JP6994514B2 - 増強された特性を有するミクロフィブリル化セルロースおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
(a)ある量の好適な分散液(例えば、水)を少なくとも1つの入口および出口を有する槽に添加する工程であって、槽は、ミキサおよび出口に取り付けられたポンプをさらに含む、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に、少なくとも1つの入口を介して、十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程;
(c)分散液および脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽中でミキサを用いて混合し、ミクロフィブリル化セルロースを部分的に解凝集および再分散させ、流動性スラリーを形成させる工程;
(d)流動性スラリーを、ポンプを用いてフローセルの入口にポンピングする工程であって、フローセルは連続する1つ以上の超音波処理プローブおよび少なくとも1つの出口を含む、工程;
(e)スラリーに少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを連続して超音波処理プローブにより19~100kHzの周波数範囲で適用する工程;
(f)増強された引張強さおよび/または粘度特性を有するミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液を、フローセルの少なくとも1つの出口から、好適な保持容器中で回収する工程。
(a)ある量の好適な分散液を少なくとも1つの入口および出口を有する槽に添加する工程であって、槽は、ミキサおよび出口に取り付けられたポンプをさらに含む、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に、少なくとも1つの入口を介して、十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程;
(c)分散液および脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽中でミキサを用いて混合し、ミクロフィブリル化セルロースを部分的に解凝集および再分散させ、流動性スラリーを形成させる工程;
(d)流動性スラリーを、ポンプを用いてフローセルの入口にポンピングする工程であって、フローセルは連続する1つ以上の超音波処理プローブおよび第1の出口を含み;フローセルの第2の出口は槽の第2の入口に連結され、これにより、超音波エネルギーのスラリーへの所望の期間の間および/または総エネルギー入力範囲での連続適用を提供する連続再循環ループが提供される工程;
(e)スラリーに少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを連続して超音波処理プローブにより19~100kHzの周波数範囲で適用する工程;
(f)増強された引張強さおよび/または粘度特性を有するミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液をフローセルの第1の出口から好適な保持容器中で回収する工程。
(a)ある量の好適な分散液(例えば、水)を密閉槽に添加する工程であって、槽は入口および第1の入口および第1の出口を含むポンプに連結された出口、ならびに第2の入口および第2の出口を含み、少なくとも1つの超音波処理プローブをさらに含むフローセルを含み、これにより、閉じた再循環ループが形成される工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程であって;
工程(b)のミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は再循環ループを介して連続して再循環される工程;
(c)少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを断続的にまたは連続して、超音波処理プローブにより20~100Hzの周波数範囲で、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物に適用し、
これにより、引張強さおよび/または粘度特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液が形成される工程。
(a)ある量の好適な分散液(例えば、水)を密閉槽に添加する工程であって、槽は入口および第1の入口および第1の出口を含むポンプに連結された出口、ならびに第2の入口および第2の出口を含み、少なくとも1つの超音波処理プローブをさらに含むフローセルを含み、これにより、閉じた再循環ループが形成される工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を槽に十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程であって;
工程(b)のミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を含む液体組成物は再循環ループを介して連続して再循環される、工程;
(c)少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを断続的にまたは連続して、超音波処理プローブにより20~100Hzの周波数範囲で、ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の液体組成物に適用し、
これにより、引張強さおよび/または粘度特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を含む再分散された懸濁液が形成される工程。
セルロースを含む繊維基材は、任意の好適な起源、例えば木材、草(例えば、サトウキビ、竹)またはぼろ(例えば、繊維くず、綿、ヘンプまたは亜麻)由来とすることができる。セルロースを含む繊維基材はパルプの形態(すなわち、水中のセルロース繊維の懸濁液)とすることができ、それは任意の好適な化学的または機械的処理、またはそれらの組み合わせにより調製され得る。例えば、パルプは化学パルプ、またはケミサーモメカニカルパルプ、または機械パルプ、または再生パルプ、または紙工場損紙、または紙工場廃水流、または紙工場からの廃棄物、またはそれらの組み合わせとすることができる。セルロースパルプはビーティングされ得(例えば、Valleyビーターにおいて)および/またはそうでなければ、リファイニングされ得(例えば、コニカルまたはプレートリファイナーにおける処理)、カナダ標準ろ水度(CSF)としてcm3で当技術分野において報告される任意のあらかじめ決められたろ水度とされる。CSFは、パルプの懸濁液が濾水され得る速度により測定されるパルプのろ水度または濾水速度に対する値を意味する。例えば、セルロースパルプは、ミクロフィブリル化される前、約10cm3以上のカナダ標準ろ水度を有し得る。セルロースパルプは、約700cm3以下、例えば、約650cm3以下、または約600cm3以下、または約550cm3以下、または約500cm3以下、または約450cm3以下、または約400cm3以下、または約350cm3以下、または約300cm3以下、または約250cm3以下、または約200cm3以下、または約150cm3以下、または約100cm3以下、または約50cm3以下のCSFを有し得る。セルロースパルプは次いで、当技術分野でよく知られた方法により脱水され得、例えば、パルプは、少なくとも約10%固体、例えば少なくとも約15%固体、または少なくとも約20%固体、または少なくとも約30%固体、または少なくとも約40%固体を含むウエットシートを得るために、スクリーンに通して濾過され得る。パルプはリファイニングされていない状態で、すなわち、ビーティングまたは脱水されずに使用され得、または別様にリファイニングされ得る。
無機微粒子材料は、例えば、アルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、セッコウ、含水カンダイト粘土、例えばカオリン、ハロイサイトまたはボールクレー、無水(か焼)カンダイト粘土、例えばメタカオリンまたは完全か焼カオリン、タルク、雲母、パーライトもしくは珪藻土、もしくは水酸化マグネシウム、もしくはアルミニウム三水和物、またはそれらの組み合わせとすることができる。
発明の第1の態様によれば、セルロースを含む繊維基材を無機微粒子材料の存在下でミクロフィブリル化する工程を含む、紙中のフィラーとしてまたは紙コーティングとして使用するための組成物を調製する方法が提供される。本方法の特定の実施形態によれば、ミクロフィブリル化工程は、ミクロフィブリル化剤として作用する無機微粒子材料の存在下で実施される。ミクロフィブリル化により、セルロースのミクロフィブリルが、個々の種として、またはミクロフィブリル化前パルプの繊維と比べてより小さな凝集体として解放され、または部分的に解放されるプロセスが意味される。製紙において使用するのに好適な典型的なセルロース繊維(すなわち、ミクロフィブリル化前パルプ)は数百または数千の個々のセルロースミクロフィブリルのより大きな凝集体を含む。セルロースをミクロフィブリル化することにより、特別な特徴および特性、例えば、限定はされないが、本明細書で記載される特徴および特性がミクロフィブリル化セルロースおよびミクロフィブリル化セルロースを含む組成物に付与される。
粉砕は従来通りに好適に実施される。粉砕は微粒子粉砕媒体の存在下での摩擦粉砕プロセスであってよく、または自生粉砕プロセス、すなわち、粉砕媒体のないものであってもよい。粉砕媒体により、セルロースを含む繊維基材と共に粉砕される無機微粒子材料以外の媒体が意味される。
峻度=100×(d30/d70)
ミクロフィブリル化セルロースは約100以下の繊維峻度を有し得る。ミクロフィブリル化セルロースは約75以下、または約50以下、または約40以下、または約30以下の繊維峻度を有し得る。ミクロフィブリル化セルロースは、約20~約50、または約25~約40、または約25~約35、または約30~約40の繊維峻度を有し得る。
セルロースを含む繊維基材のミクロフィブリル化は、湿潤条件下で、無機微粒子材料の存在下にて、セルロースパルプおよび無機微粒子材料の混合物が加圧され(例えば、約500barの圧力まで)、次いで、より低い圧力のゾーンに回される方法により実施され得る。セルロース繊維のミクロフィブリル化を引き起こすには、混合物が低圧ゾーンに回される速度は十分高く、低圧ゾーンの圧力は十分低い。例えば、圧力降下は、混合物を狭い入口オリフィスおよびずっと大きな出口オリフィスを有する環状穴を通して送ることにより実行され得る。混合物が加速してより大きな体積になる時の圧力の劇的な減少(すなわち、より低い圧力ゾーン)はミクロフィブリル化を引き起こす空洞化を誘導する。一実施形態では、セルロースを含む繊維基材のミクロフィブリル化はホモジナイザー内で、湿潤条件下、無機微粒子材料の存在下にて実行され得る。ホモジナイザー内では、セルロースパルプ-無機微粒子材料混合物は加圧され(例えば、約500barの圧力まで)、小さなノズルまたはオリフィスに通して送られる。混合物は約100~約1000barの圧力まで、例えば300bar以上、または約500以上、または約200bar以上、または約700bar以上の圧力まで加圧され得る。均質化は繊維を高せん断力に供し、よって、加圧セルロースパルプがノズルまたはオリフィスから出て行く時に、空洞化がパルプ中のセルロース繊維のミクロフィブリル化を引き起こす。ホモジナイザーを通る懸濁液の流動性を改善するために追加の水が添加され得る。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を含む得られた水性懸濁液は、ホモジナイザーを通るマルチプルパスのために、ホモジナイザーの入口に戻され得る。好ましい実施形態では、無機微粒子材料は天然では板状鉱物、例えばカオリンである。そのようなものとして、均質化は、セルロースパルプのミクロフィブリル化を促進するだけでなく、板状微粒子材料の層間剥離を促進する。
上記方法にしたがい生成されるこの発明の水性懸濁液は紙を製造する、または紙をコーティングする方法において使用するのに好適である。
手短に述べると、音波破砕、音波処理または超音波処理(sonication、ultrasonicationまたはultrasonification)(本明細書では別記されない限り同じ意味で使用される)は超音波(>20kHz、例えば、20~100kHz)による液体試料の照射であり、液体のかくはんが得られる。音波は液体媒体中に伝播し、交互の高圧(密)および低圧(疎)サイクルが生じる。疎の間、高強度音波が液体中に小さな真空気泡または空隙を生成させ、次いで、密の間にそれらが、激しく崩壊し(空洞化)、非常に高い局部温度、およびかくはんが生成される。これらの事象の組み合わせにより、材料を、より小さな構成要素に崩壊し、破壊することができる高いせん断力が得られ、材料が本質的に乳化される。このプロセスは、選択した動作パラメータによって、材料の物理的特性を変化させることができる。
一実施形態では、超音波処理は便宜的に、前に脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥された、ミクロフィブリル化セルロースの組成物またはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の組成物を再分散させるために使用される。脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥された、ミクロフィブリル化セルロースの組成物またはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の組成物は脱水および乾燥後にペレット化されてもよい。そのような脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥された、任意でペレット化された、ミクロフィブリル化セルロースの組成物またはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の組成物はこの明細書で記載される型の超音波処理装置の助けにより再懸濁される。
(a)ある量の好適な分散液を少なくとも1つの入口および出口を有する槽に添加する工程であって、槽は、ミキサおよび出口に取り付けられたポンプをさらに含む、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に、少なくとも1つの入口を介して、十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程;
(c)分散液および脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽中でミキサを用いて混合し、ミクロフィブリル化セルロースを部分的に解凝集および再分散させ、流動性スラリーを形成させる工程;
(d)流動性スラリーを、ポンプを用いてフローセルの入口にポンピングする工程であって、フローセルは連続する1つ以上の超音波処理プローブおよび少なくとも1つの出口を含む、工程;
(e)スラリーに少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを連続して超音波処理プローブにより19~100kHzの周波数範囲で適用する工程;
(f)増強された引張強さおよび/または粘度特性を有するミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液を、フローセルの少なくとも1つの出口から、好適な保持容器中で回収する工程。
(a)ある量の好適な分散液を密閉槽に添加する工程であって、槽は入口および第1の入口および第1の出口を含むポンプに連結された出口、ならびに第2の入口および第2の出口を含み、少なくとも1つの超音波処理プローブ(ソノトロード)をさらに含むフローセルを含み、これにより、閉じた再循環ループが形成される、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程であって;
工程(b)のミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は再循環ループを介して連続して再循環される、工程;
(c)少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを断続的にまたは連続してソノトロードにより20~100Hzの周波数範囲で、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物に適用し、
これにより、増強された引張強さおよび/または増強された粘度特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液を形成させる工程。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を含む水性懸濁液は製紙用組成物に組み入れることができ、ひいては、紙製品を調製するために使用することができる。本発明との関連で使用される紙製品という用語は、ボード、例えば、例として裏白ボードおよびライナーボード、ボール紙、板紙、塗工板紙、などを含む、全ての形態の紙を意味すると理解されるべきである。本発明により製造され得る、コートまたは無コートの多くの型の紙が存在し、本、雑誌、新聞などに好適な紙、およびオフィス用紙が含まれる。紙は必要に応じてカレンダー加工またはスーパーカレンダー加工されてもよく;例えば、輪転グラビア印刷およびオフセット印刷のためのスーパーカレンダー加工された雑誌用紙は本方法により製造され得る。軽量コーティング(LWC)、中量コーティング(MWC)またはマシン仕上げ染色(pigmentisation)(MFP)に好適な紙もまた、本方法により製造され得る。
本発明の水性懸濁液は、さらなる添加物の添加なしで、コーティング組成物として使用することができる。しかしながら、任意で、少量の増粘剤、例えばカルボキシメチルセルロースまたはアルカリ-膨潤性アクリル増粘剤または関連する増粘剤が添加され得る。
(a)1つ以上の追加の顔料:本明細書で記載される組成物は紙コーティング組成物中の唯一の顔料として使用することができ、またはもう1つのまたは他の公知の顔料、例えば、例として、硫酸カルシウム、サチンホワイト、およびいわゆる「プラスチック顔料」と併用して使用することができる。顔料の混合物が使用される場合、総顔料固体含量は好ましくは、組成物中にコーティング組成物の乾燥成分の総重量の少なくとも約75wt%の量で存在する;
(b)1つ以上の結合または共結合剤:例えば、任意で、カルボキシル化され得るラテックス、下記が含まれる:スチレン-ブタジエンゴムラテックス;アクリルポリマラテックス;ポリ酢酸ビニルラテックス;またはスチレンアクリルコポリマラテックス、デンプン誘導体、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ポリビニルアルコール、およびタンパク質;
(c)1つ以上の架橋剤:例えば、約5重量%までのレベル;例えば、グリオキサール、メラミンホルムアルデヒド樹脂、炭酸ジルコニウムアンモニウム;1つ以上の乾燥または湿潤ピック改善添加物:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、メラミン樹脂、ポリエチレンエマルジョン、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリアミド、ステアリン酸カルシウム、スチレン無水マレイン酸など;1つ以上の乾燥または湿潤摩擦改善および耐摩耗性添加物:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、グリオキサール系樹脂、酸化ポリエチレン、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリエチレンワックス、ステアリン酸カルシウムなど;1つ以上の耐水性添加物:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、酸化ポリエチレン、ケトン樹脂、アニオン性ラテックス、ポリウレタン、SMA、グリオキサール、メラミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリアミド、ステアレートおよびこの機能のための市販された他の材料;
(d)1つ以上の水リテンション助剤:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシエチルセルロース、PVOH(ポリビニルアルコール)、デンプン、タンパク質、ポリアクリレート、ガム、アルギナート、ポリアクリルアミドベントナイトおよびそのような用途のために販売される他の市販品;
(e)1つ以上の粘度調整剤および/または増粘剤:例えば、約2重量%までのレベル;例えば、アクリル関連増粘剤、ポリアクリレート、エマルジョンコポリマー、ジシアナミド、トリオール、ポリオキシエチレンエーテル、尿素、硫酸化ヒマシ油、ポリビニルピロリドン、CMC(カルボキシメチルセルロース、例えばナトリウムカルボキシメチルセルロース)、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム、ケイ酸ナトリウム、アクリル酸コポリマー、HMC(ヒドロキシメチルセルロース)、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)など;
(f)1つ以上の潤滑性/カレンダー加工助剤:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アンモニウム、ステアリン酸亜鉛、ワックスエマルジョン、ワックス、アルキルケテンダイマー、グリコール;1つ以上の光沢インク提供添加物:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、酸化ポリエチレン、ポリエチレンエマルジョン、ワックス、カゼイン、グアーガム、CMC、HMC、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アンモニウム、アルギン酸ナトリウムなど;
(g)1つ以上の分散剤:分散剤は、十分な量で存在すると、通常の処理要求に従い、粒子の綿状沈殿または凝集を所望の程度まで防止する、または効果的に制限するように、微粒子無機材料の粒子に作用することができる化学添加物である。分散剤は約1重量%までのレベルで存在することができ、例えば、高分子電解質、例としてポリアクリレートおよび、ポリアクリレート種、とりわけポリアクリレート塩(例えば、ナトリウムおよびアルミニウム、任意でII族金属塩と共に)を含むコポリマー、ヘキサメタリン酸ナトリウム、非イオン性ポリオール、ポリリン酸、縮合リン酸ナトリウム、非イオン性界面活性剤、アルカノールアミンおよびこの機能のために一般的に使用される他の試薬が挙げられる。分散剤は、例えば、無機微粒子材料の処理および粉砕において一般的に使用される従来の分散剤材料から選択され得る。そのような分散剤は当業者により、よく認識される。それらは一般に、アニオン性種を提供することができる水溶性塩であり、アニオン性種はそれらの有効量では、無機粒子の表面上に吸着し、よって、粒子の凝集を阻害することができる。非溶媒和塩は好適に、ナトリウムなどのアルカリ金属カチオンを含む。溶媒和は場合によっては、水性懸濁液をわずかにアルカリ性とすることにより援助され得る。好適な分散剤の例としては下記が挙げられる:水溶性縮合リン酸塩、例えば、ポリメタリン酸塩[ナトリウム塩の一般形:(NaPO3)X]例えば四メタリン酸ナトリウムまたはいわゆる「ヘキサメタリン酸ナトリウム」(Graham塩);ポリケイ酸の水溶性塩;高分子電解質;好適に約20,000未満の重量平均分子質量を有する、アクリル酸またはメタクリル酸のホモポリマーまたはコポリマーの塩、またはアクリル酸の他の誘導体のポリマーの塩。ヘキサメタリン酸ナトリウムおよびポリアクリル酸ナトリウム(sodium polyacrytate)(後者は、好適に約1,500~約10,000の範囲の重量平均分子質量を有する)がとりわけ好ましい;
(h)1つ以上の泡止め剤および消泡剤:例えば、約1重量%までのレベル、例えば、界面活性剤のブレンド、リン酸トリブチル、脂肪ポリオキシエチレンエステル+脂肪アルコール、脂肪酸石鹸、シリコーンエマルジョンおよび他のシリコーン含有組成物、ワックスおよび無機微粒子を含む鉱物油、乳化された炭化水素のブレンドおよびこの機能を実施するために商業的に販売される他の化合物;
(i)1つ以上の蛍光増白剤(OBA)および蛍光性白色化剤(FWA):例えば、約1重量%までのレベル、例えば、スチルベン誘導体;
(j)1つ以上の染料:例えば、約0.5重量%までのレベル;
(k)1つ以上の殺生物剤/腐敗抑制剤:例えば、約1重量%までのレベル、例えば、酸化殺生物剤、例えば塩素ガス、二酸化塩素ガス、次亜塩素酸ナトリウム、次亜臭素酸ナトリウム、水素、過酸化物、過酢酸酸化物、臭化アンモニウム/次亜塩素酸ナトリウム、または非酸化殺生物剤、例えばGLUT(グルタルアルデヒド、CAS No 90045-36-6)、ISO(CIT/MIT)(イソチアゾリノン、CAS Np55956-84-9&96118-96-6)、ISO(BIT/MIT)(イソチアゾリノン)、ISO(BIT)(イソチアゾリノン、CAS No 2634-33-5)、DBNPA、BNPD(ブロノポール)、NaOPP、カルバメート、チオン(ダゾメット),EDDM-ジメタノール(0-ホルマール)、HT-トリアジン(N-ホルマール)、THPS-テトラキス(0-ホルマール)、TMAD-ジウレア(N-ホルマール)、メタボレート、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(sodium dodecylbenene sulphonate)、チオシアネート、有機硫黄、安息香酸ナトリウムおよびこの機能のために商業的に販売されている他の化合物、例えば、Nalcoにより販売されている殺生物剤ポリマーの範囲;
(l)1つ以上のレベリングおよび平坦化助剤:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、非イオン性ポリオール、ポリエチレンエマルジョン、脂肪酸、エステルおよびアルコール誘導体、アルコール/エチレンオキシド、ステアリン酸カルシウムおよびこの機能のために商業的に販売されている他の化合物;
(m)1つ以上の耐脂および耐油性添加物:例えば、約2重量%までのレベル、例えば、酸化ポリエチレン、ラテックス、SMA(スチレンマレイン酸無水物)、ポリアミド、ワックス、アルギナート、タンパク質、CMC、およびHMC。
別の態様では、本発明は、ミクロフィブリル化セルロースを含む水性懸濁液を調製するための方法に関し、方法は、セルロースを含む繊維基材を、水性環境において、粉砕完了後に除去される粉砕媒体の存在下で粉砕することによりミクロフィブリル化する工程を含み、粉砕はタワーミルまたはスクリーンドグラインダー内で実施され、粉砕は粉砕可能な無機微粒子材料なしで実施される。
峻度=100×(d30/d70)
ミクロフィブリル化セルロースは約100以下の繊維峻度を有し得る。ミクロフィブリル化セルロースは、約75以下、または約50以下、または約40以下、または約30以下の繊維峻度を有し得る。ミクロフィブリル化セルロースは、約20~約50、または約25~約40、または約25~約35、または約30~約40の繊維峻度を有し得る。
増強された粘度および/または引張強さ特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースまたはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の本発明の組成物、および、増強された粘度および/または引張強さを有するミクロフィブリル化セルロースは、多くの用途で、使用され得る。例えば、本組成物は下記のために使用することができる:上記のような紙、板紙および紙コーティング;塗料および他のコーティング、例えばレオロジー改質剤として;インク;ならびに、例えば、食品および食品添加物、医薬品、化粧品、日焼け止め、接着剤、シーラント、消費者化学薬品、例えば限定はされないが洗浄剤、柔軟剤および他の家庭用品において使用するための増粘剤、安定剤、および均質化剤として;油田化学薬品、例えば腐食およびスケール抑制剤、ならびに石油副産物中の材料成分;ならびに複合物、例えば壁材および天井タイル。本発明の組成物はまた、下記において使用するのに好適であり:セメント板、石こうボード/プラスターボード;構造断熱パネルおよび繊維板の断熱心材;全ての種類の繊維板(配向パーティクルボードを含む);セメントおよびコンクリート;防音;テクスチャード加工および石造塗料;抗菌および難燃壁材;シーラントおよび接着剤およびコーキング材;断熱;部分または完全アスベスト置き換え;および泡沫材料、この場合、本発明の組成物は、例えば、強度、嵩およびテクスチャーを提供することができる。
本発明の実施形態を以下、下記実施例を参照して記載するが、例にすぎない。
3gの乾燥材料を与えるのに十分な同時粉砕スラリーの試料をビーカー中に秤量し、60gまで脱イオン水で希釈し、5cm3の、1.5w/v%活性のポリアクリル酸ナトリウムの溶液と混合する。さらに脱イオン水を撹拌しながら添加し、80gの最終スラリー重量とする。
5gの乾燥材料を与えるのに十分な同時粉砕スラリーの試料をビーカー中に秤量し、60gまで脱イオン水で希釈し、5cm3の1.0wt%炭酸ナトリウムおよび0.5wt%ヘキサメタリン酸ナトリウムの溶液と混合する。さらに脱イオン水を撹拌しながら添加し、80gの最終スラリー重量とする。
400cm3の水および750gの大理石粉末(10wt%<2μm粒子サイズ、Sedigraphによる)を粉砕容器中に導入し、1.5kgのセラミック粉砕媒体(Carbolite(登録商標)16/20、CARBO Ceramics Inc.から入手可能)を添加した。混合物を950rpmで60分間攪拌した。媒体をスラリーから分離し、小試料を取り出し、粒子サイズをチェックし(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、それは57wt%<2μmであった。
400cm3の水および750gの大理石粉末(11-15wt%<2μm粒子サイズ、Sedigraphによる)を粉砕容器中に導入し、1.5kgのセラミック粉砕媒体(Carbolite(登録商標)16/20、CARBO Ceramics Inc.から入手可能)を添加した。混合物を950rpmで30分間攪拌した。小試料を取り出し、生成物の粒子サイズを57wt%<2μmと測定した(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)。Valleyビーター内で520cm3のカナダ標準ろ水度(CSF)までビーティングした針葉樹さらしパルプのアリコートを、37.5乾燥g繊維を含む20wt%固体のウエットシートを得るために、スクリーンに通して濾過した。このシートをグラインダーに添加し、ミリングを950rpmでさらに30分間続けた。200cm3の水を粉砕中に添加した。媒体をスラリーから分離し、38μmを超える繊維を400のメッシュ数を有するBSS篩を使用して除去した。フィラー組成物の粒子サイズを測定し(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、48wt%<2μmの結果を得た。
今回は第2のミリング段階を60分間続けて、実施例2で記載される手順を繰り返した。200cm3の水を粉砕中に添加した。生成物の粒子サイズ分布を測定し、42wt%<2μmの値を得た。
今回は第2のミリング段階を120分間続けて、実施例2で記載される手順を繰り返した。650cm3の水を粉砕中に添加した。生成物の粒子サイズ分布を測定し、40wt%<2μmの値を得た。
今回は第2のミリング段階を260分間続けて、実施例2で記載される手順を繰り返した。1270cm3の水を粉砕中に添加した。生成物の粒子サイズ分布を測定し、40wt%<2μmの値を得た。
今回は第2のミリング段階を380分間続けて、実施例2で記載される手順を繰り返した。1380cm3の水を粉砕中に添加した。生成物の粒子サイズ分布を測定し、57wt%<2μmの値を得た。
上記実施例により調製した生成物のいくつかを手抄きシート(ハンドシート、handsheet)紙中のフィラーとして試験した。Valleyビーター内で、520cm3のCSFを与えるようにビーティングした、1バッチのさらし化学針葉樹パルプを使用した。解砕および2%濃度ストックまでの希釈後、繊維を、シート製造のために0.3wt%稠度まで希釈した。
・破裂強度:SCAN P 24によるMessemer Buchnel破裂試験機。
・引張強さ:SCAN P 16によるTestometrics引張試験機。
・Bendtsen多孔度:SCAN P21、SCAN P60、BS 4420およびTappi UM 535にしたがい、Bendtsen Model多孔度試験機を使用して測定される。
・嵩:これは、SCAN P7に従い測定される見掛け密度の逆数である。
・ISO白色度:手抄きシートのISO白色度を、ISO2470:1999Eに従い、No.8フィルタ(457nm波長)が備えられたElrepho Datacolour3300白色度計により測定した。
・不透明度:紙の試料の不透明度を、Elrepho Datacolor 3300スペクトル-光度計により、不透明度測定に適切な波長を用いて測定する。標準試験方法はISO2471である。最初に、反射された入射光のパーセンテージの測定を、黒色空洞(Rinfinity)上で少なくとも10シートの紙のスタックを用いて実施する。次いで、シートのスタックを単一シートの紙に置き換え、黒色カバー上で単一シートのパーセンテージ反射率の第2の測定を実施する(R)。パーセンテージ不透明度を次いで、式:パーセンテージ不透明度=100×R/Rinfinityから計算する。
4乾燥kgのカオリンフィラー、Intramax(登録商標)57を、高エネルギーミキサを使用して6000cm3水中に分散させた。pHを4.8とした。これを、さらなる実験のためのストック懸濁液として使用した。粒子サイズ分布を測定し(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、57wt%<2μm、および38wt%<1μmの値を得た。
2kgの、カオリンの上記ストック懸濁液を、500barの圧力でのManton Gaulin(APV)ホモジナイザーを通る5パスの間処理した。得られた生成物を、さらなる製紙試験において対照として使用した。粒子サイズ分布を測定し(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、62wt%<2μm、および43wt%<1μmの値を得た。
さらに2kgのストックカオリン懸濁液を高エネルギーミキサ上に置いた。針葉樹さらしパルプの懸濁液を、Valleyビーター上で520cm3のCSFまでビーティングさせ、これを標準稠度試験機上で濾過し、ウエットシートを15%乾燥固体で得た。133.5gのこの湿潤パルプをカオリン懸濁液に添加し、繊維がカオリンとよく混合されるまで攪拌し、乾燥カオリンについて2.5wt%乾燥パルプのレベルを得た。440cm3の水もまた添加し、流動性を改善させた。33wt%固体のこの懸濁液を次いで、Gaulinホモジナイザーに、実施例9と同じ条件下で通過させた。生成物の粒子サイズ分布を測定し(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、62wt%<2μm、および45wt%<1μmの値を得た。
今回は267gの湿潤パルプを2kgのストックカオリン懸濁液に添加して、実施例10で記載される手順を繰り返し、乾燥カオリンについて5wt%乾燥パルプのレベルを得た。懸濁液をまた、約30wt%固体まで440cm3の水で希釈し、懸濁液をホモジナイザーにより、実施例9および10と同じ条件を使用して処理した。粒子サイズ分布を測定し(Micromeritics Sedigraph(登録商標)を使用)、58.5wt%<2μm、および42wt%<1μmの値を得た。
上記実施例により調製した生成物を手抄きシート紙中のフィラーとして試験した。Valleyビーター内でビーティングし、520cm3のCSFを与える1バッチのさらし化学針葉樹パルプを使用した。解砕および2%濃度ストックまでの希釈後、繊維を、シート製造のために0.3wt%稠度までさらに希釈した。フィラースラリーを歩留向上剤(Ciba Percol292、完成紙料について0.02wt%)と一緒に添加した。手抄きシートを80gm-2の坪量に、British手抄きシート型を用いて製造した。
400gのリファイニングされていない針葉樹さらしクラフトパルプ(Botnia Pine RM90)を20リットルの水に6時間浸漬させ、次いで、メカニカルミキサ中でスラッシュ化させた。そのように得られたストックを次いで、研究室Valleyビーター中に注ぎ入れ、負荷下で28分間リファイニングさせ、525cm3カナダ標準ろ水度(CSF)までビーティングされたリファイニングパルプの試料を得た。第2の試料をスラッシュ化により、全くリファイニングせずに調製した。ろ水度結果およびリファイニング時間を下記表6に示す:
この試験は、上記実施例13にしたがい調製されたMFCを含む同時粉砕スラリーの繊維強化能力を予測するために開発した。
濾紙破裂増加(FPBI)=(a-b)/b×100。
400gのリファイニングされていない針葉樹さらしクラフトパルプ(Botnia Pine RM90)を20リットルの水に6時間浸漬させ、次いで、メカニカルミキサにおいてスラッシュ化させた。そのように得られたストックを次いで、研究室Valleyビーター中に注ぎ入れ、負荷下で28分間リファイニングさせ、525cm3カナダ標準ろ水度(CSF)までビーティングされた、リファイニングパルプの試料を得た。次いで、パルプを、稠度試験機(Testing Machines Inc.)を用いて脱水し、19.1wt%固体の湿潤パルプのパッドを得た。次いで、これを下記で詳述する同時粉砕実験で使用した:
651gのCarbital 60HS(商標)のスラリー(固体77.9wt%)を粉砕ポット中に秤量した。次いで、66.5gの湿潤パルプを添加し、炭酸塩と混合した。1485gのCarbolite(登録商標)16/20粉砕媒体を次いで添加し、続いて、147gの水を添加し、50%の媒体体積濃度を得た。混合物を、10,000kWh/t(繊維について表される)のエネルギー入力が消費されるまで1000rpmで一緒に粉砕した。生成物を媒体から600μm BSSスクリーンを使用して分離した。得られたスラリーの固体含量は59.4wt%であり、10,000mPa.sのブルックフィールド粘度(100rpm)であった。生成物の繊維含量を450℃での灰化により分析し、鉱物およびパルプフラクションのサイズを、Malvern Mastersizerを使用して測定した。
352gのCarbital 60HS(商標)のスラリー(固体77.9wt%)を粉砕ポット中に秤量した。次いで、71.8gの湿潤パルプを添加し、炭酸塩と混合した。1485gのCarbolite16/20粉砕媒体を次いで添加し、続いて、296gの水を添加し、50%の媒体体積濃度を得た。混合物を、10,000kWh/t(繊維について表される)のエネルギー入力が消費されるまで、一緒に1000rpmで粉砕した。生成物を媒体から600μm BSSスクリーンを使用して分離した。得られたスラリーの固体含量は41.9wt%であり、5000mPa.sのブルックフィールド100rpm粘度であった。生成物の繊維含量を450℃での灰化により分析し、鉱物およびパルプフラクションのサイズを、Malvern Mastersizerを使用して測定した。
287gのCarbital 60HS(商標)のスラリー(固体77.9wt%)を粉砕ポット中に秤量した。次いで、87.9gの湿潤パルプを添加し、炭酸塩と混合した。1485gのCarbolite16/20粉砕媒体を次いで添加し、続いて、311gの水を添加し、50%の媒体体積濃度を得た。混合物を、10,000kWh/t(繊維について表される)のエネルギー入力が消費されるまで、一緒に1000rpmで粉砕した。生成物を媒体から600μm BSSスクリーンを使用して分離した。得られたスラリーの固体含量は36.0wt%であり、7000mPa.sのブルックフィールド100rpm粘度であった。生成物の繊維含量を450℃での灰化により分析し、鉱物およびパルプフラクションのサイズを、Malvern Mastersizerを使用して測定した。
129gのCarbital 60HS(=100g乾燥)をビーカー中に秤量し、研究室スターラーを用いて混合し、14gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、7部ラテックス/100炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、12%溶液として添加し、続いて、0.5gの蛍光増白剤の溶液(Blankophor P、Kemira)を添加した。pHを8.7にNaOHを用いて調整した。第2の着色料を9pphの増加させたラテックス投与量を用いて調製した。
129.7gのCarbital 90HS(=100g乾燥)をビーカー中に秤量し、研究室スターラーを用いて混合し、16gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、8部ラテックス/100炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、12%溶液として添加し、続いて、0.5gの蛍光増白剤の溶液(Blankophor P、Kemira)を添加した。pHを8.9にNaOHを用いて調整した。第2の着色料を10pphの増加させたラテックス投与量を用いて調製した。
139gのCarbopaque90(=100g乾燥)をビーカー中に秤量し、研究室スターラーを用いて混合し、16gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、8部ラテックス/100炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、12%溶液として添加し、続いて、0.5gの蛍光増白剤の溶液(Blankophor P、Kemira)を添加した。pHを8.6にNaOHを用いて調整した。第2の着色料を10pphの増加させたラテックス投与量を用いて調製した。
129.7gのCarbital90HS(=100g乾燥)をビーカー中に秤量し、2.5gの、紙コーティングを対象とする、1000nm平均粒子サイズ(製造者値)の市販の粉末セルロース(Arbocel MF40、J.Rettenmaier & Sohne、Holzmuhle、ドイツ)を、研究室スターラーを用いて混合しながら添加した。粉末が完全に分散された時に、15gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、7.5部ラテックス/100炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、12%溶液として添加し、続いて、0.5gの蛍光増白剤の溶液(Blankophor P、Kemira)を添加した。pHを8.6にNaOHを用いて調整した。
173.4gの、Ex14に従い調製した生成物(=103g乾燥)をビーカー中に秤量し、研究室スターラーを用いて混合し、14gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、7部ラテックス/100乾燥炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、10%溶液として添加し、続いて、0.5gの蛍光増白剤の溶液(Blankophor P、Kemira)を添加した。pHを8.8にNaOHを用いて調整した。第2の着色料を9pphの増加させたラテックス投与量を用いて調製した。
250.6gの、Ex15に従い調製した生成物(=105g乾燥)をビーカー中に秤量し、研究室スターラーを用いて混合し、14gのスチレン-ブタジエン-アクリロニトリルラテックスの50%懸濁液(DL920、Dow Chemical)を添加し、7部ラテックス/100乾燥炭酸カルシウム(pph)のバインダ投与量を得た。0.3乾燥gのカルボキシメチルセルロース(Finnfix10、CP Kelco)を次いで、10%溶液として添加し、続いて、0.375gの蛍光増白剤の溶液(BlankophorP、Kemira)を添加した。pHを8.6にNaOHを用いて調整した。第2の着色料を9pphの増加させたラテックス投与量を用いて調製した。
630gの、60%<2μm e.s.dの粒子サイズ(Sedigraphにより測定)を有する粉砕大理石のスラリーを粉砕容器中に秤量した。乾燥重量は233gであった。54gの、525cm3のCSFまでビーティングさせた湿潤ユーカリパルプ(表12を参照されたい)を添加し、これは11.6g乾燥重量に等しかった。パルプを鉱物スラリーと完全に混合し、次いで1485gのCarbolite16/20媒体および16cm3の水を添加した。これは、50%の媒体体積濃度(MVC)および35wt%のスラリー固体含量に等しい。2500および5000kWh/tのエネルギー入力(乾燥繊維に関して表される)が試料に付与されるまで、試料を1000RPMで粉砕した。温度が55℃に到達した。次いで、容器をグラインダーから取り出し、媒体を600μmの開口サイズを有するスクリーンを用いて分離した。
今回は520cm3CSFまでビーティングされたさらしクラフト針葉樹パルプ(Botnia Pine RM90)を使用して、実施例23で記載される手順を繰り返した。
今回は、700cm3のCSFを有する解砕させたサーモメカニカルパルプの試料を使用して実施例23で記載される手順を繰り返した。
今回は、520cm3のCSFまでビーティングさせたアカシアパルプの試料を使用して、実施例23で記載される手順を繰り返した。
今回は、520cm3のCSFまでビーティングさせた広葉樹(カバノキ)パルプの試料を使用して、実施例23で記載される手順を繰り返した。
400gのリファイニングされていない針葉樹さらしクラフトパルプ(Botnia Pine RM90)を20リットルの水に6時間浸漬させ、次いで、メカニカルミキサにおいてスラッシュ化させた。そのように得られたストックを次いで、研究室Valleyビーター中に注ぎ入れ、負荷下で28分間リファイニングさせ、525cm3カナダ標準ろ水度(CSF)までビーティングされた、リファイニングパルプの試料を得た。
584gの、60%<2μm e.s.dの粒子サイズ(Sedigraphにより測定)を有する粉砕大理石のスラリーを粉砕容器中に秤量した。乾燥重量は231gであった。上記脱水段階からの湿潤パルプ(実施例28)を添加し、11.6g(乾燥重量)のパルプを得た。パルプを鉱物スラリーと完全に混合し、次いで1485gのCarbolite16/20媒体および必要とされる水を添加し、50%の媒体体積濃度(MVC)および35wt%のスラリー固体含量を得た。試料を、2500kWh/tおよび5000kWh/tのエネルギー入力(乾燥繊維に関して表される)が試料に付与されるまで、1000RPMで粉砕した。次いで、容器をグラインダーから取り出し、媒体を600μmの開口サイズを有するスクリーンを用いて分離した。生成物の繊維含量を450℃での灰化により分析し、鉱物およびパルプフラクションのサイズを、Malvern Mastersizerを使用して測定した(表13を参照されたい)。
176gの、60%<2μm e.s.dの粒子サイズ(Sedigraphにより測定)を有する粉砕大理石のスラリーを粉砕容器中に秤量した。乾燥重量は65gであった。上記脱水段階からの湿潤パルプを添加し、8.5g(乾燥重量)のパルプを得た。パルプを鉱物スラリーと完全に混合し、次いで1485gのCarbolite16/20媒体および必要とされる水を添加し、50%の媒体体積濃度(MVC)および12.5wt%のスラリー固体含量を得た。試料を、3750および5000kWh/tのエネルギー入力(乾燥繊維に関して表される)が試料に付与されるまで、1000RPMで粉砕した。次いで、容器をグラインダーから取り出し、媒体を600μmの開口サイズを有するスクリーンを用いて分離した。生成物の繊維含量を450℃での灰化により分析し、鉱物およびパルプフラクションのサイズを、Malvern Mastersizerを使用して測定した(表13を参照されたい)。
-手抄きシート評価
実施例29および30において製造した試料を手抄きシート研究において比較した。対照フィラーは、粉砕実験において使用した同じ60%<2μm粉砕大理石とした。これらのフィラーのためのホストパルプを、520cm3のCSFまでビーティングさせた同じBotnia RM90バッチから調製した。歩留向上剤はPercol292(Ciba)とし、総完成紙料固体に対し0.06wt%で添加した。手抄きシートを80gm-2で調製し、破裂および引張強さ、嵩、Bendtsen多孔度、457nmでの反射率(ISO白色度)、および不透明度について試験した。3つの投入を得、結果(表14)を、30wt%の投入レベルまで内挿した。
321gの、フィラーカオリンの72wt%スラリー(WP、Imerys)を粉砕ポット中に秤量した。105.9gの、10.9wt%固体の湿潤未さらし北米クラフトマツパルプを、次いで追加の266cm3水と一緒に混合した。1485gのCarbolite16/20媒体を添加し、混合物を、乾燥鉱物+パルプに対して表される250kWh/lの作業入力を使用して1000rpmで粉砕した。700μmスクリーン上での分離後の乾燥生成物の繊維含量は、950℃での発火により測定すると、鉱物に対して3.9wt%であった。繊維の平均粒子サイズ(d50)は、Malvern Mastersizerを使用して83μmと推定した。
206gの、フィラーカオリンの72wt%スラリー(WP.Imerys)を粉砕ポット中に秤量した。108.7gの、10.9wt%固体の湿潤未さらし北米クラフトマツパルプを次いで追加の326cm3水と一緒に混合した。1485gのCarbolite16/20媒体を添加し、混合物を、鉱物+パルプに対して表される400kWh/lの作業入力を使用して1000rpmで粉砕した。700μmスクリーン上での分離後の乾燥生成物の繊維含量は6.2wt%であった。繊維の平均粒子サイズ(d50)はMalvern Mastersizerを使用して95μmと推定した。
上記結果により、同時粉砕カオリンフィラーは、未さらしクラフトパルプに基づくライナーボード完成紙料中の非改良カオリンよりもかなり低い弱化効果を有することが示される。
400gのリファイニングされていない針葉樹さらしクラフトパルプを20リットルの水に6時間浸漬させ、次いで、メカニカルミキサにおいてスラッシュ化させた。そのように得られたストックを次いで、研究室Valleyビーター中に注ぎ入れ、負荷下で28分間リファイニングさせ、525cm3カナダ標準ろ水度(CSF)までビーティングされたリファイニングパルプの試料を得た。
750gの乾燥Englishカオリン(Intramax60)を、540cm3の水および1.9gの、ポリアクリレート分散剤の40%溶液(Accumer9300、Rohm & Haas)と共に混合することによりスラリーにした。pHを7にNaOHを用いて調整し、最終固体を57.2wt%とした。スラリーを次いで、粉砕ポットに移動させ、以上で調製した37.5乾燥gの湿潤パルプ(実施例34)をそれと混合した。pHを9にNaOHを用いて調整し、1500gのCarbolite16/20粉砕媒体を添加した。混合物を一緒に、60分間、必要に応じて水を添加し、流動性を維持して粉砕した。60分後、温度は55℃に到達した。粉砕生成物を次いで、媒体から、700μm開口のスクリーンを使用して分離した。エネルギー入力を147kWh/tで測定し、最終固体は45.8wt%、pH9.2であり、乾燥生成物は、総生成物に対して表される4.95wt%の繊維含量を有した。繊維成分の最頻粒子サイズをMalvern Mastersizerを使用して、44μm(e.s.d)で測定した。
750乾燥gのIntramax60を、以上で調製した57wt%スラリー(実施例34)として粉砕ポット中に秤量した。37.5乾燥gの湿潤パルプを添加し、次いで、pHを4.0に10%オルトリン酸を使用して調整した。1500gのCarbolite16/20媒体を次いで添加し、混合物を60分間粉砕し、その後、温度は54℃に到達した。作業入力は140kWh/tであった。スラリーを以前の通り分離し、最終固体は42wt%であった。pHは5.3であった。生成物の繊維含量を4.0wt%と測定した。驚いたことに、繊維成分の最頻粒子サイズをMalvern Mastersizerを使用して0.50μm(e.s.d)と測定し、pH9でほとんど1桁分微細であった。この予想外の観察結果により、酸条件下での粉砕はアルカリ条件下よりもずっと有効であることが示唆される。
750g乾燥大理石粉末を400cm3の水と共に粉砕ポットに入れ、57分間、120kWh/tの作業入力を用いて粉砕した。生成物は、Sedigraphによる、58wt%の粒子<2μm esdを有することが示された。次いで、37.5乾燥gの湿潤パルプ(実施例34において調製された通り)を混合し、粉砕を、さらに2時間の間、800cm3のさらなる水を添加して続け、さらに313kWh/t消費した。最終温度は74℃であり、固体37.4wt%であり、700μmスクリーン上での分離後の乾燥生成物の繊維含量は4.4wt%であった。繊維の最頻粒子サイズを、Malvern Mastersizerを使用して50μmと推定した。
750乾燥gの、34%固体スラリーとしてのOptical HB(偏三角面体PCC)を、37g乾燥wtの湿潤パルプ(実施例34において調製された通り)と混合し、200cm3の水および1500gのCarbolite16/20媒体を添加した。混合物を、154kWh/tを使用して1時間粉砕した。最終温度は53℃であり、媒体の分離後、スラリーは41wt%の固体含量を有し、乾燥生成物は5.3wt%の繊維含量を有した。繊維成分の最頻粒子サイズは、Malvern Mastersizerにより100~200μmであった。
-新聞印刷用紙研究
これらのフィラーをさらに手抄きシート研究において比較した。これらのフィラーのためのホストパルプを、北欧サーモメカニカルパルプ試料をスラッシュ化することにより調製した。受理したままのパルプは、50cm3のCSFを有したので、さらなるリファイニングは実施しなかった。歩留向上剤をPercol292(Ciba)とし、総完成紙料固体について0.02wt%で添加した。手抄きシートを50gm-2で調製し、破裂および引張強さ、嵩、Bendtsen多孔度、457nmでの反射率(ISO白色度)、および不透明度について試験した。3つの投入を得、結果(表16を参照されたい)を、10wt%の投入レベルまで内挿する。
-スーパーカレンダー加工された雑誌用紙研究
手抄きシート研究を新聞印刷用紙研究と同じパルプを使用して実施した。タイムシートを、55gm-2で、30~40wt%の範囲にわたるフィラー投入を用いて製造した。より高い投入のために、歩留向上剤投与量を0.07wt% Percol292まで増加させた。手抄きシートを破裂および引張強さ、嵩、Bendtsen多孔度、457nmでの反射率(ISO白色度)、および不透明度について試験した。3つの投入を得、結果(表17を参照されたい)を32wt%の投入レベルまで内挿する。
-手抄きシート研究
この研究のためのホストパルプを、2%稠度でスラッシュ化し、Valleyビーター内で520cm3のCSFまでビーティングした、1バッチのさらし針葉樹化学クラフトパルプとした。歩留向上剤をPercol292(Ciba)とし、総完成紙料固体について0.02wt%で添加した。
試料を、内径-14.5cmの円筒形の、バッフルなしの粉砕容器が取り付けられた研究室垂直攪拌媒体ミルを使用して調製した。ミルには、1.8cm直径の円形断面軸を有する垂直羽根車が取り付けられた。軸には、軸の底面でX字型に配列された4つの羽根車アームが取り付けられた。羽根車アームは円形断面で1.8cm直径を有し、軸中心線から先端まで6.5cmの長さであった。
・最高粉砕固体で生成された試料は最高粘度、最高パルプ含量、最も微細なMFCサイズおよび最高(最良)濾紙破裂増加試験を有する。
・より低い粉砕固体で生成された試料はより低い粘度、より低いパルプ含量、より粗いMFCサイズおよびより低い濾紙破裂増加試験を有する。
・試料は全て典型的なGCC生成物(<200mPasのB100粘度が典型的である)と比べて高い粘度を有する。
標準250μmスクリーンが取り付けられた実規模SMDにおいて同時粉砕生成物を生成させようと試みた(www.metso.com)。粉砕媒体、GCCおよびパルプは、パルプがリファイニングされていなかったことを除き、実施例41と同じであった。粉砕媒体分量は5メートルトンであった。動作条件もまた、実施例41で使用されたものと同様であった;50%MVC、総固体の5wt%のパルプレベル、エネルギー入力2500kWh/tパルプおよびlabミルと同様の先端速度を与える様々な羽根車rpm。粉砕を連続開回路モードで実施した。
・labおよび実規模で生成されたMFCはどちらも、対照と比べて、増加されたフィラー投入を可能にした。
・しかしながら、labバッチ粉砕において35%固体で生成させたMFCはより微細な繊維ピーク極大を有し、ミルを通る流れを可能にするために固体を低下させなければならなかったSMDにおいて生成された試料よりも高いフィラー投入を可能にした。
・NB高固体条件下ではSMDを動作させることはできなかった。
試料を、内径-87cmの円筒形の粉砕容器が取り付けられたパイロット規模垂直攪拌媒体ミルを使用して調製した。ミルには、円形断面軸を有する垂直羽根車が取り付けられた。軸には、軸の底面でX字型に配列された、4つの羽根車アームが取り付けられた。羽根車アームは円形断面を有し、軸中心線から先端まで30cmの長さであった。
これらの試験を、実施例43で使用したのと同じパイロットグラインダーにおいて実施した。GCCおよびパルプは実施例41および42と同じであった。
試験をパイロット規模タワーミル(Hosokawa AlpineモデルANR 250)において実施した。これはバッフルなしの円筒形の粉砕チャンバおよびその長さを通して一連の羽根車ローターディスクが取り付けられた垂直羽根車軸を有する垂直攪拌媒体ミルである。ミルはおよそ3分の2が粉砕媒体で満たされている。動作では、供給物はミルに底から入り、粉砕ゾーン、その後、すすぎを通過し、静止ゾーンに行き、そこで、粉砕媒体が生成物から沈降し始める。次いで、生成物はミルから、ミル内のさらなる粉砕媒体を保持するように機能する分級機ホイールを介して出て行く。
内径-14.5cmの円筒形の、バッフルなしの粉砕容器を備えた研究室垂直攪拌媒体ミルを使用して、試料を調製する。ミルには1.8cm直径の円形断面軸を有する垂直羽根車が取り付けられている。軸には、軸の底面でX字型に配列された4つの羽根車アームが取り付けられている。羽根車アームは1.8cm直径の円形断面を有し、軸中心線から先端まで6.5cmの長さである。
試料を、内径87cmの円筒形の粉砕容器が取り付けられたパイロット規模垂直攪拌媒体ミルを使用して調製する。ミルには、円形断面軸を有する垂直羽根車が取り付けられている。軸には、軸の底面でX字型に配列された4つの羽根車アームが取り付けられている。羽根車アームは円形断面を有し、軸中心線から先端まで30cmの長さである。
試験を、実施例42で使用したのと同じパイロットグラインダーにおいて実施する。パルプは実施例45と同じである。粉砕媒体は3mmである。
試験をパイロット規模タワーミル(Hosokawa AlpineモデルANR 250)で実施する。これはバッフルなしの円筒形の粉砕チャンバおよびその長さを通して一連の羽根車ローターディスクが取り付けられた垂直羽根車軸を有する垂直攪拌媒体ミルである。ミルはおよそ3分の2が粉砕媒体で満たされている。動作では、供給物はミルに底から入り、粉砕ゾーン、その後、すすぎを通過し、静止ゾーンに行き、そこで、粉砕媒体が生成物から沈降し始める。次いで、生成物はミルから、ミル内のさらなる粉砕媒体を保持するように機能する分級機ホイールを介して出て行く。
実施例50
様々なミクロフィブリル化セルロースならびにミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の生成物形態に対する超音波浴の効果。
第1の研究は、研究室FisherブランドFB11005超音波水浴を用いる、様々なミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の生成物形態に対する効果を調査することであった。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の生成物形態は、スラリー、ベルトプレスケーキおよび高固体乾燥50wt%固体生成物の形態の、50POP(パーセンテージパルプ)IC60/Botnia(すなわち、1:1比)混合物であった。IC60はImerys Minerals LimitedからIntracarb60として入手可能な微細な重質炭酸カルシウムである。試料を希釈し、20%POP(パーセンテージパルプ--POPまたはパーセンテージパルプは無機微粒子材料ではなくパルプまたはフィブリルである試料の乾燥重量のパーセンテージである)懸濁液を6.25wt%固体で生成させた。各試料を超音波浴内での様々な時間に供し、次いで研究室Silversonミキサでの7500rpmで1分に供し;その後、FLT(Nm/g:引張強さの測定)および粘度測定を実施した。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーに対する超音波プローブの効果。
この実験は、超音波プローブがミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーに対して有する効果を調査するためのものであった。使用した超音波プローブは「プローブホーンCV33」を有する「Sonics Vibracell VCX500 500 Wattモデル」であり、粒子サイズ測定前の鉱物スラリーの分散のために使用した。プローブ(ホーン)は40%の振幅で動作するように特定的に設計されているが、このおよびさらなる実験のために、100%まで動作されている。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーに対するパルス超音波の効果。
超音波プローブは連続モードまたはパルスモードで動作させることができる。この実験はこの効果を見るためのものであった。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーを、上記Exp.51のように調製し、パルス超音波に供した。図5は、FLT指数の増加はパルスモードの動作を使用して得ることができることを示す。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の増強のための超音波プローブの使用は生成物品質を改善する。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリー特性の著しい増加は好ましくは、高い振幅および連続モードでの実行を使用して達成することができる。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリー内での超音波効率に対するセラミック粉砕媒体の効果。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の生成物の生成は、セラミック粉砕媒体の存在下でのセルロースおよび鉱物の湿潤摩擦ミリングにより達成される。この実験は、存在するセラミック粉砕媒体のいくらかを用いた超音波プロセスの効果を調査するために実施した。上記実施例51および52において調製したミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーに、10のセラミック粉砕媒体ビーズ(約3mmサイズ)をドープした。材料を様々なエネルギー入力に100%振幅で供した。図6は、試料中の媒体の存在は、FLT指数の増加に対して有害効果を有さないことを示す。セラミック粉砕媒体の存在は、これらの条件下では、ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーの超音波処理に効果を有さない。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料、50%POPベルトプレスケーキへの超音波プローブの効果。
50%POP IC60/Botniaベルトプレスケーキは、この研究のための供給材料であった。ベルトプレスケーキを、IC60重質炭酸カルシウムスラリーを使用して、20%POP、6.25wt%固体まで希釈した。試料を製造し、下記に供した:
i)Silversonミキサ上での1分の高せん断混合:対照
ii)100%振幅での様々な時間の超音波。
ミクロフィブリル化セルロース鉱物フリー(フィブリル化プロセスにおいて無機微粒子材料が使用されない)ベルトプレスケーキに対する超音波プローブの効果。
ベルトプレスケーキの再分散をさらに調査するために、鉱物を含まないバージョンを評価した。ベルトプレスケーキを、IC60重質炭酸カルシウムスラリーを使用して、20%POP、6.25wt%固体まで希釈した。試料を製造し、下記に供した:
i)Silversonミキサでの1分の高せん断混合:対照
ii)100%振幅での様々な時間の超音波。
60wt%高固体乾燥ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーに関する超音波プローブの効果。
ベルトプレスケーキを乾燥することにより生成される開発生成物を、超音波の使用を用いて評価した。この50%POP IC60/Botnia 60wt%固体材料は、9Nm/gのFLT指数を達成するために3~4分の高せん断Silverson混合を必要とする。
i)高エネルギー混合の先行としての超音波の使用
ii)FLT値を改善するための追加支援としての超音波の使用
図9は、超音波エネルギーの効果は、高せん断混合後に使用すると、より有効であることを示す。図10は高せん断混合および超音波の組み合わせの利益を証明する。超音波の使用は、乾燥させたミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の生成物を高せん断混合ありまたはなしのいずれかで再分散させる効率的な方法であることが証明されている。
・ミクロフィブリル化セルロースまたはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーの特性は、好ましくは、プローブまたは超音波水浴により適用される場合、超音波処理により実質的に増強され得る
・より高い振幅により、より高いFLT指数が得られる
・ミクロフィブリル化セルロースまたはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリー内のセラミック汚染物質は、スラリーの特性に有益に影響する超音波の能力に対し有害効果を有さない
・ミクロフィブリル化セルロースまたはミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のベルトプレスケーキはそれを再分散させるための手段としての超音波に非常に適している
・超音波は、高せん断再分散にとって代わることができ、または手順を増強させることができる
・より高い固体含量材料を、超音波を使用して再分散させることができる。
下記試験を、おおよそ50%固体濃度を生成させるためにフィブリル化され、次いで脱水され、乾燥され、ペレット化されたミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の特性を評価するために実施した。乾燥ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料の組成物を次いで、0.7%~3.4%の様々な繊維スラリー濃度にした。フィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料(鉱物)生成物はスラリーの形態の50%POP Botniaパルプ/重質炭酸カルシウムIC60(すなわち、1:1wt比)の混合物をフィブリル化することにより生成された、50%パーセンテージパルプ(POP)の水性組成物であった。使用したペレット化生成物の総固体は50wt%であった。超音波処理試験についての動作圧を0から4bar圧力まで変化させ、超音波処理のための最適圧力を決定した。試験を異なる温度(20℃~50℃)で実施し、最適プロセス温度を決定した。様々な流速の冷却水をフローセル冷却ジャケット中にポンピングし、動作温度を要求されるレベルで維持するために使用した。
これらの試験を、手製ペレット(低エネルギー)を用いて実施した。ペレットを空気掃引式アトリター乾燥機およびミルにおいて乾燥させたミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を用いて製造させた。ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を50%固体および50%POP(Botniaパルプ/重質炭酸カルシウムIC60)で試験した。目的は、ペレット化ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料(特に示されない限り)を、超音波処理を使用して再分散および解凝集させること、ならびに脱水され、乾燥され、ペレット化される前の初期スラリー生成物のFLT指数およびニブの観点から、生成物品質を回復させることであった。製造したペレットを6.6%総固体(3.3%繊維固体)まで希釈し、超音波処理試験を再循環モードで異なる圧力で(0~4bar)実施した。これらの試験からの結果を図11A~Cに提示する。
これらの試験を、手製ペレット(低エネルギー入力)を用いて実施した。製造したペレットを6.6%総固体(3.3%繊維固体)まで希釈し、超音波処理試験を再循環モードで異なる温度(20℃~50℃)で実施した。処理温度を、フローセルウオータジャケット中の冷却水の流速を調整することにより制御した。これらの試験からの結果を図12A~Cに示す。
実施例57に記載されるように、ペレット化ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を、研究室Silverson高せん断ミキサを使用して製造した。約200kWh/tのエネルギーを製造中に使用した。試験を再循環モードで実施した。前の試験とは異なり、高せん断生成物は、超音波処理試験を開始する前30分間再循環させなかった。高せん断生成物を、異なる繊維固体で超音波処理した。図13AおよびBを参照されたい。
ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーを圧力スクリーニング(すなわち、決して脱水されていない、または乾燥されていない生成物)で得た。粉砕プロセス後のミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料のスラリーの後処理における超音波処理の有効性を決定するために、試験を実施した。試験に関するデータは図14A~Cに提示する。
実施例57の手順にしたがい調製した、ペレット化ミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を、パイロットパルパーを使用して製造し、その後、パイロットリファイナーを使用してリファイニングした。リファイナーからの生成物を回収し、超音波処理の効果を調べるために試験を実施した。試験を3つの固体レベル-1.5%、2.5%および3.3%繊維固体で実施した。データを図15A~Cで報告する。
上記実施例および下記実施形態は発明者らによる本明細書で開示される発明の多くの実施形態の例示であり、発明を制限することを意図しない。
(a)ある量の好適な分散液を密閉槽に添加する工程であって、槽は入口および第1の入口および第1の出口を含むポンプに連結された出口、ならびに第2の入口および第2の出口を含み、少なくとも1つの超音波処理プローブをさらに含むフローセルを含み、これにより、閉じた再循環ループが形成される、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを槽に十分な量で添加し、所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程であって;
工程(b)のミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は再循環ループを介して連続して再循環される、工程;
(c)少なくとも200kWh/tの超音波エネルギーを断続的にまたは連続してソノトロードにより20~100Hzの周波数範囲で、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物に適用する工程であって、
これにより、引張強さおよび/または粘度特性を有する、ミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液が形成される、工程
を含む、方法。
Claims (38)
- 脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを再分散させるための方法であって:
(a)ある量の好適な分散液を少なくとも第1および第2の入口および出口を有する槽に添加する工程であって、前記槽は、ミキサおよび前記出口に取り付けられたポンプをさらに含む、工程;
(b)ある量の脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを前記槽に、前記第1の入口を介して、十分な量で添加し、0.5~5%繊維固体という所望の固体濃度の、ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物を得る工程;
(c)前記分散液および前記脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースを前記槽中で前記ミキサを用いて混合し、前記ミクロフィブリル化セルロースを部分的に解凝集および再分散させ、流動性スラリーを形成させる工程;
(d)前記流動性スラリーを、前記ポンプを用いてフローセルの入口にポンピングする工程であって、前記フローセルは再循環ループおよび連続する1つ以上の超音波処理プローブおよび少なくとも第1および第2の出口を含み、前記フローセルの第2の出口は前記槽の第2の入口に連結され、これにより、超音波エネルギーの前記スラリーへの所望の期間の間および/または総エネルギー入力範囲での連続適用を提供する連続再循環ループが提供され、前記フローセルは、再循環されるスラリーの背圧を生成させるために前記第2の出口に加減弁を含み、さらに、工程(c)のミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は、1~4barの背圧および20℃~50℃の温度にて前記再循環ループを介して連続して再循環される、工程;
(e)前記スラリーに200~10,000kWh/tの超音波エネルギー入力を適用する工程であり、
前記超音波エネルギー入力は超音波処理プローブにより適用され、
前記超音波処理プローブによる超音波エネルギー入力は、19~100kHzの周波数範囲で行われ、
前記超音波処理プローブによる超音波エネルギー入力は、1~120分間行われ、
前記超音波処理プローブによる超音波エネルギー入力は、使用される超音波処理器の物理的限界に対して40%まで、60%まで、80%まで、または100%までの振幅で行われる工程;
(f)増強された引張強さおよび/または粘度特性を有するミクロフィブリル化セルロースを含む再分散された懸濁液を、フローセルの第1の出口から、好適な保持容器中で回収する工程
を含む、方法。 - 前記脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロース組成物は、少なくとも1つの無機微粒子材料をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 前記分散液は水である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギー入力は1,000kWh/t~2,000kWh/tである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギー入力は200kWh/t~400kWh/tである、請求項1または2に記載の方法。
- 前記フローセルは、前記ミクロフィブリル化セルロースの懸濁液の温度を20℃~50℃の範囲に維持するための冷却ジャケットを有する、請求項1または2に記載の方法。
- 前記温度は室温である、請求項6に記載の方法。
- 前記温度は20℃である、請求項6に記載の方法。
- 再循環される液体の背圧は3barである、請求項1に記載の方法。
- 前記フローセルは、前記少なくとも1つの超音波処理プローブの振幅を機械的に増加または減少させるために、1つ以上のブースターをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物は0.5%~5%繊維固体である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物は1.5%繊維固体である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物は1.8%繊維固体である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースの液体組成物は2.5%繊維固体である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記槽に添加される前記脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースはペレット化される、請求項1に記載の方法。
- 前記槽に添加される前記脱水された、部分的に乾燥された、または本質的に乾燥されたミクロフィブリル化セルロースと前記無機微粒子材料とを含むミクロフィブリル化セルロース組成物はペレット化される、請求項2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは30分間適用される、請求項1に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは200kWh/t超の特定の超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは400kWh/t超の特定の超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは500kWh/tの超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは1,000kWh/tの超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは1,500kWh/tの超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは2,000kWh/tの超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記超音波エネルギーは2,500kWh/tの超音波エネルギー入力が達成されるまで適用される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記再循環ループは高せん断ミキサをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は30~120分間再循環される、請求項1に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は30分間再循環される、請求項26に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は30~120分間再循環される、請求項2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースを含む液体組成物は30分間再循環される、請求項28に記載の方法。
- 超音波処理はパルスモードで実行される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記流動性スラリーは、超音波処理前に、半(部分)乾燥生成物であるベルトプレスケーキに形成される、請求項1または2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースは化学パルプ、またはケミサーモメカニカルパルプ、または機械パルプ、または再生パルプ、または損紙パルプ、または紙工場廃水流、または紙工場からの廃棄物、またはそれらの組み合わせから調製され得る、請求項1に記載の方法。
- 前記無機微粒子材料はアルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、セッコウ、含水カンダイト粘土、例えばカオリン、ハロイサイトまたはボールクレー、無水(か焼)カンダイト粘土、例えばメタカオリンまたは完全か焼カオリン、タルク、雲母、パーライトもしくは珪藻土、またはそれらの組み合わせである、請求項2に記載の方法。
- 前記ミクロフィブリル化セルロースは、化学パルプ、またはケミサーモメカニカルパルプ、または機械パルプ、または再生パルプ、または損紙パルプ、または紙工場廃水流、または紙工場からの廃棄物、またはそれらの組み合わせから調製され得る、請求項2に記載の方法。
- 前記無機微粒子材料はアルカリ土類金属炭酸塩、例えば、炭酸カルシウムである、請求項2に記載の方法。
- 前記無機微粒子材料はカオリンである、請求項2に記載の方法。
- 前記方法により得られた、増強された粘度および引張強さ特性を有するミクロフィブリル化セルロースおよび無機微粒子材料を含む前記水性懸濁液は紙を製造する、または紙をコーティングする方法、塗料およびコーティング、インク、油田化学薬品、複合物、消費者製品、化粧品、薬理学的製品および食品において使用するのに好適である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記方法は前記超音波処理工程の前後のいずれかで高せん断混合、均質化およびリファイニングの1つ以上をさらに含む、請求項1に記載の方法。
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