JP3515658B2 - 炭酸カルシウム内填紙 - Google Patents
炭酸カルシウム内填紙Info
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Description
等の光学特性に優れ、またこのような光学特性と、引張
り強さ、紙の腰の強さ等の物理的特性とのバランスが良
好であり、さらにこのバランスの程度を調整しうる、高
品質で安価な炭酸カルシウム内填紙に関するものであ
り、このものはアート紙、コート紙のような塗工原紙
や、PPC用紙、感熱紙、感圧紙、熱転写紙、インクジ
ェット用紙、静電記録紙、磁気記録紙などの情報用紙
や、上級印刷紙、中級印刷紙などの非塗工印刷用紙や、
工業用雑種紙として、特に内填剤の性能差を生じやすい
バックカーボン紙やインディアンペーパーやライスペー
パーとして好適に使用される。
ー、ライスペーパーなどの薄葉紙の分野では、以前から
紙の不透明度、白色度などを改善するために、炭酸カル
シウム、二酸化チタン、焼成クレーなどの填料が用いら
れてきた。そして、炭酸カルシウムについては、それを
内填した薄葉紙の不透明度は、その粒子形状や分散性に
関係があるため、使用目的に応じ種々の粒子形状のもの
が提案されている。
性を高め、二酸化チタンや焼成クレーなどの他の填料の
使用量を減らし、薄葉紙をコストダウンさせることが提
案されている(特開昭57−71499号公報、特開昭
62−282099号公報)。
れを加えると、紡錘状炭酸カルシウムを加えた場合より
も、薄葉紙の剛度を低下させる上に、紡錘状炭酸カルシ
ウムに比べ、製造工程が煩雑で製造費がかさむという欠
点があるため、通常の薄葉紙では紡錘状炭酸カルシウム
を用い、不透明性の不足分は二酸化チタンや焼成クレー
を併用して補っているが、所要物性を得るにはその併用
量を多くする必要があるため、コスト高となるのを免れ
ないのが実情である。
事情のもとで、二酸化チタンや焼成クレーを併用しない
でもあるいは併用量を減らしても、優れた不透明度、白
色度等の光学特性を示し、またこのような光学特性と、
引張り強さ、紙の腰の強さ等の物理的特性とのバランス
が良好であり、さらにこのバランスの程度を調整しう
る、高品質で安価な炭酸カルシウム内填紙を提供するこ
とを目的としてなされたものである。
良好な特性を有する炭酸カルシウム内填紙を開発するた
めに鋭意研究を重ねた結果、柱状炭酸カルシウムと紡錘
状炭酸カルシウムとの混合物及び場合により該混合物に
さらに少量の二酸化チタンを加えたものを填料とするこ
とにより、その目的を達成しうることを見出し、この知
見に基づいて本発明をなすに至った。
その絶乾重量100重量部当り、紡錘状炭酸カルシウム
と柱状炭酸カルシウムの炭酸カルシウム混合物5〜35
重量部を含有することを特徴とする炭酸カルシウム内填
紙を提供するものである。
原料として使用されているパルプの中から使用目的に応
じ任意に選ぶことができる。このようなパルプとして
は、例えば木綿パルプ、亜麻パルプ、麻パルプ、こう
ぞ、みつまた、雁皮パルプ、マニラ麻パルプ、わらパル
プ、バガスパルプ、各種木材パルプ、故紙パルプ及びこ
れらの混合パルプなどを挙げることができるが、薄葉紙
用には、亜麻パルプ、広葉樹パルプ、針葉樹パルプ、麻
パルプなどの草木類パルプ及びこれらの混合パルプが好
適である。本発明においては、パルプ原料への配合成分
として紡錘状炭酸カルシウムと柱状炭酸カルシウムとの
混合物が用いられる。
に制限されないが、SEM粒子径で長径が0.5〜3.
0μm、短径が0.1〜0.5μmであり、レーザー式
粒度分布の50%累積粒径が2.5〜4.5μmであ
り、325メッシュ篩通過残渣が0.005%以下であ
り、ワイヤー摩耗度が100mg以下であるのが好まし
く、さらにはアスペクト比が2〜10であるのが好まし
い。また、カルサイトを主体とするものが好ましく、そ
の他結晶形態が偏三角面体(scalenohedro
ns)のものも用いられる。カルサイトを主体とするも
のにはカルサイト単独だけから成るものも包含される。
なお、上記紡錘状炭酸カルシウムの短径とは厚さ方向の
最大幅を意味する。
系、カルサイト系のいずれでもよいが、これは、SEM
粒子径で長径が0.5〜3.0μm、短径が0.1〜
0.3μmであり、レーザー式粒度分布の50%累積粒
径が2.5〜4.5μmであり、325メッシュ篩通過
残渣が0.005%以下であり、ワイヤー摩耗度が50
mg以下であるのが好ましく、さらにはアスペクト比が
3〜30であるのが好ましい。また、アラゴナイトを主
体とするものが好ましく、針状(acicular)の
ものも用いられる。アラゴナイトを主体とするものには
アラゴナイト単独だけから成るものも包含される。
て特に有利であるのは、SEM粒子径で長径が0.5〜
3.0μm、短径が0.1〜0.5μmであり、レーザ
ー式粒度分布の50%累積粒径が2.5〜4.5μmで
あり、325メッシュ篩通過残渣が0.005%以下で
あり、ワイヤー摩耗度が100mg以下であって、かつ
カルサイトを主体とする紡錘状炭酸カルシウムと、SE
M粒子径で長径が0.5〜3.0μm、短径が0.1〜
0.3μmであり、アスペクト比が3〜30であり、レ
ーザー式粒度分布の50%累積粒径が2.5〜4.5μ
mであり、325メッシュ篩通過残渣が0.005%以
下であり、ワイヤー摩耗度が50mg以下であって、か
つアラゴナイトを主体とする柱状炭酸カルシウムとの混
合物である。この紡錘状炭酸カルシウムは、さらにアス
ペクト比が2〜10であるのが好ましい。
いて、紡錘状炭酸カルシウムと柱状炭酸カルシウムとの
好適な配合割合は重量比95:5ないし40:60、特
に80:20ないし40:60の範囲内で選ばれる。こ
れよりも、紡錘状炭酸カルシウムの割合が多くなると、
抄造の際のワイヤー摩耗度が高くなるし、また得られた
紙の不透明度が低くなる。配合方法としては、紡錘状炭
酸カルシウムと柱状炭酸カルシウムをあらかじめ混合し
た状態でパルプ原料に加えることもできるし、また紡錘
状炭酸カルシウムと柱状炭酸カルシウムとを、別々にパ
ルプ原料中に加えることもできる。
と柱状炭酸カルシウムとの混合物の配合割合は、パルプ
原料に対し、その絶乾重量100重量部当り5〜35重
量部、好ましくは5〜30重量部の割合で配合する必要
がある。この配合割合がこれよりも少ないと十分な白色
度、不透明度が得られないし、これよりも多いと、コス
トが上昇してしまう。また、本発明においては、パルプ
原料への配合成分としてさらに二酸化チタンを用いるこ
とができる。その際の二酸化チタンの配合割合は、パル
プ原料に対し、その絶乾重量100重量部当り0.1〜
10重量部、好ましくは0.2〜5.0重量部の割合で
配合する必要がある。この配合割合がこれよりも少ない
と二酸化チタン特有の白色度、不透明度が不十分となる
し、これよりも多いと、コストが上昇してしまう。
て、数倍コスト高ではあるが、不透明性や白色度の点で
優れているので、製紙用填料成分としてよく用いられて
いる。その使用量は、紙の種類、用途、要求物性等によ
り種々変動するが、通常は全填料中10〜30重量%の
範囲である。本発明においては、柱状炭酸カルシウムと
紡錘状炭酸カルシウムを併用することにより、二酸化チ
タンの使用量を、上記通常の場合の半分の5〜15重量
%に減らしても、通常の場合と同等の物性が得られる。
この二酸化チタンは所望によりその一部を焼成クレーに
変えることができる。
に、さらにその本来の目的をそこなわない範囲で、従来
内填紙に通常用いられている種々の添加成分を配合する
ことができる。この添加成分としては、サイズ剤、例え
ばアルキルケテンダイマーやアルケニル無水コハク酸や
中性ロジンなどの中性サイズ剤、酸性ロジンや石油系サ
イズ剤などの酸性サイズ剤、ポリアクリルアミドなどの
歩留り向上剤、カチオンデンプンや硫酸バンドなどのサ
イズ定着剤、とうもろこしデンプンなどの紙力増強剤が
挙げられる。
用されている方法例えば、パルプと上記の填料とを所定
の割合で混合し、水、サイズ剤及び適当な添加成分を加
えて抄造することにより製造することができる。
に電気炉などで焼尽したときに残留する灰分が40重量
%以下、pH7〜10になるような組成で構成されるの
が好ましい。
レーを併用することなく、優れた不透明度及び白色度を
示し、しかも填料として紡錘型炭酸カルシウム単独ある
いは柱状型炭酸カルシウム単独を用いた場合の欠点、す
なわち不透明度が低かったり、引張強さが小さく紙の腰
が弱かったりするなどの欠点が改善され、所望の紙とし
ての要求特性について良好なバランスを示し、またこの
バランスの程度を調整した(例えば引張強さよりも不透
明度を相対的に重視し高めた)内填紙を与えることがで
き、また、所望によりさらに少量の二酸化チタンを添加
することにより、二酸化チタンを通常の使用量配合した
ものにほぼ匹敵する優れた白色度、不透明度及び剛度を
有する内填紙を与えることができる。そしてこの炭酸カ
ルシウム内填紙は、アート紙、コート紙などの塗工原紙
や、PPC用紙、感熱紙、感圧紙、熱転写紙、インクジ
ェット用紙、静電記録紙、磁気記録紙などの情報用紙
や、上級印刷紙、中級印刷紙などの非塗工印刷用紙、特
に内填剤の性能差を生じやすいバックカーボン紙などの
複写原紙やインディアペーパーなどの薄葉印刷紙やライ
スペーパーとして好適である。
明するが、本発明はこれらの例によって制限されるもの
ではない。なお、実施例及び比較例における試料の各物
性は、次の測定方法あるいは評価基準に従って求めた。 (1)紙中の成分:JIS P8128により測定 (2)引張強さ:JIS P8113により測定 (3)裂断長:JIS P8113により測定 (4)白色度:JIS P8123により測定 (5)不透明度:JIS P8138により測定 (6)紙中のpH:JIS P8133により測定
社製、TP−121SA)とアラゴナイト系柱状炭酸カ
ルシウム(奥多摩工業株式会社製、TP−123FS)
とを、重量比90:10、70:30又は50:50に
混合し、表1に示す物性をもつ混合炭酸カルシウムを調
製した。
系紡錘状炭酸カルシウム及びアラゴナイト系柱状炭酸カ
ルシウムそれぞれの単独の物性も示した。なお、表中の
各物性は次の方法により測定したものである。 (1)濃度:赤外線水分計を用いて測定。 (2)粘度:B型粘度計を用いて測定。 (3)50%粒径:レーザー式粒度分布(50%累積粒
径)に基づく。 (4)325メッシュ篩通過残さ:325メッシュ篩、
湿式法により測定。 (5)ワイヤー摩耗度:日本フィルコン製摩耗試験機
(プラスチックワイヤー)により測定。 (6)pH:ガラス電極法により測定。 (7)比表面積:BETにより測定。
トパルプ(450csf)とを重量比7:3で混合した
パルプ原料100重量部に、参考例で得た混合炭酸カル
シウムA〜C 18重量部及びアナターゼ型二酸化チタ
ン2重量部を配合し、さらに紙力増強剤としてカチオン
化デンプン0.5重量部、中性サイズ剤としてアルキル
ケテンダイマー0.2重量部、歩留り向上剤としてポリ
アクリルアミド0.02重量部を添加し、角型シートマ
シンを用いた手抄きにより、インディアペーパーを製造
した。このものの物性を表2に示す。
トパルプ(450csf)とを重量比7:3で混合した
パルプ原料100重量部に、TP−121SA(商品
名、奥多摩工業社製、紡錘型カルサイト系炭酸カルシウ
ム)60重量%、TP−123FS(商品名、奥多摩工
業社製、柱状型アラゴナイト系炭酸カルシウム)30重
量%及びKRONOS−KA10(商品名、チタン工業
社製、アナターゼ型二酸化チタン)10重量%から成る
填料20重量部を加え、さらにカチオン化デンプン(紙
力増強剤)0.5重量部、アルカリケテンダイマー(中
性サイズ剤)0.2重量部及びポリアクリルアミド(歩
留り向上剤)0.02重量部を添加し、角型シートマシ
ンを用いた手抄きにより、インディアペーパーを製造し
た。このものの物性を表2に示す。
−KA10 20重量%から成るものに代えた以外は実
施例4と同様にしてインディアペーパーを製造した。こ
のものの物性を表2に示す。
このものの物性を表2に示す。
−KA10 20重量%から成るものに代えた以外は実
施例5と同様にしてバックカーボン紙を製造した。この
ものの物性を表2に示す。
1SA 70重量%とTP−123FS 30重量%か
ら成る填料を加え、角型シートマシンを用いた手抄きに
より、ライスペーパーを製造した。このものの物性を表
2に示す。
外は実施例6と同様にしてライスペーパーを製造した。
このものの物性を表2に示す。
−KA10 5重量%から成るものに代えた以外は実施
例6と同様にしてライスペーパーを製造した。このもの
の物性を表2に示す。
所望の紙としての要求特性において、不透明度や白色度
等の光学特性と、引張り強さ、紙の腰の強さ等の物理的
特性とのバランスが良好であることが分る。また、実施
例6と比較例3及び4を対比すると、本発明の炭酸カル
シウム混合物のみを填料としたものは、二酸化チタンを
併用しないでも優れた不透明度及び白色度を示し、また
実施例4と比較例1を、また実施例5と比較例2を対比
すると、二酸化チタンの配合量を少量としても、該配合
量をその倍とした従来の通常配合のものにほぼ匹敵する
物性が得られ、高価な二酸化チタンを少なくとも一部柱
状型炭酸カルシウムで代替でき、所望の紙の製造コスト
を低減しうることが分る。さらに、実施例1ないし4よ
り、所望の紙としての要求特性において、紡錘状炭酸カ
ルシウムと柱状炭酸カルシウムとの比率を変えることに
より、不透明度や白色度等の光学特性と引張強さ等の物
理的特性とを相対的に変動させ、例えば実施例3のよう
に引張強さよりも不透明度を重視したり、あるいは実施
例1のように不透明度よりも引張強さを重視したりする
ことが可能となり、両特性のバランスの程度を調整しう
ることが分る。
Claims (5)
- 【請求項1】 パルプ原料に対し、その絶乾重量100
重量部当り、紡錘状炭酸カルシウムと柱状炭酸カルシウ
ムの炭酸カルシウム混合物5〜35重量部を含有し、か
つ炭酸カルシウム混合物が、SEM粒子径で長径が0.
5〜3.0μm、短径が0.1〜0.5μmであり、レ
ーザー式粒度分布の50%累積粒径が2.5〜4.5μ
mであり、325メッシュ篩通過残渣が0.005%以
下であり、ワイヤー摩耗度が100mg以下である紡錘
状炭酸カルシウムと、SEM粒子径で長径が0.5〜
3.0μm、短径が0.1〜0.3μmであり、アスペ
クト比が3〜30であり、レーザー式粒度分布の50%
累積粒径が2.5〜4.5μmであり、325メッシュ
篩通過残渣が0.005%以下であり、ワイヤー摩耗度
が50mg以下である柱状炭酸カルシウムとの混合物で
あることを特徴とする炭酸カルシウム内填紙。 - 【請求項2】 紡錘状炭酸カルシウムと柱状炭酸カルシ
ウムの重量比が95:5ないし40:60である請求項
1記載の炭酸カルシウム内填紙。 - 【請求項3】 パルプ原料に対し、その絶乾重量100
重量部当り、(A)紡錘状炭酸カルシウムと柱状炭酸カ
ルシウムの重量比95:5ないし40:60の炭酸カル
シウム混合物5〜35重量部及び(B)二酸化チタン
0.1〜10重量部を含有し、かつ炭酸カルシウム混合
物が、SEM粒子径で長径が0.5〜3.0μm、短径
が0.1〜0.5μmであり、レーザー式粒度分布の5
0%累積粒径が2.5〜4.5μmであり、325メッ
シュ篩通過残渣が0.005%以下であり、ワイヤー摩
耗度が100mg以下である紡錘状炭酸カルシウムと、
SEM粒子径で長径が0.5〜3.0μm、短径が0.
1〜0.3μmであり、アスペクト比が3〜30であ
り、レーザー式粒度分布の50%累積粒径が2.5〜
4.5μmであり、325メッシュ篩通過残渣が0.0
05%以下であり、ワイヤー摩耗度が50mg以下であ
る柱状炭酸カルシウムとの混合物であることを特徴とす
る炭酸カルシウム内填紙。 - 【請求項4】 炭酸カルシウム混合物が、カルサイトを
主体とする紡錘状炭酸カルシウムとアラゴナイトを主体
とする柱状炭酸カルシウムの混合物である請求項1ない
し3のいずれかに記載の炭酸カルシウム内填紙。 - 【請求項5】 複写原紙、薄葉印刷紙又はライスペーパ
ーである請求項1ないし4のいずれかに記載の炭酸カル
シウム内填紙。
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