JP2005060905A

JP2005060905A - 調湿紙の製造方法及び調湿紙

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Publication number: JP2005060905A
Application number: JP2003295045A
Authority: JP
Inventors: Matsuyoshi Takeuchi; 松芳竹内; Masatoshi Yuasa; 正敏湯浅; Masaharu Okunishi; 正治奥西
Original assignee: Sanzen Seishi KK; Tateyama Aluminum Industry Co Ltd
Current assignee: Sanzen Seishi KK; Tateyama Aluminum Industry Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】アルミニウム合金の表面処理工程で生じる廃液を有効利用できるとともに、ガス吸収性能や調湿性に優れ且つ製造コストの低い調湿紙の製造方法及び調湿紙を提供する。
【解決手段】本発明の調湿紙の製造方法は、アルミニウム合金材の表面処理廃水を中和し、生成したアルミスラッジを分離、洗浄して得た非晶質水酸化アルミニウムをパルプスラリーに混入して抄造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガス吸収性能や調湿性能に優れる調湿紙に関し、特に住宅の壁材等に使用される調湿紙の製造方法及びその方法により製造した調湿紙に関する。

特許文献１には、アルミニウム合金の表面処理工程で排出される廃液を中和して得られるアルミスラッジを石膏に混合した後、乾燥させてペレット等の塊体とした建築用調湿材の製造技術が開示されている。

特許文献２には、水酸化アルミニウムの乾燥粉末をパルプスラリー混入して抄造した調湿紙が開示されている。

特開２００２−７９０４１号公報

特開２００２−４１９３号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術は、アルミニウム表面処理工程により生じる水酸化アルミニウム含有の廃液を再利用するものであるが、この廃液を中和処理後に、脱水処理工程と、石膏との混練工程と、乾燥工程とを必要とするため、調湿材の製造に多くの工程が必要になるとともにコストがかかるという問題がある。

また、水酸化アルミニウムが石膏と混練しているため、水酸化アルミニウムが外気と接触する機会に制限があり、水酸化アルミニウムの調湿性能を充分に引き出せないという問題がある。

特許文献２に記載の技術は、アルミニウム合金の表面処理工程により生じる水酸化アルミニウム含有の廃液を再利用するものではない。また、水酸化アルミニウムを乾燥粉末にしてパルプスラリーに混入しているから、水酸化アルミニウムの乾燥にコストがかかるとともに製造工数がかかり、製造コストが高くなるという問題がある。

そこで、本発明は、アルミニウム合金の表面処理工程で生じる廃液を有効利用できるとともに、ガス吸収性能や調湿性に優れ且つ製造コストの低い調湿紙の製造方法及び調湿紙を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、調湿紙の製造方法において、アルミニウム合金材の表面処理廃水から得た非晶質水酸化アルミニウムをパルプスラリーに混入し、そのパルプスラリーから抄造することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、非晶質水酸化アルミニウムは、アルミニウム合金材の表面処理工程の廃水を中和し、生成したアルミスラッジを分離、洗浄したものであることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、パルプスラリー中のパルプは、フリーネスが１００〜２００ｍｌとなるように調成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明において、クレー、カオリン、焼成カオリン、タルク、炭酸カルシウムあるいは二酸化チタン、水酸化チタン等のチタン酸化物又は水酸化物、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫酸カルシウム、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、酸性白土、珪藻頁岩、ケイ酸塩鉱物およびホワイトカーボンよりなる無機質材の群から選択された１種または２種以上の無機質材をパルプスラリーに混入することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の調湿紙の製造方法により製造されたことを特徴とする調湿紙である。

請求項１に記載の発明によれば、アルミニウム合金材の表面処理工程で排出した廃水を利用しているから、原料コストを低減できるとともに資源の有効利用を図ることができる。また、非晶質水酸化アルミニウムをパルプスラリーに混入してパルプスラリーから抄造するだけなので、既存の製紙施設をそのまま利用できるとともに既存の製紙工程を変更することなく、多孔質アルミニウム入り調湿紙を製造することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、パルプスラリーに混入する水酸化アルミニウムは、アルミニウム合金材の表面処理工程の廃水からアルミスラッジを分離するだけで、乾燥工程を必要としないから、簡易な工程で且つ低コストである。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様な効果を得ることができるとともに、パルプを１００〜２００ｍｌとなるように叩解すると繊維が柔軟になり、さらにフィブリル化が進んで繊維間の結合面積が増大し、繊維同士の絡みが増える。この繊維同士の絡みが多くあるパルプを多孔質水酸化アルミや無機質材料と混合すると、フィブリル化した繊維の交点部分に多孔質水酸化アルミや無機質材料が付着し、パルプと多孔質水酸化アルミあるいは無機質材料との接触面積が増加する。その結果、それらの間で発生する摩擦抵抗が増加し、調湿紙の強度を高くすることができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様な効果を得られるとともに、難燃性や不燃性を示す高填料の調湿紙（以下、「高填料紙」という）を製造することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明と同様な効果を得られるとともに、製造された調湿紙では多孔質の水酸化アルミニウムを紙繊維間に含有していることから、通気性が高いので水酸化アルミニウムの特性を生かした調湿紙を提供することができる。

以下に図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は第１実施の形態にかかる調湿紙の製造方法を示す工程図であり、図２は第２実施の形態にかかる高填料紙の製造方法を示す工程図であり、図３は実施例品と比較例品との吸湿性能を示すグラフであり、図４は実施例品と比較例品とのガス吸着性能を示すグラフである。

本実施の形態にかかる調湿紙の製造方法は、アルミニウム合金材の表面処理工程で排出した廃水中から非晶質水酸化アルミニウムを回収し、その回収した非晶質水酸化アルミニウムを混入したパルプスラリーを抄造するものであり、図１に示すように、「調成工程」「抄造工程」「仕上工程」からなる。

［原料］
図１に示すように原料は、パルプ、非晶質水酸化アルミニウム、添加剤からなる。

パルプは、フリーネスが１００〜２００ｍｌとなるように叩解して調成されていることが好ましい。

フリーネス（ろ水度）とは、パルプの水切れの程度を表す指標（数値）で、繊維の叩解の度合いを示すものである。パルプのフリーネスの測定方法は、日本工業規格ＪＩＳＰ８１２１で、「カナダ標準ろ水度試験方法」および「ショッパーろ水度試験方法」に規定されている。本実施形態では、フリーネス（ろ水度）を「カナダ標準ろ水度試験方法」を用いて測定したが、「ショッパーろ水度試験方法」を用いて測定してもよい。

また、上記の範囲のフリーネスに調成されたパルプにおいて、フリーネスが小さい程、調湿紙あるいは高填料紙の強度などが高くなり、非晶質水酸化アルミや無機質材料を多く含有することもできる。

本実施の形態の調湿紙あるいは高填料紙（後述する）で使用するパルプとしては、種々のパルプを使用することができる。例えば、針葉樹未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹晒サルファイトパルプ（ＮＢＳＰ）等の木材パルプと、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）や砕木パルプ（ＧＰ）等の高収率パルプのいずれかを単独又は複合して使用することができる。

また木材パルプに限らず、麻、こうぞ等の靭皮繊維、竹、わら、バガス、ケナフ等の非木材パルプも利用および配合することもできる。さらに用途に応じて、有機合成繊維、無機質繊維を混合しても良い。

非晶質水酸化アルミニウムは、アルミニウム表面処理工場より排出されるアルミスラッジを用いる。アルミスラッジは、アルミニウム合金材の表面処理工程などで排出した工業廃水中から回収されるものであるが、工業廃水は、表面処理工程で使用する皮膜処理剤の種類によって酸性廃液あるいはアルカリ性廃液となっているため、pHに合わせて苛性ソーダや硫酸で中和し、生成したアルミスラッジを廃液中から分離、洗浄し、非晶質水酸化アルミを回収する。このように工業廃水を利用することによりアルミスラッジの有効利用を図り、アルミスラッジを常温状態のままで使用でき、乾燥などに多額の処理コストをかけることなく調湿紙を得ることができる。

本実施の形態の調湿紙あるいは高填料紙で内添する添加剤は、水酸化アルミとパルプとの間の結合強度等の特性、あるいは、水酸化アルミとパルプあるいは無機質材料との間の結合強度やワンパスリテンション等の特性を高めるために用いられる。添加剤としては、サイズ剤、紙力増強剤および歩留向上剤を用いることが好ましい。

また内添する添加剤としては、サイズ剤、紙力増強剤、歩留向上剤を所望の特性（強度等）が得られるように所定量ずつ配合して用いられる。

パルプスラリーに混入される添加剤は、全重量の０．２〜１．７重量％含まれることが好ましい。

前記サイズ剤は、パルプを疎水化する構造を含む樹脂から選択され、前記紙力増強剤は、パルプの水酸基と水素結合を形成するあるいは３次元化した網目構造でパルプを固定して強度を増加させる性能を有する水溶性樹脂から選択され、前記歩留向上剤は、ワイヤーパートでの歩留まり率を示すワンパスリテンションを向上させる水溶性樹脂から選択されることが好ましい。

サイズ剤は、具体的には、オレフィン系樹脂、アルキルケテンダイマー、スチレンアクリル系樹脂およびロジン系のうちの少なくともいずれか１つを含み、前記紙力増強剤は、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリアミドエピクロロヒドリン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂およびポリアミド樹脂のうちの少なくともいずれか１つを含み、前記歩留向上剤は、ポリアクリルアミド系樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド縮合物および多価フェノール系樹脂のうちの少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。

前記サイズ剤は全重量の０．１〜１．０重量％、前記紙力増強剤を全重量の０．１〜０．５重量％、前記歩留向上剤を全重量の０．０５〜０．２重量％含むことが好ましい。

［調成工程］
次に、図１の調成工程（水酸化アルミニウム入りパルプスラリーの調成）について説明する。上記調成された原料パルプ、水酸化アルミニウムスラリー、内添する添加剤を所定濃度となるように配合してから均一に混合し、水酸化アルミニウム入りパルプのインレット濃度が約１〜２重量％のスラリーを得る。

［抄造工程］
次に、図１の抄造工程について説明する。調成工程で調成された水酸化アルミニウム入りパルプスラリーから、長網多筒式抄紙機を用いて調湿紙を抄造する。

すなわち、所定濃度に調成された水酸化アルミニウム入りパルプスラリーをストイックインレットに送り、ワイヤーパートにおいて水酸化アルミ入りパルプスラリーをワイヤー上に流出させて、原料を脱水し紙層を形成させてから、プレスパートでさらに紙層の水分を低下させる。次のプレドライヤーパートで紙層を乾燥させてから、サイズプレスを用いて調湿紙の表面に外添する添加剤を塗工後、再びアフタードライヤーパートにて乾燥させる。

［仕上工程］
次に、図１の仕上工程（表面仕上げ）について説明する。乾燥させた調湿紙をスーパーキャレンダーに通紙することにより、所定の紙厚、表面平滑度を得る。

次に、図２を参照して第２実施の形態である高填料紙の製造方法について説明する。

なお、図２に示す高填料紙の製造方法は、上述した調湿紙の製造方法と共通する部分の内容の説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。

上記調成された原料パルプ、非晶質水酸化アルミニウム、無機質材料および内添する添加剤を所定濃度となるように配合してから均一に混合し、水酸化アルミニウムのほか無機質材料を混入し、パルプのインレット濃度約１〜２重量％のスラリーを得る。

無機材料は、クレー、カオリン、焼成カオリン、タルク、炭酸カルシウムあるいは二酸化チタン、水酸化チタン等のチタン酸化物又は水酸化物、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫酸カルシウム、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、酸性白土、珪藻頁岩、ケイ酸塩鉱物およびホワイトカーボンから選択された１種または２種以上を複合して使用することが好ましい。

このような無機質材料は、水蒸気の吸湿・放湿性能および有害ガスの消臭性能に優れることから建材などから放出される有害ガスを吸着しやすく、また室内の湿度に合わせて水蒸気を吸収したり、放湿しやすくなる。また難燃性や不燃性の特性を持たせることもできる。

本発明は、上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種主変形可能である。

例えば、上記説明した第１実施の形態にかかる調湿紙および第２実施の形態にかかる高填料紙の抄造方法は、特に限定されるものではなく、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙のいずれであってもよく、用いるパルプは、ＮＢＫＰ、ＬＢＫＰなどの化学パルプの他、ＴＭＰなどの高歩留パルプを含む中質原紙あるいは回収古紙パルプも使用できる。

また、添加剤としては、上記説明した紙力増強剤、歩留向上剤、サイズ剤の他に、例えば、顔料、着色染料、等の抄紙用補助薬品をパルプスラリーに必要に応じて添加してもよい。

また、抄造については、長網多筒式抄紙機に限ることはなく、公知の抄紙機で抄造してもよい。

本実の施形態では、上記のようにして得られた「調湿紙」あるいは「高填料紙」の原紙をスーパーキャレンダーに通紙して仕上げ処理しているが、キャレンダー圧力、ニップ数については特に限定されず、要求される品質に応じて適宜選択して使用することができる。またスーパーキャレンダーにオンライン方式で仕上げ処理する場合も同様である。

第１実施の形態の製造方法に基づいて、各種配合の調湿紙をそれぞれ作製し、それらの製紙強度およびワンパスリテンション・調湿性・ガス吸着性を測定した。

まず、パルプのフリーネスの関する試験について、表１を参照して説明する。パルプのフリーネスを１００ｍｌ、２００ｍｌに設定したものを実施例１〜４とし、フリーネスを４５０ｍｌに設定したものを比較例１及び２とした。

表１から明らかなように、パルプのフリーネスを１００ｍｌ〜２００ｍｌに設定したものは、繊維強度が高く且つワンパスリテンションも比較例よりも高くできた。

図３に示す試験では、第１実施の形態により製造した調湿紙を実施例１とし、第２実施の形態により製造した高填紙を実施例２とし、従来の珪藻土紙（水酸化アルミニウムを含まない）を比較対照として吸放湿試験を行った。吸放湿試験方法は、試験体を２０℃、５０％ＨＲに設定した恒温恒湿機内に３日間入れた後、２０℃、９０％ＨＲに設定した恒温恒湿機内に４日間入れ、一定時間ごとに試験体の増減重量を測定した。このサイクルを数回繰り返し、吸放湿量を測定した。
図３から明らかなように、実施例１は最大約１５ｇ／ｍ²の吸湿量を示し、放湿量も高い値を示した。一方、比較例は最大でも３ｇ／ｍ²の吸湿量であり、吸放湿能力が低かった。

実施例２においても、比較例よりも高い吸湿率を得たことが明らかである。従って、本発明により得た調湿紙及び高填紙は、比較例よりはるかに調湿能力が優れていた。

続いて、吸放湿試験で用いたものと同じ構成の実施例１、２及び比較例についてホルムアルデヒド吸着試験を行った。その結果を図４に示す。試験方法は試験体を15×30cm(g)の大きさに切って試験片とし、その試験片を約30Ｌのグローブバック容器の中のホルムアルデヒド初期濃度３ｐｐｍ、温度２０℃湿度５０％ＲＨの空気の中に入れ、経時的に容器中のホルムアルデヒド濃度をガス検知管（ガステック社製）で測定する方法を採用した。

図４から明らかなように、実施例１及び２によれば、多孔質水酸化アルミ紙はシックハウス症候群の原因となる建築材料を使用している家屋の内部のように、空気中に微量のホルムアルデヒドが存在する場合でも、そのホルムアルデヒドを吸着する性能があることがわかった。

第１実施の形態にかかる調湿紙の製造法を示す工程図である。第２実施の形態にかかる調湿紙（高填料紙）の製造法を示す工程図である。実施例品と比較例品との吸湿性能を示すグラフである。実施例品と比較例品とのガス吸着性能を示すグラフである。

Claims

アルミニウム合金材の表面処理廃水から得た非晶質水酸化アルミニウムをパルプスラリーに混入して抄造することを特徴とする調湿紙の製造方法。
非晶質水酸化アルミニウムは、アルミニウム合金材の表面処理工程の廃水を中和し、生成したアルミスラッジを分離、洗浄したものであることを特徴とする請求項１に記載の調湿紙の製造方法。
パルプスラリー中のパルプは、フリーネスが１００〜２００ｍｌとなるように調成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の調湿紙の製造方法。
クレー、カオリン、焼成カオリン、タルク、炭酸カルシウムあるいは二酸化チタン、水酸化チタン等のチタン酸化物又は水酸化物、硫酸バリウム、酸化亜鉛、硫酸カルシウム、酸化アルミニウム、炭酸マグネシウム、酸性白土、珪藻頁岩、ケイ酸塩鉱物およびホワイトカーボンよりなる無機質材の群から選択された１種または２種以上の無機質材をパルプスラリーに混入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の調湿紙の製造方法。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の調湿紙の製造方法により製造されたことを特徴とする調湿紙。