JP3303042B2 - 耐放射線用紙およびその製造方法 - Google Patents

耐放射線用紙およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐放射線用紙およびそ
の製造方法に関するものであり、特に印刷、加工、殺菌
等の目的で使用する放射線照射に対する紙の劣化防止性
能を有する用紙とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子線、ガンマ線等の放射線の照
射は、セルロースの主鎖切断を引き起こし重合度が低下
するため、繊維本体の強度、さらには紙の強度を低下さ
せることが避けられないことは公知である(参考文献:
本願発明者等による、紙パルプ技術タイムス1994年
1月号「紙の電子線による劣化について」)。このよう
な放射線による紙の強度低下を防止する方法としては、
例えば(1)紙の表面に電離性放射線による硬化型の水
溶性高分子を含浸又は塗布し、電離性放射線を照射する
ことにより紙の強度、剛性、耐水性、耐湿性を向上させ
た紙の製造法(特開昭62−199897号公報)、
(2)電子線照射装置の窓箔と紙の少なくとも1面に、
電子線硬化性樹脂組成物を塗布した紙との間に電子線吸
収板を挿入して電子線照射を行うことによって、耐折強
度、白色度を向上させた加工紙の製造方法(特開平2−
175998号公報)、(3)原紙に電子線硬化性樹脂
を含浸させ、電子線照射により硬化した紙支持体に樹脂
被覆層を設けることにより、機械的強度、寸法安定性、
耐刷性、印刷性を向上させる平版印刷版用支持体および
その製造方法(特開平2−182494号公報)、
(4)片面に絵柄印刷が施されている浸透性の良好な紙
を、分子中にエチレン性二重結合を有する化合物を含有
する電子線硬化性混合物を含浸することにより、化粧板
の表面硬度、耐溶剤性等を向上させる化粧板の製造方法
(特公平4−22694号公報)などがある。しかし、
前記(1)、(2)、(3)の方法は、紙の表面処理に
より強度増強を目的にしたものであり、紙の繊維間の空
隙を樹脂が埋めるために強度が増加する反面、紙の通気
性、吸液性、柔軟性、不透明度、風合い等を低下させる
欠点があり、前記(4)の方法は、片面に絵柄印刷が付
されている紙に電子線硬化性混合物を含有する含浸剤
を、ロールコート等によって含浸させた後、電子線を1
回だけ照射することによって、表面硬度、耐溶剤性、耐
熱性等に優れた化粧紙を少ないエネルギーで効率良く得
る方法である。また、(5)抄紙時に数平均分子量10
00以上の電子線硬化型化合物もしくは同化合物と数平
均分子量1000未満の化合物を紙に含有させ、抄紙後
に電子線を照射して電子線硬化型化合物を硬化させて得
られる強度が強くて、かつ従来と同等の筆記性、印刷性
を有する電子線硬化型化合物含有紙状シート(特開平4
−327294号公報)があるが、使用される電子線硬
化型化合物はアクリル系、ポリエステル系、ポリウレタ
ン系、エポキシ系等の高分子化合物の樹脂を原料として
これと他の不飽和二重結合を有する化合物との反応によ
り得られる樹脂であり、これを紙に含有させたシートは
電子線照射により繊維間で硬化するため、樹脂を含まな
い紙に比べて強度は増加するが、繊維間の空隙が失われ
るため紙の通気性、吸液性、柔軟性等を低下させる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】紙の強度増強を、紙に
含浸させた高分子の放射線による硬化により行う限り、
紙の柔軟性、吸液性、通気性等の低下をもたらすことは
避けられない。そこで本発明は、より低分子量の放射線
反応性モノマーを希薄溶液として、紙層の繊維中の微細
孔に浸透させることによって、繊維そのものの強度劣化
を防止し、かつ溶媒の乾燥除去の後は、紙層の繊維間の
空隙構造の大部分は保存されることによって、放射線照
射の有無にかかわらず、紙の吸液性、柔軟性、不透明
度、風合い等を低下させることのない放射線反応性モノ
マー含浸紙とその製造方法を得ることを目的としてい
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、ビニル基を有
する放射線反応性モノマーを非水系溶媒または水系溶媒
に溶解させて希薄溶液とし、抄紙時または抄紙後の紙に
含浸塗布することにより、繊維中の微細孔に放射線反応
性モノマーを浸透させ、かつ溶媒を乾燥除去することに
より紙層中の繊維間空隙の大部分を保持させることを特
徴とする放射線反応性モノマー含浸紙であり、前記用紙
は、印刷におけるインキの硬化、紙の加工、紙による包
装品の殺菌等の目的で使用される電子線、ガンマ線等の
放射線の照射による紙の劣化を防止するために用いるこ
とを特徴とする放射線反応性モノマー含浸紙である。ま
たビニル基を有する放射線反応性モノマーを非水系溶媒
または水系溶媒に溶解させて希薄溶液とし、抄紙時また
は抄紙後の紙に含浸塗布することにより、繊維中の微細
孔に放射線反応性モノマーを浸透させ、かつ溶媒を乾燥
除去することにより紙層中の繊維間空隙の大部分を保持
させることを特徴とする放射線反応性モノマー含浸紙の
製造方法であり、ビニル基を有する放射線反応性モノマ
ーを、繊維中の微細孔に浸透させる方法として、モノマ
ー含有溶液の表面張力を繊維表面の臨界表面張力よりも
低くすることを特徴とする放射線反応性モノマー含浸紙
の製造方法である。
【0005】
【作用】本発明の放射線反応性モノマー含浸紙は、ビニ
ル基を有する放射線反応性モノマーを非水系溶媒または
水系溶媒に溶解させた希薄溶液を用いることによって、
単繊維内の微細孔に放射線反応性モノマーが入り込むこ
とを容易にし、かつ繊維と繊維の間に存在している溶媒
が揮発除去されて、繊維間の空隙を確保する製造方法お
よびビニル基を有する放射線反応性モノマーを、繊維中
の微細孔に浸透させる方法として、モノマー含有溶液の
表面張力を繊維表面の臨界表面張力よりも低くしたこと
を特徴とする放射線反応性モノマー含浸紙の製造方法に
よって得られる。本発明により得られる放射線反応性モ
ノマー含浸紙は、低分子量の放射線反応性モノマーを希
薄溶液として紙層に浸透させているため、溶媒の乾燥除
去の後は紙層の繊維間の空隙構造の大部分は保存される
ことにより、紙の通気性、吸液性、風合い、手ざわり感
および不透明度等に関して放射線反応性モノマー含浸前
の用紙と同様の特性を有し、かつ電子線、ガンマ線等の
放射線照射を受けるとき、繊維中の微細孔に入り込んだ
モノマーが繊維のセルロースに発生するラジカルと反応
することによって、従来より問題となっているセルロー
スの分解反応を原因とする繊維強度の低下を防止又は向
上させ、前記用紙と同様の特性を有する耐放射線用紙と
なる。
【0006】
【実施例】実施例によって本発明を更に詳細に説明する
が、本発明はこの例によってなんら限定されるものでは
ない。
【0007】(実施例1)坪量60g/m2 で作製した
NBKPシートに、エタノールを溶媒としてテトラエチ
レングリコールジメタクリレート(分子量376)5
部、エタノール95部
【化1】 の放射線反応性モノマー溶液をタブ槽を用いて含浸さ
せ、エタノールを風乾により揮発除去して本発明の放射
線反応性モノマー含浸紙を得、電子線照射装置、商品名
Curetron(EBC-200-AA2 )(日新ハイボルテージ(株)
製)を使用し、照射窓の下を試料搬送速度20m/min で試
料を搬送し、加速電圧200kV 、窒素気流中において、酸
素濃度500ppm以下の条件で50kGyの照射量の電子線
照射を行い、該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結
果を表1に示し、評価については後述する。
【0008】(実施例2)放射線反応性モノマー濃度を
変化させて、用紙の強度低下防止効果を確認するため
に、実施例1と同様の条件で、テトラエチレングリコー
ルジメタクリレート(分子量376)10部、エタノー
ル90部の放射線反応性モノマー溶液を調製して、NB
KPシートにタブ槽を用いて含浸し、風乾によりエタノ
ールを揮発除去して本発明の放射線反応性モノマー含浸
紙を得、前記実施例1と同様の条件で電子線照射を行
い、該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結果を表1
に示し、評価については後述する。
【0009】(実施例3)実施例2と同様の目的で、ま
た実施例1と同様の条件で、テトラエチレングリコール
ジメタクリレート(分子量376)20部、エタノール
80部の放射線反応性モノマー溶液を調製して、NBK
Pシートにタブ槽を用いて含浸し、風乾によりエタノー
ルを揮発除去して本発明の放射線反応性モノマー含浸紙
を得、前記実施例1と同様の条件で電子線照射を行い、
該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結果を表1に示
し、評価については後述する。
【0010】(実施例4)放射線反応性モノマーの分子
量の違いによる、放射線照射による用紙の強度低下防止
効果を確認するため、実施例1と同様の条件で放射線反
応性モノマーとして、ポリエチレングリコールジメタク
リレート(数平均分子量 約750)5部、
【化2】 エタノール95部の本発明の放射線反応性モノマー溶液
を調製して、NBKPシートにタブ槽を用いて含浸し、
風乾によりエタノールを揮発除去し本発明の放射線反応
性モノマー含浸紙を得、前記実施例1の条件で電子線照
射を行い、該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結果
を表1に示し、評価については後述する。
【0011】(実施例5)放射線反応性モノマー濃度を
変化させて、用紙の強度低下防止効果を確認するため
に、実施例1と同様の条件で、ポリエチレングリコール
ジメタクリレート(数平均分子量 約750)10部、
エタノール90部の本願発明の放射線反応性モノマー溶
液を調製して、NBKPシートにタブ槽を用いて含浸
し、風乾によりエタノールを揮発除去し本発明の放射線
反応性モノマー含浸紙を得、前記実施例1と同様の条件
で電子線照射を行い、該用紙の各種紙質特性を測定し
た。測定結果を表1に示し、評価については後述する。
【0012】(実施例6)実施例5と同様の目的で、ま
た実施例1と同様の条件で、ポリエチレングリコールジ
メタクリレート(数平均分子量 約750)20部、エ
タノール80部の放射線反応性モノマー溶液を調製し
て、NBKPシートにタブ槽を用いて含浸し、風乾によ
りエタノールを揮発除去し本発明の放射線反応性モノマ
ー含浸紙を得、前記実施例1と同様の条件で電子線照射
を行い、該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結果を
表1に示し、評価については後述する。
【0013】(比較例1)前記実施例1〜6の放射線照
射後の用紙の強度低下防止効果を比較するため、放射線
反応性モノマーが含浸されていない坪量60g/m2
作製したNBKPシートに前記実施例1と同様の条件で
電子線照射を行い、該用紙の各種紙質特性を測定した。
測定結果を表1に示し、評価については後述する。
【0014】(比較例2)本発明による放射線反応性モ
ノマーに含浸して得られた、前記実施例1〜6の該用紙
と、放射線照射を受けない用紙との比較をするため、放
射線反応性モノマーを含浸させず、電子線を照射しな
い、坪量60g/m2 で作製したNBKPシートを用
い、該用紙の各種紙質特性を測定した。測定結果を表1
に示し、評価については後述する。
【0015】シート全体の強度は、耐折強さ(JIS
P 8115)で知ることができる。表1に示す本発明
における放射線反応性モノマーを含浸せず、電子線照射
を行った比較例1は、本発明における放射線反応性モノ
マーを含浸せず、かつ電子線照射をしていない比較例2
に比べ、耐折強さが半減し、電子線照射による紙の劣化
を表している。これに対し、実施例1および実施例4の
耐折強さは、それぞれ130回、150回であり、比較
例1の2倍、比較例2とほぼ同等の数値を示しており、
本発明における低濃度の放射線反応性モノマー溶液が繊
維の微細孔中にまで浸透して、比較的少ないモノマー付
着量で、用紙の強度低下防止効果があることを示してい
る。
【0016】一般的に高分子等の樹脂を含浸すると、白
色度、不透明度の低下が認められるが、不透明度(IS
O 2480)については、表1における実施例1、
4、5の測定結果は、比較例1〜2の測定結果よりも大
きな値を示しており、本発明における比較的少ない放射
線反応性モノマー付着量での低下防止効果が認められ
る。白色度(JIS P 8148)についても同様な
効果が認められる。
【0017】また、ガーレー透気度(JIS P 81
17)によって、繊維間の空隙が失われているか否かが
判るが、表1における実施例1〜6、比較例1〜2の測
定結果を見るといずれも2秒であり、これは用紙に本発
明における放射線反応性モノマー溶液を含浸させた場合
でも、電子線照射の有無にかかわらず、用紙中の空隙が
失われないで保持されていることを示している。
【0018】さらに、用紙の繊維本体の強度は、ウェッ
トゼロスパン引張強さ(パルマック製のゼロスパン引張
強さ試験機)により知ることができ(W.F.Cowan 著, パ
ルプ・アンド・ペーパー(Pulp & Paper), May,84(198
6年))、表1における実施例1〜6のいずれの場合も、
比較例1に比べて高い数値を示しており、本発明におけ
る放射線反応性モノマーによる繊維本体の強度低下防止
効果が認められる。
【0019】用紙の柔軟性は、純曲げこわさ(カトーテ
ック(株)製純曲げ試験機KES−FB2)により知る
ことができ、表1における実施例1〜6、比較例2の測
定結果をみると、放射線反応性モノマーの含浸による純
曲げこわさの増加は殆ど認められず、柔軟性は保持され
ていることを示している。
【0020】なお、本発明に用いる紙は木材または非木
材の機械パルプ、化学パルプより抄紙したものを使用す
ることができる。放射線反応性モノマーは単官能または
多官能のビニル系モノマーを使用することができ、例え
ば、アクリレート、メタクリレート、アクリルアミド、
メタクリルアミド、ビニルエステル、ビニルエーテル等
及びそれらの誘導体が挙げられる。また、溶媒としては
放射線反応性モノマーを溶解可能なもののうちから選択
することができ、例えば水、アルコール、有機系溶媒な
どが挙げられ、表面張力の高い溶媒を使用する場合、例
えば水を使用する場合には、溶液に界面活性剤またはア
ルコールを加えて溶液の表面張力を低下させることによ
り、繊維の微細孔中に溶液を浸透させることができる。
さらに、用紙への含浸方法としては、抄紙時にタブサイ
ズ、スプレー等の方式により含浸する方法と、抄紙後に
従来用いられている塗布方式、例えば含浸コート、ブレ
ードコート、スプレーコート等で紙に対して含浸する方
法が可能である。
【0021】
【表1】
【0022】
【発明の効果】本発明による低濃度放射線反応性モノマ
ー溶液の含浸によって、放射線照射に対しても用紙の十
分な強度低下防止効果が得られ、かつ用紙の通気性、吸
液性、風合い、手ざわり感及び不透明度等に関して、放
射線反応性モノマー含浸前の用紙と同等の特性を有する
用紙が得られ、例えば印刷におけるインキの硬化、紙の
加工、紙による包装品の殺菌等、電子線、ガンマ線等の
放射線照射がなされる用紙への適用ができる。また該用
紙を得る方法としては、表面張力の低い溶液を含浸する
ことによって、単繊維内の微細孔中に放射線反応性モノ
マーが入り込み、本発明の用紙が放射線の照射を受けた
場合には放射線反応性モノマーと紙の繊維の成分である
セルロース間及び放射線反応性モノマー間の反応によっ
て繊維本体の強度増加効果または強度低下防止効果が現
れるので、耐放射線性能を有する用紙を製造する方法と
して最適である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビニル基を有する放射線反応性モノマ
    ーを非水系溶媒または水系溶媒に溶解させて、抄紙時ま
    たは抄紙後の紙に含浸塗布し、印刷におけるインキの硬
    化の目的で使用される放射線の照射による紙の劣化を防
    止する特性が付与されている放射線反応性モノマー含浸
    紙であって、 上記モノマー溶液を希薄溶液とし、繊維中の微細孔に放
    射線反応性モノマーを浸透させ、溶媒を乾燥除去後は、
    紙層中の繊維間空隙の大部分を保持させることにより、
    紙の通気性、吸液性、風合い、手触り感および不透明度
    に関して放射線反応性モノマー含浸前の紙と同様の特性
    を付与されていることを特徴とする 放射線反応性モノマ
    ー含浸紙。
  2. 【請求項2】 ビニル基を有する放射線反応性モノマ
    ーを非水系溶媒または水系溶媒に溶解させて、抄紙時ま
    たは抄紙後の紙に含浸塗布し、印刷におけるインキの硬
    化の目的で使用される放射線の照射による紙の劣化を防
    止する特性を付与し、 かつ上記モノマー溶液を希薄溶液とし、繊維中の微細孔
    に放射線反応性モノマーを浸透させ、溶媒を乾燥除去後
    は、紙層中の繊維間空隙の大部分を保持させることによ
    り、紙の通気性、吸液性、風合い、手触り感および不透
    明度に関して放射線反応性モノマー含浸前の紙と同様の
    特性を付与する方法であることを 特徴とする放射線反応
    性モノマー含浸紙の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記ビニル基を有する放射線反応性モ
    ノマーを、繊維中の微細孔に浸透させる方法として、モ
    ノマー溶液の表面張力を繊維表面の臨界表面張力よりも
    低くすることを特徴とする請求項2記載の放射線反応性
    モノマー含浸紙の製造方法。
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