JPWO2019208690A1 - ガラス合紙とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態のガラス合紙(以下、適宜「合紙」とも記載する。)は、化学パルプを主成分とする。ここで、化学パルプを主成分とするとは、合紙の質量に対して、化学パルプが50質量%を超えることを意味する。化学パルプの質量は、合紙の質量に対して、70質量%以上が好ましく、90質量%以上がより好ましい。化学パルプとは化学的なプロセスを経て製造されたセルロースパルプのことであり、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)等が挙げられる。木材を原料とする化学パルプの場合は、針葉樹パルプでも広葉樹パルプでもよく、またはこれらを混合したものでもよい。さらに、木材パルプとしては、木材由来の粘着性天然樹脂分の含有量が低いクラフトパルプ(KP)が好適である。また、木材を原料としない化学パルプとしては、例えば、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材繊維パルプが挙げられる。
第2族元素とは、カルシウム、マグネシウム、バリウム、ベリリウム、ストロンチウム等の第2族の金属元素である。これらの中でも、合紙に含有される第2族元素として重要なものがカルシウムおよびマグネシウムの少なくとも一方である。カルシウムとマグネシウムの金属イオンの含有量が多い水を硬水といい、含有量が少ない水を軟水という。水の硬度は、水中に含まれるカルシウムとマグネシウムの金属イオンの量(mg/l)によって表わされる。また、水の硬度の指標として、電気伝導率が用いられる。
ガラス板のヤケとは、ガラス中のナトリウムと水の水素イオンとがイオン交換反応することによって引き起こされる。ガラス板のヤケが発生するメカニズムとしては次の2つのものが考えられる。ガラス板表面に水滴が付着すると、ガラス中の微量のナトリウムイオンが水中に溶け出し、ガラス板表面で水酸化ナトリウムが生成し、ガラス板表面が浸食されて荒らされ、ガラス板が白濁する。また、ガラス板表面の水滴が蒸発する際に、ナトリウムイオンと空気中の二酸化炭素とが反応して、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウムが生成し、ガラス板表面に付着して、ガラス板が白濁する。
合紙は主としてセルロースパルプからなるが、パルプはヘミセルロース成分中にカルボキシ基を有している。そして、パルプ中のカルボキシ基は、パルプ製造工程や抄紙工程で使用する用水中の第2族元素のイオン(カルシウムイオン、マグネシウムイオン等)と反応して塩を生じる。使用する水の硬度(電気伝導率)が低い場合は生成する塩が少なくなり、水の硬度が高い場合は生成する塩が多くなる。さらに、合紙中に第2族元素を添加することによって、更に多くの塩を生じさせることができる。
第2の方法において、第2族元素を含有する化合物としては、炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムは、各種の紙の填料として従来から使用されている添加剤である。炭酸カルシウムは、水に難溶であるため、大部分の炭酸カルシウムは固形分として紙に留めることができるが、一部は溶解する。水に対する溶解度は0.00015mol/L(25℃)であり、カルシウムイオンを生じる。また、炭酸カルシウム水溶液は塩基性を示す。
合紙の抄紙時に用いる抄紙用薬品については、ガラス表面を汚染しない範囲内で、公知の各種薬品を使用することができる。抄紙用薬品としては、例えば、ポリアクリルアミド等の紙力増強剤、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、填料、染料等が挙げられる。これらの抄紙用薬品はいずれもガラス板を汚染する恐れを有するものであるので、添加する場合であっても、合計で0.1質量%以下とすることが好ましい。
合紙の製造方法には特に制限はなく、種々の抄紙機を用いて、適切な抄造条件を選択することによって、抄造することができる。抄紙機としては、具体的に、長網フォーマ、ツインワイヤーフォーマ、円網フォーマ、傾斜フォーマなどを挙げることができる。合紙の層構成は、単層であってもよいし、多層であってもよい。合紙中の第2族元素の含有量を0.1〜3.0質量%に制御するための方法としては、前記した第1の方法または第2の方法を用いることができる。
合紙の坪量は、小さい方が運搬時の質量が少なくなるため好ましいが、小さ過ぎると、ガラス板に対して十分な緩衝性を付与することができない。一方、合紙の坪量は、ある程度大きい方が緩衝性の点で好ましいが、大き過ぎると運搬時の質量が大きくなり好ましくない。緩衝性と運搬容易性とのバランス、用途を考慮すると、合紙の坪量は10〜300g/m2である。また、合紙のより好ましい坪量は35〜80g/m2である。
実施例および比較例に用いた材料は、下記のとおりである。
針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP):市販の針葉樹晒クラフトパルプ
軽質炭酸カルシウム:奥多摩工業社製TP−121−5S
原料パルプとして、市販NBKP(針葉樹晒クラフトパルプ)100%のバージンのパルプスラリー(叩解度450mlcsf)を使用し、電気伝導率25mS/mの用水を用いて、抄紙薬品を添加せずに、長網抄紙機で抄紙した。抄紙後、乾燥させて、坪量50g/m2のガラス合紙を得た。得られたガラス合紙の第2族元素含有量は0.21%であり、pH(JIS P 8133−2)は6.6であった。
軽質炭酸カルシウムを絶乾パルプに対して0.3質量%添加し、電気伝導率3mS/mの水を用いた以外は、実施例1と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙の第2族元素含有量は、0.17%であり、pH(JIS P 8133−2)は6.6であった。
軽質炭酸カルシウムの添加量を0.9質量%とした以外は、実施例2と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙の第2族元素含有量は、0.25%であり、pH(JIS P 8133−2)は9.3であった。
軽質炭酸カルシウムの添加量を3質量%とした以外は、実施例2と同様にして、ガラス合紙を得た。得られたガラス合紙の第2族元素含有量は、0.41%であり、pH(JIS P 8133−2)は9.4であった。
軽質炭酸カルシウムを添加しなかった以外は、実施例2と同様にして、ガラス合紙を得た。得られたガラス合紙の第2族元素含有量は、0.08%であり、pH(JIS P 8133−2)は6.5であった。
得られたガラス合紙の評価内容は以下のとおりである。
<合紙中の第2族元素の含有量>
ガラス合紙の灰分をJIS P8251に準じて求めた。得られた灰分中の第2族元素の含有量(質量%)は、蛍光X線分析装置(日本電子株式会社製、JSX−3600M)を用いて質量濃度の測定値から得た。ガラス合紙中の第2族元素含有量m(質量%)を次式(1)によって求めた。
m=a×b・・・(1)
ここで、m:第2族元素含有量(質量%)
a:ガラス合紙の灰分(質量%)
b:灰分中の第2族元素含有量(質量%)
210mm×210mmガラス合紙に200mm×200mmのタッチパネル用ガラス板を載せ、その組み合わせを3セット交互に積層し、その上に1kgの錘を載せて圧力を掛け、温度50℃、湿度90%RHの環境下に4日間静置して試料とした。ガラス板の表面を水洗いし、乾燥した後、ガラス板表面に息を吐いたときに生じるしわ状の曇りの程度を観察した(n=3)。ガラス板のヤケの評価を以下の基準で行った。○と△を合格と判定した。
○:曇りがない
△:曇りが少しあるが、使用可能なレベルである
×:曇りがある
210mm×210mmガラス合紙に200mm×200mmのフラットパネルディスプレイ用ガラス板を載せ、その組み合わせを3セット交互に積層し、その上に1kgの錘を載せて圧力を掛け、温度50℃、湿度90%RHの環境下に4日間静置して試料とした。ガラス板の表面を水洗いし、乾燥した後、ガラス板表面に脱イオン水をかけ、撥水性の程度を観察した(n=3)。ガラス板の撥水性の評価を以下の基準で行った。
○:撥水なく優れる
×:撥水が見られ劣る
Claims (5)
- 化学パルプを主成分とし、第2族元素の含有量が0.1〜3.0質量%であり、坪量が10〜300g/m2であるガラス合紙。
- 前記第2族元素がカルシウムおよびマグネシウムの少なくとも一方である請求項1に記載のガラス合紙。
- 化学パルプを主成分とし、第2族元素の含有量が0.1〜3.0質量%であり、坪量が10〜300g/m2であるガラス合紙の製造方法であって、
前記化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも1つの工程で、前記第2族元素を含有する水を使用することを特徴とするガラス合紙の製造方法。 - 化学パルプを主成分とし、第2族元素の含有量が0.1〜3.0質量%であり、坪量が10〜300g/m2であるガラス合紙の製造方法であって、
前記化学パルプの製造工程、抄紙工程および抄紙後の工程の少なくとも1つの工程で、前記化学パルプに前記第2族元素を含有する化合物を添加することを特徴とするガラス合紙の製造方法。 - 前記第2族元素を含有する化合物が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項4に記載のガラス合紙の製造方法。
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