JPH0118010B2

JPH0118010B2 -

Info

Publication number: JPH0118010B2
Application number: JP1284883A
Authority: JP
Inventors: Toyozo Iwamoto; Yoshiaki Koga
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-01-31
Publication date: 1989-04-03
Also published as: JPS59141416A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、紙の填料として好適な含水珪酸の製
造方法に関する。詳しくは、寸法安定性及び印刷
インクの裏抜け防止性が共に優れた紙を製造する
ことが可能な含水珪酸の製造方法である。従来より、軽量紙における印刷インクの裏抜け
防止性を改良する目的で含水珪酸を紙の填料とし
て用いることは知られている。例えば、抄紙工程
のパルプスラリーに所定量の含水珪酸を添加、混
合して抄紙する方法が一般的である。しかしなが
ら、上記方法において印刷インクの裏抜け防止性
を向上させるために、吸油特性が優れた含水珪酸
を用いると寸法安定性の優れた紙が得られない。
特に抄紙工程に経て紙の乾燥時における収縮が著
しい。また、上記収縮率は、含水珪酸の添加量に
よつても大巾に相違する。そのため、紙を製造す
るにあたり、紙の最終寸法を正確に制御すること
が困難であり、上記誤差に見合うだけ抄紙寸法を
余分にとらなければならず、経済的にも非常に不
利である。また、前記乾燥時の収縮により、得ら
れる紙の単位面積当りの重量（以下、これを秤量
で表わす。）が増大し、印刷インクの裏抜け防止
性を向上させて紙厚を薄くしたにもかかわらず、
その軽量化効果が減少するという問題をも有す
る。本発明者等は、上述した問題に鑑み、填料とし
て用いて寸法安定性及び印刷インクの裏抜け防止
性が共に優れた紙を製造することが可能な含水珪
酸の製造法を確立すべく鋭意研究を進めてきた。
その結果、珪酸アルカリ水溶液に鉱酸の特定の条
件下で反応させて含水珪酸を析出させ、該含水珪
酸を過、水洗して、残存するアルカリ金属塩の
割合を特定の量に調整することにより所期の目的
を達成し、本発明を完成した。本発明は、アルカリ金属塩を0.13〜0.17モル／
含有し、SiO₂濃度が0.9〜1.4モル／、SiO₂／
M₂O（但し、Ｍはアルカリ金属）モル比が３〜3.2
の珪酸アルカリ水溶液に、60℃以下の温度で、酸
添加率が25〜35％となる量の鉱酸を添加し、次い
で85〜95℃まで昇温し、該温度下に反応系の溶液
粘度が最大となる付近において、該溶液のPHが４
〜６となるように鉱酸を80〜100分で連続的に添
加して含水珪酸を析出せしめ、得られた含水珪酸
を分離水洗して該含水珪酸に対するアルカリ金属
塩のモル比（アルカリ金属塩／SiO₂）を0.01以下
とすることを特徴とする含水珪酸の製造方法であ
る。尚、本発明において、酸添加率とは、珪酸アル
カリ水溶液中の全アルカリを中和するのに必要な
酸の量を１とした場合、これに対する添加した酸
の割合を％で示したものである。本発明において、珪酸アルカリ水溶液は、アル
カリ金属塩を0.13〜0.17モル／、好ましくは
0.14〜0.15モル／含有し、SiO₂濃度が0.9〜1.4
モル／、好ましくは0.95〜1.25モル／、
SiO₂／M₂Oモル比が３〜3.2であることが、本発
明の所期の目的を達成する上で重要である。即
ち、アルカリ金属塩の存在量が前記範囲より少な
い条件下で製造された含水珪酸は、これを用いて
得られる紙の乾燥収縮が大きく、寸法安定性が低
下する。また、該存在量が前記範囲より多い条件
下で製造された含水珪酸は、これを用いて得られ
る紙の印刷インクの吸油性能が低下し、裏抜け防
止性が低下する。また、SiO₂濃度が前記範囲よ
り低い条件で製造された含水珪酸を用いた紙は、
充分な寸法安定性が付与されないばかりでなく、
印刷インクの裏抜け防止性が著しく低下し、逆に
該SiO₂濃度が前記範囲より高い条件で製造され
た含水珪酸の場合は、紙の印刷インクの裏抜け防
止性が充分でない。更に、前記珪酸アルカリ水溶
液のSiO₂／M₂Oモル比が前記範囲より大きいと
得られる含水珪酸の吸油量が乏しく、これを用い
た紙の印刷インクの裏抜け防止性が低く本発明の
目的を達成することができない。上記モル比はあ
まり小さいと後述する鉱酸の添加量が増大し、経
済的不利となる。尚、本発明において、珪酸アルカリとしては珪
酸ナトリウムが一般的であるが、珪酸カリウムも
使用できる。また、アルカリ金属塩は、ナトリウ
ム、カリウム等の硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩が一般
に使用される。特に、後述の鉱酸と同種の塩が好
適に使用される。本発明において、前記特定の珪酸アルカリ水溶
液は鉱酸で中和して含水珪酸を析出させる。鉱酸
による中和は、先ず60℃以下、好ましくは40〜55
℃の温度で、酸添加率が25〜35％となる量の鉱酸
を好ましくは８〜10分で連続的に添加することに
よつて行なわれる。鉱酸添加時の温度が60℃より
高い条件では、得られる含水珪酸を用いた紙の印
刷インクの裏抜け防止性の向上が充分でない。ま
た、酸添加率が前記範囲より低い場合は、得られ
た含水珪酸を用いて抄紙する際の粉立ちが増した
り、また、充分な印刷インクの裏抜け防止性の向
上効果が得られない。逆に、酸添加率が前記範囲
より高い場合、得られた含水珪酸を填料として用
いると紙の寸法安定性が悪く、しかも印刷インク
の裏抜け防止性にも乏しく、本発明の目的を達成
することが困難である。更に、上記量の鉱酸は８
〜10分の間に連続して添加することが、紙の寸法
安定性を高く維持することができる含水珪酸が得
られ好ましい。本発明において、珪酸アルカリ水溶液は、上述
した酸添加が終了後、特定の温度に昇温させるこ
とにより含水珪酸の種子が析出し始める。上記昇
温は、1.5〜2.5℃／分の昇温速度で行なうことが
好ましい。また、温度は85〜95℃、好ましくは90
〜95℃に昇温することが得られる含水珪酸を用い
て製造される紙に充分な印刷インクの裏抜け防止
性を付与するために必要である。種子の析出は、
初めは肉眼で判別し得ない程度のゾルであるが、
やがて羽毛状の沈澱となり、その量に従つて溶液
の粘度を著しく増大せしめるので種子の析出が終
つたかどうかは容易に識別できる。本発明では、
この状態、即ち反応系の溶液粘度が最大となる付
近（最大となつた時点をも含む）において鉱酸を
更に添加して含水珪酸を完全に析出させる。該鉱
酸の添加は溶液のPHが４〜６となるように、80〜
100分かけて行なうことが、析出する含水珪酸の
過性を向上せしめ、後述する分離、水洗が容易
に行なえるのみでなく、得られる含水珪酸を用い
た紙の印刷インクの裏抜け防止性を更に向上する
ことができ好ましい。本発明で用いる原料珪酸アルカリの中和用酸は
一般に水和珪酸の製法として知られている如く、
硫酸、塩酸、硝酸等の鉱酸であれば特に制限され
ず使用出来るが抄紙工程への影響などを考慮すれ
ば、一般に硫酸が最も好適である。また、上記鉱
酸の濃度は２ｇ／100c.c.〜40ｇ／100c.c.の範囲内の
ものを使用することが好ましい。上述した方法によつて得られる含水珪酸は、公
知の方法で分離、水洗される。この際、含水珪酸
に対するアルカリ金属塩のモル比（アルカリ金属
塩／SiO₂）を0.01以下、好ましくは0.007以下に
することが、得られる含水珪酸を用いた紙の寸法
安定性を維持するために必要である。以上の説明より理解される如く、本発明の方法
によつて得られる含水珪酸は、填料として紙に添
加することにより、優れた印刷特性を有する紙が
得られるため、紙をより薄くすることができ、そ
の軽量化を測ることができる。また、上記紙は寸
法安定性にも優れ、製紙を経済的に行なうことが
できる。本発明の含水珪酸を填料として用いる態様は特
に制限されない。一般には、PH５〜７のスラリー
状としてパイプスラリーに混合し、抄紙すればよ
い。この場合、含水珪酸は乾燥工程を経ることな
くパルプと混合することが含水珪酸の性能の低下
が少なく好ましい。上記抄紙方法は公知の湿式抄
紙法の技術が特に制限なく採用される。また、こ
の場合含水珪酸の使用量は、パルプに対して0.5
〜10重量％、好ましくは１〜３重量％が適当であ
る。上記含水珪酸と共に公知の紙用添加剤の使用
も特に制限なく実施できる。以下、本発明を更に具体的に説明するため実施
例を示すが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。尚、実施例及び比較例において、紙の坪量、吸
油度、印刷後の白色度、寸法安定性は次の方法に
よつて測定した。 (1) 坪量：20℃、65R.Hにおいて１m²当りの重量
（ｇ）を測定した。 (2) 吸油度：JIS P8130に準じて測定した。 (3) 印刷後の白色度：印刷インクの裏抜け防止効
果の良否を示すもので油性黒インキを1.5ｇ／
m²均一に全面塗布し、印刷面と反対面の白色度
を示した。 (4) 寸法安定性：抄紙して得られた紙を湿潤状態
50mm×50mmの大きさに切り出し、これを風乾
後、その面積（Ｘmm²）を測定し、下記の式によ
り収縮率（Ｙ％）を求めた。Ｙ＝（2500−Ｘ）／2500×100 実施例芒硝（Na₂SO₄）及びSiO₂を第１表に示す濃度
で含有する珪酸ソーダ水溶液に、第１表に示す温
度下に酸添加率が第１表に示す割合となるよう硫
酸を撹拌下に10分で添加した。次いで、反応液を
第１表に示す温度まで昇温速度2.2℃／分で昇温
した後、撹拌を継続しながら、溶液粘度が最大と
なつた時点で、溶液のPHが５〜６に入るように硫
酸を第１表に示す酸添加時間で添加して含水珪酸
を析出させた。次いで得られた含水珪酸を過・
水洗して含水珪酸に対する芒硝のモル比を第１表
に示す値に調整した後、PH６〜７の第１表に示す
含水珪酸濃度のスラリーとした。一方、パルプは機械パルプとして、GP20重量
％、RGP56重量％と化学パルプとして、
NBKP24重量％よりなる混合パルプとその他に
セミケミカルパルプとしてCGPを上記混合パル
プ100重量部に対し33重量部加えたものを用いた。前述したパルプに水を加えて充分解綿したもの
に、前記スラリーを、該混合パルプに対して、含
水珪酸が1.5重量％となるよう加えた後、硫酸バ
ンド〔Al₂（SO₄）₃・18H₂O〕を上記パルプ（絶
乾）100重量部に対し１重量部を水溶液にして加
え、均一に撹拌して、JIS P8209の「パルプ試験
用手すき紙調製方法」に準じ抄紙した。得られた
紙の諸特性を第２表に示す。また、前記含水珪酸
をスプレードライヤーで乾燥させ、その性状を測
定した。その結果も第２表に併せて示す。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１アルカリ金属塩を0.13〜0.17モル／含有
し、SiO₂濃度が0.9〜1.4モル／、SiO₂／M₂O
（但し、Ｍはアルカリ金属）モル比が3.0〜3.2の
珪酸アルカリ水溶液に、60℃以下の温度で酸添加
率が25〜35％となる量の鉱酸を添加し、次いで85
〜95℃まで昇温し、該温度下に反応系の溶解粘度
が最大となる付近において、溶液のPHが４〜６と
なるように鉱酸を80〜100分で連続的に添加して
含水珪酸を析出せしめ、得られた含水珪酸を分
離、水洗して該含水珪酸に対するアルカリ金属塩
のモル比（アルカリ金属塩／SiO₂）を0.01以下と
することを特徴とする含水珪酸の製造方法。