JPH01156600A - 高機能性シートの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微小粒子を５０重呈％以上含有するシートの製
造方法に関し、更に詳しくは力学的性質および機能性の
すぐれた高機能性シートの製造方法に関するものである
。

〔従来の技術〕

不透明性、導電性、イオン交換能等、種々の機能を有す
るシートを製造するためにそれらの機能を持った微小粒
子をｉＩ維とともに抄造する試みがしばしば行われる。

十分な機能を有するシートを得る目的からは、出来るだ
け多くの微小粒子をシート中に含有させることが必要で
あるが、微小粒子含有率の増大に伴いシートの強度が著
しく低下するため、その含有率の上限はシート強度によ
り制限される。

微小粒子の添加によるシート強度の低下を防止する技術
には、（１）微小粒子を凝集剤で凝集させ、粗大な粒子
として抄き込む方法、（２）種々の紙力増強剤によりシ
ートの強度を補強しつつ微小粒子を添加する方法などが
知られている。

（１）の例としては、特開昭５２−２５１０９号公報に
開示されているような、鉱物質充填剤をボリマーで凝集
後、抄紙づる技術、特開昭５９−４３２０号公報に開示
されているようなあらかじめ凝集させたラテックスを多
量に抄き込む技術などがある。

また、（２）の例としては、Ｔ、　Ｌｉｎｄｓｔｒｏ−
らが、Ｖ、　ｐｕｎｔｏｎＷ　　Ｈ［Ｐ発行の「ペーパ
ーメイキング・ロー・ｉテリアルスＪ、５８９頁に記載
しているような、カチオンでんぷんとアニオン性ポリア
クリルアミドで紙力増強を図りつつ、多量の填料をシー
トに含有させる技術、特開昭５３−１３９８０８号公報
に開示されているような陽イオン性合成樹脂乳濁液を陽
イオン性ポリアミンエビクロロヒドリン樹脂および水溶
性の両性高分子化合物とともに抄き込む技術などがある
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の方法による、繊維スラリー中に微小粒子を分散し
、内添助剤を加えて抄造することによる機能性シートで
は、微小粒子の添加量を増加させれば、それだけ微小粒
子に起因する機能は得られるものの、繊維間に分布する
微小粒子によって繊維間結合が阻害され、シート強度は
低下する。また、あらかじめ微小粒子を凝集させてから
抄き込む技術によれば、微小粒子の添加によるシート強
度の低下を若干減少させることは可能であるが、凝集さ
せることにより微小粒子の機能が著しく損われる。また
、紙力増強剤の添加による強度向上にも限界があるため
、微小粒子の含有率が５０重量パーセント以上のシート
を製造することは困難であった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、微小粒子を５０巾爪％以上含有するシー
トを製造するに際し、前述のような種々の問題を解決す
るために鋭意検討した結果、平均粒子径２．０μｍ以下
の微小粒子をバクテリアセルロース離解物上に定着させ
、シート状に抄造することにより、微小粒子によるシー
ト強度への悪影響を低減できることを見出した。

本発明の微小粒子としては、平均粒子径が２．０μｍ以
下のタルク、クレー、二酸化チタン、沈降性炭酸カルシ
ウム、重質炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリ
ウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、活性白土、合成
シリケート、カオリン、焼成カオリン等の鉱物質填料、
あるいは平均粒子径２．０μｍ以下のプラスチックピグ
メント、ラテックス、マイクロカプセル、イオン交換樹
脂等の合成樹脂乳濁液、あるいはカーボングラフフィト
粒子等を使用することができる。平均粒子径が２．０μ
ｍを超える粒子の場合は、粒子の機能が十分に発揮され
ないのみでなく、シートが不均一になるため、シート強
度の低下も著しい。

本発明における平均粒子径とは、粒子の水分散液を５分
間超音波分子ｌｌ器にて分散復、光透過式粒度分布測定
器（ＳＫＮ式、セイシン企業社製）にかけて得られる粒
度分布曲線を用い求めた累積重量パーセントが５０％に
相当する粒子の直径である。

本発明のバクテリアセルロース離解物とは、微生物によ
り生産されるセルロース及び／あるいはセルロースを主
鎖としだへテロ多糖を含むもの及び／あるいはβ−１，
３、β−１，２等のグルカンを含むものを機械的に解繊
して得られるものである。ヘテロ多糖の場合のセルロー
ス以外の構成成分はマンノース、フラクトース、ガラク
トース、キシロース、アラビノース、ラムノース、グル
クロン酸等の六炭糖、五炭糖及び有機酸等である。

なお、バクテリアセルロースを生産する微生物は特に限
定されないが、アセトバクター・アセチ・サブスピーシ
ス・キシリナム（Ａｃｃｔｏｂａｃｔｅｒ　ａｃｅｔｉ
ｓｕｂｓｐ　−ｘｙｌｉｎｕｍ）　　ＡＴＣＣ１０８２
１あるいは同バストウリアン（八−ｐａｓｔｅｕｒｉａ
ｎ）　、同ランセンス（Ａ−ｒａｎｃｅｎｓ）、サルシ
ナ・ベントリクリ（Ｓａｒｃ　ｉ　ｎａｖａｎｔｒｉｃ
ｕｌｉ）　、バタテリウム・キジロイデス（Ｂａｃｔｅ
ｒｉｕｎ＋　ｘｙｌｏｉｄａｓ）、シュードモナス属細
菌、アグロバタテリウム属細菌等でバクテリアセルロー
スを生産するものを利用することができる。バクテリア
セルロースの離解には回転式の離解機、ミキサー、ホモ
ジナイザー、ビータ−、リッツイナー等の機械的剪断力
を作用させる装置を用いることができる。

本発明において、平均粒子径２．０μｍ以下の微小粒子
をバクテリアセルロース離解物上に定着させる手段とし
ては、各種電解質からなる凝集剤あるいは、歩留り向上
剤を添加する方法の他に、微小粒子の表面をあらかじめ
カチオン化し、水中でアニオン荷電を有するバクテリア
セルロース離解物上に静電気的吸着力で定着させる方法
を使用することもできる。また、炭酸カルシウムのよう
にアニオン性の弱い微小粒子の場合は、バクテリアセル
ロース離解物と水中で混合攪拌するのみで定着させるこ
とも可能である。

本発明の平均粒子径２．０μｍ以下の微小粒子（Ａ）と
バクテリアセルロース離解物（Ｂ）との含有比率（Ａ／
Ｂ）は、重量で２．０以上２０．０以下が好ましい。（
Ａ／Ｂ）が２．０未満の場合は微小粒子の機能が十分に
発揮されず、（Ａ／Ｂ）が２０．０を超えるとシート強
度の低下が著しい。

本発明における微小粒子を５０ｍ量％以上含有する高機
能性シートには、微小粒子とバクテリアセルロース離解
物の他に、パルプ繊維、ガラス繊維、合成繊維、撥水剤
、サイズ剤、消泡剤、染料、着色顔料、乾燥紙力増強剤
、湿潤紙力増強剤、濾水性向上剤等を必要に応じて含ま
せることができる。

また、本発明の高機能性シートに対し、でんぷん、ポリ
ビニルアルコール、各種合成樹脂等を表面塗抹あるいは
含浸させることも可能である。

〔作用〕

微小粒子をバクテリアセルロース離解物上に定着させて
シート状に抄造することにより力学的性質および機能性
のすぐれた高機能性シートを製造できるが、その理由と
しては以下の点が考えられる。すなわち、シートの強度
は繊ＨｒｒＡあるいはフィブリル間の水素結合により発
現されるため、微小粒子の存在により水素結合の形成が
阻害されると強度は低下する。一方、バクテリアセルロ
ース離解物の場合は、構成するフィブリルの平均直径が
１μｍ以下とパルプ繊維に比べて著しく小さい。

したがって、微小粒子が定着可能な比表面積がパルプ繊
維の１０００倍以上と大きいため、多くの微小粒子を均
一に定着させることができ、その際の強度低下もパルプ
繊維等に比べて小さいと考えられる。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げ本発明の詳細な説明を行う。

なお、本発明は実施例に限定されるものではない。実施
例においては記載の部、％はすべで重量によるものであ
る。

バクテリアセルロース離解物調製側 シュークロース５ｇ／ｄｊ！、酵母エキス０．５９／ｄ
ｊ　、硫安０．５９／ｄｌｌ　、リン酸水素カリウム（
ＫＨＰＯ４）０．３９／ｄｌｌ　、硫１１？グネシウム
（ＭＯ８０・７Ｈ２０）０．０５ｇ／ｄｌからなる組成
の培地（ｐＨ５，０）５０ｍを容ｆｆ１２００−の三角
フラスコに張り込み、１２０℃で２０分間蒸気殺菌して
培養液を作成した。

次いで、この培養液に、酵母エキス０．５ｇ／ｄｌｌ、
ペプトン０．３ｇ／ｄｊｌ　１マンニトール２．５ｇ／
ｄｊからなる組成の試験管斜面寒天培地（ｐＨ６，０）
で３０℃、３日問生育させたアセトバクタｍ−アセチー
サブスピーシス・キシリナム（ＡＴＣｏ　　１０８２１
）を１白金耳ずつ接種し、３０℃で培養した。

上記条件で３０日問培養したところ、培養液の上層に白
色のバクテリアセルロース性多糖類を含むゲル状の膜が
形成された。このセルロース性多糖類のゲル状膜を水洗
後、乾燥重量の１００倍の水を加え、エキセルオートホ
モジナイザー（日本精機曲製）を用いて１５０００ｒＤ
ｍで１０分間処理し、バクテリアセルロース離解物の１
．０％懸濁液を調製した。

得られたバクテリアセルロース離解物の１．０％分散液
を実施例に使用したが、実施例中のバクテリアセルロー
ス離解物添加量は固形分換算値である。

実施例１ 平均粒子径２．０μｍの沈降性炭酸カルシウム（Ａ＞と
ａ１例のバクテリアセルロース離解物（Ｂ）の含有比率
（Ａ／Ｂ）が１．５．２．０．１０．０．２０．０およ
び３０．０とそれぞれ異なる固形分濃度１．０％の懸濁
液を調製した。これらの懸濁液１００部に、ピータ−で
カナダ標準濾水度で４００ａｔｅまで叩解したＬＢＫＰ
を（Ａ／Ｂ）の違いに応じて、それぞれ０部、１１部、
５０部、５８部および６１部添加し、坪ｆｆ１６（１／
ＴＩｔの手抄きシートを［４した。これらの試料を（Ａ
／Ｂ）の違いにより、それぞれ試料番号１．２．３．４
および５とする。

なお、これらの試料の沈降性炭酸カルシ・クム含有率は
、いずれも６０％であった。

比較例１ 平均粒子径２．０μｍの沈降性炭酸カルシウム８０部と
実施例１のＬＢＫＰ２０部とを含む固形分濃度１．０％
の懸濁液に総置形分量に対して２．０％に相当する最の
カチオンでんぷん（玉子ナショナル社製Ｃａｔ０２　）
を添加後、実施例１と同様の方法で坪１６０９／ｍの手
抄きシートを調製した。この試料を試料番号６とする。

バクテリアセルロース離解物を含有しない懸濁液から手
抄きシートを調製する際の微小粒子歩留まりは含有する
場合に比べて低いため、このシートの沈降性炭酸カルシ
ウム含有率は実施例１と同じく６０％であった。

実施例２ 平均粒子径０．５μｍのカーボングラフフィト粒子１８
０部と調製例のバクテリアセルロース離解物２０部を含
む固形分濃度１．０％の懸濁液に総固形分醗に対して１
．０％に相当するカチオン性ポリアクリルアミド（荒用
化学社ＩＪＫＷ−６７７）を添加後、坪ｆｆ１４（１／
尻の手抄きシートをｇｌ製した。この試料を試料番号７
とする。

比較例２ 実施例２でバクテリアセルロース離解物の代わりに、カ
ナダ標準濾水度で１００ａｉ！まで叩解したＮＢＫＰを
用い、カチオン性ポリアクリルアミドの代わりに、アニ
オン性ポリアクリルアミド（星光化学社製スターガムＡ
−１５）を総置形分量に対して１．０％および比較例１
のカチオンでんぷんを３．０％添加する以外は全て実施
例２と同一の方法で坪［ａ４（１部ｍの手抄きシートを
得た。

この試料を試料番号８とする。

実施例３ 平均粒子径０．３μｍのボリスヂレンラテックス７０部
と調製例のバクテリアセルロース離解物３０部を含む固
形分濃度１．０％の懸濁液に総置形分量に対して２．０
％に相当するカチオンでんぷん（玉子ナショナル社製Ｃ
ａｔｏ２　）を添加後、坪ｆｉ６０９／ｍの手抄きシー
トを調製した。この試料を試料番号９とする。

比較例３ 実施例３のポリスチレンラテックスに固形分に対して、
１．０％のカチオン性ポリアクリルアミド（荒用化学社
製ＫＷ−６７７）を添加し、凝集させたものを７０部と
比較例２のＮＢＫＰを３０部含む懸濁液に、その総置形
分量に対し、２．０％の上記カチオンでんぷんを添加後
、手抄きシートを調製した。この試料を試料番号１０と
する。

以上の結果を一括して第１表に示す。

第１表 第１表で、引張り強さはＪＩＳ　　Ｐ８１１３に、不透
明度はＪＩＳ　　Ｐ８１３８に、体積抵抗はＪＩＳ　　
Ｃ２３１８に準拠して測定した値である。

実施例、比較例の考察 第１表の実ｆｌｉ＠１と比較Ｗ４１の結果は、平均粒子
径２．０μｍの沈降性炭酸カルシウムをバクテリアセル
ロース離解物上に定着させ、シートを作製することによ
り、引張り強さおよび不透明度の大きいシートが得られ
ることを示している。また、その際、微小粒子（Ａ）と
バクテリアセルロース離解物（Ｂ）の含有比率（Ａ／Ｂ
）を２．０以上２０．０以下とすれば、さらに良好な性
能を有するシートの得られることも示している。

実施例２と比較例２の結果から、カーボングラファイト
粒子をバクテリアセルロース離解物を用いてシート状と
することにより、引張り強さが大きり、電気抵抗の小さ
いシートの得られることが認められる。

実施例３と比較例３の結果は、ポリスチレンラテックス
とバクテリアセルロース離解物を用いてシートを形成す
ることにより、ポリスチレンラテックスをあらかじめ凝
集させた後、繊維と混合してシート形成する場合に比べ
、引張り強さおよび不透明度の高いシートの得られるこ
とを示している。

〔発明の効果〕

本発明のように、平均粒子径２．０μｍ以下の微小粒子
をバクテリアセルロース離解物上に定着させ、シート状
に抄造することにより、力学的性質およびｉ面性のすぐ
れた、微小粒子を５０重量％以上含有するシートが得ら
れる。しかも、微小粒子多量添加による強度低下を極め
て小さくおさえることができる。これは従来、微小粒子
の含有率を高めて機能性を高めようとすると強度低下が
著しかったのにくらべて極めてすぐれたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、平均粒子径２．０μｍ以下の微小粒子をバクテリア
   セルロース離解物上に定着させ、微小粒子を５０重量％
   以上含有するようにシート状に抄造することを特徴とす
   る高機能性シートの製造方法。 ２、平均粒子径２．０μｍ以下の微小粒子 （Ａ）とバクテリアセルロース離解物（Ｂ）との重量含
   有比率（Ａ／Ｂ）が２．０以上２０．０以下である特許
   請求の範囲第１項記載の高機能性シートの製造方法。