JP6937305B2 - 紙、板紙等の製造方法 - Google Patents
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Description
− セルロース繊維を含む濃厚なストックを得ること、
− 該ストックから繊維ウェブを形成すること、
− 少なくとも1種の合成又は天然ポリマー、又はそれらの混合物と、非木材源(non-wood sources)に由来するミクロフィブリル化柔組織(parenchymal)セルロース材料とを含む紙力剤系を該濃厚なストックに加えること、及び
− 該繊維ウェブを乾燥させること
を含む。
− 100rpmのせん断速度で、1.0質量%の濃度で測定した、少なくとも10Pas、好ましくは少なくとも100Pasのブルックフィールド粘度、及び/又は、
− 0.1質量%の濃度で測定した、1000NTU未満の、好ましくは100−700NTUの範囲の濁度値、及び/又は、
− pH7.5で、−0.001〜−1.99meq/g、好ましくは−0.01〜−1.50meq/g、より好ましくは−0.05〜−1.0meq/gの範囲の正味電荷量
を有する。
本発明について、いくつかの実施形態を以下の非限定的な実施例で説明する。
ジャガイモパルプ又はサトウダイコンパルプをベースとするフィブリル化柔組織セルロースの製造
バッチ抽出、及び、それに続くフィブリル化:
でんぷん工場から供される濃縮ジャガイモパルプを水洗又は灰汁(ライ:lye)洗浄で精製した。ここで、ジャガイモパルプを25g/L懸濁液にし、60〜90℃に加熱した。また、別に、砂糖工場から供された乾燥含量26質量%の圧縮サトウダイコンパルプを、最初に、灰汁中で洗浄した。ここで、パルプを25乾燥g/L懸濁液にし、70〜80℃に加熱した。次いで、ジャガイモとサトウダイコンの両方について、穏やかに攪拌しながらNaOHを添加した。この間、水和したジャガイモ/サトウダイコン切断片(切り身:clippings)は、固体様の形態を失い、崩壊して暗褐色の粘稠な塊になった。120分間攪拌した後、反応物を冷却し、必要に応じて細孔径0.25mmの鋼製スクリーンを通して濾過した。灰汁洗浄した淡灰色のセルロース性ジャガイモ塊をさらに大量の水で洗浄した。得た材料を水中に分散させ、高速グラインダー又はホモジナイザーを用いてpH8〜10でフィブリル化した。種々の試料について、原料、抽出パラメータ及びフィブリル化方法は下記のとおりであった。
MFC 43:試料は、向流反応器を用いて抽出した、塩基抽出の新鮮なサトウダイコンの切断片であった。受け入れたままの切断片を加えることで、抽出を行った(24%)。この試料の抽出は、0.3M NaOHの定常流を用いて行った。次いで、熱水で、再度、向流反応器を用いて試料を洗浄した。熱水洗浄後、試料のpHは10であり、固形分含量は約10%であった。Atrex(登録商標)により、試料を1800rpmで4回通過させてフィブリル化した。フィブリル化(4回パス)後、固形分含量は約20%であった。この試料は、殺生物剤として200ppmのFennocideBZ26を含有する。固形分含量20.5%。
特性評価方法
ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の粘度は、Vane geometry(V−72、直径21.67mm、長さ43.38mm)を備えたブルックフィールドDV3T粘度計(Brookfield Engineering Laboratories、Middleboro、米国)により測定した。この材料を1.0質量%の濃度まで水で希釈し、10分間攪拌し、その後、真空中で脱気して混入気泡を除去した。粘度測定に先立って、温度を20℃に調整した。せん断速度50rpm及び100rpmで試料の粘度を測定した。
OCC及びクラフトパルプ用の紙力組成物
ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の3種の異なる試料について、段ボール古紙OCC(Old Corrugated Cardboard)及びクラフトパルプを有する紙力助剤(strength aid)合成ポリマーをも含む紙力組成物の成分として試験を行った。ダイナミック(Dynamic)Kothenシートフォーマー及びラピッド(Rapid)Kothenシートフォーマーの両方を使用した。
ワイヤー速度1400m/sのダイナミックシートフォーマー(フランス、Techpap SAS社により供給のA.D.F)を用いて、約100g/m2の坪量の紙又は板紙を製造した。シートの寸法は25×92cmであり、シートの乾燥度は10〜15%であった。ミキシングチェスト内でパルプ懸濁液を形成し、ミクロフィブリル化セルロース材料を添加した。懸濁液を30秒間混合した後、他の化学薬剤を10秒間隔で添加した。最後に、歩留まり用ポリマー、すなわちChem4を400g/tonの用量で、Chem5を320g/tonの用量で、シート製造開始の20秒前及び10秒前に添加した。得られたシートを2バールのロールプレス上に寝かせ(すなわち、クーチし)、さらにプレートプレスにより10バールで5分間吸取り紙の間でプレスした。その後、シートをSTFI乾燥機中で140℃、9分間拘束し乾燥した。シートを、ISO 187:1990に従って気候室に保持し調整した。
規格ISO5269/2に従いラピッドKothenシートフォーマーで、手すきシートを形成した。パルプ懸濁液を一定の攪拌速度で攪拌した。この懸濁液にミクロフィブリル化柔組織セルロース材料(用量20kg/t)、及び合成カチオン性ポリマーを添加した。完成紙料の攪拌をプロペラミキサーを用い1000rpmで行った。1000mbarの圧力下、92℃の温度で、5分間真空乾燥機中でシートすべてを乾燥させた。その乾燥後、シートを23℃相対湿度50%に24時間保持し予め調整した。シートの坪量は、空調した状態で100g/m2であった。歩留まりを一定に維持するために、坪量を歩留まりポリマーの用量(クラフトパルプについては100g/t、OCCについては300g/t)により調節した。
ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料を含む紙力組成物の性能
ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料を含む紙力組成物の性能を、木材ベースのミクロフィブリル化セルロースを含む基準紙力組成物と比較した。上記のように、また、段ボール古紙(OCC)完成紙料を使用して、手すきシートをラピッドKothen手順に従って形成した。紙力組成物中のカチオン性ポリマー(Chem1、Chem2)の量は3kg/t(パルプ)であった。歩留まりポリマー(Chem3)の量は300g/t(パルプ)であった。
ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料を含む紙力組成物の性能
カチオン性合成ポリマーとミクロフィブリル化柔組織セルロース材料とを含む紙力組成物の性能を、乾燥リサイクル繊維完成紙料を使用してパイロット抄紙機で試験した。紙力系は、20kg/ton(乾燥パルプ)の量で添加したミクロフィブリル化柔組織セルロースと、3kg/ton(乾燥パルプ)の量で加えた上記定義のカチオン性ポリマーChem2とを含んでいた。
Claims (20)
- − セルロース繊維を含み、濃度が2〜6質量%の範囲の濃厚なストックを得ること、
− 繊維ウェブを形成すること、
− 該繊維ウェブを乾燥させること
を含む、紙、板紙等の製造方法であって、
− 少なくとも1種のカチオン性合成又は天然ポリマー、又はそれらの混合物と、
− 非木材源に由来するミクロフィブリル化柔組織セルロース材料とを
含む紙力剤系を、該ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料が繊維ストックの乾燥固形分1トンに対して乾燥基準で5〜70kgの量で添加されることとなる量で、該濃厚なストックに加えること、及び
− 該紙力剤系の添加後に、カチオン性歩留まりポリマーを該ストックに添加すること、
該カチオン性歩留まりポリマーが4,000,000〜18,000,000Daの平均分子量を有するカチオン性ポリアクリルアミドであること
を特徴とする方法。 - ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料が、野菜、果物、セルロース髄、及びこれらの混合物に由来することを特徴とする請求項1に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料が、サトウダイコンパルプ、ジャガイモパルプ、キャッサバパルプ、サツマイモ及びこれらの混合物から選択される野菜に由来することを特徴とする請求項2に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料が、
− 100rpmのせん断速度で、20℃で、1.0質量%の濃度で測定した、少なくとも10Pasのブルックフィールド粘度、及び/又は、
− 0.1質量%濃度で測定した、1000NTU未満の濁度値、及び/又は、
− pH7.5で、−0.001〜−1.99meq/gの範囲の正味電荷量を有することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の方法。 - ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の濁度値が、0.1質量%濃度で測定したとき100〜700NTUの範囲にあることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の正味電荷量が、pH7.5で、−0.01〜−1.50meq/gの範囲にあることを特徴とする請求項4に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の正味電荷量が、pH7.5で、−0.05〜−1.0meq/gの範囲にあることを特徴とする請求項6に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料のブルックフィールド粘度が、20℃で測定したとき500〜2000Pasの範囲にあることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料の濁度が、375〜525NTUの範囲にあることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 紙力剤系を、ミクロフィブリル化柔組織セルロース材料が、繊維ストックの乾燥固形分1トンに対して乾燥基準で、10〜50kgの量で添加されることとなる量で添加することを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 紙力剤系が、乾燥固形分含量から計算して、50〜99.9質量%のミクロフィブリル化柔組織セルロース材料を含むことを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 紙力剤系が、カチオン性デンプン、キチン、グアールガム、カルボキシメチルセルロース及びそれらの任意の混合物からなる群から選択される天然ポリマーを含むことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
- 紙力剤系が、カチオン性ポリアクリルアミド(C−PAM)、グリオキサール化ポリアクリルアミド(G−PAM)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(ポリ−DADMAC)、ポリアクリルアミド(PAAE)、ポリビニルアミン(PVAm)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリエチレンイミン(PEI)、又はこれらのポリマーの2種以上の任意の混合物から選択される合成ポリマーを含むことを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の方法。
- 合成ポリマーの平均分子量が、100,000〜20,000,000g/molの範囲内であることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 合成ポリマーの平均分子量が、300,000〜8,000,000g/molの範囲内であることを特徴とする請求項14に記載の方法。
- 合成ポリマーが、0.5〜2meq/gの電荷密度を有するカチオン性合成ポリマーであることを特徴とする請求項13、14又は15に記載の方法。
- 合成ポリマーが、メタクリルアミド又はアクリルアミドと少なくとも1種のカチオン性モノマーとのコポリマーであることを特徴とする請求項13〜16のいずれか一項に記載の方法。
- カチオン性歩留まりポリマーが、4,000,000〜12,000,000Daの平均分子量を有し、及び/又は、0.2〜2.5meq/gの電荷密度を有するカチオン性ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- カチオン性歩留まりポリマーが、0.5〜1.5meq/gの電荷密度を有するカチオン性ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項18に記載の方法。
- セルロース繊維を含むストックを、クラフトパルプ化、ケミサーモメカニカルパルプ化からの完成紙料を使用することによって、又はリサイクル繊維を再パルプ化することによって得ることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
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