JPH06146195A - 紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ユーカリ材からのパルプに起因する道管ムケ
を効率よく防止しながら紙を製造する方法を提供する。 【構成】 ユーカリ材からのパルプを20重量％以上配合
した原料パルプに、保水値210％以上を有し、且つ平均
繊維長が0.01〜0.4mmの微細繊維状セルロース物質を全
原料当り0.5〜20重量％添加して抄紙する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材パルプを用いて紙
を抄造する工程に微細繊維状セルロース物質を添加する
ことによりユーカリ材からのパルプに起因する道管ムケ
（ベッセルピックともいう）を防止できる紙の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】紙の生産量の増加に伴いパルプ原料とし
て針葉樹材の他に広葉樹材が多量に使用されてきてお
り、それにつれ外国からの輸入材のチップの使用量も増
加してきている。特に広葉樹材については、北米材だけ
でなくユーカリ材、ラワン材等の南方系広葉樹材の使用
比率も高まり、これらユーカリ、ラワン等の材は製紙原
料として、その重要性が今後ますます増してくる。南方
材を製紙原料として利用する際には幾つかの問題点があ
り、そのなかで大きな問題点としては、道管ムケの問題
がある。

【０００３】針葉樹材の主要繊維は、約95％が仮導管か
ら構成されているのに対し、広葉樹材の繊維は、木繊
維、道管等形態の異なる繊維から構成されている。一般
に道管は、細胞直径が木繊維などに比べて大きいが、特
に南方材は、大型の道管を持つものが多く、通常の叩解
ではフィブリル化しにくく、又この道管と木繊維との絡
み合いが悪いため、繊維間の結合力が弱く、且つ細胞壁
が薄いため、紙層構造の中では押し潰されて偏平状とな
り易いため、このような材からのパルプを用いて抄造さ
れた紙は、印刷時に紙の表面付近に存在する道管が剥が
れ、印刷物に白い点が生じる、いわゆる道管ムケを起こ
し易いという問題がある。即ち、オフセット印刷におけ
る道管ムケの現象は道管と木繊維等その他の紙層構成要
素との結合が不十分なことに起因している。

【０００４】従来、前記道管の問題を解決する方法とし
て、まず第一に、道管ムケ発生の可能性のある樹種の排
除、又はその量的な使用制限が挙げられる。広葉樹材で
ある限り必ず道管が存在し、道管ムケの問題が皆無であ
ることはありえないが、道管ムケの発生が比較的軽微な
樹種を選択して使用することがこれまでの最大の対策と
されて来た。しかしながら、これは利用可能な資源量に
制約を与えるものであって、広葉樹材資源の活用にはな
らない。

【０００５】このことから、道管ムケの発生を積極的に
防止する方法として、（１）抄紙時に紙力増強剤を内添
することにより、道管と木繊維間の結合強度を強める方
法、（２）サイズプレスにより澱粉、ポリビニルアルコ
ール等の接着剤を紙表面に塗布する表面サイズ処理方
法、（３）パルプを高濃度叩解することにより道管を破
壊する方法、（４）液体サイクロン、フローテーション
或いはスクリーンにより道管を分離する方法等が知られ
ている。

【０００６】これらの対策で（１）の紙力増強剤を内添
する方法は、道管ムケを防止する手段として一般に実施
されているが、この方法による防止効果にも限度があ
り、十分満足のいく効果は上げていない。又、この方法
には薬品を多量に使用することにより紙が硬くなり紙本
来の性質を損なうという問題がある。（２）の接着剤を
紙表面に塗布する方法では、新たに表面サイズ剤の塗布
装置を必要とする問題がある。（３）の方法は、道管を
破壊するためには、叩解をかなり進める必要があり、叩
解を進めるに従って紙の寸法安定性の悪化、更には嵩の
低下、不透明度の低下等の問題が生じる。（４）の方法
は、道管のみを分離することが難しく分離効率が悪いと
いう問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、かかる
現状に鑑み微細繊維化セルロース物質の繊維間ネットワ
ークの形成について鋭意検討した結果、特定の保水値と
繊維長を有する前記微細繊維状セルロース物質を紙を抄
造する際の原料パルプと一緒に用いると紙の道管ムケが
極めて効率良く防止できて紙が製造できることを見出し
本発明を完成させるに至った。

【０００８】本発明は、従来の問題点を解消し、ユーカ
リ材からのパルプに起因する道管ムケを効率よく防止し
ながら紙を製造する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ユーカリ材か
らのパルプを20重量％以上配合した原料パルプにJAPAN
TAPPI No.26-78に準じて測定した保水値210％以上を有
し、且つ平均繊維長が0.01〜0.4mmの微細繊維状セルロ
ース物質を全原料当り0.5〜20重量％添加して抄紙する
ことを特徴とする紙の製造方法である 。

【００１０】本発明の保水値210％以上の微細繊維状セ
ルロース物質の形態は、例えば振動粉砕装置にてパルプ
のスラリーを湿式粉砕処理したものを光学顕微鏡で観察
すると、保水値が210〜250％では繊維幅が約20μｍのパ
ルプ繊維の一部が破壊され繊維幅が3〜5μｍの微細繊維
状のものが生成し始めた状態にある。更に保水値が上昇
するに従い、繊維細胞壁が壊れ、繊維幅3〜5μｍのフィ
ブリルが多くなり、これら繊維同士が数本から数十本、
一部で結合乃至絡み合った形状にある。又、繊維を走査
電子顕微鏡にて観察すると繊維幅が0.5μｍ以下の微細
な繊維も観察される。保水値はセルロース物質、パルプ
の種類、粉砕方式等により変化する。

【００１１】原料パルプに添加する微細繊維化されたセ
ルロース物質は、前記のようにに繊維幅が細いことから
微細な繊維数と表面積が大幅に増え、微細繊維状セルロ
ース物質と道管とが結合する頻度もパルプ繊維同士に比
べ著しく増加すること、又微細繊維状セルロースを単独
で熱乾燥させても、或いは凍結乾燥させても走査電子顕
微鏡による観察では微細繊維間で結合してフィルム状の
膜の形成が観察されること等から粉砕が進み繊維表面積
の増大に伴い、その表面にあるセルロース分子に由来す
るOH基数も増加し、道管との結合も強固になることが、
道管ムケの防止効果に寄与しているものと推定される。

【００１２】本発明で用いられる微細繊維状セルロース
物質の長さは、平均繊維長0.01〜0.4mmのものの方が防
止効果が大きく、繊維長が長すぎても、又0.01mm以下の
ように短すぎるのも効果が小さい。繊維長の違いによ
り、繊維間ネットワークの形成の仕方が異なることが考
えられる。

【００１３】微細繊維状セルロース物質の添加割合は、
全原料当り0.5重量％未満では防止効果が見られず、20
重量％を超えて添加すると抄紙機において抄紙する際に
ろ水性が悪くなり、抄造が困難になるので不適である。
微細繊維状セルロース物質の添加割合は、紙の原料と
なるパルプのフリーネス及び微細繊維状セルロース物質
の保水値にも影響を受ける。微細繊維状セルロース物質
の保水値との関係では、同じ道管ムケの防止効果を得る
のに保水値の高い方が、添加割合を少なくできるが、使
用できる保水値の上限値は550％程度である。

【００１４】本発明で用いたJAPAN TAPPI No.26-78に準
じた保水値の測定法で一部変更した条件は、G3のガラス
フィルターを取り付けた、低部に穴の開いた円筒状の遠
心管に試料を入れ、3000Gで15分間遠心力を作用させる
ことにより脱水処理し、この遠心脱水された湿潤試料の
重量を測定し、更に105℃で少なくとも5時間に亘って乾
燥させて乾燥重量を測定し、遠心脱水処理後の湿潤試料
重量から乾燥試料重量を減算し、これを乾燥試料重量で
除算し、これに100を乗算して得られる値を意味するも
のである。

【００１５】尚、遠心脱水処理すべき供試試料について
は、粉砕処理後の生成物の保水値が高いため、そのまま
で保水値の測定を行なうと脱水が困難となり、水相が試
料上部に残るため、前処理としてろ過により予備脱水し
て固形分濃度8〜12重量％にしてから保水値の測定に供
した。

【００１６】又、平均繊維長は、フィンランド国KAJAAN
I社製FS-200型繊維長測定装置で測定した数平均繊維長
値及びFS-200型繊維長測定装置では0.05mm以下の測定が
困難なため、繊維長の更に短いものは島津製作所製SA-C
P3型の遠心粒径測定機により測定した値である。

【００１７】本発明に使用される微細繊維状セルロース
物質は、セルロース物質からのパルプ繊維のスラリーを
高圧均質化装置、メディア撹拌式粉砕装置、振動型粉砕
装置、又は通常のパルプの叩解に使用されるビーター、
リファイナー等による処理により得られる。

【００１８】高圧均質化装置は、セルロース繊維水懸濁
液を少なくとも3000psiの圧力差で小径オリフィスを高
速度で通過させる装置である。メディア撹拌式湿式粉砕
装置は、固定した粉砕容器に挿入した撹拌機を高速で回
転させて、粉砕容器内に充填したメディア（例、ガラス
ビーズ、アルミナビーズ等）と試料を撹拌して剪断応
力、衝撃力等の力を発生させて試料を粉砕する装置であ
り、塔式、槽式、流通管式、アニュラー式等があるが、
メディア撹拌方法であればどの装置でも使用可能であ
る。振動型粉砕装置は、粉砕容器を高速振動させること
により、容器内に充填されたビーズ、ボール又はロッド
間で試料に衝撃、摩擦、剪断等の力を試料に作用させる
ことができる粉砕装置である。

【００１９】又、処理方法としては、バッチ式或いは連
続式の何れでも良いし、数台の装置を直列に接続して、
第一段で粗く処理し、後段で微細に処理することも可能
であり、第一段と第二段で種類の異なる装置で処理する
ことも可能である。

【００２０】本発明の微細繊維状セルロース物質に供す
る原料には、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、古紙パル
プ、これらの混合パルプ、また麻等の非木材パルプ、コ
ットン等の繊維状セルロース物質、更にはセルロース微
粉体又は粒子類が使用可能である。

【００２１】本発明における原料パルプのスラリーに
は、必要に応じて澱粉、澱粉誘導体或いは、カルボキシ
メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ルアミド等の湿式紙力増強剤、乾式紙力増強剤を含有さ
せてもよい。更には、通常の抄紙で使用される添加剤、
例えばサイズ剤、消泡剤、染料、スライムコントロール
剤、填料、歩留向上剤等を必要に応じて含ませることが
できる。

【００２２】本発明では前記した如き微細繊維状セルロ
ース物質を原料パルプに添加して用いることによりユー
カリ材に起因する道管ムケを防止することができる。

【００２３】

【実施例】以下に、実施例により本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００２４】実施例１〜４及び比較例１〜２ 豪州ニューキャッスル産ユーカリ材より製造した晒クラ
フトパルプをビーターにてフリーネス430mlCSFに叩解し
て得られるパルプスラリーに、平均繊維長0.13mm、保水
値440％の微細繊維状セルロース物質を全原料当り1％
（実施例１）、5％（実施例２）、10％（実施例３）、1
8％（実施例４）、0％（比較例１）、22％（比較例２）
添加して、JIS P 8209に準じて実験室用手抄機において
坪量60g/cm²の紙をそれぞれ作成した。

【００２５】実施例１乃至比較例２で使用した微細繊維
状セルロース物質は、広葉樹漂白クラフトパルプを振動
ミル装置（中央化工機社製、MB-1型）により湿式粉砕し
て得られたものである。

【００２６】得られた紙の表面の道管ムケは、試料表面
にRIテスター（明製作所製）で東洋インキ製造社製のイ
ンキタック15のインキを用いて印刷し、紙100cm²当りの
道管が剥がれた跡の白点の個数で評価した。

【００２７】実施例５〜８及び比較例３ 平均繊維長0.27mm、保水値220％の微細繊維状セルロー
ス物質を用いた以外は実施例１〜４及び比較例１〜２と
同様にして手抄き紙をそれぞれ作成し、得られた紙の道
管ムケを評価した。

【００２８】実施例５乃至比較例３で使用した微細繊維
状セルロース物質は、広葉樹漂白クラフトパルプをダイ
ノミル装置（シンマルエンタープライゼス社製、KDL-PI
LOT型）により湿式粉砕して得られたものである。

【００２９】実施例９〜１２及び比較例４〜５ 前記豪州ニューキャッスル産ユーカリ材からのフリーネ
ス430mlCSFの晒クラフトパルプ25重量％とブナ材からの
叩解した晒クラフトパルプ（フリーネス450mlCFS）75重
量％からなる混合パルプを用いた以外は実施例１乃至比
較例２と同様にして手抄き紙をそれぞれ作成し、得られ
た紙で道管ムケを評価した。

【００３０】晒クラフトパルプ、微細繊維状セルロース
物質の添加率と道管ムケに関する結果を表１〜３に示
す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】これらの表から明らかな如く、本発明法に
よれば導管ムケを顕著に改善して紙を製造することがで
きる（実施例１〜１２）が、微細繊維状セルロース物質
を添加しないと道管ムケが多く発生する（比較例１、３
〜４）紙しか製造できない。前記セルロース物質が多す
ぎてもろ水性が悪くなって紙が作成できない（比較例
２、５）。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、ユーカリ材からのパルプに起
因する道管ムケの発生を効率よく防止しながら紙を製造
できるという効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ユーカリ材からのパルプを20重量％以上
   配合した原料パルプにJAPAN TAPPI No.26-78に準じて測
   定した保水値210％以上を有し、且つ平均繊維長が0.01
   〜0.4mmの微細繊維状セルロース物質を全原料当り0.5〜
   20重量％添加して抄紙することを特徴とする紙の製造方
   法 。