JP2000265390A

JP2000265390A - 印刷用紙

Info

Publication number: JP2000265390A
Application number: JP11070319A
Authority: JP
Inventors: Hisami Satake; 寿巳佐竹; Kazuya Nanto; 和也南藤
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 1999-03-16
Filing date: 1999-03-16
Publication date: 2000-09-26
Anticipated expiration: 2019-03-16
Also published as: JP3271607B2

Abstract

(57)【要約】【課題】嵩高で、かつ印刷適性にも優れる印刷用紙を
提供すること。【解決手段】紙中に、密度0.01〜0.50ｇ／ｍ³の範囲
の疎水性シリカエアロゲル微粒子を、パルプに対して1
〜30重量％含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、密度0.01〜0.50ｇ
／ｃｍ³の疎水性エアロゲル微粒子を含む、嵩高な、若
しくは軽量化された印刷用紙に関する。

【０００２】

【従来の技術】効率的な流通に対する関心の高まりに伴
い、資源の有効利用や運搬の省エネルギーの観点から印
刷用紙及び新聞用紙等の軽量化が求められている。

【０００３】書籍や書類は多くなるとかなりの重量物で
あるため、最近、書籍や百科事典の内容をＣＤなどのよ
りコンパクトな情報媒体に情報を収めることが大きな流
れとなりつつある。しかし、一方、紙が安価で経済的で
あり、また、手軽さ、一覧性、及びリサイクル性に特徴
があるため、ＣＤなどの高密度情報媒体と共存する動き
も見られる。

【０００４】特に、情報媒体として現在も大規模に使用
されている新聞印刷用紙は、一般的に、メカニカルパル
プや脱墨パルプ（以下、「脱墨パルプ」を「ＤＩＰ」と
略す）を主体とする紙であり、中・下級紙に分類される
紙でありながら、他方では、新聞印刷は、指定された時
間帯の指定された時間内に、指定された部数を確実に印
刷して、規定の時間内に配送しなければならず、一般印
刷用紙以上に厳しい品質や軽量化を要求されている。こ
の点では、新聞印刷用紙は、特殊な紙であり、紙の分類
上も独自な分類がされている。最近の新聞印刷用紙は、
軽量化、ＤＩＰの高配合化などが求められており、これ
らの点によるマイナス面を克服しながら、各種の改良を
行う必要がある。

【０００５】特に印刷用紙の軽量化の要請は、広告紙面
の増大の関係から部数増大の傾向が強くなっているが、
最終的に人の力による配達されるのでより軽量化が望ま
れている。

【０００６】一般に紙の軽量化には、単に坪量を低下さ
せる、即ち薄くすることにより、軽量化する方法の他、
比較的嵩高いパルプ原料の選択により嵩高さを求める方
法や比重の小さい填料、中空粒子、熱膨張中空粒子を配
合する方法がある。

【０００７】例えば、特開昭62-177299号公報には、繊
維壁の厚さが繊維幅の0.55倍であるパルプ紙料に平均粒
子径1〜20ミクロンで比重が1.0〜2.0の填料（尿素樹脂
系填料、合成シリカ等）を20％以下添加することによ
り、平滑度50秒以上、密度0.7ｇ／ｃｍ³以下の印刷用紙
が記載されている。特開平3-124895号公報には、特定の
粒子径の中空状バテライト型炭酸カルシウムを添加した
中性紙が記載されている。特開平3-234887号公報には、
膨張繊維（フィブリル化した化学パルプ化繊維）と不透
明鉱物顔料を添加した密度1.0ｇ／ｃｍ³以下の高不透明
紙が記載されている。特開平4-241192号公報には、特定
の規定を設けたリファイナー素子を有するパルプ叩解機
を使用し、且つ特定の叩解動力で叩解したメカニカルパ
ルプを20％以上含有する密度0.7ｇ／ｃｍ³以下の印刷用
紙の製造方法が記載されている。特開平5-98593号公報
には、全パルプ中の65〜95％（重量）が機械パルプ
（例；加圧ストーングランドパルプ）であり、且つ機械
パルプ中の20〜80％が松材系のサーモメカニカルパルプ
から構成される紙支持体上に酸化澱粉を塗工した嵩高な
オフセット印刷用中質紙が記載されている。特開平5-33
9898号公報及び特開平6-212598号公報には、発泡性粒子
をパルプ中に混抄することにより、均一な発泡シートの
製造方法が記載されている。

【０００８】しかしながら、パルプとして嵩の出易いメ
カニカルパルプを使用する場合には、メカニカルパルプ
が主体である中質紙のような低いグレードの用紙のみが
対象である（上質紙には使用できない）、高白色度が得
られにくい、変色し易い、印刷適性の向上のために必要
な50秒以上の高平滑度が得られにくい、といった欠点が
ある。

【０００９】また、発泡性粒子を使用する場合には、発
泡性粒子が加熱により膨張するので、均一な紙層の形成
が困難であり、強度が低下する欠点がある。

【００１０】嵩高な紙を製造するには、使用するパルプ
繊維の種類、叩解、調成、抄紙、仕上げ等を工夫して行
われる。しかし、表面性等の品質を損なわず、嵩高にす
ることは極めて困難であり、本来の品質を保持しようと
すれば、嵩高性は限られたもになる。従って、十分満足
できるような高品位の嵩高な印刷用紙は存在しなかっ
た。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、嵩の
出にくい広葉樹晒クラフトパルプ（以下ＬＢＫＰと略
す）、あるいは脱墨パルプを使用しても、通常のＬＢＫ
Ｐを主体とした印刷用紙に近い性質を有する新規の嵩高
な、あるいは軽量化された印刷用紙を提供することを課
題とした。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記課題は、密度が0.01
〜0.50ｇ／ｃｍ³で、適度に疎水化したシリカエアロゲ
ル微粒子をパルプに対して1〜30重量％含有させること
により達成された。

【００１３】シリカエアロゲルはFrozen Smorkeとも呼
ばれ、光透過性、断熱性に優れ、しかも気体並みの低屈
折率及び誘電性を合わせ持つ、極めて特殊な固体であ
る。例えば光透過性と断熱性に着目した場合、透明断熱
材として活用可能である。また、光透過性と低屈折性に
着目した場合、高エネルギー物理分野でのチェレンコフ
検出器の媒体等として利用される他、宇宙塵の補集材、
触媒単体、吸着剤、フィルター、光ファイバー等様々な
分野で活用が期待されている。しかし、このシリカエア
ロゲルは水や湿気を容易に吸着し、構造の変化を伴いな
がら性能が劣化していくという欠点を有しており、工業
的利用に至っていなかった。最近、シリカエアロゲルの
骨格形成の基本単位である2〜3ｎｍの1次粒子に対して
疎水化処理することにより経時劣化のないシリカエアロ
ゲルが開発されている。しかし、このようなシリカエア
ロゲルを紙に抄き込み、嵩高な印刷用紙若しくは軽量化
された印刷用紙を作製できることは知られていなかっ
た。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明で使用する疎水性シリカエ
アロゲル微粒子の製造方法の一例を、以下に示す。アル
コキシシラン、例えば、メチルシリケート、エチルシリ
ケート等のオリゴマーと、エタノール、水、アンモニア
を混合配合すると、アルコールを分散媒とするゲル（以
下アルコゲルと呼ぶ）が得られる。このアルコゲルを数
日養成した後、アルコールで洗浄し、アルコゲルを耐水
化剤であるヘキサメチルシラザン溶液に浸積し、アルコ
ゲルのＯＨ基をトリメチルシラン（−Ｓｉ（ＣＨ₃）₃、
以下ＴＭＳと略す）で修飾した。ＴＭＳ修飾したアルコ
ゲルをアルコールで洗浄し、超臨界状態で乾燥して、疎
水性シリカエアロゲルを得られる。続いて、超臨界乾燥
により作製された板状の塊を湿式粉砕して粒径10〜500
ミクロンの範囲に調製し、疎水性シリカエアロゲル微粒
子が得られる。この疎水性シリカエアロゲルは、数ｎｍ
のシリカ粒子がネックレス状に連結した直径10〜100ｎ
ｍ程度の空隙を有する多孔性粒子で、密度が0.01〜0.50
ｇ／ｃｍ³である。

【００１５】疎水性シリカエアロゲルは微細な空隙を多
数有しており、大部分が空気（密度が0.1ｇ／ｃｍ³の場
合、約90％が空気）であるため、通常では液面上に浮い
てしまい、水系でパルプとともに抄き込むことは極めて
困難である。しかし、本発明者等は鋭意研究の結果、疎
水化されていても界面活性剤や保護コロイド性の分散ポ
リマーの存在で磨細、分散処理することによって、シリ
カエアロゲル微粒子を水中に分散した状態にすることが
可能であり、また、分散状態の疎水性シリカエアロゲル
微粒子はパルプスラリーと均一に分散・混合できること
を見出した。疎水性シリカエアロゲル微粒子とパルプス
ラリーと均一に分散したスラリーを抄紙することによ
り、疎水性シリカエアロゲル微粒子を紙層中に抄き込む
ことが可能となる。

【００１６】本発明において使用する疎水性シリカエア
ロゲル微粒子は、水分に対して安定性を保持するために
ある程度疎水化される必要があるが、紙層に抄き込んで
使用するため、完全に疎水化したシリカエアロゲルでな
くてもよい。木材パルプ繊維は中空であり、乾燥すると
多くの空気を含む形状を有している。しかし、木材パル
プ繊維はセルロース繊維であり、繊維同志が水素結合に
よって結合するため、嵩が減少してしまう。この時、本
発明の疎水性シリカエアロゲル微粒子を内添すると、パ
ルプ繊維間の水素結合を阻害することによって、嵩高と
なる。疎水性シリカエアロゲル微粒子を過剰配合すると
繊維間の水素結合を極度に低下させる。しかし、配合比
率は使用目的によって決定される。紙質強度を下げて
も、できるだけ嵩高若しくは軽量化する必要がある場
合、疎水性シリカエアロゲル微粒子の添加比率を上げる
必要がある。

【００１７】

【作用】大部分が空気で占められる密度が0.01〜0.50ｇ
／ｃｍ³の疎水性シリカエアロゲルは、粒径10〜500ミク
ロンの微粒子にすることによって水系の溶媒に均一に分
散させることが可能である。この分散させた疎水性シリ
カエアロゲル微粒子はパルプスラリーに混合して、抄紙
することにより、紙層中に抄き込むことが可能となる。
疎水性シリカエアロゲル微粒子を均一に含有する紙シー
トは、カレンダー処理を行っても直径数十ｎｍの空隙構
造が失われないので、安定した嵩高さを保持できる。

【００１８】

【実施例】以下に、実施例にて本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

【００１９】＜疎水性シリカエアロゲル微粒子の調製＞
アルコキシシランとしてメチルシリケートのオリゴマー
を用い、これにエタノール、水、アンモニアを混合配合
するとエタノールを分散媒とするゲル（以下アルコゲル
と呼ぶ）が得られる。このアルコゲルを数日養成した
後、エタノールで洗浄してアルコゲルを耐水化剤である
ヘキサメチルシラザン溶液に浸積し、アルコゲルのＯＨ
基をトリメチルシラン基で修飾した。トリメチルシラン
基修飾したアルコゲルをエタノールで洗浄した後、超臨
界状態で乾燥してシリカエアロゲルを得た。このシリカ
エアロゲル20ｇに対して、10％ポリビニルアルコール水
溶液を200ｃｃ添加し、150ｃｃのガラスビーズとともに
攪拌して2時間湿式磨細し、疎水性シリカエアロゲル微
粒子（密度0.15ｇ／ｃｍ³）分散液を調整した。

【００２０】［実施例１］カナダ標準濾水度350ｍｌの
ＬＢＫＰに、前述の湿式磨細した疎水性シリカエアロゲ
ル微粒子を3重量％となるように添加した。よく攪拌し
ながら丸型手抄機で手抄紙を作製し、片面を金属板に貼
り付けプレスして50℃で乾燥した。この時、紙中の疎水
性シリカエアロゲル微粒子の含有率は1.0重量％であっ
た。また、手抄紙の金属板を貼り付けた面を、以下の項
目について紙質を測定し、結果を表１に示した。坪量：ＪＩＳＰ８１２４¹⁹⁷⁶に従って測定した。紙厚、密度：ＪＩＳＰ８１１８¹⁹⁹⁴に従って測定し
た。白色度：ＪＩＳＰ８１４８¹⁹⁹³に従って測定した。不透明度：ＪＩＳＰ８１３８¹⁹⁷⁶に従って測定し
た。破裂強さ：ＪＩＳＰ８１１２¹⁹⁹⁴に従って測定し
た。引裂強さ：ＪＩＳＰ８１１６¹⁹⁹⁴に従って測定し
た。引張り強さ：ＪＩＳＰ８１１３¹⁹⁹⁴に従って測定し
た。耐折強さ：ＪＩＳＰ８１１５¹⁹⁹⁴に従って測定し
た。平滑度：ＪＩＳＰ８１１９¹⁹⁹⁴に従って測定した。透気度：ＪＩＳＰ８１１７¹⁹⁸⁰に従って測定した。

【００２１】［実施例２］前述の湿式磨細した疎水性シ
リカエアロゲル微粒子を9重量％添加して、実施例１と
同様に手抄紙を作製した。この時、紙中の疎水性シリカ
エアロゲル微粒子の含有率は5.6重量％であり、紙質の
測定結果を表１に示した。

【００２２】［実施例３］前述の湿式磨細した疎水性シ
リカエアロゲル微粒子を20重量％添加して、実施例１と
同様に手抄紙を作製した。この時、紙中の疎水性シリカ
エアロゲル微粒子の含有率は7.7重量％であり、紙質の
測定結果を表１に示した。

【００２３】［比較例１］疎水性シリカエアロゲル微粒
子を添加しないで、実施例１と同様に手抄紙を作製し、
紙質の測定結果を表１に示した。

【００２４】［比較例２］前述の湿式磨細した疎水性シ
リカエアロゲル微粒子を1重量％添加して実施例１と同
様に手抄紙を作製したが、疎水性シリカエアロゲルの紙
中の含有量は測定できなかった。紙質の測定結果を表１
に示した。

【００２５】

【表１】表１に示すように、疎水性シリカエアロゲル微粒子を含
有する紙は明らかに密度は減少し、嵩高若しくは軽量化
した紙が得られる。

【００２６】［実施例４］実施例１の手抄紙をカレンダ
ー処理して紙質を測定し、結果を表２に示した。

【００２７】［比較例３］比較例１の手抄紙をカレンダ
ー処理して紙質を測定し、結果を表２に示した。

【００２８】［比較例４］比較例２の手抄紙をカレンダ
ー処理して紙質を測定し、結果を表２に示した。

【００２９】

【表２】表２に示すように、実施例４と比較例３を比較すると、
紙厚が20％増加し、密度は18％低下し、白色度や不透明
度は同等である。一方、強度は若干低下するものの、平
滑度は100秒以上を確保できる。すなわち、カレンダー
処理した場合でも疎水性シリカエアロゲル微粒子を含有
する紙は明らかに嵩高であり、通常の印刷用紙として使
用することが可能で、コート用原紙としても使用可能で
ある。

【００３０】

【効果】従来の嵩高紙若しくは軽量紙は、不十分な嵩高
あるいは軽量化しか達成することができなかったが、本
発明の疎水性シリカエアロゲルを使用することにより、
これまでになかった印刷適性等の紙質を維持した嵩高な
印刷用紙即ち軽量化された印刷用紙が得られた。本発明
の軽量化紙によって紙の弱点であった束ねると重いとい
う欠点を大幅に解消できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】木材パルプを主体とする印刷用紙におい
て、密度0.01〜0.50ｇ／ｃｍ³の疎水性シリカエアロゲ
ルの微粒子をパルプに対して1〜30重量％含むことを特
徴とする印刷用紙。