JP3923072B2 - 樹脂含有紙の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂含有紙に関する。さらに詳しくは、本発明は、厚い紙においても未含浸部を生ずることがなく、かつ紙の内部と外層部をそれぞれ独立して改質することができる樹脂含有紙に関する。

紙の物性を改質する目的で、紙に樹脂を含浸する方法が用いられる。改質目的により使用される樹脂が選択され、オン・マシン法あるいはオフ・マシン法により含浸が行われる。
紙に樹脂を含浸する際には、紙層中の空気と含浸する樹脂を効率的に置換させることが最大のポイントであり、ディッピング法、フロート法などの手法が用いられている。特に紙の厚さが厚い場合には、紙層中心部の空気が抜け難く、中心部が未含浸となりやすい。また、樹脂エマルションを使用した場合、中心部まで樹脂が含浸されても、乾燥中に樹脂のマイグレーションが生じ、紙層中心部の樹脂濃度が低下し、物性の改質が不十分となりやすい。
このような欠点を改良するために、紙料に樹脂を内添して抄紙すると、抄紙機のウェット部で汚れを生じるため、樹脂の添加量にも制約があり、十分に物性を改質することは困難であった。
また、複数の紙層を抄紙する公知技術も多数知られている。
例えば、抄紙機における抄紙工程で所要数の複数紙層を重ねて紙版を抄出する方法であって、その紙層に水不溶性で有機溶剤可溶性高分子有機質微細物を含有せしめ、さらに抄紙工程の後工程で、上記の高分子有機質微細物を溶解する有機溶剤を水中油滴型で水に分散せしめた処理液を紙版に付着含浸せしめ、これにより紙版に含有する高分子有機質微細物を溶解せしめると同時に紙層中に樹脂液を拡散浸透せしめて一体的に強化する強化紙の製造法が知られている（特許文献１）。この有機溶剤の塗布方法は、本発明の樹脂が含浸されていない外層部へ樹脂を含浸する方法と相違する。
また、浸透性が大きい内層の表裏に浸透性が小さい外層を多層抄きして成る化粧板用原紙が知られている（特許文献２）。これは中間層と外層部のパルプの性質を変更して中間層の樹脂ワニスに対する浸透性を大きくして、内部の浸透量を多くして、全体として均等にする技術である。本発明の中間層の紙料調成時に水性エマルションとして樹脂を内添する構成ではない。
さらに、中間層とその表裏両面の３層の抄き合わせ紙の中間層に無機粉末を混合して不透明化することが知られている（特許文献３）。この技術は、５％以上の樹脂含浸率を有する樹脂含浸紙の技術ではない。
さらに、天然繊維と合成樹脂パウダーとの混合物を抄紙してなる絶縁紙が知られている（特許文献４）。本発明の中間層と外層部で、樹脂の添加の時期を変更する構成はない。中間層と外層部の樹脂含有量を異ならせることが記載されている。しかし、引用文献４の各層は順次連続的に抄き合わせるものであり、本願発明のように、３層を形成してから、外層部に樹脂を含浸させるものではない。
ポリオレフィン系合成繊維よりなる抄造芯紙の表裏面に、和紙又は和紙状の薄紙を抄造一体化するとともに、該薄紙に耐水性合成樹脂を含浸させる特殊紙が開示されている。３層における外層部に樹脂を含有させる技術ではない。
印刷模様紙に硬化性合成樹脂を含浸させた化粧紙を作成し、別に抄造紙に硬化性合成樹脂若しくは合成ゴムラテックスを含浸させた含浸紙を作成して、化粧紙と含浸紙を接着剤で接着して積層し、加熱及び加圧して製造した化粧シートが知られている（特許文献６）。
この技術には、中間層と外層部に分ける技術的思想がない。３層構造完成後の外層部を水性エマルション若しくは水溶液で樹脂含浸技術はない。
一表面に高度に撥水化された紙層の表面と他の表面にサイズ化及び軽度に撥水化された紙層を有する多層抄き合せ紙が知られている（特許文献７）。撥水化剤と本発明の樹脂とは、全く相違する物質であり、撥水化剤の含浸は、樹脂の含浸とは無関係である。
これらの公知文献には複数層の紙料を抄き合わせる記載はあるが、中間層の紙料調整時に含浸樹脂を内添して、この中間層の両面に含浸樹脂を含有しない外層部の紙料を抄き合わせて、抄き合わせた後に、外層部に含浸樹脂を外層部の表面から含浸させる製造方法は知られていない。
特開昭５２−１１１４号公報 特開昭５３−６６０６号公報 特開平１−２３９１９５号公報 特開昭５７−１９９０５号公報 実公昭６２−６１６０号公報 特公平５−４０６６３号公報 特開昭５２−４２９０７号公報

本発明は、厚さの厚い紙においても紙層中心部に樹脂の未含浸部を生ずることがなく、中間層の物性と外層部の物性を独立して改質することができる樹脂含有紙を提供することを目的としてなされたものである。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、中心部に樹脂を内添した中間層を形成し、両外層部にのみ樹脂を含浸することにより、厚い紙であっても中心部まで完全に樹脂が含有され、さらに中間層と外層部を独立して改質することが可能な樹脂含有紙が得られることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）紙料調成時に樹脂を繊維１００重量部に対して樹脂５〜５０重量部を内添した繊維からなる中間層及び繊維からなる両外層部の抄合わせにより抄紙する樹脂含有紙の製造方法であって、該抄紙工程中の抄合わせ後又は一旦紙を巻き取った後に、外層部に、水性エマルション若しくは水溶液として樹脂を、外層部繊維１００重量部に対し５〜１００重量部の比率で含浸させてなることを特徴とする樹脂含有紙の製造方法、
（２）中間層及び外層部の繊維が天然繊維である(１)記載の樹脂含有紙の製造方法、
（３）中間層及び外層部に含浸させる樹脂が、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＭＢＲ、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル樹脂又はＥＶＡ樹脂である(１)又は(２)記載の樹脂含有紙の製造方法、
（４）中間層に含浸させる樹脂と外層部に含浸させる樹脂が相違する(１)〜(３)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、
（５）中間層が、２層以上の抄合わせによりなる(１)〜(４)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、
（６）中間層の樹脂含浸量と外層部の樹脂含浸量が異なるものである(１)〜(５)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、
（７）中間層に内添する水性エマルションがアクリルエマルションである(１)〜(６)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、
（８）該抄紙工程中の抄合わせ後に２本のサイドプレスロールの間を、中間層と両外層部が抄合わされた紙を通過させて、２本のサイドプレスロールの上に貯められた含浸樹脂を両外層部に含浸させる(１)〜(７)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、及び、
（９）サイズ処理した中間層と両外層部が抄合わされた紙の外層部をコータ又は含浸機により樹脂を含浸する(１)〜(７)のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法、
を提供するものである。

本発明の樹脂含有紙は、樹脂内添を行った中間層の両側に外層を形成し、外層部に樹脂含浸を行うので、特に厚さの厚い紙においても、未含浸部を生ずることがなく紙層全体に樹脂を含有させることができる。また、中間層と外層部の樹脂の種類及び含浸量を独立して調整することができるので、樹脂含有紙の中間層の物性と外層部の物性をそれぞれ独立して改質することができる。

本発明の樹脂含有紙は、中間層及び両外層部の抄合わせにより抄紙され、中間層に樹脂を内添し、外層部に樹脂を含浸してなるものである。
本発明において、中間層に使用する繊維には特に制限はなく、例えば、木材パルプ、非木材パルプなどの天然繊維、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などを、単独であるいは２種以上を混合して使用することができる。これらの中で、木材パルプを特に好適に使用することができるが、目的とする紙質に応じて、使用する繊維及びそれらの配合を適宜選択することができる。
本発明において、中間層に内添する樹脂には特に制限はなく、例えば、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエンゴム）、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）樹脂などを使用することができる。これらの樹脂は、水性エマルションとして、紙料調成時に添加することができる。内添する樹脂は、水媒体中において、陽イオンに帯電している樹脂であれば、天然繊維に対しては自己定着する。また、陰イオンに帯電している樹脂は、定着剤を併用することにより天然繊維に定着することができる。更に、合成繊維等に対しても、定着助剤を併用することにより定着させることができる。中間層においては、繊維１００重量部当たり内添樹脂５〜５０重量部となるよう樹脂を内添することが好ましい。内添樹脂の量が繊維１００重量部当たり５重量部未満であると、樹脂の内添効果が十分に発現しないおそれがある。内添樹脂の量が繊維１００重量部当たり５０重量部を超えると、十分に繊維に定着しなかったり、工程中のトラブルが生ずるおそれがある。本発明においては、中間層用の紙料に、さらに、紙力増強剤、定着助剤、サイズ剤などを添加することができる。

本発明において、外層部に使用する繊維には特に制限はなく、例えば、木材パルプ、非木材パルプなどの天然繊維、レーヨン、アセテート、ビニロン、ポリエステル、ナイロンなどの合成繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などを、単独であるいは２種以上を混合して使用することができる。これらの中で、木材パルプを特に好適に使用することができるが、目的とする紙質に応じて、使用する繊維及びそれらの配合を適宜選択することができる。外層部は、紙層を形成した後に樹脂含浸を行うことから、含浸時に紙力を保持する目的で、紙料調成時にメラミン系樹脂やエポキシ系樹脂などの湿潤紙力増強剤を内添することが好ましい。また、良好な樹脂の含浸性を得るために、外層部用の紙料にはサイズ剤を内添しないことが好ましい。
本発明の樹脂含有紙は、外層部に樹脂を含浸することによって得ることができる。外層部への樹脂の含浸は、抄紙工程中すなわちオン・マシン法により抄紙工程のサイズプレスなどで行うことができ、あるいは、いったん紙を巻き取ったのち、含浸機などを用いてオフ・ラインで行うことができる。外層部の含浸に用いる樹脂には特に制限はなく、例えば、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）、ＭＢＲ（メチルメタクリレート−ブタジエンゴム）、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル樹脂、ＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル）樹脂などを目的に応じて、単独であるいは２種以上を組み合わせて使用することができる。これらの樹脂は、水性エマルション又は水溶液若しくは有機溶剤溶液として含浸することができるが、作業性、安全性等の点で、水性エマルション又は水溶液を使用することが好ましい。外層部においては、繊維１００重量部当たり樹脂５〜１００重量部となるよう樹脂を含浸することが好ましい。含浸樹脂の量が繊維１００重量部当たり５重量部未満であると、樹脂の含浸効果が十分に発現しないおそれがある。含浸樹脂の量が繊維１００重量部当たり１００重量部を超えると、紙としての特性が損なわれるおそれがある。本発明においては、含浸用の樹脂液に、さらに、サイズ剤、ワックス、架橋剤、着色剤、消泡剤などを添加することができる。

本発明の樹脂含有紙は、３層以上の抄合わせにより形成することができる。すなわち、円網多層抄紙機、円網・短網コンビネーション型抄紙機、円網・長網コンビネーション型抄紙機、長網多層抄紙機などを用いて、中間層と両外層部の抄合わせを行う。中間層は１層とすることができ、あるいは、２層、３層などとすることができる。その場合、樹脂含有紙は、両外層部を含めて、４層、５層抄きなどとなる。
本発明の樹脂含有紙の厚み構成は、中間層を極力厚くし、外層部を極力薄くすることが好ましい。中間層を厚くし、外層部を薄くすることにより、含浸時の樹脂の浸透性が良好となり、未含浸を防止することができる。
本発明の樹脂含有紙の製造においては、プレスパート及びドライヤーパートにおいて、外層部に樹脂を含浸する前は樹脂を内添した中間層が樹脂を含まない外層部で覆われているため、また、外層部に樹脂を含浸した後は含浸する樹脂の量やその濃度を抑えることができるため、樹脂によるウェットプレスでの毛布の汚れや、乾燥時のドライヤーの汚れが発生するおそれがない。
図１は、本発明の樹脂含有紙の製造設備の一態様の説明図である。本設備は、１台の長網１と４台の丸網２とを有する抄紙機である。長網１で１層目を形成し、丸網２にて２層目以後形成し、この抄紙機では５層まで形成できる。樹脂を内添した中間層は、樹脂を含まない外層部で覆われているために、プレスパートやドライヤーパートにおいて設備の汚れが発生するおそれがない。中間層及び両外層部が抄合わされた紙は、サイズプレスにおいて外層部に樹脂が含浸され、さらに表面が乾燥されたのち、ワインダーにより巻き取られる。

図２は、サイズプレス近傍の拡大図である。サイズプレスの２本のロール３の間を、中間層４と両外層部５が抄合わされた紙が通過し、２本のロールの上に貯められた含浸樹脂液６が外層部に含浸する。２本のロールのうち、１本はストーンロールとし、他の１本はゴムロールとすることが好ましい。
以上、オンマシンでの製造で説明したが、両外層部は樹脂を含浸しない状態で抄紙し、両外層部は、コーターや含浸機により樹脂を含浸することもできる。中間層にサイズを効かすことで外層から含浸してきた樹脂液は反対面にぬけることはなく、通常のロールコーターやナイフコーター等で片面ずつ処理ができ、特に含浸機が無くとも樹脂含浸紙が製造できる。また、含浸機を使用した場合でも、含浸が難しい中間層にすでに樹脂が内添により存在するため、両外層部のみ樹脂を含浸すればよく、確実にしかも効率的に樹脂含浸紙を製造することができる。
図３は、本発明の樹脂含有紙の一態様の断面図である。本態様の樹脂含有紙は、樹脂を内添した中間層４の両側に、樹脂を含浸した外層部５が抄合わされた構造となっている。図４は、本発明の樹脂含有紙の他の態様の断面図である。本態様の樹脂含有紙は、樹脂を内添した中間層４が３層の抄合わせにより形成され、その両側に樹脂を含浸した外層部５が抄合わされた構造となっている。
本発明の樹脂含有紙は、中間層に樹脂を内添するので、中心部に未含浸を生ずるおそれがない。また、中間層に内添する樹脂と、外層部に含浸する樹脂を異なるものとし、さらに樹脂含有量を異なるものとすることができるので、中間層と外層部をそれぞれ樹脂の特性及び含有量に応じて独立して改質することができる。例えば、中間層に内添する樹脂により、引張、層間、耐折、引裂、破裂などの諸強度を向上し、外層部に含浸する樹脂により、耐水性、耐熱性、耐薬品性、耐老化性などの表面特性を改良し、さらに、風合の改善、伸縮性の改善、透明感付与、ヒートシール性付与、発塵性の改善などの新機能を付与することができる。従来より行われてきた一般的な樹脂内添や含浸によっては、紙質の改良は紙層全体に施され、紙の内部と外部を独立して改質することは不可能であった。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
実施例１
中間層として、木材パルプ（ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ＝５／９５）１００重量部に対し、カチオン性アクリルエマルション［商品名：ボンコートＳＦＣ−６５、大日本インキ化学工業(株)製］を固形分で１０重量部、乾燥紙力増強剤［商品名：ポリストロン１９１、荒川化学工業(株)製］を固形分で０.７重量部内添した紙料を調成した。また、外層部として、木材パルプ（ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ＝２０／８０）１００重量部に対し、ポリアミドエポキシ樹脂［商品名：スミレーズレジン６７５、住友化学(株)製］を湿潤紙力増強剤として固形分で０.５重量部添加した紙料を調成した。
円網・長網コンビネーション型抄紙機を用い、中間層が１５０μｍとなり、両外層部が各７５μｍとなるよう３層を抄合わせ、サイズプレスにおいて、両外層部にアクリル系エマルション［プライマルＢ−１５、ローム・アンド・ハース・ジャパン社製］を外層部の繊維１００重量部に対し固形分で１５重量部となるよう含浸して、厚さ３００μｍの樹脂含有紙を得た。
外層部への樹脂の含浸性は良好であった。また、この樹脂含有紙をＢｏｋｅｎｓｔａｉｎ鑑別液（財団法人日本紡績検査協会）で染色し、目視により観察したところ、樹脂含有紙は全体に均一に樹脂を含有していた。
実施例２
中間層として、木材パルプ（ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ＝３０／７０）１００重量部に対し、カチオン性アクリルエマルション［商品名：ポリゾールＡＭ−２３８８、昭和高分子(株)製］を固形分で１５重量部、乾燥紙力増強剤［商品名：ポリストロン１９１、荒川化学工業(株)製］を固形分で０.７重量部内添した紙料を調成した。また、外層部として、木材パルプ（ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ＝２０／８０）１００重量部に対し、ポリアミドエポキシ樹脂［商品名：スミレーズレジン６７５、住友化学(株)製］を湿潤紙力増強剤として固形分で０.５重量部添加した紙料を調成した。
円網・円網多層抄紙機を用い、中間層が１００μｍ、１５０μｍ及び１００μｍの３層となり、両外層部が各７５μｍとなるよう５層を抄合わせ、サイズプレスにおいてＮＢＲ系エマルション［商品名：ラックスターＤＮ７０３、大日本インキ化学工業(株)製］を外層部の繊維１００重量部に対し、固形分で３０重量部となるよう含浸して、厚さ５００μｍの樹脂含有紙を得た。
外層部への樹脂の含浸性は良好であった。また、この樹脂含有紙をＢｏｋｅｎｓｔａｉｎ鑑別液（財団法人日本紡績検査協会）で染色し、目視により観察したところ、樹脂含有紙は全体に均一に樹脂を含有していた。
比較例１
木材パルプ（ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ＝２０／８０）１００重量部に対し、ポリアミドエポキシ樹脂［商品名：スミレーズレジン６７５、住友化学(株)製］を固形分で０.５重量部内添した紙料を調成した。
円網・長網コンビネーション型抄紙機を用い、中間層が１５０μｍとなり、両外層部が各７５μｍとなるよう３層を抄合わせ、サイズプレスにおいて、アクリル系エマルション［プライマルＢ−１５、ローム・アンド・ハース・ジャパン社製］を繊維１００重量部に対し固形分で２０重量部となるよう含浸して、厚さ３００μｍの樹脂含有紙を得た。
外層部への樹脂の含浸性は良好であったが、この樹脂含有紙をＢｏｋｅｎｓｔａｉｎ鑑別液（財団法人日本紡績検査協会）で染色し、目視により観察したところ、中心部に未含浸部が存在していた。

本発明は、厚さの厚い紙においても紙層中心部に樹脂の未含浸部を生ずることがなく、中間層の物性と外層部の物性を独立して改質することができる樹脂含有紙の分野に利用できる。

図１は、本発明の樹脂含有紙の製造設備の一態様の説明図である。 図２は、サイズプレス近傍の拡大図である。 図３は、本発明の樹脂含有紙の一態様の断面図である。 図４は、本発明の樹脂含有紙の他の態様の断面図である。

符号の説明

１ 長網
２ 丸網
３ ロール
４ 中間層
５ 外層部
６ 含浸樹脂液

Claims (9)

1. 紙料調成時に樹脂を繊維１００重量部に対して樹脂５〜５０重量部を内添した繊維からなる中間層及び繊維からなる両外層部の抄合わせにより抄紙する樹脂含有紙の製造方法であって、該抄紙工程中の抄合わせ後又は一旦紙を巻き取った後に、外層部に、水性エマルション若しくは水溶液として樹脂を、外層部繊維１００重量部に対し５〜１００重量部の比率で含浸させてなることを特徴とする樹脂含有紙の製造方法。
2. 中間層及び外層部の繊維が天然繊維である請求項１記載の樹脂含有紙の製造方法。
3. 中間層及び外層部に含浸させる樹脂が、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＭＢＲ、塩化ビニル樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル樹脂又はＥＶＡ樹脂である請求項１又は２記載の樹脂含有紙の製造方法。
4. 中間層に含浸させる樹脂と外層部に含浸させる樹脂が相違する請求項１〜３のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。
5. 中間層が、２層以上の抄合わせによりなる請求項１〜４のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。
6. 中間層の樹脂含浸量と外層部の樹脂含浸量が異なるものである請求項１〜５のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。
7. 中間層に内添する水性エマルションがアクリルエマルションである請求項１〜６のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。
8. 該抄紙工程中の抄合わせ後に２本のサイドプレスロールの間を、中間層と両外層部が抄合わされた紙を通過させて、２本のサイドプレスロールの上に貯められた含浸樹脂液を両外層部に含浸させる請求項１〜７のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。
9. サイズ処理した中間層と両外層部が抄合わされた紙の外層部をコータ又は含浸機により樹脂を含浸する請求項１〜７のいずれか記載の樹脂含有紙の製造方法。

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