(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
紙製品の製造において使用される水性完成紙料の調製方法であって、
水性完成紙料が、繊維懸濁液を作製することによって調製され、
カチオン性天然ポリマー、ミョウバン、およびアニオン性ナノフィブリルセルロースが、抄紙機または板紙抄紙機の短循環において水性完成紙料に添加され、
ミョウバンは、アニオン性ナノフィブリルセルロースが添加される前に添加されることを特徴とする水性完成紙料の調製方法。
【請求項２】
カチオン性天然ポリマーおよびミョウバンは、どちらか一方から順番に、または同時に、アニオン性ナノフィブリルセルロースが添加される前に添加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ミョウバンは、繊維懸濁液が抄紙機の供給ポンプに移される前に添加され、アニオン性ナノフィブリルセルロースは、前記繊維懸濁液が圧力スクリーンを通過した後に当該繊維懸濁液に添加されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記繊維懸濁液が抄紙機の供給ポンプに移される前に、カチオン性天然ポリマーが、ミョウバンの前に、またはミョウバンの後に、またはミョウバンと同時に、添加されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
カチオン性天然ポリマーは、アニオン性ナノフィブリルセルロースが添加される前に添加され、続いてミョウバンが添加されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
カチオン性天然ポリマーは、水性完成紙料が抄紙機における供給ポンプに移される前に添加され、ミョウバンおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースは、前記水性完成紙料が抄紙機の圧力スクリーンを通過した後に当該水性完成紙料に添加されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
カチオン性天然ポリマーは、カチオン性デンプンまたはカチオン性ナノフィブリルセルロースなどのカチオン修飾された多糖であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
繊維懸濁液は、填料を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紙製品の製造に使用される水性完成紙料を調製する方法に関する。また、本発明は、紙製品にも関する。さらに、本発明は、改良された歩留システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
紙における填料の不十分な歩留は、製紙プロセスの循環水中における填料の含有量の増加をもたらし、これは該プロセスに問題を引き起こす可能性がある。ｃ−ＰＡＭ（カチオン性ポリアクリルアミド）などの化学的歩留向上剤の使用には限界がある。ｃＰＡＭは、強力な凝集の形で地合の問題に容易につながり得る、積極的な凝集ポリマーである。
【０００３】
大きな填料割合に関する他の問題は、紙製品の機械的特性の弱体化である。なぜなら、填料は、セルロース分子間の水素結合によって紙製品の構造的完全性を作り出す繊維間の結合に干渉するからである。ｃＰＡＭは、紙の特性について強化する影響も緻密化する影響も及ぼさない。
【０００４】
填料の不十分な歩留と、紙製品の弱体化された機械的特性とは、繊維性網状組織における不十分な繊維−填料の結合が原因である。
【発明の概要】
【０００５】
したがって、填料の繊維性網状組織への親和性を増大させることによって、紙製品の強度特性にあまり大きく影響を与えることなく、填料粒子を繊維性網状組織内に保持するように、填料の割合を上昇させる新規な方法が必要である。一般的にｃＰＡＭを使用することなく、歩留システムを改良する新規な方法も必要である。
【０００６】
本発明の目的は、完成紙料から製造される紙製品が良好な機械的強度を伴って高充填の填料を有するように、紙および板紙の製造で使用されるべき水性完成紙料を調製するための新規な方法を提供することである。また、本発明の目的は、繊維および填料間の相互作用を改善し、ｃＰＡＭの添加によって生じる問題を解決するための完成紙料を調製するための新規な方法を提供することである。また、目的は、填料が使用されるか否かにかかわらず、一般的に製紙の歩留システムを開発することである。
【０００７】
本方法によれば、カチオン性天然ポリマー、ミョウバンおよびアニオン性ナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）が完成紙料に添加される。完成紙料は、繊維を含み、填料を含んでもよい。
【０００８】
ミョウバン（硫酸アルミニウム）、カチオン性天然ポリマーおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースは、有効な歩留システムを形成し、ここで、硫酸アルミニウムは、凝固剤として作用し、アニオン性ナノフィブリルセルロースは、微粒子として作用する。カチオン性天然ポリマーは、カチオン性歩留向上剤および乾燥強度添加剤として作用する。
【０００９】
カチオン性天然ポリマーは、未修飾天然ポリマーおよび天然ポリマーの誘導体を含む。誘導体は、ポリマー鎖における官能基の化学修飾によって作製される。誘導体は、カチオン変性多糖類であってもよく、カチオン性デンプンおよびカチオン性フィブリルセルロースがその例である。キトサンは、カチオン変性多糖類の他の例である。異なるカチオン性天然ポリマーが、たとえば両方ともカチオン性デンプンの混合物で使用されてもよく、同じ完成紙料において一緒に使用されてもよい。
【００１０】
本方法の一態様によれば、紙製品の製造に使用されるべき水性完成紙料は、繊維懸濁水溶液を作製することによって調製され、ミョウバン、アニオン性ナノフィブリルセルロースおよびカチオン性天然ポリマーが水性完成紙料に添加される。これらの物質は、抄紙機の短循環において、おそらく填料を含有する繊維懸濁液に添加される。水性完成紙料が抄紙機のヘッドボックスに移される前に、ミョウバン、アニオン性ナノフィブリルセルロースおよびカチオン性天然ポリマーが水性完成紙料の流れに添加される。
【００１１】
好ましい実施形態において、アニオン性ナノフィブリルセルロースが添加される前に、ミョウバンおよびカチオン性天然ポリマーが、完成紙料に添加される。
【００１２】
有利には、水性完成紙料が抄紙機の供給ポンプに移される前に、ミョウバンおよびカチオン性天然ポリマーが短循環に添加され、水性完成紙料が圧力スクリーンを通過した後に、アニオン性ナノフィブリルセルロースが水性完成紙料に添加される。
【００１３】
アニオン性ナノフィブリルセルロースが添加される前に、カチオン性天然ポリマーが短循環に添加され、続いてミョウバンが添加される。
【００１４】
好ましい実施形態において、水性完成紙料が抄紙機の供給ポンプに移される前に、カチオン性天然ポリマーが短循環に添加され、水性完成紙料が抄紙機の圧力スクリーンを通過した後、ミョウバンおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースが水性完成紙料に添加される。
【００１５】
紙製品は、少なくとも繊維、ミョウバン、カチオン性天然ポリマーおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースを含む完成紙料から製造される。紙製品は、本開示に示された任意の順序で添加される上記添加剤と、場合によっては填料とを含む繊維懸濁液から水を除去することによって製造される。そのように製造された紙製品は、少なくとも繊維、ミョウバン、カチオン性天然ポリマーおよびアニオン性ナノフィブリルセルロース、ならびに場合によっては填料を含む。この文脈において、用語「紙製品」とは一般に「板紙（paperboard）」または「板（board）」として一般的に示される製品をも含むと理解されるべきであり、すなわち、この用語は、特定の坪量に限定されるものではない。同様に、本開示で使用される用語「抄紙機」は、板紙抄紙機を含むように解釈されるべきである。
【００１６】
一実施形態において、完成紙料は、０．１〜３０ｋｇ／ｔ、好ましくは０．５〜１５ｋｇ／ｔ（乾燥完成紙料の乾燥総重量に基づく）のアニオン性ＮＦＣ、０．１〜３０、好ましくは１〜１５、最も好ましくは１．５〜１０ｋｇ／ｔのカチオン性天然ポリマー、および０．１〜５、好ましくは０．５〜３、最も好ましくは０．６〜２．５ｋｇ／ｔのミョウバンを含んでいてもよい。
【００１７】
これにより、カチオン性天然ポリマー、ミョウバンおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースが使用される、紙製品を作製するための歩留システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本解決手段の例示の方法を示し、ここで、参照符号Ｆはアニオン性ナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）を示し、参照符号Ｓはカチオン性天然ポリマー（一例において、カチオン性デンプンまたはカチオン性ＮＦＣ）を示し、参照符号Ａはミョウバン（硫酸アルミニウム）を示す。矢符は、白水での希釈後、マシンチェストから抄紙機のフォーミングセクションに完成紙料を移す手順を示し、すなわち抄紙機の短循環を示す。
【図２】図の下の表に示されるような様々な成分を含む完成紙料で製造された紙製品の坪量の特性を示す。「ＦＳＡ」は、本図および他の図における新規な歩留システムを表す。
【図３】図の下の表に示すような様々な成分を含む完成紙料からなる紙試料を燃焼した後に測定された灰分を示す。
【図４】図の下の表に示すような様々な成分を含む完成紙料の全歩留量を示す。
【図５】図の下の表に示すような様々な成分を含む完成紙料のナノフィブリルセルロース（「バイオフィブリル」）の歩留量を示す。
【図６】図の下の表に示すような様々な成分を含む完成紙料からなる紙の内部結合強度を示す。
【図７】図の下の表に示されるような様々な成分を含有する完成紙料からなる紙の引張強度指数を示す。
【図８】図の下の表に示されるような様々な成分を含有する完成紙料からなる機械方向（ｍｄ）における紙の破断歪みを示す。
【図９】図の下の表に示されるような様々な成分を含有する完成紙料からなる紙の地合を示す。
【図１０】図の下の表に示されるような様々な成分を含む完成紙料からなる紙の透気度ベントセンを示す。
【図１１】紙中のナノフィブリルセルロースの含有量と透気度ベントセンとの間の線形関係（上図）と、紙中のナノフィブリルセルロースの含有量と内部結合強度との間の線形関係（下図）とを示す。
【図１２】完成紙料のカチオン性デンプンの代わりに、カチオン性ＮＦＣがカチオン性天然ポリマーとして使用された試験におけるワイヤ歩留を示す。
【図１３】完成紙料のカチオン性デンプンの代わりに、カチオン性ＮＦＣがカチオン性天然ポリマーとして使用された試験における灰分歩留を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の開示において、別段の指示がない限り、全てのパーセント値は、重量基準である。さらに、別段の指示がない限り、与えられた全ての数値範囲は、範囲の上限値および下限値を含む。
【００２０】
抄紙機における従来の歩留システムは、ｃＰＡＭなどのカチオン性ポリマー、および場合によっては１以上の他の成分に基づく。通常、追加の成分は、ベントナイト、またはシリカなどのアニオンである。
【００２１】
Ｃ−ＰＡＭは、強力な凝集体の形態で地合の問題を容易にもたらす積極的な凝集ポリマーである。ｃ−ＰＡＭは、紙の特性における、任意の強化または緻密化効果に影響を与えない。
【００２２】
本発明の方法において、カチオン性ポリマーと、そのアニオン性対応物は、カチオン性デンプンおよび／またはカチオン性ナノフィブリルセルロースであり得る、カチオン修飾された多糖などのカチオン性天然ポリマーをさらに添加することによって、アニオン性ナノフィブリルセルロースである、ミョウバンおよびアニオン性微粒子に置き換えられてもよい。
【００２３】
言い換えれば、歩留向上剤としてｃ−ＰＡＭを使用することによって生じる長期的な既存の問題は、本発明によって解決される。また、カチオン修飾多糖などのカチオン性天然ポリマー、ならびにミョウバンおよびアニオン性ナノフィブリルセルロースの添加は、紙の特性に相乗効果を与える。
【００２４】
ナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）
用語ナノフィブリルセルロースは、セルロース原料に由来する、単離されたセルロースミクロフィブリルの集合、またはミクロフィブリル束を表す。
【００２５】
ナノフィブリルセルロースは通常、高アスペクト比を有し、長さは、１マイクロメートルを超えてもよいが、数平均直径は通常、２００ｎｍ未満である。 ナノフィブリル束の直径も大きくてもよいが、一般的には５μｍ未満である。最も小さいナノフィブリルは、基本小繊維と称され、通常２〜１２ｎｍの直径である。小繊維の寸法、または小繊維束は、原料および分解方法に依存して決まる。また、ナノフィブリルセルロースは、いくつかのヘミセルロースを含んでもよく、その量は、植物源に依存して決まる。セルロース原料、セルロースパルプ、または精製パルプからのナノフィブリルセルロースの機械的分解は、リファイナ、砕木機、ホモジナイザ、コロイダ、摩耗粉砕機、超音波発生装置、マイクロフルイダイザ、マクロフルイダイザ、または流動化型ホモジナイザなどのフルイダイザなどの好適な装置を用いて実施される。
【００２６】
また、ナノフィブリルセルロースは、特定の発酵処理から直接単離することができる。本発明のセルロース産生微生物は、アセトバクター（Acetobacter）属、アグロバクテリウム（Agrobacterium）属、リゾビウム（Rhizobium）属、シュードモナス（Pseudomonas）属、またはアルカリゲネス（Alcaligenes）属、好ましくはアセトバクター（Acetobacter）属、より好ましくはアセトバクターキシリナム（Acetobacter xylinum）種、またはアセトバクターシュードモナス（Acetobacter pasteurianus）種であってもよい。また、ナノフィブリルセルロースは、任意の化学的、酵素的、または物理的に修飾された、セルロースマイクロフィブリル、またはマイクロフィブリル束の誘導体であってもよい。化学修飾は、セルロース分子の、カルボキシメチル化、酸化、エステル化、またはエーテル化などに基づくものであってもよい。また、修飾は、セルロース表面上における、アニオン性、カチオン性、非イオン性物質、またはこれらの任意の組み合わせの物理的吸着によって実現可能である。記載された修飾は、マイクロフィブリルセルロースの製造前後、または製造中に実施することができる。
【００２７】
また、ナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）は、ナノセルロース、セルロースナノファイバー、ナノスケールフィブリルセルロース、マイクロフィブリルセルロース、セルロースナノフィブリル（ＣＮＦ）、またはマイクロフィブリル化セルロース（ＭＦＣ）と称されてもよい。また、特定の微生物によって製造されるナノフィブリルセルロースは、たとえば、バクテリアセルロース、微生物セルロース（ＭＣ）、バイオセルロース、ナタデココ（ＮＤＣ）、またはココデナタなどの様々な別名を有する。本明細書において記載されたナノフィブリルセルロースは、セルロースナノウィスカ、セルロースナノ結晶、セルロースナノロッド、ロッド状セルロース微結晶、またはセルロースナノワイヤとして知られるセルロースウィスカと称されるものと同一材料ではない。いくつかの場合において、同様の専門用語が両方の材料について使用され、たとえば、Kuthcarlapati et al （Metals Materials and Processes 20(3):307-314, 2008)）において、研究材料は、「セルロースナノファイバー」と称されるが、それらはセルロースナノウィスカを明らかに表す。 通常、これらの材料は、ナノフィブリルセルロースのように、繊維性構造体に沿って、より強固な構造体をもたらす非結晶性セグメントを有していない。
【００２８】
アニオン性ＮＦＣおよびカチオン性ＮＦＣ
アニオン性ＮＦＣのアニオン荷電は、アニオン荷電セルロースに対する化学的または物理的修飾によってもたらされてもよい。アニオン荷電をもたらすための最も一般的に使用される化学的修飾方法は、酸化およびカルボキシメチル化である。アニオン性ナノフィブリルセルロースは、好ましくは、セルロースが化学的または物理的修飾によってアニオン荷電セルロースに修飾された繊維性原材料から分解によって作製される。
【００２９】
アニオン荷電セルロースを作製するためのセルロース酸化において、セルロースの第一級ヒドロキシル基は、たとえば、２，２，６，６−テトラメチルピペリジニル−１−オキシフリーラジカル「ＴＥＭＰＯ」などの複素環ニトロキシル化合物によって触媒的に酸化される。これらのヒドロキシル基は、アルデヒドおよびカルボキシル基に酸化される。
【００３０】
カチオン性ＮＦＣのカチオン荷電は、カチオン荷電セルロースに対する化学的または物理的修飾によってもたらされてもよい。カチオン荷電は、第４級アンモニウム基などのカチオン基をセルロースに付加することによるカチオン化によって化学的に生成可能である。
【００３１】
また、アニオン性ＮＦＣとカチオン性ＮＦＣとの様々なグレードは、化学的修飾の程度を変えることによって作製することができる。酸化によって作製されるアニオン性ＮＦＣの場合、これらのグレードは、カルボキシレート含有量、つまり、ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨ／ｇ  ＮＦＣ（乾燥ＮＦＣに基づく）として表わされてもよく、カルボキシメチル化によって作製されるアニオン性ＮＦＣの場合、置換度として表わされてもよい。酸化されたセルロースにおいて、カルボキシレート含有量は、好ましくは０．３〜１．５ｍｍｏｌ／ｇＮＦＣ、より好ましくは０．６〜１．２ｍｍｏｌ／ｇであり、カルボキシメチル化ＮＦＣにおいて、置換の程度は、好ましくは０．０５〜０．３、より好ましくは、０．１〜０．２５である。カチオン性ＮＦＣの場合、置換度は、好ましくは０．０５〜０．８、より好ましくは０．１〜０．５である。
【００３２】
完性紙料は、繊維に加えて填料を含み得る。填料は、製紙において使用される任意の填料、たとえば、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、カオリン、タルクまたは石膏などであってもよい。本発明に係る方法において、填料は、完成紙料における繊維の乾燥重量で１〜６０％の量、好ましくは繊維の乾燥重量の２〜４０％で完成紙料に添加される。その結果、非コート紙製品の填料含有量は、繊維の乾燥重量に基づいて計算して、１〜６０％、好ましくは２〜４０％である。
【００３３】
一実施形態では、完成紙料中の填料の量は、上述のように、完成紙料から作製される紙製品が、非コート紙の乾燥総重量において、３５重量％を超える、特に４０重量％を超える填料を含むようなものである。填料の量は、たとえば、非コート紙の乾燥総重量の４０・・・５０重量％の範囲内であってもよい。
【００３４】
アニオン性ナノフィブリルセルロースは、完成紙料の乾燥総重量の０．０１〜３．０％、好ましくは０．０５〜１．５％の量で添加される。
【００３５】
カチオン性天然ポリマーは、完成紙料の乾燥重量で０．０１〜３．０％、好ましくは０．１〜１．５％、および最も好ましくは０．１５〜１．０％の量で添加される。
【００３６】
ミョウバンは、完成紙料の総乾燥重量で０．０１〜０．５％、好ましくは０．０５〜０．３％、および最も好ましくは０．０６〜０．２５％の量で添加される。
【００３７】
一実施形態では、上述の添加物は、非コート紙の乾燥総重量で計算して、上記に示されたのと同一の相対量をもたらす量で添加される。
【００３８】
紙製品の坪量は変化してもよいが、完成紙料から製造される非コート紙の坪量は、好ましくは２０・・・８０ｇ／ｍ２であり、より好ましくは２５・・・７０ｇ／ｍ２である。したがって、この方法は、特に歩留が重要である低坪量グレードに使用することができる。
【００３９】
図１は、本発明の例示的な方法を示し、参照符号Ｆはアニオン性ＮＦＣを示し、参照符号Ｓは、カチオン性デンプン、および／またはカチオン性ナノフィブリルセルロースなどのカチオン性天然ポリマーを示し、参照符号Ａは、ミョウバンを示す。矢印は、ストックから抄紙機に移される完成紙料の製造を表す。アニオン性ＮＦＣ  Ｆ、カチオン修飾多糖Ｓ、およびミョウバンＡの添加順序は、変更されてもよい。これらの３つは、処理の間に同時に完成紙料に添加されてもよく、ＳおよびＡが最初に添加され、続いて最後にＦが添加されてもよく、Ｓが最初に添加されてもよく、次にＦ、最後にＡが添加されてもよい。ＳおよびＡは、完成紙料がヘッドボックス供給ポンプに移される前に短循環に添加されてもよく、完成紙料が圧力スクリーンを通過した後、Ｆが最後に添加されてもよい。また、ＦおよびＡは、完成紙料が圧力スクリーンを通過した後に添加されてもよい。
【００４０】
矢印によって図１に示される流れは、全て水に懸濁された、繊維性網状組織の形態で紙の構造体を形成する繊維（製紙用繊維）と、任意の填料とを含む。歩留システムは、酸または中性の製紙条件において働く。酸性条件における繊維性懸濁液のｐＨは、通常６未満であり、一方中性条件において、それは６〜８．５であってもよい。
【００４１】
本発明に係る方法によって調製された完成紙料は、紙または板紙の製造のために使用される。抄紙機または板紙機において、完成紙料は、形成部に供給され、水は、水透過性のフォーミングワイヤを介して排出することによって完成紙料から除去され、その後、製造される紙または板紙ウェブは、乾燥され、良好な歩留、機械的強度特性、および填料が使用される場合には高い填料含有量を有する最終の紙または板紙が製造される。
【００４２】
本発明の溶液によれば、包括的な歩留レベル、良好な地合、ならびに低い多孔性、および増加した強度特性などの改良された紙特性を付与することが可能となる。
【００４３】
以下の実施例は、本発明を例示するために実施された。実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４４】
［実施例］
１．材料
１．１  完成紙料は、スラッシュ化された原紙（ＵＰＭコート６０ｇｓｍベース）であった。
ＬＷＣ原紙の紙リールは、パルプ化され、パイロット抄紙機用の完成紙料として使用した。作製された紙の坪量は、３８〜４１ｇ／ｍ２であった。
【００４５】
１．２  ｃ−ＰＡＭ
市販のＦｅｎｎｏｐｏｌ  Ｋ  ３４００Ｒ（Kemira社、フィンランド）を用いた。
【００４６】
１．３  カチオン性デンプン（カチオン性天然ポリマー）
０．０１５〜０．０６の通常のカチオン度（置換度、ＤＳ）を有する市販のウェットエンドデンプン（Raisamyl、Chemigate社、フィンランド）を使用した。
【００４７】
１．４  填料
カオリンとして知られているチャイナクレー、製紙業界で使用される典型的な填料は、５％の灰分目標に対応する量で使用された。
【００４８】
１．５  アニオン性ナノフィブリルセルロース（ＮＦＣ）
セルロースの第一級アルコールは、主酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用い、複素環ニトロキシル触媒媒介（ＴＥＭＰＯ）酸化を介して、アルデヒドおよびカルボン酸に触媒的に酸化され、０．８２ｍｍｏｌ  ＣＯＯＨ／ｇ  パルプを有する酸化セルロースを得て、酸化パルプは、ＮＦＣに分解された。
【００４９】
１．６  ミョウバン
ミョウバンは、製紙用の市販の硫酸アルミニウムであり、完成紙料に溶液として添加された。
【００５０】
その量は、完成紙料の総乾燥物質に基づいて示される。
【００５１】
２．試験試料
参照試料は、１５０ｇ／ｔ  ｃ−ＰＡＭを含んでおり、
Ｆ試料は、１５０ｇ／ｔ  ｃ−ＰＡＭと、８ｋｇ／ｔのアニオン性酸化ＮＦＣとを含んでおり、
ＦＳ試料−１は、１５０ｇ／ｔ  ｃ−ＰＡＭ、８ｋｇ／ｔ  アニオン性酸化ＮＦＣ、および８ｋｇ／ｔ  カチオン性デンプンを含んでおり、
ＦＳ試料−２は、８ｋｇ／ｔ  アニオン性酸化ＮＦＣ、および８ｋｇ／ｔ  カチオン性デンプンを含んでおり、ならびに
ＦＳＡ試料は、８ｋｇ／ｔ  アニオン性酸化ＮＦＣ、８ｋｇ／ｔカチオン性デンプン、および２ｋｇ／ｔミョウバンを含んでいた。
【００５２】
３．投与手順
新たな填料は、機械ストックバッチ式に添加された。Ｃ−ＰＡＭ、アニオン性ＮＦＣ、カチオン性デンプン、およびミョウバンは、上述のスキームに従って完成紙料に加えられた。Ｃ−ＰＡＭ、カチオン性デンプン、およびミョウバンは、完成紙料がヘッドボックス供給ポンプを通過する前に機械に加えられた。アニオン性ＮＦＣは、完成紙料が圧力スクリーンを通過した後、ヘッドボックスの直前に完成紙料に加えられた。
【００５３】
４．結果
４．１  坪量
上述の手順から得られた完成紙料の試料で作製された紙製品の坪量（basis weight）は、図２に示される。
【００５４】
４．２  ９００℃で焼成後の灰分（焼成前、および空調空間において焼成後に測定された試料重量）
図３に示されるように、任意のカチオン性デンプン、ミョウバン、およびアニオン性ナノフィブリルセルロースの添加は、ｃ−ＰＡＭのみを有する試料と比較して灰分を向上させた。
【００５５】
４．３  全歩留
上述の手順によって得られた完成紙料からなる試料の全歩留は、図４に示される。ミョウバンを含まない試料に比べて、全歩留の顕著な改善は、ＦＳＡ試料において観察された。約８５％の全歩留が達成された。
【００５６】
４．４  ナノフィブリルセルロースの歩留
上述の手順によって得られた完成紙料からなる試料におけるナノフィブリルセルロースの歩留は、図５に示される。同様に、ミョウバンを含まない試料と比べて、ナノフィブリルセルロースの歩留の顕著な改善が、ＦＳＡ試料で観察された。約８５％の歩留が達成された。
【００５７】
４．５  内部結合強度
上述の手順によって得られた完成紙料からなる試料の内部結合強度は、図６に示されている。同様に、ミョウバンを含まない試料と比べて、内部結合強度の顕著な改善が、ＦＳＡ試料で観察された。２４０Ｊ／ｍ２を超える内部結合強度が、３８〜４１ｇ／ｍ２の坪量において達成されたが、他の試料は、２２０Ｊ／ｍ２以下のままであった。
【００５８】
４．６  引張強度指数ＧＡ（機械方向および横方向における値の幾何平均）
上述の手順によって得られた完成紙料からなる試料の引張強度指数は、図７に示される。ｃ−ＰＡＭを含む試料と比べて、引張強度指数の顕著な改善が、ＦＳおよびＦＳＡ試料において観察された。引張強度指数は、ＦＳ試料におけるよりもＦＳＡ試料においてわずかに良好であり、約３９Ｎｍ／ｇであった。
【００５９】
４．７  破断歪み  ｍｄ（機械方向）
上述の手順によって得られた完成紙料からなる試料の破断歪みは、図８に示される。同様に、ミョウバンを含まない試料と比べて、破断歪みの顕著な改善が、ＦＳＡ試料で観察された。約１．５％の破断歪みが達成された。
【００６０】
４．８  地合（正規化された標準偏差、ベータ地合）
上記の手順から得られた完成紙料の試料の地合は、図９に示される。ｃ−ＰＡＭによって引き起こされる強い凝集の形態における地合の問題は、カチオン性デンプンを含む試料において緩和された。さらに、あまり強くない凝集、約０．３５（平方根ｇ）／ｍがＦＳＡ試料において達成された。
【００６１】
４．９  空気透気度ベントセン  ｍｌ／分
上記の手順から得られた完成紙料の試料の空気透気度ベントセンは、図１０に示される。ｃ−ＰＡＭを含む試料に比べて、空気透気度ベントセンにおける顕著な改善は、ＦＳおよびＦＳＡ試料において観察された。空気透気度ベントセンは、ＦＳ試料におけるよりもＦＳＡ試料においてわずかに良好であり、約３００ｍｌ／分であった。
【００６２】
４．１０  直線関係
図１１は、紙中のナノフィブリルセルロースの測定された含有量と、空気透気度ベントセンとの間の直線関係（上図）、および紙中のナノフィブリルセルロースの測定含有量と、内部結合強度との直線関係（下図）を示す。
【００６３】
歩留向上剤としてのカチオン性ＮＦＣ
カチオン性デンプンは、カチオン性ナノフィブリルセルロース（０．２〜０．３の置換度）に置換された。全歩留および灰分歩留を評価した。
【００６４】
図１２および図１３によって示されるように、最も高い歩留を示す点においてカチオン性ＮＦＣおよびアニオン性ＮＦＣの両方の量は、２％であり、ワイヤ歩留および灰分歩留は、９０％以上であった。
【００６５】
図１２および図１３に示される結果に基づいて、ミョウバン＋カチオン性ＮＦＣ＋アニオン性ＮＦＣを含む完成紙料は、歩留システムに基づく通常のＣ−ＰＡＭよりも明らかに良好に機能した。また、これらの図は、歩留におけるＮＦＣ用量増加の効果を示す。カチオン性ＮＦＣは、ミョウバン、およびアニオン性ＮＦＣと共に、歩留システムにおけるカチオン性天然ポリマーとして、２％よりも少ない量で使用されてもよく、その量は、０．２％〜０．５％で十分に高かった。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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