JP2004043549A - 非凝集性雲母粒子、その製法及び雲母粒子含有塗工層を有する防湿性紙 - Google Patents
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Abstract
【課題】湿式粉砕して偏平状を呈している雲母粒子が脱水・乾燥した場合も凝集化することのない非凝集性雲母粒子の製造方法、及びこの方法によって製造した雲母粒子を使用して優れた防湿性を発揮し得る防湿性紙を提供する。
【解決手段】雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法において、乾式粗砕し分級した雲母粒子に他の顔料を加えて一緒に湿式粉砕するか、又は乾式粗砕し分級した雲母粒子を湿式粉砕し、篩分して粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料を混入して雲母粒子と他の顔料を一緒に攪拌混合することを特徴とする。
【選択図】 なし
【解決手段】雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法において、乾式粗砕し分級した雲母粒子に他の顔料を加えて一緒に湿式粉砕するか、又は乾式粗砕し分級した雲母粒子を湿式粉砕し、篩分して粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料を混入して雲母粒子と他の顔料を一緒に攪拌混合することを特徴とする。
【選択図】 なし
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、防湿性紙用として特に適性を有する非凝集性雲母粒子と、その製造方法、及びその製造方法により製造されている非凝集性雲母粒子を主成分とする顔料塗工層を有する防湿性に優れ、且つ古紙回収可能な防湿性紙に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
紙支持体上に防湿性層を形成した古紙回収が可能な防湿性紙としては、平板状顔料と合成樹脂ラテックスの混合組成物からなる防湿層を形成したものが知られている。
この種の防湿性紙が防湿性能を発揮するメカニズムは、水蒸気の透過面積が小さくなることと、平板状顔料が塗工層表面に対して平行に配列し、それが何層も積層するため、塗工層中における水蒸気は平板状顔料間を迂回しながら透過することとなる結果、水蒸気の所要透過距離が大となることにあり、両者が相俟って単位時間当たりの水蒸気の透過量が小さくなるものと推察されている。
【0003】
そして、上記の防湿層を形成する平板状顔料としては、フィロケイ酸塩鉱物、天然鱗片状黒鉛等が知られている。フィロケイ酸塩鉱物に属するものは板状又は薄片状であって劈開を有し、雲母族、パイロフィライト、タルク(滑石)、緑泥石、カオリン等の粘土鉱物がある。これらの中でも、産出されるときの粒子が大きく産出量の多い鉱物、例えば雲母族が好ましいとされている。
【0004】
雲母族には、白雲母、絹雲母、金雲母、黒雲母、イライト等が存在するが、これら雲母族のうち防湿性紙用としては、粒子径の大きさ、アスペクト比、コスト等の点から、白雲母、金雲母、絹雲母が最も好適である。
【0005】
白雲母の化学組成は、一般式:K2O・3Al2O3・6SiO2・2H2Oで表現され、この白雲母粉末のアスペクト比は、通常市販されているもので20〜30である。
そして絹雲母(セリサイト)は、化学組成としては白雲母と類似しており、6SiO2/Al2O3の含有比率が僅かに大きく、K2Oの含有比率が小さい。
【0006】
これらの雲母は、防湿性紙用として使用するためには、雲母原石をハンマーミル等で乾式粉砕した後、分級して望みの粒子径分布の部分を使用したり、さらにプロペラミキサー、ガラスビーズを水中で粉砕媒として用いたサンドミル等で湿式粉砕を行い、所望の粒子径分布にした後、脱水・乾燥して使用される。
【0007】
従来から市販されている白雲母、絹雲母は、通常上記のような方法で製造されているため、分級した雲母単独を湿式粉砕し、フィルタープレスを使用して圧力をかけ脱水するとき個々の雲母同士の偏平な面と面が重なり著しく配向したケーキとなる。このフィルタープレスケーキを乾燥するとき、面と面の付着が強く働き凝集が発生し、最早、解砕しても塗料調製段階では崩れないものが混在してしまう。
【0008】
塗料調製段階でも崩れない凝集物は、塗料の保水性を損ねるだけでなく、防湿性紙用として使用した場合、塗工層面において凝集物がそのまま斑点状に分布する原因となり、水蒸気に対する透過阻止効果も低下させることとなる。雲母粒子の特性である偏平性を活かして水蒸気の透過阻止効果を高めようとしても、凝集物が斑点状に多数分布したのでは、雲母粒子を塗工層表面に平行に配向・積層させることができないため、その効果を発揮させることができないという問題がある。このようなことから湿式粉砕により劈開した偏平状の雲母粒子が脱水・乾燥時に凝集化しない雲母の製造方法が待ち望まれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、湿式粉砕して偏平状を呈している雲母粒子が脱水・乾燥した場合も凝集化することのない非凝集性雲母粒子の製造方法を提供し、さらにこの製造方法によって製造した非凝集性雲母粒子を使用して優れた防湿性を発揮し得る防湿性紙を提供することを課題するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、湿式粉砕する工程又は湿式粉砕した後に粗粒物を分離するため篩を通過させた後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し、均一に分散させると、この混合分散物を脱水・乾燥させても雲母粒子同士が凝集化することがなく、しかも、この雲母粒子を使用して形成した防湿性紙の防湿性が極めて優れていることを見出し本発明を完成したものである。
本発明は、以下の発明を包含する。
【0011】
(1)雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、脱水工程及び乾燥工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記湿式粉砕工程が、雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して雲母粒子と他の顔料粒子とを一緒に湿式粉砕する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0012】
(2)雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、顔料混合工程、脱水工程、乾燥工程の各工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記篩分工程は雲母粒子又は雲母粒子スラリーから雲母粗粒子を除去する工程であり、前記顔料混合工程が雲母粗粒子を除去した雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して湿式混合する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0013】
(3)他の顔料粒子が偏平顔料粒子である(1)又は(2)項に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0014】
(4)前記偏平顔料粒子がタルク粒子である(3)項記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0015】
(5)雲母粒子と他の顔料粒子の比率が質量比で95:5〜40:60である(1)項〜(4)項のいずれか1項に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0016】
(6)(1)項〜(5)項のいずれか1項に記載の製造方法に従って製造されている非凝集性雲母粒子。
【0017】
(7)紙支持体の少なくとも片面に、(6)項記載の非凝集性雲母粒子を含有する顔料と合成樹脂ラテックスを主成分とする塗工層が形成されていることを特徴とする防湿性紙。
【0018】
(8)前記合成樹脂ラテックスが、スチレン及び1,3−ブタジエンを主成分とするものであることを特徴とする(7)項記載の防湿性紙。
【0019】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施の態様を詳細に説明する。
第1の発明及び第2の発明は、共に非凝集性雲母粒子の製造方法に関するものであるが、第1の発明は、雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、さらに湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法であって、前記湿式粉砕する工程で、雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入して雲母粒子と他の顔料粒子の混合物を一緒に湿式粉砕することを特徴とする。
【0020】
第2の発明は、雲母原石を乾式粉砕し分級した雲母粒子を、さらに湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法であって、湿式粉砕後、混在する雲母粗粒子を分離するため篩を通過させた雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し、雲母粒子と他の顔料粒子との混合物を一緒に攪拌混合して分散させることを特徴とする。
【0021】
上記の両発明で対象とする雲母は、天然物として産出する白雲母(マスコバイト)、絹雲母(セリサイト)、金雲母(フロゴパイト)、黒雲母(バイオタイト)等の雲母族である。
これらの雲母族は、原石を乾式粗砕し、これを分級して、さらに円盤型ミル、プロペラミキサー等で湿式粉砕を行う。上記の両発明は、この雲母粒子を湿式粉砕する工程、又は湿式粉砕し粗粒物を除去した後の雲母スラリー中に他の顔料を混入し、均一に混合分散させるところに特徴がある。
【0022】
上記の製造方法を採用することにより、偏平状に劈開分散された個々の雲母粒子間に他の顔料粒子が介在した混合分散物が得られる。かかる均一混合物をフィルタープレスで加圧・脱水・乾燥すれば最早、従来法のような雲母粒子同士の偏平な面と面の付着が強く働くことはなく、凝集は発生しない。
【0023】
該非凝集性雲母粒子の製造工程で混入する他の顔料粒子としては、タルク、カオリン、デラミカオリン、焼成カオリン、クレー、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、硫化亜鉛、アルミナ、ケイ藻土、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、活性白土、ベントナイト、ゼオライト等が挙げられる。
【0024】
これらの他の顔料粒子の使用目的は、前記するように雲母を湿式粗砕する工程又は湿式粉砕し粗粒子を除去した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し分散することにより、他の顔料粒子が劈開され偏平化した雲母粒子の個々の粒子間に介在し雲母粒子同士の凝集を阻止させることにあるから、他の顔料粒子の形態は特に問題にするものではないが、得られた非凝集性の雲母粒子を第7の発明である防湿性紙用とする場合は、水蒸気の透過阻止性をさらに高めるために、顔料の中でも、粒子が偏平性のもの、とりわけタルクが好ましい。因みに、タルクは滑石とも呼ばれ、含水層状ケイ酸マグネシウムで個々の粒子結晶は偏平である。一般に市販されているタルクは平均粒子径が4〜15μm程度である。本発明で使用するものは、できれば平均粒子径が15μm以下で、望ましくは2μm〜7μmのものを選択するのが好ましい。
【0025】
タルクが好ましい理由は、タルクを混合すると、偏平な雲母粒子の間に偏平なタルク粒子が介在して雲母粒子同士の偏平な面と面の重なりを阻止し得ると共に、両者が塗工層表面に対して平行に配列し、それが何層にも積層するため、塗工層中における水蒸気は平板状顔料を迂回しながら透過する水蒸気の所要透過距離をさらに増大させることができ、単位時間当たりの水蒸気の透過量がより少なくなり、水蒸気の透過阻止効果がより発揮されること、及び湿式粉砕し、フィルタープレスで加圧・脱水するときも、従来の雲母のような強い凝集は発生せず、脱水・乾燥したケーキを解砕する場合も極めて崩れ易い性質を有している。このため他の顔料のうちタルクを選択して第1の発明及び第2の発明を実施すると、タルクの前記性質がそのまま発現され、ケーキの解砕も極めて容易となるからである。
【0026】
タルク以外で好ましい顔料としては、カオリン等の粘土鉱物や水酸化アルミニウムが挙げられる。これらも一般的には平板結晶と言われている。確かに結晶一個をとれば平板の部分はあるが、全体としては粒状であることから、例えばカオリンの場合は、意識的に結晶層を剥離し平板になるように切り出したデラミカオリンなどで粒子が10μm前後のものが好適である。
【0027】
これらの他の顔料は、前記するように、劈開され偏平化した雲母粒子の個々の粒子間に介在して雲母粒子同士の凝集化を阻止させるものであるから、その混入場所は、雲母を湿式粉砕する工程又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に混入することが極めて重要である。蓋し、雲母粒子の凝集は前記したように湿式粉砕後、フィルタープレスで脱水するとき個々の雲母粒子同士の面と面が重なり、このフィルタープレスケーキを乾燥するとき、面と面の付着が強く働き凝集が発生することから、脱水・乾燥・解砕後の雲母粒子に混入しても本発明で期待する効果は得られないからである。
【0028】
雲母粒子と他の顔料粒子の混合比率は、質量比で95:5〜40:60が好ましく、より好ましくは80:20〜60:40である。因みに雲母粒子に対する他の顔料粒子の混合比率が5未満では、劈開されて偏平化した個々の雲母粒子間に介在させ得る他の顔料粒子の絶対量が足りないため、所望する雲母粒子の凝集阻止効果が得難い。一方、雲母粒子に対する他の顔料粒子の混合比率が質量比で60を超えると、雲母粒子の絶対量が少なく、雲母粒子の特性である水蒸気の透過阻止効果を十分に発揮させることができなくなるからである。
【0029】
他の顔料粒子を、雲母を湿式粉砕する工程に混入する場合、又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に混入する場合は、劈開されて偏平化した個々の雲母粒子間に他の顔料が充分に介在し得るようにするために充分な時間をかけることが望ましい。特に攪拌力が弱い装置を使用する場合は時間をかけて充分に攪拌することが肝要である。
【0030】
上記したように、第1の発明及び第2の発明は、湿式粉砕して偏平状を呈している雲母粒子が脱水・乾燥した場合も凝集化することのない非凝集性雲母粒子の製造方法を提供することを課題とし、その解決手段として、雲母を湿式粉砕する工程又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入して雲母粒子と他の顔料粒子の分散混合物とすることを特徴とする。従って、湿式粉砕し、脱水・乾燥・解砕した後の雲母粒子に他の顔料粒子を混合させても雲母の粒子間に他の顔料粒子を介在させることができないため、非凝集性雲母粒子を得ることはできない。
【0031】
湿式粉砕装置としては、円盤型ミル、サンドミル、プロペラミキサー、ボールミル、アトライター等が使用される。
【0032】
第7の発明は防湿性紙である。この防湿性紙は、紙支持体上の少なくとも片面に第1の発明又は第2の発明によって得られた非凝集性雲母粒子と合成樹脂ラテックスを主成分とする塗工層を形成したことを特徴とするものである。
【0033】
第7の発明に使用する前記の非凝集性雲母粒子は、レーザー回析法で測定した平均粒子径が5μm〜200μmが好適である。その中でも5μm〜100μmの範囲であり、さらに好ましくは5μm〜50μmである。特に水蒸気の透過を阻止するのに有効な粒子径は10μm〜40μmと考えられる。因みに、粒子径が5μm未満のものは塗工層中での該雲母の配向が支持体に対して平行になり難いためか水蒸気の透過阻止効果がなく、200μmを超えると雲母粒子の一部が塗工層から突き出たり、雲母粒子の厚みが数μ程度となり、配向した雲母粒子の塗工層中における積層数が少なくなってしまうため水蒸気の透過阻止効果が乏しい。
【0034】
第7の発明に使用する非凝集性雲母粒子は、アスペクト比の大きいものを使用するのが好ましい。アスペクト比は大きいほど雲母粒子の塗工層中における積層数が多くなり水蒸気の透過阻止効果を発揮し得るからである。因みに、アスペクト比は、顔料の平均粒子径を厚さで除したものであるが、本発明で十分な水蒸気の透過阻止効果を発揮させるためには、非凝集性雲母粒子のアスペクト比は5以上であることが必要である。特に好ましいものはアスペクト比が10以上のものである。アスペクト比が5未満の非凝集性雲母粒子は、塗工面に対して平行に配向できなくなり、水蒸気の透過阻止効果を十分に発揮しない。
【0035】
アスペクト比の大きい非凝集性粉末雲母を得るには、第1の発明又は第5の発明において、湿式粉砕する際に、過大な力がかからないように粉砕したり、超音波をかけながら湿式粉砕するなどの配慮を施すことにより製造が可能である。通常、これらの方法で得られる雲母のアスペクト比は20〜30である。
そして第7の発明に使用する非凝集性粉末雲母を構成するために、使用する他の顔料の中でも、とりわけ好適に使用し得る偏平なタルクのアスペクト比は、白雲母や絹雲母に比べ小さく、5〜10程度である。
【0036】
第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスは、水蒸気の透過を基本的に防止する必要がある。種々のラテックスをクラフト紙に20g/m2塗工したときの透湿度を測定してみると、300g/m2・24hr前後の値を示すもの、800g/m2・24hr前後の値を示すもの、さらには2000g/m2・24hr前後の値を示すものに大別できる。ここで、本発明に用いるラテックスの透湿度は、同様の測定法で500g/m2・24hr以下、さらに望ましくは200g/m2・24hr以下である必要がある。勿論、本発明の効果を阻害しない範囲で、透湿度500g/m2・24hrを超えるラテックスを混合使用してもよい。
【0037】
上記のように、第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスは、透湿度が500g/m2・24hr以下のものを選択する必要がある。因みに透湿度が500g/m2・24hrを超える合成樹脂ラテックスや合成樹脂ラテックス以外の接着剤(例えば、ポリビニルアルコール、澱粉、CMC等の水溶性樹脂)は透湿度が500g/m2・24hrを超えるというだけで適性を欠いている。
【0038】
第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスとしては、スチレン・ブタジエンラテックス(SBR)、アクリル・スチレンラテックス、メチルメタクリレート・ブタジエンラテックス、アクリロニトリル・ブタジエンラテックス等が挙げられるが、耐水性の面で良好で伸びがよく折れ割れによる塗工層の亀裂が生じ難いものとしてスチレン・ブタジエンラテックスが好適である。
【0039】
合成樹脂ラテックスには、架橋性の官能基を導入し、架橋剤と反応させ、架橋密度を上げることにより、ブロッキングを大幅に改良することができ、しかも水蒸気の透過の飛躍的な向上を達成することができる。
【0040】
合成樹脂ラテックスの粒子径は一般に100nm〜300nmであるが、粒子径150nm以下、特に60nm〜90nm程度の小さい粒子径のラテックスを使用すると成膜性が向上し欠陥の少ない膜ができるため好ましい。
【0041】
合成樹脂ラテックスのガラス転移温度(Tg)及びゲル量(テトラヒドロフランなどの有機溶媒による抽出残量をいう。分子量数十万のポリマー成分が主体)は塗工層のブロッキング(塗工面と被包装物表面の接着)と成膜性に影響を与える。低Tgかつ低ゲル量の樹脂を使用するとブロッキングが生じ易くなるが成膜性は向上する。逆に高Tgかつ高ゲル量の樹脂を使用するとブロッキングし難くなるが成膜性は低下する。通常、Tgの範囲は−30度〜50度、好ましくは−15度〜30度であり、ゲル量の範囲は30%〜95%、好ましくは60%〜90%の範囲で、成膜性とブロッキングの生じ易さによってTgとゲル量が決定される。
【0042】
これら合成樹脂ラテックスの透湿度を500g/m2・24hr以下にすることは、(1)合成時の親水性の共重合成分や乳化剤の量を少なくしたり、(2)粒子径を小さくしたり(150μm以下が好ましい)、(3)Tgやゲル量によって成膜性を向上させたり、(4)反応性の界面活性剤を用いてソープフリーとした合成樹脂ラテックスを使用したり、(5)アルカリ可溶性樹脂を用いて被膜形成後に耐水性を付与したりすることにより達成できる。
【0043】
第1の発明又は第2の発明によって得られた雲母粒子と合成樹脂ラテックスの配合比率は、質量比で30:70〜70:30の範囲が好適である。雲母粒子の量が30未満になると雲母粒子で形成する積層数が少なくなったり雲母粒子間の距離が大き過ぎて水蒸気の透過防止性が不十分となり、塗工量を増やす必要が生じて非経済的であるうえ、ブロッキングが生じ易くなる。70を超えると、塗工層中に該雲母と合成樹脂ラテックスの間に空隙が多くなるため水蒸気の透過防止性が劣化する。
【0044】
これら防湿層の塗工量は、15〜50g/m2の範囲が好適で、さらに好ましくは20〜40g/m2の範囲である。塗工量が15g/m2未満になると該雲母粒子の積層形成が不十分となるため水蒸気の透過防止性が大幅に劣化し、50g/m2を超えると水蒸気の透過防止性の向上が頭打ちとなるので非経済的である。
【0045】
防湿層を形成するための塗工設備は、特に限定しないが、エアナイフコーター、バーコーター、ロールコーター、ブレードコーター、リバースコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、チャンプレックスコーター、ゲートロールコーター、ビルブレードコーター、ショートドウェルコーター、サイズプレスコーター等から任意に選択できる。
【0046】
支持体としては、機械的離解作用によって水中で分散し易いものとして、例えば広葉樹クラフトパルプや針葉樹クラフトパルプのような化学パルプ、機械パルプから選ばれたパルプを原料とした上質紙、中質紙、片艶クラフト紙、両更クラフト紙等が挙げられる。これらの原紙の坪量に格別の限定はなく、30〜300g/m2のものが適宜目的に応じて選択して用いられる。
【0047】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。配合、濃度等を示す数値は、固形分又は有効成分の質量基準の数値である。
【0048】
<効果の評価項目>
(凝集粒子の数)
合成樹脂ラテックス〔日本ゼオン(株)製 Nipol LX407K3 固形分50%〕120質量部に水12質量部を加え、攪拌しながら、実施例で得た雲母粒子(雲母粒子と他の顔料粒子の混合物)及び比較例で得た雲母粒子(雲母粒子単独)をそれぞれ60質量部づつ加えて5分間攪拌する。その後攪拌を止め、水26.2質量部づつを加え、1分間緩やかに攪拌し、固形分55%の防湿層塗料を調製する。この塗料をクラフト紙に乾燥重量が24g/m2となるように塗布・乾燥して防湿性紙を製造する。この防湿性紙の塗工面における白色凝集物の有無について8倍のルーペで観察し、平方センチメートル当たりの個数を表す。
【0049】
(水蒸気の透過量)
上記の防湿性紙について、透湿度測定用カップ内にティッシュペーパーを敷き、燐酸2水素アンモニウム1gと、燐酸2水素アンモニウム飽和水溶液(燐酸2水素アンモニウムを60℃の温水に溶かし飽和水溶液をつくり室温まで冷却したもの)4gを入れた。このカップ口部を塗工面が内側になるように防湿性紙を配して封緘してカップ内の湿度を高くする。このカップを低湿度条件下の恒温槽(温度40±0.5℃)内に収納する。収納24hr後のカップ内の水分が減量した量を測定し、この量をもって防湿性紙の透湿度とした。水蒸気の透過阻止性の基準として50g/m2・24hr以下であれば十分実用性がある。
【0050】
実施例1
乾式粉砕後に篩分けした粒子径5〜10mmの白雲母片475質量部と、ジェットミルで粉砕した平均粒子径4μmの固形分1.57%のタルク水スラリー317質量部を円盤型ミル〔(株)吉田製作所製〕に供給し、混合・湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母・タルクの混合分散液を45μm篩で分級した。篩を通過したスラリーを脱水(吸引ビンと真空ポンプを使用する)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 ファイバーミキサー〕で1分間解砕し、粒子径25〜30μmの白雲母及び粒子径4μmのタルクの混合物(白雲母95質量部:タルク5質量部)を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0051】
実施例2〜5
乾式粉砕後に篩分けした粒子径5〜10mmの白雲母片と、ジェットミルで粉砕した平均粒子径4μmのタルクを混合、湿式粉砕するにつけ、両者の混合比率を変えた(実施例2は80:20、実施例3は60:40、実施例4は40:60、実施例5は20:80)以外は実施例1と同様にして白雲母・タルク混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0052】
実施例6〜9
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片と水を円盤型ミルに供給し、湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを脱水(フィルタープレス使用)したケーキ(固形分70%、平均粒子径25〜30μm)229質量部に水731質量部を加えスラリー化する。このスラリーに平均粒子径が異なるタルク(実施例6は13μm、実施例7は7μm、実施例8は4μm、実施例9は2.5μm)を40質量部加え、固形分20%のスラリーを得た。このスラリーを20分間攪拌〔佐竹化学機械工業(株)製 プロペラミキサーを使用〕、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 ファイバーミキサー使用〕で1分間解砕し白雲母・タルク混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0053】
実施例10
タルクに代えて平均粒子径3.2μmのデラミカオリンを使用した以外は実施例2と同様にして白雲母・デラミカオリンの混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・デラミカオリン混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0054】
実施例11
タルクに代えて平均粒子径1.7μmの炭酸カルシウムを使用した以外は実施例6と同様にして白雲母・炭酸カルシウムの混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・炭酸カルシウムの非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0055】
比較例1
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片に水を添加し、これを実施例1と同様の円盤型ミルでさらに湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを濃縮、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 プロペラ型攪拌機使用〕で1分間解砕した。
この製造方法で得た雲母の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0056】
比較例2〜5
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片に水を添加し、これを実施例1と同様の円盤型ミルでさらに湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを濃縮、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 プロペラ型攪拌機使用〕で1分間解砕した。この解砕雲母に平均粒子径6μmのタルクを混合比率を変え(比較例2は80:20、比較例3は60:40、比較例4は40:60、比較例5は20:80)十分に攪拌し混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0057】
比較例6
ポリビニルアルコール〔日本合成化学(株)製 商品名「L3266」〕の4.76%水溶液66質量部に、攪拌しながら実施例7で得た雲母60質量部を加え5分間攪拌し、固形分50%の防湿層塗料を調製する。この塗料をクラフト紙に乾燥重量が24g/m2となるように塗布・乾燥して防湿性紙を製造する。この防湿性紙の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0058】
【表1】
【0059】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、湿式粉砕により劈開した偏平状の雲母とタルク粒子との混合物は脱水・乾燥時にも凝集化することがなく、得られた雲母・タルクの混合粒子を合成樹脂ラテックスと併用して塗料組成物を調成し、これをクラフト紙等に塗布して防湿性紙に構成した場合も、従来の雲母粒子を使用した場合に見られる塗工層面における雲母粒子の凝集化はなく、単位時間当たりの水蒸気の透過量がより少なく防湿性に優れた防湿性紙が得られる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、防湿性紙用として特に適性を有する非凝集性雲母粒子と、その製造方法、及びその製造方法により製造されている非凝集性雲母粒子を主成分とする顔料塗工層を有する防湿性に優れ、且つ古紙回収可能な防湿性紙に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
紙支持体上に防湿性層を形成した古紙回収が可能な防湿性紙としては、平板状顔料と合成樹脂ラテックスの混合組成物からなる防湿層を形成したものが知られている。
この種の防湿性紙が防湿性能を発揮するメカニズムは、水蒸気の透過面積が小さくなることと、平板状顔料が塗工層表面に対して平行に配列し、それが何層も積層するため、塗工層中における水蒸気は平板状顔料間を迂回しながら透過することとなる結果、水蒸気の所要透過距離が大となることにあり、両者が相俟って単位時間当たりの水蒸気の透過量が小さくなるものと推察されている。
【0003】
そして、上記の防湿層を形成する平板状顔料としては、フィロケイ酸塩鉱物、天然鱗片状黒鉛等が知られている。フィロケイ酸塩鉱物に属するものは板状又は薄片状であって劈開を有し、雲母族、パイロフィライト、タルク(滑石)、緑泥石、カオリン等の粘土鉱物がある。これらの中でも、産出されるときの粒子が大きく産出量の多い鉱物、例えば雲母族が好ましいとされている。
【0004】
雲母族には、白雲母、絹雲母、金雲母、黒雲母、イライト等が存在するが、これら雲母族のうち防湿性紙用としては、粒子径の大きさ、アスペクト比、コスト等の点から、白雲母、金雲母、絹雲母が最も好適である。
【0005】
白雲母の化学組成は、一般式:K2O・3Al2O3・6SiO2・2H2Oで表現され、この白雲母粉末のアスペクト比は、通常市販されているもので20〜30である。
そして絹雲母(セリサイト)は、化学組成としては白雲母と類似しており、6SiO2/Al2O3の含有比率が僅かに大きく、K2Oの含有比率が小さい。
【0006】
これらの雲母は、防湿性紙用として使用するためには、雲母原石をハンマーミル等で乾式粉砕した後、分級して望みの粒子径分布の部分を使用したり、さらにプロペラミキサー、ガラスビーズを水中で粉砕媒として用いたサンドミル等で湿式粉砕を行い、所望の粒子径分布にした後、脱水・乾燥して使用される。
【0007】
従来から市販されている白雲母、絹雲母は、通常上記のような方法で製造されているため、分級した雲母単独を湿式粉砕し、フィルタープレスを使用して圧力をかけ脱水するとき個々の雲母同士の偏平な面と面が重なり著しく配向したケーキとなる。このフィルタープレスケーキを乾燥するとき、面と面の付着が強く働き凝集が発生し、最早、解砕しても塗料調製段階では崩れないものが混在してしまう。
【0008】
塗料調製段階でも崩れない凝集物は、塗料の保水性を損ねるだけでなく、防湿性紙用として使用した場合、塗工層面において凝集物がそのまま斑点状に分布する原因となり、水蒸気に対する透過阻止効果も低下させることとなる。雲母粒子の特性である偏平性を活かして水蒸気の透過阻止効果を高めようとしても、凝集物が斑点状に多数分布したのでは、雲母粒子を塗工層表面に平行に配向・積層させることができないため、その効果を発揮させることができないという問題がある。このようなことから湿式粉砕により劈開した偏平状の雲母粒子が脱水・乾燥時に凝集化しない雲母の製造方法が待ち望まれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、湿式粉砕して偏平状を呈している雲母粒子が脱水・乾燥した場合も凝集化することのない非凝集性雲母粒子の製造方法を提供し、さらにこの製造方法によって製造した非凝集性雲母粒子を使用して優れた防湿性を発揮し得る防湿性紙を提供することを課題するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、湿式粉砕する工程又は湿式粉砕した後に粗粒物を分離するため篩を通過させた後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し、均一に分散させると、この混合分散物を脱水・乾燥させても雲母粒子同士が凝集化することがなく、しかも、この雲母粒子を使用して形成した防湿性紙の防湿性が極めて優れていることを見出し本発明を完成したものである。
本発明は、以下の発明を包含する。
【0011】
(1)雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、脱水工程及び乾燥工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記湿式粉砕工程が、雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して雲母粒子と他の顔料粒子とを一緒に湿式粉砕する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0012】
(2)雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、顔料混合工程、脱水工程、乾燥工程の各工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記篩分工程は雲母粒子又は雲母粒子スラリーから雲母粗粒子を除去する工程であり、前記顔料混合工程が雲母粗粒子を除去した雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して湿式混合する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0013】
(3)他の顔料粒子が偏平顔料粒子である(1)又は(2)項に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0014】
(4)前記偏平顔料粒子がタルク粒子である(3)項記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0015】
(5)雲母粒子と他の顔料粒子の比率が質量比で95:5〜40:60である(1)項〜(4)項のいずれか1項に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
【0016】
(6)(1)項〜(5)項のいずれか1項に記載の製造方法に従って製造されている非凝集性雲母粒子。
【0017】
(7)紙支持体の少なくとも片面に、(6)項記載の非凝集性雲母粒子を含有する顔料と合成樹脂ラテックスを主成分とする塗工層が形成されていることを特徴とする防湿性紙。
【0018】
(8)前記合成樹脂ラテックスが、スチレン及び1,3−ブタジエンを主成分とするものであることを特徴とする(7)項記載の防湿性紙。
【0019】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施の態様を詳細に説明する。
第1の発明及び第2の発明は、共に非凝集性雲母粒子の製造方法に関するものであるが、第1の発明は、雲母原石を乾式粗砕し分級した雲母粒子を、さらに湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法であって、前記湿式粉砕する工程で、雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入して雲母粒子と他の顔料粒子の混合物を一緒に湿式粉砕することを特徴とする。
【0020】
第2の発明は、雲母原石を乾式粉砕し分級した雲母粒子を、さらに湿式粉砕・篩分・脱水・乾燥の各工程を経た後に解砕する雲母粒子の製造方法であって、湿式粉砕後、混在する雲母粗粒子を分離するため篩を通過させた雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し、雲母粒子と他の顔料粒子との混合物を一緒に攪拌混合して分散させることを特徴とする。
【0021】
上記の両発明で対象とする雲母は、天然物として産出する白雲母(マスコバイト)、絹雲母(セリサイト)、金雲母(フロゴパイト)、黒雲母(バイオタイト)等の雲母族である。
これらの雲母族は、原石を乾式粗砕し、これを分級して、さらに円盤型ミル、プロペラミキサー等で湿式粉砕を行う。上記の両発明は、この雲母粒子を湿式粉砕する工程、又は湿式粉砕し粗粒物を除去した後の雲母スラリー中に他の顔料を混入し、均一に混合分散させるところに特徴がある。
【0022】
上記の製造方法を採用することにより、偏平状に劈開分散された個々の雲母粒子間に他の顔料粒子が介在した混合分散物が得られる。かかる均一混合物をフィルタープレスで加圧・脱水・乾燥すれば最早、従来法のような雲母粒子同士の偏平な面と面の付着が強く働くことはなく、凝集は発生しない。
【0023】
該非凝集性雲母粒子の製造工程で混入する他の顔料粒子としては、タルク、カオリン、デラミカオリン、焼成カオリン、クレー、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、二酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、炭酸亜鉛、硫化亜鉛、アルミナ、ケイ藻土、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、活性白土、ベントナイト、ゼオライト等が挙げられる。
【0024】
これらの他の顔料粒子の使用目的は、前記するように雲母を湿式粗砕する工程又は湿式粉砕し粗粒子を除去した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入し分散することにより、他の顔料粒子が劈開され偏平化した雲母粒子の個々の粒子間に介在し雲母粒子同士の凝集を阻止させることにあるから、他の顔料粒子の形態は特に問題にするものではないが、得られた非凝集性の雲母粒子を第7の発明である防湿性紙用とする場合は、水蒸気の透過阻止性をさらに高めるために、顔料の中でも、粒子が偏平性のもの、とりわけタルクが好ましい。因みに、タルクは滑石とも呼ばれ、含水層状ケイ酸マグネシウムで個々の粒子結晶は偏平である。一般に市販されているタルクは平均粒子径が4〜15μm程度である。本発明で使用するものは、できれば平均粒子径が15μm以下で、望ましくは2μm〜7μmのものを選択するのが好ましい。
【0025】
タルクが好ましい理由は、タルクを混合すると、偏平な雲母粒子の間に偏平なタルク粒子が介在して雲母粒子同士の偏平な面と面の重なりを阻止し得ると共に、両者が塗工層表面に対して平行に配列し、それが何層にも積層するため、塗工層中における水蒸気は平板状顔料を迂回しながら透過する水蒸気の所要透過距離をさらに増大させることができ、単位時間当たりの水蒸気の透過量がより少なくなり、水蒸気の透過阻止効果がより発揮されること、及び湿式粉砕し、フィルタープレスで加圧・脱水するときも、従来の雲母のような強い凝集は発生せず、脱水・乾燥したケーキを解砕する場合も極めて崩れ易い性質を有している。このため他の顔料のうちタルクを選択して第1の発明及び第2の発明を実施すると、タルクの前記性質がそのまま発現され、ケーキの解砕も極めて容易となるからである。
【0026】
タルク以外で好ましい顔料としては、カオリン等の粘土鉱物や水酸化アルミニウムが挙げられる。これらも一般的には平板結晶と言われている。確かに結晶一個をとれば平板の部分はあるが、全体としては粒状であることから、例えばカオリンの場合は、意識的に結晶層を剥離し平板になるように切り出したデラミカオリンなどで粒子が10μm前後のものが好適である。
【0027】
これらの他の顔料は、前記するように、劈開され偏平化した雲母粒子の個々の粒子間に介在して雲母粒子同士の凝集化を阻止させるものであるから、その混入場所は、雲母を湿式粉砕する工程又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に混入することが極めて重要である。蓋し、雲母粒子の凝集は前記したように湿式粉砕後、フィルタープレスで脱水するとき個々の雲母粒子同士の面と面が重なり、このフィルタープレスケーキを乾燥するとき、面と面の付着が強く働き凝集が発生することから、脱水・乾燥・解砕後の雲母粒子に混入しても本発明で期待する効果は得られないからである。
【0028】
雲母粒子と他の顔料粒子の混合比率は、質量比で95:5〜40:60が好ましく、より好ましくは80:20〜60:40である。因みに雲母粒子に対する他の顔料粒子の混合比率が5未満では、劈開されて偏平化した個々の雲母粒子間に介在させ得る他の顔料粒子の絶対量が足りないため、所望する雲母粒子の凝集阻止効果が得難い。一方、雲母粒子に対する他の顔料粒子の混合比率が質量比で60を超えると、雲母粒子の絶対量が少なく、雲母粒子の特性である水蒸気の透過阻止効果を十分に発揮させることができなくなるからである。
【0029】
他の顔料粒子を、雲母を湿式粉砕する工程に混入する場合、又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に混入する場合は、劈開されて偏平化した個々の雲母粒子間に他の顔料が充分に介在し得るようにするために充分な時間をかけることが望ましい。特に攪拌力が弱い装置を使用する場合は時間をかけて充分に攪拌することが肝要である。
【0030】
上記したように、第1の発明及び第2の発明は、湿式粉砕して偏平状を呈している雲母粒子が脱水・乾燥した場合も凝集化することのない非凝集性雲母粒子の製造方法を提供することを課題とし、その解決手段として、雲母を湿式粉砕する工程又は湿式粉砕し篩を通過させ粗粒子を分離した後の雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を混入して雲母粒子と他の顔料粒子の分散混合物とすることを特徴とする。従って、湿式粉砕し、脱水・乾燥・解砕した後の雲母粒子に他の顔料粒子を混合させても雲母の粒子間に他の顔料粒子を介在させることができないため、非凝集性雲母粒子を得ることはできない。
【0031】
湿式粉砕装置としては、円盤型ミル、サンドミル、プロペラミキサー、ボールミル、アトライター等が使用される。
【0032】
第7の発明は防湿性紙である。この防湿性紙は、紙支持体上の少なくとも片面に第1の発明又は第2の発明によって得られた非凝集性雲母粒子と合成樹脂ラテックスを主成分とする塗工層を形成したことを特徴とするものである。
【0033】
第7の発明に使用する前記の非凝集性雲母粒子は、レーザー回析法で測定した平均粒子径が5μm〜200μmが好適である。その中でも5μm〜100μmの範囲であり、さらに好ましくは5μm〜50μmである。特に水蒸気の透過を阻止するのに有効な粒子径は10μm〜40μmと考えられる。因みに、粒子径が5μm未満のものは塗工層中での該雲母の配向が支持体に対して平行になり難いためか水蒸気の透過阻止効果がなく、200μmを超えると雲母粒子の一部が塗工層から突き出たり、雲母粒子の厚みが数μ程度となり、配向した雲母粒子の塗工層中における積層数が少なくなってしまうため水蒸気の透過阻止効果が乏しい。
【0034】
第7の発明に使用する非凝集性雲母粒子は、アスペクト比の大きいものを使用するのが好ましい。アスペクト比は大きいほど雲母粒子の塗工層中における積層数が多くなり水蒸気の透過阻止効果を発揮し得るからである。因みに、アスペクト比は、顔料の平均粒子径を厚さで除したものであるが、本発明で十分な水蒸気の透過阻止効果を発揮させるためには、非凝集性雲母粒子のアスペクト比は5以上であることが必要である。特に好ましいものはアスペクト比が10以上のものである。アスペクト比が5未満の非凝集性雲母粒子は、塗工面に対して平行に配向できなくなり、水蒸気の透過阻止効果を十分に発揮しない。
【0035】
アスペクト比の大きい非凝集性粉末雲母を得るには、第1の発明又は第5の発明において、湿式粉砕する際に、過大な力がかからないように粉砕したり、超音波をかけながら湿式粉砕するなどの配慮を施すことにより製造が可能である。通常、これらの方法で得られる雲母のアスペクト比は20〜30である。
そして第7の発明に使用する非凝集性粉末雲母を構成するために、使用する他の顔料の中でも、とりわけ好適に使用し得る偏平なタルクのアスペクト比は、白雲母や絹雲母に比べ小さく、5〜10程度である。
【0036】
第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスは、水蒸気の透過を基本的に防止する必要がある。種々のラテックスをクラフト紙に20g/m2塗工したときの透湿度を測定してみると、300g/m2・24hr前後の値を示すもの、800g/m2・24hr前後の値を示すもの、さらには2000g/m2・24hr前後の値を示すものに大別できる。ここで、本発明に用いるラテックスの透湿度は、同様の測定法で500g/m2・24hr以下、さらに望ましくは200g/m2・24hr以下である必要がある。勿論、本発明の効果を阻害しない範囲で、透湿度500g/m2・24hrを超えるラテックスを混合使用してもよい。
【0037】
上記のように、第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスは、透湿度が500g/m2・24hr以下のものを選択する必要がある。因みに透湿度が500g/m2・24hrを超える合成樹脂ラテックスや合成樹脂ラテックス以外の接着剤(例えば、ポリビニルアルコール、澱粉、CMC等の水溶性樹脂)は透湿度が500g/m2・24hrを超えるというだけで適性を欠いている。
【0038】
第7の発明に使用する合成樹脂ラテックスとしては、スチレン・ブタジエンラテックス(SBR)、アクリル・スチレンラテックス、メチルメタクリレート・ブタジエンラテックス、アクリロニトリル・ブタジエンラテックス等が挙げられるが、耐水性の面で良好で伸びがよく折れ割れによる塗工層の亀裂が生じ難いものとしてスチレン・ブタジエンラテックスが好適である。
【0039】
合成樹脂ラテックスには、架橋性の官能基を導入し、架橋剤と反応させ、架橋密度を上げることにより、ブロッキングを大幅に改良することができ、しかも水蒸気の透過の飛躍的な向上を達成することができる。
【0040】
合成樹脂ラテックスの粒子径は一般に100nm〜300nmであるが、粒子径150nm以下、特に60nm〜90nm程度の小さい粒子径のラテックスを使用すると成膜性が向上し欠陥の少ない膜ができるため好ましい。
【0041】
合成樹脂ラテックスのガラス転移温度(Tg)及びゲル量(テトラヒドロフランなどの有機溶媒による抽出残量をいう。分子量数十万のポリマー成分が主体)は塗工層のブロッキング(塗工面と被包装物表面の接着)と成膜性に影響を与える。低Tgかつ低ゲル量の樹脂を使用するとブロッキングが生じ易くなるが成膜性は向上する。逆に高Tgかつ高ゲル量の樹脂を使用するとブロッキングし難くなるが成膜性は低下する。通常、Tgの範囲は−30度〜50度、好ましくは−15度〜30度であり、ゲル量の範囲は30%〜95%、好ましくは60%〜90%の範囲で、成膜性とブロッキングの生じ易さによってTgとゲル量が決定される。
【0042】
これら合成樹脂ラテックスの透湿度を500g/m2・24hr以下にすることは、(1)合成時の親水性の共重合成分や乳化剤の量を少なくしたり、(2)粒子径を小さくしたり(150μm以下が好ましい)、(3)Tgやゲル量によって成膜性を向上させたり、(4)反応性の界面活性剤を用いてソープフリーとした合成樹脂ラテックスを使用したり、(5)アルカリ可溶性樹脂を用いて被膜形成後に耐水性を付与したりすることにより達成できる。
【0043】
第1の発明又は第2の発明によって得られた雲母粒子と合成樹脂ラテックスの配合比率は、質量比で30:70〜70:30の範囲が好適である。雲母粒子の量が30未満になると雲母粒子で形成する積層数が少なくなったり雲母粒子間の距離が大き過ぎて水蒸気の透過防止性が不十分となり、塗工量を増やす必要が生じて非経済的であるうえ、ブロッキングが生じ易くなる。70を超えると、塗工層中に該雲母と合成樹脂ラテックスの間に空隙が多くなるため水蒸気の透過防止性が劣化する。
【0044】
これら防湿層の塗工量は、15〜50g/m2の範囲が好適で、さらに好ましくは20〜40g/m2の範囲である。塗工量が15g/m2未満になると該雲母粒子の積層形成が不十分となるため水蒸気の透過防止性が大幅に劣化し、50g/m2を超えると水蒸気の透過防止性の向上が頭打ちとなるので非経済的である。
【0045】
防湿層を形成するための塗工設備は、特に限定しないが、エアナイフコーター、バーコーター、ロールコーター、ブレードコーター、リバースコーター、カーテンコーター、グラビアコーター、チャンプレックスコーター、ゲートロールコーター、ビルブレードコーター、ショートドウェルコーター、サイズプレスコーター等から任意に選択できる。
【0046】
支持体としては、機械的離解作用によって水中で分散し易いものとして、例えば広葉樹クラフトパルプや針葉樹クラフトパルプのような化学パルプ、機械パルプから選ばれたパルプを原料とした上質紙、中質紙、片艶クラフト紙、両更クラフト紙等が挙げられる。これらの原紙の坪量に格別の限定はなく、30〜300g/m2のものが適宜目的に応じて選択して用いられる。
【0047】
【実施例】
以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。配合、濃度等を示す数値は、固形分又は有効成分の質量基準の数値である。
【0048】
<効果の評価項目>
(凝集粒子の数)
合成樹脂ラテックス〔日本ゼオン(株)製 Nipol LX407K3 固形分50%〕120質量部に水12質量部を加え、攪拌しながら、実施例で得た雲母粒子(雲母粒子と他の顔料粒子の混合物)及び比較例で得た雲母粒子(雲母粒子単独)をそれぞれ60質量部づつ加えて5分間攪拌する。その後攪拌を止め、水26.2質量部づつを加え、1分間緩やかに攪拌し、固形分55%の防湿層塗料を調製する。この塗料をクラフト紙に乾燥重量が24g/m2となるように塗布・乾燥して防湿性紙を製造する。この防湿性紙の塗工面における白色凝集物の有無について8倍のルーペで観察し、平方センチメートル当たりの個数を表す。
【0049】
(水蒸気の透過量)
上記の防湿性紙について、透湿度測定用カップ内にティッシュペーパーを敷き、燐酸2水素アンモニウム1gと、燐酸2水素アンモニウム飽和水溶液(燐酸2水素アンモニウムを60℃の温水に溶かし飽和水溶液をつくり室温まで冷却したもの)4gを入れた。このカップ口部を塗工面が内側になるように防湿性紙を配して封緘してカップ内の湿度を高くする。このカップを低湿度条件下の恒温槽(温度40±0.5℃)内に収納する。収納24hr後のカップ内の水分が減量した量を測定し、この量をもって防湿性紙の透湿度とした。水蒸気の透過阻止性の基準として50g/m2・24hr以下であれば十分実用性がある。
【0050】
実施例1
乾式粉砕後に篩分けした粒子径5〜10mmの白雲母片475質量部と、ジェットミルで粉砕した平均粒子径4μmの固形分1.57%のタルク水スラリー317質量部を円盤型ミル〔(株)吉田製作所製〕に供給し、混合・湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母・タルクの混合分散液を45μm篩で分級した。篩を通過したスラリーを脱水(吸引ビンと真空ポンプを使用する)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 ファイバーミキサー〕で1分間解砕し、粒子径25〜30μmの白雲母及び粒子径4μmのタルクの混合物(白雲母95質量部:タルク5質量部)を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0051】
実施例2〜5
乾式粉砕後に篩分けした粒子径5〜10mmの白雲母片と、ジェットミルで粉砕した平均粒子径4μmのタルクを混合、湿式粉砕するにつけ、両者の混合比率を変えた(実施例2は80:20、実施例3は60:40、実施例4は40:60、実施例5は20:80)以外は実施例1と同様にして白雲母・タルク混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0052】
実施例6〜9
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片と水を円盤型ミルに供給し、湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを脱水(フィルタープレス使用)したケーキ(固形分70%、平均粒子径25〜30μm)229質量部に水731質量部を加えスラリー化する。このスラリーに平均粒子径が異なるタルク(実施例6は13μm、実施例7は7μm、実施例8は4μm、実施例9は2.5μm)を40質量部加え、固形分20%のスラリーを得た。このスラリーを20分間攪拌〔佐竹化学機械工業(株)製 プロペラミキサーを使用〕、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 ファイバーミキサー使用〕で1分間解砕し白雲母・タルク混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0053】
実施例10
タルクに代えて平均粒子径3.2μmのデラミカオリンを使用した以外は実施例2と同様にして白雲母・デラミカオリンの混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・デラミカオリン混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0054】
実施例11
タルクに代えて平均粒子径1.7μmの炭酸カルシウムを使用した以外は実施例6と同様にして白雲母・炭酸カルシウムの混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・炭酸カルシウムの非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0055】
比較例1
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片に水を添加し、これを実施例1と同様の円盤型ミルでさらに湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを濃縮、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 プロペラ型攪拌機使用〕で1分間解砕した。
この製造方法で得た雲母の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0056】
比較例2〜5
乾式粉砕後に篩分けした平均粒子径5〜10mmの白雲母片に水を添加し、これを実施例1と同様の円盤型ミルでさらに湿式粉砕した。湿式粉砕後の雲母分散液を45μm篩で分級した。篩を通過した雲母スラリーを濃縮、脱水(吸引ビンと真空ポンプ使用)してケーキとした。このケーキを100℃〜110℃で乾燥した後、ミキサー〔松下電器(株)製 プロペラ型攪拌機使用〕で1分間解砕した。この解砕雲母に平均粒子径6μmのタルクを混合比率を変え(比較例2は80:20、比較例3は60:40、比較例4は40:60、比較例5は20:80)十分に攪拌し混合物を得た。
この製造方法で得た白雲母・タルク混合物の非凝集性及び防湿性紙に構成した場合の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0057】
比較例6
ポリビニルアルコール〔日本合成化学(株)製 商品名「L3266」〕の4.76%水溶液66質量部に、攪拌しながら実施例7で得た雲母60質量部を加え5分間攪拌し、固形分50%の防湿層塗料を調製する。この塗料をクラフト紙に乾燥重量が24g/m2となるように塗布・乾燥して防湿性紙を製造する。この防湿性紙の水蒸気の透過阻止性は表1に記載した通りであった。
【0058】
【表1】
【0059】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、湿式粉砕により劈開した偏平状の雲母とタルク粒子との混合物は脱水・乾燥時にも凝集化することがなく、得られた雲母・タルクの混合粒子を合成樹脂ラテックスと併用して塗料組成物を調成し、これをクラフト紙等に塗布して防湿性紙に構成した場合も、従来の雲母粒子を使用した場合に見られる塗工層面における雲母粒子の凝集化はなく、単位時間当たりの水蒸気の透過量がより少なく防湿性に優れた防湿性紙が得られる。
Claims (8)
- 雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、脱水工程及び乾燥工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記湿式粉砕工程が、雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して雲母粒子と他の顔料粒子とを一緒に湿式粉砕する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
- 雲母原石を、乾式粗砕工程、分級工程、湿式粉砕工程、篩分工程、顔料混合工程、脱水工程、乾燥工程の各工程を経た後に解砕工程で解砕することからなる雲母粒子の製造方法であって、前記篩分工程は雲母粒子又は雲母粒子スラリーから雲母粗粒子を除去する工程であり、前記顔料混合工程が雲母粗粒子を除去した雲母粒子又は雲母粒子スラリー中に他の顔料粒子を添加して湿式混合する工程であることを特徴とする非凝集性雲母粒子の製造方法。
- 他の顔料粒子が偏平顔料粒子である請求項1又は2に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
- 前記偏平顔料粒子がタルク粒子である請求項3記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
- 雲母粒子と他の顔料粒子の比率が質量比で95:5〜40:60である請求項1〜4のいずれか1項に記載の非凝集性雲母粒子の製造方法。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の製造方法に従って製造されている非凝集性雲母粒子。
- 紙支持体の少なくとも片面に、請求項6記載の非凝集性雲母粒子を含有する顔料と合成樹脂ラテックスを主成分とする塗工層が形成されていることを特徴とする防湿性紙。
- 前記合成樹脂ラテックスが、スチレン及び1,3−ブタジエンを主成分とするものであることを特徴とする請求項7記載の防湿性紙。
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- 2002-07-09 JP JP2002199876A patent/JP2004043549A/ja active Pending
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