JP2002294584A

JP2002294584A - 非塗工印刷用紙

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Publication number: JP2002294584A
Application number: JP2001097414A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ochi; 隆越智; Takehide Kasahara; 健秀笠原; Hideki Fujiwara; 秀樹藤原; Yoichi Yamazaki; 洋一山崎; Aya Kikuchi; 彩菊池
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2001-03-29
Publication date: 2002-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】嵩高で、強度に優れる非塗工印刷用紙を提供
する。【解決手段】アルカリ水溶液でパルプをマーセル化処
理した後、多価アルコールで処理することによって製造
された嵩高パルプを含有させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、嵩高である非塗工
印刷用紙に関し、特に書籍用途に好適な印刷用紙に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】環境保護気運の高まりに伴い、森林資源
から製造される製紙用パルプを有効に活用する上でも紙
の軽量化は避けられない問題であり、紙への品質要求と
して軽量化は大きな流れとなってきている。ここで、紙
の軽量化とは、紙の厚さは維持した上での軽量化、すな
わち低密度（嵩高）な紙のことである。

【０００３】まず、紙の低密度化（嵩高化）の方法とし
て、紙の主原料である製紙用パルプの検討が上げられ
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。低密度化のためのパルプとしては、化学薬品によ
り繊維中の補強材料であるリグニンを抽出した化学パル
プより、薬品は使用せずグラインダーで木材を磨り潰す
砕木パルプやリファイナーで木材を解繊して得られるサ
ーモメカニカルパルプのような機械パルプの方が繊維が
剛直で低密度化には効果的であり、特に砕木パルプは低
密度化への寄与が大きい。しかしながら、砕木パルプは
機械パルプであり、上質紙への配合は規格上問題があ
り、また、配合したことによって紙質、例えば経時によ
る退色などの品質上でも問題があり、配合することは出
来ない。同様にサーモメカニカルパルプの上質紙への配
合は不可能である。

【０００４】上質紙の場合、パルプ面では化学パルプの
みの配合となるが、原料樹種により紙の密度は大きく影
響を受ける。すなわち、木材繊維自体が粗大な方が低密
度化は可能である。上質紙には主に広葉樹材パルプが配
合されているが、広葉樹材で比較的低密度化が可能な樹
種としてはガムウッド、メープル、バーチなどが上げら
れる。しかしながら、現在の環境保護気運が高まる中で
は、これら樹種のみを特定して集荷し、パルプ化するこ
とは困難である。

【０００５】一方、中質紙あるいは下級紙においては機
械パルプを配合し、通常上質紙より低密度な紙である
が、剛直な繊維を配合することは、印刷時の紙ムケ（機
械パルプ由来の結束繊維が多い）、強度低下をもたらす
ことになり、さらに通常漂白化学パルプより白色度の低
い機械パルプの増配は白色度を低下させるので、その配
合量は制限される。また、近年の環境保護気運の高まり
や、資源保護の必要性から古紙パルプの配合増が求めら
れている。古紙パルプは上質紙、新聞紙、雑誌、チラ
シ、塗工紙等品種に応じて明確に分類してパルプ化され
る場合は少なく、混合されたままパルプ化されるため、
パルプの性質としてバージンの機械パルプより密度は高
くなる傾向がある。この理由として古紙パルプの繊維分
は化学パルプ、機械パルプの混合物であることが挙げら
れる。また、紙中に含まれる填料分あるいは塗工紙の塗
工層の顔料分として一般的に使用されるタルク、カオリ
ン、クレー、炭酸カルシウムはパルプに比較して密度が
高いので、その配合により密度が高くなる傾向がある。
従って、古紙パルプの配合率の増加は用紙密度を高くす
る傾向がある。以上のようにパルプ面のみから十分な用
紙の低密度化を達成することは、木材資源の状況、用紙
の品質設計を考えた場合非常に困難である。

【０００６】また、通常、製紙用パルプは叩解処理によ
って繊維を柔軟にし、フィブリル化するが、叩解処理に
よって嵩は低下する傾向であるので、出来るだけ行なわ
ないことが嵩高化のためには望ましい。しかしながら、
叩解処理が不十分であると強度が低下してしまう。

【０００７】紙抄造時における低密度化の方法として
は、抄造時にプレス工程で出来るだけプレス圧を低くす
ること、また、紙の表面に平滑性を付与するために行わ
れるカレンダー処理は行なわないことが挙げられる。さ
らに、印刷時の紙の表面強度を付与する目的で行われる
澱粉等の水溶性高分子の表面塗工は出来る限り低塗布量
にすることが望ましい。

【０００８】このようなパルプ化、抄造時の工夫の他
に、紙に対してパルプに次いで多く配合される填料の検
討も行われている。例えば、填料分として中空の合成有
機物のカプセルを配合することにより低密度化を達成す
る方法が特開平5-339898号公報に開示されている。ま
た、抄造機のドライヤー部の熱にて膨張することによ
り、嵩高化を達成する合成有機発泡性填料（例えば商品
名：ＥＸＰＡＮＳＥＬ、日本フィライト株式会社製）も
提案されている。しかしながら、これらの合成有機発泡
性填料を用いる方法では抄紙時の乾燥条件設定が難しい
上、表面強度が弱く、印刷光沢度も低下するなどの問題
がある。

【０００９】特公昭52-39924号公報にはシラスバルーン
を用いる方法が提案されているが、製紙用パルプとの混
合性が悪く、また、その配合された用紙も印刷ムラが発
生するなどの問題がある。

【００１０】また、特開平8-13380号公報には、微細フ
ィブリル化セルロースを添加する方法が開示されている
が、微細フィブリル化セルロースを特別に調製する必要
があり、さらに抄紙時にパルプのフリーネスをＣＳＦ40
0ｍｌ以上、好ましくはＣＳＦ500ｍｌ以上に調整する必
要があり、機械パルプを多く配合した紙料ではフリーネ
スを調整することが困難であり、中質紙、下級紙では実
施は困難である。

【００１１】さらに、これらの方法では紙厚が増加する
が、紙厚が増加するに従い、紙のこわさは指数的に上昇
するため紙の柔軟性は改善されないので、風合い、手触
り、めくりやすさは不十分であった。

【００１２】最近、紙の嵩高剤として、ＷＯ98/03730号
公報に示される高級アルコールのエチレン及び／または
プロピレンオキサイド付加物、多価アルコール型非イオ
ン界面活性化剤、特開平11-200284号公報に示されるよ
うな高級脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、特開平11
-350380号公報に示されるような多価アルコールと脂肪
酸のエステル化合物、多価アルコールと脂肪酸のエステ
ル化合物のエチレンオキサイド付加物、あるいは脂肪酸
ポリアミドアミンなどが報告されている。しかしなが
ら、これらの嵩高剤は紙力の低下が著しく、また、サイ
ズ剤の種類によっては阻害作用が働く場合があり、サイ
ズ性の低下の問題があった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、用紙
密度が低く（嵩高である）、かつ印刷時に断紙が少な
く、印刷適性に優れる非塗工印刷用紙を提供することで
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、パルプをアルカリ
性の水溶液中に浸漬させマーセル化処理した後、多価ア
ルコールで処理することにより製造される嵩高パルプを
配合することにより、本発明を完成するに至った。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の非塗工印刷用紙に使用さ
れる嵩高パルプは、パルプをアルカリ水溶液を用いてマ
ーセル化処理した後、多価アルコールを用いて処理する
ことにより製造される。

【００１６】嵩高パルプの原料は特に制限されるもので
はなく、針葉樹、広葉樹、非木材繊維等を使用すること
ができる。非木材繊維は、例えばケナフ、ジュート、リ
ンター、マニラ麻、竹、わら、バガス、エスパルト等か
ら選択することが可能である。本発明の嵩高パルプの原
料としては、これらの材種を亜硫酸塩パルプ化（サルフ
ァイト法、ＳＰ）または硫酸塩パルプ化（クラフト法、
ＫＰ）した化学パルプ、あるいはＳＰやＫＰを更に化学
的精製を行い、α−セルロース含有量を高めた溶解パル
プ（ＤＰ）を使用することが好ましい。

【００１７】パルプのマーセル化処理は、アルカリ水溶
液に浸漬する方法に限定されず、噴霧等によりアルカリ
水溶液を含浸させる方法であっても良い。アルカリ水溶
液としては、ナトリウム、カリウム、カルシウム等の苛
性アルカリ及び炭酸塩等の水溶液アルカリを使用するこ
とが好ましい。マーセル化処理によってセルロースは著
しく膨潤し、セルロースの結晶構造はセルロースＩか
ら、より安定的な結晶形をとるセルロースＩＩへと変化
する。同時に吸着性が増し、種々の試薬に対して反応し
やすくなる。本発明においては、十分な嵩高性を付与す
る上で、セルロースＩＩの含有量が50〜100％となるま
でマーセル化処理することが好ましく、特にセルロース
ＩＩの含有量が80〜100％となることが好ましい。マー
セル化処理は公知の方法によって行えば良く、通常は、
パルプをアルカリ水溶液中に浸漬し、室温で10分〜24時
間程度処理すれば良い。

【００１８】セルロースＩＩの含有量は次式により算出
される。セルロースＩＩ含有量（％）＝（Ｉ−Ｉ_Ｉ）／（Ｉ_ＩＩ
−I_Ｉ）×100

【００１９】ここで、Ｉ_Ｉ及びＩ_ＩＩはそれぞれ原料
（セルロースＩ含有量100％）と完全にマーセル化処理
した試料（セルロースＩＩ含有量100％）の、2θ＝19.8
°におけるバックグラウンドの強度を差引いた結晶性干
渉強度である。また、Ｉは測定しようとする試料の2θ
＝19.8°における結晶性干渉強度である。（北海道大学
工学部研究報告Ｎｏ．75、ｐ125）。水酸化ナトリウム
を例に取ると、セルロースＩＩの含有量が50〜100％に
達するのに必要なアルカリ水溶液の濃度は9重量％以上
であり、好ましくは12〜20重量％である。

【００２０】パルプをマーセル化処理した後、アルカリ
水溶液は濾過や遠心分離などによってパルプから分離
し、更にパルプに付着しているアルカリは、水洗浄や酸
性薬品で中和することで除去する。

【００２１】マーセル化処理するだけでもパルプを嵩高
化することは可能であるが、それのみでは、シート形成
時のプレスやカレンダー等の外力に対してその嵩高性を
維持し難いため、本発明においては、マーセル化処理し
た後に更に多価アルコールで処理する。これによって、
セルロース結晶内に多価アルコールを浸入させ、嵩高構
造を保持することが可能となる。

【００２２】本発明に使用することができる多価アルコ
ールは、水に溶解可能なものが好ましく、2価アルコー
ルとして、例えば、エチレングリコール、ジエチレング
リコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ジプロピレングリコール、ブチレングリコール、
ジブチレングリコールなどが挙げられる。また、3価以
上のアルコールとしては、例えば、グリセリン、ポリグ
リセリン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリト
ール、アラビトール、ソルビトール、エリトリット、グ
ルコース、ショ糖などが挙げられる。

【００２３】パルプをアルカリ水溶液でマーセル化処理
した後、乾燥させることなくウェット状態で上記のよう
な多価アルコールを用いて処理する。多価アルコールは
水溶液または粉末の状態で添加する。処理温度は30〜10
0℃、好ましくは50〜90℃に加温して行うことが望まし
い。マーセル化処理によってパルプ繊維は十分に膨潤す
るため、繊維壁内部にも溶解した多価アルコールが浸入
し、これにより繊維がより膨潤した状態を維持すること
が可能な構造をとる。

【００２４】本発明の非塗工印刷用紙において嵩高パル
プの配合量は特に限定されるものではないが、全パルプ
分に対して5重量％以上50重量％以下が好ましい。配合
量が5重量％未満であると嵩高化の効果が不十分であ
り、50重量％を越えると強度の低下が大きく、印刷用紙
として使用することが困難である。

【００２５】本発明の嵩高パルプを使用することにより
十分な嵩高性は得られるものの、繊維表面が疎水化さ
れ、繊維間結合が形成しにくく、紙力が低下する傾向が
ある。よって、紙力を向上させるために、紙力向上剤を
含有させることが望ましい。紙力向上剤としては、澱
粉、加工澱粉、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコ
ール、ポリアミド・ポリアミン系樹脂、尿素・ホルマリ
ン系樹脂、メラミン・ホルマリン系樹脂などが例示され
る。

【００２６】本発明の非塗工印刷用紙は、嵩高パルプ以
外に原料パルプとして、化学パルプ（針葉樹の晒クラフ
トパルプ（ＮＢＫＰ）または未晒クラフトパルプ（ＮＵ
ＫＰ）、広葉樹の晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）または
未晒クラフトパルプ（ＬＵＫＰ）等）、機械パルプ（グ
ランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭ
Ｐ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）等）、
脱墨パルプ（ＤＩＰ）を単独または任意の割合で混合し
て使用する。抄紙時のｐＨは、酸性、中性、アルカリ性
のいずれでもよい。

【００２７】また、本発明の非塗工印刷用紙は填料を含
有してもよい。填料としては、ホワイトカーボン、タル
ク、カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸
カルシウム、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料
を使用することができる。

【００２８】さらに、本発明の非塗工印刷用紙は、必要
に応じて、硫酸バンド、サイズ剤、歩留まり向上剤、濾
水性向上剤、着色剤、染料、消泡剤等を含有してもよ
い。

【００２９】加えて、表面強度やサイズ性の向上の目的
で、水溶性高分子を主成分とする表面処理剤の塗布を行
ってもよい。水溶性高分子としては、澱粉、酸化澱粉、
加工澱粉、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル
アミド、ポリビニルアルコール等の表面処理剤として通
常使用されるものを単独、あるいはこれらの混合物を使
用することができる。また、表面処理剤の中には、水溶
性高分子の他に耐水化、表面強度向上を目的とした紙力
増強剤やサイズ性付与を目的とした外添サイズ剤を添加
することができる。表面処理剤は、2ロールサイズプレ
スコーター、ゲートロールコーター、ブレードメタリン
グコーター、ロッドメタリングコーター等の塗工機によ
って塗布することができる。

【００３０】以上のように、嵩高パルプを配合すること
により、嵩高軽量でかつ柔軟性に優れる非塗工印刷用紙
が得られる。本発明の嵩高非塗工印刷用紙は、書籍用紙
の他、オフセット印刷用紙、凸版印刷用紙、グラビア印
刷用紙、電子写真用紙、あるいは塗工紙、インクジェッ
ト記録用紙、感熱記録紙、感圧記録紙等の原紙にも使用
することができる。

【００３１】

【実施例】実施例及び比較例にて作成した手抄き紙につ
いて、下記の項目について測定した。これらの項目の測
定方法は以下の通りである。・坪量：ＪＩＳＰ８１２４：1998に従った。・紙厚、密度：ＪＩＳＰ８１１８：1998に従った。・裂断長：ＪＩＳＰ８１１３：1998に従った。・ステキヒトサイズ度：ＪＩＳＰ８１２２：1976に
従った。

【００３２】＜嵩高パルプの製造＞針葉樹晒サルファイ
トパルプ（ＮＢＳＰ）を、濃度15％の水酸化ナトリウム
水溶液に20℃で30分間浸漬した。液量は、パルプ１ｇ当
たり水酸化ナトリウム水溶液20ｇとし、処理後十分水洗
した。水洗後のパルプに濃度が5％のペンタエリスリト
ール水溶液を加え、70℃で2時間撹拌しながら処理し
た。液量はパルプ１ｇ当たりペンタエリスリトール水溶
液20ｇとした。処理後、遠心脱水機にかけパルプとペン
タエリスリトール水溶液を分別した。

【００３３】［実施例１]パルプ分として嵩高パルプ10
部及びＬＢＫＰ（ろ水度 410ｍｌ）90部を使用し、調
製した紙料を、ＪＩＳＰ８２２２：1998に従い、Ｔ
ａｐｐｉ標準角型手抄き機により坪量64ｇ／ｍ²を目標
に抄紙し、手抄き紙を作成し、結果を表１に示した。

【００３４】［実施例２]パルプ分として嵩高パルプ10
部及びＬＢＫＰ（ろ水度 410ｍｌ）90部を使用し、サ
イズ剤としてアルキケテンダイマーを対パルプ当たり0.
2重量％、内添用両性澱粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、
日本エヌエスシー（株）製）を対パルプ当たり1.0重量
％となるように調製した紙料を、実施例１と同様にして
手抄き紙を作成し、結果を表１に示した。

【００３５】［実施例３]パルプ分として嵩高パルプ20
部及びＬＢＫＰ（ろ水度 410ｍｌ）80部を使用し、調
製した紙料を、実施例１と同様にして手抄き紙を作成
し、結果を表１に示した。

【００３６】［実施例４]パルプ分として嵩高パルプ20
部及びＬＢＫＰ（ろ水度 410ｍｌ）80部を使用し、サ
イズ剤としてアルキケテンダイマーを対パルプ当たり0.
2重量％、内添用両性澱粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、
日本エヌエスシー（株）製）を対パルプ当たり1.0重量
％となるように調製した紙料を、実施例１と同様にして
手抄き紙を作成し、結果を表１に示した。

【００３７】［比較例１]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、となるように調製した紙料
を、実施例１と同様にして手抄き紙を作成し、結果を表
１に示した。

【００３８】［比較例２]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、サイズ剤としてアルキケテ
ンダイマーを対パルプ当たり0.2重量％、内添用両性澱
粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、日本エヌエスシー（株）
製）を対パルプ当たり1.0重量％となるように調製した
紙料を、実施例１と同様にして手抄き紙を作成し、結果
を表１に示した。

【００３９】［比較例３]パルプ分としてアスペン材の
ＢＣＴＭＰ（ろ水度 250ｍｌ）20部及びＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）20部を使用して調製した紙料を、実施
例１と同様にして手抄き紙を作成し、結果を表１に示し
た。

【００４０】［比較例４]パルプ分としてアスペン材の
ＢＣＴＭＰ（ろ水度 250ｍｌ）20部及びＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）20部を使用し、サイズ剤としてアルキ
ケテンダイマーを対パルプ当たり0.2重量％、内添用両
性澱粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、日本エヌエスシー
（株）製）を対パルプ当たり1.0重量％となるように調
製した紙料を、実施例１と同様にして手抄き紙を作成
し、結果を表１に示した。

【００４１】［比較例５]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、填料として無定形シリカ
（商品名：チキソレックス17、ローディア社製）を紙重
量当たり12重量％となるように調製した紙料を、実施例
１と同様にして手抄き紙を作成し、結果を表１に示し
た。

【００４２】［比較例６]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、填料として無定形シリカ
（商品名：チキソレックス17、ローディア社製）を紙重
量当たり12重量％となるように添加し、さらにサイズ剤
としてアルキケテンダイマーを対パルプ当たり0.2重量
％、内添用両性澱粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、日本エ
ヌエスシー（株）製）を対パルプ当たり1.0重量％とな
るように調製した紙料を、実施例１と同様にして手抄き
紙を作成し、結果を表１に示した。

【００４３】［比較例７]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、嵩高剤（商品名：ＫＢ−１
１５、花王（株）製）を対パルプ当たり1.0重量％とな
るように調製した紙料を、実施例１と同様にして手抄き
紙を作成し、結果を表１に示した。

【００４４】［比較例８]パルプ分としてＬＢＫＰ（ろ
水度 410ｍｌ）を使用し、嵩高剤（商品名：ＫＢ−１
１５、花王（株）製）を対パルプ当たり1.0重量％、サ
イズ剤としてアルキケテンダイマーを対パルプ当たり0.
2重量％、内添用両性澱粉（商品名：ＣＡＴＯ３１５、
日本エヌエスシー（株）製）を対パルプ当たり1.0重量
％となるように調製した紙料を、実施例１と同様にして
手抄き紙を作成し、結果を表１に示した。

【００４５】

【表１】表１に示されるように、本発明の嵩高パルプを配合した
実施例１〜４の手抄き紙は密度が顕著に低下した。ま
た、実施例２及び実施例４に示されるように、呂性澱粉
を添加することにより裂断長が向上し、アルキルケテン
ダイマーを添加することによりサイズ性が向上した。こ
れに対して、比較例３〜４のＢＣＴＭＰを配合した手抄
き紙も密度が低下するが、その効果は本発明の嵩高パル
プより劣っていた。比較例５〜６の低密度填料を配合し
た手抄き紙は密度の低下は本発明の嵩高パルプと同等で
あるが、両性澱粉やアルキルケテンダイマーを添加して
も裂断長やサイズ性は向上せず、これらの薬品の添加の
効果がなかった。比較例７〜８の嵩高剤を配合した手抄
き紙は密度の低下は本発明の嵩高パルプと同等である
が、裂断長の低下が大きく、両性澱粉を添加しても十分
な裂断長は得られなかった。

フロントページの続き (72)発明者藤原秀樹東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社技術研究所内 (72)発明者山崎洋一東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社商品研究所内 (72)発明者菊池彩東京都北区王子５丁目21番１号日本製紙株式会社商品研究所内Ｆターム(参考） 4L055 AA02 AA03 AC06 AF10 AF44 AG48 AH16 FA16 GA08 GA09 GA11 GA12 GA14 GA15 GA50

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】嵩高パルプを含有する非塗工印刷用紙で
あって、該嵩高パルプがアルカリ水溶液でパルプをマー
セル化処理した後、多価アルコールで処理されたもので
あることを特徴とする非塗工印刷用紙。
【請求項２】紙力増強剤を含有することを特徴とする
請求項１記載の非塗工印刷用紙。