JP2008025088A - 中性紙、および中性紙の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の中性紙は、花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムを含む粒子を填料として0.3〜20重量%含有し、かつ、中性紙における、水銀ポロシメーター法により測定された細孔半径が0.2μm以下の細孔の細孔容積X(cc/g)と前記花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムの含有量Y(重量%)とが下記式(I)を満足する関係にある。
X/Y > 0.025 (I)
【選択図】図1
Description
X/Y > 0.025 (I)
X/Y > 0.025 (I)
以下、本発明を更に具体的に説明するために、実施例を示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
・細孔容積及び分布: 水銀ポロシメーター(Pascal240 Thermo Electron社製)により下記の条件で測定した。試料が紙の場合には、紙を約4mm*30mm程度の短冊状に切断したサンプル約0.2gを測定用ガラス容器へ入れ測定した。また珪酸カルシウムの場合には、110℃で乾燥させた試料ケーク約0.2gを測定用ガラス容器に入れて測定した。
Contact angle : 141.3 (Deg)
Hg surface tension : 480 (Dyne/cm)
Hg density : 13.534 (g/cm3)
Pores model : Cylindrical
Pores average mode : 50%
嵩高率(%)=(A−B)×100/B
・平均粒子径:コ−ルターLS230(ベックマン・コールター社製)により約5g/100mlの珪酸カルシウムスラリーを数滴滴下し、体積基準粒度分布をレーザ回折散乱法で測定した。平均粒子径はこの結果のメディアン径である。
・吸油量:JIS K5101に準じた。
・填料含有率:JIS P−8251に準じた。(ただし比較例1における評価値分が填料とは由来の異なる成分についての検出であるので、同じ数値だけ減じた。また、配合した填料の105℃乾燥絶乾重量に対するJIS P−8251での灰分率をあらかじめ測定し、灰分の測定値から105℃乾燥の絶乾重量に相当する数値に換算して、最終評価値とした。)
・調湿坪量:JIS P−8124に準じた。
・厚さ、密度:JIS P−8118に準じた。
・引張強さ:JIS P−8113に準じた。
・引裂強さ:JIS P−8116に準じた。
・破裂強さ:JIS P−8112に準じた。
・紙層強度:JAPAN TAPPI No.19に準じた。
・白色度:JIS P−8148に準じた。
・不透明度:JIS P−8149に準じた。
・裏抜け値:JAPAN TAPPI No.45に準じた。
・珪酸カルシウムの嵩比容積:JIS K 6220に基づいて、花弁状珪酸カルシウムの見掛比重を測定した。得られた見掛比重の逆数を嵩比容積とした。
・スラリーのpHの測定:室温でのスラリーのpHを、ガラス電極と比較電極からなるpHメーター(堀場製作所社製 F−51)で測定した。
本発明において、花弁状薄片の珪酸カルシウムは石膏原料として、化学石膏(CaO:33.2%,結晶水:21.3%)を、珪酸アルカリ溶液は市販の3号珪酸ソーダ溶液(SiO2:28.8g/100ml,Na2O:9.7g/100ml)を48%NaOH溶液で、SiO2/Na2Oモル比が2.5に調整した後、水で、珪酸ソーダ溶液中のSiO2濃度が12g/100mlに成るように調整したものを使用した。石膏と珪酸ソーダ溶液との反応は、まず石膏1.0kg、水13.9Lを30Lの攪拌機付き反応槽へ入れて石膏スラリーとし、この石膏スラリーに対し、常温(20〜25℃)で、濃度調整した珪酸ソーダ溶液 6.55Lを90分掛けてゆっくりと添加して反応させ反応液20.4Lを得た。攪拌速度は200rpmとした。次にこの反応液をろ過器でろ過し、水洗して、反応副生物を除去した後、固形分濃度12g/100mlに水で濃度調整したスラリーを8.7L得た。
原料石膏を下表1に記載のものに変更し、珪酸ソーダ溶液を石膏スラリーに添加する時間(石膏と珪酸ソーダ溶液の反応時間)を120分とした以外は製造例1と同様の操作を行って花弁状薄片の珪酸カルシウムスラリーを得た。物性は併せて表1に示す。
製造例2で製造した珪酸カルシウムスラリーを固形物濃度5%とし、この500mLにφ3mmのビーズを入れて、攪拌機を設置し、150rpmにて10分間粉砕して平均粒径を18.4μmとした。この珪酸カルシウムの物性を表1に示すが、この珪酸カルシウムは嵩比容積が7ml/gと小さく、填料として用いても嵩高効果はあまり期待できないものであった。
無機填料のみの嵩高効果、および乾燥収縮性を評価する為に、次の方法にて、花弁状珪酸カルシウム粒子、ホワイトカーボンと軽質炭酸カルシウムを比較した。
[評価方法1] 各スラリーサンプル50mlを100mlのビーカーに入れ、110℃で一日乾燥した後、乾燥ケークの重量とケークの厚みを測定し、(ケーク厚み/重量)を測定した。この比が大きい方が、嵩高効果、乾燥収縮が少ないことを示す。その測定結果を下記表2に示す。尚、表2中の花弁状珪酸カルシウム(酸性)は、製造例1により作製した花弁状珪酸カルシウム粒子のスラリー(pH9.5)に、1mol/Lに希釈した希硫酸を加え、pHを4〜5にして8時間保持したスラリーを乾燥した値である。
カチオン化澱粉、両イオン性ポリアクリルアミド紙力剤、硫酸バンド、アルキルケテンダイマーサイズ剤、ポリアクリルアミド歩留向上剤、コロイダルシリカを、濾水度450mlのLBKP(広葉樹晒クラフトパルプ)を濃度2.0%に調整したパルプスラリー1500mlに対し、パルプの総絶乾重量に対して以下に示す順序および濃度で添加した。パルプスラリーをアジテーターで撹拌しながら各薬品を順次添加し、反応させた。反応時間はそれぞれ2分間とした。
・カチオン化澱粉:0.5重量%
・紙力剤:0.1重量%
・硫酸バンド:0.5重量%
・サイズ剤:0.1重量%
・歩留向上剤:0.02重量%
・コロイダルシリカ:0.04重量%
最終成紙の絶乾重量中の珪酸カルシウム粒子濃度が6%になるように添加したこと以外は、実施例1と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
珪酸カルシウム粒子を配合せずに同様に2分間の撹拌時間をとったこと以外は、実施例1と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
珪酸カルシウム粒子の代わりに新聞用紙製造用のホワイトカーボンを用いたこと以外は、実施例1と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
珪酸カルシウム粒子の代わりに軽質炭酸カルシウムを用いたこと以外は、実施例1と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
最終成紙の絶乾重量中の新聞用紙製造用ホワイトカーボン濃度が6%になるように添加したこと以外は、比較例2と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
最終成紙の絶乾重量中の軽質炭酸カルシウム濃度が6%になるように添加したこと以外は、比較例3と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。その結果を図5に示す。
カチオン化澱粉の添加および反応後に、有機化学薬品系嵩高効果剤をパルプの総絶乾重量に対して0.5%添加および反応させ、引き続いて紙力剤の添加および反応以降の作業工程を行ったこと以外は、比較例1と同一の条件で丸坪シートを作成し、その物性を評価した。有機化学薬品系嵩高効果剤は日華化学社の強度低下程度軽減仕様品であるマスクートK300を用いた。その結果を図5に示す。
カチオン化澱粉、硫酸バンド、酸性ロジンサイズ剤を、実施例1で使用した物と同じパルプスラリー1500mlに対し、パルプの総絶乾重量に対して以下に示す順序および濃度で添加した。パルプスラリーをアジテーターで撹拌しながら各薬品を順次添加し、反応させた。反応時間はそれぞれ2分間とした。
・カチオン化澱粉:0.5%
・硫酸バンド:2.0%
・サイズ剤:0.3%
カチオン化澱粉、硫酸バンド、アルキルケテンダイマーサイズ剤、ポリアクリルアミド歩留向上剤1、ポリアクリルアミド歩留向上剤2を、濾水度450mlのLBKP(広葉樹晒クラフトパルプ)を濃度2.0%に調整したパルプスラリー1500mlに対し、パルプの総絶乾重量に対して以下に示す順序および濃度で添加した。パルプスラリーをアジテーターで撹拌しながら各薬品を順次添加し、反応させた。反応時間はそれぞれ2分間とした。
・カチオン化澱粉:0.6重量%
・硫酸バンド:0.8重量%
・サイズ剤:0.1重量%
・歩留向上剤1:0.0003重量%
・歩留向上剤2:0.007重量%
珪酸カルシウムを添加しなかった以外は、実施例3〜7と同様にして紙を抄造した。物性の評価結果を表3に示す。
実抄紙機にて、新聞紙抄造時に珪酸カルシウムを添加する時点でのpHを変化させて嵩高率の変化を評価した。具体的には、硫酸バンド添加後のパルプスラリー(pH=6.5)に珪酸カルシウムを添加し、その後炭酸カルシウムを添加して原料パルプスラリーを作成する方法と、硫酸バンド添加後のパルプスラリー(pH=6.5)に炭酸カルシウムを添加し、pH=7.5にした後に珪酸カルシウムを添加して原料パルプスラリーを作成するという方法との2つの方法で抄紙した。尚、珪酸カルシウム添加時点でのpH以外は同条件にて抄紙し、坪量は45.6g/m2で抄紙した。その結果、前者は無添加の紙厚さ72μmに対して、変化がなかったのに対して、後者は紙厚さが73μmとなり、1.4%の嵩高率が得られた。
Claims (6)
- 花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムを含む粒子を填料として0.3〜20重量%含有してなる中性紙であり、かつ、当該中性紙における、水銀ポロシメーター法により測定される細孔半径が0.2μm以下の細孔の細孔容積をX(cc/g)としたとき、当該Xと前記花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムの含有量Y(重量%)とが下記式(I)を満足する関係にあることを特徴とする中性紙。
X/Y > 0.025 (I) - 請求項1に記載の中性紙を製造する方法であって、
花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムを含む粒子を原料パルプスラリーに成紙の重量当たり0.3〜20重量%に成るように含有させ、さらに、抄造中の該原料パルプスラリーのpHを6.5〜9の範囲に維持して、紙を抄造することを特徴とする中性紙の製造方法。 - 前記花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムとして、JIS K 6220に基づいて測定された見掛比重から算出される嵩比容積が8〜11mL/gの範囲にあり、かつ、レーザ回折散乱法で測定される平均粒子径が20〜50μmの範囲にある珪酸カルシウムを用いることを特徴とする請求項2に記載される製造方法。
- 前記花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムとして、水銀ポロシメーター法により測定された細孔半径が0.1μm以下の細孔の細孔容積が2.1cc/g以上である珪酸カルシウムを用いることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載される製造方法。
- 前記原料パルプスラリーをpH7.5〜9に調整した後に、前記花弁状薄片の集合形態を有する珪酸カルシウムを含む粒子を前記原料パルプスラリーに含有させることを特徴とする請求項2乃至請求項4のいずれか1項に記載される製造方法。
- 前記原料パルプスラリーにポリアクリルアミド系紙力剤、アルキルケテンダイマー系サイズ剤、ポリアクリルアミド系歩留向上剤、及び無機歩留向上剤をさらに含有させることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載される製造方法。
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