JPH0643678B2 - 紙の製造方法 - Google Patents

紙の製造方法

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JPH0643678B2
JPH0643678B2 JP1291091A JP29109189A JPH0643678B2 JP H0643678 B2 JPH0643678 B2 JP H0643678B2 JP 1291091 A JP1291091 A JP 1291091A JP 29109189 A JP29109189 A JP 29109189A JP H0643678 B2 JPH0643678 B2 JP H0643678B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は紙の製造方法に係り、特に穀殻填料を添加す
る紙の製造方法に関する。
〔従来の技術〕 最近の需要傾向として軽量紙が求められており、紙を軽
量化した場合には紙が透明化されることから、填料の質
がクローズアップされることとなる。従来、紙の製造工
程において紙料に添加される填料としては、カオリン、
タルク、白土、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、酸化チ
タン、炭酸塩などの無機質の白色粉末が使用されてい
る。また軽量化填料として、例えば特開昭 62-184197号
にはパルプを叩解処理した 150メッシュ通過分に平均粒
径2μ以下の無機填料を加え、凝集剤により凝集させた
填料が開示され、特開昭63-85199号にはパルプ繊維に化
学的物理的に粒径1μのメラミンホルムアルデヒド樹脂
架橋体粒子を固着させたものを填料として使用すること
が提案されている。
また合成樹脂填料としては、特公昭 61-3805号に開示さ
れた尿素樹脂の初期縮合物に無機填料を3〜50重量% 添
加した填料や、特開昭 61-138799号に示される尿素ホル
ムアルデヒド系ポリマ粒子会合体にポリアクリルアミド
系樹脂0.05ないし50重量部を吸着させたポリアクリルア
ミド系樹脂吸着填料が知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前記一般的な無機質填料はパルプに比して比重が高く、
白色度、不透明度を得る以外に増量剤としての目的にも
合致しているが、前記したような軽量紙製造目的には重
量が重くなるという点で大きな欠点を有している。
更に無機質填料は紙料に添加して抄紙機により紙を抄造
したとき填料が流出して填料の歩留りが非常に悪いとい
う難点があり、また填料を増加させると紙質の強度低下
を招くという問題が生じる。
これに対して合成樹脂填料は、それらの点がかなりの程
度まで改善されているが近年益々高速化する抄紙機や印
刷機での特に軽量紙の安定操業や品質保証には、まだ解
決すべき多くの問題点が残されている。すなわち、高速
抄紙機によって急速脱水させるときの填料歩留率は略60
% であり、半量近い填料がワイヤーから水と共に流出し
ており、所期する不透明度を低下させ、地合形成にマイ
ナス影響を与える難点がある。
更に填料のみを無添加として抄造された紙と比較して、
紙の裂断長(JISP8113)は10〜20% の低下を示すもので
ある。
本願発明はこれらの課題に対して新規な填料を開発して
問題点を解決し、品質のすぐれた軽量紙並びにその製造
方法を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
この発明は前記課題を解決するために圧縮された穀殻の
微粉末を填料として紙料中に添加し抄紙する紙の製造方
法、という技術的な手段を講じた。この発明で利用でき
る穀殻はどのような植物でもかまわないが、化学的な処
理が施されていず、入手し易く安価で均一性があること
等が考慮され、穀殻としては籾殻、麦殻、豆殻、粟殻、
稗殻、蕎麦殻等があるが国内で供給性並に珪酸含有等の
品質にすぐれている籾殻が選択される。
籾殻は水分、揮発分等を除去し密度を均一にするために
圧縮成型体とされており、加圧熱で外面が炭化してい
る。これをあらかじめ炭化部分は削削除して粉末にする
ものである。製紙用の穀殻填料としては、平均粒度10μ
台の微粉末が必要であるが、従来、そのような微粉末を
大量に経済的に製造する生産手段はなかった。
籾殻は珪酸の含有量が多いため非常に硬い物質であるの
で、鉄製のミルによって平均粒径数μの微粉末にしよう
とすれば製造は可能であるが、ミルの鉄材が摩耗して混
入するために、粉末が黒色に着色され、磁石を近ずける
と磁着される程に汚染されるという難点がある。
従ってこれに対しては、ジルコニアを主材とするセラミ
ックタイル等を使用することで解決されるが、一般的な
小型粉砕機では生産能力に限界があるため実用上の問題
が残る。一方、湿式粉砕の場合には、粒子の膨潤並びに
加水分解による腐敗が早く、実用化に不向きなことが判
った。
このため種々研究の結果岩石粉砕用大型ローラミルの使
用によって平均粒度10〜20μの籾殻微粉末を安価にかつ
鉄により汚染されることなく大量生産が出来ることとな
った。
籾殻の微粉末は黄褐色をしているため、白色紙に使用す
るためには漂白することを要する。
漂白には一般的な麻,木綿等の繊維精練漂白方法を使用
することもできる。漂白剤も例えば亜塩素酸ナトリウム
(Naclo),過酸化水素水(H),過ホウ
酸ナトリウム(NabO・4HO)などの単独もし
くは併用する。
籾殻は硬質なので、通常の方法では漂白が困難であるの
で、あらかじめ膨潤させておくことが好ましい。また苧
麻,栲等の精練漂白と同様に、非イオン性界面活性剤
(例えばセッケン,ポリエチレンオキシド),やアルカ
リ剤(例えば水酸化ナトリウム,硫化ナトリウム)を添
加した熱湯で煮沸(60分前後)した後で一般的な漂白処
理を行なう。
前記60μ以下の微粉末では漂白水洗等に問題が生ずるた
め、細粒の状態で精練或いは漂白し、水洗、乾燥後に60
μ以下の粒度に微粉末とする。
前記穀殻微粉末填料の粒径としては1μ〜60μの範囲と
し、軽量紙用としては1μ〜30μが好ましく、平均粒径
3μ〜15μ,粒度分布上限は20μ〜40μ,が良好な結果
が得られる。
紙料に適する穀殻微粉末の添加量としては1%〜50重量%
が可能であるが、添加量が少なければ所期の効果が得ら
れず、また多すぎると紙の強度面で性能低下を来たすの
で、5%〜10% の範囲での添加が好ましい。
紙料への填料添加時期は限定されるものではないが、パ
ルプ繊維との均一的な結合を図る上ではサイジング段階
での添加が好ましい。
穀殻微粉末填料は軽い物質であること、吸水性があるこ
と、静電気により団塊になりやすいこと等の理由から、
これをそのまま紙料に添加して抄造した場合、紙表面に
二次粒子の凝集体による斑点が形成され、品質が低下す
る難点があることが確認された。
従ってこの難点を解決するためにはあらかじめ良好な分
散液にしておいて紙料に添加することが好ましい。分散
剤としては一般市販の分散剤(例えばポリアクリル酸ソ
ーダ)の0.01% 〜0.03% 溶液に穀殻微粉末填料を5%〜20
% の割合で混入し、1,000 γpm〜3,000 γpmの高速度で
3〜10分間攪拌して穀殻填料分散液を造成する。
この場合無機系の分散剤も使用することができるが、紙
の強度に影響があるため、有機系分散剤の方が好まし
い。分散液の製造方法としては、分散槽との間に循環路
を設けたオンラインミキサに外気から密閉された状態で
穀殻微粉末填料を供給離解することによって粉塵トラブ
ルを解決することができる。なお、平均粒径3μの微粉
末であって長期間保存した填料においては静電凝集して
いて粉砕直後の填料に比して分散剤の増量及び強攪拌を
行わないと良好な分散液を作ることができないことがあ
る。
紙料への添加助剤として、通常の紙力増強剤、例えばカ
チオン澱粉及び歩留り剤としてポリアクリルアミド系の
一般市販品を適用して通常の抄紙法により強度のすぐれ
た軽量紙を抄紙できる。
〔作用〕
上記構成のこの発明においては次のような作用を有して
いる。
従来製紙用の填料は前記したように無機質並びに合成樹
脂系の填料しかない。この発明においては穀殻の特に廃
棄処理される籾殻を圧縮して微粉末とした穀殻填料であ
ることに特色があり、紙料へ添加して抄紙した後の繊維
間に珪酸質が豊富な籾殻微粉末が充填されて不透明度を
増加させる。無機質填料と異なって、歩留り剤並びにパ
ルプに親和しやすく作用し、抄紙時の歩留り率が高く、
また紙の重量を軽減させても強度を高める作用がある。
穀殻微粉末填料を分散剤溶液中に予備分散させておくこ
とによって、穀殻微粉末填料は溶液中に均一に分散して
おり、これを紙料に添加して抄紙したとき紙料中に穀殻
微粉末填料が斑なく均一に混和される作用がある。
穀殻細粒をセラミック摺面を有するミルで粉砕する場合
には金属摩耗粉末が混入されないので、穀殻微粉末填料
を黒色化させないで造成できる作用がある。
〔実施例〕
この発明の実施例を説明する。
まず、入手しやすく、安価である穀殻として籾殻を選択
し、該籾殻を単位面積当り200〜500kg/cm2
圧力,加熱温度140〜180℃で3〜10秒加圧熱し
て籾殻加圧成形物とした。従って籾殻は内部の揮発物は
揮発し、細胞間空隙はなくなり凝固して硬質な成形体と
なっており、かつ圧縮熱によって表面が炭化している。
この炭化部分は研削により除去することができるほか、
圧縮時の温度と圧力を減少させて炭化を防止する手段を
講じることができる。
このような籾殻加圧成型物は予備的に粗破砕をしてから
漂白,乾燥して、超合金製のローラミルで粒径60μに粉
砕をする。このローラミルを使用する場合には、ローラ
同士の接触が小さいため、摩擦による金属粉の発生が少
く、粒度が或程度大きくても篩別けによって平均粒度3
〜15μ,粒度分布上限20〜40μにすることが可能であ
る。金属粉が混じらず効率よく微粉末にするためには摺
面をセラミックで形成したミルを使用する。
〔実験例1〕 上記籾殻微粉末填料をパルプ(LBKP,濃度0.6%,フリネ
ース470cc)スラリーに5%/パルプほど添加し、これに
カチオン澱粉(カチオン化度0.05)を1.0%/パルプほど
添加、更にポリアクリルアミドを0.02%/パルプほど添加
し常法により抄紙した。この紙を検査したところ、次表
の数値を得た。
このように従来の合成樹脂填料と比較しても籾殻填料は
不透明度を期待することができ、特に填料の増量によっ
て充分に期待できること並びに紙の強度がすぐれている
ことが判明した。ただ視認の検討でも、紙表面に細かな
斑点が見られた。この斑点の原因を検討してみると、籾
殻粉末填料が均一分散されずに凝集していることが判明
した。
〔実験例2〕 上記斑点を解消するため籾殻微粉末填料をパルプスラリ
ーに直接添加することを避け、あらかじめ籾殻微粉末填
料を分散液中に分散させておくこととし、種々検討の結
果表1に示す条件設定をした。
次にサンプルとして籾殻微粉末填料を次のように選択し
た。
紙料に対する添加量はA〜Dそれぞれ5%と 10%を設定し
た。
これと対比する資料として、籾殻微粉末填料を添加しな
い「ブランク」,前記Cサンプルと合成樹脂填料を1対
1で混合させたサンプル,並びに従来の合成樹脂填料を
使用する比較例とを設定し、表2の抄紙条件で抄紙し
た。
以上の抄紙結果は表3に示すとおりである。この表3の
数値によれば、合成樹脂填料を使用した紙に比して、サ
ンプルA−Dは何れも填料の歩留率が高率であることが
認められた。
不透明度(JIS P8138)に関しても合成樹脂填料にやや
及ばないものの、その差は僅少であって、充分実用化可
能である。
白色度(JIS P8123)に関しても、紙の種類、例えば中
質系塗工原紙などについては問題がないし、他の性能と
白色度のバランスを勘案して表3中のブレンドサンプル
のように他の有効な填料との各種割合による混合や、籾
殻の漂白、粉末の二次加工等により白色度の改良が望み
うる。
紙の強度の面については、何れの場合でもすぐれている
ことが確認された。
〔実験例3〕 パルプ繊維と填料との親和性を確認するために次の実験
をした。すなわち、紙力増加剤並びに歩留り向上剤を無
添加で酸性抄紙(最後に硫酸バンド1%添加)と中性抄紙
(硫酸バンド無添加)との二つの抄紙法で坪量60g/m2
に抄紙したブランク(填量無添加サンプル)と籾殻填料
並びに合成樹脂填料をそれぞれ添加したサンプルを作
り、白色度、不透明度、強度等を試験した。結果は別表
の通りである。
別表によれば、歩留りの点に関しては、両抄紙法ともに
穀殻填料より合成樹脂填料の方が成績が良い。不透明度
に関しては、双方ほとんど変りがない。紙の裂断長、Z
軸強度(内部結合強度)は穀殻填料(熱加圧籾穀微粉
末、平均粒径13μ)の方がすぐれていることが判る。し
かしながら、填料歩留りの点は籾殻填料の方が合成樹脂
填料に比して悪い結果が示されているが、表3との比較
検討をしてみると籾殻填料の方が歩留り向上剤との親和
性にすぐれていることが確認された。
〔実験例4〕 穀殻填料としてソバ殻微粉末と麦蒿微粉末を選択した。
ソバ殻微粉末は粒度30μ以下とし50重量% ,麦蒿微粉末
の粒度50μ以下を50重量% の2種を混合して前記表1の
条件に従って予備分散を行ない、この穀殻微粉末填料を
5%/ パルプの添加量で表2の条件で抄紙した。この紙5
4.0g/m2に関する填料歩留は75.3%,白色度45.3%,不
透明度76.9% であった。
ソバ殻は脱色漂白していないため、全体的に褐色味がか
っているが、紙の用途によっては充分填料として使用す
ることができ、また漂白することによって充分使用でき
ることが認められた。
〔発明の効果〕
上記のように構成されたこの発明においては次のような
すぐれた効果を有している。
(1)穀殻填料は歩留り向上剤並びに紙料になじみやす
く、歩留りがよいので填料を有効に使用することができ
る。また無機質填料に比して比重が軽いので軽量紙に適
しており、特に強度のすぐれた良好な軽量紙を抄紙する
ことができる。
(2)穀殻の中でも籾殻を填料の原料として選択するとき
は安価でかつ供給性にすぐれているため、大量生産にも
適している。特に加圧熱したことによって凝固されて硬
度が高まり無機質填料に近い填料できる効果がある。
(3)穀殻微粉末填料は予備分散をさせておいて紙料中に
添加することによってパルプ繊維間に均一に分散され、
紙表面に填料の凝集体によって斑文が生じない効果があ
る。
(4)一般的なミルで粒度60μ以下の穀殻微粉末を得よう
とするミル摺面の金属が摩耗してその金属粉が填料中に
混入されるという難点があるが、セラミック摺面を有す
るミルで粉砕する場合には良好な微粉末填料を得ること
ができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】穀殻を加圧熱成型して穀殻成型物を形成す
    る工程と、該穀殻成型物を粉砕してあらかじめ漂白処理
    を施して乾燥する工程と、その後、摺合面がセラミック
    からなるミルで平均粒度10〜30μの微粉末にする工
    程と、該穀殻微粉末を分散剤溶液中に5〜20%の範囲
    で予備分散させる工程と、該穀殻微粉末分散液を製紙工
    程において、紙料繊維100に対して穀殻微粉末量が5
    〜10%の割合となるよう紙料に添加する工程との結合
    を特徴とする紙の製造方法。
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