(57)【要約】【課題】パルプスラリー中に微細な泡を積極的に導入しながら紙を製造する方法によって、印刷用紙、情報用紙およびそれらの塗工用原紙などに使用できる嵩高な紙を提供する。【解決手段】連続式発泡装置によってパルプスラリーに平均気泡径１０〜１００μｍの泡を含有させ、パルプスラリー中の泡含有率が０．２０〜１．０％であり、連続式発泡装置の発泡方式が旋回流型、ベンチュリー型、あるいはエジェクタ型であり、連続式発泡装置に導入するパルプスラリーの固形分濃度が２．０％以下であるか、抄紙白水を導入して泡を含有させた後にパルプスラリーと混合する方法であって、泡を含有させたパルプスラリーを抄紙除塵設備の後段に添加して抄紙する事を特徴とする紙の製造方法およびこの方法による密度０．４５〜０．８０ｇ／ｃｍ3の嵩高な紙。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続式発泡装置によってパルプスラリーに平均気泡径１０〜１００μｍの泡を含有させる事を特徴とする紙の製造方法。
【請求項２】
パルプスラリー中の気泡体積率が０．２０〜１．０％である事を特徴とする特許請求項１の紙の製造方法。
【請求項３】
連続式発泡装置の発泡方式が、旋回流型、ベンチュリー型、あるいはエジェクター型である事を特徴とする特許請求項１あるいは２記載の紙の製造方法。
【請求項４】
連続式発泡装置に導入するパルプスラリーの固形分濃度が、２．０％以下である事を特徴とする特許請求項１から３のいずれかに記載の紙の製造方法。
【請求項５】
連続式発泡装置に抄紙白水を導入して泡を含有させた後、パルプスラリーと混合して抄紙する事を特徴とする特許請求項１から３のいずれかに記載の紙の製造方法。
【請求項６】
連続式発泡装置によって泡を含有させたパルプスラリーを、抄紙除塵設備の後段に添加して抄紙する事を特徴とする特許請求項１から５のいずれかに記載の紙の製造方法。
【請求項７】
特許請求項１から６のいずれかに記載の製造方法によって製造され、密度が０．４５〜０．８０ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする嵩高紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続発泡装置によってパルプスラリー中に微細な泡を積極的に導入しながら紙を抄紙する紙の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、従来には無い微細な泡を導入することによって印刷用紙、情報用紙およびそれらの塗工用原紙などに使用できる嵩高な紙の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、紙は省資源、物流の面から軽量化の傾向にある。また、環境保全、循環型社会構築への取り組みから脱墨パルプの利用が積極的に行われている。しかし、脱墨パルプの比率を高めると強度を始めとする紙の諸品質が低下する事となり、さらには白色度、不透明度の低下によって印刷物などの外観に悪影響を及ぼすだけではなく、文字や画像の裏抜けが起こるなどの問題が生じる。これらのことから、紙を軽量化する即ち嵩高にする事は、省資源化を図る意味合いからも近年重視される要求特性であり、紙の製造を行う者にとっては避け得ない大きな課題である。
【０００３】
一般に、紙の主原料として製紙用パルプが用いられている。通常、製紙用パルプには木材パルプが使用されるが、ある程度以上の印刷品位や白さなど外観の流麗さが要求される印刷用紙や情報用紙では、化学処理によって非セルロース成分を多量に除去した化学パルプを主体に用いることが多い。紙の製造では、木材繊維の特性を改善するための前処理として繊維の叩解を行うが、この叩解を軽度にすると繊維間接触面積が小さくなって嵩高な紙が形成される。そのため、嵩高効果を得るため軽叩解処理した化学パルプを使用するが、叩解処理を軽減すると嵩が増加する反面、紙表面の平滑性の低下や繊維間強度の減少によって紙強度の低下が著しくなるといった問題が生じる。
【０００４】
また製紙用パルプとして、機械的な処理だけあるいは熱化学的な処理も併用して製造される機械パルプが有り、化学パルプに比べて繊維が剛直なため、嵩高効果を得るには有利である。しかし、機械パルプは非セルロース成分の残留が多く強度特性に優れる一方、剛直で白色度が低い事に起因して紙の平滑性や色相を悪化しやすく、さらには黄色化の原因ともなるリグニンも多く残留するために紙の退色が避けられない。従って、ある程度の期間にわたって印刷品質を維持する保存性の点から、高い印刷品位が要求される印刷用紙や情報用紙に用いる事には自ずと制限が生じる。
【０００５】
さらに、木材パルプ以外の原料ソースである非木材パルプの中にもその繊維形状の特性から嵩高な紙を形成するパルプ原料があり、非木材パルプを適宜木材パルプと併用使用することも嵩高な紙を得る手段の一つである。しかし非木材パルプは得られる時期や原産地が限られるため安定供給が難しかったり、抄紙適性上の問題があったり、さらにはコストの点で必ずしも木材パルプと同等とは言えないなどの理由から、汎用的に紙を大量生産する際に利用する原料としては利用し難いものとなっている。
【０００６】
製紙用原料の選定やその前処理だけでなく、抄紙時の製造条件面の適正化よる嵩高化手段として、紙匹を脱水する際に加えるプレス線圧の軽減や、紙表面の平滑化を行うカレンダー処理をソフトにするなどの手段によっても嵩高な紙を得ることができる。しかしながら嵩高化を達成する抄紙機製造条件は、工業的に安定で生産性に支障の無い製造条件と合致するとは限らず、またその条件にも自ずと限界もあるため、製造条件の対応だけによって満足出来る嵩高効果を得られてはいないのが現状である。
【０００７】
さらに近年では、嵩高剤あるいは紙厚向上剤などの抄紙用薬品を添加する事によって紙を嵩高化する手段も採られている。一般に嵩高剤としては、親水基と疎水基を持つ化合物である界面活性剤や高級脂肪酸系アミド化合物などがよく用いられる。（例えば、特許文献１）しかし、嵩高剤の添加によって抄紙機上で好ましくない発泡性を生じたり、嵩高効果自体も小さく満足出来る水準とは言えない。また嵩高剤は、繊維間の水素結合を阻害することで嵩高効果を生み出すために紙力の低下が著しく、印刷や後加工で問題が生じる場合が多い。そのため、紙力の低下を補うために紙力剤などを用いたり、上述したパルプ原料の選定や処理、抄紙機製造条件の適切な選定などの手段と合わせて利用されるのが現状である。
【０００８】
また従来より、抄造の際にシラスバルーンなどの低密度な嵩高素材を含有し抄紙する方法（例えば、特許文献２）や、熱膨張性の発泡性粒子を添加して抄紙中の紙匹乾燥工程中に加熱発泡させる方法（例えば、特許文献３）などが示されてはいる。しかしながら、嵩高素材は低密度ゆえにパルプスラリーや水に浮上してしまって扱いが困難であったり、ある程度大きな粒子径が必要なために紙の表面性を著しく低下させる事が多い。また発泡性粒子では、実生産している抄紙機上で必ずしも全ての発泡性粒子が熱膨張するのに十分な熱量が得られるとは限らず、未発泡の粒子が後加工処理、例えばスーパーカレンダー処理で受ける熱や塗工乾燥処理時の熱、さらには印刷機上のインキ乾燥工程で受ける熱によって発泡してしまった場合、重大な印刷欠陥となる可能性が高く、汎用的に用いられる紙に適用する事は現実的には難しいものとなっている。
【特許文献１】特開２００４−３０８０９５号公報
【特許文献２】特公昭５２-３９９２４号公報
【特許文献３】特許第２６８９７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、印刷用紙、情報用紙およびそれらの塗工用原紙などに使用できる嵩高な紙を、パルプスラリー中に微細な泡を積極的に導入しながら紙を製造する方法によって提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記に鑑み鋭意研究した結果、本発明の紙の製造方法を発明するに至った。
【００１１】
連続式発泡装置によってパルプスラリーに平均気泡径１０〜１００μｍの泡を含有させる事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１２】
また、パルプスラリー中の泡含有体積率が０．２０〜１．０％である事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１３】
さらに、連続式発泡装置の発泡方式が、旋回流型、ベンチュリー型あるいはエジェクター型である事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１４】
また、連続式発泡装置に導入するパルプスラリーの固形分濃度が２．０％以下である事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１５】
またさらに、連続式発泡装置に抄紙白水を導入して泡を含有させた後、パルプスラリーと混合して抄紙する事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１６】
加えて、連続式発泡装置によって泡を含有させたパルプスラリーを、抄紙除塵設備の後段に添加して抄紙する事を特徴とする紙の製造方法である。
【００１７】
また、上述した連続式発泡装置によって泡を含有させる方法によって製造された密度０．４５〜０．８０ｇ／ｃｍ3の紙である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の紙の製造方法によって、印刷用紙、情報用紙およびそれらの塗工用原紙などに使用できる嵩高な紙を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の紙の製造方法について、詳細に説明する。
【００２０】
最近、「マイクロバブル」あるいは「マイクロナノバブル」として紹介されている微細な泡が持つ特異な特性が注目され、各種産業方面に工業的規模で適用する事例が紹介されている。中でも特に有効な利用方法として、微細で多量の泡の分散によって溶存酸素量を増加したり、特異な吸着能力や凝縮能力を生かした排水処理や油水分離への利用、また超音波を強く反射する性質を生かした超音波診断用のコントラスト剤として、さらには流体境界層中の乱流を干渉する効果を生かした摩擦抵抗低減デバイスとして大型船舶に適用する実証試験などが盛んに行われている。
【００２１】
本発明では、この微細な泡の持つ特性を紙製造の分野においても生かすべく鋭意検討した結果、紙を製造する従来の抄紙機において、平均気泡径が１０〜１００μｍの微細で均一な泡をパルプスラリーに導入し抄紙した場合に、通常行われている方法、例えば製紙用パルプとして嵩高となるパルプの使用や、填料や低密度粒子などの嵩高素材の添加、さらには嵩高剤などの添加薬剤を利用する事なしに嵩高な紙が得られる事を見出した。
【００２２】
従来、抄紙機上でパルプスラリーを脱水および乾燥しシート状の紙を製造する場合、パルプスラリー中に含まれる泡あるいは溶存する気体成分は紙の均質性を阻害する欠陥となるため忌諱されている。泡の存在する部分ではパルプ繊維が全く欠落あるいは周囲より不足してしまうため、小さな場合はピンホールと呼ばれる小穴に、大きな泡では紙シート上で完全な穴となってしまう。穴までには至らない場合であっても、泡の部分は周囲よりも質量が低く紙の厚みが薄い状態となるために、品質上許されない透かし状の欠点としてその商品価値を大きく殺ぐ事となる。そのため抄紙機では、大掛かりな真空装置によって高真空度を得て脱気を行うデキュレーターと呼ばれる装置や、遠心式の脱気機構を備えたポンプ（例えば、ＰＯＭテクノロジー社製  商品名  ＰＯＭｐ）などの設備を設けてその問題の解消を図っている。このように、設備的にもエネルギー的にも多大の労を裂いてパルプスラリー中の泡を可能な限り取り除くよう努めている。
【００２３】
これに対して本発明が対象としている泡は、各種の連続発泡装置で生成される平均気泡径１０〜１００μｍの微細で均一な泡であって、液体中での拡散性や分散性に優れ、気泡同士の合体や吸収が起こり難く単一気体の状態で液体中に留まるという性質を有するものであり、紙の製造で忌諱される比較的大きな泡とは大きく異なる特性を示すものである。
【００２４】
パルプスラリー中に平均気泡径１０〜１００μｍの微細な泡を導入した場合に嵩高な紙が得られる理由は定かではないが、現在、嵩高な紙を製造する際に利用される事が多い嵩高剤の嵩高機構にやや類似していると推定される。パルプスラリーが抄紙機のウェットパートで脱水される際に、パルプ繊維間に微細で均一な気泡が存在するためパルプ繊維間の水素結合の生成を機械的に阻害する事、加えて気泡の安定性が高く多数存在しかつその大きさもパルプ繊維の幅に近い事から、抄紙機プレスパートなどで受ける外力に対して微細な気泡が緩衝剤的な効果を有効に発生してパルプ繊維間の距離を保ち、嵩を維持したままに脱水されて紙匹が形成されるためと思われる。さらには本発明が対象としているサイズの微細な泡の表面は電荷を帯びているとの報告もあり、パルプ繊維表面の電荷との相互作用によって安定的にパルプ繊維間に泡が付着および定着できる事も一因ではないかと推定している。
【００２５】
なお連続式発泡機によって発泡させた気泡の平均気泡径の測定は、泡を含有したスラリーの一部を上部斜め上方から照明光を照射した透明矩形管に導き、ＣＣＤカメラによって発泡スラリーを撮影した後、画像解析法によって発泡気泡の粒子径を測定しその平均粒子径を算出した。
【００２６】
パルプスラリー中に導入する微細な泡は、平均気泡径１０〜１００μｍのものが適当であり、より望ましくは抄紙機のパルプスラリー輸送配管やポンプなどで加えられる圧力などを考慮して平均気泡径３０〜８０μｍの泡が望ましい。パルプスラリー中の気泡径が１００μｍを超えた場合、液体中での気泡の分散性や拡散性が低下し気泡同士が会合したり、大気開放となる抄紙機ワイヤーパート上で気泡膨張が生じ、従来の避けるべき泡と同様の大きな形態となってしまう。一方、１０μｍ未満である場合には、配管ライン中の圧力によって溶存ガスとして溶解したり、パルプ繊維間の間隙を充分に保つ事が出来ず、外力や毛細管現象による収縮力を充分に緩衝出来ないなどの理由から嵩高さを得る効果が望めない。
【００２７】
さらに、パルプスラリー中に導入する微細な気泡の量は、使用する抄紙機の特性や機械的な能力、あるいは製造する紙が所望するような条件によって適宜調整すれば問題ないが、一般に、気泡体積率（気液混合流体の気相体積比率）０．２０〜１．０％が必要である。気泡体積率が低い場合は嵩高性が十分に得られず、高すぎると湿紙強度の低下や脱水性の低下、パルプスラリーの流体輸送が不安定になるなど、安定的な紙の製造に問題を生じやすくなる懸念が生ずる。
【００２８】
なお本発明で言う気泡体積率は、以下のようにして測定した。気泡の平均気泡径を測定する透明矩形管の後流にサンプリングタンクを設け、気泡含有スラリーの流動性が安定した状態において５００ｃｍ3の容器に気泡含有スラリーをすばやく採取し、その温度を測定する。さらに採取した気泡含有スラリーを減圧容器内で脱気処理後、採取時の温度に調整した上で脱気後のスラリーの容積を測定し、下記の式によって気泡含有スラリーの気泡体積率を算出する。
気泡体積率［％］
＝｛１−脱気後のスラリー容積［ｃｍ3］／５００［ｃｍ3］｝×１００
【００２９】
本発明で用いる連続発泡装置としては、パルプスラリーへ混合する微細な泡が必要量生成できる装置であれば支障はなく、加圧溶解型、エジェクタ型、ベンチュリー型、キャビテーション型、旋回流型、高速剪断型などの各種発泡装置が適宜単独にあるいは併用して使用できる。
【００３０】
ここで、加圧溶解型の連続発泡装置は、加圧気体を流体中に挿入設置した微細な空隙孔を多数有するエアレーションノズルや焼結金属フィルターなどに導いて微細な気泡を噴出させ、流体中に分散および溶解させる方式の装置であるが、適当な容積を有するタンクや配管ライン中に設置できる利点がある反面、気体の圧送にエネルギーが必要であり、パルプ繊維を含むパルプスラリーなどでは細な空隙を有する発泡ノズルやフィルターなどが閉塞しやすい欠点がある。
【００３１】
またエジェクター型の連続発泡装置は、液体を吸引室のノズルから噴出しその流体負圧を使って吸引室に気体を吸引混合して輸送するエジェクターと同様の機構を利用したものであり、第一流体として気体を吸引室のノズルから噴出させ、吸引室には第二流体となるバルプスラリーを導入して混合昇圧の際に微細な泡が発生する方式のものである。
【００３２】
さらに、ベンチュリー型の連続発泡装置は、加圧液体の流路の途中を２５°前後の角度で縮小した後、６°から８°の角度でもとの管径まで拡大させたいわゆるベンチュリー管を設置し、縮小部と拡大部の間の最小管径となるスロート部分に気体流入孔を設け、液体を流動させる際にスロート部で発生する負圧および液体が最大流速となることを利用して気体を吸引し、微細気泡化する方式によるものである。
【００３３】
一方、キャビテーション型の連続発泡装置は加圧液体の流れる流路形状に拡大あるいは縮小などの狭流路を適宜形成し、壁面での流体速度を大きくできる気泡粉砕空間を設け、さらにこの気泡粉砕空間に気体を導入して液体の流動によって発生するキャビテーション効果を利用し気体を微細な泡とする方式のものである。
【００３４】
また、旋回流型の連続発泡装置は、筒状の液体旋回室の周面の接線方向から加圧液体を流入して旋回流を発生させ、さらに旋回流の中心部に発生する負圧空洞部へ液体旋回室の一方の端面から気体を供給することで微細な泡が液体中に含有される方式のものである。
【００３５】
さらにまた、高剪断型の連続発泡装置は、固定刃と高速の回転刃を峡間隔にするなどして非常に高い剪断力を発生する場を気液混合空間内に設け、液体と気体を強制的に送り込みつつ機械的に発生する高剪断力によって気体を分断し微細な気泡を含有させる方式であり、製菓などの食品材料や化学材料の加工に用いられる事が多い。
【００３６】
上述のように様々な発泡方式による特徴的な連続式発泡装置があるが、本発明が対象とする繊維形状の製紙用パルプを含むパルプスラリーを扱う場合には、パルプスラリー中のパルプ繊維分による発泡装置の閉塞や繊維の損壊、繊維塊や凝集異物の生成などによる紙品質の低下の懸念が少ないことが絶対である。さらに紙の製造にあたっては、処理必要なパルプスラリー量が大量となる事、消費エネルギーの観点から気泡化する気体を自吸する特徴を持つ方式が望ましいなどの理由から、ベンチュリー型、旋回流型およびエジェクター型の発泡方式による連続発泡装置が本発明の目的として特に好適に使用できる。
【００３７】
本発明で用いる連続発泡装置に供給し発泡させる気体としては、コストの点から一般には空気が用いられるが、紙中への異物混入を防止するため、適宜、各種フィルターを利用して脱塵、脱油あるいは脱脂、脱水あるいは乾燥した空気も適用できる。なお当然ながら、各種の効果を期待して空気以外の気体成分を一部併用あるいは全てに用いたり、気体中にミストとして各種の成分を混入する事なども、本発明が意図する微細な泡の発泡性を阻害しない範囲で適用が可能である。
【００３８】
紙の製造にあたり、本発明で用いる連続発泡装置に供給し発泡させる液体として清水を用いる事は当然問題ないものの、紙製造時に抄紙機内を大量に流動しているパルプスラリーもしくは抄紙白水を用いる事が現実的であり、発泡気泡の起泡性や分散性、パルプ繊維の会合による撚れや凝集物の発生などを考慮すれば、液体の固形分濃度が２．０％以下であることが望ましく、さらに望ましくは固形分濃度１．２％以下が好ましい。
【００３９】
さらに、抄造の際に多量に発生および循環し、かつ長繊維分のパルプ繊維が除去されている抄紙白水の一部あるいは全てを利用する場合、予め抄紙白水の一部を連続発泡装置に供給して微細な泡を含有させ、しかる後にパルプスラリーと発泡した抄紙白水を混合して抄紙する方法が採用可能である。この方法によれば、パルプスラリー中のパルプ繊維による連続式発泡装置の閉塞や、発泡機で生ずる高い剪断力によるパルプ繊維へのダメージを最小限にとどめることができる。さらに、抄紙するパルプスラリーの全量を処理する必要がないため、連続発泡装置の規模や設置面積などを縮小可能となり、随意な運転操作条件の選定、本発明の方法による抄造の実施あるいは未実施の選択など、設備的にも操業的にも希望に応じた条件を有利に選定できるため好ましい方法である。
【００４０】
また、連続発泡装置によって微細な泡をパルプスラリーに含有させる位置、あるいは泡を含有した抄紙白水をパルプスラリーと混合するのに好適な位置として、生成した微細な泡が十分にパルプスラリー中に分散し、かつ抄紙機ウェットパートまで充分に到達する場所であれば何処でも問題はないが、パルプスラリー中で導入した微細な泡が有効に残存するように、抄紙除塵装置として用いられる遠心式クリーナーやスクリーン装置を避けてその下流に付加される事が望ましい。
【００４１】
本発明の紙の製造方法を適用し通常範囲の抄造条件で製造した紙では、密度０．４５〜０．８０ｇ／ｃｍ3の紙が得られ、嵩高な非塗工の印刷用紙や情報記録用紙として、さらには印刷用紙あるいは情報用紙の塗工原紙として用いた場合に嵩高な塗工紙が得られる。
【００４２】
本発明で言う製紙用パルプの原料としては、ＬＢＫＰ（広葉樹晒クラフトパルプ）、ＮＢＫＰ（針葉樹晒クラフトパルプ）、ＬＢＳＰ（広葉樹晒亜硫酸パルプ）、ＮＢＳＰ（針葉樹晒亜硫酸パルプ）など従来から知られている化学パルプの何れもが使用できる。またＧＰ（グランドパルプ）やＴＭＰ（サーモメカニカルパルプ）など各種の機械パルプ、さらには古紙パルプや非木材パルプ、合成パルプ、各種パルプ繊維をマーセル化など化学的処理を加えたパルプについても嵩高な印刷用紙、情報記録用紙、あるいはそれらの塗工紙用原紙として特性や紙の品質を損なわない範囲で単独にあるいは併用して使用する事が可能である。
【００４３】
本発明において使用できる内添填料としては、例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、デラミネーティッドカオリン、焼成カオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、カチオン修飾したコロイダルシリカ、水酸化アルミニウム、アルミナ、アルミナ水和物、リトポン、ゼオライト、加水ハロサイト、水酸化マグネシウムなどの白色無機顔料、有機顔料などが挙げられる。中でも、低密度な填料として有効なホワイトカーボンやシラスバルーン、有機中空粒子などの併用は嵩高化に有効である。
【００４４】
本発明の紙の製造方法において使用するパルプスラリー中には、通常使用される添加薬品が使用でき、例えば内添サイズ剤として、酸性抄紙の場合には、ロジンサイズ剤、中性抄紙の場合には、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸、中性ロジンサイズ剤、カチオン性スチレンアクリル、高級脂肪酸塩、パラフィンワックスなどが使用される。当然ながら、嵩高な紙の製造に利用される嵩高剤あるいは紙厚向上剤もまた併用も本発明の製造方法に問題を与えない範囲であれば利用が可能である。
【００４５】
さらに本発明の所望の効果を損なわない範囲で、従来から使用されている各種の歩留まり向上剤、アニオン性、ノニオン性、カチオン性あるいは両性のろ水性向上剤、紙力向上剤などの抄紙用内添助剤が必要に応じて適宜選択し使しても良い。例えば、各種の澱粉、ポリアクリルアミド、ポリエチレンイミン、ポリアミン、ポリビニルアミン、ポリアミド・ポリアミン、尿素ホルマリン樹脂、メラミンホルマリン樹脂、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、ポリアミド樹脂の内の１種あるいは２種以上が適宜組み合わされて使用される。さらに、硫酸バンド、塩化アルミニウムなどの定着剤、染料、蛍光染料、スライムコントロール剤、消泡剤などを挙げることができる。
【００４６】
本発明の紙の製造方法において、紙の表面には、酸化澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉、カチオン澱粉、燐酸澱粉、燐酸エステル化澱粉などの加工澱粉、変性澱粉、カゼイン、ポリビニルアルコールなどのバインダー、スチレン／アクリル酸系共重合体、スチレン／メタアクリル酸系共重合体、アクリロニトリル／ビニルホルマール／アクリル酸エステル共重合体、スチレン／マレイン酸共重合体などの表面サイズ剤、エチレン−尿素樹脂などの寸法安定化剤、塩化ナトリウム、塩化カリウムなどの無機導電剤、有機導電剤、界面活性剤、顔料、染料をサイズプレス処理することも勿論可能である。
【００４７】
上記のバインダーおよび表面サイズ剤などを付加する装置としては、コンベンショナルサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、あるいはメタードフィルムトランスファー方式のサイズプレス、ロッドコーター、ビルブレードコーター、ショートドウェルコーター、ブレードコーター、エアナイフコーター、カーテンコーターなどを好適に用いることができる。
【００４８】
本発明の紙の製造方法において使用する抄紙機は、一般的な抄紙機であれば特に制限は無く、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、ハイブリット抄紙機、丸網抄紙機、ヤンキー抄紙機、各種のコンビネーション抄紙機など製紙業界で公知の抄紙機を適宜使用できるが、抄紙機ウェットパートおよびプレスパートにおいて紙匹に加える外力をできる限り穏やかにする設備や運転条件が望ましく、例えば、湿った状態の紙匹を低圧で処理できるシュープレスや乾燥後の平滑化処理をソフトカレンダで行う事は、本発明の嵩高効果を損ねず望ましい方法である。
【００４９】
本発明の紙の製造方法ならびにこの方法による紙は、非塗工のままで文字や画像を印刷する嵩高の印刷情報用紙として有効であり、さらには塗工タイプの嵩高な印刷情報用紙を得るための塗工用原紙として用いる事もまた可能である。その場合、基紙の嵩高性を阻害しない範囲であれば、塗工液や塗工量、塗工設備さらにはカレンダー処理などの仕上げ方法について制限を与えるものではない。
【実施例】
【００５０】
以下に、本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。また、実施例において示す「％」は、含有空気量を表す体積％を除き、特に明示しない限りは質量％を示し、「部」は質量部を示す。
【００５１】
（実施例１〜１０）、（比較例２〜３）
下記の内容に従って実施例１〜１０および比較例２〜３の紙を以下の方法によって抄造した。ＬＢＫＰが８５部、ＮＢＫＰを１５部となるよう混合したパルプを叩解し、重量平均繊維長が０．８５ｍｍとなる固形分濃度３．８％の原料パルプスラリーを得た。この原料パルプスラリーに軽質炭酸カルシウムを紙中灰分が２０％となるように添加し、さらに、抄紙薬品をパルプに対し、乾燥紙力剤としてカチオン化澱粉を１．１部、定着剤として硫酸アルミニウムを０．８部、サイズ剤としてアルキルケテンダイマーサイズ剤０．１部を添加した。引続き抄紙白水によってパルプスラリーの固形分濃度を０．８０％に希釈し、真空脱泡機による脱泡と遠心式クリーナーおよびスクリーン式の抄紙除塵設備によってパルプスラリー中に含まれる各種の異物や繊維の凝集塊を取り除いた。その後、旋回流型の連続式発泡装置にパルプスラリーおよび空気を供給し、発泡気泡の平均気泡径および含有気泡体積率が表１に記載の条件となるように空気流入量を調整してパルプスラリーに微細な泡を含有させ、歩留まり向上およびろ水性向上のためにポリアクリルアミド系のリテンションエイドを０．０５部添加してオントップ型のハイブリットフォーマーを有する抄紙機ヘッドボックスへ導いた。この抄紙機の生産条件を適宜調整し、坪量８１．４ｇ/ｍ2となるように抄造し、引き続き、酸化澱粉６．０％、スチレンアクリル系表面サイズ剤０．２％、水９３．８％からなる表面サイズプレス液によりサイズプレス処理し、しかる後に金属ロール−金属ロールを有するオンマシンカレンダー設備によってカレンダー処理を行って実施例１〜１０および比較例２〜３の紙を製造した。
【００５２】
（比較例１）
連続式発泡装置を使用しなかった以外は、実施例３と同様の方法によって比較例１の紙を製造した。
【００５３】
【表１】
2006257589.tif 000002
【００５４】
（実施例１１〜１４）
連続式発泡機が表２に記載した方式の連続式発泡機である以外は、実施例３と同様にして実施例１１〜１４の紙を製造した。
【００５５】
（実施例１５〜１７）
抄紙系内を循環する抄紙白水の一部を、表２に記載の連続式発泡機に導入して発泡させ、その後にパルプスラリーと混合した以外は、実施例３と同様にして実施例１５〜１７の紙を製造した。
【００５６】
（実施例１８）
また、連続式発泡機によって泡を含有させたパルプスラリーを、表３に記載のよう抄紙除塵設備の前に添加した以外は、実施例３と同様にして実施例１８の紙を製造した。
【００５７】
（実施例１９）、（比較例４）
実施例１９は実施例３で得た紙を塗工紙の原紙に用いて、また比較例４は連続式発泡機を使用しなかった比較例１の紙を原紙として用いて、表３に記載のような塗工紙を作製し塗工紙としての評価を行った。なお塗工は、顔料分として微粒重質炭酸カルシウム５０部と高白一級カオリン５０部、その他としてスチレンブタジエン系のバインダーラテックス１０部、燐酸エステル化でんぷん５部、ステアリン酸カルシウム０．６部、カルボキシルメチルセルロース系増粘剤０．１部の塗工液を作製し、ベントブレード方式の塗工機により片面あたり１１ｇ／ｍ2を両面塗工して乾燥後、軽ニップ圧にてカレンダー処理を実施して塗工紙を得た。
【００５８】
【表２】
2006257589.tif 000003
【００５９】
上記の実施例１〜１９および比較例１〜４の紙の製造方法によって抄造した紙について、以下の測定方法によって紙の抄造時の操業性、紙の密度と嵩高感、紙の表面性と面質感、印刷面質の評価を行った。その評価結果を表１〜３に併記した。
【００６０】
１）操業性
抄紙機による紙の製造にあたっては、各種の操業条件を適切に調整・監視しながら製造するが、嵩高紙の製造ではウェットパートの湿った紙匹の強度が特に低下しているため通常よりも慎重な対応が必要である。本発明では、気泡含有パルプスラリーの挙動や連続式発泡機の使用に由来する紙中の欠陥が操業安定性に大きく影響するため、その操業状態にを４段階に評価した。評価が×の場合、商業上の実用レベルには無く、紙品質を一定以上に維持しつつ安定に製造を続けることが難しい。
◎：抄紙機上の紙匹の状態が安定で、通常の製造条件で問題なく安定に製造できる。
○：抄紙機上の紙匹は概ね安定であり、操業条件の調整により充分安定に製造が行える
。
△：パルプスラリーの流動性がやや変動しやすく紙匹が不安定となる傾向はあるものの
、発泡機での凝集物発生や繊維の断裂はほとんど無く、操業条件の調整の範囲内で
安定に抄造できる。
×：パルプスラリーの流動性が不安定となり、また連続式発泡機ではパルプ繊維や添加
薬剤による凝集物の発生、パルプ繊維の断裂などによって抄紙機上の紙匹の状態が
悪化し、しばしば断紙が発生する。
【００６１】
２）密度および嵩高感
紙の密度はＪＩＳ  Ｐ８１１８に準拠し測定したが、本実施例の抄造条件であれば非塗工紙として密度０．８０ｇ／ｃｍ3以下あるいは塗工紙では密度１．０ｇ／ｃｍ3以下の原紙であれば嵩高な紙と言える。さらに評価用画像を印刷した印刷物を作成し、印刷物単枚の風合いや手肉感を触感して、ボリュウム感ある印刷物として感じられるか否かを以下の４段階で評価した。×評価では嵩高な紙とは言えない。
◎：ボリュウム感の高い手触りで、嵩高でラフな印象の手肉感を有する。
○：ボリュウム感が感じられ、嵩高な手肉感を有する。
△：ボリュウム感に劣るが、通常の用紙に比べてラフな手肉感となる。
×：ボリュウム感は無く、従来の用紙とほぼ変わらない手肉感しか感じられない。
【００６２】
３）表面性および面質感
製造した紙の表面の平滑性や凹凸感などを斜光で観察し、以下の４段階に評価した。印刷情報記録用紙の一般的な用途として、×評価は実用に値しないレベルである。
◎：表面は平滑性があって凹凸感もなく、嵩高ではない紙同等の面質を感じる。
○：表面は若干平滑性に劣り、やや凹凸感はあるが、良好な面質感を得られる。
△：表面の平滑性は低めであり、多少の凹凸感と光沢ムラはあるが、実用上問題となる
レベルまでは至らない。
×：表面の平滑性は低く、繊維の塊による凹凸も散見されるなど凹凸感がはっきりと感
じられ実用には値しない。
【００６３】
３）印刷面質
三菱重工業社製のダイヤ印刷機にて、大日本インキ化学工業社製ＧＥＯＳ−Ｇインキの墨、藍、紅、黄の４色１００％濃度のベタ印刷した部分の面質感を斜光条件で観察し、嵩高ではない紙の状態を考慮しつつ下記の４段階に目視判定を行った。なお×評価は、実際の使用における印刷品位として不十分と言える。
◎：表面の凹凸感、インキ付着ムラに由来する光沢ムラの何れもほとんど認められない
。
○：表面に若干の凹凸感はあるが光沢ムラはほとんど認められない。
△：表面に多少の凹凸感と光沢ムラはあるが、実用上問題となるレベルまでは至らない
。
×：表面の凹凸と光沢ムラの何れも目立ち、印刷品位が低く感じられ実用には値しない
。
【００６４】
評価：
表１のように、連続式発泡機によって含有させた気泡の平均気泡径が本発明の条件を満たしている実施例１〜６は、連続式発泡機を用いていない比較例１および平均気泡径が発明の範囲外となる比較例２〜３と比較して低密度で嵩高感に勝り、かつ紙の表面性や印刷品質は実用上問題の無い嵩高な紙を得る製造方法となっている。また、平均気泡径は発明の条件を満たしているものの気泡体積率が低い実施例７および過剰な実施例１０では、気泡体積率に関しても条件を満たしている実施例８〜９に比べて密度や嵩高感に劣ったり、紙の表面性や印刷面質が低下する傾向が生じている。さらに表２のように、連続式発泡機として実施例１１〜１４の各種発泡機方式を用いて抄造方法した場合についても嵩高な紙が得られているが、実施例１４では発泡機で発生する凝集物のために操業安定性がやや低下する状態であった。また連続式発泡機に抄紙白水を導入した実施例１５〜１７の方法による場合、いずれの方式によっても操業性に懸念を生じることなく目的とする嵩高な紙が得られている。一方、気泡を含有したパルプスラリーを抄紙除塵設備の前に添加する比較例１８の方法でも嵩高な紙は得られたが、抄紙除塵設備の後に気泡含有スラリーを添加した実施例３と同等な嵩高の紙を得るまでには至らなかった。また、塗工紙の製造にあたって施例３の方法で抄造した嵩高な紙を原紙とした実施例１９の塗工紙は、本発明の方法によらない比較例１の紙を原紙とした比較例４の塗工紙と比較して大幅に低密度で嵩高な特徴ある塗工紙が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
パルプスラリー中に微細な泡を積極的に導入しながら紙を製造することによって、様々な印刷用紙や情報用紙、あるいはそれらの塗工紙の原紙に使用できる嵩高な紙の製造方法およびその製造方法によって得られる紙を提供するものである。