JPH0246720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、広葉樹から製造される化学パルプ乃
至半化学パルプのごとき道管要素を含有するパル
プに起因する印刷時の道管ムケ（ベツセルピツク
と称せられる）の発生を防止するための多層構造
を有する印刷用紙及び塗工原紙に関する。 従来技術とその問題点 広葉樹を原料として製造される化学パルプ乃至
半化学パルプは、木繊維、柔細胞及び道管要素
（以下道管と称する）を主要構成要素としており、
これらの構成要素の形態的特徴から、それから紙
層構造を形成するに際して針葉樹由来のパルプと
は異なつた性状を示すことが知られている。因
に、針葉樹由来の化学パルプはほとんど仮道管と
称せられる繊維状の構成要素から成つているもの
である。 ところで、一般に、上記道管は細胞直径が木繊
維などに比して大きく、且つ細胞壁が薄いため紙
層構造の中においては押し潰されて偏平状態とな
り易いものである。したがつて、このような状態
の道管が紙層の表面に存在している場合、この紙
をオフセツト印刷等をする際道管ムケ（ベツセル
ピツク）を発生する原因となり、印刷工程上大き
な障害となる。そして、オフセツト印刷における
道管ムケ発生の現象は道管と木繊維などの他の紙
層構成要素との結合が不十分なことに起因してい
る。 以上のごとく、印刷時にみられる紙層における
道管ムケの発生は、紙層の道管が構成要素として
存在していることに因るものであるから、それを
防止するには道管を含有しないかもしくは道管含
有量の少ない樹種を原料としたパルプを用いると
よいことになるが、しかし、近年における製紙用
原木資源確保の観点から広葉樹材を製紙原料とし
て用いることが余儀なくされその使用量も増加し
てきている。したがつて、元来、道管含有量の多
い広葉樹由来のパルプからの紙の生産量の増加に
伴い、上記道管ムケ対策が重要な問題となつてい
る。なお、広葉樹由来のパルプに起因する道管ム
ケとは、印刷工程において紙層の表面に存在する
道管が印刷版面のインキのタツクにより剥ぎ取ら
れる現象といえる。 従来、道管ムケの発生を防止するための対策と
して一般に行われている方法としては、まず、道
管ムケ発生が比較的軽微である道管含有量の少な
い樹種或は道管の形状の小さい樹種を選択して使
用することが行われている。しかし、このような
対策では利用可能な原木樹種が制約されることに
なり、広葉樹資源の活用にならない。特に原木資
源上豊富と言われている熱帯性広葉樹（道管が大
きく、かつ含有量が多い）を製紙原料として利用
するうえでの対策にならない。 また、上記道管ムケ発生の積極的防止対策とし
て一般に行われている方法は、紙層内の道管の結
合を促進するための接着剤を内部添加する方法、
及びサイズプレスなどにおける接着剤の塗布、す
なわち、表面サイズ処理法などが有力な方法とし
て実用化されている。しかし、このような接着剤
を紙層内部に添加したり、紙層表面に塗布するこ
とにより、インキタツクに対する抵抗性は強化す
る反面、それを多用すると紙質が硬くなるなどの
紙本来の性質を損なう問題がある。 上記のほかに、更に、原料パルプの叩解を強化
して道管ムケ発生を防止する方法がいくつか提案
されている。例えば、原料パルプを十分低フリー
ネスまでに叩解して道管と木繊維などの紙層構成
要素相互の結合を高める方法〔J.Colley、J.
Ward：「アピタ」（Appita）、29(5)、344（1976）〕、
原料パルプの高濃度叩解により道管を変形、破壊
し、小型化する方法〔J.N.McGovern：「パルプ
アンド ペーパー」（Pulp Paper）、
December1977、p.58；その他〕が提案されてお
り、特に、後者の方法について、Byrdはさらに
偏心形のリフアイナーを用いて行うと道管ムケ発
生防止に非常に有効であると報告している。〔V.
L.Byrd、et al.：「ペーパー トレード ジヤー
ナル」（Paper Trade J.）、151（46）、55
（1967）：153（47）、54（1969）〕。しかしながら、
これらの叩解による方法では、よく知られている
ように、パルプは叩解を進めるに伴つて、一般に
乾燥時のシート収縮率が増大し、湿度変化による
シートの寸法変化率が大きくなる問題がみられ
る。特に、高濃度叩解を採用した場合には、通常
の叩解度程度の叩解であつても低濃度叩解に比べ
乾燥時のシート収縮率が増大し、それに伴い紙の
寸法安定性の劣化、嵩の低下、不透明度の低下な
どの欠点がみられる。すなわち、道管ムケ発生の
防止対策としての叩解による方法には避けること
のできない本質的な問題点が内包されていると言
える。 発明が解決しようとする課題 本発明は、上述したごとき状況に鑑みなされた
ものであつて、広葉樹由来の化学パルプ乃至半化
学パルプのごとき道管を有していてパルプに起因
する道管ムケの発生を、パルプを製造するための
原木樹種の制約やパルプの叩解による紙質の低下
等の問題を伴うことなく、有効に防止するための
多層構造を有する印刷用紙及び塗工原紙を提供す
ることを課題とする。 本発明者らは、印刷時における道管ムケ発生の
機構を調べる目的で、印刷版と接する紙の表面構
造を走査型電子顕微鏡で詳細に観察した結果、紙
の表面付近に存在する道管を被覆する繊維の本数
が多いほど道管ムケが起きにくくなる傾向がある
ことを見出し、道管ムケを起こし易いパルプ層の
上に道管ムケを起こさないパルプ層を被覆すると
道管ムケの発生を完全に防止し得ることを見出
し、本発明をなすに至つた。 すなわち、本発明は、道管ムケを起こし易い程
度に道管を含有しているパルプ層の上に、道管を
含有しないか、もしくは道管が存在するとしても
道管ムケを起こさない程度にしか存在しないパル
プ層を被覆した少なくとも２層から成る多層構造
に紙を形成することにより、上記課題を解決する
ことに成功した。 以下本発明を詳しく説明する。 発明の構成 本発明の構成上の特徴は、道管を含有していて
印刷に際して道管ムケを起すパルプから成る層の
上に、道管を有しないか、もしくは印刷に際して
実質上道管ムケを起さないパルプから成る印刷面
としての表面を抄紙手段により水分の多い状態で
被覆して多層構造に形成して成る多層構造の印刷
用紙及び塗工原紙にある。 ここでいう“印刷に際して実質上道管ムケを起
さないパルプ”とは、道管を含有していてもその
量が僅少かもしくはその形状が小形であることに
因り、実際の印刷上に支障をきたすような道管ム
ケを起さないパルプを意味する。 また、本発明が対象とする印刷用紙は、従来の
多層構造を有する板紙と区別されるべきものであ
る。すなわち、上記印刷用紙では印刷面となるパ
ルプの被覆層の厚さは１ｇ／m²乃至約20ｇ／m²で
あつて、特に該被覆層の厚さが１〜２ｇ／m²とい
う極めて薄い層であつても、印刷時にその下に位
置する道管ムケ発生パルプ層に起因する道管ムケ
の発生がみられず、印刷し得る特性を発揮し得る
ものである。これに対し、従来の板紙では品質の
劣るパルプ層からなる下層を被覆するための表層
のパルプ（漂白パルプ）層の厚さを非常に大きく
する必要があり、一般に55〜70ｇ／m²程度の厚さ
にする必要がある（紙業タイムス社発行「白板
紙・紙器」1979、p.53参照）。 課題を解決するための手段 本発明に係る多層構造を有する印刷用紙及び塗
工原紙において、印刷面である表層（被覆層）を
形成するパルプには、前述のように道管ムケを起
さない良質のパルプ、すなわち、道管を含有しな
いか、もしくは道管を含有するとしても実際の印
刷に当つて支障を与えない、実質上の道管ムケを
起さないパルプを用いるものであつて、このよう
なパルプとしては通常、道管を有しない針葉樹パ
ルプの使用が好ましいが、道管の形状が比較的小
さいために道管ムケを起しにくいブナパルプ（ブ
ナBKP）等を用いることもできる。一方、下層
を形成する道管ムケを起すパルプには広範囲な種
類の広葉樹由来パルプ、例えばラワン材由来のパ
ルプを用いる。 なお、道管の多い広葉樹から製造した化学パル
プ中の道管を液体サイクロンを用いて濃縮分離し
て、道管含有率を減少させたパルプ分画部分を上
記表面層に、道管含有率を増大させたパルプ分画
部分を下層に用いることも、道管ムケの発生を完
全に防止する必要のない印刷紙の場合には可能で
ある。 上記道管ムケを起し易いパルプ層の上に被覆さ
せる上記良質パルプの厚さは１ｇ／m²以上であれ
ば下層のパルプ層に起因する道管ムケの発生を著
しく減少させるこきができ（凡そ1/4程度までに
減少し得る）、２〜５ｇ／m²の厚さにすると、上
記道管ムケは実質上ほとんど防止し得る。 この点に関し、本発明者らが道管ムケを起し易
いパルプとして無染色のラワン材から調製した晒
クラフトパルプ（以下BKPと略す）を下層とし、
その上に表層として、染色した道管ムケをほとん
ど起さないブナのBKPを１〜20ｇ／m²の範囲の
各厚さにしたものをそれぞれ被覆させた場合にお
ける下層のラワンBKP中の道管が、表層のブナ
BKPの繊維で被覆される様子を光学顕微鏡で観
察した結果を第１表に示す。

【表】 上記表にみられるとおり、表層パルプの厚さが
１ｇ／m²ではその１〜５本の繊維が下層パルプ中
の道管上に乗つているにずぎないけれども、道管
ムケの発生は1/4程度にまで減少すること、また、
表層パルプの厚さが２ｇ／m²でもその繊維の４〜
７本が下層パルプ上に乗つている程度で下層が十
分に透けて見える状態なのに道管ムケの発生がほ
とんどみられないことは極めて驚くべきことであ
ると言える。 次に、本発明に係る多層構造を有する印刷用
紙、すなわち、下層のパルプ層の上に印刷面とな
る表層のパルプを被覆した構造の紙を形成するに
は、下に示すごとき抄紙機を組合わせて用いる多
層抄紙技術を利用して行い得る。従来、紙層の非
常に厚い板紙製造の分野では、円網抄き合わせ抄
紙機や多重長網抄紙機などを用いてフエルト上で
湿紙を重ね合わせるか、或はワイヤ上で既に形成
されている湿紙層の上に次々と新たな紙層を噴霧
形成させていくという、抄き合わせ技術として発
達してきた。しかし、最近、印刷用紙やテイツシ
ユーのような薄物の紙製造分野でも、多層抄紙用
に開発されたヘツドボツクスとツインワイヤ抄紙
機或は長網抄紙機とを組合わせることで、抄き合
わせ技術によらずに一工程で多層構造を有する紙
を抄くことが可能となつてきた。 すなわち、多層抄紙用ヘツドボツクスとして、
Beloit社のConverflo Strata−Flo、KMW社の
HTB−3L、Escher Wyss社のStepflow M.、
Tampella社のContra−Flowなどを用いて、各
層の紙料をストツクインレツトから平行に流出さ
せて層状の紙層を形成するものである。これらの
単一ヘツドボツクスによる多層抄紙では、各紙層
の境界面で原料パルプが適度に混合するため、従
来の抄き合わせに比べＺ方向の強度が大きく、層
間剥離が生じにくい紙を抄くことができる長所が
ある。 なお、紙製造に多層抄紙技術を適用することに
よる利点として、板紙の場合と同様に表層に良質
のパルプを、内層に安価なパルプを用いて、100
％良質のパルプを用いたのと外見上同様な紙を得
ることができること、及び紙層構造に依存する紙
の品質の設計が可能になること等が挙げられる。
因に、印刷用紙に上記多層抄紙技術を利用する場
合、表層を短繊維、内層を長繊維とすること、表
層を機械パルプ、内層を化学パルプに形成するこ
とにより、紙の平滑性やインキ吸収性が向上し、
かつ嵩高で圧縮性の良い印刷用紙を製造し得るこ
とが報告されている〔J.I.Bergstrom、「ノルスク
スコギインダストリー」（Norsk Skogind.）、31、
133（1977）及びJ.A.Briston et al.、「スベンスク
ペーパステイドウイング（Svensk
Papperstidn.）、86、R164（1983）〕。 以下に実施例により、本発明及びその効果を具
体的に説明する。 実施例 １ TAPPI型標準手抄き装置を改造し、単一ヘツ
ドボツクスによる多層抄紙をシミユレートでき
る、すなわち連続的に異なる種類のパルプスラリ
ーを供給しつつ濾過脱水できる多層シート手抄き
装置を使用して表層と下層のパルプ種類が異な
り、かつ表層のパルプ層の厚さの異なる手抄き２
層シートを作製した。この手抄き２層シートを
IGTユニバーサル型印刷試験機による印刷試験に
供し、道管ムケとの関係を調べた。 表層パルプとして広葉樹ではあるが道管が比較
的小さいため道管ムケを起こしにくいブナBKP
（パルプ濃度10％でPFIミル叩解した。フリーネ
ス375ml）を用いた。また、下層パルプとして大
形の道管をもち道管ムケを起こしやすい南洋材ラ
ワンBKP（フリーネス400ml）を用いた。これら
の２種類のパルプを用いて作製した表層厚さが異
なり、かつ全坪量60ｇ／m²の手抄きシートを、温
度20℃、相対湿度65％の恒温恒湿室内で、IPIイ
ンクNo.３を使用し、印刷速度1.75ｍ／sec、印刷
線圧18.75Kgｆ／cmの条件で印刷して、道管ムケ
の数を測定した。これらの結果を第２表に示す。

【表】 第２表から明らかなように、表層パルプの厚さ
の増加に伴い、道管ムケ数は急激に減少する。表
層厚さがわずか１ｇ／m²では、表層パルプがない
場合、すなわち下層ラワンパルプが完全に露出し
ている状態に比べ、わずか４分の１以下にまで減
少し、明らかに道管ムケ発生の防止効果が発現さ
れる。また、さらに表層パルプ厚みが２ｇ／m²以
上では道管ムケ数がラワンBKPに比べて20分の
１以下に低下し、実質的に道管ムケの発生を防止
し得る。 実施例 ２ 実施例１と同様にして道管をもたない針葉樹パ
ルプ（NBKPと略す。フリーネス520ml）を表層
とし、道管ムケを起こしやすいラワンBKP（フリ
ーネス405ml）を下層とする手抄きシートを作成
し、実施例１と同様の条件で印刷試験に供した。
得られた結果を第３表に示す。

【表】 第３表から明らかなように、表層パルプの種類
が異なつても道管ムケを起さないパルプを用いれ
ば、表層厚さがわずか１ｇ／m²で、表層パルプが
ない場合、すなわち下層ラワンパルプが完全に露
出している状態に比べ、わずか４分の１以下にま
で減少し、明らかに道管ムケ発生の防止効果が発
現される。また、さらに表層パルプ厚みが２ｇ／
m²以上では道管ムケ数がラワンBKPに比べて10
分の１以下に低下し、実質的に道管ムケの発生を
防止し得る。 実施例 ３ 未叩解のラワンを液体サイクロン（セントリク
リーナー600型）を用いて道管含有率を減少させ
た部分（アクセプト側パルプ）と増大させた部分
（リジエクト側パルプ）とに分画した。分画処理
の条件は、パルプ濃度0.25％、入口ゲージ圧3.0
Kgｆ／cm²、リジエクト率30.7％とした。パルプ中
の道管の数および平均面積は、それぞれ未処理の
未叩解パルプで88個／mg、0.0716mm²／個、アクセ
プト側パルプで68個／mg、0.0531mm²／個、リジエ
クト側パルプで211個／mg、0.0879mm²／個であつ
た。 実施例１と同様の方法で、これらの分画処理を
したパルプのうち道管含有率を減少させたアクセ
プト側パルプ（フリーネス375ml）を表層とし、
道管含有率を増大させたリジエクト側パルプ（フ
リーネス400ml）を下層とする手抄きシートを作
製し、実施例１と同じ条件で印刷試験を行つた。
得られた結果を第４表に示す。

【表】 第４表から明らかなように、道管含有率が大き
く、また、道管平均面積も大きいラワンリジエク
ト側パルプの露出した紙（試験番号１）では、非
常に道管ムケの数が多いが、この場合に比べ、表
層ラワンアクセプト側パルプの厚さが１ｇ／m²で
は道管ムケ数は約３分の１まで減少し、1.5ｇ／
m²以上ではおよそ５分の１以下、すなわち表層パ
ルプそのものの道管ムケ数のレベルに達する。 道管ムケを完全に防止する必要がなく、一定レ
ベル以下にとどめるのみでよい場合は、この例の
様に単独で用いた場合その条件を満たすパルプを
１ｇ／m²以上表層に用いることで目的にあつた印
刷用紙が得られる。 実施例 ４ 表層パルプとしてブナBKP（パルプ濃度５％で
PFIミル叩解した。フリーネス395ml）、下層パル
プとしてラワンBKP（５％濃度叩解、フリーネス
375ml）を用いて、従来から実験室的に行われて
いる手抄き装置を使用する抄き合わせ法により２
層シートを作製した。すなわち、まず初めに標準
的な手抄き操作によつてワイヤ上に下層となるラ
ワンBKPの湿紙を形成させ、抄き取り濾紙を重
ねてクーチングしたあと、抄き上げた。次いで、
表層となるブナBKPの湿紙をワイヤ上に形成さ
せラワンBKPの湿紙の付着した濾紙をその上に
重ねてクーチングし、２層となつた湿紙を抄き上
げた。常法に従つてプレスし、乾燥したのち、印
刷試験に供した。印刷条件は印刷速度が1.25ｍ／
secであることの他は、実施例１と同じである。
得られた結果を第５表に示す。

【表】 第５表から明らかなように、実施例１〜３と異
なる従来法の抄き合わせ法によつても、表層パル
プ厚さが１ｇ／m²では道管ムケ数は約５分の１ま
で減少し、２ｇ／m²では25分の１に低下した。 抄紙方法が異なつても紙層構造を実施例１〜３
と同様にすることで実質的に道管ムケを防止する
ことができる。ただし、この抄紙方法では抄き合
わせ面での繊維の絡み合いがないため印刷速度を
上げることなどで印刷条件を苛酷にすると層間剥
離が起きやすいという欠点が認められた。 実施例 ５ 手抄き装置を使用してワイヤ上に下層となるラ
ワンBKP（10％濃度叩解。フリーネス400ml）の
湿紙を形成させ、抄き取り濾紙を重ねてクーチン
グしたあと、抄き上げた。次いで、ラワンBKP
の湿紙の付着した濾紙をブフナー濾斗に乗せ、ア
スピレーターで減圧し吸引しながらブナBKP（10
％濃度叩解。フリーネス375ml）の希薄サスペン
ジヨンを吹き付けて表層部分を形成させた。この
２層構造をもつ湿紙を常法に従つてプレスし乾燥
したのち、実施例４と同じ条件で印刷試験に供し
た。得られた結果を第６表に示す。

【表】 第６表から明らかなように、実施例１〜３（多
層抄き）および実施例４（抄き合わせ）と異なる、
多層構造をもつ手抄きシートの調製法によつて
も、表層パルプ厚さが２ｇ／m²では道管ムケの数
は10分の１以下に低下した。 抄紙方法が異なつても紙の構造を実施例１〜４
と同様にすることで実質的に道管ムケを防止する
ことができる。ただし、この抄紙方法では実施例
４と同様に層間剥離が起きやすいという欠点が認
められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 道管要素を含有していて印刷に際して道管ム
   ケを起すパルプから成る層の上に、道管要素を有
   しないか、もしくは印刷に際して実質上道管ムケ
   を起さないパルプからなる印刷面としての表層
   を、抄紙手段により、水分の多い状態で被覆し
   て、多層構造に形成して成る多層構造の印刷用紙
   及び塗工原紙。 ２ 印刷面となる表層を少くとも約１ｇ／cm²の厚
   さに形成する特許請求の範囲第１項記載の印刷用
   紙及び塗工原紙。