JPS62199898A

JPS62199898A - 中性紙を製造する方法

Info

Publication number: JPS62199898A
Application number: JP3759286A
Authority: JP
Inventors: 恒夫吉田; 貢一金子; 彰本間; 明宏矢田
Original assignee: Hokuetsu Paper Mills Ltd
Current assignee: Hokuetsu Paper Mills Ltd
Priority date: 1986-02-20
Filing date: 1986-02-20
Publication date: 1987-09-03

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】〈産業上の利用分野〉本発明は中性紙を製造する方法に関する。詳しくは適用
する水性パルプスラリー中に炭酸カルシウムを生成させ
ることにより填料歩留良好な中性紙を効果的に得る方法
である。

〈従来の技術〉従来製紙工程において、ＩＩ￥”：、ｍｌ！ｉ　（パル
プ）。

サイズ、１１料およびサイズ定着剤のほか補助剤等から
なるパルプスラリー（以Ｆ紙料という）の用いられるこ
とは周知の通りであるが、近時紙料中にサイズ定着９祇
力向上および濾水向上等の作用を有する硫酸バンドを全
く使用しないか、またはその使用間を従来のそれに比し
極く少量とする中性抄紙法（以下中性紙法という）が盛
んに行れるようになってきた。。その主因は、この中性
紙法が排水負荷の軽減１紙強度の向上および紙力化性の
改善等において従来紙の場合より有利であることと、填
料として用いる炭酸カルシウムの原石（石灰石）が資源
的に０富なことから、所要炭酸カルシウムを格安に入手
でき、しかもこの使用による成紙が他の填料例えばクレ
ー、タルク、　１ｔｌｌ酸バリウム等を使用（同カ）シ
た場合よりも白色１立が高く、しかも安価に得られると
いうことによるしのであった。

ところが、この炭酸カルシウムには周知のように、原石
を乾式または湿式粉砕して１！？られる用質炭酸カルシ
ウムと、原石を焼成、粉砕後水ｆ１分散液とした後炭酸
ガスを導入して沈降析出せしめる軽質炭酸カルシウムと
があり、いずれも製紙用填料として使用されるが、この
種炭酸カルシウムの単用は、成紙への填料歩留が常時高
歩留を示すわけではなく、このためかかる填料の実用に
当っては歩留向上剤としてカチオン型定着剤例えばカチ
オン化澱粉、カチオン化尿素樹脂、カチオン化ポリアク
リルアミド等の定着剤の使用を不可欠とし、微酸性ない
し弱アルカリ性サイドで抄紙するものである。

一方上記炭酸カルシウムの単用とは別に予め石灰を紙料
に混用して湿紙を形成し、乾燥工程において該湿紙を炭
酸ガス含有の加熱雰囲気中に導通ずることにより、石灰
を炭酸カルシウムに変換し湿紙を硬化させるという技術
が開発され公知である（特開昭５６−１（３５０９４号
参照）。

しかしながらこの方法は、紙力低下を抑ｉ、ｌＩする上
で効果的ではあるが、石灰の存在下に湿紙を形成させる
ために、抄紙ｐＨが高アルカリサイドに傾くことから、
通常の中性紙法で使用される填料の歩留向上剤は勿論、
サイズ剤１紙力向上剤等の薬品類はその効果が著しく阻
害され、このため石灰もしくは炭酸カルシウムの歩留は
、周知の中性紙法に比べて遥かに低水準にある。

従ってこの方法は、従来量われて来た前記中性紙法を含
めて、紙中に留まらない炭酸カルシウムが白水中に次第
に蓄積されるので、白水を循環使用することによる抄紙
ワイヤーの磨耗を促進するばかりか、操業能率の低下や
紙品質の不良化を招ごのく大きな原因となるものである。その上前記′種歩留向
上剤等の使用による中性紙は、フェル１〜面とワイヤー
面における白色度１色相１表面強度、吸液性等々におい
て、二面性すなわち表実差の発生がしばしば問題となり
、その改善方が問われるが、この傾向は公知のように、
抄紙「５における紙の厚さ方向に見られる填料分布の不
均一性に基因するものであり、通常のフォードリニア抄
紙機ではワイヤー側から一方的に脱水されるため、湿紙
形成時にワイヤー側の填料の脱落が不可避的なので、填
料分布は当然ワイヤー側が少なくフェルト側が多くなり
、後者側の填料分布は総じて前者側のそれの２倍以上に
達する場合もめずらしくない程である。

このため使用する填料と原料パルプとの白色度差が大き
ければ大きいほど得られ紙は白色度において二面性（表
央差）が大きく現われることはいうまでもないが、填料
と原料パルプの白色度差がない場合においてもこの二面
性は殆んど不可避的に現われて填料分布の不均一性は依
然として解消することがない。

従ってＩＪｔＦ１分布の多いフェルト面の表面強度は、
ワイヤー面のそれよりも弱くこのためかかる表裏強度差
のある紙が印刷用に供されると、平板、凸版用を問わず
印刷上各種のトラブルを起して不適とされる場合が多い
。

しかし近時上記のような二面性に基く実用上の欠点（二
面性）を改善するための抄紙機としてツインワイヤー抄
紙機の開発により、湿紙の表裏両面からの脱水が可能と
なったが、この装置は、フォードリニア抄紙機が広範に
かつ数多く稼動している業界の現状ではこの抄紙機をツ
インワイヤータイプに改めることは、設備的にも経済的
にも嵩む関係上簡単に採用し１ｎないのが実状である。

このため現状にあっては、フォードリニア抄紙機によっ
て従来量も一般的に採用されて来た歩留向−Ｅ剤をいか
ように適用して抄紙効率を上げるかということにかかつ
ており、地合の悪化を来たさぬ範囲でのフォードリニア
抄紙機の使用にはなお要解決点が多いものである。この
ようなことからこの種中性組法における前記諸点の解消
方が緊急課題となるに至った。

〈発明が解決しようとする問題点〉上記課題を最も効果的に解消すためには、中性紙法にお
ける炭酸カルシウムの紙中への歩留を向上させることが
第一のｆｆｌ要々件であることはいうまでもない。とこ
ろでこのような要件を満足するための填料歩留向上剤と
して現状数多く開発されてはいるもののそれらはいずれ
も未だ実用上満足されるものとは言い難いのが実状であ
る。なぜならばこの種の歩留向上剤の添加は、その増量
によってそれなりに歩留向上効果は認められるが、反面
紙地合を悪化させる原因ともなり、しかもコストアップ
を招来して不適となるからである。

〈問題点を解決するための手段〉ここにおいて本発明者等は前記諸点に立脚してフォード
リニア抄ｍ機による前記課題を効果的かつ合理的に解消
すべく中性紙法における炭酸カルシウムの歩留向上につ
いて鋭意検討の結果、抄紙用として市販の炭酸カルシウ
ムを用いることなく、バルブの存在下（水性バルブスラ
リー中）で炭酸カルシウムを合成することにより填料と
しての炭酸カルシウムの紙中歩留を飛躍的に改善（向上
）し得ることを見出し本発明を完成した。

すなわち本婦発明は、水性バルブスラリーに炭酸アルカ
リと石灰を添加し、攪拌下に該スラリー中に炭酸カルシ
ウムを生成させ得られた炭酸カルシウム含有紙料を通常
の脱水、乾燥工程を経て抄紙することを特徴とする中性
紙を製造する方法である。

しかしてこの方法は、さきに本発明者等の発明に係る新
規な中性紙の製造方法として、（１）バルブスラリーに
石灰を混合した混合物を撹拌しつつこれに炭酸ガスを吹
き込むことによりスラリー中に炭酸カルシウムを生成さ
せる場合、おにび（２）バルブスラリーに塩化カルシウ
ムと炭酸アルカリを添加し攪拌下に該スラリー中に炭酸
カルシウムを生成させる場合等において、得られた炭酸
カルシウム含有紙料のそれぞれを常法により抄紙するこ
とによって得られる各紙中の填料（炭酸カルシウム）歩
留りを極めて効果的に改善する２つの方法を提案したが
、本発明者等はさらにこの種中性紙について、より良好
な物性と填料歩留との向上を図るべく引続き各種実験を
重ねた結果、前記２法に比し同等またはそれ以上の物性
を有し、特に填料歩留において良好効果の得られること
を実験的に確認したものである。

本発明の目的は、填料として用いる炭酸カルシウムの紙
中歩留をより効果的に改善することにより高白色度の中
性紙を安価に製造する方法を提供することにある。

以下本発明について詳細に説明する。

本発明に使用するバルブとしては特に種類を限定するも
のではなく抄紙用として一般に用いられるにＰ、　ＧＰ
、　ＴＨＰ等の各種天然繊維のほかフィブリル化可能な
合成繊維や中空構造を有する合成繊維が任意に使用でき
るが、特に有効なのは叩解したバルブである。この叩解
バルブは周知のようにフィブリル化してその表面にフィ
ブリルとして知られる細かい枝状のものを繊維表面に有
して後記炭酸カルシウムの歩留に効果的に作用する。

炭酸アルカリとしては、炭酸カリ、炭酸ソーダおよび重
炭酸ソーダ等の一種を任意に使用して満足され、また石
灰としては生石灰、消石灰のいずれも使用でき、上記炭
酸アルカリと反応して炭酸カルシウムを生成づる。

ここに使用する水性バルブスラリー濃度は、薬液濃度を
高めるためｎ濃度であるほど望ましいが、本発明では特
に限定ザるものではない。通常の抄紙工程を考えた場合
１〜１０％（徂聞：以下同じ）である。水性バルブスラ
リーに添加される炭酸アルカリおよび石灰の添加順序は
特に問うものではなく、そのいずれであってもよいもの
である。

しかして炭酸アルカリおよび石灰の対バルブスラリー（
１１１度１〜１０％）添加量は、得られる中性紙の用途
目的によって填料としての炭酸カルシウムの含有率を異
にするが、この生成される炭酸カルシウムは炭酸アルカ
リと石灰とが当ω反応することを認識して算定すればよ
いので、それら各両者の所要添加量を容易に決定するこ
とができる。

そしてまた得られる中性紙の填料歩留をＪ：り改善向−
ヒさＶるためには、水性バルブスラリーへの炭酸アルカ
リ添加工程と石灰添加工程（またはこの添加工程が逆の
場合でもよい）との間に濃縮する１工程を設けることが
望ましい。ただしこの場合においては、前記バルブスラ
リーに最初に添加される炭酸アルカリ（石灰でもよい）
の濃縮による損耗聞を考慮して予め算定所Ｄｆｆｉより
若干多い目の岳を添加することの必要なことはいうまで
もない。上記濃縮工程における濃縮Ｑ度は１０〜２０％
の範囲が最適であり、濃縮濾水は循環使用される。

次いでこの濃縮液（炭酸アルカリ含有スラリー）に第２
次添加薬品として石灰を添加することとなるが、添加後
における両者（炭酸アルカリ、石灰）の均一混合と反応
とを円滑ならしめるため、前記濃縮液を０．５〜ＩＯ％
にまで再稀釈するが、稀釈に先立ち予め濃縮スラリー中
に残存する第１次添加薬品（炭酸アルｈす）の吊を常法
により測定確認後これと当市となるように前記石灰の添
加量を算定した後、この所要ｍを稀釈水と共にまたは稀
釈水に溶解して添加撹拌する。

かくして両者は迅速に反応して炭酸カルシウムの紡錘形
結晶（粒子径１μｍ以下）からなる微細粒子を生成し、
これがパルプ繊維のルーメン内や繊維表面特にフィブリ
ル上に固着する。この状態は電子顕微鏡を介して明瞭に
観察され、本発明の第１の特徴として挙げられる。反応
温度は抄紙工程時の水温１０〜５０℃の温度範囲内であ
れば特に問題はない。本発明で生成される炭酸カルシウ
ムの中性紙中の含有率は、一般印刷用紙製造において５
〜４０％となる如く添加される。

しかして上記工程は、従来の抄紙工程を大巾に変更する
ことなく組み込むことができ、例えば前記第１次薬液（
炭酸アルカリまたは石灰）添加をリファイナー処理前で
行なうようにし、第２次薬液（石灰または炭酸アルカリ
）添加をリファイナールマシンチェスト（撹拌機付き）
間で行なうことにより良結果が得られる。

従って上記処理後の工程は、既往の各工程を変更するこ
となくそのまま利用でき、しかも必要に応じてサイズ剤
９紙力増強剤等の添加が可能であり、長網、丸網、短網
、ツインワイヤー等の抄紙様を介して容易に湿紙の形成
ができるため、以慢は通常の乾燥工程を経て所望する中
性紙を容易に得ることができ、本発明の第２の特徴とし
′Ｃ挙げられる。

く作用〉本発明は、叩解パルプからなる水性スラリーに炭酸アル
カリと石灰を添加し撹拌することにより、該スラリー中
に紡錘形の炭酸カルシウム微粒子（粒子計１μｍ以下）
を晶出往しめてこれがパルプ繊維のルーメン内や該ｉｍ
ｅｉの表面特にフィブリル上への固着を有利ならしめて
ｍ維と炭酸カルシウム相互の密着を効果的ならしめる。

〈発明の効果〉本発明は次のような特有の効果を発揮する。

■水性バルブスラリーに炭酸アルカリと石灰を添加し攪
拌下に該スラリー中に炭酸カルシウムを生成させるもの
であるから、得られる紡錘形炭酸カルシウム微粒子は、
前述の如く叩解パルプ繊維表面特にフィブリル上に効果
的に晶出して密着する一方繊維ルーメン内にも品出して
繊維と炭酸カルシウム相互間の密着を強固ならしめるた
め、抄紙工程で受ける高剪断力に対しても安定となるば
かりでなく、ワイヤーの摩耗を著しく軽減して、填料歩
留の飛躍的向上（改善）は勿論、表裏差の改善された中
性紙を効率よく生産できるという４つの効果を同時に期
待することができる。

■特に本発明においては、炭酸アルカリおよび石灰が水
溶液として存在するため、それらの繊維ルーメン内への
浸透がより容易であり、かつルーメン内に生成する炭酸
カルシウム微粒子の晶出を良好ならしめるので、歩留向
上剤使用最の極減ができるほか、不使用とすることも可
能であり、薬品費の節減を有利ならしめる。

■また本発明は、水性パルプスラリーに炭酸アルカリと
石灰を添加する工程を、炭酸アルカリを添加する場合と
石灰を添加する場合の２工程とし、それら工程間に濃縮
工程を設ける場合に、前とく第１次工程）にあっては炭
酸アルカリ（水溶液）の添加によってこれが叩解パルプ
繊維のルーメン内への浸透は勿論、ｌＩＮ表面に効果的
に接するために、これに後者（第２次工程）で石灰（水
溶液）を添加すると、該工程での炭酸カルシウムの生成
確率が一層高まるので、繊維ルーメン内を含んでａｉｓ
ｔｔ表面特にフィブリル面への前記炭酸カルシウム粒子
の品出が良好でかつ密着するから、より良好な歩留向上
を期待することができる。なお上記２工程における薬品
の添加順序が逆の場合にＪｊいても前記同様良効果を得
る。

■従って本発明によれば、填料（炭酸カルシウム）歩留
および紙物性の良好な中性紙を安価に提供できるので、
この種産業分野における実用上に及ぼす実益は顕著であ
る。

〈実施例〉実施例１未叩解ＬＢＫＰ（Ｂ、Ｄ、　）１０５Ｊを含有する１、
５％スラリーに炭酸ソーダをｓｏ、　ｓ　ｇ溶解した溶
液と水を加えて全重層を１０１０ｇとしたｌＩ４０℃で
２０分間撹拌した。

次いでこの液をブフナー漏斗に濾紙を用いてその重置が
ｅｚ、ｓｇになるまで濃縮し、しかる後水９３６びに水
酸化力ルシ−クム１．９ｇを溶解した溶液で上記パルプ
マットを稀釈し、４０℃で２０分間撹拌した。

この場合のパルプおよび生成炭酸カルシウムの濃度はそ
れぞれ１．０％、　　０．２５％で次式で示される炭酸
カルシウムの填料率は２０％であった。

その後Ｔａｐｐｉミルルミスタンダードシートマシーン
法によって抄紙し乾燥した。得られた手抄紙を、２０℃
、６５％ＲＨで調湿し、紙質試験に供した。

実施例２〜４実施例１の（１）式で示される填料率が３０％、　４０
％、５０％となるように炭酸ソーダをそれぞれ８６．５
グ、　　１３４．６９　、　２０１．９ｇ加え、濃縮後
水酸化カルシウム／水をそれぞれ３．２９　／　９３４
ｇ、　　４．９９　／９３３ＳＦ　、　　７．１１ｇ／
　９３０ｇを加えた以外は実施例１と同様にして手抄紙
を得た後紙質試験に供した。

比較例１〜２実施例１の（１）式で示される填料率が３０％、５０％
となるように市販の軽質炭酸カルシウムＴＰ１２１（商
品名；奥多摩工業社製）を添加し、４０℃で２０分間撹
拌後、実施例１と同様にして手抄紙を得、紙質試験に供
した。

実施例５〜８実施例１〜４において未叩解ＬＢＫＰの代わりにナイヤ
ガラビーターにて叩解したＬＢＫＰ（Ｃ３Ｆ　４００ｔ
ｅ　）を用い、炭酸カルシウムに全同変換したときの填
料率が２０％、３０％、４０％、５０％となるように計
算量の炭酸ソーダと水酸化カルシウム／水を加えた以外
は実施例１〜４と同様に処理して手抄紙を得、紙質試験
に供した。

比較例３実施例５〜８に示したＬＢＫＰのパルプスラリーにＴＰ
１２１を填料率が４０％となるように撹拌しながら加え
２０分間、４０℃に保持した。次に対パルプ（Ｂ、Ｄ、
　）０．０２％の歩留向上剤パーコール４７（商品名；
アライドコロイド社製）を加え、同温度で５分間１ｆｆ
Ｊ半し、ＴＡＰＰＩスタンダードシートマシーンにより
常法により抄紙して乾燥し紙質試験に供した。

実施例９〜１２実施例１〜４において未叩解ＬＢＫＰの代わりにナイヤ
ガラビーターにて叩解したＬＢＫＰ（Ｃ８Ｆ２００　ｍ
　）を用い、炭酸カルシＣシムに全同変換したときの填
料率が２０％、　３０％、４０％、　５０％となるよう
に計算ｍの炭酸ソーダ°と水酸化カルシウム／水を加え
た以外は実施例１〜４と同様に処理して手抄紙を得、紙
質試験に供した。。

比較例４〜５実施例９〜１２において填料率が３０％、５０％となる
ようにＴＰ１２１を添加し、４０℃、　２０分間撹拌し
た以外は実施例９〜１２と同様に処理して手抄紙を得、
紙質試験に供した。

上記実施例１〜１２および比較例１〜５によって得られ
た各複数の手抄紙について実施個別（含比較例別）に同
条件下でその物性０紙中填料率および填料歩留を測定し
第１表記載の結果を得た。ただし本測定は下記によった
。

（１）紙中填料率は乾燥成紙の灰分測定結果から次式に
より算出した。

（２）填料歩留率は次式により算出した。

（３）白色度はハンター反射率計（東洋精機製作所社製
）を用いＪＩＳＰ８１２３に従って測定した。印刷不透
明度は上記反射率計を用い、黒色標準体で裏あてした時
の読み（１０）と同一試験片を十分重ね合Ｕ測定したと
ぎの読み（Ｉｌｏｏ　）との比により求めた。裂断長は
ス！・ログラフ（東洋精機製作所社製）を用い、引張り
速度１０履／Ｗｉｎの条件で引張り強度を測定し、米坪
口で補正することによって求めた。

（４）測定値は全て５回実施の平均値を示す。

実施例１３〜１６実施例５〜８において炭酸カルシウムの１ｌＩＦｌがそ
れぞれ２０％、３０％、４０％、　５０％となるよう炭
酸ソーダと水酸化カルシウム／水を加え抄紙（前記シー
トマシンによる）して得られた紙中填料く炭酸カルシウ
ム）分布率を同条件で測定第２表の結果を得た。

比較例６比較例３において填料の填料率が４０％となろうに炭酸
ソーダと水酸化カルシウム／水を加え次いで歩留向上剤
（パーコール４７）を加えて抄（シートマシンによる）
して得られた紙中の填（炭酸カルシウム）分布率を測定
し第２表の結を１９だ。ただし本測定は実施例１３〜１
６と同条件で行なった。

（１）表面強度はＪＩＳＰ８１２９に従い測定し、−八
Ｘとして表示した。Ｆはフェルト面を、Ｗはワイー面を
それぞれ示ず。

（２）ｚ方向填料分布はセロテープを用いて５に剥離し
、そのそれぞれを灰化後炭酸カルシ・りに換算した重量
を各層の重量で割ることによって率　　求めた。

に　　（３）測定値は全て測定５回の平均値を示す。

宋下上記第１表および第２表六から明らかなようにＮＯ，本
発明は、ヤ　　（イ）第１表実施例１〜４．比較例１〜２．実施
例９〜１２および比較例４〜５の結果を参照して重苦　
　販の填料を添加して抄紙する従来の方法にくらペム　
　て本発明の方法は、填料歩留率においてずぐれており
、同時に未叩解バルブでさえ高い歩留の得れることが知
られる。また実施例５〜８．比較３では一般的な叩解度
において、本発明の方法歩留向上剤を添加して抄紙する
通常の方法（比例３）に比べて填料歩留率においてはる
かにすれていることが知られる。

（ロ）第２表実施例１３〜１６および比較例６によば、
表面強度において上記実施例では−ＡＸ　ＮＯ。

表裏同じであるのに対し、比較例では表（ｎが実（Δ）
が３と約１７％の大きな差がある。また紙白の７方向（
紙の厚さ方向）の填ＩＩ分布率におて、紙層を５層に剥
離して各層の灰分量を測定ると、実施例１３〜１６では
表（［）と裏（讐）までの層の灰分量の差が最大的１．
４倍で殆んど均一でるのに対し、比較例３では表（［）
の８．８％から（Ｗ）の２８．７％と３倍以上の差があ
り、５つに剥した各層の差も極めて大きい。

従って本発明によれば、表冑差の少ない炭酸ルシウムを
填料とした中性紙の得られることが認される。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水性パルプスラリーに炭酸アルカリと石灰を添加
し、攪拌下に該スラリー中に炭酸カルシウムを生成させ
得られた炭酸カルシウム含有紙料を通常の脱水、乾燥工
程を経て抄紙することを特徴とする中性紙を製造する方
法。
（２）炭酸アルカリを添加する工程と石灰を添加する工
程がそれら工程間に濃縮工程を設けている特許請求の範
囲第１項記載の中性紙を製造する方法。