環境に優しい紙の製造方法およびそのための組成物
【課題】良好な折り畳み性、引裂性、および自然環境における分解性を有する合成紙を提供する。
【解決手段】約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を含んでいる組成物から環境に優しい紙を製造する。
【解決手段】約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を含んでいる組成物から環境に優しい紙を製造する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末を有する環境に優しい紙の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型の組み合わせを使用することによる、二軸方向の強さを有する紙の製造方法に関する。本発明は、約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末を含んでいる環境に優しい紙の製造用組成物にも関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に多くの合成紙が開発されてきている。主成分としてのポリプロピレンおよび充填材としての無機鉱物粉末を有する単層および多層の紙は、従来のプラスチックフィルムの配合物から生産される。紙は、その方法の間に単層または多層として共押し出しされ、ダイレクトラインダイを有する二次成形型を通して、シートとして形成される。そのシートは、縦方向に延伸された後に、その２つの面上に他のシートをラミネートされ、次に、横方向に延伸される。得られる多層の紙は、二軸延伸された中心層および１方向にのみ延伸された２つの表面層を有する。縦方向に延伸されたシートが横方向の延伸に付される場合には、得られる単層または多層の紙は、その表面において二軸延伸された性質を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−５３３４５号公報
【特許文献２】特公昭５７−２２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリプロピレンからつくられる上記紙にも長所を見出すことができるけれども、それらはまだパルプからつくられる紙に劣っている。ポリプロピレンからつくられる紙の短所は、折り畳み性の悪さ、横と縦とでの引裂強さの差異の大きさ、または引裂性の欠如などを包含している。さらに、ポリプロピレンからつくられる紙は、自然環境においては急速には分解しない。なおそのうえ、合成紙の生産コストはパルプ紙のそれよりもはるかに高い。上記短所の観点から、合成紙は、消費者の要求に十分に応えてはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、主成分としての約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および２重量％未満の添加剤を含む、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型の組み合わせを使用して、それらの構成成分を丸形フィルム管として押し出し、その丸形フィルム管を膨張させて、そのフィルムを同時に二軸方向に延伸する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらにもう１つの目的は、その紙の密度を、それらの原材料の組み合わせの約２g/cm3 から約 0.5g/cm3 程度にまで下げ、約 0.7g/cm3 〜約 0.9g/cm3 のパルプの密度と比較して40容量％に及ぶ量を減じる、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの目的は、その紙が、パルプ紙のそれらと類似の性質、例えば折り畳み性、剛性、不透明度、筆記性、および横および縦の引裂強さを有する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの目的は、生産された紙を燃やす際に、少量の高密度ポリエチレンしか燃えないために、毒性のガスまたは煙がまったく生じず、生産された紙が再利用可能な、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、生産された単層の紙が自然環境において分解する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【００１１】
本発明の上記特徴および長所は、添付図、詳細な説明および実施例の参照によって、よりよく理解されるであろう。本発明を説明している個々の環境に優しい紙は単なる例示に過ぎず、本発明の制限と見なされるべきものではないということもまた理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による、単層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図２】本発明による、単層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図３】本発明による、サーキュラーダイおよび単一の内部通路を有する図２に示されている二次成形型の略断面図である。
【図４】本発明による、サーキュラーダイおよび単一の押出機を有する図２に示されている二次成形型の略平面図である。
【図５】本発明による、２層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図６】本発明による、２層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図７】本発明による、サーキュラーダイおよび２つの内部通路を有する図６に示されている二次成形型の略断面図である。
【図８】本発明による、サーキュラーダイおよび２つの押出機を有する図６に示されている二次成形型の略平面図である。
【図９】本発明による、３層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図１０】本発明による、３層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図１１】本発明による、サーキュラーダイおよび３つの内部通路を有する図１０に示されている二次成形型の略断面図である。
【図１２】本発明による、サーキュラーダイおよび３つの押出機を有する図１０に示されている二次成形型の略平面図である。
【図１３】本発明による、２つを１つにしたラミネートされた環境に優しい紙の略断面図である。
【図１４】本発明による、３つを１つにしたラミネートされた環境に優しい紙の略断面図である。
【図１５】本発明による、ラミネート機の略図である。
【図１６】本発明による、コートされた単層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１７】本発明による、コートされた２層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１８】本発明による、コートされた３層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１９】本発明による、コートされ、ラミネートされた環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図２０】本発明による、２面コーティング機の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
説明として、およびそれに付随する多くの長所を有する本発明のより完全な認識のために、この紙の製造方法に関して、以下の詳細な説明を示す。
【００１４】
本発明の単層の環境に優しい紙の製造方法においては、主成分としての約56重量％〜約80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜約18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜約２重量％の添加剤を含んでいる組成物を使用する。それらの無機鉱物粉末は、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、酸化亜鉛、ドロマイト、ガラス繊維、中空ガラスミクロビーズ、シリカ、チョーク、タルク、ピグメント、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト、クレー、珪藻土およびそれらの混合物からなる群より選ばれる少なくとも２種の構成成分を包含しており、焼結されていてもいなくてもよい。ポリエチレンは、高密度ポリエチレン、または高密度ポリエチレンと、中密度ポリエチレン（すなわち、線状低密度ポリエチレン）および低密度ポリエチレンからなる群より選ばれるものの少なくとも１種との組み合わせを包含している。それらの添加剤は当該分野において従来から使用されているもの、例えばカップリング剤、潤滑剤、分散剤、および静電防止剤を包含している。
【００１５】
上記カップリング剤は、例えばβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤である。
【００１６】
潤滑剤の例は、N-オレイルパルミトアミドである。上記静電防止剤は、例えばN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ココアミン(N,N-bis(2-hydroxyethyl)cocoamine)またはN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミンである。
【００１７】
混合、押し出し、および練りという一連の処理工程の後、上述の原材料の組み合わせをペレットに変える。図２および３を参照すると、紙フィルムを生産するために、それらのペレットを押出機１０（単一押出機）中に供給する。サーキュラーダイを有する二次成形型１は、その表面上に注入口を有する。その注入口は、二次成形型１中に内部通路１０１を規定し、内部通路１０１は、二次成形型のダイと通じている。押出機１０の温度を上記ペレットの融点より高い温度に設定する場合には（例えば約 150℃〜約 220℃の範囲）、それらのペレットは溶融し、次に、押出機１０の２本の回転スクリューから直接来る力により、単一の内部通路１０１を通して、二次成形型１の注入口に移送される。そのメルトを、二次成形型１のダイから、中空で丸形の紙フィルム管３として成形する。二次成形型１のダイから成形された紙フィルム管３は、 150℃〜 220℃程度に高い温度であり、冷却風により冷却される。これは、二次成形型１のダイの上に備えつけられた冷却手段２から鉛直に吹いている風であるのが好ましい。冷却風を鉛直に吹かせ続けることにより、紙フィルム管３の形状を、二次成形型１のダイの形状と同様に確実に維持することができる。紙フィルム管３の温度は、二次成形型１のダイから約 700mm以内の距離において約80℃〜約 120℃まで冷却するべきであり、そうすることにより、その次の工程を続けることができる。
【００１８】
次に、例えば二次成形型１中の通路（示されていない）を通る圧力空気により、紙フィルム管３を膨張させる。同時に、リーディングローラー６により、初めに成形された紙フィルム管の一端を引く。リーディングローラー６の回転速度を制御して、紙フィルム管３を実質的に気密にする。リーディングローラー６の回転速度、押出機１０から押し出す材料の量、および紙フィルム管３の必要とされる厚みを制御して、紙フィルム管３を、二次成形型１のダイから約 200mm〜約 700mmの距離において３〜８倍に膨張させるのが好適である。
【００１９】
膨張および引き出しの目的は、２方向、すなわち縦および横に同時に紙フィルム管３を延伸し、結果として二軸方向の強さを有する構造を有する環境に優しい紙４とすることである。膨張処理により、環境に優しい紙４の密度を、それらの原材料の組み合わせの約２g/cm3 から約 0.5g/cm3 に下げ、約 0.7g/cm3 〜約 0.9g/cm3 のパルプの密度と比較して約40容量％に及ぶ量を減じることができる。
【００２０】
リーディングローラー６からの引き出し力により、リーディングローラー６と冷却手段２との間に備え付けられた折り畳み手段５の中に環境に優しい紙４を引き込み、環境に優しい紙４を対称的に折り畳み、折り畳まれた平判とする。
【００２１】
リーディングローラー６の目的は、初めに成形された紙フィルム管３を低い回転速度で引き出し、冷却手段２からの風をその中に均等に吹き込んで、紙フィルム管３を安定化させ、かつ紙フィルム管３を気密に維持して、紙フィルム管３を均等に膨張させることを包含している。
【００２２】
また、リーディングローラー６の回転速度は、その紙フィルムの縦延伸および必要とされる厚みについての決定的な要因である。もちろん、その回転速度を調整して、押出機１０から押し出されて来る材料の量に合わせるのが好適である。
【００２３】
次に、上記折り畳まれた環境に優しい紙を切断手段７に通し、その折り畳まれた紙を２枚の紙に切断する。その環境に優しい紙の得られた２枚のシートを、表面コロナ手段８の処理に各々付し、各々の環境に優しい紙の２つの表面上に非常に多くのミクロボイドを形成させ、それらから、より良好な接着を得ることができる。上記環境に優しい紙を、次に、ロール９上に巻き取る。
【００２４】
単層の環境に優しい紙の製造方法の間に、その紙の厚みを約30μｍ〜約 150μｍの範囲内に、その幅を約 0.2ｍ〜約 3.2ｍに、およびその密度を約 0.4g/cm3〜約１g/cm3 に適当に制御することができる。
【００２５】
本発明は、２層の環境に優しい紙の製造方法にも向けられている。この方法と上記単層の紙の方法との間の差異は、２つの点において説明される。
【００２６】
２層の環境に優しい紙の製造方法は、二次成形型１の単一の内部通路１０１および注入口が二次成形型１ａの２つの内部通路１０１および１１１並びに２つの注入口によって置き換えられていることを除いては、単層の紙の製造方法に類似している。図６、７、および８を参照すると、押出機１０および１１から押し出す材料を、それぞれ、それらの対応する注入口を通して、内部通路１０１および１１１に供給し、次に、シュランケン共通路(shrunken copassage)１００において合わせて、結果として２層の材料とする。その２層の材料を、次に、二次成形型１ａのダイを通して、中空で丸形の紙フィルム管３に成形する。押し出す材料の量および押出機１０および１１の内部温度を制御して、それぞれ、内部通路１０１および１１１からの材料を合わせて２層の材料とするのが好適である。この方法の以降の工程は単層の紙の製造方法の工程と同一である。
【００２７】
この方法のための原材料について、図５を参照すると、上記２層の環境に優しい紙は、押出機１０からのＡ層および押出機１１からのＢ層を含んでいる。そのＡ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１０に適用すべきペレットとする。そのＢ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１１に適用すべきペレットとする。
【００２８】
２層の環境に優しい紙の製造方法によれば、その紙の厚みは約30μｍ〜約 150μｍの範囲にわたり、その密度は約 0.4g/cm3 〜約１g/cm3 の範囲にわたる。上記Ａ層とＢ層との相対的な厚みは、必要に応じて、例えば20％のＡ層と80％のＢ層、50％のＡ層と50％のＢ層、80％のＡ層と20％のＢ層、のように調整することができる。
【００２９】
２層の環境に優しい紙は、印刷、包装、および装飾などに使用することができる。これらの製品の各々の層は、それらに異なるピグメントを添加することにより、必要に応じて異なる色でデザインすることができる（例えば一方の層を明るい赤色とし、他方の層を明るい黄色とする）。２層の環境に優しい紙は、単層の紙と同じ長所を有する。
【００３０】
本発明は、３層の環境に優しい紙の製造方法にも向けられている。この方法と単層の環境に優しい紙の製造方法との間の差異は、以下の２つの点において説明される。
【００３１】
３層の環境に優しい紙の製造方法は、二次成形型１の単一の内部通路１０１および注入口が二次成形型１ｂの３つの内部通路１０１、１１１および１２１並びに３つの注入口によって置き換えられていることを除いては、単層の環境に優しい紙の製造方法に類似している。図１０、１１、および１２を参照すると、押出機１０、１１および１２から押し出す材料を、それぞれ、それらの対応する注入口を通して、内部通路１０１、１１１および１２１に供給し、次に、シュランケン共通路１００において合わせて、結果として３層の材料とする。その３層の材料を、次に、中空で丸形の紙フィルム管３に成形する。押し出す材料の量および押出機１０、１１および１２の内部温度を制御して、それぞれ、内部通路１０１、１１１および１２１からの材料を合わせて３層の材料とするのが好適である。この方法の以降の工程は単層の紙の製造方法の工程と同一である。
【００３２】
この方法のための原材料について、図９を参照すると、上記３層の環境に優しい紙は、押出機１０からのＡ層、押出機１１からのＢ層、および押出機１２からのＣ層を含んでいる。そのＡ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１０に適用すべきペレットとする。そのＢ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１１に適用すべきペレットとする。そのＣ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１２に適用すべきペレットとする。
【００３３】
３層の環境に優しい紙の製造方法によれば、その紙の厚みは約30μｍ〜約 150μｍの範囲にわたる。Ａ層、Ｂ層、およびＣ層の相対的な厚みは、必要に応じて、例えば10％〜25％のＡ層、80％〜50％のＢ層、および10％〜25％のＣ層、のように調整することができる。
【００３４】
上記の３層の紙は、印刷、包装、装飾、および袋物などに使用することができる。この製品の各々の表面層、すなわちＡ層およびＣ層は、それらに異なるピグメントを添加することにより、必要に応じて異なる色でデザインすることができる。Ａ層、Ｂ層、およびＣ層の構成成分の各々の組み合わせは、例えば、さまざまな目的のために、その紙の引張強さを高めるように調整し、同時にＢ層に、より多量の無機粉末を使用して、コストを劇的に削減することができる。
【００３５】
本発明の方法は、上述の一般的な手順に基づいて、３つ以上の層を有する環境に優しい紙を生産するのに使用することができるということが理解されるべきである。
【００３６】
単層の環境に優しい紙、２層の環境に優しい紙、３層の環境に優しい紙、および、各々独立に、約30μｍ〜約 150μｍの範囲の厚みを有し、かつ独立に、同じかまたは異なる構成成分を有する、本発明の３つ以上の層を有する環境に優しい紙でさえ、図１５に示されているラミネート機によりラミネートして、約 150μｍ〜約 450μｍの範囲の厚みを有する、（図１３に示されている）２層のラミネートされた環境に優しい紙、または（図１４に示されている）３層のラミネートされた環境に優しい紙を形成させることができる。
【００３７】
上記単層の環境に優しい紙、２層の環境に優しい紙、３層の環境に優しい紙、および、本発明の方法に準じて製造された３つ以上の層を有する環境に優しい紙でさえ、さらにラミネートして、特殊な目的のためのラミネートされた環境に優しい紙を形成させることができる。図１５を参照すると、供給ローラー２１上の第１の環境に優しい紙を、誘導手段により接着手段１３に導き、その第１の環境に優しい紙の一方の表面上に接着剤を適用し、次に、オーブン１４に導く。その第１の環境に優しい紙上の接着剤を乾燥した後、ラミネーションローラー１５において、その第１の環境に優しい紙を、供給ローラー２２から供給された第２の環境に優しい紙とラミネートして２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を形成させる。その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、次に、多数の誘導手段により硬化手段１９に導き、その紙を冷却により硬化させる。次に、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、張力調整装置２０により調整し、続いてローラー２４上に巻き取る。あるいは、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、硬化手段１９に導く前に、多数の誘導手段により接着手段１６に導き、接着剤を適用することもできる。接着剤を適用された、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、次に、その上の接着剤の乾燥のためにオーブン１７に導く。その後に、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙をラミネーションローラー１８に導き、供給ローラー２３から供給された第３の環境に優しい紙とラミネートし、結果として３つを１つにした環境に優しいラミネート紙とする。得られた環境に優しいラミネート紙を、次に、多数の誘導手段により硬化手段１９に導き、その環境に優しい紙を冷却により硬化させる。次に、その３つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、張力調整装置２０により調整し、続いてローラー２４上に巻き取る。
【００３８】
本発明に準じて製造された環境に優しい紙は、印刷、包装、および装飾の分野に適用することができる。それらの中には、如何なる前処理も行うこと無く直接使用することができるものもあり、特殊な目的のために、適当な前処理、例えば光沢面処理および曇り面処理を必要とするものもある。本発明を使用して製造された紙をコートするためには、水系コーティングおよび非水系コーティングの両方を使用することができる。水系コーティングの配合物は、アクリル樹脂、イソプロパノール、ポリビニルアルコール、クレー、静電防止剤、28％のアンモニア水、純水、および酢酸ビニルからなる。
【００３９】
図２０を参照すると、供給ローラー２５からの環境に優しい紙を、コロナ手段２６に導き、高圧放電により処理して、その紙の２つの面上に非常に多くのミクロボイドを形成させ、コーティングの間、その紙の接着を強める。そのコーティング厚みを好適に制御できるように、２組のコーター２７（１組あたり３つのコーター）にその紙を通す。そのコートされた紙を、鏡面仕上処理に付された多数の乾燥ローラー２８に導き、その紙のコート面を急速に乾燥し、鏡面効果を得る。あるいは、その紙を曇りローラー２９によりプレスし、その紙のコート面に曇り効果を付与することもできる。得られた環境に優しい紙をローラー３０に巻き取る。
【００４０】
図１６に示されている環境に優しい紙は、コートされた単層の紙である。図１７に示されている紙は、コートされた２層の紙である。図１８に示されている紙は、コートされた３層の紙である。図１９に示されている紙は、コートされたラミネート紙である。
【００４１】
本発明の環境に優しい紙は、以下の実施例を参照することにより、今ここに、さらに説明されるであろう。
【実施例】
【００４２】
実施例１ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、60重量％の無機鉱物粉末（28重量％の炭酸カルシウム、７重量％の二酸化チタン、および25重量％の珪藻土）、38重量％のポリエチレン（20重量％の高密度ポリエチレン、10重量％の低密度ポリエチレン、および８重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々31μｍおよび52μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４３】
実施例２ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、70重量％の無機鉱物粉末（35重量％の炭酸カルシウム、６重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および５重量％のクレー）、28重量％のポリエチレン（20重量％の高密度ポリエチレン、および８重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々73μｍおよび82μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４４】
実施例３ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、80重量％の無機鉱物粉末（35重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、35重量％の珪藻土、および５重量％のタルク）、18重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。上記組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々 102μｍおよび 116μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４５】
実施例４ ２層の環境に優しい紙
２層の環境に優しい紙はＡ層およびＢ層から構成されている。そのＡ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、および25重量％の珪藻土）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第１のペレットとした。
【００４６】
上記Ｂ層を、70重量％の無機鉱物粉末（32重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、32重量％の珪藻土、および３重量％の赤色ピグメント）、28重量％のポリエチレン（18重量％の高密度ポリエチレン、および10重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第２のペレットとした。
【００４７】
上記第１および第２のペレットを、図６に示されている押出機１０および１１にそれぞれ供給した。以降の工程は、実施例１〜３の工程と同じである。任意のパラメーターによって、 100μｍの厚みを有する２層の環境に優しい紙を生産した。上記Ａ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の40％を構成し、上記Ｂ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の60％を構成していた。
【００４８】
実施例５ ３層の環境に優しい紙
３層の環境に優しい紙はＡ層、Ｂ層、およびＣ層から構成されている。そのＡ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および３重量％の赤色ピグメント）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。上記組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第１のペレットとした。
【００４９】
上記Ｂ層を、80重量％の無機鉱物粉末（45重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、および30重量％の珪藻土）、18重量％のポリエチレン（中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第２のペレットとした。
【００５０】
上記Ｃ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および３重量％の黄色ピグメント）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第３のペレットとした。
【００５１】
上記第１、第２、および第３のペレットを、図１０に示されている押出機１０、１１、および１２にそれぞれ供給した。以降の工程は、実施例１〜３の工程と同じである。任意のパラメーターによって、 100μｍの厚みを有する３層の環境に優しい紙を生産した。上記Ｂ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の70％を構成し、上記Ａ層およびＣ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の30％を構成していた。
【００５２】
以下の表１は、実施例１〜３の環境に優しい紙の試験結果を提供している。
【００５３】
【表１】
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ 二次成形型
２ 冷却手段
３ 紙フィルム管
４ 環境に優しい紙
５ 折り畳み手段
６ リーディングローラー
７ 切断手段
８ 表面コロナ手段
９ ロール
１０、１１、１２ 押出機
１３、１６ 接着手段
１４、１７ オーブン
１５、１８ ラミネーションローラー
１９ 硬化手段
２０ 張力調整装置
２１、２２、２３、２５ 供給ローラー
２４、３０ ローラー
２６ コロナ手段
２７ コーター
２８ 乾燥ローラー
２９ 曇りローラー
１０１、１１１、１２１ 内部通路
２０１ 押出機１０からのＡ層
２０２ 押出機１１からのＢ層
２０３ 押出機１２からのＣ層
２０４ コーティングによるＤ層
２０５ ラミネート紙
３０１ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ａ’
３０２ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ｂ’
３０３ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ｃ’
【技術分野】
【０００１】
本発明は、約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末を有する環境に優しい紙の製造方法に関する。より詳細には、本発明は、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型の組み合わせを使用することによる、二軸方向の強さを有する紙の製造方法に関する。本発明は、約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末を含んでいる環境に優しい紙の製造用組成物にも関する。
【背景技術】
【０００２】
非常に多くの合成紙が開発されてきている。主成分としてのポリプロピレンおよび充填材としての無機鉱物粉末を有する単層および多層の紙は、従来のプラスチックフィルムの配合物から生産される。紙は、その方法の間に単層または多層として共押し出しされ、ダイレクトラインダイを有する二次成形型を通して、シートとして形成される。そのシートは、縦方向に延伸された後に、その２つの面上に他のシートをラミネートされ、次に、横方向に延伸される。得られる多層の紙は、二軸延伸された中心層および１方向にのみ延伸された２つの表面層を有する。縦方向に延伸されたシートが横方向の延伸に付される場合には、得られる単層または多層の紙は、その表面において二軸延伸された性質を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６２−５３３４５号公報
【特許文献２】特公昭５７−２２００８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポリプロピレンからつくられる上記紙にも長所を見出すことができるけれども、それらはまだパルプからつくられる紙に劣っている。ポリプロピレンからつくられる紙の短所は、折り畳み性の悪さ、横と縦とでの引裂強さの差異の大きさ、または引裂性の欠如などを包含している。さらに、ポリプロピレンからつくられる紙は、自然環境においては急速には分解しない。なおそのうえ、合成紙の生産コストはパルプ紙のそれよりもはるかに高い。上記短所の観点から、合成紙は、消費者の要求に十分に応えてはいない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、主成分としての約80重量％に及ぶ無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および２重量％未満の添加剤を含む、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００６】
本発明のもう１つの目的は、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型の組み合わせを使用して、それらの構成成分を丸形フィルム管として押し出し、その丸形フィルム管を膨張させて、そのフィルムを同時に二軸方向に延伸する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００７】
本発明のさらにもう１つの目的は、その紙の密度を、それらの原材料の組み合わせの約２g/cm3 から約 0.5g/cm3 程度にまで下げ、約 0.7g/cm3 〜約 0.9g/cm3 のパルプの密度と比較して40容量％に及ぶ量を減じる、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらにもう１つの目的は、その紙が、パルプ紙のそれらと類似の性質、例えば折り畳み性、剛性、不透明度、筆記性、および横および縦の引裂強さを有する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらにもう１つの目的は、生産された紙を燃やす際に、少量の高密度ポリエチレンしか燃えないために、毒性のガスまたは煙がまったく生じず、生産された紙が再利用可能な、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【００１０】
本発明のさらにもう１つの目的は、生産された単層の紙が自然環境において分解する、環境に優しい紙の製造方法を提供することである。
【００１１】
本発明の上記特徴および長所は、添付図、詳細な説明および実施例の参照によって、よりよく理解されるであろう。本発明を説明している個々の環境に優しい紙は単なる例示に過ぎず、本発明の制限と見なされるべきものではないということもまた理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による、単層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図２】本発明による、単層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図３】本発明による、サーキュラーダイおよび単一の内部通路を有する図２に示されている二次成形型の略断面図である。
【図４】本発明による、サーキュラーダイおよび単一の押出機を有する図２に示されている二次成形型の略平面図である。
【図５】本発明による、２層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図６】本発明による、２層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図７】本発明による、サーキュラーダイおよび２つの内部通路を有する図６に示されている二次成形型の略断面図である。
【図８】本発明による、サーキュラーダイおよび２つの押出機を有する図６に示されている二次成形型の略平面図である。
【図９】本発明による、３層の環境に優しい紙の略断面図である。
【図１０】本発明による、３層の環境に優しい紙の製造方法の工程図である。
【図１１】本発明による、サーキュラーダイおよび３つの内部通路を有する図１０に示されている二次成形型の略断面図である。
【図１２】本発明による、サーキュラーダイおよび３つの押出機を有する図１０に示されている二次成形型の略平面図である。
【図１３】本発明による、２つを１つにしたラミネートされた環境に優しい紙の略断面図である。
【図１４】本発明による、３つを１つにしたラミネートされた環境に優しい紙の略断面図である。
【図１５】本発明による、ラミネート機の略図である。
【図１６】本発明による、コートされた単層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１７】本発明による、コートされた２層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１８】本発明による、コートされた３層の環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図１９】本発明による、コートされ、ラミネートされた環境に優しい紙の構造の略断面図である。
【図２０】本発明による、２面コーティング機の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
説明として、およびそれに付随する多くの長所を有する本発明のより完全な認識のために、この紙の製造方法に関して、以下の詳細な説明を示す。
【００１４】
本発明の単層の環境に優しい紙の製造方法においては、主成分としての約56重量％〜約80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜約18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜約２重量％の添加剤を含んでいる組成物を使用する。それらの無機鉱物粉末は、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、酸化亜鉛、ドロマイト、ガラス繊維、中空ガラスミクロビーズ、シリカ、チョーク、タルク、ピグメント、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト、クレー、珪藻土およびそれらの混合物からなる群より選ばれる少なくとも２種の構成成分を包含しており、焼結されていてもいなくてもよい。ポリエチレンは、高密度ポリエチレン、または高密度ポリエチレンと、中密度ポリエチレン（すなわち、線状低密度ポリエチレン）および低密度ポリエチレンからなる群より選ばれるものの少なくとも１種との組み合わせを包含している。それらの添加剤は当該分野において従来から使用されているもの、例えばカップリング剤、潤滑剤、分散剤、および静電防止剤を包含している。
【００１５】
上記カップリング剤は、例えばβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシランのようなシランカップリング剤である。
【００１６】
潤滑剤の例は、N-オレイルパルミトアミドである。上記静電防止剤は、例えばN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ココアミン(N,N-bis(2-hydroxyethyl)cocoamine)またはN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミンである。
【００１７】
混合、押し出し、および練りという一連の処理工程の後、上述の原材料の組み合わせをペレットに変える。図２および３を参照すると、紙フィルムを生産するために、それらのペレットを押出機１０（単一押出機）中に供給する。サーキュラーダイを有する二次成形型１は、その表面上に注入口を有する。その注入口は、二次成形型１中に内部通路１０１を規定し、内部通路１０１は、二次成形型のダイと通じている。押出機１０の温度を上記ペレットの融点より高い温度に設定する場合には（例えば約 150℃〜約 220℃の範囲）、それらのペレットは溶融し、次に、押出機１０の２本の回転スクリューから直接来る力により、単一の内部通路１０１を通して、二次成形型１の注入口に移送される。そのメルトを、二次成形型１のダイから、中空で丸形の紙フィルム管３として成形する。二次成形型１のダイから成形された紙フィルム管３は、 150℃〜 220℃程度に高い温度であり、冷却風により冷却される。これは、二次成形型１のダイの上に備えつけられた冷却手段２から鉛直に吹いている風であるのが好ましい。冷却風を鉛直に吹かせ続けることにより、紙フィルム管３の形状を、二次成形型１のダイの形状と同様に確実に維持することができる。紙フィルム管３の温度は、二次成形型１のダイから約 700mm以内の距離において約80℃〜約 120℃まで冷却するべきであり、そうすることにより、その次の工程を続けることができる。
【００１８】
次に、例えば二次成形型１中の通路（示されていない）を通る圧力空気により、紙フィルム管３を膨張させる。同時に、リーディングローラー６により、初めに成形された紙フィルム管の一端を引く。リーディングローラー６の回転速度を制御して、紙フィルム管３を実質的に気密にする。リーディングローラー６の回転速度、押出機１０から押し出す材料の量、および紙フィルム管３の必要とされる厚みを制御して、紙フィルム管３を、二次成形型１のダイから約 200mm〜約 700mmの距離において３〜８倍に膨張させるのが好適である。
【００１９】
膨張および引き出しの目的は、２方向、すなわち縦および横に同時に紙フィルム管３を延伸し、結果として二軸方向の強さを有する構造を有する環境に優しい紙４とすることである。膨張処理により、環境に優しい紙４の密度を、それらの原材料の組み合わせの約２g/cm3 から約 0.5g/cm3 に下げ、約 0.7g/cm3 〜約 0.9g/cm3 のパルプの密度と比較して約40容量％に及ぶ量を減じることができる。
【００２０】
リーディングローラー６からの引き出し力により、リーディングローラー６と冷却手段２との間に備え付けられた折り畳み手段５の中に環境に優しい紙４を引き込み、環境に優しい紙４を対称的に折り畳み、折り畳まれた平判とする。
【００２１】
リーディングローラー６の目的は、初めに成形された紙フィルム管３を低い回転速度で引き出し、冷却手段２からの風をその中に均等に吹き込んで、紙フィルム管３を安定化させ、かつ紙フィルム管３を気密に維持して、紙フィルム管３を均等に膨張させることを包含している。
【００２２】
また、リーディングローラー６の回転速度は、その紙フィルムの縦延伸および必要とされる厚みについての決定的な要因である。もちろん、その回転速度を調整して、押出機１０から押し出されて来る材料の量に合わせるのが好適である。
【００２３】
次に、上記折り畳まれた環境に優しい紙を切断手段７に通し、その折り畳まれた紙を２枚の紙に切断する。その環境に優しい紙の得られた２枚のシートを、表面コロナ手段８の処理に各々付し、各々の環境に優しい紙の２つの表面上に非常に多くのミクロボイドを形成させ、それらから、より良好な接着を得ることができる。上記環境に優しい紙を、次に、ロール９上に巻き取る。
【００２４】
単層の環境に優しい紙の製造方法の間に、その紙の厚みを約30μｍ〜約 150μｍの範囲内に、その幅を約 0.2ｍ〜約 3.2ｍに、およびその密度を約 0.4g/cm3〜約１g/cm3 に適当に制御することができる。
【００２５】
本発明は、２層の環境に優しい紙の製造方法にも向けられている。この方法と上記単層の紙の方法との間の差異は、２つの点において説明される。
【００２６】
２層の環境に優しい紙の製造方法は、二次成形型１の単一の内部通路１０１および注入口が二次成形型１ａの２つの内部通路１０１および１１１並びに２つの注入口によって置き換えられていることを除いては、単層の紙の製造方法に類似している。図６、７、および８を参照すると、押出機１０および１１から押し出す材料を、それぞれ、それらの対応する注入口を通して、内部通路１０１および１１１に供給し、次に、シュランケン共通路(shrunken copassage)１００において合わせて、結果として２層の材料とする。その２層の材料を、次に、二次成形型１ａのダイを通して、中空で丸形の紙フィルム管３に成形する。押し出す材料の量および押出機１０および１１の内部温度を制御して、それぞれ、内部通路１０１および１１１からの材料を合わせて２層の材料とするのが好適である。この方法の以降の工程は単層の紙の製造方法の工程と同一である。
【００２７】
この方法のための原材料について、図５を参照すると、上記２層の環境に優しい紙は、押出機１０からのＡ層および押出機１１からのＢ層を含んでいる。そのＡ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１０に適用すべきペレットとする。そのＢ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１１に適用すべきペレットとする。
【００２８】
２層の環境に優しい紙の製造方法によれば、その紙の厚みは約30μｍ〜約 150μｍの範囲にわたり、その密度は約 0.4g/cm3 〜約１g/cm3 の範囲にわたる。上記Ａ層とＢ層との相対的な厚みは、必要に応じて、例えば20％のＡ層と80％のＢ層、50％のＡ層と50％のＢ層、80％のＡ層と20％のＢ層、のように調整することができる。
【００２９】
２層の環境に優しい紙は、印刷、包装、および装飾などに使用することができる。これらの製品の各々の層は、それらに異なるピグメントを添加することにより、必要に応じて異なる色でデザインすることができる（例えば一方の層を明るい赤色とし、他方の層を明るい黄色とする）。２層の環境に優しい紙は、単層の紙と同じ長所を有する。
【００３０】
本発明は、３層の環境に優しい紙の製造方法にも向けられている。この方法と単層の環境に優しい紙の製造方法との間の差異は、以下の２つの点において説明される。
【００３１】
３層の環境に優しい紙の製造方法は、二次成形型１の単一の内部通路１０１および注入口が二次成形型１ｂの３つの内部通路１０１、１１１および１２１並びに３つの注入口によって置き換えられていることを除いては、単層の環境に優しい紙の製造方法に類似している。図１０、１１、および１２を参照すると、押出機１０、１１および１２から押し出す材料を、それぞれ、それらの対応する注入口を通して、内部通路１０１、１１１および１２１に供給し、次に、シュランケン共通路１００において合わせて、結果として３層の材料とする。その３層の材料を、次に、中空で丸形の紙フィルム管３に成形する。押し出す材料の量および押出機１０、１１および１２の内部温度を制御して、それぞれ、内部通路１０１、１１１および１２１からの材料を合わせて３層の材料とするのが好適である。この方法の以降の工程は単層の紙の製造方法の工程と同一である。
【００３２】
この方法のための原材料について、図９を参照すると、上記３層の環境に優しい紙は、押出機１０からのＡ層、押出機１１からのＢ層、および押出機１２からのＣ層を含んでいる。そのＡ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１０に適用すべきペレットとする。そのＢ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１１に適用すべきペレットとする。そのＣ層の構成成分は、約56重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、約43重量％〜18重量％のポリエチレン、および約１重量％〜２重量％の添加剤を包含している。それらの構成成分の組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として押出機１２に適用すべきペレットとする。
【００３３】
３層の環境に優しい紙の製造方法によれば、その紙の厚みは約30μｍ〜約 150μｍの範囲にわたる。Ａ層、Ｂ層、およびＣ層の相対的な厚みは、必要に応じて、例えば10％〜25％のＡ層、80％〜50％のＢ層、および10％〜25％のＣ層、のように調整することができる。
【００３４】
上記の３層の紙は、印刷、包装、装飾、および袋物などに使用することができる。この製品の各々の表面層、すなわちＡ層およびＣ層は、それらに異なるピグメントを添加することにより、必要に応じて異なる色でデザインすることができる。Ａ層、Ｂ層、およびＣ層の構成成分の各々の組み合わせは、例えば、さまざまな目的のために、その紙の引張強さを高めるように調整し、同時にＢ層に、より多量の無機粉末を使用して、コストを劇的に削減することができる。
【００３５】
本発明の方法は、上述の一般的な手順に基づいて、３つ以上の層を有する環境に優しい紙を生産するのに使用することができるということが理解されるべきである。
【００３６】
単層の環境に優しい紙、２層の環境に優しい紙、３層の環境に優しい紙、および、各々独立に、約30μｍ〜約 150μｍの範囲の厚みを有し、かつ独立に、同じかまたは異なる構成成分を有する、本発明の３つ以上の層を有する環境に優しい紙でさえ、図１５に示されているラミネート機によりラミネートして、約 150μｍ〜約 450μｍの範囲の厚みを有する、（図１３に示されている）２層のラミネートされた環境に優しい紙、または（図１４に示されている）３層のラミネートされた環境に優しい紙を形成させることができる。
【００３７】
上記単層の環境に優しい紙、２層の環境に優しい紙、３層の環境に優しい紙、および、本発明の方法に準じて製造された３つ以上の層を有する環境に優しい紙でさえ、さらにラミネートして、特殊な目的のためのラミネートされた環境に優しい紙を形成させることができる。図１５を参照すると、供給ローラー２１上の第１の環境に優しい紙を、誘導手段により接着手段１３に導き、その第１の環境に優しい紙の一方の表面上に接着剤を適用し、次に、オーブン１４に導く。その第１の環境に優しい紙上の接着剤を乾燥した後、ラミネーションローラー１５において、その第１の環境に優しい紙を、供給ローラー２２から供給された第２の環境に優しい紙とラミネートして２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を形成させる。その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、次に、多数の誘導手段により硬化手段１９に導き、その紙を冷却により硬化させる。次に、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、張力調整装置２０により調整し、続いてローラー２４上に巻き取る。あるいは、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、硬化手段１９に導く前に、多数の誘導手段により接着手段１６に導き、接着剤を適用することもできる。接着剤を適用された、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、次に、その上の接着剤の乾燥のためにオーブン１７に導く。その後に、その２つを１つにした環境に優しいラミネート紙をラミネーションローラー１８に導き、供給ローラー２３から供給された第３の環境に優しい紙とラミネートし、結果として３つを１つにした環境に優しいラミネート紙とする。得られた環境に優しいラミネート紙を、次に、多数の誘導手段により硬化手段１９に導き、その環境に優しい紙を冷却により硬化させる。次に、その３つを１つにした環境に優しいラミネート紙を、張力調整装置２０により調整し、続いてローラー２４上に巻き取る。
【００３８】
本発明に準じて製造された環境に優しい紙は、印刷、包装、および装飾の分野に適用することができる。それらの中には、如何なる前処理も行うこと無く直接使用することができるものもあり、特殊な目的のために、適当な前処理、例えば光沢面処理および曇り面処理を必要とするものもある。本発明を使用して製造された紙をコートするためには、水系コーティングおよび非水系コーティングの両方を使用することができる。水系コーティングの配合物は、アクリル樹脂、イソプロパノール、ポリビニルアルコール、クレー、静電防止剤、28％のアンモニア水、純水、および酢酸ビニルからなる。
【００３９】
図２０を参照すると、供給ローラー２５からの環境に優しい紙を、コロナ手段２６に導き、高圧放電により処理して、その紙の２つの面上に非常に多くのミクロボイドを形成させ、コーティングの間、その紙の接着を強める。そのコーティング厚みを好適に制御できるように、２組のコーター２７（１組あたり３つのコーター）にその紙を通す。そのコートされた紙を、鏡面仕上処理に付された多数の乾燥ローラー２８に導き、その紙のコート面を急速に乾燥し、鏡面効果を得る。あるいは、その紙を曇りローラー２９によりプレスし、その紙のコート面に曇り効果を付与することもできる。得られた環境に優しい紙をローラー３０に巻き取る。
【００４０】
図１６に示されている環境に優しい紙は、コートされた単層の紙である。図１７に示されている紙は、コートされた２層の紙である。図１８に示されている紙は、コートされた３層の紙である。図１９に示されている紙は、コートされたラミネート紙である。
【００４１】
本発明の環境に優しい紙は、以下の実施例を参照することにより、今ここに、さらに説明されるであろう。
【実施例】
【００４２】
実施例１ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、60重量％の無機鉱物粉末（28重量％の炭酸カルシウム、７重量％の二酸化チタン、および25重量％の珪藻土）、38重量％のポリエチレン（20重量％の高密度ポリエチレン、10重量％の低密度ポリエチレン、および８重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々31μｍおよび52μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４３】
実施例２ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、70重量％の無機鉱物粉末（35重量％の炭酸カルシウム、６重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および５重量％のクレー）、28重量％のポリエチレン（20重量％の高密度ポリエチレン、および８重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々73μｍおよび82μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４４】
実施例３ 単層の環境に優しい紙
単層の環境に優しい紙を、80重量％の無機鉱物粉末（35重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、35重量％の珪藻土、および５重量％のタルク）、18重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。上記組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果としてペレットとした。それらのペレットを、図２に示されている押出機に供給し、任意のパラメーターによって、各々 102μｍおよび 116μｍの厚みを有する単層の環境に優しい紙を生産した。
【００４５】
実施例４ ２層の環境に優しい紙
２層の環境に優しい紙はＡ層およびＢ層から構成されている。そのＡ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、および25重量％の珪藻土）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第１のペレットとした。
【００４６】
上記Ｂ層を、70重量％の無機鉱物粉末（32重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、32重量％の珪藻土、および３重量％の赤色ピグメント）、28重量％のポリエチレン（18重量％の高密度ポリエチレン、および10重量％の中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第２のペレットとした。
【００４７】
上記第１および第２のペレットを、図６に示されている押出機１０および１１にそれぞれ供給した。以降の工程は、実施例１〜３の工程と同じである。任意のパラメーターによって、 100μｍの厚みを有する２層の環境に優しい紙を生産した。上記Ａ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の40％を構成し、上記Ｂ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の60％を構成していた。
【００４８】
実施例５ ３層の環境に優しい紙
３層の環境に優しい紙はＡ層、Ｂ層、およびＣ層から構成されている。そのＡ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および３重量％の赤色ピグメント）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。上記組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第１のペレットとした。
【００４９】
上記Ｂ層を、80重量％の無機鉱物粉末（45重量％の炭酸カルシウム、５重量％の二酸化チタン、および30重量％の珪藻土）、18重量％のポリエチレン（中密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第２のペレットとした。
【００５０】
上記Ｃ層を、60重量％の無機鉱物粉末（30重量％の炭酸カルシウム、３重量％の二酸化チタン、24重量％の珪藻土、および３重量％の黄色ピグメント）、38重量％のポリエチレン（高密度ポリエチレン）、および２重量％の添加剤（ 0.8重量％のβ-(3,4-エポキシシクロヘキシル) エチルトリメトキシシラン、 0.4重量％のN-オレイルパルミトアミド、および 0.8重量％のN,N-ビス (2-ヒドロキシエチル) ステアリルアミン）の組み合わせから生産した。その組み合わせを、混合、押し出し、および練りという工程に付し、結果として第３のペレットとした。
【００５１】
上記第１、第２、および第３のペレットを、図１０に示されている押出機１０、１１、および１２にそれぞれ供給した。以降の工程は、実施例１〜３の工程と同じである。任意のパラメーターによって、 100μｍの厚みを有する３層の環境に優しい紙を生産した。上記Ｂ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の70％を構成し、上記Ａ層およびＣ層は、その環境に優しい紙製品の全厚の30％を構成していた。
【００５２】
以下の表１は、実施例１〜３の環境に優しい紙の試験結果を提供している。
【００５３】
【表１】
【符号の説明】
【００５４】
１、１ａ、１ｂ 二次成形型
２ 冷却手段
３ 紙フィルム管
４ 環境に優しい紙
５ 折り畳み手段
６ リーディングローラー
７ 切断手段
８ 表面コロナ手段
９ ロール
１０、１１、１２ 押出機
１３、１６ 接着手段
１４、１７ オーブン
１５、１８ ラミネーションローラー
１９ 硬化手段
２０ 張力調整装置
２１、２２、２３、２５ 供給ローラー
２４、３０ ローラー
２６ コロナ手段
２７ コーター
２８ 乾燥ローラー
２９ 曇りローラー
１０１、１１１、１２１ 内部通路
２０１ 押出機１０からのＡ層
２０２ 押出機１１からのＢ層
２０３ 押出機１２からのＣ層
２０４ コーティングによるＤ層
２０５ ラミネート紙
３０１ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ａ’
３０２ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ｂ’
３０３ ラミネートされた環境に優しい紙を構成している層Ｃ’
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含んでなる無機鉱物ベースの環境に優しい紙の製造方法：
(i) 混合、押し出し、および練りという工程により、70重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、29重量％〜18重量％のポリエチレン、および１重量％〜２重量％の添加剤の組み合わせからペレットを形成させること、
(ii) 前記ペレットを、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型を含み、前記二次成形型が、その表面上に、少なくとも１つの注入口を有しており、前記注入口の各々が、前記二次成形型中に内部通路を規定し、かつ前記二次成形型の前記ダイと通じている、紙フィルム生産手段に適用すること、
(iii) 前記ペレットを前記押出機中で溶融し、当該メルトを前記二次成形型の前記注入口に移送し、そして前記メルトを、前記サーキュラーダイに実質的に対応している中空フィルム管に成形すること、
(iv) 前記フィルム管を冷却すること、並びに
(v) 前記フィルム管が同時二軸延伸し、前記二次成形型のダイから200mm〜700mmの距離において３〜８倍に膨張されるように、前記フィルム管を膨張させ、前記フィルム管の端を引いて、１．４９：１〜１：１．４４の範囲の、横方向の前記紙の引張強さに対する縦方向の前記紙の引張強さの比、および、１．５５：１〜１：１．８５の範囲の、横方向の前記紙の引裂強さに対する縦方向の前記紙の引裂強さの比を有する前記紙を作製する。
【請求項２】
前記紙を折り畳み手段に導き、折り畳まれた紙を形成する工程をさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記折り畳まれた紙を切断手段に導き、前記折り畳まれた紙を２枚の紙に切断する工程をさらに含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記押出機が 150℃〜 220℃の範囲の温度にある、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記二次成形型により前記フィルム管を上向きに成形する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記二次成形型の前記ダイから30mm〜 700mmの距離において80℃〜 120℃まで前記フィルム管を冷却する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記紙フィルム生産手段が、１つの押出機と、注入口および内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記紙フィルム生産手段が、２つの押出機と、２つの注入口および２つの内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記紙フィルム生産手段が、３つの押出機と、３つの注入口および３つの内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記紙をラミネートして、150μｍ〜450μｍの厚みを有するラミネート紙を形成することができる、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記紙をさらにコーティングに付す、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記無機鉱物粉末が、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、酸化亜鉛、ドロマイト、ガラス繊維、中空ガラスミクロビーズ、シリカ、チョーク、タルク、ピグメント、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト、クレー、珪藻土およびそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリエチレンが、高密度ポリエチレン、または高密度ポリエチレンと、中密度ポリエチレンおよび低密度ポリエチレンからなる群より選ばれるものの少なくとも１種との組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記添加剤が、カップリング剤、潤滑剤、静電防止剤、およびそれらの混合物を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法から作られている無機鉱物ベースの環境に優しい紙。
【請求項１】
以下の工程を含んでなる無機鉱物ベースの環境に優しい紙の製造方法：
(i) 混合、押し出し、および練りという工程により、70重量％〜80重量％の無機鉱物粉末、29重量％〜18重量％のポリエチレン、および１重量％〜２重量％の添加剤の組み合わせからペレットを形成させること、
(ii) 前記ペレットを、少なくとも１つの押出機およびサーキュラーダイを有する二次成形型を含み、前記二次成形型が、その表面上に、少なくとも１つの注入口を有しており、前記注入口の各々が、前記二次成形型中に内部通路を規定し、かつ前記二次成形型の前記ダイと通じている、紙フィルム生産手段に適用すること、
(iii) 前記ペレットを前記押出機中で溶融し、当該メルトを前記二次成形型の前記注入口に移送し、そして前記メルトを、前記サーキュラーダイに実質的に対応している中空フィルム管に成形すること、
(iv) 前記フィルム管を冷却すること、並びに
(v) 前記フィルム管が同時二軸延伸し、前記二次成形型のダイから200mm〜700mmの距離において３〜８倍に膨張されるように、前記フィルム管を膨張させ、前記フィルム管の端を引いて、１．４９：１〜１：１．４４の範囲の、横方向の前記紙の引張強さに対する縦方向の前記紙の引張強さの比、および、１．５５：１〜１：１．８５の範囲の、横方向の前記紙の引裂強さに対する縦方向の前記紙の引裂強さの比を有する前記紙を作製する。
【請求項２】
前記紙を折り畳み手段に導き、折り畳まれた紙を形成する工程をさらに含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記折り畳まれた紙を切断手段に導き、前記折り畳まれた紙を２枚の紙に切断する工程をさらに含んでいる、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記押出機が 150℃〜 220℃の範囲の温度にある、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記二次成形型により前記フィルム管を上向きに成形する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記二次成形型の前記ダイから30mm〜 700mmの距離において80℃〜 120℃まで前記フィルム管を冷却する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記紙フィルム生産手段が、１つの押出機と、注入口および内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記紙フィルム生産手段が、２つの押出機と、２つの注入口および２つの内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記紙フィルム生産手段が、３つの押出機と、３つの注入口および３つの内部通路を有する二次成形型とを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記紙をラミネートして、150μｍ〜450μｍの厚みを有するラミネート紙を形成することができる、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記紙をさらにコーティングに付す、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記無機鉱物粉末が、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、酸化亜鉛、ドロマイト、ガラス繊維、中空ガラスミクロビーズ、シリカ、チョーク、タルク、ピグメント、二酸化チタン、二酸化ケイ素、ベントナイト、クレー、珪藻土およびそれらの混合物からなる群より選ばれる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリエチレンが、高密度ポリエチレン、または高密度ポリエチレンと、中密度ポリエチレンおよび低密度ポリエチレンからなる群より選ばれるものの少なくとも１種との組み合わせを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記添加剤が、カップリング剤、潤滑剤、静電防止剤、およびそれらの混合物を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法から作られている無機鉱物ベースの環境に優しい紙。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２０１１−３１６２３（Ｐ２０１１−３１６２３Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４４０３４（Ｐ２０１０−２４４０３４）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【分割の表示】特願２０００−１８０７５２（Ｐ２０００−１８０７５２）の分割
【原出願日】平成１０年５月１９日（１９９８．５．１９）
【出願人】（５９８０６５１４８）ルン メン エンバイロメンタル フレンドリー ペーパー プロダクツ ホンコン （ホールディングス） リミティド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【分割の表示】特願２０００−１８０７５２（Ｐ２０００−１８０７５２）の分割
【原出願日】平成１０年５月１９日（１９９８．５．１９）
【出願人】（５９８０６５１４８）ルン メン エンバイロメンタル フレンドリー ペーパー プロダクツ ホンコン （ホールディングス） リミティド (1)
【Ｆターム（参考）】
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