JP2008266819A - 低密度書籍用紙 - Google Patents

Abstract

【課題】低密度でありながら、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度を有し、かつ柔軟な低密度書籍用紙を提供することにある。
【解決手段】原料パルプに化学パルプを主体とし、吸油量が３６０〜５００ｍｌ／１００ｇの水和珪酸を１．０〜５．０質量％と軽質炭酸カルシウムおよびタルクを含有する原紙上に、顔料を含有し、該顔料中に炭酸カルシウムを６０質量％以上含有する表面処理剤を片面当り１．５ｇ／ｍ^２以下の範囲で塗布し、灰分を１８〜２８％含有し、密度０．６０ｇ／ｃｍ^３以下、白色度７７．０％以上、不透明度９２．０％以上である低密度書籍用紙。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度を有し、かつ柔軟な低密度書籍用紙を提供することにある。

近年、出版物においては、印刷物の低コスト化、紙の軽量化が求められており、書籍においても、紙の低密度化が図られてきている。ただし、低密度化するためには低密度パルプや嵩高剤の使用、またハード面では抄紙機プレスロール、カレンダーロールの低加圧などの方法があるが、紙表面の平滑性やインキ受理性が失われるため、印刷物のインキ着肉性が損なわれる方向になっている。従来の技術はこの改良として、紙表面の平滑性や表面サイズ剤の増量などがあるが、高密度方向にシフトしたり、紙の剛度が上がり、しなやかさが失われるなどの問題があり満足のいく低密度書籍用紙が得られていない。

紙の主原料であるパルプ原料としては、低密度化には、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、薬品は使用しないで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となり、有利となる。その中でも、グランドパルプ（ＧＰ）は低密度化には有利である。通常の製紙用パルプは、叩解処理によって繊維を柔軟にし、フィブリル化するが、叩解処理は低密度化とは相反する処理であり、できるだけ行わないことが低密度化のためには良い手段である。

ただし、ＧＰやサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）は機械パルプであり、上質紙への配合は規格上の問題や、経時による褪色、また印刷面のインキ受理性の低下がおこり、印刷面質の悪化となってくる。

従って、化学パルプのみの配合となる上質紙の低密度化は、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を選別して使用することも求められてくる。

また、近年の環境保護機運の高まりや、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。古紙パルプは化学パルプと機械パルプの混合物であり、パルプの性質として機械パルプより密度は高くなる傾向がある。一方、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、炭酸カルシウム、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および填料分の配合増は用紙密度を高くする方向になる。

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に非常に困難である。

紙抄造時における低密度化の検討として、抄造時にはパルプ原料のリファイナー処理をできるだけ低負荷で運転すること、次にプレス工程ではできるだけプレス圧を低くするか、一部のプレスを開放すること、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も、できるだけ低加圧で実施するか開放すると良い。さらには印刷時の紙の表面強度を付与する目的で行われる澱粉などの水溶性高分子の表面塗工の付着量は多くしないことが望ましい。

このようなパルプ化、抄造時の工夫の他に、近年は内添用の低密度化薬品の開発が進み、紙用の低密化薬品が市販され製紙メーカーで使用されてきている（例えば、特許文献１、２）。

嵩比重の低い多孔性填料を用いる方法もいくつか開示されており、（特許文献３、４）が、紙の嵩高化効果や、印刷時のインキ成分を吸収する能力が他の填料よりも優れているが、炭酸カルシウムやタルクに比べて紙の不透明性を高める能力が低かった。また、粒度分布がブロードであるため、表面強度が乏しく、粗大粒子に起因する印刷時のパイリングや粉落ちといった問題が生じると共に、微細粒子に起因する繊維間結合強度（内部結合強度）の低下といった問題が生じた。

上記の低密度パルプの使用、抄造時のリファイナー処理の低負荷、プレスやカレンダーの低加圧条件での操業、低密度化薬品の添加などの低密度化対策はいずれも、製造された紙表面の面質が悪化方向にシフトする。

また、低密度化にともないシートの強度低下が起こり、印刷時の表面強度が低下し、オフセット印刷時のムケや内部の剥離が懸念される。

したがって、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性を有しながら、低緊度（嵩高性）な特性を併せ持つような、現状よりもさらに高いレベルの品質を有する低密度印刷用紙とするためには、従来の手法では限界があり、目標とする高いレベルの品質を得ることは困難であった。
特開平１０−２２６９７４号公報 特開２００５−２５６２０５号公報 特開平１０−２２６９８２号公報 特開２０００−２８２３９２号公報

本発明は、印刷用紙において、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度を有しながら、柔軟で嵩高である低密度書籍用紙を提供することにある。

本発明者らは、低密度でありながら表面強度、平滑性、不透明度に優れた低密度書籍用紙について検討した結果、灰分量を高くして柔軟性を持たせ、特定の填料を含有させて低密度化した原紙に、顔料を含む表面処理剤をわずかに塗布することにより、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度を有しながら柔軟で嵩高である低密度書籍用紙を見出し、本発明に至った、本願は以下の発明を包含する。

（１）原料パルプに化学パルプを主体とし、吸油量が３６０〜５００ｍｌ／１００ｇの水和珪酸を１．０〜５．０質量％と軽質炭酸カルシウムおよびタルクを含有する原紙上に、顔料を含有し、該顔料中に炭酸カルシウムを６０質量％以上含有する表面処理剤を片面当り１．５ｇ／ｍ^２以下の範囲で塗布し、密度０．６０ｇ／ｃｍ^３以下、白色度７７．０％以上、不透明度９２．０％以上、灰分１８〜２８％である低密度書籍用紙。

（２）前記水和珪酸が、レーザー法による平均粒子径が１５〜３０μで、粒子径（μｍ）を対数で表示したときの粒子径に対する粒子体積の分布の標準偏差が０．３〜０．４である水和珪酸を１．０〜５．０質量％含有する低密度書籍用紙。

（３）前記表面処理剤の顔料１００質量部当りの接着剤量が８０質量部以上、１５０質量部以下である（１）記載の低密度書籍用紙。

（４）前記顔料が炭酸カルシウムとカオリンを６０：４０〜１００：０の範囲で含有する（１）〜（３）のいずれか１項に記載の低密度書籍用紙。

（５）前記炭酸カルシウムが立方体状軽質炭酸カルシウム又は針状軽質炭酸カルシウムである（１）〜（４）のいずれか１項記載の低密度書籍用紙。

（６）前記カオリンのレーザー法による平均粒子径が２〜８μｍである（４）記載の低密度書籍用紙。
（７）前記接着剤が澱粉とラテックスを含有し、澱粉１００質量部に対するラテックスの比率が１０〜１００質量部である低密度書籍用紙。

（８）前記ラテックスがコアシェル型又は組成傾斜型のラテックスである（７）記載の低密度書籍用紙。

本発明に係る低密度書籍用紙は、低密度でありながら、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度および柔軟性を有する。

本発明では、化学パルプを主体とし、填料として軽質炭酸カルシウムおよび歩留まりのいいタルクを配合することにより灰分量を高くして柔軟性を持たせ、特定の填料を含有させて低密度化した原紙に、顔料を含む表面処理剤をわずかに塗布することにより、優れたインキ受理性（インキ着肉性）、不透明度、表面平滑性、表面強度を有しながら柔軟で嵩高である低密度書籍用紙を提供する。

原料に化学パルプを主体とした場合には原紙の平滑性や強度は高いものとなるが、低密度化薬品を添加した場合には内部結合強度の低下が大きく、嵩比重の小さい多孔性填量を配合して低密度化した場合には、不透明度は保持できるものの、内部結合強度の低下と表面強度の低下、表面平滑性に問題を生じ、書籍用紙に重要な柔軟性が得られないことが考えられる。

本発明では原紙に吸油量が３６０ｍｌ／１００ｇ〜５００ｍｌ／１００ｇの水和珪酸を１．０〜５．０質量％含有する。さらに原紙には、軽質炭酸カルシウムおよび歩留良好なタルクを適宜配合し、原紙中の灰分調整を行う。高い不透明度を得るためには吸油量が３６０〜５００ｍｌ／１００ｇという高いものが好ましい。両面に印刷される書籍用紙の場合印刷後の不透明度も重要である。吸油量はＪＩＳ Ｋ ５１０１の方法で測定する。

原紙への前記水和珪酸含有量が１．０質量％未満では、吸油能力が不足し、さらに密度低減効果が十分発現せず、本発明で実現しようとする密度０．６０ｇ／ｃｍ^３以下の書籍用紙を得ることができない。一方５．０質量％を越えると、印刷機ブランケットへの粉落ち（填料パイリング）が顕著になり、場合によっては印刷カスレが発生し、印刷作業性を著しく悪化させる。

また、本発明の水和珪酸の平均粒子径は高速で抄紙される書籍用紙は、ワイヤーパートでの脱水時の吸引での歩留まりを考慮してレーザー法で測定した平均粒子半径が１５〜３０μｍのものが好ましい。歩留まりを高めるために歩留まり向上剤を添加する方法もあるが添加率を高めると地合いを損ねることになるため限度がある。３０μｍを越えて大きなものは、紙中に存在する粒子個数が減少するため、水和珪酸の持つ光散乱効果が減少し、不透明度が低下するため好ましくない。

また、本発明の水和珪酸は、レーザー法による平均粒子径が１５〜３０μｍで、粒子径（μｍ）を対数で表示したときの粒子径に対する粒子体積の分布の標準偏差が０．３〜０．４である水和珪酸を１．０〜５．０質量％含有することが好ましい。更に、嵩比重は０．１５ｇ／ｍｌ以下であることが好ましく、更に好ましくは０．０６〜０．１２ｇ／ｍｌである。嵩比重が小さいことで、紙の中でより多くの体積を占め、低密度化、インクの吸収に寄与する。

本発明では粒子径の分布は重要であり、５０μｍを越えるような大きな粒子は書籍用紙の表面性を低下させるだけでなく、印刷時の粉落ち現象にもつながるため好ましくない。また１０μｍを下回るような小さな粒子は歩留まりが悪いため好ましくない。本発明で使用する水和珪酸の粒度分布はシャープであることが好ましく、粒子径（μｍ）を対数で表したときの粒子径に対する粒子体積分布の標準偏差は小さいほど好ましい。しかし、一次粒子の凝集体である水和珪酸は二次粒子の分布がシャープな水和珪酸の一次粒子の分布は同様にシャープであり、その結果として、凝集体の決業力が弱くなり機械的安定性が劣ることが推測され、その機械的安定性を考慮した標準偏差が０．３〜０．４の範囲のものが好ましい。この範囲のものは撹拌によるシェアを受けた場合でも粒子の状態を維持できるため、紙への歩留まり、紙中でのインキ吸収性に優れている。

更に、水和珪酸の一次粒子レベルにおける比表面積が小さいと粒子同士の結合力低下が起こり、比表面積が大きすぎると一次粒子が小さいことからくると思われる二次粒子の圧力により破壊が起こると考えられ好ましくない。
本発明の水和珪酸の比表面積は、５０〜１４０ｍ^２／ｇであることが好ましい。また、印刷後不透明度向上のためのインキビヒクル吸収のための細孔積算容積は４．０ｃｃ／ｇ以上であることが好ましい。本発明では水銀ポロシメーター（形式：ポアサイザ−９３２０、マイクロメリティクス社製）を用いて細孔直径とそれに対応する細孔容積を測定する。細孔容積は細孔直径が０．０１〜１０μｍ以下の積算容積である。
比表面積はポアサイザ９２３０（マイクロメリティクス社製）を用いて細孔形状が幾何学的な円筒であると仮定した全細孔の表面積で、測定範囲内における圧力と圧入された水銀量の関係から求めた値である。また、細孔径は，ポアサイザ９２３０（マイクロメリティクス社製）を用いて、積分比表面積曲線から得られるメジアン細孔直径のことである。

＜水和珪酸の製造方法＞
つぎに、水和珪酸の製造方法について説明する。本発明で用いられるケイ酸アルカリ水溶液は、特に限定されないが、ケイ酸ナトリウム水溶液又はケイ酸カリウム水溶液が好適である。ケイ酸アルカリ水溶液のモル濃度は、ケイ酸ナトリウムの場合、モル比（ＳｉＯ_２／Ｎａ_２Ｏ）が２．０〜３．４の範囲から選ぶのが好適である。このケイ酸アルカリ水溶液にはアルカリ性難溶の粒子を含むことはなんら差し支えない。具体的には、炭酸カルシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸ニッケル、炭酸バリウム、水酸化カルシウム、水酸化マンガン、マグネシウム、マンガン、マンガン酸カリウム、鉄、ニッケル、酸化亜鉛、酸化カルシウム、酸化マンガン等が挙げられる。

これらの水和珪酸は、ケイ酸アルカリ水溶液に鉱酸を添加して中和する操作において、ケイ酸アルカリの中和に必要な鉱酸の量の２０〜５０％を第一の鉱酸として２０〜６０℃で最初に添加し、次いで７０℃以上に昇温した後必要に応じて熟成時間を設け、中和に必要な残りの鉱酸（第二の鉱酸）を添加することが必要となる。中和用の鉱酸の添加は、十分な時間をかけて行うことが望ましい。それは局部的に大きなｐＨの変化をきたさないことが目的である。しかし実際の場においては製造効率の概念が重要となるため、３００分以内には中和反応を終了できるよう工夫することが望ましい。本発明で水和珪酸を析出させる時に用いられる鉱酸としては公知のものが何等制限なく使用でき、これらを単独、又は二種以上を併用して使用しても良い。具体的には、鉱酸として塩酸、硫酸、硝酸等があげられるが、硫酸が入手容易で、比較的安価であるために好適に用いられる。鉱酸の濃度は、特に制限されないが一般には１０〜３０質量％の範囲から選べばよい。また、鉱酸をすべて添加した後の生成物を含むスラリーのｐＨは２〜６．５、好ましくは４〜６の範囲に調整する。

第一の鉱酸の添加開始時から、第二の鉱酸の添加開始時までに水和珪酸１ｋｇあたり１５０〜３００ｋＪの攪拌負荷を付与することにより、上記物性で特徴付けられる水和珪酸を収率良く得ることができる。攪拌に用いる機器としては、通常用いるミキサーに攪拌翼としてプロペラ、タービン、パドル、アンカー、リボンなど各形式のものを単独で、あるいは適宜組み合わせて使用することが可能であり、これは合成の条件により上記攪拌負荷を達成するように選択すればよい。また、ホモミキサーや各種ミルなども組み合わせることが可能である。もちろん撹拌槽内には乱流を起こすために邪魔板を設けたり、また反応液を一部取り出しインラインミキサーのようなもので負荷を加え、槽に還流するといったこともなんら差し支えない。回転速度としても翼径や反応条件によるが、通常翼周速度として１００〜６００ｍ／ｍｉｎの範囲であることが好ましい。

この工程においては、ケイ酸アルカリ水溶液中のケイ酸分が二次粒子として析出する反応がもっとも活発に行われるため、反応系の均一性を高めることが一次粒子及び二次粒子の性状を均一化する結果となる。ケイ酸１ｋｇあたり１５０ｋＪの攪拌負荷を与えることはその均一性を達成するために必要な操作となる。さらには３００ｋＪを超える攪拌負荷を与えてしまうと、形成された二次粒子が破壊されてしまい、最終生成物の粒子径が例えば１５μｍを下回ってしまうような歩留まりの悪い水和珪酸となってしまう。さらには、粒子径（μｍ）を対数で表示したときの粒子径に対する粒子体積の分布の標準偏差を０．３〜０．４の範囲に限定するという本発明の効果からも外れてしまうことがあるため、好ましくない。
本発明で用いる鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液において、鉱酸としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸などが挙げられ、鉱酸の金属塩としては、前記鉱酸のナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、アルミニウム塩などが挙げられる。これらの中でも、価格、ハンドリングの点で、硫酸、硫酸アルミニウムが好ましく、また、水溶液であることが好ましい。

鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加量は、理論必要中和量の９５〜１５０％の範囲であり、得られるスラリーのｐＨを２．５超１０以下の範囲に調整する量であることが好ましい。鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加量が理論必要中和量の９５％未満あるいは得られるスラリーのｐＨが１０を超える量である場合には、原料であるケイ酸アルカリ水溶液の無駄が多くなる。一方、理論必要中和量の１５０％超あるいは得られるスラリーのｐＨが２．５以下になる量である場合には多孔性填料を濃縮する際に発生するろ液ｐＨが低くなり過ぎ、取り扱いにくくなる。

ケイ素含有粒子の析出時には、攪拌装置により、周速として５〜１５ｍ／秒で攪拌することが好ましい。ここで、周速は剪断力の指標となり、周速が速ければ剪断力が大きくなる。周速が５ｍ／秒未満である場合は、剪断力が小さすぎて、耐アルカリ性微小粒子を包含させても、適切な平均粒子径および狭い粒度分布を得ることが困難になることがある。
一方、析出時の周速が１５ｍ／秒を超える場合には、剪断力が大きくなりすぎて、多孔性填料の粒子径が小さくなり、紙に配合した際に内部結合強度が低くなることがある上に、負荷電力の増加、設備費の高額化を招く。
攪拌装置としては、アジテータ、ホモミキサ、パイプラインミキサなどの装置が好ましい。なお、ボールミルやサンドグラインダ等の粉砕機を用いることも可能ではあるが、微細粒子の増加やスラリーの増粘といった問題が生じる傾向があるため好ましくない。

鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液は１段で一括してケイ酸アルカリ水溶液中に添加してもよいが、より良好な粒径分布になることから、２段以上に分割して添加することが好ましい。
鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液を２段以上で添加する場合には、特に良好な粒度分布になることから、１段目のケイ酸アルカリ水溶液の温度を２０〜７０℃にし、２段目以降では７０℃以上にすることが好ましい。また、１段目では、鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加量を理論必要中和量の１０〜５０％の範囲にすることが好ましい。

１段目および２段目以降共に、鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加は、ケイ酸アルカリ水溶液に一括してまたは連続的に添加することができる。
鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加が終了した後には、必要に応じて、添加時の温度を維持したまま攪拌する熟成工程を有してもよい。

鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液を１段で添加する場合には、ケイ酸アルカリ水溶液の温度を６０℃〜当該溶液の沸点にすることが好ましく、７５℃〜当該溶液の沸点にすることがより好ましい。鉱酸溶液および／または鉱酸の金属塩溶液の添加は、ケイ酸アルカリ水溶液に一括してまたは連続的に添加することができる。

＜水和珪酸のパルプへの添加＞
次に、本発明による水和珪酸は、パルプ原料に填料として添加した場合、抄紙して得られる紙に高い不透明度、特に印刷後不透明度を付与する。その理由は、粒子内部の空隙量が増加し吸油量が増加することで、紙に印刷されたインキの浸透を抑制する能力が増したためと考えられる。
本発明による水和珪酸系填料を抄紙の際にパルプ原料に添加して抄紙することによって、得られる紙に高い不透明度、特に印刷後不透明度が付与されるのは、粒子内部の１０μｍ以下の細孔の細孔容量が増加することで吸油量が増加し、紙に印刷されたインキの浸透を抑制する能力が増したためと考えられる

本発明では柔軟性を持たせるために原紙中に填料を多配合する。紙中の填料率を高くするために軽質炭酸カルシウムおよび歩留まりのいいタルクを水和珪酸と共に用いる。紙中の灰分として１７〜２６％になると十分な不透明度と柔軟性が得られるため好ましい。

本発明における原紙の原料パルプについては、化学パルプが主体であり、
広葉樹漂白クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）、針葉樹漂白クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）が用いられる。特に一般に低密度化を図る観点から針葉樹漂白クラフトパルプより広葉樹漂白クラフトパルプの使用が好ましい。
フリーネスは特に限定されるものではないが、本発明の低密度書籍用紙においては、カナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）が４００〜５００ｍｌのものが好ましい。この範囲を外れるフリーネスでは、密度、印刷適性の両立ができないため好ましくない。

抄紙に際しては前述の水和珪酸が１．０〜５．０質量％含有するように添加し、軽質炭酸カルシウム及びタルクを含むその他の填料を添加すること以外にはなんの制限もない、長網抄紙機、オントップワイヤー抄紙機、ギャップフォーマー等の公知の抄紙機を用いて、酸性、中性、アルカリ性のいずれでも抄紙可能であり、必要に応じて、低密度化薬品、サイズ剤、紙力増強剤、歩留向上剤、湿潤紙力増強剤、染料などの製紙薬品を加えることも可能である。

本発明の書籍用紙は前述の原紙上に、顔料を含有し、全顔料中に炭酸カルシウムを６０質量％以上、さらに好ましくは７０〜１００質量％含有する表面処理剤を片面当たり１．５ｇ／ｍ^２以下塗布する。炭酸カルシウムは塗工層中で粗な構造をとりやすく、不透明度の向上およびインキ中のビヒクルを吸収する能力が高くセットオフ抑制に効果があるため好ましい。塗工量は片面当たり１．５ｇ／ｍ^２を越えるとセットオフなどの印刷作業性に問題が発生することがある。また低密度、柔軟性を損なうため好ましくない。一方、片面当たり０．５ｇ／ｍ^２未満の塗工量では不透明度向上効果が発現しないため好ましくない。また印刷に必要な表面強度を維持できないため好ましくない。

炭酸カルシウムは立方体状軽質炭酸カルシウム又は針状軽質炭酸カルシウムが好ましい。炭酸カルシウムとしては針状（棒状）、球状、紡錘状等があるが、中でも立方体状または針状（棒状）の炭酸カルシウムは他の形状の炭酸カルシウムより塗工層中で粗な構造をとりやすく、インキ中のビヒクル分を吸収する能力が高いことからセットオフ抑制効果が高いため好ましい。また炭酸カルシウムの粒子径は、小さい方が塗工層のポア径が小さくなり、また比表面積が大きくなるため、セットオフおよび不透明度に有利となる。しかし顔料として炭酸カルシウムのみを用いると接着剤の消費量が多くなるため、不透明向上効果とのバランスを勘案して、カオリンを併用するのが好ましい。

表面処理剤には炭酸カルシウム以外の顔料としてカオリンを用いることが可能である。カオリンの不透明度向上効果は炭酸カルシウムと比較して劣るが、表面平滑性向上への効果が大きいことから両者を併用することにより、少ない塗工量で表面性と不透明度のバランスをとることが可能になった。炭酸カルシウムとカオリンは６０：４０〜１００：０の割合で含有することが好ましい。カオリンの割合を４０より増やすと不透明度が低下するため、好ましくない。

カオリンはレーザー法による平均粒子径が２〜８μｍであるものが、不透明度向上効果が高いため好ましい。なおこの平均粒子径は、分散剤（商品名：アロンＴ−５０、東亜合成製）を０．２質量％添加混合した顔料スラリーをレーザー回折式粒度分布測定装置（型式：ＳＡＬＤ−２０００、島津製作所製）にて粒度分布を測定したメジアン径のことをいう。

表面処理剤には接着剤を顔料１００質量部当り８０〜１５０質量部含有する。８０質量部未満では顔料および原紙表面繊維に対して十分な接着力が得られない。１５０質量部を越えると、表面強度は強くなるものの、印刷後の不透明度および白色度が低下し、またセットオフトラブルが発生しやすくなるため好ましくない。

本発明では表面処理剤に前記顔料とともに、パイリングなどに代表される表面強度に纏わるトラブルを回避するため、接着剤を配合する。表面強度と不透明度の両者を高めるための接着剤としては、澱粉類およびスチレン−ブタジエン系ラテックスが好ましい。ラテックスは顔料／填料への接着性が良好となるが、分子の極性が低く、強親水性のセルロース繊維に接着性がでにくいため、セルロース繊維との接着力が高い澱粉を併用し、澱粉のみでは弱い顔料／填料への接着性をカバーできる。また、これらの接着剤は顔料との相溶性が良好で、塗布時に凝集などを起こし難いため、特に好ましく用いられる。澱粉類には特に制限がなく、たとえば酸化澱粉、エステル化澱粉、エーテル化澱粉、カチオン化澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉等公知の澱粉が用いられる。

本発明において、スチレン−ブタジエン系ラテックスは組成傾斜型と呼ばれる粒子の内部から外部への組成が連続的に変化しているラテックスまたはコアシェル型ラテックスが用いられる。ラテックスのＴｇは表面強度とネッパリのバランスを考慮して、−２０〜２０℃のものが好ましい。特に組成傾斜型ラテックスでは表層Ｔｇが０℃未満では、粘着性が強すぎ、ネッパリが発生しやすくなるため、表層Ｔｇが０℃以上のものが好ましい。

澱粉とラテックスは澱粉１００質量部に対してラテックス１０〜１００質量部の範囲で含有させることが好ましい。ラテックス比率が１０質量部未満では顔料や填料に対する接着性が不足し、印刷機上でパイリングなどのトラブルが１００重量部を越えると、インキ中のビヒクル成分が急速に吸収され、インキタックが向上して、多色印刷の場合、次色印刷時にブランケット上に転移し、版または印刷物に再転移し、印刷障害となることがあるため好ましくない。

塗工機には特に制限はなく、たとえば２ロールサイズプレスコーター、ゲートロールコーター、ブレードコーター、ロッドメタリングコーター等公知の塗工機を使用できる。なお表面処理剤組成物を塗布後の湿潤塗工層を乾燥する方法としては、たとえば、上記乾燥、ガスヒーター乾燥、電気ヒーター乾燥、赤外線ヒーター乾燥などの各種方式が使用できる。

かくして得られた原紙は、各種公知公用の仕上げ装置、例えばスーパーカレンダ、グロスカレンダ、ソフトカレンダ等に通紙して製品仕上げが施される。本発明の場合、嵩高化発現の目的より、平滑化しやすく、また必要に応じて光沢が発現しやすい加工仕上げを行なう必要があり、硬質樹脂ロール等を備えたカレンダに通紙して仕上げる方法が好ましく、線圧としては５０ｋｇ／ｃｍ以下での処理が好ましい。

本発明の低密度書籍用紙は、密度が０．６ｇ／ｃｍ^３以下でありながら、インキ着肉性に優れ，不透明度が９２％以上、白色度７７．０％以上であり、さらには印刷機での作業適性をそこなわない剛性と書籍としてめくりやすい柔軟性を備えている。

以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。また、例中の部および％は特に断らない限り、それぞれ質量部および質量％を示す。填料、薬品の添加率は、乾燥パルプ重量に対する固形分重量％を示す。後述のようにして得た実施例および比較例となる低密度書籍用紙について、下記の物性を測定し、その結果を表１に示した。

水和珪酸の物性
（吸油量）
ＪＩＳ Ｋ ５１０１
（平均粒径及び粒度分布の標準偏差）
ＳＡＬＤ２０００Ｊ（島津製作所製）を用いてレーザー回折散乱法により測定し、体積積算で５０％となる値をいう。
標準偏差は粒子径を対数で表示したときの粒子径に対する粒子体積の分布の標準偏差をいう。
（細孔径及び細孔容積）
細孔径とはポアサイザ９２３０（マイクロメリティクス社製）を用いて積分比表面積曲線から得られるメジアン細孔直径であり、細孔体積もポアサイザ９２３０を用いて水銀圧入法により測定し、細孔直径０．０１〜１０μｍで積算した値。
（比表面積）
ポアサイザ９２３０（マイクロメリティクス社製）を用いて細孔形状が幾何学的な円筒であると仮定した全細孔の表面積で測定範囲内における圧力と圧入された水銀量の関係から求める。

書籍用紙の物性
（灰分）
塗工後の書籍用紙をＪＩＳ Ｐ ８２５１に記載の方法で測定した。
（白色度）
本発明における白色度は分光白色度測色計（スガ試験機社製）を使用してＩＳＯ ３６８８に記載の方法で測定した。
（不透明度）
ＪＩＳ Ｐ８１４９に準拠して測定した。
（クラーク剛度）
ＪＩＳ Ｐ８１４３に準拠し、書籍用紙としての柔軟性の指標として重視される横目のクラーク剛度を測定した。また同一紙厚では坪量が高い紙ほど、クラーク剛度が相対的に低い値となるため、以下の補正式を採用した。
（剛度補正値）＝（クラーク剛度測定値）×（実測坪量）×９．８１／１００^２
この数値が低いほど、柔軟な紙となる。

（表面強度、粉落ち）
枚葉オフセット印刷機（型式：ハイデルベルクＳＭ１０２−６−Ｐ−ＬＸ、使用インキ：大日本インキ（株）Ｆｕｓｉｏｎ Ｇ Ｓタイプ墨、藍、紅、黄、印刷スピード：１０，０００枚／ｈ）にて２０００枚連続印刷後の表面強度評価（印刷物のベッセルピック、パイリングを目視評価）、ブランケット上の粉落ちの状況（填料付着状況）を目視評価した。［実施例１］を基準（評点３）として、表面強度、粉落ちについては優れるものを評点５、やや優れるものを評点４、やや劣るものを評点２、劣るものを評点１とした。
（インキ着肉性）
前記印刷機にて同一条件で印刷を行い、４色のインキ濃度をマクベスインキ濃度計にて測定し，４色の平均濃度にて評価した。インキ濃度については数値が大きいほど、インキ着肉性が良好であることを示す。
（コスレ汚れ）
インキセットの良否を各実施例および比較例で得た、書籍用紙を前記印刷機にて１０，０００枚／ｈの速度で印刷後、そのコスレによる紙面の汚れ具合を目視で評価した。［実施例１］を基準（評点３）として、やや優れるものを４点、優れるものを５点、やや劣るものを２点、劣るものを１点とした。

［実施例１］
広葉樹漂白クラフトパルプ１００部をレファイナーで叩解処理し、４６０ｍｌＣＳＦに調整したパルプスラリーに、カチオン化澱粉（Ｐ３Ｙ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）を１．２％、硫酸バンドを１．５％、紙力増強剤（ＤＳ４６６２、星光ＰＭＣ株式会社製）を０．１５％、紙厚向上剤（ＰＴ８１０４、星光ＰＭＣ株式会社製）を０．７％、填料として吸油量が３８０ｍｌ／１００ｇ、平均粒径２０μｍ、標準偏差０．３５の水和珪酸（自製品１）を１．５％、軽質炭酸カルシウム（自製品）を３０％、タルクを１．５％添加し、硫酸でｐＨを調整後、得られた紙料をオントップワイヤー抄紙機で抄紙し、書籍用紙原紙を得た。
立方体軽質炭酸カルシウム（自製品）１００部、分散剤（アロンＴ５０、東亜合成株式会社製）０．１部を添加し分散させたスラリーに組成傾斜型スチレン−ブタジエンラテックス（ＰＡ５０２１Ｃ、日本Ａ＆Ｌ株式会社製）２０部、澱粉（Ｐ４Ｎ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）１００部から成る濃度２５％の塗料を調整し、これを上記原紙にゲートロールコーターを使用して乾燥後の塗工量が片面当たり１．２ｇ／ｍ^２となるように塗布、乾燥して実量７６．２ｇ／ｍ^２、密度０．５９ｇ／ｃｍ^３の書籍用紙を得た。

水和ケイ酸の製造例（自製品１）
３５７質量％、５％濃度の硫酸ナトリウム水溶液４２７質量％、ＳｉＯ_２濃度２８．８ｗｔ／ｗｔ％／Ｎａ_２Ｏ濃度９．５ｗｔ／ｗｔ％珪酸ソーダ３４７質量％を攪拌しながら順次添加した。攪拌しながら温度５０℃にし、その後、攪拌翼の周速を１０ｍ／秒に調整し、硫酸（濃度２０％）９１質量％を１５分間で添加して１段目の中和を行った後、上記周速の状態で９０℃まで昇温した。次いで、このままの温度で２０％濃度の硫酸をｐＨ５．５となるまで攪拌しながら添加して２段目の中和を行った。次に上述で得たスラリーを２００メッシュ篩で分離、ろ過した。

［実施例２］
広葉樹漂白クラフトパルプ１００部をレファイナーで叩解処理し、４７０ｍｌＣＳＦに調製したパルプスラリーに、カチオン化澱粉（Ｐ３Ｙ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）を２．０％、硫酸バンドを１．５％、紙力増強剤（ＰＳ１２６３、荒川化学株式会社製）を０．１５％、紙厚向上剤（ＰＴ８１０４、星光ＰＭＣ株式会社製）を０．７％、填料として吸油量が３８０ｍｌ／１００ｇの水和珪酸（自製品１）を２．０％、軽質炭酸カルシウム（自製品）を３５％、タルクを２．０％添加し、硫酸でｐＨを調整後、得られた紙料をオントップワイヤー抄紙機で抄紙し、書籍用紙原紙を得た。
軽質炭酸カルシウム（ブリリアントＳ１５、白石工業株式会社製）７０部、カオリン（ミラグロスＪ、シール株式会社製、平均粒子径４．６μｍ）３０部に対し、分散剤（アロンＴ５０、東亜合成株式会社製）０．１部を添加し分散させたスラリーに組成傾斜型￥スチレン−ブタジエンラテックス（ＰＡ５０２１Ｃ、日本Ａ＆Ｌ株式会社製）４０部、澱粉（Ｐ４Ｎ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）６０部から成る濃度２５％の塗料を調整し、これを上記の原紙にゲートロールコーターを使用して乾燥後の塗工量が片面当たり１．５ｇ／ｍ^２塗布、乾燥して実量７７．９ｇ／ｍ^２、密度０．６０ｇ／ｃｍ^３の書籍用紙を得た。

［実施例３］
広葉樹漂白クラフトパルプ１００部をレファイナーで叩解処理し、４６０ｍｌＣＳＦに調製たパルプスラリーに、カチオン化澱粉（Ｐ３Ｙ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）を２．０％、硫酸バンドを１．５％、紙力増強剤（ＰＳ１２６３、荒川化学株式会社製）を０．１５％、紙厚向上剤（ＰＴ８１０４、星光ＰＭＣ株式会社製）を０．８％、填料として吸油量が３８０ｍｌ／１００ｇの水和珪酸（自製品１）を３．０％、軽質炭酸カルシウム（自製品）を２５％、タルクを１．０％添加し、硫酸でｐＨを調整後、得られた紙料をオントップワイヤー抄紙機で抄紙し、書籍用紙原紙を得た。
立方体軽質炭酸カルシウム（自製品）１００部、分散剤（アロンＴ５０、東亜合成株式会社製）０．１部を添加し分散させたスラリーにコアシェル型スチレン−ブタジエンラテックス（Ｔ−２６３５、ＪＳＲ社製）１０部、澱粉（Ｐ４Ｎ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）１００部から成る濃度２５％の塗料を調整し、これを上記原紙にゲートロールコーターを使用して乾燥後の塗工量が片面当たり１．５ｇ／ｍ^２となるように塗布、乾燥して実量７５．４ｇ／ｍ^２、密度０．５９ｇ／ｃｍ^３の書籍用紙を得た。

［比較例１］
［実施例１］の書籍用紙原紙に澱粉（Ｐ４Ｎ、ＰＩＲＡＡＢ ＳＴＡＲＣＨ Ｃｏ．Ｌｔｄ製）７５％，スチレン−ブタジエンラテックス（ＰＡ５０２１Ｃ、日本Ａ＆Ｌ株式会社製）２５％から成る濃度１９％の塗料を調整し、ゲートロールコーターを使用して乾燥後の塗工量が片面当たり１．２ｇ／ｍ^２となるように塗布、乾燥して実量７５．０ｇ／ｍ^２、密度０．５８ｇ／ｃｍ^３の書籍用紙を得た。

［比較例２］
［実施例１］の書籍用紙原紙に［実施例１］で調整した塗料を片面当たり１．６ｇ／ｍ２となるように塗布，乾燥して実量乾燥して実量７６．９ｇ／ｍ^２、密度０．６１ｇ／ｃｍ^３の書籍用紙を得た。

Claims (7)

1. 原料パルプに化学パルプを主体とし、吸油量が３６０〜５００ｍｌ／１００ｇの水和珪酸を１．０〜５．０質量％と軽質炭酸カルシウムおよびタルクを含有する原紙上に、顔料を含有し、該顔料中に炭酸カルシウムを６０質量％以上含有する表面処理剤を片面当り１．５ｇ／ｍ^２以下の範囲で塗布し、密度０．６０ｇ／ｃｍ^３以下、白色度７７．０％以上、不透明度９２．０％以上、灰分が１８〜２８％であることを特徴とする低密度書籍用紙。
2. 前記水和珪酸が、レーザー法による平均粒子径が１５〜３０μで、粒子径（μｍ）を対数で表示したときの粒子径に対する粒子体積の分布の標準偏差が０．３〜０．４である水和珪酸を１．０〜５．０質量％含有することを特徴とする低密度書籍用紙。
3. 前記表面処理剤の顔料１００質量部当りの接着剤量が８０質量部以上、１５０質量部以下であることを特徴とする請求項１記載の低密度書籍用紙。
4. 前記顔料が炭酸カルシウムとカオリンを６０：４０〜１００：０の範囲で含有することを特徴とする請求項1〜３のいずれか１項に記載の低密度書籍用紙。
5. 前記炭酸カルシウムが立方体状軽質炭酸カルシウム又は針状軽質炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の低密度書籍用紙。
6. 前記接着剤が澱粉とラテックスを含有し、澱粉１００質量部に対するラテックスの比率が１０〜１００質量部であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の低密度書籍用紙。
7. 前記ラテックスがコアシェル型又は組成傾斜型のスチレン−ブタジエン系ラテックスであることを特徴とする請求項６記載の低密度書籍用紙。