JPH0673691A

JPH0673691A - 抄紙方法

Info

Publication number: JPH0673691A
Application number: JP5198230A
Authority: JP
Inventors: Toyozo Iwamoto; 十四三岩本; Suekichi Nakao; 末吉中尾; Naoto Ono; 尚登大野
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1984-07-05
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1994-03-15

Abstract

(57)【要約】【目的】印刷後の白色度がすぐれ、表面平滑性にすぐ
れた紙の抄紙方法を提供する。【構成】珪酸アルカリ水溶液に、該珪酸アルカリを中
和するのに必要な酸の２５％以上乃至４０％未満となる
量の酸を添加した後、反応系の溶液粘度が最大となる付
近において、残部の酸を連続的に添加して含水珪酸を析
出せしめ、得られた含水珪酸をスラリー状態で湿式粉砕
し、該湿式粉砕して得られた含水珪酸のスラリーを抄紙
時に添加して紙を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は新規な抄紙方法に関す
る。詳しくは特定の方法によって得られた含水珪酸のス
ラリーを抄紙時に添加することにより抄紙し、特に印刷
後の白色度即ち印刷インクの裏抜け防止効果にすぐれ、
表面平滑性のすぐれた紙を提供する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、含水珪酸をスラリー状態で使
用する工程、例えば、含水珪酸を填料として用いる抄紙
工程においては、含水珪酸の製造コストを低減させるた
め含水珪酸の生成工程から得られる含水珪酸スラリー
を、乾燥・粉砕の工程を経ずに直接使用する方法が望ま
れていた。しかしながら、珪酸アルカリと鉱酸との反応
によって得られるスラリーは、上記乾燥・粉砕工程を経
て得られた含水珪酸を再びスラリー化したものと比較し
て含水珪酸の粗大粒子の含有量が極端に多い。そのた
め、含水珪酸の生成工程から得られる含水珪酸スラリー
を前記抄紙工程のパルプスラリーに添加して抄紙した場
合、得られる紙の表面に含水珪酸の粗大粒子による突起
が多数生じ、その商品価値を著しく低下させるという問
題を生ずる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は紙の表面に含
水珪酸の粗大粒子による突起が生じず、またインクの裏
抜け防止効果にすぐれた紙を提供することを目的とする
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、含水珪酸
の生成工程より得られるスラリー中の粗大粒子による上
記問題を解消すべく鋭意研究を重ねた。その結果、珪酸
アルカリと鉱酸とを特定の条件下に反応させて得られる
含水珪酸をスラリー状態で湿式粉砕することにより、粗
大粒子の含有率が極めて少ない含水珪酸をスラリー状態
で得、該得られた含水珪酸スラリーを抄紙時に添加する
ことにより上記目的の紙が得られることを見い出し本発
明を完成させた。

【０００５】本発明は、珪酸アルカリ水溶液に、該珪酸
アルカリを中和するのに必要な酸の２５％以上乃至４０
％未満となる量の酸を添加した後、反応系の溶液粘度が
最大となる付近において、残部の酸を連続的に添加して
含水珪酸を析出せしめ、得られた含水珪酸をスラリー状
態で湿式粉砕し湿式粉砕して得られた含水珪酸のスラリ
ーを抄紙時に添加することを特徴とする抄紙方法であ
る。

【０００６】本発明の特徴は、珪酸アルカリに酸を２段
に分けて添加して含水珪酸を生成させる工程と、該含水
珪酸をスラリー状態で湿式粉砕する工程とを組み合わせ
て含水珪酸を得ることである。即ち、珪酸アルカリと酸
との反応によって生成する含水珪酸は全て、一次粒子の
凝集が過度に発達した粗大粒子を多量に含有するが、珪
酸アルカリと酸との反応条件によって該粗大粒子の凝集
エネルギーが変化するという知見を得た。そして、更に
研究を重ねた結果、珪酸アルカリと酸との数ある反応条
件の中で珪酸アルカリに酸を２段に分けて添加する方法
が他の方法と比較して粗大粒子の凝集エネルギーが著し
く小さいことを見い出したのである。そして、上記含水
珪酸の生成方法と湿式粉砕を組合わせることにより、粗
大粒子が極めて少ない含水珪酸スラリーを得ることに成
功したのである。必要に応じて珪酸アルカリに対する酸
の２段添加の条件を特定することにより、得られる含水
珪酸に優れた吸油特性を付与することができ、紙の填料
として有効に使用される。本発明において、珪酸アルカ
リ水溶液は、特に制限されるものではなく、従来より含
水珪酸の製造に使用されているものが一般に使用され
る。中でもアルカリ金属塩を０．１３〜０．１７モル／
ｌ、好ましくは０．１４〜０．１５モル／ｌ含有しＳｉ
Ｏ₂濃度が０．９〜１．４モル／ｌ、好ましくは０．９
５〜１．２５モル／ｌ、ＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏモル比（但
し、Ｍはアルカリ金属）が３〜３．２の珪酸アルカリ
が、得られる水和珪酸を紙の填料として使用する場合に
有利である。即ち、アルカリ金属塩の存在量、ＳｉＯ₂
濃度、及びＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏモル比が前記範囲の珪酸ア
ルカリより製造された含水珪酸は、これを用いて得られ
る紙の乾燥収縮が小さく、良好な寸法安定性を示す。ま
た、含水珪酸の吸油特性をより向上させることができ、
これを用いて得られる紙の印刷インクの吸油性能がより
向上し、裏抜け防止性が良好となる。

【０００７】尚、本発明において、珪酸アルカリとして
は珪酸ナトリウムが一般的であるが、珪酸カリウムも使
用できる。また、アルカリ金属塩は、ナトリウム、カリ
ウム等の硫酸塩、塩酸塩、硝酸塩が一般に使用される。
特に、後述の酸と同種の塩が好適に使用される。

【０００８】本発明において、前記特定の珪酸アルカリ
水溶液は酸で中和して含水珪酸を析出させる。酸による
中和は、珪酸アルカリ水溶液中の全アルカリを中和する
のに必要な酸の量を１とした場合、これに対する酸の割
合（以下、酸添加率という）が２５％以上乃至４０％未
満、好ましくは２５〜３５％となる量の酸を連続的に添
加することによって行われる。上記酸添加時の温度は６
０℃以下、好ましくは４０〜５５℃とすることが得られ
る含水珪酸の吸油特性を向上させ、これを用いて得られ
る紙の印刷インクの裏抜け防止性を向上させることがで
き好ましい。また、酸添加率が前記範囲より低い場合
は、粗大粒子以外の粒子径が著しく小さくなり得られた
含水珪酸を用いて抄紙する際の粉立ちが増したりまた、
吸油特性も低下して充分な印刷インクの裏抜け防止効果
が得られない。逆に、酸添加率が前記範囲より高い場
合、吸油特性が低下するばかりでなく、後述する湿式粉
砕での粗大粒子の減少率が低下する。更に、上記量の酸
は８〜１０分の間に連続して添加することが、得られる
含水珪酸を添加した紙の寸法安定性を高く維持すること
ができる含水珪酸が得られ好ましい。

【０００９】本発明において、珪酸アルカリ水溶液は、
上述した酸添加が終了後、含水珪酸の種子が徐々に析出
し始める。この場合、該水溶液の温度を特定の温度に昇
温させることにより、種子の析出効果的におこなわせる
ことができ好ましい。上記昇温は、１．５〜２．５℃／
分の昇温速度で行うことが好ましい。また、昇温温度は
８５〜９５℃、好ましくは９０〜９５℃が望ましい。上
記温度に昇温することによって得られる含水珪酸の吸油
特性を上げ、これを用いて製造される紙に充分な印刷イ
ンクの裏抜け防止性を付与することもできる。種子の析
出は、初めは肉眼で判別し得ない程度のゾルであるが、
やがて羽毛状の沈殿となり、その量に従って溶液の粘度
を著しく増大せしめるので種子の析出が終わったかどう
かは容易に識別できる。本発明では、この状態、即ち反
応系の溶液粘度最大となる付近（最大となった時点を含
む）において残部の鉱酸を更に添加して含水珪酸を完全
に析出させる。該酸の添加は溶液のｐＨが４〜６となる
ように、若干過剰に添加し、添加は８０〜１００分かけ
て行うことが、析出する含水珪酸の濾過性を向上させる
のみでなく、得られる含水珪酸の吸油特性を向上させ、
これを用いた紙の印刷インクの裏抜け防止性を一層向上
することができ好ましい。

【００１０】本発明で用いる原料珪酸アルカリの中和用
酸は一般に水和珪酸の製法として知られている硫酸、塩
酸、硝酸等の鉱酸、炭酸ガス等が特に制限なく使用でき
るが、紙の填料として使用する場合、抄紙工程への影響
などを考慮すれば、一般に硫酸が最も好適である。ま
た、上記酸の濃度は２ｇ／１００c.c.〜４０ｇ／１００
c.c.の範囲のものを使用することが好ましい。

【００１１】上述した方法によって、珪酸アルカリと酸
とを反応させて得られた含水珪酸スラリー中には一般に
２５０メッシュ残渣が２０〜３０％の割合で粗大粒子を
含有している。本発明において、この粗大粒子を含む含
水珪酸は、スラリー状態で湿式粉砕することにより、粗
大粒子を１重量％以下に減少させることができる。上記
効果は、含水珪酸の生成を酸の２段添加により行うこと
で始めて達成されるものである。即ち、他の方法、例え
ば、酸と珪酸アルカリとを同時添加しながら製造する、
所謂一段法によって生成する含水珪酸は、粗大粒子の割
合は２０％程度と少ないが、該含水珪酸に対して前記湿
式粉砕を行っても、粗大粒子の凝集エネルギーが大きい
ため、粗大粒子を前記範囲まで減少させることは極めて
困難である。

【００１２】本発明の湿式粉砕において、スラリー状態
とは含水珪酸が水によって流動性を示す状態を全て包含
する。一般には、含水珪酸の濃度が６〜１５重量％、好
ましくは８〜１３重量％のスラリーが粉砕効率が良好で
あり好適である。

【００１３】また、湿式粉砕の時期は特に制限されな
い。例えば、含水珪酸が析出したスラリーをそのまま行
う態様、該スラリーを濃縮した後行う態様、含水珪酸を
濾過、場合によっては水洗した後再び流動化させてスラ
リーとして行う態様等が挙げられる。含水珪酸の湿式粉
砕は、２５０メッシュ残渣の粒子が１重量％以下、好ま
しくは０．５重量％以下となるまで粉砕を行うことが、
含水珪酸を填料として抄紙工程に使用する場合、得られ
る紙の表面に粗大粒子による突起が生じるのを防止でき
好ましい。

【００１４】上記湿式粉砕は公知の方法が特に制限なく
採用される例えば、コロイドミル、パールミル、ボール
ミル、タワーミル、流体エネルギーミル等を使用した粉
砕方法が一般的である。

【００１５】本発明において、湿式粉砕後の含水珪酸ス
ラリーは、粗大粒子中に包まれていたアルカリ分が溶け
出すことにより、ｐＨが上昇し、それに伴ってスラリー
粘度も大幅に上昇する。この場合、湿式粉砕後のスラリ
ーに酸を添加し、ｐＨを３〜７、好ましくは４〜６に調
整することは、上記スラリー粘度を低下させスラリーの
輸送時の配管抵抗等を減少することができ好ましい。

【００１６】また、前述した含水珪酸の製造方法におい
て、含水珪酸を析出させた後、特定条件で該含水珪酸を
熱処理して湿式粉砕することにより、より粉砕効率を高
め、粗大粒子の減少効果を一層増大させた含水珪酸の製
造方法も好適である。即ち、珪酸アルカリ水溶液に、該
珪酸アルカリを中和するのに必要な酸の２５％以上乃至
４０％未満となる量の酸を添加した後、反応系の溶液粘
度が最大となる付近において、残部の酸を連続的に添加
して含水珪酸を析出せしめ、得られた含水珪酸をスラリ
ー状態で上記含水珪酸析出時の温度より少なくとも１０
℃高い温度に２時間以上維持した後、湿式粉砕すると好
ましい。

【００１７】上記において、スラリーの処理温度が上記
範囲よりも低かったり、処理時間が上記範囲より短いと
続く湿式粉砕における粉砕効率の向上効果が十分発揮さ
れない。スラリーの処理温度及び処理時間は前記範囲内
であれば特に制限されないが、工業的に実施する場合に
は、一般に処理温度は前記反応における含水珪酸析出時
の温度よりも１０〜３０℃、好ましくは１２〜１５℃高
い温度、処理時間は２〜１０時間、好ましくは４〜７時
間である。上記処理において、スラリーは静置していて
もよいし、適当な攪拌を行ってもよい。

【００１８】以上の説明より理解される如く、本発明の
方法は含水珪酸の生成工程から、直接、粗大粒子の含有
率が極めて少ない含水珪酸をスラリー状態で得ることが
でき、含水珪酸をスラリー状で使用する工程に対して、
乾燥・粉砕工程を得ることなく供給することが可能とな
る。特に、前記含水珪酸を抄紙工程に供給する場合に
は、表面に突起の生成もなく、しかもインクの裏抜け防
止効果及び寸法安定効果が優れた紙を得ることが可能で
ある。この場合、抄紙方法は公知の湿式粉砕の技術が特
に制限なく採用される。また、この場合含水珪酸の使用
量は、パルプに対して０．５〜１０重量％、好ましくは
１〜３重量％が適当である。上記含水珪酸と共に公知の
紙用添加剤の使用も特に制限なく実施できる。

【００１９】

【効果】本発明で得られる紙は後述する実施例から明ら
かな通り印刷後の白色度がすぐれ、また表面平滑性もす
ぐれている。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を更に具体的に説明するため実
施例を示すが、本発明はこれに限定されるものではな
い。尚、実施例及び比較例において、紙の坪量、吸油
度、印刷後の白色度及び表面平滑性は次の方法によって
測定した。

【００２１】（１）坪量：２０℃、６４Ｒ．Ｈにおいて
１ｍ²当たりの重量（ｇ）を測定した。

【００２２】（２）吸油度：ＪＩＳＰ１３０に準じて
測定した。

【００２３】（３）印刷後の白色度：印刷インクの裏抜
け防止効果の良否を示すもので油性黒インキを１．５ｇ
／ｍ²均一に全面塗布し、印刷面と反対面の白色度を示
した。（４）表面平滑性試験２００ｇの荷重の重りを平板上に置いた試料紙の上を引
張りスピード３０ｍｍ／分で水平に引張り、その時に要
した引っ張り力（ｘｇ）を測定し、下式を用いて計算
し、表面平滑性として示した。

【００２４】表面平滑性＝ｘ／２００実施例１芒硝（Ｎａ₂ＳＯ₄）を０．２モル／ｌの濃度で含有
し、且つＳｉＯ₂濃度が１．３モル／ｌの珪酸ソーダ
（モル比３．０２）水溶液に、４０℃の温度下に酸添加
率が２８％の割合となるよう硫酸を攪拌下に１０分で添
加した。次いで、反応液を８５℃まで昇温速度２．２℃
／分で昇温した後攪拌を継続しながら、溶液粘度が最大
となった時点で溶液のｐＨが５〜６に入るように硫酸を
８０分の酸添加時間で添加して含水珪酸を析出させた。
次いで、得られた含水珪酸を濾過・水洗した後、表１に
示す含水珪酸濃度のスラリーとした。

【００２５】上記含水珪酸のスラリーを表１に示す条件
で湿式粉砕した。その結果、２５０メッシュ残渣の粒子
を表１の割合で含む含水珪酸スラリーが得られた。粉砕
によってｐＨが上昇し、これに伴いスラリー粘度が上昇
したため、硫酸を該スラリーのｐＨが５となるように添
加した。その時の粘度を表１に示す。尚、Ｎｏ．５は硫
酸を添加しない場合の粘度（＊）を示す。

【００２６】一方、パルプは機械パルプとして、ＧＰ２
０重量％、ＲＧＰ５６重量％と化学パルプとして、ＮＢ
ＫＰ２４重量％よりなる混合パルプとその他にセミケミ
カルパルプとしてＣＧＰを上記混合パルプ１００重量部
に対し３３重量部加えたものを用いた。

【００２７】上記パルプに水を加えて充分解綿したもの
に、湿式粉砕した前記スラリーを、該混合パルプに対し
て含水珪酸が１．５重量％となるよう加えた後、硫酸バ
ンド〔Ａｌ₂（ＳＯ₄）₃・８Ｈ₂Ｏ〕を上記パルプ
（絶乾）１００重量部に対し１重量部を水溶液にして加
え、均一に攪拌して、ＪＩＳＰ８２０９の「パルプ試験
用手すき紙調整方法」に準じ抄紙した。得られた紙諸特
性を表１に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例２実施例１１のＮｏ．１において、含水珪酸スラリーを、
湿式粉砕する前に表２に示す温度で３時間攪拌した以外
は同様な方法で行った。結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】尚、Ｎｏ．２においては粉砕時間１分で、
Ｎｏ．３においては粉砕時間０．２分で２５０メッシュ
残渣が０．８以下となっていた。

【００３２】比較例酸と珪酸ソーダの同時添加による、所謂一段法によって
含水珪酸を得た。即ち、実施例１と同様のモル比を有す
る珪酸ソーダ水溶液と硫酸とを８０℃に保たれた温水中
に、ｐＨ８．５〜９．０を維持する割合で連続的に添加
して含水珪酸を析出させた。次いで、この含水珪酸を濾
過・水洗した後、水を加えて８％スラリーとし、タワー
ミルで４０分間湿式粉砕した。粉砕後の２５０メッシュ
残渣は１．４％と多く、これを用いて実施例１と同様な
抄紙方法で得られた紙は、坪料４６．２ｇ／ｍ²、印刷
後の白色度４６．２％、表面平滑性０．４５であった。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】珪酸アルカリ水溶液に、該珪酸アルカリ
を中和するのに必要な酸の２５％以上乃至４０％未満と
なる量の酸を添加した後、反応系の溶液粘度が最大とな
る付近において、残部の酸を連続的に添加して含水珪酸
を析出せしめ、得られた含水珪酸をスラリー状態で湿式
粉砕し、該湿式粉砕して得られた含水珪酸のスラリーを
抄紙時に添加することを特徴とする抄紙方法。