JP4639690B2

JP4639690B2 - ガラス合紙

Info

Publication number: JP4639690B2
Application number: JP2004224335A
Authority: JP
Inventors: 久美田平; 岳人奥谷
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006044674A

Description

本発明は、液晶パネルディスプレイやプラズマディスプレイパネルといったフラットパネル・ディスプレイ用のガラス板を複数枚積層して保管、運搬する流通過程において、ガラス板の割れ、ガラス板表面への傷付きや汚染を防止できる合紙に関するものである。

通常、フラットパネル・ディスプレイ用のガラス板を複数枚積層して保管、トラック運搬する流通過程において、ガラス板同士が衝撃を受け接触し、擦れ傷やガラス表面が汚染されることを防止する目的でガラス板の間に合紙を挟み込む方法が一般的である。

このように使用される合紙としては、ガラス板の割れや表面の傷つきを防止できる合紙、また、ガラス表面を汚染しない合紙としてすでにいくつか提案されている。例えば、特開昭５９−２２１２６９号公報、特開昭６０−１８１３９９号公報、特開平２−５３９８７号公報、特開２００３−４１４９８号公報（特許文献１〜４）には、砕木パルプや古紙（主として新聞古紙）を主体としたガラス合紙が開示されている。

古紙を中心としたガラス合紙は、乾燥性向上のためインク基材中に多量の樹脂が含まれている。この樹脂は水溶、揮発または転移してガラス表面へ焼け及び紙肌付着を発生させるものであり、一定の量に減少するまで取り除かなければならない。取り除く方法として、まず古紙を離解し脱樹油脂工程、異物除去工程を複数回にわたって繰り返し行わなければならないため、製造コストがかかるばかりでなく繊維へのダメージは大きい。これらの工程を経た古紙パルプを使用して、抄き上げた紙はガラス表面を汚染することはなくても、紙の密度が高くなりやすく緩衝性に欠けることから、運搬時の振動が激しい場合には、合紙自体がガラス板同士の受ける衝撃を吸収する力が小さいので、ガラス表面に擦れ傷が発生しやすい。

一方、原料がクラフトパルプなどからなる合紙では、古紙パルプで行われるような脱樹油脂工程、異物除去工程などは不要であるが、必要とされる緩衝性は十分にあるとは言えず、ガラス板の運搬時に割れやガラス表面に発生する擦れ傷が完全には解消されないでいる。また、上記合紙を復数枚重ねてガラス板の間に挟み込む方法では、緩衝性は十分あるものの、複数枚重ねることにより全体の厚みが増すことで容積や輸送コストが大きくなり経済的にも好ましくない。

その他、例えば特開２０００−１４２８５６号公報（特許文献５）では、ガラス板を運搬する際にガラス板を２〜２０度下方に傾斜し収納することで擦り傷の発生を防止しているが、十分な効果を得ていないのが実状である。
特開昭５９−２２１２６９号公報特開昭６０−１８１３９９号公報特開平２−５３９８７号公報特開２００３−４１４９８号公報特開２０００−１４２８５６号公報

本発明は、一般の建築用窓ガラス板や車両用窓ガラス等に比べて、高い清浄度や傷品位が要求されるフラットパネル・ディスプレイ用の基板材料として用いられるガラス板であり、ガラス板が複数枚積層され保管、運搬する流通過程において、ガラス板の割れ、ガラス板表面への傷付きや汚染を防止できる合紙を提供することを目的とする。

本発明者らは、フラットパネル・ディスプレイ用のガラス板を複数枚積層して保管、運搬する流通過程において、ガラス板の割れ、ガラス板表面への傷付きや汚染を防止できるガラス合紙について鋭意検討した結果、合紙として使用される際の圧縮仕事量と圧縮回復率に注目して本願を完成させた。

本発明は、以下の各発明を包含する。
（１）全繊維量に対する各種パルプ配合の割合が（１）針葉樹パルプ５〜１００質量％（２）広葉樹パルプ０〜８０質量％（３）その他のパルプ０〜９５質量％で構成され、紙の表面から厚さ方向へ最大５ｋＰａの圧縮応力を加えた時に、圧縮仕事量が０．１５Ｊ／ｍ²以上でかつ圧縮応力を開放した後に、紙が圧縮される前の形状まで回復する指標である圧縮回復率が５０％以上であるガラス合紙。

（２）紙の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³以下である（１）項記載のガラス合紙。

（３）紙の厚さが３０〜４００μｍである（１）項又は（２）項に記載のガラス合紙。

（４）クレープ化処理により紙の表面に凹凸構造を有する（１）項〜（３）項のいずれか１項に記載のガラス合紙。

（５）紙中に含まれる樹脂分の量が、紙の絶乾質量に対して０．２％以下である（１）項〜（４）項のいずれか１項に記載のガラス合紙。

一般の建築用窓ガラス板や車両用窓ガラス等に比べて、高い清浄度や傷品位が要求されるフラットパネル・ディスプレイ用の基板材料として用いられるガラス板の保管・運搬時にガラス板の割れ、ガラス板表面への傷付きや汚染を防止できるガラス合紙を提供する。

以下、本発明を具体的に説明する。
本発明のガラス合紙はフラットパネル・ディスプレイ用のガラス板に最適である。フラットパネル・ディスプレイ用のガラス板は、一般の建築用窓ガラス板や車両用窓ガラス等に比べて、高精細ディスプレイ用に使用されることから、ガラス表面は紙ヤケ、紙肌や不純物のないクリーンな表面を保持していること、また、高速応答と視野角拡大のために平坦度に優れていることが求められる。特に、ガラス板表面に数μｍの傷が発生した場合には、ＴＦＴ液晶の製造工程の一つであるアレイ形成を行う際、成形された回路がその傷により断線することがあるため微少な傷も発生させてはならないなど品質要求レベルが非常に高い。

本発明のガラス合紙は、紙の表面から厚さ方向へ最大５ｋＰａの圧縮応力を加えたときに、圧縮仕事量が０．１５Ｊ／ｍ²以上でかつ圧縮応力を開放した後に、紙が圧縮される前の形状まで回復する指標である圧縮回復率が５０％以上であることが重要である。本発明者らは、１５度の傾斜をつけて搬送する場合、約１〜３ｋＰａの圧縮応力が発生することが想定され、それより少し大きな５ｋＰａの圧縮応力をかけた時の圧縮仕事率と圧縮回復率をそれぞれ特定の範囲にすることで高精細ディスプレイとなるフラットディスプレイ用ガラスに適したクッション性をもったガラス合紙を得ることが可能であることを見出した。

紙の表面から厚さ方向へ最大５ｋＰａの圧縮応力を加えた時に、圧縮仕事量が０．１５Ｊ／ｍ²以上でかつ圧縮応力を開放した後に、紙が圧縮される前の形状まで回復する指標である圧縮回復率が５０％以上、好ましくは６５％以上、さらに好ましくは８０％であることが好ましい。圧縮仕事量が０．１５Ｊ／ｍ²以下で圧縮回復率が５０％以上でない場合は、緩衝性が小さくクッション性に欠けたガラス合紙となるためガラス表面へ傷が発生する場合がある。

圧縮仕事量を０．１５Ｊ／ｍ²以上かつ圧縮回復率を５０％以上にする方法はいくつか挙げられるが、最良の手段としてガラス合紙を抄造する際、クルパック引締機によって表面の平滑性を保ちながら引張破断伸びを高めるクルパック処理を施すか、紙表面にクレープ化処理を施す方法がある。クレープ化処理により紙の表面が凸凹な構造を有するため、紙表面に大きな応力がかかった場合においても圧力が逃げ易く、緩衝性が大きく向上する。

ガラス合紙にクレープ化処理を付与する方法としては、抄紙機のウェットパートにおけるプレスロール上もしくはドライヤーパートにおけるシリンダー型ドライヤー上に設置されたドクターにて密着したシートを剥離してクレープ化する方法が挙げられる。前者をウエットクレープ、後者をドライクレープと区別している。これらのロールとポープリールの速度差などによりクレープ化率を変更することが可能であり、クレープ化率が大きいほど合紙の柔軟性や伸び等が増大する。

クレープ化率は、一般に５〜２５％の範囲で行われ、好ましくは７〜１６％程度で抄造されるのが安定している。クレープ処理を行うポイントとしてはロールもしくはシリンダー型ドライヤーへのシート密着を良くすることと、クレープ化後のシートテンションを出来るだけ小さくすること、ロールもしくはシリンダー型ドライヤーの速度／リール速度の値を大きくすること等がある。

ウェットクレープに比較し、ドライクレープの方が一般的であるが、これは、クレープ化時の含有水分が少なく安定したクレープが得られ、クレープ化後のテンションはウェットクレープの場合より小さくてすむためクレープ化率を大きくとることが可能である。ウエットクレープの場合は、クレープ化時の含有水分が多いため、うまくクレープ化しないこともある。また後段に乾燥工程があり、リールまでの距離が長くテンションが大きくなるばかりでなく、多筒式ドライヤーではクレープ形状が潰れてしまう場合もある。

一方では、抄紙段階でクレープ化処理を行わず、抄紙後のシートに２次加工として凹凸に成形された金型に挟み込み、クレープパターンを製造する方法もある。この方法では、ある程度均一化したクレープ形状を成形することが可能である。

また、クレープ化処理を行わない方法として、樹種がラジアータパイン、サザンパイン及びダグラスファーからなるＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＲＧＰなどの機械パルプ、グリオキザールなどの架橋剤でパルプ繊維の水素結合能力を低減させたカールドファイバー及びアルカリでパルプを膨潤し、パルプ中のヘミセルロース分を除去し、中和してパルプ繊維を剛直にしたマーセル化パルプなどの嵩が出易い多種多様なパルプを原料の一部として用いることで、圧縮仕事量を大きくする方法もある。

更に低密度化する方法として、パルプ繊維中に粒子状の発泡剤を混入し乾燥ゾーンで加熱、発泡させて低密度な紙を得ることも可能である。これらの方法によって製造された紙の密度と厚さは、密度０．７０ｇ／ｍ^３以下、好ましくは０．５ｇ／ｍ^３以下であり、厚さ３０〜４００μｍであり、好ましくは６０μｍ〜１５０μｍである。クレープ化処理を施した紙の厚みは、クレープ化率にもよるが当然ながら大きくなる。一般に、密度は低く厚みは大きい程、圧縮仕事量も大きくなっていく。これらの方法から抄造されるガラス合紙は、従来の古紙を主体として抄造される一般の合紙と比較すると腰があり緩衝性に優れた合紙である。

本発明のガラス合紙は、全繊維量に対する各種パルプ配合の割合が（１）針葉樹パルプ５〜１００質量％（２）広葉樹パルプ０〜８０質量％（３）その他のパルプ０〜９５質量％で構成される。
針葉樹パルプと広葉樹パルプとしては、例えば、クラフトパルプ(ＫＰ)、サルファイトパルプ(ＳＰ)、ソーダパルプ(ＡＰ)等の化学パルプ、セミケミカルパルプ(ＳＣＰ)、ケミグランドウッドパルプ(ＣＧＰ)等の半化学パルプ、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ(ＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ)、リファイナーグランドウッドパルプ(ＲＧＰ)等の機械パルプが使用可能である。

その他のパルプとしては、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材繊維パルプ、古紙を原料とする脱墨パルプ、合成パルプ等がある。これらのパルプは単独でも、二種以上混合使用しても良い。但し、樹種によっては樹脂分が多いものもあり、なるべく樹脂分の少ない樹種を選定した方が好ましい。

また、リグニン、色素系物質等の除去操作がされている点では漂泊処理の施されているものの方が好ましい。古紙を使用する際には古紙に含まれている不純物を取り除いてから使用することが好ましく、古紙を離解した後、アルカリ薬品を加え繊維からインキ膜をはがし、界面活性剤に捕集させ繊維から分離除去する。具体的な除去方法としては泡にインキ粒子を付着浮上させて除去するフローテーション法と汚れであるインキを洗い流す洗浄法があり、一般には両者を併用して脱脂処理が行われる。

紙中に含まれる樹脂分が多いとガラス表面のシラノール基に極性有機物が水素結合により強く付着し、その上にファンデルワールス力により炭化水素系の有機物層が形成されてできるためガラス表面を汚染する。
ＩＳＯ６２４−１９７４のパルプ中に存在する樹脂量を測定する方法に準じて測定した紙中に含まれる樹脂分が０．２％を超えるとガラス表面を汚染させる可能性が大ききため０．２％以下に抑えなくてはならない。樹脂分や強度から考えるとＮＢＫＰ５０〜８０質量％、ＬＢＫＰ２０〜５０質量％、フリーネス３００ｍｌ以上で使用することが好ましい。

本発明であるガラス合紙の坪量は、１０〜１００ｇ／ｍ²の範囲で抄造される。より好ましくは３５〜８０ｇ／ｍ²である。坪量は低いほうが運搬時の質量が少なくなるため好ましいが１０ｇ／ｍ²以下では十分な緩衝性を付与できない。また、１００ｇ／ｍ²を超えると運搬時の質量も好ましくない上、クレープ化処理が満足に行えないため好ましくない。

抄造内添薬品については、ガラス表面を傷つけない、もしくは汚染しない範囲内で例えば、ロジン、スチレン・マレイン酸、アルケニル無水コハク酸、アルキルケテンダイマー等のサイズ剤、各種紙力増強剤、濾水歩留り向上剤、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン等の耐水化剤、柔軟剤、帯電防止剤、消泡剤、スライムコントロール剤、タルク等の填料、染料等を使用することができる。また、ガラス合紙の表面や裏面に必要に応じて上記薬品以外に、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、デンプン等があり、それらの中には、高ケン化度ＰＶＡ、低ケン化度ＰＶＡ、変性ＰＶＡ、変性ポリアクリルアミド、生デンプン、酸化デンプン、変性デンプンなどを塗布や含浸させることも可能である。

塗布や含浸手段は、例えば、バーコーター、ブレードコーター、エアーナイフコーター、ロッドコーター、ゲートロールコーターやサイズプレスやキャレンダーコーター等のロールコーター、ビルブレードコーター、ベルバパコーター等がある。

本発明のガラス合紙を製造するための製造装置、製造条件に特に限定はなく、それぞれの製造装置に合わせた製造条件を選択し、本発明の製品を製造することができる。例えば、円網抄紙機、長網抄紙機で単層もしくは抄き合わせによって抄紙され、必要に応じて、前述の内添やコーターによる外添によって薬品が塗布されてガラス合紙が製造される。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、配合、濃度等を示す数値は、固型分又は有効成分の質量基準の数値である。また、特に記載のない場合については抄造した紙はＪIＳＰ８１１１に準じて処理を行なった後、測定やテストに供した。圧縮仕事量、圧縮回復率の測定、紙中の樹脂量測定、ガラス運搬テストの詳細は下記の通りである。

＜圧縮仕事量と圧縮回復率の測定方法＞
測定機器はＫＥＳ圧縮試験機（カトーテック社製）を用いて測定した。ガラス合紙を縦５０ｍｍ、横１００ｍｍ幅の長方形にカットし、同形状のものを４枚積層してサンプルのセットを行う。紙の表面を加圧面積２ｃｍ²の円形平面を持つ鋼板間を用いて、スピード５０ｓｅｃ／ｍｍの速度で最大応力５ｋＰａまで圧縮し、圧縮仕事量と圧縮回復率を求めた。

＜樹脂量測定＞
通常、パルプ中に存在する樹脂量を測定するのに用いられる方法であるＩＳＯ６２４−１９７４に準じて測定を行なった。紙の質量として絶乾約１０ｇの試料を溶媒：ジクロロメタンを用い、定温ヒーター下で４時間かけて抽出を行い、下記の式（１）にて紙中の樹脂量を求めた。
樹脂量（％）＝（ｍ_０／ｍ_１）×１００・・・（１）
ｍ_０：ジクロロメタン抽出物（ｇ）
ｍ_１：試料の絶乾質量（ｇ）

＜ガラス輸送テスト＞
アルミ製で７５度の角度がつけられたＬ字架台上のガラス載置面に発泡ウレタンを敷き、ガラス板を垂直方向に載置するための載置面と、載置面の後端部から垂直方向に延びる背もたれ面に向けて、サイズ６８０ｍｍ×８８０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス板１２０枚と各ガラス板の間にガラス合紙を挿入して、背もたれ面に平行となるように立てかけ、架台に固定された帯状のベルトを後端部から背もたれ面へ全周にわたり掛け渡してガラス板を固定した。上記のようにセットされた架台は、外部からの埃や塵等の混入を防ぐため包装資材で全面を被覆した。その後、トラックでの輸送テストを実施した。輸送テスト条件は、（１）輸送距離０ｋｍ（４０℃×９５％ＲＨの環境下に５日間保管）、（２）輸送距離５３０ｋｍ（輸送途中に４０℃×９５％ＲＨの環境下に５日間保管）、（３）輸送距離１１００ｋｍ（輸送途中に４０℃×９５％ＲＨの環境下に５日間保管）でテストを実施し、ガラス表面の傷入りや汚染状態を観察した。

＜ガラス表面の傷入り評価＞
輸送テスト後のガラス表面を超音波洗浄やブラッシング洗浄した後、顕微鏡で覗きながらスポットライトをガラス表面に当て、傷で反射した箇所をカウントした。
○：まったく傷はない。
△：数箇所傷あり。
×：１０個以上の傷あり。

＜ガラス表面の汚染度評価＞
汚染状態を目視で確認する。
○：まったく汚染されなかった。
△：部分的に汚染されていた。
×：全面が汚染していた。

＜実施例１＞
市販ＮＢＫＰ８０％と市販ＬＢＫＰ２０％を混合したパルプスラリーを４００ＣＳＦまで叩解し、内添紙力増強剤としてポリアクリルアミド（商品名：ポリストロン１２５０、荒川化学工業社製）を全繊維質量に対して０．４％添加し、０．４％濃度のパルプスラリーを調成した。以上の条件のパルプスラリーを円網抄紙機にてシート化し、抄紙機のドライヤーパートにおけるシリンダー型ドライヤー上に設置されたドクターでシートを剥離する方法によって、クレープ率１４％のクレープ化処理を行い本発明のガラス合紙を得た。

＜実施例２＞
市販ＮＢＫＰ１００％のパルプスラリーを５００ｍｌＣＳＦ（カナディアンスタンダードフリーネス）まで叩解し、０．４％濃度のパルプスラリーに調成した。内添、外添薬品を何も使用せずに長網抄紙機にてシート化し、抄紙機のウェットパートにおけるプレスロール上に設置されたドクターにてシートを剥離する方法によって、クレープ率１８％のクレープ化処理を行い本発明のガラス合紙を得た。

＜実施例３＞
市販ＮＢＫＰを４５０ｍｌＣＳＦまで叩解したパルプとラジアータパインＴＭＰ３５０ｍｌＣＳＦをそれぞれ５０％／５０％で配合して０．４％のパルプスラリーを調成した。内添、外添薬品を何も使用せずに丸網抄紙機にてシート化して本発明のガラス合紙を得た。

＜実施例４＞
市販ＮＢＫＰ５０％、市販ＬＢＫＰ５０％のパルプを混合し、４５０ｍｌＣＳＦまで混合叩解したパルプとカールドファイバー（商品名：ＨＢＡ−ＦＦ、米国ウェアーハウザー社製）をそれぞれ６０％／４０％で配合し、０．０３％濃度のパルプスラリーを調成した。内添、外添薬品を何も使用せずに傾斜型抄紙機にてシート化して本発明のガラス合紙を得た。

＜実施例５＞
市販ＮＢＫＰ２５％、市販ＬＢＫＰ７５％の未叩解パルプと発泡性粒子として熱膨張性マイクロカプセル（商品名：ＥＸＰＡＮＣＥＬ０５３、日本フィライト社製）を全繊維質量に対して１０％、定着剤としてカチオン化デンプン（商品名：ＣＰ−１０Ａ、大和化学工業社製）を全繊維質量に対して０．４％、紙力剤としてポリアクリルアミド（商品名：ポリストロン１１７、荒川化学工業社製）を全繊維質量に対して０．３％、サイズ剤としてアルキルケテンダイマー（商品名：サイズパインＫ９０２、荒川化学工業社製）を全繊維質量に対して０．１％混合し、０．３％濃度のパプルスラリーを調成した。円網抄紙機にてシート化して本発明のガラス合紙を得た。

＜比較例１＞
実施例１で実施したクレープ化処理を省いた以外は、実施例１と全く同様にしてガラス合紙を得た。

＜比較例２＞
実施例２で実施したクレープ化処理を省いた以外は、実施例２と全く同様にしてガラス合紙を得た。

＜比較例３＞
樹脂分含有量が０．２％以上の新聞古紙１００％のパルプスラリーを用い、クレープ化処理を省いた以外は、実施例１と全く同様にしてガラス合紙を得た。

表１に実施例１、２、３、４、５と比較例１、２、３の紙質、ＫＥＳ圧縮試験結果並びに輸送テストによる傷入り、汚染度評価の結果を示す。実施例１、２、３、４、５の方法により抄造した本発明のガラス合紙を用いた輸送テストは、輸送距離に関係なくガラス表面に傷を入れることはなく、また、ガラス表面を汚染させることはなかった。比較例１、２、３は、輸送距離が長くなるに従い傷が入る量が多くなる傾向にあった。

表１の実施例と比較例の対比から明らかなように、本発明の要件を満たす紙基材は、フラットパネル・ディスプレイ用のガラス板を複数枚積層して保管、運搬する流通過程において、ガラス板の割れ、ガラス板表面への傷付きや汚染を防止できるガラス合紙であり、その適性が格段に優れていることを示している。

Claims

全繊維量に対する各種パルプ配合の割合が（１）針葉樹パルプ５〜１００質量％（２）広葉樹パルプ０〜８０質量％（３）その他のパルプ０〜９５質量％で構成される紙の表面から厚さ方向へ最大５ｋＰａの圧縮応力を加えた時に、圧縮仕事量が０．１５Ｊ／ｍ²以上でかつ圧縮応力を開放した後に、紙が圧縮される前の形状まで回復する指標である圧縮回復率が５０％以上であるガラス合紙。
紙の密度が０．７０ｇ／ｃｍ³以下である請求項１記載のガラス合紙。
紙の厚さが３０〜４００μｍである請求項１又は２に記載のガラス合紙。
クレープ化処理により紙の表面に凹凸構造を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス合紙。
紙中に含まれる樹脂分の量が、紙の絶乾質量に対して０．２％以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス合紙。