JP6743876B2 - 生分解性工業用紙 - Google Patents
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Description
例えば、農業分野では、従来から育苗用の容器や農業用被覆材に紙類が使用されてきた。育苗用の容器を作製する場合、強度を適度に保ちつつ、土中に埋めたときに適切な分解速度で分解していくように設計することが、商品開発上の大きなポイントの一つとなっている。
本実施形態のパルプ繊維は、セルロースパルプを主成分とする。紙基材に使用するパルプ繊維としては、下記の各種パルプを1種または2種以上混合して使用することができる。例えば、クラフトパルプ(KP)、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)、リファイナーグランドウッドパルプ(RGP)等の機械パルプ;楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材繊維パルプ;古紙を原料とする脱墨パルプを挙げることができる。これらの他に、合成パルプ、レーヨン繊維などを含有させてもよい。パルプ繊維の原料となる木材は、針葉樹材でも広葉樹材でもよく、また混合して使用してもよい。原料パルプとして使用する際に、鉱物含有量が少ないパルプ繊維を選定することが好ましい。本実施形態で使用するパルプ繊維としては、供給量、品質の安定性、コスト等の面から、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)や広葉樹クラフトパルプ(LBKP)が好適である。
ポリ乳酸は、乳酸中のカルボキシル基と水酸基とが縮重合することによって形成されたポリエステルであり、生分解性ポリマーである。乳酸には、D体とL体の二つの異性体が存在する。これらの異性体の共重合比率や配列によって、ポリ乳酸の融点を制御することができる。例えば、ポリ-L-乳酸の融点は170℃である。また、160〜170℃の融点を有するポリ乳酸や200〜230℃の融点を有するポリ乳酸が存在する。さらに、他のモノマーと共重合させることによって、160℃未満の融点を有するポリ乳酸も存在する。尚、ポリ乳酸の融点は、DSCによる融点ピークの温度として測定される。本実施形態では、このようなポリ乳酸としての特徴を有し、共重合等により変性されたポリ乳酸も含めて、ポリ乳酸系樹脂と定義する。ポリ乳酸系樹脂を用いて製造された繊維をポリ乳酸系繊維とする。
本実施形態の生分解性工業用紙は、ポリ乳酸系繊維の含有割合が少なくともパルプ繊維及びポリ乳酸系繊維からなる全繊維の固形分中3〜60質量%である紙基材からなる。ポリ乳酸系繊維の含有割合は、4〜60質量%が好ましく、5〜50質量%がより好ましく、10〜40質量%が更に好ましい。ポリ乳酸系繊維の含有割合が前記範囲内にあると、紙基材全体の生分解を3か月以内に終わらせるよう制御することが可能となり、短期間で紙基材としての形態を崩壊させることができる。また、ポリ乳酸系繊維の含有割合が60質量%を超えると、紙基材としての湿潤強度を与えられず、生分解に時間がかかり、製造時の乾燥工程等においてドライヤー汚れを引き起こす懸念がある。
抄紙法は、一般に、原料となる短繊維を混合した後にシート化する方法である。抄紙法には、大きく分けて乾式法と湿式法がある。乾式法は、具体的には、短繊維を乾式ブレンドした後に、気流を利用してネット上に集積して、シートを形成する方法である。シート形成に際して水流等を利用することもできる。一方、湿式法は、短繊維を液体媒体中で分散混合させた後に、ネット上に集積して、シートを形成する方法である。これらの中では、水を媒体として使用する湿式抄紙法が好ましく選択される。
紙基材は、その少なくとも一方の面に水溶性樹脂を含む塗布液から形成された塗工層を有することが好ましい。本発明における塗工層とは、塗布液を紙基材に塗工または含浸することによって形成されたものである。これにより、ポリ乳酸系繊維によって生じるドライヤー汚れと毛羽立ちの発生を顕著に抑えることができる。また、本発明では、操業を止めて清掃を要するような実用上問題となるドライヤー汚れを抑えることができるが、更に塗工層を有することにより、わずかな繊維の脱落が蓄積してドライヤー汚れを引き起こすおそれもなく、連続的な安定操業が可能である。ここで、水溶性樹脂とは、水に樹脂が溶解している水溶性樹脂ばかりでなく、水に樹脂が微分散している水分散性樹脂も含むものである。
生分解性工業用紙(以下、「工業用紙」と略記することがある。)の坪量は、30〜100g/m2であることが好ましく、40〜70g/m2であることがより好ましい。坪量を30g/m2以上とすることにより、引張強度を高め、加工時に断紙が発生する頻度を減らすことができる。また、例えば土壌の法面に工業用紙を敷設すれば、下草が根を張るまでの間、土砂の崩落を防ぐことができる。一方、工業用紙の坪量を100g/m2以下とすると、工業用紙としての加工適性が向上し、生分解性にも優れる。本実施形態では、坪量を好ましい範囲に調節して本実施形態の効果を遺憾なく発揮させる観点から、シリンダードライヤーを使用して乾燥させることが好ましい。
農林業分野では、苗床用の仕切りや箱、植林のための苗木の育成用や輸送用の仕切りや箱等として、土中に埋めた後は自然分解させる方法で用いることができる。
土木業分野では、河川の堤防等の法面に施工して、下草が根を張るまでの間、土砂の崩落を防ぐことができる。運輸業分野では、貨物運送時の筐体材料として使用し、使用後は土中に埋めて自然分解させるような使い方で用いることができる。
(i)澱粉;酸化澱粉(商品名:王子エースY、王子コーンスターチ社製)の4%水溶液
(ii)PVA;完全鹸化ポリビニルアルコール(商品名:PVA−117、クラレ社製)の4%水溶液
(iii)SBR;スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス(商品名:A6160、旭化成ケミカルズ社製、固形分濃度48%)の4%水希釈液
<紙基材の作製>
繊維として広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、カナダ標準濾水度400ml)50部、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP、カナダ標準濾水度400ml)20部、及びポリ乳酸系繊維(商品名:テラマックPL−01、融点170℃、繊維太さ15μm、繊維長5mm、ユニチカ社製)30部を配合し、水中に撹拌して分散させ、濃度2.0%の繊維スラリーを得た。この繊維スラリーに、固形分換算で全繊維100質量部に対し、硫酸バンド2.0質量部、及びロジン系サイズ剤(商品名:「サイズパインN775」、固形分濃度50%、荒川化学工業社製)0.3部を添加し、更に、湿潤紙力剤としてポリアミド−エピクロロヒドリン樹脂(商品名:「アラフィックス255」、固形分濃度25%、荒川化学工業社製)1.5部を添加した。これらを添加して得られた混合物を使用し、長網抄紙機とシリンダードライヤーにより抄紙及び乾燥を行い、坪量60g/m2の紙基材を得た。
上記で得られた紙基材の両面に、塗布液として上記の澱粉を用いて、サイズプレスにより片面当り乾燥後の塗布量が1.0g/m2となるように含浸及び乾燥を行った。
表1に従って、所望の含有割合となるようにポリ乳酸系繊維の種類と配合部数、用いた塗布液の種類を変更する以外は、実施例1と同様にして工業用紙を得た。
工業用紙を30℃の恒温条件下で土壌に2週間埋没させる処理を行い、当該埋没処理の前後で工業用紙の湿潤引張強度を測定した。湿潤引張強度は、JIS P 8135に準拠して測定した。浸漬時間は10分間とした。つかみ具の間隔を180mmとし、紙の縦方向について測定した。埋没処理後の紙基材は、水洗いした後に、JIS P 8135に準拠して、同様に湿潤引張強度を測定した。いずれもkN/m単位で数値化した。それぞれの評価は下記の基準に準じて行った。
初期(処理前)
◎:1.5kN/m以上であり、問題がない。
○:0.5kN/m以上、1.5kN/m未満であり、実用上問題がない。
×:0.5kN/m未満であり、問題がある。
埋没処理後
◎:0.35kN/m以上であり、問題がない。
○:0.15kN/m以上、0.35kN/m未満であり、実用上問題がない。
×:0.15kN/m未満であり、問題がある。
工業用紙を30℃の恒温条件下で土壌に3か月間埋没させる処理を行った。処理後、外観を目視にて観察し、下記の基準で評価した。
◎:工業用紙が分解している。
○:工業用紙が一部残っているが、脆く強度測定できない。
×:工業用紙が分解せずに残っている。
抄紙及び乾燥工程におけるドライヤー汚れを目視にて観察し、下記の基準で評価した。
◎:繊維や樹脂等の転移がなく、ドライヤー汚れがない。
○:繊維や樹脂等の転移がほとんどなく、連続的な安定操業で問題となるドライヤー汚れがない。
△:繊維や樹脂等の転移が若干あるが、実用上問題となるドライヤー汚れがほとんどない。
×:繊維や樹脂等の転移が多くあり、ドライヤー汚れが著しい。
抄紙及び乾燥を行った後の紙基材の巻取について、紙基材を剥がして、その表裏の貼り付きの程度を下記の基準で評価した。
○:貼り付きが認められない。
×:かなり貼り付きが認められ、実用上問題となる。
Claims (2)
- パルプ繊維とポリ乳酸系繊維とを含有する紙基材からなる生分解性工業用紙であって、
前記ポリ乳酸系繊維の含有割合が全繊維の3〜60質量%であり、
前記ポリ乳酸系繊維の繊維長が3〜10mmであり、
前記紙基材が湿式抄紙法によるものであり、
前記紙基材の少なくとも一方の面に水溶性樹脂を含有する塗工層を有し、
前記水溶性樹脂がポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール誘導体、澱粉および澱粉誘導体のいずれか1種以上を含有することを特徴とする生分解性工業用紙。 - 前記紙基材中で前記ポリ乳酸系繊維が熱変形していることを特徴とする請求項1に記載の生分解性工業用紙。
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