JPS6170097A

JPS6170097A - 製紙用填料

Info

Publication number: JPS6170097A
Application number: JP19054084A
Authority: JP
Inventors: 中沢　忠久; 小川　政英; 英昭黒崎; 阿部　潔; 一彦鈴木
Original assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Current assignee: Mizusawa Industrial Chemicals Ltd
Priority date: 1984-09-13
Filing date: 1984-09-13
Publication date: 1986-04-10
Also published as: JPH0453997B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】発明の分野本発明は、製紙用填料に関するもので、より詳細には、
製紙時にパルプ中に配合して、紙の不透明度を向上させ
且つ印刷時における裏抜は防止の目的に用いる製紙用填
料に関する。

従来の技術及び発明の技術的課題従来、紙の白色度、不透明度、平滑度、印刷適性を向上
させ、紙を安価にすることを目的として、紙の製造時に
、パルプに種々の填料を配合することが行われており、
このような填料として白土（クレイ）、タルク、炭酸マ
グネシウム、硫酸バリウム、酸化チタン等が知られてい
る。

製紙用白土としては、カオリナイト、アタパルガイド、
ベントナイト等が知られているが、カオリナイトやアタ
パルガイド等は吸油量が著しぐ小さく、またベントナイ
トは比較的大きい吸油量を有するものの、抄紙時に繊維
間に捕集される効率、即ち歩留りが低いという欠点を有
している。

近年、パルプ資源の枯渇傾向及びそれに伴なうパルプ資
源の高騰傾向から、製紙時におけるパルプ使用量を節約
して紙を軽量化し、省資源と輸送コストの低減化と全同
時に行う試みがなされている。この際、パルプの使用量
の節約は、紙の透明化や、印刷インキの裏抜けに連なる
ので、これを防止するために、それ自体不透明性に優れ
、吸油量が大で、しかも抄紙時における歩留りの良好な
填料の開発が望まれている。

種々の白土の内でも、酸性白土は本邦において埋蔵量が
大きく、容易に入手し得る鉱物資源であるにもかかわら
ず、それが未だ製紙用填料の用途に工業的に用いられて
いないのけ奇異な感じがするが、その理由は、酸性白土
が抄紙に際して、抄紙用スクリーンを摩耗する傾向が著
しく大であること、及び粒子として特性の一定したもの
を得ることが困難であったことにあるものと思われる。

発明の目的本発明者等は、原料の酸性白土に対して、軽度の粉砕と
分級操作とを組合せで行うと、吸油量が大きくしかも粒
度が微細で、特性の一定な填料成分が、抄紙用スクリー
ンの摩耗性成分から分離された形で得られることを見出
した。

本発明の目的は、吸油量が大きく、粒径が適度の範囲に
あゆ、しかも抄紙用スクリーンの摩耗傾向の少ない酸性
白土系の製紙用填料を提供するにある。

本発明の他の目的は、紙の不透明向上、印刷時の裏抜は
防止に著効があり、しかも抄厭時の歩留りにも優れた酸
性白土系の製紙用ｊＵ料を提供するにある。

発明の構成本発明によれば、Ｘ線回折法でモンモリロナイトに特有
の層状結晶構造を有するが、長石及び石英を実質上含有
せず、吸油量が５０乃至１００＋ｎ／／１０（Ｉｎ、平
均粒径が１０μ以下、及びハンター白色度が７０％以上
である酸性白土から成る製紙用填料が提供される。

発明の好適態様本発明を以下に詳細に説明する。

八面体層を開に挾んでサンドインチされた三層構造を基
本とし、この基本三層構造が更にＣ軸方向に多数積層さ
れた多層結晶構造を有している。天然に産出するこの粘
土鉱物は、上述したアルミナ分の一部が鉄分及びマグネ
シウム分で置換された構造となっており、マグネシウム
分で置換された部分では、結合手を補う形で、カリウム
分、ナトリウム分が存在している。また、この粘土鉱物
は、アルミノケイ酸のみで存在することはなく、石英、
α−クリストバライト等の結晶性シリカや長石等の高結
晶性ケイ酸塩が共存している。

下記Ａ表は酸性白土の化学組成の一例を示すものであり
、第１図にそのＸ−線回折像の一例を示す。この例に示
す鉱物は、モンモリロナイトに特有のＸ純回折像（ｒＫ
）の他に、石英＜Ｑ）、α−クリストバライト（Ｃｔ−
）及び長石（Ｆ）に特有のＸ線回折像をも有している。

Ａ表５　ｒ　Ｏｔ　　　　６土Ｏ〜７４．０重量％Ａム０．
　　　１２．０〜２３．０重量％Ｆｈ　Ｏｓ　　　　　
２．０〜３．５重３％ＭｑＯ３，０〜　１０重量％Ｃ（１０１，０〜４．０重ｆｔ％に、ＯＯ，３〜　２．０重量％Ｍα、ＯＯ，３〜　２゜０重量％灼熱減量　　　５．０〜１０．０重量％酸性白土は、モ
ンモリロナイト族粘土鉱物に特有の層状結晶構造を有す
ることに関連して、カオリナイトやアタパルガイドに比
して著しく大きな比表面積を有しており、またベントナ
イト等の他のモンモリロナイト族粘土鉱物に比しても異
な・りた特性を有［７ている。即ち、ベントナイトは著
［７い水膨潤性を有し、水中で微細化するのに対して、
酸性白土はこのような水膨潤性を有していなく、またベ
ントナイトは水中でのサスペンションＰＨが約８．５以
上のアルカリ性であるのに対して、酸性白土は、そのサ
スペンションｐＨが８゜５以下の中性（又は微アルカリ
性）乃至弱酸性である。

製紙用填料の調製及び特性本発明は、上述した酸性白土に軽度の粉砕と分級操作と
を組合せて行うと、長石や石英等の抄紙用スクリーンを
摩耗する成分と同時に酸性白土の内でも吸油量の比較的
小さい成分の除去が可能となり、吸油量が大きく、粒径
が微細でしかもハンター白色度に優れた酸性白土成分の
単離が可能となるという新規知見に基づくものである。

また、このようにして分離した酸性白土成分を、製紙用
填料としての用途に使用すると、不透明性の向上、印刷
インキの裏抜は防止及び白色度の向上が可能となり、ま
た抄紙用スクリーンの摩耗が抑制されると共に、抄紙時
の歩留りも向上するという知見にも基づくものである。

第２図は、第１図に示す酸性白土に軽度の粉砕と分級操
作とと適用すると七により回収される填料用酸性白土の
Ｘ−線回折像であり、第６図は、この分級操作で除去さ
れる成分のＸ−線回折像である。第２図と第３図及び第
１図との比較から、原料酸性白土に含捷れた石英（Ｑ）
及び長石（Ｆ）は第２図の填料用酸性白土からは実質上
除去され、廃棄用成分（第６図）中に移行していること
が了解される。

更に、下記Ｂ表は、原料粘土鉱物、填料用酸性白土成分
及び廃棄成分についての各種物性を示す。

Ｂ表上記Ｂ表の結果によると、軽度の粉砕及び分級により回
収される填料用成分では、原料に比して、吸油量の顕著
な増大がもたらされているのに対して、分級により除去
される廃棄成分では、吸油量が著しく小さいものとなっ
ていることが理解される。この具体例において、填料用
成分と廃棄成分との比率は約６：４（重量比）であり、
原料粘土鉱物中の石英及び長石の含有量は夫々的０．５
１及び約５％であることから、この軽度の粉砕と分級と
により、石英、長石の分離と共に吸油量の大きい成分と
吸油量の小さい成分との分離も同時に行われているとい
う、全く予想外の驚くべき事実が明らかとなる。

この際注意すべき事は、前述した分離は原料粘土鉱物の
経度の粉砕を行った場合にのみ可能となり、通常使用さ
れる微粉砕処理を行ったのでは、このような分離操作が
困難となるということである。本明細書において、軽度
の粉砕処理とは、粘土乾燥品粉末の内、粒径２０μｍ以
上のものが２０重ｔ％μ上残留し、粒径１０μｍ以下の
ものが４０重量％以上となるような粉砕処理を言う。

粉砕処理は、粘土乾燥物を、ボールミル、ロールミル、
アトマイザ−、バーチカルグライレドミル等を用いて、
上記粒度構成となるように粉砕処理することにより行わ
れる。この粉砕に際して、石英、長石、吸油量の比較的
小さい酸性白土成分或いけこれらに富んだ成分は、微粉
砕を受けることなしに、粉砕系中に残留１７、続いて行
う分級操作で除去されるものと推測される。

分級操作は、ｒＬ嵌操作により容易に行われ、例えば風
力遠心分離機により便利に分級操作が行われる。分級操
作のカット点は、原料粘土鉱物の種類や、要求される填
料の特性によっても相違するが、一般的に言って、填料
成分と廃棄成分との重量比が４０：６０乃至７０：ｌの
範囲内となるように定めるのがよい。

本発明に用いる填料は、吸油量が５０乃至１００ｄ／１
０（１、特に６５乃至８５ｒＴＩ！／１００ｒの範囲に
ある。印刷インキの裏抜防止効果は、用いる填料の吸油
量に密接に関連しており、吸油量が大きい程、その効果
本大である。本発明に用いる填料は天然鉱物としては例
外的に大きい吸油量を示し、この効果に優れている。

また、この填料は、沈降法で測定した平均粒径が１０μ
ｍ以下であるように比較的微細で、水中への分散性に優
れていると共に、抄紙に際し、てけ繊維表面乃至は繊維
間に容易に捕捉される特性を有している。数平均粒径は
４．０乃至９０μｍの範囲にあることが望ましい。

更に、この酸性白土の・・ンター白色度Ｖｉ７０％以上
で、天然の粘土鉱物としては比較的白色度に優れたもの
であり、更に層状結晶構造物であることから、非晶質シ
リカ等に比して不透明性にも優れているという利点があ
る。

本発明による填剤は、新聞用紙、印刷用紙、速記用紙、
包装用紙、厚紙、板紙、クラフト紙に対する填料として
有用であり、例えば紙に０．１乃至３０重量％の量配合
することで前述した詩作用を達成し得る。

本発明を次の例で説明する。

実施例１゜新潟県新発田市小戸産酸性白土４０に９を１１０Ｃの大
型電気乾燥機で１０時間乾燥後放冷し、竪型粗粉砕機（
バーチカルグラインダー）で径２ｒｒａｎ以下に粗粉砕
した。

次いで内容積約２００ｔのボールミルにあらかじめ乾燥
した径約２５ｒＷＲのボール１００ｔと上記粗砕物を３
５Ｋｑ入れ２５分粉砕した。

この軽度に粉砕したものく試料Ａ）の性状は吸油＋？ｒ
　６２　Ｔｎｔ／　１００２　（ＪＩＳ　　Ｋ　５１０
１　）、　ノ・ンター白色度計による白色度７２．８　
％　（ＪＩＳ　ｐ−８１２３Ｌセイシン企業製ミクロン
フォートサイザー５に＃−１０００による平均粒径（メ
ジアン径）は１２．０μｍ、フィルコン式摩耗試験機（
日本フィルコン株式会社）による摩耗度はプラスチック
ワイヤーでろ６１ｎ９．ブロンズワイヤーで１６７岬で
あった。

次にこの軽度の粉砕品（試料Ａ）を小型風力遠心分離機
により廃棄成分が６５〜４０チになる様に分級翼の回転
数、風量を調節して分級した０この分級によって得られ
た填料成分（試料Ｂ）の性状は吸油量８２．ｔ／１００
？（ＪＩＳ　Ｋ−５１０１）、白色度７８．０チ（ＪＩ
Ｓ　Ｆ−８１２３）平均粒径は６．５μｍ１摩耗度はプ
ラスチックワイヤーで１５ｙ＋ｐ、ブロンズワイヤーで
４９■であった。これは紙内填フィラーとして優れた品
質のものである。

また廃棄成分（試料Ｃ）の性状は吸油量４８−／１．０
０？７／Ｓ　Ｋ−５１０１）、白色度６９０％（ＪＩＳ
　Ｐ−８１２３）、平均粒径は１３μｍ、摩耗度はプラ
スチックワイヤーで４８〜、ブロンズワイヤーで１５７
■であった。また、各成分についてＸ線回折にて試験の
結果、填料成分中には石英、長石等の結晶性硅酸成分は
全く含まれておらず、廃棄成分に移行していることが判
った。従って本発明の方法により填料成分と廃棄成分と
が有効に分離されることが理解される。

実施例２゜本実施例にて実施例１で得た試料Ａを小型風力遠心分離
機で廃棄成分が６５〜７０％になる様に回転数風量を調
節して分級した例を示す。

この分級により得られた填料成分（試料Ｄ）の性状は吸
油量９０　ｍｅ／　１００　？　（ＪＩＳ　Ａ’−５１
０１）、白色度８１．０％＜ＪＩＳＰ−８１２５）、平
均粒径上２゜４μｍ２摩耗度はプラスチックワイヤーで
１６■、ブロンズワイヤーで５１ｍ９で優れた品質の本
のが得られた。

一方廃棄成分（試料Ｅ）の性状は吸油量が４７ｒｎ！／
１００Ｐ、白色度７１．９％、平均粒径２１μｍ１摩耗
度はプラスチックワイヤー４１１１１５１．ブロンズワ
イヤー１４２■であった。本発明により填料成分と廃棄
成分との分離が極めて有効に行なわねることが理解きれ
る。

比較例実施例１にて調製した試料Ａを小型風力遠心分離機で廃
棄成分が２０〜２５重景パーセントになるように回転数
、風景を調節して分級した例を示す。

この分級により得られた填料成分（試料Ｆ）の性状は吸
油’［７６，ｄ／１００　？　＜ＪＩＳ　Ｋ−５１０１
）、白色度は７６１チ（ＪＩＳ　／）−８１２３）、平
均粒径は１８９ｍ５摩耗度はプラスチックワイヤーで３
５■、ブロンズワイヤーで１０１■であった。

またこの場合の廃棄成分（試料Ｇ）の性状は吸油’Ｎｒ
４６ｔｎｌ／　１００５’　（ＪＩＳ　Ｋ−５１０１）
、白色度は６６１％Ｌ＃、５／）−８１２３）、平均粒
径は２６９ｍ１摩耗度はプラスチックワイヤーで５７■
、ブロンズワイヤーで１７０■であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１における原料酸性白土の粗砕−軽度粉
砕物（試料Ａ）のＸ線回折像であり、モンモリロナイト
、石英、クリストバライト、長石の各鉱物に特有のピー
クにはそれぞれ、Ｋ　、　Ｃ、、Ｆの記号を付している
。２ｇ２図は同じ（実施例１における分級後の填料用噴性
白土（試料Ｂ）のＸ線回折像であり、第３図は分級分離
された粗粒分（試料Ｃ）のＸ線回折像である。第２図、第３図における各ピークの記号は第１図と全く
同じ意味を有する。またＸ線回折像の横軸には回折角２
θ（度〕をとっている。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）Ｘ線回折法でモンモリロナイトに特有の層状結晶
構造を有するが、長石及び石英を実質上含有せず、吸油
量が５０乃至１００ｍｌ／１００ｇ、平均粒径が１０μ
以下、及びハンター白色度が７０％以上である酸性白土
から成る製紙用填料。