JP6390523B2 - パルプスラリー及びパルプシート - Google Patents
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具体的に、本発明は、以下の構成を有する。
[2] パルプルラリーに含まれる全パルプ中のグルコースのC6位の酸化率が3〜11%である[1]記載のパルプスラリー。
[3]酸化パルプの平均繊維長は0.1〜3.0mmであり、酸化パルプの平均繊維径は10〜30μmである[1]又は[2]記載のパネルスラリー。
[4]酸化パルプと、非酸化パルプを含み、酸化パルプの含有量は、酸化パルプと非酸化パルプの合計質量に対して20〜60質量%であり、酸化パルプは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化されたパルプであるパルプシート。
[5]パルプを2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)と、酸化剤の存在下で酸化処理する工程と、酸化処理する工程で得られたパルプと、酸化処理する工程を経ていないパルプとを、質量比が2:8〜6:4となるように溶媒に混合する工程を含むパルプスラリーの製造方法。
[6]酸化パルプを叩解する工程をさらに含む[5]に記載のパルプスラリーの製造方法。
本発明は、酸化パルプと、非酸化パルプを含むパルプスラリーであって、酸化パルプの含有量が、酸化パルプと非酸化パルプの合計質量に対して20〜60質量%のパルプスラリーに関する。このようなパルプスラリーに含まれる酸化パルプは、パルプの構成単位であるグルコースのC6位の水酸基が酸化されたパルプである。なお、グルコースのC6位の水酸基が酸化された酸化パルプは、2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化されたパルプである。
また、本発明において、酸化パルプとは、2,6,6−テトラメチルピペリジン1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化されたパルプであり、パルプの構成単位である全グルコースの10%以上のC6位の水酸基が酸化されているパルプである。
なお、非酸化率パルプのC6位の酸化率は、2.0%未満であることが好ましく、酸化パルプのC6位の酸化率は10%以上であることが好ましい。
本発明のパルプスラリーは酸化パルプを含有する。本発明で用いられる酸化パルプは、パルプの構成単位であるグルコースのC6位の水酸基が酸化されたパルプである。このような酸化パルプは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化反応を行うことにより得られる。なお、酸化パルプにおいては、構成単位である全グルコースの10%以上のC6位の水酸基が酸化されている。
叩解処理は、TAPPI Test Method T 248 sp−08に記載された方法に従って行うことが好ましい。なお、PFIミルの回転数は、1000〜40000回転とすることができるが、5000〜30000回転とすることが好ましい。PFIミルの回転数を上記範囲内とすることにより、抄紙時の濾水性を適切な範囲とすることができる。本発明で用いる酸化パルプは、叩解処理を施す前であっても通常の非酸化パルプと比べて低いフリーネスを有している。これは、酸化パルプは微細繊維または微細枝繊維を多く有しているものと考えられる。このような酸化パルプに叩解処理を施すことによって、微細繊維または微細枝繊維をさらに増加させることができ、フリーネスを低下させることができる。
また、本発明で用いる酸化パルプの平均繊維径は10〜30μmであることが好ましく、12〜27μmであることがより好ましく14〜24μmであることがさらに好ましい。ここで、酸化パルプの平均繊維径は、数平均繊維径であり、20000本以上のパルプ繊維に含まれるパルプの平均の繊維径である。本発明では、上記平均繊維長及び平均繊維径を有する酸化パルプを用いているため、より優れた湿潤強度を発揮することができる。
本発明のパルプスラリーは非酸化パルプを含有する。本明細書において、非酸化パルプは、酸化剤等を使用した酸化反応を経ていないパルプであり、パルプの構成単位である全グルコースの98%以上の水酸基が酸化されていないパルプである。非酸化パルプが有するカルボキシル基の含有率は、0.10mmol/pulp−g以下であり、非酸化パルプが有するアルデヒド基の含有率は、0.10mmol/pulp−g以下である。
ここで、本明細書におけるフリーネスとは、JIS−P8220に準拠して標準離解機にて試料を離解処理した後、JIS−P8121に準拠したカナダ標準濾水度試験機を用いて、メッシュを80メシュの金網に変更後、測定した濾水度の値である。
本発明は、上述したパルプスラリーを抄紙することで形成されたパルプシートに関するものでもある。具体的には、本発明のパルプシートは、酸化パルプと、非酸化パルプを含み、酸化パルプの含有量は、酸化パルプと非酸化パルプの合計質量に対して20〜60質量%である。また、酸化パルプは、パルプの構成単位であるグルコースのC6位の水酸基が酸化されたパルプであり、このような酸化パルプは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化反応を行うことにより得られる。なお、パルプシートは、上述したパルプスラリーを抄紙し、シート状にしたものであればよいが、紙と同義である。
また、パルプシートに含まれる酸化パルプの平均繊維径は10〜30μmであることが好ましく、12〜27μmであることがより好ましく、14〜24μmであることがさらに好ましい。ここで、酸化パルプの平均繊維径は、数平均繊維径であり、20000本以上のパルプ繊維に含まれるパルプの平均の繊維径である。
ここで、L*a*b*表色系のb*値は、JIS Z8722に準拠して測定されるものである。具体的には、公知の分光光度計を用いて、求めることができ、b*値が大きいほど黄色みが高いことを示す。本発明のパルプシートの表面のb*値は上記範囲内であるため、黄色みが抑えられており、意匠性に優れている。また、本発明のパルプシートは、高級紙等の白色度が求められる紙として好適である。
本発明は、パルプスラリーの製造方法に関するものでもある。本発明のパルプスラリーの製造方法は、パルプを2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)と、酸化剤の存在下で酸化処理する工程と、酸化処理する工程で得られたパルプと、酸化処理する工程を経ていないパルプとを、質量比が2:8〜6:4となるように溶媒に混合する工程を含む。上記の工程を経て得られたパルプスラリーから形成されたパルプシートは、優れた湿潤紙力と高い緊密性(高透気度)を有し、黄色みが抑制されている。
パルプシートは、上述したパルプスラリーを公知の方法で抄紙することで形成される。抄紙機としては、例えば、長網式抄紙機、ギャップフォーマー型抄紙機、円網式抄紙機、短網式抄紙機等の商業規模の抄紙機が、目的に応じて適宜選択される。
市販の広葉樹漂白クラフトパルプのドライシートをスラリー状にした後、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を0.016g/pulp−gとなるように添加した。さらに、上記スラリーに、NaBrを0.1g/pulp−g、NaClO2を1.9mmol/pulp−gとなるように加え常温に1時間置き、TEMPO酸化を行った。なお、TEMPO酸化はpH10で行い、pH低下が起きなくなった時点で反応終了とし、ろ過、洗浄を行った。このようにして得られたパルプを酸化パルプ1(TEMPO−1)とした。
NaClO2の添加量を3.8mmol/pulp−gとなるように変更した以外は、酸化パルプ1の作製と同様の手順で酸化パルプ2(TEMPO−2)を作製した。
<カルボキシル基とアルデヒド基量>
伝導度滴定法によりカルボキシル基量の測定を行った。アルデヒド基量は、酢酸緩衝液の下、亜塩素酸で酸化を行った後、カルボキシル基量を測定し、酸化前後の値からアルデヒド基量を算出した。また、パルプ表面に露出しているカルボキシル基量はコロイド滴定法により測定した。
「TAPPI−T227」法において、メッシュを80meshに変更した条件にて測定を行った。なお、表1の値は叩解処理を施していない各パルプのフリーネスの値である。
パルプの平均繊維長及び平均繊維径はカヤーニファイバーラボ(メッツォオートメーション製)を使用し測定を行った。
「J.TAPPI No.26」に従い行い保水度の測定を行った。
なお、TEMPO酸化はアルカリ条件下で行っているため、TEMPO−1、TEMPO−2の平均繊維長と平均繊維径は非酸化パルプと比較して大きく、パルプ繊維が膨潤している状況がみられた。また、TEMPO−1、TEMPO−2とTEMPO酸化条件を強めていくと、フリーネスが低下した。保水度も同様にTEMPO−1、TEMPO−2になるに従い高くなった。
上述した方法で得た酸化パルプ2(TEMPO−2)20質量部と、非酸化パルプ80質量部に各々叩解処理を施した後、混合し、イオン交換水を添加し、スラリーとした。なお、叩解前の非酸化パルプは、表1に記載した性状を有するパルプであり、酸化反応を行う前のパルプである。このようにして、実施例1のパルプスラリーを得た。
酸化パルプ2(TEMPO−2)40質量部に、非酸化パルプ60質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で実施例2のパルプスラリーを得た。
酸化パルプ2(TEMPO−2)60質量部に、非酸化パルプ40質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で実施例3のパルプスラリーを得た。
酸化パルプ2(TEMPO−2)を100質量部とし、非酸化パルプを添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法で比較例1のパルプスラリーを得た。
非酸化パルプを100質量部とし、酸化パルプを添加しなかった以外は、実施例1と同様の方法で比較例2のパルプスラリーを得た。
酸化パルプ2(TEMPO−2)80質量部に、非酸化パルプ20質量部に変更した以外は、実施例1と同様の方法で比較例3のパルプスラリーを得た。
<酸化率>
パルプスラリーに含まれる全パルプのC6位の酸化率は、カルボキシル基量、アルデヒド基量より算出した。カルボキシル基量は、伝導度滴定により算出した。アルデヒド基量は、亜塩素酸でアルデヒド基をカルボキシル基に酸化後、伝導度滴定を行い、酸化前後のカルボキシル基量からアルデヒド基量を算出した。ここで、パルプが全てグルコースから構成されていると仮定し、上記の測定から求めたカルボキシル基量、アルデヒド基量より下記式を用いて酸化率を算出した。
酸化率(%)=(カルボキシル基量+アルデヒド基量)mmol/{[1g/(180−18)]×1000}×100
なお、式中の180はグルコースの分子量、18はグルコースがグリコシド結合を形成する際に脱離するH2Oの分子量である。
透気度は、王研式透気度とし、JIS P 8117に準ずる方法で測定した。
透気度は、王研式平滑度とし、JIS P 8155に準ずる方法で測定した。
引張強度及び破断伸度は、JIS P 8113に準ずる方法で測定した。
湿潤強度は、湿潤引張強度とし、JIS P 8135に準ずる方法で測定した。
色差計(スガ試験機株式会社製、スガ分光測色計)C光源を用いてパルプシート表面のb*値を測定した。
一方、TEMPO触媒酸化パルプを含有しないパルプスラリーを抄紙して得られたパルプシートは、引張強度及び湿潤強度が低い。また、パルプ成分としてTEMPO触媒酸化パルプのみを含有するパルプスラリーを抄紙して得られたパルプシートは、湿潤強度が劣っており、b*値が高く、パルプシートが黄変していることがわかる。
Claims (5)
- 酸化パルプと非酸化パルプとを含み、
前記酸化パルプの含有量は、酸化パルプと非酸化パルプの合計質量に対して20〜60質量%であり、
前記酸化パルプは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化されたパルプであり、
前記酸化パルプの平均繊維長が0.1〜3.0mmであり、前記酸化パルプの平均繊維径が10〜30μmであるパルプスラリー。 - 前記パルプルラリーに含まれる全パルプ中のグルコースのC6位の酸化率が3〜11%である請求項1に記載のパルプスラリー。
- 酸化パルプと、非酸化パルプを含み、
前記酸化パルプの含有量は、酸化パルプと非酸化パルプの合計質量に対して20〜60質量%であり、
前記酸化パルプは、2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)を触媒として酸化されたパルプであり、
前記酸化パルプの平均繊維長が0.1〜3.0mmであり、前記酸化パルプの平均繊維径が10〜30μmであるパルプシート。 - パルプを2,2,6,6−テトラメチルピペリジン−1−オキシル(TEMPO)と、酸化剤の存在下で酸化処理する工程と、
前記酸化処理する工程で得られたパルプと、前記酸化処理する工程を経ていないパルプとを、質量比が2:8〜6:4となるように溶媒に混合する工程を含むパルプスラリーの製造方法であって、
前記酸化処理する工程で得られたパルプの平均繊維長が0.1〜3.0mmであり、前記酸化処理する工程で得られたパルプの平均繊維径が10〜30μmであるパルプスラリーの製造方法。 - 酸化パルプを叩解する工程をさらに含む請求項4に記載のパルプスラリーの製造方法。
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