JP6415988B2 - 繊維材料組成物 - Google Patents

Description

本発明は、繊維材料組成物、特に、紙、板紙、カード、印刷基材、分離又は絶縁材料、繊維板、充填材を製造するための使用のための繊維材料組成物、及びそのような繊維材料混合物を製造するための方法に関する。

繊維材料混合物は、先行技術において知られている。この目的のために、木材含有及び木材非含有繊維材料が先行技術において使用されており、それらは実質的に、樹木様植物から得られている。この目的のために、対応する植物（例えば、木の幹など）は細分され、機械パルプ又は化学パルプのいずれかとして加工され、ここで、樹木に含まれるリグニンの少なくともかなりの部分が除去される。対応する繊維材料はまた、例えば漂白によって又は微粉砕し次いでさらに加工することによって、光学的及び力学的要件に部分的に適合される。

先行技術において知られている繊維材料組成物及びこれを製造するための方法に関する不利点は、特に木材、木の幹又は木屑の繊維離解（defibration）が、非常にエネルギー消費的であり、化学パルプの製造においては、かなりの程度のプロセス技術費用、さらにはかなりの量の化学補助剤及び水が使用されなければならないことである。さらに、この目的のために使用される木材は、それが繊維を製造するための調製プロセスに供給され得るまで比較的長い期間にわたって栽培されなければならない。さらに、比較的高い輸送費が、この目的のために必要とされる。

繊維材料混合物及びその製造についてのこの先行技術から始まって、先行技術から知られている不利点を、少なくとも部分的に低減する又は回避することが本発明の目的である。

この目的は、請求項１に記載の繊維材料混合物及びこの繊維材料混合物を製造するための請求項８に記載の特許請求される方法によって解決される。当該繊維材料組成物及び方法の好ましい実施形態が、それぞれのサブクレームの主題である。この目的はさらに、請求項１６に規定される、製品を製造するための当該繊維材料の使用によって解決される。

草含有製品の製造における変数についての概略図である。 他の一般的な繊維材料系と比較された、この実験で使用された材料系の繊維長クラスごとの繊維長分布を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された、対応する雑誌紙の特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された、対応する雑誌紙の特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された、対応する雑誌紙の特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された、対応する雑誌紙の特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された対応する波形板紙ライナーの特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された対応する波形板紙ライナーの特性値を示す図である。 所定の繊維材料系から製造された対応する波形板紙ライナーの特性値を示す図である。

本発明に従う繊維材料組成物は、既定の割合の新しい繊維及び／又は故紙を有しており、補助剤及び水に加えて、所定の割合のスイートグラス（sweet grass）及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類繊維も含む。繊維材料混合物中の（個々に又は組み合わせて）スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類繊維の重量割合は、全材料質量を基準として１〜１００重量パーセントの間にあり、絶乾材料割合（oven-dry material fraction）として決定される。

絶乾材料割合の決定については、材料密度、乾燥含量及び／又は残留水分を決定するための関連規格が参照される。

新しい繊維又は故紙は、長繊維パルプ、短繊維パルプ、化学的に脱リグニンされた繊維材料、硫酸塩パルプ、亜硫酸塩パルプ、ソーダ法又はオルガノセル法（organocell process）からのパルプ、綿パルプ、機械パルプ、サーモメカニカルパルプ、砕木パルプ、ケモサーモメカニカルパルプ、故紙、特に等級Ａ〜Ｄ：下級等級；Ｅ〜Ｊ：中級等級；Ｋ〜Ｕ：より良い等級；Ｖ〜Ｗ：クラフト等級及びＸ：特殊等級の故紙、漂白化学パルプ、それらの組み合わせなどを含む群から選択される繊維材料として、本発明に従って理解される。ここで、上述の繊維材料が機械的に及び／又は化学的に前処理される又はされているものであることも、本発明の観念の範囲内であるということを心に留めておかれたい。これは、特に、繊維の微粉砕及び／又は切断、並びに／更にこれらの繊維材料の漂白及び／又は化学的粉砕を含む。漂白は、酸化的に若しくは還元的にの両方で成し遂げられ得る、又は組み合わせて対応する漂白段階から構成され得る。さらに、繊維材料はまた、例えば繊維材料の耐粉砕性を低減するために、酵素で前処理され得る。

先に示され、規定された繊維材料に加えて、本発明に従う繊維材料組成物はまた、所定の割合のスイートグラス及び／又はスゲ繊維も含む。これらの草繊維は、好ましくは乾燥された草、部分的に乾燥された草、又は新しい草から調製され、ここで、当該草は、穂草、牧草及び穂状花序の牧草並びにイネ科属、及びカヤツリグサ科属のスゲ、特に、アノモクロオイデアエ亜科、パロイデアエ亜科、プエリオイデアエ、タケ亜科、エールハルタ亜科、イチゴツナギ亜科（例えば、トリブス・アウェネアエ、トリブス・ポエアエ、トリブス、トリティケアエ・アリスティドイデアエなど）、ダントニオイデアエ亜科、ダンチク亜科、ヒゲシバ亜科、ラッパグサ亜科、キビ亜科（例えば、サッカルム・オッフィキナルムなど）及びミクライロイデアエ亜科の草、特に、アグロスティス・カニナ−ヒメヌカボ；アグロスティス・カピッラリス−イトコヌカグサ；アグロスティス・ストロニフェラ−ハイコヌカグサ；アグロスティス・ウィネアリス−クロヌカボ；アイラ・カリョピッレア−ヌカススキ；アイラ・プラエコクス−アーリーヘアグラス；アロペクルス・ゲニクラトゥス−スズメノテッポウ；アロペクルス・ミョスロイデス−ノスズメノテッポウ；アロペクルス・プラテンシス−オオスズメノテッポウ；アッモピラ・アレナリア−ビーチグラス；アントキサントゥム・アリスタトゥム−ヒメハルガヤ；アントキサントゥム・オドラトゥム−一般的なハルガヤ；アペラ・スピカ−ウェンティ−セイヨウヌカボ；アッレヘナテルム・エラティウス−オオカニツリ；アウェナ・ファトゥア−一般的なカラスムギ；アウェナ・サティウァ−一般的なオートムギ；ブラキポディウム・ピンナトゥム−コウアンヤマカモジグサ；ブラキポディウム・シュルウァティクム−ヤマカモジグサ；ブリザ・マキシマ−コバンソウ；ブリザ・メディア−チュウコバンソウ；ブロムス・アルウェンシス−アレチチャヒキ；ブロムス・ベネケニイ−ラフブローム；ブロムス・カリナトゥス−ヤクナガイヌムギ；ブロムス・コンムタトゥス−ムクゲチャヒキ；ブロムス・エレクトゥス−エレクトブローム；ブロムス・ホルデアケウス−ハマチャヒキ；ブロムス・イネルミス−コスズメノチャヒキ；ブロムス・マドリテンシス−マドリードチャヒキ；ブロムス・セカリヌス−カラスノチャヒキ；ブロムス・ステリリス−アレチノチャヒキ；ブロムス・テクトルム−ウマノチャヒキ；カラマグロスティス・アルンディナケア−ノガリヤス；カラマグロスティス・エピゲヨス−ヤマアワ；カタポディウム・リギドゥム−カタボウシノケグサ；コイクス・ラクリュマ−ヨビ−ジュズダマ；コルタデリア・セッロアナ−シロガネヨシ；コリュネポルス・カネスケンス−シルバーグラス；キュノドン・ダクチュロン−ギョウギシバ；キュノスルス・クリスタトゥス−クシガヤ；ダクチュリス グロメラタ−カモガヤ；ダントニア・デクムベンス−ヒースグラス；デスカンプシア・ケスピトサ−ヒロハノコメススキ；デスカンプシア・フレクスオサ−コメススキ；デスカンプシア・セタケア−ボグヘアグラス；ディギタリア・イスカエムム−キタメヒシバ；ディギタリア・サングイナリス−メヒシバ；エキノクロア・クルス−ガッリ−一般的なイヌビエ；エキノクロア・ムリカタ−ヒスピッドバーンヤードグラス；エリュムス・カニヌス−イブキカモジグサ；エリュムス・レペンス−シバムギ；エラグロスティス・アルベンシス−エルベラブグラス；エラグロスティス・クルウゥラ−シナダレスズメガヤ；エラグロスティス・ミノル−コスズメガヤ；エラグロスティス・ムルティカウリス−ニワホコリ；フェストゥカ・アルンディナケア−オニウシノケグサ；フェストゥカ・フィリフォルミス−スレンダーフェスキュー（slender fescue）；フェストゥカ・ギガンテア−オウシュウトボシガラ；フェストゥカ・プラテンシス−ヒロハウシノケグサ；フェストゥカ・ルブラ−オオウシノケグサ（red fescue）；グリュケリア・フルイタンス−ヒロハウキガヤ；グリュケリア・マキシマ−リードスイートグラス；グリュケリア・マキシマ−リードスイートグラス；ヘリクトトリコン・プラテンセ−メドーオートグラス；ヘリクトトリコン・プベスケンス−ダウニーアルパインオートグラス；ヘリクトトリコン・プベスケンス−ダウニーアルパインオートグラス；ホルクス・ラナトゥス−シラゲガヤ；ホルデリュムス・エウロパエウス−ウッドバーレイ；ホルデウム・ユバトゥム−ホソノゲムギ；ホルデウム・ムリヌム−ムギクサ；ホルデウム・ウゥルガレ−一般的なオオムギ；コエレリア・マクランタ−ミノボロ；コエレリア・ピュラミダタ−ミノボロ；ロリウム・ムルティフロルム−ネズミムギ；ロリウム・ペレンネ−ホソムギ；ロリウム・レモトゥム−アマドクムギ；ロリウム・テムレントゥム−ドクムギ；メリカ・キリアタ−ヘアリーメリック；メリカ・ヌタンス−コメガヤ；メリカ・ウニフロラ−ウッドメリック；ミリウム・エッフスム−イブキヌカボ；ミスカントゥス・フロリドゥルス−トキワススキ；ミスカントゥス・サッカリフロルス−オギ；ミスカントゥス・シネンシス−ススキ；ミスカントゥス・シネンシス‘ウァリエガトゥス’−シマススキ；ミスカントゥス・シネンシス‘ウァリエガトゥス’−シマススキ；モリニア・アルンディナケア−トールムアグラス；モリニア・カエルレア−ヨウシュヌマガヤ；ナルドゥス・ストリクタ−ナードグラス；パニクム・カピッラレ−ハナクサキビ；パニクム・ミリアケウム−一般的なキビ；パニクム・リパリア−河岸の一般的なキビ；ペンニセトゥム・セタケウム−レッドファウンテングラス；ペンニセトゥム・ウィッロスム−シロガネチカラシバ；パラリス・アルンディナケア−クサヨシ；パラリス・カナリエンシス−カナリークサヨシ；プレウム・プレオイデス−イヌアワガエリ；プレウム・プラテンセ−一般的なオオアワガエリ；プラグミテス・アウストラリス−ヨシ；ポア・アンヌア−スズメノカタビラ；ポア・ブルボサ−チャボノカタビラ；ポア・カイクシイ−フォレストブルーグラス；ポア・コンプレッサ−コイチゴツナギ；ポア・ネモラリス−タチイチゴツナギ；ポア・パルストリス−ヌマイチゴツナギ；ポア・プラテンシス−ナガハグサ；ポア・トリウィアリス−オオスズメノカタビラ；ポリュポゴン・モンスペリエンシス−ハマヒエガエリ；プッキネッリア・ディスタンス−アレチタチドジョウツナギ；セカレ・ケレアレ−ライムギ；スクレロクロア・ドゥラ−ハードグラス；セタリア・イタリカ−アワ；セタリア・プミラ−キンエノコロ；セタリア・ウェルティキッラタ−ザラツキエノコログサ；セタリア・ウィリディス−エノコログサ；ソルグム・ビコロル−モロコシ；ソルグム・ハレペンセ−セイバンモロコシ；トリセトゥム・フラウェスケンス−カニツリグサ；ライコムギ；トリティクム・アエスティウゥム−一般的なコムギ；トリティクム・ディコッコン−エンマーコムギ；トリティクム・ドゥルム−マカロニコムギ；トリティクム・モノッコクム−ヒトツブコムギ；トリティクム・スペルタ−スペルトコムギ；ウゥルピア・ミュロス−ナギナタガヤ；ゼア・マユス−トウモロコシ、牧草、スポーツ及び多目的用草（例えば、ウシノケグサ、ロリウム・ペレンネ、ポア・プラテンシス、アグロスティ、スゲ属のスゲなど）、それらの組み合わせなどを含む群から好ましくは選択される。これらの繊維に関して、上述の繊維材料を前処理することもまた、本発明の観念の範囲内であることも、心に留めておかれたい。これは、特に、繊維の微粉砕及び／又は切断、並びに／更にこれらの繊維材料の漂白及び／又は化学的粉砕を含む。漂白は、酸化的に若しくは還元的に、両方で成し遂げられ得る、又は組み合わせて対応する漂白段階から構成され得る。さらに、繊維材料はまた、例えば繊維材料の耐粉砕性を低減するために、酵素で前処理され得る。

スイートグラス及び／又はスゲ繊維についての特に好ましい組成は次のように得られ、ここで、対応する組成は、好ましくは前記植物を少なくとも含む。
変形例１：オオカニツリ、カニツリグサ、カモガヤ、イトコヌカグサ、オオアワガエリ。
変形例２：トウモロコシ。
変形例３：フラットセッジ（ブリスムス属）、コウキヤガラ（ウキヤガラ属）、トゥルーセッジ（スゲ属）、ソートゥースセッジ（ヒトモトススキ属）、ハマスゲ（カヤツリグサ属）、スパイクラッシュ（ハリイ属）、ワタスゲ（ワタスゲ属）、ブルラッシュ（bulrush）（ビャッコイ属）、ボグセッジ（ヒゲハリスゲ属）、ビークセッジ（ミカヅキグサ属）、コップフリードボグラッシュ（ノグサ属）、トゥーリー（フトイ属）、ラッシュ（ホタルイ属）、バルバスラッシュ（ミネハリイ属）を含む群からの少なくとも１種の草。
変形例４：ソバ、ホソムギ、オオカニツリ、カニツリグサ、オートムギ、カモガヤ、ペレニアルライ、ネズミムギ、オオアワガエリ、ナガハグサ、ヒロハノウシノケグサ。
変形例５：サトウキビ。
変形例６：ソバ、ペレニアルライ、オートムギ。
変形例７：オートムギ、ソバ、ペレニアルライ、セイヨウチャヒキ、軟質小麦。
変形例８：ヒロハノウシノケグサ、ホソムギ、オオアワガエリ、ナガハグサ、オオウシノケグサ。
変形例９：ホソムギGremie、ホソムギHuebal、ホソムギ、オオウシノケグサ、オオアワガエリ、ナガハグサ。
変形例１０：フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ、フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、ポア・プラテンシス。
変形例１１：ロリウム・ペレンネ、ポア・プラテンシス、フェストゥカ・ルブラ・ルブラ。
変形例１２：コエレリア・マクランタ、ポア・プラテンシス、フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ。
変形例１３：フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ、ポア・プラテンシス。
変形例１４：フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ、フェストゥカ・ルブラ・ルブラ、フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、ロリウム・ペレンネ、ポア・プラテンシス。
変形例１５：フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、フェストゥカ・ルブラ・ルブラ、ロリウム・ペレンネ・ポア、プラテンシス、アキッレア・ミッレフォリウム。
変形例１６：アグロスティス・カニナ又はアグロスティス・カピッラリス、、フェストゥカ・オウィナ・ドゥリウスラ又はフェストゥカ・オウィナ・ウゥルガリス、フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ、フェストゥカ・ルブラ・ルブラ、フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、ロリウム・ペレンネ、ポア・プラテンシス。
変形例１７：アグロスティス・カニナ又はアグロスティス・カピッラリス、フェストゥカ・オウィナ・ドゥリウスラ又はフェストゥカ・オウィナ・ウゥルガリス、フェストゥカ・ルブラ・コンムタタ、フェストゥカ・ルブラ・ルブラ、フェストゥカ・ルブラ・トリコピッラ、ロリウム・ペレンネ、ポア・プラテンシス。

さらに、上述のスイートグラス及び／若しくはスゲに加えて又は上述のスイートグラス及び／若しくはスゲと組み合わせて、海草又は藻類もまた、いわゆる草繊維として使用され得、それらは、とりわけ、海草の属（アマモ属）並びに種ゾステラ・アングスティフォリア（hornem.）rchb.、ゾステラ・アシアティカmiki、ゾステラ・カエスピトサmiki、ゾステラ・カペンシスsetch.、ゾステラ・カプリコルニasch.、ゾステラ・カウレスケンスmiki、ゾステラ・ヤポニカasch.&graebn.、一般的な海草（ゾステラ・マリナＬ．）、ゾステラ・ムクロナタhartog、ゾステラ・ムエッレリlrmisch ex asch.、コアマモ（dwarf eel-grass）（ゾステラ・ノルティイhornem.）、ゾステラ・ノウァゼランディカsetch.、ゾステラ・タスマニカm.martens ex asch.、さらに、ヘテロゾステラ属及びスガモ属、ポシドニア科からのネプチューングラス（Neptune grass）（ポシドニア属）、ベニアマモ科からのベニアマモ属、ウミジグサ属、シオニラ属及びタラッソデンドロン属、並びにセキショウモの科である科（トチカガミ科）からのエンハルス・アコロイデス、ウミヒルモ属及びリュウキュウスガモ属、ハロフィロイデアエ亜科、又は灰色植物門、ハプト藻門、モウ・ゲイブラー（クリプチスタ）、ユーグレノゾア、渦鞭毛藻類（s.dinoflagellaten）、ラフィド藻綱（緑色鞭毛藻綱）、クロララクニオン植物門、黄緑色藻類（黄緑藻綱）、黄金色藻類（黄金色藻門）、珪藻植物（珪藻門（bacil/ariophyta））、褐藻類（褐藻門）、紅藻類（紅藻門）、緑藻類（緑藻門）、ピコビリ藻、不等毛植物門、エクスカバータ、ストラメノパイル、ハプト植物門、クリプト植物門、クロララクニオン植物門及び不等毛植物門、アルベオラータ、ビリファイタ亜界（biliphyta）、それらの組み合わせなどを含む群から選択される。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態によれば、繊維材料組成物の特に（個々に又は組み合わせて）スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類繊維画分のみが、それと他の成分との混合前に機械的に調製される。これは、特に乾燥、清浄化及び／又は切断若しくは微粉砕を含む。

この場合において、特にスイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類は（直接又は組み合わせて）、刈り取り後に、乾燥なしに直接さらに加工され得る。これは、好ましくは、時間の点で可能な限り刈り取り又は採取の近くで成し遂げられるべきである。というのは、さもなければ開始する発酵過程が、特にさらなる加工の間に水が添加される場合には、とりわけ温度の上昇進展を結果としてもたらすからである。この直接加工の場合において、これは、さらなる対策又は処理工程が何ら講じられない場合は、最終製品（草紙）において比較的強い緑の色彩を伴うということに、さらに留意されたい。

或いは、草、すなわちスイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類繊維は、部分的にだけ乾燥され得、ここで、低残留水分も、最終製品において減少した緑の色彩を伴う。

最後であるが、草は、非常に強力に（７５〜９０％の間の乾燥含量）乾燥され得、その結果、比較的少ない緑の色彩が、最終製品において達成され得る。

草が加工前に洗浄されることも、さらに本発明の観念の範囲内にある。これは、一段階又は多段階で成し遂げられ得、ここで、好ましくは水がこの目的のために使用され、その温度は１０℃〜９５℃の間である。良好な結果は、１〜６洗浄サイクルの間の範囲内の複数回の洗浄により達成される。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態によれば、草は、牧草地、スポーツ場及び／又は芝生遊戯場から刈り取って採取することによって調製され、ここで、特に牧草地については、２回目の又は各さらなる刈り取りが、この場合に節形成の傾向が減少するので特に都合がよい。しかしながら、さらなる加工に１回目の刈り取りからのスイートグラス及び／又はスゲを供給することもまた、本発明の観念の範囲内であり、ここでは、切断及び／又は粉砕の費用が、必要に応じてさらに増加し得る。

草又は草繊維を清浄化する際、例えば土、石、プラスチックなどのような不純物が、さらなる加工の前に除去されることもまた、本発明の観念の範囲内である。これには、エアセパレータによる乾燥清浄化の両方が行われ得る（ここで、例えば、繊維は、スクリーン上に空気で吹き飛ばされ、それにより、重質不純物及び軽質不純物が、それらの重量の結果として繊維から異なる距離を移動するので分離される。或いは、特に乾燥繊維は、遠心機によっても清浄化され得る。さらに、繊維はまた、清浄化のために洗浄されることもあり得、ここで、これは、洗い流してフィルターで絞ることによって行われ得る。緑の色彩もまた、この清浄化工程によって同時に低減され得る。

乾燥清浄化の利点は、必要に応じて必要な中間乾燥が回避され得ることである。

さらに、懸濁に先立って、繊維は、最長１５ｍｍに細分されるが、最も有利には、良好な加工を確実にするために、１ｍｍ未満に細分されることもまた、本発明の観念の範囲内である。この処理は、新しいか乾燥しているかを問わず、繊維の各状態において行われ得る。細分は、その際のより小さい抵抗の結果として、乾燥繊維の場合に最も容易である。細分はまた、例えばリファイナーで、このユニットの対応する設定を用いるなど、微粉砕の間でも可能である。別の可能性はまた、微粉砕前の切断と微粉砕との組み合わせであり、ここで、例えば、繊維はリファイナー又はホランダーの外で最長５０ｍｍに予め切断され、そして例えば圧縮されてペレットにされる。次いで、これらのペレットは、水に懸濁されて、その膨潤後に、リファイナー又はホランダーでさらに細分又は微粉砕され得る。この可能性の場合、とりわけ、リファイナー／ホランダーでの加工時間の短縮が達成され、関連するエネルギーの節約が達成される。

７５〜９０％の間の乾燥含量への乾燥の結果として、とりわけ、改善された貯蔵性及び関連する年間通しての在庫保持ならびに季節に依存しない紙生産が得られる。繊維が乾燥しているほど、輸送されなければならない重量が小さくなる。ペレット成形の間の圧縮により、より小さな輸送体積及びリファイナー／ホランダーでのより短い細分段階が必要とされる。

ペレット化の際に、草と、対応する添加剤（例えば、パルプ、砕木パルプ、故紙など、及び／又は１種若しくは数種の補助剤を添加することによる）との混合比を備え、したがって、さらなる加工のための完成混合物を提供することもまた、本発明の観念の範囲内である。

本発明に従う補助剤は、特に、保持剤、脱水補助剤、保持剤デュアルシステム又は微粒子系、湿式及び乾式強度剤、充填剤及び／又は顔料、特に、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、ケイ酸、ベントナイト、硫酸バリウムの群からのもの、結合剤成分、ペイント成分、脱泡剤、脱気剤、殺生物剤、酵素、酸化防止剤、防腐剤、漂白剤、蛍光増白剤、染料、ニュアンス染料、不純物捕集剤、沈殿剤、接着剤、樹脂、固着剤、浸潤剤、ｐＨ調整剤、結合剤（例えば、デンプン、カルボキシメチルセルロース、カゼイン、グアー、ダイズタンパク質、セルロースエーテル、異なる起源の植物タンパク質）、スチレンブタジエン、スチレン−（メタ）アクリレートエステル、酢酸ビニル（vinylacetetate）エチレン、酢酸ビニルアクリレートエステル、酢酸ビニル及びポリビニルアルコールに基づく分散形態及び水溶性形態の合成結合剤、架橋剤、粘度調整剤、蛍光増白剤、脱気剤、ｐＨ調整剤、それらの組み合わせなどを含む群から選択される添加剤として理解される。

本発明のさらなる特に好ましい実施形態によれば、（個々に又は組み合わせて）スイートグラス、スゲ、海草及び／若しくは藻類繊維の重量割合の割合は、１０％より大きく、特に２５％より大きく、特に好ましくは５０％より大きく、且つ／又は新しい繊維及び／若しくは故紙の割合は、繊維材料組成物中のスイートグラス及び／若しくはスゲ繊維の重量割合よりも小さい。

本発明の目的はまた、繊維材料混合物を製造するための方法によって解決され、ここで、当該方法は、スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類を（個々に又は組み合わせて）採取する工程と、当該スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類を（個々に又は組み合わせて）所定の長さに切断する工程と、当該スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類を（個々に又は組み合わせて）水に懸濁させる工程と、所定の割合の新しい繊維及び／又は故紙及び／又は補助剤を懸濁液に添加する工程とを含む。しかしながら、上述のプロセス工程において、これらはまた、様々な種類の繊維材料の調製において特に相乗効果を考慮するためにそれらの順序について必要に応じて変更され得るということを心に留めておかれたい。

本発明に従う方法は、さらなる実施形態に従って、刈り取り後、部分乾燥及び／又はペレット成形の工程を含み、ここで、この目的のために、スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類繊維は（個々に又は組み合わせて）、好ましくはペレット成形の前に所定の長さに切断される。必要に応じて、これは、ペレット成形プロセス又は方法と組み合わされ得る。

本発明の方法のさらなる特に好ましい実施形態によれば、緑色草繊維画分は、新しい繊維及び／又は故紙の添加の前に粉砕される。これは、歴史的にはホランダーによって、又は現代においてはリファイナーによって成し遂げられ得、ここで、リファイナーを調整することによって、相応じて処理される繊維材料は、切断及び／又はフィブリル化の様式で粉砕され得る。特に、フィブリル化粉砕は、繊維材料の長さが変更されるだけでなく、繊維材料の表面も著しく拡大され、その結果、繊維間で結合を形成する能力が増し、結果として、製造される製品の強度が改善されるという利点を提供する。

繊維材料組成物に関する上記の説明によれば、個々の繊維材料成分又は繊維材料組成物全体が、漂白され、選別され、分散され且つ／又はホモジナイズされ、そして、特に紙、カード又は板紙を形成するように加工する際に、所定の材料密度に調整されることもまた、本発明の観念の範囲内である。

さらなる加工の前、特に水への懸濁の前のスイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類の短縮又は切断に関して、この短縮は、草の長さが、主として２０ｃｍ、特に１０ｃｍ、好ましくは１００ｍｍ〜０．１ｍｍの間、特に好ましくは５０ｍｍ〜１ｍｍの間、特に１０ｍｍ〜１ｍｍの間となるような形で実施されるべきである。

特に所定の長さへの切断又はさらなる加工の前に、スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類が（個々に又は組み合わせて）機械的に清浄化され、特に空気及び／又は水で清浄化又は洗浄されることが、さらに本発明の方法の観念の範囲内である。

本発明の目的はまた、紙、板紙、カード、印刷基材、分離又は絶縁材料、繊維板、充填材、それらの組み合わせなどを製造するための、先に記載した繊維材料組成物の使用によって解決される。

本発明のさらなる態様は、図面及び特許請求の範囲と合わせた以下の本発明の１つの可能な実施形態の詳細な説明から得られる。当業者に直接導き出される修正又は付加がこれらの例により対象として含まれることが指摘される。さらに、好ましい説明的実施形態は、修正及び付加もまた本発明の範囲の範囲内にあるように、本発明の限定を何ら構成するものではない。

図において、図１は、草含有製品の製造における変数についての概略図である。ここで、とりわけ、可能な変更における繊維材料組成が、不透明度に、したがってさらには製品群への分類にどのように影響を及ぼすか（例えば、厚紙包装紙−非常に不透明−大きな草割合）が示されている。ここで示された例において、繊維材料組成物は、繊維材料組成物に種々の割合で添加されるパルプ、草繊維（草）、故紙及び材料残部からなり得る。さらに、繊維材料を加工する際に、時間、水の量の両方、さらには水温が、特性、特に繊維材料組成物の不透明度に直接的な影響を有していることが示されている。ことによると大幅な変更が、粉砕の間に行われ、ここで、粉砕の間の加工時間はスイートグラス及び／又はスゲ割合の増加に伴って増大する。概略的に、特定の用途及びさらなる加工のそれぞれの要件プロファイルによって決定される製品の範囲の中で、種々の群が列挙されている。

例えば、従来の牧草地、芝地（スポーツターフ、個人の家庭、市及び地域）（以後、単に草地と呼ぶ）が、草紙を製造するために使用され得る。この場合において、「スイートグラス様」目（イネ目）又は「スゲ様」（カヤツリグサ科）の複数の草が使用され得、ここで、キュペロイドラエ亜科（例えば、ハマスゲ及びパピルスなど）については、特定の制限が適用され得る。これらの草については、追加の皮むきが、さらなる加工の間に行われなければならない。これは、恐らく（エネルギー）費用のかかるものとなるであろう。

通常の牧草を用いる場合、牧草地上に存在する葉は、何の問題もなしに共処理され得る。より好ましいさらなる加工、貯蔵及びより効率的な輸送のために、草は、乾燥され（干し草）、不純物から分離され、細分され得る。圧縮（例えば、ペレット成形など）もまた、この場合に有用であり得る。次いで、草は追加の加工なしに、例えば１０％の混合比で、材料懸濁液に添加される、又は水中に入れられる。さらなる添加剤は、新しい繊維のパルプ又はさらには二次繊維（例えば、粕（lump）又は故紙など）であり得る。これらの添加剤はまた、組み合わされ得る。

繊維材料成分の比は、９９％草繊維割合まで高め得る。草割合が高いほど、従来の紙と比べて原材料の製造におけるエネルギー費用は低くなる。とりわけ、草の天然の色のため、材料は、高い不透明度を達成する。高い不透明度のため、当該紙の使用者は、半透明を許すことなしに、より低いグラメージを使用し得る。広い用途範囲を確実にするために、色が、例えば素材をペイントすることにより、又は接着することにより、所望に応じて材料に付加され得る。市場要求に従う白色画分が、そのようにして得られ得る。カレンダーを用いることにより、表面が、所望に応じてさらに平滑化され得る。

実験１：
この一連の試験では、７５〜８５％の間の乾燥含量を有する乾燥干し草を使用した。その干し草を、それが不純物（例えば、土など）から分離されるように、粗く清浄化した。次いで、それを、３分の１の長さ（約２０ｃｍ）に短縮し、次いで、約１５度の温水で洗い流してフィルターで絞った。この手順を３回繰り返し、ある量の緑の色彩を、各場合において洗い流した。相応じて清浄化された干し草を、湿ったままホランダーに加えた。新しい繊維パルプ、故紙（１．９倍の体積を有する１２０ｇ／ｍ^２の天然紙）及び補助剤も加えた。別のバッチにおいて、充填剤を、これが表面及び白色度に対してどのような影響を有するかを見るためにさらに加えた。ホランダー中で２２分間懸濁後、材料調製を完了し、試験シートを生成した。これらのシートを用いて、ことによると不足する白色度が例えば白でのオフセット印刷によって改善され得るか否かを調べるために、印刷試験を行った。これもまた成功した。

実験２：
牧草からの乾燥干し草を、この一連の試験で使用した。これを空気で清浄化し、それによって不純物（例えば、土及び埃など）から分離し、次いで切断ユニットによってその干し草の長さの約１０分の１（約６ｃｍ）まで小さくした。この短縮された干し草を、乾燥したままホランダーに加えた。新しい繊維パルプ、故紙、及び、とりわけより良好な表面を得るために、２つの異なる補助剤も加えた。約３０分間の懸濁後、材料調製を完了した。およそ７０×１００ｃｍのシートを、円形スクリーンによって生成した。これらのシートを、各々乾燥用シリンダー上のフェルトの上に移し、約３５％の残留水分となるまで乾燥させた。この試験において、このように生成された紙は、約２００ｇ／ｍ^２又は約１１０ｇ／ｍ^２のグラメージを有していた。体積は、約１．３ｇ／ｃｍ^３であった。このように生成された紙は、上面及び下面で異なる平滑性値を示すものであり、ここで、スクリーン側は、上面よりも平滑であった。この機械的に生成された材料について、４色オフセット印刷機を用いて印刷試験を行った。ここで、４色モチーフは、１度はオフセット印刷白色の事前の適用を伴って、そして１度は伴わずに試験した。両方の変形例が、完全に成功した。

実験３
均一に良好な平滑化を得るために、別の試験を行った。実験２からの紙を、約４０％の残留水分でカレンダーにかけた。ここで、カレンダーは、シリンダー自体の重量の圧力だけで作用する。この処理の後、紙は、約１．１ｇ／ｃｍ^３の体積しか有していない。約９０ｇ／ｍ^２及び１２０ｇ／ｍ^２の重量を有する紙を、この一連の試験の間に生成した。さらなる加工変形例を調べるために、印刷試験を、デジタル印刷機（ＯＫＩ Ｃ ３２００）、ＨＰレーザー印刷機及びＢｒｏｔｈｅｒインクジェット印刷機によって成功裏に完了し、パンチ及びグルーブ試験をＰｌａｎｏｔｉｇｅｌによって成功裏に完了した。

実験２及び３からの紙の特性性質を、表１及び２で比較する。ここで、これらの値は、実験２からの試料１及び実験３からの試料２に関する。実際の値に加えて、表１は、特性性質の変化も示しており、ここで、予想されるように、紙の厚さ及び透気度は、カレンダー掛けにより減少し、そして横の破断力を除いて他の全ての値が、伸びに関連して著しく上昇する傾向もある。

表２は、調べた２つの紙の光学的測定値を示しており、ここでは、異なる色彩に加えて、ほぼ１００％の非常に高い不透明度値が確認され得る。

これらの測定値は、２３℃及び５０％空気湿度の標準状態下において、次のように測定したものである。
−Ｂｅｎｄｔｓｅｎに従う透気度：ＤＩＮ−５３１０８（紙試験）、測定デバイス：Ｇｏｃｋｅｌ ＆ Ｃｏ．型式６、試験領域：３１．５ｍｍ（測定ヘッド重量２６７ｇ）、測定値：１分当たりのｍｌ空気、測定設定：１．５ｋＰａの過剰圧力（Ｍａｎｏｓｔａｔ １５０ｍｍ）；
−Ｂｒｅｃｈｔ−Ｉｍｓｅｔ引裂強度：ＤＩＮ ５３１１５、測定デバイス：Ｋａｒｌ Ｆｒａｎｋ、測定値：ｍＪ／Ｎ単位の引裂強度；
−破断荷重及び伸び：ＩＳＯ ５２７−１、１０ｍｍ／分の伸び速度で締付長さ１００ｍｍ、測定デバイス：Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ ＺＭＡＲＴ．ＰＲＯ、測定値：Ｎ単位の破断荷重及び（１００ｍｍを基準とした）％単位の伸び、可逆的範囲における弾性率［Ｎ／ｍｍ^２］；
−ＩＳＯ ５３６に従う単位面積当たりの重量［ｇ／ｍ２］、測定値：測定したＤＩＮ−Ａ４シートの重量、ＤＩＮ Ａ４シートの面積を画定する；
−ＩＳＯ ５３４に従うμｍ単位の厚さ、測定デバイス：Ｌｅｈｍａｎｎ ＬＤＡＬ−０３、測定値：μｍ単位の厚さ

実験４：
別の実験で、雑誌紙及び波形紙における使用のための当該繊維材料系の利用可能性を調査した。前記の品質において草を用いることの基本的な実行可能性を、ペーパーマシンを用いてこれらの実験によって実証した。さらなる加工及び精製実験のために、各々約１００ｍの異なるグラメージを有する３つのロールを、各紙品質について製造した。

使用した繊維材料、雑誌紙：１４％長繊維（トウヒ／マツ）／Ｓｔｅｎｄａｌ ＥＣＦ（Mercer）、３３％短繊維（ユーカリ）／Ｃｅｎｉｂｒａ、３％ＣＴＭＰ（トウヒ／マツ）／Ｗａｇｇｅｒｙｄ ＣＴＭＰ、５０％草。この場合の草は、飼葉用途用に従来どおりに刈り取られている南ドイツの牧草であり、約８％の残留水分となるまで空気中で乾燥させた。

添加剤（繊維材料を基準として）：１％デンプン／Ｃａｒｇｉｌｌ ３５８４４、０．８％ＡＫＤ／Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ ＥＫＡ ＤＲ ２８ ＨＦ（実験６〜１０では０．５％）、０．０２５％ＰＡＭ／ＢＡＳＦ−Ｐｅｒｃｏｌ ５４０。

材料の調製：繊維離解を、５％の材料密度、９９０ｒｐｍのパルパー回転速度で１５分の時間にわたって行った。粉砕を、４％の材料密度、６０°の切削角、０．７Ｗｓ／ｍのエッジ荷重、及び１５０ｋＷｈ／ｔの粉砕エネルギーで行った。粉砕後に達成された耐脱水性は、３２°のＳＲ値であった。

使用した繊維材料：約５０％ＡＰグレード１．０２／５０％ＡＰグレード１．０４、５０％草を含む波形紙。この場合に使用した草も、飼葉用途用に従来どおりに刈り取られている南ドイツの牧草であり、約８％の残留水分となるまで空気中で乾燥させた。

添加剤（繊維材料を基準として）：１％デンプン／Ｃａｒｇｉｌｌ ３５８４４、０．０２５％ＰＡＭ／ＢＡＳＦ−Ｐｅｒｃｏｌ ５４０。

材料の調製：繊維離解を、５％の材料密度、９９０ｒｐｍのパルパー回転速度で１５分の時間にわたって行った。

また、上述の材料組成物中で使用した草は、次のように調製した。

草を、１０％の材料密度、９９０ｒｐｍのパルパー回転速度で２０分の時間にわたり、繊維離解した。この後に、２２００ｒｐｍの回転速度での５分の時間にわたるデフレ−キング（deflaking）が続いた。この草を、８％の材料密度、６０°の切削角、０．７Ｗｓ／ｍのエッジ荷重、及び２５ｋＷｈ／ｔの粉砕エネルギーで粉砕した。この後、草繊維材料は、５２°のＳＲ値として測定された耐脱水性を有していた。

図２は、他の一般的な繊維材料系と比較された、この実験で使用された材料系の繊維長クラスごとの繊維長分布を示している。ここで、繊維長クラス（計量した長さ）がｘ軸上にプロットされ、繊維長クラスにおける百分率割合がｙ軸上にプロットされている。曲線１は、繊維離解（defibring）後の藁の繊維長分布を示しており、曲線２は、５分後の藁の繊維長分布を示しており、曲線３は、ユーカリの短繊維パルプを示しており、曲線４は、５２°ＳＲの耐脱水性を有する草を示しており、曲線５は、４９°ＳＲの耐脱水性を有する草を示している。

ここで、使用した２つの草繊維材料４及び５が、長さクラス０．２〜０．５ｍｍ又は０．５〜１．２ｍｍにおける主強調がそれほど強く特徴付けられていないことから、他の繊維材料系と比較してより均一な繊維長分布を有していることが示されている。

雑誌紙については４０ｇ／ｍ^２〜８０ｇ／ｍ^２の間、波形板紙系列については９０ｇ／ｍ^２〜２５０ｇ／ｍ^２の間の種々のグラメージを有するペーパーロール又はペーパーシートを、類似の条件下において、対応する材料系から製造した。

図３〜６は、上述の繊維材料系から製造された、対応する雑誌紙の特性値を示している。図３は、セルロース／草繊維材料系３１及び純粋なセルロース繊維系３２についての、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としてのｃｍ^３／ｇ単位の比体積（ｙ軸）の進展を示している。図４は、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としての％単位の縦４１及び横４２の破断伸び（ｙ軸）を示している。図５は、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としての縦５１及び横５２の引張強度指数（ｙ軸）を示し、図６は、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としてのＪ／ｇ単位の縦４１及び横４２のエネルギー吸収能（ｙ軸）を示している。

図７〜９は、上述の繊維材料系から製造された対応する波形板紙ライナーの特性値を示している。図７は、ライナー／草繊維材料系７１及び純粋なライナー繊維材料系７２についての、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としてのｃｍ^３／ｇ単位の比体積（ｙ軸）の進展を示している。図８は、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としてのｋＰａ単位の（ミューレン）破裂指数（ｙ軸）を示し、図９は、ｇ／ｍ^２単位の面積関連質量（ｘ軸）の関数としての縦９１及び横９２の圧縮強度（ｙ軸）を示している。

繊維長調査及び繊維長分布の結果は、例えば藁を含む繊維材料系などの繊維材料との類似性を示している。当該繊維材料は、比較的大きな繊維直径、及び大きな繊維壁厚さを有している。特に、単位面積当たりの重量が軽い場合、これは、紙の体積を増加させる効果を有している。雑誌紙についての引張強度は、おおよそ、１００％の短繊維セルロースを約２０％の充填剤と共に含む、木材非含有の、ペイントされていない紙のレベルにある。ライナーについての測定された強度もまた、良好な基本レベルにあり、ここで、より大きな体積は、剛性特性に対して有利な効果を有している。

Claims (5)

1. 繊維材料組成物を製造するための方法であって、
   ａ）スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を採取する工程と、
   ｂ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を、個々に又は組み合わせて、機械的に清浄化する、又は空気及び／若しくは水で洗浄する工程と、
   ｃ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を１００ｍｍ〜０．１ｍｍの間の所定の長さに切断する工程と、
   ｄ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類のフィブリル化粉砕工程と、
   ｆ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を、個々に又は組み合わせて、ペレット成形する工程と、
   ｇ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を水に懸濁させる工程と、
   ｈ）所定の割合の新しい繊維及び／又は故紙及び／又は補助剤を前記懸濁液に添加する工程と
   を含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、ｅ）前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類を、個々に又は組み合わせて、少なくとも部分的に乾燥させる工程をさらに有することを特徴とする、方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、前記スイートグラス及び／又はスゲ及び／又は海草及び／又は藻類が、新しい繊維及び／又は故紙の添加の前又は後に、粉砕されることを特徴とする、方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法であって、前記スイートグラス、スゲ、海草及び／又は藻類が、５０ｍｍ〜１ｍｍの間の長さに、個々に又は組み合わせて切断されることを特徴とする、方法。
5. 紙、板紙、カード、印刷基材、分離又は絶縁材料、繊維板、充填材、それらの組み合わせを製造するための、請求項１〜４のいずれか一項に従って製造された繊維材料組成物の使用。

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