JP2019090158A - Cellulose sheet - Google Patents
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Abstract
【課題】湿潤状態での強度及びヤング率が共に高いセルロースシートを低コストで作製できる耐水性セルロース繊維及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の耐水性セルロース繊維は、平均繊維長が2.0mm以下及び平均繊維幅が50μm以下のセルロース繊維であって、セルロース分子のヒドロキシ基の少なくとも一部がリン酸基にされ、該リン酸基にアルミニウムイオンが結合している。本発明のセルロースシートは、上記耐水性セルロース繊維を含有する。
【選択図】なし[PROBLEMS] To provide a water resistant cellulose fiber capable of producing a cellulose sheet having high strength and Young's modulus in a wet state at low cost, and a method for producing the same.
A water-resistant cellulose fiber of the present invention is a cellulose fiber having an average fiber length of 2.0 mm or less and an average fiber width of 50 μm or less, and at least a part of hydroxy groups of cellulose molecules are converted to phosphate groups. And an aluminum ion is bound to the phosphate group. The cellulose sheet of the present invention contains the water resistant cellulose fiber.
【Selection chart】 None
Description
本発明は、耐水性セルロース繊維及びその製造方法、セルロースシート及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a water resistant cellulose fiber and a method for producing the same, a cellulose sheet and a method for producing the same.
セルロース繊維はヒドロキシ基を有するため、親水性を有するが、紙等のセルロースシートを製造する場合や、そのシートを使用する際にはその親水性が問題となる場合がある。例えば、親水性が高いと、セルロース繊維の水系スラリーからシートを形成する際、湿紙の強度が十分でなく、搾水のためのプレスを行う際、湿紙が崩れる場合がある、また湿潤状態で紙の強度が低下する傾向にある。
そこで、湿潤状態での強度低下を抑制するために、ポリアミドエピクロロヒドリン、ポリアミンエピクロロヒドリン、ポリアミドアミンエピクロロヒドリン又はそれらの誘導体を湿潤紙力増強剤として添加することがある(特許文献1〜4)。この方法では、前記湿潤紙力増強剤を介してパルプ繊維間が架橋されることで、強度低下が抑制できるとされている。
また、湿潤状態での強度低下を抑制する方法として、セルロース繊維を化学修飾する方法が知られている。例えば、セルロース繊維にニトロキシラジカルと臭化ナトリウムとを添加した後、次亜塩素酸ナトリウム水溶液を添加し、セルロース繊維のヒドロキシ基をアルデヒド基に酸化した後、繊維間結合物質を加えてシート化する方法が開示されている(特許文献5)。シート製造工程で加熱されることにより、アルデヒド基を起点として、セルロース間の架橋反応、またはセルロースと繊維間結合物質間の架橋反応が起こり、強度低下を抑制できるとされている。
Since cellulose fibers have a hydroxyl group, they have hydrophilicity, but when preparing a cellulose sheet such as paper or when using the sheet, the hydrophilicity may be a problem. For example, when the sheet is formed from an aqueous slurry of cellulose fibers if the hydrophilicity is high, the strength of the wet paper is not sufficient, and the wet paper may be broken when pressing for squeezing water, and the wet state Paper strength tends to decrease.
Therefore, polyamide epichlorohydrin, polyamine epichlorohydrin, polyamidoamine epichlorohydrin or their derivatives may be added as a wet strength agent to suppress strength reduction in the wet state (patented) Documents 1 to 4). In this method, it is supposed that the reduction in strength can be suppressed by crosslinking the pulp fibers via the wet paper strengthening agent.
Moreover, the method of chemically modifying a cellulose fiber is known as a method of suppressing the strength reduction in a wet state. For example, after adding nitroxyl radical and sodium bromide to a cellulose fiber, an aqueous solution of sodium hypochlorite is added to oxidize the hydroxy group of the cellulose fiber to an aldehyde group, and then an inter-fiber bonding material is added to form a sheet A method is disclosed (Patent Document 5). By heating in the sheet manufacturing process, it is said that a crosslinking reaction between cellulose or a crosslinking reaction between cellulose and an interfiber bonding material occurs from the aldehyde group as a starting point, and the strength reduction can be suppressed.
特許文献1〜4に記載の方法では、湿潤紙力の発現には紙の乾燥工程が必須である。しかし、セルロース繊維の水系スラリーからシートを形成する際には、まだ加熱されていないため、湿潤紙力は発現していない。そのため、シート化の過程で搾水のためにプレス処理をした際にシートが崩れ易い傾向にあった。また、得られるセルロースシートは再湿潤した際にヤング率が低くなる傾向にあった。
特許文献5に記載の方法では、特許文献1〜4に記載の方法と同様に紙の乾燥工程が必須であるため、シート形成時には湿潤紙力が発現しない、また、触媒を用いた酸化反応でアルデヒド基を導入するが、酸化が進み過ぎるとアルデヒド基がカルボキシ基まで変換されてしまうため、湿潤紙力向上効果は限定的な置換基量範囲でしか発現しないという難点があった。
In the methods described in Patent Documents 1 to 4, the paper drying step is essential for the expression of wet paper strength. However, when forming a sheet from an aqueous slurry of cellulose fibers, wet paper strength has not developed because it has not yet been heated. Therefore, the sheet tends to be broken when the pressing process is performed for squeezing water in the process of forming the sheet. In addition, the obtained cellulose sheet tended to have a low Young's modulus when it was rewet.
In the method described in Patent Document 5, the step of drying the paper is essential as in the methods described in Patent Documents 1 to 4. Therefore, wet sheet strength does not appear at the time of sheet formation, and oxidation reaction using a catalyst Although the aldehyde group is introduced, if the oxidation proceeds too much, the aldehyde group is converted to a carboxy group, and there is a disadvantage that the wet paper strength improvement effect is exhibited only within a limited range of substituent groups.
本発明は、加熱工程を経なくても耐水化されており、また、湿潤状態での引張強度及びヤング率が共に高いセルロースシートを作製できる耐水性セルロース繊維及びその製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、湿潤状態での強度及びヤング率が共に高いセルロースシート及びその製造方法を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a water resistant cellulose fiber which can be made water resistant without passing through a heating step, and can produce a cellulose sheet having high tensile strength and Young's modulus in the wet state, and a method for producing the same. I assume.
Another object of the present invention is to provide a cellulose sheet having high strength and Young's modulus in the wet state and a method for producing the same.
本発明は、以下の態様を有する。
[1]平均繊維長が2.0mm以下及び平均繊維幅が50μm以下のセルロース繊維であって、セルロース分子のヒドロキシ基の少なくとも一部にリン酸基が導入され、該リン酸基にアルミニウムイオンが結合している、耐水性セルロース繊維。
[2][1]に記載の耐水性セルロース繊維を含有する、セルロースシート。
The present invention has the following aspects.
[1] A cellulose fiber having an average fiber length of 2.0 mm or less and an average fiber width of 50 μm or less, wherein a phosphate group is introduced into at least a part of hydroxy groups of cellulose molecules, and aluminum ions are attached to the phosphate group. Water resistant cellulose fiber bonded.
[2] A cellulose sheet containing the water resistant cellulose fiber according to [1].
[3]セルロース繊維にリン酸基を導入してリン酸変性セルロース繊維を得るリン酸基導入工程と、前記リン酸変性セルロース繊維を、平均繊維長が2.0mm以下及び平均繊維幅が50μm以下になるようにフィブリル化処理又は微細化処理して機械処理リン酸変性セルロース繊維を得る機械処理工程と、前記機械処理リン酸変性セルロース繊維にアルミニウムイオンを結合させるアルミニウムイオン結合工程とを有する耐水性セルロース繊維の製造方法。
[4]前記リン酸基導入工程では、リン酸変性セルロース繊維におけるリン酸基導入量を0.1〜3.8mmol/gにする、[3]に記載の耐水性セルロース繊維の製造方法。
[5][3]又は[4]に記載の耐水性セルロース繊維の製造方法により製造した耐水性セルロース繊維を抄紙する抄紙工程を有する、セルロースシートの製造方法。
[3] Phosphoric acid group introducing step of introducing phosphoric acid group into cellulose fiber to obtain phosphoric acid modified cellulose fiber, and phosphoric acid modified cellulose fiber, the average fiber length is 2.0 mm or less and the average fiber width is 50 μm or less Water resistance having a mechanical treatment step of obtaining mechanically treated phosphoric acid-modified cellulose fiber by fibrillation treatment or pulverization treatment as described above, and aluminum ion binding step of binding aluminum ion to the mechanical treatment phosphoric acid-modified cellulose fiber Method for producing cellulose fiber.
[4] The method for producing a water-resistant cellulose fiber according to [3], wherein the phosphate group introduction amount in the phosphate-modified cellulose fiber is 0.1 to 3.8 mmol / g in the phosphate group introducing step.
[5] A method for producing a cellulose sheet, comprising the step of making a water resistant cellulose fiber produced by the method for producing a water resistant cellulose fiber according to [3] or [4].
本発明によれば、加熱工程を経なくても耐水化されており、また、湿潤状態での引張強度及びヤング率が共に高いセルロースシートを作製できる耐水性セルロース繊維及びその製造方法を提供できる。
本発明のセルロースシートは、湿潤状態での強度及びヤング率が共に高い。
本発明のセルロースシートの製造方法によれば、上記の効果を有するセルロースシートを容易に製造できる。
According to the present invention, it is possible to provide a water resistant cellulose fiber which can be made water resistant without passing through a heating step, and can produce a cellulose sheet having high tensile strength and Young's modulus in a wet state, and a method for producing the same.
The cellulose sheet of the present invention has both high strength and Young's modulus in the wet state.
According to the method for producing a cellulose sheet of the present invention, a cellulose sheet having the above effects can be easily produced.
<耐水性セルロース繊維及びその製造方法>
(耐水性セルロース繊維)
耐水性セルロース繊維は、セルロース分子のヒドロキシ基の少なくとも一部にリン酸基が導入され、該リン酸基にアルミニウムイオンが結合しているセルロース繊維である。すなわち、該耐水性セルロース繊維は、リン酸基を有するセルロース繊維のアルミニウム塩である。
<Water resistant cellulose fiber and method for producing the same>
(Water resistant cellulose fiber)
The water-resistant cellulose fiber is a cellulose fiber in which a phosphate group is introduced to at least a part of the hydroxy group of the cellulose molecule, and an aluminum ion is bonded to the phosphate group. That is, the water resistant cellulose fiber is an aluminum salt of cellulose fiber having a phosphate group.
[繊維幅]
耐水性セルロース繊維の平均繊維幅は、平均繊維幅が50μm以下のセルロースである。耐水性セルロース繊維の平均繊維幅は2nm〜40μmが好ましく、2nm〜30μmがより好ましい。耐水性セルロース繊維の平均繊維幅が前記上限値を超えると、該耐水性セルロースから得られるセルロースシートの引張強度及びヤング率が低くなる。一方、耐水性セルロース繊維の平均繊維幅が前記下限値未満であると、もはや繊維とは言えず、溶解している。
耐水性セルロース繊維の平均繊維幅は、例えば、カヤーニオートメーション社のカヤーニ繊維長測定器(FS−200形)を用い、繊維幅(Width)を測定することにより求めることができる。また、繊維の幅に応じて走査型電子顕微鏡(SEM)、透過電子顕微鏡(TEM)等を用いて測定することもできる。
[Fiber width]
The average fiber width of the water resistant cellulose fiber is cellulose having an average fiber width of 50 μm or less. The average fiber width of the water resistant cellulose fiber is preferably 2 nm to 40 μm, and more preferably 2 nm to 30 μm. When the average fiber width of the water resistant cellulose fiber exceeds the upper limit value, the tensile strength and the Young's modulus of the cellulose sheet obtained from the water resistant cellulose become low. On the other hand, when the average fiber width of the water resistant cellulose fiber is less than the lower limit value, it can no longer be said to be a fiber and is dissolved.
The average fiber width of the water-resistant cellulose fiber can be determined, for example, by measuring the fiber Width using a Kajaani fiber length measurement device (model FS-200) manufactured by Kajaani Automation. Moreover, it can also measure using a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), etc. according to the width | variety of a fiber.
[繊維長]
耐水性セルロース繊維の平均繊維長は2.0mm以下であり、1.5mm以下であることが好ましく、1.2mm以下であることがより好ましい。耐水性セルロース繊維の平均繊維長が前記上限値以下であれば、乾燥状態でのセルロースシートの引張強度及びヤング率をより高くすることができ、湿潤状態でのセルロースシートの引張強度及びヤング率もより高くなる。
平均繊維長は、例えば、カヤーニオートメーション社のカヤーニ繊維長測定器(FS−200形)を用い、長さ加重平均繊維長を測定することにより求めることができる。また、繊維の長さに応じて走査型顕微鏡(SEM)、透過電子顕微鏡(TEM)等を用いて測定することもできる。
[Fiber length]
The average fiber length of the water resistant cellulose fiber is 2.0 mm or less, preferably 1.5 mm or less, and more preferably 1.2 mm or less. If the average fiber length of the water resistant cellulose fiber is equal to or less than the upper limit value, the tensile strength and Young's modulus of the cellulose sheet in the dry state can be made higher, and the tensile strength and Young's modulus of the cellulose sheet in the wet state are also Get higher.
The average fiber length can be determined, for example, by measuring the length-weighted average fiber length using a Kajaani fiber length measuring apparatus (model FS-200) manufactured by Kajaani Automation. Moreover, it can also measure using a scanning electron microscope (SEM), a transmission electron microscope (TEM), etc. according to the length of a fiber.
(耐水性セルロース繊維の製造方法)
本発明の耐水性セルロース繊維の製造方法は、少なくともリン酸基導入工程と機械処理工程とアルミニウムイオン結合工程とを有する。
(Method of producing water resistant cellulose fiber)
The method for producing a water resistant cellulose fiber of the present invention comprises at least a phosphoric acid group introducing step, a mechanical treatment step and an aluminum ion bonding step.
[リン酸基導入工程]
リン酸基導入工程は、セルロース繊維原料にリン酸基を導入してリン酸変性セルロース繊維を得る工程である。
[Phosphoric acid group introduction process]
The phosphate group introducing step is a step of introducing a phosphate group into the cellulose fiber raw material to obtain a phosphate-modified cellulose fiber.
リン酸基導入工程において使用されるセルロース繊維原料は、セルロースI型結晶を有する。例えば、通常の製紙用途で用いられるパルプが用いられるが特に限定されない。
パルプとしては、木材パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプから選ばれる。木材パルプとしては、例えば、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、サルファイトパルプ(SP)、ソーダパルプ(AP)、未晒しクラフトパルプ(UKP)、酸素漂白クラフトパルプ(OKP)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(SCP)、ケミグラウンドウッドパルプ(CGP)等の半化学パルプ、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP、BCTMP)等の機械パルプ、などが挙げられるが、特に限定されない。非木材パルプとしては、コットンリンターやコットンリントなどの綿系パルプ、麻、麦わら、バガスなどの非木材系パルプ、ホヤや海草などから単離されるセルロースなどが挙げられるが、特に限定されない。脱墨パルプとしては、古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられるが、特に限定されない。パルプは上記1種を単独で用いてもよいし、2種以上混合して用いてもよい。上記パルプの中で、入手のしやすさという点で、セルロースを含む木材パルプ、脱墨パルプが好ましい。
The cellulose fiber raw material used in the phosphoric acid group introduction step has cellulose type I crystals. For example, pulp used in ordinary papermaking applications is used, but not particularly limited.
The pulp is selected from wood pulp, non-wood pulp and deinked pulp. As wood pulp, for example, hardwood kraft pulp (LBKP), softwood kraft pulp (NBKP), sulfite pulp (SP), soda pulp (AP), unbleached kraft pulp (UKP), oxygen bleached kraft pulp (OKP), etc. Chemical pulp (SCP), semi-chemical pulp such as chemiground wood pulp (CGP), mechanical pulp such as ground pulp (GP), thermomechanical pulp (TMP, BCTMP), etc. It is not limited. Examples of non-wood pulp include cotton-based pulp such as cotton linter and cotton lint, non-wood-based pulp such as hemp, straw, bagasse and the like, and cellulose isolated from ascidian and seaweed etc., but not particularly limited. Examples of the deinked pulp include, but not particularly limited to, deinked pulp using waste paper as a raw material. The pulp may be used singly or in combination of two or more. Among the above-mentioned pulps, wood pulps containing cellulose and deinked pulps are preferable in terms of availability.
セルロース繊維にリン酸基を導入する方法としては、セルロース繊維原料を、リン酸基を含む化合物またはその塩により処理する方法が挙げられる。
リン酸基を含む化合物またはその塩による処理では、セルロース分子におけるヒドロキシ基の少なくとも一部にリン酸基を含む化合物またはその塩が脱水反応して、リン酸基を形成する。
As a method of introduce | transducing a phosphoric acid group into a cellulose fiber, the method of processing a cellulose fiber raw material with the compound or its salt containing a phosphoric acid group is mentioned.
In the treatment with a compound containing a phosphoric acid group or a salt thereof, a compound containing a phosphoric acid group or a salt thereof in at least a part of the hydroxy groups in the cellulose molecule is dehydrated to form a phosphoric acid group.
リン酸基を含む化合物としては、リン酸、メタリン酸、ポリリン酸などが挙げられる。
リン酸基を含む化合物との塩としては、リン酸、メタリン酸、ポリリン酸のリチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アンモニウム塩、有機アルカリ塩などが挙げられる。
リン酸基を含む化合物またはその塩は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記の中でも、低コストで扱い易く、リン酸基の導入効率が高まることから、リン酸、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウムよりなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
Examples of the compound containing a phosphoric acid group include phosphoric acid, metaphosphoric acid and polyphosphoric acid.
As a salt with the compound containing a phosphoric acid group, phosphoric acid, metaphosphoric acid, lithium salt of polyphosphoric acid, sodium salt, potassium salt, calcium salt, ammonium salt, organic alkali salt and the like can be mentioned.
The compound containing a phosphoric acid group or its salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
Among the above, at least one selected from the group consisting of phosphoric acid, sodium phosphate, potassium phosphate, and ammonium phosphate is preferable because it is easy to handle at low cost and the introduction efficiency of the phosphate group is enhanced.
セルロース繊維原料に対するリン酸基を含む化合物またはその塩の質量割合は、セルロース繊維100質量部に対してリン酸基を含む化合物またはその塩が、リン元素量として0.2〜200質量部が好ましく、1〜100質量部がより好ましく、2〜50質量部がさらに好ましい。リン酸基を含む化合物またはその塩の割合が前記下限値以上であれば、リン酸基導入率が高くなる。しかし、前記上限値を超えても、リン酸基導入率向上の効果は頭打ちとなり、無駄にリン酸基を含む化合物またはその塩を使用するだけである。 The mass ratio of the phosphate group-containing compound to the cellulose fiber raw material or the salt thereof is preferably 0.2 to 200 parts by mass as the phosphorus element amount of the phosphate group-containing compound or salt relative to 100 parts by mass of the cellulose fiber 1 to 100 parts by mass is more preferable, and 2 to 50 parts by mass is more preferable. If the ratio of the compound containing a phosphoric acid group or the salt thereof is equal to or more than the above lower limit value, the phosphoric acid group introduction rate becomes high. However, even if the above upper limit is exceeded, the effect of improving the phosphoric acid group introduction rate becomes a plateau, and only the compound or its salt containing the phosphoric acid group is wasted.
加熱処理温度は、繊維の熱分解や加水分解反応を抑えながら、リン酸基を効率的に導入できる温度を選択する。具体的には50〜250℃であることが好ましく、100〜170℃であることがより好ましいが、特に限定されない。また、加熱には減圧乾燥機を用いてもよい。 As the heat treatment temperature, a temperature at which phosphoric acid groups can be efficiently introduced is selected while suppressing the thermal decomposition and hydrolysis reaction of the fiber. Specifically, the temperature is preferably 50 to 250 ° C., and more preferably 100 to 170 ° C., but is not particularly limited. In addition, a vacuum dryer may be used for heating.
リン酸基導入工程で使用するリン酸基を含む化合物またはその塩を含む薬液は、尿素をさらに含むことが好ましい。尿素によりセルロースが膨潤し、薬液の浸透性をより高めることができる。 It is preferable that the chemical | medical solution containing the compound or its salt containing the phosphoric acid group used at a phosphoric acid group introduction process further contains urea. Urea swells the cellulose and can enhance the permeability of the drug solution.
リン酸基導入工程では、リン酸変性セルロース繊維におけるリン酸基導入量を0.1〜3.8mmol/gにすることが好ましく、0.50〜3.8mmol/gにすることがより好ましい。リン酸基導入量が前記下限値以上であれば、セルロースシートの耐水性をより向上させることができる。 In the phosphate group introducing step, the phosphate group introduction amount in the phosphate-modified cellulose fiber is preferably 0.1 to 3.8 mmol / g, and more preferably 0.50 to 3.8 mmol / g. If the phosphoric acid group introduction amount is equal to or more than the lower limit value, the water resistance of the cellulose sheet can be further improved.
ここで、リン酸基の繊維原料への導入量については、TAPPI T237 cm−08(2008)を応用して算出できる。具体的には、繊維原料に導入された酸性基の導入量をより広範囲まで算出可能にするために、前記試験方法に用いる試験液のうち、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)/塩化ナトリウム(NaCl)=0.84g/5.85gを蒸留水で1000mlに溶解希釈した試験液を、水酸化ナトリウム1.60gを蒸留水で1000mlに溶解希釈した試験液に変更し、さらに置換基導入前後の繊維における算出値の差を実質的な置換基導入量とした以外は、TAPPI T237 cm−08(2008)に準じて算出する。 Here, about the introduction quantity to the textiles material of a phosphoric acid group, TAPPI T237 cm-08 (2008) can be computed and applied. Specifically, sodium hydrogencarbonate (NaHCO 3 ) / sodium chloride (NaCl) of the test solution used in the above test method enables calculation of the introduction amount of the acidic group introduced into the fiber material to a wider range. A test solution in which 0.84 g / 5.85 g is dissolved and diluted in 1000 ml of distilled water is changed to a test solution in which 1.60 g of sodium hydroxide is dissolved and diluted in 1000 ml of distilled water. It calculates according to TAPPI T 237 cm-08 (2008) except having made the difference of a calculated value into substantial substitution introduction quantity.
また、当該酸性基導入量算出方法は、基本的には1価の酸性基(カルボキシ基)の導入量算出方法であることから、多価の酸性基であるリン酸基の導入量の算出については、前記1価の酸性基の導入量として得られた置換基導入量を、リン酸基の酸価数で除した数値を、リン酸の基の導入量とする。 Moreover, since the said acidic group introduction | transduction amount calculation method is fundamentally the introduction | transduction amount calculation method of a monovalent | monohydric acid group (carboxy group), about calculation of the introduction | transduction amount of the phosphoric acid group which is a polyvalent acid group. The value obtained by dividing the substituent introduction amount obtained as the introduction amount of the monovalent acidic group by the acid value of the phosphate group is the introduction amount of the phosphoric acid group.
リン酸基の導入量は、リン酸基を含む化合物またはその塩の添加量、尿素添加量、反応温度、反応時間によって調整することができる。適性な範囲において、リン酸基を含む化合物またはその塩、尿素の添加量を多くする程、また、反応温度が高温で、反応時間が長いほどリン酸基導入量が多くなる。 The introduction amount of the phosphate group can be adjusted by the addition amount of the compound containing the phosphate group or the salt thereof, the addition amount of urea, the reaction temperature and the reaction time. In a suitable range, as the addition amount of the compound containing a phosphoric acid group or a salt thereof and urea is increased, and the reaction temperature is high and the reaction time is long, the introduced amount of phosphoric acid group is increased.
リン酸変性セルロース繊維には、必要に応じて、アルカリ処理を施してもよい。
アルカリ処理の方法としては、特に限定されないが、例えば、アルカリ溶液中に、リン酸変性セルロース繊維を浸漬する方法が挙げられる。
アルカリ溶液に含まれるアルカリ化合物は、無機アルカリ化合物であってもよいし、有機アルカリ化合物であってもよい。
無機アルカリ化合物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等が挙げられる。
有機アルカリ化合物としては、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、テトラプロピルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、フェニルアミン(アニリン)、ジフェニルアミン、およびトリフェニルアミン等が挙げられる。
アルカリ溶液における溶媒としては水または有機溶媒のいずれであってもよいが、極性溶媒(水、アルコール等の極性有機溶媒)が好ましく、少なくとも水を含む水系溶媒がより好ましい。
アルカリ処理を施すことで、後段の機械処理工程に必要なエネルギー量が削減される。
The phosphate-modified cellulose fiber may be subjected to an alkali treatment, if necessary.
Although it does not specifically limit as the method of alkali treatment, For example, the method of immersing a phosphoric acid modified cellulose fiber in an alkali solution is mentioned.
The alkali compound contained in the alkali solution may be an inorganic alkali compound or an organic alkali compound.
Examples of the inorganic alkali compound include lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide and ammonia.
Examples of the organic alkali compound include tetramethyl ammonium hydroxide, tetraethyl ammonium hydroxide, tetrapropyl ammonium hydroxide, tetrabutyl ammonium hydroxide, phenylamine (aniline), diphenylamine, and triphenylamine.
The solvent in the alkaline solution may be either water or an organic solvent, but a polar solvent (a polar organic solvent such as water or alcohol) is preferable, and an aqueous solvent containing at least water is more preferable.
By performing the alkali treatment, the amount of energy required for the subsequent mechanical treatment process is reduced.
[機械処理工程]
機械処理工程は、リン酸変性セルロース繊維を、平均繊維長が2.0mm以下及び平均繊維幅が50μm以下になるようにフィブリル化処理又は微細化処理して機械処理リン酸変性セルロース繊維を得る工程である。
ここで、フィブリル化とは、繊維をほぐし、さらに毛羽立たせることである。微細化とは、繊維を細かく粉砕又は切断することである。本明細書では、フィブリル化処理及び微細化処理のことを総称して、「機械処理」ということがある。
機械処理により繊維表面に露出したリン酸基を増やすことで、後述するアルミニウムイオン結合工程の効果が高まる。
[Machine processing process]
The mechanical processing step is a step of fibrillating or refining the phosphate-modified cellulose fiber so as to have an average fiber length of 2.0 mm or less and an average fiber width of 50 μm or less to obtain a mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber It is.
Here, fibrillation is to loosen and fluff fibers. Refinement is to finely grind or cut fibers. In the present specification, the fibrillation process and the micronization process may be collectively referred to as "machine process".
By increasing the number of phosphate groups exposed on the fiber surface by mechanical treatment, the effect of the aluminum ion bonding step described later is enhanced.
機械処理前にリン酸変性セルロース繊維は水で希釈されて、セルロース濃度が0.1〜10質量%の分散液にされることが好ましい。リン酸変性セルロース繊維分散液のセルロース濃度は、0.2〜5質量%であることがより好ましく、0.3〜4質量%であることがさらに好ましい。リン酸変性セルロース繊維のセルロース濃度が前記下限値以上であれば、フィブリル化効率又は微細化効率が高くなり、前記上限値以下であれば、処理中の粘度の上昇を防ぐことができる。 Prior to mechanical treatment, the phosphate-modified cellulose fiber is preferably diluted with water to a dispersion having a cellulose concentration of 0.1 to 10% by mass. The cellulose concentration of the phosphoric acid-modified cellulose fiber dispersion is more preferably 0.2 to 5% by mass, and still more preferably 0.3 to 4% by mass. If the cellulose concentration of the phosphate-modified cellulose fiber is above the lower limit value, the fibrillation efficiency or the refining efficiency becomes high, and if it is below the above upper limit value, it is possible to prevent an increase in viscosity during processing.
機械処理の工程では、湿式粉砕する装置等を適宜使用することができる。粉砕装置としては、高速解繊機、グラインダー(石臼型粉砕機)、高圧ホモジナイザーや超高圧ホモジナイザー、高圧衝突型粉砕機、ボールミル、ビーズミル、ディスク型リファイナー、コニカルリファイナー、二軸混練機、振動ミル、高速回転下でのホモミキサー、超音波分散機、ビーターなどが挙げられる。 In the mechanical processing step, an apparatus or the like for wet grinding can be used as appropriate. Pulverizers include high-speed fibrillation machines, grinders (millers), high-pressure homogenizers and ultra-high pressure homogenizers, high-pressure collision crushers, ball mills, bead mills, disc refiners, conical refiners, twin screw kneaders, vibration mills, high speed A homomixer under rotation, an ultrasonic dispersion machine, a beater, etc. are mentioned.
機械処理の工程に供試するリン酸変性セルロース繊維のリン酸基は、一価の陽イオンで中和されていることが好ましい。一価の陽イオンとしては、リチウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、有機アンモニウムイオンなどが挙げられる。リン酸基がこれらのイオンで中和されている場合、浸透圧効果や荷電反発効果により、機械処理の効率が高まる。 The phosphate group of the phosphate-modified cellulose fiber to be used in the mechanical treatment step is preferably neutralized with a monovalent cation. The monovalent cation includes lithium ion, sodium ion, potassium ion, ammonium ion, organic ammonium ion and the like. If the phosphate groups are neutralized with these ions, the osmotic and charge repelling effects increase the efficiency of the mechanical treatment.
[アルミニウムイオン結合工程]
アルミニウムイオン結合工程は、機械処理リン酸変性セルロース繊維のリン酸基にアルミニウムイオンを結合させる工程である。
具体的に、アルミニウムイオン結合工程では、機械処理リン酸変性セルロース繊維の水分散液に、水溶性のアルミニウム塩を添加する。水中では、アルミニウム塩からアルミニウムイオンが生成し、そのアルミニウムイオンが、機械処理リン酸変性セルロース繊維のリン酸基と反応して、リン酸基にアルミニウムイオンに結合させる。
リン酸基にアルミニウムイオンを結合させることにより、リン酸基を有するセルロース繊維のアルミニウム塩からなる耐水性セルロース繊維を得ることができる。
得られた耐水性セルロース繊維は、必要に応じて、脱水、乾燥してもよい。
[Aluminum ion bonding process]
The aluminum ion bonding step is a step of bonding aluminum ions to the phosphate group of the machine-treated phosphate-modified cellulose fiber.
Specifically, in the aluminum ion bonding step, a water-soluble aluminum salt is added to the aqueous dispersion of machine-treated phosphoric acid-modified cellulose fiber. In water, aluminum ions are generated from aluminum salts, and the aluminum ions react with the phosphate group of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber to bind to the phosphate group to the aluminum ion.
By bonding an aluminum ion to a phosphate group, a water resistant cellulose fiber comprising an aluminum salt of a cellulose fiber having a phosphate group can be obtained.
The water resistant cellulose fiber obtained may be dewatered and dried as required.
アルミニウムイオン結合工程において、アルミニウムイオン源として使用されるアルミニウム塩としては、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、酢酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム等が挙げられる。これらのなかでも、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムが好ましい。
アルミニウム塩は1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
Examples of the aluminum salt used as an aluminum ion source in the aluminum ion bonding step include aluminum sulfate, aluminum chloride, aluminum acetate, sodium aluminate and the like. Among these, aluminum sulfate and aluminum chloride are preferable.
An aluminum salt may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
機械処理リン酸変性セルロース繊維のリン酸基に結合させるアルミニウムイオンの添加量は、リン酸変性セルロース繊維に導入されたリン酸基量P[mol]に対し、0.2P〜2.0P[mol]が好ましく、0.3P〜1.8P[mol]がより好ましい。 The addition amount of the aluminum ion to be bonded to the phosphate group of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber is 0.2 P to 2.0 P [mol] with respect to the phosphate group amount P [mol] introduced to the phosphate-modified cellulose fiber ] Is preferable and 0.3P-1.8P [mol] are more preferable.
(作用効果)
セルロース分子のヒドロキシ基は、水分子と水素結合しやすいため、通常のセルロース繊維は耐水性が低い。本発明の耐水性セルロース繊維の耐水性が高い理由は明らかではないが、無機物質のリン酸アルミニウム(AlPO4)は親水性が低く、水に対して不溶性である。したがって、リン酸アルミニウムと同様に、リン酸基にアルミニウムイオンが結合したリン酸変性セルロース繊維は親水性が低くなり、耐水性が高くなると推測される。
また、セルロースに導入されたリン酸基は2価のアニオン、アルミニウムイオンは3価のカチオンであるため、結合接点が多いことも有利であると考えられる。
耐水性が高い本発明の耐水性セルロース繊維から得られるセルロースシートは、湿潤しても引張強度が低下しにくいだけでなく、ヤング率も低下しにくい。これは、一般の湿潤紙力増強剤がセルロース繊維にランダムに結合するのに対し、本発明では、リン酸基が導入されたセルロース繊維表面が、機械的処理を受けやすくなっており、よりフィブリル化または微細化され、そこに集中して耐水性の高いリン酸アルミニウム構造が形成されるためと推測される。
本発明の耐水性セルロース繊維においては、耐水性を向上させるために、加熱によって湿潤紙力増強剤をセルロース繊維に反応させる必要がなく、また、導入可能な置換基量の幅が広いため、より大きな耐水性向上効果を得ることができる。
(Action effect)
Normal cellulose fibers have low water resistance because the hydroxyl groups of cellulose molecules tend to hydrogen bond with water molecules. Although the reason why the water resistant cellulose fiber of the present invention has high water resistance is not clear, the inorganic substance aluminum phosphate (AlPO 4 ) has low hydrophilicity and is insoluble in water. Therefore, like aluminum phosphate, it is presumed that the phosphate-modified cellulose fiber in which an aluminum ion is bound to a phosphate group has low hydrophilicity and high water resistance.
Moreover, since the phosphate group introduce | transduced into cellulose is a bivalent anion and aluminum ion is a trivalent cation, it is also considered to be advantageous that there are many bonding contacts.
The cellulose sheet obtained from the water-resistant cellulose fiber of the present invention, which has high water resistance, is not only difficult to reduce the tensile strength even when it is wet, but also the Young's modulus does not easily decrease. This is because the general wet paper strength agent is randomly bonded to the cellulose fiber, whereas in the present invention, the cellulose fiber surface having a phosphate group introduced therein is more susceptible to mechanical treatment and more fibrillated. It is speculated that the aluminum phosphate structure is formed or concentrated and concentrated there to form a highly water resistant aluminum phosphate structure.
In the water resistant cellulose fiber of the present invention, it is not necessary to react the wet strength agent with the cellulose fiber by heating in order to improve the water resistance, and the range of the amount of substituents that can be introduced is wider. A great improvement in water resistance can be obtained.
<セルロースシート及びその製造方法>
(セルロースシート)
本発明のセルロースシートは、耐水性セルロース繊維を含有するシートである。
セルロースシートには、耐水性セルロース繊維以外に、必要に応じて、填料、サイズ剤、紙力増強剤、歩留まり向上剤などの化学添加剤、糊、その他の繊維が含まれてもよい。
<Cellulose sheet and method for producing the same>
(Cellulose sheet)
The cellulose sheet of the present invention is a sheet containing water resistant cellulose fibers.
The cellulose sheet may contain, in addition to the water resistant cellulose fiber, if necessary, fillers, sizing agents, paper additives, chemical additives such as retention aids, glues, and other fibers.
本発明のセルロースシートにおいては、湿潤状態でのヤング率残存率を容易に5%以上とすることができる。ヤング率は、JIS P8135に従って測定した値である。ヤング率残存率は、水で湿潤する前後のセルロースシートのヤング率を各々測定し、[(湿潤後のセルロースシートのヤング率)/(湿潤前のセルロースシートのヤング率)]×100%の式で求めた値である。
湿潤状態でのヤング率残存率が5%以上であれば、湿潤した際のヤング率低下が充分に抑制されている。
また、本発明のセルロースシートにおいては、湿潤状態での引張強度残存率を容易に15%以上とすることができる。引張強度は、JIS P8135に従って測定した値である。引張強度残存率は、水で湿潤する前後のセルロースシートのヤング率を各々測定し、[(湿潤後のセルロースシートの引張強度)/(湿潤前のセルロースシートの引張強度)]×100%の式で求めた値である。
湿潤状態での引張強度残存率が15%以上であれば、湿潤した際の引張強度低下が充分に抑制されている。
In the cellulose sheet of the present invention, the Young's modulus residual ratio in the wet state can be easily made 5% or more. Young's modulus is a value measured according to JIS P8135. The Young's modulus residual ratio is obtained by measuring the Young's modulus of the cellulose sheet before and after being wet with water, and [(Young's modulus of the cellulose sheet after wetting) / (Young's modulus of the cellulose sheet before wetting)] × 100% Is the value obtained by
When the Young's modulus residual ratio in the wet state is 5% or more, the decrease in Young's modulus when moistened is sufficiently suppressed.
Moreover, in the cellulose sheet of this invention, the tensile strength residual ratio in a wet state can be easily made 15% or more. The tensile strength is a value measured according to JIS P8135. The tensile strength residual ratio is obtained by measuring the Young's modulus of the cellulose sheet before and after being wetted with water, and [(the tensile strength of the cellulose sheet after the wetting) / (the tensile strength of the cellulose sheet before the wetting)] × 100% Is the value obtained by
If the tensile strength residual ratio in the wet state is 15% or more, the reduction in tensile strength upon wetting is sufficiently suppressed.
セルロースシートの密度は0.3〜1.3g/cm3とすることが好ましい。セルロースシートの密度が前記範囲内にあれば、前記のヤング率残存率をより容易に5%以上にでき、引張強度残存率をより容易に15%以上にできる。 The density of the cellulose sheet is preferably 0.3 to 1.3 g / cm 3 . If the density of the cellulose sheet is within the above range, the Young's modulus residual ratio can be more easily 5% or more, and the tensile strength residual ratio can be more easily 15% or more.
(セルロースシートの製造方法)
本発明のセルロースシートの製造方法は、上記耐水性セルロース繊維を抄紙する工程を有する。
具体的に抄紙工程では、耐水性セルロース繊維を含むスラリーを抄紙用ワイヤー上で脱水して湿潤シートを得た後、その湿潤シートを乾燥する。
耐水性セルロース繊維を含むスラリーは、得られるセルロースシートの坪量が、好ましくは5〜200g/m2、より好ましくは10〜150g/m2となるように抄紙用ワイヤーに供給する。セルロースシートの坪量が前記下限値以上であると、得られた湿潤シートを抄紙用ワイヤーから容易に剥離でき、連続生産に適する。一方、セルロースシートの坪量が前記上限値以下であると、脱水時間を短縮でき、生産性を高くできる。
湿潤シートの乾燥方法としては特に制限されず、例えば、熱風乾燥炉に湿潤シートを供給し、熱風により加熱する方法、加熱させたドラムドライヤーに湿潤シートを巻き掛けて加熱する方法等を適用することができる。
(Method of producing cellulose sheet)
The method for producing a cellulose sheet of the present invention comprises the step of making the water resistant cellulose fiber.
Specifically, in the papermaking process, a slurry containing water resistant cellulose fibers is dewatered on a papermaking wire to obtain a wet sheet, and then the wet sheet is dried.
The slurry containing water resistant cellulose fibers is supplied to the papermaking wire such that the basis weight of the obtained cellulose sheet is preferably 5 to 200 g / m 2 , more preferably 10 to 150 g / m 2 . The obtained wet sheet can be easily exfoliated from a papermaking wire as basic weight of a cellulose sheet is more than the above-mentioned lower limit, and it is suitable for continuous production. On the other hand, dehydration time can be shortened as the basis weight of a cellulose sheet is below the said upper limit, and productivity can be made high.
The method for drying the wet sheet is not particularly limited. For example, a method of supplying the wet sheet to a hot air drying furnace and heating by hot air, applying a method of winding the wet sheet around the heated drum dryer, and the like are applied. Can.
上記抄紙工程は、通常の紙の製造で使用される抄紙機を用いることができる。抄紙機としては、長網式、円網式、傾斜式等の連続抄紙機が挙げられる。 The above-mentioned paper making process can use a paper machine used in ordinary paper production. As a papermaking machine, continuous papermaking machines such as a long screen type, a circular net type, a tilting type and the like can be mentioned.
(作用効果)
本発明のセルロースシートは、耐水性セルロース繊維を有するものであるから、水で湿潤しても強度及びヤング率が維持されている。
本発明のセルロースシートの製造方法では、耐水性セルロース繊維を抄紙することによってセルロースシートを製造するから、加熱によって湿潤紙力増強剤をセルロース繊維に反応させる必要はないし、導入可能な置換基量の幅が広いため、より大きな耐水性を持つセルロースシートを得ることができる。
(Action effect)
Since the cellulose sheet of the present invention has water resistant cellulose fibers, its strength and Young's modulus are maintained even when it is wetted with water.
In the method for producing a cellulose sheet of the present invention, a cellulose sheet is produced by making water-resistant cellulose fibers, so there is no need to react the wet paper strengthening agent with the cellulose fibers by heating, and Because of the wide width, it is possible to obtain a cellulose sheet with greater water resistance.
以下に実施例及び比較例を示して、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be specifically described below by showing Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
(製造例1)
未叩解針葉樹クラフトパルプ(王子製紙製)に、尿素、リン酸ナトリウム(リン原子とナトリウム原子のモル比Na/P=1.45)、水からなる薬液を含浸させた。次いで、圧搾し、余剰の薬液を搾り取って、薬液含浸パルプを得た。その薬液含浸パルプは、パルプ絶乾質量100質量部に対して95質量部の尿素、リン原子として40質量部のリン酸ナトリウム、120質量部の水を含んでいた。
上記薬液含浸パルプを150℃に加熱したオーブンで乾燥、加熱処理して、パルプのセルロース繊維にリン酸基を導入した。
リン酸基を導入したセルロース繊維を含む薬液含浸パルプに、イオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰の薬液を十分に洗い流した。次いで、セルロース繊維濃度が2質量%となるようイオン交換水で希釈し、攪拌しながら、1N水酸化ナトリウム水溶液を少しずつ添加して、pHが11〜13のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、再びイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰の水酸化ナトリウムを十分に洗い流して、リン酸変性セルロース繊維Aを得た。該リン酸変性セルロース繊維Aは、滴定法で求められるリン酸基の導入量が0.804mmol/gであった。
上記リン酸変性セルロース繊維Aを、セルロース濃度が2質量%になるようイオン交換水で希釈した後、クリアランスを50μmに設定したシングルディスクリファイナーに5回通して機械処理リン酸変性セルロース繊維Aを得た。機械処理リン酸変性セルロース繊維Aの投影図から得られる長さ平均繊維長は1.22mm、平均繊維幅は27.4μmであった。
(Production Example 1)
An unrefined softwood kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd.) was impregnated with a chemical solution consisting of urea, sodium phosphate (molar ratio of phosphorus atom to sodium atom Na / P = 1.45), and water. Subsequently, it squeezed and the excessive chemical | medical solution was squeezed off and the chemical | medical solution impregnation pulp was obtained. The chemical-impregnated pulp contained 95 parts by mass of urea, 40 parts by mass of sodium phosphate as phosphorus atoms, and 120 parts by mass of water with respect to 100 parts by mass of the dry-dried pulp.
The chemical-impregnated pulp was dried and heated in an oven heated to 150 ° C. to introduce phosphoric acid groups into cellulose fibers of the pulp.
Ion-exchanged water is poured into a drug-impregnated pulp containing cellulose fibers into which phosphate groups have been introduced, stirred and dispersed uniformly, and then repeated operations of filtration dewatering to obtain a dewatered sheet are sufficient for excess drug solution. It was washed away. Subsequently, it diluted with ion exchange water so that a cellulose fiber density | concentration might be 2 mass%, 1N sodium hydroxide aqueous solution was added little by little, stirring, and the pulp slurry of pH 11-13 was obtained. Thereafter, the pulp slurry is dewatered to obtain a dewatered sheet, and then ion-exchanged water is poured again, and after stirring and dispersing uniformly, filtration dewatering to obtain a dewatered sheet is repeated to obtain excess water. The sodium oxide was thoroughly washed away to obtain phosphate-modified cellulose fiber A. The phosphate-modified cellulose fiber A had a introduced amount of phosphate groups of 0.804 mmol / g as determined by titration.
The above-mentioned phosphate-modified cellulose fiber A was diluted with ion-exchanged water so that the cellulose concentration would be 2% by mass, and then passed 5 times through a single disc refiner whose clearance was set to 50 μm to obtain machine-treated phosphate-modified cellulose fiber A . The length average fiber length obtained from the projected view of machine-treated phosphate-modified cellulose fiber A was 1.22 mm, and the average fiber width was 27.4 μm.
(製造例2)
前記製造例1と同様にしてリン酸基を導入したセルロース繊維を含む薬液含浸パルプを得た。
リン酸基を導入したセルロース繊維を含む薬液含浸パルプに、イオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた。次いで、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰の薬液を十分に洗い流した後、セルロース繊維濃度が2質量%となるようイオン交換水で希釈した。次いで、攪拌しながら、1N硫酸水溶液を少しずつ添加し、pHが2〜3のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、再びイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた。次いで、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰の硫酸を十分に洗い流した後、セルロース繊維濃度が2質量%となるようイオン交換水で希釈した。次いで、攪拌しながら、1Nアンモニア水溶液を少しずつ添加して、pHが11〜12のパルプスラリーを得た。その後、このパルプスラリーを脱水し、脱水シートを得た後、再びイオン交換水を注ぎ、攪拌して均一に分散させた後、濾過脱水して脱水シートを得る操作を繰り返すことにより、余剰のアンモニアを十分に洗い流して、セルロース繊維Bを得た。該リン酸変性セルロース繊維Bは、滴定法で求められるリン酸基の導入量が0.804mmol/gであった。
上記リン酸変性セルロース繊維Bを、セルロース濃度が2質量%になるようイオン交換水で希釈した後、クリアランスを50μmに設定したシングルディスクリファイナーに10回通して機械処理リン酸変性セルロース繊維Bを得た。機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの投影図から得られる長さ平均繊維長は0.98mm、平均繊維幅は26.3μmであった。
(Production Example 2)
In the same manner as in Production Example 1 above, a drug solution-impregnated pulp containing cellulose fibers into which phosphate groups were introduced was obtained.
Ion-exchanged water was poured into a drug solution-impregnated pulp containing cellulose fibers into which phosphate groups were introduced, and the mixture was stirred and dispersed uniformly. Next, after repeating the operation of obtaining the dewatered sheet by filtration and dehydration, the excess chemical solution was sufficiently washed away, and then diluted with deionized water so that the cellulose fiber concentration was 2 mass%. Subsequently, 1 N sulfuric acid aqueous solution was added little by little, stirring, and the pulp slurry of pH 2-3 was obtained. Thereafter, the pulp slurry was dewatered to obtain a dewatered sheet, and then ion-exchanged water was poured again and stirred to disperse uniformly. Next, the operation of obtaining dehydrated sheets by filtration dewatering was repeated to wash away excess sulfuric acid sufficiently, and then diluted with deionized water so that the cellulose fiber concentration became 2 mass%. Then, while stirring, 1 N aqueous ammonia solution was added little by little to obtain a pulp slurry having a pH of 11-12. Thereafter, the pulp slurry is dewatered to obtain a dewatered sheet, and then ion-exchanged water is poured again, and after stirring and dispersing uniformly, filtration ammonia is repeated to obtain a dewatered sheet, whereby excess ammonia is obtained. Was thoroughly washed away to obtain a cellulose fiber B. The phosphate-modified cellulose fiber B had a phosphate group introduction amount of 0.804 mmol / g, which was determined by a titration method.
The above-mentioned phosphate-modified cellulose fiber B was diluted with ion-exchanged water so that the cellulose concentration would be 2% by mass, and then passed through a single disc refiner whose clearance was set to 50 μm ten times to obtain machine-treated phosphate-modified cellulose fiber B . The length average fiber length obtained from the projected view of machine-treated phosphate-modified cellulose fiber B was 0.98 mm, and the average fiber width was 26.3 μm.
(製造例3)
未叩解針葉樹クラフトパルプ(王子製紙製)を濃度1質量%となるように、イオン交換水で希釈してスラリー状とした。次いで、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシル(TEMPO)と、臭化ナトリウムとを、それぞれパルプ質量の1.6質量%、10質量%添加し、15分間スリーワンモーターで攪拌した。
次いで、0.75M次亜塩素酸ナトリウム水溶液をパルプ1gに対して3.8mmol/g加え、反応を開始させた。反応中は0.5Mの水酸化ナトリウム水溶液を滴下してpHを10程度に保った。その後、反応物をろ別し、イオン交換水で充分に洗浄した後、pH4.8に調整した酢酸バッファー中に、パルプ濃度が1質量%となるように添加した。
次いで、亜塩素酸ナトリウムをパルプ1gに対して0.2mmol/g量加え、48時間静置した。静置後の反応物をろ別し、イオン交換水で充分に洗浄し、カルボン酸変性セルロース繊維を得た。該カルボン酸変性セルロース繊維は、滴定法で求められるカルボキシ基の導入量が1.17mmol/gであった。
上記カルボン酸変性セルロース繊維を、セルロース濃度が2質量%になるようイオン交換水で希釈した後、クリアランスを50μmに設定したシングルディスクリファイナーに5回通して機械処理カルボン酸変性セルロース繊維を得た。機械処理カルボン酸変性セルロース繊維の投影図から得られる長さ平均繊維長は0.97mm、平均繊維幅は27.0μmであった。
(Production Example 3)
Un-beaten softwood kraft pulp (manufactured by Oji Paper Co., Ltd.) was diluted with ion-exchanged water to a concentration of 1% by mass to form a slurry. Next, 1.6% by mass and 10% by mass of pulp mass of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidine-N-oxyl (TEMPO) and sodium bromide, respectively, are added, and three minutes for 15 minutes. Stirred by a motor.
Then, the reaction was initiated by adding 3.8 mmol / g of a 0.75 M aqueous solution of sodium hypochlorite to 1 g of pulp. During the reaction, 0.5 M aqueous sodium hydroxide solution was added dropwise to keep the pH at about 10. Thereafter, the reaction product was separated by filtration, sufficiently washed with ion exchange water, and then added to an acetic acid buffer adjusted to pH 4.8 so that the pulp concentration was 1% by mass.
Next, sodium chlorite was added in an amount of 0.2 mmol / g to 1 g of pulp, and allowed to stand for 48 hours. The reaction product after standing was separated by filtration, and sufficiently washed with ion exchanged water to obtain a carboxylic acid-modified cellulose fiber. The carboxylic acid-modified cellulose fiber had a carboxy group introduction amount of 1.17 mmol / g as determined by titration.
The carboxylic acid-modified cellulose fiber was diluted with ion-exchanged water so that the cellulose concentration was 2% by mass, and then passed through a single disc refiner whose clearance was set to 50 μm five times to obtain a mechanically treated carboxylic acid-modified cellulose fiber. The length average fiber length obtained from the projected view of the machine-treated carboxylic acid-modified cellulose fiber was 0.97 mm, and the average fiber width was 27.0 μm.
(実施例1)
製造例1で得た機械処理リン酸変性セルロース繊維Aを、セルロース濃度が0.2質量%になるようイオン交換水で希釈してスラリーを得た。そのスラリーを、得られるシート坪量が20g/m2になるように分取し、0.3質量%に希釈した硫酸アルミニウム水溶液を、硫酸アルミニウム添加量がセルロース繊維質量に対して8質量%になる割合で添加した。次いで、撹拌した後、プラスチックワイヤー(LL70E、日本フィルコン社製、濾過面積210mm×298mm)をろ材として用いて脱水し、抄紙して、機械処理リン酸変性セルロース繊維Aを含有する湿紙を得た。
得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分を吸い取った。さらに、湿紙を、新たな吸収紙の間に挟み、表面温度120℃のシリンダードライヤーで乾燥して、セルロースシートを得た。
Example 1
The machine-treated phosphoric acid-modified cellulose fiber A obtained in Production Example 1 was diluted with ion exchange water so that the cellulose concentration was 0.2 mass%, to obtain a slurry. The slurry was fractionated so that the sheet basis weight obtained was 20 g / m 2, and the aqueous solution of aluminum sulfate diluted to 0.3% by mass was added to 8% by mass of the amount of aluminum sulfate based on the mass of cellulose fiber Was added at a rate of Then, after stirring, it was dewatered using a plastic wire (LL 70 E, manufactured by Nippon Filcon, filtration area 210 mm × 298 mm) as a filter medium, and paper was made to obtain a wet paper containing mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber A .
Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll defined in JIS P 8222 to absorb excess water. Furthermore, the wet paper was sandwiched between fresh absorbent paper and dried with a cylinder drier at a surface temperature of 120 ° C. to obtain a cellulose sheet.
(実施例2)
機械処理リン酸変性セルロース繊維Aの代わりに機械処理リン酸変性セルロース繊維Bを用いた以外は、実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
(Example 2)
A cellulose sheet was obtained in the same manner as in Example 1, except that the mechanically treated phosphoric acid modified cellulose fiber B was used instead of the mechanically treated phosphoric acid modified cellulose fiber A.
(比較例1)
実施例2において、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bを含むスラリーに硫酸アルミニウム水溶液を添加しなかった以外は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 1)
A wet paper web was obtained in the same manner as in Example 2 except that the aqueous solution of aluminum sulfate was not added to the slurry containing machine-treated phosphate-modified cellulose fiber B in Example 2. Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例2)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、カチオン性凝結剤(荒川化学製 FS−614 0.03質量%水溶液)を、セルロース繊維質量に対して絶乾質量で500ppmの割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。
得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 2)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, a cationic coagulant (FS-614 0.03% by mass aqueous solution manufactured by Arakawa Chemical Co., Ltd.) was added at a ratio of 500 ppm in terms of dry weight to cellulose fiber mass. The other procedures were the same as in Example 2 to obtain a wet paper.
Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例3)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.1M塩酸を、セルロース濃度0.2質量%のスラリーのpHが4になるまで添加した。それ以外の操作は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 3)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, 0.1 M hydrochloric acid was added until the pH of the slurry having a cellulose concentration of 0.2% by mass reached 4. The other procedures were the same as in Example 2 to obtain a wet paper. Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例4)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した塩化カルシウム水溶液を、塩化カルシウム添加量がセルロース繊維質量に対して8質量%になる割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 4)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, an aqueous calcium chloride solution diluted to 0.3% by mass was added at a ratio such that the amount of calcium chloride added was 8% by mass with respect to the mass of the cellulose fiber. The other procedures were the same as in Example 2 to obtain a wet paper. Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例5)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した塩化マグネシウム水溶液を、塩化マグネシウム添加量がセルロース繊維質量に対して8質量%になる割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 5)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, a magnesium chloride aqueous solution diluted to 0.3% by mass was added at a ratio such that the amount of magnesium chloride added was 8% by mass with respect to the mass of the cellulose fiber. The other procedures were the same as in Example 2 to obtain a wet paper. Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例6)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した塩化カルシウム水溶液を、塩化カルシウム添加量がセルロース繊維質量に対して16質量%になる割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様に抄紙してセルロースシートを得た。
(Comparative example 6)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, an aqueous calcium chloride solution diluted to 0.3% by mass was added at a ratio such that the amount of calcium chloride added was 16% by mass based on the mass of the cellulose fiber. The rest of the procedure was carried out in the same manner as in Example 2 to obtain a cellulose sheet.
(比較例7)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した塩化マグネシウム水溶液を、塩化マグネシウム添加量がセルロース繊維質量に対して20質量%になる割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様に抄紙してセルロースシートを得た。
(Comparative example 7)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, a magnesium chloride aqueous solution diluted to 0.3% by mass was added at a ratio such that the amount of magnesium chloride added was 20% by mass with respect to the mass of the cellulose fiber. The rest of the procedure was carried out in the same manner as in Example 2 to obtain a cellulose sheet.
(比較例8)
実施例2において、硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した湿潤紙力増強剤(荒川化学製 アラフィックス255)を、セルロース繊維質量に対して0.5質量%の割合で添加した。それ以外の操作は実施例2と同様の方法で湿紙を得た。得られた湿紙に吸収紙2枚を載せ、その吸収紙の上から、JIS P 8222に規定されたコーチロールを用いてロール掛けを行い、余剰の水分の吸い取りを試みた。しかし、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、機械処理リン酸変性セルロース繊維Bの湿紙を剥離できず、セルロースシートを得ることができなかった。
(Comparative example 8)
In Example 2, instead of the aluminum sulfate aqueous solution, a wet paper strength agent (Arakawa Chemical Alafix 255) diluted to 0.3% by mass is added at a ratio of 0.5% by mass based on the mass of the cellulose fiber did. The other procedures were the same as in Example 2 to obtain a wet paper. Two sheets of absorbent paper were placed on the obtained wet paper, and the absorbent paper was rolled using a coach roll specified in JIS P 8222 to try to absorb excess water. However, due to the pressure of the coating roll, the wet paper web breaks down and adheres to the absorbent paper, and the wet paper web of the mechanically treated phosphate-modified cellulose fiber B can not be peeled off, and a cellulose sheet can not be obtained.
(比較例9)
機械処理リン酸変性セルロース繊維Aの代わりに、製造例3で得た機械処理カルボン酸変性セルロース繊維を用いた以外は実施例1と同様にしてセルロースシートを得た。
(Comparative example 9)
A cellulose sheet was obtained in the same manner as Example 1, except that the machine-treated carboxylic acid-modified cellulose fiber obtained in Production Example 3 was used instead of the machine-treated phosphate-modified cellulose fiber A.
(比較例10)
実施例1において、機械処理リン酸変性セルロース繊維Aの代わりに、叩解セルロース繊維(王子製紙製 投影図から得られる長さ平均繊維長0.46mm、平均繊維幅24.7μm、未変性)を用い、硫酸アルミニウム水溶液を添加しなかった以外は実施例1と同様の方法で抄紙して、セルロースシートを得た。
(Comparative example 10)
In Example 1, in place of machine-treated phosphoric acid-modified cellulose fiber A, a beaten cellulose fiber (length average fiber length 0.46 mm, average fiber width 24.7 μm obtained from Oji Paper Co., Ltd. projection view, unmodified) is used. A cellulose sheet was obtained in the same manner as in Example 1 except that the aluminum sulfate aqueous solution was not added.
(比較例11)
0.3質量%に希釈した硫酸アルミニウム水溶液を、セルロース繊維質量に対して8質量%の割合で添加した以外は比較例10と同様にして、セルロースシートを得た。
(Comparative example 11)
A cellulose sheet was obtained in the same manner as in Comparative Example 10 except that the aluminum sulfate aqueous solution diluted to 0.3% by mass was added at a ratio of 8% by mass with respect to the mass of the cellulose fiber.
(比較例12)
硫酸アルミニウム水溶液の代わりに、0.3質量%に希釈した湿潤紙力増強剤(荒川化学製 アラフィックス255)を、セルロース繊維質量に対して0.5質量%の割合で添加した以外は比較例10と同様にして、セルロースシートを得た。
(Comparative example 12)
Comparative Example except that a wet paper strength agent (Arakawa Chemical Arafix 255) diluted to 0.3% by mass was added instead of the aluminum sulfate aqueous solution at a ratio of 0.5% by mass with respect to the mass of cellulose fiber In the same manner as 10, a cellulose sheet was obtained.
<紙質の測定>
各実施例及び各比較例で得たシートの乾燥状態での引張強度及びヤング率を、JIS
P 8113に準拠して測定した。
各実施例及び各比較例で得たシートの湿潤状態での引張強度及びヤング率をJIS P
8135に準拠して測定した。
引張強度残存率を、[(湿潤後のセルロースシートの引張強度)/(湿潤前のセルロースシートの引張強度)]×100%の式より求めた。
ヤング率残存率を、[(湿潤後のセルロースシートのヤング率)/(湿潤前のセルロースシートのヤング率)]×100%の式より求めた。
乾燥状態でのセルロースシートの引張強度及びヤング率、湿潤状態でのセルロースシートの引張強度及びヤング率、引張強度残存率及びヤング率残存率を表1,2に示す。
<Measurement of paper quality>
The tensile strength and Young's modulus in the dry state of the sheet obtained in each Example and each Comparative Example are set to JIS
It measured based on P 8113.
The tensile strength and Young's modulus in the wet state of the sheet obtained in each example and each comparative example
It measured according to 8135.
The tensile strength residual ratio was determined from the formula [(tensile strength of wet cellulose sheet) / (tensile strength of wet cellulose sheet)] × 100%.
The Young's modulus residual ratio was determined from the formula [(Young's modulus of the cellulose sheet after wetting) / (Young's modulus of the cellulose sheet before wetting)] × 100%.
The tensile strength and Young's modulus of the cellulose sheet in a dry state, the tensile strength and Young's modulus of the cellulose sheet in a wet state, the tensile strength residual ratio and the Young's modulus residual ratio are shown in Tables 1 and 2.
機械処理リン酸変性セルロース繊維に硫酸アルミニウムを加えた実施例1,2では、得られたセルロースシートの引張強度残存率及びヤング率残存率が高く、すなわち湿潤紙力が高く、耐水性に優れていた。
硫酸アルミニウムを添加しなかった比較例1では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。リン酸変性セルロース繊維のリン酸基はアンモニウム塩となっており、親水性が強いためと考えられる。
硫酸アルミニウムの代わりにカチオン性凝結剤を添加した比較例2では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。リン酸変性セルロース繊維のリン酸基は有機アンモニウム塩となっており、親水性が強く、また、カチオン性凝結剤はその分子量が大きいため、十分にリン酸基と相互作用できないと推察される。
硫酸アルミニウムの代わりにスラリーpHが4になるまで塩酸を添加した比較例3では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。硫酸アルミニウムの添加によってスラリーpHは低下しているが、スラリーpHを低下させるのみでは依然として親水性が強いためと考えられる。
硫酸アルミニウムの代わりに、塩化カルシウムを繊維質量に対して8質量%添加した比較例4では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。
硫酸アルミニウムの代わりに、塩化マグネシウムを繊維質量に対して8質量%添加した比較例5では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。
硫酸アルミニウムの代わりに、塩化カルシウムを繊維質量に対して16質量%添加した比較例6では、得られたセルロースシートの引張強度残存率及びヤング率残存率が共に低かった。
硫酸アルミニウムの代わりに、塩化マグネシウムを繊維質量に対して20質量%添加した比較例7では、得られたセルロースシートの引張強度残存率及びヤング率残存率が共に低かった。
硫酸アルミニウムの代わりに、湿潤紙力増強剤を繊維質量に対して0.5質量%添加した比較例8では、コーチロールの圧力により、湿紙が崩れ、吸収紙に密着してしまい、セルロースシートを得ることができなかった。湿紙を得るまでに乾燥、加熱工程を経ていないため湿潤紙力増強効果が得られていないためと考えられる。
リン酸変性セルロース繊維の代わりにカルボン酸変性セルロース繊維を用いた比較例9では、得られたセルロースシートの引張強度残存率及びヤング率残存率が共に低かった。
リン酸変性されていないセルロース繊維を用いた比較例10〜12では、得られたセルロースシートの引張強度残存率及びヤング率残存率が共に低かった。
In Examples 1 and 2 in which aluminum sulfate is added to the mechanically treated phosphoric acid-modified cellulose fiber, the tensile strength residual ratio and Young's modulus residual ratio of the obtained cellulose sheet are high, that is, the wet paper strength is high and the water resistance is excellent. The
In Comparative Example 1 in which aluminum sulfate was not added, the wet paper web was broken due to the pressure of the coating roll, and the paper stuck to the absorbent paper, so that a cellulose sheet could not be obtained. It is considered that the phosphate group of the phosphate-modified cellulose fiber is an ammonium salt and is highly hydrophilic.
In Comparative Example 2 in which a cationic coagulant was added instead of aluminum sulfate, the wet paper web was broken due to the pressure of the coating roll and adhered to the absorbent paper, so that a cellulose sheet could not be obtained. Since the phosphate group of the phosphate-modified cellulose fiber is an organic ammonium salt and is strongly hydrophilic, and the cationic coagulant has a large molecular weight, it is presumed that it can not sufficiently interact with the phosphate group.
In Comparative Example 3 in which hydrochloric acid was added until the slurry pH became 4 instead of aluminum sulfate, the wet paper broke due to the pressure of the coating roll, and the paper stuck to the absorbent paper, and a cellulose sheet could not be obtained. Although the slurry pH is lowered by the addition of aluminum sulfate, it is considered that lowering the slurry pH alone is still strongly hydrophilic.
In Comparative Example 4 in which calcium chloride is added at 8% by mass with respect to the fiber mass instead of aluminum sulfate, the wet paper web breaks down due to the pressure of the coating roll and adheres to absorbent paper, and a cellulose sheet can be obtained It was not.
In Comparative Example 5 in which 8% by mass of magnesium chloride is added to the fiber mass instead of aluminum sulfate, the wet paper web breaks down due to the pressure of the coating roll and adheres to the absorbent paper, and a cellulose sheet can be obtained. It was not.
In Comparative Example 6 in which calcium chloride was added in an amount of 16% by mass with respect to the fiber mass instead of aluminum sulfate, both the tensile strength residual ratio and the Young's modulus residual ratio of the obtained cellulose sheet were low.
In Comparative Example 7 in which 20% by mass of magnesium chloride was added with respect to the fiber mass instead of aluminum sulfate, both the tensile strength residual ratio and the Young's modulus residual ratio of the obtained cellulose sheet were low.
In Comparative Example 8 in which 0.5% by mass of a wet paper strengthening agent with respect to the fiber mass was added instead of aluminum sulfate, the wet paper broke due to the pressure of the coat roll and adhered to the absorbent paper, cellulose sheet Could not get. It is considered that the wet paper strengthening effect is not obtained because drying and heating processes have not been performed until the wet paper is obtained.
In Comparative Example 9 in which a carboxylic acid-modified cellulose fiber was used instead of the phosphoric acid-modified cellulose fiber, both the tensile strength residual ratio and the Young's modulus residual ratio of the obtained cellulose sheet were low.
In Comparative Examples 10 to 12 using cellulose fibers which were not phosphate-modified, both the tensile strength residual ratio and the Young's modulus residual ratio of the obtained cellulose sheet were low.
上記のように、実施例1,2のセルロースシートは、引張強度残存率が高いだけでなく、ヤング率残存率も高く、湿潤紙力に優れていた。湿潤状態でのヤング率の維持は、湿潤紙力増強剤の添加では得られない効果であった。
リン酸アルミニウム(AlPO4)は水に溶けない不溶性の物質であり、この物質と類似の構造がセルロース繊維表面に形成されると、親水性が低くなると推測される。また、セルロースに導入されたリン酸基は2価の陰イオン、アルミニウムイオンは3価の陽イオンであるから、電荷的接点が多い。そのため、リン酸基にアルミニウムイオンが結合したリン酸変性セルロース繊維は親水性が低くなり、耐水性が高くなると推測される。
また、耐水性が高いセルロース繊維から作製したことでセルロースシートの耐水性が高くなったものと推測される。
これに対し、リン酸カルシウム(Ca3(PO4)2)、リン酸マグネシウム(Mg3(PO4)2)、酢酸アルミニウム(Al(COO)3)は、わずかであるが水に溶解する。また、リン酸アルミニウムと比較して、電荷的接点が少ない。そのため、リン酸基にカルシウムイオンが結合した場合、リン酸基にマグネシウムイオンが結合した場合、カルボキシ基にアルミニウムイオンが結合した場合にはいずれも、親水性が低くならず、耐水性が低くなると推測される。また、耐水性が低いセルロース繊維から作製したことでセルロースシートの耐水性が低くなったものと推測される。
As described above, the cellulose sheets of Examples 1 and 2 not only have a high tensile strength residual rate, but also have a high Young's modulus residual rate and are excellent in wet strength. The maintenance of Young's modulus in the wet state was an effect not obtained by the addition of a wet strength agent.
Aluminum phosphate (AlPO 4 ) is an insoluble substance which is insoluble in water, and it is presumed that when a similar structure to this substance is formed on the surface of cellulose fibers, the hydrophilicity will be low. Moreover, since the phosphate group introduced into cellulose is a divalent anion and the aluminum ion is a trivalent cation, there are many charge contacts. Therefore, it is presumed that the phosphate-modified cellulose fiber in which aluminum ions are bonded to the phosphate group has low hydrophilicity and high water resistance.
Moreover, it is estimated that the water resistance of a cellulose sheet became high by producing from the cellulose fiber with high water resistance.
In contrast, calcium phosphate (Ca 3 (PO 4 ) 2 ), magnesium phosphate (Mg 3 (PO 4 ) 2 ), and aluminum acetate (Al (COO) 3 ) are slightly soluble in water. Also, compared to aluminum phosphate, there are fewer charge contacts. Therefore, when calcium ions are bound to the phosphate group, magnesium ions are bound to the phosphate group, and when aluminum ions are bound to the carboxy group, the hydrophilicity does not decrease and the water resistance decreases. It is guessed. Moreover, it is estimated that the water resistance of a cellulose sheet became low by having produced from a cellulose fiber with low water resistance.
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