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技術 粗繊維を用いて製造されたガラスインターリーバー紙

出願人 アールストロム−ムンクショー エヌエー スペシャルティ ソルーションズ、 エルエルシー
発明者 ライムクーラーサガリーエル.ウィリアムズクリストファーエル.ジャンセンクリストファーアール.ヌヴィルジョエルジェイ.
出願日 2018年6月12日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2020-519663
公開日 2020年8月13日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-524232
状態 未査定
技術分野 脆弱物品の包装 紙(4) 緩衝包装
主要キーワード 多層サンプル 表面空隙 成形セクション 精製繊維 粗パルプ スリップシート 性能尺度 工業用ガラス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年8月13日)のものです。
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課題・解決手段

ガラス表面の防護のためのスリップシートインターリーバーとして使用する紙であって、前記紙は基本重量が15〜60lb/3,000ft2のシートを含み、かさ密度が0.75g/cm3未満であり、平均繊維粗さが0.18mg/mを超える。従来のインターリーバーシートと比較して、この紙は、高い粗さを有する精製パルプから製造される。

概要

背景

ガラスシート製品は、一般に、ガラスシートを分離するインターリービングシート(an interleaving sheet)を有するパック又はスタック包装される。インターリーバーシート(interleaver sheet)の目的は、ガラスを破損、引っ掻き傷または汚れ点のような表面損傷から保護すること、および開封中(during unpacking)のガラスの取扱いおよび分離を容易にすることである。

特に、ビデオディスプレイに使用されるガラスなどの工業用ガラス製品の場合、インターリーバーは、理想的には、インターリーバー内の汚染物質によって引き起こされる小さな表面欠陥でさえも、またはガラスの製造、梱包輸送、および使用プロセス中に生成される汚染物質から、ガラスを保護する。このようなインターリーバー紙(interleaver paper)は、ガラス表面に引っ掻き傷または摩耗スポットを引き起こす可能性がある硬質粒子などの汚染物質を含まないべきであり、ガラスに移動し、容易に除去されず、ガラス上に遊離粒子または「汚れ」を引き起こす原因となる汚染物質を含まないべきである。ディスプレイ技術が進歩するにつれて、ディスプレイのためのガラスの保護は、そのようなディスプレイの解像度が増加するにつれて(例えば、ディスプレイの将来の世代において720から1080から4Kを超えて)、ガラスの欠陥を構成するサイズが解像度に比例して縮小するので、ますます困難になってきている。したがって、ガラス、特にLCD/OLEDガラスに対する品質要求が増大し続けるにつれて、より高性能のインターリーバー紙が必要とされる。

概要

ガラス表面の防護のためのスリップシートインターリーバーとして使用する紙であって、前記紙は基本重量が15〜60lb/3,000ft2のシートを含み、かさ密度が0.75g/cm3未満であり、平均繊維粗さが0.18mg/mを超える。従来のインターリーバーシートと比較して、この紙は、高い粗さを有する精製パルプから製造される。

目的

インターリーバーシート(interleaver sheet)の目的は、ガラスを破損、引っ掻き傷または汚れ点のような表面損傷から保護すること、および開封中(during unpacking)のガラスの取扱いおよび分離を容易にすることである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ガラス表面の防護のためのスリップシートインターリーバーとして使用される紙であって、前記紙は基本重量が15〜60lb/3,000ft2であり、かさ密度が0.75g/cm3未満であり、平均繊維粗さが0.18mg/mを超えるシートを含む、紙。

請求項2

前記シートが少なくとも10%の粗繊維を含む、請求項1に記載の紙。

請求項3

前記少なくとも10%の粗繊維が、サザンソフトウッドクラフト、サザンハードウッドクラフト、マーセライズ化繊維、コースタダグラスファーラジアータパインフラッフパルプ、および合成ポリマー繊維のうちの1つ以上からなる群から選択される繊維のセットを含む、請求項2に記載の紙。

請求項4

前記シートが少なくとも80%の粗繊維を含む、請求項1に記載の紙。

請求項5

前記少なくとも80%の粗繊維が、サザンソフトウッドクラフト、サザンハードウッドクラフト、マーセライズ化繊維、コースタルダグラスファー、ラジアータパイン、フラッフパルプ、および合成ポリマー繊維のうちの1つ以上からなる群から選択される繊維のセットを含む、請求項4に記載の紙。

請求項6

前記シートが、25〜40lb/3,000ft2の基本重量、0.65g/cm3未満のかさ密度、および0.20mg/mを超える平均繊維粗さを有する、請求項1に記載の紙。

請求項7

前記シートが200gより大きいスコットボンド強度を有する、請求項1に記載の紙。

請求項8

前記シートが250gより大きいスコットボンド強度を有する、請求項1に記載の紙。

請求項9

前記シートが、両側で7.5μmより大きいパーカー平滑度を有する、請求項1に記載の紙。

請求項10

前記シートが、両側で8.5μmより大きいパーカー平滑度を有する、請求項1に記載の紙。

請求項11

前記シートが、両側で4.5μmより大きい表面粗さ(Sa)を有する、請求項1に記載の紙。

請求項12

前記シートが両側で5.0μmより大きい表面粗さ(Sa)を有する、請求項1に記載の紙。

請求項13

前記シートが、1.30g/gより大きい空隙体積を有する、請求項1に記載の紙。

請求項14

前記シートが、1.40g/gより大きい空隙体積を有する、請求項1に記載の紙。

請求項15

前記シートが、1.9mm未満の平均繊維長LWFLA)を有する、請求項1に記載の紙。

請求項16

前記シートが、2.1mm未満の平均繊維長(LWFLA)を有する、請求項1に記載の紙。

請求項17

前記シートが、含有量が10%を超える短繊維および微粉を有し、前記短繊維および微粉が0.5mm未満である、請求項1に記載の紙。

請求項18

前記シートが、含有量が5%を超える長繊維を有し、前記長繊維が3.5mmを超える、請求項17に記載の紙。

請求項19

前記シートが、含有量が55%未満の0.9mm〜2.7mmの中長繊維を有する、請求項1に記載の紙。

請求項20

前記シートが、含有量が15%を超える短繊維および微粉を有し、前記短繊維および微粉が0.5mm未満である、請求項1に記載の紙。

請求項21

前記シートが、含有量が0.5パーツパーミリオン(ppm)未満のポリジメチルシロキサン(PDMS)を有する、請求項1に記載の紙。

請求項22

前記シートが、含有量が0.35%未満の灰分を有する、請求項1に記載の紙。

請求項23

前記紙が結合剤を含む、請求項1に記載の紙。

請求項24

請求項25

前記結合剤が、ポリオレフィンポリエステルポリアミドポリラクチドポリカプロラクトンポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートまたはポリアクリロニトリル、およびアイオノマーからなるポリマーの群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む繊維である、請求項23に記載の紙。

請求項26

短繊維と微粉と長繊維の合計が繊維混合物の20%を超え、前記短繊維と前記微粉とが0.5mm未満であり、前記長繊維が3.5mmを超える、広い繊維長分布を有する繊維を含む紙を製造するための、精製装置、精製エネルギーレベル、および繊維タイプの使用を含む、請求項1に記載の紙の製造方法。

請求項27

前記紙を製造するために抄紙機成形セクションを使用するステップを含み、前記成形セクションは、長網抄紙機インクラインドゥワイヤフォーマシリンダフォーマ、ツインワイヤフォーマギャップフォーマトップフォーマ、多層フォーマ、およびタンモのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の紙の製造方法。

請求項28

請求項1に記載の紙を使用してガラスシートを分離する方法であって、前記方法は、前記紙をそれらの間に配置することによって2枚のガラスシートを分離することを含む、方法。

技術分野

0001

[関連出願への相互参照
本出願は、2017年6月14日出願の米国仮特許出願第62/519,698号「粗繊維で製造されたガラスインターリーバーペーパー」の出願日の利益を請求する。この出願は、あたかもその全体が本明細書に記載されているかのように、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

0002

連邦政府による資金提供を受けた研究に関する声明
該当事項なし。

0003

[発明の背景
本開示は、ガラスを破損および表面損傷から保護する目的のガラスの分離シートのためのインターリーバーシートに関する。

背景技術

0004

ガラスシート製品は、一般に、ガラスシートを分離するインターリービングシート(an interleaving sheet)を有するパック又はスタック包装される。インターリーバーシート(interleaver sheet)の目的は、ガラスを破損、引っ掻き傷または汚れ点のような表面損傷から保護すること、および開封中(during unpacking)のガラスの取扱いおよび分離を容易にすることである。

0005

特に、ビデオディスプレイに使用されるガラスなどの工業用ガラス製品の場合、インターリーバーは、理想的には、インターリーバー内の汚染物質によって引き起こされる小さな表面欠陥でさえも、またはガラスの製造、梱包輸送、および使用プロセス中に生成される汚染物質から、ガラスを保護する。このようなインターリーバー紙(interleaver paper)は、ガラス表面に引っ掻き傷または摩耗スポットを引き起こす可能性がある硬質粒子などの汚染物質を含まないべきであり、ガラスに移動し、容易に除去されず、ガラス上に遊離粒子または「汚れ」を引き起こす原因となる汚染物質を含まないべきである。ディスプレイ技術が進歩するにつれて、ディスプレイのためのガラスの保護は、そのようなディスプレイの解像度が増加するにつれて(例えば、ディスプレイの将来の世代において720から1080から4Kを超えて)、ガラスの欠陥を構成するサイズが解像度に比例して縮小するので、ますます困難になってきている。したがって、ガラス、特にLCD/OLEDガラスに対する品質要求が増大し続けるにつれて、より高性能のインターリーバー紙が必要とされる。

課題を解決するための手段

0006

従来、上述した従来技術に鑑みて、汚染物質の存在または衝撃を抑制するために、インターリーバー紙は、ノーザンソフトウッド(northern softwood)「軟質」繊維を用いて、嵩が低く、非常に微細な滑らかな表面テクスチャーを有し、粒子の生成および移動可能な材料(migratable material)を最小限に抑えるように設計されてきた。

0007

本開示は、インターリーバー紙が例外的に滑らかな接触面を有するべきであるという従来のパラダイムよりも改善された保護性能を有することが見出された、インターリーバー紙の製造および構成に対する異なる直感に反するアプローチ提示する。かさ高さを最大にし、非常に細かい繊維と非常に滑らかな表面テクスチャーを有するインターリーバー紙を構成することを試みる代わりに、本明細書に開示されるインターリーバー紙は、最適化されたリファイニングを有する粗い長繊維を使用して、均一な厚さを有し、密度が低減され、高性能ガラスインターリーバーとして適したより高い粗さの表面を有するシートを製造する。多くの形態では、粗繊維を含有するパルプを精製して、高い割合の短い長さの繊維画分を提供することができる。これらの繊維を用いた紙の製造物は、より高い嵩、より高いがより均一な表面微小粗さ、高い表面強度、および高い性能のガラスインターリーバーによく適していることが発見された良好な物理的特性を有する均一な厚さのシートをもたらした。

0008

新しく開示されたインターリーバー紙は、とりわけ、より大きな嵩高さがガラス層緩衝し、引っ掻き傷を最小限に抑え、粗さ(平滑性)が引っ掻き傷を最小限に抑え、内部結合が繊維の移動および粒子の生成を防止すると考えられているので、輸送中および使用中のLCDガラス保護に特に適している。現在の技術水準に基づいて、粗繊維および高い微細粗さを有するシートを作製することによって、引っ掻き傷を防止することは、直観に反する。実際には、均一な(しかし、比較的高い)表面微小粗さは、谷によって分離された多数の支持ピークを提供することが見出された。したがって、ガラスに接触するとき、前記の微小粗さは、2つまたは3つの接触点のみを有する表面上ではなく、1000個の爪のベッド上に置くことに類似している。2つまたは3つの接触点のみではなく、多数の接触点にわたって荷重が均等に分配される場合、ガラスへの損傷がより少なくなる可能性がある。さらに、より高い前記の微小粗さはまた、粒子がガラスに触れてそれを引っ掻くことができないように、粒子がその中に落下することができる谷を提供する。これは、硬質な汚染物質を無害に受け取るための体積を有していない従来の高密度インターリーバー紙とは対照的である。

0009

一態様によれば、ガラス表面の防護のためのスリップシートインターリーバー(a slip sheet interleaver)として使用される紙が開示される。本稿は、基本重量が15〜60lb/3,000ft2であり、かさ密度が0.75g/cm3未満であり、平均繊維粗さが0.18mg/mを超えるシートから構成されている。

0010

いくつかの形態では、前記シートは、例えば、少なくとも20%、80%、または100%の粗繊維を含むことができる。前記粗繊維は、サザンソフトウッドクラフト、サザンハードウッドクラフト、マーセライズ化繊維、コースタダグラスファーラジアータパインおよび合成ポリマー繊維からなる群から選択される繊維のセットを含んでもよい。さらに、いくつかの特定の形態では、前記シートは、サザンソフトウッドを含み、20、80、または100%のフラッフパルプ(fluff pulp)を含むことができる。

0011

いくつかの形態では、前記シートは、少なくとも10%の粗繊維を含んでもよく、それらの粗繊維は、サザンソフトウッドクラフト、サザンハードウッドクラフト、マーセライズ化繊維、コースタルダグラスファー、ラジアータパイン、フラッフパルプ、および合成ポリマー繊維のうちの1つ以上を含んでもよい。

0012

いくつかの形態では、前記シートは、少なくとも80%の粗繊維を含んでもよく、それらの粗繊維は、サザンソフトウッドクラフト、サザンハードウッドクラフト、マーセライズ化繊維、コースタルダグラスファー、ラジアータパイン、フラッフパルプ、および合成ポリマー繊維のうちの1つ以上を含んでもよい。

0013

一部の形態では、前記シートは、基底重量が25〜40lb/3,000ft2、かさ密度が0.65g/cm3未満、平均繊維粗さが0.20mg/mを超えることがある。

0014

いくつかの形態では、前記シートは、200g、250g、または300gを超えるスコットボンド強度を有してもよい。

0015

いくつかの形態では、前記シートは、両側で7.5μmより大きいパーカー平滑度、または両側で8.5μmより大きいパーカー平滑度を有してもよい。

0016

いくつかの形態では、前記シートは、両側で4.5μmより大きい表面粗さ(Sa)を有してもよく、または両側で5.0μmより大きい表面粗さ(Sa)を有してもよい。

0017

いくつかの形態では、前記シートは、1.30g/gまたは1.40g/gを超える空隙体積を有してもよい。

0018

いくつかの形態では、前記シートは、1.9mm未満の平均繊維長LWFLA)または2.1mm未満の平均繊維長(LWFLA)を有してもよい。

0019

いくつかの形態では、前記シートは、含有量が10%を超える短繊維および微粉を有してもよい(前記短繊維および前記微粉は0.5mm未満である)。前記シートはまた、含有量が5%を超える長繊維を有してもよい(この場合、長繊維は3.5mmを超える)。いくつかの形態では、前記シートは、含有量が10%を超える短繊維および微粉(短繊維および微粉が0.5mm未満である)を有してもよく、同時に含有量が5%を超える長繊維(長繊維が3.5mmを超える)を有してもよい。

0020

いくつかの形態では、前記シートは、0.9mm〜2.7mmの中長繊維の含有量が55%未満であってもよい。

0021

いくつかの形態では、前記シートは、含有量が15%を超える短繊維および微粉を有してもよい(短繊維および微粉は0.5mm未満である)。

0022

いくつかの形態では、前記シートは、含有量が0.5パーツパーミリオン(ppm)未満のポリジメチルシロキサン流体(PDMS)を有してもよい。

0023

いくつかの形態では、前記シートは含有量が0.35%未満の灰分を有する。

0024

いくつかの形態では、紙は結合剤を含んでもよい。いくつかの形態では、結合剤は、アクリルラテックススチレンブタジエンコポリマーブタジエンアクリロニトリルコポリマーポリウレタンポリ酢酸ビニルポリビニルアルコール天然ゴムまたは他の天然系接着剤ポリ塩化ビニルポリクロロプレンエポキシフェノール尿素ホルムアルデヒド、および熱溶融接着剤を含む接着剤の群から選択されてもよい。いくつかの形態では、結合剤は、ポリオレフィンポリエステルポリアミドポリラクチドポリカプロラクトンポリカーボネート、ポリウレタン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリレートまたはポリアクリロニトリル、およびアイオノマーからなるポリマーの群から選択される少なくとも1つのポリマーを含む繊維であってもよい。

0025

別の態様によれば、上述の紙の製造方法は、短繊維と微粉と長繊維との合計が繊維混合物の20%を超え、前記短繊維と前記微粉とが0.5mm未満であり、前記長繊維が3.5mmを超える、広い繊維長分布を有する繊維を含む紙を製造するための、精製装置、精製エネルギーレベル、および繊維タイプの使用を含む。

0026

さらに別の態様によれば、上述の紙を製造する方法は、抄紙機成形セクションを使用して紙を製造するステップを含み、前記成形セクションは、長網抄紙機(a Fourdrinier)、インクラインドゥワイヤフォーマ(Inclined Wire Former)、シリンダフォーマ(Cylinder Former)、ツインワイヤフォーマ(Twin Wire Former)、ギャップフォーマ(Gap Former)、トップフォーマ(Top Former)、多層フォーマ(Multi-layer Former)、およびタンモ(Tanmo)のうちの少なくとも1つを含む。

0027

さらに別の態様によれば、上述の紙を使用してガラスシートを分離する方法であって、前記紙をそれらの間に配置することによって2枚のガラスシートを分離するステップを含む方法が開示される。

0028

様々な組成およびパラメータが上記および本明細書で別々に列挙されているが、そのような組成要件および結果として得られるパラメータのすべての実行可能な組合せおよび置換は、本開示の範囲内に入ると考えられることが理解されるであろう。

0029

本発明のこれらおよびさらに他の利点は、詳細な説明から明らかになるであろう。以下は、本発明の好ましい実施形態の単なる説明である。本発明の全範囲を評価するために、特許請求の範囲は、好ましい実施形態が特許請求の範囲内の唯一の実施形態であることを意図していないことを、考慮されるべきである。

図面の簡単な説明

0030

図1は、ノーザン漂白ソフトウッドクラフトパルプNBSK)から製造された紙の紙表面粗さプロファイルを示す。
図2は、粗いパルプ(Coarse Pulp)から製造された紙の紙表面粗さプロファイルを示す。

実施例

0031

本出願では、以下の用語を使用する。

0032

坪量(basis weight)は、面積当たりの紙の重量の尺度である。典型的な単位は、1ポンドパー3,000ft2、またはグラムパー平方メートル(gsm)である。

0033

嵩は密度の反対である。低密度のシートは、高い嵩を有すると言われる。

0034

カレンダー加工(calendering)は、シートをさらに緻密化し、滑らかにし、固めるために、紙のシートを圧力および熱に曝すプロセスである。

0035

キャリパ(caliper)は紙の厚さである。典型的な単位は、ミル(1インチの千分の1)またはミクロンである。

0036

消泡剤は、泡を低減/最小限にするためにパルプ化プロセスで使用される化学薬品である。最も一般的には、これらは、脱泡能力基礎としてポリジメチルシロキサン(PDMS)油を含有する。

0037

密度は、紙の単位体積当たりの質量の尺度である。密度は、坪量を紙の厚さで割ることによって計算することができる。密度の典型的な単位は、グラムパー立方センチメートルである。

0038

フェルト側は、排水プロセス(the drainage process)中に形成布(the forming fabric)に面する側とは反対側の紙の表面である(反対側はワイヤ側と呼ばれる)。

0039

繊維粗さは、長さ当たりの質量(mg/m)の単位で表される繊維の質量の尺度である。繊維の粗さは、繊維壁の厚さに依存する。

0040

繊維長算術平均)は、全ての繊維長を繊維の数で割った合計である。算術平均繊維長(arithmetic mean fiber length)は、典型的にはミリメートルで表される。

0041

繊維長(長さ加重平均)は、典型的には均一ではない、分布におけるより短い繊維の有意性を減少させる繊維長の計算である。長さ加重平均繊維長(length weighted average fiber length)は、典型的にはミリメートルで表される。

0042

繊維壁厚は、典型的にはミクロンで測定される、木材繊維外壁の厚さである。

0043

微粉は、長さが0.2mm未満の繊維または繊維の一部である。

0044

フラッフパルプは、長くて粗繊維であり、典型的には、ソフトウッドクラフト、より具体的には、スラッシュパインである。フラッフパルプは、一般に、吸収性製品及びエアレイド用途に使用される。

0045

グラシン(glassine)は、高度に緻密化された紙のシートであり、典型的には、高レベルの繊維精製およびスーパーカレンダー加工を用いて製造される。

0046

管腔直径(lumen diameter)は、木材繊維の丸い中央中空部分の幅である。

0047

メルセライズドパルプ(mercerized pulp)は、苛性ソーダなどの強アルカリで処理された木材パルプであり、その結果、高度のねじれまたは曲げを有する繊維が得られる。メルセライズドパルプは、典型的には、濾過紙のような高嵩高で通気性の高い用途に使用される。

0048

微小粗さは、シート表面粗さの尺度である。微小粗さは、垂直走査干渉計(Vertical Scanning Interferometer(VSI))技術を用いて測定することができる。

0049

MorFiファイバーアナライザーは、標準試験方法ISO 16065−2に記載されているような光学的方法を使用することによって、ファイバーの混合物のファイバー特性を決定する装置である。

0050

「NBSK」は、ノーザン漂白ソフトウッドクラフトパルプを指す。

0051

パーカー平滑度は、表面平滑度の尺度であり、Parker Print Surf (PPS)、標準Tappi法T555としても知られている。パーカー平滑度の単位はミクロンであり、より高い値はより平滑でない表面を示す。

0052

灰分パーセントは、標準的な方法Tappi T211に従って525℃より高いオーブンに紙を入れた後に残る灰分の量である。

0053

精製は、製紙用木材パルプ繊維を開発するためにエネルギーを適用するプロセスである。精製の効果には、繊維の切断、繊維の打撲、繊維の潰れ、微粉の生成、およびフィブリルの生成が含まれる。

0054

精製エネルギーは、典型的には1トン当たり馬力−日の単位で表される、木材パルプの流れに精製プロセス中に適用されるエネルギーの量の尺度である。ほとんどの紙は、10 hp−day/tonまでの精製エネルギーを用いて製造される。

0055

「SBHK」は、サザン漂白ハードウッドクラフトパルプを指す。

0056

SBSK」は、サザン漂白ソフトウッドクラフトパルプを指す。

0057

スコットボンド強度は、シートの厚さ方向(z方向)に測定した紙シート強度である。測定方法は、シートの表面上に両面テープを配置し、シートを分割するのに必要な力を測定することを含む。試験方法は、インターナルボンド(Internal Bond)としても知られており、標準的な方法であるTappi T569である。

0058

シリコーンは、ポリジメチルシロキサン流体のような、シロキサン繰り返し単位に基づく構造を有する合成ポリマーを指し、これは、交互のケイ素原子酸素原子の鎖である。シリコーン主鎖ポリマーはまた、使用特性における特定の化学的または性能のために付加された側鎖または他の官能基重合されてもよい。

0059

スーパーカレンダー加工は、高い熱及び圧力並びに多数のニップを利用するカレンダー加工の極端な方法である。スーパーカレンダー加工は、典型的には、感圧剥離ライナー(pressure sensitive release liners)およびグラシンの製造に使用される。

0060

表面粗さ(Sa)は、標準的な方法ISO 25178に従ってBruker NPFlex Vertical Scanning Interferometerによって測定される、全体的な表面粗さである。表面粗さの典型的な単位はミクロンであり、数が多いほど、シート表面は粗くなる。

0061

空隙体積は、標準湿潤剤での飽和によって測定される、紙サンプル内の空の空間の容積の尺度である。この試験方法は、米国特許第7,794,566号に詳細に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。関連部分において、米国特許第7,794,556号は、無極性液体でシートを飽和させ、吸収された液体の体積を測定することによって空隙体積が決定されることを説明している。吸収される液体の体積は、シート構造内の空隙体積に等しい。空隙体積は、シート中の繊維1グラム当たりに吸収された液体のグラム数として表される。より具体的には、試験される各単層シートサンプルについて、8枚のシートが選択され、1インチ×1インチの正方形切り出される(機械方向(machine direction)に1インチ、機械横方向(cross-machine direction)に1インチ)。多層製品サンプルについては、各層は別個実体として測定される。多層サンプルは、個々の単一層に分離されるべきであり、各層位置からの8枚のシートが試験に使用される。各試験片乾燥重量を量し、0.001グラム単位で記録する。試験片を、液体の吸収後に試験片が自由に浮遊することを可能にするのに十分な深さおよび量のPOROFIL登録商標)細孔湿潤液体を含有する皿に入れる。1.875グラム/立方センチメートルの比重を有するPOROFIL(登録商標)液体は、Quantachrome Instruments,1900 Corporate Drive、Boynton Beach、Florida 33426から入手可能である。10秒後、試験片をピンセットで1つの隅のまさに縁(1〜2ミリメートル)で把持し、液体から取り出す。試験片は、そのコーナーを最上にして保持され、過剰の液体が30秒間滴下される。最後の部分滴の過剰分を除去するために、試験片の下隅を濾紙上で軽く軽く振る(1/2秒未満の接触)。試験片を直ちに10秒以内に秤量し、重量を0.001グラム単位で記録する。繊維1グラム当たりのPOROFIL(登録商標)のグラムとして表される、各試験片の空隙体積は、以下のように計算される。

空隙体積 =[(W2−W1)/W1]

ここで、W1は試験片の乾燥重量(dry weight)(グラム)であり、W2は試料湿重量(wet weight)(グラム)である。

0062

ワイヤ側は、排水プロセス中に形成ファブリック(ワイヤ)に面する紙のシートの表面である。

0063

この用語が一般的に確立されているので、ここで、インターリーバーシートのための改善された紙組成をより詳細に説明する。

0064

ガラスシートを分離するためにインターリーバーシートを製造するための既存の紙処方をさらに改善する試みの後(その全てが部繊維(northern fibers)を利用した)、既存の処方よりも良好な性能結果をもたらさなかったので、本発明者らは、高粗度繊維を有する精製パルプをインターリーバーシートに形成する全く異なるアプローチを採用した。

0065

これは、非常に明白でないアプローチである。高粗度繊維を有するパルプは、吸収性製品に使用される傾向があり、典型的には、嵩を減少させ、したがって吸収特性を減少させるので、精製されない。例えば、PCT出願公開第WO 01/57313号は、粗繊維との結合がないために、高レベルのフラッフパルプを有するシートを製造することが困難であることを説明している。さらに、バスティッシュまたはタオルのようなかさばる柔らかいシートを製造するための最良の繊維は、現在の技術水準によれば、ユーカリ漂白クラフト(Eucalyptus bleached kraft)、または粗さの低いNBSK繊維である。例えば、米国特許出願公開第2106/0244916号を参照のこと。さらに、特許第4313415号公報は、1.0mm未満の繊維は、容易に潰れる繊維管腔(すなわち、薄壁、幅広管腔)から生じる任意のクッション効果を伴う、不十分なクッション効果をもたらすと述べている。

0066

したがって、歴史的には、高粗度繊維を含有するパルプは、均一なシートを形成し、ガラスの損傷を防止するために平滑なシート表面を形成する能力が乏しく、さらに、特にクッション性がないと考えられていたために、ガラスインターリーバーシートの製造に適しているとは考えられなかった。

0067

高性能ガラスインターリービングシートとしての種々のパルプの有用性を決定するために、実験室作業を行った。この研究では、4つの異なるパルプを使用し、様々なレベルに精製した。次いで、これらの条件の各々を使用して、手すき紙(handsheets)と呼ばれる実験室で製造された紙シートを製造した。手すき紙の試験結果を使用して、相対的な差異を示すことができる。実験室研究のために選択された4つのパルプは、一般的な商業的に入手可能な製紙繊維の範囲を例示する。試験したパルプには、サザン漂白ハードウッドクラフト(SBHK)、ノーザン漂白ソフトウッドクラフト(NBSK)、サザン漂白ソフトウッドクラフト(SBSK)、およびフラッフパルプが含まれた。各パルプは、Tappi Test Method T248、Laboratory beating of pulp (PFI mill method)に記載されている、PFIミルとして知られているベンチトップリファイナーを用いて精製した。ハンドシートは、精製前、および1500、2250、および3000回転後に作製した。手すき紙の特性を試験して、ガラスインターリービング紙の製造に対する各パルプの適合性を決定した。これらの特性には、密度、パーカー平滑度、スコットボンド、空隙体積、および表面粗さが含まれる。試験結果を表1に示す。

0068

0069

この研究の結果は、上記に列挙した主要な性能尺度について、フラッフパルプが、試験した全てのパルプの中で最良の全体的性能を示すことを示している。サザン漂白ハードウッドクラフトは、より低い精製レベルで良好な空隙体積および低密度を有することが示されているが、スコット結合およびシート強度が低いため、紙は、ガラスからそれぞれ取り出されたときに、ガラスへの繊維移動または引き裂きを起こしやすい。ノーザン漂白ソフトウッドクラフトは、良好な内部結合を有する紙を作製するために使用され得るが、NBSKからの紙は、より密であり、低い空隙体積を有するが、表面の谷が浅すぎて粒子がガラスに接触しないようにすることができないため、高性能ガラスインターリーバーにするには滑らかすぎる。サザン漂白ソフトウッドクラフトは2番目に優れたパルプであるが、密度、パーカー平滑度、表面粗さ、および空隙体積のレベルでフラッフパルプよりも優れている。

0070

実験室結果を検証するために、「フラッフ」パルプおよびマーセル化パルプを含む高粗度繊維を含むパルプから試験インターリーバー紙を製造した。フラッフパルプは、典型的には、エアレイド不織布及び他の吸収性タイプのパッドのような吸収性製品に使用される。マーセル化パルプは、典型的には、それらの極端な嵩高性および基材を通る高い空気または液体の流れを作り出す能力のために、濾過用途に使用される。これらの繊維は、優れた清浄度並びにバルキング能力に基づいて選択された。サザンハードウッドクラフト(米国東部由来)、ラジアータパイン(南アメリカ由来)、および中国レッドマツ(東南アジアおよび中国)を含む処方物(formulations)において、他の粗繊維もまた使用され得ることが意図される。フラッフパルプ、特に米国南東部で生育する種(スラッシュ、ロブロリー、長葉松(longleaf pine)、または他の粗繊維化軟材種を含む)に由来する粗繊維は、ガラスインターリーバーシートのためのパルプ配合物に使用されることは知られておらず、現在の技術水準は、低い粗さの繊維が、より滑らかな表面をもたらすので、クッション性/引っ掻き防止のためのそのような用途においてより良好であることを示唆していることに留意されたい。

0071

試験の最初の時点では、繊維の高い粗さ、長さ分布、および剛性のために、十分に形成された均一な厚さの固結シートが適切な物理的性質で製造され得るか否かは不明であった。典型的なリファイナープレート設計による機械的リファイニングは、0.2〜0.5mmの間の有意に高いパーセンテージの微粉および同時に3.5mmを超える高いパーセンテージの繊維を含有する繊維長の分布からなる紙設計をもたらし、これは、シートを製造するために使用される場合、良好な内部結合および表面強度を有する、均一なキャリパー圧密、高嵩、高度にテクスチャー化された「ミクロ粗さ」の良好に形成された紙を生じることが見出された。このことから、粗繊維を含むパルプは、ガラスインターリーバー紙用のシートに精製され、形成されることが確認された。

0072

ガラスインターリーバー紙を製造するための本明細書に開示されたアプローチは、引っ掻き及び摩耗からガラスを保護する優れた能力を有する紙をもたらすことが見出された。このプロセスおよび繊維長組成を介してシートを形成することは、例えば、(従来行われてきたようである)細いノーザン繊維を有するシートを作製することと比較して、新規かつ優れたアプローチであり、ガラスインターリーバーが最初に市場に導入されたときには予想されなかった。

0073

以下の表2において、種々の紙組成物および試験結果を詳述する種々の比較データを提供する。表2において、以下の配合を比較する:(1)競合紙Aのベンチマーク配合;(2)NBSK[ノーザン漂白ソフトウッドクラフトパルプ]、高精製;(3)NBSK[ノーザン漂白ソフトウッドクラフトパルプ]、中程度の精製;(4)NBSK、中程度の精製、あまり均一ではない;(5)粗パルプ、中程度の精製;(6)粗パルプ、高精製;(7)粗パルプ(90%)およびマーセル化パルプ(10%)、中程度の精製;ならびに(8)粗パルプ(90%)およびマーセル化パルプ(10%)、高精製。粗繊維および適度な精製で製造された条件は、密度、パーカー平滑度、表面粗さ、空隙体積、およびスコットボンド対現在有用なアプローチの優れた組み合わせを有する本発明の好ましい実施形態であるガラスインターリーバー用のスリップシートを製造したことに留意されたい。

0074

0075

繊維分析は、紙からの未処理繊維および精製繊維が、長さ当たりの繊維の重量として定義される高レベルの繊維粗さを有することを確認した。繊維の粗さは、繊維壁の厚さおよび繊維全体の直径の結果である。厚い壁と狭い管腔(中央の中空領域)を有する繊維は、高い粗さを有するが、薄い壁と広い管腔を有する繊維は、低い粗さを有する。マーセル化パルプは、繊維に「キンク」を生じさせる化学的プロセスを用いて製造され、これは、高い粗さ測定値を生じさせる。また、驚くべきことに、ノーザン繊維と同じ条件を用いて精製した場合、粗いパルプは、より粗くないノーザン繊維パルプよりも精製後に同様の平均繊維長をもたらすことが分かった。この差は、繊維のフィブリル化および崩壊を単に引き起こす効果ではなく、精製プロセスにおける切断の増加の結果である。精製装置および強度は、ノーザン繊維シートと比較して高いパーセンテージの低い繊維長分率を有する繊維分率の広い繊維分布を生じた。また、驚くほど大きな割合の長繊維が残っている。より高い割合の長繊維部分及び短繊維部分を含む繊維長のこの広い分布は、優れたガラス保護を提供する高い嵩、リンティング防止及び粗さ特性を有する良好に形成されたシートをもたらす。

0076

これは、ガラス表面に対する比圧を低下させるより多くの点でシートがガラスに接触することを可能にし、ガラス表面の接触および表面の引っ掻き傷を防止する破片が入る/捕捉されることができる表面空隙を作り出す。シートはまた、粗繊維のためにその嵩を保持し、そのため、シートは、ガラスのためのより良好なクッションである。精製はまた、結合面積を増加させ、繊維がガラスの表面に移動しないように、繊維が互いに結合することを可能にする。この新しい属性の組み合わせは、標準的なノーザン繊維ベースのシートと比較して、ガラス表面を引っ掻くかまたは摩耗する傾向を低下させる一方、リンティングまたは他の材料転写に対する抵抗性を低下させる。この技術を用いて処理されたノーザン繊維シートは、同じ嵩を維持せず、十分に大きな表面空隙を提供せず、ガラスを同様に緩衝することができない。

0077

従って、ガラスシートを分離するためのガラス表面に接触させるための、スリップシートインターリーバー用の改良紙が提供され、当該紙は高粗度の繊維を用いて製造される。適用される精製レベルは、18 hp−day/ton程度の高さであり得るが、より具体的には、7〜16 hp−day/tonの範囲であり得、そしてシートは、パルプの粗さのためにバルク特性を保持する。優れた性能を有するシートにおけるパルプ長分布は、0.2〜0.5mmの範囲の5%を超える繊維、5%を超える微粉(すなわち、0.5mm未満)、および3.5mmを超える5%を超える繊維を含有してもよい。使用したパルプは、PDMS油含有消泡剤を使用せずに製造することができた。シートは、好ましくは、1つのパルプ源で製造することができるが、繊維長分布およびシート特性を達成するために、複数のパルプ源を使用することができる。多くの既存のインターリーバーシートとは異なり、改善されたシートは、高い嵩特性を保持するためにカレンダー加工されない。

0078

かさばり、柔らかく、多数の接触点シート特性は、紙またはガラス製造プロセス[特に、ガラス製造プロセスの延伸底部(BOD)からの汚染物を有する未完成LCDガラスを包装する場合]からの汚染物によるガラスの引っ掻き傷の減少をもたらす。この改善は、ガラスへの損傷に対する耐性がますます少なくなっている解像度の高いディスプレイのための、上述のディスプレイガラス用の引っ掻き及び摩耗包装の数及びサイズを減少させるインターリーバー紙に対する要求が増大していることを考慮すると、特に価値がある。

0079

新たに開示されたインターリーバー配合物における増大した嵩および微小粗さは、新たな紙で包装されたガラス上の引っ掻き傷の減少につながる。高いレベルの内部結合および表面強度は、減少した粒子生成を生じる。引っ掻き傷および粒子の発生の減少は、LCD/OLEDデバイススクリーンを製造する際の画素損失を減少させ、ガラスシートの歩留まりを改善し、ガラスの全体的なコストを減少させ、ガラス製造業者ならびにLCD/OLEDパネル製造業者からの顧客満足を改善する。表面テクスチャー、パーカー平滑度、嵩、体積空隙、スコットボンド、繊維粗さ、及び繊維長分布の組み合わせは、全て、これまで見られなかった新しいレベルの引っ掻き及び耐摩耗性に寄与する。

0080

紙表面のトポグラフィーに対する粗繊維の効果、およびガラス表面を引っ掻き傷および汚染から保護する能力における対応する改善を説明するために、表面粗さプロフィール図1および2に示す。図1および2のチャートは、紙の表面の粗さを示し、ピークの高さおよび谷の深さは、紙の交差方向(cross direction)のX軸に沿って示される1.2mmのスパンについて、ミクロンでY軸上に示される。シミュレートされた汚染物質がシート表面プロフィール上に含まれ、直径約5ミクロンの円として示されている。また、各図において、シミュレートされたガラスプレートは、紙との接触点および汚染物質との接触点の数を示すために、紙表面に対して示されている。

0081

図1は、標準的なNBSKパルプで製造されたガラスインターリーバー紙の表面を示す。この図は、汚染物質との接触の発生率が高いことを明確に示している。この多数の汚染物質接触点は、引っ掻き傷及び汚れを含むガラス表面上の欠陥の数を増加させる。

0082

対照的に、図2は、標準粗パルプで製造されたガラスインターリーバー紙の表面を示す。この図は、NBSK紙と比較して、汚染物質との接触点の数が減少していることを明確に示している。このより少ない数の汚染物質接触点は、引っ掻き傷及び汚れを含むガラス上の潜在的な欠陥の数を減少させる。

0083

本発明は、1つまたは複数の好ましい実施形態に関して説明されており、明示的に述べられたものとは別に、多くの同等物代替物、変形、および修正が可能であり、本発明の範囲内であることを理解されたい。

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