JPH04316699A - 多層厚紙製品及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は再生白オフィス廃紙の外
層を含む多層厚紙製品とその製造方法に係る。

【０００２】

【従来の技術】古又は再生オフィス廃紙の廃棄は重要な
生態学的問題である。オフィス廃紙は一般に新聞紙、雑
誌ストック、色帳簿、ファイルストック、乾式複写紙、
コンピュータ出力紙、レーザ印刷材等のような材料を含
みうる。白オフィス廃紙は、他方で乾式複写紙、レーザ
印刷紙、白色帳簿ストック、コンピュータ出力紙等を含
むと通常考えられる。

【０００３】古又は再生白オフィス廃紙のリサイクルは
過去その低強度特性により制限されていた。漂白による
白オフィス廃紙は、原生の漂白されていないクラフトパ
ルプより強度が小さく、再生白オフィス廃紙が再パルプ
化される場合、再パルプ化は繊維長さを更に減少させ、
再パルプ化白オフィス廃紙の破り強度に悪影響を与える
。更に白オフィス廃紙は一般的に粘土又は炭酸カルシウ
ムのような約８％乃至９％の充填材をインク及びトナー
の量と同様に含む。パルプに維持される場合、これらの
添加物は再生白オフィス廃紙の物理的特性を大きく損ね
る。他方で、添加物の除去は高価で時間のかかる方法で
ある。

【０００４】更なる問題として白オフィス廃紙のある割
合は充填材としての炭酸カルシウムを含む。炭酸カルシ
ウムの除去なしに、再パルプ化された白オフィス廃紙は
酸性製紙処理では用いられない。というのは、酸性成分
が製紙機械で沈澱し、炭酸カルシウムに反応し、製紙処
理に悪影響を与える硫酸カルシウムを形成するからであ
る。

【０００５】これらの欠点の為、再生白オフィス廃紙は
、厚紙のような高強度要求を有する板紙製品での使用に
許容できないと考えられてきており、再生白オフィス廃
紙は紙コアストックルーフィングフェルト、穀物箱ボー
ド等のような製品に限られて用いられていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、厚紙のよう
な、クラストパルプの基層と、古又は再生白オフィス廃
紙の上又は外層からなる多層、高強度紙製品に係り、ま
た、製品を製造する方法に係る。蒸解又は加水分解スタ
ーチのような乾燥強度添加物が層に組込まれ、白オフィ
ス廃紙外層の内部強度を増し、また層間の結合を改良す
るよう作用する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】基層は、原生クラフトパ
ルプが再生又は古波形容器のいずれかを１００％迄含む
クラフトパルプストックから製造される。１又はそれ以
上のクラフト基層は厚紙に含まれうる。古又は再生白オ
フィス廃紙は粘土、炭酸カルシウム、インク及びトナー
のようなある割合の微粉又は充填材を含む。トナーは乾
式複写及びレーザ印刷処理で静電式印刷をするのに用い
られる樹脂である。

【０００８】厚紙を製造する為、クラフトパルプストッ
クの基層は製紙機械の成形部で可動エンドレス多孔繊維
に水力で沈澱され、基層に約６乃至８重量％の固体含量
を与えるよう水が基層から除去される。再生白オフィス
廃パルプストックのスラリーは次に基層に沈澱され、多
層構造は上側はエンドレス多孔構造を使用して両側から
脱水される。紙構造は、製紙機械のプレス部を介して、
紙構造の残留湿気が蒸発される乾燥部を介して運ばれる
。

【０００９】蒸解スターチのような乾燥強度剤はクラフ
トストックが、再生白オフィス廃パルプストックが両方
のいずれかに導かれる。スターチは外側白オフィス廃紙
層の内部乾燥強度を増し、同様層間の結合を改良するよ
う作用する。白オフィス廃パルプはある割合の微粉又は
充填材を含むので、乾燥強度剤を加えることなしに厚紙
に用いられるべき適切な強度を有さない。

【００１０】本発明の更なる実施例として、再生白オフ
ィス廃パルプストックは、トナーの粒子が仕上がり製品
で少なく見えるよう、繊維をすり、トナーの粒子サイズ
を減ずるのに役立つ高温剪断作用を受けうる。この点で
、白オフィス廃パルプストックは約１２乃至３０重量％
の固体含量まで脱水される。この半固体ケークは、約８
０℃乃至１２０℃の範囲の温度まで加熱され、個々の繊
維をすり、それにより結合ポテンシャルを改良するよう
繊維面領域を増すのに役立つ大きい機械的精製を受ける
。相互作用は更にトナーの粒子サイズを約５０ミクロン
より小さい平均サイズまで減じ、従って最終製品でトナ
ーが殆ど見えないようにする。

【００１１】ある例では、高温剪断作用の後、トナー、
インク、粘土及び炭酸カルシウムのような混入物の粒子
は気泡分離又は洗浄等のような従来の技術によりパルプ
ストックから実質的に除去されうることが考えられる。 本発明は、埋立てに廃棄され、古又は再生白オフィス廃
紙が厚紙のような高強度を要求される板紙製品の製造に
組込まれるのを可能にすることで生態学に実質的影響を
与える。更に、混入物又は充填材を再生白オフィス廃紙
から除去することは不要である。

【００１２】白オフィス廃紙上層は厚紙により明るく、
より魅力的な外観を与える。例えば、本発明の厚紙は約
１６乃至１８の光電圧だけの明るさを有する非漂白クラ
フト厚紙と逆な如く６０乃至７５の光電圧の範囲の明る
さを有する。改良された明るさはグラフィック表示を良
くし、印刷をより高解像度にする。本発明は厚紙を製造
するのに特に使われる一方、高強度を要求される他の等
級の多層紙にも用いられうる。

【００１３】

【実施例】他の目的及び利点は下記の説明から明らかと
なる。本発明は、少なくともクラフトパルプの１つの基
層及び古又は再生白オフィス廃紙の外層からなる厚紙の
ような多層、高強度の紙製品及び製品を作る方法に係わ
る。厚紙は一般に１００乃至４４０ｇｍ／ｍ２　の範囲
にある重量を有し、外側白オフィス廃紙層は２０乃至１
５０ｇｒ／ｍ２　の乾燥重量基礎を有する。

【００１４】蒸解カチオンスターチのような乾燥強度添
加物は、少なくとも外部白オフィス廃紙層に組込まれ、
外層の内部強度を増し、また層間の結合を改良するよう
作用する。基層はクラフトパルプからなり、原生軟木か
堅木パルプか又はその混合のいずれか或いは１００％ま
での再生古段ボール容器を含んでよい。

【００１５】基層は典型的クラフト処理により製造され
、その木材テップはリグニン及びヘミセルロースを溶解
するよう約２０乃至６０分の期間水酸化ナトリウムとハ
イドロサルファイト（従来のクラフト白液）を追加して
略１７０℃の温度で蒸解される。蒸解の後、パルプは洗
浄され、処理薬品を９８％まで除去するよう作用する。 パルプは、約４％の固体含量まで水で希釈され、硫酸や
みょうばんで処理され、約６．０乃至８．０の範囲のペ
ーハ（ｐＨ）を得る。このｐＨは典型的クラフト厚紙処
理で通常用いられるより大きい。厚紙は典型的に約４．
０乃至５．０のｐＨを有するパルプで製造される。 より大きいｐＨの使用は下記に説明する如く本発明の厚
紙を製造するのに重要な要因である。

【００１６】白オフィス廃紙は一般的に乾式複写紙、レ
ーザ印刷紙、白色帳簿、コンピュータ出力紙等のような
紙材を含む。ある例では、雑誌ストック又は新聞紙のよ
うな他のタイプの古紙を白オフィス廃紙から完全に分離
することは実質上不可能である。従って、明細書及び請
求の範囲で用いられる用語「白オフィス廃紙」は少量の
他のタイプの古紙を含む白オフィス廃紙を含むことを意
味する。

【００１７】白オフィス廃紙は粘土又は炭酸カルシウム
のような約８％乃至９重量％の充填材を通常含む。過去
において、粘土は主な充填材だったが、より最近では、
紙の大部分は充填材としての炭酸カルシウムを含む。更
に、白オフィス廃紙は、インパクト印刷で用いられるイ
ンク及び乾式複写又はレーザプリントで用いられるトナ
ーを含む。乾式複写及びレーザプリントの使用の増加に
より白オフィス廃紙のトナーの割合は通常インクの量よ
り実質的に大きい。

【００１８】白オフィス廃紙のパルプ化は水及び水酸化
ナトリウムのような化学分散剤で廃紙を混合することで
なされる。混合は一般的に１０％乃至２０重量％の範囲
の固体含量を有し、紙を個々の繊維に破壊するよう剪断
タイプの攪拌及びインク及びトナーの遊離がなされ、こ
れによりトナーは約３００ミクロンより小さい平均粒子
寸法を有する。約１０乃至３０分の攪拌の後、混合物は
攪拌容器から吸出され、非繊維汚染物を除去するよう設
計された一連の振い分け段階を受ける。非繊維汚染物は
紙クリップ又はホッチキス、輪ゴム、溶融バインダー等
のような小さい物の形をとりうる。

【００１９】厚紙は従来の製紙機械の成形部のクラフト
及び白オフィス廃パルプから製造される。約０．３％乃
至１．２％固体の濃度で、及び６．０乃至８．０のｐＨ
でのクラフトパルプは基層を提供するよう製紙機械の形
成部の形成ワイヤにヘッドボックスを介して供給される
。水は、基層が約６％乃至８重量％の範囲での固体含量
を有するまで重力と機械的に誘起された真空の両方で基
層から除去される。約０．３％乃至０．８％の固体の濃
度を有し、約６．０乃至８．０のｐＨでの白オフィス廃
パルプストックは、従来方法での製紙機械のプレス部及
び乾燥部を通過する複合厚紙構造を提供するよう第１の
ヘッドボックスの下流に位置する第２のヘッドボックス
を通ってクラフト基層に供給される。形成部において、
水はクラフト基層から下方に抽出され、上側多孔構造物
の使用で上層から上他に抽出された水から分離される。 両層から抽出された水は循環され、クラフトパルプスト
ック及び白オフィス廃ストックの追加量用希釈水として
夫々用いられる。

【００２０】前述の如く、蒸解又は加水分解スターチの
ような乾燥強度添加物は、外層及び望ましくは厚紙の両
層に組込まれる。スターチは元の場所で蒸解され、予め
蒸解されるよりむしろパルプストックに供給されるよう
蒸解されるのを意味することが重要である。元の場所の
蒸解は、加熱し、スターチを加水分解し、加水分解スタ
ーチを処理蒸気に放出する蒸気噴射器で達成されうる。 「ジェットクッカー」の商品名でナショナルスターチ社
で供給されるような蒸気噴射器はこの目的に利用されう
る。

【００２１】のりは、望ましくはナショナルスターチ社
による商品名「ＣＡＴＯ２２５」で販売されるような両
性ロウ値コーンタイプである。これは９９％のアミロペ
クチンのスターチである。スターチは乾燥パルプのトン
あたり略１６ｋｇの割合で与えられる。加水分解スター
チは希釈水に供給することで古白オフィス廃パルプスト
ックに導入され、クラフトパルプストック用希釈水に加
えられうる。前述の如く、白オフィス廃紙水層から抽出
された水は、基層から抽出された水とは別に維持され、
循環され、白オフィス廃パルプストックの追加量を形成
するよう希釈水として用いられる。２つの層から抽出さ
れた水を分解するが、結合しないので、上層から抽出さ
れた水は基層の暗色抽出水と混入されない。

【００２２】スターチは本発明の重要な機能を果たす。 前述の如く、白オフィス廃紙はその真の特性により比較
的に短かい繊維を有し、従って比較的に低い剪断強さを
有する。更に、白オフィス廃紙はある割合の混入物及び
その物理特性を損ねる充填材を含む。これらの特徴によ
り白オフィス廃紙は厚紙のような高強度を有する必要の
ある製品に使用されるのに受け入れられない。しかし、
スターチは、外層の内部強度の実質的増加を与え、層間
の結合を改良し、従って、白オフィス廃紙を厚紙の許容
できる成分となりうるようにする。

【００２３】クラフトパルプストック及び白オフィス廃
パルプストックの両方のｐＨを６．０乃至８．０の範囲
に、望ましくは、６．８乃至７．８の範囲に維持するこ
とも重要である。このｐＨは典型的厚紙処理で通常用い
られるよりかなり高い。高いｐＨは、白オフィス廃パル
プストックがある割合の炭酸カルシウムを含むので重要
であり、低ｐＨで、炭酸カルシウムは製紙機械にて沈澱
しうる硫酸を形成するよう酸性成分と反応し、製紙作業
に悪影響を及ぼす。

【００２４】スターチに加えて、商品名「ハーコン　　
ユービーケィ　　ツー」で販売されるアルキルケテンダ
イマーのような中性又はアルカリ性内部サイジング材料
はトン当たり約１ｋｇ乃至１０ｋｇの量の乾燥パルプに
白オフィス廃パルプストックに加えられうる。材料は乾
燥厚紙の上層をより疎水性にするよう６．０乃至８．０
の高ｐＨのパルプで効果的であり、これにより使用中水
の吸収がより少なくなる傾向を有する。

【００２５】外部サイズ被覆は、層がほぼ乾燥された時
外層の外面に適切なサイズプレスにより用いられうる。 外部サイズは商品名「ペンフォード　　２２０」でペン
フォード　　プロダクト社により販売されるようなエチ
ル化コーンスターチである。ドライエンドのスターチは
９％固体で１０００乃至１５００ｃｐｓの粘度を有し、
一般的に厚紙のトン当たり１ｋｇ乃至１．２５ｋｇの割
合で用いられる。サイズ被覆は塵を防ぎ、厚紙に平滑性
を与え、改良された印刷面を提供する。

【００２６】白オフィス廃パルプストックのトナーの存
在により、厚紙の外層は約３００ミクロンまでの粒子サ
イズを有する微細な暗色又は黒の分散した微少斑点を含
む。外層は６０乃至７５の光電圧の範囲の輝度及び２０
０乃至３５０シェフィールドの平滑性を有する。茶色で
ある厚紙の底面は１５乃至３０の光電圧の輝度を有する
。加えて、厚紙は、２．５ｋｐａ・ｍ２　／ｇ乃至５．
０ｋｐａ・ｍ２　／ｇの範囲のマリン（Ｍｕｌｌｅｎ）
破壊強度、１．５乃至７．０ＫＮ／ｍのＣＤ　　ＳＴＲ
Ｉ及び１００乃至４４０ｇｍｓ／ｍ２　の重量化を有す
る。ＴＡＰＰＩテスト手順Ｔ．４３５０ｍ−８８で決め
られる如く、厚紙はｐＨは６．０乃至８．０の範囲にあ
る。

【００２７】本発明の変形例として、白オフィス廃パル
プストックは、トナー粒子が最終製品で殆ど見えないよ
うトナー粒子の粒子サイズを減少するよう高温剪断作用
を受けうる。ふるい分けに続いて、白オフィス廃パルプ
ストックは、パルプストックに約１２％乃至３０％重量
の濃度を与えるよう脱水される。半固体ケークは８０℃
乃至１２０℃の範囲の温度に加熱され、精製機の強い機
械的コンディショニングを受ける。精製機は、繊維及び
混入物に剪断作用を与える逆回転ディスクを有する従来
タイプである。精製は、トナー、粘土及び炭酸カルシウ
ムのような残留混入物のサイズを減少し、５０ミクロン
より少ない平均粒子寸法を与えることに役立つ。加えて
、高温剪断は、繊維をこすり繊維両領域を増し、結合ポ
テンシャルを増す作用もする。

【００２８】トナーの粒子寸法を減少することによって
トナー粒子は最終製品の黒微小斑点は肉眼では目視され
えない。トナー粒子の粒子寸法の減少は厚紙の外層の明
るさにわずかな減少を与えるだけである。剪断作用は、
粘土及び炭酸カルシウムの粒子寸法を減少するばかりで
なく、この粒子寸法減少は最終厚紙製品に目に見える効
果は与えない。

【００２９】高粘度、即ち１２％乃至３０％の固体での
白オフィス廃パルプストックの精製は繊維の引張強度を
増すが、剪断強さ又は低濃度パルプ、即ち２％乃至３％
の固体が精製作用を受ける状態で生じる如く、パルプ濾
水度に悪影響を与えない。外層の明るさを更に高める為
、高温剪断作用で破壊されたトナーの粒子のある割合は
、必要なら起泡分離又は洗浄のような従来技術により白
オフィス廃パルプストックから除去されうる。

【００３０】本発明により、高強度紙製品の成分として
通常用いられない白オフィス廃紙は厚紙の成分として組
込まれうる。従って、本発明は生態学に実質的に有益な
影響を有する。トナー、インク又は充填材のような混入
物が白オフィス廃パルプストックに望ましく維持される
ので、これらの混入物の廃棄の問題が除去される。本発
明は、改良された輝度を有し、クラフト基層用１５乃至
３０の光電圧の明るさに比べられる如く６０乃至７５の
光電圧の範囲の明るさを有する厚紙用外層を提供する。 明るさが改良されることにより、グラフィック表示が良
く色解像度が改良され、これは、バーコードのような読
取情報が段ボール箱に印刷される状態では極めて重要で
ある。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　セルロース系繊維の基層と、基層に結
   合され、再生白オフィス廃紙からなり無機充填材及びト
   ナーを含む外層と、外層に含浸された乾燥強度添加物と
   からなり、該トナーは該外層の可視できる暗色粒子とし
   て分散され、３００ミクロンより小さい平均粒子サイズ
   を有する多層厚紙製品。
2. 【請求項２】　　該乾燥強度添加物は加水分解されたコ
   ーンスターチからなる請求項１記載の製品。
3. 【請求項３】　　該コーンスターチは乾燥重量で該白オ
   フィス廃紙のトン当たり７．５乃至１７．５ｋｇの量で
   ある請求項１記載の製品。
4. 【請求項４】　　該製品は、６．０乃至８．０の範囲の
   ｐＨを有し、該外層に組込まれたアルカリ性内部サイジ
   ング剤を含む請求項１記載の製品。
5. 【請求項５】　　該内部でサイジング剤はアルキルケテ
   ンダイマーからなる請求項４記載の製品。
6. 【請求項６】　　該無機充填材は炭酸カルシウム及び粘
   土からなる群から選択される請求項１記載の厚紙。
7. 【請求項７】　　該充填材は該廃紙の約８乃至９重量％
   の量である請求項１記載の厚紙。
8. 【請求項８】　　該外層は、６０乃至７５の光電圧の範
   囲の輝度及び２００乃至３５０のシェフィールドの範囲
   の平滑性を有し、２．５ｋｐａ・ｍ２　／ｇ乃至５．０
   ｋｐａ・ｍ２　／ｇのマリン（Ｍｕｌｌｅｎ）破壊強度
   を有する請求項１記載の厚紙。
9. 【請求項９】　　クラフトパルプストックを形成し、無
   機充填材及びトナーを含む再生白オフィス廃紙からなる
   第２のパルプストックを形成し、該第２のパルプストッ
   クの固体含量を１２％の固体より大きい値に調整し、そ
   の後繊維をすり、該トナー及び充填材の粒子サイズを減
   じ、該第２のパルプストックの該トナー及び充填材を分
   散するよう該第２のパルプストックに剪断作用を与え、
   外層として分散トナー及び充填材を含む第２のパルプス
   トックを複合構造を形成するよう該クラフトパルプスト
   ックの基層に印加し、該外層の内部乾燥強度を改良する
   よう能力を有することを特徴とする乾燥強度添加物を該
   外層に含浸させる段階からなる厚紙製造の方法。
10. 【請求項１０】　　乾燥強度添加物を含浸する段階は、
    コーンスターチを加水分解し、直ちに加水分解されたコ
    ーンスターチを該外層に導く段階からなる請求項９記載
    の方法。
11. 【請求項１１】　　加水分解されたコーンスターチを該
    外層に導く段階は、乾燥重量に基づいてトン当たり７．
    ５乃至１７．５ｋｇの量の該白オフィス廃紙にコーンス
    ターチを加える段階からなる請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】　　アルカリ性内部サイジング剤を該第
    ２のパルプストックに追加する段階を含む請求項９記載
    の方法。
13. 【請求項１３】　　該クラフトパルプストック及び該第
    ２のパルプストックのｐＨを６．０乃至８．０の範囲に
    維持する段階を含む請求項９記載の方法。
14. 【請求項１４】　　該第２のパルプストックが該剪断作
    用を受ける時第２のパルプストックを８０℃乃至１２０
    ℃の範囲の温度に加熱する段階を含む請求項９記載の方
    法。
15. 【請求項１５】　　該トナー及び充填材の粒子サイズを
    ５０ミクロンより小さい値に減ずるよう剪断作用を充分
    な期間続ける段階を含む請求項９記載の方法。