JP2010529316A - 紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、紙の製造方法に関する。第１面および第２面を有する原紙が、少なくとも第１面を処理されて、３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎのベントセン粗さの粗さレベルとされる。その後、透湿度が１０ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下となるように、原紙の第１面に非接触法でバリア層が設けられる。

Description

本発明は、紙を製造する方法に関する。その紙は、たとえば、パッケージに、またはさらなる変換に使用される工業用紙として利用可能である。

本発明に従う方法によって、たとえば、バッグまたはリーム（ream）包装紙の材料を製造することができる。リーム包装は、コピーおよびプリント用紙を保護するパッケージである。一般に、１リーム包装は、５００シートのＡ４サイズ紙を収容する。リーム包装の機能は、とりわけ、その中に収容されている紙シートを外部の湿気から保護することであり、他方で、パッケージ内の所望の湿度レベルを維持することである。第二に、リーム包装は機械的損傷から紙を保護する。第三に、リーム包装はブランドを宣伝し、第四に、洗練された外観およびプリントが、良好な品質の製品という印象を生み出す。

リーム包装を製造するいくつかの方法がある。通常、リーム包装は、原紙、ポリエチレンコート、プリントおよびラッカーから構成される。空気中の水蒸気に対する所望の保護をパッケージに提供するために、ポリエチレンコートに代えて、様々な分散物質およびワックスも使用される。さらに、様々なラッカー、ＯＰＰフィルム、または不織布などの他の補強材を、リーム包装に使用することができる。

米国特許第６５４８１２０号は、リサイクルおよび再パルプ化可能で、透湿度が０．８〜７ｇ／１００ｉｎ^２／２４ｈ、つまり、１２．４〜１０８．５ｇ／ｍ^２／２４ｈのリーム包装紙を開示している。有利な実施形態において、原紙はカレンダ処理される。原紙の上にベースコートが形成され、その上に少なくとも１つのコート層が周知のコート方法を用いて形成される。上記の層は共に、アクリル重合体、アクリル共重合体、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、エチレンビニルアセテート、ポリビニルクロライド、スチレン／ブタジエン共重合体、ポリビニリデンクロライドおよびその共重合体、または澱粉から選択された高分子を含有する。

本発明に従う方法においては、原紙はまず３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎの表面粗さを有するように処理され、原紙は次いで非接触法によってコートされる。

原紙は、０〜１００重量％、好ましくは３０〜７０重量％のハードウッドパルプを含有してよい。このパルプは、漂白されても、漂白されなくても、あるいは半漂白されてもよい。さらに、原紙は、０〜１００重量％、好ましくは３０〜７０重量％のソフトウッドパルプを含有してよい。このソフトウッドパルプは、漂白されても、漂白されなくても、あるいは半漂白されてもよい。原紙は、０〜１００重量％、好ましくは３０〜７０重量％の、漂白された、漂白されていない、または半漂白された調成おがくずパルプを含有してもよい。原紙が、０〜１００重量％の、漂白された、漂白されていない、または半漂白されたサーモメカニカルパルプまたはメカニカルパルプを含有することも可能である。原紙は、０〜４５重量％の、カオリンまたは炭酸カルシウムなどの充填材を含有してもよい。原紙は、抄紙機の短循環におけるｐＨが３．５〜６．０または６．０〜８．７であるように、製造されてよい。

原紙の１つの可能な組成は、４０重量％の漂白された、漂白されていない、または半漂白された調成おがくずパルプ、６０重量％のソフトウッドパルプ、および５重量％の充填材である。一般に、前記割合は、調成おがくずパルプが３０〜７０重量％の範囲で、ソフトウッドパルプが３０〜７０重量％の範囲で、および充填材が０〜４５重量％の範囲で変動し得る。

原紙は、表面サイズプレスまたは類似の装置で、プレコートしてもよい。プレコートの量は０．１〜２０ｇ／ｍ^２の範囲にあってもよい。プレコートには、炭酸カルシウムおよび／またはカオリンなどの、従来からの鉱物粒子が使用される。乾燥物質含量は１５〜６５重量％である。プレコートの前に、一方の面または両面について、好ましくはカレンダ処理によって、原紙の表面を処理して平滑にすることが可能である。

実際のコートの前に、原紙は、ベントセン（Bendtsen）粗さが３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎ、好ましくは１００〜２００ｍｌ／ｍｉｎになるように処理される。ＰＰＳ粗さは１．５〜２．５μｍ、ハンターグロス（Hunter gloss）は０〜３０％，好ましくは２０〜３０％である。

ベントセン粗さの測定に使用する方法は、ＩＳＯ ８７９１−２：１９９０である。ＰＰＳ粗さおよびハンターグロスの決定には、それぞれＩＳＯ ８７９１−４：１９９２およびＩＳＯ ８２５４−１：１９９９に従う方法が使用される。

原紙の表面は、ソフトカレンダ、スーパーカレンダ、マルチニップカレンダによるカレンダ処理によって、または、ＭＧシリンダの表面で原紙を処理することによって、適切な粗さにすることが可能である。好ましくは、ＭＧシリンダが用いられる。なぜなら、ＭＧシリンダで処理された原紙では、表面処理を目的とする他の方法と比べて、同一のコート処方で最良の透湿度が得られるからである。

表面の粗さが低下するように原紙が処理されるとき、紙表面が柔軟になるように、原紙は熱表面に接触させられる。熱表面との接触処理の時間は、通常０．７〜７．０秒である。この処理は、通常、原紙の一方の面についてのみ行われる。処理後の原紙の密度は、通常６００〜１１００ｋｇ／ｍ^３、好ましくは６５０〜８５０ｋｇ／ｍ^３である。

上述のように、原紙の処理は、好ましくはＭＧシリンダで行われる。原紙のその処理によって、非常に平滑な表面が得られるからである。湿ったウェブが熱く平滑な表面に押圧されるとき、原紙の繊維網の接触表面は乾燥して、熱く平滑な表面の平滑度および外形に対応するようになる。ＭＧ紙は、寸法安定性があり、平滑であり、光沢がある。さらに、原紙は処理された表面層の下に、同じ平滑度レベルのカレンダ処理紙と比べて、低い密度と高い空隙率とを有する。この処理のおかげで、原紙の平滑な表面は平面を成し、この平面からの粗さの逸脱は、構造に向かって下方にのみ見られる。これは、原紙表面が原紙表面から突出する粗さの逸脱を有さないため、原紙の表面に来るコート層が空隙のない表面を形成する、換言すれば、原紙は湿気が通り得る弱点をもたないことになるので、特に有利である。

原紙がＭＧシリンダで、またはカレンダ中で処理された後、原紙はコートされる。コート層は、カーテンコートまたはエアブラシコートなどの非接触的な方法を用いて、形成される。好ましくは、その方法はカーテンコートである。

紙は、とりわけ、以下の方法で製造される。
１）原紙はカレンダ処理され、またはＭＧシリンダで処理されて、３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎの表面粗さレベルとされる。その後、原紙は、カーテンコート法を用いて、１以上の層でコートされる。

２）原紙は、鉱物粒子を含有するコート物質でプレコートされる。プレコートは公知の方法で実施することができる。プレコートの後、原紙はカレンダ処理され、またはＭＧシリンダで処理されて、３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎの表面粗さレベルとされる。その後、原紙は、カーテンコート法を用いて、１以上の層でコートされる。

１つのみのカーテンコート層を使用する場合、その層は水蒸気が紙を透過するのを防ぐバリア層となる。バリア層は、通常、バリア層に使用される以下に記載の物質の少なくとも１つを含有する。

しかし、カーテンコート法によって形成される複数層の利点は、カーテンコート法での単一のコート層を使用するよりも、より少ない総コート含量で透湿度においてより良好な結果が達成されることである。

たとえば、有利な実施形態において、原紙の表面に設けられる層が鉱物粒子と接着剤とを含有し、中間の層がバリア層であり、最外層も鉱物粒子と接着剤とを含有するように、単一のカーテンコート手順で３つの層が形成される。接着剤は、バリア層に使用されるものと同じ高分子物質でよい。バリア層も鉱物粒子を含有してよいが、鉱物粒子は必ずしも必要でない。好ましくは、バリア層を形成する物質は、スチレン／ブタジエンまたはエチレンとアクリル酸との共重合体を含有する。有利な鉱物物質はカオリンである。

カーテンコートおよび他の非接触法は、コート層が原紙の外形に追随する、換言すれば、コート層の厚さが、原紙の表面の形状における変動の有無にかかわらず、変化しないという利点を有する。

形成される全ての層における鉱物粒子は、タルク、カオリン、炭酸カルシウムまたは二酸化チタンを含む。場合によっては、粒子が平面状であるのが有利なこともあり、そのような粒子は、より良好な表面バリア効果を有する。

バリア層および接着剤に用いられる物質は、スチレン／ブタジエン、スチレン／アクリレート、スチレン／ブタジエン／アクリロニトリル、スチレン／アクリレート／アクリロニトリル、スチレン／ブタジエン／アクリレート／アクリロニトリル、スチレン／無水リンゴ酸、スチレン／アクリレート／無水リンゴ酸、多糖、たんぱく、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、エチレン／アクリル酸共重合体、エチレン／ビニルアルコール共重合体、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリオレフィン、カルボキシメチルセルロース、ケイ素、ろう、または、これらの混合物を含んでいてもよい。特に有利な接着剤は、たとえば、カルボキシル化スチレン／ブタジエン、カルボキシル化スチレン／アクリレート、カルボキシル化スチレン／無水リンゴ酸、カルボキシル化多糖、たんぱく、ポリビニルアルコール、カルボキシル化ポリビニルアセテート、および、これらの混合物を含む。

多糖の例として、寒天、アルギン酸ナトリウム、でんぷん、および熱変性でんぷん、カルボキシメチル化でんぷん、ヒドロキシルエチル化でんぷん、酸化でんぷんなどの加工でんぷんが挙げられる。たんぱくの例として、アルブミン、大豆たんぱく、およびカゼインが挙げられる。

コート後に、紙は、公知のカレンダ技術によって、たとえばソフトカレンダで、カレンダ処理され得る。ソフトカレンダにおいては、ニップ圧は１０〜３００ｋＮ／ｍでよく、通常５０〜１５０ｋＮ／ｍであり、カレンダ装置の熱ロールの温度は、２０〜２００℃でよく、通常３０〜１５０℃である。

ＭＧシリンダの原理を示す図である。 カーテンコート法の原理を示す図である。

以下、図面および実施例によって、本発明を説明する。
図１は、ＭＧシリンダ１の原理を示す。紙ウェブＷが、プレスロール１ｂによってシリンダ１ａの平滑な熱表面に押圧されて、紙の表面は柔軟にされ、平滑にされる。

図２は、カーテンコート法の原理を示す。カーテンコートユニット２は、コートする紙６の表面に数本のジェット４を多層カーテン５として導くノズル配列３を含む。コートの前に、空気界面によって生じる問題を最小化するために、紙６の移動方向がロール７によって変えられる。

実施例
表１は、試験で使用した原紙の特性を示す。

原紙１は充填材およびソフトウッド硫酸塩パルプを含むＭＧ紙であり、原紙２は白色ＭＦ紙であり、原紙３は表面サイズおよびプレコートされている。

鉱物粒子を含有する層は、主として、カオリンおよびスチレン／ブタジエンラテックスなどのラテックスから成る。

バリア層は、スチレン／ブタジエン系ラテックス、エチレン／アクリル酸共重合体の水分散液、プロピレン／エチレン共重合体、ポリウレタン分散液、またはこれらの混合物を含んでよい。前記物質に加えて、バリア層は、カオリンなどの鉱物粒子を含んでよい。

試験においては、３つの異なるコート量を使用した。
１）原紙上に塗布される層３ｇ／ｍ^２、バリア層４ｇ／ｍ^２、最外層７ｇ／ｍ^２。
２）原紙上に塗布される層３ｇ／ｍ^２、バリア層５ｇ／ｍ^２、最外層６ｇ／ｍ^２。
３）原紙上に塗布される層３ｇ／ｍ^２、バリア層６ｇ／ｍ^２、最外層３ｇ／ｍ^２。

コート処方を表２および表３に示す。これらの表において、物質の量は「部」で表されている。

使用した接着剤がエチレンとアクリル酸との共重合体を含む接着剤のときに、最良の結果が得られた。接着剤が鉱物粒子も含むときには、リサイクル可能な製品が得られ、換言すれば、この製品は水に可溶な性質を有している。また、印刷適性も良好である。最良の原紙は、ソフトウッド硫酸塩パルプおよび充填材を含む原紙１であった。原紙１をＭＧシリンダで処理した。試験の結果、これらの物質および方法を用いるとき、透湿度を１０ｇ／ｍ^２／２４ｈ未満にするという目的を達成するためには、バリア層の坪量は、好ましくは４ｇ／ｍ^２を超えるべきであり、５〜７ｇ／ｍ^２が有利であることが判明した。透湿度は、ＩＳＯ ２５２８：１９９５に開示されている方法で測定し、測定条件はＴ＝２３℃、ＲＨ＝５０％、ｔ＝２４ｈであった。

Claims (6)

1. 第１面および第２面を有する原紙を使用し、
   原紙の少なくとも第１面を処理して、ベントセン粗さの粗さレベルを３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎとし、
   紙の透湿度が１０ｇ／ｍ^２／２４ｈ以下であるように、原紙の第１面に非接触法によってバリア層を設けることを特徴とする紙を製造する方法。
2. 原紙が、３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎのベントセン粗さを有するように、ＭＧシリンダで処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 原紙が、３０〜５００ｍｌ／ｍｉｎのベントセン粗さを有するように、カレンダ処理されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 原紙がカーテンコートされることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. バリア層に加えて、鉱物粒子および接着剤を含む層が、単一のコート手順で、バリア層の１つの面または両面に形成されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. コートされた紙がカレンダ処理されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。

Images