JP6070200B2 - 繊維原料の製造方法及びセルロースシートの製造方法 - Google Patents
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Description
パルプの叩解の程度は紙の用途等に応じて選択され、例えば、透明性が求められるグラシン紙等では、叩解度がやや大きく、フリーネスが20〜500ml程度のパルプが使用されている(特許文献1,2)。
本発明は、地合いが良好で透明性に優れたセルロースシートを製造可能な繊維原料を製造できる繊維原料の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、地合いが良好で透明性に優れたセルロースシートを製造できるセルロースシートの製造方法を提供することを目的とする。
[1]変則フリーネスが20〜500mlのリグノセルロース原料と、該リグノセルロース原料を化学処理した化学処理原料とを混合して原料混合物を調製する混合工程、前記原料混合物を解繊処理して繊維原料を調製する解繊工程、を有する繊維原料の製造方法。
[2]前記混合工程では、前記リグノセルロース原料と前記化学処理原料との合計を100質量部とした際の前記化学処理原料の質量割合が10〜90質量部になるように、前記リグノセルロース原料と前記化学処理原料とを混合する、[1]に記載の繊維原料の製造方法。
[3]前記化学処理が、酵素処理および酸化処理の少なくとも一方である、[1]または[2]に記載の繊維原料の製造方法。
[4]前記リグノセルロース原料がパルプである、[1]〜[3]のいずれか一項に記載の繊維原料の製造方法。
[5][1]〜[4]のいずれか一項に記載の繊維原料の製造方法により調製した繊維原料を抄紙する抄紙工程を有する、セルロースシートの製造方法。
[6][1]〜[4]のいずれか一項に記載の繊維原料の製造方法により調製した繊維原料を工程基材に塗工する塗工工程を有する、セルロースシートの製造方法。
[7]前記セルロースシートが透明シートである、[5]または[6]に記載のセルロースシートの製造方法。
本発明のセルロースシートの製造方法によれば、地合いが良好で透明性に優れたセルロースシートを製造できる。
本発明における繊維原料は、パルプ等のリグノセルロース原料と、リグノセルロース原料を化学処理した化学処理原料とを含む原料混合物を解繊して得たものであり、セルロース繊維を含有する。
繊維原料には、セルロース繊維を分散させる分散媒が含まれていることが好ましい。
分散媒としては、水、有機溶剤を使用することができるが、取り扱い性やコストの点から、水のみが好ましい。有機溶剤を使用する場合でも水と併用することが好ましい。
水と併用する有機溶剤としては、アルコール系溶剤(メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等)、ケトン系溶剤(アセトン、メチルエチルケトン等)、エーテル系溶剤(ジエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、テトラヒドロフラン等)、アセテート系溶剤(酢酸エチル等)等の極性溶剤が好ましい。
また、繊維原料には、サイズ剤や紙力増強剤等、通常の紙に添加される添加剤が含まれてもよい。
粘度は、繊維原料スラリーにおけるセルロース濃度、セルロースの平均繊維幅、セルロースの平均繊維長、分散媒の種類等によって調整できる。例えば、セルロース繊維濃度を高くする程、セルロースの平均繊維幅を小さくする程、セルロースの平均繊維長が長くなる程、粘度は高くなる。スラリー状の繊維原料の粘度を前記範囲にするためには、セルロース濃度を上記の範囲にすることが好ましい。
繊維原料に含まれるセルロース繊維は、電子顕微鏡で観察して求めた平均繊維幅が0.001〜1μmであることが好ましく、0.002〜0.5μmであることがより好ましく、0.004〜0.1μmであることがさらに好ましい。セルロース繊維の平均繊維幅が前記上限値以下であれば、地合いがより高くなり、前記下限値以上であれば、より割れにくくなる。
(1)観察画像内の任意箇所に一本の直線Xを引き、該直線Xに対し、20本以上の単繊維が交差する。
(2)同じ画像内で該直線Xと垂直に交差する直線Yを引き、該直線Yに対し、20本以上の単繊維が交差する。
上記のような電子顕微鏡観察画像に対して、直線Xに交錯する単繊維、直線Yに交錯する単繊維の各々について少なくとも20本(すなわち、合計が少なくとも40本)の幅(繊維の短径)を読み取る。こうして上記のような電子顕微鏡画像を少なくとも3組以上観察し、少なくとも40本×3組(すなわち、少なくとも120本)の繊維幅を読み取る。このように読み取った繊維幅を平均して平均繊維幅を求める。
繊維原料に含まれるセルロース繊維の平均繊維長は、1〜1000μmであることが好ましく、5〜800μmであることがより好ましく、10〜600μmであることがさらに好ましい。セルロース繊維の平均繊維長が前記上限値以下であれば、地合いがより高くなり、前記下限値以上であれば、より割れにくくなる。
繊維長は、前記平均繊維幅を測定する際に使用した電子顕微鏡観察画像を解析することにより求めることができる。すなわち、上記のような電子顕微鏡観察画像に対して、直線Xに交錯する単繊維、直線Yに交錯する単繊維の各々について少なくとも20本(すなわち、合計が少なくとも40本)の繊維長を読み取る。こうして上記のような電子顕微鏡画像を少なくとも3組以上観察し、少なくとも40本×3組(すなわち、少なくとも120本)の繊維長を読み取る。このように読み取った繊維長を平均して平均繊維長を求める。
繊維原料においては、繊維原料に含まれる全セルロース繊維のうちの繊維長1000μm以下の短い繊維の割合が大きいことが好ましい。繊維長1000μm以下の短い繊維の割合が大きいと、繊維原料から得たセルロースシートの地合いがより良くなる傾向にある。しかし、繊維長1000μm以下の短い繊維の割合が大きすぎると、繊維同士の絡み合いが少なくなるため、強度が低下して割れやすくなる。そのため、繊維原料においては、全セルロース繊維のうちの繊維長1000μm以下の繊維の割合が大きく且つその割合が上限を有することが好ましい。具体的には、繊維原料に含まれる全セルロース繊維のうちの繊維長1000μm以下の繊維の質量割合が、90質量%以上100質量%未満であることが好ましく、95〜99.9質量%であることがより好ましい。
上記のように短い繊維を多く含む繊維原料は、後述する繊維原料の製造方法により得ることができる。
次に、本発明の繊維原料の製造方法について説明する。
本発明の繊維原料の製造方法は、リグノセルロース原料と化学処理原料とを混合して原料混合物を調製する混合工程、前記原料混合物を解繊処理して繊維原料を調製する解繊工程を有する方法である。
[リグノセルロース原料]
リグノセルロース原料は、パルプ、または、パルプ以外の、リグノセルロースを含む原料である。リグノセルロース原料は1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。
パルプとしては、製紙用パルプ、コットンリンターやコットンリントなどの綿系パルプ、麻、麦わら、バガスなどの非木材系パルプなどが挙げられる。これらの中でも、入手のしやすさという点で、製紙用パルプが好ましい。製紙用パルプとしては、広葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(LBKP)、未晒クラフトパルプ(LUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(LOKP)など)、針葉樹クラフトパルプ(晒クラフトパルプ(NBKP)、未晒クラフトパルプ(NUKP)、酸素漂白クラフトパルプ(NOKP)など)、サルファイトパルプ(SP)、ソーダパルプ(AP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材パルプ、古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。
また、パルプ以外のリグノセルロース原料はバイオマスであってもよい。バイオマスとしては、木材由来の紙、古紙、パルプスラッジ、スラッジ、下水汚泥等、食品廃棄物、等が挙げられる。これらのバイオマスは、単独、あるいは複数を組み合わせて使用することができる。また、バイオマスは、乾燥固形物であっても、水分を含んだ固形物であっても、スラリーであってもよい。
前記木質系のリグノセルロース系原料としては、ユーカリ(Eucalyptus)属植物、ヤナギ(Salix)属植物、ポプラ属植物、アカシア(Acacia)属植物、スギ(Cryptomeria)属植物等が利用できる。これらのうちでも、ユーカリ属植物、アカシア属、ヤナギ属植物が原料として大量に採取し易いため好ましい。
変則フリーネスは、リグノセルロース原料を叩解する際の叩解の程度によって調整することができる。例えば、叩解を進める程、フリーネスは小さくなる。
化学処理原料は、前記リグノセルロース原料を化学処理した原料である。化学処理では、リグノセルロース原料が分解されるため、微細化されたセルロース繊維を得ることができる。
上記の化学処理としては、酵素処理および酸化処理の少なくとも一方を適用することができる。酸化処理としては、下記(a)〜(d)のうちの少なくとも1種の処理である。
(a)カルボン酸系化合物による処理
(b)リン原子を含むオキソ酸またはその塩による処理
(c)オゾンによる処理
(d)2,2,6,6−テトラメチルピペリジノオキシラジカル(以下、「TEMPO」と表記する。)による処理
酵素による処理では、酵素によってリグノセルロースを分解することができる。
酵素処理で使用するセルロース分解酵素は、セロビオヒドロラーゼ活性、エンドグルカナーゼ活性、ベータグルコシダーゼ活性を有する、所謂セルラーゼと総称される酵素である。
酵素処理で使用するセルロース分解酵素は、各種セルロース分解酵素を、夫々の活性を有する酵素を適宜の量で混合して調製してもよいが、市販のセルラーゼ製剤を用いてもよい。市販されているセルラーゼ製剤には、上記した各種のセルラーゼ活性を有すると同時に、ヘミセルラーゼ活性も有しているものが多い。
市販のセルラーゼ製剤としては、トリコデルマ(Trichoderma)属、アクレモニウム属(Acremonium)属、アスペルギルス(Aspergillus)属、ファネロケエテ(Phanerochaete)属、トラメテス属(Trametes)、フーミコラ(Humicola)属、バチルス(Bacillus)属などに由来するセルラーゼ製剤がある。このようなセルラーゼ製剤の市販品としては、全て商品名で、例えば、セルロイシンT2(エイチピィアイ社製)、メイセラーゼ(明治製菓社製)、ノボザイム188(ノボザイム社製)、マルティフェクトCX10L(ジェネンコア社製)等が挙げられる。
上記酵素の中でも、セルラーゼ及びヘミセルラーゼの少なくとも一方を好適に用いることができる。
また、酵素処理の際の分散液の温度は、使用する酵素の活性が高くなる範囲に保つことが好ましい。例えば、トリコデルマ起源の市販の酵素の場合、温度は40℃〜60℃が好ましい。温度が前記下限値未満では酵素活性が低下して処理時間が長くなり、前記上限値を超えると酵素が失活するおそれがある。
酵素処理の処理時間は10分〜24時間の範囲が好ましい。10分未満では酵素処理の効果が発現しにくい。24時間を超えると酵素によりリグノセルロースの分解が進みすぎて、得られるセルロース繊維の平均繊維長が短くなりすぎるおそれがある。
カルボン酸系化合物による処理では、リグノセルロース分子が有するヒドロキシ基と、カルボン酸系化合物とが脱水反応して、極性基(−COO−)を形成する。これにより、セルロース繊維間の結合力が弱まり、解繊性が向上する。
リグノセルロース原料をカルボン酸系化合物により処理する方法としては、リグノセルロース原料にガス化したカルボン酸系化合物を混合する方法、リグノセルロース原料の分散液にカルボン酸系化合物を添加する方法等が挙げられる。これらのうち、工程が簡便で且つカルボキシ基導入の効率が高くなることから、リグノセルロース原料にガス化したカルボン酸系化合物を混合する方法が好ましい。カルボン酸系化合物をガス化する方法としては、カルボン酸系化合物を加熱する方法が挙げられる。
2つのカルボキシ基を有する化合物としては、プロパン二酸(マロン酸)、ブタン二酸(コハク酸)、ペンタン二酸(グルタル酸)、ヘキサン二酸(アジピン酸)、2−メチルプロパン二酸、2−メチルブタン二酸、2−メチルペンタン二酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、2−ブテン二酸(マレイン酸、フマル酸)、2−ペンテン二酸、2,4−ヘキサジエン二酸、2−メチル−2−ブテン二酸、2−メチル−2ペンテン二酸、2−メチリデンブタン二酸(イタコン酸)、ベンゼン−1,2−ジカルボン酸(フタル酸)、ベンゼン−1,3−ジカルボン酸(イソフタル酸)、ベンゼン−1,4−ジカルボン酸(テレフタル酸)、エタン二酸(シュウ酸)等のジカルボン酸化合物が挙げられる。
2つのカルボキシ基を有する化合物の酸無水物としては、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸、無水グルタル酸、無水アジピン酸、無水イタコン酸、無水ピロメリット酸、無水1,2−シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸化合物や複数のカルボキシ基を含む化合物の酸無水物が挙げられる。
2つのカルボキシ基を有する化合物の酸無水物の誘導体としては、ジメチルマレイン酸無水物、ジエチルマレイン酸無水物、ジフェニルマレイン酸無水物等の、カルボキシ基を有する化合物の酸無水物の少なくとも一部の水素原子が置換基(例えば、アルキル基、フェニル基等)で置換されたものが挙げられる。
これらのうち、工業的に適用しやすく、また、ガス化しやすいことから、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水フタル酸が好ましい。
アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、処理したセルロースを浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。無機アルカリ化合物としては、アルカリ金属の水酸化物またはアルカリ土類金属の水酸化物、アルカリ金属の炭酸塩またはアルカリ土類金属の炭酸塩、アルカリ金属のリン酸塩またはアルカリ土類金属のリン酸塩が挙げられる。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムが挙げられ、アルカリ土類金属の水酸化物としては、水酸化カルシウムが挙げられる。
アルカリ金属の炭酸塩としては炭酸リチウム、炭酸水素リチウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。アルカリ土類金属の炭酸塩としては炭酸カルシウムなどが挙げられる。
アルカリ金属のリン酸塩としてはリン酸リチウム、リン酸カリウム、リン酸3ナトリウム、リン酸水素2ナトリウムなどが挙げられる。アルカリ土類金属のリン酸塩としてはリン酸カルシウム、リン酸水素カルシウムなどが挙げられる。
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、複素環式化合物およびその水酸化物、炭酸塩、リン酸塩等が挙げられる。
例えば、アンモニア、ヒドラジン、メチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、ブチルアミン、ジアミノエタン、ジアミノプロパン、ジアミノブタン、ジアミノペンタン、ジアミノヘキサン、シクロヘキシルアミン、アニリン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、ベンジルトリメチルアンモニウムヒドロキシド、ピリジン、N,N−ジメチル−4−アミノピリジン、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素2アンモニウム等が挙げられる。
上記アルカリ化合物は1種単独でもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
また、アルカリ溶液のうちでは、汎用性が高いことから、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液およびアンモニア水溶液が特に好ましい。
リン原子を含むオキソ酸(以下、「リンオキソ酸」という。)またはその塩による処理では、セルロース分子が有するヒドロキシ基と、少なくとも(HPO4)2−を有するリンオキソ酸またはその塩とが脱水反応して、下記反応式(A)のように、極性基(−O−PO3 2−)を形成する。これにより、セルロース繊維間の結合力が弱まり、解繊性が向上する。
−OH + HPO4 2− → −O−PO3 2− + H2O (A)
リンオキソ酸の塩としては、リン酸、メタリン酸、ポリリン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩、有機アルカリ塩などが挙げられる。
リンオキソ酸またはその塩は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記の中でも、低コストで扱い易く、リン酸基の導入効率が高まることからリン酸または/およびリン酸のナトリウム塩、カリウム塩が好ましい。
オゾンによる処理では、セルロースの一部の水酸基がカルボニル基やカルボキシ基に換わる。これにより、セルロース繊維間の結合力が弱まり、解繊性が向上する。
オゾンは、空気、酸素ガス、酸素添加空気等の酸素含有気体を、公知のオゾン発生装置に供給することにより発生させることができる。
オゾンが含まれる気体中のオゾン濃度は、250g/m3以上であると、爆発するおそれがあるため、250g/m3未満である必要がある。しかし、濃度が低いと、オゾン使用量が増えるため、50〜215g/m3であることが好ましい。オゾン濃度が前記下限値以上であれば、オゾンの取り扱いが容易であり、しかも解繊工程での繊維原料の収率の向上効果がより高くなる。
また、オゾン処理の後には、カルボン酸系化合物による処理と同様に、アルカリ処理を施してもよい。
TEMPOにより処理では、リグノセルロース原料に対し、TEMPOおよびハロゲン化アルカリの存在下で酸化剤を反応させて、セルロースの水酸基の一部をカルボキシ基に換える。これにより、セルロース繊維間の結合力が弱まり、解繊性が向上する。
酸化剤についても特に制約されるものではなく、次亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム、亜臭素酸ナトリウム等を適宜選択して使用することができる。
また、TEMPOによる処理を均一に行うためには、各種攪拌装置により攪拌しながら処理することが好ましい。
混合工程では、リグノセルロース原料と化学処理原料との合計を100質量部とした際の化学処理原料の質量割合が10〜90質量部になるように、リグノセルロース原料と化学処理原料とを混合することが好ましい。また、化学処理原料の質量割合は12〜85質量部であることがより好ましく、15〜80質量部であることがさらに好ましい。なお、本発明におけるリグノセルロース原料の質量及び化学処理原料の質量は固形分の質量のことである。
混合工程における化学処理原料の質量割合が前記下限値以上であれば、得られる繊維原料から得たセルロースシートの地合いがより良好になり、前記上限値以下であれば、得られる繊維原料から得たセルロースシートの地合いがより割れにくくなる。
リグノセルロース原料と化学処理原料との混合方法としては、リグノセルロース原料と化学処理原料とを、攪拌機を用いて混合する方法、乳化分散機を用いて混合する方法等が挙げられる。
解繊工程における解繊方法としては、各種粉砕装置を用いる方法が挙げられる。粉砕装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなど、湿式粉砕する装置等を適宜使用することができる。これらのなかでも、特に、高圧ホモジナイザー、高速回転型解繊機あるいは両者併用が好ましい。高圧ホモジナイザーとしては、バルブシート(ホモバルブシート)を備えたタイプの高圧ホモジナイザーを使用することもできる。
従来のリグノセルロース原料を用いても良好な地合いのセルロースシートを得ることが困難であったのは、解繊しても充分に微細化されていない繊維が多く含まれていたためであると考えられる。
本発明では、化学処理原料と共にリグノセルロース原料を解繊することにより、リグノセルロース原料の解繊が促進され、充分に微細化される。これは、化学処理原料に含まれるセルロースの結晶性が高く、硬いため、解繊工程の際に、粉砕機のメディアのような役割を果たすためと考えられる。リグノセルロース原料が充分に微細化された結果、得られるセルロースシートの地合いが良好になり、透明性を向上させることができる。
一方、化学処理原料のみでは、繊維長が短い繊維のみとなるため、シート化が困難になり、強制的にシート化しても充分な強度が得られない。
本発明では、リグノセルロース原料と化学処理原料との原料混合物の、繊維長の分布及び繊維幅の分布が広いため、解繊後の繊維原料においても、繊維長の分布及び繊維幅の分布が広くなり、長いセルロース繊維も存在する。そのため、繊維原料から作製したセルロースシートには、長いセルロース繊維の網目構造の中に短いセルロース繊維が含まれて絡み合う構造が形成されやすい。したがって、充分な強度を有するセルロースシートを形成できる。
本発明におけるセルロースシートは、繊維原料から得たものであり、透明性を有する透明シートであってもよいし、着色剤等を含有させた不透明なシートであってもよい。本発明によれば、透明シートを容易に製造できる。
透明シートは、ISO 2471に従って測定した不透明度が70%以下のシートである。透明シートの不透明度は、65%以下であることが好ましく、60%以下であることがより好ましい。
セルロースシートが透明シートである場合、その地合いが良好であるため、透明性が高いものとなる。セルロースシートが不透明シートである場合も、地合いが良好であるため、高級感のあるシートとすることができる。
なお、本発明におけるセルロースシートを構成するセルロース繊維の平均繊維長及び平均繊維幅は、繊維原料に含まれるセルロース繊維の平均繊維長及び平均繊維幅と同じである。
<第1実施形態>
次に、上記セルロースシートを製造する第1実施形態のセルロースシートの製造方法について説明する。
第1実施形態のセルロースシートの製造方法は、前記繊維原料を抄紙する抄紙工程を有する方法である。
本実施形態における抄紙工程では、繊維原料を抄紙用ワイヤー上で脱水して湿潤シートを得た後、その湿潤シートを乾燥する。
繊維原料は、得られるセルロースシートの坪量が、好ましくは5〜200g/m2、より好ましくは10〜150g/m2となるように抄紙用ワイヤーに供給する。坪量が前記下限値以上であると、得られた湿潤シートを抄紙用ワイヤーから容易に剥離でき、連続生産に適する。一方、坪量が前記上限値以下であると、脱水時間を短縮でき、生産性を高くできる。
湿潤シートの乾燥方法としては特に制限されず、例えば、熱風乾燥炉に湿潤シートを供給し、熱風により加熱する方法、加熱させたドラムドライヤーに湿潤シートを巻き掛けて加熱する方法等を適用することができる。
次に、上記セルロースシートを製造する第2実施形態のセルロースシートの製造方法について説明する。
第2実施形態のセルロースシートの製造方法は、前記繊維原料を工程基材に塗工する塗工工程を有する方法である。
本実施形態における塗工工程では、繊維原料を工程基材上に塗工した後、乾燥する。
繊維原料は、得られるセルロースシートの坪量が、好ましくは5〜200g/m2、より好ましくは10〜150g/m2となるように工程基材に供給する。坪量が前記下限値以上であると、乾燥後に得られたセルロースシートを工程基材から容易に剥離でき、連続生産に適する。一方、坪量が前記上限値以下であると、乾燥時間を短縮でき、生産性を高くできる。
樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、アクリル樹脂等が挙げられる。
金属としては、アルミニウム、ステンレス、亜鉛、鉄、真鍮等が挙げられる。
塗工温度は、20〜45℃であることが好ましく、25〜40℃であることがより好ましく、27〜35℃であることがさらに好ましい。塗工温度が前記下限値以上であれば、繊維原料を容易に塗工でき、前記上限値以下であれば、塗工中の分散媒の揮発を抑制できる。
加熱乾燥法における加熱温度は40〜120℃とすることが好ましく、60〜105℃とすることがより好ましい。加熱温度を前記下限値以上とすれば、分散媒を速やかに揮発させることができ、前記上限値以下であれば、加熱に要するコストの抑制及びセルロースの熱による変色を抑制できる。
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を、ダブルディスクリファイナーを用いて、変則フリーネスが100mlになるまで叩解して、リグノセルロース原料A1を得た。
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)を、ダブルディスクリファイナーを用いて、変則フリーネスが100mlになるまで叩解した後にミキサーで120秒攪拌し、さらに、クレアミックス11S(エムテクニック社製)を用いて2時間解繊処理して、リグノセルロース原料A2を得た。
セルロース繊維濃度が3質量%になるようにリグノセルロース原料A1に水を添加した後に、リグノセルロース原料A1のpHが6になるように0.1質量%硫酸を添加し、50℃になるまで水浴で加熱した。次いで、酵素OptimaseCX7L(Genencor社製)をリグノセルロース原料A1(固形分換算)に対して3質量%添加し、50℃、1時間攪拌しながら反応させて、酵素処理を施した。その後、95℃以上で20分間加熱し、酵素を失活させて、酵素処理原料B1を得た。
酵素処理原料B1を、クレアミックス11S(エムテクニック社製)を用いて2時間解繊処理して、酵素処理原料B2を得た。
濃度が3質量%になるように調整したリグノセルロース原料A1と、濃度が3質量%になるように調整した酵素処理原料B1とを、固形分の質量比で50:50になるように配合し、ミキサーで120秒攪拌して混合することにより、原料混合物を得た。その後、前記原料混合物を、クレアミックス11S(エムテクニック社製)を用いて、2時間、解繊処理して、繊維原料を調製した。この繊維原料のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は2700mPa・sであった。
次いで、前記繊維原料を、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にカーテンコーティングし、設定温度70℃の熱風乾燥機を用いて乾燥した。乾燥後、PETフィルムから剥離して、坪量47.2g/m2のセルロースシートを得た。
リグノセルロース原料A1と酵素処理原料B1とを、固形分質量比で80:20になるように配合した以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
本例における繊維原料のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は4200mPa・sであった。
リグノセルロース原料A1と酵素処理原料B1とを、固形分質量比で30:70になるように配合した以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
本例における繊維原料のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は2200mPa・sであった。
リグノセルロース原料A1と酵素処理原料B1とを、固形分質量比で10:90になるように配合した以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
本例における繊維原料のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は1950mPa・sであった。
解繊処理の時間を3時間に変更した以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
本例における繊維原料のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は2550mPa・sであった。
濃度が3質量%になるように調整したリグノセルロース原料A2と、濃度が3質量%になるように調整した酵素処理原料B2とを、固形分の質量比で50:50になるように混合することにより、原料混合物を得た。この原料混合物のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は8000mPa・sであった。
次いで、前記原料混合物を繊維原料として、PETフィルム上にカーテンコーティングし、設定温度70℃の熱風乾燥機を用いて乾燥した。乾燥後、PETフィルムから剥離して、坪量70.2g/m2のセルロースシートを得た。
解繊処理を省略し、原料混合物を繊維原料としてPETフィルムに塗工した以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
本例における原料混合物のセルロース繊維濃度は3質量%、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は2500mPa・sであった。
リグノセルロース原料A2のみを繊維原料として用いた以外は比較例1と同様にしてセルロースシートを得ようとしたが、地合いが悪すぎてセルロースシートは得られなかった。
上記リグノセルロース原料A2の、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は7100mPa・sであった。
酵素処理原料B2のみを繊維原料として用いた以外は比較例1と同様にしてセルロースシートを得ようとしたが、割れてしまってセルロースシートは得られなかった。
上記酵素処理原料B2の、JIS K7117−1に従ってB型粘度計を用いて23℃で測定した粘度は1900mPa・sであった。
各実施例及び各比較例における繊維原料において、セルロース繊維の平均繊維長を段落[0012]に記載の方法で測定した。測定結果を表1に示す。
また、各実施例及び各比較例における繊維原料において、繊維長1000μm以下の繊維の割合を下記の方法により求めた。測定結果を表1に示す。
・繊維長1000μm以下の繊維の割合の求め方
繊維原料を12,000G×10分間遠心分離(遠心分離機:コクサン社製「H−200NR」)し、得られた上澄み液を回収し、その上澄み液の固形分質量を測定した。上澄み液の固形分は、繊維長1000μm以下の繊維であるので、(上澄み液固形分質量/繊維原料固形分質量)×100の式より、繊維長1000μm以下の繊維の割合を求めた。
透過型ドラムスキャナー(阿部設計製)を使用し、取り込みピッチ100μmで、1024画素×1024画素(約10cm角)の光学濃度画像を取り込んだ。その際、光学濃度0〜4を階調分解能12bitで取り込んだ。そして、得られた画像の光学濃度の標準偏差を求め、その値を地合指標値とした。地合指標値が小さい程、ムラが少なく、地合いが良好になる。
これに対し、リグノセルロース原料の解繊物と化学処理原料の解繊物との混合物を繊維原料として用いた比較例1では、得られたセルロースシートの地合いが悪かった。
リグノセルロース原料と化学処理原料との原料混合物を繊維原料として用いた比較例2では、得られたセルロースシートの地合いが悪かった。
リグノセルロース原料の解繊物のみを繊維原料として用いた比較例3では、地合いが悪くなりすぎてセルロースシートが得られなかった。
化学処理原料の解繊物のみを繊維原料として用いた比較例4では、セルロースシートの製造の際に割れてしまい、セルロースシートは得られなかった。
Claims (6)
- 変則フリーネスが20〜500mlの酵素処理または酸化処理が施されていないリグノセルロース原料と、該リグノセルロース原料に対し酵素処理および酸化処理の少なくとも一方を施した化学処理原料とを混合して原料混合物を調製する混合工程、
前記原料混合物を解繊処理して繊維原料を調製する解繊工程、
を有する、繊維原料の製造方法。 - 前記混合工程では、前記酵素処理または酸化処理が施されていないリグノセルロース原料と前記化学処理原料との合計を100質量部とした際の前記化学処理原料の質量割合が10〜90質量部になるように、前記酵素処理または酸化処理が施されていないリグノセルロース原料と前記化学処理原料とを混合する、請求項1に記載の繊維原料の製造方法。
- 前記酵素処理または酸化処理が施されていないリグノセルロース原料がパルプである、請求項1または2に記載の繊維原料の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維原料の製造方法により調製した繊維原料を抄紙する抄紙工程を有する、セルロースシートの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載の繊維原料の製造方法により調製した繊維原料を工程基材に塗工する塗工工程を有する、セルロースシートの製造方法。
- 前記セルロースシートが透明シートである、請求項4または5に記載のセルロースシートの製造方法。
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