JP5918126B2 - 新規な紙及びその製造方法 - Google Patents
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Description
10−90固体重量%のナノセルロースファイバ、
10−75固体重量%の補強用マクロファイバ及び/又はフィラー、及び
0−10固体重量%の他の添加物
を含み、前記成分の全量は100固体重量%になる。マクロファイバ及びフィラーは通常の印刷用紙に匹敵する機械的及び光学的特性を有する製品を達成するのに寄与し、製品のバルクを増大するとともにナノセルロースの消費を低減するのに役立つ。
懸濁液は疎水化剤、例えばサイズ剤を含む。このような疎水化剤の量は、例えば0.1−5重量%とし得る。例えば、アルケニル無水コハク酸(ASA)を特に1−3重量%の量で疎水化剤として使用することができる。疎水化剤の一つの目的は、水素結合によるファイバ相互作用のシールディング及び最終製品の気孔率及び/又はバルクの調整にある。疎水化剤の別の目的は、湿潤性向上のために疎水性/親油性相互作用を調整することにあり、これは印刷用に重要である。
非水性懸濁液を懸濁液コンテナから、非水性懸濁液からウェブを形成する手段へ運搬するステップ、
形成したウェブを溶媒除去のために乾燥ゾーンへ運搬するステップ、
乾燥したウェブを貯蔵のために前記乾燥ゾーンから外へ導出するステップ、及び
溶媒を前記乾燥ゾーンで捕集(例えば濃縮)し、回収する又は循環させてプロセスに戻す随意のステップ、
を備える。
水性懸濁液を懸濁液コンテナから、水性懸濁液からウェブを形成する手段へ運搬するステップ、
水性溶媒を有機溶媒と交換するステップ、
形成したウェブを溶媒除去のために乾燥ゾーンへ運搬するステップ、
乾燥したウェブを貯蔵のために前記乾燥ゾーンから外へ導出するステップ、及び
溶媒を前記乾燥ゾーンで捕集(例えば濃縮)し、回収する又は循環させてプロセスに戻す随意のステップ、
を備える。
本明細書において、用語「ナノセルロース」は、10μm以下、好ましくは1μm以下、より好ましくは200nm以下の (重量に基づく) 平均直径を有する任意のセルロースファイバをいう。「セルロースファイバ」は、上記の寸法区分に含まれる高いアスペクト比(好ましくは100以上、特に1000以上)を有する任意のセルロース主体とすることができる。これらは、例えば微細セルロースファイバ、マイクロフィブリル化セルロース(MFC)ファイバ及びセルロースナノファイバ(NFC)としばしば呼ばれる製品を含む。このようなセルロースは高い比表面積を有し、最終製品内に高いファイバ間接触面積をもたらす点で共通する。用語「ナノセルロースベース」紙又はボードは、紙又はボードのバックボーンを形成するように互いに結合されたナノセルロースファイバの連続網を備えるものを意味する。
25−75(重量)%のナノセルロースファイバ、
1−30(重量)%の補強用マクロファイバ、及び
0−75(重量)%のフィラー、
0- 10(重量)%の他の添加物
を含み、これらの成分の総量は100%になる。
表1は添加物(フィラー及び木質繊維)を含むナノセルロースベース紙の例を示す。表1に示す例に使用されるフィラーは粉砕された炭酸カルシウム(GCC)(フィンランドのOmya社から提供されているHydrocarb HO)とした。補強用木質繊維は漂白された樺材のクラフトパルプから得た。表に示されるすべての組成物は非水性懸濁液から本発明による気孔率範囲に製造可能であることが確かめられた。
Claims (25)
- ナノセルロース含有材料の液体懸濁液を供給するステップ、
前記懸濁液からウェブを形成するステップ、
紙又はボードを形成するために前記ウェブを乾燥するステップ
を備える、ナノ構造紙又はボードを製造する方法において、
前記乾燥の開始時における前記ウェブの水含有量は200nmから400nmの間の平均ポアサイズを有する紙又はボードを形成するために50液体重量%以下であり、
前記懸濁液は、
10−90固体重量%のナノセルロースファイバ、
10−90固体重量%の製紙に使用される補強用木質繊維及び不透明なフィラー、及び
0−10固体重量%の他の添加物
を含み、前記成分の全量は100固体重量%になる、ことを特徴とする方法。 - 85%以上の不透明度を有する紙又はボードを製造する、ことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記紙又はボードの体積の30%以上が200−400nmのサイズを有するポアにふくまれる、ことを特徴とする請求項1又は2記載の方法。
- 前記乾燥の開始時における前記ウェブの水含有量は25液体重量%以下である、ことを特徴とする請求項1−3のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェブは、前記乾燥の開始時に、50−100液体重量%のアルコールなどの溶媒を含む、ことを特徴とする請求項1−4のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェブは1−30固体重量%の製紙に使用される補強用木質繊維を含む、ことを特徴とする請求項1−5いずれかに記載の方法。
- 前記懸濁液は10−75重量%の無機顔料などのフィラーを含む、ことを特徴とする請求項1−6記載の方法。
- 前記懸濁液内の前記ナノセルロースファイバの(重量に基づく)平均直径は10μメートル以下である、ことを特徴とする請求項1−7のいずれかに記載の方法。
- 前記懸濁液はサイズ剤などの疎水化剤を、0.1−5重量%の量で含む、ことを特徴とする請求項1−8のいずれかに記載の方法。
- 10−50%の気孔率を有する紙又はボードを製造する、ことを特徴とする請求項1−9のいずれかに記載の方法。
- 水性懸濁液を用意するステップ、
前記水性懸濁液からウェブを形成するステップ、
前記懸濁液内の水溶媒の少なくとも大部分を有機溶媒と交換するステップ、
前記ウェブを乾燥するステップ、
を備える、ことを特徴とする請求項1−10のいずれかに記載の方法。 - 前記溶媒交換を実行するために真空ろ過を用いる、ことを特徴とする請求項11記載の方法。
- 前記ウェブは減圧ろ過を用いて形成する、ことを特徴とする請求項1−12のいずれかに記載の方法。
- 紙又はボードの平均ポアサイズが200−400nmであって、
10−90固体重量%のナノセルロースファイバ、
10−90固体重量%の製紙に使用される補強用木質繊維及び不透明なフィラー、及び
0−10固体重量%の他の添加物
を含み、前記成分の全量は100固体重量%になる、ことを特徴とするナノ構造の紙又はボード。 - 85%以上の不透明度を有する、ことを特徴とする請求項14記載の紙又はボード。
- 前記紙又はボードの体積の30%以上が200−400nmのサイズを有するポアに含まれる、ことを特徴とする請求項14又は15記載の紙又はボード。
- 1−30重量%の製紙に使用される補強用木質繊維又は
10−75重量%のフィラーを含む、ことを特徴とする請求項14−16のいずれかに記載の紙又はボード。 - 前記木質繊維の量が前記紙又はボードの重量の1−30%である、ことを特徴とする請求項17記載の紙又はボード。
- 前記木質繊維は10μm超の(重量に基づく)平均直径を有する、ことを特徴とする請求項17又は18に記載の紙又はボード。
- 前記フィラーの量は前記紙又はボードの10−75%である、ことを特徴とする請求項17−19のいずれかに記載の紙又はボード。
- 前記フィラーは顔料を含む、ことを特徴とする請求項17−19のいずれかに記載の紙又はボード。
- 1−10重量%の疎水化剤などの添加物、例えばサイズ剤を含む、ことを特徴とする請求項17−21のいずれかに記載の紙又はボード。
- 前記木質繊維の量は前記紙又はボードの重量の10−50%である、ことを特徴とする請求項17−22のいずれかに記載の紙又はボード。
- 前記ナノセルロースファイバはASAなどのサイズ剤により疎水化される、ことを特徴とする請求項14−23のいずれかに記載の紙又はボード。
- 気孔率が10−50%である、ことを特徴とする請求項14−24のいずれかに記載の紙又はボード。
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