JP3935495B1 - 再生粒子内添新聞用紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料パルプと填料とを主構成原料とし、前記原料パルプが、古紙パルプ50〜100質量%からなり、前記填料として、脱墨フロスを原料とし、脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て得られ得られ、粉砕工程後に粒子を凝集させる工程を付加することなく下記組成となるように調整した再生粒子凝集体が、内添用填料として少なくとも用いられ再生粒子内添新聞用紙である。
カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合で含有し、かつ、前記カルシウム、前記ケイ素及び前記アルミニウムの合計含有割合が90質量%以上である再生粒子凝集体が少なくとも用いられ、JIS P 8124に準拠した坪量が、37〜48g/m2である。
【選択図】なし
Description
また、省資源、輸送費の削減、原材料費の削減の観点から、各用紙の軽量化が年々進んでいる。さらに、製紙工場では古紙パルプを使用した再生紙の生産比率の増加と、紙への古紙配合率の増加が進むとともに、紙の生産効率向上のため、紙製造工程の生産スピードが益々高速化している。このような状況下、新聞用紙においても需要は軽量化と古紙の高配合化の方向に進んでいる。例えば、新聞配達時の重量負担を増やすことなく1部当りのページ数を増やすために新聞用紙の軽量化が進み、環境問題に対応するために古紙配合率の増加が進み、また、オフセット輪転印刷機の高速化、紙面のカラー化などが進んでいる。
そのため、新聞用紙には高速オフセット輪転印刷に耐え得る引張り強さなどの強度に対する要求だけでなく、紙面のカラー化や高精細な見栄えのよい印刷仕上り、見開き全面広告などに対応できる、新聞用紙の表面強度やインク吸収性、印刷輪郭や画像が反対面から透けて見える現象、いわゆる裏抜けや隠蔽性の要求レベルが高くなっており、更なる新聞用紙の軽量化、古紙の高配化の妨げとなっている。
前記のごとき新聞用紙の隠蔽性を高め、裏抜けを少なくするためには、ホワイトカーボンや炭酸カルシウムなどの填料を使用して、紙の不透明度、吸油度を向上させることが一般的である。填料の添加方法には、バインダ等と共に填料を表面塗工する外添と、填料をパルプ原料と混合して抄紙する内添とがある。
填料の中でも微細な填料粒子は光の散乱係数と吸収係数とが良好であり不透明度向上効果が高いが、内添填料として利用する場合は歩留が低く、主に外添により塗工される。
しかし、填料を外添塗工する場合は一定以上の塗工層を形成する必要があるため、新聞用紙に要求される軽量化を達成することができない。また、新聞用紙のオフセット印刷機は高速で乾燥設備を持たないため、填料を外添塗工する場合は、インキの乾燥性、表面強度、版汚れなどにおいて、新聞用紙に要求される品質を満足することができないという問題が生じる。
前記填料内添紙や新聞用紙は、特にホワイトカーボンが填料として多用されていることから、確かに従来と比較して不透明度及び吸油性が向上している。
しかしながら、ホワイトカーボンはそもそも高価であり、コスト上昇を招いてしまう。しかもホワイトカーボンを多用した場合には、その粒子特性から紙粉発生や印刷設備汚れの大きな原因となり易いといった問題があるため、その内添量については紙質強度の維持も鑑み、添加量を増やすことにも限界が生じている。
この炭酸カルシウムを新聞用紙に利用しようとした特許文献3には、機械パルプ及び又は脱墨古紙パルプと炭酸カルシウムを含み、クリヤーサイズ剤が塗布された中性新聞用紙が記載されている。しかし、炭酸カルシウムを使用した中性領域での抄紙は、抄紙設備、特にワイヤーが摩耗劣化し易いといった問題と、古紙パルプや木材繊維由来の樹脂成分の溶出によるピッチトラブルや抄紙設備の汚損原因が問題として発現するため、中性またはアルカリ性で抄造するに際し、硫酸アルミニウムを添加して上記パルプ中に含有されている樹脂成分を繊維に定着させた後に、填料として炭酸カルシウムを特定し、抄紙工程の可及的後段に於いて添加し、硫酸アルミニウムのカチオン性が低下しない間に樹脂成分を紙に抄き込むと云う煩雑な操業方法を取らざるを得ない旨が記載されている。
すなわち、古紙パルプを使用した再生紙の生産比率の増加と古紙パルプの高配合化により、多くの古紙パルプが必要となり、古紙の使用量が増大している。この新聞古紙や雑誌古紙をはじめとした古紙には、非塗工紙に使用された填料や塗工紙に使用された填料・顔料に由来する無機物が多く含まれているため、古紙処理工程からは、パルプ繊維と分離され、填料・顔料の無機物が多量に含まれた脱墨フロスの発生量が増大している。
これら填料・顔料の無機物を多量に含む古紙処理工程から排出される脱墨フロス、各製紙工程から排出される排水・脱水スラッジ等の製紙スラッジは、従来は燃焼し減容化を図った上で、多くは埋立処分されてきた。
しかしながら、前記背景技術により、環境保護、資源保護、ゴミ減少に貢献できる再生紙の品質を維持、向上しながら継続的に製造するためには、製紙工場にとって、この製紙スラッジの再資源化、有効利用が重大な課題となっている。
燃焼灰を有効に活用する方法として、紙の内添填料として使用することも考えられるが、燃焼灰は白色度が低いため、そのままの状態では紙の内添填料として使用するのに適していない。
そこで、燃焼灰(焼却灰)を再燃焼し、スラリー化及び湿式分散を行って白色度を向上させ、白色顔料とする方法が提案されている(特許文献4参照)。
しかしながら、この焼却灰を再燃焼する方法の場合、未燃焼カーボンを完全に燃焼させるためには、再燃焼温度を500〜900℃に設定する必要があり、しかも焼却灰の白色度は50%程度にまでしか向上せず、紙の填料としての使用に適したものではないことが知見された。また、再燃焼温度を900℃超に設定すると、燃焼灰(無機物)が焼結、溶融し、極めて硬くなることも知見された。さらに、再燃焼灰を紙の填料として使用した場合、この再燃焼灰は非常に硬い性質を有することから、抄紙ワイヤーの摩耗進行が早く、寿命が非常に短くなるため、実操業に使用することができなかった。
このような抄紙ワイヤーの摩耗については、再燃焼灰を粉砕し、その粒子径を小さくして摩耗の低減、平滑性の向上を図ることも考えられるが、紙の内添填料として使用する場合には、抄紙時における歩留まりが低くなり、また、再燃焼灰自体が極めて硬いことから、粉砕のためのエネルギーコストが極めて高くなるといった問題がある。
しかしながら、前記方法は、製紙スラッジの湿式空気酸化処理によるものであることから、有機物除去が充分ではなく、また得られた顔料の白色度が低く、粒子径も不揃いで、製紙用の填料として使用するには不適切であり、しかも反応操作が複雑でコストが高いとう問題がある。
しかしながら、この方法では製紙スラッジをいぶし焼きするため、製紙スラッジからエネルギーを有効に取り出すことができないばかりか、逆に投入エネルギーが必要になるという大きなデメリットがある。さらに、生成した白土も粒子径が不揃いで大きく、製紙用填料としては使用することができないという問題がある。
ところが、例えば固形分濃度が40〜60%(換言すれば水分率が60〜40%)の成形汚泥をロータリーキルン内で連続して乾燥、炭化、焼成した場合、乾燥状態、炭化状態の如何にかかわらず、キルンの回転によって汚泥粒子の処理は強制的に進行する。したがって、乾燥が不充分であると粒子内部に未燃分が多く残留し、その結果、焼成が不完全となって白色度の低下が生じる。逆に過乾燥になると、焼成は完全であるが過焼成を招き、得られる再生粒子凝集体の硬度が高くなる。この再生粒子凝集体を使用すると、抄紙機でのワイヤー摩耗や紙を断裁する場合のカッター刃摩耗が生じ易くなるという問題を惹き起こす。
前記各種スラッジのうち、例えば抄紙工程でワイヤーを通過して流出したスラッジには、紙力剤等が混入しており、また抄紙工程における抄造物の変更によってスラッジの品質に変動が生じる。
また、排水から回収したスラッジには、凝集剤が混入しており、さらに工場全体の抄造物、生産量の変動や生産設備の工程内洗浄などにより、スラッジの品質に大きな変動が生じる。
パルプ化工程での洗浄過程から生じるスラッジには、紙用填料、顔料に適さない物質が混入していたり、チップ水分やパルプ製造条件の変動により品質に変動が生じたりする。
したがって、種々の製紙スラッジを無選別に用いて製紙用の填料、顔料を得ようとすると、その品質は低いものとなり、しかも品質の変動が極めて大きく、不安定なものとなる。
したがって、新聞用紙の主要構成要素である原料パルプは、古紙パルプの多用が進むものの、填料としては従来のホワイトカーボンや炭酸カルシウムを多用せざるを得ず、例えば製紙工程での不要物を有効利用するなどして、コストダウンと抄紙設備の摩耗問題の改善とを図りながら、しかも不透明度及び紙力を向上させ得る技術の開発が待ち望まれている。
より詳しくは、古紙(紙)の主要構成要素であるパルプ繊維と填料・顔料を共に回収し、資源を循環使用して低コストで製造され、さらに、中性又はアルカリ領域で抄紙することで、優れた紙力が維持されて断紙が少ないだけでなく、樹脂分や紙粉によるブランケット汚れ、印刷白抜け等も少なく、しかもインク吸収性にも優れ、不透明度に優れて裏抜けが少なく、高速オフセット輪転印刷における印刷に好適に使用し得る再生粒子内添新聞用紙を提供することを課題とする。
〔請求項1記載の発明〕
パルプに填料を内添した新聞用紙であって、
前記填料として古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とし、
前記主原料を脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て、前記焼成工程において凝集させて得られた再生粒子凝集体が、内添用填料として少なくとも用いられ、
前記パルプが、古紙パルプ50〜100質量%からなり、
JIS P 8124に準拠した坪量が37〜48g/m2であり、
紙中にJIS P 8251に準拠して測定した紙灰分が4〜15質量%含有されたことを特徴とする再生粒子内添新聞用紙。
(組成)
前記再生粒子凝集体は、再生粒子凝集体の構成成分がカルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合で含有し、かつ、前記再生粒子凝集体の構成成分の内、前記カルシウム、前記ケイ素及び前記アルミニウムの合計含有割合が再生粒子凝集体構成成分中の90質量%以上である再生粒子凝集体。
JIS P 8140に基づく10秒コブサイズ度が30〜300g/m2である、
請求項1記載の再生粒子内添新聞用紙。
JIS P 3001に基づく吸油度が50〜150秒である、
請求項1または2記載の再生粒子内添新聞用紙。
本形態の再生粒子内添新聞用紙は、前記したように、前記原料パルプと填料とを主構成原料とし、前記原料パルプが古紙パルプ50〜100質量%からなり、前記填料として、脱墨フロスを原料とし、脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て得られた、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合で含有し、かつ、前記カルシウム、前記ケイ素及び前記アルミニウムの合計含有割合が90質量%以上である再生粒子凝集体が少なくとも用いられ、JIS P 8124に準拠した坪量が、37〜48g/m2である。
古紙パルプの種類には特に限定がなく、例えばディインキングパルプ(DIP)、ウェストパルプ(WP)などがあげられ、これらは単独で又は同時に用いることができる。
原料パルプとして、前記古紙パルプ以外にも通常の紙に用いられるパルプを適宜使用することができる。古紙パルプ以外のほかの原料パルプとしては、例えばストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、リファイナーメカニカルパルプ(RMP)などの機械パルプ;針葉樹クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹クラフトパルプ(LBKP)などの化学パルプや、これらを漂白したパルプなどがあげられ、これらの中から1種又は2種以上を選択して用いることができる。
原料パルプ中の古紙パルプの割合は、前記したように、50〜100質量%であるが、より省資源化及び低コスト化が実現される点から、さらには60〜100質量%、特に70〜100質量%とすることができる。
少なくとも前記再生粒子凝集体を少なくとも填料として用い、前記のごとき古紙パルプを50〜100質量%も含んだ原料パルプに特定量内添することが本実施形態の大きな特徴の1つである。この再生粒子凝集体は、脱墨フロスを焼成して得られる循環使用が可能なものであるので、廃棄物としての埋立等の処分が不要であり、環境負荷の低減と、省資源化に大きく貢献するものである。また、原料が古紙処理工程で生じる脱墨フロスであるので、安価であり、新たな無機粒子の使用量を抑えることができ、製造コストが充分に削減されるという利点がある。さらに係る再生粒子凝集体を用いることで、抄造時の灰分歩留まりが高く、例えば炭酸カルシウムと異なり、ワイヤー摩耗等の抄紙設備の摩耗劣化を来たすことが無く、更に樹脂成分が微細な状態下で再生粒子凝集体に吸着することで、樹脂分の凝集によるピッチトラブルを防ぎ印刷設備汚れを殆ど起こすことがなく、低コストで高い操業性で紙を製造することができ、しかも従来と同等以上の優れた不透明度や紙力が紙に付与され、裏抜け、断紙も少なくなる。
本実施形態に用いられる再生粒子凝集体は、脱墨フロスを原料とし、脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て得られるものである。なおさらに、後述するように、脱墨フロスの凝集工程、造粒工程、各工程間に設けられる分級工程等を経てもよい。また再生粒子凝集体の製造設備には、各種センサーを設け、被処理物や設備の状態、処理速度のコントロール等を行うことが望ましい。
前記再生粒子凝集体の表面にさらにシリカを析出させ、シリカ被覆再生粒子凝集体とすることで、循環使用における古紙処理工程において、水酸化ナトリウムと反応させて緩衝剤や漂白助剤として製紙用原料、無機粒子の循環使用にも寄与させることができる。またかかるシリカ被覆再生粒子凝集体を填料として原料パルプに内添した場合には、シリカで被覆していない再生粒子凝集体を用いた場合よりもさらに、紙の白色度、不透明度、表面強度、インク乾燥性、インク吸収ムラ、嵩高といった各効果を向上することができる。
再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させ、シリカ被覆再生粒子凝集体を得る方法には特に限定がないが、例えば以下の方法を好適に採用することができる。まず、再生粒子凝集体をケイ酸アルカリ溶液に添加、分散させ、スラリーを調製した後に加熱攪拌しながら、液温を70〜100℃程度に保持して酸を添加し、シリカゾルを生成させる。次いで最終反応液のpHを8〜11の範囲に調整することにより、再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させることができる。このようにして再生粒子凝集体の表面に析出されるシリカは、ケイ酸アルカリ(例えばケイ酸ナトリウム:水ガラス)を原料として、硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸の希釈液と高温下で反応し、加水分解反応とケイ酸の重合化により得られる、粒子径が10〜20nm程度のシリカゾル粒子である。
なお、前記ケイ酸アルカリ溶液の種類には特に限定がないが、入手が容易である点からケイ酸ナトリウム溶液(3号水ガラス)が特に望ましい。このケイ酸アルカリ溶液の濃度としては、再生粒子凝集体中のシリカ成分が低下し、再生粒子凝集体の表面にシリカが析出し難くならないようにするには、溶液中のケイ酸分(SiO2換算)が3質量%以上であることが好ましく、再生粒子凝集体の表面に析出されるシリカが、シリカゾルの形態からホワイトカーボンになり、再生粒子凝集体の多孔性が阻害され、不透明度やトナー定着性の向上効果が不充分になる恐れをなくすには、係るケイ酸分(SiO2換算)が10質量%以下であることが好ましい。
また乾燥工程の前段階において、脱水処理を行った脱墨フロスを造粒することが好ましく、さらには造粒物の粒度を均一に揃えるための分級を行うことがより好ましく、粗大や微小の造粒粒子を前工程にフィードバックすることでより品質の安定化を図ることができる。なお造粒においては、通常の造粒設備を使用することができ、回転式、攪拌式、押出式等の設備が好適である。
このように、例えばカルシウムが酸化物換算で30質量割合以上含有された再生粒子凝集体を填料として原料パルプに内添した場合には、特に得られる紙の白色度を向上させることができる。
例えば、再生粒子凝集体中のカルシウムの調整には中性抄紙系の排水スラッジや、塗工紙製造工程の排水スラッジを、ケイ素の調整には不透明度向上剤として多量添加されている新聞用紙製造系の排水スラッジを、アルミニウムの調整には酸性抄紙系等の硫酸バンドが使用された抄紙系の排水スラッジや、クレーの使用量が多い上質紙抄造工程の排水スラッジを適宜用いることができる。
またカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの合計含有割合を、酸化物換算で90質量%以上に調整するには、例えば排水スラッジの凝集処理に鉄分を含有しない凝集剤を使用する手段、製造設備工程を鉄以外の素材で設計又はライニングし、磨滅等により鉄分が系内に混入するのを防止したり、さらには乾燥・分級設備内に磁石等の高い磁性体を設置して鉄分を除去する手段等を採用することが可能である。特に鉄分は、酸化により白色度を低下させる起因物質になるため、選択的に除去することが好ましい。
また再生粒子凝集体にはケイ素が含まれるが、該ケイ素からなるシリカの一次粒子は微細であるので、光学的屈折率が高い。したがって、例えばケイ素が酸化物換算で9質量割合以上含有された再生粒子凝集体を填料として原料パルプに内添した場合には、特に得られる紙の不透明度を向上させることができる。
本実施形態に用いられる再生粒子凝集体の粒子径は、原料パルプ中への歩留まりや再生粒子凝集体の白水中への流失防止という点から、そのメタノール分散溶液をコールターカウンター粒度分布測定装置(TA−II型、COULTER ELECTRONICS社製)にて測定して、平均粒子径が0.05μm以上、さらには0.1μm以上であることが好ましく、また印刷適性の維持と剣先詰まりの防止という点から、平均粒子径が16μm以下、さらには15μm以下であることが好ましい。
前記再生粒子凝集体の含有量があまりにも少ない場合には、例えば抄紙機でのカレンダー処理において、平滑化の効果が発現されにくくなり、紙の不透明性が低下して印刷後の不透明度が低下したり、新聞用紙の剛直度が高くなり、輪転機上での走行性が低下したりする恐れがあるので、原料パルプに対して2質量%以上、さらには5質量%以上であることが好ましい。逆に再生粒子凝集体の含有量があまりにも多い場合には、表面性や剛度の点では望ましいものの、印刷機内での搬送に伴って灰分が脱落し易くなり、表面強度の低下や、剥け・ケバ立ち、印刷白抜け、紙粉が発生する恐れがあるので、原料パルプに対して20質量%以下、さらには15質量%以下であることが好ましい。
なお再生粒子凝集体を含む填料の添加率があまりにも少ない場合には、填料を用いる効果が充分に発現されず、逆にあまりにも多い場合には、紙力が低下する恐れがあるので、該填料は、紙中に紙灰分として4〜15質量%、さらには5〜10質量%含まれることが好ましい。
さらに本実施形態においては、原料パルプから紙料スラリーを調製して抄紙した後、表面に例えば澱粉、変性澱粉、PVA(ポリビニルアルコール)、ポリアクリルアミド等の高分子材料を成分とする表面処理剤を塗布したり、紙料スラリーに染料、顔料等の色料を添加したりしてもよい。
前記変性澱粉としては、特に限定されるものではなく、通常の澱粉原料が用いられ、例えばトウモロコシ、馬鈴薯、タピオカ、小麦、米等に酸化処理、酵素処理等が施された澱粉があげられる。この変性澱粉を用いる場合、表面処理剤中の量は、所望の効果を得るためには、全固形分中40質量%以上となるように調整することが好ましい。
なお、表面処理剤をあまりにも多量に使用すると、コスト高となるだけでなく、紙表面が湿った状態でネッパリ性と呼ばれる紙表面の粘着性が発現される傾向がある。このネッパリ性が大きくなると、特に非画線部におけるブランケットパイリングを逆に増大させたり、また印刷時に紙面がブランケットに貼り付き、結果的にシワや断紙といった走行性トラブルを誘発したりする恐れがあるので、好ましくない。また、表面処理剤の使用量が増加すると、目的とする紙の透明性が上昇、すなわち不透明度が低下したり、インクの乾燥性が悪化したりする場合もある。これらの表面処理剤のうち、澱粉やポリアクリルアミドは比較的ネッパリ性が低いので広く使用されているが、いずれも水への溶解性が高いため、印刷時に湿し水中に容易に溶出して填料と共にブランケットに堆積し、ブランケットパイリングが発生し易い。また溶出した表面処理剤がブランケットを介して刷版に転移、蓄積することで刷版の非画線部が感脂化し、非画線部のインク汚れ、すなわち地汚れと呼ばれる紙面の汚れを誘発し易くなることから、多量に用いることは好ましくない。
前記表面処理剤は、製紙分野で一般に使用されている塗布装置、例えばサイズプレス、ブレードメタリングサイズプレス、ロッドメタリングサイズプレス、ゲートロールコータ、ブレードコータ、バーコータ、ロッドコータ、エアナイフコータ等を用いて塗布すればよい。
表面処理剤の塗布量は、紙の表面強度を充分に向上させるには、乾燥重量で0.4g/m2以上となるように調整することが好ましく、またコスト高となったり、不透明度やインク乾燥性の低下を招いたりしないようにするには、乾燥重質量で3.0g/m2以下となるように、より好ましくは、0.7〜2.5g/m2以下に調整することが好ましい。
ソフトカレンダーの使用においては、新聞用紙の粗面側に当たる裏面側がソフトカレンダーの金属ロール面に先に接触するように通紙することで、より平坦性及び嵩高性の向上をより図ることができ、1500m/分以上の高速抄紙において高い平坦性と表裏差の少ない新聞用紙を得ることができる。
さらに好ましくは、表裏面に設ける表面処理剤の塗布量を表面側より裏面側を多くすることにより、より良好な平坦性と嵩高性とが得られ、腰のある新聞用紙を得ることができる。
また再生粒子凝集体の添加は、従来のいずれの段階でも行うことが可能であるが、原料配合チェストからインレットの間で行うことが好ましい。この間に添加することにより、再生粒子凝集体が分散し易くなり、パルプ繊維への定着性が向上し、その結果、填料の歩留まりが向上する。また再生粒子凝集体がパルプ繊維間の結合を阻害しないので、紙の剛度が低下することもない。再生粒子凝集体をより均一に分散させ、パルプ繊維への定着性を向上させるためには、できる限りインレットの近傍工程で該再生粒子凝集体を添加することが特に好ましい。
紙の白色度は、その用途に応じて異なるが、新聞用紙においては購読者の眼精疲労をきたさないように、JIS P 8123に記載の「紙及びパルプのハンター白色度試験方法」に準拠して測定して、少なくとも50%以上が好ましく、白色度は52〜56%、さらには53〜55%であることが好ましい。
また新聞用紙の密度は、近年の軽量化や軽量化に伴う強度維持の点から、JIS P 8118に記載の「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準拠して測定して、0.55〜0.60g/cm3、さらには0.56〜0.59g/cm3であることが好ましい。
また紙のMD方向の剛度は、例えば高速輪転印刷に適した腰を付与するという点から、JIS P 8143に記載の「紙のクラークこわさ試験機によるこわさ試験方法」に準拠して測定して、30〜55cm3/100、さらには32〜50cm3/100であることが好ましい。
さらに近年では、新聞用紙のカラー化や軽量化に伴い、良好なインキの着肉性や印刷後の高い不透明性が一層求められている。このうち、インキ着肉性を高める手段としては、先に述べたソフトカレンダー等による平坦化処理により新聞用紙を平滑化することが広く行われている。しかし、カレンダー処理のニップ圧力を高くしたり、ニップ数を増やすことで平滑化すれば、インキ着肉性は高まるが、紙の嵩高さが損なわれるために、印刷後の不透明度が低下や、剛度が低くなるため、印刷時の皺発生など走行性不良トラブルの原因となる恐れがある。
一方で、カレンダー処理を軽減すれば嵩高な紙を得ることはできるが、紙面の着肉性の表裏差が増大し、特に平滑度が低い側の紙面で着肉性が悪くなるため、表と裏とで画像の濃度が著しく異なるという問題が発生する。これは、抄紙工程中、ワイヤーパート、プレスパートでの脱水条件が表面と裏面とで微妙に異なるため、用紙の平滑性に表裏差ができたり、厚さ方向での填料、微細繊維の分布状態が異なったりするために、インキの転移性に表裏差がでるためと考えられている。
さらに紙の表面強度は、やはり高速輪転印刷における紙質強度を考慮すると、後述するRIテスター((株)明製作所製)による測定において最低限度グレード3以上であることが好ましい。
〔再生粒子凝集体の製造(製造例(実施例)1〜19及び比較例1〜4)〕
原料として、表1に示すように、脱墨フロス(古紙パルプを製造する古紙処理工程より得られた脱墨フロス、製造例1〜19)又は製紙スラッジ(主に製紙工程から排出される排水・脱水スラッジ、比較(製造)例1〜4)を用い、表1に示す条件の脱水工程、乾燥工程及び焼成工程を経た後、湿式粉砕処理を施して再生粒子凝集体を得た。
さらに製造例15〜17においては、再生粒子凝集体をケイ酸ナトリウム溶液(水ガラス)に添加、分散させてスラリーを調製した後、加熱攪拌しながら、液温を約85℃に保持して希硫酸を添加し、シリカゾルを生成させた。次いで反応液のpHを8〜11に調整し、再生粒子凝集体の表面にシリカを析出させてシリカ被覆再生粒子凝集体を得た。
得られた再生粒子凝集体及びシリカ被覆再生粒子凝集体について、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムの含有量をそれぞれ酸化物換算で求め、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムの合計含有割合を算出した。その結果を表1に示す。また平均粒子径も併せて表2に示す。さらにワイヤー摩耗度、生産性、品質安定性及び外観についても調べた。これらの結果も併せて表2に示す。
(ア)乾燥工程後(焼成工程入口)の乾燥物の平均粒子径
X線マイクロアナライザー(型番:EMAX2770、(株)日立製作所/(株)堀場製作所製)を加速電圧15kVで用い、白黒ポラロイドフィルム(ポラロイド社製、8.5cm×10.8cm)にて、X線マイクロアナライザーディスプレーのX線像を20枚撮影して実測した。
(イ)乾燥工程後(焼成工程入口)の粒子径355〜2000μmの粒子の割合
4.7メッシュの篩にて、粒子径が2000μmを超える乾燥物粒子の質量割合を、42メッシュの篩にて、粒子径が355μm未満の乾燥物粒子の質量割合を、それぞれ測定し、質量割合を算出した。
(ウ)再生粒子凝集体中のカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの含有量(酸化物換算)
X線マイクロアナライザー(型番:E−MAX・S−2150、(株)日立製作所/(株)堀場製作所製)にて元素分析を行った。
(エ)再生粒子凝集体の平均粒子径
再生粒子凝集体サンプル10mgをメタノール溶液8mLに添加し、超音波分散機(出力:80W)で3分間分散させた。この溶液をコールターカウンター粒度分布測定装置(TA−II型、COULTER ELECTRONICS社製)にて、50μmのアパチャーを用いて測定した。ただし、50μmのアパチャーで測定不可能なものについては、200μmのアパチャーを使用した。また電解液として、ISOTON II(商品名、COULTER ELECTRONICS社製、0.7%の高純度NaCl水溶液)を用いた。
(オ)ワイヤー摩耗度
摩耗度試験装置(日本フィルコン(株)製)を用い、スラリー濃度2質量%にて3時間、プラスチックワイヤー摩耗度を測定した。
(カ)生産性
原料の脱水効率、生産性及び粉砕に必要な電力を各々4段階評価し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:いずれも高い評価でバランスが最もよかった。
○:平均してよい評価であった。
△:脱水効率、生産性及び粉砕に必要な電力のいずれかに問題があった。
×:実操業が困難であった。
(キ)品質安定性
白色度、粒子径、一定時間間隔における生産量の各項目について、変動程度を測定し、変動が少ない順にランク付けを行い、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:上位10位まで
○:11〜22位
△:23〜25位
×:26位以下
(ク)外観
目視にて再生粒子凝集体の色を観察し、白色と灰色とに区分した。
表2中のCaO、SiO2、Al2O3は、粒子構成成分中の酸化物換算における3成分の含有比率を、表2中の「合計含有割合」は、粒子中の3成分の合計含有割合を示す。
表3に示す割合でディンキングパルプ(DIP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)及び針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を配合し、レファイナーでフリーネスを120mL C.S.F(JIS P 8121に準拠)に調整したパルプスラリーを得た。このパルプスラリーに対し、絶乾パルプ100質量部あたりカチオン化澱粉を0.5質量部添加し、さらに、填料として前述した製造例1〜19及び比較製造例1〜4で得られた再生粒子凝集体を表3に示す割合で添加し、硫酸バンドでpHを調整後、ツインワイヤー抄紙機で表4に示す坪量の新聞用紙を抄造した。
得られた新聞用紙について、各種物性を調べた。これらの結果を表4に示す。また、市販の新聞用紙を試験紙A〜Cとして準備し、実施例1〜19及び比較例1〜4の新聞用紙と同様に各種物性を調べた。その結果を、比較例5〜7として併せて表4に示す。
(a)原料パルプ中の各パルプの割合
JIS P 8120に記載の「繊維組成試験方法」に準拠して測定した。
(b)坪量
JIS P 8124に記載の「坪量測定方法」に準拠して測定した。
(c)密度
JIS P 8118に記載の「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準拠して測定した。
(d)熱水抽出pH
JIS P 8133に記載の「紙、板紙及びパルプ−水抽出液pHの試験方法」に準拠して測定した。
(e)灰分
JIS P 8251に記載の「紙、板紙及びパルプ−灰分試験方法」に準拠して測定した。
(f)コッブ吸水度(サイズ度)
JIS P 8140に記載の「紙及び板紙―吸水度試験方法−コッブ法」に準拠し、測定時間10秒にて測定した。
(g)吸油度
JIS P 3001−1976に記載の、「吸油度試験方法」に準拠し、軽油1号にて測定した。
(h)白色度
JIS P 8123に記載の「紙及びパルプのハンター白色度試験方法」に準拠して測定した。
(j)剛度(MD方向)
JIS P 8143に記載の「紙のクラークこわさ試験機によるこわさ試験方法」に準拠して測定した。
(k)表面強度
紙試料を、実験室の金属ロールからなるカレンダーに、線圧40kg/cmで2回通した後、この紙試料の表面に、RIテスター((株)明製作所製)で、インキタック6(東洋インキ製造(株)製)を用いて印刷した。10cm2あたりの繊維が剥がれた状態を目視にて観察し、以下の評価基準(グレード)に基づいて評価した。
(評価基準)
1:繊維の剥がれかなりあり
2:繊維の剥がれあり
3:繊維の剥がれややあり
4:繊維の剥がれ僅かあり
5:繊維の剥がれ殆どなし
なお実用上は、最低限度グレード3である。
〔試験例1(ケバ立ち)〕
RI印刷適性試験機((株)明製作所製)にて、試験インクを付与しないゴムロールのままで新聞用紙表面を繰り返し5回印刷した。ルーペを用い、100mm×100mmの範囲で紙ウェブ表面を目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:ケバ立ちが非常に少ない。
○:ケバ立ちが少ない。
△:ケバ立ちがやや多い。
×:ケバ立ちが非常に多い。
オフセットカラー印刷機(型番:SYSTEM C−20、(株)小森コーポレーション製)を使用し、16万部/時の印刷速度で、藍、赤、黄、墨の順に4色カラー印刷を行った。藍/赤の重色部分のインク濃度ムラを目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:インク濃度ムラが全く認められず、均一で鮮明な画像である。
○:インク濃度ムラが殆ど認められず、均一な画像である。
△:インク濃度ムラが認められ、やや不均一な画像である。
×:インク濃度ムラが明らかであり、不均一な画像である。
(1)前記試験例2と同じオフセットカラー印刷機を使用し、同じ印刷速度で藍、赤、黄、墨の順に4色カラー印刷を行った。10000部の印刷を行った後、ブランケット非画線部への紙粉の堆積度合いを目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:紙粉の発生が認められない。
○:紙粉の発生が僅かに認められるが、実用上問題がない。
△:紙粉の発生が明確に認められる。
×:ブランケット上に紙粉が多く堆積し、ブランケットが白くなっている。
(2)オフセット輪転機(東芝オフセット輪転機、(株)東芝製)を使用し、900rpmの印刷速度で墨色単色印刷を行った。6万部印刷後、ブランケット上に堆積している紙粉をかき取り、その質量を測定して100cm2あたりの質量で表した。なお湿し水の膜厚は0.9μmとした。
前記試験例1と同じRI印刷適性試験機を使用し、墨色インクのインク量を変えて印刷を行った。印刷面の反射率が9%のときの、印刷前の裏面反射率(印刷面の反対面)に対する印刷後の裏面反射率を求めた。なお反射率の測定には、分光白色度測色機(スガ試験機(株)製)を使用した。
前記試験例2と同じオフセットカラー印刷機を使用し、網点面積率30〜100%でオフセット輪転印刷用インク(墨)の単色印刷を行った。網点面積率100%ベタ部について、印刷面の白抜けの程度を目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:白抜けが殆ど認められない。
○:白抜けが少ししか認められない。
△:白抜けが認められる。
×:白抜けが著しい。
新聞用紙サンプル2枚を適当な大きさに切断して水に10秒間浸漬した後、2枚を素早く密着させ、線圧100kg/cmでカレンダーに通紙した。24時間室温乾燥した後、引張り試験機(型番:オートグラフAGS−500NG、(株)島津製作所製)を用いて2枚の剥離強度を測定した。なお、数値が大きい程ネッパリ性(粘着性)が高い。
前記試験例2と同じオフセットカラー印刷機を使用し、同じ印刷速度で、植物油含有量が45%の新聞印刷用インクにて藍、赤、黄、墨の順に4色カラー印刷を行った。印刷面と白紙面とが重なるように印刷物500部を重ね合わせ、5kgf(約49N)の荷重で1日間放置した後、白紙面の汚れの程度を目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:汚れが殆ど認められない。
○:汚れが少ししか認められない。
△:汚れが認められる。
×:汚れが著しい。
オフセット輪転機(東芝オフセット輪転機、(株)東芝製)を使用し、900rpmの印刷速度で墨色単色印刷を行い、6万部の印刷の間に、断紙が発生する回数を測定した。
前記試験例8と同じオフセット輪転機を使用し、同じ印刷速度で墨色単色印刷を行った。6万部印刷後、墨ベタ面を裏面から目視にて観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:裏抜けが殆ど認められない。
○:裏抜けが少ししか認められない。
△:裏抜けが認められる。
×:裏抜けが著しい。
これに対して比較例1〜4の新聞用紙は、脱墨フロスではなく、製紙スラッジを原料とした再生粒子凝集体が填料として用いられており、しかも原料パルプとして古紙パルプの使用量が少ないものであるので、省資源化や低コスト化が図られず、しかもケバ立ち、インク吸収ムラ、ブランケットへの紙粉の堆積、断紙に加え、印刷後不透明度、印刷白抜けや裏抜けの殆どが悪い結果で、高速オフセット印刷に適した特性を具備していないことがわかる。
また比較例5〜7の市販の新聞用紙も、実施例1〜19と比較し、ケバ立ち、インク吸収ムラ、ブランケットへの紙粉の堆積、断紙に加え、印刷後不透明度、印刷白抜けや裏抜けの殆どが悪い結果で、本発明が高速、カラー、高精細オフセット輪転印刷により適した特性を具備していることがわかる。
Claims (3)
- パルプに填料を内添した新聞用紙であって、
前記填料として古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とし、
前記主原料を脱水工程、乾燥工程、焼成工程及び粉砕工程を経て、前記焼成工程において凝集させて得られた再生粒子凝集体が、内添用填料として少なくとも用いられ、
前記パルプが、古紙パルプ50〜100質量%からなり、
JIS P 8124に準拠した坪量が37〜48g/m2であり、
紙中にJIS P 8251に準拠して測定した紙灰分が4〜15質量%含有されたことを特徴とする再生粒子内添新聞用紙。
(組成)
前記再生粒子凝集体は、再生粒子凝集体の構成成分がカルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で30〜82:9〜35:9〜35の質量割合で含有し、かつ、前記再生粒子凝集体の構成成分の内、前記カルシウム、前記ケイ素及び前記アルミニウムの合計含有割合が再生粒子凝集体構成成分中の90質量%以上である再生粒子凝集体。 - JIS P 8140に基づく10秒コブサイズ度が30〜300g/m2である、
請求項1記載の再生粒子内添新聞用紙。 - JIS P 3001に基づく吸油度が50〜150秒である、
請求項1または2に記載の再生粒子内添新聞用紙。
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