(57)【要約】  低エネルギー消費で木材又は他の植物の繊維からセルロースフィラメント（ＣＦ）を製造するための新規な方法が開示される。方法は、木材又は他の植物の繊維の、多段階高濃度叩解及びそれに続く低濃度叩解若しくは低濃度非叩解機械的処理から構成される。多段階高濃度叩解のための総比叩解エネルギーは好ましくは２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔ、より好ましくは２，０００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔである。製造されたＣＦは、紙、ティッシュ、又は板紙の製造における、及びプラスチック複合材料の製造における、優れた強化添加剤として使用することができる。これは、食品、コーティング、又は掘削泥における粘度調整剤又はレオロジー調整剤として使用することもできる。製造されたＣＦは、包装及び複合材料における用途のための頑丈なフィルムを製造するために使用することもできる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備すること；
２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いて前記高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造すること；
前記叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％の固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造すること；及び
１５〜２，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）を用いて前記低濃度セルロース材料の低濃度叩解を行うこと；
を含むセルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法であって、
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギープラス前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギーの合計（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）である合計の総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）を有する、方法。
【請求項２】
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜６，０００ｋＷｈ／ｔである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記マルチパス高濃度叩解のための濃度が２５〜４０重量％固形分である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記低濃度叩解のための濃度が０．５〜４重量％固形分である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が１５〜１，２００ｋＷｈ／ｔである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記合計の総叩解比エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）で割った前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が０．０８〜５０％のエネルギー割合である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギー割合が１〜４０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エネルギー割合が２〜３０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記エネルギー割合が２〜２０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備する工程；
２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いる前記高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造する工程；
前記叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造する工程；及び
３，０００ｋＷｈ／ｔ未満の比機械的エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＭＴ）で非叩解装置を用いて前記低濃度セルロース材料を機械的に処理する工程；
を含む、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法。
【請求項１３】
前記セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記機械的処理が非叩解装置内で１〜３０分間行われる、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記非叩解装置が、ナノフィラメンター、パルパー、パルプ混合槽、撹拌機、再循環ポンプ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
紙、ティッシュ、板紙、又は複合材料の製造における強化添加剤としての、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法により製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【請求項１７】
食品、コーティング、又は掘削液中の粘度調整剤としての、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法において製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【請求項１８】
包装用途及び複合材料用途のためのフィルムを形成するための、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法において製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、少ない叩解エネルギーを用いたセルロースフィラメントの製造及び当該セルロースフィラメントの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
以前はセルロースナノフィラメント（ＣＮＦ）と呼ばれていたセルロースフィラメント（ＣＦ）は、紙の製造において添加剤として使用された場合に紙の乾燥及び湿潤強度特性を増加させることをはじめとした多くの興味深い特性を有することが知られている。それらは、高濃度叩解機を使用して高レベルの比エネルギーで木材又は他の植物の繊維をマルチパス高濃度叩解することによって製造される（Ｈｕａ，Ｘ．ら．Ｈｉｇｈ  Ａｓｐｅｃｔ  Ｒａｔｉｏ  Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  Ｎａｎｏｆｉｌａｍｅｎｔｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  ｔｈｅｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．（高アスペクト比セルロースナノフィラメント及びその製造方法）米国特許第９．０５１，６８４Ｂ２号明細書、２０１５年；国際出願ＰＣＴ／ＣＡ２０１２／００００６０号；国際公開第２０１２／０９７４４６Ａ１号パンフレット、２０１２年）。それらは、木材パルプ繊維の機械的フィブリル化のための他の方法を用いて作製されたミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）又はナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）などの他のセルロースのミクロ材料又はナノ材料よりも優れた強化能力を有している。これは、繊維切断を最小限に抑える特有のマルチパスかつ高濃度の製造プロセスの結果として、ＣＦの長さが長くなり、アスペクト比が大きくなることによる。濃度は、セルロース材料と水との混合物中のセルロース材料の重量パーセントである。繊維加工における高濃度（ＨＣ）とは、典型的には２０〜６５％の範囲の濃度を指す。高濃度叩解機は、排出濃度が２０％を超える叩解機である。
【０００３】
優れた強化能力を有するＣＦの製造は、典型的には、木材又は他の植物の繊維材料を高濃度叩解機に２〜１４回通過させることを含む。加えられる総比叩解エネルギーは、２，０００〜２０，０００ｋＷｈ／ｔの範囲内である。優れた強化能力を有するＣＦを製造するための１つの欠点は、高いエネルギー消費量である。
【０００４】
サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）系の紙料の強化のために、さらし針葉樹クラフトパルプ繊維のシングルパス高濃度（３５％）叩解それに続くシングルパス低濃度（ＬＣ）（２％）叩解が評価されている（Ｓｊｏｂｅｒｇ，Ｊ．Ｃ．ａｎｄ  Ｈｏｇｌｕｎｄ，Ｈ．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｔｏ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｕｌｐｉｎｇ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，Ｍｉｎｎｅａｐｏｌｉｓ，ＭＮ，Ｍａｙ  ２００７）。このようなＨＣ叩解及びその後のＬＣ叩解が行われたクラフトパルプ及びＴＭＰパルプから製造された紙の引張エネルギー吸収（ＴＥＡ）は、ＨＣ及びその後のＬＣ叩解のために加えられた総エネルギー（３３２〜３９８ｋＷｈ／ｔ）が参照のＬＣ叩解のもの（８４〜８９ｋＷｈ／ｔ）よりも有意に高かったとしても、参照のＬＣ叩解クラフトパルプ及びＴＭＰパルプから製造された紙に対してわずか（３〜１２％）な改善しか得られなかった。
【０００５】
セルロース繊維のマルチパス低濃度（１〜６％）叩解を使用したミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）繊維の製造方法は記述されている（Ｓｕｚｕｋｉ，Ｍ．及びＨａｔｔｏｒｉ，Ｙ．国際公開第２００４／００９９０２号パンフレット；米国特許第７，３８１，２９４Ｂ２号明細書、２００８年）。ＭＦＣ繊維の数平均繊維長及び保水値は、それぞれ０．２ｍｍ以下及び１０ｍＬ／ｇ以上であると報告された。しかしながら、ＭＦＣ繊維の強化能力は示されていなかった。
【０００６】
セルロースのシングルパス高濃度（＞１５％）叩解／前処理、それに続くマルチパス中濃度（６〜１５％）、又はそれに続くマルチパス中濃度（６〜１５％）及びその後マルチパス低濃度（＜６％）叩解を使用するミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）の製造方法は記述されている（Ｓａｂｏｕｒｉｎ，Ｍ．及びＬｕｕｋｋｏｎｅｎ，Ａ．米国特許第８，９０６，１９８Ｂ２号明細書、２０１４年）。ＭＦＣの保水値は２０ｍＬ／ｇ以上であるとされている一方で、製造されたＭＦＣの平均繊維長も０．２ｍｍ以下であると報告されている。しかしながら、ＭＦＣの強化能力は示されていなかった。更に、この方法では、高濃度叩解／前処理に加えられるエネルギーは６００ｋＷｈ／ｔ以下に制限される。
【０００７】
パルプ繊維の低〜中濃度（＜１２．５％）叩解、それに続く脱水及びその後の中〜高濃度（１２．５〜２０％）叩解を使用するＭＦＣの製造方法が報告されている（Ｈｅｉｓｋａｎｅｎ，Ｉ．ら、国際公開第２０１４／１０６６８４Ａ１号パンフレット）。報告された方法を使用することの目的の１つはＭＦＣ製造におけるエネルギー消費を減らすことであったものの、低〜中濃度叩解又は中〜高濃度叩解のものに対する、報告されている方法のエネルギーデータは提示されていなかった。この刊行物では、一定の低い濃度での一連の叩解工程は段階的に増加するエネルギーを必要とし、そのため効果的ではなく、また予備／先行の低濃度叩解なしの高濃度叩解は同様にエネルギーを消費し、効果的でないことが示唆された。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本明細書の前に、６００〜２０，０００ｋＷｈ／ｔのエネルギー入力を用いたマルチパス高濃度叩解、それに続く低濃度叩解又は低濃度非叩解機械的処理は、セルロースフィラメント（ＣＦ）、ミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）、又はナノフィブリル化セルロース（ＮＦＣ）の製造のためには報告されていない。更に、その間にＣＦ、ＭＦＣ、又はＮＦＣの強化能力を保持又は改善しながらも必要エネルギーを低減するための機械的方法は述べられていない。より少ないエネルギーしか用いない及び／又は優れた強化能力を有するＣＦの製造方法が本明細書で記述される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様によれば、木材又は他の植物の繊維のマルチパス高濃度叩解、それに続く低濃度叩解又は低濃度非叩解機械的処理を含む、セルロースフィラメントの製造方法が提供される。
【００１０】
別の態様によれば、２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備すること；２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いて高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造すること；叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％の固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造すること；及び１５〜２，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）を用いて低濃度セルロース材料の低濃度叩解を行うこと；を含むセルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法であって、マルチパス高濃度叩解のための総比叩解エネルギープラス低濃度叩解のための総比叩解エネルギーの合計（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）である合計の総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）を有する方法が提供される。
【００１１】
別の態様によれば、マルチパス高濃度叩解のための総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔである、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１２】
別の態様によれば、マルチパス高濃度叩解のための総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜６，０００ｋＷｈ／ｔである、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１３】
別の態様によれば、マルチパス高濃度叩解のための濃度が２５〜４０重量％固形分である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１４】
別の態様によれば、低濃度叩解のための濃度が０．５〜４重量％固形分である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１５】
別の態様によれば、低粘濃度叩解のための総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が１５〜１２００ｋＷｈ／ｔである、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１６】
別の態様によれば、合計の総叩解比エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）で割った低濃度叩解のための総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が、０．０８〜５０％のエネルギー割合である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１７】
別の態様によれば、エネルギー割合が１〜４０％である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１８】
別の態様によれば、エネルギー割合が２〜３０％である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００１９】
別の態様によれば、エネルギー割合が２〜２０％である、本明細書に記載の方法が提供される。
【００２０】
別の態様によれば、セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、本明細書に記載の方法が提供される。
【００２１】
別の態様によれば、２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備する工程、２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いる高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造する工程；叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％の固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造する工程；及び３，０００ｋＷｈ／ｔ未満の比機械的エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＭＴ）で非叩解装置を用いて低濃度セルロース材料を機械的に処理する工程；を含むセルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法が提供される。
【００２２】
別の態様によれば、セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、本明細書に記載の方法が提供される。
【００２３】
別の態様によれば、機械的処理が非叩解装置内で１〜３０分間行われる、本明細書に記載の方法が提供される。
【００２４】
別の態様によれば、非叩解装置が、ナノフィラメンター、パルパー、パルプ混合槽、撹拌機、再循環ポンプ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、本明細書に記載の方法が提供される。
【００２５】
別の態様によれば、紙、ティッシュ、板紙、又は複合材料の製造における強化添加剤としての、本明細書に記載の方法により製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用が提供される。
【００２６】
別の態様によれば、食品、コーティング、又は掘削液中の粘度調整剤としての、本明細書に記載の方法において製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用が提供される。
【００２７】
別の態様によれば、包装用途及び複合材料用途のためのフィルムを形成するための、本明細書に記載の方法において製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用が提供される。
【００２８】
以降で添付の図面を参照して、本明細書に記載の特定の実施形態を説明のために示す。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】それぞれ、参照のＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するため、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解それに続く低濃度叩解を使用する２組のＣＦを製造するために必要とされる総比叩解エネルギーに対するＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）の比引張強さのプロットである。
【図２】それぞれ、参照のＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するため、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解それに続く低濃度叩解を使用する２組のＣＦを製造するために必要とされる総比叩解エネルギーに対するＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）の比引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）のプロットである。
【図３】それぞれ、参照のＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するため、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解それに続く低濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するために必要とされる総比叩解エネルギーに対する、９０重量％のＨＷＫパルプと１０重量％のＣＦとから作製された手すき紙（６０ｇ／ｍ２）の比引張強さのプロットである。
【図４】それぞれ、参照のＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するため、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解それに続く低濃度叩解を使用する１組のＣＦを製造するために必要とされる総比叩解エネルギーに対する、９０重量％のＨＷＫパルプと１０重量％のＣＦとから作製された手すき紙（６０ｇ／ｍ２）の比引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）のプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
機械的処理方法によるセルロースフィラメント（ＣＦ）、又はミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）などのフィブリル化セルロースの製造のためには、エネルギーが主要なコストを占める。ＣＦの、又はＭＦＣなどのフィブリル化セルロースの強化能力を維持又は更には改善しながらも前記製造のためのエネルギー消費を低減することは、紙、ティッシュ、板紙、及び複合製品の製造における強化添加剤としての、あるいは食品、コーティング、及び掘削泥などの製品における粘度調整剤やレオロジー調整剤としての、ＣＦ又はフィブリル化セルロースのより広範な使用を可能にする。
【００３１】
木材又は他の植物の繊維を薬剤又は酵素で前処理することにより、ＭＦＣの製造におけるエネルギー消費を有意に低減できることが報告されている（Ｓｉｒｏ，Ｉ  ａｎｄ  Ｐｌａｃｋｅｔｔ，Ｄ．Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  １７：４５９−４９４，２０１０）。しかしながら、薬剤又は酵素の使用は、ＭＦＣの収率を低下させ、単位操作及び排水処理の観点から製造工程を複雑にすることになる。ＭＦＣを製造するために、木材パルプ繊維の＜６００ｋＷｈ／ｔのエネルギー入力でのシングルパス高濃度叩解と、それに続くマルチパス中濃度及び／又はマルチパス低濃度叩解が使用されてきたものの、シングルパス高濃度叩解とマルチパス中濃度及び／又はマルチパス低濃度叩解との組み合わせからは、例えばマルチパス高濃度叩解を超えるエネルギーの低減は報告されていない。パルプ繊維の低〜中濃度（＜１２．５％）叩解と、それに続く脱水、及びその後の中〜高濃度（１２．５〜２０％）叩解が、目的の１つがエネルギー消費量の低減であるＭＦＣを製造するために主張されているものの、エネルギー低減データが提示されていない。更に、ＣＦの、又はＭＦＣなどのフィブリル化セルロースの製造におけるエネルギー必要量を低減するため又は強化能力を改善するために、非叩解機械的処理は使用されていないか報告されていない。
【００３２】
予期しなかったことには、特定の総比叩解エネルギーを用いて木材又は他の植物の繊維をマルチパス高濃度叩解し、引き続き低濃度叩解を行うと、セルロースフィラメント（ＣＦ）の強化能力を保持又は改善しながらも、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造に必要な総比叩解エネルギーが有意に減少することが見出された。また、マルチパス高濃度叩解に使用される総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣと略される）及び低濃度叩解に使用される総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣと略される）に対する、低濃度叩解（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）に使用される総比叩解エネルギーの最適な割合の範囲が存在することも見出された。そのような「ＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）」の最適な割合の範囲は、とりわけ、マルチパス高濃度叩解（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）に使用される総比叩解エネルギーに依存することが見出された。ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣの合計も、ＥｎｅｒｇｙＣと略されるか、本明細書中に記載の合計の総比叩解エネルギーと呼ばれる。
【００３３】
これも予期しなかったことには、木材又は他の植物の繊維を特定の総比叩解エネルギーを用いてマルチパス高濃度叩解し、引き続き非叩解機械的処理を行うと、セルロースフィラメント（ＣＦ）の強化能力を保持又は改善しながらも、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造に必要な総比叩解エネルギーが減少することが見出された。
【００３４】
木材又は他の植物の繊維のマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解又は非叩解機械的処理によりＣＦの強化能力を保持又は更には改善しながらも、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造に必要とされる総比叩解エネルギーを予想外かつ有意に減少させることは、おそらく高濃度叩解中のごく一部のもつれた又は絡み合ったＣＦの形成、及び低濃度叩解又は非叩解機械的処理の、もつれた又は絡み合ったＣＦを解くための高濃度叩解に勝る予想外かつ優れた能力によるものであろう。もつれた又は絡み合ったＣＦを解くことは、十分に分離されたセルロースフィラメントをもたらし、結果として製造されるＣＦの表面積、結合能力、及び強化能力を増加させることになる。
【００３５】
一態様によれば、木材又は他の植物の繊維のマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解又は非叩解機械的処理は、セルロースフィラメント（ＣＦ）の強化能力を保持又は改善しながらも、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造のための総比叩解エネルギーを低減する。
【００３６】
別の態様によれば、マルチパス高濃度叩解のための総比叩解エネルギーは、好ましくは２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔ、より好ましくは２，０００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔである。
【００３７】
また別の態様によれば、低濃度叩解のための総比叩解エネルギーは、好ましくは１５〜２，０００ｋＷｈ／ｔ、より好ましくは１５〜１２００ｋＷｈ／ｔである。
【００３８】
更にまた別の態様によれば、前記マルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解のための総比叩解エネルギーに対する、低濃度叩解のための総比叩解エネルギーの割合は、好ましくは０．０８〜５０％、より好ましくは１〜４０％、最も好ましくは２〜３０％である。
【００３９】
更に別の態様によれば、非叩解機械的処理は、叩解機以外の装置において０．１〜６％の濃度で１〜３０分間行われる。
【００４０】
更に別の態様によれば、非叩解機械的処理は、カナダ特許出願公開第２７９９１２３Ａ１号明細書に記載のセルロースナノフィラメンターにおいて０．１〜６％の濃度で１〜３０分間行われる。
【００４１】
もう１つの態様によれば、本明細書に記載のセルロースフィラメント（ＣＦ）は、紙、ティッシュ、及び板紙などのセルロース繊維製品を強化するための、又はプラスチック、熱硬化性樹脂、又は他の材料で作られた複合材料を強化するための添加剤として使用される。
【００４２】
更にもう１つの態様によれば、本明細書に記載のセルロースフィラメント（ＣＦ）は、食品、コーティング、又は掘削泥などの製品における粘度調整剤又はレオロジー調整剤として使用される。
【００４３】
また更にもう１つの態様によれば、本明細書に記載のセルロースフィラメント（ＣＦ）は、ＣＦ材料の貯蔵及び／又は輸送のために抄紙機上に乾燥ＣＦフィルムを形成するために使用される。
【００４４】
ＣＦフィルムは、複合材料の製造及び包装又は他の用途のための頑丈でリサイクル可能なフィルムとして使用することもできる。
【００４５】
本明細書に記載の方法に従って製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）は、国際公開第２０１２／０９７４４６Ａ１号パンフレットに記載のセルロースナノフィラメント（ＣＮＦ）と呼ばれるＣＦよりも少ない総比叩解エネルギーを必要とするが、国際公開第２０１２／０９７４４６Ａ１号パンフレットに記載のものと同じ強化能力を有し、あるいは好ましい実施形態においては、国際公開第２０１２／０９７４４６Ａ１号パンフレットに記載のものよりも大きい強化能力を有する。好ましい実施形態において本明細書に記載の方法に従って製造されるＣＦは、少なくとも２００のアスペクト比及び約３０〜５００ｎｍの直径を有する。これは、他の機械的叩解及び／又は離解方法を用いて調製されたミクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）のような他のフィブリル化セルロースとは構造的に大きく異なる。
【００４６】
本明細書に記載の方法に従って製造されたＣＦの強化能力又は粘度調整能力は、とりわけ、木材又は他の植物の繊維の起源、マルチパス高濃度叩解のための叩解機の種類、サイズ、構成、及び運転条件、並びにパスの回数、並びにエネルギー入力に依存する。これは、その後の低濃度叩解のための叩解機の種類、サイズ、構成及び運転条件、並びにエネルギー入力、又は、後続の非叩解機械的処理の装置構成及び運転条件（混合速度や時間等）にも依存する。
【００４７】
本明細書に記載の叩解機は、木材又は他の植物の繊維の高濃度又は低濃度の叩解に適した、当業者に公知の任意の種類、サイズ、及び構成の叩解機であってもよい。それらとしては、限定するものではないが、シングルディスク叩解機、ダブルディスク叩解機、コニカル叩解機、Ｃｏｎｆｌｏ叩解機が挙げられる。本明細書に記載のセルロースフィラメント（ＣＦ）を製造するために、木材又は他の植物の繊維のマルチパス高濃度叩解、及び低濃度叩解のそれぞれに、任意の種類、サイズ、及び構成の単一の叩解機又は一連の叩解機を使用することができる。
【００４８】
本明細書に記載の非叩解機械的処理は、叩解機ではないが、木材又は他の植物の繊維の機械的処理に適した当業者に公知の任意の装置で行うことができる。
【００４９】
「非叩解機械的処理」という表現は、叩解機ではない装置における任意の機械的処理を説明するために本明細書において定義される。好ましい実施形態においては、非叩解装置は、ナノフィラメンター、パルパー、パルプ混合槽、撹拌機、再循環ポンプ、及びこれらの組み合わせである。
【００５０】
濃度は、本明細書では、水と、木材若しくは他の植物の繊維又はセルロースフィラメント（ＣＦ）などの固形分との混合物中の、木材若しくは他の植物の繊維又はセルロースフィラメント（ＣＦ）などの固形分の重量（ｗｔ）割合として定義される。
【００５１】
高濃度は、本明細書では、２０〜６５重量％固形分の濃度として定義され、例えば、３０重量％固形分の濃度は、３０％の濃度と略される場合もある。
【００５２】
低濃度は、本明細書では、０．１〜６重量％固形分の濃度として定義され、例えば、２重量％固形分の濃度は、２％の濃度と略される場合もある。
【００５３】
高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解のための総比叩解エネルギーに対する、低濃度叩解のための総比叩解エネルギーの割合は、本明細書では［ＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）］ｘ１００％として定義及び計算され、式中のＥｎｅｒｇｙＬＣは低濃度叩解に使用される総比叩解エネルギーであり、ＥｎｅｒｇｙＨＣは高濃度叩解に使用される総比叩解エネルギーである。
【００５４】
坪量は、本明細書では、セルロースフィラメント（ＣＦ）のフィルム又はパルプ繊維及びＣＦのシートの、前記フィルム又はシートの１平方メートル（ｍ２）当たりのグラム（ｇ）単位での重量として定義される。
【００５５】
本明細書に記載のオーブン乾燥（ｏｄ）基準の重量は、水の重量を除いた重量を指す。ＣＦなどの湿った材料については、これはその濃度から計算される材料の水分を含まない重量である。
【００５６】
本明細書に記載のセルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法は、限定するものではないが、以下の例によって説明される。
【実施例】
【００５７】
基本手順Ａ：北部さらし針葉樹クラフト（ＮＢＳＫ）パルプのマルチパス高濃度叩解によるセルロースフィラメント（ＣＦ）
別段の規定がない限り、ＮＢＳＫパルプを３０％の濃度及び８００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーで叩解することにより、国際公開第２０１２／０９７４４６Ａ１号パンフレットに記載の方法に基づいて、ＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解によってＣＦの試料を製造した。
【００５８】
基本手順Ｂ：ＮＢＳＫのマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解によるＣＦ
別段の規定がない限り、８００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔの比叩解エネルギーでのＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解からのＣＦ試料を基本手順Ａに従って製造し、これを更に再循環あり又はなしでフィラメントの発達レベルに達するまで１つの単一の低濃度（ＬＣ）叩解機又は一連のＬＣ叩解機の中で叩解した。目標の特性を達成するために使用される叩解パスの数及び総比叩解エネルギーは、高濃度叩解段階でＣＦの初期発達に使用される総比叩解エネルギー、叩解機の種類（例えばコニカル又はシングル若しくはダブルディスク叩解機）、ＬＣ叩解機フィリング又はプレート（例えば材料、パターン、及び磨耗）、並びに叩解条件（濃度、１パス当たりの比叩解エネルギー、及びＬＣ叩解機の叩解強度等）に依存する。
【００５９】
基本手順Ｃ：ＣＦのラボ分散
別段の規定がない限り、基本手順Ａ又はＢに従って製造された２４ｇ（ｏｄ基準）のＣＦを、英国式離解機の中で既知量の脱イオン水（ＤＩ  Ｈ２Ｏ）を用いて１．２％濃度に希釈した。ＣＦスラリーを８０℃の温度で１５分間３０００ｒｐｍで混合した。
【００６０】
基本手順Ｄ：ＮＢＳＫのマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度非叩解機械的処理によるＣＦ
別段の規定がない限り、８００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔの比叩解エネルギーでのＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解によるＣＦの試料を基本手順Ａに従って製造し、これをカナダ特許出願公開第２７９９１２３Ａ１号明細書に記載の通りにセルロースナノフィラメンターの中で２％の濃度で２〜３０分間機械的に処理した。
【００６１】
基本手順Ｅ：標準型手すき機でのＣＦフィルムの作製
次の通りの修正したＰＡＰＴＡＣ試験法、規格Ｃ．５を使用して、０．０２ｍ２のサイズの丸いＣＦフィルムを作製した。別段の規定がない限り、基本手順Ａ又はＢ及び基本手順Ｃに従って、あるいは基本手順Ａ及び基本手順Ｄに従って調製された０．４ｇ（ｏｄ基準）のＣＦを、ＤＩ  Ｈ２Ｏで希釈して０．０５％の濃度のＣＦスラリーを得た。テフロン（登録商標）スプーンを使用して分散液を標準型手すき機の中に移した。標準型手すき機内の分散液を、テフロン（登録商標）棒を使用してデッケル（すなわち取り外し可能な金属フレーム）を横切るように前後に穏やかに攪拌し、次いで静置した。その後、標準型手すき機の排水バルブを解放して排水させ、水がデッケルから排出されてＣＦフィルムがスチールメッシュの上に形成されたときに排水バルブを閉じた。
【００６２】
デッケルを開き、１枚のＷｈａｔｍａｎ＃１濾紙（直径１８５ｍｍ）を湿ったＣＦフィルムの上に置いた。２枚の吸取紙を濾紙の上に置き、クーチプレート及びクーチロールを使用してクーチングを行った。１５回前後に横断させた後、クーチプレート及び２枚の吸取紙を注意深く取り除いた。その後、ＣＦフィルムが貼り付いている濾紙をスチールメッシュからゆっくり剥がした。
【００６３】
鏡面研磨されたステンレス鋼製プレートをＣＦフィルム側に置いた。その後、ＰＡＰＴＡＣ試験方法、規格Ｃ．５に記載のプレス手順に従ってＣＦフィルムのプレスを行った。１回目及び２回目のプレスをそれぞれ５分間及び２分間行った。
【００６４】
プレス後、濾紙とステンレス鋼板の間に挟まれたＣＦフィルムを乾燥リングの中に入れ、恒温恒湿（２３℃及び相対湿度５０％）の室内で一晩乾燥させた。その後、約２０ｇ／ｍ２のＣＦの坪量を有するフィルムを、濾紙と共に鋼製プレートから剥がした。フィルムをできるだけ平らに保ちながらフィルムから濾紙を剥がすことによってフィルムと濾紙を分離した。フィルムの比引張強さ及び比引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）は、ＰＡＰＴＡＣ試験法、規格Ｄ．３４に従って決定した。
【００６５】
基本手順Ｆ：広葉樹クラフトパルプとＣＦ製品との混合物からの手すき紙の作製
別段の規定がない限り、ドライラップ形態の完全さらし広葉樹クラフト（ＨＷＫ）パルプを最初にＤＩ  Ｈ２Ｏと混合し、８％の濃度、４００ｒｐｍ、及び２３℃で２分間、ヘリカルパルパーの中でリパルプ／離解させた。次いで、リパルプしたＨＷＫパルプを、基本手順Ａ（又はＢ）及び基本手順Ｃに従って、あるいは基本手順Ａ及び基本手順Ｄに従って調製したＣＦ分散液の試料と、９０／１０又は９５／５（ＨＷＫパルプ／ＣＦ）の重量（ｏｄ基準）比で混合してからＤＩ  Ｈ２Ｏと混合することで濃度０．３３％のパルプとＣＦとの混合物のスラリーを得た。手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を、ＰＡＰＴＡＣ試験法、規格Ｃ．４に従って作製した。シートの比引張強さ及び比引張エネルギー吸収量（ＴＥＡ）は、ＰＡＰＴＡＣ試験法、規格Ｄ．３４に従って決定した。別の実験で、１００％のＨＷＫパルプからの手すき紙（６０ｇ／ｍ２）も作製し、それらの比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００６６】
実施例１
１組のセルロースフィラメント（ＣＦ）を、基本手順Ａに従って、それぞれ２０００、３３８７、６４５８、及び７５００（ｋＷｈ／ｔ）の総比叩解エネルギーでのマルチパス高濃度（３０％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造した。ＣＦの試料を基本手順Ｃに従ってラボで分散させた。このＣＦはＣＦ（ＨＣ、参照）と呼ばれる。
【００６７】
１組のＣＦを、基本手順Ａに従う２０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでのマルチパス高濃度（３０％）叩解、及びそれに続く基本手順Ｂに従う２３２〜４３５ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでの低濃度Ｃｏｎｆｌｏ叩解機中での低濃度（３．２〜３．６％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造した。ＣＦの試料を基本手順Ｃに従ってラボで分散させた。このＣＦはＣＦ（ＨＣ２０００ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）と呼ばれる。
【００６８】
１組のＣＦを、基本手順Ａに従う３３８７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでのマルチパス高濃度（３０％）叩解、及びそれに続く基本手順Ｂに従う８０〜３５７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでの低濃度Ｃｏｎｆｌｏ叩解機中での低濃度（２．５〜３．１％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造した。ＣＦの試料を基本手順Ｃに従ってラボで分散させた。このＣＦはＣＦ（ＨＣ３３８７ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）と呼ばれる。
【００６９】
ＣＦ（ＨＣ、参照）、ＣＦ（ＨＣ２０００ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）、及びＣＦ（ＨＣ３３８７ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）からのＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）をそれぞれ作製し、基本手順Ｅに従ってフィルムの比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。表１には、それぞれＮＢＳＫのマルチパス高濃度（ＨＣ）叩解を使用する、及びマルチパスＨＣ叩解と、それに続く低濃度（ＬＣ）叩解を使用する、ＣＦの製造のために加えられた総比叩解エネルギー、「ＨＣ＋ＬＣ」叩解（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）に対するＬＣ叩解（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）の総比叩解エネルギーの割合、ＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）の比引張強さ及び比ＴＥＡ、並びにＨＣ叩解だけを使用したものに対する「ＨＣ＋ＬＣ」叩解を使用したものの比引張強さの増加率及び比ＴＥＡの変化が列挙されている。データは、マルチパスＨＣ叩解を行い、例えば２０００又は３３８７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーの際に停止し、引き続きＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）≧５．９％でＬＣ叩解を行うと、ＣＦフィルムの比引張強さ又は比ＴＥＡが保持又は改善されながらも総比叩解エネルギーが有意に減少することを示している。例えば、３３８７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでの単純なマルチパス高濃度叩解を用いて製造されたＣＦフィルムの比引張強さが７７．２２Ｎ・ｍ／ｇなのに対し、２２８９ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでのマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解を用いて製造されたＣＦのフィルムの比引張強さは９０．０６Ｎ・ｍ／ｇである。前記マルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解のための２２８９ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーのうち、２０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーはマルチパス高濃度叩解用であり、２８９ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーは低濃度叩解用のものであった。図１及び図２は、ＮＢＳＫパルプの参照のマルチパス高濃度叩解を使用して１組のＣＦを製造するために、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解を使用して２組のＣＦを製造するために、必要とされる総比叩解エネルギーに対する、ＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）のそれぞれ比引張強さ及び比ＴＥＡのプロットである。
【００７０】
【表１】
2019531417.tif 000003
【００７１】
【表２】
2019531417.tif 000004
【００７２】
実施例２
さらし広葉樹クラフト（ＨＷＫ）パルプ及び実施例１からのＣＦ（ＨＣ、参照）から、９０／１０の重量（ｏｄ基準）比のＨＷＫ／ＣＦで手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００７３】
同じＨＷＫ及び実施例１からのＣＦ（ＨＣ２０００ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）からも、９０／１０の重量（ｏｄ基準）比のＨＷＫ／ＣＦで手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００７４】
同じＨＷＫ及び実施例１からのＣＦ（ＨＣ３３８７ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）からも、９０／１０の重量（ｏｄ基準）比のＨＷＫ／ＣＦで手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００７５】
別の実験で、１００％のＨＷＫ（ＣＦなし）からも手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００７６】
表２には、ＮＢＳＫのマルチパス高濃度（ＨＣ）叩解を使用する、及びマルチパスＨＣ叩解と、それに続く低濃度（ＬＣ）叩解を使用する、ＣＦの製造のためにそれぞれ必要とされる総比叩解エネルギー、「ＨＣ＋ＬＣ」叩解のもの（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）に対するＬＣ叩解の総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）の割合、ＨＷＫ及びＣＦから製造された手すき紙（６０ｇ／ｍ２）の比引張強さ及び比ＴＥＡ、並びにＨＣ叩解だけを使用したものに対する「ＨＣ＋ＬＣ」叩解を使用したものの比引張強さの増加率及び比ＴＥＡの変化が列挙されている。データは、マルチパスＨＣ叩解を行い、例えば２０００又は３３８７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーの際に停止し、引き続きＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が２〜１８％の範囲又は好ましくは４〜１８％の範囲でＬＣ叩解を行うと、１０／９０のＣＦ／ＨＷＫ重量比でＨＷＫパルプのためのＣＦの強化能力が改善されながらも総比叩解エネルギーが有意に減少することを示している。１００％ＨＷＫパルプ（ＣＦなし）から製造された手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡはそれぞれ１９．９Ｎ・ｍ／ｇ及び１６３ｍＪ／ｇであった。例えば３３８７ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでマルチパス高濃度叩解を使用して製造されたＣＦ１０％をＨＷＫパルプ紙料へ添加すると、手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡがそれぞれ３０．０４Ｎ・ｍ／ｇ及び３９８ｍＪ／ｇに増加した。注目すべきことには、例えばわずか２２８９ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）でマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解を使用して製造されたＣＦ１０％を同じＨＷＫパルプ紙料へ添加すると、手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡは、それぞれ３３．０１Ｎ・ｍ／ｇ及び４７１ｍＪ／ｇへと増加した。図３及び４は、ＮＢＳＫパルプの参照のマルチパス高濃度叩解を使用して１組のＣＦを製造するために、及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解を使用して１組のＣＦを製造するために、必要とされる総比叩解エネルギーに対する、ＨＷＫパルプ及びＣＦからの手すき紙（６０ｇ／ｍ２）のそれぞれの比引張強さ及び比ＴＥＡのプロットである。
【００７７】
【表３】
2019531417.tif 000005
【００７８】
【表４】
2019531417.tif 000006
【００７９】
実施例３
ＣＦを、基本手順Ａに従って、８２９８ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでのマルチパス高濃度（３０％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造した。ＣＦの試料を基本手順Ｃに従ってラボで分散させ、その後、ＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）を作製し、その比ＴＥＡを基本手順Ｅに従って測定した。
【００８０】
基本手順Ａに従って８２９８ｋＷｈ／ｈの総比叩解エネルギーでマルチパス高濃度（３０％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造したＣＦの試料に対して、基本手順Ｄに従って、２％の濃度で様々な時間（２〜３０分間）、低濃度非叩解機械的処理を行った。その後、ＣＦフィルム（２０ｇ／ｍ２）を作製し、その比ＴＥＡを基本手順Ｅに従って測定した。
【００８１】
表３には、それぞれＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用して製造された、及びＮＢＳＫパルプのマルチパスＨＣ叩解と、それに続く様々な時間での低濃度非叩解機械的処理を使用して製造された、ＣＦのフィルムの比ＴＥＡが列挙されている。データは、ＣＦフィルムの比ＴＥＡが、マルチパス高濃度叩解だけを使用して製造されたＣＦでよりも、マルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度非叩解機械的処理を使用して製造されたＣＦで有意に大きいことを示している。例えば、前記マルチパス高濃度叩解と、それに続く５分間の前記低濃度非叩解機械的処理を使用して製造されたＣＦのフィルムの比ＴＥＡは３０７５ｍＪ／ｇであり、これは前記マルチパス高濃度叩解だけを使用して製造されたＣＦについての２６６６ｍＪ／ｇよりも約１５％大きかった。
【００８２】
【表５】
2019531417.tif 000007
【００８３】
実施例４
さらし広葉樹クラフト（ＨＷＫ）パルプ及び実施例３からのＣＦの試料から、９５／５の重量（ｏｄ基準）比のＨＷＫ／ＣＦで手すき紙（６０ｇ／ｍ２）をそれぞれ作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比ＴＥＡを測定した。
【００８４】
表４には、ＨＷＫパルプと、それぞれＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解を使用して製造されたＣＦ及びＮＢＳＫパルプのマルチパス高濃度叩解と、それに続く様々な時間での低濃度非叩解機械的処理を使用して製造されたＣＦとから製造された手すき紙の比ＴＥＡが列挙されている。データは、マルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度非叩解機械的処理を使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙の比ＴＥＡが、マルチパス高濃度叩解のみを使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙よりもはるかに大きいことを示している。例えば、前記マルチパス高濃度叩解と、それに続く１５分間の前記低濃度非叩解機械的処理を使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙の比ＴＥＡは４７４ｍＪ／ｇであり、前記マルチパス高濃度叩解のみを使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙についての３１６ｍＪ／ｇよりも５０％大きかった。
【００８５】
【表６】
2019531417.tif 000008
【００８６】
実施例５
ＣＦを、基本手順Ａに従って、８１５０ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでマルチパス高濃度（３０％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造した。ＣＦの試料を基本手順Ｃに従ってラボで分散させた。このＣＦはＣＦ（ＨＣ８１５０ｋＷｈ／ｔ）と呼ばれる。
【００８７】
基本手順Ａに従って、８１５０ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーでマルチパス高濃度（３０％）叩解によってＮＢＳＫパルプから製造したＣＦに対して、基本手順Ｂに従って、４０〜２００ｋＷｈ／ｔの様々な総比叩解エネルギーでコニカル叩解機の中で低濃度（３％）叩解を行った。この一連のＣＦはＣＦ（ＨＣ８１５０ｋＷｈ／ｔ＋ＬＣ）と呼ばれる。
【００８８】
９５／５の重量（ｏｄ基準）比のＨＷＫ／ＣＦで混合された、上記のＣＦ及びさらし広葉樹クラフト（ＨＷＫ）パルプから手すき紙（６０ｇ／ｍ２）を作製し、基本手順Ｆに従って手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡを測定した。
【００８９】
表５には、それぞれＮＢＳＫのマルチパス高濃度（ＨＣ）叩解を使用するＣＦの製造、及びマルチパスＨＣ叩解と、それに続く低濃度（ＬＣ）叩解を使用するＣＦの製造に必要とされる総比叩解エネルギー、「ＨＣ＋ＬＣ」叩解のもの（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）に対するＬＣ叩解の総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）の割合、ＨＷＫ及びＣＦから製造された手すき紙（６０ｇ／ｍ２）の比引張強さ及び比ＴＥＡ、並びにＨＣ叩解だけを使用したものに対する「ＨＣ＋ＬＣ」叩解を使用したものの比引張強さの増加率及び比ＴＥＡの変化が列挙されている。データは、マルチパス高濃度叩解と、それに続くＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が０．４７〜２．３９％の範囲での低濃度ＬＣ叩解を使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡが、マルチパス高濃度叩解だけを使用して製造されたＣＦで強化された手すき紙のものよりも有意に多いことを示している。１００％ＨＷＫパルプ（ＣＦなし）から製造された手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡはそれぞれ１９．８Ｎ・ｍ／ｇ及び１４３ｍＪ／ｇであった。８１５０ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギーで高濃度叩解のみを使用して製造されたＣＦ５％をＨＷＫパルプ紙料に添加すると、手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡがそれぞれ２６．５Ｎ．ｍ／ｇ及び３３０ｍＪ／ｇに増加した。注目すべきことに、マルチパス高濃度叩解と、それに続く例えばわずか３９ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）での低濃度叩解を使用して製造されたＣＦ５％を同じＨＷＫパルプ紙料に添加すると、手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡは更にそれぞれ２７．７Ｎ・ｍ／ｇ及び３８７ｍＪ／ｇへと増加した。ＬＣ叩解で使用された総比叩解エネルギーが７８ｋＷｈ／ｔであり、ＥｎｅｒｇｙＬＣ／（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が０．９５％である場合、手すき紙の比引張強さ及び比ＴＥＡは更に２８．２Ｎ．ｍ／ｇ及び３９９ｍＪ／ｇに改善された。これは、高濃度叩解のみを用いて製造されたＣＦを使用することにより得られたものと比較して、ＣＦの強化能力においてそれぞれ６．７％及び２０．８％の増加であった。表２のデータによれば、ＣＦを高濃度叩解のみで製造する場合、本明細書の実施例５に示したようなマルチパス高濃度叩解と、それに続く低濃度叩解のために７８ｋＷｈ／ｔのみを使用した低濃度叩解によって得られるものと同様の水準の改善（比引張強さにおける１０．６％の増加及び比ＴＥＡにおける１６．４％の増加）をＣＦ強化能力において得るためには、叩解エネルギーは６４５８から７５００ｋＷｈ／ｔまで増加させなければならず、これは１０００ｋＷｈ／ｔを超える増加であった。
【００９０】
【表７】
2019531417.tif 000009
【図１】
2019531417.tif 000010
【図２】
2019531417.tif 000011
【図３】
2019531417.tif 000012
【図４】
2019531417.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月10日(2018.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備すること；
２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いて前記高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造すること；
前記叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％の固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造すること；及び
１５〜２，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）を用いて前記低濃度セルロース材料の低濃度叩解を行うこと；
を含むセルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法であって、
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギープラス前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギーの合計（ＥｎｅｒｇｙＨＣ＋ＥｎｅｒｇｙＬＣ）である合計の総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）を有する、方法。
【請求項２】
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜１２，０００ｋＷｈ／ｔである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マルチパス高濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）が２，０００〜６，０００ｋＷｈ／ｔである、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記マルチパス高濃度叩解のための濃度が２５〜４０重量％固形分である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記低濃度叩解のための濃度が０．５〜４重量％固形分である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が１５〜１，２００ｋＷｈ／ｔである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記合計の総叩解比エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＣ）で割った前記低濃度叩解のための前記総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＬＣ）が０．０８〜５０％のエネルギー割合である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記エネルギー割合が１〜４０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記エネルギー割合が２〜３０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記エネルギー割合が２〜２０％である、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
２０〜６５重量％の固形分濃度を有する高濃度セルロースパルプを準備する工程；
２，０００〜１８，０００ｋＷｈ／ｔの総比叩解エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＨＣ）を用いる前記高濃度セルロースパルプのマルチパス高濃度叩解を行って叩解されたセルロース材料を製造する工程；
前記叩解されたセルロース材料を０．１〜６重量％固形分の低濃度に希釈して低濃度セルロース材料を製造する工程；及び
３，０００ｋＷｈ／ｔ未満の比機械的エネルギー（ＥｎｅｒｇｙＭＴ）でせん断装置を用いて前記低濃度セルロース材料を機械的に処理する工程；
を含む、セルロースフィラメント（ＣＦ）の製造方法。
【請求項１３】
前記セルロースパルプが針葉樹化学パルプである、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記機械的処理が前記せん断装置内で１〜３０分間行われる、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記せん断装置が、ナノフィラメンター、パルパー、パルプ混合槽、撹拌機、再循環ポンプ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１６】
紙、ティッシュ、板紙、又は複合材料の製造における強化添加剤としての、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法により製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【請求項１７】
食品、コーティング、又は掘削液中の粘度調整剤としての、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法により製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【請求項１８】
包装用途及び複合材料用途のためのフィルムを形成するための、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法により製造されたセルロースフィラメント（ＣＦ）の使用。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
木材又は他の植物の繊維を薬剤又は酵素で前処理することにより、ＭＦＣの製造におけるエネルギー消費を有意に低減できることが報告されている（Ｓｉｒｏ  ａｎｄ  Ｐｌａｃｋｅｔｔ，Ｄ．，“Ｍｉｃｒｏｆｉｂｒｉｌｌａｔｅｄ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ  ａｎｄ  ｎｅｗ  ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａ  ｒｅｖｉｅｗ”（「ミクロフィブリル化セルロース及び新しいナノ複合材料；総説」）Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ，１７：４５９−４９４，２０１０）。しかしながら、薬剤又は酵素の使用は、ＭＦＣの収率を低下させ、単位操作及び排水処理の観点から製造工程を複雑にすることになる。ＭＦＣを製造するために、木材パルプ繊維の＜６００ｋＷｈ／ｔのエネルギー入力でのシングルパス高濃度叩解と、それに続くマルチパス中濃度及び／又はマルチパス低濃度叩解が使用されてきたものの、シングルパス高濃度叩解とマルチパス中濃度及び／又はマルチパス低濃度叩解との組み合わせからは、例えばマルチパス高濃度叩解を超えるエネルギーの低減は報告されていない。パルプ繊維の低〜中濃度（＜１２．５％）叩解と、それに続く脱水、及びその後の中〜高濃度（１２．５〜２０％）叩解が、目的の１つがエネルギー消費量の低減であるＭＦＣを製造するために主張されているものの、エネルギー低減データが提示されていない。更に、ＣＦの、又はＭＦＣなどのフィブリル化セルロースの製造におけるエネルギー必要量を低減するため又は強化能力を改善するために、非叩解機械的処理は使用されていないか報告されていない。
【国際調査報告】
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