JP2023070241A - 耐水紙の製造方法及び耐水紙 - Google Patents

Abstract

【課題】用途が広く、安全性が高く、かつ環境にやさしい耐水紙、及びその耐水紙の製造方法を提供する。【解決手段】パルプの叩解度を低くし、サイズ剤を内添した紙料から抄造し、填料を内添も塗工もせず、撥水剤を塗工せずに、対向面を夫々コロナ処理した、互いに重なる二つの原紙２、２と、二つの原紙２、２の間に溶融状態で供給され、当該二つの原紙２、２の各表面から夫々一定以上の厚さｔ１を有する非浸透層２１ができるよう当該二つの原紙２、２の各裏面から夫々一定深さｄまで当該二つの原紙２、２の各繊維間に浸透して固まった合成樹脂３とからなる。【選択図】図１

Description

本発明は、耐水性、引裂強度等に優れ、レーザープリンターやインクジェットプリンターで印刷可能な耐水紙の製造方法及び耐水紙に関する。

従来、耐水性、引裂強度、印刷適性等に優れたシートを得るために、例えば特許文献１に開示されているように、合成樹脂フィルムをシート状支持体とし、そのシート状支持体の表面に熱可塑性の合成樹脂層を積層した積層耐水シートが提案されている。しかし、この積層耐水シートでは、合成樹脂を多量に使用するため、大量のプラスチックごみが出る原因になり、世界的時流である脱プラスチックの動きに反する。

また、特許文献２に開示されているように、シート状支持体として合成樹脂フィルムを用いずに耐水性の高いシートを得るために、セルロース系普通紙の表面に撥水コーティング加工を施してなるものがある。

更に、特許文献３に開示されているように、木材パルプからなる記録用紙であって、基材の一方の面にインク受容層が設けられ、前記基材の他方の面に耐水化剤層が設けられており、前記耐水化剤層には、少なくともアクリル系合成ゴムと無機顔料とが含まれており、湿潤紙力増強剤としてメラミン－ホルムアルデヒド樹脂や尿素－ホルムアルデヒド樹脂などのアミノ樹脂が、前記基材中に含有され、又は、前記基材と前記耐水化剤層の間に塗被されたものがある。

特開平０７－０６８７１３号公報 特開２０００－５４２８５号公報 特開２０１２－１１７１８０号公報

ところが、特許文献２に開示されている、セルロース系普通紙の表面に撥水コーティング加工を施してなる耐水紙は、それにインクジェットプリンターを用いて印刷する場合には撥水剤の影響によりインクが正常に付着しにくいため正常な印刷を望めず、印刷用紙としての適性幅が狭く、また撥水剤が環境に悪影響を及ぼすとして世界中で問題視されている。

また、特許文献３に開示されている、湿潤紙力増強剤が基材中に含有され、又は基材と耐水化剤層の間に塗被された耐水紙は、アミノ樹脂がホルマリンを含有しているため、抄紙時、加工時、使用時などにおいて人体に悪影響を及ぼす恐れがあり、安全性の面から不十分である。

本発明は、従来のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の主な目的は、用途が広く、安全性が高く、かつ環境にやさしい耐水紙を得ること、及びその耐水紙の製造方法を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の第１の側面に係る耐水紙の製造方法によれば、パルプの叩解度を低くし、填料を内添せずサイズ剤を内添した紙料を製造する調成工程と、前記紙料から原紙を抄造する抄造工程と、前記原紙に前記填料及び撥水剤を塗工せず、前記原紙の片面にコロナ処理を施すコロナ処理工程と、前記片面にコロナ処理を施した二つの原紙を同時に一対の挟圧ローラの間に、当該原紙のコロナ処理を施してない面が前記挟圧ローラの表面に接するよう供給すると共に、前記一対の挟圧ローラ上の前記二つの原紙の相互間に、溶融した合成樹脂をスリットから押し出し、該押し出されたフィルム状の合成樹脂を前記原紙に、当該原紙の表面から一定以上の厚さの非浸透層ができるよう当該原紙の裏面から一定深さまで浸透させることで前記二つの原紙を貼り合わせるラミネート工程とを含むよう構成できる。

前記構成により、パルプの叩解度を低くした紙料を使用して原紙を抄造し、その原紙には填料を内添も塗工もしていないので、原紙が粗くなり原紙の繊維の間には比較的大きな空隙が生じ、また二つの原紙の対向面にコロナ処理を施しているので、原紙の対向面側の繊維表面の濡れ性と接着性が向上する。そのため、二つの原紙の繊維間に生じた空隙に、溶融した合成樹脂が浸透し易くなり、繊維の隙間に浸透して固まった樹状の合成樹脂が骨のような働きをして原紙の繊維を確実に保持することができる。

また、押し出されたフィルム状の溶融した合成樹脂を原紙に、その表面から一定以上の厚さの非浸透層ができるよう、その裏面から一定深さまで浸透させることで二つの原紙を貼り合わせているので、原紙表面側にある合成樹脂の非浸透層は、サイズ剤を内添してインクの滲み具合を調整して筆記性や印刷適性の良い紙の性質を有することができる。それゆえ、本発明の耐水紙によれば、レーザープリンターだけでなく、インクジェットプリンターであっても良好に印刷することができる。

また原紙に耐水性を持たせるために、撥水剤や人体に有害な物質を含んだ紙力増強剤を使用していないので、安全性が高いものとなる。

更に、合成樹脂フィルムをシートの基材として使用する場合に比べて、合成樹脂の使用量を例えば重量比で２０％未満に抑えることができ、合成樹脂を大幅に節約することができる。

したがって、本発明によれば、用途が広く、安全性が高く、かつ環境にやさしい耐水紙を得ることができる。

本発明の第２の側面に係る耐水紙の製造方法によれば、前記紙料は、前記抄造工程において、炭酸水素ナトリウム、カチオン性エポキシ樹脂、及び前記サイズ剤としてアルキルケテンダイマーを夫々所定量ずつ内添したものであり、濾水度が６００ｍｌ以上であるよう構成できる。

前記構成により、カチオン性エポキシ樹脂はアルキルケテンダイマーの定着を促し、アルキルケテンダイマーは、原紙の湿潤紙力を向上させるとともに、中性サイズ剤であるため、長期にわたり劣化しない耐水性に優れた耐水紙を得ることができる。

本発明の第３の側面に係る耐水紙によれば、パルプの叩解度を低くし、サイズ剤を内添した紙料から抄造し、填料を内添も塗工もせず、撥水剤を塗工せずに、対向面を夫々コロナ処理した、互いに重なる二つの原紙と、前記二つの原紙の間に溶融状態で供給され、当該二つの原紙の各表面から夫々一定以上の厚さを有する非浸透層ができるよう当該二つの原紙の各裏面から夫々一定深さまで当該二つの原紙の各繊維間に浸透して固まった合成樹脂とからなるよう構成できる。

本発明の一実施形態に係る耐水紙の説明図である。 ラミネート工程で使用するサンドラミネート装置の説明図である。 本発明の一実施形態に係る耐水紙の製造方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための耐水紙の製造方法並びに耐水紙を例示するものであって、本発明はそれらを以下のものに特定しない。また、本明細書は特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。

図１は、本発明の一実施形態に係る耐水紙１の断面を模型的に示しており、耐水紙１は、互いに重なる二つの原紙２、２と、この二つの原紙２、２を貼り合わせるための合成樹脂３とからなる。二つの原紙２は、夫々、パルプの叩解度を低くし、サイズ剤を内添した紙料から抄造し、填料を内添も塗工もせず、撥水剤を塗工せずに、対向面を夫々コロナ処理したものである。合成樹脂３は、二つの原紙２、２の間に溶融状態で供給され、二つの原紙２、２の各表面から夫々一定以上の厚さｔ１を有する非浸透層２１ができるよう、その二つの原紙２、２の各裏面から夫々一定深さｄまで繊維間に浸透して固まったものである。

図２は、本発明に係る耐水紙の製造方法の一例を示しており、この耐水紙の製造方法は、針葉樹と広葉樹から夫々パルプを製造する公知のパルプ化工程ＳＴ１と、パルプ化工程ＳＴ１で製造した針葉樹のパルプと広葉樹のパルプを混合し、パルプの叩解度を低くし、サイズ剤を添加して紙料を製造する調成工程ＳＴ２と、調成工程ＳＴ２で製造された紙料を原料として帯状の原紙を抄造する抄造工程ＳＴ３と、抄造工程ＳＴ３で抄造された帯状の原紙の片面にコロナ処理をするコロナ処理工程ＳＴ４と、コロナ処理工程ＳＴ４で処理された二つの帯状の原紙を、コロナ処理した面が対向するよう互い重ねて貼り合わせるラミネート工程ＳＴ５と、ラミネート工程ＳＴ５で貼り合わせてできた帯状の耐水紙を所定の幅にスリットするスリット工程ＳＴ６とからなる。

調成工程ＳＴ２では、抄造される原紙の繊維の空隙を潰さないようにするため、炭酸カルシウム、カオリン、クレー等の紙を不透明にするための填料を添加しない。また、ｐＨ調成剤としての炭酸水素ナトリウムと、サイズ剤の定着を促し、紙粉の発生を抑制し、表面強度を増大し、かつ表面の摩擦係数を低減するためのカチオン性エポキシ樹脂と、抄造される原紙に対し、インク等の浸透性を抑え、滲みを防ぎ、耐水性を高めるための、中性サイズ剤であるアルキルケテンダイマーとを、パルプに順次添加して紙料を製造する。この実施形態では、パルプは、針葉樹のパルプを５３重量％、広葉樹のパルプを４７重量％の割合で混合しており、叩解度を低くするために、各濾水度を６００ｍｌ以上にしている。またパルプの繊維長さは２．５ｍｍ以上、好ましくは約３ｍｍである。そして、混合したパルプに、水酸化ナトリウムを０．６重量％、カチオン性エポキシ樹脂を０．４％、アルキルケテンダイマーを０．２重量％の割合で添加している。

抄造工程ＳＴ３では、紙料を、抄紙機のワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパートを経て薄くて平らな乾燥した帯状の原紙に形成し、この原紙を、当該原紙に紙を不透明にするための填料や撥水剤を塗工することなく巻取って原紙ロールを形成する。この実施形態では、坪量４０グラム／平方メートルの原紙を形成している。

コロナ処理工程ＳＴ４では、抄造工程ＳＴ３で形成した原紙ロールから原紙を巻戻しながら、原紙の片面にコロナ処理装置によりコロナ処理を施した後、再び巻取って原紙ロールを形成する。原紙の片面にコロナ放電させてコロナ処理をすることで、原紙の表面エネルギーを上昇させ、原紙の繊維の濡れ性と接着性を向上させる。

ラミネート工程ＳＴ５では、二つの原紙を貼り合わせるために、図３に示すサンドラミネート装置４を用いる。サンドラミネート装置４は、互いのプレス圧を調節可能な一対の挟圧ローラ４１、４２と、合成樹脂３を加熱して溶融させ、その溶融した合成樹脂をノズル４３から押し出す押出機４４とを備えている。そして、コロナ処理工程ＳＴ４で形成した二つの原紙ロールＲ１から夫々原紙２を巻戻しながら、同時に一対の挟圧ローラ４１、４２の間に供給すると共に、一対の挟圧ローラ４１、４２上の二つの原紙２、２の相互間に、押出機４４によって溶融した合成樹脂３をノズル４３の先端のスリットから押し出し、該押し出されたフィルム状の合成樹脂３を原紙２、２に、当該原紙２の表面から一定以上の厚さの非浸透層ができるよう当該原紙２の裏面から一定深さまで浸透させる。その後、原紙の繊維間に浸透した合成樹脂は冷えて固まる。また一対の挟圧ローラ４１、４２を通過して貼り合わされた原紙２、２は、帯状の耐水紙１となり、この帯状の耐水紙１は巻取られて耐水紙ロールＲ２となる。

この実施形態では、合成樹脂３としてポリエチレンを用いており、図３に示す押出機４４において約３２０℃に加熱され、ノズル４３のスリットからから押し出されるフィルム状の合成樹脂３の厚さは約２０μｍである。また、一対の挟圧ローラ４１、４２に供給される原紙２、２の厚みは夫々約６０μｍであり、一対の挟圧ローラ４１、４２による二つの原紙２、２の押圧力は、０．１５ＭＰａである。この押圧力は、必要に応じて０．１０ＭＰａ～０．２０ＭＰａの範囲で変えることができるようになっている。一対の挟圧ローラ４１、４２を通過する前の原紙２、２の厚さ（約６０μｍ＋約６０μｍ）と、溶融したフィルム状の合成樹脂３の厚さ（約２０μｍ）との合計が約１４０μｍであるが、原紙２、２及び溶融したフィルム状の合成樹脂３が、一対の挟圧ローラ４１、４２を通過することにより、合成樹脂３が原紙２、２の繊維の間に木の枝のように浸透すると共に原紙２、２が圧縮されたため、形成された耐水紙１は、図１に示すように、その厚さｔａが約１１７μｍになっている。そして溶融した合成樹脂２の浸透深さｄ、つまり原紙２に形成される合成樹脂の浸透層３１の厚さｄは、約３８μｍ～４０μｍ、非浸透層２１の厚さｔ１は、約２０μｍとなっている。

この耐水紙１と他の市販の耐水紙との湿潤引張強度（７２時間以上浸水後の測定結果）を比較すると、縦方向の湿潤引張強度は、この耐水紙１では１．７９ｋＮ／ｍであるのに対し、他の市販の耐水紙では、０．５９ｋＮ／ｍであり、横方向の湿潤引張強度は、この耐水紙１では０．８７ｋＮ／ｍであるのに対し、他の市販の耐水紙１では０．３１ｋＮ／ｍであった。したがって、この耐水紙１は湿潤引張強度が十分優れていることがわかる。また、長期耐水性について両者の比較をしたが、この耐水紙１は、他の市販の耐水紙に比べて長期耐水性が優ることも判った。

この耐水紙１と他の市販の耐水紙の印刷適性を比較した結果、他の市販の耐水紙は撥水剤を塗工しているため、インクジェットプリンターによる印刷を正常に行うことができなかったが、この耐水紙１では、インクジェットプリンターによる印刷を良好に行うことができた。

合成樹脂の溶融温度、一対の挟圧ローラ４１、４２による押圧力の適正値は、上述した値に限らず一定の幅を有している。また、上述した原紙２の厚さｔ、合成樹脂の浸透層３１の厚さｄ、非浸透層２１の厚さｔ１の各値は、夫々平均値であり、それらの適正値は経験的に得たものである。そして、それらの適正範囲は、上述した値に限らず一定の幅を有している。

本発明の耐水紙１の製造方法によれば、コロナ処理工程ＳＴ４は、抄造工程ＳＴ３で原紙が抄造されてから、その抄造した原紙を巻取って原紙ロールにするまでの間にコロナ処理をするようにしたものでも、サンドラミネート装置４において原紙ロールＲ１より原紙が巻戻されてから、その原紙２が一対の挟圧ローラ４１、４２に到達するまでの間にコロナ処理をするようにしたものでもよい。

本発明の耐水紙１によれば、必要に応じて、図３の一対の挟圧ローラ４１、４２に供給する原紙２の厚さｔは変わり得る。原紙２の厚さｔが例えば１４０μｍ程度（場合によってはそれ以上）に大きくなることもある。また挟圧ローラ４１、４２に供給するフィルム状の合成樹脂３の厚さも、ノズル４３のスリット幅を変えることにより変更可能である。例えば、一対の挟圧ローラ４１、４２に供給するフィルム状の合成樹脂３の厚さが約３０μｍのとき、図１に示す浸透層３１の厚さｄは約５０～６０μｍとなる。しかし、原紙２の厚さｔが大きくなっても、経験的に、合成樹脂３の浸透層３１の厚さｄが６０μｍ程度あれば原紙２を十分強固に保持できるので、原紙２の厚さｔが１４０μｍになる場合には、例えば、フィルム状の合成樹脂３の厚さを約２０μｍから約３０μｍに増大させる。このように原紙２の厚さｔに応じて合成樹脂３の使用量を増大させたとしても、原紙２の坪量に対する合成樹脂３の使用量の割合が低くなるため、環境には優しいものとなる。また非浸透層２１の厚さｔ１は経験的に２０μｍ以上あれば十分である。また合成樹脂３はポリエチレンに限らずポリプロピレン等他のものを使用してもよい。

１…耐水紙
２…原紙；２１…非浸透層
３…合成樹脂；３１…浸透層
４…サンドラミネート装置；４１…挟圧ローラ；４２…挟圧ローラ；４３…ノズル；４４…押出機
Ｒ１…原紙ロール
Ｒ２…耐水紙ロール

本発明の一実施形態に係る耐水紙の説明図である。 本発明の一実施形態に係る耐水紙の製造方法を示すフローチャートである。 ラミネート工程で使用するサンドラミネート装置の説明図である。

Claims (3)

1. パルプの叩解度を低くし、填料を内添せずサイズ剤を内添した紙料を製造する調成工程と、
   前記紙料から原紙を抄造する抄造工程と、
   前記原紙に前記填料及び撥水剤を塗工せず、前記原紙の片面にコロナ処理を施すコロナ処理工程と、
   前記片面にコロナ処理を施した二つの原紙を同時に一対の挟圧ローラの間に、当該原紙のコロナ処理を施してない面が前記挟圧ローラの表面に接するよう供給すると共に、前記一対の挟圧ローラ上の前記二つの原紙の相互間に、溶融した合成樹脂をスリットから押し出し、該押し出されたフィルム状の合成樹脂を前記原紙に、当該原紙の表面から一定以上の厚さの非浸透層ができるよう当該原紙の裏面から一定深さまで浸透させることで前記二つの原紙を貼り合わせるラミネート工程とを含むことを特徴とする耐水紙の製造方法。
2. 請求項１に記載の耐水紙の製造方法であって、
   前記紙料は、前記抄造工程において、炭酸水素ナトリウム、カチオン性エポキシ樹脂、及び前記サイズ剤としてアルキルケテンダイマーを夫々所定量ずつ内添したものであり、濾水度が６００ｍｌ以上である耐水紙の製造方法。
3. パルプの叩解度を低くし、サイズ剤を内添した紙料から抄造し、填料を内添も塗工もせず、撥水剤を塗工せずに、対向面を夫々コロナ処理した、互いに重なる二つの原紙と、
   前記二つの原紙の間に溶融状態で供給され、当該二つの原紙の各表面から夫々一定以上の厚さを有する非浸透層ができるよう当該二つの原紙の各裏面から夫々一定深さまで当該二つの原紙の各繊維間に浸透して固まった合成樹脂とからなる耐水紙。

Images