JP2000282392A

JP2000282392A - 低密度紙

Info

Publication number: JP2000282392A
Application number: JP11091753A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ochi; 隆越智; Hideki Fujiwara; 秀樹藤原; Masaya Tosaka; 昌也登坂
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】嵩高で、特にオフセット印刷適性に優れる、
印刷強度の高い印刷用紙を提供すること。【解決手段】紙中に、低密度化薬品を対パルプ当たり
0.1重量％以上2重量％以下、嵩比重0.3ｇ／ｍｌ以下の
無定形シリカ若しくは無定形シリケートを紙重量当たり
１重量％以上９重量％未満含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低密度化薬品及び
無定形シリカを含有する紙に関し、嵩高で、特にオフセ
ット印刷適性に優れる、印刷強度の高い低密度紙に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年の活字離れを反映し、書籍は重厚な
ものから内容的にも軽いもの、あるいはコミック本が好
まれるようになってきた。これに従い、紙にも軽量化が
求められてきている。また、環境保護気運の高まりに伴
い、森林資源から製造される製紙用パルプを有効に活用
する上でも紙の軽量化は避けて通れない問題である。こ
こで、紙の軽量化とは、紙の厚さは維持した上での軽量
化、すなわち低密度（嵩高）な紙のことである。

【０００３】まず、紙の低密度化（嵩高化）の方法とし
て、紙の主原料である製紙用パルプの検討が上げられ
る。一般的に製紙用パルプには木材パルプが使用されて
いる。低密度化のためのパルプとしては、化学薬品によ
り繊維中の補強材料であるリグニンを抽出した化学パル
プより、薬品は使用せずリファイナーやグラインダーで
木材を磨り潰すことにより製造される機械パルプの方が
繊維は剛直であり、低密度化には有利である。その中で
もグランドパルプ（ＧＰ）は低密度化への寄与は大き
い。通常製紙用パルプは叩解処理によって繊維を柔軟に
し、フィブリル化するが、叩解処理は嵩高化とは相反す
る処理であり、出来るだけ行なわないことが嵩高化のた
めには望ましい。

【０００４】しかしながら、ＧＰは機械パルプであり、
上質紙へのＧＰの配合は規格上問題があり、また配合し
たことによる他の紙質、例えば経時による退色などの品
質上でも問題があり、配合することは出来ない。同様に
サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）の上質紙への配合は
不可能である。

【０００５】従って、上質紙の場合、パルプ面では化学
パルプのみの配合となるが、パルプ化樹種により紙の密
度は大きく影響を受ける。すなわち、木材繊維自体が粗
大な方が低密度化は可能である。上質紙には主に広葉樹
材パルプが配合されているが、広葉樹材で比較的低密度
化が可能な樹種としてはガムウッド、メープル、バーチ
などが上げられる。しかしながら、現在の環境保護気運
が高まる中では、特にこれら樹種のみを特定して集荷し
パルプ化することは難しい。

【０００６】一方、中質紙あるいは下級紙においては機
械パルプを配合し、通常上質紙より低密度な紙である
が、剛直な繊維をさらに配合することは、印刷時の紙ム
ケ（機械パルプ由来の結束繊維が多い）、強度低下をも
たらすことになり、さらに通常漂白化学パルプより白色
度の低い機械パルプの増配は用紙白色度を低下させるの
で、その配合量は制限される。また、近年の環境保護気
運の高まりや、資源保護の必要性から古紙パルプの配合
増が叫ばれている。古紙パルプは上質紙、新聞紙、雑
誌、チラシ、塗工紙等その紙質上から明確に分類してパ
ルプ化される場合は少なく、混合されたままパルプ化さ
れるため、パルプの性質としてバージンの機械パルプよ
り密度は高くなる傾向がある。この理由として古紙パル
プの繊維分は化学パルプ、機械パルプの混合物であるこ
とが挙げられる。また、紙中に含まれる填料分あるいは
塗工紙の顔料分として、一般的に使用されるタルク、カ
オリン、クレーはその配合により密度を高くする傾向に
ある。このように古紙パルプの配合増は用紙密度を高く
する傾向がある。以上のようにパルプ面のみから十分な
用紙の低密度化を達成することは、木材資源の状況、用
紙の品質設計を考えた場合非常に困難である。

【０００７】紙抄造時における低密度化の検討として
は、抄造時にはそのプレス工程で出来るだけプレス圧を
低くすること、また紙の表面に平滑性を付与するために
行われるカレンダー処理は行なわない方が良い。さらに
印刷時の紙の表面強度を付与する目的で行われる澱粉等
の水溶性高分子の表面塗工は出来る限り低塗布量にする
ことが望ましい。

【０００８】このようなパルプ化、抄造時の工夫の他
に、紙に対してパルプに次いで多く配合される填料分の
検討も行われている。例えば、填料分として中空の合成
有機物のカプセルを配合することにより低密度化を達成
する方法が特開平5-339898号公報に開示されている。ま
た、抄造時のドライヤー部での熱にて膨張することによ
り嵩高化を達成する合成有機発泡性填料（例えば商品
名：ＥＸＰＡＮＳＥＬ、日本フィライト株式会社製）も
提案されている。しかしながら、これらの合成有機発泡
性填料を用いる方法では抄紙時の乾燥条件設定が難し
く、また、表面強度が弱く、印刷光沢も低いなどの問題
がある。

【０００９】特公昭52-39924号公報にはシラスバルーン
を用いる方法が提案されているが、製紙用パルプとの混
合性が悪く、またその配合された用紙も印刷ムラが発生
するなどの問題がある。

【００１０】また、特開平8-13380号公報には、微細フ
ィブリル化セルロースを添加する方法が開示されてい
る。この微細フィブリル化セルロースを用いる方法では
微細セルロースを特別に調製する必要があり、さらに抄
紙時にパルプのフリーネスをＣＳＦ400ｍｌ以上、好ま
しくはＣＳＦ500ｍｌ以上に調整する必要があり、機械
パルプを多く配合した紙料ではフリーネスを調整するこ
とが困難であり、中質紙、下級紙では実施は困難であ
る。

【００１１】本研究者らは低密度化の方法として、特開
平10-226982号公報において嵩比重0.3ｇ／ｍｌ以下の嵩
高填料を配合することで低密度化を行う方法を示した。
ただし、嵩高填料の配合によって印刷時の表面強度が低
下し、オフセット印刷時のブランケットへの填料堆積、
いわゆる粉落ちが発生するため、それを抑制する方法と
して、外添塗工剤に水溶性高分子および耐水化剤を配合
する必要があった。しかしながら、低密度化させるため
に嵩高填料の配合を増加させると、印刷時のブランケッ
トへの粉落ちが増える傾向にあり、また、外添塗工剤に
耐水化剤を使用すると、ブランケット堆積物の拭き取り
性が悪化するという問題があることが明らかになった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、パル
プの種類にかかわらず、用紙密度が低く（嵩高化）、か
つオフセット印刷に耐える表面強度、印刷適性を持つ低
密度紙を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、紙中に低密度化薬
品、及び嵩比重0.3ｇ／ｍｌ以下である無定形シリカ若
しくは無定形シリケートを含有させることによりによ
り、低密度でオフセット印刷適性に優れた低密度紙が得
られることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明を具体的に説明す
る。

【００１５】本発明の低密度化薬品とは、疎水基と親水
基を持つ化合物であって現在知られているものは界面活
性剤であり、高級アルコールのエチレンオキサイド付加
物や脂肪酸ポリアミドアミンなどを例示することができ
るが、低密度化が可能であればこのような組成に限定さ
れることはない。現在、販売されている低密度化薬品と
しては、ＢＡＳＦ社のスルゾールＶＬ、Ｂａｙｅｒ社の
バイボリュームＰリキッド、三晶（株）のリアクトペイ
クといった薬品である。低密度化の機構については明ら
かではなく、また、低密度化薬品として上市されている
薬品の組成は同一ではないが、いずれにしても抄紙時に
パルプ繊維に定着し、パルプ繊維間の結合の阻害要因と
して働くため、繊維間結合間の距離を増すことにより紙
にした場合低密度化されると考えられている。使用する
低密度化薬品としては、上述した薬品のみに限定される
ものではない。すなわち、本発明は、低密度化薬品を使
用することにより低密度化を促進させ、粉落ちの要因と
なる嵩高填料の配合量を少なくすることを可能とすると
いう新規な考え方に基づくものであり、低密度化薬品の
種類による低密度化の機構の違いは重要ではない。

【００１６】前述したように、低密度化薬品は繊維間結
合の阻害要因となるため、紙の強度が低下するという欠
点を合わせ持つため、低密度化薬品のみで低密度化を図
ると強度の低下が大きく、抄造時や輪転機による印刷時
などに断紙トラブル等の走行性トラブルの発生が懸念さ
れる。一方、嵩高填料を高配合すると、オフセット印刷
時のブランケットへの粉落ちが問題となる。そこで、強
度及びブランケットへの粉落ちの改善について検討した
結果、低密度化薬品と嵩高填料をバランスよく組み合わ
せて使用することにより、低密度で、強度低下が少な
く、かつ印刷時にブランケットへの粉落ちの少ない低密
度紙を抄造できることを見出した。

【００１７】低密度化薬品は、対パルプ当たり0.1重量
％以上2.0重量％以下の範囲で含有させる必要がある。
0.1重量％未満であると低密度化効果が十分ではなく、
2.0重量％を超えると低密度化効果に比較して、強度低
下が大きくなり、抄造時に断紙などのトラブルが懸念さ
れる。

【００１８】本発明で使用する嵩高填料である無定形シ
リカ、無定形シリケートは、いわゆるホワイトカーボン
系填料である。無定形シリカは合成非晶質シリカの一種
で、ホワイトカーボン、含水ケイ酸とも呼ばれ、代表的
な製法としては、ケイ酸ナトリウム（水ガラス）と硫酸
を反応させ、粒径5〜20μｍ程度の凝集体（ＳｉＯ₂・ｎ
Ｈ₂Ｏ）として製造される。また、上記の反応時に他の
無機化合物、例えば硫酸アルミニウムをケイ酸ナトリウ
ムと反応させることによる含水ケイ酸アルミニウム化合
物などのケイ酸塩を無定形シリケートと称し、その組成
により、含水ケイ酸アルミニウム、含水ケイ酸アルミニ
ウムソーダ、含水ケイ酸カルシウム、含水ケイ酸マグネ
シウムなどがある。

【００１９】無定形シリカ、無定形シリケートは、製紙
用填料としては、通常新聞用紙の摩擦係数向上剤、印刷
不透明度向上剤として少量（3重量％以下）配合されて
いる。上述したように無定形シリカ、無定形シリケート
は代表的な製造方法としてはケイ酸ナトリウムに硫酸を
添加することにより製造され、一次粒子がその表面にあ
る多数の水酸基により水素結合しながら次第に凝集して
3次元構造体（2次粒子）になった構造をしているといわ
れている。この凝集体であるがゆえに細孔を多く持ち、
吸油量が大きい。本発明者は、無定形シリカ、無定形シ
リケートが、上述したような2次凝集体であるがゆえの
細孔量の多さに起因する嵩高性に着目した。本発明で使
用する無定形シリカ、無定形シリケートの嵩比重（見掛
け密度：静置法）は0.3ｇ／ｍｌ以下であることを必須
とする。これより嵩比重が大きいと使用されるパルプに
関わらず用紙密度が増加する。

【００２０】嵩比重0.3ｇ／ｍｌ以下の無定形シリカ若
しくは無定形シリケートは、紙重量当たり１重量％以上
９重量％未満の範囲で含有させる必要がある。1重量％
未満であると嵩高効果が小さく、9重量％以上では印刷
時のブランケットへの粉落ちが多くなる。また、必要に
応じてタルク、カオリン、クレー、炭酸カルシウム、酸
化チタン、合成樹脂填料等の他の填料を混合して使用し
てもよい。

【００２１】嵩高填料を内添するとサイズ性が他の填料
と比較して大きく低下する。このため、嵩比重0.3ｇ／
ｍｌ以下の無定形シリカあるいは無定形シリケートを4
重量％以上含有させる場合には、水溶性高分子を主成分
とする表面処理剤の塗布を行うことが望ましい。水溶性
高分子としては、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル
化澱粉、酵素変性澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニ
ルアルコール等の通常表面処理剤として使用されるもの
を単独、あるいはこれらの混合物を使用することができ
る。また、表面処理剤の中には、水溶性高分子の他に耐
水化剤、表面強度向上を目的とした紙力増強剤やサイズ
性付与を目的とした外添サイズ剤を添加することができ
る。また、表面処理剤の塗布量は6ｇ／ｍ²以下とするこ
とが望ましい。表面強度改善のために塗布量を増やしす
ぎると表面強度は十分であるが、紙の密度低下に悪影響
がある。表面処理剤は、2ロールサイズプレスコータ
ー、ゲートロールコーター、ブレードメタリングコータ
ー、ロッドメタリングコーター等の塗工機によって塗布
することができる。

【００２２】本発明の低密度紙は、原料パルプとして、
化学パルプ（針葉樹の晒または未晒クラフトパルプ、広
葉樹の晒または未晒クラフトパルプ等）、機械パルプ
（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサー
モメカニカルパルプ等）、脱墨パルプを単独または任意
の割合で混合して使用する。抄紙時のｐＨは、酸性、中
性、アルカリ性のいずれでもよい。

【００２３】さらに、本発明の低密度紙は、必要に応じ
て、硫酸バンド、サイズ剤、紙力増強剤、歩留まり向上
剤、着色剤、染料、消泡剤等を含有してもよい。

【００２４】以上のように、嵩高薬品を対パルプ当たり
0.1重量％以上2.0重量％未満含有し、かつ嵩比重0.3ｇ
／ｍｌ以下である無定形シリカ若しくは無定形シリケー
トを紙重量当たり0.5重量％以上9重量％未満含有させる
ことによりオフセット印刷適性に優れる低密度化された
印刷用紙が得られる。この低密度紙については、オフセ
ット印刷用紙の他にも凸版印刷用紙、電子写真用紙、あ
るいはインクジェット記録用紙、感熱記録紙、感圧記録
紙等の原紙にも使用することができる。また、塗工紙用
原紙としての使用も好ましい態様である。

【００２５】

【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００２６】実施例及び比較例で製造した低密度紙につ
いて下記の項目について測定し、評価した。結果は表
１、または表２に示した。密度：ＪＩＳＰ８１１８に準拠引張り強度：ＪＩＳＰ８１１３に準拠嵩比重（見掛け密度：静置法による）：ＪＩＳＫ５
１０１に準拠オフセット印刷機による評価：オフセット印刷機として
ローランドＲ２０２０Ｂ枚葉オフセット印刷機を使用
し、インキは紅（商品名：ＴＹハイプラスＬＺ、東洋イ
ンキ（株）製）、墨（商品名：ＴＹハイプラスＬＺ、東
洋インキ（株）製）、印刷速度6000枚／時間で、ベタ部
印刷濃度が墨1.1、及び紅1.0になるように印刷を行な
い、4000部印刷した後のブランケットへの粉落ちの状
態、印刷品質を目視評価した。ブランケットへの粉落ち
のレベルは、表１の上質系印刷用紙の場合は、比較例４
の状態を○とし、それより良い状態を◎、やや悪い状態
を△、悪い状態を×と評価した。表２の中質系印刷用紙
の場合は、実施例６の状態を○とし、それより良い状態
を◎、やや悪い状態を△、悪い状態を×と評価した。ま
た、ブランケット洗浄性については、ブランケットへの
粉落ちのレベルを確認した後、ブランケットの洗浄のし
易さを相対評価した。比較例４の状態を○とし、それよ
りやや悪い状態を△、悪い状態を×と評価した。いずれ
も○以上の評価であれば、実用上十分な印刷適性を有す
るものである。

【００２７】［実施例１］パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度ＣＳＦ320ｍｌ）を使用し、低密度化薬品（商品
名：スルゾールＶＬ、ＢＡＳＦ社製）を対パルプ当たり
0.8重量％、填料（紙中灰分25％）として炭酸カルシウ
ム（嵩比重0.31ｇ／ｍｌ）を紙重量当たり17重量％、及
び無定形シリケート（含水ケイ酸アルミニウムソーダ、
嵩比重0.25ｇ／ｍｌ）を8重量％、中性サイズ剤として
アルキルケテンダイマーを紙重量当たり0.2重量％とな
るように調製した紙料を、テスト抄紙機により抄速50ｍ
／ｍｉｎで抄紙して紙厚130μｍ（坪量78ｇ／ｍ²）の原
紙を得た。次に、水溶性高分子として塗工用澱粉100重
量部、サイズ剤（商品名：パゾプラスト、ＢＡＳＦ社
製）1重量部から成る濃度7.5％の表面処理剤水溶液を、
前記原紙に2ロールサイズプレス機により塗布量4ｇ／ｍ
²となるように塗布し、低密度紙を得た。

【００２８】［実施例２］低密度化薬品の配合量を0.1
重量％とした以外は、実施例１と同様にして紙厚が130
μｍの低密度紙を製造した。

【００２９】［実施例３］低密度化薬品の配合量を1.6
重量％とした以外は、実施例１と同様にして紙厚が130
μｍの低密度紙を製造した。

【００３０】［実施例４］低密度化薬品の配合量を1.6
重量％とし、填料（紙中灰分２５％）として実施例１で
使用した炭酸カルシウムを紙重量当たり22重量％、及び
無定形シリケートを3重量％とした以外は、実施例１と
同様にして紙厚が130μｍの低密度紙を製造した。

【００３１】［実施例５］低密度化薬品としてＢａｙｅ
ｒ社のバイボリュームＰリキッドを配合量を1.6重量％
となるように添加した以外は、実施例１と同様にして紙
厚が130μｍの低密度紙を製造した。

【００３２】［比較例１］低密度化薬品を配合せず、填
料として炭酸カルシウムを紙重量当たり10重量％、及び
無定形シリケートを15重量％となるように添加した以外
は、実施例１と同様にして紙厚が130μｍの原紙を得
た。次に、水溶性高分子として塗工用澱粉100重量部、
サイズ剤（商品名：パゾプラスト、ＢＡＳＦ製）1重量
部、さらに耐水化剤（商品名：グリオギザール、三井東
圧化学（株）製）9重量部から成る濃度7.5％の表面処理
剤水溶液を、前記原紙に2ロールサイズプレス機により
塗布量4ｇ／ｍ²となるように塗布し、低密度紙を製造し
た。

【００３３】［比較例２］低密度化薬品を配合せず、填
料として炭酸カルシウムを紙重量当たり15重量％、及び
無定形シリケート（含水ケイ酸アルミニウムソーダ、嵩
比重0.25ｇ／ｍｌ）を10重量％となるように添加した以
外は、実施例１と同様にして紙厚130μｍの低密度紙を
製造した。

【００３４】［比較例３］低密度化薬品を配合せず、填
料として炭酸カルシウムを紙重量当たり22重量％、及び
無定形シリケートを3重量％となるように添加した以外
は、実施例１と同様にして紙厚130μｍの低密度紙を製
造した。

【００３５】［比較例４］低密度化及び無定形シリケー
トを配合せず、填料として炭酸カルシウムを紙重量当た
り25重量％となるように添加した以外は、実施例１と同
様にして紙厚130μｍの低密度紙を製造した。

【００３６】［比較例５］低密度化薬品の配合量を対パ
ルプ当たり2.2重量％添加し、填料として炭酸カルシウ
ムを25重量％添加した以外は、実施例１と同様にして紙
厚130μｍの低密度紙を製造した。

【００３７】

【表１】表１に示した実施例１〜実施例５の結果から明らかなよ
うに、低密度化薬品と嵩高填料をバランス良く組み合わ
せて配合することにより、印刷時のブランケットへの粉
落ちを増やすことなく、低密度化されることがわかる。
比較例１から明らかなように、嵩高填料のみによる低密
度化では、嵩高填料の配合量を配合量を増やす必要があ
り、そのため、ブランケットへの粉落ちが多くなる傾向
にある。また、粉落ちを抑制するための表面塗工剤中に
耐水化剤を配合すると、ブランケットの洗浄性が悪化す
る。また、比較例２、３、４から明らかなように、嵩高
填料の配合量を減配すると、密度の低下が少なくなる。
また、低密度化薬品のみで密度低下を図ると、強度（引
張強度ＭＤ方向）の低下が大きくなり、抄紙機上での断
紙や、印刷機上での走行トラブルが懸念される。

【００３８】［実施例６］パルプ分としてＧＰ（ろ水度
ＣＳＦ71ｍｌ）70重量部、新聞用紙系ＤＩＰ（ろ水度
ＣＳＦ150ｍｌ）30重量部、低密度化薬品（商品名：
スルゾールＶＬ、ＢＡＳＦ社製）を対パルプ当たり0.8
重量％、填料として実施例１で使用した無定形シリケー
トを紙重量あたり4重量％となるように調製した紙料を
長網式のテスト抄紙機により抄速50ｍ／ｍｉｎで抄紙し
て、紙厚130μｍの原紙を得た。次に、水溶性高分子と
して塗工用澱粉100重量部から成る濃度5％の表面処理剤
の水溶液を、前記原紙に2ロールサイズプレス機より塗
布量4.0ｇ／ｍ²となるように塗布し、低密度紙を製造し
た。

【００３９】［実施例７］低密度化薬品を対パルプ当た
り0.2重量％、無定形シリケートを紙重量当たりあたり8
重量％となるように添加した以外は、実施例６と同様に
して紙厚が130μｍの低密度紙を製造した。

【００４０】［比較例６］低密度化薬品を配合せず、填
料として無定形シリケートを紙中量当たり12重量％とな
るように添加した以外は、実施例６と同様にして紙厚が
130μｍの低密度紙を製造した。

【００４１】［比較例７］低密度化薬品の配合量を対パ
ルプ当たり2.2重量％となるように添加し、填料を無配
合とした以外は、実施例６と同様にして紙厚が130μｍ
の低密度紙を製造した。

【００４２】

【表２】表２に示した実施例６、７から明らかなように、パルプ
として機械系パルプ、ＤＩＰを使用しても低密度化薬品
と嵩高填料とをバランス良く配合することで、印刷時の
ブランケットへの粉落ちの少ない、低密度紙を得ること
が可能なことがわかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者登坂昌也東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社中央研究所内Ｆターム(参考） 4L055 AG18 AG34 AG94 AH01 AH50 EA25 EA32 FA15 FA16 GA15 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低密度化薬品を対パルプ当たり0.1重量
％以上2重量％以下、嵩比重0.3ｇ／ｍｌ以下の無定形シ
リカ若しくは無定形シリケートを紙重量当たり1重量％
以上9重量％未満含有する低密度紙。