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発泡仕上げ加工は、近年開発された高度な紙加工技術です。発泡体を担体として利用し、各種仕上げ剤を紙表面に均一に塗布します。一般的なフォーム仕上げ配合物には、水が 5% ～ 10% しか含まれておらず、残りの 90% ～ 95% は空気で構成されています。これにより、塗布中に紙に移動する水分の量が大幅に減少し、乾燥時間が短縮され、エネルギー消費が削減されます。現在、この技術は防火・難燃、撥水、漂白、染色、香り紙の製造などに応用され成功しています。
1. 発泡仕上げの原理
1.1 発泡の仕組み
気泡は、液膜が気体を取り囲むときに形成されます。泡とは、少量の液体中に大量の気体が分散し、薄い液膜で隔てられた微小な気泡の集合体を形成する分散系を指します。純粋な液体は安定した泡を形成できません。安定した泡の形成には、溶液に特定の界面活性特性を与える-発泡剤として知られる-界面活性剤の存在が必要です。-これらの薬剤は気液界面に吸着層を形成し、液膜の弾性や機械的強度を高め、泡構造を安定化させます。さらに、気体を液相に導入して泡を生成するには、-発泡や撹拌などの機械的エネルギー-が必要です。発泡剤溶液に空気が導入されると、液体中を泡が上昇します。空気と溶液の界面に到達すると、それらは分子の二重層に包まれ、安定した泡のラメラ（つまり、泡の間の液体の膜）を形成します。
1.2 発泡剤の要件
効果的な発泡剤は次の基準を満たす必要があります。
(1) 迅速かつ均一な泡の生成が可能で、濡れ性が良好で、紙の表面に応じて濃度に応じて調整できます。一旦形成されると、気泡は高い安定性を示すはずです。
(2) 発泡性能は水質や温度の変化による影響をほとんど受けず、さまざまな運転条件下でも一貫した発泡収量を確保する必要があります。
(3) 各種仕上げ薬品との相溶性が高く、添加しても機能を損なうことがありません。
(4) 染色した紙の色や色堅牢度に影響を与えたり、白い紙基材の黄ばみを誘発したりすべきではありません。
1.3 発泡剤と泡安定剤
一般的に使用される発泡剤はアニオン系とノニオン系に分類されます。これらの中で最も強い起泡力を示すのがドデシル硫酸ナトリウム（SDS）です。ヒドロキシエチルセルロース (HEC) は、界面フィルム構造を強化する能力があるため、効果的な泡安定剤として機能します。さらに、HEC は紙の表面に強固で柔軟な皮膜を形成し、紙の強度を高めることで表面サイジングに貢献します。
2. 装置構成と処理の流れ
泡の塗布は専用アプリケーターを使用し、エアレーションユニットは別途設置されます。生成された泡分散液はポンプを介してアプリケーターに輸送されます。紙の表面と接触すると、泡は急速に崩壊し、仕上げ剤の有効成分が繊維マトリックスに深く浸透します。これにより、効率的かつ均一な仕上げが保証されます。全体的なプロセスの流れは次のとおりです。
ウェットエンド → プレスセクション → ダブルドラム乾燥 → フォームアプリケーター → テンションロールおよびガイドロール → シリンダー乾燥セクション → カレンダー加工 → リーリング
2.1 発泡仕上げプロセスの手順
仕上げ剤原液の調製 → 発泡機による泡の発生 → 紙表面への泡の付与 → 脱泡・吸収 → 仕上げ処理完了
2.2 発泡原液の配合とプロセス条件
2.2.1 ブライトニングと仕上げ（ドライベース）
蛍光増白剤BA：0.4%
湿潤剤JFC：0.3%
ドデシル硫酸ナトリウム：0.2％
ヒドロキシエチルセルロース：0.1％
酒のピックアップ率：14%～15%
2.2.2 香り仕上げ（ドライベース）
白檀の香り：0.2％
架橋固定剤: 0.1%
湿潤剤JFC：0.2%
ドデシル硫酸ナトリウム：0.2％
ヒドロキシエチルセルロース：0.1％
酒類受取率：20％
3. 発泡仕上げのメリット
特殊紙製造における発泡仕上げの適用は、広範な実践を通じて複数の利点を実証しています。
3.1 液体の吸収量の減少: フォームを塗布してプレスした後、乾燥前の紙の残留水分含有量は通常 10% ～ 15% の範囲であり、従来のサイズプレス処理後に観察される 22% ～ 25% よりも大幅に低くなります。
3.2 機械速度の向上: 水分負荷の低下により乾燥効率が向上し、生産速度の向上とスループットの向上が可能になります。
3.3 化学物質の効率的な使用: ターゲットを絞った供給メカニズムにより、仕上げ剤や添加剤の消費量が削減され、生産コストの削減に貢献します。
3.4 製品品質の向上: 不均一な化学物質の分布や表面欠陥が生じる可能性があるパディング方法とは異なり、フォーム仕上げは均一な被覆を保証し、表面の透明性と一貫性を高めます。
3.5 操作のシンプルさと多用途性: プロセスは簡単で、さまざまな紙グレードに適応できるため、さまざまな製品ラインにわたって幅広い適用性を提供します。
3.6 環境上の利点: 水の使用量の削減と排水負荷の減少は、環境への影響の削減に貢献し、持続可能な製造慣行をサポートします。
要約すると、発泡仕上げの採用により、加工手順が簡素化され、さまざまな特殊紙の要件を満たし、エネルギー消費が削減され、経済性と環境性能の両方が向上します。
