JPH02502659A

JPH02502659A - 植物充填材を含む低密度材料

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Publication number: JPH02502659A
Application number: JP1500382A
Authority: JP
Inventors: ゴメス，ダニエル
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-12-14
Filing date: 1988-12-14
Publication date: 1990-08-23
Also published as: WO1989005884A1; NO893057D0; EP0344265B1; NO893057L; DE3879190D1; CA1327679C; FI92851C; FR2624531A1; NO176525B; FR2624531B1; DE3879190T2; NO176525C; EP0344265A1; ATE86692T1; BR8807353A; FI92851B; FI893799A0

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】植物充填材を含む低密度材料〔発明の分野〕本発明は、低密度で粒径が制御された植物充填材の使用に関する。より詳細には、本発明は、そのような植物充填材によりかさが改良されて多孔性であり、かつ、密度が小さくて繊維を含む複合シート材料の調製に関する。そ杵は、紙、板紙その他の不織材料などの繊維質シートの製造分野で特に価値がある。

したがって、その様相の１つによると、本発明は、製紙技術によるシート材料の製造に関し、前期材料は低密度で粒径が制御された植物充填材を含み、この材料の密度を小さくし、厚さ、かさおよび多孔性を大きくすることを可能ならしめる。

さらに、本発明によると、材料の密度が小さくなり、かつ、厚さが大きくなることによって、特に繊維質シートの場合には不透明さ、防音性、断熱性および電気絶縁性などの特殊かつ有益な性質が与えられる。

さらに、本発明によると、上記植物充填材を用いることによって、シート材料の製造中における排水速度が改善され、その結果、生産性が改善される。本発明の方法はコストを低下させる利点も有する。

〔発明の技術的背景〕製紙において鉱物質、有機もしくは合成繊維または顔料を使用することは通常のことである。もっとも一般的に使用される充填材及び顔料は、タルク、カオリン、天然および沈澱炭酸カルシウムもしくはクラフトパルプの温浸から抽出された黒液を再生するための操作に由来する炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、アルミナ水和物１ｇ酸カルシウム、コロイド状シリカ、硫酸バリウム、二酸化チタン、水酸化マグネシウムおよびそれらの混合物である。

製紙において用いられる通常の鉱物充填材は、５ＥＤＩＧＩＩＡＰＨ装置によって測定したいろいろの等価球径を有するが、一般的に、これらすべての充填材は１００マイクロメートルより小さな大きさの、特に５０マイクロメートルより小さい、そして、特別には３０マイクロメートルより小さい大きさの粒子を有する。

したがって、かたまりに添加されるべきカオリンの粒子の５０％は６〜８マイクロメートルの寸法を有しくｄｓｏ＝６〜８マイクロメートル）、そして、粒子の９５％は５０マイクロメートル未満の寸法を存する（　ｄ　ｑｓ＜　５０マイクロメートル）。かたまりに添加されるべきタルクは８〜１０マイクロメートルのｄ、。および５０マイクロメートル未満のｄＷＳを有し、炭酸カルシウムは７〜９マイクロメートルのｄ、。及び２５マイクロメートル未満のｄ９ｓを有する。

表面被覆顔料は１〜３マイクロメートルのｄ、。及び１０マイクロメートル未満のａ、Ｓを存する。有機顔料はもっと細かく、０．１〜１マイクロメートルのａＳＯを有する。

特にＥＰ−Ｂ−０００６３９０、ＥＰ−Ｂ−００５０３１６及びＦＲ−Ａ−２５７８８７０から、鉱物充填材は材料費の引き下げに有利であり、そして、その種類によっては、特に印字−書き込み基材及び成る特定な種類の紙の分野においては不透明さを改善する。もし材料中における鉱物充填材の比率がセルロース繊維のそれに比較して高いならば、それは床もしくは壁の被覆に対する基礎に関して特に望ましい範囲の安定性を改善することができる。しかしながら、一方では、これら鉱物充填材の使用は、材料の厚さの点で悪効果を有し、他方で、残留灰分合！の増大は材料密度の実質的増大をもたらし、１＝あたりのコストに関しては好ましくない。

製紙工業は、シートの厚さを増大するために、例えば珪藻土、天然か焼いたかもしくは活性化した珪藻土、炭素もしくはガラスの小球、珪酸カルシウムおよびコロイド状シリカのような成る特殊の充填材または顔料を使用する。しかしながら、これらの充填材もしくは顔料は一般にきわめて高価である。

熱機械パルプもしくは化学機械パルプなどのいわゆる機械セルロースパルプ及びもっと程度は小さいがマーセル法で処理したパルプ及び合成繊維、特にポリエステル、ポリエチレンおよびポリプロピレン繊維を添加することは、またかさくもしくは紙の主要部またはふくらみ）を改善する役割りをはたすが、これらの繊維を使用するには、かなりの工業的手段を要し、きわめて特殊な用途にだけ関与する。

本発明は、上記の難点を克服するために新しい技術的解決策を勧告する。この解決策は、たくさんの再生可能な植物原料、すなわち木材及び主として材木層ならびに特に穀物生産に由来する屑、特に、トウモロコシの穂軸のような他の植物層を利用する。製紙に使用される他の通常の充填材と同様に直接か、あるいは、この方がよいのであるが、あらかじめ柔毛状にされた充填材と結合材との混合物の形でかたまりに添加できるように、所望の粒径を有する低密度植物充填材を製造するのに使用されるのはこの植物原料である。

〔従来の技術〕

紙及び板紙の製造においてかたまりの中に入れるか、または、コーティングによって表面上に堆積される充填材として木材粉末を使用する可能性は今まですでに指摘されていることは公知である。

特にｔｈｅ　ｊｏｕｒｎａｌ　ＡＢＳＴＲＡＣ丁ＢＵＬＬＥＴＩＮ　ＯＦ　ＴＨＥ　　ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥＯＦ　ＰＡＰＥＲＣＨＥＭＩＳＴＲＹ、　４８．　　（ｎｏ、　　８）　、ページ９３８．　（１９７８年１２月）のアブストラクト番号８７３９．米国特許＆３１８４３７３の明細書及び西ドイツ特許ＤＥ−Ｃ− ４１５６７５が繊維塊の中に木材粉末を添加することを考えていることは公知である。

上記アブストラクト番号８７３９は、電気絶縁パネルの製造にセルロースパルプ（クラフト繊維）７０〜９５重量％と木材粉末３０〜５重量％の混合物を使用することを勧告している。このパネルは油をよく吸収し、耐表面放電性が高いと言われている。前記文献は、本発明に特有の粒径と密度ををする植物充填材の使用については記載も示唆もしていない。

米国特許１１ｍ３１８４３７３は、ポリエチレン−イミン樹脂、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂及び尿素−ホルムアルデヒド樹脂などの保持剤によって祇及び板紙中における充填材の保持を改善することに関し、前記「充填材」は固体物質もしくは液体物質として規定され（第２欄第３〜３４行目参照）、特に鉱物紙充填材自体、金属粉末、熱硬化性樹脂粉末、熱可塑性樹脂、結合材、柔毛化剤及び木材粉末から成る（第２＆ｌ第２７行目）、前記「充填材」の粒径は、６０メツシユと２０００メンシユの間にあるべきだと言われている（第１欄第７０〜７１行目参照）。しかしながら、米国特許ｍ３１８４３７３は、かたまりの中に添加された前記木材粉末の使用を示す何らの実施例も与えていない、更に、それは、本発明による植物充填材に特定の粒径（１０〜１５０マイクロメートルの粒子サイズ）及び密度（５００ｋｇ／　ｒｄ未満）を記載も示唆していない。

西ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−４１５６７５は、　（ｉ）セルロースを含み、木材もしくはわらの粉砕物に由来するサブミクロンオーダーの物質（すなわち１マイクロメートル未満の粒子サイズを有する物質）のコロイド状分散物及び（ｉｉ　）柔毛化剤を繊維の水分散物に添加するのり付は過程を提案している。したがって、本発明の植物充填材よりもかなり小さい粒径を有する前記サブミクロンオーダーの物質は、前記植物充填材とはまったく異なる役割りをはたす。実際に前記サブミクロンオーダーの物質は西ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−４１５６７５においては繊維網内の孔を閉塞及び／もしくは充填することによって結果として得られる紙の有孔度を小さくするものとして示されている。これに反して、本発明では有孔度を増大することが求められている。

（非繊維質基材上に）被覆する技術もしくは（祇または板紙のような繊維質シート基材上への）表面のり付り技術は別の文献、特に、ヘルギー特許ＢＥ−Ａ−４２５４３２、公告ＰＣＴ国際出願ＷＯ３６１０５１９５および英国特許ＧＢ−Ａ −１４６４３８１から公知である。

それにおいては、基材が木材粉末を含む組成物で被覆される。

したがって、これらの技術は繊維質のかたまりの中への本発明に特定の粒径および密度を有する植物充填材の添加を記載も示唆もしていない。

祇及び板紙中に添加することができ、セルロースを含み、かつ、木材片もしくはセルロース繊維を物理化学的に処理することによって得られる製品も、特に、ｔｈｅ　ｊｏｕｒｎａｌ　ＡＢＳ丁ＲＡＣＴＢＬＩＬＬＥＴＩＮ　ＯＦ　Ｔ）ＩＥ　ｌＮ５ＴＩＴＵＴＥ　ＯＦ　ＰＡＰＥＲＣＨＥＭＩＳＴＲＹ、刹（ｎｏ、　　２　）のアブストラクト番号１５２３．　１８４ページ（１９８７年８月）、同５５　（ｎｏ、　　６）のアブストラクト番号７１９１．　７５４ページ（１９８４年１２月）、およびフランス公告特許ＦＲ−Ａ−２６１２８２８（本発明の優先権主張口より後の１９８８年９月３０日に公告）から公知である。

セルロースを含む前記製品の組成は、それが導き出される植物源もしくは繊維質源の組成と異なる。実際に、前記植物源もしくは繊維質源が受けた物理的および化学的処理はそれらの成分の完全性を保持しない。

もっとも正確に言えば、上記アブストラクト番号１５２３は、セルロースバルブの加水分解による微粉化された粒子（５〜７５マイクロメートルのサイズと６５％を越える結晶度を有する）の形でのセルロースの調製を記載している。このようにして得られたセルロースは本発明の植物充填材の組成とは後者の成分の種類の点で異なっている。

上記のアブストラクト番号７１９１は、覆い用の被覆を製造するために微細繊維化されたセルロースを使用することを記載している。この場合にも、セルロースの微細繊維は本発明の植物充填材とは構造および組成の点で異なっている。

フランス特許ＰＲ−Ａ−２６１２８２８は、公告されたように、そのクレーム１が繊維質シートの調製における木材粒子の使用に関すると言う意味では本物ではないが、実際に含まれているのは、木材粉末を処理することによって得られた粉状の抽出物の使用である。前記処理は特に次の段階から成る（前記文献の第１ページ第２８行目から第２ページ第１２行目までを参照のこと）：　　（ｉ）木材粉末に適当な液状化学試薬をしみ込ませる（原文どおり）、（ｉｉ　）化学試薬をしみ込ませた木材粉末を３０バ一ル以上の圧力、２３０℃以上の温度で少なくとも９０秒間フラッシュ自己分解（もしくはフラッシュ自己加水分解）させた後、急速（急ｍ）に圧力を下げる、（ｉｉｉ　）生じた製品を水もしくは水／ジオキサン混合物で洗浄してヘミセルロース、および、リグニン、脂肪酸及び樹脂酸の大部分を除去した後、（ｉｖ　）水に不溶性の材料及び水溶性材料がなくなった所を含む粉状の抽出製品を乾燥する。

本発明は、前記アブストラクト番号１５２３と７１９１及びフランス特許ＰＲ− ＾−２６１２８２８の教示するところとは、かたまりの中に使用するように勧告されている植物充填材が植物源の実質的にすべての成分を保持するという事実の点で異なっている。

本発明に係る植物充填材では、始めの植物源と比較して水分含量及び揮発物！（低沸点精油など）の含量だけが影響を受けている。したがって、もし植物源が木材であるならば、ＦＥＮＧＥＬなどの研究−０００ＣＨＥ？１ＩＳＴＲＹ　ｔｌＬＴＲＡ−５ＴＲＬＩＣＴｔ！ＲＥ　ＲＥＡＣＴＩＯＮＳ。

２６−３３ページ、　Ｄ、ＧＲＵＹＴＥＲ（１９８４）出版に記載されているように、参考のためにここに添加された木材のほとんどすべての成分が植物充填材中に見出されるであろう。

ｔｈｅ　　ｊｏｕｒｎａｌ　　ＡＢＳＴＲＡＣ丁　ＢＵＬＬＥＴＩＮ　　ＯＦ　　ＴＨＥ　　ｌＮ５ＴＩＴｌｉＴＥ　　ＯＦ　　ＰＡ−ＰＥＲＣＨＥＭＩＳ丁ＲＹ、４８　（ｎｏ、　　８）、　９３８ページ、　（１９７８年１２月）のアブストラクト番号８７３９、上記米国特許３１８４３７３および西ドイツ特許ＤＥ −Ｃ−４１５６７５から成るもっとも最近の従来技術が教示するところによると、正確な明細書からは、（ｉ）植物充填材の密度と粒径、および、（ｉｉ　）製紙技術によってより経済的であり、密度が低く、有孔度が高く、かつ、かさが高い繊維質材料のシートを得る目的に対しては木材粉末の使用は工業的規模では研究されたことがないと指摘されるべきである。

〔発明の目的〕

本発明では、特定の密度と粒径を有する植物充填材の選択において従来技術が教示するところと異なる技術的解決を利用し、製紙技術によって繊維質シート材料を製造するために特定の粒径と密度を有する前記植物充填材を使用することを勧告している。

この技術的解決策では、特定の密度と粒径のを有する植物充填材がかたまりの中に添加される。

変形として、繊維質シート材料の繊維（高価）の一部を特定の密度と粒径を有する前記植物充填材（値段が安い）で置き換えることを勧告している。

本発明によると、密度を低下し、有孔度を増大し、かさを増大し、祇及び板紙の製造費を低下することができる新しい技術的解決策が提案されている。

この新しい技術的解決策はまた、（ｉ）密度が低下されるために繊維質シート材料の厚さを増大し、（ｉｉ　）前記材料のかさ高さを改善し、かつ、（ｉｉｉ　）前記材料の形成中における製紙機械の排水を改善することを可能ならしめる。

〔発明の対象〕

本発明の方法の基本的特徴の１つは、一方では、５００ｋｇ／ｍ未満、好ましくは、３００ｋｉｒ／ｍ未満の密度を有し、他方では、１５０マイクロメートル未満のｄ９．及び１０マイクロメートルを越えるｄｓｏを有する〔すなわち、植物充填材粒子の少なくとも９５％（重量％）が目の大きさが１５０　Ｘ　１５０マイクロメートルのふるい（特にステンレス調製の）の目を通過し、前記粒子の多くとも８０％が目の大きさが１０　Ｘ　１０マイクロメートルのふるい（’！９にステンレス鋼製の）の目を通過しない〕粉状の植物充填材を使用することである。

本発明の最初の様相によると、製紙技術による繊維質シート材料の調製を行う方法が提供される。繊維を含む水分散物中に粉状の植物充填材を添加するその方法において、前記植物充填材が微細化され、５００ｋｇ／ｒＩ？未満の密度を有し、かつ、（ｉ）前記植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（ｉｉ　）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを越える寸法をなすような粒径を有する。

本発明の第２の様相によると、植物充填材によって繊維質シート材料の密度を低下させる方法が提供される。その場合、５００ｋｇ／ｒｒ＋未満の密度を有し、かつ、（ｉ）前記植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（１１）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを越える寸法をなすような粒径を有する粉状の植物充填材が、前記材料の製造中に繊維を含有する水分散物中に添加される。

換言すれば、前記植物充填材を使用すること番こよって、本発明は、一方では、材料の厚さ、かさおよび有孔度を増大し、他方では、材料の密度を低下させるための方法を提供する。

前記植物充填材を使用すると、排水にきわめて好都合な効果があり、かつ、製造費を低下させる利点がある。

〔発明の詳細な説明〕

本発明の植物充填材を得るには、モミ、松及びトウヒ等の常緑樹からの木材ならびにカバ、ブナ、シブ及びクリ等の落葉樹からの木材のようなどんな種類の木材も使用することができる。これらの木材は、化学のバルブ及び化学機械バルブを製造するための製紙工業においてよく知られた方法によって切れ端もしくは小片／小板に変換した後で森林開拓地の切り倒し、もしくは、株の掘り抜きのどちらからでも手に入れることができる。本質的に経済的な理由で、これらの植物充填材は、新鮮で乾いたおがくず、かんな屑、樹皮、および寄せ木細工、建具類および洋たんすの製造時に発生する加工屑などの木材切断−けずり工業において生ずる廃物から手に入れられるであろう。

前記植物充填材は、木の切り株、直径が小さな使われない枝、くず及び木の株の一番端など、林業で出る廃物植物材料ならびにトウモロコシの穂軸などの農業の刈り入れに際して生ずる廃物からも手に入れられる。

上記のいろいろの植物源は物理的、化学的および形態学的性質が異なるので、植物源が最終繊維質シート材料に与える性質は、使用される種類によって密度、かさおよび有孔度の点で変化し得る。それにもかかわらず、すべての場合に、密度を著しく低下させ、かさおよび有孔度を大きくすることができるや微細化された植物充填材は、１５０マイクロメートル未満（ｄ９ｓ＜　１５０マイクロメートル）でかつ１０マイクロメートルを越える（ｄ、。〉１０マイクロメートル）平均サイズを有する粒子の形をしていることが重要である。実際に、上記西ドイツ特許ＤＥ−Ｃ−４１５６７５によって教示されるように、微細化された植物充填材の粒子が１５０マイクロメートル以上の平均寸法を有するならば、得られる繊維質シート製品は均一な欠陥。

特に形成欠陥を示し、微細化された植物充填材の粒子がｌＯマイクロメートル以下の平均寸法を有するならば、得られる繊維質シート製品は疑いもなく有孔度が小さい、前に示したように、微細化された植物充填材の粒径は、ａ、、＜　１５０マイクロメートル（好ましくはｄ、Ｓく１００マイクロメートル）かつｄ、。

〉１０マイクロメートルになるようにされるであろう。

さらに、最終シート製品に要求される性質に関しては、微細化された植物充填材の密度が５００ｋｇ／ｄ未満、好ましくは、３００ｋｇ／ｎ？未満であることも重要である。

本発明の植物充填材を得るには、粉砕−微細化処理を受けた植物源が５ｍｓ以下の粒径を有し、前記粉砕−微細化処理の前に２０％未満の残留水分含量を有することも重要である。

本発明の方法においては、発明の主題に対して要求される粒子サイズを有する植物充填材を得るために、植物廃物は粉砕−微細化処理を施される。この結果は、特殊な粉砕−微細化技術（５１以下の粒径と２０％未満の残留水分含量を有する植物源）、特に、強力な高速衝突及び圧力変化によって所望の微細度および密度に達するまで植物源を徐々に粉砕することを可能ならしめる衝撃たたき器を装着したディスク型粉砕−選択器によって達成される。粉砕−微細化処理を施されるべき植物源の残留水分含量は１５％以下であるのが有利である。

従って、もし、植物源（もしくは原料）が小片／小板、かんな屑、加工屑、技などの形をとるならば、５Ｄ以下の微細度および２０％未満の残留水分含量を得るためにまず必要なのは、粉砕−微細化処理する前にそれを切り刻み、もし妥当ならば、それを乾燥することである。

したがって、紙への適用においては、本発明の植物充填材は、１５０マイクロメートル未満のｄｑｓ（すなわち、植物充填材の粒子の少なくとも９５％が１５０マイクロメートル×１５０マイクロメートルの四角の目のふるいを通過する）、好ましくは１００マイクロメートル未満のａＳＳを有するであろう、これらの植物充填材は、繊維質シートの調製に通常使用される天然もしくは習慣的な有機結合材、繊維およびいろいろの添加剤と組み合わされるであろう。

本発明の粉状の植物ｆｆｉ填材／繊維の重量比は一般に１／１００〜６／１の範囲内であろう。包装紙を製造するためには植物充填材／繊維の重量比を１／１００〜２／１０　（そして好ましくは１／１００〜ｌ／１０）の範囲内とするのが有利であり、印字−書き込み用基材を製造するためには重量比を２／１０〜５／１０　（そして好ましくは２．５／１０〜３．５／１０）の範囲内とするのが有利であり、段ポール紙を製造するためには重量比を１／１０〜５／１０の範囲内とするのが有利であり、しみ込ませ用の祇を製造するためには重量比を１．５／１０〜５／１０　（そして、好ましくは２）１０〜３／１０）の範囲内とするのが有利であり、そして、特殊な種類の祇を製造するためには重量比を６／１００〜６／１（そして、好ましくは３／］０〜８／１０）の範囲内とするのが有利である。

これらのいろいろな用途に使用することができる繊維は、特に、セルロース繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維。

ポリアルキレン繊維およびポリアクリレート繊維などの天然もしくは合成有機繊維、ガラス繊維、セラミック繊維、針状石こう繊維、炭素繊維及び鉱滓綿などのＦＬ物織繊維および。

再生セルロース繊維である。これらの繊維は単独もしくは混合して使用することができる。もっとも通常使用される繊維は、クラフトもしくは重亜硫酸塩バルブ、機械バルブ、熱機械バルブまたは化学熱機械パルプに由来するセルロース繊維であろう。常緑樹もしくは落葉樹から生産されるこれらのバルブは、漂白せずに用いたり、半漂白したり、あるいは、漂白して用いたりすることができる。

廃紙（印字−書き込み用基材、新聞１段ボール箱、包装紙。

雑誌など）に由来するいわゆる再生セルロースパルプを単独もしくは新しいセルロース繊維と組み合わせて使用することも可能である。

本発明の方法では、粒径が制限された植物充填材を他の有機もしくは合成鉱物充填材またそれらの混合物と組み合わせることができ、製紙時に使用されるこれらの通常もしくは特殊な充填材または顔料はすでに上記した通りである。

実際に、本発明では、植物充填材が一方では材料の必須成分、すなわち、紙部分内の繊維の、一部の代わりに使用され、他方では、材料中の通常の充填材、特に、鉱物充填材、の全部もしくはほんの一部の代わりに使用されることができるであろう。

製紙時においては、植物充填材を含む繊維質のかたまりに製紙においてシートの乾燥強度を増大するために通常用いられる１つ以上の試薬、例えば、天然澱粉または化学的方法、酵素を用いる方法もしくは熱的方法によって変性された澱粉。

デキストリン、ポリビニルアルコール、カゼイン、動物質のり、植物蛋白質、カルボオキシメチルセルロースのようなセルロースエステル、アルギン酸塩１舎成ポリアミンの分散物。

カルボオキシル化されているか、あるいは、されていないスチレンーフ゛タジエンラテンクス、アルリルラテンクス、スチレン−アクリルラテックス、酢酸ヒ゛ニルラテックス、ネオフ。

シンラテックス。アクリローニトリルラテックス、塩化ビニルラテックス及びそれらの混合物を、添加することは有利である。

かたまり、もしくは、表面の結合材として作用するこれらの天然もしくは合成重合体の量は、用途に応じてきわめて広い限界内で変化させることができるが、＝般的には、通常の用途及び特に包装紙１段ボール祇及び印字−書き込み紙に対しては繊維１００乾燥重量部につき結合材０．１〜１０重量部である。しかしながら、被覆用、カバー用、複合材の製作用のペースのような特殊用途に対しては、もっと高い、すなわち、繊維質シート１００乾燥重量部につき１０〜５０重量部、好ましくは、１０〜３０重量部である。

Ｊｆｃ’Ｊ−ホルムアルデヒド樹脂及びメラミン−ホルムアルデヒド樹脂、グリオキザール、特に陽イオン性で架橋されているポリアルキレンアミン、および、メラミンホルムアルデヒドとアミノカプロン酸との縮合生成物などの特に、製紙時において習慣的に使用される添加剤を用いて、本発明の繊維質シートの湿潤強度を改善することも必要である。

単独もしくは他の充填材または顔料と組み合わせた繊維および植物充填材の他に、乾＠強度及び湿潤強度を改善するための天然もしくは合成有機重合体が共存するかしないかを問わず、次のようなものを使用することも可能である。

−変性樹脂、パラフィンエマルジョンおよび二重体のアルキルケテンのような、水に対する紙の感受性を低下させるために製紙工業において使用されているのり；−硫酸アルミニウムや硫酸のようなｐＨ調節剤；および−シートが形成されている間の材料損失を低下させるための陰イオン性および／もしくは陽イオン性保持剤。

次のものは特筆してもよい：゛　ボリエ萌すンイミン、特に架橋されているポリアミドアミン樹脂とポリアルキルアミン樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、特に変性されたポリアクリルアミド樹脂、および、第４級アンモニウム化合物。

製紙時において使用される他の通常の添加剤も使用することができる。

一消泡剤；一蛍光漂白剤；一着色剤およびトナー；および一部カビ剤および／または殺菌剤。

本発明の別の様相によると、これらの植物充填材に、それをかたまりの中に入れる前に、天然の状態ではそれが持っていない外見的性質及び物理的もしくは化学的特性を与えるための化学的処理をまず施す０例として挙げてもよいのは、木材粒子の色の変化に影響を及ぼす処理、防カビ処理、殺菌処理、耐火処理もしくは植物材料の水に対する感受性の低下に有効な処理である。

本発明の植物充填材を含むシートは、円形状の単一ワイヤ形成器もしくはダブルワイヤ形成器を装着ないしは装着していない１つ以上の平坦、傾斜もしくは垂直ベッドを有する通常の紙製造機または板紙製造機によって製造することができる。このシートは、特に板紙の場合では、単層タイプ、同一もしくは異なる組成の層を有する多層クイ１である。

植物充填材を含む本発明の繊維質シートには、製紙機械上で、もしくは、製紙機械から離れて、紙製造業者１紙加工者に公知の表面のり付は手段、しみこませた手段、コーティング手段および表面コーティング手段を用いて、製紙時において通常用いられている別の表面処理をほどこすこともできる。

本発明の植物充填材は、繊維質シートの製造中にカタマリの中１表面上に使用することができる。それは、他の通常の紙用充填材と同様に、直接、もしくは、好ましくは、ヘッドボックスの上流で繊維の水分散物中に添加する前にまず均質化され、次に、柔毛化（特に多段柔毛化機によって）された植物充填材と有機結合材との混合物の形でかたまりの中に添加される。もし、必要ならば、それは、上記従来技術（特にベルギー特許ＢＥ−Ａ−４２５４３２，国際特許出１ｔｌＷＯ８６１０５１９５および英国特許ＧＢ−Ａ−１４６４３８１）にしたがって紙、板紙の表面を処理する慣習的方法、特に、コーティング、表面被覆および／もしくはしみこませによって繊維質シートの表面に塗布される。

本発明の植物充填材は、被覆及び塗料の調製の分野において直接使用することができる。本質的な目的は、材料の密度を低下することである。同様に価値がある第２の目的は、材料の厚さを増大するとともに、材料のかさ高さおよび有益な性質を、不遇明さおよび防音性、断熱性ならびに電気絶縁性を改善するという形で改善することである。

祇および板紙の用途に対して本発明を実施するための最良の方式は下記の通りである。

第１段階水分散物中のセルロース繊維を、用途に応じて、２０〜３５０ｇ／１４、特に、２０〜６０ｇｚｌのいろいろな濃度で、標準的な円錐型もしくはダブルディスク型精製器の助けをかりて、あるいは、特に、２５０〜３５０ｇ／ｊ！のいろいろな１度で包装用基材の製造に使用されるいわゆる高濃度精製用特殊精製器を用いて、通常の方法でＳｃｈｏｅｐｐｅｒ−Ｒｉｅｇｌｅｒの自由度１５〜７０まで精製する。

必要に応して、他の種類の合成繊維もしくは鉱物繊維を、単独または組み合わせて、この段階において添加することができる。特に、シートの寸法安定性を改善するには、ガラス繊維が有用である。

この段階では、繊維組成は、それが単一層シートを製造するために使用される時には変えることができず１．特に板紙に対する場合のように多層シートを製造するために使用される時には変えることができる。

里１ユｌ植物充填材は、植物層、主として、木材工業および林業において生ずる屑から生産される。この屑は、大きな切れ端の形をしている時には、最初の切り刻み一粉砕処理をほどこして、最終の粉砕−微細化処理前に、ｄ、、〈５Ｗ１になるような粒径を有する植物原料を与えることが一般的であろう、これは、一般に、加工屑、のこ屑、かんな屑、小枝、木の切り株、樹皮およびトウモロコシの穂軸に対する場合である。植物層がおがくずである時には、最初の切り刻み一粉砕処理は不必要である。植物材料が湿っている（平均水分含量が一般に３０％の程度である）時は、それは、本発明の用途に必要な粒径と密度とを有する植物充填材を生産するために、粉砕−微細化処理の前に残留水分含量が１５％以下になるまで乾燥させなければならない。

これらの植物充填材は、１５０マイクロメートル未満のｄ９Ｓ、特にｄｗｓ＜１００マイクロメートルを有するであろう、すなわち、木材粒子の少なくとも９５％が１５０マイクロメートル×１５０マイクロメートルの四角い目のふるい、もしくは、それぞれ、１００　Ｘ　１００マイクロメートルの四角い目のふるいを通過するであろう、これらの植物充填材は、紙もしくは板紙が製造される場所で用いる粉砕−微細化装置で作ってもよいし、外部の装置で作ってもよい。

植物充填材は、統合された装置によっそその生産場所で使用される前もしくは袋づめした形、ばらばらの形もしくは半分ばらばらの形で外部の顧客に供給する前に、コンベヤベルトもしくはスクリューコンベヤを含む機械的手段もしくは空気力手段によって貯蔵装置へ容易に輸送される。

玉１段ｌ所望の粒径を有する植物充填材は通常の紙用充填材のようにかたまりの中へ直接添加することができる。植物充填材の量は、通常の包装用もしくは印字−書き込み用の祇もしくは板紙の場合には繊維１００重量部につき１〜５０重量部の範囲で、特に、１〜３０重量部の範囲で変えることができるが、建材用コーティングおよび詰めならびに壁や床の被覆に対する基材のような特殊用途の場合には、繊維１００重量部につき６０〜６００重量部の範囲内で変えることもできる。

これらのＩｉ物充填材は、あらかしめ混合、均質化および妥当ならば有機結合材で染毛化してかたまりの中に添加するここの動作は、充填材−結合材柔毛が祇もしくは板紙の製造機のヘッド回路に添加される前に、多段柔毛化機内で連続的に行われて、均質化、濃縮化および希釈化の条件を制御して充填材−結合材柔毛に要求される直径を与えることが可能となる。

茅」」１１繊維と植物充填材を混合した後、他の通常の添加剤および所望の目的に応じて要求される補助剤をかたまりの中に添加することができる。

祇もしくは板紙のシートの重さは２０〜５００ｇ／■２の範囲で変えることができるが、特殊の用途に対しては、この重量はもっと大きくすることができる。例えば、成る種の表紙用厚紙および覆いに対しては６００〜１０００ｇ／ｓ”の範囲で変えることができる。

この技術は、祇および板紙、特に、包装紙、段ポール用の紙、グラフィックアート用の祇および板紙、クラフト包装紙、圧縮した板紙、液体を包装するための板紙、クラフト箱ライニング用の紙、新聞紙、印字−書き込み用基材、樹脂をしみ込ませるための基材、工業用および特殊用途用の祇および板紙、家庭用目的のための紙、被覆用の基材、および、覆いの製造に利用して有利である。

本発明の方法による微細化された植物充填材の添加は、祇および板紙を製造する機械上での排水を改善し、したがって、生産性が改善される。排水性の改善は、重いシート材料に対してきわめて重大である。

本発明のその他の利点および特徴は、特に紙の分野におけるこれら植物充填材の使用を示し、本発明がそれによって制限されるものではなくて隼に例を示すだけの実施例に関する以下の説明からもっとはっきり理解されるであろう。

実施例１〜３Ｌ立ヱ上瓜■団製本発明の植物充填材によって与えられる性質を評価するために、比ｉのため、はぼ２００ｇ／＋ａ”のハンドシートサンプルを調製した。実施例１は、従来技術による通常の配合の紙に関し、実施例２および３は本発明によって得られた紙に関する。

いろいろの成分の量（重量部で示した）および操作手順は、下記第１表にまとめた。得られた結果は、下記第■表に示した。

第■表は、本発明の植物充填材を使用すると繊維質シートに全面的にすぐれた機械的強度を与えることができ、特に植物充填材を結合材であらかじめ柔毛化処理した時にはそうであることを示している。本発明の実施例２および３の製品は、従来技術の通常の配合によって得られた実施例１の製品と比べて厚さは１６％増加し、密度は１２〜１５％低下している。実施例２および３の製品は、実施例１の製品と比べてのり付は性が改善されていることもわかる。植物充填材を用いて得られた実施例２および３の製品の方が多孔性が大であり、ハンドシートワイヤ上での排水が容易である。

（以下余白）第１表第ｎ表実施例４〜５０　クーフト　の２制比較のために、郵便封筒の製造に使うための重さが１２０ｇ／ｍ”のクラフト紙の２つのサンプルを下記第１表に示した！（重量部で示した）と操作手順とで作った。実施例４の製品は従来技術による通常配合の紙であり、実施例５の製品は本発明の植物充填材を含み、天然の澱粉をコーティングした紙である。上記第■ 表にまとめられた結果は、本発明の植物充填材を添加することは厚さの点もきわめて好ましい（実施例５において実施例４の基準に比べて８％増大）ことを示している。

（以下余白）第ｍ表第■表月−」真郵便封筒用の摩擦一つや出しクラフトの慣習的機械強度および外観（引き裂き係数、破裂係数、引張強度、均質さ、および、光沢の程度）とは別のこの種の用途のクラフト紙の重要な性質の１つは、ｄであり、これは封筒生産用の近代的装置上で転換される紙の加工性のみならず市場に対する衝撃の点でも役割りをはたす。

肱−来天然の澱粉が被覆された植物材料の添加はシートの厚さを改善する。すなわち、紙の機械的特性を変えることなしにほぼ８％増大する。本発明の植物充填材の保持性がすぐれていることは特筆すべきである。

すくれたのり付は特性および厚さが相当増大すること（厚さはかさの逆である）も注目すべきである。これは、厚さの３乗として変化する剛性にきわめて好ましい影響を及ぼす。

径五麹■立実施例５による製品のコストの実施例４の基準に比べた低下は、排水性が良くなることに起因する生産性の増大を考慮しなくても６％の程度である。

実施例６〜８プラスチックで　１するための１の調制はぼ２１０ｇ／ｍ”の重量を有する紙のシートを、下記第ｖ表に示した成分量（重量部で示した）および操作手順にしたがって調製した。得られた結果を下記第■表にまとめた。

これらの結果は、この特殊な場合には、本発明の植物充填材を含有する実施例７および８の製品は、従来技術の配合にしたがって得られた実施例６の製品よりも３０〜４０％密度が小さい。

実施例７および８の組成は、合成結合材の添加量が少な（、このことは、機械的強度がいくらか劣ることを示しているが、これらの物理的特性は建材の製造に使用されるプラスチックで被覆すべき基材に対する通常の要求をかなり上まわっていて、きわめて経済的である（のこ屑および木の切り株）。

実施例７および８による植物充填材を含むシートの耐熱性も良いことがわかる。

厚さがかなり増大すること、および、密度が低下することによって材料もしくは被覆によって与えられる音の減衰に影響を及ぼす。

（以下余白）第Ｖ表第■表実施例９〜１０クーフト＾ＩのＵ下記の実施例９および１０は、多層型板紙（特にいわゆる木材板紙および灰色板紙）を製造するための未漂白クラフトパルプおよび化学機械パルプの繊維組成物中に使用される本発明の微細化された植物充填材の有利性を示している（実施例９の基準と比較して実施例１０を参照のこと）。

化学機械パルプ（ｒＣＴ！’ＩＰＪと略称）のほぼ１０％を天然の澱粉で′ｌ＆覆した微細化された植物充填材で置き換えても、最終シート製品の機械的特質、特に、剛性に影響を及ぼさず、しかも、かさ密度が同じかいくらか大きいことがわかる。本発明の実施例１０によって得られた材料は、実施例９の基準よりもを孔度が大きく、排水が良い。排水が良いということは、生産性の点でかなり有利であることを示しており、全体として、実施例１０の組成は実施例９の基準のそれよりも５％以上経済的である。

実施例９および１０の板紙を得るための手順は下記第１表に示し、これらの板紙の性質は下記第４表にまとめた。

（以下余白）第■表第■表ス去」Ｕ上≦■ しみ入させ　　　のｉ。制積層パネルの製造に用いるフェノール樹脂をしみ込ませるための基材を調製した。実施例１１の製品は従来技術の通常の配合によって得られ、実施例１２の製品は本発明の植物充填材を用いて得られた。成分の量（重量部で示した）および操作手順は下記の第■表にまとめた。試験結果は下記の第Ｘ表に示した。

第Ｘ表は、本発明の実施例１２の製品が実施例１１の製品よりも３０％厚く、密度が２１％低いことを示している。このことは、積層パネルの内核を形成するシートの数を少なくできるという点で特に有利である。

（以下余白）第■表第Ｘ表実施例１３工業用組成物用の基材に、ホントメル）１１ｏｂｉｌ　ＥＦ　７８　ＢＥ１００乾燥重量部と植物充填材（粒径ｄｗｓ＜５０マイクロメートル、ｄお。〈１０マイクロメートル、繊維の水分散中に添加する前の水分含１１５％未満）２０乾燥重量部とから成る組成物で被覆する。前記植物充填材は、ホントメルトが溶融してから添加する。得られた製品は不透明さが改善されている。

実施例１４〜１５戸パネルを　るためのしみ入ませ　　　の８制実施例１４（従来技術の通常の技術によって調製）および実施例１５（微細化された植物充填材を用い、本発明の方法によって調製）を行い、積層パネルを調製するために引き続いてフェノール樹脂をしみ込ませることが予定されているクラフト基材を得た。

このような基材に対して所望される基本的性質は、積層パネルに対して要求される性質にかんがみて、所望のレベルで樹脂をもっとも均質にビックアンプすることを可能にするための繊維質シート材料の均質な形成、適当な有孔度および毛細管上昇である。

実施例１４（基準）および実施例１５（本発明による）のシートを得るための成分組成および手順を下記の第ＸＩ表にまとめた。得られた対応するシートの性質を下記の第ＸＩＩ表に示した。

第ＸＩ表および第Ｘｎ表に挙げられた数値は、明らかに、本発明の微細化された植物充填材を使用することによってもたらされる利点、すなわち、 −かさ高さの著しい改善（実施例１５の製品を実施例１４の基準と比較して１８％増大）、一一方では、値段が高い吸着性繊維（ユンカース繊維）の代わりに通常の軟質木材繊維を使用し、他方では、植物充填材を用いることにより、どちらの場合も、前記吸着性繊維よりも安いこと、そして、一精製度が低い繊維（実施例１４の繊維に対する２６”Ｓｔ？の代わりに実施例１５の繊維に対する３０°ＳＲの自由度）を使用でき実施例】５の製品を実施例１４の基準シートと比較すると、これらの利点は、（ｉ）紙製造機を用いてしみ込ませ用基材を生産する（排水が改善されたことを考慮に入れると）点、および、（ＩＩ）フェノール樹脂を塗布する時のしみ込ませ装置の点で生産性をかなり増大する。

つまり、本発明では、シート１５の製造費はシート１４のそれよりも少なくとも１５％低いことがわかる。

（以下余白）第ＸＩ表第Ｘ］表実施例１６〜１７クーフトーイ　−のｆｌｌＩ嘗■ 実施例１６（従来技術の通常の技術によってｕＡ製）および実施例１７（微細化された植物充填材を用いる本発明の方法によって調製）を行い、クラフトライナーのシートを得た。同時に実施例１６の基準シートの物理的性質を保持しつつかさ高さを増大することが目的であった。

実施例１６のシート　（基準）および実施例１７（本発明による）のシートを得るための成分組成および手順を下記の第ｘ■表にまとめた。得られた対応するシートの性質を上記第ＨＶ表に示した。

第ＸＩ［１表および第ＸＴＶ表に挙げられた数値は、実施例１７のシートのかさ高さは１２％改善され、破裂強度が５％低下することを示している。この強度低下は、（実施例］７の繊維質シート製品の存孔度に広い許容度が認められることを考慮にいれると）繊維の°ＳＲがわずかに増大することによって緩和することができる。

（以下余白）第ＸＩｎ表第χ■表国際調査報告一一一〜−＾””−”　ＰＣＴ／ＦＲ８Ｂ１００６１０国際調査報告ＦＲ８８００６１０ＳＡ２５εユ２

Claims

【特許請求の範囲】

１．繊維を含む水分散物中に粒状の植物充填材を添加することを有し、前記植物充填材は、微細化されて５００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有し、かつ、（ｉ）前記植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（ｉｉ）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを超える寸法をなすような粒径を有する、製紙技術によって繊維質シート材料を製造する方法。
２．前記植物充填材は、３００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する請求項１に記載の方法。
３．前記植物充填材が、平均粒径５ｍｍ未満、残留水分含量２０％未満の植物廃物から粉砕−微細化処理によって得られる請求項１に記載の方法。
４．前記植物充填材が、残留水分含量１５％未満の植物廃物から得られる請求項３に記載の方法。
５．前記植物充填材は、その粒子の少なくとも９５％が１００マイクロメートル未満の寸法をなすような粒径を有する請求項１に記載の方法。
６．繊維質シート材料を製造する間に、５００ｋｇ／ｍ３未満の密度と、（ｉ）植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（ｉｉ）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを超える寸法をなすような粒径とを有する粉状の植物充填材を、繊維を含有する水懸濁液中に添加する、繊維と植物充填材とを含む水懸濁液から製紙技術によって得られる繊維質シート材料の密度を低下させる方法。
７．前記植物充填材は、３００ｋｇ／ｍ３未満の密度を有する請求項６に記載の方法。
８．前記植物充填材は、平均粒径が５ｍｍ未満、残留水分含量が２０％未満、好ましくは、１５％未満の植物廃物から粉砕−微細化処理によって得られる請求項６に記載の方法。
９．繊維質シート材料の製造中に、５００ｋｇ／ｍ３未満の密度と、（ｉ）植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（ｉｉ）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを超える寸法をなすような粒径とを有する粒状の植物充填材を、繊維を含有する水懸濁液中に添加する、製紙技術によって得られる繊維質シート材料の密度を低下し、厚さを増大し、排水性を改善するための方法。
１０．含有される植物充填材は、５００ｋｇ／ｍ３未満の密度と、（ｉ）前記植物充填材の粒子の少なくとも９５重量％が１５０マイクロメートル未満の寸法をなし、かつ、（ｉｉ）前記植物充填材の粒子の多くとも８０重量％が１０マイクロメートルを超える寸法をなすような粒径とを有し、そのかたまりの中に植物充填材を含み、かつ、繊維と植物充填材とを含む水懸濁液から製紙技術によって得られる繊維質シート材料。
１１．１／１００〜６／１の範囲の植物充填材／繊維重量比を有する請求項１０に記載の材料。