図面 (/)

技術 セルロースナノファイバーを含んだ紙とセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造方法

出願人 静岡県大興製紙株式会社
発明者 齊藤将人山口智久佐野浩之
出願日 2019年2月21日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2019-028955
公開日 2020年8月31日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-133058
状態 未査定
技術分野 紙(4) 多糖類及びその誘導体
主要キーワード 湿式微粒化装置 タオルペーパー 湿潤引張強さ 紙層形成 セルロースナノファイバー 化学物質過敏症 古紙処理 湿潤紙力
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月31日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (18)

課題

湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルを可能にするほぐれ性能をも得ることができる紙の製造方法の提供。

解決手段

パルプ3とセルロースナノファイバー17のみからなる紙。パルプにセルロースナノファイバーを含有させ、薬品を一切使用することなく製造するようにした紙。

概要

背景

例えば、タオルペーパーは水分が介在する環境下で使用されるものであり一定の湿潤紙力が要求される。その為、タオルペーパーの製造工程で湿潤紙力増強剤等の複数の薬品が添加されている。

一方、使用済みのタオルペーパーをそのままトイレに流す或いは古紙処理によるリサイクルに回して再利用することが考えられている。その為には水中における一定のほぐれ性能(例えば、トイレットペーパーに要求される程度のほぐれ性能)が必要になる。従来は、添加する湿潤紙力増強剤の量を減らして湿潤紙力をある程度犠牲にすることにより必要なほぐれ性能を得るようにしていた。

関連すると思われる先行技術文献として、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、等がある。

概要

湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルを可能にするほぐれ性能をも得ることができる紙の製造方法の提供。パルプ3とセルロースナノファイバー17のみからなる紙。パルプにセルロースナノファイバーを含有させ、薬品を一切使用することなく製造するようにした紙。

目的

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルを可能にするほぐれ性能をも得ることができるセルロースナノファイバーを含んだ紙とセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

パルプセルロースナノファイバーのみからなることを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項2

請求項1記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜5.0wt%としたことを特徴とする紙。

請求項3

請求項2記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜1.5wt%としたことを特徴とする紙。

請求項4

請求項1〜請求項3の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド粘度計、60rpm、25℃、60sec)を100〜10,000(mPa・s)としたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項5

請求項4セルロースナノファイバーを含む記載の紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を300〜5,000(mPa・s)としたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項6

請求項5記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を1,500〜5,000(mPa・s)としたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項7

請求項1〜請求項6の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは機械解繊又は化学的解繊により得られたものであることを特徴とする紙。

請求項8

請求項7記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは、湿式微粒化装置により微粒化処理されたものであることを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項9

請求項1〜請求項8の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、タオルペーパーとして使用されるものであることを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙。

請求項10

請求項1〜請求項9の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙を製造するセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記パルプに上記セルロースナノファイバーを添加し、薬品を一切使用することなく製造するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項11

請求項10記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーはワイヤーパートによる紙層形成脱水工程の直前に上記パルプに添加されることを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項12

請求項10又は請求項11記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜5.0wt%の範囲で添加するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項13

請求項12記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜1.5wt%の範囲で添加するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項14

請求項10〜請求項13の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が100〜10,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項15

請求項14記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が300〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項16

請求項15記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が1,500〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項17

請求項10〜請求項16の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを機械的解繊又は化学的解繊により得るようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

請求項18

請求項17記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを湿式微粒化装置による微粒化処理により得るようにしたことを特徴とするセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、セルロースナノファイバー(CNF:Cellulose Nano Fiber)を含んだ紙とセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造方法に係り、特に、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことを可能にするほぐれ性能をも得ることができるように工夫したものに関する。

背景技術

0002

例えば、タオルペーパーは水分が介在する環境下で使用されるものであり一定の湿潤紙力が要求される。その為、タオルペーパーの製造工程で湿潤紙力増強剤等の複数の薬品が添加されている。

0003

一方、使用済みのタオルペーパーをそのままトイレに流す或いは古紙処理によるリサイクルに回して再利用することが考えられている。その為には水中における一定のほぐれ性能(例えば、トイレットペーパーに要求される程度のほぐれ性能)が必要になる。従来は、添加する湿潤紙力増強剤の量を減らして湿潤紙力をある程度犠牲にすることにより必要なほぐれ性能を得るようにしていた。

0004

関連すると思われる先行技術文献として、例えば、特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5、特許文献6、等がある。

先行技術

0005

特許第4724254号公報
特開2009−263848号公報
特開2018-69676号公報
特開2017−222033号公報
特許第6048494号公報
特開2009−263851号公報

発明が解決しようとする課題

0006

上記従来の構成によると次のような問題があった。
まず、使用済みのタオルペーパーをそのままトイレに流す或いは古紙処理によるリサイクルに回そうとした場合、タオルペーパーが備えている湿潤紙力に起因して水中でのほぐれ性能が悪く、結局、そのままトイレに流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことができないという問題があった。
これに対しては、湿潤紙力増強剤の量を減らして湿潤紙力をある程度犠牲にすることも考えられるが、それではタオルペーパー本来の機能が低下してしまうことになる。
又、湿潤紙力増強剤等の複数の薬品が添加されているため、化学物質過敏症ユーザーは使用することができないという問題もあった。

0007

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルを可能にするほぐれ性能をも得ることができるセルロースナノファイバーを含んだ紙とセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0008

上記課題を解決するべく本願の請求項1によるセルロースナノファイバーを含む紙は、パルプとセルロースナノファイバーのみからなることを特徴とするものである。
又、請求項2によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項1記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜5.0wt%としたことを特徴とするものである。
又、請求項3によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項2記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜1.5wt%としたことを特徴とするものである。
又、請求項4によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項1〜請求項3の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド粘度計、60rpm、25℃、60sec)を100〜10,000(mPa・s)としたことを特徴とするものである。
又、請求項5によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項4セルロースナノファイバーを含む記載の紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を300〜5,000(mPa・s)としたことを特徴とするものである。
又、請求項6によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項5記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を1,500〜5,000(mPa・s)としたことを特徴とするものである。
又、請求項7によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項1〜請求項6の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは機械解繊又は化学的解繊により得られたものであることを特徴とするものである。
又、請求項8によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項7記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは湿式微粒化装置により微粒化処理されたものであることを特徴とするものである。
又、請求項9によるセルロースナノファイバーを含む紙は、請求項1〜請求項8の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、タオルペーパーとして使用されるものであることを特徴とするものである。
又、請求項10によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項1〜請求項9の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙を製造するセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記パルプに上記セルロースナノファイバーを添加し、薬品を一切使用することなく製造するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項11によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項10記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーはワイヤーパートによる紙層形成脱水工程の直前に上記パルプに添加することを特徴とするものである。
又、請求項12によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項10又は請求項11記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜5.0wt%の範囲で添加するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項13によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項12記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜1.5wt%の範囲で添加するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項14によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項10〜請求項13の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、 濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が100〜10,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項15によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項14記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が300〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項16によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項15記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が1,500〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項17によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項10〜請求項16の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを機械的解繊又は化学的解繊により得るようにしたことを特徴とするものである。
又、請求項18によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法は、請求項17記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを湿式微粒化装置による微粒化処理により得るようにしたことを特徴とするものである。

発明の効果

0009

以上述べたように、本願の請求項1によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、パルプとセルロースナノファイバーのみからなるので、薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができる。又、水中におけるほぐれ性能も確保されているのでトイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことができる。又、薬品を使用していないので化学物質過敏症のユーザーも使用することができる。
又、請求項2によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項1記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜5.0wt%としたので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項3によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項2記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの対パルプ添加率を0.5〜1.5wt%としたので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項4によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項1〜請求項3の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を100〜10,000(mPa・s)としたので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項5によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項4セルロースナノファイバーを含む記載の紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を300〜5,000(mPa・s)としたので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項6によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項5記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)を1,500〜5,000(mPa・s)としたので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項7によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項1〜請求項6の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは機械的解繊又は化学的解繊により得られたものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項8によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項7記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、上記セルロースナノファイバーは湿式微粒化装置により微粒化処理されたものであるので、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、請求項9によるセルロースナノファイバーを含む紙によると、請求項1記載のセルロースナノファイバーを含む紙において、タオルペーパーとして使用されるものであるこので、必要な湿潤紙力を得ることができる。又、水中におけるほぐれ性能も確保されているのでトイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことができる。
又、請求項10によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項1〜請求項9の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙を製造するセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記パルプに上記セルロースナノファイバーを添加し、薬品を一切使用することなく製造するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を容易に製造することができる。
又、請求項11によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項10記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーはワイヤーパートによる紙層形成・脱水工程の直前に上記パルプに添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項12によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項10又は請求項11記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜5.0wt%の範囲で添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項13によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項12記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを対パルプ添加率が0.5〜1.5wt%の範囲で添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項14によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項10〜請求項13の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、 濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が100〜10,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項15によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項14記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が300〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項16によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項15記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)が1,500〜5,000(mPa・s)のセルロースナノファイバーを添加するようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項17によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項10〜請求項16の何れかに記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを機械的解繊又は化学的解繊により得るようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。
又、請求項18によるセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法によると、請求項17記載のセルロースナノファイバーを含む紙の製造方法において、上記セルロースナノファイバーを湿式微粒化装置による微粒化処理により得るようにしたので、所望の物性を備えたセルロースナノファイバーを含む紙を確実に製造することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーを含んだ紙を製造する工程を説明するための系統図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーを含んだ紙の一部平面図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、図3(a)はセルロースナノファイバーを含んだ紙の顕微鏡写真図3(b)は図3(a)をさらに拡大した顕微鏡写真である。
比較例を示す図でセルロースナノファイバーを含んでいない紙の顕微鏡写真である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーの対パルプ添加率(wt%)とブランクからの引張強度変化(%)の関係を示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーに関して微粒化処理回数(回)とブランクからの湿潤引張強さの変化(%)との関係を示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーに関して微粒化処理回数(回)と粘度(mPa・s)の関係を実施例と比較例を対比して示す表である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーに関して微粒化処理回数(回)と粘度(mPa・s)の関係を示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーに関して微粒化処理回数(回)と粘度(mPa・s)の関係を示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、セルロースナノファイバーに関して微粒化処理回数(回)と粘度(mPa・s)及びその他の数値との関係を実施例と比較例を対比して示す表である。
本発明の一実施の形態を示す図で、市販紙と本実施の形態による試作紙の湿潤引張強さ(N/m)を比較して示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、市販紙と本実施の形態による試作紙の吸水度(秒)を比較して示す特性図である。
本発明の一実施の形態を示す図で、市販紙と本実施の形態による試作紙のほぐれやすさ(秒)を比較して示す特性図である。
比較例を示す写真で、図14(a)はトイレットペーパーを水に投入した様子を示す写真、図14(b)は水に投入されたトイレットペーパーが溶解し始めた様子を示す写真、図14(c)は水に投入されたトイレットペーパーが概ね溶解した様子を示す写真である。
本発明の一実施の形態を比較例と対比して示す写真で、図15(a)は本実施の形態による紙を水に投入して溶解した様子を示す写真、図15(b)は比較例としての水解性タオルペーパーを水に投入して溶解した様子を示す写真、図15(c)は比較例としてティシュペーパーを水に投入して撹拌しても溶解しない様子を示す写真である。
本発明の一実施の形態と比較例のほぐれやすさ(秒)を対比して示す特性図である。
本発明のその他の実施の形態を示す図で、図17(a)はセルロースナノファイバーを含んだ紙の顕微鏡写真、図17(b)は図17(a)をさらに拡大して示す顕微鏡写真である。

実施例

0011

以下、図1乃至図16を参照して本発明の一実施の形態を説明する。本実施の形態は本願発明をタオルペーパーに適用した例を示すものである。図1はタオルペーパー用のセルロースナノファイバーを含んだ紙を製造する工程を示す系統図である。

0012

まず、パルパー1があり、このパルパー1にはパルプ3が投入される。
尚、上記パルプ3には、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP:Nadelholz Bleached Kraft Pulp)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP:Nadelholz Unbleached Kraft Pulp)、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP:Laubholz Bleached Kraft Pulp)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP:Laubholz Unbleached Kraft Pulp)があり、これら4種類のパルプの何れかを単独で使用する場合、任意の組み合わせで混合させて使用する場合がある。
上記パルパー1に投入されたパルプ3は撹拌機5によって撹拌される。撹拌されたパルプ3は叩解機7に投入される。叩解機7に投入されたパルプ3はそこで叩解される。

0013

叩解機7で叩解されたパルプ3はタンク9に移される。タンク9に移されたパルプ3はクリーナー11に移送され、次いで、スクリーン13に供給される。スクリーン13に供給されたパルプ3は、次いで、ワイヤーパート15に供給されるが、その前に、セルロースナノファイバー17が添加される。上記セルロースナノファイバー17は機械的解繊により得られたものであり、具体的には、株式会社スギマシン製の湿式微粒化装置(商品名:スターバースト)によりパルプを微粒化処理することにより製造されたものである。
尚、上記セルロースナノファイバー17の原料としてのパルプも上記パルプ3と同様に、4種類のパルプの何れかを単独で原料として使用する場合、任意の組み合わせで混合されたものを原料として使用する場合がある。

0014

上記ワイヤーパート15では、セルロースナノファイバー17が添加されたパルプ3が網状のワイヤー19上に広げられ、紙層が形成されるとともに脱水が行われる。次いで、ワイヤー19上に広げられた紙層がプレス21に供給され、そこでロールフェルトによって圧搾脱水処理が施される。

0015

次いで、圧搾・脱水された紙層はドライヤー23に送られる。ドライヤー23に送られた紙層はシリンダードライヤー25によって加熱・乾燥される。加熱・乾燥された紙層はリール27によって巻き取られながら仕上げ処理が施される。そして、ワインダー29によって巻き取られて巻取紙31となる。上記巻取紙31として巻き取られた紙33はタオルペーパー用の紙として使用される。

0016

本実施の形態の場合には、図1に示すセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造工程において、湿潤紙力増強剤等の薬品は一切使用されておらず、既に述べたように、セルロースナノファイバー17が添加されているだけである。つまり、上記紙33はパルプ3とセルロースナノファイバー17のみからなる。

0017

上記巻取紙31に巻き取られた紙33の一部を図2に示す。図2中IIIa部を顕微鏡によって拡大して撮影した顕微鏡写真を図3(a)に示すとともに、その一部をさらに拡大したものを図3(b)に示す。図3から明らかなように、パルプ3の繊維3a相互の隙間にセルロースナノファイバー17が入り込んだ状態になっている。

0018

一方、セルロースナノファイバー17が添加されていないパルプ3のみからなる紙の顕微鏡写真を図4に示す。この場合には、パルプ3の繊維3a相互間に隙間35が形成されている。

0019

次に、上記セルロースナノファイバー17の対パルプ添加率(wt%)について説明する。図5は、横軸にセルロースナノファイバー17の対パルプ添加率をとり、縦軸にブランクからの強度変化(%)をとり、両者の関係を示した特性図である。
尚、対象とした紙33は、パルプ3として針葉樹未晒クラフトパルプと広葉樹晒クラフトパルプを混合したものを使用し、そこに針葉樹未晒クラフトパルプを原料とするセルロースナノファイバー17を添加したものである。
又、図5中「▲」は乾燥引張強さを示し、「●」は湿潤引張強さを示している。図5に示すように、対パルプ添加率が0.5〜5.0wt%の範囲でセルロースナノファイバー17を添加した場合に、乾燥引張強さ及び湿潤引張強さ共に増大しており、特に、湿潤引張強さに関しては乾燥引張強さ以上の強度変化を示している。

0020

一方、セルロースナノファイバー17の対パルプ添加率が高くなると、既に説明したワイヤーパート15(図1に示す)における濾過時間が長くなり、その結果、紙33の製造に要する時間が長くなってしまう。又、後述する水に対するほぐれやすさの問題もある。そこで、本実施の形態の場合には、対パルプ添加率を、好ましくは0.5〜1.5wt%としている。

0021

次に、機械的解繊における微粒化処理回数とブランクからの湿潤引張強さの変化(%)との関係を説明する。図6は、横軸に機械的解繊、すなわち、既に説明した株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置による微粒化処理回数をとり、縦軸にブランクからの湿潤引張強さの変化をとり、両者の関係を示す特性図である。
尚、対象とした紙33は、図5の場合と同様、パルプ3として針葉樹未晒クラフトパルプと広葉樹晒クラフトパルプを混合させたものを使用し、そこに針葉樹未晒クラフトパルプを原料とするセルロースナノファイバー17を添加したものである。
図6から明らかなように、微粒化処理回数の増加に伴ってブランクからの湿潤引張強さの変化も増大するが、ある微粒化処理回数(図6に示す場合は7回)を超えると逆にブランクからの湿潤引張強さの変化が低下している。
本実施の形態の場合にはこの点に着目して、微粒化処理回数と相関関係のあるセルロースナノファイバー17の濃度2%(w/v)の水分散液における粘度(ブルックフィールド社粘度計、60rpm、25℃、60sec)に関して所定の範囲を設定している。

0022

以下、詳しく説明する。図7は、針葉樹晒クラフトパルプを原料とし、それに既に説明した株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置による微粒化処理を施して、セルロースナノファイバー17を得る場合において、微粒化処理回数と濃度2%(w/v)の水分散液における粘度の関係を示した表である。図7の表において、左端は微粒化処理回数が「0」の比較例1であり、その右側に、微粒化処理回数が「1」の実施例1、微粒化処理回数が「3」の実施例2、微粒化処理回数が「5」の実施例3、微粒化処理回数が「7」の実施例4、微粒化処理回数が「10」の実施例5、微粒化処理回数が「15」の実施例6、微粒化処理回数が「20」の実施例7が記載されている。

0023

図7の表に示した内容をグラフで示すと、図8図9に示すようなものとなる。図8は、横軸に湿式微粒化装置による微粒化処理回数をとり、縦軸に濃度2%(w/v)の水分散液における粘度をとり、両者の関係を示す特性図である。図9は、同じく、横軸に湿式微粒化装置による微粒化処理回数をとり、縦軸に濃度2%(w/v)の水分散液における粘度をとり、両者の関係を示す特性図であり、縦軸を図8とは異なるスケールで示した特性図である。

0024

図10に、別の比較例2、実施例8乃至実施例13を示す。ここで使用されているパルプ3は、針葉樹晒クラフトパルプと広葉樹晒クラフトパルプを混合させたものである。一方、セルロースナノファイバーは、針葉樹未晒クラフトパルプを株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置(商品名:スターバースト)により微粒化処理して得られたものである。又、セルロースナノファイバーの対パルプ添加率は1.0wt%である。

0025

又、目標坪量調湿)は50g/m2、金網は80mesh(目開き177μm)、パルプ離解はJIS P8220−1、パルプ叩解はJIS P8221−1、濾水度はJIS P8121、手抄きはJIS P8222(角形シートマシン250×250mm)、坪量はJIS P8124、引張強さはJIS P8124、湿潤引張強さはJIS P8135(幅25mm)である。

0026

図6図7乃至図9図10から次のようなことがいえる。まず、図6図10に示すように、湿式微粒化装置による微粒化処理回数が7回の場合をピークとしてその前後、例えば、4回〜10回の範囲でブランクからの湿潤引張強さ(%)が高いことがわかる。そのことを念頭において図8図10をみると、セルロースナノファイバー17の濃度2%(w/v)の水分散液における粘度について、次のようなことがいえる。まず、図8に示すように、セルロースナノファイバー17の濃度2%(w/v)の水分散液における粘度が100〜10,000(mPa・s)であることが好ましく、又、図9図10に示すように、その中でも、300〜5,000(mPa・s)であることが好ましく、さらに、1,500〜5,000(mPa・s)であることが最も好ましいとえる。
本実施の形態の場合にはこの点に着目して、セルロースナノファイバーの濃度2%(w/v)の水分散液における粘度を100〜10,000(mPa・s)、好ましくは、300〜5,000(mPa・s)、最も好ましくは、1,500〜5,000(mPa・s)としている。

0027

次に、本実施の形態により得られた紙33を使用したタオルペーパーに関して市販のタオルペーパーと対比する実験を行ったので説明する。
図11は、本実施の形態による試作紙33と市販のタオルペーパー(比較例A乃至F)に関して、湿潤引張強さ(N/m)を対比して示すグラフである。図11中黒塗り棒グラフ縦方向の湿潤引張強さであり、斜線棒グラフは横方向の湿潤引張強さである。本実施の形態による試作紙33は全ての市販のタオルペーパー(比較例A乃至F)に対して高い湿潤引張強さを示している。つまり、従来のように、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく所望の湿潤紙力を得ることができている。

0028

図12は、本実施の形態による試作紙33と市販のタオルペーパー(比較例A乃至F)に関して、吸水度(秒)を対比して示すグラフである。本実施の形態による試作紙33は、市販品D、Fに対してはその吸水度が劣るものの、その他の市販品A、B、C、Eに対しては、同等或いは同等以上の吸水度を示している。

0029

図13は、本実施の形態による試作紙33と市販のタオルペーパー(比較例A乃至F)に関して、ほぐれやすさ(秒)を対比して示すグラフである。本実施の形態による試作紙33は、市販品D、E、Fに対してはそのほぐれやすさが劣るものの、その他の市販品A、B、Cに対しては、同等或いは同等以上のほぐれやすさを示している。
因みに、ほぐれやすさが100秒以下であればトイレットペーパーのJIS基準(JIS P4501)を満たすことになり、そのままトイレに流すことが可能となり、且つ、古紙処理によるリサイクルに回すことが可能となる。
尚、JIS P4501は、300mlの水中でマグネチックスターラー回転子を600rpmで回転させておき、114mm角のトイレットペーパーを投入したとき、一旦回転子の回転数が低下した後に540rpmまで回復するまでの時間を測定するものである。

0030

ほぐれやすさに関して説明を補充する。図14は114mm角のトイレットペーパーを水中に投入して、そのほぐれやすさを観察した写真である。図14(a)はトイレットペーパー51をビーカー53内の水55中に浸漬させた状態を示す写真であり、図14(b)は浸漬させたトイレットペーパー51がほぐれ始めた状態を示す写真であり、図14(c)はほぐれた状態を示す写真である。

0031

図15は、本実施の形態による114mm角の試作紙33、114mm角の水解性タオルペーパー61、114mm角のティシュペーパー63を、それぞれビーカー53内の水55中に浸漬させた状態を示す写真であり、そのほぐれやすさを対比して示す写真である。図15(a)、図15(b)に示すように、本実施の試作紙33は水解性タオルペーパー61と同等のほぐれやすさを示している。これに対して、ティシュペーパー63の場合には全くほぐれないことがわかる。

0032

図16は、図14で示したトイレットペーパー51、図15で示した本実施の試作紙33、水解性タオルペーパー61、ティシュペーパー63に関して、そのほぐれやすさを棒グラフで示したものである。これによると、本実施の形態による試作紙33の場合には、市販のトイレットペーパー51には若干劣るものの、十分なほぐれやすさを呈していることがわかる。

0033

以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことを可能にするほぐれ性能をも得ることができる。これは、パルプ3にセルロースナノファイバーを含有させたからである。
特に、対パルプ添加率を0.5〜5.0wt%、さらには、0.5〜1.5wt%とし、且つ、濃度2%(w/v)の水分散液における粘度を、100〜10,000(mPa・s)、さらには、300〜3,000(mPa・s)、さらには、1,500〜2,500(mPa・s)とすることにより、上記効果をより確実なものとすることができる。
又、湿潤紙力増強剤等の薬品を何等使用することなく製造しているので、化学物質過敏症のユーザーも使用することができる。
又、湿潤紙力増強剤等の薬品を何等使用することなく製造しているので、そのままトイレに流しても下水処理に負担を掛けることはない。又、古紙処理によるリサイクルに回した場合にも処理に負担を掛けることはない。

0034

次に、図17を参照して本発明のその他の実施の形態を説明する。前記一実施の形態の場合には、機械的解繊により製造されたセルロースナノファイバー17を使用した例を説明したが、それに限定されるものではなく、化学的解繊により製造されたセルロースナノファイバー17を使用することも考えられる。
図17(a)は化学的解繊によるセルロースナノファイバー17、具体的には、第一工業製薬株式会社製のレオクリスタ登録商標)を添加した場合の紙33の顕微鏡写真を示しており、図17(b)はその一部をさらに拡大したものである。図17に示すように、パルプ3の繊維3a相互の隙間にセルロースナノファイバー17が凝集して膜状に入り込んだ状態になっている。これは、図3に示した機械的解繊により製造されたセルロースナノファイバー17を使用した場合と同等の状態を得ることができている。
よって、前記一実施の形態の場合と同等の効果が期待できる。

0035

尚、本発明は前記一実施の形態、その他の実施の形態に限定されるものではない。
まず、前記一実施の形態の場合には機械的解繊を株式会社スギノマシン製の湿式微粒化装置により行ったがそれに限定されるものではなく、様々な種類の機械的解繊が考えられる。
又、前記その他の実施の形態の場合には、化学的解繊により得られたセルロースナノファイバーとして、第一工業製薬株式会社製のレオクリスタ(登録商標)を使用した例を挙げて説明しているが、その他の化学的解繊により製造されたセルロースナノファイバーを使用することも考えられる。
又、前記一実施の形態、その他の実施の形態の場合にはタオルペーパーを例に挙げて説明したが紙の用途はそれに限定されるものではない。
その他、図示した構成はあくまで一例である。

0036

本発明は、セルロースナノファイバーを含んだ紙とセルロースナノファイバーを含んだ紙の製造方法に係り、特に、湿潤紙力増強剤等の薬品を使用することなく必要な湿潤紙力を得ることができ、且つ、トイレにそのまま流す或いは古紙処理によるリサイクルに回すことを可能にするほぐれ性能をも得ることができるように工夫したものに関し、例えば、タオルペーパー用の紙として好適である。

0037

3パルプ
3aパルプ繊維
17セルロースナノファイバー
33 セルロースナノファイバーを含んだ紙

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ