JP2020033666A - ガラス合紙およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス板のヤケの発生を低減させることが可能なガラス合紙とその製造方法を提供する。【解決手段】化学パルプを主成分とし、ナトリウムの含有量が０．０３〜１．０質量％であり、坪量が１０〜３００ｇ／ｍ２であるガラス合紙であって、前記化学パルプに占める広葉樹パルプの割合が１０質量％以上であるガラス合紙である。また、前記化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する水を使用することを特徴とする前記ガラス合紙の製造方法である。また、前記化学パルプの製造工程、抄紙工程および抄紙後の工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する化合物を添加することを特徴とする前記ガラス合紙の製造方法である。【選択図】なし

Description

本発明は、ガラス板同士の間に挿入するガラス合紙とその製造方法に関する。

近年、ガラス板の多用途化により、ガラス合紙に対する品質要求が厳しくなっている。例えば、液晶ディスプレイ、タッチパネル等のフラットパネルディスプレイに用いられるガラス基板では、ガラス基板表面に対して微細な電子部材等が形成されるため、表面に僅かな傷や汚染があった場合、断線等の不良の原因となり、製品欠陥となる。そのため、ガラス基板表面には高度の清澄性が求められる。

ガラス基板の大型化・量産化に伴い、搬送効率を高める目的で、ガラス基板を重ねて搬送する場合が多い。ガラス基板を重ねると、ガラス合紙とガラス基板との接触圧力が高まるので、ガラス合紙中の微量成分、異物等がガラス基板に作用して汚染する、または、不具合を与える確率が高まる。その一方で、ガラス基板への高精細な加工に伴い、ガラス基板表面にはより高度な清澄性が要求されている。このような事情により、ガラス合紙に対する品質要求水準は益々高度化しつつある。

ガラス基板表面の汚染にはいくつかの原因が考えられる。タッチパネル用のガラス基板で使用されるソーダガラスでは、ガラス合紙とガラス基板表面の接触期間が長くなると、ガラス基板表面に紙肌模様やヤケが生じ易いという問題がある。ヤケとは、ガラス基板中のナトリウムイオン等の可溶性成分と水等に由来する水素イオンとがイオン交換反応し、ガラス基板表面が侵食されて荒らされたり、溶出成分と空気中の二酸化炭素などの酸性ガスとが反応して反応生成物が析出したりすること等により、表面が白く曇って見える現象である。

このようなガラス基板表面のヤケを防止するために、種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１には、ガラス板のヤケの発生を抑え、かつガラス板の撥水性化および紙跡付着が起こらないガラス板用合紙として、ゼオライトを含むガラス板用合紙が開示されている。

特開平７−４１０３４号公報

しかし、特許文献１に記載のゼオライトを配合する方法では、ヤケに対する効果が必ずしも十分なものではなかった。

本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の課題は、ガラス板のヤケの発生を低減させることが可能なガラス合紙とその製造方法を提供することである。

本発明者は、上記課題を解消するために、ヤケの発生における金属イオンの影響について検討を加えたところ、ナトリウムの含有量が比較的多いガラス合紙はヤケの発生が少なくなること、広葉樹パルプを配合した場合には、広葉樹パルプを配合しない場合と比べてヤケが発生しにくい傾向があるということを見出した。本発明は、このような知見を基に生まれたものである。すなわち、本発明は以下のような構成を有している。

（１）化学パルプを主成分とし、ナトリウムの含有量が０．０３〜１．０質量％であり、坪量が１０〜３００ｇ／ｍ^２であるガラス合紙であって、前記化学パルプに占める広葉樹パルプの割合が１０質量％以上であるガラス合紙。

（２）前記（１）に記載のガラス合紙を製造する方法であって、前記化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する水を使用することを特徴とするガラス合紙の製造方法。

（３）前記（１）に記載のガラス合紙を製造する方法であって、前記化学パルプの製造工程、抄紙工程および抄紙後の工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する化合物を添加することを特徴とするガラス合紙の製造方法。

（４）前記ナトリウムを含有する化合物が硫酸ナトリウムであることを特徴とする前記（３）に記載のガラス合紙の製造方法。

本発明のガラス合紙によれば、ガラス板のヤケの発生を低減させることができる。また、本発明のガラス合紙の製造方法によれば、前記ガラス合紙を製造することができる。

以下、本発明を具体的に説明する。以下に示す実施形態は一例であり、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。

本実施形態のガラス合紙は、化学パルプを主成分とし、ナトリウムを含有する。以下、各成分について説明する。

（化学パルプ）
本実施形態のガラス合紙（以下、適宜「合紙」とも記載する。）は、化学パルプを主成分とする。ここで、化学パルプを主成分とするとは、合紙の質量に対して、化学パルプが５０質量％を超えることを意味する。化学パルプは、合紙の質量に対して、７０質量％以上が好ましく、９０質量％以上がより好ましい。化学パルプとは化学的なプロセスを経て製造されたセルロースパルプのことであり、例えば、クラフトパルプ（ＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）、ソーダパルプ（ＡＰ）等が挙げられる。

木材を原料とする化学パルプ（木材パルプ）には、針葉樹パルプと広葉樹パルプとがある。本発明者は、化学パルプとして広葉樹パルプを配合した場合には、広葉樹パルプを配合しない場合と比べてヤケが発生しにくい傾向があることを見出した。広葉樹パルプを配合した場合にヤケが発生しにくい理由として、以下のように考えている。ガラス板と合紙とを積層して保管する場合、夏場などの高湿度環境の影響で合紙が吸湿して伸びると、シワができ、ガラス板と合紙との間に隙間が生じ、高湿度の空気がガラス板に直接接触することとなる。高湿度の空気は後記するヤケを発生させ易い。そのため、吸湿してもシワの発生がほとんどない紙にすればヤケの発生を抑えることができる。広葉樹パルプは針葉樹パルプと比べて繊維長が短いため、広葉樹パルプの配合量を多くすると、紙の地合が良くなり、吸湿によるシワの発生を抑制でき、ガラス板と合紙との間の隙間の発生を防いで、ヤケの発生量を少なくすることができる。

すなわち、本実施形態の合紙は、ヤケの発生量を少なくするため、化学パルプに占める広葉樹パルプの割合を１０質量％以上とする。化学パルプに占める広葉樹パルプの割合は、４０質量％以上が好ましく、７０質量％以上がより好ましい。

さらに、木材パルプとしては、木材由来の粘着性天然樹脂分の含有量が低いクラフトパルプ（ＫＰ）が好適である。また、木材を原料としない化学パルプとしては、例えば、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材繊維パルプが挙げられる。

化学パルプ以外のパルプとしては、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）、ケミグランドウッドパルプ（ＣＧＰ）等の半化学パルプ；砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ）、リファイナーグランドウッドパルプ（ＲＧＰ）等の機械パルプが挙げられる。本実施形態のガラス合紙は、化学パルプ以外のパルプを１種または２種以上混合したものでもよい。

古紙パルプは一般に、粘着異物、夾雑物、樹脂分が多いため、合紙のパルプ原料としては、古紙パルプよりも、バージンパルプが好ましい。

化学パルプの叩解度は、２００〜７００ｍｌｃｓｆであることが好ましい。ここで、叩解度とは、ＪＩＳ Ｐ８１２１によるカナダ標準ろ水度（Ｃａｎａｄｉａｎ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｒｅｅｎｅｓｓ）のことである。化学パルプの叩解度を２００〜７００ｍｌｃｓｆの範囲とすることによって、合紙として必要な機械的強度と加工性を有したものとすることができる。化学パルプの叩解度が２００ｍｌｃｓｆ未満の場合は、合紙の密度が高くなって、クッション性が低くなる傾向にあるため、ガラス表面に傷が付きやすくなるおそれがある。一方、化学パルプの叩解度が７００ｍｌｃｓｆより高い場合は、紙力が弱くなるため、流通過程や製造工程において破断するおそれがある。化学パルプの叩解度は３５０〜６００ｍｌｃｓｆであることがより好ましい。パルプを叩解する方法については、公知の方法を使用することができる。

（ガラス板のヤケ）
ガラス板のヤケが発生するメカニズムとしては、従来から、次の２つのものが考えられてきた。すなわち、ガラス板表面に水滴が付着すると、ガラス中の微量のナトリウムイオンが水中に溶け出し、ガラス板表面で水酸化ナトリウムが生成し、ガラス板表面が浸食されて荒らされ、ガラス板が白濁する。また、ガラス板表面の水滴が蒸発する際に、ナトリウムイオンと空気中の二酸化炭素とが反応して、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウムが生成し、ガラス板表面に付着して、ガラス板が白濁する。

上記の従来のヤケの場合は、一般的な輝度の蛍光灯を用いてガラス板の白濁を確認することができる。ところが、タッチパネル用のガラス基板等において、上記の従来のヤケとは異なるタイプの微小（ミクロ）なヤケが存在することが明らかとなった。この微小なヤケは、高輝度のランプを用いて、暗室で検査しないと視認できないものである。タッチパネル用のガラス基板等においては、ガラス基板表面に対して微細な電子部材等が形成される。そのため、高輝度のランプを用いて暗室で検査しないと視認できないような微小なヤケであっても、断線等の不良の原因となり製品欠陥となるため、問題となる。

（ナトリウム）
本発明者は、合紙が所定量のナトリウムを含有する場合、上記の微小なヤケが発生しにくい傾向があるということを見出した。すなわち、本実施形態の合紙は、ナトリウムの含有量が０．０３〜１．０質量％である。ナトリウムの含有量が０．０３質量％以上であると、ヤケの発生量を低減させることができる。一方、ナトリウムの含有量が１．０質量％を超えると、ナトリウムの塩が合紙中に析出して、ガラス板を汚染する懸念がある。合紙中のナトリウムの含有量は、より好ましくは０．０５〜０．５質量％であり、更に好ましくは、０．１〜０．３質量％である。合紙中のナトリウムの含有量は、合紙の灰分量を測定し、更に、灰分中のナトリウムの含有量を蛍光Ｘ線分析によって測定することによって特定できる。

ガラス板が上記の微小なヤケを引き起こす原因とメカニズムの明確な解明は今後の研究を待たなければならないが、ガラス中のナトリウムと水の水素イオンとがイオン交換反応することが原因であろうと考えられる。そして、微小なヤケは、以下のようなメカニズムによって引き起こされると考えられる。

タッチパネル用のガラス基板には、通常、ソーダガラス板が用いられる。ソーダガラス板はガラス板表面に硫酸塩からなる疵（きず）防止用保護膜を有している。疵防止用保護膜は、ガラス板の製造時に、ガラス板表面に亜硫酸ガスを吹き付けて、ガラス板中のナトリウムと亜硫酸ガスとを反応させ、硫酸ナトリウムをガラス板表面で生成させることによって形成される。亜硫酸ガスを吹き付けるとガラス板中のナトリウムが表面付近にブリード（移動）するため、ガラス板の表面付近はナトリウム量が欠乏した状態となる。このことが微小なヤケを引き起こすと推察される。

ところが、合紙中のナトリウムの含有量が多いと、ガラス板中のナトリウムイオンが合紙へブリード（移動）することを抑制する効果を有している。さらに、合紙中のナトリウムイオンが硫酸ナトリウムからなる疵防止用保護膜を通じてガラス板表面付近のナトリウムの欠乏部へ移動する効果も有している。その結果、ガラス板中のナトリウムイオンの存在量が安定化され、合紙中あるいは空気中の水蒸気の水素イオンとナトリウムイオンとのイオン交換反応が抑制される。このことによって、ガラス板中の水素イオンの存在量が増えることなく、ヤケの発生が低減されるものと推測される。

合紙中のナトリウムの含有量を０．０３〜１．０質量％に制御するための方法としては、化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する水を使用する方法（第１の方法）と、化学パルプの製造工程、抄紙工程および抄紙後の工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する化合物を添加する方法（第２の方法）がある。

第１の方法では、化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程に用いる用水中のナトリウムの含有量を適宜制御することにより、最終的に得られる合紙中のナトリウムの含有量を調整することができる。ナトリウムは一般に水に含まれている成分である。いわゆる軟水は相対的にナトリウムの含有量が少なく、硬水には相対的に多くのナトリウムが含まれている。ナトリウムを含有する水の硬度としては、７０〜５００（ｍｇ／ｌ）が好ましく、１２０〜４００（ｍｇ／ｌ）がより好ましい。また、水の電気伝導率としては、１４〜１００ｍＳ／ｍが好ましく、２４〜３３ｍＳ／ｍがより好ましい。ナトリウムを含有する水は、化学パルプの製造工程および抄紙工程の両方で用いてもよいし、いずれか一方の工程で用いてもよい。化学パルプの製造工程または抄紙工程に用いる用水中にナトリウムが溶解していると、化学パルプは、その内部に含有するカルボキシ基が金属イオンと塩を形成して、ナトリウムを内部に保持することができる。また、紙は湿紙を乾燥して製造されるため、用水中の一定量のナトリウムを保持することができる。

第２の方法としては、化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程で原料中にナトリウムを含有する化合物を添加する方法（内添法）、化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程でナトリウムを含有する化合物を溶解・分散させた水を用いる方法（用水法）、抄紙後の工程でナトリウムを含有する化合物を溶解・分散させた水溶液を合紙の表面に塗工する方法（塗工法）などがある。これらの中では、より効率的にナトリウムを含有させることが可能な塗工法が好ましい。

（硫酸ナトリウム）
第２の方法において、ナトリウムを含有する化合物としては、硫酸ナトリウム（芒硝、Ｎａ_２ＳＯ_４）が好ましい。硫酸ナトリウムはガラスの原料として使用されることがある。

合紙に対する硫酸ナトリウムの添加量としては０．０３〜１．５質量％が好ましく、０．０５〜１．０質量％がより好ましく、０．１〜０．６質量％が更に好ましい。硫酸ナトリウムの添加量が１．５質量％を超えると、ガラス板の表面に硫酸ナトリウム粒子が析出して不具合が出るおそれがある。

以上説明してきたように、化学パルプに占める広葉樹パルプの割合と合紙中のナトリウムの含有量を規定することによって、ガラス板のヤケの発生を低減させることができる。

（抄紙用薬品）
合紙の抄紙時に用いる抄紙用薬品については、ガラス表面を汚染しない範囲内で、公知の各種薬品を使用することができる。抄紙用薬品としては、例えば、ポリアクリルアミド等の紙力増強剤、ポリアミドポリアミンエピクロルヒドリン等の耐水化剤、柔軟剤、帯電防止剤、消泡剤、スライムコントロール剤、填料、染料等が挙げられる。これらの抄紙用薬品はいずれもガラス板を汚染する恐れを有するものであるので、添加する場合であっても、合計で０．１質量％以下とすることが好ましい。

（ガラス合紙の製造方法）
合紙の製造方法には特に制限はなく、種々の抄紙機を用いて、適切な抄造条件を選択することによって、抄造することができる。抄紙機としては、具体的に、長網フォーマ、ツインワイヤーフォーマ、円網フォーマ、傾斜フォーマなどを挙げることができる。合紙の層構成は、単層であってもよいし、多層であってもよい。合紙中のナトリウムの含有量を０．０３〜１．０質量％に制御するための方法としては、前記した第１の方法または第２の方法を用いることができる。

（ガラス合紙の特性）
合紙の坪量は、小さい方が運搬時の質量が少なくなるため好ましいが、小さ過ぎると、ガラス板に対して十分な緩衝性を付与することができない。一方、合紙の坪量は、ある程度大きい方が緩衝性の点で好ましいが、大き過ぎると運搬時の質量が大きくなり好ましくない。緩衝性と運搬容易性とのバランス、用途を考慮すると、合紙の坪量は１０〜３００ｇ／ｍ^２である。また、合紙のより好ましい坪量は３０〜８０ｇ／ｍ^２である。

合紙の厚さは、緩衝性、作業性の観点から、２５〜２５０μｍであることが好ましい。また、合紙の密度は、０．４〜１．２ｇ／ｃｍ^３であることが好ましい。

合紙のｐＨ（ＪＩＳ Ｐ ８１３３−２）は、中性が好ましい。

本実施形態の合紙は、タッチパネル用ガラス基板、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイといったフラットパネルディスプレイ用のガラス基板を複数枚積層して保管、運搬する際に、ガラス基板を保護するために好適に使用される。

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。なお、配合を示す数値は、固形分または有効成分の質量基準の数値（質量％）である。また、特に記載のない場合については、抄造した紙はＪＩＳ Ｐ８１１１に準じて処理を行なった後、測定および評価試験に供した。

（実施例１〜４、比較例１〜２）
実施例および比較例に用いた材料は、下記のとおりである。
広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）：市販の広葉樹晒クラフトパルプ
針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）：市販の針葉樹晒クラフトパルプ
硫酸ナトリウム：東ソー株式会社製、無水中性硫酸ナトリウム

用水の電気伝導率の測定は、ＪＩＳ Ｋ ０１３０：２００８に準拠して、ＨＯＲＩＢＡ社製ポータブル型電気伝導率計ＥＳ−５１を用いて測定した。

［実施例１］
原料パルプとして、市販ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）８０％、市販ＮＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）２０％のバージンのパルプスラリー（叩解度４５０ｍｌｃｓｆ）を使用し、電気伝導率２５ｍＳ/ｍの用水を用いて、抄紙薬品を添加せずに、長網抄紙機で抄紙した。抄紙後、乾燥させて、坪量４０ｇ／ｍ^２のガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は０．０５％であった。

［実施例２］
電気伝導率３ｍＳ/ｍの用水を用い、合紙に対する硫酸ナトリウムの添加量が０．３％となるように、硫酸ナトリウム溶液をサイズプレスで塗布した以外は実施例１と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は、０．１０％であった。

［実施例３］
合紙に対する硫酸ナトリウムの添加量が０．５％となるようにした以外は実施例２と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は、０．１８％であった。

［実施例４］
原料パルプを市販ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）４０％、市販ＮＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）６０％のバージンのパルプスラリー（叩解度４５０ｍｌｃｓｆ）を使用した以外は実施例３と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は、０．１８％であった。

［比較例１］
硫酸ナトリウムを添加しなかった以外は、実施例２と同様にして、ガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は、０．０１％であった。

［比較例２］
原料パルプを市販ＮＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）１００％のバージンのパルプスラリー（叩解度４５０ｍｌｃｓｆ）を使用した以外は実施例３と同様にしてガラス合紙を得た。得られたガラス合紙のナトリウム含有量は、０．１８％であった。

（評価内容）
得られたガラス合紙の評価内容は以下のとおりである。
＜合紙中のナトリウムの含有量＞
ガラス合紙の灰分をＪＩＳ Ｐ８２５１に準じて求めた。得られた灰分中のナトリウムの含有量（質量％）は、蛍光Ｘ線分析装置（日本電子株式会社製、ＪＳＸ−３６００Ｍ）を用いて質量濃度の測定値から得た。ガラス合紙中のナトリウム含有量ｍ（質量％）を次式（１）によって求めた。
ｍ＝ａ×ｂ・・・（１）
ここで、ｍ：ナトリウム含有量（質量％）
ａ：ガラス合紙の灰分（質量％）
ｂ：灰分中のナトリウム含有量（質量％）

＜ガラス板のヤケの評価＞
２１０ｍｍ×２１０ｍｍガラス合紙に２００ｍｍ×２００ｍｍのタッチパネル用ガラス板を載せ、その組み合わせを３セット交互に積層し、その上に１ｋｇの錘を載せて圧力を掛け、温度５０℃、湿度９０％ＲＨの環境下に４日間静置して試料とした。ガラス板の表面を水洗いし、乾燥させた後、暗室にて高輝度ランプを照射してガラス板表面の白濁を観察した（ｎ＝３）。ガラス板のヤケの評価を以下の基準で行った。Ａを合格と判定した。
Ａ：曇りがない
Ｂ：一部に曇りがある
Ｃ：曇りがある

表１に、実施例１〜４よび比較例１〜２の評価結果を示した。実施例１〜４のガラス合紙は、ガラス板のヤケに優れていた。一方、比較例１〜２のガラス合紙は、ガラス板のヤケが劣っていた。

Claims (4)

1. 化学パルプを主成分とし、ナトリウムの含有量が０．０３〜１．０質量％であり、坪量が１０〜３００ｇ／ｍ^２であるガラス合紙であって、
   前記化学パルプに占める広葉樹パルプの割合が１０質量％以上であるガラス合紙。
2. 請求項１に記載のガラス合紙を製造する方法であって、前記化学パルプの製造工程および抄紙工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する水を使用することを特徴とするガラス合紙の製造方法。
3. 請求項１に記載のガラス合紙を製造する方法であって、前記化学パルプの製造工程、抄紙工程および抄紙後の工程の少なくとも１つの工程で、ナトリウムを含有する化合物を添加することを特徴とするガラス合紙の製造方法。
4. 前記ナトリウムを含有する化合物が硫酸ナトリウムであることを特徴とする請求項３に記載のガラス合紙の製造方法。