JP2006028654A - Thermally foamable sheet and method for producing the same, and method for producing low density foamed sheet using the thermally foamable sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱発泡性シート、具体的には、原材料としてパルプ又はセルロース繊維を主体とする紙又は湿式不織布に対し、熱発泡性マイクロカプセルを混抄し、製造工程中では熱発泡性マイクロカプセルを発泡させることなく成紙又は不織布としたものに関する。
又、本発明は、このような熱発泡性シートを製造するための方法でもあり、この製法で得られた紙又は不織布熱（熱発泡性シート）は、通常の設備、工程でコーティング、ラミネート、印刷、成型その他各種付加加工を施した後、以降の工程で、乾熱又は湿熱処理又はマイクロウェーブ照射等、直接、間接の熱処理を施すことにより、内部の熱発泡性マイクロカプセルが膨張を起こし、シート内部に空隙が生じる結果、非常に小さな密度を有した紙または不織布（低密度発泡シート）が得られる。
In the present invention, a thermally foamable microcapsule is mixed with a thermally foamable sheet, specifically, paper or wet nonwoven fabric mainly composed of pulp or cellulose fiber as a raw material. It relates to a non-foamed or non-woven paper.
The present invention is also a method for producing such a heat-foamable sheet, and the paper or nonwoven fabric heat (heat-foamable sheet) obtained by this production method can be coated, laminated, After applying printing, molding and other various additional processing, in the subsequent steps, by directly or indirectly heat treatment such as dry heat or wet heat treatment or microwave irradiation, the internal thermally foamable microcapsule causes expansion, As a result of the voids inside the sheet, a paper or nonwoven fabric (low density foamed sheet) having a very small density is obtained.
成紙または不織布に熱発泡性マイクロカプセルを付加し、低密度シートを製造する方法としては、成紙または不織布抄造後、熱発泡性マイクロカプセルを固定するための接着助剤などを用いて表面に接着、固着せしめ、加熱によって発泡させる方法（外添法）と、原料パルプと熱発泡性マイクロカプセルを混合した後で抄造を行い、成紙内部に熱発泡マイクロカプセルを分散させ、加熱によって発泡させて成紙内部に空隙を形成させる方法（内添法）とがある。
外添による方法としては、含浸、塗工、印捺、転写、スプレーなどの方法が考えられるが、これらの方法においては熱発泡性マイクロカプセルを繊維上に固着するための接着助剤を多量に用いなければならない。また、含浸によったとしても、通常の成紙または不織布は熱発泡性マイクロカプセルを含む処理液が内部に浸透するだけの空隙を持たない。
また一般的に処理液を繊維上に止めるために塗工液の粘度を上げるなどする必要があるため、密な組織のシートにおいては処理剤を内部に均等に分散させることは極めて困難であり、結果的に全体が均質な低密度シートを得ることができない。
A method of adding a heat-foamable microcapsule to a synthetic paper or non-woven fabric to produce a low-density sheet is to use a bonding aid or the like for fixing the heat-foamable microcapsule on the surface after making the paper or non-woven fabric. Adhesion, fixation, foaming method by heating (external addition method), and after mixing raw material pulp and thermally foamable microcapsules, papermaking is performed, and the thermally foamed microcapsules are dispersed inside the resulting paper and foamed by heating. There is a method of forming voids in the inner side of the formed paper (internal addition method).
As methods by external addition, methods such as impregnation, coating, printing, transfer, and spraying are conceivable, but in these methods, a large amount of an adhesion aid for fixing the heat-foamable microcapsules on the fibers is used. Must be used. Moreover, even if it is impregnated, a normal synthetic paper or a nonwoven fabric does not have a space | gap which the process liquid containing a thermally foamable microcapsule permeate | transmits inside.
In addition, since it is generally necessary to increase the viscosity of the coating liquid in order to stop the processing liquid on the fiber, it is extremely difficult to evenly disperse the processing agent inside in a dense tissue sheet, As a result, it is not possible to obtain a low-density sheet that is homogeneous throughout.
内添によりパルプに熱発泡性マイクロカプセルを混抄するなどして発泡せしめ、嵩高、断熱保温、緩衝、吸音防音、各種意匠効果を得る技術は多数報告されており、例えば以下の特許文献１〜４に開示されているものがある。
しかしながら、前記特許文献１に記載されているパルプモールドの製造方法は、パルプに対して１〜１０重量％の熱膨張性マイクロカプセル型発泡剤を混合してスラリーをつくり、抄き型と取り型で湿式のモールドをつくり、湿潤状態のパルプモールドを発泡前のモールド厚みより大きく、自由に発泡させたモールド厚みと同じかそれよりも小さいクリアランスを有する乾燥用の型に入れ、加熱して発泡と乾燥を行うものであり、この製法及びこの製法で得られるパルプモールドは、本発明の製法及び熱発泡性シートとは、目的の点でも手法の点でも全く異なるものである。また、上記特許文献２には、発泡性マイクロカプセルの分散液を湿式含浸加工することで、紙層間で均一に発泡した低密度紙が開示されているが、この低密度紙の製法は、抄紙時に湿潤工程で処理するものの処理の方法としてはむしろ含浸処理に近く、本発明で解決しようとする内添による方法とは全く異なるものである。
更に、一般的な内添法では、パルプに微細粒状の熱発泡性マイクロカプセルを固定することが困難であるため、原料パルプに対する定着のための前処理が種々検討されており、例えば上記特許文献３には、カールドファイバーを含むパルプ繊維層に均一に分散保持された発泡体粒子を含有する低密度紙が開示され、上記特許文献４には、バクテリアセルロース及びカチオン化処理を併用する方法が開示されている。しかし、カールドファイバーを用いる方法の場合には、原材料として特殊な前処理を施したパルプを必要とし、本発明で解決しようとする汎用性の原材料という点では充分ではなく、上記特許文献４に報告されている方法もまた、抄紙に先立って特別な前処理を必要とし、汎用性の材料を使用した低密度紙の製造方法とは言えないものである。
However, the method for producing a pulp mold described in Patent Document 1 is to make a slurry by mixing 1 to 10% by weight of a heat-expandable microcapsule type foaming agent with respect to the pulp. Make a wet mold, and put the wet pulp mold into a drying mold that has a clearance larger than the mold thickness before foaming and the foam thickness that is freely foamed or less than that, and heat to foam. The drying is performed, and the manufacturing method and the pulp mold obtained by the manufacturing method are completely different from the manufacturing method and the heat-foamable sheet of the present invention both in terms of the purpose and the method. Further, Patent Document 2 discloses a low-density paper that is foamed uniformly between paper layers by wet impregnation processing with a dispersion of foamable microcapsules. What is sometimes treated in the wetting process is rather close to the impregnation treatment, which is completely different from the internal addition method to be solved by the present invention.
Furthermore, since it is difficult to fix fine granular heat-foamable microcapsules to pulp by a general internal addition method, various pretreatments for fixing to raw pulp have been studied. 3 discloses a low-density paper containing foam particles that are uniformly dispersed and held in a pulp fiber layer containing curled fibers. Patent Document 4 discloses a method in which bacterial cellulose and a cationization treatment are used in combination. It is disclosed. However, in the case of the method using the curled fiber, a pulp that has been subjected to a special pretreatment is required as a raw material, which is not sufficient in terms of a versatile raw material to be solved by the present invention. The reported method also requires special pretreatment prior to papermaking, and cannot be said to be a method for producing low-density paper using versatile materials.
そして、上記特許文献１〜４のいずれの方法も、加工方法としては、成紙を得た後、通常抄造設備の後に連続して設置されている乾燥機での熱処理によって内包した熱発泡性マイクロカプセルを発泡せしめ、低密度紙を得ることを特徴とするものであり、それらの製品は、その後の付帯加工として印刷や撥水・耐油などの表面後加工が極めて困難であるという問題点を有している。これは、抄造後に内部の熱発泡性マイクロカプセルが発泡し、抄紙後の乾燥上がり時点で成紙内部に空隙が含まれている超低密度紙は、嵩高く、剛性も高い（腰が強い）ためであり、これらの製品はいずれも、巻き取りが極めて困難で、また発泡モールドなどの立体成型品の場合には通常表面が平坦でないために、コーティング、サイズプレス、ラミネート、印刷、成型その他の後加工が通常設備では困難であった。 And as for the method of any of the said patent documents 1-4, as a processing method, after obtaining a formed paper, the heat foamable micro | capsule included by the heat processing with the dryer normally installed after the papermaking equipment normally It is characterized by foaming capsules to obtain low-density paper, and these products have the problem that surface post-processing such as printing, water repellency and oil resistance is extremely difficult as ancillary processing after that. is doing. This is because the ultra-low-density paper that is foamed after the paper making and the internal heat-foamable microcapsules are foamed, and has voids inside the resulting paper after drying, is bulky and stiff (strong) All of these products are extremely difficult to wind, and in the case of three-dimensional molded products such as foamed molds, the surface is usually not flat, so coating, size pressing, laminating, printing, molding and other Post-processing was difficult with normal equipment.
そこで、本発明者は、汎用性の材料を使用して製造することができ、後での付加加工が容易な熱発泡性シートについて鋭意検討を行なった結果、成紙に対して３〜５０％の熱発泡性マイクロカプセルと熱可塑性高分子接着剤成分の混合物とを、ポリエチレンオキサイドと会合錯体を生じる定着剤成分とあらかじめ混合しておき、抄造時にポリエチレンオキサイドと併用することによって高い歩留まりと濾水性を得ることができることを見い出して、本発明を達成した。
そして、パルプと熱発泡性マイクロカプセル及び熱可塑性高分子接着剤成分を均等に分散させたスラリー状混合物を混抄してウェットウェブを得、その後ドライヤーの温度を調節するなどして成紙を得る時点では発泡させることなく乾燥して得られたシート（熱発泡性シート）は、コーティング、ラミネート、印刷、成型その他の付加加工を行なった後、８０℃ないし２５０℃の乾熱または湿熱またはマイクロウェーブ等による間接加熱処理により発泡を生じさせることができ、発泡によって密度が０．０４〜０．６ｇ／ｃｍ３の低密度紙となることも見い出し、本発明を達成した。
Therefore, as a result of intensive studies on a heat-foamable sheet that can be manufactured using a general-purpose material and can be easily added later, the present inventor has found that it is 3 to 50% of the finished paper. High yield and drainage can be obtained by mixing a mixture of heat-foamable microcapsules and thermoplastic polymer adhesive component in advance with a fixing agent component that forms an association complex with polyethylene oxide, and using it together with polyethylene oxide during papermaking. And the present invention has been achieved.
Then, a wet mixture is obtained by mixing a slurry-like mixture in which pulp, heat-foamable microcapsules and thermoplastic polymer adhesive components are uniformly dispersed, and then the temperature of the dryer is adjusted to obtain a paper. Then, the sheet obtained by drying without foaming (thermal foaming sheet) is subjected to coating, laminating, printing, molding and other additional processing, followed by dry heat or wet heat at 80 ° C. to 250 ° C. or microwave, etc. It was also found that foaming can be caused by indirect heat treatment with, and that the foaming results in a low density paper having a density of 0.04 to 0.6 g / cm 3 , thereby achieving the present invention.
上記課題を解決可能な本発明の熱発泡性シートは、原料繊維が互いに絡み合った状態で構成されたシート体であって、当該シート体の内部に存在する繊維間空隙部分に、８０〜２５０℃の温度で発泡を起こし得る熱発泡性マイクロカプセルが分散された状態で存在し、前記原料繊維と前記熱発泡性マイクロカプセルが高分子接着剤成分により接着されており、製品歩留まり及び濾水性を向上させるための成分として、ポリエチレンオキサイドと特定の会合錯体形成物質とから形成された会合錯体が含まれていることを特徴とする。 The thermally foamable sheet of the present invention capable of solving the above problems is a sheet body configured with raw fiber entangled with each other, and in the interfiber gap portion existing inside the sheet body, 80 to 250 ° C. Thermally foamable microcapsules that can cause foaming at a temperature of 5 ° C are present in a dispersed state, and the raw fiber and the thermally foamable microcapsules are bonded by a polymer adhesive component, improving product yield and drainage. The component for making it contain is the association complex formed from the polyethylene oxide and the specific association complex formation substance, It is characterized by the above-mentioned.
又、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、前記会合錯体形成物質が、尿素、チオ尿素、タンニン酸、リグニンスルホン酸、高分子カルボン酸、スルフォン化フェノール、ナフトール及びフェノール系化合物から成るグループより選ばれたものであることを特徴とするものである。
更に、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、前記ポリエチレンオキサイドの分子量が１０万〜１０００万の範囲であることを特徴とするものでもある。
又、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、前記高分子接着剤成分が熱可塑性高分子であり、ポリウレタン樹脂、アクリル酸エステル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ラテックス及びそれらの変性物、及びこれらの共重合物から成るグループより選ばれたものであることを特徴とするものである。
Further, the present invention provides the thermally foamable sheet having the above-described characteristics, wherein the association complex-forming substance is urea, thiourea, tannic acid, lignin sulfonic acid, high molecular carboxylic acid, sulfonated phenol, naphthol, and phenolic It is selected from the group consisting of compounds.
Furthermore, the present invention is characterized in that, in the thermally foamable sheet having the above characteristics, the molecular weight of the polyethylene oxide is in the range of 100,000 to 10,000,000.
Further, the present invention provides the thermally foamable sheet having the above characteristics, wherein the polymer adhesive component is a thermoplastic polymer, and a polyurethane resin, an acrylate resin, a vinyl acetate resin, a latex, and a modified product thereof. And those selected from the group consisting of these copolymers.
更に、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、前記熱発泡性マイクロカプセルの外殻が、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニル及びそれらの共重合体であり、前記外殻の内部に、加熱により膨張する炭化水素、石油エーテル等、沸点が−５０〜１５０℃の範囲である有機溶剤が内包されているか、あるいは、熱分解または化学反応によって炭酸ガスを発生する炭酸塩または重炭酸塩が内包されていることを特徴とするものである。
又、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、加熱発泡前のシート密度が０．４〜１．０ｇ／ｃｍ３であり、加熱発泡後のシート密度が０．０４〜０．６ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするものでもある。
又、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、加熱発泡前の乾燥坪量が２５ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２であり、重量比において原料繊維を５０％以上含んでいることを特徴とするものである。
又、本発明は、上記の特徴を有した熱発泡性シートにおいて、前記原料繊維が、セルロース系繊維、動物繊維または合成繊維であることを特徴とするものである。
Furthermore, the present invention provides a thermally foamable sheet having the above-described features, wherein the shell of the thermally foamable microcapsule is made of vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylate ester, acrylonitrile, methacrylate ester, styrene, vinyl acetate, and These are copolymers, and an organic solvent having a boiling point in the range of −50 to 150 ° C., such as hydrocarbon and petroleum ether that expands by heating, is included in the outer shell, It is characterized in that it contains a carbonate or bicarbonate that generates carbon dioxide by a chemical reaction.
Further, according to the present invention, in the thermally foamable sheet having the above characteristics, the sheet density before heating and foaming is 0.4 to 1.0 g / cm 3 , and the sheet density after heating and foaming is 0.04 to 0. It is also characterized by being 6 g / cm 3 .
In addition, the present invention provides a thermally foamable sheet having the above-described characteristics, wherein the dry basis weight before heating and foaming is 25 g / m 2 to 1000 g / m 2 , and contains 50% or more of raw material fibers in a weight ratio. It is characterized by this.
In the heat-foamable sheet having the above characteristics, the present invention is characterized in that the raw fiber is a cellulosic fiber, animal fiber or synthetic fiber.
又、本発明は、原料繊維に内添された熱発泡性マイクロカプセルが加熱によって発泡を起こす熱発泡性シートを製造するための方法であって、当該方法は、工程Ａ：８０〜２５０℃の温度で発泡を起こし得る熱発泡性マイクロカプセル、高分子接着剤成分、及び、製品歩留まり及び濾水性を向上させるための成分としてのポリエチレンオキサイドと会合錯体形成物質を、原料繊維に添加・混合してスラリー状混合物を調製する工程と、工程Ｂ：前記工程Ａで得られたスラリー状混合物を用いて抄紙を行ない、前記熱発泡性マイクロカプセルを発泡させずに乾燥を行ってシート体を得る工程とを含むことを特徴とする。 The present invention is also a method for producing a thermally foamable sheet in which thermally foamable microcapsules internally added to raw fibers cause foaming by heating, the method comprising a step A: 80-250 ° C. Add and mix heat-expandable microcapsules that can cause foaming at high temperatures, polymer adhesive components, and polyethylene oxide and associated complex-forming substances as ingredients to improve product yield and drainage into raw fibers. A step of preparing a slurry-like mixture, and a step B: a step of making a paper using the slurry-like mixture obtained in the step A, and drying the thermally foamable microcapsules without foaming to obtain a sheet body; It is characterized by including.
更に、本発明は、断熱性、保温性、緩衝性及び意匠性に優れた低密度発泡シートを製造するための方法であって、当該方法は、前記工程Ｂで得られた前記熱発泡性シートの表面に、コーティング、ラミネート、印刷及び成型から選ばれる少なくとも一つの加工処理を施し、その後、当該熱発泡性シートを加熱して前記熱発泡性マイクロカプセルを発泡させる工程Ｃを含むことを特徴とする。 Furthermore, the present invention is a method for producing a low-density foam sheet excellent in heat insulating properties, heat retaining properties, buffer properties, and design properties, and the method is the heat-foamable sheet obtained in the step B. Characterized in that it comprises at least one process selected from coating, laminating, printing and molding on the surface of the material, and then heating the thermally foamable sheet to foam the thermally foamable microcapsules. To do.
本発明の場合、特別な前処理などを施さない通常のパルプ、非木材パルプのみでなく、強度や物性改善のため、ガラス繊維等の無機繊維、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ナイロン、ポリエステル、レーヨンなどの繊維を混抄した場合にも、一般的な抄紙設備により均質な後発泡型低密度シートを得ることができる。本発明によれば、熱発泡性マイクロカプセルの定着性や歩留まりが向上し、抄造時の濾水性も向上する。
また、本発明では、発泡前の後発泡シートは通常の紙、不織布と同様の密度であり、未発泡のまま在庫する場合において輸送及び保管のための容量は通常の紙と同様の容積しか必要としないという利点もある。
更に、本発明では、要求が発生してからそのシートをコーティング、ラミネート、印刷、成型その他の各種付加加工に供することができるため、発泡前の後発泡シートを用意することにより、汎用性を持たせることができ、付帯加工を含む納期の短縮を図ることができ、本発明の熱発泡性シートは、加工性が非常に優れたものである。
In the case of the present invention, not only ordinary pulp and non-wood pulp that are not subjected to special pretreatment, but also inorganic fibers such as glass fibers, PVA (polyvinyl alcohol), nylon, polyester, rayon, etc. for improving strength and physical properties. Even when these fibers are mixed, a homogeneous post-foaming low-density sheet can be obtained by general papermaking equipment. According to the present invention, the fixability and yield of thermally foamable microcapsules are improved, and the freeness during papermaking is also improved.
In the present invention, the post-foamed sheet before foaming has the same density as that of ordinary paper and non-woven fabric, and when stocking without foaming, the capacity for transportation and storage needs only the same volume as that of ordinary paper. There is also an advantage of not.
Furthermore, in the present invention, since the sheet can be subjected to various additional processes such as coating, laminating, printing, molding and the like after the demand is generated, it is versatile by preparing a post-foamed sheet before foaming. The delivery time including incidental processing can be shortened, and the thermally foamable sheet of the present invention is very excellent in workability.
まず最初に、本発明の熱発泡性シートについて説明する。
本発明の熱発泡性シートは、原料繊維が互いに絡み合った状態で構成されたシート体で、後工程で熱を加えることによって発泡を起こす特性を有しており、当該シート体の内部に存在する繊維間空隙部分には、８０〜２５０℃の温度で発泡を起こし得る熱発泡性マイクロカプセルが分散された状態で存在している。
このような熱発泡性マイクロカプセルとしては、外殻が塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリル酸エステル、スチレン、酢酸ビニルなどの熱可塑性高分子及びそれらを構造中に含む共重合体であり、内部に加熱により膨張する炭化水素、例えばプロパン、ブタン、ペンタン、へキサン、及びそれらの異性体等の炭化水素類、石油エーテル等の沸点が−５０〜１５０℃の有機溶剤を内包するもの、または熱分解、化学反応等によって炭酸ガスを発生する炭酸水素ナトリウムなどの炭酸塩または重炭酸塩を内包するもので、８０〜２５０℃の熱処理により直径で２から６倍、体積で８から２００倍程度に膨張するものが好ましい。
First, the thermally foamable sheet of the present invention will be described.
The heat-foamable sheet of the present invention is a sheet body composed of raw material fibers entangled with each other, and has a property of causing foaming by applying heat in a subsequent process, and is present inside the sheet body. Thermally foamable microcapsules that can cause foaming at a temperature of 80 to 250 ° C. are present in the interfiber spaces.
As such heat-foamable microcapsules, the outer shell is a thermoplastic polymer such as vinyl chloride, vinylidene chloride, acrylic ester, acrylonitrile, methacrylic ester, styrene, vinyl acetate, and a copolymer containing them in the structure. And includes an organic solvent having a boiling point of −50 to 150 ° C. such as hydrocarbons such as propane, butane, pentane, hexane, and isomers thereof, petroleum ether, etc. Or those containing carbonate or bicarbonate such as sodium bicarbonate that generate carbon dioxide by thermal decomposition, chemical reaction, etc., 2 to 6 times in diameter and 8 to 8 in volume by heat treatment at 80 to 250 ° C. What expand | swells about 200 times is preferable.
そして、この熱発泡性マイクロカプセルと原料繊維とは高分子接着剤成分により接着されており、本発明の熱発泡性シートには、製品歩留まり及び濾水性を向上させるための成分として、ポリエチレンオキサイドと特定の会合錯体形成物質とから形成された会合錯体が含まれている。
本発明の熱発泡性シートにおいて、高分子接着剤成分としては、熱可塑性高分子で、例えばポリウレタン系、アクリル酸エステル系、酢酸ビニル系、またはラテックス類等の重合系樹脂及びそれらの変性物またはそれらを構造内に持つ共重合物が挙げられるが、本発明はそれらに限定されることなく応用可能であり、又、製品歩留まり及び濾水性を向上させるための会合錯体を形成する会合錯体形成物質（定着剤）とは、抄造時に会合錯体を得るためのある種の下漬け剤で、明成化学工業株式会社のポリエチレンオキサイド（商品名：アルコックス（登録商標））のパンフレットに紹介されている尿素、チオ尿素、タンニン酸、リグニンスルホン酸、高分子カルボン酸、ナフトールやフェノール系化合物、コロイド状シリカなどが挙げられ、定着に用いるポリエチレンオキサイドとしては、分子量が１０万から１０００万の範囲のものが好ましい。
The thermally foamable microcapsules and the raw fiber are bonded by a polymer adhesive component, and the thermally foamable sheet of the present invention includes polyethylene oxide and a component for improving product yield and drainage. An association complex formed from a specific association complex-forming substance is included.
In the thermally foamable sheet of the present invention, the polymer adhesive component is a thermoplastic polymer, for example, a polymer resin such as polyurethane, acrylate ester, vinyl acetate, or latex, and a modified product thereof. Copolymers having them in the structure are exemplified, but the present invention is applicable without being limited thereto, and an association complex-forming substance that forms an association complex for improving product yield and drainage (Fixing agent) is a kind of undercoat agent for obtaining an association complex at the time of paper making. Urea introduced in the pamphlet of polyethylene oxide (trade name: Alcox (registered trademark)) by Meisei Chemical Industry Co., Ltd. Thiourea, tannic acid, lignin sulfonic acid, polymeric carboxylic acid, naphthol and phenolic compounds, colloidal silica, etc. The polyethylene oxide used in the wearing, the molecular weight is preferably in the range from 100,000 10,000,000.
本発明の熱発泡性シートには、上記のポリエチレンオキサイドと会合錯体形成物質により形成された会合錯体が含有されていることで、成紙または湿式不織布抄造時における熱発泡性マイクロカプセル及び熱可塑性高分子接着剤成分を内包するウェブが通常抄紙時の水準近くまで濾水し、通常のパルプによる抄紙の如く処理することができる。しかも、本発明では、乾燥設備の表面温度を調節するなどして内包する熱発泡性マイクロカプセルを発泡させることなく乾燥させることによって、目的とする後発泡シートを得ることができる。本発明の熱発泡性シートは、加熱発泡前（抄造上がり）の乾燥坪量が２５ｇ／ｍ２〜１０００ｇ／ｍ２で、重量比において原料繊維を５０％以上含み、加熱発泡前のシート密度が０．４〜１．０ｇ／ｃｍ３で、加熱発泡後のシート密度が０．０４〜０．６ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。 The thermally foamable sheet of the present invention contains an association complex formed of the above-mentioned polyethylene oxide and an association complex-forming substance, so that the thermally foamable microcapsules and the high thermoplasticity at the time of papermaking or wet nonwoven fabric making. The web containing the molecular adhesive component is drained to a level close to that at the time of normal papermaking, and can be treated like normal papermaking with pulp. Moreover, in the present invention, the desired post-foamed sheet can be obtained by drying the thermally foamable microcapsules contained by adjusting the surface temperature of the drying equipment without foaming. Thermally foamable sheet of the present invention, the heating before foaming dry basis weight of 25g / m 2 ~1000g / m 2 of (papermaking up) includes a material fiber of 50% or more in weight ratio, the sheet density before heating foaming in 0.4~1.0g / cm 3, it preferably has a sheet density after heating and foaming is 0.04~0.6g / cm 3.
次に、上記の熱発泡性シートを製造するための本発明の製造方法について説明する。
本発明の製法における工程Ａでは、８０〜２５０℃の温度で発泡を起こし得る熱発泡性マイクロカプセル、高分子接着剤成分、及び、製品歩留まり及び濾水性を向上させるための成分としてのポリエチレンオキサイドと会合錯体形成物質を、原料繊維に添加・混合してスラリー状混合物を調製するが、この際、本発明では、原料繊維として、木材パルプ、非木材パルプを始めとするセルロース系繊維の他獣毛などの動物繊維、レーヨン、ナイロン等の任意の繊維が使用可能であり、一般に繊維長の長い材料を使用すれば高い強度のシートが得られ、繊維長の短い材料を使用すればより嵩高のシートを得られる。
また、パルプ及び木材パルプにおいては用途・目的に応じ、叩解の度合いを調整することによっても、成紙の強度、密度、歩留まり、地合い、濾水性を調整することができる。製品に対して要求される密度、強度、外観等を、材料選択のみでなく、これらの性質を利用して、任意に調整することが可能である。
Next, the manufacturing method of the present invention for manufacturing the above heat-foamable sheet will be described.
In step A in the production method of the present invention, a heat-foamable microcapsule capable of foaming at a temperature of 80 to 250 ° C., a polymer adhesive component, and polyethylene oxide as a component for improving product yield and drainage A slurry-like mixture is prepared by adding and mixing the association complex-forming substance to the raw fiber. In this case, in the present invention, the raw fiber is not only cellulose fibers such as wood pulp and non-wood pulp, but also animal hair. Any fiber such as animal fiber, rayon, nylon, etc. can be used. Generally, a high-strength sheet can be obtained by using a material having a long fiber length, and a bulky sheet by using a material having a short fiber length. Can be obtained.
Moreover, in pulp and wood pulp, the strength, density, yield, texture, and drainage of the resultant paper can be adjusted by adjusting the degree of beating according to the application and purpose. It is possible to arbitrarily adjust the density, strength, appearance, and the like required for the product, not only by selecting materials, but also using these properties.
この工程Ａにおいては一般に、上記の原料繊維スラリーに、熱発泡性マイクロカプセル、高分子接着剤成分および会合錯体形成物質（定着剤）を添加し、これらの材料を充分に攪拌し均一に混合した後、分子量１０万から１０００万のポリエチレンオキサイドを加え、定着剤との会合錯体を生成させることでパルプ上に定着せしめる。本発明の製造方法によれば、歩留まりを向上させながら、かつ高い濾水性を得ることが可能で、抄造工程におけるウェットウェブは、含水率及び密度において通常パルプを使用して成紙を得る場合と同等であるため、通常の成紙、湿式不織布の製造時と同様の設備・条件での抄造が可能となる。 In this step A, generally, a heat-foamable microcapsule, a polymer adhesive component and an association complex-forming substance (fixing agent) are added to the raw fiber slurry, and these materials are sufficiently stirred and mixed uniformly. Thereafter, polyethylene oxide having a molecular weight of 100,000 to 10,000,000 is added to form an association complex with the fixing agent, thereby fixing on the pulp. According to the production method of the present invention, it is possible to obtain high drainage while improving the yield, and the wet web in the paper making process is usually obtained by using pulp in moisture content and density. Since they are equivalent, it is possible to make paper with the same equipment and conditions as in the production of ordinary paper and wet nonwoven fabric.
そして、次の工程Ｂでは、前記工程Ａで得られたスラリー状混合物を用いて抄紙を行ない、ウェットウェブを得た後、乾燥機（ドライヤー）の温度を調節するなどして、内添により成紙内部へ均等に分散された熱発泡性マイクロカプセルを発泡させないまま乾燥させて、後加工性に優れた後発泡性のシート体を得る。熱発泡性マイクロカプセルを発泡させないのは、熱発泡マイクロカプセルを混抄する内添法においては、熱発泡性マイクロカプセルが発泡すると成紙の嵩が増し、剛性も高くなることから通常通りの巻取りなどが行えず、その後、長尺巻き取りから連続して処理されることの多い印刷、ラミネートなどの処理が行えなくなるからである。 Then, in the next step B, paper is made using the slurry mixture obtained in the step A, a wet web is obtained, and the temperature of the dryer (dryer) is adjusted. The thermally foamable microcapsules evenly dispersed inside the paper are dried without foaming to obtain a post-foamable sheet body excellent in post-processability. The reason why the foamed microcapsules are not foamed is that, in the internal addition method in which the thermally foamed microcapsules are mixed, if the foamed thermally expandable microcapsules are expanded, the volume of the resulting paper increases and the rigidity is increased. This is because printing, laminating, and the like, which are often processed continuously from the long winding, cannot be performed thereafter.
このような本発明の製法により得られた熱発泡性シート（後発泡シート）は、熱による発泡処理の前には一般的な成紙または不織布と同様の形態であり、同様の物性を有しており、通常設備のまま通常の工程によってコーティング、サイズプレス、ラミネート、印刷、成型その他の各種機能加工、付加加工処理を施すことができる。又、本発明の製法は、従来技術より知られている製法に比べて歩留まりが良く、経済性に優れ、また定着効率が良好であることから排水への負荷も少ない。
上記の本発明の製法にて得られた熱発泡性シートは、表面加工、印刷、成型など種々の加工を経た後、熱発泡性マイクロカプセルの発泡に必要なだけの熱処理を加えて熱発泡性マイクロカプセルを後発泡させることにより、断熱性、保温性、緩衝性、意匠性などの効果に優れた均質な超低密度のシートとなり、本発明は、前記工程Ｂで得られた熱発泡性シートの表面に、コーティング、ラミネート、印刷及び成型から選ばれる少なくとも一つの加工処理を施し、その後、当該熱発泡性シートを加熱して前記熱発泡性マイクロカプセルを発泡させる工程Ｃを含む、低密度発泡シートの製造方法でもある。
この際、加熱処理は、乾熱または湿熱により直接加熱処理であっても良く、あるいは、マイクロウェーブ等による間接加熱処理であっても良い。
以下に、木材パルプを使用した場合の代表的な本発明の熱発泡性シートの製造方法を示して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
The heat-foamable sheet (post-foamed sheet) obtained by the production method of the present invention is in the same form as general paper or non-woven fabric before the foaming treatment by heat, and has the same physical properties. In addition, coating, size pressing, laminating, printing, molding, and other various functional processing and additional processing can be performed in the normal process with normal equipment. In addition, the production method of the present invention has a better yield, better economic efficiency, and better fixing efficiency than the production methods known from the prior art, so the load on the waste water is small.
The heat-foamable sheet obtained by the production method of the present invention is subjected to various processes such as surface processing, printing, molding, etc., and then subjected to heat treatment necessary for foaming of the heat-foamable microcapsules, By post-foaming the microcapsules, it becomes a homogeneous ultra-low density sheet excellent in effects such as heat insulating properties, heat retaining properties, buffer properties, and design properties, and the present invention is a thermally foamable sheet obtained in the step B. Low-density foaming, which includes the step C of applying at least one processing selected from coating, laminating, printing and molding to the surface of the material, and then heating the thermally foamable sheet to foam the thermally foamable microcapsules. It is also a sheet manufacturing method.
At this time, the heat treatment may be direct heat treatment by dry heat or wet heat, or may be indirect heat treatment by microwaves or the like.
Hereinafter, the present invention will be described in detail by showing a typical method for producing a thermally foamable sheet of the present invention when wood pulp is used, but the present invention is not limited to these examples.
〔実施例１〕
定着剤の添加の有無による歩留まり比較実験
原料パルプとしては、ＬＢＫＰ７０％及びＮＢＫＰ３０％を配合し、６００ｃｃ ｃｓｆ．まで叩解し、約３％のスラリー状としたものを準備した。
又、熱発泡性マイクロカプセルとしては、内部にイソペンタンが内包され、外殻が塩化ビニリデン系統のものを準備した。
そして、上記原料パルプを坪量１９０ｇ／ｍ２相当分、上記熱発泡性マイクロカプセルとアクリル酸エステル系バインダーを含む発泡バインダー（バインダー１００重量部に対してマイクロカプセル６０重量部含有）を固形分として１１０ｇ／ｍ２相当分配合し、更に定着剤（会合錯体形成物質）として、リグニンスルホン酸ソーダ、ポリスチレンスルホン酸ソーダ、スルフォン化ポリフェノールのうちのいずれかを、以下の表１に記載される量にて配合した。また、参照用として、定着剤を一切含まないスラリーも調製した。
このようにして得られた各スラリー状混合物を角型シートマシンに入れ、所定量まで水を加えた後、希釈したポリエチレンオキサイド（明成化学工業株式会社製、商品名：アルコックス（登録商標））を加えて攪拌し、６０メッシュのワイヤーにより抄紙した。
この時の全体の歩留まりと、パルプ以外の歩留まりを以下の表１に示す。
[Example 1]
Yield comparison experiment with and without addition of fixing agent As raw material pulp, LBKP 70% and NBKP 30% were blended, and 600 cc csf. Until about 3% slurry was prepared.
As the heat-foamable microcapsules, those having isopentane in the inside and an outer shell of vinylidene chloride type were prepared.
The raw pulp is equivalent to a basis weight of 190 g / m 2 , and the foamed binder (containing 60 parts by weight of the microcapsules with respect to 100 parts by weight of the binder) containing the thermally foamable microcapsules and the acrylate ester binder as a solid content 110 g / m 2 equivalent amount is blended, and further, as a fixing agent (association complex forming substance), any one of lignin sulfonic acid soda, polystyrene sulfonic acid soda and sulfonated polyphenol is added in the amount described in Table 1 below. And blended. For reference, a slurry containing no fixing agent was also prepared.
Each slurry mixture thus obtained was placed in a square sheet machine, water was added to a predetermined amount, and then diluted polyethylene oxide (manufactured by Meisei Chemical Industry Co., Ltd., trade name: Alcox (registered trademark)). Was added and stirred, and paper was made with a 60 mesh wire.
The overall yield at this time and the yield other than pulp are shown in Table 1 below.
上記の表１に示された実験結果から、投入した総固形分のうち、定着剤を含まないスラリー状混合物はパルプ以外の固形物の定着は１３．６％に留まったのに対し、定着剤を併用したものは最大で９６．４％の定着率にまで向上した。 From the experimental results shown in Table 1 above, among the total solids charged, the slurry-like mixture containing no fixing agent remained fixed at 13.6% of solids other than pulp, whereas the fixing agent In the case of using together, the fixing rate was improved to a maximum of 96.4%.
〔実施例２〕
熱発泡性マイクロカプセルの配合量と発泡倍率、発泡後の密度との関係
実施例１と同様のパルプを固形分として坪量２１０ｇ／ｍ２相当分に対し、熱発泡性マイクロカプセル（やや発泡温度の高い外殻がアクリル酸エステル系統のものを使用）及び接着剤を含む発泡バインダーを固形分換算で概ね０％及び２０％、３０％、４０％相当加えて実施例１と同様の方法にて抄紙を行い、その発泡性（発泡倍率）と発泡後の密度を比較した。この際、熱処理は無張力の熱風乾燥機を用い、時間ごとの厚味を測定し、抄紙上がりの厚味に対する熱処理後の厚味を発泡倍率とし、最大値を発泡倍率とした。更に、坪量に対する厚味の変化より熱発泡処理後の密度を算出した。
この時の発泡倍率と、発泡後の密度を以下の表２に示す。又、発泡剤の配合比と熱処理後の成紙密度の関係を図１に示した。
[Example 2]
Relationship between blending amount of heat-foamable microcapsules, foaming ratio, density after foaming The same pulp as in Example 1 was used as the solid content, and the basis weight was 210 g / m 2 equivalent to the heat-foamable microcapsules (slightly foaming temperature) In the same manner as in Example 1 with the addition of a foamed binder containing an adhesive and a foamed binder containing an adhesive, approximately 0%, 20%, 30% and 40% equivalent in terms of solid content Papermaking was performed, and the foamability (foaming ratio) and density after foaming were compared. At this time, the heat treatment was carried out by using a tensionless hot air dryer, and the thickness of each time was measured. The thickness after the heat treatment for the thickness after the papermaking was taken as the foaming ratio, and the maximum value was taken as the foaming ratio. Further, the density after the thermal foaming treatment was calculated from the change in thickness with respect to the basis weight.
The foaming ratio at this time and the density after foaming are shown in Table 2 below. FIG. 1 shows the relationship between the blending ratio of the foaming agent and the density of the formed paper after the heat treatment.
上記の表２に示された実験結果並びに図１のグラフから、発泡剤（バインダー含む）約４０％の使用により、発泡倍率にして１２倍、成紙の密度は０．１ｇ／ｃｍ３以下の発泡シートが得られることがわかった。 From the experimental results shown in Table 2 above and the graph of FIG. 1, by using about 40% of a foaming agent (including a binder), the expansion ratio is 12 times, and the density of the formed paper is 0.1 g / cm 3 or less. It was found that a foam sheet was obtained.
上記の本発明の製法にて得られた熱発泡性シートは、表面加工、印刷、成型など種々の加工を経た後、加熱処理を行なうことにより熱発泡性マイクロカプセルを後発泡させることができ、発泡後に得られるシート体は、その優れた断熱性、保温性、緩衝性および意匠性を利用して各種の分野に利用可能である。
又、本発明の製法は、従来技術より知られている製法に比べて歩留まりが良く、経済性に優れ、また定着効率が良好であることから排水への負荷も少ない。
The thermally foamable sheet obtained by the above-described production method of the present invention can be subjected to post-foaming by performing heat treatment after various processing such as surface processing, printing, molding, and the like, The sheet body obtained after foaming can be used in various fields by utilizing its excellent heat insulating properties, heat retaining properties, buffer properties and design properties.
In addition, the production method of the present invention has a better yield, better economic efficiency, and better fixing efficiency than the production methods known from the prior art, so the load on the waste water is small.
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