a total of 3.75 g, and a slurry for making a sheet having a sulfonated pulp content of 70%. (Sample A: pulp for papermaking = 7: 3 (mass ratio)).
Water was added to the prepared mixed pulp to prepare a slurry having a solid content concentration in the range of 0.2 to 0.5% by mass.
得られたシートはJIS P 8111に準拠し調湿を行い水分率が7〜15%とした後、一辺が11.4cmの大きさにカットしたものは上記実験と同様の方法で水解性試験を行った。
また、1.5×23cmの大きさにカットしたものは、オートグラフ(島津製作所社製、型番;AG−I500N)を用いて、つかみ具の間隔を10cmとした以外はJIS P 8113に準拠した方法により測定した。
The obtained sheet was humidity-controlled according to JIS P 8111 to have a moisture content of 7 to 15%, and then the sheet cut to a size of 11.4 cm on a side was subjected to a hydrolyzability test by the same method as in the above experiment. gone.
In addition, those cut to a size of 1.5 x 23 cm conformed to JIS P 8113 except that the distance between the gripping tools was set to 10 cm using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation, model number; AG-I500N). It was measured by the method.
(パルプシートの裂断長測定)
引張強度が同じパルプを使用した場合であっても、シート作成時の坪量により結果が異なり一様に対比できないことから、得られた引張強度(kN/m)と係数(重力加速度)の積を坪量(g/m2)で除することにより裂断長(km)を算出した。具体的には以下の式を用いて裂断長を算出した。
裂断長(km)=引張強度(kN/m)×9.8067/坪量(g/m2)
(Measurement of tear length of pulp sheet)
Even when pulps with the same tensile strength are used, the results differ depending on the basis weight at the time of sheet preparation and cannot be compared uniformly. Therefore, the product of the obtained tensile strength (kN / m) and the coefficient (gravitational acceleration). Was divided by the basis weight (g / m 2 ) to calculate the tear length (km). Specifically, the tear length was calculated using the following formula.
Fracture length (km) = tensile strength (kN / m) x 9.8067 / basis weight (g / m 2 )
(パルプシートの厚さ測定)
ミクロンレベル(μmレベル)のシート厚さ測定は、次のように行った。
紙厚測定器(測定器(CITIZEN社製、型番;MEI−11)、インジケータ(CITIZEN社製、型番;SA−CD1)で構成された紙圧測定器)を用いてJIS P 8118に準拠し測定した。
(Measurement of pulp sheet thickness)
The sheet thickness measurement at the micron level (μm level) was performed as follows.
Measured in accordance with JIS P 8118 using a paper thickness measuring instrument (paper pressure measuring instrument composed of a measuring instrument (manufactured by CITIZEN, model number; MEI-11) and an indicator (manufactured by CITIZEN, model number; SA-CD1)). did.
(パルプシートの耐水性測定)
パルプシートの耐水性は、ウォータードロップ法(中村 長一 著「紙のサイズ」P.389 「6・1・8水浮遊法」 北尾書籍貿易(1962))を参考とし、以下に示す方法により測定した。
顕微鏡観察時に一般的に用いられるガラス製のプレパラートを試験台として、その上に45mm×85mmにカットしたパルプシートをしわ等が生じないよう両端をセロハンテープで固定した。パルプシートを固定したプレパラートを水平にした台上に置き、パルプシート上10mmの位置から純水(20℃)をシリンジ(JIS T 3101(注射針)H5号に準拠したもの)を用いて1滴(約8mg)を滴下した。滴下した純水がパルプシートと接触した時点からストップウォッチを用いて時間計測を始め、パルプシート表面上に落下した純水が完全にパルプシートへ吸水されるまでの時間(秒)を測定した。
(Measurement of water resistance of pulp sheet)
The water resistance of the pulp sheet is measured by the following method with reference to the water drop method (Choichi Nakamura, "Paper Size" P.389 "6.1 / 8 Water Floating Method" Kitao Book Trading (1962)). did.
A glass preparation, which is generally used for microscopic observation, was used as a test table, and a pulp sheet cut into 45 mm × 85 mm was fixed on it with cellophane tape at both ends so as not to cause wrinkles. Place the slide on which the pulp sheet is fixed on a horizontal table, and use a syringe (JIS T 3101 (injection needle) H5 compliant) to drop 1 drop of pure water (20 ° C) from a
実験結果を図8に示す。
図8に示すように、再分散性パルプは、スルホン化パルプと抄紙用パルプを所定の割合で混合しても、優れた分散性(水解性)を発揮させること確認できた。しかも、抄紙用パルプの割合を増加させることにより、強度を向上させることができることが確認できた。つまり、実験3の結果から、再分散性パルプを含有するシート状に成形した再分散性パルプ組成物は、スルホン化パルプと抄紙用パルプを所定の割合で混合しても、優れた分散性(水解性)を発揮させること確認できた。
The experimental results are shown in FIG.
As shown in FIG. 8, it was confirmed that the redispersible pulp exhibited excellent dispersibility (hydrolyzability) even when the sulfonated pulp and the papermaking pulp were mixed in a predetermined ratio. Moreover, it was confirmed that the strength can be improved by increasing the ratio of the pulp for papermaking. That is, from the results of
従来の技術では、シートに水解性を付与する方法として、前述したエンボス加工方法の他に分散剤を添加する方法が挙げられる。分散剤を添加する方法では、パルプ以外の薬品を添加するため、用途によっては使用不可能な場合がある(例えば、食品用途に不向きな分散剤など)。したがって、これまでの分散性を使用する方法では用途の適用先を考慮する必要があった。
しかしながら、本発明の再分散性パルプ、再分散性パルプ組成物を用いれば、分散剤を用いなくとも優れた分散性を示すことが示された。
In the conventional technique, as a method of imparting water solubility to the sheet, a method of adding a dispersant in addition to the above-mentioned embossing method can be mentioned. Since the method of adding a dispersant adds chemicals other than pulp, it may not be usable depending on the application (for example, a dispersant unsuitable for food applications). Therefore, in the conventional method using dispersibility, it is necessary to consider the application destination of the application.
However, it has been shown that when the redispersible pulp and the redispersible pulp composition of the present invention are used, excellent dispersibility is exhibited without using a dispersant.
(実験4)
実験4では、再分散性パルプ組成物が固形状のものであることから、その状態について確認した。
(Experiment 4)
In
実験では、スクリュー管瓶(マルエム社製、容量;110mL)を用いて、その内部にスルホン化パルプが所定の固形分濃度となるように調整した再分散性パルプ組成物40gを入れた。そして、起立状態(試料を入れて5分静置した状態)から倒伏状態(倒伏させた状態で静置5分後の状態)にした状態にした際の状態について確認した。
実験の再分散性パルプ組成物は、スルホン化パルプの固形分濃度(実施形態における再分散性パルプ又は再分散性パルプ組成物の「固形分質量%」に相当する)が3質量%(写真では再分散性パルプ 3%と表記)、5質量%(写真では再分散性パルプ 5%と表記)のものを用いた。
In the experiment, a screw tube bottle (manufactured by Maruem Co., Ltd., volume; 110 mL) was used, and 40 g of the redispersible pulp composition adjusted so that the sulfonated pulp had a predetermined solid content concentration was placed therein. Then, the state when the state was changed from the standing state (the state in which the sample was put and allowed to stand for 5 minutes) to the lying state (the state in which the sample was placed and left standing for 5 minutes) was confirmed.
The redispersible pulp composition of the experiment has a solid content concentration of 3% by mass (corresponding to the "solid content mass%" of the redispersible pulp or the redispersible pulp composition in the embodiment) of the sulfonated pulp (in the photograph).
比較例として、純水、スルホン化パルプの固形分濃度が1質量%(写真ではスルホン化パルプ 1%と表記)、2質量%(写真ではスルホン化パルプ 2%と表記)、抄紙用パルプの固形分濃度が2質量%(写真ではパルプ 2%と表記)のものを用いた。 As a comparative example, pure water, the solid content concentration of the sulfonated pulp is 1% by mass (indicated as 1% in the photo), 2% by mass (indicated as 2% in the photo), and the solid content of the papermaking pulp. The one having a component concentration of 2% by mass (denoted as 2% pulp in the photograph) was used.
実験結果を図9、図10に示す。
図9(A)は、写真の撮影方向の概略を示した。
図9(B)は、倒立状態の側面視(X方向)の写真を示したものである。
図10は、倒伏状態の側面視(Y方向、Z方向)の写真を示したものであり、(A)がスルホン化パルプの固形分濃度が5質量%の再分散性パルプ組成物、(B)がスルホン化パルプの固形分濃度が3質量%の再分散性パルプ組成物、(C)が比較例のスルホン化パルプの固形分濃度が2質量%のもの、(D)が比較例のスルホン化パルプの固形分濃度が1質量%のもの、(E)が比較例の抄紙用パルプの固形分濃度が2質量%もの、の倒伏状態の側面視写真である。
図10の結果から、実施例の再分散性パルプを含有した再分散性パルプ組成物(図10中の(A)、(B))は、瓶を倒した後((Z)方向の写真)にも分散液が比較例(図10中の(C)〜(E))のように瓶内に流れることなく留まっていた。この特徴は固形の形状を再分散性パルプ組成物の特有の性質であることを見出した。
したがって、再分散性パルプ組成物は、スルホン化パルプの固形分濃度が3質量%以上の場合、固形状であることが確認できた。
The experimental results are shown in FIGS. 9 and 10.
FIG. 9A shows an outline of the shooting direction of the photograph.
FIG. 9B shows a photograph of a side view (X direction) in an inverted state.
FIG. 10 shows a side view (Y direction, Z direction) photograph of the inverted state, in which (A) is a redispersible pulp composition having a solid content concentration of 5% by mass of the sulfonated pulp, (B). ) Is a redisperable pulp composition having a solid content concentration of 3% by mass of the sulfonated pulp, (C) is a composition having a solid content concentration of 2% by mass of the sulfonated pulp of the comparative example, and (D) is the sulfone of the comparative example. It is a side view photograph of the inverted state in which the solid content concentration of the converted pulp is 1% by mass, and (E) is the solid content concentration of 2% by mass of the papermaking pulp of the comparative example.
From the results of FIG. 10, the redispersible pulp composition containing the redispersible pulp of the example ((A), (B) in FIG. 10) was taken after the bottle was tilted (photograph in the direction of (Z)). In addition, the dispersion did not flow into the bottle as in Comparative Examples ((C) to (E) in FIG. 10) and remained. It has been found that this feature is a peculiar property of the solid shape redispersible pulp composition.
Therefore, it was confirmed that the redispersible pulp composition was in a solid state when the solid content concentration of the sulfonated pulp was 3% by mass or more.
近年、セルロースへの化学変性はセルロースナノファイバーと呼ばれる透明でゼリーのようなゲル状の素材製造のために開発されてきた。一方で、化学変性されたパルプから得られるセルロースナノファイバーは、パルプの固形分濃度が0.01〜2質量%といった低濃度で製造されてきた(比較例)。
本発明の再分散性パルプ、再分散性パルプ組成物は、2質量%よりも高濃度である3質量%以上の状態(実施例)でパルプが特異的な固形状を示すという新しい形状の特徴を、再分散という物性に紐づけることができた。
In recent years, chemical denaturation to cellulose has been developed for the production of transparent, jelly-like gel-like materials called cellulose nanofibers. On the other hand, cellulose nanofibers obtained from chemically modified pulp have been produced at a low solid content concentration of 0.01 to 2% by mass (comparative example).
The redispersible pulp and the redispersible pulp composition of the present invention are characterized by a new shape in which the pulp exhibits a specific solid state in a state of 3% by mass or more (Example) having a concentration higher than 2% by mass. Was able to be linked to the physical property of redispersion.
本発明の再分散パルプおよび再分散性パルプ組成物は、医療分野、食品分野、環境分野、工業分野、製紙分野などの各分野において、水分率が少ない状態のものを再度、分散させるために使用されるパルプとして適している。 The redispersed pulp and the redispersible pulp composition of the present invention are used to redisperse those having a low water content in various fields such as medical field, food field, environmental field, industrial field and paper manufacturing field. Suitable as pulp to be made.
S1 接触工程
S2 反応工程
S1 contact process S2 reaction process
Claims (9)
該スルホン化パルプは、
前記スルホ基の導入量が0.1mmol/g以上、5.0mmol/g以下であり、
JIS P 8222に準拠し100メッシュの金網を使用して坪量が45g/m2〜1000g/m2、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートにおける下記(1)もしくは(2)により測定されるほぐれ易さが15秒以下である
ことを特徴とする再分散性パルプ。
(1)坪量が45g/m2以上100g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さを測定する。
(2)坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠した下記(i)、(ii)の手順により測定する。
(i)純水1Lを入れた1Lガラスビーカーへ回転子を入れ、回転子の回転数を600rpmに調整する。
(ii)試験片を投入してから回転子の回転数が450rpmまでに回復するまでの時間を測定する。 It contains sulfonated pulp in which at least a part of the hydroxyl groups of cellulose constituting the cellulose fiber is substituted with a sulfo group.
The sulfonated pulp is
The amount of the sulfo group introduced is 0.1 mmol / g or more and 5.0 mmol / g or less.
According to the following (1) or (2) in a sheet prepared according to JIS P 8222 with a basis weight of 45 g / m 2 to 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm using a 100 mesh wire mesh. A redispersible pulp characterized by a measured looseness of 15 seconds or less.
(1) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 45 g / m 2 or more and less than 100 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, the ease of loosening is measured in accordance with JIS P 4501.
(2) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, follow the procedures of (i) and (ii) below in accordance with JIS P 4501. Measure.
(I) Put the rotor in a 1L glass beaker containing 1L of pure water, and adjust the rotation speed of the rotor to 600 rpm.
(Ii) Measure the time from when the test piece is inserted until the rotation speed of the rotor recovers to 450 rpm.
水に固形分濃度0.3質量%に分散させた測定分散液でのJIS 8121−2(2012)に準拠した測定方法に基づく標準ろ水度が60mL以上である
ことを特徴とする請求項1記載の再分散性パルプ。 The sulfonated pulp is
Claim 1 is characterized in that the standard freeness is 60 mL or more based on a measurement method based on JIS 811-2 (2012) with a measurement dispersion liquid dispersed in water to a solid content concentration of 0.3% by mass. The redispersible pulp described.
前記ほぐれ易さ測定におけるシートの水分率が60%以下である
ことを特徴とする請求項1または2記載の再分散性パルプ。 The sulfonated pulp is
The redispersible pulp according to claim 1 or 2, wherein the moisture content of the sheet in the looseness measurement is 60% or less.
JIS P 8222に準拠し100メッシュの金網を使用して坪量が45g/m2〜1000g/m2、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートにおける下記(1)もしくは(2)により測定されるほぐれ易さが100秒以下である
ことを特徴とする再分散性パルプ組成物。
(1)坪量が45g/m2以上100g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠してほぐれ易さを測定する。
(2)坪量が100g/m2以上1000g/m2未満、厚みが0.05mm〜3.0mmに調製したシートの場合、JIS P 4501に準拠した下記(i)、(ii)の手順により測定する。
(i)純水1Lを入れた1Lガラスビーカーへ回転子を入れ、回転子の回転数を600rpmに調整する。
(ii)試験片を投入してから回転子の回転数が450rpmまでに回復するまでの時間を測定する。
A solid composition containing the redispersible pulp according to any one of claims 1, 2 or 3 and water, which is fibrous, cottony, lumpy, blocky, sheety, granular, or powdery. It is one of the following, which is selected from the form of wax, sponge, gel, paste, and cream.
According to the following (1) or (2) in a sheet prepared according to JIS P 8222 with a basis weight of 45 g / m 2 to 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm using a 100 mesh wire mesh. A redispersible pulp composition characterized by a measured looseness of 100 seconds or less.
(1) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 45 g / m 2 or more and less than 100 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, the ease of loosening is measured in accordance with JIS P 4501.
(2) In the case of a sheet prepared to have a basis weight of 100 g / m 2 or more and less than 1000 g / m 2 and a thickness of 0.05 mm to 3.0 mm, follow the procedures of (i) and (ii) below in accordance with JIS P 4501. Measure.
(I) Put the rotor in a 1L glass beaker containing 1L of pure water, and adjust the rotation speed of the rotor to 600 rpm.
(Ii) Measure the time from when the test piece is inserted until the rotation speed of the rotor recovers to 450 rpm.
ことを特徴とする請求項4記載の再分散性パルプ組成物。 The redispersible pulp composition according to claim 4, wherein the water content of the composition is 0.5% by mass or more and 97% by mass or less.
ことを特徴とする請求項4または5記載の再分散性パルプ組成物。 The moisture content in the fibrous, cotton-like, lump-like, block-like, sheet-like, granular, powder-like, wax-like or sponge-like states is 0.5% by mass or more and 60% by mass or less. The redispersible pulp composition according to claim 4 or 5.
ことを特徴とする請求項4、5または6記載の再分散性パルプ組成物。 The redispersion according to claim 4, 5 or 6, wherein the content ratio of the sulfonated pulp contained in the redispersible pulp according to any one of claims 1, 2 or 3 is 3% by mass or more. Sex pulp composition.
該抄紙用パルプの含有割合が、前記スルホン化パルプの固形分100質量部に対して、1質量部以上、900質量部以下である
ことを特徴とする請求項4、5、6または7記載の再分散性パルプ組成物。 Contains pulp for papermaking
The fourth, fifth, sixth or seventh aspect of the present invention, wherein the content ratio of the papermaking pulp is 1 part by mass or more and 900 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the solid content of the sulfonated pulp. Redispersible pulp composition.
ことを特徴とする請求項4、5、6、7または8記載の再分散性パルプ組成物。 It is characterized by having a standard freeness of 60 mL or more and 800 mL or less based on a measurement method based on JIS 811-2 (2012) with a measurement dispersion liquid dispersed in water to a solid content concentration of 0.3% by mass. The redispersible pulp composition according to claim 4, 5, 6, 7 or 8.
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