JPH11217800A - 機能紙およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】紙本来の易焼却性、リサイクル適性を備えつ
つ、耐水性、撥水性又は吸水性等の機能を有し、水、熱
水、有機溶剤等にも耐性があり、さらにカールや劣化の
なく、最も経済的な機能紙およびその製造方法の提供に
ある。 【解決手段】紙を構成するパルプ繊維中のセルロース
と、官能基もしくはポリマー等からなる紙に機能を付与
する物質とが化学結合してなり、前記物質の大半が、パ
ルプ繊維の表層近傍に分布していて、その含有量が、絶
乾紙坪量の１０％以内である機能紙としたもので、その
製造方法として、前記セルロースに、放電電極と対向す
る接地電極を配してなるストリーマー型コロナ放電発生
器によって得られるコロナ放電雰囲気中で、前記物質か
らなる反応性ガスを吹き付けながら該物質を化学結合せ
しめるものである。又は大気圧下、ヘリウム、アルゴン
又は窒素を主体とする雰囲気ガス中で化学結合をせしめ
るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、効果的に高い機能
を付与させた機能紙に関するものであり、さらに詳細に
は、紙本来の易焼却性、リサイクル適性を備えつつ、高
剛性、耐水性、撥水性あるいは吸水性等の機能を有し、
カールや劣化のない機能紙に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境汚染や廃棄物増加問題が社会
問題となっていて、その廃棄物のなかで最も多いとされ
ている紙類は、焼却処理が容易で、再生紙としてのリサ
イクルも可能な最も理想的な素材の一つと言われてい
る。しかしながら近年紙素材の用途は幅を広げてきてお
り、それに伴い紙に対して様々な機能が要求されてい
る。一例を挙げれば、強度や耐水性、撥水性、吸水性、
耐油性、耐熱性、耐熱水性等であり、このような機能紙
は往々にして焼却処理やリサイクルのし難いものとなっ
ている。

【０００３】紙はパルプ繊維が絡み合った集合体であ
り、その主たる構成成分はセルロースである。そのため
紙は他の素材に比べて強度が劣り、特に水分の影響を受
けやすい。紙に水が染み込むと、セルロース分子間の水
素結合は容易に切断され、パルプ繊維が膨潤して、紙は
剛性を失う。

【０００４】また、紙は抄紙の際、原料パルプの選定や
配合、また叩解におけるフィブリル化により、紙の強度
を上げることが可能であるが、パルプ繊維の状態をコン
トロールするだけでは、要求される機能を満たせない。
そのため内部薬剤添加（内添）や含浸により薬剤を添加
して機能化させた紙が一般的に用いられる。

【０００５】上記内添では、抄紙前のパルプスラリーに
対し、ロジン、ワックス、アルキルケテンダイマー等の
サイズ剤、尿素樹脂、メラミン樹脂、ポリアクリルアミ
ド、澱粉等の紙力増強剤等を添加してパルプに定着させ
て抄紙し、耐水性や強度を向上させる。含浸は、抄紙さ
れた紙を薬剤中に浸漬することにより、紙中に薬剤を定
着させ、機能を付与するものである。

【０００６】ここで内添の場合、抄紙に使われる大量の
水中に薬剤を展開するため、薬剤は水系に限定され、歩
留まりの問題、さらに切り替えが困難でありランニング
コストが大きく影響する等の短所を有する。一方含浸
は、小ロット対応の場合は内添に比べてコストメリット
が高く、また有機溶剤も使用できることから様々な薬剤
が使用可能であるという利点がある。

【０００７】大量にワックスを含浸させた耐水紙等が従
来から用いられている。しかしこれらの耐水紙は大量の
薬剤を含浸させているため、紙の優れた特性であるリサ
イクル性が失われている。そこで本発明者らは、特願平
８−２８８４８７号中に記載のポリシラン化合物や、ア
クリル、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、スチ
レン−ブタジエン共重合体等の化合物を紙坪量の数％量
含浸させることで、高い機能を発揮しながら、リサイク
ル性を備えた含浸紙を開発してきた。

【０００８】しかし上記内添薬剤や含浸薬剤は、パルプ
繊維を構成するセルロースと水素結合や分子間力により
パルプ繊維上に付着しているだけであり、付着力の低下
は改質機能の経時劣化を招いたり、水、熱水、有機溶剤
等で薬剤が流出し、機能が失われる等の問題点があっ
た。

【０００９】一方セルロース分子を化学修飾し、機能性
官能基を導入したセルロース誘導体からパルプを生成
し、機能紙を得る試みも行われている。しかし原料コス
トが非常に高いにも関わらず、導入した機能性官能基の
ほとんどはパルプ繊維の内部に埋もれてしまい、無駄に
嵩高くなっているという問題があった。

【００１０】これら含浸による機能紙は、上記薬剤を紙
中に適当な濃度で均一に分散させるために、溶剤に展開
希釈して使用させる。溶剤にて希釈された薬剤は、紙に
含浸された後、溶剤を揮発乾燥することで、薬剤は紙中
に均一に分散し、耐水、耐油、吸水、耐変形といった様
々な機能を発現する。

【００１１】ここで紙とはもともと５〜１０％程度の平
衡水分を有しており、この水分率は紙の状態及び紙質を
決定付ける重要な要素のひとつである。しかし上記含浸
加工の乾燥工程に於いて、紙中の水分も同時に揮発し、
乾燥工程直後水分率は平衡水分よりも大きく低下する。
その後紙は平衡水分に戻ろうとして吸湿するが、均一に
吸湿されず、カールや寸法変化等の紙の状態の劣化が発
生し、時には紙質の劣化を引き起こす場合もある。

【００１２】さらにまた、紙類に薬剤を含浸する場合、
紙類の全層に薬剤を染み込ませるために、多量の薬剤或
いは溶剤を使用する。そのため再生紙としてのリサイク
ルが制限されたり、溶剤の揮発乾燥において排気や廃液
が環境汚染の問題となったり、乾燥時に紙水分も同時に
奪われて、カールや紙質の劣化等の問題が発生してい
る。

【００１３】一方紙類表面の印刷適性や接着性を向上さ
せるため、高周波電源によるコロナ放電処理が一般的に
行われているが、このコロナ放電処理で酸化改質される
のは紙類の表面のみであり、内部までは処理されない。
そこでコロナ放電の出力を上げても、放電が部分的に集
中するため、その熱の影響により紙類表面に斑点状に焦
げや融解のトラブルが発生するという問題があった。

【００１４】また、さらに本発明者らは、特開平５−９
８９７号公報に提案されている大気圧低温プラズマ放電
を利用した紙の表面改質方法等を応用した検討も行って
みたが、高周波電源の放電出力を上げても紙類の内部ま
では処理されないという問題があった。

【００１５】さらに、上記方法では高価なヘリウムガス
を大量に使用することによる処理コストの問題やガスの
置換設備を必要とするという問題もあった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の様々な問題点を解決するものであり、その課題と
するところは、紙本来の易焼却性、リサイクル適性を備
えつつ、高い剛性、および耐水性、撥水性、あるいは吸
水性等の機能を有し、水、熱水、有機溶剤等にも耐性が
あり、さらにカールや劣化のなく、最もコスト的に無駄
のない機能紙およびその製造方法を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、紙を構成
するパルプ繊維中のセルロースと、紙に機能を付与する
物質とが化学結合してなることを特徴とする機能紙とし
たものであ。

【００１８】また、請求項２の発明では、前記紙に機能
を付与する物質が、官能基もしくはポリマーであること
を特徴とする請求項１記載の機能紙としたものである。

【００１９】また、請求項３の発明では、前記紙に機能
を付与する物質の大半が、パルプ繊維の表層近傍に分布
していることを特徴とする請求項１または２記載の機能
紙としたものである。

【００２０】また、請求項４の発明では、前記紙に機能
を付与する物質の含有量が、絶乾紙坪量の１０％以内で
あることを特徴とする請求項１、２または３記載の機能
紙としたものである。

【００２１】また、請求項５の発明では、前記紙を構成
するパルプ繊維中のセルロースに、放電電極と対向して
表面を誘電体で覆った接地電極を配してなるストリーマ
ー型コロナ放電発生器によって得られるコロナ放電状態
の雰囲気中で、紙に機能を付与する物質からなる反応性
ガスを吹き付けながら該物質を化学結合せしめることを
特徴とする請求項１、２、３または４記載の機能紙の製
造方法としたものである。

【００２２】また、請求項６の発明では、前記コロナ放
電状態の雰囲気が、前記ストリーマー型コロナ放電発生
器の両電極間に波高値が５０ｋＶ以上、パルス幅０．１
〜１０μ秒、パルス頻度が１秒間に５０〜１０００パル
スの高電圧パルスを印加してなることを特徴とする請求
項５記載の機能紙の製造方法としたものである。

【００２３】また、請求項７の発明では、前記紙を構成
するパルプ繊維中のセルロースに、大気圧下の放電電界
中に発生する電子、イオン、ラジカル、その他活性粒子
を作用させ、気相にて前記紙に機能を付与する物質を化
学結合せしめることを特徴とする請求項１、２、３また
は４記載の機能紙の製造方法としたものである。

【００２４】さらにまた、請求項８の発明では、前記気
相が、大気圧下、ヘリウム、アルゴンあるいは窒素を主
体とする雰囲気ガス中であることを特徴とする請求項７
記載の機能紙の製造方法としたものである。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を詳細に
説明する。そもそも紙はパルプ繊維が絡み合ってできて
いるものであるが、該パルプ繊維の絡み合いの接合部に
繊維間の接合を強化する物質を介在させると、紙の剛性
は上がり高強度の紙が得られる。

【００２６】またパルプ繊維を構成しているのは主にセ
ルロースであり、セルロースは親水基を多数有すること
から、水が浸透しやすく、水の存在によりセルロース分
子間の水素結合は容易に切断され、パルプ繊維は膨潤し
て、紙の強度は低下する。ここでパルプ繊維の表面が疎
水基で覆われていれば、パルプ繊維表面で水ははじか
れ、繊維内への水の浸透、および繊維の膨潤は抑えられ
る。従って紙の耐水性が向上する。逆にパルプ繊維表面
に、より親水性の高い親水基を設けると、紙の吸水性が
向上する。

【００２７】つまり上記紙に機能を付与する物質は、パ
ルプ繊維の表層に存在することが重要であり、パルプ繊
維の内部に存在する物質は、紙の機能性向上にあまり意
味を成していないと言える。したがって、本発明の機能
紙は、パルプ繊維の表層近傍に、該紙に機能を付与する
物質が分布していることを特徴としており、無駄なく効
果的に強度、耐水性、吸水性等の機能が得られるもので
ある。

【００２８】また、本発明の機能紙では、紙中に含まれ
る紙に機能を付加する物質の９０重量％以上が、紙を構
成するパルプ繊維の表層１００ｎｍ以内に分布している
ことが好ましい。

【００２９】さらに本発明の機能紙は、上記紙に機能を
付与する物質の含有量が絶乾紙坪量の１０％以内である
ことを特徴としており、紙本来の特性である焼却性やリ
サイクル性が維持されるものである。また本発明の機能
紙は、上記紙に機能を付与する物質の含有量が少量であ
っても、パルプ繊維の表面に効果的に分布しているので
高い機能性を発揮できる。

【００３０】上記紙に機能を付与する物質がパルプ繊維
の表面に、水素結合或いは分子間力により付着している
だけでもその改質機能は得られるが、パルプ繊維との付
着力が弱いため改質機能の経時劣化を引き起こしたり、
水、熱水、有機溶剤等により上記紙を機能化させる物質
が流出し、大きく機能低下する場合もある。これに対し
て本発明の機能紙は、紙を機能化させる物質が、紙を構
成するパルプ繊維中のセルロースと化学結合、つまり結
合エネルギーの高い共有結合やイオン結合により強固に
結合していることを特徴としており、水、熱水、有機溶
剤等による流出や、改質機能の経時劣化がない。従って
本発明の機能紙は、様々な用途への利用や、様々な二次
加工が可能となる。

【００３１】上記紙に機能を付与する物質とセルロース
を化学結合させるためには、反応性の高いラジカルやイ
オンを生成し反応させる必要がある。そのためには、例
えば、プラズマや電子線等の高エネルギーを利用して反
応させたり、反応性の高い薬剤を使用して反応させた
り、または予め紙を機能化させる官能基をグラフト化さ
せた変性セルロース誘導体を紙に含浸させたりすること
によって達成されるが、本発明の機能紙は、上記紙を機
能化する物質とセルロースが化学結合していれば、いか
なる方法から得られたものであっても構わない。

【００３２】また上記紙に機能を付与する物質として
は、各種官能基やポリマーが適しており、求められる機
能に応じて、例えば、剛度強化紙ではパルプ繊維との親
和性の高い極性基を多数有する平均分子量５００〜６０
０００程度のポリマー等が、耐水紙では含フッ素官能
基、或いは飽和脂肪族炭化水素基、或いはポリシラン化
合物等が、吸水紙ではアルコール、或いはカルボニル、
或いはアミン、或いはアミド等を含む官能基等が好まし
く用いられるが、特にこれらに限定されるものではな
い。またその含有量が紙の坪量の１０％以内であれば、
単一の物質であっても、複数種が混在していても構わな
い。

【００３３】また、上記従来の技術の項で説明した従来
のコロナ放電処理は、高周波電圧を印加した放電電極と
対向する接地電極の間を紙類を通過させることにより行
われるが、放電しているのは放電電極の近傍のみであ
り、出力を上げても紙類の内部までは処理されない。ま
たこのコロナ放電では空間の絶縁が破壊された点に放電
が集中しやすく、空間の放電の均一性に欠け、熱も発生
しやすい。

【００３４】これに対し上記請求項５の本発明での機能
紙の製造方法では、特定波形の高電圧パルスを放電電極
に印加しており、放電が長く伸びるストリーマー型のコ
ロナ放電状態が得られる。この放電状態では放電が一点
に集中することは無く、グロー放電のような一様な放電
ではないが空間的に均一な放電が得られる。

【００３５】さらに１０μ秒以下という短いパルス幅で
高電圧を印加しているため、イオン等の荷電粒子は電界
からの影響を受けず、軽い電子のみが選択的に高速で加
速され、衝突を起こしてプラズマ状態が発生する。その
ため波高値が５０ＫＶ以上という高い電界を与えても熱
を発生しにくく、広い範囲にわたってプラズマ状態を形
成できる。

【００３６】この際加速された電子が紙類の内部まで入
り込む、或いは紙類の内部の電子が高い電界により加速
されることにより、紙類の内部でもプラズマ状態が発生
し、不安定なイオンやラジカル、その他の活性粒子が生
成し、これらの反応により、パルプ繊維上に官能基が導
入されたり、ポリマー等重合物質がパルプ繊維上に付着
したりして、紙類に機能性を付与する。

【００３７】例えば、空気中で紙類の放電処理を行った
場合、空気中の酸素や二酸化炭素等の含酸素分子由来の
活性酸素種により、パルプ繊維の表面は酸化され、親水
性がアップする。従って吸水性に優れた紙類が得られ
る。

【００３８】また、上記紙に機能を付与する物質からな
る反応性ガスとして、例えばＣＦ₄、Ｃ₂Ｆ₆等の含フッ
素系ガス、エチレン、プロピレン等の不飽和脂肪族炭化
水素ガス、プロパン、ブタン、ヘプタン、ヘキサン等の
飽和脂肪族炭化水素ガス等が挙げられ、これら反応性ガ
スを紙類表面に吹き付けながら処理を行えば、疎水基が
パルプ繊維の表面に導入され、耐水性に優れた紙類が得
られる。一方アンモニアガス、メタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール等のアルコール類、アセト
ン、メチルエチルケトン等のケトン類等を添加すればさ
らに親水性をアップさせることができる。

【００３９】このようにベースとなる雰囲気が空気であ
る場合は、高価なガスを大量に使う必要がなく、コスト
的に有利に機能紙を製造することができる。

【００４０】ここで放電電極に印加するパルス頻度は１
秒間に５０パルスから１０００パルスであることが望ま
しい。５０パルス以下では紙の内部で十分なプラズマ状
態が得られず、１０００パルス以上では熱を発生しやす
く、やはり紙の内部で十分なプラズマ状態が得られな
い。

【００４１】なお本発明における特定波形の高電圧パル
スは、特開平４−３２８１３５号公報中に示される直流
パルス電源等を利用することにより得られる。

【００４２】上記放電電極としては、導電性の材料であ
れば特に限定されるものではなく、平板型、ナイフエッ
ジ型、網型、櫛形、ブラシ型等その形状も限定されるも
のではない。また接地電極については平板型かロール型
が好ましく用いられ、その表面は誘電体で覆われている
必要がある。さらに両電極の間隔はできるだけ小さい方
が紙類の内部で効果的にプラズマを発生でき、紙類の内
部まで高い機能の付与が可能である。

【００４３】また大気圧下、上記放電電界中に発生する
電子、イオン、ラジカルその他活性粒子及び活性基を多
量に生成するため、上智大岡崎教授や東大増田教授の考
案した大気圧放電プラズマの技術等が利用される。大気
圧中に発生した低温プラズマ放電中に紙を曝すことによ
り本発明の機能紙は得られる。

【００４４】さらに、上記放電プラズマ中の気相（雰囲
気ガス）としては、安定な低温プラズマを得るために、
ヘリウム或いはアルゴン或いは窒素を主体とする雰囲気
ガスとするとより望ましい。

【００４５】また本発明の機能紙の元材料となる紙類と
しては、包装用、産業資材用、衣料用、建材用と広範囲
な用途に使用される、洋紙、板紙、和紙、合成紙、化学
繊維紙等が挙げられ、バージンパルプ１００％の紙であ
っても再生紙を含むものであっても構わない。またポリ
プロピレンやポリエステル等のプラスチック材料からな
る不織布もこの紙類に含まれる。

【００４６】以上の製造方法により得られた本発明の機
能紙は、小ロット対応が可能で、従来の液体薬剤の含浸
により得られた紙類と同等の耐水性や吸水性が得られ、
さらに大気圧下で、熱もかかっていないことから、熱に
よるダメージが無く、水分変化によるカールや寸法変化
もない。そのため後加工における機械適性も良好な機能
紙を得ることができる。

【００４７】

【実施例】次に実施例により、本発明を具体的に説明す
る。 〈実施例１〉坪量３００ｇ／ｍ²のカップ原紙におい
て、そのパルプ繊維の表層のセルロース分子に平均分子
量１２０００のアクリルポリオール樹脂をグラフト化に
よる化学結合せしめ、該アクリルポリオール樹脂分の絶
乾紙坪量中に占める割合が４％である機能紙を得た。

【００４８】上記で得られた機能紙について、ＪＩＳ
Ｐ８１２５「荷重曲げ方法による板紙のこわさ試験方
法」に従って、吉沢工業株式会社製「曲げこわさ測定器
ＢＳＴ−１５０Ｍ」を用いて４×５ｃｍ角試験偏の降
伏値を測定した。原紙として用いた坪量３００ｇ／ｍ²
のカップ原紙の降伏値が３１８ｇｆであったものが、上
記で得られた機能紙では４１５ｇｆと降伏値が約１．３
倍となり剛性が向上した。また、この機能紙をイソプロ
ピルアルコールに１分間浸漬後、充分乾燥させて、水分
調整後再測定したところ、降伏値は４０９ｇｆであっ
た。また再生紙としてリサイクル可能なものであった。

【００４９】〈実施例２〉坪量４００ｇ／ｍ²のクラフ
ト紙において、そのパルプ繊維の表層のセルロース分子
に含フッ素官能基を導入による化学結合せしめ、該含フ
ッ素官能基の絶乾紙坪量中に占める割合が０．５％であ
る機能紙を得た。

【００５０】上記で得られた機能紙について、ＪＩＳ
Ｐ８１２２「紙のステキヒト・サイズ度試験方法」に従
って、サイズ度を測定した。原紙として用いた坪量４０
０ｇ／ｍ²のクラフト紙のサイズ度が２１０秒であった
ものが、上記で得られた機能紙では９００秒となり耐水
性が向上した。また、この機能紙をイソプロピルアルコ
ールに１分間浸漬後、充分乾燥させて、水分調整後再測
定したところ、サイズ度は変わらず９００秒であった。
また、再生紙としてリサイクル可能なものであった。

【００５１】さらに、上記実施例２で得られた機能紙の
パルプ繊維の断面をＥＰＭＡで分析したところ、フッ素
原子は、繊維の表層近傍にのみ分布していることが確認
された。

【００５２】〈実施例３〉坪量３００ｇ／ｍ²、厚み３
９０μｍのクラフト紙に対して、大気圧下空気中で、放
電電極と対向した表面を誘電体で覆った接地電極間に、
波高値が８０ＫＶ、パルス幅が２μ秒、パルス頻度が１
秒間に５００パルスの高電圧パルスを印加して発生させ
たストリーマー型のコロナ放電雰囲気中を２０秒間通過
させることにより改質された機能紙を得た。

【００５３】上記で得られた機能紙は、カールや寸法変
化、および外観の変化は見られなかった。また、得られ
た機能紙の端面吸水度を測定したところ、原紙（クラフ
ト紙）に対して８０％吸水度がアップしていた。

【００５４】〈実施例４〉坪量３００ｇ／ｍ²、厚み３
９０μのクラフト紙に対して、大気圧下空気中で、放電
電極と対向した表面を誘電体で覆った接地電極間に、波
高値が７０ＫＶ、パルス幅が２μ秒、パルス頻度が１秒
間に３００パルスの高電圧パルスを印加して発生させた
ストリーマー型のコロナ放電雰囲気中を３０秒間通過さ
せることにより改質された機能紙を得た。なお、この時
放電処理部を、排気システムを有する誘電体製の小型チ
ャンバーで覆い、紙表面に向かってＣＦ₄ガスを１分間
に３／１０００ｍ³ 吹き付けながら改質された機能紙を
得た。

【００５５】上記で得られた機能紙は、カールや寸法変
化、および外観の変化は見られなかった。また、得られ
た機能紙の端面吸水度を測定したところ、原紙（クラフ
ト紙）の吸水度の３３％まで吸水度が低下し耐水性が改
善されていた。

【００５６】〈実施例５〉厚み１００μｍのメルトブロ
ーのポリプロピレン不織布に対して、大気圧下空気中
で、放電電極と対向した表面を誘電体で覆った接地電極
間に、波高値が７０ＫＶ、パルス幅が２μ秒、パルス頻
度が１秒間に３００パルスの高電圧パルスを印加して発
生させたストリーマー型のコロナ放電雰囲気中を１５秒
間通過させることにより改質された機能紙（ポリプロピ
レン不織布）を得た。

【００５７】上記で得られた機能紙（ポリプロピレン不
織布）は、カールや寸法変化、および外観の変化は見ら
れなかった。また、この機能紙（ポリプロピレン不織
布）のコッブ吸水度を測定したところ、元々全く吸水し
なかったものが３．５ｇ／ｍ²・２分の吸水度が確認され
た。

【００５８】〈比較例１〉坪量３００ｇ／ｍ²、厚み３
９０μｍのクラフト紙に対して、大気圧下で、放電電極
と対向した表面を誘電体で覆った接地電極間に、５ＫＨ
ｚ、５ＫＶの高周波電圧を印加し、放電処理部には排気
システムを有し、かつ紙基材との接触部分は２本の接し
たロールにより密閉した誘電体製の小型チャンバーを設
置し、紙基材に対して排気部と逆側より、ヘリウムガス
と酸素ガスの１００／２混合ガスを１分間に２０／１０
００ｍ³ 流すことにより、紙基材内部のガス置換を行い
ながら、大気圧グロー放電プラズマ処理を行い機能紙
（クラフト紙）を得た。

【００５９】上記比較例１で得られた機能紙（クラフト
紙）は、カールや寸法変化、および外観の変化は見られ
ず、その端面吸水度を測定したところ、原紙に対して８
５％吸水度がアップしていたが、チャンバー内の気密性
が失われると放電は安定せず、そのためヘリウムガスを
大量に使用する必要があった。

【００６０】〈比較例２〉坪量３００ｇ／ｍ²、厚み３
９０μｍのクラフト紙に対して、本発明者らにより発明
された特願平８−２８８４８７号に記載のポリシラン化
合物をイソプロピルアルコールにて固形分２０％に希釈
した含浸薬剤を含浸し、１５０℃オーブン中で３０秒間
乾燥させて機能紙を得た。この機能紙の含浸固形分量を
測定したところ１０ｇ／ｍ²であり、乾燥処理された溶
剤量は４０ｇ／ｍ² であった。

【００６１】上記比較例２で改質処理されたクラフト紙
は、その端面吸水度を測定したところ、原紙の吸水度の
２５％まで吸水度が低下し耐水性が改善されていたが、
カールが発生し、０．５％の収縮が確認された。

【００６２】〈比較例３〉厚み１００μｍのメルトブロ
ーのポリプロピレン不織布に対して、大気圧下空気中
で、放電電極と対向した表面を誘電体で覆った接地電極
間に、周波数１０ＫＨｚ、出力２．０ＫＷの高周波電圧
を印加して発生させた通常のコロナ放電雰囲気中を３秒
間通過させることにより改質機能紙（不織布）を得た。

【００６３】上記比較例３で改質処理されたポリプロピ
レン不織布は、不織布の熱融解による穴あきが見られ、
このコッブ吸水度を測定したところ、殆ど吸水は確認さ
れず、改質効果が見られなかった。

【００６４】〈実施例６〉空気中で、パルス幅が２μ
秒、パルス波高値が７０ＫＶの直流パルス電圧を２００
パルス／秒のパルス頻度で印加した放電電極と、対向す
る接地電極との間に発生した大気圧プラズマ放電中に、
坪量５００ｇ／ｍ²、厚み７２０μｍのボール紙を曝す
ことにより機能紙を得た。

【００６５】〈実施例７〉ヘリウムガス中に、アンモニ
アガスを５容量％含む雰囲気にて、５ＫＨｚの周波数で
５ＫＶの交流電圧を印加した放電電極と、対向する接地
電極との間に発生した大気圧プラズマ放電中に、坪量５
００ｇ／ｍ²、厚み７２０μｍのボール紙を曝すことに
より機能紙を得た。

【００６６】〈実施例８〉上記実施例５における雰囲気
ガスを、ヘリウムガス中に、ＣＦ₄ガスを３容量％含む
雰囲気とした以外は実施例２と同様にして本発明の機能
紙を得た。

【００６７】〈実施例９〉紙基材を、坪量４００ｇ／ｍ
²、厚み５２０μｍのクラフト紙とし、雰囲気ガスを、
アルゴンガス中に、プロピレンガスを３容量％含む雰囲
気とした以外は実施例４と同様にして機能紙を得た。

【００６８】〈比較例４〉圧力０．１Ｔｏｒｒの酸素ガ
ス雰囲気での高周波低圧プラズマ中に、坪量５００ｇ／
ｍ²、厚み７２０μｍのボール紙を曝すことにより機能
紙を得た。

【００６９】上記実施例６〜９、比較例４で得られた機
能紙及び未処理の紙基材に対して、水分率を測定し、２
０℃６５％雰囲気下に２４時間保存後、グラビア多色印
刷を実施して印刷機適性、およびカールの状態を評価し
た。さらに紙の縦目方向１５ｍｍ幅の短冊状に切り出し
た試験片について、以下の方法により機能紙の耐水性お
よび吸水性を評価し、その結果を表１に示した。 （耐水性評価）試験片は蒸留水中に１０分浸漬し、湿潤
引張強度を測定した。蒸留水に浸漬していない通常の引
張強度に対する湿潤強度比を耐水性の指標とした。つま
り湿潤強度／通常強度（％）を算出し評価した。 （吸水性評価）試験片を垂直に保持して、蒸留水中に５
ｍｍだけ浸け、紙中を１分間に上昇した水の高さ、つま
り浸透距離を測定し吸水性の指標とした。

【００７０】

【表１】

【００７１】上記表１より実施例６〜９で得られた機能
紙は、耐水性機能紙、吸水性機能紙とも従来の機能紙と
同等の耐水或いは吸水性能を有していながら、水分率、
カールの状態は基材原紙と変化が無く、後加工性も良好
であることが確認された。これに対し比較例４で得られ
た機能紙は、耐水或いは吸水性能に劣り、カール発生や
印刷適性に問題があった。

【００７２】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、本発明の機能紙は、紙を構
成するパルプ繊維中のセルロースと、紙に機能を付与す
る物質としての各種官能基もしくはポリマー等と化学結
合してなり、その物質の大半が、パルプ繊維の表層近傍
に分布していて、その含有量が、絶乾紙坪量の１０％以
内としたので、紙本来の易焼却性、リサイクル適性を備
えつつ、高い剛性、および耐水性、撥水性、あるいは吸
水性等の機能を有し、水、熱水、有機溶剤等にも耐性が
ある機能紙とすることができる。

【００７３】また、前記紙を構成するパルプ繊維中のセ
ルロースに、放電電極と対向して表面を誘電体で覆った
接地電極を配してなるストリーマー型コロナ放電発生器
によって得られるコロナ放電状態の雰囲気中で、紙に機
能を付与する物質からなる反応性ガスを吹き付けながら
該物質を化学結合せしめる、あるいは前記紙を構成する
パルプ繊維中のセルロースに、大気圧下の放電電界中に
発生する電子、イオン、ラジカル、その他活性粒子を作
用させ、ヘリウム、アルゴン又は窒素を主体とする雰囲
気中で前記紙に機能を付与する物質を化学結合せしめる
機能紙の製造方法としたので、さらにカールや劣化のな
く、最もコスト的に無駄のない機能紙とすることができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河崎 浩志 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 山脇 健太郎 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】紙を構成するパルプ繊維中のセルロース
   と、紙に機能を付与する物質とが化学結合してなること
   を特徴とする機能紙。
2. 【請求項２】前記紙に機能を付与する物質が、官能基も
   しくはポリマーであることを特徴とする請求項１記載の
   機能紙。
3. 【請求項３】前記紙に機能を付与する物質の大半が、パ
   ルプ繊維の表層近傍に分布していることを特徴とする請
   求項１または２記載の機能紙。
4. 【請求項４】前記紙に機能を付与する物質の含有量が、
   絶乾紙坪量の１０％以内であることを特徴とする請求項
   １、２または３記載の機能紙。
5. 【請求項５】前記紙を構成するパルプ繊維中のセルロー
   スに、放電電極と対向して表面を誘電体で覆った接地電
   極を配してなるストリーマー型コロナ放電発生器によっ
   て得られるコロナ放電状態の雰囲気中で、紙に機能を付
   与する物質からなる反応性ガスを吹き付けながら該物質
   を化学結合せしめることを特徴とする請求項１、２、３
   または４記載の機能紙の製造方法。
6. 【請求項６】前記コロナ放電状態の雰囲気が、前記スト
   リーマー型コロナ放電発生器の両電極間に波高値が５０
   ｋＶ以上、パルス幅０．１〜１０μ秒、パルス頻度が１
   秒間に５０〜１０００パルスの高電圧パルスを印加して
   なることを特徴とする請求項５記載の機能紙の製造方
   法。
7. 【請求項７】前記紙を構成するパルプ繊維中のセルロー
   スに、大気圧下の放電電界中に発生する電子、イオン、
   ラジカル、その他活性粒子を作用させ、気相にて前記紙
   に機能を付与する物質を化学結合せしめることを特徴と
   する請求項１、２、３または４記載の機能紙の製造方
   法。
8. 【請求項８】前記気相が、大気圧下、ヘリウム、アルゴ
   ンあるいは窒素を主体とする雰囲気ガス中であることを
   特徴とする請求項７記載の機能紙の製造方法。