(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄葉紙とオブラートとを交互に重ね合わせた全体として少なくとも２枚以上である積層物が、１２０〜２００℃の温度条件および２０ＭＰａ〜１００ＭＰａの圧力条件の下で５〜３０分以上保持する高温高圧処理により、オブラートの全部または一部が溶融した状態で相互に剥離不能に一体化されていて、それにより、引っ張り強度が高温高圧処理前よりも向上していることを特徴とする紙製シート状基材。
【請求項２】
重ね合わせる薄葉紙が市販のトイレットペーパーおよび／またはティッシュペーパーであることを特徴とする請求項１記載の紙製シート状基材。
【請求項３】
薄葉紙とオブラートとを交互に重ね合わせて全体として少なくとも２枚以上とした積層物に対して、１２０〜２００℃の温度条件および２０ＭＰａ〜１００ＭＰａの圧力条件の下で５〜３０分以上保持する高温高圧処理を行うことを特徴とする紙製シート状基材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は種々の目的で使用されるシート状基材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ある程度の剛性と引っ張り強さを備えた薄手のシート材料は、種々の分野においてシート状基材として用いられている。例えば、ガラス布のようなシート材料は、プリント配線板用の基材として用いられている。従来のその種のシート状基材は樹脂を含浸させたものが多く、多くのメリットを有する反面、廃棄するときの環境に与える影響が問題となっている。植物繊維を主たる原料とする紙類は、どのような態様で廃棄するとしても、環境に与える負荷はきわめて小さい。しかし、薄手の紙は腰が弱く、また、裂けやすいことから、プリント配線板のような用途でのシート状基材としてそのまま用いることは難しい。厚手の紙類（板紙）はシート状基材としての機能をある程度は果たし得るが、積層すると空間占有率が大きくなり好ましくない場合が多い。ベースとしての紙に樹脂を含浸させることにより、薄手でかつ所要の強度を持つシート状基材が得られ、プリント配線板用の積層基材などとして使用されている。しかし、含浸させた樹脂は、シート状基材の廃棄処理時に環境に悪影響を与える恐れがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、現在の上記のような技術環境を背景になされたものであり、廃棄時に環境に与える影響をまったく配慮することのない、新規なシート状基材を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の目的に合致したシート状基材を得るべく多くの研究と実験を行うことにより、市販されている紙とオブラートとを交互に重ね合わせ、それを単に高温高圧下でプレスすることにより、その引っ張り強さがプレス前のものよりも大きく向上し、剛性も改善され、さらに、透明度も向上するという、驚くべき事実を知見した。その理由は必ずしも明らかではないが、高温高圧下でのプレスにより、重ね合わせた紙の表面相互間において植物繊維同士が互いに絡み合った状態となり凝集力が増大し、さらに、そこに溶融して薄葉紙に含浸したオブラートの主原料であるデンプン成分が再度固化するときの結合力が加わり、結果として、積層物の機械的強度が著しく向上したものと考えられる。また、薄葉紙内の空隙がプレスにより減少して光の乱反射が減少することに加えて、溶融したオブラートのデンプン成分が空隙内に充填されることによって、さらに光の乱反射が減少することにより、非常に高い透明性が得られるものと考えられる。
【０００５】
本発明は上記の知見に基づいており、本発明による紙製シート状基材は、基本的に、２枚以上の交互に重ね合わせた薄葉紙とオブラートとが高温高圧処理によりオブラートの全部または一部が溶融した状態で相互に剥離不能に一体化されていることを特徴とする。また、本発明による上記紙製シート状基材の製造方法は、２枚以上の薄葉紙とオブラートとを交互に重ね合わせた状態で高温高圧処理することを特徴とする。
【０００６】
本発明において「薄葉紙」とは、植物繊維を原材料として作られた既存のシート状の紙、すなわち、従来知られた手法により作られた薄手の紙として商取引の対象となっている紙、をすべて含むものとして用いており、不織布状のものも含まれる。具体的には、新聞用紙、印刷・情報用紙、包装用紙、衛生用紙、その他雑種紙、などがあげられる。衛生用紙にはテッシュペーパー、ちり紙、トイレットペーパー、タオル用紙などと称されるものが含まれる。その他雑種紙には書道用紙やその他の家庭用雑種紙が含まれる。これらの紙は、いわゆる「板紙」とは区別される。
【０００７】
本発明において「オブラート」とは、主成分としてのデンプンと必要な場合には少量のゼラチン質とを混ぜ合わせて作った厚さ１０〜４０μｍ程度の薄いシート状のものをいう。市販されているのをそのまま用いることができる。
【０００８】
本発明において、上記のような市販されている薄葉紙とオブラートとをそのままで、すなわち加湿などを行うことなしに、少なくとも２枚以上を交互に重ね合わせた状態とし、加熱と加圧を行う。重ね合わせる薄葉紙はすべてが同種の薄葉紙であってもよく、異種の薄葉紙を含んでいてもよい。また、重ね合わせるオブラートも、厚さやデンプン含有量がすべて同じものであってもよく、異なるものを含んでいてもよい。
【０００９】
薄葉紙とオブラートとを交互に重ね合わせた積層物の加熱と加圧処理、すなわち、高温高圧処理には、通常知られたホットプレス（なお、金型の使用有無は問わない）をそのまま用いることができる。その際に、薄葉紙とオブラートとの一体化の確実化を図るため、好ましくは、各薄葉紙を挟むように、その表裏面にオブラートが配される。すなわち、オブラートのデンプン成分は、熱により流動するものの、紙の種類によっては、何枚も重ねた薄葉紙の間を浸透してゆく程度の流動性は発揮され難い。そのため、オブラートと薄葉紙は交互に積層する必要がある。また、積層物の表裏面にオブラートを配することで、成形された基材表面の平滑性の向上と、外観性や以後の加工適性が大きく改善される。また、この基材表面の平滑性は、基材内部の均質性とも関係しており、所望の紙製シート状基材は、視覚的にも、基材の透明度が高くなる。
【００１０】
積層物の表裏面にオブラートを配した場合、オブラートとプレス板表面へのオブラート付着が問題となり、成形された紙製シート状基材の取り出しが困難になることが起こり得る。そこで、処理後の紙製シート状基材のホットプレスからの取り出しをスムースに行うために（すなわち、紙製シート状基材の離型性を確保するために）、積層物とプレス板表面との間には耐熱性の樹脂シートを配することが望まれる。樹脂シートとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）系樹脂、フッ素系樹脂などのフィルムあるいはシートを用いることができる。厚みは、０．３ｍｍ程度のもので十分である。また、この樹脂シートを使用したことにより、プレス板表面における荷重ムラが顕著に改善され、基材の均質化が実現される。
【００１１】
重ね合わせる薄葉紙の種類によっては、繊維が配向性を備えているものがある。そのような場合には、繊維方向が交互に交叉するようにして、各薄葉紙を重ね合わせていくことが好ましい。本発明者の実験では、それにより、製造された紙製シート状基材の機械的強度（引っ張り強さ、曲げ強さなど）の偏向性をなくして、平均化を図ることができた。この理由は、各部分における植物繊維間の結束点が多くなり、扁平な積層状態をとるものの、そこには三次元網目構造に近い構造が形成されることとなることとなり、基材の均質化が実現されたものと推測される。なお、積層するオブラートについては方向性がないので、ここでは、オブラートを介して積層される個々の薄葉紙の方向性のみを考慮すればよい。
【００１２】
前記積層物の高温高圧処理条件は、積層したオブラートの全部または一部が溶融して薄葉紙に含浸しうること、および、結果として重ね合わした薄葉紙が剥離不能に一体化することを条件に任意である。本発明者の実験では、処理温度としては、１２０℃〜２００℃、特に、１４０℃〜１５０℃が好ましいことがわかった。オブラートの溶融は簡単に行われるものの、１２０℃以下では、薄葉紙側の可塑化が不十分であり、両者の融合に支障を来す。また、２００℃以上では、基材の劣化を招いてしまう。１２０℃〜２００℃の温度範囲においては、溶融したオブラートのデンプン成分がプレス下で可塑化状態にある薄葉紙の小さな空隙に十分に浸透することが可能である。
【００１３】
また、処理圧力は、２０ＭＰａ〜１００ＭＰａの圧力範囲が好ましく、２０ＭＰａ以下の圧力では、処理時間が長くなること、積層一体化が困難であることから、また、１００ＭＰａ以上の高圧にした場合には、溶融したオブラートのデンプン成分が、プレス板表面から流出してしまい、可塑化状態にある薄葉紙の小さな空隙に押し込むことができなくなってしまうおそれがある。
【００１４】
さらに、高温高圧処理に要する時間は、温度と圧力に依存し、低温低圧下では長時間を必要とし、高温高圧下では、比較して、より短時間で所要の物性値を備えた紙製シート状基材を調整することができた。実際の処理に当たっては、サンプル品をいくつか調整して、所望の機械的強さを備えた製品が得られるように、処理時間を設定することが望まれる。
【００１５】
本発明者の実験では、加圧処理を２段階で行うことは有効であった。すなわち、第一段階では徐々に例えば２０ＭＰａ程度まで昇圧し、第二段階で急速に１００ＭＰａ程度にまで昇圧するとともに、その状態を５〜４０分程度維持する手法をとることにより、短い処理時間でもって、全体に均質な機械的強さを備えた製品が得られることが確認された。
【００１６】
高温高圧処理が終了した後、冷却（自然冷却でもよく、強制冷却でもよい）と解圧を行い製品を取り出す。取り出された製品（紙製シート状基材）は、その引っ張り強さが、ホットプレスに入れる前の薄葉紙の積層物が有しているそれと比較して顕著に向上しており、また、曲げ強さ（例えば、一方の辺を持って水平方向に向けたときの曲がり難さ）も向上している。さらに、透明度も高くなっている。機械的な強さがどの程度向上するか、あるいは、透明度がどの程度高くなるかは、用いる薄葉紙の種類および積層する薄葉紙やオブラートの枚数などによって異なる。本発明者の実験では、トイレットペーパーやティッシュペーパーのような植物繊維がある程度捌かれた状態の紙類は、改善率（向上率）が大きく、トレーシングペーパーのような高度に叩解処理を行った紙類は、改善率（向上率）が小さかった。従って、本発明を市販のトイレットペーパーやティッシュペーパーのような植物繊維がある程度捌かれた状態の紙類に適用することはきわめて効果的となる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。
［実施例１］
基材として７種の薄葉紙（市販されている、ティッシュパーパー、トイレットペーパー、印刷用紙、セメント袋、新聞紙、書道用紙、およびトレーシングペーパー）と、市販のオブラート（滝川オブラート（株）製）とを用い、各基材薄葉紙について、その４枚と、市販のオブラート５枚とを、最下位と最上位にオブラートがくるようにして交互に重ね合わせた積層物を調整した。その際に、繊維の配向度が高い基材薄葉紙については繊維方向が交互に交叉するようにして重ね合わせた。
【００１８】
それぞれの積層物を、従来知られたホットプレスを用いて高温高圧処理に付した。処理には、図１ａに示すように、下側プレス板１１にＰＥＴシート１２を敷き、その上に積層物１３を置き、さらにその上をＰＥＴシート１２で覆った状態として、図１ｂに示すように、上側プレス板１４を下降させて全体を圧着した。並行してプレス板１１、１４を常温から１５０℃まで昇温した。圧着は、最初の１分については、常圧から２０ＭＰａまで徐々に昇圧させ、続く１分で、２０ＭＰａから１００ＭＰａまで急速に昇圧させた。引き続き、１００ＭＰａ，１５０℃の状態で２０分放置した後、プレス板を水冷で常温に戻し、プレス板を開き解圧した。解圧後、シート状態となった紙製基材を取り出し、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３に準じた試験方法により引っ張り強さを測定した。引っ張り試験には、長さ５０ｍｍ，幅１０ｍｍのサンプルを用意し、スパン０．１ｍｍをおいて上下のつかみ具で挟持して、試験速度１０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、破断時の荷重（ＭＰａ）を測定した。その結果を表１および図２に「オブラート５枚を交互積層」として示す。
【００１９】
［比較例１］
実施例１と同じ、７種の薄葉紙について、その４枚のみを重ね合わせた積層物を調整した。その際に、繊維の配向度が高い基材薄葉紙については繊維方向が交互に交叉するようにして重ね合わせた。その積層物について、実施例１と同様にして引っ張り強さを測定した。その結果を表１および図２に「素材のみ−プレス無し−」として示す。
【００２０】
［比較例２］
実施例１と同じ、７種の薄葉紙について、その４枚のみを重ね合わせた積層物を調整した。その際に、繊維の配向度が高い基材薄葉紙については繊維方向が交互に交叉するようにして重ね合わせた。その積層物に対して実施例１と同じ高温高圧処理を施した。処理後に得られた紙製シート状基材について、実施例１と同様にして引っ張り強さを測定した。その結果を表１および図２に「素材のみ−プレス有り−」として示す。
【００２１】
【表１】
0003816797.tif 000002
【００２２】
［考察］
表１および図２に示されるように、７種のすべての試験体において、その引っ張り強さは、比較例１＜比較例２＜実施例１の順で大きくなっており、本発明による紙製シート状基材では物性値が大きく改善されていることがわかる。特に、トイレットペーパーとティッシュペーパーはその改善率が大きい。このことは、本発明により製造される紙製シート状基材は、基本的に紙を用いながら、樹脂による補強を行わずに、種々の目的（例えば、プリント配線板用）の基材として効果的に用いうることを示している。
【００２３】
［実施例２］
基材薄葉紙としてティッシュペーパーを用いた紙製シート状基材について、そのティッシュペーパーおよびオブラートの積層枚数を増やしたものについて、実施例１と同じように高温高圧処理を施し、処理後に得られた各紙製シート状基材について、実施例１と同じ引っ張り強さを測定した。その結果を表２および図３に示す。
【００２４】
［比較例３］
実施例２でのティッシュペーパーの積層枚数と同じ枚数のティッシュペーパーのみの積層物を用意し、それについて、実施例２と同じようにして高温高圧処理を施し、処理後に得られた紙製シート状基材について、実施例１と同様に引っ張り強さを測定した。その結果を表２および図３に示す。
【００２５】
［比較例４］
実施例２でのオブラートの積層枚数と同じ枚数のオブラートのみの積層物を用意し、それについて、実施例２と同じようにして高温高圧処理を施し、処理後に得られたシート状基材について、実施例１と同様に引っ張り強さを測定した。その結果を表２および図３に示す。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
［考察］
ここでは、薄葉紙およびオブラートの積層枚数が多くなれば、それに比例して引っ張り強度が増大すること、また、いずれの場合も、薄葉紙単独、オブラート単独のものよりも引っ張り強度が増大すること、が示されており、ここから、本発明により得られる紙製シート状基材は、基本的に紙を用いながら、求められる強度に応じて種々に対応が可能であることが示される。
【００２８】
［実施例３］
コピー用普通紙に、黒を背景として、その中に白丸、その白丸の中に黒の星形を形成した評価基準画像コピーを４個作成した。図４に示すように、各評価基準画像コピーに対して、その上に、単にティッシュペーパー４枚のみを積層したもの（図４の１）、ティッシュペーパー４枚を積層したものを実施例１と同じようにして高温高圧処理を施したもの（図４の２）、ティッシュペーパー４枚とオブラート５枚とを実施例１と同じ条件で積層しかつ高温高圧処理を施したもの（図４の３）（本発明によるもの）、および、オブラート５枚のみを積層したものを実施例１と同じようにして高温高圧処理を施したもの（図４の４）、の４種のシート状基材を載せた。それをスキャナーで走査して、その状態のデータを取り込みプリンター出力した。それが図４に示される。図４から明らかなように、本発明にかかる紙製シート状基材（番号３のもの）は、オブラート単独のもの（番号４のもの）に極めて近い透明度（星形の視認性）が得られていることがわかる。
【００２９】
さらに、図４の１〜４の各状態について、色彩色差計（ミノルタ（株）製ＣＲ−３００）を使用して、背景色の黒を基準に、各状態について色差を測定した。その結果を表３に示す。なお、色差△Ｅは、計測されたＬ、ａ、ｂの各測定値から、次式により算出される。ここで、Ｌ、Ｌ’、ａ，ａ’、ｂ，ｂ’は、色の表示に用いられるＬ*ａ*ｂ*表色系の値である。Ｌ*は明度指数であり、ａ*およびｂ*はクロマティック指数である。そして、上記Ｌ、ａ、ｂは基準とした背景色のＬ*、ａ*、ｂ*であり、Ｌ’、ａ’、ｂ’は番号１〜４の各Ｌ*、ａ*、ｂ*である。
【００３０】
【数１】
△Ｅ：√｛（Ｌ−Ｌ’）2＋（ａ−ａ’）2＋（ｂ−ｂ’）2｝
【００３１】
【表３】
0003816797.tif 000004
ここからも、本発明にかかる紙製シート状基材（番号３のもの）は、高い透明度が得られていることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
上記のように、本発明によれば、廃棄時に環境に与える影響をまったく配慮することのない、強くかつ透明度も高い新規な紙製シート状基材が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】薄葉紙とオブラートの積層物に対する高温高圧処理を説明するための図。
【図２】引っ張り強度に及ぼす紙の種類の影響を棒グラフで示す図。
【図３】引っ張り強度に及ぼすティッシュペーパーおよびオブラートの積層枚数の影響を棒グラフで示す図。
【図４】材料および製法の違いによる透明性の違いを示す図。
【符号の説明】
１１…下側プレス板、１４…上側プレス板、１２…ＰＥＴシート、１３…薄葉紙とオブラートの積層物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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