JP2009287152A - 凹凸模様を有する嵩高紙及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】嵩高紙の凹凸部を自由に設計することのできる製造方法を提供すること。
【解決手段】繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する嵩高紙を製造する。
【選択図】図３
【解決手段】繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する嵩高紙を製造する。
【選択図】図３
Description
本発明は、凹凸模様を有する嵩高紙及びその製造方法に関する。
特許文献１〜３には、熱膨張性粒子を均一に混合した紙料を抄き上げて得た湿式混抄シートを、乾燥工程において乾燥と同時に膨張させて、密度が０．１〜０．３ｇ／ｃｍ3の凹凸模様のない均一な嵩高紙を得る方法が開示されている。特許文献４は、熱膨張性粒子を加熱膨張させて凹凸模様を有する紙の製造方法を関示している。具体的には、特許文献４は、パルプに前記熱膨張性粒子を定着させたあと凝集させてフロックを形成させ、このフロックを熱膨張性粒子を添加していない紙料中に分散して抄き上げ、得られたシートを加熱して熱膨張性粒子を膨張させることで、フロックの存在部分が膨張嵩高となった凹凸模様を有する模様紙を形成することを開示している。
特許文献１〜３に開示された方法では、加熱膨張処理は乾燥と同時でありシート全体が均一に加熱されるため、シート全体にわたって熱膨張性粒子の膨張が均一であり、シートに凹凸模様を生じさせることができない。また、特許文献４に開示されている方法では、フロックの存在部分が嵩高となるが、このフロックの存在位置を自由に操作することは困難であるため、凹凸模様の配置を白由に設計することができない。
本発明の方法は、繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する嵩高紙を製造する方法である。
本発明の好ましい態様においては、製紙原料が、３０〜１００質量％の天然パルプと０〜７０質量％の他の繊維とからなる繊維原料１００質量部あたり、膨張前の平均粒径が５〜３０μｍであって、加熱により体積が２０〜１２５倍に膨張する熱膨張性粒子１〜４０質量部を含んで成ることを特徴とする。また、低密度領域の密度が０．０１ｇ／ｃｍ3以上、０．１ｇ／ｃｍ3未満であり、高密度領域の密度が０．１ｇ／ｃｍ3以上、０．３ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする。また、湿式混抄シートを支持体上に載せ、湿式混抄シートの上面側から熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射しながら、下面側において湿熱空気又は水蒸気を吸引して、湿熱空気又は水蒸気を湿式混抄シートに通過させることによって、熱膨張性粒子を膨張させることを特徴とする。また、噴射穴を湿式混抄シートの幅方向に所定間隔で配置した噴射用ノズルを用いて湿熱空気又は水蒸気を噴射することを特徴とする。また、湿式混抄シートの上面に所定パターンの開口部を有する開口スクリーンを重ね、該スクリーンの上面側から湿熱空気又は水蒸気を噴射することを特徴とする。また、低密度領域及び高密度領域がそれぞれ機械流れ方向に連続するライン状になっており、それらが湿式混抄シートの幅方向に交互に配置されることで機械流れ方向に延びる畝溝形状となっていることを特徴とする。また、高密度領域内に低密度領域が点在するように配置されていることを特徴とする。
本発明の凹凸模様を有する嵩高紙は、３０〜１００質量％の天然パルプと０〜７０質量％の他の繊維とからなる繊維原料１００質量部、及び膨張前の平均粒径が５〜３０μｍであって、加熱により体積が２０〜１２５倍に膨張する熱膨張性粒子１〜４０質量部を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより得られ、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する。
本発明の方法は、繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させるという方法であるため、凹凸模様を白由に設計することができる。本発明の方法によって得られる嵩高紙の目付は均一であり、凹凸部分での密度が異なるため、凹になった高密度部分では液拡散力が高く、凸になった低密度部分では保液量が大きく且つ液移行性が大きいという特性を有する。すなわち、本発明の嵩高紙は、凸部分では瞬間的に多量の液を吸収保持し、その後凹部分の吸液拡散によって凸部分の保持液が凹部分へ移行して、凸部分の液量が減じて吸液力が回復するという挙動を示す。ここで、従来は、保液量が大きいが拡散性で劣るエアレイドパルプ不織布などの低密度シート（例えば、密度が０．０３ｇ／ｃｍ3前後の低密度シート）が、その嵩高特性と保液特性から吸収性物品の吸収コアの材料としてよく利用されており、液拡散に優れるが保液量で劣る高密度シート（例えば、密度が０．３ｇ／ｃｍ3前後の高密度シート）が、高い液拡散性から吸収物品の吸収コアの拡散シートとしてよく使われていた。本発明の嵩高紙は、低密度シートと高密度シートの相矛盾する特性を兼ね備えているといえる。従来の低密度シートと高密度シートとを貼り合せ一体化することによっても、上記の相矛盾する特性を満足するシートを得ることはできるが、本発明の方法の方がより簡単で且つ安価にそれを実現することができる。
本発明の嵩高紙の凸部は、熱膨張性粒子が繊維間に存在するという構造で嵩高となっているため、湿潤状態になっても嵩がヘタらないだけでなく、加圧に対する反発弾性も有する。従って、紙おむつや生理処理用品等の吸収性物品の吸収コアに用いれば、よじれが少ない製品を実現することができる。
本発明を、以下、図面を用いて説明するが、本発明は図面に示されたものに限定されるものではない。
図１は、本発明の凹凸模様を有する嵩高紙１の１つの実施態様の平面図であり、図２はそのＸ−Ｘ’断面図である。本発明の凹凸模様を有する嵩高紙１は、高密度領域２と低密度領域３から構成されている。
図１は、本発明の凹凸模様を有する嵩高紙１の１つの実施態様の平面図であり、図２はそのＸ−Ｘ’断面図である。本発明の凹凸模様を有する嵩高紙１は、高密度領域２と低密度領域３から構成されている。
図３は、本発明の製造方法で用いる抄紙機４の簡略図である。該抄紙機４は、抄紙パート５、湿式混抄シート６、第１搬送ベルト７、第２搬送ベルト８、サクションボックス９、噴射用ノズル１０、開口スクリーン１１、ドライヤー１２及び完成品巻取りロール１３から構成されている。繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、抄紙パート５により湿式混抄シート６を抄造し、該湿式混抄シート６は、第１搬送ベルト７及び第２搬送ベルト８によって搬送され、次いで噴射用ノズル１０からの湿熱空気又は水蒸気によって湿式混抄シート６を加熱して熱膨張性粒子を膨張させ、次いでドライヤー１２によりシートを乾燥させ、完成した嵩高紙を完成品巻取りロール１３で巻取ることにより、凹凸模様を有する嵩高紙を製造する。
図４は、噴射穴１４を有するノズルプレート１５の平面図及びそれを組み込んだ噴射用ノズル１０の斜視図である。図４のノズルプレート１５を用いると、柱状噴流１６が得られる。
図５は、噴射スリット１７を有するノズルプレート１５の平面図及びそれを組み込んだ噴射用ノズル１０の斜視図である。図５のノズルプレート１５を用いると、カーテン状噴流１８が得られる。
湿式混抄シートに湿熱空気又は水蒸気を噴射する際に、開口スクリーンを湿式混抄シートの上面に重ねることができる。開口スクリーンを設ける場合、得られる嵩高紙は高密度領域内に低密度領域が点在するような凹凸模様となる。図６は、平面状の開口スクリーン１９の平面図である。図７は、ドラム状の開口スクリーン２０及びドラム状の金網２１の斜視図である。ドラム状の開口スクリーン２０の内側にはドラム状の金網２１が備えられている。平面状の開口スクリーン１９及びドラム状の開口スクリーン２０としては、例えば開口内寸が５×５ｍｍ、リブ幅が２ｍｍであるものを用いることができる。
図４に示す噴射用ノズル１０を用いて柱状噴流１６により湿熱空気又は水蒸気を湿式混抄シートに噴射する場合に、噴射用ノズル１０を湿式混抄シート１の幅方向（ＣＤ方向）に往復運動させると、図８に示すような機械流れ方向（ＭＤ方向）に延びる波状ライン２２の凹凸模様ができる。図９に示すように、噴射用ノズル１０を複数段設けると、波状ライン２２が交差して亀甲模様とすることもできる。波のピッチと高さは、噴射用ノズルのＣＤ方向の往復運動数（回／分）とシートのＭＤ方向への走行速度（ｍ／分）によって決まる。複数段の噴射用ノズルを設ける場合は、複数の噴射用ノズルのそれぞれの往復運動距離と周期を変えることで様々な模様を描くことができる。
本発明で使用される繊維原料は、通常の製紙で使用されるものの何れもが使用可能であり、例えば天然パルプ、合成パルプ、有機繊維、無機繊維である。繊維原料は、例えば３０〜１００質量％の天然パルプと、０〜７０質量％の合成パルプ、有機繊維及び無機繊維からなる群から選ばれる繊維とからなる。抄紙性の観点からすると、パルプを５０質量％以上配合した方がシートの地合、強度において優れている。天然パルプ、合成パルプ、有機繊維及び無機繊維は、通常の製紙で使用されるものの何れもが使用可能である。天然パルプとしては、例えば針葉樹や広葉樹の化学パルプや機械パルプ等の木材パルプ、古紙パルプ、麻や綿等の非木材天然パルプが挙げられるが、これらに限定されない。合成パルプとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン等を原料とした合成パルプが挙げられるが、これらに限定されない。有機繊維としては、アクリル繊維、レーヨン繊維、フェノール繊維、ポリアミド繊維、ポリエチレン繊維が挙げられるが、これらに限定されない。無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、アルミナ繊維が挙げられるが、これらに限定されない。
本発明に使用する熱膨張性粒子は、マイクロカプセル内に低沸点溶剤を封入した熱膨張性マイクロカプセルである。この熱膨張性粒子は、膨張前の平均粒径が５〜３０μｍ、好ましくは８〜１４μｍであり、８０〜２００℃の比較的低温度での短時間の加熱によって、体積が２０〜１２５倍、好ましくは５０〜８０倍に膨張する粒子である。低沸点溶剤としてはイソブタン、ペンタン、石油エーテル、ヘキサン、低沸点ハロゲン化炭化水素、メチルシラン等の揮発性有機溶剤（膨張剤）を塩化ビニリデン、アクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル等の共重合体から成る熱可塑性樹脂で包み込んだものであり、熱膨張性粒子の膜ポリマーの軟化点以上に加熱されると膜ポリマーが軟化しはじめ、同時に内包されている膨張剤の蒸気圧が上昇し、膜が押し広げられてカプセルが膨張する。熱膨張性粒子は比較的低温、短時間で膨張して独立気泡を形成し、断熱性に優れた材を提供でき、また比較的扱い易いので、本用途には最適である。これら熱膨張性粒子として、マツモトマイクロスフェアーＦ−３６、同Ｆ−３０Ｄ、Ｆ−３０ＧＳ、Ｆ−２０Ｄ、Ｆ−５０Ｄ、Ｆ−８０Ｄ（松本油脂製薬（株）製）、エクスパンセルＷＵ、同ＤＵ（スウェーデン製、販売元日本フィライト（株））が知られているが、これらに限定されるわけではない。熱膨張性粒子の配合量は、パルプ繊維１００質量部に対して１〜４０質量部、好ましくは３〜２０質量部であり、１質量部以下では十分な膨張が得られず、４０質量部以上では経済性の面からあまり適当とはいえない。
パルプスラリーにはその他に、各種のアニオン性、ノニオン性、カチオン性あるいは両性の歩留まり向上剤、紙力増強剤、サイズ剤等が適宜選択して使用される。具体的には、紙力増強剤、歩留まり向上剤として、ポリアクリルアミド系のカチオン性、ノニオン性、アニオン性及び両性の樹脂、ポリエチレンイミン及びその誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリアミン、ポリアミド、ポリアミドポリアミン及びその誘導体、カチオン性及び両性澱粉、酸化澱粉、カルボキシメチル化澱粉、植物ガム、ポリビニルアルコール、尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂、親水性のポリマー粒子等の有機系化合物、及び硫酸バンド、アルミナゾル、塩基性硫酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等のアルミ化合物、更に硫酸第一鉄、塩化第一鉄あるいはコロイダルシリカ、ベントナイト等の無機系化合物等を組み合わせて使用することができる。
本発明の方法では、水中に所定の割合で配合されて得た原料スラリーを、抄紙工程のワイヤーパートでシート化した後、プレスパートで脱水する。一般的な抄紙工程においては、この脱水によって水分率は抄紙原料の６０質量％前後とされるが、本発明の場合、熱膨張性粒子を含む湿式混抄シートに湿熱空気又は水蒸気を部分的に噴射することにより、噴射された部分の熱膨張性粒子を膨張させようとする方法であるため、湿式混抄シートの水分率が低すぎると噴射されない部分への熱の回りが早くなって、その部分の粒子が膨張されやすくなり、膨張にメリハリがつかなくなる。従って、加熱膨張させる際の湿式混抄シートの水分率は高いほど望ましいが、あまり高すぎると噴射蒸気量が多く必要になり経済的ではなくなる。湿式混抄シートの水分率は、６０〜１００質量％程度が好ましいが、適不適の境界を明確にすることはできない。
次いで、脱水した湿式混抄シートを加熱膨張工程に送り、所定温度の湿熱空気又は水蒸気で前記脱水シートを加熱して熱膨張性粒子を膨張させる。この時、シートを支持体上に載せ、その上面側から前記湿熱空気又は水蒸気を吹きつけながら、支持体の下面側から吸引すると、シート全体が素早く且つムラなく加熱され、それによって加熱膨張効果が高まるため、最も効率の良い方法であるといえる。ここで、支持体としては、ネットなどの搬送ベルトが挙げられるが、これに限定されない。所定間隔の噴射穴を有する噴射用ノズルから湿熱空気又は水蒸気を直接湿式混抄シートに噴射する場合、ＭＤ方向に連続した加熱ラインと非加熱ラインが形成される。それによって膨張したラインと膨張しないラインが形成され、畝溝形状の凹凸模様を得ることができる。膨張の度合いは蒸気噴射量と温度によってある程度コントロールすることができるが、過剰に噴射すると非噴射部へも熱が回ってその部分も膨張してしまうことになる。噴射用ノズルから湿熱空気又は水蒸気を直接湿式混抄シートに噴射する場合に湿熱空気又は水蒸気の勢いが強いと、湿熱空気又は水蒸気が当たった湿式混抄シートの繊維が吹き飛ばされることがある。ここで、湿式混抄シートと噴射用ノズルの間に金網を置くと、湿熱空気又は水蒸気が柱状からスプレー状になり、繊維が飛ばされるという問題を解消することができる。金網としては、例えば９０メッシュの金網が挙げられる。
加熱部と非加熱部を設ける他の方法は、湿式混抄シート上に所定パターンで開口を設けたスクリーンを重ね、それを介して湿熱空気又は水蒸気を噴射する方法がある。この方法では、噴射する湿熱空気又は水蒸気は、前記のように間隔を置いた柱状噴流よも、シート全面への均一な噴射の方が望ましい。シート全面に均一に噴射する方法としては、噴射スリットを有する噴射用ノズルを使ってカーテン状の噴流を噴射する方法が挙げられる。柱状噴流を用いる場合には、その噴射用ノズルの噴射穴の間隔はできるだけ小さい方が望ましい。スクリーンの非開口部の下では、湿熱空気又は水蒸気が湿式混抄シートに当たらないため熱膨張性粒子が膨張せず、一方スクリーンの開口部の下では、湿熱空気又は水蒸気が湿式混抄シートに当たるため熱膨張性粒子が膨張する。この方法によれば、模様を自由に設計できると共に、前記の方法と同じように膨張度合いを調整することもできる。
次いで、加熱膨張処理をした湿式混抄シートを乾燥工程へ送り乾燥させる。乾燥方法は従来からの一般的な乾燥方法で良いが、強いプレスでシートを漬さないようにすることが肝要である。
本発明において用いられる湿熱空気又は水蒸気の温度は、熱膨張性粒子のマイクロカプセル殻壁が軟化して膨張を開始する温度以上であれば良く、使用する熱膨張性粒子によって決められる。熱膨張工程において湿式混抄シートが乾燥しないようにするためには、相対湿度１００質量％が望ましいが、必ずしも１００質量％である必要はない。湿熱空気又は水蒸気の供給方法としては、ボイラから高温蒸気を取り出して直接シートに噴射する方法が最も望ましいが、乾燥装置からの湿排気を使うことも可能である。
本発明の嵩高紙の低密度領域の密度は０．０１ｇ／ｃｍ3以上、０．１ｇ／ｃｍ3未満、好ましくは０．０１ｇ／ｃｍ3以上、０．０５ｇ／ｃｍ3以下であり、高密度領域の密度は０．１ｇ／ｃｍ3以上、０．３ｇ／ｃｍ3以下である。本発明の嵩高紙の低密度領域の密度が０．１ｇ／ｃｍ3以上になると保液性が低下し、０．０１ｇ／ｃｍ3未満であると、強度が低く、簡単に破れてしまうため、表面摩擦耐久性に問題が生ずる傾向となり実用的ではない。本発明の嵩高紙の高密度領域の密度が０．１ｇ／ｃｍ3以下であると液拡散性が良くない。従って、液拡散性の観点からすると高密度領域の密度は高い方が好ましいが、０．３ｇ／ｃｍ3以上では液拡散性は大きくならない傾向となるため、高密度領域の密度は０．３ｇ／ｃｍ3以下であることが好ましい。本発明の嵩高紙の用途としては、紙おむつや生理用ナプキンのほか切花梱包シート、荷造りクッションシート、紙ワイプス等が挙げられる。
実施例１
針葉樹晒クラフトパルプ８５質量部を水に分散させたパルプスラリーに、熱膨張性粒子として、マツモトマイクロスフィアーＦ−３６（松本油脂製薬（株）製、粒径５〜１５μｍ、膨張開始温度７５〜８５℃）１５質量部、熱膨張性粒子定着剤として、ファイレックスＲＣ−１０４（明成化学工業（株）製、カチオン変性アクリル系共重合体）０．２質量部及びファイレックスＭ（明成化学工業（株）製、アクリル系共重合体）０．２質量部を、よく撹拌しながら添加して、パルプ濃度１．０質量％の抄紙用原料とした。得られた抄紙用原料を用いて、常法に従って角型手抄きシートマシーンにより坪量５０ｇ／ｍ2の紙を抄紙し、ろ紙で挟んで脱水し、含水率９０質量％の湿式混抄シートを得た。抄き上げた湿式混抄シートを搬送ベルトヘ載置し、５ｍ／分の速度で搬送しながら、搬送ベルト下面から吸引しつつ、湿式混抄シート上面からボイラで得た水蒸気（ノズルマニホールド内温度：１７２〜１７４℃、圧力０．８２〜０．８５ＭＰａ）を、図４に示す噴射用ノズル（穴直径０．４ｍｍ、穴ピッチ３ｍｍ、１列配置）を使って吹き付けて膨張させた。その後、１２０℃に設定したロータリードライヤーで、強く加圧しないようにして乾燥させ、目付が５０ｇ／ｍ2の嵩高紙を得た。得られた紙は、ＭＤ方向に連続したライン状の低密度領域と高密度領域とが、ＣＤ方向に交互に配置された畝溝形状の凹凸模様の紙であり、畝部の厚さが１．２ｍｍで密度が０．０４ｇ／ｃｍ3であり、溝部の厚さが０．４ｍｍで密度が０．１２５ｇ／ｃｍ3であった。また、得られた紙の断面を電子顕徴鏡で観察した。図１０は得られた嵩高紙の低密度畝部の断面写真を示し、図１１は得られた嵩高紙の高密度溝部の断面写真を示す。図１０及び図１１に示されるように、低密度畝部は、溝部に比べて全体的に膨張した粒子が多く見られ、パルプ繊維間の距離が大紙の上層／下層共に膨張しており、厚さ方向での膨張偏りは見られなかった。高密度溝部では、全体的に膨張した粒子の数が少なく、また膨張した粒子は厚さ方向の水蒸気噴射面側に偏っており、その反対面側では未膨張の粒子が多く残っていた。
針葉樹晒クラフトパルプ８５質量部を水に分散させたパルプスラリーに、熱膨張性粒子として、マツモトマイクロスフィアーＦ−３６（松本油脂製薬（株）製、粒径５〜１５μｍ、膨張開始温度７５〜８５℃）１５質量部、熱膨張性粒子定着剤として、ファイレックスＲＣ−１０４（明成化学工業（株）製、カチオン変性アクリル系共重合体）０．２質量部及びファイレックスＭ（明成化学工業（株）製、アクリル系共重合体）０．２質量部を、よく撹拌しながら添加して、パルプ濃度１．０質量％の抄紙用原料とした。得られた抄紙用原料を用いて、常法に従って角型手抄きシートマシーンにより坪量５０ｇ／ｍ2の紙を抄紙し、ろ紙で挟んで脱水し、含水率９０質量％の湿式混抄シートを得た。抄き上げた湿式混抄シートを搬送ベルトヘ載置し、５ｍ／分の速度で搬送しながら、搬送ベルト下面から吸引しつつ、湿式混抄シート上面からボイラで得た水蒸気（ノズルマニホールド内温度：１７２〜１７４℃、圧力０．８２〜０．８５ＭＰａ）を、図４に示す噴射用ノズル（穴直径０．４ｍｍ、穴ピッチ３ｍｍ、１列配置）を使って吹き付けて膨張させた。その後、１２０℃に設定したロータリードライヤーで、強く加圧しないようにして乾燥させ、目付が５０ｇ／ｍ2の嵩高紙を得た。得られた紙は、ＭＤ方向に連続したライン状の低密度領域と高密度領域とが、ＣＤ方向に交互に配置された畝溝形状の凹凸模様の紙であり、畝部の厚さが１．２ｍｍで密度が０．０４ｇ／ｃｍ3であり、溝部の厚さが０．４ｍｍで密度が０．１２５ｇ／ｃｍ3であった。また、得られた紙の断面を電子顕徴鏡で観察した。図１０は得られた嵩高紙の低密度畝部の断面写真を示し、図１１は得られた嵩高紙の高密度溝部の断面写真を示す。図１０及び図１１に示されるように、低密度畝部は、溝部に比べて全体的に膨張した粒子が多く見られ、パルプ繊維間の距離が大紙の上層／下層共に膨張しており、厚さ方向での膨張偏りは見られなかった。高密度溝部では、全体的に膨張した粒子の数が少なく、また膨張した粒子は厚さ方向の水蒸気噴射面側に偏っており、その反対面側では未膨張の粒子が多く残っていた。
実施例２
実施例１の操作中、図６の開口スクリーン（開口内寸：５×５ｍｍ、リブ幅：２ｍｍ）を湿式混抄シートの上に重ね、更に上面に９０メッシュの金網を重ねて、それを介して、穴直径０．２ｍｍ、穴ピッチ１ｍｍの噴射用ノズル使って水蒸気を噴射した以外は実施例１と同じ条件にして、目付が５０ｇ／ｍ2の紙を得た。得られた紙は連続する高密領域中に低密度領域が点在するような凹凸模様となっており、高密度領域の厚みが０．４５ｍｍで密度が０．１１１ｇ／ｃｍ3であり、低密度領域では厚みが１．４ｍｍで密度が０．０３６ｇ／ｃｍ3であった。紙の断面の電子顕微鏡による観察結果は実施例１と同様な傾向であった。
実施例１の操作中、図６の開口スクリーン（開口内寸：５×５ｍｍ、リブ幅：２ｍｍ）を湿式混抄シートの上に重ね、更に上面に９０メッシュの金網を重ねて、それを介して、穴直径０．２ｍｍ、穴ピッチ１ｍｍの噴射用ノズル使って水蒸気を噴射した以外は実施例１と同じ条件にして、目付が５０ｇ／ｍ2の紙を得た。得られた紙は連続する高密領域中に低密度領域が点在するような凹凸模様となっており、高密度領域の厚みが０．４５ｍｍで密度が０．１１１ｇ／ｃｍ3であり、低密度領域では厚みが１．４ｍｍで密度が０．０３６ｇ／ｃｍ3であった。紙の断面の電子顕微鏡による観察結果は実施例１と同様な傾向であった。
比較例１
実施例２の操作中、開ロスクリーンを重ねないこと以外は実施例２と同じ条件にして、目付が５０ｇ／ｍ2の紙を得た。得られた嵩高紙の厚みは全面にわたってほぼ均一であり、厚みは１．６ｍｍで密度は０．０３１ｇ／ｃｍ3であった。紙の断面の電子顕微鏡による観察結果は実施例１の畝部と同様な傾向であった。
実施例２の操作中、開ロスクリーンを重ねないこと以外は実施例２と同じ条件にして、目付が５０ｇ／ｍ2の紙を得た。得られた嵩高紙の厚みは全面にわたってほぼ均一であり、厚みは１．６ｍｍで密度は０．０３１ｇ／ｃｍ3であった。紙の断面の電子顕微鏡による観察結果は実施例１の畝部と同様な傾向であった。
１ 嵩高紙
２ 高密度領域
３ 低密度領域
４ 抄紙機
５ 抄紙パート
６ 湿式混抄シート
７ 第１搬送ベルト
８ 第２搬送ベルト
９ サクションボックス
１０ 噴射用ノズル
１１ 開口スクリーン
１２ ドライヤー
１３ 完成品巻取りロール
１４ 噴射穴
１５ ノズルプレート
１６ 柱状噴流
１７ 噴射スリット
１８ カーテン状噴流
１９ 平面状の開口スクリーン
２０ ドラム状の開口スクリーン
２１ ドラム状の金網
２２ 波状ライン
２ 高密度領域
３ 低密度領域
４ 抄紙機
５ 抄紙パート
６ 湿式混抄シート
７ 第１搬送ベルト
８ 第２搬送ベルト
９ サクションボックス
１０ 噴射用ノズル
１１ 開口スクリーン
１２ ドライヤー
１３ 完成品巻取りロール
１４ 噴射穴
１５ ノズルプレート
１６ 柱状噴流
１７ 噴射スリット
１８ カーテン状噴流
１９ 平面状の開口スクリーン
２０ ドラム状の開口スクリーン
２１ ドラム状の金網
２２ 波状ライン
Claims (9)
- 繊維原料と熱膨張性粒子を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する嵩高紙を製造する方法。
- 製紙原料が、３０〜１００質量％の天然パルプと０〜７０質量％の他の繊維とからなる繊維原料１００質量部あたり、膨張前の平均粒径が５〜３０μｍであって、加熱により体積が２０〜１２５倍に膨張する熱膨張性粒子１〜４０質量部を含んで成ることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
- 低密度領域の密度が０．０１ｇ／ｃｍ3以上、０．１ｇ／ｃｍ3未満であり、高密度領域の密度が０．１ｇ／ｃｍ3以上、０．３ｇ／ｃｍ3以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
- 湿式混抄シートを支持体上に載せ、湿式混抄シートの上面側から熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射しながら、下面側において湿熱空気又は水蒸気を吸引して、湿熱空気又は水蒸気を湿式混抄シートに通過させることによって、熱膨張性粒子を膨張させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
- 噴射穴を湿式混抄シートの幅方向に所定間隔で配置した噴射用ノズルを用いて湿熱空気又は水蒸気を噴射することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
- 湿式混抄シートの上面に所定パターンの開口部を有する開口スクリーンを重ね、該スクリーンの上面側から湿熱空気又は水蒸気を噴射することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
- 低密度領域及び高密度領域がそれぞれ機械流れ方向に連続するライン状になっており、それらが湿式混抄シートの幅方向に交互に配置されることで機械流れ方向に延びる畝溝形状となっていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
- 高密度領域内に低密度領域が点在するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
- ３０〜１００質量％の天然パルプと０〜７０質量％の他の繊維とからなる繊維原料１００質量部、及び膨張前の平均粒径が５〜３０μｍであって、加熱により体積が２０〜１２５倍に膨張する熱膨張性粒子１〜４０質量部を水中に分散させた製紙原料から、熱膨張性粒子が繊維中に均一に分散された湿式混抄シートを抄造し、次いで湿式混抄シートの所定部分に熱膨張性粒子の膨張開始温度以上の湿熱空気又は水蒸気を噴射して該部分の熱膨張性粒子を膨張させ、次いで熱膨張性粒子が充分に膨張しない温度で乾燥させることにより得られる、熱膨張性粒子の膨張の程度が大きい低密度領域と熱膨張性粒子の膨張の程度が小さい高密度領域から成る凹凸模様を有する嵩高紙。
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