JP4381174B2

JP4381174B2 - 上質紙

Info

Publication number: JP4381174B2
Application number: JP2004054057A
Authority: JP
Inventors: 裕司小野; 誠幸渡邊; 文就野々村; 泰徳南里
Original assignee: Kao Corp; Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Kao Corp; Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2024-02-27
Also published as: JP2005240249A

Description

本発明は、嵩高、かつ剛度低下が小さく、更に摩擦係数が高く、印刷作業性に優れた上質紙に関する。

近年の活字離れを反映して、急激にコミック本やペーパーバックが普及してきた。これに伴い、紙にも軽量化が求められている。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、すなわち嵩高化(低密度化)のことを指す。環境問題が叫ばれている現在、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。

紙を嵩高にする従来の技術としては、パルプと疎水性繊維の混合物に架橋剤を反応させて得られる嵩高性パルプ組成物を使用する方法がある(特許文献１参照)。また、セルロースパルプ、特定形態のポリエステル複合繊維、及び熱融着性バインダーとを混抄し、嵩高パルプシートを製造する方法がある(特許文献２参照)。しかし、架橋パルプや合成繊維等の使用は紙のリサイクルを不可能にしてしまうという問題がある。また、中空球状バテライト型炭酸カルシウムを充填して嵩高中性紙を製造する技術がある(特許文献３参照)が、特殊な填料であるという問題がある。また、パルプと加熱発泡性粒子とを抄紙して低密度の嵩高紙を製造する方法がある(特許文献４参照)。発泡性粒子を用いる方法では紙力が著しく低下するという問題がある。また、バクテリアセルロースと発泡性粒子を用いる方法(特許文献５参照)があるが、バクテリアセルロースという特殊なセルロースを使用しなければならなく、実用的ではない。

また、界面活性剤を用いる方法では、特定のアルコール及び／又はそのポリオキシアルキレン付加物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献６参照)。また、非イオン界面活性剤を用いる方法がある(特許文献７参照)。また、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物からなる紙用嵩高剤(特許文献８参照)が開示されており、この紙用嵩高剤を板紙に応用した技術がある(特許文献９参照)。

これら公知の嵩高剤の使用により、紙を嵩高にすることは可能であるが、公知の嵩高剤に中には、同時に急激な紙の摩擦係数低下を引き起こすものがある。このような摩擦係数が低下した紙をオフセット印刷する場合、紙流れと言われる紙の走行不良や、紙替え時のテンション変動などの印刷走行性上のトラブル問題が発生するという問題がある。

非界面活性剤系の嵩高剤の技術としては、特定構造のカチオン性化合物、アミン、アミンの酸塩及び両性化合物から選ばれた少なくとも１種以上の化合物を含有する紙用嵩高剤が開示されている(特許文献１０参照)。また、脂肪酸ポリアミドポリアミン型の嵩高剤もある。しかし、これらの嵩高剤を添加すると紙を嵩高にすることは可能であるが、同時に著しい紙力及び剛度の低下が起こる。

特許第2903256号明細書特許第2591685号明細書特許第1755152号明細書特開平5-230798号公報特開平11-200282号公報国際公開98/03730号パンフレット特開平11-200283号公報特許第2971447号明細書特許第3041294号明細書特開平11-269799号公報

上質紙の中には柔軟さが求められる用途もある反面、従来の上質紙に比較して剛度が極端に低下してしまうことが問題となることが多い用途もある。また、剛度の低下は上質紙の高級感を損なう面があることから、上質紙にはある程度の剛度が必要である。

以上のように、嵩高、かつ剛度低下が小さく、更に摩擦係数が高く、印刷作業性に優れた上質紙の開発が望まれていた。

本発明は、嵩高かつ剛度低下が少なく、更に摩擦係数が高く、印刷作業性に優れる、という特徴を有する上質紙を提供することにある。

50℃における7重量%水溶液粘度が20mPa・s以上であり、窒素含有量が1.0重量%以下である合成系カチオン性ポリマーとビニルモノマー由来の構成単位を有するガラス転移点が90℃以下であるポリマー粒子とを含有するポリマーエマルションからなる内添用紙質向上剤及び5〜40重量%の量の填料を、含有する紙料を抄紙して動摩擦係数が0.20〜0.75の上質紙を得る。

本発明の上質紙は、従来の嵩高剤を内添して得られる上質紙よりも、嵩高であり、かつ、剛度低下が少なく、更に摩擦係数が高く、印刷作業性に優れる、という効果を有する。

本発明の使用する紙質向上剤は、特願2002-252659号に記載されている物質であり、50℃における7重量%水溶液粘度が20mPa・s以上であり、窒素含有量が1.0重量%以下である合成系カチオン性ポリマーとビニルモノマー由来の構成単位を有するガラス転移点が90℃以下であるポリマー粒子とを含有するポリマーエマルションからなる内添用紙質向上剤である。

(合成系カチオン性ポリマー)
合成系カチオン性ポリマーは、窒素含量(N%：ケルダール法にて分析)が0.05重量%以上が好ましく、0.07重量％以上が更に好ましく、0.1重量％以上が特に好ましく、また、1.0重量％以下が好ましく、0.9重量％以下が更に好ましく、0.7重量％以下が特に好ましい。この範囲の窒素含量になるように、ポリマーにカチオン基が存在するものが好ましい。カチオン基の導入は、カチオン性モノマーを重合してもよく、ポリマーにカチオン基を、反応等により導入してもよい。この範囲の窒素含量において本発明の剛度や嵩等の紙質向上効果が充分に得られる。

カチオン基としては、アンモニウム基又はアミノ基が、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、マレイン酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、アジピン酸、乳酸等により中和されたものであってもよい。

合成系カチオン化ポリマーの分子量を、水溶液粘度に置き換えて表した場合、B型粘度計(60rpm、50℃)において、7重量%水溶液粘度が、20mPa・s以上が好ましく、40mPa・s以上が好ましく、65ｍPa・ｓ以上が更に好ましく、上限は、10,000ｍPa・ｓ以下が好ましく、8,000ｍPa・ｓ以下が更に好ましく、5,000ｍPa・ｓ以下が特に好ましい。

合成系カチオン性ポリマーとしては、重合性の不飽和基(例えば、ビニル基、ビニレン基、ビニリデン基、アリル基等)を有するモノマー由来のカチオン性の重合単位、好ましくは一般式(1)〜(5)で表わされる(メタ)アクリル酸系、スチレン系、ビニルピリジン系、ビニルイミダゾリン系、ジアリルアミン系重合単位からなる群から選ばれる１種以上のカチオン性重合単位を有するカチオン性ポリマーが挙げられる。

（式中、
Ｒ¹：水素原子又はメチル基
Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴：同じか又は異なっており、水素原子、炭素数１〜22のアルキル基又は置換アルキル基
Ｙ：−Ｏ−又は−ＮＨ−
Ｚ：炭素数１〜１２のアルキレン基又はヒドロキシアルキレン基
Ｘ^-：アニオンを示す。）。

Ｚとしては、炭素数2〜6、更に1〜3のアルキレン基又はヒドロキシアルキレン基が好ましく、ヒドロキシプロピレン基が特に好ましい。

Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜3のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基等が挙げられる。

Ｘ-の具体例としては、塩素、ヨウ素、臭素等のハロゲンイオン、硫酸、スルホン酸、メチル硫酸、リン酸、硝酸等の有機アニオン等が挙げられる。

(式中、
Ｒ⁵：水素原子又はメチル基
Ｒ⁶：炭素数1〜3のアルキレン基
Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹：同じか又は異なっており、水素原子又は置換基を有していてもよい炭素数1〜22のアルキル基。
Ｘ^-：前記と同じ意味を示す。)

Ｒ⁶は、好ましくはメチレン基である。また、Ｒ⁷、Ｒ⁸、Ｒ⁹は、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜3のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基等が挙げられる。置換基としては、水酸基、ハロゲン原子が含まれる。Ｘ^-の具体例としては、前述のものが挙げられる。スチレン系重合単位は、パラ位に置換基を有するものが好ましい。

(式中、
Ｒ¹⁰：水素原子又はメチル基
Ｒ¹¹：水素原子又は炭素数1〜22のアルキル基
Ｘ^-：前記と同じ意味を示す。）

Ｒ¹¹としては、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜3のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基等が挙げられ、特に好ましくはメチル基である。Ｘ^-の具体例としては、前述のものが挙げられる。

(式中、
Ｒ¹²：水素原子又はメチル基
Ｒ¹³：水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基
Ｒ¹⁴：水素原子又は炭素数1〜22のアルキル基
Ｘ^-：前記と同じ意味を示す。)

Ｒ¹³としては、水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子が更に好ましい。Ｒ¹⁴としては、好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜3のアルキル基であり、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基等が挙げられ、特に好ましくはメチル基である。Ｘ^-の具体例としては、前述のものが挙げられる。

(式中、
Ｒ¹⁵、Ｒ¹⁶：同じか又は異なって、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を示す。
Ｘ^-：前記と同じ意味を示す。）。

Ｒ¹⁵、Ｒ¹⁶としては、好ましくは、同一又は異なって、水素原子、メチル基、エチル基、ｉ−プロピル基、ｎ−プロピル基等が挙げられる。Ｘ^-の具体例としては、前述のものが挙げられる。

合成系カチオン性ポリマーは、非イオン性の重合単位を含む共重合体であることが好ましい。非イオン性の重合単位は、親水性の非イオン性重合単位であることが更に好ましい。ここで、重合単位が親水性とは、有機概念図−基礎と応用−(甲田善生著、三共出版株式会社、昭和59年5月10日発行）において、重合単位が得られる基となるモノマーの無機性（Ｉ）と有機性（Ｏ）の比率［Ｉ／Ｏ］が、0.60以上であることを意味し、好ましくは1.00以上、更に好ましくは1.30以上である。

非イオン性の重合単位は、非イオン性のモノマーと共重合することにより得ることができる。このような非イオン性のモノマーとして、ビニルアルコール；Ｎ−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、Ｎ−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリルアミド等のヒドロキシアルキル(炭素数1〜8)基を有する(メタ)アクリル酸エステル又は(メタ)アクリルアミド；ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート(エチレングリコールの重合度1〜30)等の多価アルコールの(メタ)アクリル酸エステル；(メタ)アクリルアミド；Ｎ−メチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ｎ−プロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−イソブチル(メタ)アクリルアミド等のアルキル(炭素数1〜8)(メタ)アクリルアミド；Ｎ，Ｎ−ジメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル(メタ)アクリルアミド等のジアルキル(総炭素数2〜8)(メタ)アクリルアミド；ジアセトン(メタ)アクリルアミド；Ｎ−ビニルピロリドン等のＮ−ビニル環状アミド；メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ｎ−ブチル(メタ)アクリレート等のアルキル(炭素数1〜8)基を有する(メタ)アクリル酸エステル；Ｎ−(メタ)アクロイルモルホリン等の環状アミド基を有する(メタ)アクリルアミド等が例示される。

合成系カチオン性ポリマーが、前述の窒素含量となるように、非イオン性の重合単位を有していることが好ましい。

重合安定性や機械的安定性の向上を図る目的で、カチオン性ポリマーに非イオン性ポリマーを併用し用いても良い。非イオン性ポリマーとしては、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、可溶性澱粉等の半合成水溶性高分子；前述の非イオン性モノマーを重合して得られる、例えば、ポリビニルアルコール等の合成水溶性高分子が好ましい。非イオン性ポリマーの使用量は、全ビニルモノマー100重量部に対して、0〜100重量部用いることが好ましく、0〜50重量部用いることがさらに好ましい。

(ポリマー粒子)
ポリマー粒子は、Tgが90℃以下が好ましく、80℃以下が更に好ましい。ポリマーのTgが90℃以下であると、紙の製造工程において、紙に含有された内添用紙質向上剤が効率的に溶融し、剛度や嵩等の紙質向上性能が良好となる。下限は特に制限はないが、−10℃以上が好ましい。

ポリマー粒子は、ビニルモノマー由来の構成単位を有するものが好ましい。ポリマー粒子中のビニルモノマーの含有量は50〜100モル%が好ましく、80〜100モル%が更に好ましい。ビニルモノマーとしては、ビニル化合物、ビニレン化合物、ビニリデン化合物、環状オレフィンが含まれ、下記に記載するものが好ましく挙げられる。

(1)(メタ)アクリル酸メチル((メタ)アクリルとは、アクリル、メタクリル又はその混合物を示す。以下同じ。)、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸ｔ−ブチル等の好ましくは炭素数1〜12、更に好ましくは炭素数1〜4のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル；
(2)酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル及びピバリン酸ビニル等の炭素数1〜18、好ましくは炭素数1〜6の直鎖又は分岐鎖の脂肪酸とビニルアルコールとのエステルからなる脂肪酸ビニルエステル；
(3)(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、２−(メタ)アクリロイルエタンスルホン酸、２−(メタ)アクリロイルプロパンスルホン酸、２−(メタ)アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、等の重合性不飽和基を有するアニオン性モノマー又はその塩が挙げられる。マレイン酸、フマル酸、イタコン酸のようなポリカルボン酸は、酸無水物、部分エステル及び部分アミド又はそれらの混合物を含む。「塩」としては、例えば、アルカリ金属塩(ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩等)、アルカリ土類金属塩(カルシウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩等)、アンモニウム塩(第四級アンモニウム塩、第四級アルキルアンモニウム塩等)等が挙げられる。中でもナトリウム塩が最も安価であり、好ましい。

(4)(メタ)アクリルアミド、Ｎ−メチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−エチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル(メタ)アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチル(メタ)アクリルアミド、２−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、２−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルアセトアミド等の重合性不飽和基を有するノニオン性親水性基含有モノマーが挙げられる。

(5)Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、等の重合性不飽和基を有するアミノ基含有モノマー又はその酸中和物もしくはその四級化物等を具体的に挙げることができる。酸中和物を得るための好ましい酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、ギ酸、マレイン酸、フマル酸、クエン酸、酒石酸、アジピン酸、乳酸等が挙げられ、四級化剤としては、塩化メチル、塩化エチル、臭化メチル、ヨウ化メチル等のハロゲン化アルキル、硫酸ジメチル、硫酸ジエチル、硫酸ジ−ｎ−プロピル等の一般的なアルキル化剤が挙げられる。

(6)スチレン。

上記のビニルモノマー中、脂肪酸ビニルエステルを用いるのが、紙の剛度を向上させるのに最も好ましい。本発明に用いられるポリマー粒子は、乳化重合、懸濁重合又は分散重合により得ることが出来る。

(ポリマーエマルション)
エマルションには、前述のポリマー粒子を、取り扱い易さの点から、固形分で、好ましくは10〜60重量%、更に好ましくは15〜55重量%含有する。ポリマー粒子の平均粒子径は、エマルションの安定性、パルプへの吸着性等の点から0.1〜50μｍが好ましく、0.2〜30μｍが更に好ましい。

更に、前述のカチオン性ポリマーは、ポリマー粒子をパルプに吸着させる点から、エマルション中、好ましくは0.5〜30重量%、更に好ましくは2〜25重量%含有する。

カチオン性ポリマーは、ポリマー粒子100重量部に対して、5〜200重量部が好ましく、5〜150重量部が更に好ましく、7〜120重量部が特に好ましい。ポリマー粒子の重量は、ポリマー粒子を構成する全モノマーの重量とする。

本発明のエマルションは、分散媒を好ましくは40〜90重量%、更に好ましくは45〜85重量%含有する。分散媒は水であることが好ましいが、低級アルコールを含有していてもよい。低級アルコールとしては、炭素数1〜3のメチル、エチル、イソプロピルアルコール等が挙げられる。

更に、防腐剤、殺菌剤の他、添加剤として充填剤、顔料等を含有していてもよい。

本発明者らは、前記の紙質向上剤を配合した上質紙について検討し、本発明を完成するに至った。

本発明は上質紙に関するものであり、使用するパルプは機械パルプを除くものであれば良く、具体的には広葉樹化学パルプ、針葉樹化学パルプ、上質古紙パルプ等を任意の割合で配合して使用できる。

本発明の上質紙は、酸性抄紙して製造されるものでも中性抄紙して製造されるものであっても構わない。炭酸カルシウムは他の填料に比較して紙の嵩高化に有効であることから、少なくとも炭酸カルシウムを填料として使用する中性抄紙がより好ましい。

酸性抄紙の上質紙では、ロジンサイズ剤、強化ロジンサイズ剤、合成サイズ剤等の公知の酸性抄紙用内添サイズ剤を使用できる。酸性抄紙用内添サイズ剤の添加量はパルプに対して0.05〜5重量%が好ましく、0.05〜1重量%がより好ましい。また、抄紙pHが酸性領域でも安定な填料を使用でき、具体的にはクレー、焼成カオリン、デラミカオリン、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ等の無機填料や、尿素−ホリマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等の有機填料を単独で又は適宜２種類以上を組み合わせて使用できる。紙中の填料率は5〜40重量%であり、10〜40重量%が好ましく、10〜35重量%が更に好ましく、最適には10〜30重量%である。填料が5重量%未満では得られる酸性上質紙の不透明度や平滑性が不十分であり、填料が40重量%を超えると紙力の低下により断紙が多く操業が困難となり、また印刷時には紙粉の発生量が多くなる。

中性抄紙の上質紙では、公知の内添中性サイズ剤である、アルキルケテンダイマー(AKD)系サイズ剤、アルケニル無水コハク酸(ASA)系サイズ剤、中性ロジンサイズ剤から選ばれる１種類のサイズ剤を使用する。中性ロジンサイズ剤よりは、AKD、ASAの方は紙の嵩が出やすく、好適である。サイズ剤の添加量はパルプに対して0.05〜5重量%が好ましく、0.1〜1重量%が特に好ましい。少なくとも炭酸カルシウムを填料として含有することが必要であり、他に炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、クレー、焼成カオリン、デラミカオリン、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化珪素、非晶質シリカ等の無機填料や、尿素−ホリマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等から選ばれる１種類以上を併用することができる。紙中の填料率は5〜40重量%が好ましく、10〜40重量%であり、10〜35重量%が更に好ましく、最適には10〜30重量%である。填料が5重量%未満では得られる中性上質紙の不透明度や平滑性が不十分であり、填料が40重量%を超えると紙力の低下により断紙が多く操業が困難となり、また印刷時には紙粉の発生量が多くなる。

炭酸カルシウムには重質炭酸カルシウムと軽質炭酸カルシウムがあるが、抄紙時のワイヤー摩耗を低くする観点、及び、得られる中性上質紙の不透明度や平滑性を高める観点から、重質炭酸カルシウムよりは軽質炭酸カルシウムのほうが好適に使用される。また、軽質炭酸カルシウムの中でもロゼット型がより好ましい。

紙質向上剤、サイズ剤、填料を添加する場所は抄紙工程以前であり、内添される。抄造工程以前の場所であれば特に制限されるものではないが、好ましくはミキシングチェストや二次ファンポンプ前などであり、歩留向上剤を添加する前が良い。

紙質向上剤はある一定以上の添加量を増やしても、嵩高効果は頭打ちになることが散見されるため、原料パルプに対して嵩高剤を0.1〜20固形分重量%の範囲で添加することが好ましく、紙質(嵩を除く)をあまり変化させずに該嵩高剤の効果を十分に発現させるには0.1〜5固形分重量%がより好ましい。

本発明の上質紙の製造方法において、従来から使用されている各種のノニオン性、カチオン性の歩留まり剤、濾水度向上剤、紙力向上剤等の製紙用内添助剤が必要に応じて適宜選択して使用される。

また、例えば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダや、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等の塩基性アルミニウム化合物や、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性アルミニウム化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物、シリカゾル等が内添されてもよい。

その他製紙用助剤として各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド、ポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチレンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物及びこれらの誘導体あるいは変成物等の各種化合物を使用できる。

更に、染料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等の抄紙用内添剤を用途に応じて適宜添加することもできる。

抄紙機の型式は、特に限定は無く、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、ヤンキー抄紙機等で適宜抄紙できる。プレス線圧は通常の操業範囲内で用いられる。表面処理剤は塗布しても良いし、しなくても良い。表面処理剤を塗布する場合、表面処理剤の成分には特に限定は無く、またサイズプレスの型式も限定はなく、2ロールサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、シムサイザーのような液膜転写方式サイズプレスなどを適宜用いることができる。キャレンダーは通常の操業範囲内の線圧で用いられるが、嵩高の上質紙を製造する観点から、紙の平滑性を維持できる範囲でなるべく低線圧又はバイパスが好ましく、また、通常のキャレンダーよりもソフトキャレンダーが好ましい。

表面処理剤は、特に限定は無く、例えば、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、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などの変性澱粉、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カルボキシル変性ポリビニルアルコールなどの変性アルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミドなどを単独又は併用できる。その中でも表面強度向上効果にすぐれるヒドロキシエチル化澱粉の塗布が最も好ましい。また、表面処理剤には前記の薬剤の他に、スチレンアクリル酸、スチレンマレイン酸、オレフィン系化合物、カチオン性サイズ剤などの表面サイズ剤を併用塗布することができる。

以上のようにして製造される本発明の上質紙の動摩擦係数は、0.20〜0.75の範囲であり、0.30〜0.75が好ましく、0.40〜0.75がより好ましく、0.50〜0.75が更に好ましい。動摩擦係数が0.20未満では、オフセット印刷時、紙の走行不良や、紙替え時のテンション変動などの印刷走行性上のトラブル問題が発生する。上質紙において動摩擦係数を0.75超とすることは困難である。

本発明で使用する紙質向上剤は、紙の嵩高化する顕著な効果があるが、剛度の低下が少ないという特徴がある。更に、動摩擦係数の低下が少ない。したがって、この紙質向上剤を高配合でき、その分、より高剛度かつ低密度の上質紙を製造することができる。上質紙はJIS P0001(6008)で定義される紙を言い、例えば、JIS P 3101で定義される印刷用紙A、JIS P 3102で定義される筆記用紙などに使用される。また、これらの用途の中でも、動摩擦係数が高いことから、これらの用途の中でもオフセット印刷用紙に好適に使用される。

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。以下、特記しない限り「部」は重量部であり、「%」は重量%である。

＜エマルションの製造例＞
・エマルション1(EM−1)
還流冷却器、滴下ロート、温度計、窒素吹き込み口、攪拌機を備えた2Lフラスコに、カチオン性ポリビニルアルコール〔PVA C-118、N%＝0.3%、7%水溶液粘度67mPa・s(50℃、B型粘度計、ローターNo.1、60rpm)、(株)クラレ製〕70g、イオン交換水570gを仕込み、90℃に加熱し溶解した。冷却後、エマルゲン150(非イオン性界面活性剤、20%水溶液、花王(株)製)30gと、4%酒石酸11.4g(試薬、和光純薬工業(株)製)を添加(添加後の全系のpHは４4.0)した後、120rpmで攪拌し、窒素を吹き込みながら、60℃に昇温し、30分間保持した。次いで、酢酸ビニル(信越酢酸ビニル(株)製)20g、開始剤(V-50、アゾ系開始剤、和光純薬(株)製)0.2gをイオン交換水10gに溶解したものを添加し、15分間保持した。次いで、75℃に昇温した後、酢酸ビニル380g、及び開始剤(V-50)0.8gをイオン交換水160gに溶解したものを、それぞれ別々の滴下ロートから3時間かけて滴下し、重合を行った。次いで、82℃に昇温し、1時間熟成した後、冷却し、取り出した。固形分濃度36.3%、平均粒子径5.68μｍのカチオン性エマルション1を得た。

＜上質紙の製造＞
［実施例１］
パルプ分としてLBKP(ろ水度 CSF400ml)のみを使用し、これに軽質炭酸カルシウムを含有率が5%になるように添加した。対紙料(パルプ＋填料)固形分重量当たり、表１の内添用紙質向上剤EM−1を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.0重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、カチオン化デンプンを0.5固形分重量%、アルキルケテンダイマー系サイズ剤を0.1固形分重量%となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット／ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m²の上質紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmであり、表面処理剤は塗布せず、キャレンダーは解放(未処理)である。紙質結果等を表１に示す。
＜紙質の測定＞
・密度：JIS P 8118に準拠して測定した。
・剛度：純曲げ特性試験機(エスエムテー社製)を用いて、MD方向の剛度を測定し、紙厚の影響を避けるために、次の計算式で求めた値を剛度とした。
剛度＝10⁵×純曲げ剛度測定値／(紙厚)³
ここで、純曲げ剛度測定値の単位はμN・m²/m、紙厚の単位はμｍである。
・動摩擦係数：JIS P 8147に準拠して測定した。製造した上質紙の表面と裏面を重ね合わせ、MD方向について測定した。

［実施例２］
軽質炭酸カルシウムの含有率を20%とした以外は、実施例１と同様に実施して上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例３］
軽質炭酸カルシウムの含有率を40%とした以外は、実施例１と同様に実施して上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例４］
パルプ分としてLBKP(ろ水度 CSF400ml)のみを使用し、これに軽質炭酸カルシウムを含有率が5%になるように添加した。対紙料(パルプ＋填料)固形分重量当たり、表１の内添用紙質向上剤EM−1を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.0重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、カチオン化デンプンを0.5固形分重量%、アルケニル無水コハク酸系サイズ剤を0.1固形分重量%となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット／ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m²の上質紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmであり、表面処理剤は塗布せず、キャレンダーは解放(未処理)である。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例５］
軽質炭酸カルシウムの含有量を20%として以外は実施例４と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例６］
軽質炭酸カルシウムの含有量を40％とした以外は実施例４と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例７］
パルプ分としてLBKP(ろ水度 CSF400ml)のみを使用し、これに軽質炭酸カルシウムを含有率が5%になるように添加した。対紙料(パルプ＋填料)固形分重量当たり、表１の内添用紙質向上剤EM−1を1.0固形分重量%、硫酸バンドを1.0重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、カチオン化デンプンを0.5固形分重量%、中性ロジンサイズ剤を0.1固形分重量%となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット／ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m²の上質紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmであり、表面処理剤は塗布せず、キャレンダーは解放(未処理)である。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例８］
軽質炭酸カルシウムの含有量を20%として以外は実施例７と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例９］
軽質炭酸カルシウムの含有量を40％とした以外は実施例７と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［実施例１０］
パルプ分としてLBKP(ろ水度 CSF400ml)のみを使用し、これにタルクを含有率が20%になるように添加した。対紙料(パルプ＋填料)固形分重量当たり、表１の内添用紙質向上剤EM−1を1.0固形分重量%、硫酸バンドを2.5重量%(50固形分重量の硫酸バンド製品)、ロジンサイズ剤を0.3固形分重量%となるようにそれぞれ添加して紙料を調製した。そしてツインワイヤー抄紙機を用いて、ジェット／ワイヤー比101%、抄紙速度500m/minで坪量80g/m²の上質紙を得た。1番プレス(以下、1Pと記す)の線圧は60kgf/cm、2Pは60kgf/cm、3Pは70kgf/cmであり、表面処理剤は塗布せず、キャレンダーは解放(未処理)である。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例１］
抄紙用紙質向上剤EM−1を多価アルコールと飽和脂肪酸のエステル体である紙質向上剤KB115(花王(株)製)に変更した以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例２］
抄紙用紙質向上剤EM−1を飽和脂肪酸アミド系である紙質向上剤PT-205(日本PMC(株)製)に変更した以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例３］
抄紙用紙質向上剤EM−1を不飽和脂肪酸アミド系である紙質向上剤DZ2220(日本油脂(株)製)に変更した以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例４］
抄紙用紙質向上剤EM−1をアルコールアルキレンオキサイド付加物である紙質向上剤KB08W(花王(株)製)に変更した以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例５］
紙質向上剤を添加しない以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例６］
アルキルケテンダイマー系サイズ剤を添加しない以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例７］
軽質炭酸カルシウムを添加しない以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

［比較例８］
軽質炭酸カルシウムの含有量を45%にした以外は実施例２と同様にして上質紙を得た。
紙質結果等を表１に示す。

実施例１〜３と比較例８の結果から、本発明の上質紙の填料含有率は40重量%までが限界であることがわかる。実施例２、５、８と比較例１〜４の結果から、本発明の上質紙は従来の嵩高剤を内添して製造したものに比較して、密度が低いにもかかわらず、剛度が高いことが解る。また、実施例２、５、８と比較例５の結果から、動摩擦係数が低下していないことがわかる。実施例１０の結果から、酸性上質紙も嵩高、かつ剛度の低下が少なく、動摩擦係数も問題がない。

Claims

50℃における7重量%水溶液粘度が20mPa・s以上かつ5,000mPa・s以下であり、窒素含有量が0.05重量%以上かつ1.0重量%以下である合成系カチオン性ポリマーと酢酸ビニルモノマーを構成単位として有するガラス転移点が-10℃以上かつ90℃以下であるポリマー粒子とを含有するポリマーエマルションからなる内添用紙質向上剤及び5〜40重量%の量の填料を含有する紙料を抄紙して得られる動摩擦係数が0.50〜0.75であることを特徴とする上質紙。
内添用紙質向上剤の配合量が、原料パルプに対して0.1〜20固形分重量%であることを特徴とする請求項１記載の上質紙。
カチオン性ポリマーの比率が、ポリマー粒子100重量部に対し、5〜200重量部であることを特徴とする請求項１又は２記載の上質紙。
合成系カチオン性ポリマーが、カチオン基を有する(メタ)アクリル酸系、スチレン系、ビニルピリジン系、ビニルイミダゾリン系、及びジアリルアミン系重合単位からなる群から選ばれる１種以上のカチオン性重合単位を有するポリマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の上質紙。
動摩擦係数が0.57〜0.71であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の上質紙。