JP4599742B2

JP4599742B2 - Method for producing bulky pulp

Info

Publication number: JP4599742B2
Application number: JP2001100473A
Authority: JP
Inventors: 武志飯森; 俊一朗宇野; 孝則宮西
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2001-03-30
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2021-03-30
Also published as: JP2002294582A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は印刷用紙、情報記録用紙、特殊紙等の種々の紙製品に使用される嵩高パルプを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
紙製品は、その使用目的に応じて、様々な物性が要求される。例えば、機械的強度、寸法安定性、地合等である。近年これらの物性の中で、特に重要性を増してきたものに嵩高性があげられる。嵩高い紙は、その感触が良好な為、種々の嵩高紙の製造方法が検討されている。
【０００３】
例えば、特開平1-118625号公報ではパルプと炭素繊維製造用有機繊維及び有機高分子物質のエマルジョンの特定割合からなる抄紙シートを加熱処理後、加熱炭化させることにより、嵩高な炭素板を得ている。
【０００４】
同様に、特開平3-174089号公報ではガラスウール等の鉱物繊維をセルロース繊維に混合することにより嵩高で剛性のあるパルプを得ている。特開平3-269199号公報においては、パルプと特定のポリエステル複合繊維と熱融着性バインダー繊維を高速撹拌ミキサーで混合分散後積層し、熱処理することにより、崇高なパルプシートを製造している。
【０００５】
また、填料を改良した例としては、特開平3-124895号公報において粒子径0.5μｍ〜30μｍの範囲にある中空球状バテライト型炭酸カルシウムを填料として紙中に3％以上含有させることにより、嵩高な中性紙の製造を行っている。
【０００６】
しかしながら、上記の方法は、パルプに対して他の繊維、高分子物質あるいは填料等を添加することにより、紙を嵩高化するものであり、嵩高性が得られるのは、添加物によるものであり、セルロース繊維そのものが改質されるものではない。また、添加された他の繊維や高分子物質等により、紙の性質が大きく左右されることになる。
【０００７】
さらに、弾性ロールを用いてカレンダー仕上げをする、”ソフトカレンダー”処理も試みられている。特開平4-370293号公報ではグラビア用紙のカレンダー処理直線に、低圧で軽度の加熱蒸気（蒸気圧１ｋｇ／ｃｍ²以下、蒸気流量15〜18ｋｇ／Ｈｒ／ｍ幅、紙の水分増加率0.3〜1.2％の蒸気）を付与して紙面を加湿、加熱後、カレンダーロール温度100〜150℃でソフトカレンダー処理をすることにより、目的の嵩高紙を得ている。ソフトカレンダー法では、カレンダー処理における“紙の押しつぶし方”を柔らかくする方法であり、セルロース繊維そのものが従来法に比べて嵩高な性質に改質されるものではない。また、紙の製造工程の中でロールは比較的高いので、その初期投資額は大きくなる。
【０００８】
さらに繊維そのものを嵩高にする方法として、特開平7-54293号公報ではセルラーゼ、ヘミセルラーゼ等の多糖類分解酵素あるいはそれらを生産する微生物でパルプを処理することにより、パルプそのものを嵩高な性質に改質し、嵩高紙を得る方法が開示されている。しかしながら、この方法では酵素が高価であること、本質的に多糖類を分解する酵素であるためその制御が難しく、過剰に反応を行えば繊維そのものが分解され強度が低下してしまう。また、特開平7-189168号公報、特開平8-291494号公報にはパルプを水酸化ナトリウムで処理することによりパルプを嵩高する方法が記載されているが、この方法では強度の低下が大きい。
【０００９】
また、繊維そのものを嵩高にする別の方法として、特開平8-13381号公報では製紙用パルプ及び／または脱墨処理などを行って回収された古紙からなる原料を解繊することにより、繊維を嵩高にしソフトな感触を有する紙の製造方法が開示されている。しかし、この発明の主目的はソフトな感触を有し、吸水性、吸油性に優れた紙を提供することであり、パルプ繊維に撚れを起こさせて嵩高化するものであり、寸法安定性が悪化してしまう。また、吸水剤や給油剤を添加することや水溶性高分子フィルムを積層することが行われている。さらに、その対象材料として、ミルクカートン古紙といった元々嵩高である材料が用いられている。また、この方法では乾燥したシート状のパルプを再度離解するために、その処理時間がかかるとともに、パルプスラリーが流れていく通常のファイバーラインに応用することは難しかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明では、上記現状を鑑み、通常の製紙用パルプを現状のファイバーラインの中で簡単にしかも短い時間の処理で嵩高化することが可能で、かつ初期投資も少なくてすむような方法で原料であるパルプそのものを嵩高化することにより、製品である紙の嵩高性を改良することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、パルプを酸性条件下で撹拌処理することにより嵩高パルプを製造できることを見い出した。即ち、酸性下でパルプにせん断応力を与えるように撹拌処理することによりパルプそのものを嵩高化し、この方法により改質された嵩高パルプを用いて紙を製造することにより、嵩高性の良好な紙を得ることが可能となった。
【００１２】
【発明の実施の形態】
パルプを酸性条件下で撹拌処理することによって、パルプ繊維が嵩高化される機構については明白ではない。繊維の分析においては繊維長は特に変化なく、カールやキンクといった繊維の屈曲性にも特に大きな変化は認められないので、繊維全体の形態が変化を起こしているのではない。従って、本発明で製造された嵩高パルプは寸法安定性に影響を与えない。酸性条件下ではパルプ繊維は剛直な状態であるので、強烈なせん断応力をかけることにより繊維表面が改質されるのではないかと考えられる。すなわち、せん断応力が繊維表面に選択的に作用することにより、繊維表面に一部傷が入り、繊維表面が毛羽だった様な形状になるのではないかと推測される。
【００１３】
本発明で対象とするパルプの種類としては、未晒しクラフトパルプ、酸素脱リグニン後クラフトパルプ、半晒クラフトパルプ、全晒クラフトパルプ、サルファイトパルプ、グラウンドパルプ、脱墨パルプ、サーモメカニカルパルプ、非木材パルプ等である。
【００１４】
処理するパルプ濃度としてはパルプを流動化でき、パルプ繊維に対してせん断応力を与えられる範囲であれば特に限定されないが、0.5重量％〜50重量％が好ましく、特に6重量％〜14重量％が好ましい。パルプ濃度が50重量％より高くなるとパルプを撹拌することができなくなり、0.5重量％より低くなるとパルプ繊維にせん断応力がかからないためパルプが嵩高化されない。
【００１５】
また、処理ｐＨはセルロース繊維が膨潤せずに剛直なままである酸性でれば良く、ｐＨ1〜6が好ましく、特にｐＨ2〜4が好ましい。ｐＨが6より高いと、繊維が膨潤し柔軟になるため良好な結果は得られない。ｐＨが1より低いと、ｐＨを低下させるための酸の量が多くなり、その分コストが上昇することになる。ｐＨを酸性にするための酸としては、鉱酸、有機酸のいずれでも使用することができる。
【００１６】
処理温度としては0〜70℃が好ましく、30〜70℃が特に好ましい。温度を70℃より高くすると加温するためのコストがかかり、逆に低すぎると冷却するためのコストがかかることになる。
【００１７】
パルプを流動化しせん断応力をかけるためには、撹拌機のローターの回転数が１０００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍであることが望ましい。ローターの回転数が１００ｒｐｍ未満であればパルプに十分なせん断応力がかからない。ローターの回転数が１００００ｒｐｍを越えても嵩高の効果は頭打ちになる上、コストが高くなる。また、パルプを撹拌する装置としては、パルプの漂白に使われるケミカルミキサーとして中濃度ミキサーや低濃度ミキサー、古紙の離解に用いられる高濃度パルパー、古紙の脱墨に用いられるニーダーやディスパーザー等が挙げられる。
【００１８】
本発明の嵩高パルプは、印刷用紙、情報用紙、コート紙他全ての紙に使用される。
【００１９】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
［実施例１］
広葉樹の酸素脱リグニン後クラフトパルプ（日本製紙株式会社製）を中濃度ミキサー（ＣＲＳ社製）で、パルプ濃度10重量％、ｐＨ3.0、温度50℃、3000ｒｐｍの条件で10秒間撹拌処理を行った。得られたパルプを洗浄液のｐＨが中性になるまで水で洗浄した後、JIS P 8221-2に従いＰＦＩミルで叩解し、フリーネスの異なるパルプを調製した。次に、得られたパルプから丸型シートマシンを用い、JIS P 8209に従い、秤量60ｇ／ｍ²の手抄き紙を調製した。また、叩解後のフリーネスをJIS P 8121に従い測定した。得られた手抄シートの厚さをJIS P 8118、坪量をISO 536-1976に従いそれぞれ測定し、密度を算出し、結果を図１に示した。
【００２１】
［比較例１］
実施例１で使用したパルプを酸性下で撹拌処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、手抄き紙を調製し、結果を図１に示した。
【００２２】
【図１】

【００２３】
［実施例２］
パルプとして広葉樹の全晒クラフトパルプ（日本製紙株式会社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、手抄き紙を調製し、結果を図２に示した。
【００２４】
［比較例２］
実施例２で使用したパルプを酸性下で撹拌処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして、手抄き紙を調製し、結果を図２に示した。
【００２５】
【図２】

【００２６】
［実施例３］
広葉樹の酸素脱リグニン後クラフトパルプ（日本製紙株式会社製）をＡＭＧミキサー２台（アールストローム社製）で、パルプ濃度12重量％、ｐＨ3.0、温度60℃、1800ｒｐｍの条件で3秒間撹拌処理を行った。次に、このパルプを引き続き二酸化塩素、酸素と過酸化水素を添加したアルカリ抽出段、二酸化塩素で順次漂白し全晒パルプを調製した。得られたパルプを実施例１と同様に手抄紙を調製し、結果を図３に示した。
【００２７】
［比較例３］
パルプを酸性下で撹拌処理を行わなかった以外は、実施例３と同様にして、手抄き紙を調製し、結果を図３に示した。
【００２８】
【図３】

図１〜図３に示したように、パルプを酸性下で撹拌処理することにより、同一ろ水度で比較した時、嵩高な紙が得られるのは明白である。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method for producing bulky pulp used in various paper products such as printing paper, information recording paper, and special paper.
[0002]
[Prior art]
Paper products are required to have various physical properties depending on the purpose of use. For example, mechanical strength, dimensional stability, formation, etc. Among these physical properties, the bulkiness is one that has been particularly important in recent years. Since bulky paper has a good feel, various methods for producing bulky paper have been studied.
[0003]
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 1-118625, a paper sheet made of a specific ratio of an emulsion of pulp and carbon fiber-producing organic fibers and organic polymer substances is heat-treated and then carbonized by heating to obtain a bulky carbon plate. Yes.
[0004]
Similarly, in Japanese Patent Laid-Open No. 3-174089, a bulky and rigid pulp is obtained by mixing mineral fibers such as glass wool with cellulose fibers. In JP-A-3-269199, a sublime pulp sheet is produced by mixing and dispersing pulp, a specific polyester composite fiber, and a heat-fusible binder fiber with a high-speed stirring mixer, laminating them, and heat-treating them.
[0005]
In addition, as an example of improving the filler, by adding 3% or more of hollow spherical vaterite type calcium carbonate having a particle diameter of 0.5 μm to 30 μm in the paper as a filler in JP-A-3-124895, the bulk is increased. Manufactures neutral paper.
[0006]
However, the above method makes the paper bulky by adding other fibers, polymer substances or fillers to the pulp, and the bulkiness is obtained by the additive. The cellulose fiber itself is not modified. In addition, the properties of the paper are greatly influenced by other added fibers and polymer substances.
[0007]
Furthermore, a “soft calendar” process is also attempted, in which a calendar finish is made using an elastic roll. In Japanese Patent Laid-Open No. 4-370293, a low-temperature and mild heating steam (vapor pressure of 1 kg / cm ² or less, steam flow rate of 15 to 18 kg / Hr / m width, paper moisture increase rate of 0.3 to 1.2 is applied to the calendering straight line of gravure paper. % Steam) is applied to humidify and heat the paper surface, and then a soft calendering process is performed at a calender roll temperature of 100 to 150 ° C. to obtain the desired bulky paper. The soft calendering method is a method of softening the “paper crushing method” in the calendering process, and the cellulose fiber itself is not modified to a bulky property as compared with the conventional method. In addition, since the roll is relatively high in the paper manufacturing process, the initial investment amount becomes large.
[0008]
Furthermore, as a method for making the fiber itself bulky, JP-A-7-54293 discloses that the pulp itself is made bulky by treating the pulp with polysaccharide-degrading enzymes such as cellulase and hemicellulase or microorganisms that produce them. A method for obtaining a bulky paper is disclosed. However, in this method, the enzyme is expensive, and it is essentially an enzyme that degrades polysaccharides, so that it is difficult to control. If the reaction is excessive, the fiber itself is degraded and the strength is lowered. Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 7-189168 and 8-291494 describe a method of bulking a pulp by treating the pulp with sodium hydroxide. However, this method has a large decrease in strength.
[0009]
Further, as another method for making the fiber itself bulky, in JP-A-8-13811, the fiber is obtained by defibrating a raw material made of recovered paper recovered by papermaking pulp and / or deinking. A method for producing a paper that is bulky and has a soft feel is disclosed. However, the main object of the present invention is to provide a paper that has a soft feel and is excellent in water absorption and oil absorption. Will get worse. Moreover, adding a water-absorbing agent or an oiling agent or laminating a water-soluble polymer film is performed. Furthermore, originally bulky material such as used milk carton paper is used as the target material. Further, in this method, since the dried sheet-like pulp is disaggregated again, it takes time for the treatment and it is difficult to apply to a normal fiber line through which the pulp slurry flows.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In the present invention, in view of the above-mentioned present situation, it is possible to increase the bulk of ordinary papermaking pulp in the current fiber line by a short time treatment and to reduce the initial investment. The purpose of this is to improve the bulkiness of the product paper by increasing the bulk of the pulp itself.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The inventors have found that bulky pulp can be produced by stirring the pulp under acidic conditions. That is, the pulp itself is made bulky by agitation treatment so as to give shear stress to the pulp under acidic conditions, and by producing the paper using the bulky pulp modified by this method, a paper with good bulkiness can be obtained. It became possible to get.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
It is not clear about the mechanism by which pulp fibers are bulked by stirring the pulp under acidic conditions. In the analysis of the fiber, the fiber length is not particularly changed, and the fiber flexibility such as curl and kink is not particularly changed, so that the form of the whole fiber does not change. Therefore, the bulky pulp produced in the present invention does not affect the dimensional stability. Since the pulp fiber is in a rigid state under acidic conditions, it is considered that the fiber surface may be modified by applying intense shear stress. That is, it is presumed that when the shear stress selectively acts on the fiber surface, the fiber surface is partially damaged, and the fiber surface is shaped like fluff.
[0013]
The types of pulp targeted by the present invention include unbleached kraft pulp, post-oxygen delignified kraft pulp, semi-bleached kraft pulp, fully bleached kraft pulp, sulfite pulp, ground pulp, deinked pulp, thermomechanical pulp, non-bleached For example, wood pulp.
[0014]
The pulp concentration to be treated is not particularly limited as long as the pulp can be fluidized and the shear stress can be applied to the pulp fiber, but is preferably 0.5% by weight to 50% by weight, particularly 6% by weight to 14% by weight. preferable. When the pulp concentration is higher than 50% by weight, the pulp cannot be agitated. When the pulp concentration is lower than 0.5% by weight, the pulp fiber is not subjected to shear stress, so that the pulp is not bulked.
[0015]
The treatment pH may be acidic so that the cellulose fibers remain rigid without swelling, and pH 1 to 6 is preferable, and pH 2 to 4 is particularly preferable. If the pH is higher than 6, good results cannot be obtained because the fibers swell and become flexible. When the pH is lower than 1, the amount of acid for lowering the pH increases, and the cost increases accordingly. As the acid for making the pH acidic, either a mineral acid or an organic acid can be used.
[0016]
As processing temperature, 0-70 degreeC is preferable and 30-70 degreeC is especially preferable. If the temperature is higher than 70 ° C., the cost for heating is increased. On the other hand, if the temperature is too low, the cost for cooling is increased.
[0017]
To apply the shear stress to fluidize the pulp, it is desirable that the rotational speed of the B Ta agitator is 1 000rpm~3000rpm. The number of revolutions of Russia Ta is not applied sufficient shear stress to the pulp if it is less than 100rpm. Bulky effect speed even beyond 10000rpm dew Ta is upper level off, the cost is high. In addition, as a device for stirring the pulp, there are a medium-concentration mixer and a low-concentration mixer as chemical mixers used for bleaching pulp, a high-concentration pulper used for disaggregating used paper, and a kneader and disperser used for deinking used paper. Can be mentioned.
[0018]
The bulky pulp of the present invention is used for printing paper, information paper, coated paper and all other papers.
[0019]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0020]
[Example 1]
After oxygen delignification of hardwood, kraft pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was stirred for 10 seconds with medium concentration mixer (manufactured by CRS) under the conditions of pulp concentration 10 wt%, pH 3.0, temperature 50 ° C, 3000 rpm. It was. The obtained pulp was washed with water until the pH of the washing solution became neutral, and then beaten with a PFI mill in accordance with JIS P 8221-2 to prepare pulp having different freeness. Next, hand-made paper with a weighing of 60 g / m ² was prepared from the obtained pulp using a round sheet machine in accordance with JIS P 8209. Further, the freeness after beating was measured according to JIS P8121. The thickness of the obtained handsheet was measured according to JIS P 8118, the basis weight was measured according to ISO 536-1976, the density was calculated, and the results are shown in FIG.
[0021]
[Comparative Example 1]
A handmade paper was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pulp used in Example 1 was not stirred under acidic conditions, and the results are shown in FIG.
[0022]
[Figure 1]

[0023]
[Example 2]
Handmade paper was prepared in the same manner as in Example 1 except that hardwood all-bleached kraft pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) was used as the pulp. The results are shown in FIG.
[0024]
[Comparative Example 2]
A handmade paper was prepared in the same manner as in Example 1 except that the pulp used in Example 2 was not stirred under acidic conditions, and the results are shown in FIG.
[0025]
[Figure 2]

[0026]
[Example 3]
Kraft pulp (manufactured by Nippon Paper Industries Co., Ltd.) after oxygen delignification of hardwood was stirred for 3 seconds with two AMG mixers (manufactured by Ahlstrom) at a pulp concentration of 12% by weight, pH 3.0, temperature 60 ° C, 1800 rpm. Went. Next, this pulp was successively bleached with chlorine dioxide, an alkali extraction stage to which oxygen and hydrogen peroxide had been added, and chlorine dioxide to prepare a bleached pulp. Hand-made paper was prepared from the obtained pulp in the same manner as in Example 1, and the results are shown in FIG.
[0027]
[Comparative Example 3]
A handmade paper was prepared in the same manner as in Example 3 except that the pulp was not stirred under acidic conditions, and the results are shown in FIG.
[0028]
[Fig. 3]

As shown in FIG. 1 to FIG. 3, it is clear that a bulky paper can be obtained by stirring the pulp under acidity when compared at the same freeness.

Claims

The pulp pH 2 to 4, having 6 to 14 wt% pulp consistency, temperature 30 to 70 ° C., a method of manufacturing a bulky pulp by the rotational speed of the agitator b Ta is stirred under conditions of 1000Rpm～3000rpm.