JPH07229082A

JPH07229082A - 板紙

Info

Publication number: JPH07229082A
Application number: JP13710993A
Authority: JP
Inventors: Hisao Ishikawa; 久夫石川; Seiichi Ide; 成一井出; Chitose Kawamata; 千登勢河又
Original assignee: New Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】高い剛度を有し、かつ良好な層間強度、表面
強度が強い板紙を提供する。【構成】パルプを主原料とする湿紙の紙層を２層以上
合わせて製造する板紙において、前記パルプ中に、JAPA
N TAPPI No.26-78により規定される保水値が 210％〜55
0%で、かつ平均繊維長が 0.01〜0.4mm の微細繊維状セ
ルロース物質を0.5〜20 重量％配合したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は板紙に関し、更に詳しく
は、高い剛度、かつ優れた層間強度、表面強度を有し紙
粉の発生の少ない板紙に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】板紙に要求される重要な品質として、剛
度（腰の強さ）が要求され、また作業性の面から層間強
度、表面強度が強く紙粉の発生の少ないことが挙げられ
る。板紙をシートとして使用される場合は勿論である
が、特に加工されて使用された場合、例えば、箱に加工
し、内容物を充填して積み重ねたときの箱のつぶれや、
粉体などを詰めたときの箱の胴ぶくれに係わる品質であ
る。又、紙粉の発生は、作業性を著しく低下させるもの
である。

【０００３】板紙の剛度を高める方法としては、（１）
紙層の厚さを厚くする、（２）剛度の高いパルプを使用
する、（３）パルプの叩解度を調節する、等の方法があ
るが、これらの方法では剛度の向上に限界があり、表面
性など他の重要品質が悪化するなどの問題を生じること
もある。又、板紙の表面強度を増す方法として、（１）
強度の強い化学パルプの配合量を増やす、（２）紙に澱
粉やポリアクリルアミド等の紙力増強剤を内添あるいは
外添する等がある。しかし、これらの方法では、表面強
度向上に限界があり、又薬品の外添では、新たに薬品を
紙に塗布する装置を必要とする問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の板紙
の上記問題点を解決し、高い剛度を有し、かつ層間強
度、表面強度が強く紙粉の発生の少ない板紙を提供しよ
うとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成すべく、板紙についてパルプに注目して鋭意研
究した結果、本発明に至った。すなわち本発明に係わる
板紙は、パルプを主原料とする湿紙の紙層を２層以上合
わせて製造する板紙において、前記パルプ中に、JAPAN
TAPPI No.26-78により規定される保水値が 210％〜550%
で、かつ平均繊維長が 0.01〜0.4mm の微細繊維状セル
ロース物質を 0.5〜20 重量％配合したことを特徴とす
るものである。

【０００６】本発明のための保水値は、微細繊維状セル
ロース物質の微細化の程度と連動している値であり、微
細化の指標として用いた。本発明のための保水値が 210
％以上の微細繊維状セルロース物質の形態は、例えば振
動型粉砕装置にてセルロース物質から得られたパルプの
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20〜30μｍあるパ
ルプ繊維の一部が破壊され、繊維幅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。また、繊維を走
査電子顕微鏡にて観察すると繊維幅 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。

【０００７】パルプに微細繊維状のセルロース物質を添
加して用いると板紙の剛度、層間強度、表面強度が向上
する。これは微細繊維状セルロース物質の繊維幅が前記
した如く細いことから繊維表面積の増大と繊維間ネット
ワークの形成に寄与し、パルプの繊維間結合を強める働
きしており、この作用により剛度、層間強度、表面強度
が向上するものと推定される。又、湿紙の紙層を合わせ
る際、紙層表面の微細繊維状セルロース物質が結合に大
きく寄与することが推定される。本発明において用いら
れる微細繊維状セルロース物質の長さについては、平均
繊維長0.01〜0.4mmのものの方が前記の効果が大きく、
繊維長が0.4mmを超えて大き過ぎても、又0.01mm未満の
ように小さ過ぎても効果が小さい。これは繊維長の違い
により、繊維間のネツトワークの形成の仕方が異なるこ
とが考えられる。

【０００８】微細繊維状セルロース物質のパルプに対す
る添加割合が 0.5％重量未満では添加の効果は見られ
ず、又20重量％を超えて添加すると、この原料を用いて
抄紙機において抄紙する際にろ水性が悪くなり、ワイヤ
ーからの脱水ができないので塗工紙原紙を抄造すること
が困難になる。一方、微細繊維状セルロース物質の添加
割合は、微細繊維状セルロース物質の有する保水値にも
関係し、同じ添加の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は
550％程度である。

【０００９】古紙パルプはリサイクルの回数がますに従
って劣化し、強度が低下してくることが知られており、
又、劣化に伴いパルプが壊れやすく紙粉となり易いた
め、古紙パルプを多く含む原料を使用すると品質上問題
が大きい。このため古紙パルプの配合量が多く、特に全
原料パルプに対し70％以上配合された場合、微細繊維状
セルロース物質の配合効果は大きい。

【００１０】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
振動型粉砕装置、奈良機械製作所製「マイクロス粉砕装
置」、高圧均質化装置、メディア撹拌式粉砕装置、コロ
イドミル等により処理することにより得られる。

【００１１】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、ボールま
たはロッド間で試料に衝撃、摩擦、剪断等の力を試料に
作用させて粉砕装置である。奈良機械製作所製マイクロ
ス粉砕装置は、粉砕容器とその中で回転する主軸及び主
軸の回転と連動して公転する数本の副軸から構成され、
各副軸にそれぞれ多数のリング状粉砕媒体が付けられ、
公転、自転するリングと粉砕容器壁面の間で試料を処理
する装置である。又、高圧均質化装置は、セルロース繊
維スラリーを少なくとも3000 psiの圧力差で小径オリフ
ィスを高速度で通過させて粉砕する装置である。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。コロイドミルとしては、砥粒を樹脂で固
めた回転する円盤状のグラインダー間で試料を処理する
例えば増幸産業製スーパーマスコロイダーが挙げられ
る。

【００１２】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
である。また、第一段と第二段で種類の違う装置で処理
することも可能である。本発明の微細繊維状セルロース
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、又麻等の非木材パルプ、
コットン等の繊維状セルロース、更にはセルロース微粉
体または粒子類が使用可能である。

【００１３】本発明における抄紙パルプスラリーには、
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。

【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うと脱水が困難となり、水相が試料
上部に残るので、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SALD
-1100型粒度分布測定装置により測定した数値である。
本発明では前記した如き微細繊維状セルロース物質をパ
ルプに添加して用いることにより高い剛度、優れた層間
強度、表面強度を有する板紙を得ることができる。

【００１７】

【実施例】下記実施例によって本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はこれによって制限されるものでは
ない。なお、実施例および比較例中の「％」はすべて
「固形分重量％」である。

【００１８】実施例１〜２及び比較例１〜４フリーネス(c.s.f.) 410mlの段ボール古紙パルプと表１
に示す保水値及び平均繊維長を有する微細繊維状セルロ
ース物質とを表１に示す割合で配合したパルプスラリー
を調製し、次いで、これらのパルプスラリーを JIS P 8
209 に準じ、実験室用角型手抄機を用いて絶乾坪量１０
０ｇ／ｍ² となるよう抄紙し、２枚の湿紙を重ねて絶乾
坪量２００ｇ／ｍ² の一枚の紙として、ウェットプレス
に供した。この時、湿紙をプレスする際にプレス圧を変
化させて同一緊度の板紙を作製した。

【００１９】実施例１〜２及び比較例２〜４で使用した
微細繊維状セルロースは、中央化工機製振動型粉砕装置
（ＭＢ−１型）を用い、径5mmジルコニアビーズ容量200
0ml、1重量％パルプスラリー900mlを粉砕容器（3400m
l）に入れ、回転数、振幅条件及び供試パルプの種類を
変えて湿式粉砕処理して得たものである。

【００２０】本発明で用いた剛度、層間強度及び表面強
度の測定方法は次の通り。（１）剛度の測定方法 JIS P 8125に準じてテーバーこわさ試験機を使用して測
定した。（２）層間強度の測定方法熊谷理機工業製インターナルボンドテスターを用いて測
定した。（３）表面強度の測定方法紙試料の表面にＲＩ印刷試験機（明製作所製）で印刷
し、紙表面10cm² 当りの繊維が剥がれた跡の白点（白抜
け）の個数を測定した。

【００２１】実施例３及び比較例５フリーネス(c.s.f.) 410mlの段ボール古紙パルプ（フリ
ーネス、）とフリーネス(c.s.f.) 470mlの広葉樹漂白パ
ルプ及び表２に示す保水値、平均繊維長を有する微細繊
維状セルロースとを表２に示す割合で配合したパルプス
ラリーを調製し、次いで、これらのパルプスラリーを J
IS P 8209 に準じ、実験室用角型手抄機を用いて絶乾坪
量２００ｇ／ｍ² となるよう抄紙し、２枚の湿紙を重ね
て絶乾坪量４００ｇ／ｍ² の一枚の紙として、ウェット
プレスに供した。この時、湿紙をプレスする際にプレス
圧を変化させて同一緊度の板紙を作製し、板紙の評価を
行った。

【００２２】実施例３で使用した微細繊維状セルロース
は、２重量％のパルプスラリーを奈良機械製作所製 MIC
RO-2型粉砕装置（ジルコニアリング使用）を使用して湿
式粉砕処理して得たものである。

【００２３】実施例４及び比較例６〜７フリーネス(c.s.f.) 360mlの段ボール古紙パルプと表３
に示す保水値及び平均繊維長を有する微細繊維状セルロ
ース物質とを表３に示す割合で配合したパルプスラリー
を調製し、次いで、これらのパルプスラリーを JIS P 8
209 に準じ、実験室用角型手抄機を用いて絶乾坪量１０
０ｇ／ｍ² となるよう抄紙し、２枚の湿紙を重ねて絶乾
坪量２００ｇ／ｍ² の一枚の紙として、ウェットプレス
に供した。この時、湿紙をプレスする際にプレス圧を変
化させて同一緊度の板紙を作製し、板紙の評価を行っ
た。

【００２４】実施例４で使用した微細繊維状セルロース
物質は、セルロース微粉体（日本製紙製ＫＣフロック、
平均径25μｍ、保水値62％）を中央化工機製振動型粉砕
装置（ＭＢ−１型）を用い、径５ｍｍのジルコニアビー
ズ２００ｍｌと４重量％濃度のセルロース微粉体１
０００ｍｌを粉砕容器に入れ、湿式粉砕処理して得たも
のである。

【００２５】比較例８湿式粉砕処理していない未処理のセルロース微粉体（日
本製紙製ＫＣフロック、平均径25μｍ、保水値62％）を
5％、段ボール古紙パルプ（フリーネス、c.s.f360ml）9
5％であること以外実施例４と同様に板紙を作製し、板
紙の評価を行った。表１に実施例１〜２及び比較例１〜
４、表２に実施例３及び比較例５、表３に実施例４及び
比較例６〜８で得られた緊度０．５ｇ／ｃｍ³ における
板紙の剛度、層間強度及び表面強度の値を示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】表１〜表３の結果から明かなように、本発
明の板紙は剛度が高く、層間強度が強く、又表面強度が
強い（実施例１〜４）のに対し、本発明で用いた微細繊
維状セルロース物質を含まない板紙（比較例１、５、
６）及び平均繊維長0.01mm以下または 0.4mm以上の微細
繊維状セルロース物質、保水値210%以下の微細繊維状セ
ルロース物質を配合したものは、紙の剛度、層間強度、
表面強度の向上効果がないか、小さい（比較例２、４、
７）。公知のセルロース微粉体を用いると未配合の板紙
より剛度、層間強度、表面強度がむしろ悪くなる（比較
例６、８）。更に比較例３に示すように本発明で用いた
微細繊維状セルロース物質を多く使用するとろ水性が悪
くなって抄紙が困難であった。

【００３０】これらの結果から、本発明において、平均
繊維長と保水値が前記数値範囲ないにある微細繊維状セ
ルロース物質を所定量配合した板紙を使用することが優
れた剛度、層間強度、表面強度を有する板紙を得る上で
不可欠な要件であることが判る。

【００３１】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く、本発明は、板
紙の原料パルプに特定の微細繊維状セルロース物質を添
加することにより高い剛度で、優れた層間強度を有し、
表面強度が強く紙粉の発生しない板紙が得られ、実用的
に価値の高いものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パルプを主原料とする湿紙の紙層を２層
以上合わせて製造する板紙において、前記パルプ中に、
JAPAN TAPPI No.26-78により規定される保水値が210％
〜550%で、かつ平均繊維長が 0.01〜0.4mm の微細繊維
状セルロース物質を0.5〜20 重量％配合したことを特徴
とする板紙。