JPS6311475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は填料の前処理による紙の表面強度を向
上させる抄紙方法に関するものである。すなわち
抄紙に際し予め填料に水溶性あるいは水分散性の
カチオン性ポリマーを加えて分散させ、これを紙
力増強剤としてアニオン性ポリマーを加えたパル
プスラリーに添加することによつて紙の表面強度
を向上させる抄紙方法に関する。 紙を抄造する場合、填料を加える場合が多く、
それぞれ用途に応じて填料の種類や配合量等が調
整されている。 填料の種類には白土、タルク、二酸化チタン等
があり、普通パルプに対して15％（以下％は重量
％を意味する）前後が使用され、一部の用紙には
30％程度使用されている。このような填料は繊維
間隙を充填し、且つ填料の屈折率が高いことから
紙の不透明度を高め、さらに紙の平滑度、印刷適
性を高めるとともに、紙の伸縮を減らし柔軟性を
与えるものである。しかしながら填料の添加は紙
の強度に対してマイナスの要因ともなり印刷工程
での汚れの原因となる。特に近来印刷機械の発達
により高速度印刷が広く行われるようになり、ま
た資源の点から低品質のパルプを利用する傾向が
あり、これに伴つて紙粉、紙ムケ等のトラブルが
問題となつており、より表面強度の高い印刷適性
をもつた紙が要求されるようになつた。 紙粉は繊維の微粉末や填料が紙の静電気によつ
て吸着された場合、あるいは絡み合いの不完全な
紙屑中の繊維や填料に原因するものである。 紙ムケは表面の紙層、塗被層が弱いこと、塗被
層とベース紙層の接着の不良なこと、インキ皮膜
のタツクの大きいこと等によるものである。 これらのトラブルを少くし、紙表面の強度を高
める方法としては表面サイズ方法と内添方法があ
り、酸化澱粉およびそのカチオン変性物、PVA、
ポリアクリルアマイドおよびその変性物等が使用
されている。前者の表面サイズ方法は内添方法に
比して低価格であるが塗布する際紙を湿らすため
乾燥効率がわるく、抄速が落ち不透明度が上がら
ず紙も硬くなる。このようなことから内添方法に
よつて表面強度を高める方法が望ましいが現在の
ところ繊維の微粉末や填料と繊維との絡み合いや
接着力が弱く、充分な表面強度を与えるに至つて
いない。 本発明者等はそこで、印刷工程での紙の汚れの
原因となる填料に注目し、填料の歩留りを高めつ
つ、填料粒子とパルプ繊維との接着力を強くし、
紙の表面強度を高める方法を検討した結果本発明
に達したものである。 すなわち本発明は予め填料に水溶性あるいは水
分散性のカチオン性ポリマーを填料に対し１〜10
重量％加えて分散させ、これを紙力増強剤として
アニオン性ポリマーをパルプに対して0.1〜0.7重
量％の範囲で加えたパルプスラリーに添加するこ
とによつて紙の表面強度を高める方法である。 一般に白土、クレー等の填料は負荷電をもち、
粒子は細かく、そのまゝパルプスラリーに添加す
ると歩留りがわるく、パルプ繊維との絡み合いや
接着力は弱い。 従来このような填料の歩留りを高めるためにカ
チオン性ポリマーを添加することはよく行われて
おり、一方表面強度を高めるために前記のように
カチオン変性澱粉やポリアクリルアマイドおよび
その変性物等がパルプスラリーに加えられている
が、しかしながらこれ等の方法では填料粒子とパ
ルプ繊維との絡み合いや接着力が不充分で填料粒
子のぬけを防ぐには到らず必ずしも表面強度は高
くならない。 本発明はこのような欠点を解消し、填料に接着
力を持たせ、填料のぬけを防止することを目的と
する方法である。即ち填料に水溶性あるいは水分
散性のカチオン性ポリマーを填料に対して１〜10
重量％加えて填料粒子表面をポリマーで被覆して
接着力を持たせ、更にこれを紙力増強剤としての
アニオン性ポリマーをパルプに対して0.1〜0.7重
量％加えたパルプスラリーに添加し、静電気的結
合によつて填料とパルプ繊維との絡み合いや接着
力を強め填料の歩留りを高めるとともに填料のぬ
けを防ぎ表面強度を増すものである。 この際、填料にカチオン性ポリマーを加えると
凝結し、凝集を起すが、凝結価は非常に低くく、
この価より過剰にポリマーを加えると填料とポリ
マーとのフロツクは再び分散し、填料粒子はポリ
マーに包含された状態で均一に分散し、かつポリ
マーによつて接着力を持つようになる。 填料に加えるカチオン性ポリマーとしては、ポ
リエチレンイミン、カチオン変性ポリアクリルア
マイド、ジメチルアミノエチルメタクリレート四
級化物等のアクリル関連モノマーの単独または共
重合体、アミン・ホルムアルデヒド重縮合物、ポ
リアミドポリアミン、ポリエステルアミン、カチ
オン変性澱粉等があるが、本発明に使用するカチ
オン性ポリマーは特に上記のものに限定されるも
のではない。 カチオン性ポリマーは10％水溶液の粘度が５〜
1000cp（ブルツクフイールド粘度計、25℃）のも
のが良く、好ましくは20〜500cpの範囲のものが
よい。 カチオン変性率については特に限定するもので
はなく填料の種類、パルプへの添加物の種類等に
よつて変つて来るもので５〜100モル％のものが
使用できる。 填料に加えるカチオン性ポリマーの量は、填料
に対して１〜10％、好ましくは３〜７％の範囲が
よく、抄造する紙の性質、用途、填料の種類によ
つて調整することが好ましい。 填料は水分散液として、またカチオン性ポリマ
ーは水溶液または水分散液として混合されるが、
それらの填料およびカチオン性ポリマーの濃度に
は特に制限がない。しかし通常填料の濃度は20〜
30％で、カチオン性ポリマーの濃度は１〜20％で
ある。填料とカチオン性ポリマーとの混合は、填
料水分散液にカチオン性ポリマーの水溶液または
水分散液を添加してもまたはその逆でもよい。 パルプスラリーに紙力増強剤として加えるアニ
オン性ポリマーとしてはアクリル酸の単独、また
は共重合体、アクリルアマイド重合体の部分加水
分解物、共重合可能な不飽和塩基酸とアクリルア
マイドの共重合体、酸化澱粉等のアニオン変性澱
粉等があるが本発明に使用するアニオン性ポリマ
ーは上記のものに限定されるものではなく、市販
の紙力増強剤も使用できる。 さらに紙の性質、用途に応じて、その他の添加
物（サイズ剤、紙力剤、水剤、定着剤等）を加
えてもよい。 次に本発明における実施例について述べる。 実施例 １ タルク１ｇ、水2.3ｇよりなる水分散液にポリ
アクリルアマイドのマンニツヒ化物（カチオン化
率50モル％、ポリマーの10％水溶液粘度500cp）
の１％水溶液を各々０ｇ、１ｇ、２ｇ、３ｇ、５
ｇ、７ｇ、10ｇ、12ｇを加えて８種類の下記の第
１表に示す通りの填料水分散液を作る。LBKP
（CSF400ml）の0.5％パルプスラリー１に硫酸
アルミニウムのAl₂O₃として７％水溶液（以下液
体バンドと称す）をパルプスラリーに0.2ｇ加え、
さらにポリアクリルアマイドの部分加水分解物
（アニオン化率10モル％）を0.03ｇ（対パルプ0.6
％）加えたものに、別に作られた上記填料水分散
液を各々全量加えこのようにして調製したパルプ
スラリーからJIS Ｐ―8209により手抄き紙を作
り、この手抄き紙の灰分（JIS法Ｐ―8128）、IGT
表面強さ（JIS法Ｐ―8129）、RI表面強さ、裂断
長（JIS法Ｐ―8113）を測定したその結果を第１
表に示す。 ＜I.G.T.測定条件＞ 実施例１，２，３はインクタツク15、セクター
回転は振子法、実施例４はインクタツク15、セク
ター回転はスプリング法を用いてJISP―8129に
よつて測定した。 ＜RI測定条件＞ RIテスターＩ型でウエツトピツク法により測
定した。インクはIPIプリンテイングインク・タ
ツク６を使いインク量は0.3c.c.、水量10c.c.（水ロ
ール）としタツクグレード比較により効果を判定
した。

【表】 この第１表から填料にカチオン性ポリマーを加
えたもの、すなわち、填料をカチオン性ポリマー
で被覆したもの、特にポリアクリルアマイドマン
ニツヒ化物の対タルク添加量が３％以上のものは
カチオン性ポリマーで被覆しないものと比較して
IGT表面強さ、およびRI表面強さが大きく灰分
が高く、すなわち填料の歩留りが向上し、裂断長
も大であることが明らかである。しかしポリアク
リルアマイドマンニツヒ化物の対タルク添加量が
10％を越えてもその効果は大きく向上せず、経済
性を考慮すると添加量は３〜７％の範囲が特に好
ましい。 実施例 ２ クレー0.75ｇ、水1.75ｇよりなる水分散液にア
ミン・エピハロヒドリン縮合物（カチオン化率
100モル％、四級化率50モル％、ポリマー粘度10
％水溶液で50cp）の20％水溶液を各々０ｇ、
0.0375ｇ、0.075ｇ、0.1125ｇ、0.1875ｇ、0.2625
ｇ、0.375ｇ、0.45ｇ加えて８種類の填料水分散
液を作る。LBKP：RGP：SCP＝３：１：１の
割合で作られた0.5％パルプスラリー１に対し
て液体バンドを0.15ｇ加え、さらにアニオン性紙
力増強剤（スターガムＡ―15、星光化学社製）を
0.025ｇ（対パルプ0.5％）加えたものに上記填料
水分散液を各々全量加え手抄き紙を作つた。この
手抄き紙の特性値の測定の結果は第２表の通りで
あつた。

【表】 第２表から明らかなように、填料にカチオン性
ポリマーを加えることによりカチオン性ポリマー
で被覆した填料を用いて抄紙したものは、カチオ
ン性ポリマーを加えないで、すなわち、カチオン
性ポリマーで被覆しない填料を用いて抄紙したも
のに比べてIGTおよびRI表面強さが大きく灰分
が高く、即ち填料の歩留りが向上し、裂断長も大
きいことがわかる。特にアミン・エピハロヒドリ
ン縮合物の対クレーの添加量を３％〜７％にする
と効果が著しくなることも明らかである。しかし
10％より多く加えてもその効果は大きく向上せ
ず、経済性を考慮すると、添加量は３〜７％の範
囲が特に好ましい。 実施例 ３ 二酸化チタン0.5、水２ｇよりなる水分散液に
アクリルアマイドとジメチルアミノエチルメタク
リレート四級化物との共重合物（重合モル比９：
１、ポリマーの10％水溶液の粘度300cp）の１％
水溶液を各々０ｇ、0.5ｇ、1.0ｇ、1.5ｇ、2.5ｇ、
3.5ｇ、５ｇ、６ｇ、加えて８種類の填料水分散
液を作る。LBKP（CSF400ml）の0.5％パルプス
ラリー１に強化ロジン0.05ｇ、液体バンドを
0.15ｇ、さらにアニオン変性澱粉を0.025ｇ（対
パルプ0.5％）加えたものに、上記の填料水分散
液を各々全量加え、手すき紙を作つた。この手す
き紙の特性値の測定の結果を第３表に示す。

【表】 第３表からカチオン性ポリマーで被覆した填料
を用いて抄紙したものはカチオン性ポリマーで被
覆されていない填料を用いて抄紙したものと比べ
IGT、およびRI表面強さが大きく、灰分が高く、
すなわち填料の歩留りが向上し、裂断長も大きい
ことがわかる。とくにアクリルアマイドとジメチ
ルアミノエチルメタクリレート四級化物との共重
合物の対二酸化チタン添加量を３％附近にすると
その効果が著しく大きくなることがわかる。 また対二酸化チタンの添加量が10％を越えても
その効果は大きく向上せず、経済性を考慮する
と、添加量は３〜７％の範囲が特に好ましい。 実施例 ４ タルク１ｇ、水2.3ｇよりなる水分散液にポリ
アミド・ポリアミン樹脂（アジピン酸、ジエチレ
ントリアミン、エピクロヒドリンをモル比１：
1.05：1.3で反応させたもの、ポリマー10％水溶
液の粘度40cp）の５％水溶液を各々０ｇ、0.2ｇ、
0.4ｇ、0.6ｇ、1.0ｇ、1.4ｇ、2.0ｇ、2.4ｇ加えて
８種類の填料水分散液を作る。LBKP（CSF300
ml）の0.5％パルプスラリー１に液体バンド0.2
ｇ、乳化ロジンを0.035ｇ、カチオン変性デンプ
ン（NC―15、協立有機工業研究所製）を0.05ｇ、
アニオン性紙力増強剤（スターガムＡ―15、星光
化学社製）0.02ｇ（対パルプ0.4％）を加えたも
のに上記の填料水分散液を各々全量加え、手すき
紙を作つた。 参考例として実施例４においてパルプスラリー
にタルク水分散液を添加してから液体バンド、市
販ロジン、カチオン変性デンプン、アニオン性紙
力増強剤を添加後、ポリアミド、ポリアミン樹脂
の５％水溶液を１ｇ添加する以外、すなわち、薬
品の添加順序を変更した以外は実施例４と同様に
して手すき紙を作つた。実施例４における手すき
紙と参考例における手すき紙の特性値の測定結果
を第４表に示した。

【表】 第４表からカチオン性ポリマーで被覆した填料
を用いて抄紙したものはポリアミド・ポリアミン
樹脂を、タルクを含有する水分散液に全く添加し
ないもの、および参考例によるものよりも、
IGT、およびRI表面強さが大きく、灰分が高く、
すなわち填料の歩留りが向上し、さらに裂断長も
大きいことがわかる。 実施例１〜４および参考例の結果から填料に対
するカチオン性ポリマーの添加量が３％以上の時
に特に効果が顕著となることが明らかである。10
％より多く添加しても効果は差程著しくなるとい
うことがないので、それ以上の添加は不利であ
る。填料に対するカチオン性ポリマーの添加量は
３〜７％の範囲が特に好ましいことがわかつた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 抄紙工程において予め、填料に水溶性あるい
   は水分散性の、10％水溶液の粘度が５〜1000cp
   であるカチオン性ポリマーを填料に対して1.0〜
   10.0（重量）％加えて分散させ、これを紙力増強
   剤として、アニオン性ポリマーをパルプに対して
   0.1〜0.7（重量）％加えたパルプスラリーに添加
   することを特徴とする、填料の前処理による紙の
   表面強度を向上させる抄紙方法。