JPH0670317B2 - 填料内添紙の製造方法 - Google Patents

填料内添紙の製造方法

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JPH0670317B2
JPH0670317B2 JP2560186A JP2560186A JPH0670317B2 JP H0670317 B2 JPH0670317 B2 JP H0670317B2 JP 2560186 A JP2560186 A JP 2560186A JP 2560186 A JP2560186 A JP 2560186A JP H0670317 B2 JPH0670317 B2 JP H0670317B2
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【発明の詳細な説明】 (A)産業上の利用分野 本発明は填料を内添した紙の製造方法に関し、更に詳し
くは不透明性および強度のすぐれた填料内添紙の製造方
法に関するものである。
(B)従来の技術 通常、印刷あるいは筆記用に使用される紙には、不透明
性、白色度、平滑性、手触り、筆記性、印刷適正等の改
良を目的として填料が添加されている。従来からこの様
な填料を内添した紙の製造方法としては、水に分散した
パルプに、填料を添加し、その他通常紙の抄造に用いら
れる内添助剤を添加した紙料から、長網抄紙機あるい
は、ツインワイヤー抄紙機等によって湿紙を形成し、乾
燥していた。これらの内添填料はパルプ繊維間の密着を
妨げ、散乱表面積を増加させ、あるいは屈折率の違いに
よる散乱効率の増加によって、不透明度の向上をもたら
すが、最近、紙の軽量化、パルプの節約、さらに高まる
製品品質要求への対処などに関連して、填料をより効果
的に、より多く使用することが重要性を増してきた。
填料を多く含有させることにより、紙の不透明性は向上
するが、紙の強度が低下するため、紙中での填料含有率
には限界がある。填料の添加による紙の強度低下を少く
する試みとしては、A.J.Hayesがペーパーテクロノジー
アンドインダストリー誌、1985年4月号に記載している
ような、填料をカチオン性高分子電解質で凝集後、紙料
に添加する技術が知られている。
又、特公昭57-13680号には屈折率1.45〜1.65の顔料を凝
集させて内部空隙の孔径が0.1μm以上でかつできるだ
け0.1μmに近い大きさの内部空隙を多数形成するよう
にした凝集粒子をパルプスラリーに添加して抄造する不
透明度、白色度を向上させ、かつ填料の歩留りを向上さ
せることの出来る紙の製造方法が、更に特開昭54-11640
5号には直径0.1〜0.3μmの大きさの粒子を凝集させ、
凝集粒子を乾燥パルプに対して5〜80重量%含有させ
た、填料入り紙製品が開示されている。更には、特開昭
60-119299号に重質炭酸カルシウムを予めカチオン変性
澱粉水溶液と混合した後、紙料中に添加するワイヤ摩耗
を改善した抄紙法についての開示がある。
(C)発明が解決しようとする問題点 従来の方法によるパルプスラリー中に填料を分散し、内
添助剤を加えて抄造することによる填料内添紙は、填料
の量を増加すれば、それだけ不透明度は得られるもの
の、繊維間に分布する填料によって繊維間の結合が阻害
され、それだけ強度の低下した紙になる。また、予め填
料を凝集させてから紙料に添加し、抄造する技術によれ
ば、填料の添加による紙の強度低下を減少させることは
可能ではあるが、填料を添加する目的の一つである紙の
不透明性も低下させる。この様に填料による不透明性の
向上と紙の強度は、相反する関係にあり、両立させるこ
とはなかなか困難である。
(D)問題点を解決するための手段 本発明者は填料を内添した紙を製造するに当たり、前述
のような種々の問題を解決するために鋭意検討した結
果、平均粒子径0.1μm以上2.0μm以下の填料と150メ
ッシュを通過するパルプ微細繊維とを水に分散し、混合
せしめ予め凝集剤により凝集させた後、紙料に添加する
ことにより、不透明性および強度のすぐれた填料内添紙
を製造できることを見出した。
本発明の填料としては、平均粒子径が2.0μm以下のタ
ルク、クレー、酸化チタン、沈降性炭酸カルシウム、重
質炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、水
酸化アルミニウム、活性白土、合成シリケート、カオリ
ン、焼成カオリン、プラスチックピグメント等の通常紙
に使用されうる填料を単独又は混合して使用することが
できる。平均粒子径が2.0μmを越える填料では十分な
不透明性と強度が得られない。
本発明における平均粒子径とは、填料の水分散液を5分
間超音波分散器にて分散後、光透過式粒度分布測定器
(SKN式、セイシン企業社製)にかけ得られる粒度分布
曲線を用い求めた累積重量パーセントが50%に相当する
粒子の直径である。
本発明の150メッシュ通過パルプ微細繊維としては、針
葉樹、広葉樹、バガス、ケナフ、麻、稲ワラ、麦ワラ、
竹等の植物性原料を化学的および/あるいは機械的に処
理し得られるパルプのうち、TAPPI標準法による150メッ
シュ通過分を使用することができる。
本発明における凝集剤としてはカチオン性高分子電解質
のうち、分子量10万以上のカチオン性ポリアクリルアマ
イド、カチオンでんぷん、カチオン性グアーガムなどを
使用することができる。なお、その添加量は使用する填
料およびパルプ微細繊維の種類により異なるが、0.01重
量パーセント以上10.0重量パーセント以下が適当であ
る。更に、これらのカチオン性高分子電解質と複合体を
形成し凝集を強化するようなアニオン性高分子電解質、
例えばアニオン性ポリアクリルアマイド等、あるいはア
ニオン性無機微粒子、例えばコロイダルシリカやベント
ナイト水分散物、更にあるいは両性の高分子電解質や両
性の無機微粒子水分散物等を併用することによって、填
料とパルプ微細繊維との凝集剤とすることも可能であ
る。
本発明の平均粒子径2.0μm以下の填料(A)と150メッ
シュを通過するパルプ微細繊維(B)との含有比率(A/
B)は、重量で0.5以上20.0以下が好ましい。(A/B)が
0.5未満の場合は十分な不透明向上効果および強度が得
られず、(A/B)が20.0を越える不透明性向上の効果が
著しく減少する。
本発明における填料内添紙には、通常抄紙で、用いられ
る添加剤、例えばサイズ剤、消泡剤、スライムコントロ
ール剤、染料、着色顔料、蛍光剤、乾燥紙力向上剤、湿
潤紙力向上剤、濾水性向上剤、及び歩留り向上剤等を必
要に応じて含ませることが出来る。
また、本発明の填料内添紙の表面にでんぷん、ポリビニ
ルアルコール、各種表面サイズ剤等を塗抹することも可
能である。
(E)作用 填料とパルプ微細繊維とを予め凝集させたた後、紙料に
添加し抄造することにより、不透明性及び強度のすぐれ
た填料内添紙が製造出来る理由としては、填料のみを凝
集させると光の散乱に有効な界面が著しく減少するが、
填料とは屈折率が異なるパルプ微細繊維を填料とともに
凝集させるため、光の散乱に有効な界面を減少させるこ
との少ないことが考えられる。
また填料が凝集塊として繊維間に保持されるため、繊維
間の結合を阻害する微細な填料が少なく、強度の低下を
減少させることが出来ると考えられる。
(F)実施例 以下に実施例を挙げ本発明の詳細な説明を行う。なお、
本発明は実施例に限定されるものではない。実施例にお
いて記載の部、%はすべて重量によるものである。
実施例1 ビーターによりカナダ標準濾水度で350mlまで叩解した
広葉樹クラフトパルプスラリーを調整した。これとは別
に粒子径1.0μmの沈降性炭酸カルシウム(A)と150メ
ッシュを通過する針葉樹砕木パルプ微細繊維(B)を重
量比率(A/B)で10/1、固形分濃度10%で水中に分散混
合後、予め加熱溶解したカチオン澱粉(王子ナショナル
社製Cato2)を沈降性炭酸カルシウムと微細繊維の総重
量に対し、固形分で1%になるように添加撹拌し凝集物
のスラリーを得た。次いで先に調整したパルプスラリー
(パルプ固形分で100部)に対し上記凝集物を固形分
で、45部添加した。このスラリーから坪量60g/m2の紙を
手抄きし、湿紙に7.0kg/cm2の圧力をかけて搾水したの
ち、80℃の円筒ドライヤーで3分間乾燥し、実施例1の
試料を得た。
この試料の紙中填料分は約23%であった。
比較例1 実施例1の凝集物の代りに平均粒子径1.0μmの沈降性
炭酸カルシウムの固形分濃度10%の水分散液に、実施例
1と同じカチオン澱粉を炭酸カルシウムの重量に対し0.
5%添加して凝集物を得た。この凝集物を実施例1で使
用したと同じパルプのスラリーにパルプ固形分100部に
対し、凝集物を固形分で41部添加し、次いで150メッシ
ュを通過する針葉樹砕木パルプ微細繊維を4部添加し
た。次いで上記カチオン澱粉溶液を固形分で0.23部添加
し実施例1と同一の方法で手抄し、試料を得た。この試
料を比較例1とする。この試料の紙中填料分は約23%で
あった。
比較例2 実施例1と同じパルプスラリー(パルブ固形分100部)
に、実施例1で用いたと同じ平均粒子径1.0μmの沈降
性炭酸カルシウム45部と150メッシュ通過針葉樹砕木パ
ルプ微細繊維4部及びカチオン澱粉溶液を固形分で0.45
部、それぞれ別々に添加混合し紙料とした。次いで実施
例1と同一の方法で手抄し比較例2の試料を得た。この
試料の紙中填料分は約23%であった。
実施例2 実施例1で用いた沈降性炭酸カルシウムを平均粒子径2.
0μmの重質炭酸カルシウムとした他は、全て実施例1
と同一の方法で凝集物を得た。また、実施例1で調整し
たと同じパルプスラリー(パルプ固形分100部))に対
し、上記凝集物を固形分で45部添加し、アルキルケテン
ダイマーサイズ剤を固形分0.05部添加して紙料を得た。
この紙料から坪量60g/m2の紙を手抄きし、湿紙に7.0kg/
m2の圧力をかけて搾水したのち、95℃の円筒ドライヤー
で3分間乾燥し、実施例2の試料を得た。この試料の紙
中填料分は約23%であった。
比較例3 実施例2で用いた重質炭酸カルシウムを平均粒子径5.0
μmの重質炭酸カルシウムとする以外は全て実施例2と
同一の方法で試料を得た。この試料の紙中填料分は23%
であった。この試料を比較例3とする。
実施例3〜7 実施例1と同一のパルプ100部に、平均粒子径0.3μmの
沈降性炭酸カルシウム(A)と150メッシュを通過する
広葉樹クラフトパルプ微細繊維(B)の混合比率(A/
B)を0.25、0.50、1.0、20.0、および50.0に変化させ、
各混合物の填料と微細繊維の重量に対し、0.05パーセン
トのカチオン性ポリアクリルアミド(アライドコロイド
社パーコル292)を添加し、5種類の凝集物を作り、各
凝集物毎にシート中の填料含有率が10%になるような5
種類の手抄きシートを実施例1と同一の方法で作製し
た。これらの試料を填料と微細繊維の混合比率の違いに
より、それぞれ実施例3,4,5,6,7とする。
以上の結果を一括して第1表に示す。
(G)発明の効果 通常、坪量60g/m2の印刷用紙に必要とされる特性は、不
透明度78%以上、内部結合強度300g・cm/cm2以上である
が、不透明度82%以上、内部結合強度350g・cm/cm2以上
であればより好ましい。
第1表の実施例1、比較例1,2の結果は填料とパルプ微
細繊維を前もって凝集後添加することにより填料のみを
凝集あるいは別々に添加する場合に比べ、高い不透明性
と強度を同時に有するシートの得られることを示してい
る。実施例1,2及び比較例3をみると填料の粒子径とし
て2.0μm以下がすぐれていることを示している。実施
例3〜7の結果から、填料(A)とパルプ微細繊維
(B)の重量比率(A/B)は、0.50以上20.0以下がとく
に好ましいことが明らかである。
本発明のように、平均粒子径2.0μm以下の填料と150メ
ッシュを通過するパルプ微細繊維とをカチオン性高分子
電解質により凝集させた後、紙料に添加することによ
り、不透明性および強度のすぐれた填料内添紙が得られ
る。これは、不透明性か強度のどちらか一方が低下する
従来の技術に比べ極めて優れたものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】平均粒子径0.1μm以上2.0μm以下の填料
    と150メッシュを通過するパルプ微細繊維とを水中で混
    合分散せしめ、凝集剤で予め凝集させた後、紙料に添加
    し抄造することを特徴とする填料内添紙の製造方法。
  2. 【請求項2】平均粒子径0.1μm以上2.0μm以下の填料
    (A)と150メッシュを通過するパルプ微細繊維(B)
    との含有重量比率(A/B)が0.5以上20.0以下である特許
    請求の範囲第1項記載の填料内添紙の製造方法。
  3. 【請求項3】凝集剤がカチオン性高分子電解質である特
    許請求の範囲第1項、第2項いずれかに記載の填料内添
    紙の製造方法。
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