JP5484002B2 - 製紙用填料を含有する印刷用塗工紙 - Google Patents
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Description
一方で、印刷用塗工紙においては、環境負荷の低減や、製造エネルギーの低減などの観点から、資源循環型の製紙原料が求められている。現在の印刷用塗工紙の製造においては、填料や顔料といった無機材料の大部分は循環型資源として印刷用塗工紙の材料として再利用されていなかった。
本発明は、上記の製紙用填料を含む印刷用塗工紙である。
(1) 製紙スラッジ、石炭、紙を含む廃棄物、バイオマス、複合燃料からなる群より選択される1種以上を含んでなる原料から得られる焼却灰を、平均粒径が0.1〜3.0μmとなるまで粉砕して得られる製紙用填料を含有する印刷用塗工紙。
(2) 前記焼却灰が、製紙スラッジ焼却灰および/または石炭焼却灰である、上記(1)に記載の印刷用塗工紙。
(3) 前記製紙用填料の白色度が10%〜60%である、上記(1)または(2)に記載の印刷用塗工紙。
本発明の製紙用填料は、原料として焼却灰を使用し、その焼却灰を粉砕処理して平均粒径を0.1〜3.0μmとすることによって得られる。
本発明の製紙用填料を用いて塗工紙を製造することができる。本発明の製紙用填料は、抄紙機のワイヤーを摩耗させにくいため、一般的な抄紙機を用いる抄紙に使用することができる。
上剤;退色防止剤等の助剤を使用することができる。これらの助剤は、本発明の焼却灰填料のスラリーに予め添加してから抄紙機に施用してもよく、また、本発明の焼却灰填料のスラリーと別々に抄紙機に施用してもよい。
また、本発明の原紙においては、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である界面活性剤等の嵩高剤(低密度化剤)を使用することができる。パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物(以下、結合阻害剤と略称する)とは、疎水基と親水基を持つ化合物で、例えば、WO98/03730号公報、特開平11−200284号公報、特開平11−350380号公報、特開2003−96694号、特開2003―96695号公報等に示される化合物等が挙げられる。具体的には、高級アルコールのエチレンおよび/またはプロピレンオキサイド付加物、多価アルコール型非イオン型界面活性剤、高級脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のエチレンオキサイド付加物、あるいは脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、あるいはポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物などを使用することができ、これらを単独あるいは2種以上併用することができる。
フォーマ後の乾燥方法として、原紙表面を平滑化処理できるため、シリンダドライヤを含むドライヤで乾燥することが好ましい。シリンダドライヤを含んでいれば、乾燥方法に制限はなく、エアードライヤーなどの他の乾燥装置と組み合わせて使用することができる。
塗工後の湿潤塗工層を乾燥させるドライヤとしては、一般的なものを使用することができ、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒーター、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダドライヤ等の通常の装置を用いることができる。
本発明における片面あたりの塗工量は、塗工紙の種類に応じて適宜設定することができるが、0.5〜12g/m2、好ましくは1〜8g/m2とすることができる。
本発明における各特性値は、下記の測定方法により得られた値である。
(1)粒度分布測定(レーザー法):レーザー回折法により粒度分布を測定する。試料スラリーを、分散剤(ヘキサメタリン酸ソーダ)0.2重量%を添加した純水中に滴下混合して均一分散体とし、レーザー法粒度測定器(使用機器:マルバーン社製マスターサイザー)を使用して粒度測定する。
(2)ワイヤー磨耗度:リン青銅線円盤(以下ワイヤー)を用いてアインレーナーAT1000磨耗試験機により、ワイヤー摩耗性を測定する。測定に用いるワイヤーは超音波浴中で5分間洗浄した後、イオン交換水で洗浄し、さらにアセトンにより洗浄を行った。これを105℃で1時間以上乾燥させ、デシケータ中で放冷した後、0.1mgの精度で重量を測定した。このワイヤーを試験円筒機の底に固定し、撹拌機を下ろしてワイヤーに接しさせた。イオン交換水で10%濃度としたスラリーを測定試料とし、試験円筒機に注入した。この状態で、撹拌機を174000回転させて、ワイヤーを摩耗させた。摩耗試験後のワイヤーを、再び超音波浴中で5分間洗浄した後、イオン交換水で洗浄し、さらにアセトンにより洗浄を行った。これを105℃で1時間以上乾燥させ、デシケータ中で放冷した後、0.1mgの精度で重量を測定した。摩耗試験前のワイヤー重量から摩耗試験後のワイヤー重量を差し引き、ワイヤー磨耗度(mg)とした。
(3)白色度:測定光が裏側に透けない程度の厚みを持つよう、試料をリング状の測定器具の中に入れ、約20kg/cm2の圧力をかけてペレット状にした。このペレットについて、村上色彩技術研究所CMS−35SPXを用いて、D65光源、10度視野、紫外光を含む条件で白色度を測定した。
本発明における印刷用塗工紙の紙質は、下記に規定される方法に準じて測定した値である。
(1)坪量:ISO536
(2)紙中灰分:ISO1762
(3)白色度:ISO2470
(4)不透明度:ISO2471
(5)引張強さ:ISO1924
(6)白紙面感:目視評価にて、被覆ムラ、光沢ムラを評価した。評価基準は、◎極めて良好、○良好、△やや劣る、×劣る、の4段階で評価した。
(7)PPSラフネス:ISO8791/4 バッキング材は硬度95IRHDのハードバッキング材を用い、クランプ圧力は1000kPaで測定した。
(8)ブレード磨耗性:一定時間塗工後のブレードを目視にて評価した。評価基準は、◎極めて良好、○良好、△やや劣る、×劣る、の4段階で評価した。
以下に示す方法により、焼却灰を原料として製紙用填料を製造した。焼却灰としては、製紙工程由来のスラッジ(古紙リサイクル工程由来のスラッジ約80重量%、製紙白水由来のスラッジ約20重量%)または石炭から得られる焼却灰を用いた。なお、焼却灰材料の物性評価(粒径、ワイヤー磨耗度、白色度)は前述した方法で実施した。
出発原料として、製紙工程からのスラッジを用いた。このスラッジを、流動床炉を用い、酸素濃度7%、滞留時間2秒、830〜860℃という条件下で焼却して焼却灰300kgを得た(平均粒径220μm、白色度47%、2008年9月25日採取)。この焼却灰300kgを水2200kgに添加し、分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(アロンT−40:東亜合成製)を焼却灰に対して固形分で1%添加し、アジテータにて攪拌を十分行って、固形分濃度12%の焼却灰スラリーを得た。
製紙用填料Aと同様にして、製紙工程からのスラッジから焼却灰300kgを得た(平均粒径315μm、白色度50%、2008年11月13日採取)。この焼却灰を用い、粉砕時間を4時間として粉砕工程後の平均粒径を2.5μmとした以外は、製紙用填料Aと同様に製造した。
製紙用填料Aと同様にして、製紙工程からのスラッジから焼却灰300kgを得た(平均粒径280μm、白色度52%、2008年11月20日採取)。この焼却灰を用い、これを水2200kgに添加し、分散剤としてポリアクリル酸ナトリウム(アロンT−40:東亜合成製)を焼却灰に対して固形分で1%添加し、アジテータにて攪拌を十分行って、固形分濃度12%の焼却灰スラリーを得た。
製紙用填料Cと同様の出発原料を用い、同様の粉砕処理を行ったが、2段目の横型ビーズミルによる粉砕時間を3時間行って最終的に平均粒径1.6μmの焼却灰材料を得た。それ以外は、製紙用填料Cと同様に製造した。
出発原料として石炭を用いた。石炭をバーナー炉を用い、酸素濃度4%、滞留時間2秒、600〜700℃という条件下で石炭ボイラーで焼却して焼却灰310kgを得た。この石炭焼却灰を測定したところ、平均粒径130μm、白色度は38%だった(2008年12月4日採取)。
5に調整した。
製紙用填料Eと同一の出発原料を用い、乾式ボールミル(粉砕媒体=1.5mm径アルミナビーズ)を用いてパス方式で連続して粉砕処理を行った。焼却灰を粉砕機入口から添加して粉砕処理を行い、粉砕後の焼却灰を粉砕機出口から回収して、平均粒径12μmの焼却灰材料300kgを得た。
以下の方法により、本発明の製紙用填料を内添して印刷用塗工紙を製造した。紙質評価(坪量、灰分、白色度、不透明度、引張強さ、白紙面感)は前述した方法で実施した。
(原紙の作製)
NBKP10部、晒針葉樹TMP45部、NDIP45部のパルプスラリーに、硫酸バンド1.6%、紙力剤(EX−230、ハリマ化成製)0.2%を添加し、歩留剤(DR−3600、ハイモ株式会社)200ppmを添加し、内添填料として製紙用填料Aを10%、軽質炭酸カルシウムを5%含有し、ツインワイヤー型抄紙機にて、1000m/分の速度で抄紙した、密度0.60g/cm3で坪量43g/m2の塗工原紙を得た。得られた原紙は、灰分が13%であった。
顔料スラリーとして微粒重質炭酸カルシウムスラリー(ファイマテック社製 FMT-90)100部(固形分)を用い、スチレンブタジエン共重合体ラテックス(ガラス転移点温度20℃、ゲル含量85%)10部、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉(ペンフォード社製 PG295)25部を加えた後、さらに水を加えて固形分濃度50%とし、塗工液を調製した。
上記塗工液を上記原紙に、片面あたりの塗工量が8.0g/m2となるように塗工速度800m/分でゲートロールコーターを用いて両面塗工した後、塗工紙水分が5%となる様に乾燥した。その後、2ロール1スタックの高温ソフトカレンダーを使用し、金属ロール表面温度80℃、線圧30kN/mの条件で1ニップのカレンダー処理し、印刷用塗工紙を得た。
製紙用填料Aの代わりに、製紙用填料Bを使用した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
製紙用填料Aの代わりに、製紙用填料Cを使用した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
製紙用填料Aの代わりに、製紙用填料Dを使用した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
製紙用填料Aの代わりに、製紙用填料Eを使用した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
実施例1で作製した原紙において、製紙用填料Aを用いずに炭酸カルシウムを8%含有した以外は実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
実施例1で作製した原紙において、製紙用填料Fを使用した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
顔料塗工をゲートロールコーターの代わりにブレード塗工にて行った以外は、比較例2と同様にして印刷用塗工紙を得た。
(1)製紙用填料の白色度に関しては、製紙用填料A〜Eでは白色度を上げるためにとくべる名工程による処理を行っていないが、問題はなかった。
(2)本発明の製紙用填料A〜Eを使用した場合(実施例1〜6)でも、本発明の製紙用填料A〜Eを製紙用填料として使用しなかった場合(比較例1)と同様に、印刷用塗工紙を問題なく製造することができた。
(3)填料の全量に炭酸カルシウムを使用している比較例1に比べ、その一部を焼却灰材料で置き換えた実施例1〜6でも、白色度は特に低くなっておらず、不透明度も比較例1に比べ、実施例1〜6で同等に維持されている。
(4)比較例2の結果から、再生填料Fを用いた印刷用塗工紙は、白紙面感が低下し、PPSラフネス値もあがり、印刷面の平滑性が低下し、白色度も低下している。
(6)実施例6と比較例3の結果から、ブレードで塗工した際には、製紙填料Eの方が、製紙填料Fよりもブレード摩耗性が低い。
以上の結果から、焼却灰材料を填料として使用しても印刷用塗工紙としての品質は維持することができ、かつ廃棄物の利用による環境負荷低減を実現することもできる。また、ブレード塗工した際には、ブレードの摩耗を低減させることができる。
Claims (5)
- 製紙スラッジ、石炭、紙を含む廃棄物、バイオマス、複合燃料からなる群より選択される1種以上を含んでなる原料を0.1〜60秒、0.1〜15%の酸素濃度で焼却して得られる焼却灰を、平均粒径が0.1〜3.0μmとなるまで粉砕して得られる白色度が10%以上60%未満の製紙用填料を含有する印刷用塗工紙。
- 焼却灰が、製紙スラッジおよび/または石炭の焼却灰である、請求項1に記載の印刷用塗工紙。
- 前記焼却灰が、前記原料を内燃燃焼炉で焼却して得られる、請求項1または2に記載の印刷用塗工紙。
- 前記製紙用填料が、前記焼却灰を分散してスラリー化し、この焼却灰スラリーに硫酸および/または硫酸塩を添加してpHを7〜10に調整しながら湿式粉砕処理を行うことによって得られる、請求項1〜3のいずれかに記載の印刷用塗工紙。
- 前記焼却灰スラリーの固形分濃度が1〜50%である、請求項1〜4のいずれかに記載の印刷用塗工紙。
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