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Description
本発明は、印刷用紙に関する。 The present invention relates to printing paper.
近年、印刷業界では、広告や雑誌等のフルカラー化、高級化に伴い、印刷方式が従来の凸版印刷からオフセット印刷等へと移行している。このオフセット印刷は、写真階調の再現性に優れ、多種類の用紙に多色印刷が可能であり、このような印刷方式の移行と同時に、オフセット印刷に用いられる用紙の品質向上が求められている。 In recent years, in the printing industry, the printing method has shifted from conventional letterpress printing to offset printing, etc., as advertisements and magazines become full-colored and upgraded. This offset printing has excellent photographic gradation reproducibility and allows multicolor printing on many types of paper. At the same time as the transition of printing methods, improvements in the quality of paper used for offset printing are required. Yes.
上記オフセット印刷に用いられる印刷用紙には、印刷適性、白色度、不透明度等の基本特性の他に、繊維配向、繊維密度及び乾燥度合の異方性等に起因するカールの抑制機能が求められる。印刷機における給紙障害を招来させるこのようなカールを抑制するための技術として、印刷用紙に変性澱粉等の表面サイズ剤を塗布した印刷用紙が報告されている(特開2005−163191号公報参照)。 In addition to basic properties such as printability, whiteness, and opacity, the printing paper used for the offset printing is required to have a curling suppression function due to fiber orientation, fiber density, and dryness anisotropy. . As a technique for suppressing such curling that causes paper feeding failure in a printing press, printing paper in which a surface sizing agent such as modified starch is applied to printing paper has been reported (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-163191). ).
しかし、カールの抑制方法として、上記公報所載の印刷用紙のように表面サイズ剤を塗布する方法があるが、コストの上昇が避けられない。また、塗布設備を有しないラインでは製造ができないという課題を有する。 However, as a curling suppression method, there is a method of applying a surface sizing agent as in the printing paper described in the above publication, but an increase in cost is inevitable. Moreover, it has the subject that it cannot manufacture in the line which does not have a coating equipment.
本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、カールの発生を効果的に抑制可能な印刷用紙を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a printing paper capable of effectively suppressing the occurrence of curling.
上記課題を解決するためになされた発明は、
パルプ及び填料を主体とした原紙中に、填料として重質炭酸カルシウム粒子にシリカを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を含有し、
表面及び裏面の水分保持時間が800秒以上であり、上記表面と裏面との水分保持時間の差が80秒以内である印刷用紙である。
The invention made to solve the above problems is
In the base paper mainly composed of pulp and filler, containing silica composite heavy calcium carbonate particles in which silica is combined with heavy calcium carbonate particles as filler,
The printing paper has a moisture retention time of 800 seconds or more on the front surface and the back surface, and a difference in moisture retention time between the front surface and the back surface is within 80 seconds.
当該印刷用紙は、比較的粒径が大きく多孔質性のシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を填料として含有し、表面及び裏面の水分保持時間が800秒以上である。そのため、抄紙時の脱水工程後の乾燥工程時に、紙面が局所的に急激な乾燥をすることが抑制される。また、表面と裏面との水分保持時間の差が80秒以内であることで、表裏面に含まれる水分が同等な乾燥速度で乾燥するため、表裏面の乾燥度合に伴う紙面の異方性が改善される。これは以下のようなシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の特質による。まず、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、重質炭酸カルシウム粒子に起因する不定型な形状にシリカが複合されているため、繊維の間隙に歩留り易い。また、シリカ複合により一般的にブロードな重質炭酸カルシウム粒子が比較的シャープな粒度分布を示すことで均一な分散を発現し、原紙内で偏ることなく粒子が存在しやすい。このように当該印刷用紙は、乾燥度合の異方性及びカールの発生を抑えることができ、印刷工程時の給紙障害をより効果的に防止できる。さらに、当該印刷用紙は、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を含有していることによって、不透明度、白色度、吸油度等が高く、筆記特性にも優れる。 The printing paper contains porous silica composite heavy calcium carbonate particles having a relatively large particle size as a filler, and has a water retention time of 800 seconds or more on the front and back surfaces. Therefore, it is possible to prevent the paper surface from being locally and rapidly dried during the drying process after the dehydration process during papermaking. In addition, because the difference in moisture retention time between the front and back surfaces is within 80 seconds, the moisture contained in the front and back surfaces is dried at an equivalent drying rate, so the anisotropy of the paper surface accompanying the degree of drying of the front and back surfaces Improved. This is due to the characteristics of the silica composite heavy calcium carbonate particles as follows. First, since the silica composite heavy calcium carbonate particles are composited with silica in an irregular shape caused by the heavy calcium carbonate particles, the silica composite heavy calcium carbonate particles are easily retained in the gaps between the fibers. In addition, generally heavy heavy calcium carbonate particles exhibit a relatively sharp particle size distribution due to the silica composite, so that uniform dispersion is exhibited, and the particles are likely to exist without being biased in the base paper. In this way, the printing paper can suppress the anisotropy of the degree of drying and the occurrence of curling, and can more effectively prevent a paper feed failure during the printing process. Furthermore, since the printing paper contains silica composite heavy calcium carbonate particles, it has high opacity, whiteness, oil absorption, etc., and excellent writing characteristics.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子のレーザー回折散乱法により測定した平均粒子径(D50)が2μm以上15μm以下であり、上記填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を50質量%以上含有するとよい。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の平均粒子を上記範囲とし、シリカ複合重質炭酸カルシウムを填料として50質量%以上含有することで、当該印刷用紙の水分保持性(表層の水分保持時間)及び灰分を適度な範囲に調整することができる。また、上記シリカ複合重質炭酸カルシウムは、原料パルプに含有させた際に原料パルプに対し均一な分散性を有するため、当該印刷用紙のカールの抑制効果及び諸品質をさらに改善することができる。 The silica composite heavy calcium carbonate particles may have an average particle diameter (D50) measured by a laser diffraction scattering method of 2 μm to 15 μm, and the silica composite heavy calcium carbonate particles may be contained in an amount of 50% by mass or more as the filler. By making the average particle size of the silica composite heavy calcium carbonate particles within the above range and containing 50% by mass or more of silica composite heavy calcium carbonate as a filler, the moisture retention (surface moisture retention time) and ash content of the printing paper can be reduced. It can be adjusted to an appropriate range. Moreover, since the said silica composite heavy calcium carbonate has a uniform dispersibility with respect to raw material pulp, when it is made to contain in raw material pulp, the curl suppression effect and various qualities of the said printing paper can be improved further.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子に酸化アルミニウムが複合されているとよい。このように、シリカに加えてカチオン性の酸化アルミニウムをシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子に複合することで、粒度が十分大きく分散性が高く、アニオン性のパルプ原料に対し自己定着性を有するシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子が得られるため、シリカ複合重質炭酸カルシウムの歩留り向上効果、カールの発生抑制効果、不透明度、白色度、吸油度等をさらに向上させることができる。 Aluminum oxide is preferably combined with the silica composite heavy calcium carbonate particles. In this way, by combining cationic aluminum oxide with silica composite heavy calcium carbonate particles in addition to silica, the silica composite has a sufficiently large particle size and high dispersibility, and is self-fixing to anionic pulp raw materials. Since heavy calcium carbonate particles are obtained, it is possible to further improve the yield improving effect, curling generation suppressing effect, opacity, whiteness, oil absorption and the like of silica composite heavy calcium carbonate.
上記パルプが針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)及び広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、又は広葉樹晒クラフトパルプのみを主成分とし、NBKPとLBKPとの質量比が0:100から25:75であり、坪量が50g/m2以上100g/m2以下であり、灰分が12%以上22%以下であるとよい。質量比が上記範囲にあるNBKPとLBKPとをパルプの主成分とすることで、カール抑制効果が高く印刷適性が高いLBKPが主体となるため、当該印刷用紙の地合を高めることができ、カールの発生を抑制することができる。特に、当該印刷用紙の坪量及び灰分を上記範囲とすることで、本発明の効果を効果的に発現でき、当該印刷用紙は、カタログ等のカラー印刷ページ用の印刷用紙として好適に用いることができる。 The pulp is mainly composed of softwood bleached kraft pulp (NBKP) and hardwood bleached kraft pulp (LBKP), or hardwood bleached kraft pulp, the mass ratio of NBKP and LBKP is 0: 100 to 25:75, and the basis weight Is 50 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less, and the ash content is 12% or more and 22% or less. By using NBKP and LBKP having a mass ratio in the above range as the main components of pulp, LBKP, which has a high curling suppression effect and high printability, is the main component. Can be suppressed. In particular, by making the basis weight and ash content of the printing paper within the above ranges, the effects of the present invention can be effectively expressed, and the printing paper is preferably used as printing paper for color printing pages such as catalogs. it can.
ここで、「水分保持時間」とは、JIS−P8111(1998)に準拠する標準状態(温度23℃、湿度50%)の環境下で、A4サイズの印刷用紙の一方の面に90μlの蒸留水を滴下し、直径1.5cmの円柱状ガラス棒にて引き伸ばし塗布し、塗布直後から塗布後の紙の質量が水塗布前の紙の質量になるまでの時間である。「坪量」とは、JIS−P8124(2011)に準拠して測定される値である。「灰分」とは、JIS−P8251(2003)に準拠して測定される値である。 Here, “moisture retention time” refers to 90 μl of distilled water on one side of A4 size printing paper in a standard state environment (temperature 23 ° C., humidity 50%) in accordance with JIS-P8111 (1998). It is the time from immediately after application to the mass of the paper before application of water after application. “Basis weight” is a value measured in accordance with JIS-P8124 (2011). “Ash” is a value measured according to JIS-P8251 (2003).
以上説明したように、本発明の印刷用紙は、カールの発生を効果的に抑制することができるため、高品質な印刷用紙として好適に用いることができる。 As described above, the printing paper of the present invention can be effectively used as a high-quality printing paper because curling can be effectively suppressed.
以下、本発明の印刷用紙の実施の形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the printing paper of the present invention will be described in detail.
本発明の印刷用紙には、原紙中に填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子が内添されている。当該印刷用紙は、パルプ及び填料等を含むパルプスラリーを抄紙して得られる。 In the printing paper of the present invention, silica composite heavy calcium carbonate particles are internally added as a filler in the base paper. The printing paper is obtained by papermaking a pulp slurry containing pulp and filler.
<パルプ>
上記パルプとしては、公知のものを用いることができ、バージンパルプ、古紙パルプ又はこれらの組み合わせたものを適宜用いることができる。
<Pulp>
As said pulp, a well-known thing can be used, A virgin pulp, used paper pulp, or these combined things can be used suitably.
上記パルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹半晒クラフトパルプ(LSBKP)、針葉樹半晒クラフトパルプ(NSBKP)、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等の化学パルプ、ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(TGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)等の機械パルプ;ケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的又は機械的に製造されたパルプ等の公知の種々のパルプを使用することができる。 Examples of the pulp include hardwood bleached kraft pulp (LBKP), softwood bleached kraft pulp (NBKP), hardwood unbleached kraft pulp (LUKP), softwood unbleached kraft pulp (NUKP), hardwood semi-bleached kraft pulp (LSBKP), Chemical pulp such as softwood semi-bleached kraft pulp (NSBKP), hardwood sulfite pulp, softwood sulfite pulp, stone grand pulp (SGP), pressed stone grand pulp (TGP), chemi-ground pulp (CGP), ground wood pulp (GP), Various well-known pulps such as mechanical pulps such as thermomechanical pulp (TMP); pulps chemically or mechanically produced from non-wood fibers such as kenaf, hemp, and straw can be used.
本発明で好適に用いることができるパルプとしては、NBKP及びLBKPが好ましく、NBKPとLBKPとの質量比としては、0:100から25:75が好ましく、10:90から20:80がより好ましく、12:88から18:82がさらに好ましい。LBKPを主成分とすることでカール抑制効果や印刷適性の向上を図ることができる。パルプ全量に対するNBKPの質量比が上記上限を超える場合、パルプ繊維の寸法安定性が低いNBKPが多くなるため、地合が悪化し、カールの抑制効果が低下する共に印刷適性が低下するおそれがある。逆に、パルプ全量に対するNBKPの質量比が上記下限未満の場合、剛度が低下し、印刷作業性が低下するおそれがある。 As the pulp that can be suitably used in the present invention, NBKP and LBKP are preferable, and the mass ratio of NBKP and LBKP is preferably 0: 100 to 25:75, more preferably 10:90 to 20:80, 12:88 to 18:82 are more preferred. By using LBKP as a main component, the curl suppressing effect and the printability can be improved. When the mass ratio of NBKP with respect to the total amount of pulp exceeds the above upper limit, NBKP with low dimensional stability of pulp fibers increases, so that the formation is deteriorated and the curling suppressing effect is lowered and the printability may be lowered. . On the other hand, when the mass ratio of NBKP to the total amount of pulp is less than the lower limit, the rigidity is lowered and the printing workability may be lowered.
本発明に用いられる古紙パルプとしては、例えば、茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙等から製造される離解古紙パルプ、離解・脱墨古紙パルプ(DIP)又は離解・脱墨・漂白古紙パルプ等が挙げられる。 Used paper pulp used in the present invention is manufactured from, for example, tea waste paper, craft envelope waste paper, magazine waste paper, newspaper waste paper, flyer waste paper, office waste paper, corrugated waste paper, upper white waste paper, Kent waste paper, imitation waste paper, old paper waste paper, etc. Examples thereof include disintegrated waste paper pulp, disaggregated / deinked waste paper pulp (DIP), and disaggregated / deinked / bleached waste paper pulp.
然しながら、古紙パルプ由来の機械パルプによる原料パルプのイオン性の変動(アニオン化)がシリカ複合重質炭酸カルシウムの歩留りや分散性に悪影響を及ぼすため、原料パルプにおける古紙パルプの含有量としては、30質量%以下が好ましく、含有させないことが特に好ましい。原料パルプ中の古紙パルプの含有量を上記上限以下とするか、又は古紙パルプを使用しないことで、当該印刷用紙のシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の均一な分散性及び地合を高めることができ、カールの発生を抑制することができる。また、印刷用紙の寸法安定性や印刷適性の向上が図れ、カール改善と共に優れた作業適性を持つ印刷用紙を得ることができる。 However, since the ionic variation (anionization) of the raw material pulp due to the mechanical pulp derived from the used paper pulp adversely affects the yield and dispersibility of the silica composite heavy calcium carbonate, the content of the used paper pulp in the raw material pulp is 30 It is particularly preferable that the amount is not more than mass%, and it is not included. By making the content of used paper pulp in the raw material pulp below the above upper limit or not using the used paper pulp, uniform dispersibility and formation of the silica composite heavy calcium carbonate particles of the printing paper can be improved. , Curling can be suppressed. Further, the dimensional stability and printability of the printing paper can be improved, and a printing paper having excellent workability can be obtained along with curling improvement.
<填料>
当該印刷用紙には、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を填料として含有させる。なお、当該印刷用紙には、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子以外に従来一般に製紙用途で使用されている填料を含有させることができ、当該印刷用紙は、例えばタルク、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、二酸化チタン、ホワイトカーボン、再生粒子、脱墨フロスを原料に脱水、燃焼、粉砕にて得られる再生粒子、再生粒子にシリカを複合させたシリカ複合再生粒子等を含んでもよい。
<Filler>
The printing paper contains silica composite heavy calcium carbonate particles as a filler. In addition to the silica composite heavy calcium carbonate particles, the printing paper can contain a filler conventionally used in papermaking applications. For example, the printing paper includes talc, light calcium carbonate, heavy calcium carbonate. Further, kaolin, titanium dioxide, white carbon, regenerated particles, regenerated particles obtained by dehydration, combustion, and pulverization using deinked floss as raw materials, composite regenerated particles of silica combined with regenerated particles, and the like may also be included.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を填料として使用する場合、填料の合計量に対する上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の含有量としては、50質量%以上100質量%以下が好ましく、60質量%以上90質量%以下がより好ましい。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の含有量が上記下限未満の場合、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子に起因する水分保持性(表層の水分保持時間)や平行水分率等によるカール抑制や原料パルプに対する分散性の向上効果が小さくなるおそれがある。逆に、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の含有量が上記上限を超える場合、スラリー中での均一分散性が低下し、歩留り向上効果やカール発生の抑制効果が低下するおそれがある。 When the silica composite heavy calcium carbonate particles are used as a filler, the content of the silica composite heavy calcium carbonate particles with respect to the total amount of the filler is preferably 50% by mass or more and 100% by mass or less, and 60% by mass or more and 90% by mass. The mass% or less is more preferable. When the content of silica composite heavy calcium carbonate particles is less than the above lower limit, curl suppression and dispersion to raw pulp due to moisture retention (surface moisture retention time) and parallel moisture content caused by silica composite heavy calcium carbonate particles There is a risk that the effect of improving the property is reduced. On the other hand, when the content of the silica composite heavy calcium carbonate particles exceeds the above upper limit, the uniform dispersibility in the slurry is lowered, and there is a possibility that the yield improving effect and the curling generation suppressing effect are lowered.
<シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子>
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、重質炭酸カルシウム粒子とこの重質炭酸カルシウム粒子の表面の少なくとも一部を被覆するシリカとを備える。
<Silica composite heavy calcium carbonate particles>
The silica composite heavy calcium carbonate particles include heavy calcium carbonate particles and silica that covers at least a part of the surface of the heavy calcium carbonate particles.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、シリカのみが複合されていてもよいが、シリカに加えて酸化アルミニウムが複合されているとより好ましい。酸化アルミニウムはカチオン性であるため、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウムはアニオン性のパルプ原料に対し自己定着性を有し、パルプ原料に添加した際にシリカ複合重質炭酸カルシウムの歩留りが向上しやすい。また、シリカ複合重質炭酸カルシウムの平均粒子径がシャープな粒度分布になるため、均一に分散しやすい。したがって、当該印刷用紙の乾燥度合の異方性を抑えることができ、カールの発生を効果的に抑制することができる。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、上述したように原料パルプに対する歩留まりや分散性が向上し、シャープな粒度分布を有するため、上記印刷用紙の表裏差を少なくすることができる。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を含有しない場合、原料パルプに対する歩留まりが悪くなり抄紙時にワイヤーから抜けやすくなると共に、原料パルプに対する分散性も向上しないため、印刷用紙の表裏差が大きくなる。また、この酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の製造方法は後に詳述する。 The silica composite heavy calcium carbonate particles may be composited only with silica, but it is more preferable that aluminum oxide is composited in addition to silica. Since aluminum oxide is cationic, silica composite heavy calcium carbonate combined with aluminum oxide is self-fixing to anionic pulp raw materials, and the yield of silica composite heavy calcium carbonate when added to pulp raw materials Is easy to improve. Moreover, since the average particle diameter of a silica composite heavy calcium carbonate becomes a sharp particle size distribution, it is easy to disperse | distribute uniformly. Therefore, the anisotropy of the degree of drying of the printing paper can be suppressed, and curling can be effectively suppressed. Since the silica composite heavy calcium carbonate particles improve the yield and dispersibility with respect to the raw material pulp and have a sharp particle size distribution as described above, the difference between the front and back of the printing paper can be reduced. When the silica composite heavy calcium carbonate particles are not contained, the yield with respect to the raw material pulp is deteriorated and it is easy to come out of the wire during paper making, and the dispersibility with respect to the raw material pulp is not improved, so that the difference between the front and back of the printing paper is increased. Moreover, the manufacturing method of the silica composite heavy calcium carbonate particle | grains which compounded this aluminum oxide is explained in full detail behind.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子(以下、酸化アルミニウムを複合している場合も含む)のレーザー回折散乱法により測定した体積平均粒子径(D50)としては、2μm以上15μm以下が好ましく、3μm以上10μm以下がより好ましく、3.5μm以上8μm以下がさらに好ましい。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の平均粒子径が上記下限未満の場合、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の歩留りの向上効果が十分に発揮されずカール抑制効果が発現し難いおそれがある。逆に、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の体積平均粒子径が上記上限を超える場合、粒径が大きいことでスラリー中での均一分散性が低下し、またしてもカール発生の抑制効果が低下するおそれや、不透明度及び吸油度が十分得られないおそれがある。 The volume average particle diameter (D50) measured by the laser diffraction scattering method of the silica composite heavy calcium carbonate particles (hereinafter also including aluminum oxide composite) is preferably 2 μm or more and 15 μm or less, preferably 3 μm or more and 10 μm. The following is more preferable, and 3.5 μm or more and 8 μm or less is more preferable. When the average particle diameter of the silica composite heavy calcium carbonate particles is less than the above lower limit, the yield improving effect of the silica composite heavy calcium carbonate particles is not sufficiently exhibited, and the curl suppressing effect may be hardly exhibited. Conversely, when the volume average particle size of the silica composite heavy calcium carbonate particles exceeds the above upper limit, the large particle size decreases the uniform dispersibility in the slurry, and also reduces the curl generation suppressing effect. There is a possibility that opacity and oil absorption may not be sufficiently obtained.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子における酸化物換算でのシリカの比率としては、1質量%以上30質量%以下が好ましく、5質量%以上20質量%以下が好ましい。シリカの比率が上記下限未満の場合、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の表面が十分に被覆されていないため、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の多孔性が低くなり、水分保持時間や平行水分率が低下しカールの発生の抑制効果が小さくなるおそれがあり、また白色度及び吸油度が低下するおそれがある。逆に、シリカの比率が上記上限を超える場合、重質炭酸カルシウムに起因する不定型な形状やシリカ複合によるシャープな粒度分布が得難くなり、本発明が課題とするカール抑制効果が小さくなるおそれがある。 The silica ratio in terms of oxide in the silica composite heavy calcium carbonate particles is preferably 1% by mass to 30% by mass, and more preferably 5% by mass to 20% by mass. When the ratio of silica is less than the above lower limit, the surface of the silica composite heavy calcium carbonate particles is not sufficiently coated, so the porosity of the silica composite heavy calcium carbonate particles becomes low, and the moisture retention time and parallel moisture content are low. There is a possibility that the curling effect will be reduced and the whiteness and oil absorption may be reduced. Conversely, when the silica ratio exceeds the above upper limit, it is difficult to obtain an irregular shape due to heavy calcium carbonate or a sharp particle size distribution due to the silica composite, and the curl suppression effect that the present invention is subject to may be reduced. There is.
本発明におけるより効果的な構成として、上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子に酸化アルミニウムを複合する場合における酸化アルミニウムの含有率としては、8質量%以上38質量%以下が好ましく、10質量%以上20質量%以下がより好ましい。酸化アルミニウムの含有率が上記下限未満の場合、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子のカチオン性向上効果が得られがたく分散性向上効果が小さくなり、カール発生の抑制効果が小さくなるおそれがあり、またシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子添加時の歩留まり向上効果が十分得られないおそれがある。逆に、酸化アルミニウムの含有率が上記上限を超える場合、高コストになるのみでなく、シリカ複合重質炭酸カルシウム本来の効果が阻害され、原料パルプに対する分散性が低下すると共に、パルプ原料への定着効果が低下するおそれがある。なお、酸化アルミニウムの含有率は、例えばX線解析法によって測定することができる。 As a more effective configuration in the present invention, the aluminum oxide content in the case where aluminum oxide is combined with the silica composite heavy calcium carbonate particles is preferably 8% by mass or more and 38% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more and 20% by mass. The mass% or less is more preferable. When the content of aluminum oxide is less than the above lower limit, the effect of improving the cationic property of the silica composite heavy calcium carbonate particles combined with aluminum oxide is hardly obtained, and the effect of improving the dispersibility is reduced, and the effect of suppressing curling is reduced. In addition, there is a possibility that the yield improvement effect upon addition of silica composite heavy calcium carbonate particles may not be sufficiently obtained. On the contrary, when the content of aluminum oxide exceeds the above upper limit, not only is the cost high, but the original effect of silica composite heavy calcium carbonate is inhibited, the dispersibility to the raw material pulp is reduced, and The fixing effect may be reduced. In addition, the content rate of aluminum oxide can be measured by, for example, an X-ray analysis method.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子のパルプスラリーへの添加量としては、得られる印刷用紙のJIS−P8251(2003)に準拠して、12%以上22%以下となるように原料パルプ中に含有させることが好ましい。シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の添加量が上記下限未満の場合、カール発生の抑制効果が小さくなるおそれや、当該シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子添加時の歩留まり向上効果が十分得られないおそれがある。逆に、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の添加量が上記上限を超える場合、パルプ繊維間の密着性が低下することで、紙の強度が低下するおそれがある。 The amount of the silica composite heavy calcium carbonate particles added to the pulp slurry is 12% or more and 22% or less based on JIS-P8251 (2003) of the obtained printing paper. It is preferable. When the addition amount of the silica composite heavy calcium carbonate particles is less than the above lower limit, the curl generation suppressing effect may be reduced, or the yield improving effect when the silica composite heavy calcium carbonate particles are added may not be sufficiently obtained. . On the contrary, when the addition amount of the silica composite heavy calcium carbonate particles exceeds the above upper limit, the adhesiveness between the pulp fibers is lowered, and the strength of the paper may be lowered.
上記印刷用紙には、その他、例えば、澱粉類、ポリアクリルアミド、エピクロルヒドリン等の紙力増強剤、ロジン、アルキルケテンダイマー、ASA(アルケニル無水コハク酸)、中性ロジン等の内添サイズ剤、硫酸バンド、ポリエチレンイミン等の凝結剤、ポリアクリルアミドやその共重合体等の凝集剤などを含有することができる。 In addition to the above-mentioned printing paper, for example, starch, polyacrylamide, epichlorohydrin and other paper strength enhancers, rosin, alkyl ketene dimer, ASA (alkenyl succinic anhydride), neutral rosin and other internal sizing agents, sulfate bands , Coagulants such as polyethyleneimine, and coagulants such as polyacrylamide and copolymers thereof.
<塗工>
上記印刷用紙の両面には、表面サイズ剤または紙力向上剤と併用したクリアー塗工液を塗工してもよい。このようなクリアー塗工を行うことで、当該印刷用紙の柔軟性及び印刷適性等を高めることができる。
<Coating>
A clear coating solution used in combination with a surface sizing agent or a paper strength improver may be applied to both sides of the printing paper. By performing such clear coating, the flexibility and printability of the printing paper can be increased.
上記表面サイズ剤としては、特に限定されず、例えば、澱粉、スチレン系サイズ剤、アクリレート系サイズ剤、アルキルケテンダイマー等を挙げることができるが、これらの中でも、澱粉、スチレン系サイズ剤及びアクリレート系サイズ剤が好ましく、澱粉が特に好ましく、中でも酸化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉、カチオン化澱粉、カチオン化酸化澱粉、アセチル化澱粉、エステル化澱粉、熱変性澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉などの種類の変性澱粉の中から、濃度が10%、液温30℃の時に60rpmのB型粘度が100mPa・s以下の澱粉を選定して使用することが好ましい。あるいはこれらの一般に入手できる変性澱粉を更に、酵素変性、酸化変性などの公知の方法による低分子化処理を施し、濃度が10%、液温30℃の時に60rpmのB型粘度が100mPa・s以下のものを使用することが、シリカ複合重質炭酸カルシウムの性状を阻害することなく、本発明の課題であるカールの発生を効果的に抑制可能な印刷用紙を提供する上で好ましい。 The surface sizing agent is not particularly limited and includes, for example, starch, styrene sizing agent, acrylate sizing agent, alkyl ketene dimer, etc. Among them, starch, styrene sizing agent and acrylate sizing agent can be mentioned. Sizing agent is preferred, starch is particularly preferred, among them oxidized starch, hydroxyethylated starch, cationized starch, cationized oxidized starch, acetylated starch, esterified starch, heat-denatured starch, enzyme-modified starch, aldehyde-modified starch, etc. It is preferable to select and use a starch having a B-type viscosity of 60 mPa · s at 60 rpm when the concentration is 10% and the liquid temperature is 30 ° C. Alternatively, these generally available modified starches are further subjected to low molecular weight treatment by known methods such as enzyme modification and oxidation modification, and the B-type viscosity at 60 rpm is 100 mPa · s or less when the concentration is 10% and the liquid temperature is 30 ° C. Is preferably used in order to provide a printing paper that can effectively suppress the occurrence of curling, which is the subject of the present invention, without impairing the properties of the silica composite heavy calcium carbonate.
上記紙力向上剤としては、特に限定されず、例えば、ポリアクリルアミド(PAM)、ポリビニルアルコール(PVA)、アクリル系樹脂、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、ポリエチレンイミン等を挙げることができるが、これらの中でも、PAM、アクリル系樹脂及びPVAが好ましく、PAMがさらに好ましい。ポリアクリルアマイドは、イオン性、重合度、カルボキシル基含有量などに限定されないが、上記表面サイズ剤と共にクリアー塗工液として用いる場合は、表面サイズ剤と紙力向上剤の割合は、2:1から4:1の割合で併用することが、PAMの効果を保ちながらPAMに起因する被膜性を抑制しシリカ複合重質炭酸カルシウムの性状を阻害することなく、本発明の課題であるカールの発生を効果的に抑制可能な印刷用紙を提供する上で好ましい。 The paper strength improver is not particularly limited. For example, polyacrylamide (PAM), polyvinyl alcohol (PVA), acrylic resin, polyamide / polyamine resin, urea / formalin resin, melamine / formalin resin, polyethylene Among them, PAM, acrylic resin and PVA are preferable, and PAM is more preferable. Polyacrylamide is not limited to ionicity, polymerization degree, carboxyl group content, etc., but when used as a clear coating liquid with the above surface sizing agent, the ratio of the surface sizing agent to the paper strength improver is 2: 1. From 4: 1, the combined use at a ratio of 4: 1 suppresses the film property resulting from PAM while maintaining the effect of PAM, and does not hinder the properties of silica-composite heavy calcium carbonate. Is preferable in providing a printing paper capable of effectively suppressing the above.
上記塗工における塗工液の塗工量としては、特に限定されないが、固形分換算で、片面あたり0.1g/m2以上1g/m2以下が好ましく、0.3g/m2以上0.7g/m2以下がより好ましい。この塗工量が上記下限未満の場合、上述した塗工による効果が十分に発揮されず、塗工ムラによる印刷用紙表面の水分保持性や平行水分率にムラが生じる場合や、印刷適性が低下する場合がある。逆に、この塗工量が上記上限を超える場合、この塗工により印刷用紙表面の被膜性が高くなり、印刷用紙表面の水分保持性や平行水分率が悪化しカール発生抑制効果の低下が発生する場合や、表面強度が高まって柔軟性が低下し印刷適性が低下する場合がある。 The coating amount of the coating liquid in the coating is not particularly limited, in terms of solid content, preferably per side 0.1 g / m 2 or more 1 g / m 2 or less, 0.3 g / m 2 or more 0. 7 g / m 2 or less is more preferable. When this coating amount is less than the above lower limit, the above-described effects of the coating are not sufficiently exhibited, and when there is unevenness in moisture retention and parallel moisture content on the surface of the printing paper due to uneven coating, printability is reduced. There is a case. On the other hand, when the coating amount exceeds the above upper limit, the coating property of the surface of the printing paper is increased by this coating, the water retention property of the printing paper surface and the parallel moisture content are deteriorated, and the curl generation suppressing effect is reduced. In some cases, the surface strength is increased, the flexibility is lowered, and the printability is lowered.
<印刷用紙の製造方法>
当該印刷用紙の製造方法としては、特に限定されず、公知の印刷用紙の製造方法を用いればよい。具体的には、例えば原料パルプスラリーを抄紙し、プレスパート及びプレドライヤーパートに供し、次いでカレンダー処理を施す方法等が挙げられる。
<Printing paper manufacturing method>
The method for producing the printing paper is not particularly limited, and a known method for producing printing paper may be used. Specifically, for example, a paper pulp slurry is made, subjected to a press part and a predryer part, and then subjected to a calendar process.
なお、当該印刷用紙は、片面又は両面に塗工層を設けることで塗工紙として用いることもできる。 The printing paper can also be used as a coated paper by providing a coating layer on one side or both sides.
<品質等>
当該印刷用紙の坪量としては、50g/m2以上100g/m2以下が好ましく、60g/m2以上80g/m2以下が本発明に基づくカール抑制効果を効果的に発現させる上でさらに好ましい。坪量が上記下限未満の場合、カールの問題が発現し難いが、紙の手触り感触が柔らかくなり、作業性が低下するおそれがある。一方で、坪量が上記上限を超える場合、印刷用紙が強直になり本件発明の効果が発現し難く、また、近年の軽量化、省資源に逆行することとなる。
<Quality etc.>
The basis weight of the printing paper is preferably 50 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less, and more preferably 60 g / m 2 or more and 80 g / m 2 or less in order to effectively exhibit the curl suppressing effect based on the present invention. . When the basis weight is less than the above lower limit, curling problems hardly occur, but the feel of paper becomes soft and workability may be reduced. On the other hand, if the basis weight exceeds the above upper limit, the printing paper becomes tough and the effect of the present invention is hardly exhibited, and it goes against the recent weight saving and resource saving.
当該印刷用紙の灰分としては、12%以上22%以下が好ましく、14%以上20%以下がさらに好ましい。灰分が上記下限未満の場合、本発明におけるシリカ複合重質炭酸カルシウムの効果が効果的に発現できず、印刷不透明度が低くなるおそれや、水分保持性が低下しカール抑制効果が損なわれるおそれがある。一方で、灰分が上記上限を超える場合、印刷不透明度は高くなるものの、パルプ繊維間の密着性が低下することで紙の強度が低下するおそれや、原料パルプ中のシリカ複合重質炭酸カルシウムの均一分散が損なわれ、水分保持性にムラが生じ、カール抑制効果が損なわれるとともに、印刷適性が低下するおそれがある。 The ash content of the printing paper is preferably 12% or more and 22% or less, and more preferably 14% or more and 20% or less. When the ash content is less than the above lower limit, the effect of the silica composite heavy calcium carbonate in the present invention cannot be effectively expressed, and there is a possibility that the printing opacity may be lowered, or the water retention property is lowered and the curl suppressing effect may be impaired. is there. On the other hand, when the ash content exceeds the above upper limit, although the printing opacity is increased, there is a risk that the strength of the paper may be reduced due to a decrease in the adhesion between the pulp fibers, or the silica composite heavy calcium carbonate in the raw material pulp. Uniform dispersion is impaired, moisture retention is uneven, curling suppression effect is impaired, and printability may be reduced.
当該印刷用紙の紙厚としては、56μm以上143μm以下が好ましい。紙厚が上記下限未満の場合、引張強度が低下するおそれがある。一方で、紙厚が上記上限を超える場合、軽量化の要請に反するおそれがある。なお、紙厚は、JIS−P8118(1998)に準拠して測定される値である。 The thickness of the printing paper is preferably 56 μm or more and 143 μm or less. If the paper thickness is less than the above lower limit, the tensile strength may decrease. On the other hand, when the paper thickness exceeds the above upper limit, there is a risk that it is against the request for weight reduction. The paper thickness is a value measured according to JIS-P8118 (1998).
当該印刷用紙の密度としては、0.7g/cm3以上0.9g/cm3以下が好ましく、0.75g/cm3以上0.85g/cm3以下がより好ましい。密度が上記下限未満の場合、当該印刷用紙への印刷時に裏抜けが発生するおそれがある。一方で、密度が上記上限を超える場合、剛度が低下して印刷適性が低下するおそれがある。なお、密度は、JIS−P8118(1998)に準拠して測定される値である。
The density of the printing paper is preferably 0.7 g / cm 3 or more and 0.9 g / cm 3 or less, and more preferably 0.75 g / cm 3 or more and 0.85 g / cm 3 or less. If the density is less than the above lower limit, there is a risk of show-through when printing on the printing paper. On the other hand, if the density exceeds the above upper limit, the stiffness may be reduced and printability may be reduced. The density is a value measured according to JIS-P8118 (1998).
当該印刷用紙は800秒以上の表面及び裏面の水分保持時間を有すると共に、当該印刷用紙の表面と裏面との水分保持時間差が80秒以内である。さらに、当該印刷用紙の表面の水分保持時間としては、900秒以上1200秒以下が好ましく、950秒以上1150秒以下がより好ましい。表面の水分保持時間が上記下限未満の場合、当該印刷用紙にカールが発生しやすくなるおそれがある。一方で、表面の水分保持時間が上記上限を超える場合、当該印刷用紙の印刷適性が低下するおそれがある。 The printing paper has a moisture retention time on the front and back surfaces of 800 seconds or more, and a moisture retention time difference between the front and back surfaces of the printing paper is within 80 seconds. Furthermore, the moisture retention time on the surface of the printing paper is preferably 900 seconds to 1200 seconds, and more preferably 950 seconds to 1150 seconds. When the moisture retention time on the surface is less than the above lower limit, curling may easily occur on the printing paper. On the other hand, when the moisture retention time on the surface exceeds the above upper limit, the printability of the printing paper may be reduced.
当該印刷用紙は表面と裏面の水分保持時間差が80秒以内である。さらに、当該印刷用紙の表面と裏面の水分保持時間差をしては、60秒以内が好ましく、40秒以内がさらに好ましい。表面と裏面の水分保持時間差が80秒以内であることで、表裏面に含まれる水分が同等な乾燥速度で乾燥するため、表裏面の乾燥度合に伴う異方性が改善される。一方、上記表面と裏面の水分保持時間差が上記上限を超える場合、当該印刷用紙にカールが発生しやすくなるおそれがある。 The printing paper has a difference in moisture retention time between the front and back surfaces of 80 seconds or less. Further, the difference in moisture retention time between the front surface and the back surface of the printing paper is preferably within 60 seconds, and more preferably within 40 seconds. Since the moisture retention time difference between the front surface and the back surface is within 80 seconds, the moisture contained in the front and back surfaces is dried at an equivalent drying speed, so that anisotropy associated with the degree of drying on the front and back surfaces is improved. On the other hand, when the difference in moisture retention time between the front surface and the back surface exceeds the upper limit, the printing paper may be easily curled.
当該印刷用紙の平衡水分率は、填料としてのシリカ複合重質炭酸カルシウムの含有量の調整により、5%以上10%以下になるように調整することが好ましく、6%以上8%以下になるように調整することがさらに好ましい。平衡水分率が上記下限未満の場合、当該印刷用紙の水分保持性が低下し、カールが発生しやすくなるおそれがある。一方で、平衡水分率が上記上限を超える場合、水分保持性が高くなりすぎて、当該印刷用紙の印刷適性が低下するおそれがある。なお、平衡水分率とは、JIS−P8111(1998)に規定の標準状態(温度23℃、湿度50%)の環境下で調湿し恒量になった時の印刷用紙の質量をW1、JIS−P8127(2010)に準じて105℃で乾燥し恒量になった時の印刷用紙の質量をW2としたときに(W1−W2)/W2×100より求められる値である。 The equilibrium moisture content of the printing paper is preferably adjusted to be 5% or more and 10% or less by adjusting the content of silica composite heavy calcium carbonate as a filler, and is preferably 6% or more and 8% or less. It is further preferable to adjust to. When the equilibrium moisture content is less than the above lower limit, the moisture retention of the printing paper is lowered, and curling may occur easily. On the other hand, when the equilibrium moisture content exceeds the above upper limit, the moisture retention becomes too high, and the printability of the printing paper may be reduced. The equilibrium moisture content is the weight of the printing paper when the humidity is adjusted to a constant weight under the standard conditions (temperature 23 ° C., humidity 50%) defined in JIS-P8111 (1998). This is a value obtained from (W1−W2) / W2 × 100, where W2 is the mass of the printing paper when it becomes a constant weight after drying at 105 ° C. according to P8127 (2010).
本発明における構成により得られる当該印刷用紙の平均カール高さは、1.5mm以下、好ましくは1mm以下、さらに好ましくは0.5mm以下に調整する事ができる。平均カール高さが上記上限を超える場合、オフセット印刷における給紙適性(印刷作業性)や印刷適性が低下するおそれがある。なお、平均カール高さとは、温度23℃、湿度50%の環境下に、抄紙方向を一辺とする100mm四方の正方形に切断した印刷用紙を凸側の面が接触するように平らな面に置き、測定した四隅の平均高さである。 The average curl height of the printing paper obtained by the configuration of the present invention can be adjusted to 1.5 mm or less, preferably 1 mm or less, more preferably 0.5 mm or less. When the average curl height exceeds the above upper limit, paper feedability (printing workability) and printability in offset printing may be deteriorated. The average curl height means that the printing paper cut into a 100 mm square with the paper making direction as one side is placed on a flat surface so that the convex side comes into contact in an environment of temperature 23 ° C. and humidity 50%. The average height of the four corners measured.
当該印刷用紙の白色度としては、購読者の眼精疲労をきたさないように、80%以上95%以下が好ましく、83%以上95%以下がより好ましく、84%以上95%以下がさらに好ましい。なお、白色度は、JIS−P8148(2001)に準拠して測定される値である。 The whiteness of the printing paper is preferably 80% to 95%, more preferably 83% to 95%, and still more preferably 84% to 95% so as not to cause eye strain of the subscriber. The whiteness is a value measured according to JIS-P8148 (2001).
当該印刷用紙の印刷不透明度の下限としては、83%が好ましく、84%がより好ましく、85%がさらに好ましい。シリカ複合重質炭酸カルシウムの均一な分散性によりこのような印刷不透明度の印刷用紙を得ることができる。一方、当該印刷用紙の印刷不透明度の上限としては、96%が好ましい。印刷不透明度が上記下限未満の場合、裏抜けが生じやすくなるおそれがある。一方、印刷不透明度が上記上限を超える場合、必要な顔料が増大し、印刷用紙の表面強度が弱くなることで顔料の脱落による印刷時の紙紛が増加するおそれや、当該印刷用紙の見栄えが悪化するおそれがある。なお、印刷不透明度は、JAPAN TAPPI No.45に準拠して測定される値である。 The lower limit of the printing opacity of the printing paper is preferably 83%, more preferably 84%, and still more preferably 85%. Printing paper having such printing opacity can be obtained by the uniform dispersibility of the silica composite heavy calcium carbonate. On the other hand, the upper limit of the printing opacity of the printing paper is preferably 96%. If the printing opacity is less than the above lower limit, there is a risk that show-through is likely to occur. On the other hand, if the printing opacity exceeds the above upper limit, the required pigment increases and the surface strength of the printing paper becomes weak, which may increase the paper dust at the time of printing due to the dropout of the pigment and the appearance of the printing paper. May get worse. The printing opacity is determined by JAPAN TAPPI No. It is a value measured according to 45.
<シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の製造方法>
以下、当該印刷用紙に用いるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の製造方法について詳説する。
<Method for producing silica composite heavy calcium carbonate particles>
Hereinafter, a method for producing silica composite heavy calcium carbonate particles used for the printing paper will be described in detail.
当該印刷用紙に用いるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、重質炭酸カルシウム粒子にシリカを複合したものであり、具体的には、珪酸アルカリ塩及び鉱酸により重質炭酸カルシウム粒子にシリカを複合する工程により得られる。 The silica composite heavy calcium carbonate particles used for the printing paper are composites of heavy calcium carbonate particles and silica. Specifically, the silica is combined with the heavy calcium carbonate particles with a silicic acid alkali salt and mineral acid. Obtained by the process.
また、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、さらにアルミニウム塩を用いて酸化アルミニウムを複合することが好ましい。上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子にカチオン性のアルミニウムが多く含まれているため、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子はアニオン性のパルプ原料に対して自己定着性を有し、パルプ原料に添加した際に均一に分散しやすい。したがって、酸化アルミニウムを複合することにより、カールをより効果的に抑制することができ、パルプスラリーの増粘を抑えつつ、原料パルプへの歩留まりが高く、かつ白色度等を向上させることができるシリカ・酸化アルミ複合重質炭酸カルシウム粒子を得ることができる。このアルミニウム塩としては、特に限定されるものではないが、例えば、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)、アルミン酸ソーダ等を用いることができる。これらの中でも、炭酸カルシウム粒子を分解して酸化カルシウムを発生させることがなく、パルプスラリーに添加した際のスラリーの粘度を低減することができるアルミン酸ソーダが特に好ましい。 Further, it is preferable that the silica composite heavy calcium carbonate particles are further combined with aluminum oxide using an aluminum salt. Since the silica composite heavy calcium carbonate particles contain a large amount of cationic aluminum, the silica composite heavy calcium carbonate particles combined with aluminum oxide have a self-fixing property to an anionic pulp raw material. It is easy to disperse uniformly when added to the raw material. Therefore, by combining aluminum oxide, the curl can be suppressed more effectively, and the yield to the raw material pulp is high and the whiteness and the like can be improved while suppressing the thickening of the pulp slurry. -Aluminum oxide composite heavy calcium carbonate particles can be obtained. Although it does not specifically limit as this aluminum salt, For example, a sulfuric acid band (aluminum sulfate), sodium aluminate, etc. can be used. Among these, sodium aluminate that can reduce the viscosity of the slurry when added to the pulp slurry without decomposing calcium carbonate particles and generating calcium oxide is particularly preferable.
当該印刷用紙に好適に用いることができる上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子は、例えば、
(1)凝結剤により炭酸カルシウム粒子を凝結する粒子凝結工程、
(2)炭酸カルシウム粒子及び珪酸アルカリ塩を含有するスラリーを得るスラリー調製工程、
(3)上記スラリーに鉱酸を添加する第一反応工程、及び
(4)上記スラリーにアルミン酸ソーダ及び鉱酸を添加する第二反応工程
を有する製造方法によって得ることができる。
The silica composite heavy calcium carbonate particles that can be suitably used for the printing paper are, for example,
(1) Particle condensing step for condensing calcium carbonate particles with a coagulant,
(2) A slurry preparation step for obtaining a slurry containing calcium carbonate particles and an alkali silicate salt,
(3) A first reaction step of adding a mineral acid to the slurry, and (4) a second reaction step of adding sodium aluminate and a mineral acid to the slurry.
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の製造方法に用いられる図1の装置は、凝結反応槽1、第一シリカ複合反応槽2、第二シリカ複合反応槽3、第一アルミニウム処理反応槽4、第二アルミニウム処理反応槽5、及び貯槽6をこの順に備える。
The apparatus of FIG. 1 used in the method for producing silica composite heavy calcium carbonate particles includes a
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の原料となる重質炭酸カルシウム粒子X1は、予め微粒子状に粉砕された重質炭酸カルシウム粒子が使用される。重質炭酸カルシウム粒子X1は、そのままシリカを複合してもよいが、凝結反応槽1において凝結剤Gによって凝結されて重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2とすることが好ましい。この重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2は、第一シリカ複合反応槽2でスラリー調整工程が行われた後、第一シリカ複合反応槽2及び第二シリカ複合反応槽3で第一反応工程が行われて、シリカが複合されたシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3となる。その後、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3は、第一アルミニウム処理反応槽4及び第二アルミニウム処理反応槽5で第二反応工程が行われて、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4となり、貯槽6に貯留される。
As the heavy calcium carbonate particles X1, which are the raw materials for the silica composite heavy calcium carbonate particles, heavy calcium carbonate particles ground in advance into fine particles are used. The heavy calcium carbonate particles X1 may be combined with silica as it is, but it is preferable that the heavy calcium carbonate particles X1 are aggregated by the coagulant G in the
上記重質炭酸カルシウム粒子X1としては、天然石灰石を乾式あるいは湿式で機械粉砕して得られる重質炭酸カルシウム粒子を用いる。重質炭酸カルシウムは、生産コストが安価であるが、物理的な粉砕によって製造されるため不定型でブロードな粒度分布の構成を呈することからワイヤーの摩耗性が高く、内添用の填料として用いられることが少なかったが、複合粒子とすることで抄紙工程におけるワイヤーの摩耗を低減することが可能となり、当該印刷用紙の填料として好適に用いることができる。 As the heavy calcium carbonate particles X1, heavy calcium carbonate particles obtained by mechanically pulverizing natural limestone dry or wet are used. Heavy calcium carbonate is inexpensive to produce, but because it is manufactured by physical pulverization, it has an irregular and broad particle size distribution, so it has high wire wear and is used as a filler for internal addition. However, the composite particles can reduce the wear of the wire in the paper making process and can be suitably used as a filler for the printing paper.
本製造方法においては、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径を凝結やシリカ及び酸化アルミニウム複合に好適な範囲とするための粒径調節工程を行うことが好ましい。この粒径調節工程においては、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径が好適な範囲となるように粉砕、分級等を行う。重質炭酸カルシウム粒子X1の粉砕手段として用いられる粉砕機としては、例えばジェットミル、高速回転式ミル等の乾式粉砕機、又はアトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機等を用いることができる。 In this production method, it is preferable to perform a particle size adjusting step for adjusting the volume average particle size of the heavy calcium carbonate particles X1 to a range suitable for condensation and silica and aluminum oxide composite. In this particle size adjusting step, pulverization, classification, and the like are performed so that the volume average particle size of the heavy calcium carbonate particles X1 falls within a suitable range. As a pulverizer used as a means for pulverizing the heavy calcium carbonate particles X1, for example, a dry pulverizer such as a jet mill or a high-speed rotary mill, or a wet pulverizer such as an attritor, a sand grinder or a ball mill can be used. .
上記重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径は、特に限定されるものではないが、その下限としては、0.2μmが好ましく、1.0μmがさらに好ましい。一方、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径の上限としては、10.0μmが好ましく、5.0μmがさらに好ましい。重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径が上記下限未満の場合は、十分な粒子径の凝結体を得るのに多数の粒子による凝結が必要となって凝結体が脆くなるため、抄紙工程において凝結体が崩れて複合粒子の歩留りが十分に得られないおそれがある。逆に、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径が上記上限を超える場合は、重質炭酸カルシウム粒子X1の粒度分布がブロードになって、凝結を行ってもシャープな粒度分布が得られず、結果としてシリカ複合効果やアルミニウム塩によるアルミニウム複合効果が不十分となるおそれがあるほか、粗大な粒径の粒子の存在により本製造方法で得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を添加した紙の品質が十分に得られないおそれがある。なお、この重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径は、レーザー回折方式の粒度分布計(日機装株式会社製、型番:マイクロトラックMTII−3000)を使用して試料(重質炭酸カルシウム粒子X1)の粒度分布を測定し、全粒子の体積に対する累積体積が50%になるときの粒子径(D50)を求め、この粒子径を体積平均粒子径とするものである。 The volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particles X1 is not particularly limited, but the lower limit is preferably 0.2 μm, and more preferably 1.0 μm. On the other hand, the upper limit of the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particles X1 is preferably 10.0 μm, and more preferably 5.0 μm. When the volume average particle size of the heavy calcium carbonate particles X1 is less than the above lower limit, in order to obtain a coagulation having a sufficient particle size, agglomeration with a large number of particles is necessary and the coagulation becomes brittle. There is a possibility that the aggregates collapse and the yield of the composite particles cannot be obtained sufficiently. On the contrary, when the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particles X1 exceeds the above upper limit, the particle size distribution of the heavy calcium carbonate particles X1 becomes broad, and a sharp particle size distribution cannot be obtained even when condensation is performed. As a result, there is a possibility that the silica composite effect and the aluminum composite effect due to the aluminum salt may be insufficient, and the paper containing the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method due to the presence of coarse particles is added. There is a risk that the quality may not be sufficient. In addition, the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particles X1 is a sample (heavy calcium carbonate particles X1) using a laser diffraction particle size distribution meter (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., model number: Microtrack MTII-3000). The particle size distribution is measured, the particle diameter (D50) when the cumulative volume with respect to the volume of all particles is 50% is determined, and this particle diameter is defined as the volume average particle diameter.
[(1)粒子凝結工程]
(1)粒子凝結工程においては、凝結反応槽1にて上記重質炭酸カルシウム粒子X1を凝結剤Gによって凝結することによって、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2を得る。
[(1) Particle condensation step]
(1) In the particle condensation step, the heavy calcium carbonate particles X1 are obtained by coagulating the heavy calcium carbonate particles X1 with the coagulant G in the
本製造方法において用いる凝結剤Gとしては、特に限定されるものではなく、公知の合成系凝結剤を用いることができるが、重質炭酸カルシウム粒子X1を適度な粒子径へ凝結させ易いカチオン性の凝結剤が好ましい。このカチオン性凝結剤としては、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、カチオン性ポリアクリルアミド等を用いることができる。 The coagulant G used in the present production method is not particularly limited, and a known synthetic coagulant can be used, but it is cationic that easily causes the heavy calcium carbonate particles X1 to coagulate to an appropriate particle size. A coagulant is preferred. As this cationic coagulant, for example, diallyldimethylammonium chloride, cationic polyacrylamide and the like can be used.
上記凝結剤Gの質量平均分子量の下限としては、10万が好ましく、20万がさらに好ましい。一方、凝結剤Gの質量平均分子量の上限としては、150万が好ましく、80万がさらに好ましい。凝結剤Gの分子量を上記範囲とすることで、重質炭酸カルシウム粒子X1を好適に凝結させることができる。凝結剤Gの質量平均分子量が上記下限未満の場合は、十分な凝結力が得られないおそれがある。逆に、凝結剤Gの質量平均分子量が上記上限を超える場合は、過度に粒径が大きい重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2が形成され、粒度分布がブロードになって歩留まりが低下するおそれや、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2のスラリーに凝結剤Gを添加した場合に、粘度が高くなりすぎて作業性や歩留りが低下するおそれがある。特に、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2のスラリーの粘度が500cpsを超えると、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2のスラリーを移送するポンプの負荷が大きくなるおそれや、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子のパルプ原料との混合性が低下するおそれがある。また、抄紙系内の汚れが顕在化する不都合が生じるおそれがある。なお、質量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィー法(GPC法)を用いて測定した数値である。 The lower limit of the mass average molecular weight of the coagulant G is preferably 100,000, and more preferably 200,000. On the other hand, the upper limit of the mass average molecular weight of the coagulant G is preferably 1.5 million, and more preferably 800,000. By setting the molecular weight of the coagulant G within the above range, the heavy calcium carbonate particles X1 can be suitably coagulated. When the mass average molecular weight of the coagulant G is less than the above lower limit, sufficient coagulation force may not be obtained. On the contrary, when the mass average molecular weight of the coagulant G exceeds the above upper limit, a heavy calcium carbonate particle aggregate X2 having an excessively large particle size is formed, and the particle size distribution may be broadened to reduce the yield, When the coagulant G is added to the slurry of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, the viscosity becomes too high and workability and yield may be reduced. In particular, when the viscosity of the slurry of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 exceeds 500 cps, the load of the pump for transferring the slurry of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 may increase, There is a possibility that the miscibility with the pulp raw material is lowered. In addition, there is a possibility that inconveniences in which dirt in the papermaking system becomes obvious. The mass average molecular weight is a numerical value measured using a gel permeation chromatography method (GPC method).
また、上記凝結剤Gのカチオン電荷密度の下限としては、3meq/gが好ましく、5meq/gがさらに好ましい。一方、このカチオン電荷密度の上限としては、25meq/gが好ましく、20meq/gがさらに好ましい。凝結剤Gのカチオン電荷密度を上記範囲とすることで、重質炭酸カルシウム粒子X1を好適に凝結させることができる。凝結剤Gのカチオン電荷密度が上記下限未満の場合は、十分な凝結力が得られないおそれがある。逆に、凝結剤Gのカチオン電荷密度が上記上限を超える場合は、重質炭酸カルシウム粒子X1の表面全体がカチオン電荷を帯びることによって、電荷による反発で凝結が生じにくくなる場合があるほか、過度に粒径が大きい重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2が形成され、粒度分布がブロードになって歩留まりが低下するおそれがある。なお、このカチオン電荷密度は、凝結剤として複数の成分を用いる場合は、その凝結剤全体としてのカチオン電荷密度をいう。 Further, the lower limit of the cationic charge density of the coagulant G is preferably 3 meq / g, more preferably 5 meq / g. On the other hand, the upper limit of the cation charge density is preferably 25 meq / g, more preferably 20 meq / g. By setting the cationic charge density of the coagulant G within the above range, the heavy calcium carbonate particles X1 can be suitably coagulated. When the cationic charge density of the coagulant G is less than the above lower limit, there is a possibility that sufficient coagulation force cannot be obtained. On the contrary, when the cationic charge density of the coagulant G exceeds the above upper limit, the entire surface of the heavy calcium carbonate particles X1 has a cationic charge, which may make it difficult for condensation to occur due to repulsion due to charge. There is a risk that the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 having a large particle size is formed, the particle size distribution becomes broad, and the yield decreases. In addition, this cation charge density says the cation charge density as the whole coagulant, when using a some component as a coagulant.
本発明において、上記カチオン電荷密度は以下の方法で測定した値である。まず、試料をpH4.0の水溶液に調整した後、流動電位法に基づく粒子荷電測定装置(Muteck PCD−03)にて、1/1000規定のポリビニル硫酸カリウム水溶液を用いた滴定によって、アニオン要求量を測定する。得られたアニオン要求量を用いて下記式(1)によって、試料1gあたりのカチオン電荷密度(meq/g)を計算する。
カチオン電荷密度=A/B×1000 (1)
A:pH4.0に調整した凝結剤水溶液のアニオン要求量(μeq/l)
B:凝結剤水溶液の固形分濃度(g/l)
In the present invention, the cationic charge density is a value measured by the following method. First, after adjusting the sample to an aqueous solution of pH 4.0, the amount of anion required by titration using a 1/1000 normal aqueous potassium potassium sulfate solution with a particle charge measuring device (Muteck PCD-03) based on the streaming potential method. Measure. The cation charge density (meq / g) per 1 g of sample is calculated by the following formula (1) using the obtained anion demand.
Cationic charge density = A / B × 1000 (1)
A: Anion requirement of the aqueous coagulant solution adjusted to pH 4.0 (μeq / l)
B: Solid content concentration of coagulant aqueous solution (g / l)
なお、このように重質炭酸カルシウム粒子X1の凝結においては、質量平均分子量とカチオン電荷密度との両方において上述の好ましい範囲を有する凝結剤Gを用いることが、重質炭酸カルシウム粒子X1の凝結性とスラリーの増粘抑制との両方を好適に達成することができるため好ましい。この理由は定かではないが、例えば、凝結に係る理由としては、重質炭酸カルシウム粒子X1の表面の電荷分布にバラツキがあるため、所定範囲の分子量及びカチオン電荷密度を有するカチオン性合成高分子を用いることで電気的な凝結作用が発揮できるためであると考えられる。 In this way, in the coagulation of the heavy calcium carbonate particles X1, it is possible to use the coagulant G having the above-mentioned preferable ranges in both the mass average molecular weight and the cation charge density. It is preferable because both of the above and the thickening suppression of the slurry can be suitably achieved. The reason for this is not clear, but for example, the reason for the aggregation is that there is variation in the charge distribution on the surface of the heavy calcium carbonate particles X1, so that a cationic synthetic polymer having a molecular weight and a cation charge density within a predetermined range is used. It is thought that it is because an electric coagulation action can be exhibited by using.
上記凝結剤Gによって重質炭酸カルシウム粒子X1を凝結させる方法は、特に限定されるものではないが、例えば、重質炭酸カルシウム粒子X1を水に分散させて重質炭酸カルシウム粒子スラリーとし、この重質炭酸カルシウム粒子スラリーに凝結剤Gを添加し、攪拌する方法を用いることができる。このとき使用する攪拌装置としては、例えば、プロペラ羽根、タービン羽根、パドル翼等を用いることができる。 The method for coagulating the heavy calcium carbonate particles X1 with the coagulant G is not particularly limited. For example, the heavy calcium carbonate particles X1 are dispersed in water to form a heavy calcium carbonate particle slurry. A method in which the coagulant G is added to the fine calcium carbonate particle slurry and stirred can be used. As a stirring device used at this time, for example, a propeller blade, a turbine blade, a paddle blade, or the like can be used.
上述の重質炭酸カルシウム粒子スラリーに凝結剤Gを添加する方法を用いる場合は、重質炭酸カルシウム粒子スラリーにおける重質炭酸カルシウム粒子X1の固形分濃度としては、特に限定されるものではないが、10質量%以上30質量%以下が好ましい。重質炭酸カルシウム粒子スラリーの濃度を上記範囲とすることで、重質炭酸カルシウム粒子X1の凝結性の効率化とスラリー粘度の上昇の抑制との両立を図ることができる。重質炭酸カルシウム粒子スラリーの濃度が上記下限未満の場合は、凝結剤Gを添加しても、重質炭酸カルシウム粒子X1が好適なサイズにまで凝結しないおそれがある。逆に、重質炭酸カルシウム粒子スラリーの濃度が上記上限を超える場合は、粘度が高すぎて作業性が低下したり、また、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の粒度分布がブロードになって、歩留まりが低下したりするおそれがある。 When using the method of adding the coagulant G to the heavy calcium carbonate particle slurry described above, the solid content concentration of the heavy calcium carbonate particle X1 in the heavy calcium carbonate particle slurry is not particularly limited, 10 mass% or more and 30 mass% or less are preferable. By making the density | concentration of a heavy calcium carbonate particle slurry into the said range, coexistence with efficiency improvement of the heavy calcium carbonate particle X1 and suppression of a raise of slurry viscosity can be aimed at. When the concentration of the heavy calcium carbonate particle slurry is less than the above lower limit, even if the coagulant G is added, the heavy calcium carbonate particle X1 may not be condensed to a suitable size. Conversely, when the concentration of the heavy calcium carbonate particle slurry exceeds the above upper limit, the viscosity is too high and workability is reduced, or the particle size distribution of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 becomes broad, Yield may be reduced.
凝結剤Gは水溶液として重質炭酸カルシウム粒子スラリーに添加することが好ましい。また、凝結剤Gの添加量としては、重質炭酸カルシウム粒子X1の固形分に対して、固形分換算で100ppm以上3000ppm以下が好ましい。凝結剤Gの添加量が上記下限未満の場合は、重質炭酸カルシウム粒子X1を十分に凝集させることができず、歩留まりの向上効果が発揮されない場合がある。逆に、凝結剤Gの添加量が上記上限を超える場合は、スラリーの増粘が顕著に生じるおそれや、三次、四次凝集が生じ、本製造方法で得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を添加した紙の紙力が低下するおそれがある。 The coagulant G is preferably added as an aqueous solution to the heavy calcium carbonate particle slurry. Further, the amount of the coagulant G added is preferably 100 ppm or more and 3000 ppm or less in terms of solid content with respect to the solid content of the heavy calcium carbonate particles X1. When the addition amount of the coagulant G is less than the lower limit, the heavy calcium carbonate particles X1 cannot be sufficiently aggregated, and the yield improvement effect may not be exhibited. On the contrary, when the addition amount of the coagulant G exceeds the above upper limit, the thickening of the slurry may occur remarkably, and tertiary and quaternary aggregation may occur, and the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method may be reduced. The paper strength of the added paper may be reduced.
粒子凝結工程を経て得られる重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径としては、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径の1.1倍以上10.0倍以下が好ましく、1.2倍以上8.0倍以下がさらに好ましく、1.3倍以上6.0倍以下が特に好ましい。また、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径の下限としては、0.45μmが好ましく、1.0μmがさらに好ましく、1.2μmが特に好ましい。一方、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径の上限としては、10.5μmが好ましく、8.4μmがさらに好ましく、6.2μmが特に好ましい。重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径を上記範囲とすることで、製造工程で得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の抄紙工程における歩留まりを効率的に向上させることができる。重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径が重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径の1.1倍未満又は0.45μm未満の場合は、シリカ及び酸化アルミニウム複合時に十分な粒度が得られないおそれがあるほか、シリカを複合させる際にガラス状に目詰まりするおそれがある。逆に、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径が重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径の10.0倍を超える場合は、凝結体が脆くなるため、抄紙工程において凝結体が崩れて本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の歩留りが十分に得られないおそれがある。また、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径が10.5μmを超える場合は、本製造方法で得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の粒子径が大きくなりパルプ繊維間の空隙に入り込めずに添加した紙の不透明度を低下させるおそれがある。なお、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の体積平均粒子径は、凝結剤Gの添加量、重質炭酸カルシウム粒子X1の体積平均粒子径等によって調節することができる。 The volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 obtained through the particle aggregation step is preferably 1.1 to 10.0 times the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle X1. 2 times or more and 8.0 times or less are more preferable, and 1.3 times or more and 6.0 times or less are particularly preferable. Further, the lower limit of the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is preferably 0.45 μm, more preferably 1.0 μm, and particularly preferably 1.2 μm. On the other hand, the upper limit of the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is preferably 10.5 μm, more preferably 8.4 μm, and particularly preferably 6.2 μm. By making the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 in the above range, the yield of the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained in the production process can be efficiently improved. When the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is less than 1.1 times the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle X1 or less than 0.45 μm, the particle size sufficient when combining silica and aluminum oxide In addition to the possibility of being obtained, there is a risk of clogging in the form of glass when silica is combined. Conversely, when the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 exceeds 10.0 times the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle X1, the aggregate becomes brittle. There is a possibility that the yield of the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method may not be sufficiently obtained. Moreover, when the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 exceeds 10.5 μm, the particle diameter of the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method is increased and enters the gaps between the pulp fibers. Otherwise, the opacity of the added paper may be reduced. In addition, the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 can be adjusted by the addition amount of the coagulant G, the volume average particle diameter of the heavy calcium carbonate particle X1, and the like.
[(2)スラリー調製工程]
(2)スラリー調製工程においては、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2と珪酸アルカリ塩とを含有するスラリーを調製する。このスラリーは、例えば、上述の粒子凝結工程で得られた重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2を含有するスラリーに珪酸アルカリ溶液Lを添加して調製してもよく、また、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2を珪酸アルカリ溶液Lに添加して分散させることによって調製してもよい。
[(2) Slurry preparation step]
(2) In the slurry preparation step, a slurry containing the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 and the alkali silicate is prepared. This slurry may be prepared, for example, by adding the alkali silicate solution L to the slurry containing the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 obtained in the above-described particle condensing step. You may prepare by adding the body X2 to the alkali silicate solution L, and making it disperse | distribute.
本製造方法において用いる珪酸アルカリ溶液Lは、特に限定されるものではないが、珪酸ナトリウム溶液(3号水ガラス)を用いることが入手性の点で好ましい。 The alkali silicate solution L used in this production method is not particularly limited, but it is preferable from the viewpoint of availability to use a sodium silicate solution (No. 3 water glass).
珪酸アルカリ溶液L中の珪酸濃度の下限としては、6g/Lが好ましく、8g/Lがさらに好ましく、10g/L以下が特に好ましい。一方、珪酸濃度の上限としては、18g/Lが好ましく、16g/Lがさらに好ましく、14g/Lが特に好ましい。珪酸濃度が上記下限未満の場合は、シリカゾルが十分に生成されないため、シリカが複合されない重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2が生じるおそれがある。逆に、珪酸濃度が上記上限を超える場合は、シリカゾルではなくホワイトカーボンが生成され、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2がホワイトカーボンで被覆されることによって、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の多孔性が失われるため、本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の白色度、不透明度及び吸油度が低下するおそれがある。 As a minimum of silicic acid concentration in silicic acid alkali solution L, 6 g / L is preferred, 8 g / L is still more preferred, and 10 g / L or less is especially preferred. On the other hand, the upper limit of the silicic acid concentration is preferably 18 g / L, more preferably 16 g / L, and particularly preferably 14 g / L. When the silicic acid concentration is less than the above lower limit, the silica sol is not sufficiently formed, and there is a possibility that a heavy calcium carbonate particle aggregate X2 in which silica is not combined is generated. On the contrary, when the silicic acid concentration exceeds the above upper limit, white carbon is generated instead of silica sol, and the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is coated with white carbon, so that the porous calcium carbonate particle aggregate X2 is porous. Therefore, the whiteness, opacity and oil absorption of the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method may be reduced.
本工程において重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2と珪酸アルカリ塩とを含有するスラリーにおける重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の濃度の下限としては、95g/Lが好ましく、100g/Lがさらに好ましく、105g/Lが特に好ましい。一方、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の濃度の上限としては、125g/Lが好ましく、120g/Lがさらに好ましく、115g/Lが特に好ましい。重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の濃度が上記下限未満の場合は、シリカ生成反応が鈍くなり複合粒子の生産性が悪化するおそれがある。逆に、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の濃度が上記上限を超える場合は、スラリーの粘度が上昇して重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の分散性が低下するおそれがある。 In this step, the lower limit of the concentration of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 in the slurry containing the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 and the alkali silicate is preferably 95 g / L, more preferably 100 g / L, and 105 g. / L is particularly preferred. On the other hand, the upper limit of the concentration of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is preferably 125 g / L, more preferably 120 g / L, and particularly preferably 115 g / L. When the density | concentration of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is less than the said minimum, there exists a possibility that a silica production | generation reaction may become dull and the productivity of a composite particle may deteriorate. On the other hand, when the concentration of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 exceeds the upper limit, the viscosity of the slurry may increase and the dispersibility of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 may decrease.
また、上記スラリー中の珪酸濃度(SiO2換算)としては、5質量%以上15質量%以下が好ましい。上記珪酸濃度が上記下限未満の場合は、シリカ複合効果が弱化し、本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の白色度、不透明度及び吸油度の向上効果が小さくなるおそれがある。逆に、上記珪酸濃度が上記上限を超える場合は、本製造方法で得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子が添加された紙の塗工液の吸収能力が大きくなるため、塗工層を設ける場合に塗工層表面の平坦性が低下するおそれがある。 As the silicic acid concentration in the slurry (SiO 2 conversion) is preferably 5 mass% to 15 mass%. When the silicic acid concentration is less than the lower limit, the silica composite effect is weakened, and the effect of improving the whiteness, opacity and oil absorption of the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by the present production method may be reduced. On the contrary, when the silica concentration exceeds the upper limit, the absorption capacity of the paper coating liquid to which the silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method are added is increased, and thus a coating layer is provided. In addition, the flatness of the coating layer surface may be reduced.
珪酸アルカリ溶液Lを重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2含有スラリーに添加する際、又は重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2を珪酸アルカリ溶液Lに添加する際の珪酸アルカリ溶液Lの温度としては、特に限定されないが、50℃以上が好ましい。珪酸アルカリ溶液Lを50℃以上に加温した状態で重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2を混合した場合、流動性の向上によってスラリーを容易に均質化することができる。 The temperature of the alkali silicate solution L when the alkali silicate solution L is added to the heavy calcium carbonate particle aggregate X2-containing slurry or when the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is added to the alkali silicate solution L is particularly limited. Although not, it is preferably 50 ° C. or higher. When the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is mixed in a state where the alkali silicate solution L is heated to 50 ° C. or higher, the slurry can be easily homogenized by improving the fluidity.
[(3)第一反応工程]
(3)第一反応工程においては、上記スラリーに鉱酸Nを添加し、スラリーのpHを低下させて、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面にシリカを析出させたシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3を得る。
[(3) First reaction step]
(3) In the first reaction step, silica composite heavy calcium carbonate in which mineral acid N is added to the slurry, the pH of the slurry is lowered, and silica is precipitated on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2. Particle X3 is obtained.
本工程は具体的には、上記スラリーの液温が50〜90℃となるように加熱攪拌しながら、密閉容器内で所定の圧力に保持し、スラリーに含まれる珪酸アルカリ溶液Lが20〜50%中和される量の鉱酸Nを添加する。これによって、シリカの原料となる珪酸アルカリが、硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸Nの希釈液と高温下で反応し、加水分解反応と珪酸の重合化によってシリカゾル微粒子が生成し、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面に析出する。なお、シリカゾル微粒子の粒子径は、反応時の攪拌条件、鉱酸Nの添加条件等によって調節することができる。そしてこの数nm程度のシリカゾル微粒子を重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面全体を被覆するように付着させることによって、シリカゾルの結晶が成長し、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面上のシリカゾル微粒子と重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2が含有するカルシウムとの間で結合が生じ、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面にシリカを析出させることができる。本製造方法においては、このように重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面にシリカを被覆させるため、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2が含有する酸化カルシウムが水中で水酸化カルシウムに反応することを抑制して、スラリーの増粘を抑えることができると考えられる。 Specifically, in this step, while heating and stirring so that the liquid temperature of the slurry is 50 to 90 ° C., the slurry is held at a predetermined pressure in a sealed container, and the alkali silicate solution L contained in the slurry is 20 to 50. % Mineral acid N is added in an amount to be neutralized. As a result, alkali silicate, which is a raw material of silica, reacts with a dilute solution of mineral acid N such as sulfuric acid, hydrochloric acid, and nitric acid at high temperature, and silica sol fine particles are generated by hydrolysis reaction and polymerization of silicic acid. It precipitates on the surface of the calcium particle aggregate X2. The particle size of the silica sol fine particles can be adjusted by the stirring conditions during the reaction, the addition conditions of the mineral acid N, and the like. Then, by attaching the silica sol fine particles of about several nanometers so as to cover the entire surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, silica sol crystals grow, and the silica sol on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 is grown. Bonding occurs between the fine particles and the calcium contained in the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, and silica can be deposited on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2. In this production method, since the silica is coated on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, the calcium oxide contained in the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 reacts with calcium hydroxide in water. It is considered that the viscosity of the slurry can be suppressed by suppressing.
本製造方法において用いる鉱酸Nとしては、特に限定されるものではなく、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等を用いることができる。これらの中でも、コスト及びハンドリングの観点から硫酸が特に好ましい。 The mineral acid N used in this production method is not particularly limited, and for example, sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like can be used. Among these, sulfuric acid is particularly preferable from the viewpoint of cost and handling.
本製造方法において用いる鉱酸Nの濃度としては、0.1mol/L以上5.0mol/L以下が好ましい。鉱酸Nの濃度が上記下限未満の場合は、シリカの生成速度が遅くなってシリカが十分形成されないおそれがある。逆に、鉱酸Nの濃度が上記上限を超える場合は、局部的な反応が生じて、シリカが偏在して形成され、カール発生の抑制効果が小さくなるおそれがあり、得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の歩留り向上効果等が小さくなるおそれがある。 As a density | concentration of the mineral acid N used in this manufacturing method, 0.1 mol / L or more and 5.0 mol / L or less are preferable. When the concentration of the mineral acid N is less than the above lower limit, the generation rate of silica is slow, and there is a possibility that the silica is not sufficiently formed. On the other hand, when the concentration of the mineral acid N exceeds the above upper limit, a local reaction occurs, silica is unevenly formed, and the curl generation suppressing effect may be reduced. The yield improvement effect of calcium carbonate particles may be reduced.
本工程における攪拌時の上記スラリーの温度としては50℃以上90℃以下が好ましい。スラリーの温度はシリカゾルの生成及び成長に影響を及ぼすため、スラリーの温度が上記下限未満の場合は、シリカが生成されないおそれや、シリカゾルの生成及び成長の速度が遅くなってシリカが十分な強度で重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2と複合されないため、抄紙時にシリカが剥離するおそれがある。逆に、スラリーの温度が上記上限を超える場合は、製造が困難になるほか、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面に緻密にシリカが形成されるため、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の吸油度が低下するおそれがある。 The temperature of the slurry during stirring in this step is preferably 50 ° C. or higher and 90 ° C. or lower. Since the temperature of the slurry affects the generation and growth of the silica sol, if the temperature of the slurry is less than the lower limit, silica may not be generated, or the generation and growth rate of the silica sol is slowed down and the silica has sufficient strength. Since it is not combined with the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, silica may be peeled off during papermaking. On the contrary, when the temperature of the slurry exceeds the above upper limit, it becomes difficult to produce, and since silica is densely formed on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, oil absorption of the silica composite heavy calcium carbonate particles The degree may decrease.
本工程におけるスラリーのpHとしては8以上11以下が好ましい。pHが上記下限未満の場合は、シリカが不均質に析出し、本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の白色度、不透明度及び吸油度が低下するおそれがある。逆に、pHが上記上限を超える場合は、珪酸アルカリ塩と鉱酸との反応が鈍って重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面にシリカが析出されにくくなるため、本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の不透明度が低下するおそれがある。 The pH of the slurry in this step is preferably 8 or more and 11 or less. When pH is less than the said minimum, a silica precipitates heterogeneously and there exists a possibility that the whiteness, opacity, and oil absorption of the silica composite heavy calcium carbonate particle obtained by this manufacturing method may fall. On the other hand, when the pH exceeds the above upper limit, the reaction between the alkali silicate salt and the mineral acid becomes dull and it becomes difficult for silica to be precipitated on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2. The opacity of the composite heavy calcium carbonate particles may be reduced.
本工程においては、ホワイトカーボンの析出を抑えて、シリカをより均質に重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面に析出させるために、上記スラリーに鉱酸Nを2段階で添加することが好ましい。この場合、第一段階でスラリーに含まれる珪酸アルカリ溶液Lが20〜50%中和される量の鉱酸Nを添加し、その後第一段階よりも液温を10℃以上上昇させて、最終反応液のpHが8以上11以下となるように鉱酸Nを添加することによって、均質なシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3を得ることができる。 In this step, it is preferable to add mineral acid N to the slurry in two stages in order to suppress precipitation of white carbon and more uniformly precipitate silica on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2. In this case, mineral acid N is added in such an amount that the alkali silicate solution L contained in the slurry is neutralized by 20 to 50% in the first stage, and then the liquid temperature is raised by 10 ° C. or more than in the first stage. By adding the mineral acid N so that the pH of the reaction solution is 8 or more and 11 or less, homogeneous silica composite heavy calcium carbonate particles X3 can be obtained.
[(4)第二反応工程]
(4)第二反応工程においては、上記スラリーにアルミン酸ソーダA及び鉱酸Nを添加し、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3の表面に酸化アルミニウムを析出させて、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4を得る。なお、シリカのみを複合した複合粒子を得る場合には、本工程は省略することができる。
[(4) Second reaction step]
(4) In the second reaction step, sodium aluminate A and mineral acid N are added to the slurry, and aluminum oxide is precipitated on the surface of the silica composite heavy calcium carbonate particles X3, thereby combining the aluminum oxide with the silica composite. Heavy calcium carbonate particles X4 are obtained. In addition, this process can be abbreviate | omitted when obtaining the composite particle which compounded only silica.
本工程は具体的には、上記第一反応工程と同様に、上記スラリーを加熱攪拌しながら、密閉容器内で所定の圧力に保持し、アルミン酸ソーダA及び鉱酸Nを添加する。これによって、上記第一反応工程で得られたシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3の表面に析出したシリカの外層に、酸化アルミニウムが析出する。この結果、表面がカチオン性を有する酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4が得られる。 Specifically, in this step, as in the first reaction step, while the slurry is heated and stirred, the slurry is maintained at a predetermined pressure in a sealed container, and sodium aluminate A and mineral acid N are added. Thereby, aluminum oxide is deposited on the outer layer of silica deposited on the surface of the silica composite heavy calcium carbonate particles X3 obtained in the first reaction step. As a result, silica composite heavy calcium carbonate particles X4 in which the surface is composited with cationic aluminum oxide are obtained.
本工程においては、アルミン酸ソーダAを上記スラリーに添加した後に鉱酸Nを添加することが好ましい。このように先にアルミン酸ソーダAを添加し、その後に鉱酸Nを添加して中和することによって、酸化アルミニウムをシリカの外層に均質に析出させることができる。さらに、酸化アルミニウムをより均質にシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3の表面に析出させるために、上記スラリーに鉱酸Nを2段階で添加することがより好ましい。 In this step, it is preferable to add mineral acid N after adding sodium aluminate A to the slurry. Thus, by adding sodium aluminate A first and then neutralizing by adding mineral acid N, aluminum oxide can be uniformly deposited on the outer layer of silica. Further, it is more preferable to add the mineral acid N to the slurry in two stages in order to precipitate aluminum oxide more uniformly on the surface of the silica composite heavy calcium carbonate particles X3.
なお、この第二反応工程は、上記第一反応工程において鉱酸Nを添加し終えた後に、5〜20分程度経過した後に行うことが好ましい。このように反応保留期間を設けることによって、第二反応工程の前に予め重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2の表面に均質にシリカを析出させることができる。 The second reaction step is preferably performed after about 5 to 20 minutes have elapsed after the addition of the mineral acid N in the first reaction step. By providing the reaction holding period in this manner, silica can be uniformly deposited on the surface of the heavy calcium carbonate particle aggregate X2 in advance before the second reaction step.
アルミン酸ソーダAの添加量の下限としては、重質炭酸カルシウム粒子100質量部に対して10質量部が好ましく、12質量部がさらに好ましく、15質量部が特に好ましい。一方で、アルミン酸ソーダAの添加量の上限としては、30質量部が好ましく、25質量部がさらに好ましく、22質量部が特に好ましい。アルミン酸ソーダAの添加量が上記下限未満の場合は、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3に酸化アルミニウムが十分に複合されず、パルプ原料との結合力が弱まり、歩留まりの向上効果が発揮されない場合がある。逆に、アルミン酸ソーダAの添加量が上記上限を超える場合は、生産コストが高くなるばかりで、歩留り向上の効果が頭打ちとなるおそれがある。 As a minimum of the addition amount of sodium aluminate A, 10 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of heavy calcium carbonate particles, 12 mass parts is further more preferable, and 15 mass parts is especially preferable. On the other hand, as an upper limit of the addition amount of sodium aluminate A, 30 mass parts is preferable, 25 mass parts is more preferable, and 22 mass parts is especially preferable. When the amount of sodium aluminate A added is less than the lower limit, aluminum oxide is not sufficiently combined with the silica composite heavy calcium carbonate particles X3, the binding strength with the pulp raw material is weakened, and the yield improvement effect is not exhibited. There is. Conversely, when the amount of sodium aluminate A added exceeds the above upper limit, the production cost is increased and the yield improvement effect may reach its peak.
本工程における最終反応液は中性から弱アルカリ性の範囲が好ましく、pHは8以上11以下が好ましい。pHが上記下限未満の場合は、鉱酸の過剰添加により、重質炭酸カルシウム粒子が変質して本製造方法によって得られるシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の白色度、不透明度及び吸油度が低下するおそれがある。逆に、pHが上記上限を超える場合は、アルミン酸ソーダAと鉱酸Nとの反応が鈍って重質炭酸カルシウム粒子の表面に酸化アルミニウムが析出されにくくなるため、本製造方法によって得られる酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の不透明度が低下するおそれがある。 The final reaction solution in this step is preferably in the neutral to weakly alkaline range, and the pH is preferably 8 or more and 11 or less. When the pH is less than the above lower limit, the whiteness, opacity and oil absorption of the silica-composite heavy calcium carbonate particles obtained by this production method are deteriorated due to excessive addition of mineral acid, resulting in deterioration of the heavy calcium carbonate particles. There is a fear. Conversely, when the pH exceeds the above upper limit, the reaction between sodium aluminate A and mineral acid N becomes dull and it becomes difficult for aluminum oxide to precipitate on the surface of heavy calcium carbonate particles. There is a possibility that the opacity of the silica composite heavy calcium carbonate particles combined with aluminum may decrease.
上記スラリー調製工程、第一反応工程及び第二反応工程は、所定の処理量毎にこれらの工程を繰り返すバッチ式、又は連続して各工程を実行する連続式で行うことができるが、生産効率の観点からは、連続式を採用することが好ましい。 The slurry preparation step, the first reaction step, and the second reaction step can be performed by a batch method in which these steps are repeated for each predetermined processing amount, or in a continuous method in which each step is continuously performed. From this point of view, it is preferable to adopt a continuous type.
上記スラリー調製工程、第一反応工程及び第二反応工程を連続式で行う場合は、例えば次のような手順で図1に従って酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4を製造することができる。この手順では、第一反応工程及び第二反応工程で鉱酸Nを2段階で添加する。まず、第一シリカ複合反応槽2に連続的に重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2、珪酸アルカリ溶液L及び鉱酸Nを供給し、所定の温度及び圧力下でこれらを撹拌し、スラリー調整工程及び第一反応工程の一部を同時に行う。この第一シリカ複合反応槽2で得られたスラリーは、第二シリカ複合反応槽3に連続的に移送される。第二シリカ複合反応槽3に移送された上記スラリーはさらに鉱酸Nが添加され、連続的に第一アルミニウム処理反応槽4に移送される。第二シリカ複合反応槽3は一定の容積を有するため、上記スラリーが第一アルミニウム処理反応槽4に移送されるまでの間にシリカの生成及び成長が進行し、重質炭酸カルシウム粒子凝結体X2はシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3となって第一アルミニウム処理反応槽4に連続的に供給される。次に、この第一アルミニウム処理反応槽3には、アルミン酸ソーダA及び鉱酸Nが連続的に供給され、これらと上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3のスラリーとが混合されて第二反応工程の一部が行われる。このスラリーは連続的に第二アルミニウム処理反応槽5に移送され、さらに鉱酸Nが添加された後貯槽6に移送される。第二アルミニウム処理反応槽5は一定の容積を有するため、上記スラリーが貯槽6に移送されるまでの間に、反応が進行してシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X3の表面に酸化アルミニウムが析出し、酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4が形成される。この酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子X4を含有するスラリーは、貯槽6に貯留され、填料、顔料等として抄紙製造ラインに供給される。
When the slurry preparation step, the first reaction step, and the second reaction step are performed in a continuous manner, for example, the silica composite heavy calcium carbonate particles X4 combined with aluminum oxide can be manufactured according to FIG. 1 according to the following procedure. it can. In this procedure, mineral acid N is added in two stages in the first reaction step and the second reaction step. First, the heavy calcium carbonate particle aggregate X2, the alkali silicate solution L and the mineral acid N are continuously supplied to the first silica composite reaction tank 2, and these are stirred under a predetermined temperature and pressure, Part of the first reaction step is performed simultaneously. The slurry obtained in the first silica composite reaction tank 2 is continuously transferred to the second silica
なお、本製造方法においては、第二シリカ複合反応槽3と第二アルミニウム処理反応槽5で鉱酸Nの添加は行わず、第一反応工程及び第二反応工程における鉱酸Nの添加を1段階で行ってもよい。第一反応工程において鉱酸Nを1段階添加する場合、第一シリカ複合反応槽2において珪酸アルカリ溶液Lと同時に鉱酸Nを添加してもよいし、珪酸アルカリ溶液Lを添加した後に第二シリカ複合反応槽3において鉱酸Nを添加してもよい。同様に、第二反応工程において鉱酸Nを1段階添加する場合、第一アルミニウム処理反応槽4においてアルミン酸ソーダAと同時に鉱酸Nを添加してもよいし、アルミン酸ソーダAを添加した後に第二アルミニウム処理反応槽5において鉱酸Nを添加してもよい。
In addition, in this manufacturing method, addition of the mineral acid N is not performed in the 2nd silica
さらに、重質炭酸カルシウム粒子、珪酸アルカリ溶液及びアルミン酸ソーダを含有するスラリーを調製し、このスラリーに鉱酸を添加してシリカ及び酸化アルミニウムを重質炭酸カルシウム粒子に複合させてもよい。 Further, a slurry containing heavy calcium carbonate particles, alkali silicate solution and sodium aluminate may be prepared, and mineral acid may be added to the slurry to combine silica and aluminum oxide with the heavy calcium carbonate particles.
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.
なお、本実施例における各測定値は以下の方法にて測定した値である。 In addition, each measured value in a present Example is the value measured with the following method.
[填料の体積平均粒子径(単位:μm)]
体積を計測する填料のサンプル10mgを超音波分散機(出力:80W)で3分間分散させた。この溶液を用いて、レーザー粒径分布測定装置(日機装株式会社製、型番:マイクロトラックMTII−3000)により平均粒子径(D50)を測定した。
[Volume average particle diameter of filler (unit: μm)]
A 10 mg sample of the filler for measuring the volume was dispersed for 3 minutes with an ultrasonic disperser (output: 80 W). Using this solution, the average particle size (D50) was measured with a laser particle size distribution measuring device (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., model number: Microtrack MTII-3000).
[坪量(単位:g/m2)]
JIS−P8124(2011)に記載の「紙及び板紙−坪量測定方法」に準拠して測定した。
[Basis weight (unit: g / m 2 )]
It was measured according to “Paper and paperboard—basis weight measurement method” described in JIS-P8124 (2011).
[紙厚(単位:μm)]
JIS−P8118(1998)に記載の「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準拠して測定した。
[Paper thickness (unit: μm)]
It was measured in accordance with “Paper and paperboard—Test method for thickness and density” described in JIS-P8118 (1998).
[灰分(単位:%)]
JIS−P8251(2003)に記載の「紙、板紙及びパルプ−灰分試験方法−525℃燃焼法」に準拠して測定した。
[Ash content (unit:%)]
It was measured in accordance with “Paper, paperboard and pulp-ash content test method—525 ° C. combustion method” described in JIS-P8251 (2003).
[灰分歩留り(単位:%)]
表1に示したパルプ配合、填料及び灰分条件の原料を検体として、パルプ濃度0.9重量%に水道水を用いて希釈、ブリット式ダイナミックジャーテスターにより歩留率を測定した。具体的には、次のような手順で測定を行った。まず、上記原料を回転数1000rpmで攪拌し、攪拌開始30秒後に10秒間白水を排出した後に30秒間白水を採取した。次に、採取した白水を濾紙(ワイヤー125Pスクリーン(200メッシュ相当)、ADVANTEC NO.2)にて濾過した。この濾紙を乾燥後、600℃で焼却し灰分を測定することにより填料の歩留率を算出した。
[Ash yield (unit:%)]
The raw materials having the pulp composition, filler and ash conditions shown in Table 1 were used as specimens, diluted with tap water to a pulp concentration of 0.9% by weight, and the yield was measured with a Brit dynamic jar tester. Specifically, the measurement was performed according to the following procedure. First, the raw material was stirred at a rotation speed of 1000 rpm, and after 30 seconds from the start of stirring, white water was discharged for 10 seconds, and then white water was collected for 30 seconds. Next, the collected white water was filtered with a filter paper (wire 125P screen (corresponding to 200 mesh), ADVANTEC NO. 2). The filter paper was dried and then incinerated at 600 ° C., and the ash content was measured to calculate the filler yield.
[表面及び裏面の水分保持時間(単位:秒)]
JIS−P8111(1998)に準拠する標準状態(温度23℃、湿度50%)の環境下で、A4サイズの印刷用紙の一方の面に90μlの蒸留水を滴下し、直径1.5cmの円柱状ガラス棒にて引き伸ばし塗布し、水塗布直後から水塗布後の紙の質量が水塗布前の紙の質量になるまでの時間である。
[Moisture retention time for front and back surfaces (unit: seconds)]
In an environment of standard conditions (temperature 23 ° C., humidity 50%) in accordance with JIS-P8111 (1998), 90 μl of distilled water was dropped onto one side of A4 size printing paper to form a cylinder with a diameter of 1.5 cm. This is the time from when the film is stretched and applied with a glass rod and immediately after the water application to the mass of the paper after the water application becomes the mass of the paper before the water application.
[平衡水分率(単位:%)]
JIS−P8111(1998)に規定の標準状態(温度23℃、湿度50%)の環境下で調湿し恒量になった時の印刷用紙の質量(W1)と、JIS−P8127(2010)に準じて105℃で乾燥し恒量になった時の印刷用紙の質量(W2)とを計測し、下記式(2)によって、平衡水分率を算出した。
平衡水分率=(W1−W2)/W2×100(%) (2)
[Equilibrium moisture content (unit:%)]
According to JIS-P8127 (2010), the mass (W1) of the printing paper when the humidity is adjusted to a constant weight in an environment of standard conditions (temperature 23 ° C., humidity 50%) specified in JIS-P8111 (1998) Then, the mass (W2) of the printing paper when it was dried at 105 ° C. and became a constant weight was measured, and the equilibrium moisture content was calculated by the following equation (2).
Equilibrium moisture content = (W1-W2) / W2 × 100 (%) (2)
[カール高さ(単位:mm)]
温度23℃、湿度50%の環境下に、抄紙方向を一辺とする100mm四方の正方形に切断した印刷用紙を凸側の面が接触するように平らな面に置き、測定した四隅の平均高さを測定した。
[Curl height (unit: mm)]
In an environment with a temperature of 23 ° C and a humidity of 50%, print paper cut into a 100mm square with the paper making direction as one side is placed on a flat surface so that the convex side is in contact, and the measured average height of the four corners Was measured.
本実施例においては、以下の各品質について評価を行った。 In this example, the following qualities were evaluated.
(1)印刷作業性
オフセット印刷機(株式会社小森コーポレーション製、型番:小森SYSTEMC−20)を使用し、連続5000部の印刷を行った。このときのカールによる取り込み不良の有無を目視にて観察し、取り込み不良回数を計測した。
(1) Printing workability Using an offset printing machine (manufactured by Komori Corporation, model number: Komori SYSTEMC-20), continuous 5000 copies were printed. At this time, the presence or absence of an uptake failure due to curling was visually observed, and the number of uptake failures was measured.
(シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の製造)
粗粉砕した石灰石を用い、ビーズミルを用いて体積平均粒子径(D50)が4.0μmとなるように微粉砕し、原料の重質炭酸カルシウムスラリーを得た。
(Manufacture of silica composite heavy calcium carbonate particles)
Using coarsely crushed limestone, a bead mill was used to finely pulverize the volume average particle diameter (D50) to 4.0 μm to obtain a raw material heavy calcium carbonate slurry.
上記重質炭酸カルシウム粒子スラリーに、凝結剤(ハイモ株式会社製 ハイマックスSC−100)を重質炭酸カルシウム粒子の固形分に対して固形分換算で200ppm添加した。凝結剤を添加後の重質炭酸カルシウム粒子の体積平均粒子径(D50)は4.6μmであった。 A coagulant (Himax SC-100, manufactured by Hymo Co., Ltd.) was added to the heavy calcium carbonate particle slurry in an amount of 200 ppm in terms of solid content with respect to the solid content of the heavy calcium carbonate particles. The volume average particle diameter (D50) of the heavy calcium carbonate particles after the addition of the coagulant was 4.6 μm.
次に、凝結剤を添加した上記重質炭酸カルシウム粒子スラリーに、珪酸ナトリウム溶液(珪酸濃度12g/L)を重質炭酸カルシウム粒子スラリー中の珪酸濃度(SiO2換算)で8質量%になるように添加して、スラリーを調製した。このスラリーに濃度が0.1〜5mol/Lで反応後のpHが9となる量の希硫酸を2段階にわけて添加し、ミキサーを用いてスラリーを攪拌し第一反応工程を行った。スラリーの液温は、希硫酸添加の第一段階では70℃、第二段階では80℃とした。また、第一反応における第一段階の鉱酸の添加は、珪酸ナトリウム溶液の添加と同時に行った。その後、スラリーの液温を95℃に上昇させ、重質炭酸カルシウム粒子100質量部に対して8質量部のアルミン酸ソーダを添加して、pHが8となる量の希硫酸を再び2段階にわけて添加し、スラリーを撹拌してシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を得た。なお、第二反応工程における第一段階の鉱酸の添加は、アルミン酸ソーダの添加と同時に行った。 Next, a sodium silicate solution (silicic acid concentration 12 g / L) is added to the heavy calcium carbonate particle slurry to which a coagulant is added so that the silicic acid concentration (SiO 2 equivalent) in the heavy calcium carbonate particle slurry becomes 8% by mass. To prepare a slurry. To this slurry, dilute sulfuric acid having a concentration of 0.1 to 5 mol / L and a pH of 9 after reaction was added in two stages, and the slurry was stirred using a mixer to perform the first reaction step. The liquid temperature of the slurry was 70 ° C. in the first stage of dilute sulfuric acid addition and 80 ° C. in the second stage. Moreover, the addition of the mineral acid at the first stage in the first reaction was performed simultaneously with the addition of the sodium silicate solution. Thereafter, the liquid temperature of the slurry is raised to 95 ° C., 8 parts by mass of sodium aluminate is added to 100 parts by mass of heavy calcium carbonate particles, and the dilute sulfuric acid in such an amount that the pH becomes 8 is again divided into two stages. In addition, the slurry was stirred to obtain silica composite heavy calcium carbonate particles. In addition, the addition of the mineral acid in the first stage in the second reaction step was performed simultaneously with the addition of sodium aluminate.
[実施例1]
原料パルプとして、バージンパルプのみを用い、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP 樹種:ラジアータマツ)及び広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP 樹種:ユーカリ)を15:85の質量比で配合した。このパルプ(絶乾量)に対して、各々固形分で、填料として上記の製造方法で得たシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子(実施例1では、酸化アルミを複合している)及び軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製 TP−121−6S)を1:1の質量比で灰分が17%となるように添加してパルプスラリーを得た。なお、填料におけるシリカ複合重質炭酸カルシウムの割合は60質量%である。
[Example 1]
Only virgin pulp was used as a raw material pulp, and softwood bleached kraft pulp (NBKP tree species: Radiata pine) and hardwood bleached kraft pulp (LBKP tree species: Eucalyptus) were blended at a mass ratio of 15:85. Silica composite heavy calcium carbonate particles obtained by the above production method as a filler (solid aluminum oxide in Example 1) and light calcium carbonate, each as a filler, with respect to this pulp (absolute dry amount) (TP-121-6S manufactured by Okutama Kogyo Co., Ltd.) was added at a mass ratio of 1: 1 such that the ash content was 17% to obtain a pulp slurry. In addition, the ratio of the silica composite heavy calcium carbonate in a filler is 60 mass%.
次に、ワイヤーパート、プレスパート、プレドライヤーパート、サイズプレスパート、アフタードライヤーパート、スキャッフドライヤーパート、カレンダーパート、及びリールパートを備える製紙システムを用いワインダーパートにて印刷用紙を得た。 Next, printing paper was obtained in a winder part using a papermaking system including a wire part, a press part, a pre-dryer part, a size press part, an after-dryer part, a scuff dryer part, a calendar part, and a reel part.
具体的には、まず、上記パルプスラリーをワイヤーパートにて抄紙し、次いでプレスパート、プレドライヤーパートに供する。その後、アフタードライヤーパートで乾燥し、カレンダーパートにて、線圧200kN/m、速度1,500m/分で平坦化処理を施し、ワインダーパートに供して坪量64g/m2の印刷用紙を得た。なお、ワイヤーパートではギャップフォーマーを用いて抄紙し、サイズプレスパートではロッドメタリングサイズプレスコーターを用いた。またカレンダーパートでは、マルチニップカレンダーを用いた。上記パートが全て、オンマシンである抄紙システムを用いた。 Specifically, the pulp slurry is first made with a wire part and then used for a press part and a predryer part. Then dried after dryer part, by calendar part, subjected to a flattening process at a linear pressure of 200 kN / m, rate of 1,500 m / min to obtain a printing paper having a basis weight of 64 g / m 2 was subjected to winder Part . In addition, paper was made using a gap former in the wire part, and a rod metering size press coater was used in the size press part. In the calendar part, a multi-nip calendar was used. All the above parts used an on-machine papermaking system.
なお、用いたシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の体積平均粒子径は6μm、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子における酸化アルミニウムの含有量は15質量%であった。 The silica composite heavy calcium carbonate particles used had a volume average particle diameter of 6 μm, and the content of aluminum oxide in the silica composite heavy calcium carbonate particles was 15% by mass.
[実施例2〜16]
上記実施例1と同様の方法で、表1に示したパルプ配合、填料及び灰分条件を用いて印刷用紙を製造した。ただし、実施例2は、シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子として、酸化アルミニウムを複合していないシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子を用いた。また、実施例16は、原料パルプに古紙(雑誌古紙)を30質量%配合した。
[Examples 2 to 16]
In the same manner as in Example 1, printing paper was produced using the pulp formulation, filler and ash conditions shown in Table 1. However, in Example 2, silica composite heavy calcium carbonate particles not composited with aluminum oxide were used as the silica composite heavy calcium carbonate particles. Moreover, Example 16 mix | blended 30 mass% of waste paper (magazine waste paper) with the raw material pulp.
[比較例1及び2]
実施例1と同様の方法で、填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の代わりにシリカ複合軽質炭酸カルシウム粒子を用いて印刷用紙を製造した。なお、比較例1には酸化アルミニウムを複合したシリカ複合軽質炭酸カルシウム粒子を用い、比較例2には酸化アルミニウムを複合していないシリカ複合軽質炭酸カルシウム粒子を用いた。
[Comparative Examples 1 and 2]
In the same manner as in Example 1, a printing paper was produced using silica composite light calcium carbonate particles as a filler instead of silica composite heavy calcium carbonate particles. In Comparative Example 1, silica composite light calcium carbonate particles combined with aluminum oxide were used, and in Comparative Example 2, silica composite light calcium carbonate particles not combined with aluminum oxide were used.
[比較例3]
実施例1と同様の方法で、填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の代わりに重質炭酸カルシウム粒子(備北粉化工業株式会社製 ハイドロカーブ75)を用いて印刷用紙を製造した。
[Comparative Example 3]
In the same manner as in Example 1, printing paper was produced using heavy calcium carbonate particles (Hydro Curve 75 manufactured by Bihoku Flour & Chemical Co., Ltd.) instead of silica composite heavy calcium carbonate particles as a filler.
[比較例4]
実施例1と同様の方法で、填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の代わりに軽質炭酸カルシウム粒子(奥多摩工業株式会社製 TP−121−6S)を用いて印刷用紙を製造した。
[Comparative Example 4]
In the same manner as in Example 1, printing paper was produced using light calcium carbonate particles (TP-121-6S manufactured by Okutama Kogyo Co., Ltd.) instead of silica composite heavy calcium carbonate particles as a filler.
[比較例5]
実施例1と同様の方法で、填料としてシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の代わりにタルク(富士タルク工業株式会社製 DN−37)を用いて印刷用紙を製造した。
[Comparative Example 5]
In the same manner as in Example 1, printing paper was produced using talc (DN-37 manufactured by Fuji Talc Kogyo Co., Ltd.) instead of silica composite heavy calcium carbonate particles as a filler.
実施例1〜16及び比較例1〜5の印刷用紙について、上述した方法で坪量、紙厚、灰分、表面及び裏面の水分保持時間、平衡水分率及びカール高さを測定し、さらに印刷作業性の評価を行った。測定及び評価を表1に示す。
表1に示すように、本発明の印刷用紙は、カールの低減効果を有し、印刷作業性に優れる。 As shown in Table 1, the printing paper of the present invention has a curling reduction effect and is excellent in printing workability.
本発明の印刷用紙は、抄紙時におけるカールの発生を効果的に抑制することができる。 The printing paper of the present invention can effectively suppress curling during paper making.
1 凝結反応槽
2 第一シリカ複合反応槽
3 第二シリカ複合反応槽
4 第一アルミニウム処理反応槽
5 第二アルミニウム処理反応槽
6 貯槽
X1 重質炭酸カルシウム粒子
X2 重質炭酸カルシウム凝結体
X3 シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子
X4 酸化アルミニウムを複合したシリカ複合重質炭酸カルシウム粒子
G 凝結剤
L 珪酸アルカリ溶液
N 鉱酸
A アルミン酸ソーダ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
灰分が14%以上22%以下であり、
上記填料の合計量に対する上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子の含有量が50質量%以上100質量%以下であり、
上記シリカ複合重質炭酸カルシウム粒子に酸化アルミニウムが複合されており、
表面及び裏面の水分保持時間が800秒以上であり、上記表面と裏面との水分保持時間の差が80秒以内である印刷用紙。 In the base paper mainly composed of pulp and filler, containing silica composite heavy calcium carbonate particles in which silica is combined with heavy calcium carbonate particles as filler,
Ash content is 14% or more and 22% or less,
The content of the silica composite heavy calcium carbonate particles with respect to the total amount of the filler is 50% by mass or more and 100% by mass or less,
Aluminum oxide is combined with the silica composite heavy calcium carbonate particles,
Printing paper in which the moisture retention time on the front and back surfaces is 800 seconds or more, and the difference in moisture retention time between the front and back surfaces is 80 seconds or less.
坪量が50g/m2以上100g/m2以下である請求項1又は請求項2に記載の印刷用紙。 The pulp is mainly composed of softwood bleached kraft pulp (NBKP) and hardwood bleached kraft pulp (LBKP), or hardwood bleached kraft pulp, the mass ratio of NBKP and LBKP is 0: 100 to 25:75,
The printing paper according to claim 1 or 2 , wherein the basis weight is 50 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less.
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