JP4738662B2

JP4738662B2 - 新聞用紙

Info

Publication number: JP4738662B2
Application number: JP2001236791A
Authority: JP
Inventors: 光広杉野; 康幸上條; 卓也山下; 勇雄小野寺; 孝則宮西
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2001-08-03
Filing date: 2001-08-03
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2021-08-03
Also published as: JP2003049385A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低密度でかつ、不透明度や白色度のような光学特性に優れた新聞用紙に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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ことや物流コストの削減という点から新聞用紙の軽量化がユーザーから求められている。一方、近年の環境保護気運の高まりに伴い、新聞用紙への古紙パルプの増配も望まれている。しかしながら、軽量化の動きの中で高密度、低不透明度である古紙パルプの増配は新聞用紙の嵩、及び不透明度の観点から制限されており、これらを解決するため嵩高化、高不透明度化の手段が必要であった。
【０００３】
紙の嵩高化、すなわち低密度化の方法としては製紙用パルプに関して検討が行われてきた。一般的に製紙用パルプには木材パルプが使用されるが、低密度化を行うためには、化学薬品により木材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も、グラインダーで木材を磨り潰す砕木パルプやリファイナーで木材を精砕するリファイナーメカニカルパルプ、またはサーモメカニカルパルプのような機械パルプの方が繊維は剛直で、低密度化には効果的である。しかし、砕木パルプは比散乱係数が高く高不透明度を紙に寄与するものの、強度が弱く、また原料となる丸太の確保も困難になってきている。また、砕木パルプは一般にリファイナーメカニカルパルプよりも嵩がでにくい。一方、針葉樹リファイナーパルプは嵩が出やすく強度も強い反面、比散乱係数が低く、紙の不透明度にあまり寄与しない。
【０００４】
また、機械パルプのうちサーモメカニカルパルプは繊維長が長く、剛度は高いが、製造したシートの平滑度が低下することが問題であった。
【０００５】
新聞用紙の低密度化の手法として、特許公報第3041297号には多価アルコールと脂肪酸エステルから成る嵩高剤を添加してパルプ繊維表面の疎水化を行い、密度の低い新聞用紙を製造する方法が記載されているが、高価な薬品を使用する必要がありコストが増加することや紙の強度が低下する欠点が生じていた。
【０００６】
また、高不透明度化の方法としては填料の増添も考えられるが、これも紙の強度や嵩を低下させ、また、紙粉の原因となるため添加率は制限されると考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高不透明度、嵩高でかつ印刷適性に優れた新聞用紙を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、広葉樹より製造した機械パルプは針葉樹より製造した機械パルプに比べ繊維は細かく光学特性も高いことから、新聞用紙の不透明度向上に効果的であると考え、広葉樹材、より好ましくはルンケル比4.0以上の厚い細胞壁を有し、450ｋｇ／ｍ³以上の高容積重をもつ広葉樹材、化学薬品処理を施して製造される嵩高な機械パルプを配合することにより、本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明で定義しているルンケル比は、R.O.H.Runkelが1940年にWachbl.Papierfabr.誌上で発表したパラメータであり、（ルンケル比）＝（繊維壁厚の2倍）／（繊維内腔径）で算出される。ルンケル比が大きいほど剛直な繊維であることを示している。なお、明細書中で表記しているルンケル比はFiber Lab.(Kajaani社)により測定された繊維幅、繊維壁厚より算出されたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の新聞用紙に使用される広葉樹機械パルプとは、広葉樹材を原料とする機械パルプで、リファイナーグランドウッドパルプ（ＲＧＰ）、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）、アルカリ過酸化水素メカニカルパルプ（ＡＰＭＰ）、アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ（ＡＰＴＭＰ）等が例示される。
【００１１】
本発明で使用する広葉樹機械パルプとしては、前述のＡＰＭＰ、ＡＰＴＭＰは嵩高で、かつ高不透明度、高白色度で、強度の高いパルプが得られるので、これらを使用することが好ましい。ＡＰＭＰは、木材チップに水酸化ナトリウム、過酸化水素、珪酸ナトリウムを含むアルカリ過酸化水素水溶液を含浸させ、大気圧でリファイニング処理を行って製造され、ＡＰＴＭＰは高温・加圧下でリファイニング処理を行って製造される。さらに、リファイニング処理後、アルカリ過酸化水素水溶液とともに常温または加温下において5分以上保持することによって、より高白色度のパルプが得られる。ＡＰＭＰ、ＡＰＴＭＰを製造する際に使用されるアルカリ過酸化水素水溶液は、絶乾チップ重量に対して0.2〜2.0重量％の水酸化ナトリウム、0.2〜2.0重量％の珪酸ナトリウム、0.01〜0.2重量％の硫酸マグネシウム、0.05〜0.4重量％のキレート剤及び0.2〜5重量％の過酸化水素を含有する水溶液であることが好ましい。
【００１２】
また、ＡＰＭＰ、ＡＰＴＭＰは以下のa)〜ｉ)の工程で製造されることが好ましい。
a)広葉樹木材チップを少なくとも4:1の圧縮比以上で圧縮し、圧解放時にキレート剤を含浸させる工程
b)前記含浸チップを5分以上、温度10℃〜80℃で保持する工程
c)前記含浸チップを更に少なくとも4:1の圧縮比以上で圧縮し、解放時にアルカリ性薬液を含浸させる工程
d)前記含浸チップを約10分〜1時間、温度10℃〜80℃で保持する工程
e)前記処理チップを更にアルカリ過酸化物を含浸させて、加圧もしくは大気圧リファイニング装置に通してチップを解繊し、木材パルプを製造する工程
f)前記製造パルプを温度50℃以上で5分間以上保持する工程
g)前記製造パルプを濃度5％以下に希釈し、洗浄してから、再度15％以上に濃縮する工程
h)前記製造パルプを加圧もしくは大気圧でリファイニングを行い、所望の濾水度を有するパルプを得る工程
i)必要に応じて得られたパルプが、酸化剤あるいは還元剤を用いて一段以上で漂白される工程を経て製造される。
【００１３】
前記のa)工程においては、0.05〜0.4％のキレート剤を使用するのが好ましく、また、c)工程において、アルカリ性薬剤は、絶乾チップ重量に対して0.2〜2.0重量％の水酸化ナトリウム、0.2〜2.0重量％の珪酸ナトリウム、0.01〜0.2重量％の硫酸マグネシウム、0.05〜0.4重量％のキレート剤及び0.2〜5重量％の過酸化水素を含有する水溶液であることが好ましい。
【００１４】
前記のe)工程において、漂白及び柔軟化がなされた木材チップには、１次リファイニング直前にキレート剤を含むアルカリ過酸化物が添加され、加圧もしくは大気圧リファイニング装置にてパルプ繊維に解繊される。リファイニングは一般の解繊装置で充分であり、好ましくはシングルディスクリファイナー、コニカルディスクリファイナー、ダブルディスクリファイナー、ツインディスクリファイナー等で解繊される。
【００１５】
アルカリ過酸化水素水溶液中の過酸化水素によりチップは漂白されるが、過酸化水素の反応効率を高めるため、金属イオンを除去しておくことが望ましい。従って、アルカリ過酸化水素水溶液を添加する前の工程でキレート剤により金属イオンと錯体形成させて、過酸化水素の分解を防止する。キレート剤としては、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、2-ヒドロキシエチルエチレンジアミントリ酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ（メチレンホスホン）酢酸、あるいはそれらのアルカリ金属塩が好ましい。
【００１６】
得られた広葉樹機械パルプにより高い白色度が求められる場合には、1工程以上の公知の漂白工程によりパルプを更に漂白することができる。この場合には、過酸化水素、オゾン、過酢酸等の酸化剤、あるいはハイドロサルファイト（亜二チオン酸ナトリウム）、硫酸水素ナトリウム、水素化ホウ素ナトリウム、ホルムアミジンスルフィン酸（ＦＡＳ）等の還元剤を用いることができる。
【００１７】
上述の広葉樹機械パルプにおいて、特にルンケル比4.0以上で、容積重450ｋｇ／ｍ^３以上の高容積重材から製造された広葉樹機械パルプは、繊維内腔（ルーメン）がつぶれにくく剛直であるため、このパルプ繊維が配合された紙は、嵩高構造を維持し、密度が低下する。このような樹種としては、ユーカリ属、特にユーカリ・グロビュラス、ユーカリ・グランディス、ユーカリ・ユーロフィラ、ユーカリ・ナイテンス、ユーカリ・レグナンス等が好ましい。
【００１８】
さらに、カナダ標準濾水度100ｍｌに調製し、JIS P 8222 : 1998に準じて手抄き紙を作成した時、該手抄き紙の密度が0.45ｇ／ｃｍ^３以下となる広葉樹機械パルプであれば、嵩高な新聞用紙を製造することが可能となる。
【００１９】
本発明の新聞用紙は上記の広葉樹から製造された機械パルプ以外に、原料パルプとして化学パルプ（針葉樹の晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＮＵＫＰ）、広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等）、針葉樹の機械パルプ（グラウンドウッドパルプ（ＧＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）、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）等）、脱墨パルプ（ＤＩＰ）を単独または任意の割合で混合して使用する。
【００２０】
本発明の新聞用紙は、広葉樹機械パルプの含有率が5〜95重量％の範囲で製造することが可能である。近年、省資源の観点から脱墨パルプの配合率を高くすることが求められているので、広葉樹機械パルプの含有率が5〜60重量％で、かつ脱墨パルプの含有率が40〜95重量％であることが好ましい。
【００２１】
本発明の新聞用紙は長網抄紙機、ギャップフォーマ、ハイブリッドフォーマ（オントップフォーマ）など公知の抄紙機にて抄造することができる。その抄造条件は特に規定されるものではなく、抄紙時のｐＨは酸性、中性、アルカリ性のいずれでも良い。
【００２２】
本発明の新聞用紙は填料を含有しても良い。填料としてはホワイトカーボン、タルク、カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料を使用する事ができる。
【００２３】
また、本発明の新聞用紙は硫酸バンドや各種のアニオン性、カチオン性、ノニオン性あるいは両性の歩留まり向上剤、濾水性向上剤、紙力増強剤や内添サイズ剤等の抄紙用内添助剤を必要に応じて使用することができる。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も必要に応じて添加しても何ら問題はない。
【００２４】
さらに、表面強度やサイズ性向上の目的で、水溶性高分子を主成分とする表面処理剤の塗布を行っても良い。水溶性高分子としては、澱粉、酸化澱粉、加工澱粉、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール等の表面処理剤として通常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、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。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。
【００２５】
以上の様に、広葉樹機械パルプを配合することにより、高白色度、高不透明度でかつ嵩高で、強度の高い新聞用紙が得られる。例えば、広葉樹材から製造されたＡＰＭＰあるいはＡＰＴＭＰを配合することにより、坪量35〜50ｇ／ｍ^２、白色度53％以上、不透明度90％以上、密度0.6ｇ／ｃｍ^３以下である新聞用紙を製造することが可能となる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を示すが、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。なお、説明中％は重量％である。
【００２７】
＜機械パルプの製造＞
表１に示した広葉樹木材チップあるいは針葉樹木材チップより、ラボスケールの装置を用い、以下に示す方法にて機械パルプを製造した。
【００２８】
［製造例１、４、７］
ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）の製造
亜硫酸ナトリウムを木材チップ絶乾重量当たり2.0％添加し、室温、−760ｍｍＨｇの減圧下で30分間含浸させた。薬液浸透後チップを取り出し、原料濃度40％で、ラボスケール加圧リファイナー（熊谷理器工業製 BRP45-300SS）を用いて、温度133℃で一次リファイニングを行った。さらに、パルプ濃度20％に調製し、ラボスケール常圧リファイナー（熊谷理器工業製 BR-300CB）によって、大気圧下で二次リファイニングを行った。この時、二次リファイニング後の濾水度はカナダ標準フリーネス（ＣＳＦ）100ｍｌに調整した。
【００２９】
［製造例２、５］
アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ（ＡＰＴＭＰ）の製造
木材チップを薬液(木材チップ絶乾重量当たり水酸化ナトリウムを1.5％、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）0.3％、ケイ酸ナトリウムを2.0％、硫酸マグネシウムを0.05％となるように添加)中に室温、−760ｍｍＨｇの減圧下で30分含浸した。一度常圧まで戻した後、薬液に過酸化水素溶液を木材チップ絶乾重量当たり2.5％となるように添加して再度室温、−760ｍｍＨｇの減圧下で1時間含浸させた。次に、チップを温度60℃で30分間保持した後、原料濃度40％で、ラボスケール用加圧リファイナー（熊谷理器工業製 BRP45-300SS）を用いて、温度133℃で一次リファイニングを行った。その後、パルプ濃度20％に調製し、ラボスケール常圧リファイナー（熊谷理器工業製 BR-300CB）によって、大気圧下で二次リファイニングを行った。この時、二次リファイニング後の濾水度はＣＳＦ100ｍｌに調整した。
【００３０】
［製造例３、６］
アルカリ過酸化水素メカニカルパルプ（ＡＰＭＰ）の製造
木材チップにＤＴＰＡを木材チップ絶乾重量当たり0.2％となるように−760ｍｍＨｇの減圧下で含浸させた後、木材チップ絶乾重量当たり水酸化ナトリウムを1.5％、過酸化水素を2.0％、ケイ酸ナトリウムを2.0％、硫酸マグネシウムを0.1％、ＤＴＰＡを0.2％となるように薬液を、−760ｍｍＨｇの減圧下で薬液含浸時と一次リファイニング直前に木材チップに分割して浸透させた。次に、木材チップを温度60℃で30分間保持した後、原料濃度40％で、ラボスケール常圧リファイナー（熊谷理器工業製 BR-300CB）を用いて、大気圧下で一次リファイニングを行った。得られたパルプはそのまま60℃で30分間保持して残存薬品の反応を進行させた後、パルプ濃度を4％まで希釈してｐＨを7に調整し、洗浄を行った。洗浄したパルプは再度、濃度20％まで濃縮し、ラボスケール常圧リファイナー(熊谷理器工業製 BR-300CB)によって、大気圧下で二次リファイニングを行った。この時、二次リファイニング後の濾水度はＣＳＦ100ｍｌに調整した。
【００３１】
表1に示した製造処方に従って薬液を調製し、機械パルプを製造し、さらに得られたパルプからJIS P 8222 : 1998に従って手抄き紙を作製し、JIS P 8148に準じて白色度、及びJIS P 8138に準じて不透明度を測定し、結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】

製造例１〜６の広葉樹機械パルプは製造例７の針葉樹機械パルプと同等の不透明度を有しながら、より高白色度のパルプであった。特に、製造例２、５のＡＰＴＭＰ、製造例３、６のＡＰＭＰは白色度が顕著に高くなった。
【００３３】
＜新聞用紙の製造＞
［実施例１〜１２及び比較例１〜８］
製造例１〜７で製造した機械パルプ、さらにアカマツのグランドウッドパルプ（ＧＰ、ＣＳＦ80ｍｌ、白色度64.0％、不透明度94.0％）、脱墨パルプ（ＤＩＰ、ＣＳＦ180ｍｌ、白色度54.0％、不透明度90.0％）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ、ＣＳＦ650ｍｌ、白色度83.0％、不透明度65.0％）を用い、表２に示したパルプ配合の混合パルプスラリーに、パルプ絶乾重量に対してシリカ系填料を対パルプ重量当たり1％となるように加えて紙料を調製した。この紙料よりTappi標準角型手抄き機を使用して、JIS P 8222 : 1998に従って手抄き紙を作製し、評価を行った。ただし、比較例５のみシリカ系填料の添加率を4％とした。
【００３４】
実施例及び比較例で製造した新聞用紙を23℃、50％ＲＨの条件下で調湿後、以下の項目を測定し、結果を表３に示した。
・坪量：JIS P 8124に準じて測定した。
・厚さ及び密度：JIS P 8118に準じて測定した。
・白色度：JIS P 8123に準じて測定した。
・不透明度：JIS P 8138に準じて測定した。
・引張り強さ：JIS P 8113に準じて測定した。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【表３】

表３に示したように、比較例１と比較例２の新聞用紙と比較すると、同じパルプ配合及び填料配合率で坪量のみを約3ｇ／ｍ^２低下させると、不透明度、強度が低下する。比較例２に対してＤＩＰを増配した比較例３、４の新聞用紙では、強度は向上したが不透明度が低下した。また、不透明度対策として填料を増添した比較例５の新聞用紙では強度が極端に低下した。同様に不透明度対策としてパルプの一部をＧＰと置き換えた比較例６〜８の新聞用紙では強度が低下した。これに対して、広葉樹機械パルプを使用した実施例１〜１６の新聞用紙では、ＤＩＰを60％あるいは70％配合した場合でも不透明度、強度が坪量が約3ｇ／ｍ^２高い比較例1の新聞用紙と同等以上であった。特に、ユーカリ・グロビュラスのＡＰＭＰの配合率が高い実施例１３〜１６の新聞用紙では高白色度でありながら、非常に高い不透明度を有していた。
【００３７】
【発明の効果】
広葉樹機械パルプを配合することにより、容易に低密度で不透明度の高い新聞用紙を製造することが可能となり、このことにより古紙パルプの増配が可能になることから環境面からも大きく貢献する。また、本発明で使用する嵩高機械パルプは、化学パルプと同等の白色度を有し、高収率であることから化学パルプの代替として機械パルプの使用促進にも寄与するものである。

Claims

容積重が４５０ｋｇ／ｍ^３以上であるユーカリ・グロビュラスの広葉樹材から製造したアルカリ過酸化水素メカニカルパルプ（ＡＰＭＰ）である広葉樹機械パルプを含有する新聞用紙であって、該広葉樹機械パルプの含有率が５〜６０重量％、脱墨パルプの含有率が４０〜９５重量％である、上記新聞用紙。
広葉樹木材チップを水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、過酸化水素、キレート剤を含むアルカリ過酸化水素水溶液に含浸させてから、常圧リファイニング処理を行って製造したＡＰＭＰである広葉樹機械パルプを含有する、請求項１に記載の新聞用紙。
広葉樹木材チップを水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、過酸化水素、キレート剤を含むアルカリ過酸化水素水溶液に含浸させてから、常圧リファイニング処理を行った後、薬液とともに常温または加温下において保持して製造したＡＰＭＰである広葉樹機械パルプを含有する、請求項１または２に記載の新聞用紙。
前記広葉樹材が、ルンケル比４．０以上の細胞壁厚を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の新聞用紙。
坪量３５〜５０ｇ／ｍ^２、白色度５３％以上、不透明度９０％以上、密度０．６ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の新聞用紙。
前記広葉樹機械パルプが、カナダ標準濾水度を１００ｍｌに調製した該パルプよりＪＩＳＰ８２２２：１９９８に準じて手抄き紙を作成した時、該手抄き紙の密度が０．４５ｇ／ｃｍ^３以下となる広葉樹機械パルプである、請求項１〜５のいずれかに記載の新聞用紙。