JPH0316434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は充填剤が実質的に全てルーメン内にあ
る充填剤含有パルプの改善された製造方法と、そ
のような繊維から製造される新規な紙に関する。 多くの使用目的に対して、紙に不可欠な性質は
不透明性である。これは印刷用紙においては特に
重要であり、印刷されたシートの裏面またはその
下のシートの印刷像のうち、表側に透けて見える
部分ができるだけ少ないことが望ましい。印刷そ
の他の用途のためには、紙はさらにある程度の白
色性（すなわち、製紙業界で衆知の白色度）をも
持つていなければならない。多くの紙製品の場
合、これらの光学的性質の適正水準はパルプ繊維
だけを用いて達成することができる。しかしなが
ら、他の紙製品の場合は、繊維に固有の光反射能
力だけでは消費者の要求を満たすのに不十分であ
り、このような場合、製紙業者は抄紙原料に充填
剤を添加する。充填剤は不溶性固体の微粒子から
成り、その固体は通常は鉱物系のものである。そ
の高い表面積対重量比（ときには高屈折率も加わ
る）により、この微粒子はシートに高い光反射率
を付与して、不透明度および白色度を増加させ
る。抄紙原料に充填剤を添加すると、製造される
紙の平滑度や印刷適性が改善されるというような
他の利益も得られるが、充填剤添加の主たる目的
はやはり紙の光学的性質を向上させることであ
る。さらに、繊維を安価な充填剤で置換すること
によつて紙のコストを下げることができる。しか
しながら、充填剤の添加はいくつかの問題を惹き
起こすことも事実である。 充填剤の添加に関連した問題の一つは、シート
の機械的強度が負荷を支持する繊維と負荷を支持
しない充填剤の比から期待される値よりも低いこ
とである。この事実は一般に、充填剤粒子の一部
が繊維間にはさまつて、紙の強度の本源である繊
維−繊維結合の強度を低下させるためであると説
明されている。 充填剤の添加に関連する第二の問題は、抄紙機
でのシートの調製の際に、小粒子のかなりの部分
が水とともに流出してしまうことである。白水と
して一般に知られているこの流出水から充填剤粒
子を回収し再循環させることが、製紙業者にとつ
て難しい問題である。この問題を軽減すべく、多
くの研究者がシート上に充填剤が保持される様子
を調べた。保持の主要な機構は共凝集、すなわち
繊維への顔料粒子の付着であることが一般に認め
られており、この知見の結果、充填剤の技術にお
ける努力の大半がこの付着力を増大することに向
けられてきた。この研究成果により、保持補助剤
（パルプ懸濁液に加え、微粒子および充填剤のよ
うな小さい粒子を吸着する繊維の能力を増加する
薬品）として知られる様々の可溶性添加剤が開
発・使用されるに至つた。これらのうち最も早く
からしかも最も広く使用されているものは硫酸ア
ルミニウム（製紙用ミヨウバン−
Papermakers′alum）であるが、近年、種々のポ
リマー類が使用されつつある。しかしながら、こ
れらの保持補助剤の使用にもかかわらず、充填剤
の保持は依然としてかなり不完全である。もう一
つの保持機構は紙匹による顔料粒子の過作用で
ある。これは粗い充填剤については比較的重要で
あるが、微小充填剤についてはその効果は取るに
足らない。 HaslamとSteele（Paper Trade J.102（２）36
（1936））は充填剤とパルプをビーターで普通に処
理して混合した後の充填剤の保持機構を研究し
た。彼らが混合物に対して行なつた試験の一つ
は、共凝集と過作用により保持された充填剤を
除去するためにパルプを何度も洗浄するというも
のであつた。このように洗浄しても少量の充填剤
が残留した。彼らはその充填剤が第三の機構によ
り保持されていると考え、その機構を「機械的付
着（mechanical attachment）」と名づけた。顕
微鏡分析の結果、その充填剤の大部分は繊維のル
ーメンに存在することが判明した。彼らはこのよ
うな繊維から紙を製造しなかつたし、またこれら
の繊維から製造された紙が従来法で充填した紙と
大きく異なる性質を持つということは全く指摘し
なかつた。1936年以来、このような事実を発見し
たという報告はなされていない。その後の研究者
達は、明らかに、ルーメンに保持される充填剤は
従来の方法で充填したパルプ中の充填剤全保持量
のうち重要でなく無視し得る小部分であると見な
してきた。本発明者は、意外にも、このような繊
維が強度と光学的性質の優れた組合せを有する紙
を生成することを見出した。 Craig（米国特許第2583548号）は繊維の「中お
よび周囲」に顔料を沈着させることにより着色セ
ルロース系パルプを製造することができる方法を
説明している。彼の発明によれば、例えば塩化カ
ルシウム等の反応物の溶液に乾燥したセルロース
系繊維を添加し、その懸濁液を機械的に処理して
繊維のゲル化を行なう。次いで、例えば炭酸ナト
リウム等の第二の反応物を加えて、例えば炭酸カ
ルシウム等の固体微粒子を繊維の「中、表面、お
よび周囲」に沈着せしめる。次いで繊維を洗浄し
て、例えば塩化ナトリウム等の可溶性副生成物を
除去する。Craigは、セルロースよりも多量の顔
料を含有していて純粋な充填物に比べて保持特性
の優れた紙用添加剤として使用されるような着色
繊維を具体化した。確かに添加剤のこの繊維状の
形によつて良好な保持特性が得られるであろう
が、この方法には相当の制限があることも事実で
ある。繊維の表面に充填剤が存在すること、なら
びに、繊維に対するゲル化作用は、紙の強度にと
つて不利益である。さらに、この技術は、沈殿に
よつてその場で容易に製造し得る紙に充填剤を導
入することに限定されるため、二酸化チタンや白
土のような重要な充填剤材料は使用できない。い
ずれにしても、最適の光反射性を得るのに大き過
ぎたり小さ過ぎたりすることのないように粒径を
調節することができるかどうかは凝わしい。 Thomsen（米国特許第3029181号）もまた、繊
維の存在下に顔料を沈殿させることも含む発明を
開示している。この方法はCraigの方法よりも有
利であるという主張がなされているが、その生成
物も以前のものに見られた制限の多くによつて制
約を受けている。 生成物の点では、本発明は実質的に全ての充填
剤が繊維のルーメン内に存在する新規の充填剤含
有紙に関する。 方法の点では、本発明は本発明の新規な紙の製
造に適する充填剤含有紙パルプの製造方法と、こ
のようにして製造された紙パルプを用いる前記の
新規な紙の製造方法に関する。 本発明の一方法態様によれば、実質的に全ての
充填剤が繊維のルーメン内に配置されている充填
剤含有紙パルプは、 (a) 紙パルプとパルプ繊維のルーメンの入口の平
均孔径より小さい平均粒径を有する過剰量の不
溶性充填剤との懸濁液を、前記繊維のルーメン
が少なくとも前記パルプの乾燥重量の0.5％の
前記充填剤で充填されるまで激しく撹拌する工
程と、 (b) 前記充填剤含有パルプを残留充填剤の懸濁液
から分離する工程と、 (c) 充填された前記パルプを、前記繊維の外表面
上の前記充填剤が実質的に全て除去されるまで
（例えば剪断条件下で）激しく乱流
（turbulently）洗浄する工程とによつて製造さ
れる。この方法は、少なくとも前記洗浄工程を
保持補助剤を含有する水の流れで行なうことに
よつて、向上される。 本発明の別の方法態様によれば、強度と不透明
度の改善された組合せを有する紙は、実質的に全
ての充填剤が繊維のルーメン内に存在する充填剤
含有パルプを使用することによつて製造される。 本発明の別の方法態様によれば、抄紙機の白水
中への顔料の損失は、本発明の方法による充填剤
含有紙パルプを使用することによつて低減され
る。 本発明のさらに別の方法態様によれば、前記洗
浄工程から出る液の中の充填剤粒子は濃縮して工
程(a)に再循環させ、また、清浄となつた液は洗浄
（工程(c)）のために再び使用する。 製紙用繊維の構造は本発明の不可欠の観点であ
る。最も広く使用される繊維は木材から得られた
ものであり、パルプ化によつて分離された状態の
ものを顕微鏡で観察すると、大部分は長い中空管
であり、その径はほぼ全長にわたつて均一である
が各端部はテーパー状になつている。繊維の長さ
方向に沿つて、繊維壁には中心の中空部（ルーメ
ン）と繊維の外部とを連通する小孔（ピツト）が
開いている。木の場合、このピツトにはある構造
物がかかつており、それによつてピツトは水の流
通に対して弁のような働きをするとともに、開い
ている時でも小粒子（例えば微生物）の通過に対
して「ふるい」のような働きをする。この構造物
は普通、パルプ化の際に除去され、ピツトは単な
る孔となる。しかしながら、時には、この構造物
が無傷のまま機能し得る形で残る。 紙の強度は、紙原料として使用され抄紙の際に
広範囲にわたつて互いに結合されるパルプの繊維
に大きく依存する。したがつて、繊維を「叩解」
するのが通例であり、この叩解は水中での特別な
機械的処理である。これによつて繊維は可塑化さ
れ、抄紙工程で管状の形から広範囲の結合を可能
にするリボン状の形につぶれることができるよう
になる。長時間の叩解は他の効果を持つ。その一
つは、光学顕微鏡で見ると微毛のように見えるも
のを繊維の外表面状に生じさせることである。こ
れは、細胞壁構造を構成しているセルロースの微
細繊糸（フイブリル）の部分的追い出しである。
この現象はフイブリル化として知られている。別
の効果は繊維の切断であり、これによつて切断端
からルーメンへ直接到達できるようになるので、
この効果は本発明の特徴にとつて重要である。 小粒子をルーメン内に収納するための本発明の
特徴の方法は、広範囲の製紙用繊維類に適用でき
る。この方法は通常のパルプ化および漂白工程の
任意のものによつて、種々の木材に由来するパル
プ類に対して行なうことができる。パルプは「未
乾燥（never−dried）」形態でこの方法に導入し
てもよいし、乾燥状態から再スラリ化してもよ
い。しかしながら、繊維構造は繊維の源材によつ
て異なるので、ある与えられた条件で得られるル
ーメン内充填の程度はパルプの種類ごとに異な
る。ルーメン内充填に先立つて、繊維に例えばリ
フアイニングまたは叩解等の機械的処理を施して
もよい。場合によつては充填剤粒子がルーメンに
入り込まずに無傷のピツト構造体で別される傾
向を示すが、この問題は、この方法における含浸
工程の機械的態様の強度を増すことによつて多分
に克服できる。中空繊維系レーヨンはこの技術に
よつて“ルーメン内充填”することができ、ま
た、近づくことが可能な内部中空部を有する他の
合成繊維も同様に処理できる。また、木以外の植
物に由来するルーメン状内部中空部を有する繊維
も、本発明の特徴による充填剤で同様にルーメン
内充填することができる。 ルーメン内に収納されているにもかかわらず、
前記充填剤は光と相互に作用し合い、従つて前記
繊維から製造される紙の不透明度および／または
白色度を改善する。充填剤はルーメン内にあるの
は、繊維−繊維結合を妨げることはない。従つ
て、こうして得られたシートの強度は、従来の方
法で同程度に充填されたシートの強度より高い。
さらに、充填剤は繊維のルーメン内に収納されて
いるので、普通なら抄紙工程の際に充填剤の脱落
を惹き起こす排水力から細胞壁によつて保護され
る。かくして、充填剤の保持の問題は大いに軽減
される。 繊維の前処理の中には、繊維が本発明の新規方
法の利益を十分に受けることができないように繊
維を変化させてしまうものがある。例えば、激し
く乾燥および／または押圧処理を行なつた後に広
範囲にパルプ化および／または叩解処理を行なう
と、ルーメンの大部分が不可逆的に崩壊して、充
填剤粒子がルーメンに入るのを不可能にしてしま
うことがある。 本発明の新規方法に使用する充填剤粒子の主要
な基準は、利用可能な開口、すなわちピツトおよ
び繊維の切断端からルーメン内に入り込むことが
できるような粒径を有することである。ピツトの
孔径は繊維の種類によつて異なるが、たいていの
種類のピツトは製紙業で通常使用される充填剤の
大部分が通過するのに十分な大きさである。最適
散光力を得るのに特に申し分のない材料は、例え
ば二酸化チタンおよびポリスチレン顔料等の粒径
範囲0.2〜0.5μのものである。しかしながら、場
合によつては、粒径が4.0μ程度と粗大であつても
よい。その他の充填剤は、それらが製紙工業に通
常使用される形態では粒径が大き過ぎるので、直
ちに使用するのには適していない。標準級白土は
このようなものの一例である。しかしながら、白
土でもルーメン内に充填可能な微粒級の粒度のも
のがある。使用可能なその他の充填剤粒子として
は、炭酸カルシウム、アルミナ、シリカおよび硫
化亜鉛の微粒顔料級のものが例示できる。 前記繊維と前記充填剤粒子の必要条件は以上述
べたとおりであるが、前記ルーメン内充填方法の
三工程、すなわち）含浸、）洗浄、および必
要に応じて行なう）回収および再循環について
次に説明する。 含浸 この工程においては、繊維および充填剤粒子の
水中懸濁液を激しく撹拌する。含浸条件は広範囲
に変化し得る。まず第一に、含浸条件は所望の充
填剤粒子充填度に依存し、その充填度は被生成物
に依つて繊維の乾燥重量の１％乃至40％以上であ
ろう。第二に、ある与えられた充填度のための条
件は繊維、パルプおよび含浸に使用する装置によ
つて決まる。かくして、繊維に対する充填剤の乾
燥重量比は0.01：１乃至10.0：１、パルプ濃度は
１〜50ｇ／の範囲内に設定し得ることが見い出
された。 最大または最適充填度を達成するのに要する撹
拌時間は主として撹拌の程度に依存する。比較的
穏かな撹拌では２時間までの含浸時間を要し、撹
拌的撹拌では５撫程度で十分である。ルーメン内
充填速度は、含浸工程の途中で定期的に含浸用容
器から採取したアリコート内の繊維を後述のよう
にして洗浄した後、その充填剤含有量を測定する
ことによつて測定できる。鉱物系充填剤の場合、
充填剤含有量は灰分を測定することによつて測定
できる。 撹拌を適切に行なうにはいろいろな方法があ
る。最も簡単な方法は懸濁液を高速で撹拌するこ
とである。ルーメン内充填度は、時間、撹拌速度
および懸濁液中の充填粒子濃度とともに増加す
る。含浸工程がこれらの変量に依存することを説
明するために、ルーメン外部の懸濁液は撹拌によ
つてルーメンが交互に崩壊・再開を行なうことに
よつてルーメン内に引き入れられることが自明の
こととして仮定される。いつたん繊維の内部に入
ると、顔料はコロイド力によつてルーメン内面に
引きつけられ且つ保持されるので、次の崩壊過程
の際に外部へ押し出されることはない。 含浸終了後、残存している充填剤粒子の懸濁液
から繊維を別すると好都合である。次いで、充
填剤粒子の懸濁液は次回分の繊維を処理するため
に貯えられる。 洗浄 この工程では、ルーメン内の充填剤含有量を過
度に乱さないようにしながら、ルーメン内充填さ
れた繊維を残存する充填剤粒子の懸濁液から分離
するとともに、繊維の外面に付着した充填剤を除
去する。この目的は、例えば、充填剤粒子は通す
が繊維は通さないようなメツシユ寸法のスクリー
ンの上でパルプを撹乱的に洗浄することによつて
達成できる。この洗浄作業によつて、充填剤粒子
を繊維外面に保持しているコロイド力に打ち勝つ
だけの十分大きな剪断力が発生する。その結果、
充填剤粒子は繊維表面から脱落し、除去される。
一方、ルーメン内の充填剤粒子は繊維壁によつて
剪断力から保護されている。洗浄は、残留する充
填剤が実質的に全てルーメン内に存在することが
顕微鏡観察により確認されるまで続ける。ルーメ
ン内の充填剤の総充填比率は、よく洗浄した繊維
について少なくとも90％である。 洗浄後抄紙に直ちに使用できる外面は清浄なル
ーメン内充填繊維の水性懸濁液が得られる。 充填剤の回収および再循環 工業的規模でルーメン内充填方法を行なう際に
は、残余充填剤粒子および水を再使用するために
工程(ii)からの洗浄水を浄化することが望ましい。
この浄化を行なう方法は、製紙工業ではよく知ら
れておる。最も普通の方法は浮選、沈降、遠心分
離および過に基づく方法である。これら既存の
方式のいずれでも使用できる。これらに代わるも
のとして、ルーメン内充填方法に特に適する方法
は、第二回分の新生パルプを使用してスクリーン
上に床を形成するものである。前記洗浄水はこ
のような床に繰り返し循環させることによつて
浄化することができる。一回分のパルプの洗浄終
了後、フイルタとして使用したパルプパツドはそ
れに付着した充填剤粒子とともに前記含浸工程へ
再循環させてもよく、その際好適には、その濃度
を初回分のパルプに使用した初期値に戻すように
必要に応じて新生充填剤を添加する。 製紙用ミヨウバン（Papermakers′alum）をプ
ロセス水の中に有利に存在させてもよい。ミヨウ
バンは、粒子を互いに吸引するコロイド力を増大
させ、粒子にフロツクを形成させる。このような
フロツクは、洗浄工程において単独粒子よりも除
去しやすい。また、このようなフロツクは回収工
程において洗浄水から分離するのも容易である。
しかしながら、ミヨウバン濃度が高過ぎると、含
浸工程の際にルーメン内に入り込むことのできる
微小粒子を生じるようには決して分裂しないよう
な寸法と剪断抵抗を持つフロツクが生じてしま
う。本方法においてミヨウバンは他の保持補助剤
で置き換えてもよく、ときにはその方が有利であ
る。例えばカルシウム等の二価金属の塩あるいは
例えばポリエチレンイミン等の陽イオン重合体を
使用すると、いかなるルーメン内充填度において
も強度がさらに優れている紙が得られる。このよ
うな物質は充填剤としての炭酸カルシウムと共に
使用してもよいが、ミヨウバンは酸性であるため
炭酸カルシウムと共には使用できない。 本発明の新規方法において分散剤を使用するこ
とは望ましくないと思われる。それは、分散剤は
充填剤粒子を凝集させずに個別の粒子の状態に保
持する傾向があるからである。このように、分散
剤は保持補助剤とは逆の働きをする。 しかしながら、本発明の方法において、洗浄後
にルーメン内充填繊維に例えば長時間の叩解処理
等の過度の撹拌処理を行なつてはならない。なぜ
ならそのような処理を行なうと、ルーメン内の充
填剤の一部が脱落するからである。従つて、広範
囲の撹拌を行なう場合は、ルーメン内充填段階の
前または含浸工程中に行なうべきである。 充填剤をルーメン内充填した製紙用繊維は広く
さまざまな用途に使用できる。最も広い範畴のい
くつかを、小量生産される多くの特殊製品もある
ということに留意しつつ、以下に説明する。 １ 良質紙：印刷および筆記用に使用される紙類
の大分類。通常、これらの紙は充填剤を含有す
る。良質紙製造に使用される抄紙機に、通常の
繊維と充填剤の混合物ではなくルーメン内充填
された繊維を供給することの一つの利点は、充
填剤の保持力が大きいことである。これによ
て、紙質の調整が良好となり、装置の運環境が
清潔になる。ルーメン内充填繊維から生成され
る紙は、従来法により同程度の充填度まで充填
した紙よりも強いばかりでなく、「表裏二面性
（two−sidedness）」が弱く、充填剤が「粉落
ち（dust−off）」する傾向も少ない。 ２ 未漂白クラフトパルプ：未漂白クラフトパル
プは高い強度を有するので袋や包装紙等の製品
に使用される。しかしながら、白色度が非常に
低いために、外観が優れず、印刷用紙の代替品
としても劣つている。未漂白クラフトパルプを
ルーメン内充填すると、従来法による充填に比
べて、強度低下を抑えながら白色度が改善され
る。 未漂白クラフトパルプをルーメン内充填する
ことにより、半漂白クラフトパルプの白色度に
せまることができる。従つて、多くの製品にお
いて、半漂白クラフトパルプを本発明のルーメ
ン内充填未漂白クラフトパルプで置換すること
ができる。この適用例においては、ルーメン内
充填方法が漂白処理の代わりとなり、しかも得
られるパルプは対応する半漂白クラフトパルプ
に比べて白色度は同程度であるが不透明度にお
いて優れたものとなる。 ３ 軽量新聞用紙：ほとんどの新聞用紙は、現
在、充填剤の入らない機械パルプと化学パルプ
の混合パルプから製造されている。このような
製品では基本重量（単位面積当たりのパルプ重
量）をより小さくすることが望まれている。基
本重量の実質的減少を達成する上で最も決定的
な障害の一つは、シートの不透明度がはなはだ
しく低下させられることである。現在、この不
透明度の低下を阻止するために充填剤を添加す
ることは行なわれていない。その理由はいろい
ろあるが、シートの強度が落ちることや、製紙
作業が「厄介（messy）」になることも含まれ
る。化学パルプの一部をルーメン内充填するか
またはルーメン内充填化学パルプのみを使用す
ることによつて前記の諸問題は軽減され、より
小さな基本重量で適正な不透明度を達成するこ
とができる。 好適な態様においては、新聞用紙の基本重量
は約29Kg／連（32ｂ／ream）未満であり、
ルーメン内に保持された充填剤は新聞用紙の乾
燥重量の少なくとも１％である。 本発明はセルロース繊維に充填剤粒子をルーメ
ン内に充填することに関するものであるが、前記
ルーメン内充填の原理は先行処理または後続処理
において繊維に特別の性質を付与すべく他の不溶
性粒子に適用し得ることは、当該技術者には明ら
かであろう。 同量の同一充填剤を用いて普通の方法で充填し
た同一パルプから製造したそれ以外の点では同じ
である紙に比べて、本発明の新規の紙は改善され
た引張強さ、改善された伸度、改善された靭性、
改善された破断指数、改善された引裂き指数およ
び改善されたMIT耐折値（MIT Double Fold
volue）のうちの一つ以上を示す。 さらに詳しく説明するまでもなく、当該技術者
は以上の説明から本発明を最大限に利用すること
ができるものと確認する。従つて、以下に明細に
述べる好適実施例は単に説明のためのものであ
り、本開示のそれ以外の部分を何ら限定するもの
ではない。 実施例 １： クラフト法によりトウヒ材を蒸煮して、収率47
％でパルプを調製した。低コンシステンシーで洗
浄した後、パルプを濃縮して固形物含有量32％と
した。 繊維の乾燥重量１ｇに相当する湿量のこのパル
プを10ｇの市販二酸化チタン顔料に加え、得られ
た混合物をミヨウバン（0.1ｇ／）を含む水で
うすめて400mlとした。次いでこの懸濁液を実験
室用電動スターラーで撹拌した。撹拌を350rpm
で20分間行なつた。撹拌終了後、パルプを顔料懸
濁液から別し、これを再びミヨウバン溶液でう
すめて400mlとした。次いでこのパルプをミヨウ
バン溶液で乱流に洗浄して、繊維の外部に沈殿し
た二酸化チタンを除去した。この操作は、パルプ
懸濁液をスクリーン（顔料は通過できるが繊維は
通過できないようなメツシユ寸法のもの）の上側
に収容して行なつた。スクリーン上方に一定の液
頭を維持し、パルプを懸濁状態に保つのに十分な
速度で撹拌した。ミヨウバン溶液を、流出液が清
浄になるまで懸濁液中を貫流させた。 繊維を光学顕微鏡で観察したところ、大部分の
繊維はルーメン内に相当量の顔料を含んでおり、
その外面には顔料が付着していないことが判かつ
た。繊維の外面に顔料粒子が実質的に存在しない
ことは走査電子顕微鏡による検査によつて確認さ
れた。灰分測定を行なつたところ、繊維はその乾
燥重量を基準として８重量％の二酸化チタンを含
有していた。 実施例 ２： 種々のパルプを用いて実施例１と同じ操作を繰
り返すことにより、第１表に示すパルプのルーメ
ンに二酸化チタンを選択的に充填した。第１表に
示したとおり、充填度は木材の種類、パルプ化お
よび漂白条件によつて変化し、またパルプが未乾
燥かあるいは乾燥ラツプ形態であるかによつても
変化する。ほとんどの場合、この操作によつて、
ルーメン内充填されておりしかも外面に顔料粒子
の存在しない繊維が得られる。

【表】 実施例 ３： 十分に小さくて繊維のルーメンに侵入できる粒
径の沈降カルシウム、粉末状アルミナ、超微粒白
土、有色顔料、シリカ、硫化亜鉛、コロイドカー
ボン、ポリスチレン顔料ならびにポリビニル系お
よびポリアクリル系ラテツクスの粒子を用いて実
施例１と同様の操作を行なつた。光学顕微鏡で各
繊維を調べたところ、ルーメンに入り込めるほど
粒径が小さいならば、供試物質は全てルーメン内
に充填することができ、しかも繊維の外面はきれ
いに洗浄できることが解かつた。 実施例 ４： 使用するミヨウバン溶液の濃度を０〜3.0ｇ／
の範囲内でいろいろ変化させて実施例１の操作
を繰り返した。第２表から明らかなように、十分
に充填されしかも外面の清浄な繊維を得るのに最
適なミヨウバン濃度は0.01〜0.3ｇ／である。
この範囲より低い場合は繊維外面がTiO₂で覆わ
れたままとなり、逆にこの範囲より高い場合は充
填効率が低下する。最適ミヨウバン濃度は実施例
１の他の条件の変化によつても、また他の繊維−
充填剤の組合せによつても影響を受ける。

【表】 いた
実施例 ５： 条件を次のように変化させて実施例１の操作を
繰り返した：パルプの固形分含有量の初期値＝
0.25〜90％；パルプ装入量＝0.25〜8.0ｇ（乾燥重
量）；温度＝20〜100℃；PH＝４〜10、このような
範囲内で条件を変えたとき、充填量はわずかに変
動した。しし、本方法は全ての条件下においてほ
ぼ等しく良好な効果を発揮した。 実施例 ６： 含浸液中の二酸化チタン濃度と含浸の際の撹拌
時間および撹拌速度をある範囲内で変化させて、
実施例１の操作を繰り返した。第３表に見られる
とおり、ルーメン充填度は二酸化チタン濃度、撹
拌時間および撹拌速度のそれぞれの増加に従つて
増加した。これらの実験結果から、充填剤粒子の
粒径と撹拌量は含浸工程の重要なプロセス変量で
あることが明らかである。

【表】 実施例 ７： 速度可変モータを装備した直径約60cm（24in）
のパルパーを用いて、ルーメン内充填方法の含浸
工程を大規模に行なつた。500ｇの二酸化チタン
顔料および湿量500ｇの未漂白クラフトパルプを、
50のミヨウバン溶液（濃度１ｇ／）と共に床
板の上方に収容した。次いでロータをその最低速
度（630rpm）で回転駆動し、時間を違えて懸濁
液の少量を試料として取り出し、実施例１と同様
に洗浄した。洗浄した繊維を光学顕微鏡で観察し
たところ、繊維はルーメン内充填されており、外
面は清浄であつた。充填度の達成値を測定するた
めに、洗浄した繊維の灰分測定を行なつた。パル
パーで処理し始めてから種々の時間経過した時点
で取り出して洗浄したパルプの灰分は、１分後
3.4％、２分後4.5％、４分後5.6％、８分後7.1％、
16分後9.4％であつた。 実験室用ビーター、ブリテイツシユ・デイスイ
ンテグレーターを用い、また充填剤と繊維の懸濁
液を１回および数回にわたつて遠心ポンプを介し
て流通させて含浸工程を行なつた場合も、結果は
良好であつた。 実施例 ８： 200ｇ／以内の種々の量の二酸化チタン顔料
を含有する360mlの濃度0.125ｇ／のミヨウバン
溶液中に、実施例１に記載の未漂白クラフトパル
プを10ｇずつ加え、1100rpmで20分間撹拌して含
浸処理した。パルプから上澄液を除いた後、パル
プを追加量のミヨウバン溶液で洗浄した。こうし
て、種々の充填度にルーメン内充填された種々の
量のパルプを得た。これらのパルプから数組の手
抄きシートを調製し、それらをカナダ国パルプ・
紙協会技術部会（the Technical Section of the
Canadian Pulp and Paper Association）の規
格に従つて試験した。 上記と同じパルプの10ｇずつを3600mlの上記ミ
ヨウバン液中で、1100rpmで20分間、同様に撹拌
した。二酸化チタン懸濁液を手抄き機に供給し
て、各回分のパルプから標準手抄きシートをそれ
ぞれ調製した。パルプに対する顔料の割合を変え
て、標準坪量60ｇ／m²で数組のシートを調製し
た。このようにして、これらのシートをそれぞれ
異なる充填度に「普通に充填」した。次いで全て
のシートについて試験を行なつた。 上記の２つの型のシートについて、種々のシー
ト特性を顔料含有量（灰分）の関数としてプロツ
トした。このデータを補間すれば、あらゆる顔料
充填度の値において２つの充填剤添加方法を比較
することができる。第４表には顔料含有量10％に
おけるデータが示してある。この表から、充填剤
を添加すると、添加の仕方にかかわりなく、白色
度および不透明度が両添加方法で等しく改善され
ることが解かる。しかし、強度特性はルーメン内
充填したシートの方がかなり優れている。

【表】 実施例 ９： 仕上げ手抄きシートで60ｇ／m²の標準坪量を達
成するには、手抄き機の金網上に1.20ｇの抄紙原
料が保持されることが必要である。ルーメン内充
填繊維のシートの調製において、1.20ｇの繊維を
手抄き機に供給したところ、得られたシートの坪
量は実験誤差範囲内で一定で60ｇ／m²であつた。
すなわち、このシート調製の間、繊維と充填剤の
保持は実際上100％であつた。 実施例 10： ２枚の水平スクリーンにより３つの小室に仕切
られた直立円筒形容器から閉ループ洗浄装置を組
立てた。スクリーンは、充填剤は通過できるが繊
維は通過できないメツシユ寸法のものであつた。
上方小室には撹拌用パドル、中央小室にはパルプ
のパツドが設けられていた。下方小室は遠心ポン
プに連結され後者は配管を介して上方小室に連結
されていた。この装置にミヨウバン溶液を充填し
た。 上方小室に未洗浄のルーメン内充填パルプを入
れ、撹拌して懸濁状態に保持した。次いでポンプ
を始動し、上方小室からパルプパツドを貫流しさ
らに外部配管を介して上方小室へ戻るように液体
を流通させた。このようにして、上方小室に限定
的に収容されたルーメン内充填繊維からその外面
に付着した顔料を洗い落とし、しかも遊離した顔
料を中央小室内のパルプパツド上に集めることが
できた。 この手順に従つて、洗浄水を連続的に浄化する
ことができるとともに充填に使用されない顔料粒
子の大部分をパルプのパツド上に回収することが
できる。 実施例 11： コンシステンシー40％の未漂白クラフトパルプ
の試料２ｇを、二酸化チタン５ｇと濃度1.25ｇの
ミヨウバン溶液800mlから成る懸濁液に入れた。
次いでパルプを小型遠心ポンプで循環させること
により20分間含浸処理した。 こうして得られた懸濁液を実施例10に記載の装
置の上方小室に移した。この装置には別の２ｇの
パルプ試料がフイルタとして入れてあり、装置
（総容量2000ml）を満たすのに必要な量のミヨウ
バン溶液を補充した。パルプの洗浄は前記のよう
に行なつた。洗浄終了後、洗浄されたパルプの懸
濁液を上部小室から吸い取り、ミヨウバン溶液か
ら別した。パルプフイルタは除去し、ミヨウバ
ン溶液は全て貯留した。 次いで、フイルタとして用いたパルプをそれに
付着した顔料とともに含浸用容器に移し、この容
器内に0.2ｇの二酸化チタンと十分な量の使用済
みミヨウバン溶液を加え、元の含浸液と同じ濃度
にした。パルプを前回と同様に含浸処理した後、
フイルタとしてのさらに別の２ｇのパルプ試料と
残留ミヨウバン溶液とが入つた前記装置で洗浄し
た。 このような手順で、できるだけ同じ二酸化チタ
ンおよびミヨウバン溶液を再循環して使用しなが
ら、10個のパルプ試料を次々に過・含浸・洗浄
した。全てのパルプ試料について繊維の外面を顕
微鏡を使つて検査したところ、繊維の外面には顔
料が存在しないことが解かつた。また、試料の灰
分は全て６〜８％の範囲内であつた。 前記実施例は、前記実施例で使用した反応物お
よび／または処理条件を、本発明による一般的に
または特定的に記載した反応物／または処理条件
で置き替えても行なうことができ、同様の良好な
結果が得られる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) 紙パルプとパルプ繊維のルーメンの入口
   の平均孔径より小さい平均粒径を有する過剰量
   の不溶性充填剤との懸濁液を、前記繊維ルーメ
   ンが少なくとも前記パルプの乾燥重量の0.5％
   の前記充填剤で充填されるまで激しく撹拌する
   工程と、 (b) 前記充填剤含有パルプを残余充填剤の懸濁液
   から分離する工程と、 (c) 充填された前記パルプを、前記繊維の外表面
   上の前記充填剤が実質的に全て除去されるまで
   激しく乱流洗浄する工程を含む、充填剤を製紙
   用繊維のルーメンに選択的に充填する方法。 ２ 前記の激しい洗浄工程を剪断条件下で行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 前記の激しい洗浄工程を保持補助剤の存在下
   で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 ４ 前記の激しい洗浄工程を保持補助剤の存在下
   で行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載の方法。 ５ 前記充填剤は二酸化チタン、白土、炭酸カル
   シウム、アルミナ、シリカおよびポリスチレン顔
   料から成る群の１種以上から選ばれることを特徴
   とする特許請求の範囲第１、第２または第３項記
   載の方法。 ６ 前記充填剤は二酸化チタンであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１、第２または第３項記
   載の方法。 ７ 前記保持補助剤はミヨウバンであることを特
   徴とする特許請求の範囲第３または第４項記載の
   方法。 ８ 前記繊維は未漂白クラフト繊維であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ９ 前記繊維は漂白クラフト繊維であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 １０ 前記紙が良質紙または筆記用紙であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 １１ 前記紙が軽量新聞用紙であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 １２ 前記充填剤は二酸化チタン、白土、炭酸カ
   ルシウム、アルミナおよびポリスチレン顔料から
   成る群の１種以上から選ばれることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１項記載の方法。