JPH11200282A - 低密度紙 - Google Patents

低密度紙

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JPH11200282A
JPH11200282A JP35973297A JP35973297A JPH11200282A JP H11200282 A JPH11200282 A JP H11200282A JP 35973297 A JP35973297 A JP 35973297A JP 35973297 A JP35973297 A JP 35973297A JP H11200282 A JPH11200282 A JP H11200282A
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low
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bacterial cellulose
expandable particles
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JP35973297A
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Nanae Okazaki
七重 岡崎
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】発泡性粒子の歩留まりを向上させ、且つ紙強度
を保ち、抄紙した、環境にやさしい低密度紙およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】木材パルプを主成分とする低密度紙におい
て、バクテリアセルロースおよび発泡性粒子を含有し、
且つ密度が0.15〜0.55g/cm3であることを
特徴とする低密度紙。また、バクテリアセルロースと発
泡性粒子とをカチオン性化合物と混合撹拌して得た水性
分散液を用いてなることを特徴とする製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バクテリアセルロ
ースと発泡性粒子を用いて抄紙した低密度紙に関するも
のであり、発泡性粒子の歩留まりを向上させ、且つ紙強
度を保ち、抄紙した環境にやさしい低密度紙に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、低密度紙は、クッション性、断熱
性、液体吸収性に優れており、自然分解が可能なことか
ら、発泡性樹脂シートの代替品として断熱材、保温剤な
どに、またそのクッション性、断熱性を利用して感熱記
録紙用原紙等の各種塗工用原紙としても利用価値が高い
ことが知られている。さらに、印刷用紙や情報用紙とし
て使用する場合にしても、印刷機やプリンターなどの自
動化に伴って、機械に紙を供給する際の走行性の向上が
求められており、機械や装置に合った厚さや剛度が必要
な事から、低密度紙は有用である。また、最近では、木
材資源保護の観点から、坪量を抑える必要性があること
からも低密度な紙の供給が望まれている。
【0003】前述の低密度な紙を得る手法としては、叩
解の程度を減少させる、あるいはプレス線圧を軽くする
といった機械的な手法が先ず用いられる。しかし、この
方法では、プレスロールへの汚れの発生、平滑性の低下
などの問題が生じるうえ、十分に低密度な紙を得るには
限界があった。
【0004】そこで、低密度な紙を得るために、パルプ
に、より低密度な粒子を混抄する方法が採られた。例え
ば、特公昭52−39924号公報においては、かさ比
重0.12g/cm3のシラスバルーンを内部添加するこ
とで、比容積1.3〜2.2cm3/g(密度0.77〜
0.45g/cm3)の嵩高紙を得ている。しかし、比重
の低いシラスバルーンは、添加時に水に浮き抄紙しにく
い上、添加量の多い割に密度低下は小さく、密度の低下
と同時に紙強度も低下してしまう傾向がある。
【0005】一方、熱発泡性粒子をパルプと混抄する方
法は、抄紙マシンの熱ロール上で粒子を発泡させること
で低密度紙とするため、有効であることが知られてい
る。
【0006】特開平5−339898号公報には、パル
プ100部に発泡性粒子1〜40部を配合し、加熱発泡
前の紙の水分を65〜72重量%にすることで、嵩高な
発泡体粒子を含有する低密度紙を得る製造方法が提案さ
れている。この方法では、パルプ繊維間の結合が弱い状
態で発泡を行うため、十分な発泡が可能である。しか
し、パルプ繊維同士の結合が弱いために紙強度の低下が
免れない。また、多量に添加した発泡性粒子は、紙中に
留まり難く、白水を汚す点でも問題がある。
【0007】また、特開平8−226097号公報に
は、パルプを主剤とした製紙用原料に、発泡性マイクロ
カプセルを配合して抄紙した紙匹に、ゴムラテックス及
びまたは合成樹脂エマルションからなる含浸液を湿式含
浸し、次いで加熱することによって発泡性マイクロカプ
セルを発泡させる低密度紙の製造方法が開示されてい
る。この場合、ラテックスを含浸していることから、紙
強度はある程度保たれるが、前述の例と同様に発泡性マ
イクロカプセルは紙中に留まり難い。また、ラテックス
を多く使用する点では環境への配慮に欠ける上、湿式含
浸法のために紙層内部まではマイクロカプセルが侵入し
難く、発泡が不均一になりやすいという問題がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、発泡性粒
子を用いて低密度紙を製造する際、発泡性粒子の歩留ま
りを向上させ、かつ紙強度を保ち抄紙した、環境にやさ
しい低密度紙を得ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前述の問題
を解決するために鋭意検討を進めた結果、パルプスラリ
ーに、発泡性粒子およびバクテリアセルロースを混合し
て抄紙し、乾燥工程の熱により発泡性粒子を加熱発泡さ
せることにより、本発明の目的とする問題点を解決でき
ることを見いだした。
【0010】即ち、本発明の低密度紙は、木材パルプを
主成分とする低密度紙において、バクテリアセルロース
および発泡性粒子を含有し、かつ密度0.15〜0.5
5g/cm3であることを特徴とする低密度紙である。
【0011】好ましくは、パルプに対してバクテリアセ
ルロースが、0.5〜10重量%添加されていることを
特徴とする低密度紙である。
【0012】また、バクテリアセルロース(A)と発泡
性粒子(B)の重量比 (A :B)としては、1:2〜
3であることが好ましい。
【0013】本発明の低密度紙の製造方法は、バクテリ
アセルロースおよび発泡性粒子をカチオン性化合物の存
在下混合撹拌して得た水性分散液をパルプスラリー中に
添加し、抄紙することを特徴とする低密度紙の製造方法
である。
【0014】本発明の低密度紙の製造方法において、カ
チオン性化合物としては、カチオン化澱粉、合成高分
子、あるいはアルミニウム塩から選ばれる一種であるこ
とが好ましい。
【0015】カチオン性化合物の中でも、アルミニウム
塩が好ましく用いられる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の低密度紙は、密度が0.
55g/cm3以下のものであり、木材パルプ、バクテリ
アセルロースおよび発泡性粒子から構成される。バクテ
リアセルロースを有するために発泡性粒子の歩留まりが
良好で、かつ紙強度を保っていることから、密度に応じ
て、印刷用紙から断熱材、クッション剤と様々な用途に
利用できるものである。
【0017】以下、本発明の低密度紙について、詳細に
説明する。
【0018】本発明において、発泡性粒子とバクテリア
セルロースとを木材パルプに配合し、抄紙することで、
低密度、かつ機械的強度の高い低密度紙が得られる理由
としては、下記のことが考えられる。
【0019】本発明に使用するバクテリアセルロースと
は、幅0.1μm以下にフィブリル化しており、繊維同
士の接触面積が大きく、微細な繊維の絡み合いにより繊
維同士は強く相互作用する特性を有する。
【0020】パルプスラリーに発泡性粒子を添加して抄
紙した場合、発泡性粒子が熱によって発泡すると、繊維
同士の距離が離れたり接触面積が減少することで、繊維
同士の結びつきは弱くなり、その結果、紙強度の低下を
招く。
【0021】一方、発泡性粒子の配合されたパルプスラ
リー中にバクテリアセルロースを添加して配合した場
合、繊維同士の結合力が減ずることを補って、低密度化
による紙力低下を防ぐことが可能であると考えられる。
【0022】さらに、バクテリアセルロースは、填料歩
留まりの向上剤として有効であることが公知である。填
料の多くはアニオン性であり、粒径は約0.2〜10μ
mである。発泡性粒子もまた、粒径は5〜30μmであ
り、強くアニオン性に帯電している。このことから、発
泡性粒子も、填料と同様に、バクテリアセルロースの添
加によって歩留まりが向上するものと考えられる。
【0023】本発明のバクテリアセルロースとは、微生
物により生産された、セルロース、セルロースを主鎖と
したヘテロ多糖、β−1,3、β−1,2等の、グルカ
ン、のいずれかあるいはそれらの混合物であり、機械的
剪断力により水中に分散あるいは離解して用いる。な
お、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6炭
糖、5炭糖及び有機酸等である。
【0024】バクテリアセルロースを生産する微生物は
とくに限定されないが、アセトバクター・アセチサブス
ピーシス。キシリナム(Acetobactor acetisubspxylinu
m)ATCC10821或いは同パストウリアン・ベントリ
クリ(Sarcina ventriculi)、バクテリウム・キシロイ
デス(Bacterium xyloides)、シュードモナス属細菌、
アグロバク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。なお、培養方
法としては、静置培養、通気撹はん培養のいずれを使用
してもかまわない。
【0025】填料歩留まりを向上させるためには、バク
テリアセルロースはさらに離解処理を行うことが望まし
いことが知られており、発泡性粒子の歩留まりを向上さ
せる場合も同様に、バクテリアセルロースは離解処理を
行うことが望ましい。
【0026】本発明に使用する発泡性粒子は、樹脂粒子
中に低沸点溶剤を内包したもので、70〜150℃の比
較的低温度で直径が3〜5倍、体積で30〜120倍に
膨張する平均粒径が5〜30μmの粒子である。樹脂と
しては、通常、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、ア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の共重合体
から成る熱可塑性樹脂が使用され、低沸点溶剤として
は、通常、イソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキ
サン、低沸点ハロゲン化炭化水素等の低沸点溶剤を使用
する。発泡性マイクロカプセルの製法は、従来の公知の
方法がいずれも使用できる。
【0027】発泡性粒子は、外殻を形成する樹脂の軟化
点以上に加熱されると樹脂が軟化し始め、同時に封入さ
れてある低沸点溶剤が気化して蒸気圧が上昇し、その結
果、樹脂が押し広げられて膨張し、独立気泡を形成す
る。これにより、優れた断熱性とクッション性を得るこ
とができる。
【0028】これら発泡性粒子としては、松本油脂製薬
株式会社製造の「マツモトマイクロスフェアF−3
0」、「同F−30GS」、「同F−20D」、「同F
−50D」や、日本フィライト株式会社販売の「エクス
パンセルWU」、「同DU」等が知られているが、本発
明に使用する発泡性粒子はこれらに限定されるものでは
ない。
【0029】本発明で用いられる木材パルプについて
は、特に制限はなく、通常の製紙で使用されるものはど
れでも使用することができる。例えば、針葉樹晒クラフ
トパルプ(NBKP)、広葉樹晒クラフトパルプ(LB
KP)、針葉樹晒サルファイトパルプ(NBSP)等の
木材パルプ、古紙パルプ、麻や綿等の非木材天然パル
プ、ポリエチレン、ポリプロピレン等を原料とした合成
パルプ等を挙げることができ、これらを組み合わせて使
用する。
【0030】本発明に使用される填料としては、軽質炭
酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレー、
二酸化チタン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化
アルミニウム、活性白土、合成シリケート、カオリン、
焼成カオリン、プラスチック顔料等が挙げられる。
【0031】バクテリアセルロースの配合量は、木材パ
ルプに対して0.5〜10重量%、好ましくは1〜6重
量%である。ここで、0.5重量%以下では、十分な歩
留まり向上及び強度保持の効果は得られず、また、10
重量%以上では、効果が頭打ちとなる上、濾水性が著し
く低下するため適当ではない。
【0032】バクテリアセルロース(A)と発泡性粒子
(B)の重量比(A:B)は、良好な低密度紙を得るた
めには、1:2〜3とすることが望ましい。
【0033】パルプスラリー中には、この他に、本発明
の所望の効果を損なわない範囲で、従来から使用されて
いる各種の抄紙用内添助剤が必要に応じて適宜選択して
使用される。例えば、サイズ剤、各種澱粉、填料、歩留
まり向上剤、紙力増強剤の内の1種あるいは2種以上が
適宜組み合わされて使用される。なお、染料、pH調節
剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロ
ール剤等の抄紙用内添助剤を目的に応じて適宜添加する
ことも可能である。
【0034】バクテリアセルロースは、繊維自体が非常
に細いことから、発泡性粒子を物理的に吸着するが、繊
維表面はアニオン性を帯びており、発泡性粒子も同様に
アニオン性である。従って、両者の親和性を高めるため
に、カチオン性化合物によって、あらかじめ、バクテリ
アセルロースにカチオン性を付与し混合撹拌し、得られ
た水性分散液をパルプスラリーに添加することすること
で、発泡性粒子の歩留まりはさらに向上する。
【0035】カチオン性化合物としては、カチオン化澱
粉や、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリ
アミン、エピクロルヒドリン、ホルマリン樹脂などのカ
チオン性ポリマー、あるいは硫酸アルミニウム、塩化ア
ルミニウム、水硫酸アルミニウムチタニウムなどのアル
ミニウム塩があげられる。
【0036】カチオン性添加剤に凝集能の高いものを使
用した場合、バクテリアセルロースの強いフロックを形
成し、抄紙後の低密度紙の地合を悪化せしめることか
ら、凝集能の低い、比較的分子量の低いものが好まし
い。中でも、硫酸アルミニウムが好ましく用いられる。
【0037】本発明の抄紙方法において、抄紙機は、長
網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、コンビネーション抄
紙機、丸網抄紙機、ヤンキー抄紙機等製紙業界で公知の
抄紙機を適宜使用できる。
【0038】本発明による低密度紙の用途としては、特
に限定されず、従来公知の用途、例えば、筆記用紙、印
刷用紙、感圧記録用紙、感熱記録用紙、インクジェット
記録用紙、PPC用紙、包装用紙、写真支持体用原紙、
化粧紙、段ボール紙、石膏ボード用原紙、各種加工用原
紙などの各種用途において好適に使用できる。
【0039】
【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定され
るものではない。なお、実施例および比較例において、
%および部はすべて重量基準である。
【0040】実施例1 まず、以下の配合に従って、パルプスラリーを調製し
た。 〈配合〉 広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP) 80部 針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP) 20部 (併せて100重量部を ろ水度450mlに叩解した) バクテリアセルロース 0.3部 発泡性粒子(エクスパンセルDU-20;日本フィライト株式会社) 5部 炭酸カルシウム(TP−121;奥多摩工業株式会社製) 12部 カチオン化タヒ゜オカ澱粉(ネオタック40T;日本食品加工株式会社製) 1部 アルキルケテンタ゛イマーサイス゛剤(SPK−903、荒川化学社製) 0.15部
【0041】このパルプスラリーを用いて、実施例1の
低密度紙を抄幅1200mm、抄速150m/minで
長網抄紙機を使って、乾燥工程の熱により発泡性粒子を
加熱発泡させることにより、坪量75g/m2の低密度
紙を抄造した。
【0042】実施例2 実施例1の配合において、パルプスラリー中のバクテリ
アセルロースの量を0.5%とした他は、実施例1と同
様にして、実施例2の低密度紙を抄造した。
【0043】実施例3 実施例1の配合において、パルプスラリー中のバクテリ
アセルロースの量を1%とした他は、実施例1と同様に
して、実施例3の低密度紙を抄造した。
【0044】実施例4 実施例1の配合において、パルプスラリー中のバクテリ
アセルロースの量を5%とした他は、実施例1と同様に
して、実施例4の低密度紙を抄造した。
【0045】実施例5 実施例1の配合において、パルプスラリー中のバクテリ
アセルロースの量を10%とした他は、実施例1と同様
にして、実施例5の低密度紙を抄造した。
【0046】実施例6 実施例1の配合において、パルプスラリー中のバクテリ
アセルロースの量を15%とした他は、実施例1と同様
にして、実施例6の低密度紙を抄造した。
【0047】実施例7 実施例3の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を1.5%とした他は、実施例3と同様にして、実
施例7の低密度紙を抄造した。
【0048】実施例8 実施例3の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を2%とした他は、実施例3と同様にして実施例
8の低密度紙を抄造した。
【0049】実施例9 実施例5の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を30%とした他は、実施例5と同様にして実施
例9の低密度紙を抄造した。
【0050】実施例10 実施例5の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を33%とした他は、実施例5と同様にして、実
施例10の低密度紙を抄造した。
【0051】比較例1 実施例3で用いた紙料からバクテリアセルロースを除い
た以外は実施例3に従い、比較例1の低密度紙を抄造し
た。低密度紙の坪量は、76 g/m2であった。
【0052】比較例2 実施例3で用いた紙料から発泡性粒子を除いた以外は実
施例3に従い、比較例2の紙を抄造した。低密度紙の坪
量は、79 g/m2であった。
【0053】実施例1〜10および比較例1〜2で得た
低密度紙について、以下の評価を行い、その結果を表1
に示す。なお、評価は以下の方法に従った。
【0054】<坪量>坪量は、JIS P-8124に従っ
て測定した。単位は、g/m2である。
【0055】<厚さ>厚さは、JIS P-8118に従っ
て測定した。単位は、μmである。
【0056】<破裂強度>破裂強度はJIS P-8112
に従って測定した。単位は、kgf/cm2である。
【0057】<内部結合強度>内部結合強度は、J.TA
PPI 紙パルプ試験方法 No18.77に従って測定
した。単位はgcm/cm2である。
【0058】<引張強度>引張強度は、JIS P-811
3に従って測定した。単位はkgf/15mmである。
【0059】<白水濁度>白水濁度は、長網抄紙機にて抄
造時の網下白水を採取したものをガラス製メスシリンダ
ーに入れ、目視で評価したものである。評価基準は、非
常に濁っている場合を×、濁っているが許容範囲内であ
る場合を△、ほとんど濁りのない場合を○とした。白水
濁度が少ないほど、填料および発泡性粒子の低密度紙へ
の歩留まりが高いことを示す。
【0060】
【表1】
【0061】表1において明らかなように発泡性粒子を
配合することによって得られた密度0.15〜0.55
g/m3の低密度紙は、バクテリアセルロースを配合す
る事によって、破裂強度、内部結合強度、引張り強度の
高い低密度紙となる。またバクテリアセルロースの歩留
まり効果により填料歩留まりおよび発泡性粒子の歩留ま
りが高いため、白水濁度が低下する。
【0062】実施例1〜6から明らかなように、バクテ
リアセルロースの添加率の下限は0.5%であり、これ
より少ないと低密度紙の破裂強度、内部結合強度、引張
り強度は密度の低下に伴い低下し、白水中への填料およ
び発泡性粒子の脱落も増加する。
【0063】また、バクテリアセルロースの添加率の上
限は10%であり、10%を越えると、バクテリアセル
ロースの強い結合力により、発泡性粒子の十分な発泡が
妨げられ、発泡性粒子の添加率に見合った低密度紙を得
ることができない。また、ろ水度の低下が著しく、抄速
の低下、乾燥負荷の増大の問題が生じ経済的ではない。
【0064】さらに、バクテリアセルロースの添加率と
粒子の歩留まりの向上、紙強度、抄速、乾燥負荷のバラ
ンスがもっとも良いのは、バクテリアセルロースの添加
率が1〜6%の低密度紙である。
【0065】実施例7〜10を比較すると明らかなよう
に、バクテリアセルロース(A)と発泡性粒子(B)と
の配合比率(A:B)は、1:2〜3であることが望ま
しい。実施例10のようにバクテリセルロースが1:2
より多いと、効果は頭打ちとなる上、バクテリアセルロ
ースの強い結合力により、発泡性粒子の十分な発泡の妨
げとなってしまう。また実施例10のようにバクテリア
セルロースが1:3より少ないと、白水濁度からわかる
ように填料および発泡性粒子の歩留まりは低く、紙強度
も低い。
【0066】一方、比較例1においては、バクテリアセ
ルロースが添加されていないことから、発泡性粒子の歩
留まりが悪く白水が濁っている上、破裂強度、内部結合
強度、引張強度は、通常の使用に支障をきたすレベルと
なっている。
【0067】比較例2においては、バクテリアセルロー
スの添加により、十分な強度が紙得られているが、発泡
性粒子を添加していないことから低密度紙ではない。
【0068】実施例11 実施例2の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を4%とし、カチオン性ポリアクリルアミドの存
在下バクテリアセルロースおよび発泡性粒子を混合撹拌
して得たスラリーをパルプスラリーに添加した後、実施
例2と同様にして低密度紙を抄造した。
【0069】実施例12 実施例2の配合において、パルプスラリー中の発泡性粒
子の量を4%とし、硫酸アルミニウムの存在下バクテリ
アセルロースおよび発泡性粒子を混合撹拌して得たスラ
リーをパルプスラリーに添加した後、実施例2と同様に
して低密度紙を抄造した。
【0070】実施例11および12で得た低密度紙につ
いて、上記評価方法により評価し、その結果を下記表2
に示した。
【0071】
【表2】
【0072】実施例11より明らかなように、カチオン
性ポリアクリルアミドの存在下バクテリアセルロースお
よび発泡性粒子を混合撹拌して得たスラリーをパルプス
ラリーに添加することで、バクテリアセルロースおよび
発泡性粒子ともに、パルプへの歩留まりがさらに向上す
るため白水濁度は良化し、効率的に低密度紙の抄造が可
能となることがわかる。また発泡性粒子の歩留まりが高
いことから、発泡性粒子の添加率より予想される以上
に、厚さは増し、より低密度な紙が得られる。
【0073】実施例12より明らかなように、カチオン
性化合物の中でも、硫酸アルミニウムは効果が高く、よ
り効率的に発泡性粒子が低密度紙に定着する。また、硫
酸アルミニウムは、ポリマーのように分子量が大きくな
いので、抄造後の低密度紙の地合に及ぼす影響が小さい
ため、カチオン性化合物の中でも望ましく用いられる。
【0074】
【発明の効果】本発明によれば、バクテリアセルロース
と発泡性粒子を含有、あるいはカチオン性のポリマーも
しくはオリゴマーの存在下バクテリアセルロースと発泡
性粒子をパルプスラリーに添加することによって抄造し
た低密度紙は、低密度でありながら破裂強度、引っ張り
強度、内部結合強度の高い低密度紙である。また、抄造
時の填料および発泡性粒子の歩留まりが高く、効率良く
しかも経済的に低密度紙が得られ、印刷用紙、PPC用
紙、感熱記録用紙をはじめ様々な用途において好適に使
用できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 木材パルプを主成分とする低密度紙にお
    いて、バクテリアセルロースおよび発泡性粒子を含有
    し、かつ密度が0.15〜0.55g/cm3であること
    を特徴とする低密度紙。
  2. 【請求項2】 木材パルプに対してバクテリアセルロー
    スが、0.5〜10重量%混合されていることを特徴と
    する請求項1記載の低密度紙。
  3. 【請求項3】 バクテリアセルロース(A)と発泡性粒
    子(B)の重量比(A:B)が、1:2〜3であること
    を特徴とする請求項1または2記載の低密度紙。
  4. 【請求項4】 低密度紙の製造方法において、バクテリ
    アセルロースおよび発泡性粒子をカチオン性化合物の存
    在下混合撹拌して得た水性分散液をパルプスラリー中に
    添加し、抄紙することを特徴とする低密度紙の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 カチオン性化合物が、カチオン化澱粉、
    合成高分子、アルミニウム塩から選ばれる一種であるこ
    とを特徴とする請求項4記載の低密度紙。
  6. 【請求項6】 アルミニウム塩が硫酸アルミニウムであ
    ることを特徴とする、請求項5に記載の低密度紙。
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