(57)【要約】本発明は、紙および厚紙の製造で使用される充填材、特に炭酸カルシウム系充填材の製造および使用に関わる経済性を改善する方法に関する。その炭酸カルシウム系の充填材は、炭酸カルシウム粒子をノイル・フィブリルの表面に沈澱させることによって調製する。本発明は、また、紙および厚紙の用途で直接使用することができる形態の前記充填材を製造および／または生産することが可能な方法に関するものである。さらに、本発明の１つの対象は、紙および／または厚紙を製造する方法を提供することであって、その方法は、化学パルプ中に乾燥したベイルがそこに組み込まれている前記充填材を含んでいる化学パルプを使用する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
充填材を含有する化学パルプを製造する方法であって、前記充填材を、光散乱性の有機または無機塩を、セルロース繊維および／または機械パルプの繊維から精製することによって製造したノイル・フィブリルの表面に沈澱させることにより調製し、前記のそのように調製した充填材を水性懸濁液の状態で化学パルプと混合するために化学パルプの乾燥機に移動し、前記化学パルプを乾燥し、または前記充填材を乾燥し、前記化学パルプが乾燥する前に化学パルプと混合し、前記化学パルプを乾燥することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記化学パルプを乾燥してベイルにすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記光散乱性有機または無機塩が、炭酸カルシウム、セッコウ、シュウ酸カルシウム、硫酸バリウム、沈降性シリカもしくはケイ酸塩、またはそれらの組合せであることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記光散乱性有機または無機塩が、炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記懸濁液中の前記充填材の前記固形分含量が、０．１〜３５重量％であり、乾燥した充填材を化学パルプと混合した時、前記充填材の量が１〜７０重量％であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記懸濁液中の前記充填材含量が、２〜６重量％であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記化学パルプが、精製されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記充填材が、分散剤を含有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
紙または厚紙を製造する方法であって、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の前記方法によって製造した、充填材を含有する化学パルプまたは充填材を含有する化学パルプの組合せを、前記紙または厚紙の製造において使用するストックのブレンドに加え、そこから紙または厚紙を製作することを特徴とする方法。
【請求項１０】
充填材を含有する化学パルプまたは充填材を含有する化学パルプの組合せを、パルプ化し、紙またはパルプの前記製造において使用するストックのブレンドに加え、そこから紙または厚紙を製作することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の前記方法によって製造した、充填材を含有する化学パルプまたは充填材を含有する化学パルプの組合せの、紙または厚紙の製造における使用法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、充填材を含有している化学パルプを製造する方法に関するものであって、その充填材は、有機または無機塩を含む粒子をノイル・フィブリルの表面に沈澱させることによって製造する。本発明は、また、紙および厚紙の用途で直接使用することができる形態の前記充填材を製造および／または生産することが可能な方法に関するものである。さらに、本発明の１つの対象は、紙および／または厚紙を製造する方法を提供することであって、その方法は、化学パルプ中に乾燥したベイルがそこに組み込まれている前記充填材を含んでいる化学パルプを使用する。本発明はまた、紙および厚紙の製造で使用される充填材、特に炭酸カルシウム系充填材の製造および使用に関わる経済性を改善する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近代において、炭酸カルシウム系の充填材およびそれらの製造方法の開発には、高品質の紙の常により高い品質の要求を満たし得るためと、環境への負荷およびエネルギーの不足を減少させるためと、紙および厚紙の機械の運転能力を改善するために多大な努力が払われている。伝統的に、紙および厚紙の製造においては、機械パルプもしくは化学パルプまたはそれらの組合せからストックを用意し、必要な充填材およびその他の添加材をこのストックに加えることが可能で、さらに必要な品質の紙または厚紙を適当な方法によって製造することができる。
【０００３】
フィンランド特許第１００７２９号は、紙に改良された強度特性と低い基準重量を与え、それによって製紙コストを低減することが一般に可能な炭酸カルシウム系の充填材を開示している。その炭酸カルシウム系の充填材は、炭酸カルシウムを、セルロース繊維および／または機械パルプ繊維から精製することにより製造したノイル・フィブリルの表面に沈澱させることにより製造している。その点に関連して、炭酸カルシウム結晶凝集体は、真珠の首飾りと似ており、ノイル・フィブリルすなわち微小繊維によって保持され、そこで炭酸カルシウム粒子がノイル・フィブリル上に接着して沈澱している。凝集体中の炭酸カルシウムの直径は、約０．２〜３μｍである。この充填材は、またＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）の商標の下で知られていて、都合よく炭酸カルシウムに基づいており、それは、従来の炭酸カルシウム系の充填材と比較して明らかに改良された光散乱と強度を紙に与える。そのＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材が、光散乱材料の非常に均一な分布を紙に与えることができることは特に重要である。
【０００４】
その炭酸カルシウム系のＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材は、主として希薄な懸濁液として工業規模で製造することができるが、それは充填材の使用をかなり制約する。このことはまたＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材が、結局、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を製造する工場が設置されている場所の近くでのみ使用することができるということになる。なぜなら、その高い水分含量のために、その充填材の輸送が、非常に不経済で困難になるためである。そのうえ、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材をほんの少量で製造する場合は、製造コストが高く、それはやはり、製品の用途によってはその充填材の価格が高すぎることになるという事実を導く。さらにＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の製造プロセスは、例えば、紙または厚紙が製造される地域では必ずしも入手できるとは限らない十分に良好な二酸化炭素源などの特別のユーティリティを必要とする。
【０００５】
上記のことを踏まえると、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材、有利には炭酸カルシウム系ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプであって、紙と厚紙の用途に直接使用することができるパルプを製造および／または生産することが可能であり、上で述べた従来技術の方法の問題を避け、または少なくとも実質的に減少することが可能である方法の明白な必要性が存在することに気付くことができる。
【特許文献１】フィンランド特許第１００７２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、方法であって、それによりＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材、有利には炭酸カルシウム系ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材が、紙および厚紙のそれぞれの用途に適する量で組み込まれ、化学パルプと共に乾燥および混合されて、有利には乾燥してベイルとなっているものを含んでいる化学パルプを製造することが可能であり、それにより前記充填材の生産工場のない製造現場においてもＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を使用することを可能にする方法である。
【０００７】
本発明の他の目的は、また、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材が紙および厚紙のそれぞれの用途に適する量でそこに組み込まれているかくして製造された化学パルプでもある。
【０００８】
本発明の対象は、さらに、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材、有利には炭酸カルシウム系ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の製造および使用に関わる経済性を改善するための方法である。
【０００９】
さらに、本発明の更に他の目的は、紙および／または厚紙を製造する方法であって、その方法は、化学パルプのベイル中に乾燥した状態でそこに組み込まれているＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材、有利には炭酸カルシウム系ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含んでいる化学パルプを使用する。
本発明による方法および化学パルプの機能の特徴は、請求項で示す。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
有機または無機塩、有利には炭酸カルシウムを、セルロース繊維および／または機械パルプ繊維から精製することによって製造したノイル・フィブリルの表面に沈澱させることにより調製したＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材、有利には、炭酸カルシウム系ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を、希薄な懸濁液の状態で化学パルプと混合するために化学パルプ乾燥機に移動する本発明による方法によって従来技術と関連する問題は、大幅に減少することがわかった。炭酸カルシウムに加えて、またはそれの代わりに、ノイル・フィブリルの表面に沈澱させる他の光散乱成分、例えば、セッコウ、シュウ酸カルシウム、硫酸バリウム、沈降性シリカおよびケイ酸塩などが例として挙げられる有機または無機塩も使用することが可能である。充填材はまた、例えばヘキサメタリン酸ナトリウムなどの分散剤も場合によって含有することができる。
【００１１】
本発明による方法においては、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材は、その固形分が０．１〜３５重量％、有利には、２〜６重量％である水性懸濁液の状態で化学パルプの乾燥機に移動し、そしてさらに化学パルプと混合する。その後、その化学パルプの乾燥は、従来化学パルプの乾燥に用いられていた任意の方法により実施することができる。有利には、その化学パルプは乾燥してベイルにする。
【００１２】
場合により、化学パルプの製造との関連で化学パルプを乾燥する前に、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を乾燥し、回収し、続いて化学パルプと１〜７０重量％、有利には１〜５０重量％の範囲の必要な含量で混合する別の充填材乾燥ラインを使用することもまた可能である。その後、化学パルプを従来の方式で乾燥し、有利にはベイルにする。充填材を数回乾燥しても、その接着の潜在能力を実質的に低下することはない。
【００１３】
その結果、化学パルプ中に均一に分布したＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の必要量を含有する化学パルプ、有利には化学パルプのベイルの１種類または複数の種類が得られる。必要な時は、その化学パルプは精製することもできるが、精製しなくてもよい。
【００１４】
ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有するベイル化した化学パルプは、紙または厚紙の工場において通常のやり方でパルプにすることができ、それは、紙および厚紙の製造で使用する任意の通常のパルプのブレンドに加えることができる。ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプから、それ自体知られている方法により紙および厚紙を製造することができるが、その方法からは従来別にあった充填材添加段階は、今や、削除されている。ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプは、パルプに１〜１００％加えることができる。
【００１５】
コーティングの品質を形成する工場において、損紙が伴う顔料の量の違いは、例えば、異なるＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含量を有する２つの化学パルプを組み合わせる等の適当なやり方で補正することができる。
【００１６】
本発明による方法およびそれによって製造された化学パルプは、従来技術の方法を越える著しい利点を有する。本発明は、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材に関する技術の潜在的利益を大幅に改善することを可能とし、それにより、製造業の経済が改善されるのみならず、適用の場所も増える。本発明により、紙および厚紙の各用途に対して適切な充填材の量を含有する化学パルプを製造することが可能である。その方法により、大量の水を輸送することを避けることが可能となり、それにより、エネルギー、コストおよび場所が節約される。こうして製造されたＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプは、長い距離でも輸送することができ、沈降性炭酸カルシウム（ＰＣＣ）工場を建設するために必要な、例えば、十分な二酸化炭素源または適切なパルプ処理装置などのユーティリティが不足する製造地域および製品の用途においても使用することができる。この手段により、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の予め決めた正確な量を含有する均一な品質の化学パルプを製造することが可能である。より均一な品質の紙および厚紙を製造することが可能であり、その性質は、従来の方式で製造した紙のそれよりも優れている。
【００１７】
本発明は、高能力を有しており、充填材を低コストで製造することができる集中化したＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材生産工場を可能とする。その生産工場は、場合によっては充填材のための別の乾燥ラインを備えてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明による方法を以下の実施例によって示すが、本発明が、それらに制約されるものではない。
【実施例１】
【００１９】
ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含有化学パルプの製造
ａ）特にフィンランド特許第１００７２９号に記載されている既知の方法により、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の懸濁液を調製した。
ｂ）ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプを、段階ａ）で製造したＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材の固体として計算した６２５ｋｇを移動し、ＣａＣＯ３の５００ｋｇとノイル・フィブリル（ｎｏｉｌ  ｆｉｂｒｉｌ）の１２５ｋｇを化学パルプ（未精製または若干精製したカバ材パルプの３７５ｋｇ）と混ざり合うように入れ、それを次に通常の方式で乾燥し、固体として計算して１０００ｋｇのＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含有の化学パルプを得た。
【実施例２】
【００２０】
紙の製造におけるＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含有の化学パルプの使用
実施例１に記載のＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含有の化学パルプから、１トンの紙が含まれるようにした製紙機械により通常の方式で紙を製造した。
以下を含有するＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材含有の化学パルプ  ６００ｋｇ
ＣａＣＯ３             ３００ｋｇ
カバ材パルプ          ２２５ｋｇ
ノイル・フィブリル    ７５ｋｇ
カバ材パルプ          ２５０ｋｇ
針葉樹パルプ          １５０ｋｇ

合計          １０００ｋｇ
【００２１】
紙が、ＣａＣＯ３の３０重量％を含有し、紙の中の化学パルプの７６重量％がカバ材のパルプであり、２４重量％が針葉樹パルプとなるように、ＳｕｐｅｒＦｉｌｌ（登録商標）充填材を含有する化学パルプを、紙を製造するストックに加えた。そのようにして製造した紙の、不透明度、明るさ、平滑度および形成性は、伝統的な方式により製造し、それに充填材を別にして加えた対応する紙のそれより、優れていた。そのうえ、製紙機械の運転能力は、不変のままであった。
【国際調査報告】
2005538258.tif 000002
2005538258.tif 000003
2005538258.tif 000004
2005538258.tif 000005