制纸用添加剂和含有其的纸的制作方法

专利名称：制纸用添加剂和含有其的纸的制作方法
技术领域：
本发明涉及由浓度2%的B型粘度(60rpm、20°C )为500 7000mPa · s，优选为 500 2000mPa-s的纤维素纳米纤维构成的制纸用添加剂、和含有其的纸。更详细而言，涉 及含有能够增强透气抵抗度、平滑度的上述制纸用添加剂的作为印刷用纸、报纸用纸、电子 照片转印用纸、喷墨记录用纸、热敏记录用纸、感压记录用纸、加工用纸、纸板纸(板紙)或 卫生用纸、或者涂布纸或层压纸等的原纸而使用的纸。
背景技术：
纸是具有空隙的，尤其纸的厚度方向贯通的空隙影响对氧、水蒸气的阻隔性、涂料 的浸透性。专利文献1中公开了作为抑制涂料向原纸浸透的浸透抑制剂使用了羧甲基取代 度为0. 25 0. 5、浓度的水溶液粘度为5 300mPa-s的羧甲基纤维素钠盐的技术。另 外，作为增强属于纸的空隙的指标的透气抵抗度的方法，专利文献2中公开了使未糊化颗 粒淀粉含于剥离纸用原纸的技术。另外，专利文献3中，公开了阴离子性聚丙烯酰胺树脂构 成的表面纸质增强剂。专利文献1 日本特开2004-300624号公报专利文献2 日本特公平4-57798号公报专利文献3 日本特开2003-49390号公报

发明内容
然而，将上述的羧甲基纤维素、未糊化颗粒淀粉、阴离子性聚丙烯酰胺树脂应用于 纸，从而形成完全填埋了纸的空隙的涂膜较困难，无法得到具有充分的透气抵抗度的纸。作 为增强纸的透气抵抗度的其他方法，有强化纸浆的打浆而增强纤维间的结合，或者用强压 延机进行处理而破坏空隙等的方法，但以这些方法增强纸的透气抵抗度时存在纸的密度大 幅提高变成除了特殊的用途以外难以应用的纸这样的问题。本发明的目的在于提供一种能够显著增强纸的透气抵抗度的制纸用添加剂以及 含有该剂的纸，具体为提供印刷用纸、报纸用纸、电子照片转印用纸、喷墨记录用纸、热敏记 录用纸、感压记录用纸、加工用纸、纸板纸、卫生用纸，进一步以提供使用显著增强了透气抵 抗度的纸作为原纸的涂布纸、喷墨记录用纸、热敏记录用纸、感压记录用纸、加工用纸、层压 纸为目的。本发明人等发现通过在(I)N-氧基化合物，和(2)溴化物、碘化物、或它们的混合 物的存在下，使用氧化剂氧化纤维素类原料，然后将经氧化的纤维素类原料以特定的手法 进行湿式微粒化处理而解纤，能得到在浓度2% (w/v)的水分散液中的B型粘度(60rpm、 20°C )为500 7000mPa *s、优选为500 2000mPa 的具有能够涂布于纸等基材的适度 粘滞性的纤维素纳米纤维。另外，发现通过使由该纤维素纳米纤维构成的制纸用添加剂含 于纸而能得到不提高纸的密度就具有高透气抵抗度的纸。本发明的由纤维素纳米纤维构成的制纸用添加剂，与淀粉、聚丙烯酰胺相比，其提高纸的透气抵抗度的效果明显高，通过使用本发明的制纸用添加剂而能制造透气抵抗度高 的高品质纸。


图1是对实施例2 (CNF)、比较例4 (空白对照)、比较例5 (淀粉)、比较例6 (PVA) 中制作的报纸用纸的平滑度进行测定的结果的曲线图。图2是对实施例2 (CNF)、比较例4 (空白对照)、比较例5 (淀粉)、比较例6 (PVA) 中制作的报纸用纸的透气抵抗度进行测定的结果的曲线图。图3是对实施例3 (CNF)、比较例7 (空白对照)、比较例8 (淀粉)、比较例9 (PVA)、 比较例IO(CMC)中制作的A3涂层纸用原纸的平滑度进行测定的结果的曲线图。图4是对实施例3 (CNF)、比较例7 (空白对照)、比较例8 (淀粉)、比较例9 (PVA)、 比较例IO(CMC)中制作的A3涂层纸用原纸的透气抵抗度进行测定的结果的曲线图。图5是对实施例4(CNF)、比较例11(空白对照)、比较例12(淀粉)、比较例 13 (PVA)中制作的壁纸用原纸的平滑度进行测定的结果的曲线图。图6是对实施例4(CNF)、比较例11(空白对照)、比较例12(淀粉)、比较例 13 (PVA)中制作的壁纸用原纸的透气抵抗度进行测定的结果的曲线图。图7是对实施例5、比较例7 (空白对照)中制作的A3涂层纸用原纸的平滑度进行 测定的结果的曲线图。图8是对实施例5、比较例7 (空白对照)中制作的A3涂层纸用原纸的透气抵抗度 进行测定的结果的曲线图。图9是对实施例9 12、比较例22 (将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为3. Og/m2)、 实施例13 16、比较例23 (将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为2. Og/m2)、实施例17 20、 比较例24 (将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为1.0g/m2)中制作的报纸用纸的平滑度进行 测定的结果的曲线图。图10是对实施例9 12、比较例22 ((将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为3. Og/ m2)、实施例13 16、比较例23 (将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为2. Og/m2)、实施例17 20、比较例24 (将CNF涂布量改为以淀粉涂布量为1.0g/m2)中制作的报纸用纸的透气抵抗 度进行测定的结果的曲线图。
具体实施例方式(纤维素纳米纤维)本发明的制纸用添加剂是由纤维素纳米纤维构成的。纤维素纳米纤维是将纤维素 类原料解纤而得到的宽度2 5nm、长度1 5 μ m左右的纤维素的单微原纤维。本发明中， 特别是以在浓度2% (w/v)(即、IOOml的分散液中含有2g的纤维素纳米纤维(干燥质量)) 中的B型粘度(60rpm、20°C )为500 7000mPa · s，优选为500 2000mPa · s的纤维素纳 米纤维的水分散液作为制纸用添加剂使用。本发明的制纸用添加剂具有适度的粘滞性，通 过调整成所需的浓度而能够很好地作为涂料应用。纤维素纳米纤维的2% (w/v)水分散液 中的B型粘度比较低则调制涂料时容易操控，所以优选。具体的是优选500 2000mPa · s 左右，更优选500 1500mPa · s左右，进一步优选500 IOOOmPa · s左右。
本发明的纤维素纳米纤维的水分散液的B型粘度可通过公知的手法测定。例如， 可以使用东机产业公司的VISCOMETER TV-10粘度计进行测定。本发明所用的浓度2% (w/v)的水分散液中的B型粘度(60rpm、20°C )为500 7000mPa · s、优选为500 2000mPa · s的纤维素纳米纤维，例如可通过如下制造在(1) N-氧基化合物、和(2)溴化物、碘化物或它们的混合物的存在下，使用氧化剂将纤维素类原 料氧化，进一步湿式微粒化处理该经氧化的纤维素而进行解纤使其纳米纤维化。对于成为本发明纤维素纳米纤维原料的纤维素类原料，没有特别的限定，可以使 用各种木材来源的牛皮纸浆或亚硫酸盐纸浆，或将这些用高压均化器、磨机等进行了粉碎 的粉末状纤维素，或对这些进行酸水解等的化学处理而纯化的微结晶纤维素粉末等。另外， 可以使用洋麻、麻、稻、蔗泊、竹等的植物。其中，使用经漂白的牛皮纸浆、经漂白的亚硫酸盐 纸浆、粉末状纤维素、微结晶纤维素粉末时，能高效制造较低粘度(2% (w/v)水分散液的B 型粘度为500 2000mPa 左右的纤维素纳米纤维，所以优选。更优选使用粉末状纤维素、 微结晶纤维素粉末。粉末纤维素是将木材纸浆的非结晶部分通过酸水解处理而除去后，粉碎、筛分而 得到的微结晶性纤维素构成的棒轴状粒子。粉末纤维素中的纤维素的聚合度优选为100 500左右，X射线衍射法测得的粉末纤维素的结晶度优选为70 90%，激光衍射式粒度分 布测定装置测得的体积平均粒径优选为100 μ m以下，更优选为50 μ m以下。体积平均粒 径在100 μ m以下时能得到流动性优良的纤维素纳米纤维分散液。作为本发明所用的粉末 纤维素，例如可以使用通过将精选纸浆酸水解后得到的未分解残渣纯化、干燥，粉碎、筛分 这样的方法而制造的棒轴状的、具有一定的粒径分布的结晶性纤维素粉末，也可以使用KC FLOCKe (日本制纸化学公司制造)、CEOLUSk (旭化成化学公司制造)、AVICELK (FMC公司制造) 等的市售品。作为对纤维素类原料进行氧化时使用的N-氧基化合物，只要是促进目标氧化反 应的化合物就可以使用任何化合物。例如，作为本发明使用的N-氧基化合物可举出以下通 式(式1)所示的物质。[化学式1]
权利要求
一种纤维素纳米纤维，其特征在于，是浓度2％(w/v)的水分散液中的B型粘度(60rpm、20℃)为500～7000mPa·s的纤维素纳米纤维，是通过包含如下工序的方法得到的在(1)N 氧基化合物、和(2)选自溴化物、碘化物和它们的混合物中的化合物的存在下，使用氧化剂氧化纤维素类原料而调制经氧化的纤维素的工序，和将该经氧化的纤维素进行湿式微粒化处理而使其纳米纤维化的工序。
2.根据权利要求1所述的纤维素纳米纤维，其中，浓度2%(w/v)的水分散液的B型粘 度(60rpm、20°C )为 500 2000mPa · s。
3.根据权利要求1或2所述的纤维素纳米纤维，其中，所述湿式微粒化处理包含使用 超高压均化器在IOOMPa以上的压力下解纤所述经氧化的纤维素。
4.一种制纸用添加剂，其特征在于，由权利要求1所述的纤维素纳米纤维构成。
5.一种纸，其特征在于，含有权利要求1或2所述的纤维素纳米纤维。
6.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为印刷用纸。
7.一种热敏记录用纸，其特征在于，以权利要求5所述的纸作为原纸。
8.一种涂布纸，其特征在于，以权利要求5所述的纸作为原纸。
9.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为报纸用纸。
10.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为加工用纸。
11.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为电子照片转印用纸。
12.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为纸板纸。
13.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为卫生用纸。
14.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为喷墨记录用纸。
15.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为热敏记录用纸。
16.根据权利要求5所述的纸，其中，所述纸为感压记录用纸。
17.一种喷墨记录用纸，其特征在于，以权利要求5所述的纸作为原纸。
18.一种感压记录用纸，其特征在于，以权利要求5所述的纸作为原纸。
19.一种层压纸，其特征在于，在权利要求5所述的纸的单面或两面设置1层以上的合 成树脂层。
20.一种制造纤维素纳米纤维的方法，其特征在于，是制造浓度2% (w/v)的水分散液 中的B型粘度(60rpm、20°C )为500 7000mPa · s的纤维素纳米纤维的方法，包含如下工 序在(I)N-氧基化合物，和(2)选自溴化物、碘化物和它们的混合物中的化合物的存在 下，使用氧化剂氧化纤维素类原料而调制经氧化的纤维素的工序，和将该经氧化的纤维素进行湿式微粒化处理而使其纳米纤维化的工序。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，纤维素纳米纤维在浓度2%(w/v)的水分散液 中的 B 型粘度(60rpm、20°C )为 500 2000mPa · s。
22.根据权利要求20或21所述的方法，其中，所述湿式微粒化处理包含使用超高压 均化器在IOOMPa以上的压力下解纤所述经氧化的纤维素。
全文摘要
使用由浓度2％(w/v)的水分散液中的B型粘度(60rpm、20℃)为500～7000mPa·s，优选为500～2000mPa·s的纤维素纳米纤维构成的制纸用添加剂而制造提高了透气抵抗性和平滑度的纸。该添加剂是通过包含如下工序的方法制造的在(1)N-氧基化合物、和(2)溴化物、碘化物或它们的混合物的存在下，使用氧化剂氧化纤维素类原料而调制经氧化的纤维素，将该经氧化的纤维素进行湿式微粒化处理而使其纳米纤维化。
文档编号D21H19/10GK101952508SQ2009801058
公开日2011年1月19日 申请日期2009年3月25日 优先权日2008年3月31日
发明者宫胁正一, 矶贝明, 胜川志穗, 阿部裕, 饭嶋夕子 申请人:日本制纸株式会社