JPH03174089A - セルロース繊維をベースとし鉱物繊維を含有する製紙用パルプ - 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〕 この発明は製紙法により製造されるセルロース繊維をベ
ースとするシートに関するものである。

より詳しくは、本発明はこのタイプの製品の特定の性質
の改良に関するものである。

〔従来の技術および課題〕

製紙産業は、使用目的および製品の組成に関して、非常
に広範囲な製品を提供している。印刷用紙の分野におい
ては、製品は非常に多い条件を満足させなければならな
い。例えば８１械的強度、寸法安定度、満足すべき透か
し地合い、良好な表面外観等である。さらに製品自身に
関する諸条件は、製造方法に関連する条件と関連して考
慮されなければならない。費用および効率の最適条件下
で製造できるように、諸成分は選択されねばならない。

この一連の要因には、製紙業者が種々の成分およびそれ
らの影響について可成り管理しなければならないこと、
また各成分の影響が相反することもあるので、各成分の
最も適当な組合せを決定しなければならないことも含ま
れる。

印刷用紙において、゛感触”はユーザーが益々敏感にな
りつつある品質である。ある程度迄この紙の特性は主観
的に評価される。良好な感触を有する紙は良質紙と評価
される。感触はシートの嵩高（ｍａｓｓ　ｂｕｌｋ）に
相当する。同じ重さのものに対して、厚さが厚い程感触
は良くなる。ユーザーはパ嵩高い”紙を好んでいる。主
観的な外観とは無関係に、感触における改良はまた、シ
ートのより大きな“剛さ”（ｒｉｇｉｄｉｔｙ）により
説明される。比較的坪量の少ないシートは、十分な機械
的強度を有していても、柔らか過ぎる。これらの少ない
坪量に対しても、或程度の剛さを有することが重要であ
る。

〔課題を解決するための手段〕

従って本発明は、コスト的に満足すべき条件は満たしな
がら、特に改良された感触を与える新しい紙シート製品
を提供するものである。

本発明による紙シート製品の製造は、２５重量％を超え
ないミネラルウールを含むセルロース繊維をベースとす
るパルプで行われ、前記ウールは断熱用に作られた繊維
の寸法特性を示す繊維から作られている。

従来製紙技術において、少量の鉱物繊維を用いる目的は
、特に湿度に対するシートの寸法安定性を改良すること
である。これまで追及されてきた目的は、公知の補強用
の特質を有する繊維のみが常に提案されたように思われ
る。特に、これらはいわゆる“織物”繊維であり、換言
すれば機械的引取りにより機械的に製造された繊維であ
る。補強しようとする材料に混合するために、これら繊
維は数Ｉまたは数十Ｉ白値の特定の長さに切断される。

織物用繊維は、その生産方式によりもたらされる直径お
よび長さの規則性により、剛さがより優れている。織物
用繊維はまた、それらの直径が比較的大きいという点で
、他の条件下で作られた鉱物繊維と異なっている。典型
的に、“織物”繊維の直径は９〜１５μｍである。

織物用繊維が大きな直径を有していることにより、問題
の使用に対しそれらのコストも比較的高い。換言すれば
、混合することにより、例えば少量であっても、最終製
品のコストはかなり増加する。

本発明により求められた目的と対照してみるとき、これ
らの繊維は製造された紙シートの感触を改良する手段と
して意図されたことがあるとは思われない。

なお製造された紙シートの特定の特性を改良する目的お
よび製造工程中のパルプの排水を容易にする目的で、ガ
ラス繊維の゛火炎用き”（ｆｌａｍｅｄｒａｗｉｎｇ）
により製造されたガラス繊維と代えることが提案されて
いる１通常、この繊維の直径は非常に小さく、３μ輪以
下である。これらの繊維はまた、織物繊維と同様に厳密
に口径を測定されてはいないが、比較的一定の直径を有
している。

織物繊維にとって、コストがそれらの使用を制限してい
る。また織物繊維にとっては、製造されたシートの感触
を改良するために用いるという提案はなかったように思
われる。

本発明の特徴は、断熱用繊維の製造に用いられる技術に
より通常製造される鉱物繊維を用いることである。その
ような繊維の利点は、それらが大量に比較的低コストで
製造されることである。他方において、断熱繊維は規則
性が少なく特に長さにおいてそうであり、機械的応力を
受けた際にある脆性を有していることが知られている。

紙の製造中に混合される鉱物繊維に期待される役割ばが
ってなく、繊維がパルプおよびシートの調製中に必然的
に受ける処理も考慮すると、断熱繊維が今迄この種の適
用に対して考慮されなかったことがわかる。

発明者等は、製紙パルプ中に混合される゛°断熱”タイ
プの鉱物繊維が処理工程中に破砕されることばかりでな
く、問題の使用に対して十分な寸法（ｉｉｎ以下）に復
原され、とりわけこれらの繊維が掻く少量加えられた場
合においても改良された゛感触”を与えることができる
ことを示した。

これらの性質を示す理由については完全に説明されてい
ない。織物繊維により得られる効果と非常に細かい繊維
により得られる効果との比較により、断熱繊維の特別な
構造的特徴が何等かの方式で作用していると思われる。

特に、これら繊維中における均質性のなさがシートの“
嵩高さ”（ｂｕｔｋｉｎｓ）を促進することができると
思われる。換言すれば不規則な長さおよび形状分布が、
シートの構造を“膨大”（ｓｌｌｅ　ｌ　Ｉ　）させる
絡まり効果を助けるものと考えられる。

それと比較し、特に直線的でより強直な織物繊維は、そ
のように絡まり合わないものと思われる。

さらに、非常に細い繊維は応力に対する抵抗性が不十分
なので、絡まり合った場合においても、この嵩高さを作
るのに必要な容積を占めることはできないと思われる。

以上の説明は仮説に過ぎないが、見出された結果はこの
説を確信させるものである。繊維の長さの効果が一つの
例である。用いられた繊維が短か過ぎる場合、感触の増
加は減少する。反対に、繊維が成る境界を超えて長くな
ると、それ以上の改良効果はない。どちらの場合におい
ても、適当に絡まった質量を形戒する繊維の適性におい
て、その理由を見出すことができる。

この点に関して、゛断熱”繊維の成る脆性は、本発明の
適用の障害にならないことを指摘しなければならない。

以降に規定するこれらの繊維を製造する従来の方法にお
いて、得られる繊維の長さは通常数十または数百１であ
る。云うまでもなく、製紙パルプ製造工程中に加えられ
る場合ミネラルウールは、ウールがパルパー（ｐｕｌｐ
ｅｒ）、リファイナー（ｒｅｆ　１ｎｅｒ）または紙料
箱（ｓｔｕ［ｂｏｘ）の段階で加えられても、原ｍ維を
ずっと短いものに破砕する操作を受ける。

実験により、求める品質を有する紙シートを製造するた
めには、加えられる鉱物繊維の長さは少なくとも０　、
１１あれば好ましいことが示された。

一方において１旧維の他の特性、特にその直径について
、および他方において使用条件を考慮すると、使用され
るパルプとしては、０．２〜０．６旧からなる長さの鉱
物繊維を、高比率で有することが好ましい。このような
条件において、”断熱”繊維を用いる場合、パルプ製造
工程中において繊維が解体されることは、パルプへ混合
する前に切断操作を行う必要がないので、一つの利点で
ある。

もしも、製造工程から出て来、多少嵩ばった房状（ｂｕ
ｌｋｙ　ｔｕｆｔ）であるガラスウールを直接使用する
ことが可能であれば、このウールをより小さな寸法にす
る処理は混合を容易にする。この意味において、特にガ
ラス繊維をパルプに加え、パルプ中への混合を容易にし
、均一な混合を形戒させるために、予めバルクウール（
ｂｕｌｋ　ｗｏｏｌ）から用意した“小塊”（ｎｏｄｕ
ｌｅ）を用いることは有利である。例えば０．５〜５Ｉ
の寸法を有するこれら小塊は、バルクウールを切断操作
後回転ドラムにて“小塊化”（ｎｏｄｕ　ｆａｔ　１ｏ
ｎ）を行うことにより得られる。このタイプの操作が、
例え原繊維を分断することになっても、何等不規則性を
与えないことが肌寒される。他方において、小塊化操作
後繊維の長さは、連続繊維＜ｍ物タイプの）がパルプへ
混合されるために切断されるものと比較して、比較的大
きな状態で残る。これらの小塊化操作は、処理される材
料または適用状態および得られた結果に関して、今迄行
われた切り刻むことまたは切断操作と異なる。

繊維の長さはある程度パルプの処理結果であるという事
実の他に、以前に用いられた他の鉱物繊維と゛°断熱”
繊維とは寸法特性において区別される。実際に、断熱繊
維の平均直径は伝統的に３に８μｍであり、より普通に
は４〜６μｍである。

断熱分野においては、種々考慮の上繊維の径が選ばれる
。例えば、同じ質量の繊維では繊維の直径が小さい程ウ
ールの熱抵抗は大となる。反対に細過ぎる繊維は長期間
の使用に対して、ウールの品質を維持するのに必要な機
械的強度がない。これ等の相反する必要条件に、さらに
製造コストの考慮が加えられる。非常に小さい直径を有
する繊維に延伸することが、より高いコストを伴うこと
は明らかである。ある程度迄これら種々事項についての
考慮は、感触を改良する場合、製紙パルプに用いられる
繊維に対しても適用される。嵩高効果（ｂｕｌｋｉｎｇ
　ｅｆｆｅｃｔ）は重要なので、与えられた質量に対し
て繊維は十分に細く、しかも粉砕に対する良好な抵抗性
がなければならない。

本発明に用いられる断熱繊維は、公知技術により得られ
るにれらの鼓術は溶融鉱物材料を遠心分離処理するもの
である。情況により材料を口径を定められた孔から遠心
分離するが、または単に溶融材をもっと自由な方法で分
散させる。遠心分散処理はしばしばガス流による繊維の
引抜き効果を伴う。

本発明にとって好ましい繊維は、遠心分離装置が型また
は紡糸口金として作用する技術により作られる。これら
の技術により得られたウールは、事実上非繊維粒、換言
すれば繊維固有の径より大きな寸法の粒子がないという
大きな利点がある。

繊維を引抜くためにガスを用いる遠心分離処理からなる
繊維の製造技術の利点の第１は、ウールのコスト減少を
可能にするこれら技術の効率にある。さらに引抜き工程
における高速ガス流の適用はミフェルト製造に特に適し
た繊維を生産することができると思われる。このことは
、これらガス流における実質的な乱流の存在により、高
度に゛環状”（ｌｏｏｐｅｄ）繊維が形成されることに
より説明することができる。

これらの特に好ましい繊維を得る方法は、欧州特許第９
１．３８１号および第９１，８６６号に記載されている
。

これらの特許に記載されている技術の利点は、あらゆる
場合に、多量に、種々の特性を有する繊維を、比較的低
コストで生産できることである。

本発明によれば、一般に用いられるｗｖ＆は上述の如く
平均直径として３〜８μｍを有している。

しかしながら特定のウールおよび特定の平均直径用とし
ては、それぞれの繊維径はこれら平均値から離れること
ができる。いずれの場合においても、また選ばれた繊維
の平均直径が何であっても、ウールを構成する繊維の少
なくとも８０重量％は３〜８μｍの直径を有する。ある
繊維と同じウールの繊維との不一致は、大体製造方法に
よる本質的なものである。以上示した技術は、比較的狭
いヒストグラムを有する繊維を生産する。このように、
繊維が平均直径約５μ角を有するウールとしては、繊維
の９０重量％は３．５〜７μｍの直径を有する。

本発明の用途に対して、繊維直径の広がりが大となれば
なる程、非繊維粒の存在を避けることがより重要である
。上述の技術により得られた繊維はこの観点から見て、
全く優れたものである。断熱ウールの非繊維物質の比率
は、他の技術により得られるものより非常に少ない。

製紙用組成物への鉱物繊維の導入は、乾燥物質の最大２
５重量％迄任意に限定される。鉱物繊維の量を増加さぜ
乙こ）−は可能で・あるが−コスト的に高くなるばかり
でなく、得られる紙は印刷用に好ましくない特殊な性質
を有するものである。したがって鉱物繊維の成分があま
り高いと、気孔率において好ましくない増加となる。

さらに、鉱物繊維含有量の低いものに対しても改良され
た感触が重要な場合、何らかの有意な結果を得るのに必
要と見做される最低量は２％である。

好ましくは、鉱物繊維の量は、用いられるパルプ中にお
いて、乾燥物質として２〜１５重量％である。

改良されるべきものが感触または地（ｓｕｂｓｔａｎｃ
ｅ）である場合、必要とされる鉱物繊維の正確な量に到
達する他の方法は、要求される最低の改良の関数として
、これを確立することである。増加に有用な最低限は約
３％と定めることができる。本発明により導入される繊
維の最低量は、好ましくは、これら鉱物繊維を除いて同
じであるパルプから得られる紙について、感触の増加が
少なくとも３％て′ｌする上うか！″ｔＰ−ふス 本発明はまた、シートが改良された感触を有する、断熱
タイプの鉱物繊維を含むセルロース繊維を基礎として製
造された紙シートに関するものである。そのように製造
された紙シートは特に、組成物中に感触を改良すること
のできる唯一の添加物として、鉱物繊維を含むことであ
る。この点に関して容量または坪量を増加させる他の添
加物は公知であることを強調する必要がある。これらの
添加物は特に、微小球のような“軽量化″（ｌｉｇｈｔ
ｅｎｉｎｇ）フィラーと称される添加物も含まれる。し
ばしばコストが高いことを除いて、そのような添加物の
不利な点は、破裂強度または引き裂強度のような成る機
械的特性を、実質的に減少させる結果になることである
。本発明の条件下で断熱繊維を用いて感触を改良する著
しい利点は、問題の機械的特性がそれほど影響されない
ことである。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例により詳細に説明するが、これに
より本発明を限定することを意図するものではない。

Ｘ遣ヱＬよ 試料は、種々の品質および量のガラスウールを加え２１
°ＳＲに精製した粗クラフトパルプから作られた。

混合を容易にするためガラス繊維は先ず水に浸漬され、
その後パルプに加えて撹拌された。その混合物は２分間
に互りローマ−ジー（Ｌｈｏｍａｒｇｙ）脱繊維装置（
ｄｅ−ｆｉｂｅｒｉＢ　ｕｎｉｔ）を通された。

シートはノープルウッドベンチ（Ｎｏｂｅｌ　ａｎｄＷ
ｏｏｄ　ｂｅｎｃｈ）にて仕上げ、ＮＦＱ　５０−００
２規格に基づき、１５０　ｇ／ｌのシートを得た。

試験は、混入する繊維の量を増加させて行われた。比較
は対照シートにより確認された。

断熱繊維が平均直径４μ積を有する本発明によるシート
（Ｎｏ、２＞は、同様に微繊維が直径１μＩｆｆを有す
る°シート（Ｎｏ　、　１　）と比較された。

感触または地（ｃｃ／ｇ）を確認するために、ＮＦＱ０
３−０１６　（ＩＳＯＲ５３４）規格に基づいて実施さ
れた各シートの測定結果は次の如くである。

ガラス繊維％　Ｏ２５１０ １１，３７１，３７１，３９１，４５ ２１３７１，５０１，６５１，６８ 本発明の条件下でガラス繊維を加えると、量がわずか２
％の場合においても、地または感触が増加した。本発明
による断熱タイプの繊維を加えることにより得られる感
触の増加は、微細繊維のそれと比較した場合有利である
。微細繊維を１０％加えたものに対する改良された感触
は、断熱繊維を２％加えたものより少ない。

これらのテストにより、改良された感触は一様ではなく
、配合量が少ない場合は速く、配合量が５重量％を超え
ると改良度はより遅くなることがわかる。

調製されたシートについて同時に行われたＮＦＱｏｌ−
０５３（ＩＳＯ２７５８）規格にもとづく破裂強度の測
定は、微細繊維を含むものより断熱繊維を加えたものの
方が本質的に良好であることを示した。

また、ガラス繊維を加えた試料の寸法安定度（ＤＩＮ　
５３１３０およびＮＦＣ２６１３１）も改良されること
が観察された。

え東叱ユ 鉱物フィラーを含まない印刷−筆記用のパルプによる、
その他一連のテストが行われた。このパルプは漂白され
たクラフトパルプ〔ソーセル（Ｓｏｃｅｌ）６６％、イ
ゲサンド（Ｉｇｇｅｓｕｎｄ）　３４％〕から成る混合
物で、２８°ＳＲに精製されたものである。

シートは、ノープルウッドベンチ（Ｎｏｂｌｅ　ａｎｄ
ｆｌｏｏｄ　ｂｅｎｃｈ）で８０　ｇ／ｍ２に作成され
た。

用いられた繊維は実施例１の場合と同様に、微細繊維（
３）、断熱繊維（４）、断熱繊維でポリビニルアルコー
ルにより０．８％サイジングされたらの（５）、および
断熱繊維で澱粉により０．８％サイジングされたらの（
６）である。

これら種々のテストによる感触の測定結果を次式に示す
。

３　　　　　　１．５　　　　　１．６５　　　　１．
７２４　　　　　　１．５　　　　　１．９４　　　　
２．１４５、　　　　　１．５　　　　　１．８１　　
　　２．０８６　　　　　　１．５　　　　　１．８８
　　　　２．２０実施例１の試料より見出される傾向は
、他のタイプのシートにおいて確認された。本発明によ
る全ての試料（４，５，６）における感触の増加は相当
なものであり、微細繊維のものにおける改良はきわめて
小さいものであった。

また、先に述べたように、断熱繊維を用いて得られたシ
ートにおける寸法的安定度は、主に多く配合されたもの
が改良されており、機械的強度の減少はそれ程大ではな
かった。

相対湿度６５〜９５％における寸法的安定度の測定結果
を伸長度（％）として次表に示す。

ガラス繊維％　　０１０ ３　　　　　　　０．４４％　　　　　０．３２％４　
　　　　　　０．４４％　　　　　０．３　％５　　　
　　　　０．４４％　　　　　０．２９％６　　　　　
　　０．４４％　　　　　０．２９％炭酸カルシウムか
ら成る鉱物フィラー〔市販品：ハイドロカーブ（Ｈｙｃ
ｌｒｏｃａｒｂ）６０　）を加えて、実施例２のテスト
を繰り返した。鉱物フィラーはパルプ重量の１０％加え
た。

感触および寸法安定度の測定結果を次表に示す。

試料はそれぞれ３ｃ、４ｃ、５ｃ、および６Ｃとした。

３ｃ　　　　　　　　　１．５７　　　１．６６　　　
１．８４ｃ　　　　　　　　１．５７　　　１．８５　
　　１．９８５ｃ　　　　　　　　１５７　　　１’、
９３　　　１．９１Ｂｅ　　　　　　　　　１．５７　
　　２．０３　　　２．０２寸法安定度ニ ガラス繊維％　　　　０１０ ３ｃ　　　　　　Ｏ，３６％　　　０．３６％４ｃ　　
　　　　Ｏ，３６％　　　０．２９％５ｃ　　　　　　
０．３６％　　　０．２８％６ｃ　　　　　　Ｏ，３６
％　　　０．２９％鉱物フィラーを加えない“印刷−筆
記”タイプのパルプによる一連のテストを行った。パル
プは漂白されたクラフトパルプくブナ材６０％、樹脂質
４０％）で４０　”Ｘ　Ｓ　Ｒに精製された混合物であ
る。

ンＯ シートはパイロット製紙ラインにより、ｊ：Ｐ−＠−−
分の速度で７０　ｇ　７ｍ”になるように作られた。

用いられた繊維は次のとおりである： ・平均直径１μｍの微繊維（Ｎｏ、７）・平均直径４μ
ｍの断熱繊維（Ｎｏ、８）・直径１１μｍで５問に切断
された織物繊維（Ｎｏ、９） 感触および寸法安定度の測定結果を次表に示す。

試料Ｎｏ、　　　　対照　　７　　８　　９ガラス繊維
％　　０　　５　　５　　５感触（ｃｃ／８）　　　１
．６９　１．７８　１．８４　１．６７゜相対湿度２０
〜８０％における寸法安定度：走行方向（％）　０．３
５　０．３３　０．２５　０．３２横力法（％）　　０
．８３　０．８０　０．６４　０．６９これらの試験は
、本発明による（試料８）条件下で得られた結果が、感
触および寸法安定度について良好であることを示す。こ
の改良は＠細繊維（試料７）および織物繊維（試料９）
との対比により確認された。

さらに、パイロットラインすなわち工業的生産に近い条
件下において行ったこれらのテストは、ベンチテストで
示された結果を確認した。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）鉱物繊維が、平均直径３〜８μｍおよびウール状
   であるという断熱用繊維の特性を示すことを特徴とする
   、セルロース繊維をベースとし鉱物繊維を含有する製紙
   用パルプ。
2. （２）鉱物繊維が乾燥成分に対して２〜２５重量％含ま
   れる、請求項１に記載の製紙用パルプ。
3. （３）鉱物繊維の少なくとも８０重量％が３〜５μｍの
   直径を有する、請求項１または２に記載の製紙用パルプ
   。
4. （４）鉱物繊維が平均直径４〜６μｍを有する、請求項
   １または２に記載の製紙用パルプ。
5. （５）鉱物繊維含有量が乾燥成分に対して２〜１５重量
   ％である、請求項１乃至４の何れか１項に記載の製紙用
   パルプ。
6. （６）ウール状の繊維が０．５〜５ｍｍの小塊で加えら
   れる、請求項１に記載の製紙用パルプ。
7. （７）加えられる鉱物繊維が遠心力処理およびガス流下
   で引き伸ばされることを含む技術により得られたガラス
   繊維であることを特徴とする、請求項１乃至６の何れか
   １項に記載の製紙用パルプ。
8. （８）鉱物繊維が０．２〜０．６ｍｍの平均長さの繊維
   を有する、請求項１乃至７の何れか１項に記載のパルプ
   から得られたシート。