JPS6399396A

JPS6399396A - 充填紙の製造方法

Info

Publication number: JPS6399396A
Application number: JP24197186A
Authority: JP
Inventors: 照信福井; 大澤　純二
Original assignee: NIPPON KAMI PULP KENKYUSHO; NIPPON KAMIPARUPU KENKYUSHO KK
Current assignee: NIPPON KAMI PULP KENKYUSHO; NIPPON KAMIPARUPU KENKYUSHO KK
Priority date: 1986-10-14
Filing date: 1986-10-14
Publication date: 1988-04-30
Anticipated expiration: 2012-06-11
Also published as: JP2618231B2

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】魔呈上■肌■分立本発明は、抄紙に際して紙料に添加した顔料の歩留りが
高く、かつ顔料による祇の強度低下の小さい充填紙の製
造方法に関する。

鴛】ｑＬ避従来、印刷用紙の製造において、紙の白色度、不透明度
、印刷通性等を向上させることを主な目的として、炭酸
カルシウム、カオリン、クレー、タルク、二酸化チタン
、プラスチックピグメントのような種々の顔料が使用さ
れている。

また、最近では新聞用紙の製造においても同様の目的の
ために、また、その他加工原紙や板紙の分野などにおい
ても種々の目的をもって上記顔料が使用されている。な
お、顔料の使用は、上記に加えて、セルロース原料のみ
で抄紙した場合に比べて紙の乾燥強度を向上して乾燥の
ためのエネルギーコストを低減させることも可能であり
、さらに、セルロース原料より安価な顔料を増量剤とし
て使用することにより原料コストの低下にも役立つもの
である。

しかし、紙料への顔料の添加、使用は、上述したごとき
利点があるものの、い（つかの問題点もみられる。

その第一の問題は、顔料の添加量が増加するに伴い、得
られる紙の強度が大きく低下することであり、第二の問
題は顔料の紙中への定着率が悪く、大部分が白水中に流
出してしまうことである。

従来、これらの問題点を改善するために、祇の強度を向
上させる紙力増強剤や顔料の歩留りを高める歩留り向上
剤等の薬品が用いられている。

而して、これらの薬品の添加は、顔料をセルロース原料
スラリーに添加した後の抄紙時及び紙層内部でのセルロ
ース原料間或はセルロース原料と顔料間の結合を強化す
ることを目的としたものであって、セルロース原料スラ
リーに添加する前の顔料に対して施される処理でないの
で顔料の本質的な歩留り向上にはならない。

また、顔料の性質と、顔料の歩留り及び紙の強度との関
係からすると、特に顔料粒子径の影響が大きく、一般に
、顔料の粒径が大きいほど顔料添加による紙強度の低下
が小さく、紙中への定着率も高いことから、顔料を予め
凝集させて適当な大きさにした後、セルロース原料スラ
リーに添加する方法が知られている。

例えば、顔料スラリーに合成高分子電解質を添加して２
０μｍ〜２０ｍｍの顔料フロックを形成させた後、セル
ロース原料スラリーに添加する方法ＣＭ。

Ｃ，Ｒｉｄｄｅｌｌ　ａｎｄ　ＩＪａｒｉｎｇ　；　ｒ
ペーパーテクノロジイ　エンドインダストリイＪ　（Ｐ
ａｐｅｒ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄ　Ｉｎｄｕｓｔ
ｒｙ）　１７　ｆ２）　７６　（１９７６））が報告さ
れている。しかし、この方法で形成された顔料フロック
は、強い水力学的剪断力のもとでは容易に破壊されてし
まうので、強い水力学的剪断力のかからない段階で顔料
を添加しなければならないという添加上の制限があるほ
か、最近の高速、高生産性の抄紙機においてはそのワイ
ヤ一部での脱水の際に顔料フロックが破壊されてしまう
こともあるという問題もある。

さらに、上記方法のほかに、紙の不透明度や白色度を高
める目的で顔料を水中に分散した後、Ｉ）Ｉ＋調整もし
くは無機、有機の凝集剤の添加により顔料を凝集させ、
さらに、これを脱水乾燥後、適当な粒径にまで粉砕して
０．５μｍ〜１００μ謂の顔料凝集粒子を得る方法（特
公昭５７−１３６８０号）も提案されている。しかし、
この方法は顔料の凝集粒子を得るための操作が煩雑であ
って実用性に乏しい。

発■が解決しようとする課題本発明は、顔料を紙料に添加して抄紙する充填紙の製造
において、顔料を予め凝集させる等の手間を要したり、
また、顔料の添加段階が制限される等の欠点を伴うこと
なく、抄紙時の顔料の歩留りが高く、しかも顔料の添加
による紙の強度低下が非常に小さい充填紙の製造方法を
提供することをｉ！１！題とする。

以下本発明の詳細な説明する。

立凱■盪底本発明の特徴は、製紙用顔料とセルロース原料を混合粉
砕し、この粉砕混合物を、常法により調製した紙料に添
加して抄紙する充填紙の製造方法にある。

課　を解ン１するための手上述のとおり、本発明は、顔料をセルロース原料と混合
して粉砕することにより得られる粉砕混合物を紙料に添
加することを特徴とするものであるが、本発明者らは、
顔料をセルロース原料と混合粉砕すると、セルロース原
料が粉砕されると同時に、顔料の少くとも一部が粉砕さ
れたセルロース原料粒子の表面に付着したり、セルロー
ス原料粒子の内部にまで入り込んで顔料とセルロース原
料の複合粒子が形成され、この複合粒子は水中に分散し
ても容易に破壊されないことを見出した。

すなわち、上記複合粒子ではセルロース原料が接着剤の
ように作用して顔料の凝集粒子が形成されているものと
考えられる。

通常、顔料の紙中への定着は、（１）共凝集、すなわち
紙料中のセルロース原料への顔料粒子の付着機構と（２
）紙料中のセルロース原料による顔料粒子の濾過機構に
より支配され、本発明による顔料の歩留り向上は後者の
機構に負うものであり、主として前者の機構による効果
をねらう硫酸バンド、合成高分子物質、天然高分子物質
等の歩留り向上剤の使用は本発明の効果をなんら阻害す
るものでなく、本発明の方法と歩留り向上剤の併用は効
果をさらに高めるものである。また、紙力増強剤等の抄
紙薬品についても同様である。

したがって、本発明は印刷用紙、新聞用紙などの各種紙
、および板紙に十分適用できる。

本発明において、顔料とセルロース原料を混合粉砕する
に当っては、用いる粉砕機は特に限定されないが、セル
ロース原料がシート状あるいは繊維状である場合は、ロ
ッドミルのようなセルロース原料を微粉砕できるものが
よく、セルロース原料がすでに微粒子状態である場合、
例えば、セルロース原料を予め微粉砕したもの、柔細胞
粒子、微結晶性セルロースの場合には自動乳鉢を用い得
る。

また、上記混合粉砕に際しての顔料とセルロース原料と
の混合割合は、特に制限されないが、顔料／セルロース
原料の比率が４０／６０以上が好ましい。すなわち、混
合粉砕により形成される複合粒子中の顔料分が４０％以
上にすることが好ましい。

一方、複合粒子中の顔料分が４０％以下になると、顔料
の歩留りは高くなるものの、粉砕されたセルロース原料
粒子は、常法により調製される紙料中のセルロース原料
に比べて、抄造して得られる紙中での強度発現効果が小
さいため、顔料をそのまま添加した場合と同じ顔料含有
率で比較した場合、紙の強度が低くなるので好ましくな
い。

なお、上記混合粉砕により得られる複合粒子の大きさは
０．５μｍ〜１００μｍであって、そのままもしくは風
ヒもしくは水ヒによって分級した後、紙料に添加して用
いる。

本発明で用いる顔料としては、重炭酸カルシウム、沈降
性炭酸カルシウム、カオリン、クレー、。

タルク、二酸化チタン、プラスチックピグメント等を例
示し得、重炭酸カルシウムやタルクのような比較的粒径
の大きい顔料は、セルロース原料との混合粉砕時にはそ
れ自体も粉砕された状態で複合化される。

また、これらの顔料と混合粉砕するのに用いるセルロー
ス原料としては、未漂白もしくは漂白された植物繊維原
料、古紙バルブ、結晶性セルロース等を例示し得るが、
白色度が特に問題とされる充填紙の製造では、顔料と同
程度かそれ以上の白色度を有するものが好ましい。また
、顔料との混合粉砕によって容易に粉砕される程度に乾
燥されているものがよく、好ましくは含有水分が２０％
以下のものがよい。なお、−ｍに用いられる製紙用セル
ロース原料は、乾燥したシート状で供給されるので、予
め一片が２〜３ｃＩ１１の大きさに粗砕した後、顔料と
混合粉砕するとよい。

上述のごと＜、顔料とセルロース原料は通常、乾燥状態
で混合して粉砕されるが、若干の水を存在させて湿潤状
態で混合粉砕することも可能である。

次に、本発明に従って、顔料として０．３μｍの炭酸カ
ルシウム並びに０．２μｍの二酸化チタンを用い、これ
らの各顔料を、−片を２〜３ｃｍの大きさに粗砕したＬ
ＢＫＰドライシート（水分８．６％）と絶乾重量で８１
７１９の割合で混合し、ロードミル（手工製作所、Ｔｌ
−１００）を用いて２０分間粉砕して得られた複合粒子
中の炭酸カルシウム量並びに二酸化チタン量を測定した
結果を第１表に示“す。なお、上記複合粒子中セルロー
ス原料と複合化していない各顔料粒子を、スタラーで５
分間もしくは超音波で５分間分散した後、５μｍの篩で
脱イオン水を流して水ヒを行うことにより除去したので
５μｍより小さい複合粒子も複合化していない顔料と共
に除去されており、従って、上記測定結果は５μｍより
大きい複合粒子中の顔料分を測定したことになる。顔料
分の測定は沃化法により行った。

第１表１）スターシー５分間分散２）超音波５分間分散３）分散時にポリアクリル酸ソーダを０．６％添加第１
表にみられるとおり、本発明による混合粉砕によって、
顔料分を４０％以上含む複合粒子が容易に形成されるこ
とがわかる。また、スターラーで５分間分散した場合と
、超音波で５分間分散した場合で複合化している顔料粒
量にほとんど差がみられないことから、形成された複合
粒子が製紙工程での水力学的剪断力のもとでも容易に破
壊されることがなく、したがって、該複合粒子の紙料へ
の添加段階も制限されない。

光肌旦丈施■点四果以下実施例を示して本発明とその効果を具体的に説明す
る。

実施例１直径約０．３ｎ＋ｆｆｉの炭酸カルシウムと一片が２−
３ｃｍの大きさに粗砕したＬＢＫＰドライシート（水分
８．６％）を絶乾重量で８１　：　１９の割合で混合し
、ロッドミル（＠手工製作所、Ｔｌ−１００）で２０分
間粉砕した。

粉砕後、２５μｍの篩で２５μ請以上の粒子を除去した
。得られた炭酸カルシウムとＬＢＫＰの複合粒子を含む
混合粉砕物の平均粒径は、コールタ−カウンターで測定
したところ１２．７μｍであった。別に、上記ＬＢＫＰ
ドライシートをＴＡＰＰＩ標準離解機で離解したのちパ
ルプ濃度１０％でフリーネス（カナダ標準フリーネス）
４００ｍｊ！になるまでＰＦｒミルで叩解し、この叩解
パルプと混合粉砕物を１００　：　５０の割合で混合し
、ＪＩＳ　Ｐ８２０９に従って坪量６０ｇ／ｒ／の祇を
手抄きした。得られた手抄き祇について、顔料歩留り、
紙質試験結果を第２表に示す。また、複合粒子を含む混
合粉砕物をスターラーで５分間分散したのち、５μ麟の
篩で脱イオン水を流して水ヒすることにより、セルロー
ス原料と複合化していない炭酸カルシウム粒子を除去し
、５μｍ以上の複合粒子中の炭酸カルシウムを灰分法で
求めた結果を複合粒子中の顔料分として第２表に併記す
る。

実施例２混合粉砕時の、炭酸カルシウムとＬＢＫＰドライシート
の混合割合を６７　：　３３とすることと、叩解パルプ
と複合粒子を含む混合粉砕物の混合割合を　′１００　
：　３３とすることの他は、実施例１と全く同様にして
手抄き祇を得た。添加した混合粉砕物の平均粒径は１３
．３μｍであった。得られた手抄き紙について、顔料歩
留り、紙質試験結果を第２表に示す。また、前述の方法
と全く同様にして、５μｍ以上の複合粒子中の炭酸カル
シウム分を求めた結果を複合粒子中の顔料分として第２
表に併記する。

比較例１直径０．３μｍの炭酸カルシウムを、ポリアクリル酸ソ
ーダを０．４％（対炭酸カルシウム）加えて水に分散し
た。実施例１と同様にしてフリーネス４００ｔｓ　ｌま
で叩解したＬＢＫＰと炭酸カルシウムを１００　：　１
００の割合で混合し、ＪＩＳ　Ｐ８２０９に従って坪ｆ
ｆ１６０ｇ／ｌｒｒの紙を手抄きした。得られた手抄き
紙について、顔料歩留り、祇Ｍ試験結果を第２表に示す
。

第２表実施例３顔料として平均粒径５．２μ州の炭酸カルシウムを用い
、混合粉砕時の炭酸カルシウムとＬＢＫＰの混合割合を
９５＝５とすることと、叩解パルプと複合粒子を含む混
合粉砕物の混合割合を１００　：　３０とする他は、実
施例１と全く同様にして手抄きシートを得た。走査型電
子顕微鏡で複合粒子を観察したところ、炭酸カルシウム
は１μｍ前後に粉砕されてセルロース原料と複合化して
いることを確認した。

得られた手抄き祇について、顔料歩留り、紙質試験結果
を第３表に示す。また、前述の方法と全く同様にして、
５μ讃以上の複合粒子中の炭酸カルシウム分を求めた結
果を複合粒子中の顔料分として第３表に併記する。

比較例２平均粒径５．２μ−の炭酸カルシウムを、ポリアクリル
酸ソーダを０．４％（対炭酸カルシウム）に加えて水に
分散した。叩解パルプと炭酸カルシウムを１００　：　
１００の割合で混合する他は、比較例１と全く同様にし
て手抄き祇を得た。得られた手抄き祇について、顔料歩
留り、紙質試験結果を第３表に示す。

第３表実施例４顔料として直径０．２μｍの二酸化チタンを用いる他は
、実施例１と全く同様にして手抄き祇を得た。得られた
手抄き祇について、顔料歩留り、紙質試験結果を第４表
に示す。また、前述の方法と全く同様にして、５μｍ以
上の複合粒子中の二酸化チタン分を求めた結果を複合粒
子中の顔料分として第４表に併記する。

実施例５顔料として直径０．２μｍの二酸化チタンを用い、二酸
化チタンとＬＢＫＰドライシートの混合割合を３２　：
　６８とすることと、叩解パルプと複合粒子を含む混合
粉砕物の混合割合を１００７１４とすることの他は、実
施例１と全く同様にして手抄き祇を得た。

得られた手抄き紙について、顔料歩留り、紙質試験結果
を第４表に示す。また、前述の方法と全く同様にして、
５μｍ以上の複合粒子中の二酸化チタン分を求めた結果
を複合粒子中の顔料分として第４表に併記する。

比較例３、直径０．２μｍの二酸化チタンを水に分散し、叩解パ
ルプと二酸化チタンを１００　：　７０の割合で混合す
る他は、比較例１と全く同様にしてて抄き祇を得た。得
られた手抄き祇について、顔料歩留り、紙質試験結果を
第４表に示す。

第４表上記に示した第２表乃至第４表にみられるとおり、本発
明による各実施例の結果はいずれも比較例に比べて顔料
の歩留りが高く、紙中の灰分が多いにもかかわらず、紙
の強度が高いことがわかる。

なお、実施例５は、前述の方法により測定した５μｍ以
上の大きさの複合粒子中の顔料分が４０％以下であるた
め、顔料歩留り自体が高いが紙の強度に対する効果は明
らかでない。

以上述べたとおり、本発明は、顔料をセルロース原料と
混合粉砕したものを、常法により叩解したパルプのよう
なセルロース原料を主とした紙料に添加して抄紙すると
いう簡単な操作により、顔料の歩留りが高く、しかも紙
の強度低下の小さい顔料を添加した充填紙を製造し得る
利点を有するものである。なお、本発明によると、紙中
の顔料含有量を一層増加させても紙の強度が余り低下し
ないので上記顔料含有量を増加させることが可能となる
利点もある。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）製紙用顔料とセルロース原料を混合粉砕し、この
粉砕混合物を、常法により調製した紙料に添加して抄紙
することを特徴とする充填紙の製造方法。
（２）上記粉砕混合物は、その少くとも一部が顔料とセ
ルロース原料との複合粒子を形成している特許請求の範
囲第（１）項記載の製造方法。
（３）上記混合粉砕により形成される複合粒子中の顔料
分が４０％以上である特許請求の範囲第（２）項記載の
製造方法。