(57)【要約】【課題】填料等の水不溶性粒子を有する多層紙、及びその製造方法を提供する。【解決手段】パルプおよび水を含み、填料を含まない紙料を抄紙して第一の湿潤紙層を形成する抄紙工程、前記第一の湿潤紙層の上に、水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する噴霧工程、前記第一の湿潤紙層の前記水分散液が噴霧された面の上に、填料を含まない第二の湿潤紙層を形成する積層工程、を少なくとも有する多層紙の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプおよび水を含み、填料を含まない紙料を抄紙して第一の湿潤紙層を形成する抄紙工程、
前記第一の湿潤紙層の上に、水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する噴霧工程、
前記第一の湿潤紙層の前記水分散液が噴霧された面の上に、填料を含まない第二の湿潤紙層を形成する積層工程、
を少なくとも有することを特徴とする多層紙の製造方法。
【請求項２】
前記第一の湿潤紙層、及び前記第二の湿潤紙層の絶乾坪量が、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の多層紙の製造方法。
【請求項３】
前記抄紙工程が、円網抄紙機、または短網抄紙機を用いることを特徴とする請求項１または２に記載の多層紙の製造方法。
【請求項４】
填料を含まない第一の紙層と、
前記第一の紙層と隣接する填料を含まない第二の紙層と、
前記第一の紙層と前記第二の紙層との層間に存在する水不溶性粒子と、
を有することを特徴とする多層紙。
【請求項５】
前記第一の紙層、及び前記第二の紙層の坪量が、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする請求項４に記載の多層紙。
【請求項６】
前記水不溶性粒子が、アルミナ粒子であることを特徴とする請求項４または５に記載の多層紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層紙に関する。詳細には、填料を含まない紙層間に水不溶性粒子が存在する多層紙に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレー、タルク、カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタン等の填料を充填した紙の製造は、円網抄紙機、短網抄紙機では、長網抄紙機に比べ、原料濃度が非常に薄く、繊維長が長いこと、また、白水回収装置を有していないこと等から困難である。仮に、製造した場合においても、円網抄紙機、短網抄紙機では、填料の留まりが悪く、不経済であるという問題がある。
そのため、填料を充填した紙は、一般的に長網抄紙機で製造されるが、生産設備が大規模である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、填料等の水不溶性粒子を有する多層紙、及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１．パルプおよび水を含み、填料を含まない紙料を抄紙して第一の湿潤紙層を形成する抄紙工程、
前記第一の湿潤紙層の上に、水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する噴霧工程、
前記第一の湿潤紙層の前記水分散液が噴霧された面の上に、填料を含まない第二の湿潤紙層を形成する積層工程、
を少なくとも有することを特徴とする多層紙の製造方法。
２．前記第一の湿潤紙層、及び前記第二の湿潤紙層の絶乾坪量が、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする１．に記載の多層紙の製造方法。
３．前記抄紙工程が、円網抄紙機、または短網抄紙機を用いることを特徴とする１．または２．に記載の多層紙の製造方法。
４．填料を含まない第一の紙層と、
前記第一の紙層と隣接する填料を含まない第二の紙層と、
前記第一の紙層と前記第二の紙層との層間に存在する水不溶性粒子と、
を有することを特徴とする多層紙。
５．前記第一の紙層、及び前記第二の紙層の坪量が、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることを特徴とする４．に記載の多層紙。
６．前記水不溶性粒子が、アルミナ粒子であることを特徴とする４．または５．に記載の多層紙。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の多層紙は、填料を含まない紙層間に、填料等の水不溶性粒子が存在しており、填料等の水不溶性粒子が紙層中に充填されている構造を有する一般的な紙と同等の性能を有する。本発明の多層紙は、水不溶性粒子として填料を用いることにより、薄く、軽く、裏写りがしないため、約款、説明書、辞書等の印刷用紙として好適に用いることができる。また、水不溶性粒子として機能性粒子を用いることにより、様々な機能を有する高機能紙とすることもできる。
【０００６】
本発明の多層紙の製造方法は、填料を含まない紙料を用いて抄紙するため、生産性に優れ、廃液の処理も容易である。また、円網抄紙機、または短網抄紙機で抄紙することにより、生産設備の小型化、抄速の高速化が可能であり、さらなる生産性の向上が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例において多層紙の製造に用いた抄紙機の構成概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明は、填料を含まない第一の紙層と、第一の紙層と隣接する填料を含まない第二の紙層と、第一の紙層と第二の紙層との層間に存在する水不溶性粒子と、を有する多層紙に関する。
【０００９】
以下、本発明の多層紙を、製造方法に沿って説明する。
本発明の多層紙の製造方法は、パルプおよび水を含み、填料を含まない紙料を抄紙して第一の湿潤紙層を形成する抄紙工程、前記第一の湿潤紙層の上に、水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する噴霧工程、前記第一の湿潤紙層の前記水分散液が噴霧された面の上に、填料を含まない第二の湿潤紙層を形成する積層工程、を少なくとも有する。
【００１０】
「抄紙工程」
抄紙工程では紙料を抄紙して第一の湿潤紙層を形成する。
・紙料
紙料とはパルプを含む水懸濁液である。本発明は、第一の湿潤紙層を、パルプおよび水を含み、填料を含まない紙料から形成する。
【００１１】
第一の湿潤紙層を形成する紙料に含まれるパルプは特に制限されず、針葉樹パルプ（ＮＰ）や広葉樹パルプ（ＬＰ）などの木材パルプ、リンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、ワラなどの非木材パルプ、レーヨン、アセテートなどの半合成繊維、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルなどの合成繊維などを使用することができる。具体的には、砕木パルプ（ＧＰ）、リファイナー砕木パルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ(ＣＴＭＰ)、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）などの機械パルプ（ＭＰ）、脱墨パルプ（ＤＩＰ、古紙パルプとも呼ばれる）、クラフトパルプ（ＫＰ）など抄紙原料として一般的に使用されているものを好適に使用することができる。また、これらの１種類または２種類以上を配合して使用することができる。
【００１２】
第一の湿潤紙層を形成する紙料は、填料を含まないことを特徴とする。填料とは、紙に不透明性、白色度等を付与するために配合される粉末状の添加剤であり、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、ホワイトカーボン（シリカ）が一般的に用いられる。ここで、本明細書において、填料を含まないとは、紙料の固形分１００重量部に対して、填料が０．１重量部以下であることを意味する。
なお、第一の湿潤紙層を形成する紙料は、硫酸バンド、ＡＫＤ、ＡＳＡなどのサイズ剤、各種澱粉類、乾燥紙力剤、湿潤紙力剤、凝結剤、およびｐＨ調整剤等の従来使用されている添加剤を含むことができる。
【００１３】
・第一の湿潤紙層
第一の湿潤紙層は、上記紙料から形成され、填料を含まない。第一の湿潤紙層の絶乾坪量は、特に制限されないが、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。填料を含まない紙料を用いることにより、絶乾坪量が５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下の薄紙であっても、円網抄紙機、または短網抄紙機を用いて高い生産性で製造することができる。絶乾坪量は、５ｇ／ｍ２以上３０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、７ｇ／ｍ２以上１５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００１４】
「噴霧工程」
噴霧工程では、上記抄紙工程で得た第一の湿潤紙層の上に、水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する。
水分散液は、湿潤紙層の上に、均一に噴霧することもでき、または、所定の分布を有するように噴霧することもできる。
【００１５】
・水不溶性粒子
水不溶性粒子は、その水分散液を液滴として噴霧することができるものであれば特に制限されず、例えば、上記した填料の他に、酸化アルミニウム、カオリン、クレー、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイト等の無機顔料、プラスチックピグメント等の有機顔料、有機・無機複合顔料等を用いることができる。また、これらの中から２種類以上の水不溶性粒子を、同時に、または別々に噴霧することもできる。
水不溶性粒子の平均粒子径は、製造される多層紙の厚さよりも小さく、かつ、噴霧する液滴よりも小さいものであればよく、例えば、ふるい分け試験方法（ＪＩＳ  Ｚ  ８８１５）で測定した平均粒子径が、０．５μｍ以上５５．０μｍ以下のものを使用することができる。
【００１６】
水分散液には、水不溶性粒子以外に、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体、ポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、およびアクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤；カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類；酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉等のエーテル化澱粉、デキストリン等の澱粉類；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、完全ケン化ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコール、カルボキシ変性ポリビニルアルコール、カチオン変性ポリビニルアルコール等の層間結着剤、各種水不溶性粒子の分散剤、セルロースナノファイバー（ＣＮＦ）等を含ませることができる。層間結着剤やセルロースナノファイバーを含む水分散液を噴霧することにより、層間接着強度に優れた多層紙を製造することができる。また、水分散液に分散剤を含ませることにより、水不溶性粒子の分散性を高めることができる。
また、噴霧後乾燥し再結晶化する噴霧可能な水溶性物質は、水不溶性粒子と同等に取り扱うことができる。
【００１７】
円網抄紙機、または短網抄紙機により第一の湿潤紙層を形成する場合、水分散液を噴霧する箇所は、第一の湿潤紙層が形成された直後のワイヤー上、または、形成した第一の湿潤紙層を転移したフェルト上が好ましい。
水分散液を噴霧する方法は特に制限されず、市販されている噴霧装置を用いることができる。噴霧装置の一つのノズルによる噴霧幅には限界があるため、一つのノズルより広い噴霧幅を必要とする場合は、幅方向に複数個のノズルを配列すればよい。また、水不溶性粒子の均一な分布が求められる場合には、ノズルを二列以上に配置することにより、水分散液を均一に噴霧することができる。ここで、噴霧した液滴が第一の湿潤紙層に衝突する勢いが強すぎると、液滴が衝突した箇所に穴が空いたり、パルプの絡み合いが解けたりしてしまう。そのため、噴霧装置は、噴射口から噴出した液滴を衝突させ、液滴の勢いを弱くする受液面を有するノズルを使用することが好ましい。受液面を有するノズルとしては、例えば、株式会社いけうち製「広角山形分布ノズル（ＹＹＰ）」、「広角均等分布ノズル（ＬＹＹＰ）」、株式会社共立合金製作所製「サイドスプレーノズル（ＫＳＹ）」、新倉工業株式会社製「超広角フラット撒水型  ＦＮ  ＴＹＰＥ」等が挙げられる。
【００１８】
水分散液を噴霧する際の第一の湿潤紙層の固形分濃度は６０質量％以下であることが好ましい。第一の湿潤紙層の固形分濃度が６０質量％以下であれば、水分散液の噴霧後に水分量が増えても、パルプが再分散せず、第一の湿潤紙層の形状を維持することができる。第一の湿潤紙層の固形分濃度は、３０質量％以下がより好ましく、２５質量％以下がさらに好ましい。
【００１９】
「積層工程」
積層工程では、第一の湿潤紙層の、噴霧工程において水分散液が噴霧された面上に、填料を含まない第二の湿潤紙層を形成する。
第二の湿潤紙層を形成する紙料は、填料を含まず、具体的には、上記抄紙工程に記載した紙料を使用することができる。また、第二の湿潤紙層を形成する紙料は、第一の湿潤紙層を形成する紙料と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
【００２０】
第一の湿潤紙層上に第二の湿潤紙層を形成する方法は、上記抄紙工程と同様にして形成した第二の湿潤紙層を第一の湿潤紙層と貼り合わせる抄合方法、または、第一の湿潤紙層の面上に第二の湿潤紙層を形成する紙料を供給する多層抄方法が挙げられるが、第一の湿潤紙層と第二の湿潤紙層とがある程度脱水された状態で貼り合せられる抄合方法が、層間の乱れが少ない多層紙を製造することができるため好ましい。
【００２１】
第二の湿潤紙層の絶乾坪量は、特に制限されないが、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。填料を含まない紙料を用いることにより、絶乾坪量が５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下の薄紙であっても、円網抄紙機、または短網抄紙機を用いて高い生産性で製造することができる。絶乾坪量は、５ｇ／ｍ２以上３０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、７ｇ／ｍ２以上１５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。
【００２２】
「他の工程」
本発明の製造方法は、上記した抄紙工程、噴霧工程、積層工程を少なくとも有していればよく、他の工程を有することもできる。例えば、積層工程の前に、第二の湿潤紙層上に水不溶性粒子を含む水分散液を噴霧する第二の噴霧工程を有することができる。また、積層工程の後に得られた多層体の最外面に、さらに積層工程を繰り返すことにより、所望の層数を有する多層紙を製造できる。この際、追加の積層工程の前に噴霧工程を行うことにより、複数の異なる層間に水不溶性粒子を存在させることができる。具体的には、円網＋短網＋円網または円網＋円網＋円網で抄紙、積層した３層のそれぞれの層間に水不溶性粒子を存在させることができる。この際、各層間のそれぞれに異なる水不溶性粒子を存在させることもできる。
２層以上の湿潤紙層が積層された多層体は、プレス工程、乾燥工程、カレンダー工程等の公知の工程を経て、多層紙となる。
【００２３】
「多層紙」
上記製造方法により、填料を含まない第一の紙層と、この第一の紙層と隣接する填料を含まない第二の紙層と、第一の紙層と第二の紙層との層間に存在する水不溶性粒子とを有する多層紙を製造することができる。
本発明の多層紙は、第一の紙層と第二の紙層とが填料を含まないため、第一の紙層及び第二の紙層の坪量を、５ｇ／ｍ２以上５０ｇ／ｍ２以下とすることができる。第一の紙層及び第二の紙層の坪量は、５ｇ／ｍ２以上３０ｇ／ｍ２以下であることがより好ましく、７ｇ／ｍ２以上１５ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。そして、本発明の多層紙は、第一の紙層と第二の紙層との層間に水不溶性粒子を有している。そのため、従来製造することが困難であった填料等の水不溶性粒子を０．５ｇ／ｍ２（２．５重量％）以上有し、坪量が１０ｇ／ｍ２以上１００ｇ／ｍ２以下である多層紙とすることができる。
【００２４】
本発明の多層紙は、水不溶性粒子を含む薄い紙が用いられる用途に好適に使用することができる。例えば、水不溶性粒子として填料を用いた本発明の多層紙は、非常に薄く軽い紙でありながら、印刷時に裏写りがしないため、印刷用紙として用いることができる。また、水不溶性粒子としてアルミナ粒子を用いることによりオーバーレイ紙、水不溶性粒子としてゼオライト等の多孔質粒子を用いることにより医療、化学分野等におけるフィルターとして用いることができる。さらに、本発明の多層紙は、水不溶性粒子として、金属触媒、導電性粒子等の機能性粒子を使用することにより、触媒ペーパー、導電性紙等の高機能紙とすることもできる。
また、本発明の多層紙に、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸・積層した積層体は、化粧板の表層に用いることができる。この際、水不溶性粒子としてアルミナ粒子を用いることにより、耐スクラッチ性を向上させることができる。
【実施例】
【００２５】
・紙料
ビーターを用いて、ＣＳＦを５８５ｍｌまで叩解した針葉樹クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）に、湿潤紙力剤（星光ＰＭＣ株式会社製、商品名：ＷＳ４０２４）を全パルプ重量（絶乾）に対して、０．５％（固形分）を添加して、紙料を調整した。
．水分散液
水不溶性粒子としてアルミナ粒子（日本軽金属株式会社製、商品名：Ａ１１、平均粒子径５５．０μｍ）を用い、６．０質量％（絶乾）の水分散液を調製した。
【００２６】
「多層紙の製造」
図１に示す抄紙機を用いて、抄速５０ｍ／ｍｉｎ、抄幅５００ｍｍで多層紙を製造した。製造工程の詳細は下記に示す。なお、図１に示す抄紙機１０は、ヘッドボックス１、短網２、フェルト３、ノズル４、サクションボックス５、円網６、抄き箱７を有する。
【００２７】
抄紙工程：上記紙料から、短網抄紙機を用いて絶乾坪量が１０〜１２ｇ／ｍ２の第一の湿潤紙層を抄紙した。
噴霧工程：第一の湿潤紙層を短網２からフェルト３に転移させた後、受液面を有するノズル４（株式会社いけうち製、ＹＹＰ１０）を用いて、第一の湿潤紙層上に上記水分散液を噴霧量８００ｍｌ／ｍｉｎで噴霧した。なお、ノズルは抄幅５００ｍｍに入る様に位置を調整した。
積層工程：上記紙料から、円網抄紙機を用いて絶乾坪量が１０〜１２ｇ／ｍ２の第二の湿潤紙層を抄紙した。上記噴霧工程において、第一の湿潤紙層の水分散液が噴霧された面の上に、第二の湿潤紙層を抄き合わせた。
その後、乾燥し、リールにて巻き取り、多層紙を製造した。
【００２８】
得られた多層紙の各種物性を下記表１に示す。なお、坪量、厚さ、密度、引張強さ、伸び、湿潤引張強さ、湿潤伸び、不透明度、灰分は、表中のＪＩＳに準拠して測定した。
【００２９】
【表１】
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【符号の説明】
【００３０】
１０  抄紙機
１    ヘッドボックス
２    短網
３    フェルト
４    ノズル
５    サクションボックス
６    円網
７    抄き箱
【図１】
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