JP5648572B2

JP5648572B2 - 印刷用紙

Info

Publication number: JP5648572B2
Application number: JP2011101276A
Authority: JP
Inventors: 若狭　浩之; 浩之若狭; 山本　学; 学山本; 友邦西浦; 桝本　頼宏; 頼宏桝本
Original assignee: Oji Holdings Corp; Oji Paper Co Ltd
Current assignee: New Oji Paper Co Ltd; Oji Holdings Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2015-01-07
Anticipated expiration: 2031-04-28
Also published as: JP2012233272A

Description

本発明は、低密度でありながら平滑性、不透明性、表面強度に優れた印刷用紙に関する。

紙は省資源や物流費の削減といった観点、環境保護運動の高まりといった社会的要求等から軽量化が望まれている。しかし、紙を軽量化すると紙厚が減少し、不透明度が下がって裏側の印刷が透けてしまうため、読みにくくなるだけでなく紙の高級感も損なわれるという問題があった。そのため、紙の厚さを維持した上での軽量化、すなわち嵩高化が要求されている。

紙の嵩高化方法としては、例えば、紙の主原料である木材パルプを適宜選択する方法、パルプを叩解、マーセル化処理や酵素処理する方法、抄紙時にかかるウェットプレス圧または平滑化処理の圧力を緩和する方法、界面活性剤などの嵩高剤をパルプに添加する方法などが知られている。
しかしながら、これらの方法では、紙を充分に嵩高にできない上に、嵩高剤を用いた場合には抄紙時に発泡するという問題があった。

そこで、嵩比重が小さい填料を添加する方法が提案されている。例えば、針状、柱状、イガグリ状炭酸カルシウム等のアスペクト比の高い填料を配合する方法（特許文献１参照）、中空の合成有機物カプセルを配合する方法（特許文献２参照）、無定形シリカや無定形シリケート、ゼオライト等の多孔性填料を配合する方法（特許文献３参照）などが提案されている。
しかしながら、針状、柱状、イガグリ状炭酸カルシウム等の様にアスペクト比の高い填料は粒子径が大きくなるほど嵩比重は小さくなるが、このような填料を紙に配合した場合には、抄紙時のシェアや、ロールニップなどの機械的な負荷により凝集構造が破壊されてしまい、充分な嵩高化効果が得られないのが実情である。また、中空プラスチックピグメントなどの中空粒子は優れた嵩高化効果を示すものの、著しく紙力を低下させてしまう。

多孔性填料は、紙の嵩高化効果に優れる上に、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、単独では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。そこで、紙の不透明性を高める方法として、特許文献４では、二酸化チタンと炭酸カルシウムやホワイトカーボンなどとを複合化した複合粒子が提案されている。また、特許文献５には、二酸化ケイ素またはケイ酸塩と軽質炭酸カルシウムとからなり、二酸化ケイ素またはケイ酸塩より軽質炭酸カルシウムが多い複合粒子が提案されている。
しかしながら、特許文献４に記載の複合粒子では、二酸化チタンが他の填料と複合化し凝集して存在するため、白紙の不透明性を十分に確保できなかった。特許文献５に記載の複合粒子では、紙の嵩高化効果および不透明度が不充分であった。
特開平１０−２２６９７４号公報特開平１１−１２９９３号公報特開平１０−２２６９８２号公報特開２００２−２９７３９号公報特開２００３−２１２５３９号公報

本発明は、低密度でありながら平滑性、不透明性、表面強度に優れた印刷用紙の製造方法を提供するものである。

本発明の印刷用紙は、二酸化チタンとシリカを固形分質量比として、二酸化チタン：シリカが４０〜９０：６０〜１０、で紙中に、２０〜２５質量％含有し、紙料に配合される原料パルプのカナダ標準濾水度が１００〜３００ｍｌとする。
更に、平滑度が１００〜１５０秒、不透明度が８４％以上、且つ密度が０．８０ｇ／ｃｍ³未満である。

本発明の印刷用紙は、低坪量、低密度でありながら優れた平滑性、不透明性、表面強度を有する。

本発明の印刷用紙は、紙中に二酸化チタンとシリカを含有し、その割合が固形分質量比として、二酸化チタンが４０〜９０、シリカが６０〜１０であり、紙中に、２０〜２５質量％含有することで優れた嵩高性と不透明性を発現させ、また、その後のキャレンダー処理により平滑化しつつ潰れを極力抑えることにより、紙の嵩高性と平滑性を両立させるものであり、加えて優れた表面強度を付与するものである。

したがって、本発明における優れた不透明度、平滑性と嵩高性（低密度）を紙に併せ持たせるためには、調成工程での攪拌およびプレス処理および平滑化工程におけるキャレンダー処理での潰れを極力防止することが必要である。以下にそれらの方法を説明すると同時に、規定した数値の意義、効果などについて詳述する。

本発明の印刷用紙の優れた不透明性、嵩高性を維持した上で平滑性を向上させるには、先述したように、紙中に、二酸化チタンとシリカを固形分質量比として、二酸化チタンが４０〜９０、シリカが６０〜１０とし、２０〜２５質量％含有させることである。二酸化チタンとシリカの紙中含有率、紙中に含有する割合が前記範囲であることにより、紙の不透明度、嵩高化に適したものであって、紙中含有率が２０質量％未満であると、不透明度が不十分となる。また２５質量％を超えると、表面強度が不充分になる。また紙中に含有する二酸化チタンの割合が固形分質量比として４０未満（シリカの割合が固形分質量比として６０を超える）であると嵩高性は向上するものの不透明度、表面強度が低下し、９０を超える（シリカの割合が固形分質量比として１０未満）と不透明度は向上するものの嵩高性が不十分となる。なお、本発明での紙中の含有量は、紙をＪＩＳＰ８２５１に基づき５２５℃で灰化しＸ線マイクロアナライザーを用いて各元素の酸化物量として測定することにより求められる。

本発明に用いられる填料の粒子径としては、二酸化チタンが１０μｍ未満、好ましくは５μｍ未満、シリカが１０〜３０μｍ、好ましくは１５〜２５μｍである。二酸化チタンの粒子径が１０μｍを超えると不透明性が不十分となる。また、シリカの粒子径が１０μｍ未満であると嵩高性が不十分となり、３０μｍを超えると表面強度が不十分となる。

また、本発明では紙料に配合される原料パルプのカナダ標準濾水度が１００〜３００ｍｌにする。１００ｍｌ未満であると不透明性は向上するものの嵩高性が維持できず、３００ｍｌを超えると嵩高性は向上するが不透明度、表面強度が低下する。

また、本発明の印刷用紙を形成する原料パルプとしては、例えば、クラフトパルプ（ＫＰ）、サルファイトパルプ（ＳＰ）、ソーダパルプ（ＡＰ）等の化学パルプ、セミケミカルパルプ（ＳＣＰ）、ケミグラウンドウッドパルプ（ＣＧＰ）等の半化学パルプ、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ、ＢＣＴＭＰ）等の機械パルプ、あるいは、楮、三椏、麻、ケナフ等を原料とする非木材パルプ、古紙を原料とする脱墨パルプが挙げられる。これら単独で用いてもよいし、２種以上混合して用いてもよい。

本発明の印刷用紙は、パルプおよび二酸化チタンとシリカを含む紙料を調製し、その紙料を抄紙することにより得られる。その際使用される抄紙機としては、例えば、長網式、円網式、短網式、ツインワイヤー式抄紙機などが挙げられる。紙料中には、必要に応じて、各種のアニオン性、ノニオン性、カチオン性あるいは両性の歩留向上剤、濾水性向上剤、紙力増強剤や内添サイズ剤等の各種抄紙用内添助剤、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助剤を適宜添加できる。

上記の添加薬品の中で、二酸化チタンの歩留まり効果を向上させるためにカチオン性高分子を５０〜１０００ｐｐｍの範囲で添加することが好ましい。カチオン性高分子としては、ポリアクリルアミド系重合物、アクリル系カチオン、ポリエチレンイミン、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリビニルアミンが挙げられる。

本発明では、上記二酸化チタンとシリカを紙に含有するものであるが、必要に応じて、一般に紙に用いられる各種の顔料、例えば、カオリン、焼成カオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、酸化亜鉛、アルミナ、炭酸マグネシウム、酸化マグネシウム、無定形シリケート、ベントナイト、ゼオライト、セリサイト、スメクタイト等の鉱物質顔料や、スチレン系樹脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂並びにそれらの微小中空粒子等の有機顔料等、本発明の効果を阻害しない程度に少量併用しても良い。

また、本発明の印刷用紙は、２本ロールサイズプレスコーター、ゲートロールコーター、プレメタリングサイズプレスコーターを使用して、澱粉等の天然接着剤やポリビニルアルコール、ポリアリルアミド、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、アクリル樹脂等の合成接着剤等の接着剤を主成分とする塗被層を設けるものである。原紙の坪量としては、２５〜１５０ｇ／ｍ^２程度の範囲であり、塗被量は片面あたり０．５〜１５ｇ／ｍ^２の範囲とすることが好ましい。

また各塗被層には、必要に応じて、青系統あるいは紫系統の染料や有色顔料、蛍光染料、増粘保水剤、酸化防止剤、老化防止剤、導電誘導剤、消泡剤、紫外線吸収剤、分散剤、ｐＨ調整剤、離型剤、耐水化剤、紙力増強剤、外添サイズ剤、撥水剤等の各種助剤を適宜配合することができる。

なお本発明においては、各種の仕上げ装置、例えばワインダー部前のマシンキャレンダー、および／またはスーパーキャレンダー、グロスキャレンダー、ソフトニップキャレンダー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、平滑化しやすい加工仕上げを行なう必要があり、ソフトニップキャレンダーに通紙して仕上る方法が好ましい。

上述した本発明の紙は、上記二酸化チタンとシリカが特定量、特定の配合比率で含まれるものであり、不透明度が84％以上となり、前期カレンダー処理により平滑度が１００〜１５０秒、且つ密度が０．８０ｇ／ｃｍ³未満にすることが可能となり、嵩高であり、不透明性、表面性に優れる。このような紙は印刷用紙に好適に用いられる。

以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はそれらの実施例に限定されるものではない。また、例中の「部」及び「％」は特に断らない限り、「質量部」及び「質量％」のことである。

実施例１
ＬＢＫＰ７０部（カナダ標準濾水度２００ｍｌ）、ＮＢＫＰ３０部（カナダ標準濾水度２００ｍｌ）を含むパルプスラリーに、填料として二酸化チタン（コスモケミカル社製、ＫＡ−１００）／シリカ（（株）トクヤマ製、トクシールＧＵ−Ｎ）を、原紙中に２３．０質量％含まれるように、且つ、紙中に含有する割合が二酸化チタン４３／シリカ５７となるように添加した。さらに、パルプ（ＬＢＫＰとＮＢＫＰ）１００部に対して、硫酸アルミニウム１部（固形分換算）、カチオン化澱粉（ピラー社製、Ｐ−３Ｙ）１部、内添サイズ剤としてＡＫＤサイズ剤（商品名：サイズパインＫ−２８７、荒川化学社製）０．０４部（固形分換算）、カチオン性高分子（ＢＡＳＦ社製、カチオファストＶＦＨ）０．０２部、および歩留向上剤（ハイモ（株）社製、ＤＲ−５５００）０．０１部をそれぞれ添加して紙料を調製した。
そして、この紙料を用いて抄紙し、両面に、澱粉（王子コーンスターチ社製、エースＡ）８０部／スチレン―ブタジエン共重合体ラテックス（ＪＳＲ社製、ＯＪ３０００Ｈ）２０部からなる塗被液を両面当たりの乾燥塗工量が１．８ｇ／ｍ^２となるように、ゲートロールコーターで塗工、水分が６．０％になるように乾燥し、ソフトニップキャレンダー条件を調整、通紙して、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１１２秒、密度０．７２０ｇ／ｃｍ^３、不透明度８４．１％の印刷用紙を得た。

実施例２
紙中に含有する割合を二酸化チタン５７／シリカ４３となるようにして紙料を調製したこと以外は実施例１と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１２０秒、密度０．７４０ｇ／ｃｍ^３、不透明度８４．６％の印刷用紙を得た。

実施例３
填料として原紙中に２５質量％含まれるようにして紙料を調製したこと以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１３３秒、密度０．７３０ｇ／ｃｍ^３、不透明度８５．０％の印刷用紙を得た。

実施例４
填料として原紙中に２０質量％含まれるようにして紙料を調製したこと以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１１２秒、密度０．７６３ｇ／ｃｍ^３、不透明度８４．１％の印刷用紙を得た。

実施例５
紙中に含有する割合を二酸化チタン８８／シリカ１２となるようにして紙料を調製したこと以外は実施例１と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１４５秒、密度０．７９３ｇ／ｃｍ^３、不透明度８６．５％の印刷用紙を得た。

実施例６
ＬＢＫＰおよびＮＢＫＰのカナダ標準濾水度を１１０ｍｌとした以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１３５秒、密度０．７８５ｇ／ｃｍ^３、不透明度８５．８％の印刷用紙を得た。

実施例７
ＬＢＫＰおよびＮＢＫＰのカナダ標準濾水度を２９０ｍｌとした以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１０３秒、密度０．７２５ｇ／ｃｍ^３、不透明度８４．０％の印刷用紙を得た。

比較例１
填料として原紙中に１９質量％含まれるようにして紙料を調製したこと以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１０１秒、密度０．７８９ｇ／ｃｍ^３、不透明度８３．２％の印刷用紙を得た。

比較例２
填料として原紙中に２６質量％含まれるようにして紙料を調製したこと以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１４５秒、密度０．７０５ｇ／ｃｍ^３、不透明度８６．０％の印刷用紙を得た。

比較例３
紙中に含有する割合を二酸化チタン３５／シリカ６５となるようにして紙料を調製したこと以外は実施例１と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１３０秒、密度０．７２２ｇ／ｃｍ^３、不透明度８３．５％の印刷用紙を得た。

比較例４
紙中に含有する割合を二酸化チタン９５／シリカ５となるようにして紙料を調製したこと以外は実施例１と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１５４秒、密度０．８１０ｇ／ｃｍ^３、不透明度８８．１％の印刷用紙を得た。

比較例５
ＬＢＫＰおよびＮＢＫＰのカナダ標準濾水度を８０ｍｌとした以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１５０秒、密度０．８０１ｇ／ｃｍ^３、不透明度８６．１％の印刷用紙を得た。

比較例６
ＬＢＫＰおよびＮＢＫＰのカナダ標準濾水度を３３０ｍｌとした以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が９５秒、密度０．７１７ｇ／ｃｍ^３、不透明度８３．４％の印刷用紙を得た。

比較例７
二酸化チタンの代わりに軽質炭酸カルシウム（白石カルシウム社製、ＰＣＸ−８５０）とした以外は実施例２と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１１８秒、密度０．７３７ｇ／ｃｍ^３、不透明度８１．７％の印刷用紙を得た。

比較例８
二酸化チタンの代わりに軽質炭酸カルシウム（白石カルシウム社製、ＰＣＸ−８５０）とした以外は実施例５と同様にして、坪量３６ｇ／ｍ^２、王研平滑度が１４０秒、密度０．７８５ｇ／ｃｍ^３、不透明度８２．９％の印刷用紙を得た。

各実施例および比較例で得られた印刷用紙についてまとめ、また、以下に示す、密度、平滑度、不透明度、表面強度を評価した。その結果を表１に示す。

紙中の二酸化チタンとシリカの含有量および比率の測定
紙をＪＩＳＰ８２５１に基づき５２５℃で灰化しＸ線マイクロアナライザー（日本電子株式会社Ｘ線分析装置ＪＥＤ−２１１０、走査電子顕微鏡ＪＳＭ−５２００型）を用いて各元素の酸化物量として測定することにより求める。
・紙の密度：ＪＩＳＰ８１１８により測定した。
・平滑度：ＪＡＰＡＮＴＡＰＰＩ紙・パルプ試験方法Ｎｏ．５−２「空気マイクロメーター型試験器による紙および板紙の平滑度・透気度試験方法」に従って測定した。
・不透明度：ＪＩＳＰ８１４９に従って測定した。
・印刷強度：ＲＩ印刷機（明製作所製）にてオフセットインキＴ１３を用いて測定し、その結果を評価表示した。
◎：強度が高く、実用上問題なく、品質も優れている。
○：強度が高く、実用上問題ない。
△：強度がやや劣り、実用上問題ある。
×：強度が著しく劣り、実用上問題であり、品質も著しく劣っている。

Claims

原料パルプのカナダ標準濾水度が１００〜３００ｍｌであり、紙中に、固形分質量比として粒子径１０μｍ未満の二酸化チタンと粒子径が１０〜３０μｍのシリカを４０〜９０：６０〜１０の割合で、２０〜２５質量％含有することを特徴とする印刷用紙。
平滑度が１００〜１５０秒、不透明度が８４％以上、且つ密度が０．８０ｇ／ｃｍ³未満であることを特徴とする請求項1記載の印刷用紙。