(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維長２ｍｍ以下、繊維径２．４ｄｔｅｘ以下のリヨセル、填料、硫酸バンド、カチオン澱粉、内添サイズ剤を含有してなることを特徴とする嵩高紙。
【請求項２】
リヨセルが、未叩解のリヨセルであり、かつ全パルプに対して１０〜１５質量％含有してなることを特徴とする請求項１記載の嵩高紙。
【請求項３】
リヨセルが、カナダ標準濾水度４５０ｍｌ以下に叩解されたリヨセルであり、かつ全パルプに対して１６〜３５質量％含有してなることを特徴とする請求項１記載の嵩高紙。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、嵩高紙に関するものであり、さらに詳しくは、特に嵩があり、平滑性に優れ、繊維の特性を利用して紙力を補うことが可能な、印刷用紙、情報用紙、塗工紙用原紙などに使用できる嵩高紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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紙は薄くなり、白色度、不透明度が低下することから、裏抜けが悪くなるという問題が生じる。これらのことから、紙を嵩高にすることは避けて通れない問題である。
【０００３】
紙の主原料には製紙用パルプが用いられている。一般的に製紙用パルプには木材パルプが使用されている。その中でも、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が用いられることが多い。化学パルプの場合、繊維が剛直なために、未叩解で抄紙を行うと繊維間接触面積が小さくなり、嵩高な紙が形成される。そのため、一般的に嵩高効果を得るには軽叩解パルプが使用される。しかし、嵩の増加に伴い、表面の平滑性の低下、強度の低下といった問題が生じる。
【０００４】
また、機械的な処理だけを行って製造される機械パルプは、化学パルプより繊維が剛直なため、嵩高効果を得るには有利である。しかし、機械パルプは紙の黄色化の原因となるリグニンを多く含んでおり、紙の退色は避けられない。そのため、上質紙や保存性が要求される用途には用いることができない。
【０００５】
非木材パルプも剛直なパルプ原料の一つである。そのため、非木材パルプを配合することも嵩高効果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ているため、安定供給するのが難しく、大量生産を行うことは難しい。
【０００６】
機械的な面における嵩高効果は、抄造時におけるプレス線圧の軽減や、カレンダー処理をソフトにするなどの手段によって得ることができる。しかしながら、機械的な処理だけでは限界があり、満足のいく嵩高効果が得られていないのが現状である。
【０００７】
さらに近年では、嵩高剤の添加によって紙の嵩を出す手段も行われている。嵩高剤には、親水基と疎水基を持つ化合物である界面活性剤がよく用いられる。しかし、嵩高剤のみによる嵩高効果は小さく、満足のいく水準には達していない。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、紙力の低下が著しく、それを補うために紙力剤などを用いる必要がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、嵩が高く、平滑性に優れ、繊維の特性を利用して紙力を補うことが可能な、印刷用紙、情報用紙、塗工紙用原紙などに使用できる嵩高紙を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、未叩解のリヨセルまたは叩解したリヨセルを含有する紙料を抄紙することによって、上記目的の嵩高紙が得られることを見出し、完成に至ったものである。
【００１０】
すなわち、本発明の嵩高紙は、繊維長２ｍｍ以下、繊維径２．４ｄｔｅｘ以下のリヨセル、填料、硫酸バンド、カチオン澱粉、内添サイズ剤を含有してなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明において、リヨセルが、未叩解のリヨセルであり、かつ全パルプに対して１０〜１５質量％含有してなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明において、リヨセルが、カナダ標準濾水度４５０ｍｌ以下に叩解されたリヨセルであり、かつリヨセルが全パルプに対して１６〜３５質量％含有してなることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の嵩高紙について、詳細に説明する。
【００１４】
本発明において、用いられる「リヨセル」とは、ＩＳＯ規格および日本のＪＩＳ規格に定められている繊維用語で、セルロース誘導体を経ずに直接有機溶剤に溶解させて紡糸することによって得られる再生セルロース系繊維である。有機溶剤としては、アミンオキサイド系のものが使用されている。リヨセルはパルプと同じセルロースであり、退色もしないため紙中に配合しても問題はない。また、リヨセルは、レーヨン、キュプラなどの他の再生セルロース系繊維とは異なり、叩解可能という特徴を持つ。この理由は製造方法にある。レーヨンがセルロース誘導体を経由して製造されるのに対し、リヨセルはセルロースのままで有機溶媒に溶解させて繊維状に再生されるため、セルロース分子の重合度低下が少ないまま分子が再配向される。そのため、紡糸時に繊維軸方向に分子がきれいに並ぶことにより叩解が可能となる。ここで、叩解とは、水とともに機械的に処理することによって繊維の切断やフィブリル化が起き、シートにした場合に良好な特性を発現することを意味する。
【００１５】
他の再生セルロース系繊維であるレーヨンを用いても嵩高効果は得られる。しかし、その効果はリヨセルと比較すると小さい。さらに、配合することで紙力が低下した場合、レーヨンは叩解できないため繊維の特性を利用して紙力を補うことはできない。それに対し、リヨセルを用いた場合、条件に応じて適度に叩解することができ、紙力の問題が改善され、かつ嵩高な紙を抄造することが可能となる。
【００１６】
本発明において、リヨセルの繊維長は、２ｍｍ以下とすることが重要である。なぜなら、２ｍｍよりも長い繊維が多くなると地合が著しく悪くなるためである。また、２ｍｍよりも長い繊維はよれやすく、実機においてスクリーンに詰まる可能性があり、これがワイヤーパートに流れ出た場合、固まりとなることから製品に悪影響をもたらすためである。
【００１７】
本発明において、リヨセルの繊維径は、２．４ｄｔｅｘ以下とすることが重要であり、より好ましい繊維径としては１．７ｄｔｅｘ以下である。これは、リヨセルの繊維径が太すぎると紙表面の平滑性が悪くなり、印刷などに悪影響をもたらすからである。
【００１８】
未叩解のリヨセル、例えば、カナダ標準濾水度７００ｍｌ以上、をパルプ中に配合する場合、これまでにない高い嵩高効果が得られる。その反面、配合量を増やすと表面平滑性と紙力の低下が著しくなるという欠点も存在する。そのため、未叩解のリヨセルを用いる場合、嵩高効果、表面平滑性、紙力の関係を考慮し、適度な配合量とする必要がある。配合量としては１０〜１５質量％であることが好ましい。ここで、リヨセルの配合量が１０質量％未満では嵩高の効果が小さいため好ましくなく、また配合量が１５質量％を超えて多い場合は紙力の低下や表面平滑性の低下が顕著となるため好ましくない。
【００１９】
また、本発明における嵩高紙として、カナダ標準濾水度４５０ｍｌ以下に叩解したリヨセルを用いる場合、未叩解のリヨセルよりもさらに多く配合することができる。これにより、未叩解のリヨセルを用いた場合よりもさらに高い嵩高効果を得ることができ、且つ、表面平滑性が高く、紙力の強い嵩高紙を作製できる。
【００２０】
リヨセルを叩解して用いる場合、その配合量は１６〜３５質量％であることが好ましい。ここで、リヨセルの配合量が１６質量％未満では嵩高の効果が小さいため好ましくなく、また、配合量が３５質量％を超えて多い場合、表面平滑性の低下や紙力の低下が顕著となるため好ましくない。
【００２１】
本発明の嵩高紙は、リヨセル以外の原料パルプとして、化学パルプ、機械パルプ、非木材パルプ、脱墨パルプなどを単独もしくは任意の割合で混合して使用する。抄紙機は特に限定されず、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、円網抄紙機、多層抄紙機、ヤンキー抄紙機などを使用できる。抄紙時のｐＨは、酸性、中性、アルカリ性のいずれでもよい。
【００２２】
さらに、本発明の嵩高紙には、填料、硫酸バンド、カチオン澱粉、内添サイズ剤を含有し、必要に応じて、歩留まり向上剤、着色剤、染料、紙力増強剤、消泡剤、低密度化剤などを含有してもよい。また、各種のサイズプレスやコーターなどの装置で紙の表面に澱粉、ラテックス、表面サイズ剤、顔料、染料などを塗布することも可能である。
【００２３】
以上のように、繊維長が２ｍｍ以下、繊維径が２．４ｄｔｅｘ以下のリヨセルを未叩解の場合に１０〜１５質量％、カナダ標準濾水度４５０ｍｌ以下に叩解した場合に１６〜３５質量％配合することにより、表面平滑性が良く、紙力の強い嵩高紙が得られる。この嵩高紙については印刷用紙、情報用紙、塗工紙用原紙などに使用することができる。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、勿論これらに限定されるものではない。なお、実施例において示す「部」および「％」は、特に明示しない限り、質量部および質量％を示す。
【００２５】
下記の実施例１〜８および比較例１〜１０における方法によって作製した嵩高紙について、下記の評価方法により測定し、評価を行った。結果は表１および表２に示した。
【００２６】
評価方法：
〈密度〉
ＪＩＳ  Ｐ８１１８に準拠して測定した。密度０．６５ｇ/ｃｍ3以下であれば本発明における嵩高紙である。
【００２７】
〈引張り強さ〉
ＪＩＳ  Ｐ８１１３に準拠して測定した。引張り強さ３ｋＮ/ｍ以上であれば紙力の強い嵩高紙である。
【００２８】
〈ベック平滑度〉
ＪＩＳ  Ｐ８１１９に準拠して測定した。ベック平滑度３．５秒以上であることが本発明における表面平滑性の高い嵩高紙である。
【００２９】
＜未叩解のリヨセルを使用＞
実施例１
カナダ標準濾水度３９０ｍｌの広葉樹晒クラフトパルプ（以下、ＬＢＫＰと記す）を６０％、カナダ標準濾水度４８０ｍｌの針葉樹晒クラフトパルプ（以下、ＮＢＫＰと記す）を３０％、繊維長２ｍｍ、繊維径１．７ｄｔｅｘの未叩解のリヨセルを１０％配合し、これに炭酸カルシウム６部、硫酸バンド０．７部、カチオン澱粉１部、内添サイズ剤０．０３部、カチオン性ポリアクリルアミド０．０３部、無機顔料０．０９部を添加した紙料を角型手抄機で絶乾坪量５４ｇ/ｍ2となるように抄紙し、実施例１の嵩高紙を作製した。脱水はロールプレス（線圧２５ｋｇ/ｃｍ2）を用いて行い、乾燥はシリンダードライヤーを用いて１０５℃で２分間行った。
【００３０】
実施例２
上記実施例１におけるパルプ配合を表１に示す配合量とした以外は実施例１と同様にして実施例２の嵩高紙を作製した。
【００３１】
実施例３
上記実施例１で使用したリヨセルの繊維径を２．４ｄｔｅｘとした以外は実施例１と同様にして実施例３の嵩高紙を作製した。
【００３２】
実施例４
上記実施例３におけるパルプ配合を表１に示す配合量とした以外は実施例３と同様にして実施例４の嵩高紙を作製した。
【００３３】
比較例１
上記実施例１におけるパルプ配合を表１に示す配合量にした以外は実施例１と同様にして比較例１の嵩高紙を作製した。
【００３４】
比較例２
上記実施例１で使用したリヨセルの繊維径を３．０ｄｔｅｘとし、パルプ配合を表１に示す配合量とした以外は実施例１と同様にして比較例２の嵩高紙を作製した。
【００３５】
比較例３
上記実施例１で使用したリヨセルの繊維径を３．０ｄｔｅｘとした以外は実施例１と同様にして比較例３の嵩高紙を作製した。
【００３６】
比較例４
上記実施例２で使用したリヨセルの繊維径を３．０ｄｔｅｘとした以外は実施例２と同様にして比較例４の嵩高紙を作製した。
【００３７】
比較例５
上記実施例１で使用したリヨセルに代えて、繊維長２ｍｍ、繊維径１．７ｄｔｅｘの未叩解のレーヨンを使用した以外は実施例１と同様にして比較例５の嵩高紙を作製した。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
評価：
表１に示した実施例１〜４、比較例１〜５の結果から明らかなように、繊維長２ｍｍ以下、繊維径２．４ｄｔｅｘ以下の未叩解のリヨセルを適量配合することで表面平滑性が高く、紙力の強い嵩高紙を作製できることがわかる。
【００４０】
実施例１、３、比較例３および実施例２、４、比較例４から明らかなように、リヨセルの繊維径の違いによる嵩高効果には大きな違いはない。しかし、繊維径が２．４ｄｔｅｘを超えた場合、表面平滑性が低下する。そのため、繊維径を２．４ｄｔｅｘ以下とすることが好ましい。
【００４１】
比較例２、３、４から明らかなように、リヨセルの配合量を減らすと嵩高効果が小さくなる。逆に、配合量を増やすと嵩高効果は高くなるものの、紙力と表面平滑性が低下する。そのため、配合量を１０〜１５質量％とすることが好ましい。
【００４２】
実施例１と比較例５の結果から明らかなように、同じ形状のレーヨンを同量配合してもリヨセルほど高い嵩高効果は得られない。そのため、再生セルロース系繊維の中でもリヨセルを用いることが好ましい。
【００４３】
＜叩解したリヨセルを使用＞
実施例５および実施例６
上記実施例１で使用したリヨセルをカナダ標準濾水度３９０ｍｌに叩解し、パルプ配合を表２に示す配合量とした以外は実施例１と同様にして実施例５、６の嵩高紙を作製した。
【００４４】
実施例７および実施例８
上記実施例３で使用したリヨセルをカナダ標準濾水度４５０ｍｌに叩解し、パルプ配合を表２に示す配合量とした以外は実施例３と同様にして実施例７、８の嵩高紙を作製した。
【００４５】
比較例６〜比較例８
上記比較例２で使用したリヨセルをカナダ標準濾水度４５０ｍｌに叩解し、パルプ配合を表２に示す配合量とした以外は比較例２と同様にして比較例６、７、８の嵩高紙を作製した。
【００４６】
比較例９および比較例１０
上記比較例２で使用したリヨセルをカナダ標準濾水度４８０ｍｌに叩解し、パルプ配合を表２に示す配合量とした以外は比較例２と同様にして比較例９、１０を作製した。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
評価：
本発明の実施例５〜８と比較例６〜１０の結果から明らかなように、配合するリヨセルの量および叩解度を工夫することにより、表面平滑性が高く、紙力の強い嵩高紙を得ることができるのは明らかである。
【００４９】
実施例２、６および実施例４、８の結果から明らかなように、叩解したリヨセルを用いることで、未叩解のリヨセルを用いた場合よりもさらに嵩高な、表面平滑性が高く、紙力の強い嵩高紙を製作することができる。また、リヨセルの配合量を増やすことで低下する紙力を、リヨセルの叩解可能という繊維の特性を利用して補っているため、紙力剤などの薬品を必要としないことも特徴である。
【００５０】
実施例５、７、比較例６および実施例６、８、比較例７の結果から明らかなように、繊維径を太くするほど表面平滑性が低下する。そのため、リヨセルを叩解して用いる場合においても、繊維径は２．４ｄｔｅｘ以下とするのが好ましい。
【００５１】
比較例６、７、８の結果から明らかなように、リヨセルを叩解して用いる場合においても配合量を増やすほど嵩高効果は高くなる。しかし、それとともに表面平滑性と紙力は低下する。そのため、リヨセルの配合量は１６〜３５質量％とすることが好ましい。
【００５２】
比較例６、９および比較例７、１０の結果から明らかなように、リヨセルの濾水度の値を高くすると嵩高効果は高くなるが、表面平滑性と紙力が低下する。配合量を１６〜３５質量％とする場合は表面平滑性が良く、紙力の強い嵩高紙を得るためにカナダ標準濾水度は４５０ｍｌ以下とすることが好ましい。
【００５３】
【発明の効果】
上記結果から明らかなように、本発明の嵩高紙は未叩解のリヨセルまたは叩解したリヨセルを含有することで、表面平滑性が高く、紙力が強い嵩高紙が得られることを特徴としている。また、繊維の特性を利用して紙力を補うことができるため、紙力剤などの薬品を必要としない。