嵩高紙及び嵩高紙の製造方法
【課題】嵩高であり、異物欠陥が少なく、不透明度が高いため印刷物の裏抜けのなく、表面強度が強い嵩高紙とする。
【解決手段】パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている。
【解決手段】パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵩高紙及びその製造方法に関するものである。より詳しくは、古紙から製紙用無機薬品を回収して再生、再利用する資源循環型の再生粒子または再生粒子凝集体を用いることで、嵩高剤の歩留りを向上させた、嵩高で不透明度の高い印刷用紙、新聞用紙等の嵩高紙及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古紙リサイクル工程を含む各種パルプ製造工程や製紙工程において発生する排水中には、カオリン、クレー、タルク、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、チタンなどの無機粒子をかなりの比率で含んでいる。これら排水中の固形分処理方法として、従来は、沈殿又は浮上などを利用した固液分離法により固形分が分取され、これを脱水処理して製紙スラッジとし、さらに焼却処理して減容化するとともに、残った焼却灰をセメント原料や炉の保温材として利用するか埋立て処理していた。
【０００３】
近年、環境保全、リサイクルの観点から、古紙の利用が飛躍的に増加し、古紙パルプ製造工程から排出されるＣＯＤやＳＳ原因物質が他の製紙スラッジと比較して多いため、古紙パルプ製造工程で排出される製紙スラッジを再利用することが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、有機物と無機粒子の混合物（いわゆる製紙スラッジ）を、酸素含有ガスの存在を制限した貧酸素条件下で炭化処理し、次いで酸素含有ガスの存在条件下で脱炭素し、得たメジアン径０．５〜５μｍの再生粒子を１〜３０質量％含有し、かつ、カチオン化高分子を内添したことを特徴とする填料内添紙が紹介されている。この方法において注目すべきは、カチオン化高分子を再生粒子に含有させ、紙料に内添することによりカチオン化高分子の架橋反応による凝集能により填料歩留りの一層の改善と再生粒子凝集体の添加量削減が図れることを示唆している点である。
【０００５】
しかしながら、カチオン化高分子は、再生粒子だけでなく、原料パルプ特に古紙パルプを配合する場合には古紙パルプ中に含まれる灰分とも凝集を来たし、機械パルプを配合する場合には、機械パルプ中の樹脂分とも反応してしまうために、再生粒子内添紙の白色度の低下やバラツキを招きやすく、特筆すべき問題として、密度が高くなり嵩が出難い問題が生じるため、不透明度が低下し、過剰に凝集した場合には、例えば印刷ムラ等の原因となる。
【０００６】
また、特許文献１には、再生粒子の製造工程において生じる非常に微細な再生粒子を、カチオン化高分子を用いて微細な再生粒子と原料パルプを凝集させ、再生粒子の歩留り向上と紙力低下を改善しようとする技術が記載されている。
【０００７】
しかしながら、この方法によるのは、カチオン化高分子凝集剤により架橋吸着させた、いわゆる「フロック」と呼称される凝集物であり、流送ポンプや攪拌装置などによる物理的な力により容易に微粒子化や形状変化を生じるため、安定した、所望の不透明性、紙力維持を担保することは困難である。
【０００８】
一方、特許文献２には、原料パルプとして漂白クラフトパルプのみを使用し、填料として紡錘凝集型の軽質炭酸カルシウムを使用し、ＡＫＤ系の内添サイズ剤と、飽和脂肪酸の多価アルコールエステルを成分とする嵩高剤を含有する紙料、あるいは、原料パルプとして漂白クラフトパルプのみを使用し、填料として紡錘凝集型の軽質炭酸カルシウムを使用し、ＡＫＤ系またはＡＳＡ系の内添サイズ剤と、飽和脂肪酸ポリアミドアミンを成分とする嵩高剤を含有する紙料を、抄紙速度５００ｍ／分以上、プレス線圧６０ｋｇｆ／ｃｍ以下の条件下で抄紙した原紙に、置換度０．４〜０．７の低置換度のカルボキシメチルセルロースを塗布、乾燥し、灰分を２０％以上とすることにより、低密度、高不透明度、内部強度を有する印刷用紙が得られることが記載されている。
【０００９】
しかしながら、天然資源の炭酸カルシウムを使用した資源浪費型で、嵩高剤の充分な歩留りが得られないため嵩高さに劣り、用紙表面に高分子量のカルボキシメチルセルロースを塗布、乾燥するため設備の汚損が多く、操業安定性に欠ける発明である。
【００１０】
また、特許文献２の発明が参照されるように、従来の嵩高紙は、嵩高剤と称される界面活性剤を原料パルプに配合し、繊維表面と界面活性剤の親水基を結合させ、繊維表面を界面活性剤の疎水基で覆い、水素結合による繊維間結合を弱めることで嵩高とさせる方法である。一般的に、嵩高剤にはノニオン性およびカチオン性の２種類があり、中性抄紙においてカチオン性の嵩高剤は、アニオン性であるパルプとの親和性が高く、より密なフロックを形成し、密度の高い紙となるため、嵩高効果が低くなる問題がある。他方、ノニオン性の嵩高剤はイオン的に中性であるため、アニオン性のパルプや填料に吸着しにくく、歩留りが悪いため、嵩高効果が得られ難いとの問題があった。
【００１１】
更に、嵩高剤の成分は主に有機酸またはそのエステル化合物、アルコール化合物、脂肪や糖由来の動物性および植物性化合物であり、抄紙機内部で腐敗しやすく、欠陥が発生しやすい。このため、嵩高剤の歩留りはなるべく向上させ抄紙機内部の滞留を最小限に抑える必要があるが、従来例においては、嵩高剤の歩留りが低く、嵩高効果が得られにくく、抄紙機内部で腐敗・欠陥が発生しやすいとの問題がある。
【特許文献１】特開２００３−１１９６９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする主たる課題は、嵩高であり、異物欠陥が少なく、不透明度が高いため印刷物の裏抜けがなく、表面強度が強い嵩高紙及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、
前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている、
ことを特徴とする嵩高紙。
【００１４】
〔請求項２記載の発明〕
前記填料として、古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする前記製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子が使用されている、請求項１記載の嵩高紙。
【００１５】
〔請求項３記載の発明〕
電荷密度−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙された、請求項１又は請求項２記載の嵩高紙。
【００１６】
〔請求項４記載の発明〕
前記嵩高剤が、ノニオン性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【００１７】
〔請求項５記載の発明〕
前記嵩高剤が、脂肪酸エステルを主成分として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【００１８】
〔請求項６記載の発明〕
パルプに填料及び嵩高剤を内添して嵩高紙を製造する方法であって、
古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子を、前記填料として用い、
電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙する、
ことを特徴とする嵩高紙の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、嵩高であり、異物欠陥が少なく、不透明度が高いため印刷物の裏抜けがなく、表面強度が強い嵩高紙及びその製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
（本発明の概要）
本発明の嵩高紙は、産業廃棄物として焼却や埋立て処分されていた製紙スラッジや脱墨フロスを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料（以下、再生粒子と記載する）を使用するものであり、資源を循環使用して低コストで製造でき、更には再生粒子を使用することで嵩高剤の歩留りを改善し、より嵩高な紙を得るものである。また、嵩高剤と再生粒子とを、アニオン性凝集剤の存在下で抄紙することにより、更なる嵩高性が得られるものである。その理由は、次のように考えられる。
嵩高剤は水素結合による繊維間結合を弱めることで嵩高とさせる方法であり、嵩高性を向上させるには、アニオン性であるパルプ繊維への歩留りが良いカチオン性嵩高剤が好ましいが、カチオン性嵩高剤の場合は、パルプ繊維と密なフロックを形成するため、結果的に嵩高さが低下する可能性が有る。そのため、パルプ繊維との親和性が高くなりすぎないよう、カチオン性基のみならずアニオン性基をも導入した、全体としてノニオン性である嵩高剤が好適に用いられている。しかしながらノニオン性の嵩高剤は、嵩高効果に優れるものの、パルプ繊維への定着性が低く、抄紙機内部で堆積して、異物欠陥となりやすい問題がある。
【００２１】
更に、パルプ繊維に嵩高剤が充分に定着していない系内に、従来一般の填料を添加すると、従来一般の填料はアニオン性を有するため、嵩高剤のカチオン性部分のみを吸着し、パルプ繊維への嵩高剤の定着性が更に低下し、嵩高さが低下するのみならず、抄紙機内部での嵩高剤の堆積による異物欠陥の発生が増加する問題がある。従来一般の填料としては、クレーや炭酸カルシウムが上げられるが、クレーは板状結晶構造であり、平面部分がアニオン性、薄い断面がカチオン性のため、繊維と接触する部分はアニオン性の部分で、実質的にアニオン性であり、一方の炭酸カルシウムは、粒子表面の電荷がほとんどないとされている。
【００２２】
これに対して、本発明の再生粒子は、カルシウム、ケイ素及びアルミニウム成分が不定形に凝集した形態であり、填料表面にカチオン性の部分が多く露出しているため、見掛け上、カチオン性を呈し、嵩高剤のアニオン性部分と、同じくアニオン性であるパルプ繊維とを好適に吸着できるため、パルプ繊維への嵩高剤の定着性を向上でき、さらには、再生粒子自体の嵩高性をも紙に付与することができるため、これらの効果があいまって、より嵩高な嵩高紙が得られるものである。
【００２３】
更に発明者等は、パルプスラリーと嵩高剤、再生粒子とを配合した原料に添加する凝集剤についても規定することで、より嵩高な紙が得られることを見出した。つまり、凝集剤としてカチオン性凝集剤を添加した場合は、パルプ繊維に好適に定着するため、紙層を形成した際に紙層全体をあたかも凝集させたような性状を呈し、密度が高くなり嵩の低い紙となる。しかしながらアニオン性の凝集剤を添加した場合は、同じくアニオン性のパルプ繊維や嵩高剤とは、密なフロックを形成せず、また、再生粒子はパルプ繊維と嵩高剤のアニオン性を有する部分に吸着されているため、カチオン性嵩高剤を使用した場合のように、密なフロックを形成することはない。このような状態で紙層を形成すると、結果として嵩高な紙を得ることが出来る。
【００２４】
より嵩高な紙を形成するためのアニオン性の凝集剤について、鋭意検討を重ねた結果、特に電荷密度が、−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇ、好ましくは−０．５〜−５．０ｍｅｑ／ｇの範囲の、例えばポリアクリルアミド、コロイダルシリカ等の凝集剤、特にコロイダルシリカを用いると、パルプ繊維、嵩高剤、再生粒子からなる系に対して、密なフロックを形成することなく、嵩高剤の歩留りが良好となり、高い嵩高性を示すことを見出した。より詳しくは、電荷密度が、−０．３未満であると、パルプ繊維との離間が得られず、嵩高性が劣り、他方、電荷密度が−６．０ｍｅｑ／ｇを超える場合は、嵩高剤や再生粒子の不要な凝集が生じる問題と、パルプ繊維や嵩高剤と再生粒子との定着が低下しすぎて、嵩高性の低下や、嵩高剤の歩留り低下による異物欠陥が発生する問題が生じる。
【００２５】
嵩高剤の歩留りに比例して、再生粒子についても歩留りが向上するため、再生粒子に由来する不透明性が紙に付与され易く、より不透明度の高い紙が得られる。加えて、再生粒子がパルプ繊維や嵩高剤に吸着することにより、紙表面から脱落しにくくなり、例えば印刷時に再生粒子が印刷インキに取られて、白抜きと呼ばれる未印刷部分が発生するトラブルが防止できる効果も得られる。
【００２６】
なお、凝結剤としては、例えばポリアクリルアミドや、ポリエチレンイミン、メタクリル酸等の有機高分子系凝結剤、特にメタクリル酸が、上記カチオン性の再生粒子や嵩高剤との親和性が高く、アニオン性凝集剤の歩留り作用とあいまって、再生粒子及び嵩高剤の歩留りを向上でき、更に一層嵩高であり、歩留らなかった嵩高剤による欠陥発生が少ない嵩高紙が得られるため好ましい。
【００２７】
（本発明の具体的形態）
次に、本発明の実施の形態を、塗工紙の場合を例に説明する。
〔パルプ〕
本形態において用いるパルプ（以下、「原料パルプ」ともいう。）は、種類が特に限定されず、例えば、化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ、またはこれら以外のパルプも使用することができ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。
【００２８】
化学パルプとしては、例えば、未晒針葉樹パルプ（ＮＵＫＰ）、未晒広葉樹パルプ（ＬＵＫＰ）、晒針葉樹パルプ（ＮＢＫＰ）、晒広葉樹パルプ（ＬＢＫＰ）等を原料パルプとして使用することができる。
【００２９】
機械パルプとしては、例えば、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（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）等が挙げられる。
【００３０】
古紙パルプとしては、例えば、雑誌古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、上白古紙等から製造される離解・脱墨古紙パルプ、離解・脱墨・漂白古紙パルプ等が挙げられ、環境保護の観点から、これら古紙パルプを多く配合することが好ましい。
【００３１】
また、木綿、アマ、麻、黄麻、マニラ麻、ラミー等を原料とするぼろパルプ、わらパルプ、エスパルトパルプ、バガスパルプ、竹パルプ、ケナフパルプ等の茎稈パルプ、靭皮パルプ等の補助パルプなどを使用しても良い。
【００３２】
〔調成工程〕
上記パルプは調成工程において、嵩高剤などの各種薬品が添加され、所定の品質に加工され、抄紙機に送られる。
【００３３】
＜フリーネス＞
パルプのフリーネスは、２８０ｃｃ〜３６０ｃｃが好ましく、３００ｃｃ〜３４０ｃｃがより好ましい。２８０ｃｃ未満では叩解が進みすぎて微細繊維が多くなり、微細繊維の歩留りが悪化し、また、３６０ｃｃを超過しても、濾水が速いために微細繊維が歩留りにくく、抄紙機内部を汚してピッチトラブルが発生しやすくなる。
【００３４】
＜再生粒子＞
ａ）製紙スラッジ由来の再生粒子
製紙スラッジ由来の再生粒子（製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料）としては、例えば、特開２００２−１６７５２３号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、製紙スラッジを直径３〜１０ｍｍの紐状に押出成形し、長さ８〜１０ｃｍにカットし、次いでロータリーキルンで５００〜１０００℃で焼却し、この焼却により得た焼却灰を乾式粉砕、湿式粉砕の順で粉砕して得た、平均粒径０．１〜１０μｍの白色顔料を使用することができる。製紙スラッジ由来の再生粒子の品質としては、例えば、白色度（粉体白色度計（（株）ケット科学研究所製、形式Ｃ−１００））が６０％以上であり、硬度（プラスチックワイヤー摩耗度（日本フィルコン製、３時間））が１００ｍｇ未満のものを使用することができる。
【００３５】
ｂ）脱墨フロス由来の再生粒子
脱墨フロス由来の再生粒子（古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子）としては、例えば、特開２００７−９９６１３号公報や、特開２００７−１００２６２号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、水分率９５〜９８質量％程度の脱墨フロスに凝集剤を加え、５０〜６０質量％程度まで脱水して、脱水物を熱風乾燥・分級した後、４５０〜６５０℃の範囲で、未燃率が１０質量％以上、１５質量％未満となるよう焼成して凝集させる。焼成した無機粒子凝集体を、一次粒子が平均粒子径０．０１〜０．１μｍ、この一次粒子が凝集した二次粒子が平均粒子径０．１〜１０μｍとなるよう粉砕して得られた白色顔料を使用することができる。脱墨フロス由来の再生粒子の品質としては、例えば、吸油量が３０〜１００ｍｌ／１００ｇである。また、コールターカウンター法による粒度分布の微分曲線における平均粒子径のピーク高さを３０％以上に調整し、さらには原料スラッジ中のカルシウム、シリカ及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜８２：９〜３５：９〜３５の質量割合に調整することで、無機粒子凝集体の細孔容積を０．１５〜０．６０ｃｃ／ｇ、細孔表面積を１０〜２５ｍ2／ｇ、細孔半径を３００〜１０００オングストロームに調整した白色顔料を使用することもできる。
【００３６】
本形態において、再生粒子（製紙スラッジ由来の再生粒子と、脱墨フロス由来の再生粒子）は共に、原料パルプ中への歩留りや再生粒子が白水中へ流失することによる、抄紙機内部での異物化の防止という点から、平均粒子径が０．１μｍ以上、さらには０．３μｍ以上であることが好ましく、また印刷適性の維持と剣先詰まりの防止という点から、平均粒子径が１０μｍ以下、さらには８μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
填料の品質においては、製紙スラッジ由来の再生粒子よりも脱墨フロス由来の再生粒子の方が好ましい。製紙スラッジには脱墨フロス以外に、製紙排液を処理した汚泥や重量異物が含まれるため、焼成ムラが発生し易く、均一に焼成できず、未焼成や過焼成による異物が発生して夾雑物の増加や、不透明度の低下が発生し易くなる。
【００３８】
本形態の嵩高紙は、以上の再生粒子を、少なくとも内添填料として用いる。この再生粒子は、製紙スラッジ又は脱墨フロスを焼成して得られる循環使用が可能なものであるので、廃棄物としての埋立等の処分が不要であり、環境負荷の低減と、省資源化に大きく貢献するものである。また、原料が古紙処理工程で生じる製紙スラッジ又は脱墨フロスであるので、安価であり、新たな天然無機鉱物の使用量を抑えることができ、製造コストが充分に削減されるという利点がある。
【００３９】
ｃ）シリカ被覆再生粒子
さらに本実施形態における、原料パルプに内添する好適な再生粒子として、前記再生粒子の表面をシリカで被覆した、シリカ被覆再生粒子が特に好適に用いることができる。
【００４０】
シリカ被覆再生粒子としては、例えば、特開２００７−１４６３５４号公報や、特開２００７−１８６８００号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、水分率９５〜９８％に脱水した脱墨フロスを、更に４０％〜７０％に脱水した後、１００〜２００℃の熱風で、水分率が２〜２０質量％となるように乾燥する。乾燥物は、粒子径３５５〜２０００μｍのものが７０質量％以上となるように調整する。乾燥物は５１０〜７５０℃の範囲で焼成して凝集させ、未燃分を調整した後、微細粒化し、一次粒子が平均粒子径０．０１〜０．１μｍ、この一次粒子が凝集した二次粒子が平均粒子径０．１〜１０μｍとなるよう調整し、再生粒子凝集体を得る。この再生粒子凝集体は、コールターカウンター法による粒度分布の微分曲線における平均粒子径のピーク高さを３０％以上に調整し、さらには脱墨フロス中のカルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜８２：９〜３５：９〜３５の質量割合に調整することで、無機粒子凝集体の細孔容積を０．１５〜０．６０ｃｃ／ｇ、細孔表面積を１０〜２５ｍ2／ｇ、細孔半径を３００〜１０００オングストロームに調整した白色顔料とすることが好ましい。この再生粒子凝集体を珪酸アルカリ水溶液に添加・分散しスラリーを調製した後に加熱攪拌しながら、液温７０〜１００℃で硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸の希釈液を添加し、シリカゾルを生成させ、最終反応液のＰＨを８．０〜１１．０の範囲に調整することにより、再生粒子凝集体表面に粒子径１０〜２０ｎｍのシリカゾル粒子を生成させて得られた白色顔料を使用できる。このシリカ被覆再生粒子は、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜６２：２９〜５５：９〜３５の質量割合とすることで、シリカ析出効果による吸油性、不透明性を向上させることができる。シリカ被覆再生粒子の品質としては、例えば、吸油量が３０〜１００ｍｌ／１００ｇであり、抄紙工程で内添用として用いる場合は、平均粒径が０．１〜１０μｍに調整した白色顔料を使用することもできる。
【００４１】
シリカ被覆再生粒子は、湿式粉砕機等公知の粉砕機で、平均粒子径を０．１〜１０μｍに調整することが好ましく、粒子径が０．１〜１０μｍの割合を少なくとも８０％以上、かつ２０μｍ以上の割合を０．５％以下にすることがより好ましい。平均粒子径が０．１μｍを下回ると、紙への定着性が劣るため歩留りが悪く、抄紙機内部で異物化し易いため好ましくない。
【００４２】
シリカ被覆再生粒子は、循環使用における古紙処理工程において、水酸化ナトリウムと反応させて緩衝剤や漂白助剤として製紙用原料、再生粒子の循環使用にも寄与させることができる。また、かかるシリカ被覆再生粒子を填料として原料パルプに内添した場合には、シリカで被覆していない再生粒子を用いた場合よりもさらに、紙の白色度、不透明度、表面強度、インク乾燥性、インク吸収ムラ、嵩高性といった効果をより向上させることができる。
【００４３】
＜再生粒子以外の填料＞
上記再生粒子、シリカ被覆再生粒子以外にも、本発明の効果を阻害しない範囲で、一般に抄紙用途で使用される填料を１種類以上、併用することができる。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、タルク、シリカ、クレー、コロイド状含水シリカ（通称ホワイトカーボン）、水酸化アルミニウム等の無機填料、ポリスチレン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等の合成高分子微粒子等の公知の填料を使用することができる。これらの無機質填料の形状については特に制限はなく、粒状，張り状，紡錘状，板状，無定形など種々のものが使用でき、また、粒径については、光沢度や紙の柔軟性、紙面の平滑性などに関係してくるので、通常、タルクであれば１５μｍ以下、炭酸カルシウムであれば３μｍ以下のものが好ましく用いられる。
【００４４】
＜嵩高剤＞
本形態において用いられる嵩高剤は特に限定がないが、カチオン性の嵩高剤よりノニオン性の嵩高剤が好ましい。カチオン性の嵩高剤を使用した場合は、パルプ繊維のアニオン性と好適に結びつくため密なフロックとなりやすく、嵩高性が低下しやすい。ノニオン性の嵩高剤を使用した場合は、カチオン性を有する再生粒子の嵩高効果とあいまって、より嵩高な紙ができるため好ましい。ノニオン性の嵩高剤としては、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン界面活性剤、糖系非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、高級アルコール、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、高級アルコールあるいは高級脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のポリオキシアルキレン付加物、脂肪酸ポリアミドアミンなど、一般に製紙用途で使用される嵩高剤を用いることができる。このなかでも特に、脂肪酸エステルを含有するものが、後述する凝結剤、凝集剤による歩留り効果が高く嵩高効果が高いため好ましい。
【００４５】
本形態において、嵩高剤の添加量は特に限定されないが、対パルプ絶乾質量比で、通常０．２〜１．５％、好ましくは０．３〜１．２％、より好ましくは０．５〜１．０％である。本形態においては、内添用填料として再生粒子を用い、好ましくはアニオン性凝集剤の存在下で抄紙するので、前述したように嵩高効果が得られる。したがって、嵩高剤を添加するのみではその添加量を増やしたとしても十分な嵩高性を得ることができないとの従来の形態における問題が解決される。したがって、嵩高剤の添加量自体も抑制することができ、嵩高剤の添加量は、０．２％以上とすれば足りる。この点、再生粒子ではなく一般の填料を使用した場合においては、前述したようにパルプ繊維に嵩高剤が吸着しにくく、アニオン性凝集剤を使用しない形態においても前述したように、密なフロックを形成して嵩高性が劣る。しかしながら本形態においては、アニオン性凝集剤を、特に電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤を使用するため、歩留りの低下を防止することができ、嵩高剤の最低添加量を０．２％としている。このように本形態においては、嵩高剤の歩留り低下を防止していることから、嵩高剤の添加量は１．５％以下で足りる。嵩高剤の添加量が１．５％を超えても嵩高性はほとんど向上せず、逆に、コストの増加、抄紙機内部における腐敗、異物欠陥の増加等を招く。
【００４６】
＜嵩高剤の添加順序＞
本発明において嵩高剤の添加順序は、後述する凝結剤の後、かつ、填料、凝集剤の前が好ましい。特に、凝結剤、嵩高剤、填料、凝集剤の順に添加することが好ましい。
【００４７】
嵩高剤は、凝結剤より後に添加することが好ましい。嵩高剤を凝結剤より前に添加すると、嵩高剤のカチオン性基にアニオントラッシュが吸着して、嵩高剤のパルプ繊維への吸着効果が低下し、嵩高効果が得られないだけでなく、嵩高剤のパルプへの歩留りが低下することで、嵩高剤が抄紙機内部に堆積して汚れや欠陥が発生するため好ましくない。特に嵩高効果が高い脂肪酸系の嵩高剤はノニオン系であり、カチオン性とアニオン性の両方の性質を有しているため、アニオントラッシュが嵩高剤のカチオン性と結合すると、嵩高剤が全体としてアニオン性となり、パルプへの吸着が阻害されるため好ましくない。逆に、凝結剤をパルプ繊維に添加した後、嵩高剤を配合すると、アニオントラッシュがパルプ繊維に吸着するため、アニオントラッシュによる嵩高剤の歩留り低下が発生せず、パルプへの吸着性が高いため好ましい。
【００４８】
嵩高剤は、再生粒子より前に添加することが好ましい。再生粒子はカチオン性であるため、嵩高剤よりも前にパルプ繊維に接触すると、パルプ繊維表面のアニオン性が、再生粒子凝集体のカチオン性により電気的に中和され、パルプ繊維のアニオン性が低下する。この状態で嵩高剤、特にノニオン製の嵩高剤を添加すると、イオン性の低い嵩高剤は、より一層パルプ繊維に吸着されにくく、嵩高剤の歩留りが悪くなり、所望の嵩高さを有する紙が得られなくなるだけでなく、抄紙機内部に嵩高剤が堆積し、異物欠陥が発生するため好ましくない。逆に嵩高剤を添加した後に再生粒子を添加すると、パルプ繊維のアニオン性と嵩高剤のカチオン性基が好適に結びつき易くなり、また、再生粒子は嵩高剤に比べて充分にサイズが小さいため、嵩高剤と親和したパルプ繊維のアニオン性に対しても、嵩高剤に阻害されずにパルプ繊維に吸着でき、嵩高剤による嵩高効果と、再生粒子による嵩高効果の両方が得られる。つまり、ノニオン性の嵩高剤は、パルプに対して親和性が低く、歩留りが悪い問題があったが、カチオン性の再生粒子を添加することで、パルプ繊維のアニオン性と嵩高剤のアニオン性を、再生粒子が結びつけて嵩高剤の歩留りを向上できるため、更なる歩留り改善と嵩高性の向上が図れるのである。
【００４９】
また、上記効果により、再生粒子についても歩留りが向上し、再生粒子に由来する不透明度の向上効果を紙に付与できる。結果、例えば印刷時に、再生粒子が印刷インキに取られる、白抜けトラブルを抑制することができるため、より表面強度の高い、印刷に適した嵩高紙が得られる。
【００５０】
凝集剤に対しては、凝結剤、嵩高剤、填料を添加した後に添加することが好ましい。これは、抄紙機のワイヤーで効果的に濾水できるよう、大きなフロックを形成する目的で添加されるために、上記凝結剤、嵩高剤、填料のいずれよりも分子量を大きくする必要があるためである。仮に、上記凝結剤、嵩高剤、填料よりも前に凝集剤を添加すると、その大きな分子構造ゆえに、これらの薬品のパルプ繊維への吸着を阻害するため好ましくない。但し、本発明では、嵩高剤の添加後に再生粒子を添加したのと同様の理由により、特に分子量の小さいコロイダルシリカを凝集剤として用いたとしても、嵩高剤分子、再生粒子に影響されることなく、パルプ繊維にコロイダルシリカが好適に吸着でき、凝集フロックを形成しやすく、より嵩高で、不透明度や表面強度も高い嵩高紙が得られることが判った。
【００５１】
各薬品の添加の間隔は、特に限定はないが、凝結剤−嵩高剤の間隔は１〜１５分が好ましく、嵩高剤〜再生粒子の間隔は１〜１０分が好ましく、再生粒子〜凝集剤の間隔は１〜５分が好ましい。
【００５２】
この一連の抄紙方法、つまり、凝結剤、嵩高剤、再生粒子、コロイダルシリカを、この順に添加することにより、嵩高剤の歩留り向上による嵩高効果と、さらには再生粒子による嵩高効果の両方を充分に得ることができ、結果、不透明度や表面強度が特に高い嵩高紙が得られることが判ったのである。
【００５３】
＜凝結剤＞
本形態においては、上記填料や微細繊維をパルプ繊維に効果的に吸着させるため、凝結剤を添加することができる。凝結剤の種類としては、例えば、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ポリダドマック、ＰＤＡＤＭＡＣ）、ポリアミン（ＰＡｍ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、メタクリル酸等の有機高分子系凝結剤や、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等の無機系凝結剤があげられる。これらの中でも、メタクリル酸が、カチオン性の再生填料および嵩高剤との親和性が高く、後述する凝集剤の歩留り作用とあいまって、再生粒子および嵩高剤の歩留りを向上できるため好ましい。
【００５４】
＜凝集剤＞
本形態においては、前記パルプの調製段階で凝結剤を添加した後、さらに当該パルプの調製段階に続く抄紙工程前段で、アニオン性凝集剤を添加することが好ましい。アニオン性凝集剤の成分としては、従来から歩留り向上剤として使用されてきた高分子凝集剤、無機凝集剤のいずれをも使用することができる。高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリアミン（ＰＡｍ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の有機高分子系凝集剤があげられる。これらの中でも、ＰＡＭ及びＰＡｍの少なくとも１種を用いることが好ましい。無機凝集剤としてはベントナイトやコロイダルシリカなどがあげられる。特に、再生粒子と嵩高剤の歩留り効果が高いアニオンＰＡＭまたはコロイダルシリカ、特にコロイダルシリカを用いることで、効果的に嵩高効果を得られる。
【００５５】
凝集剤の電荷密度は−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇ、好ましくは−０．５〜−５．０ｍｅｑ／ｇ、より好ましくは−１．０〜−３．０ｍｅｑ／ｇであることが望ましい。電荷密度が−０．３ｍｅｑ／ｇ未満であると、凝集効果が充分に発現されない恐れがあり、微細繊維の歩留りが低下し、夾雑物面積率が増加する。他方、−６．０ｍｅｑ／ｇより大きいと、フロックが大きくなり地合を崩し、表面強度と印刷適性が低下するため好ましくない。
【００５６】
有機高分子凝集剤の場合、ポリマーの形状としては、直鎖状、網目状、樹形図状、ミセル状のいずれでも良い。凝集剤の平均分子量は５００万〜２，０００万、さらには１，１００万〜１，７００万であることが好ましい。アニオン性凝集剤の平均分子量が５００万未満であると、凝集剤の効果が充分に発現されず、微細繊維の歩留りが低下する恐れがあり、他方、２，０００万よりも大きいと、フロックが大きくなり地合を崩すため好ましくない。
【００５７】
凝集剤の添加量は、パルプに対して純分で５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、さらには３００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍであることが好ましい。添加量が５０ｐｐｍ未満だと、所定の凝集効果が充分に発現されず、嵩高剤の歩留りが低下する恐れがあり、他方、５００ｐｐｍを超えると、フロックが大きくなり地合を崩すため好ましくない。
【００５８】
＜その他薬品＞
本形態においては、上記の再生粒子、嵩高剤、凝結剤、凝集剤以外にも、必要に応じて内添サイズ剤、定着剤、歩留り向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤、消泡剤、着色剤、染料等の各種製紙助剤等を添加しても良い。
【００５９】
〔嵩高紙（塗工紙）〕
以上のようにして得られた塗工紙は、ＪＩＳ Ｐ ８２５１に準拠した灰分が３〜２０％であり、ＪＩＳ Ｐ ８１１８に準拠した密度が０．８０ｇ／ｃｍ3以上であると好適である。灰分が３％未満では、十分な不透明度が得られず、２０％を超える灰分では、密度が高くなると共に、紙質強度が低下する。また、本形態の塗工紙は、密度が０．８０〜１．００ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．８６〜０．９４ｇ／ｃｍ3、より好ましくは０．８８〜０．９２ｇ／ｃｍ3となるように調整するのが望ましい。密度が０．８ｇ／ｃｍ3を下回ると、不透明度の低下、手肉感が損なわれ、印刷作業性や印刷見栄えが低下する問題が生じる。
【００６０】
また、嵩高剤の添加による異物欠陥の発生は、本発明で完全に防止できるものでないが、欠陥の発生を抑制することができる。欠陥は夾雑物面積率で評価することができ、本発明の印刷用紙、新聞用紙等に必要とされる夾雑物面積率は、好ましくは０．３０ｍｍ2／ｍ2以下であり、より好ましくは０．２４ｍｍ2／ｍ2以下であり、更に好ましくは０．１８ｍｍ2／ｍ2以下である。夾雑物面積率が０．３０ｍｍ2／ｍ2を超過すると、画線部の鮮明性が劣るだけでなく、印字文字の判別ができなくなる可能性があり、好ましくない。
【００６１】
同様に、再生粒子が嵩高剤のアニオン性基に定着して歩留りを向上できるため、再生粒子由来の不透明度向上効果を、嵩高紙に付与することができる。このため不透明度を９０以上とすることができ、さらには９２以上、特に９４以上とすることができるため、印刷の裏抜けが発生しにくく、鮮やかな印刷物が得られるため好ましい。逆に不透明度が９０を下回ると、画線部の裏抜けが発生し、印刷物の印刷適性が劣るため好ましくない。
【００６２】
〔抄紙工程〕
本形態において使用できる抄紙設備としては、特に限定されないが、微細繊維の歩留りを向上させるには、ギャップフォーマからなるワイヤーパート、オープンドローのないストレートスルー型からなるプレスパート、シングルデッキドライヤーからなるドライヤーパートを組み合わせることが好ましい。
【００６３】
〔ワイヤーパート（ヘッドボックス）〕
調整されたパルプスラリーは、ヘッドボックスを経由してワイヤーパートに送られる。ワイヤーパートとしては、長網フォーマや、長網フォーマにオントップフォーマを組み合わせたもの、あるいはツインワイヤーフォーマなど、特に限定されないが、ヘッドボックスから噴出された紙料ジェットを２枚のワイヤーで直ちに挟み込むギャップタイプのギャップフォーマが、両面から脱水するため表裏差が少なく、後述するプレスパートにおいて脱水にかかるニップ圧を低減でき、嵩高な紙が得られるため好ましい。
【００６４】
〔プレスパート〕
ワイヤーパートでの紙層は、プレスパートに移行され、さらに脱水が行われる。プレス機としては、ストレートスルー型、インバー型、リバース型のいずれであってもよく、またこれらの組み合わせも使用することができるが、オープンドローを無くしたストレートスルー型が、紙を保持しやすく、断紙などの操業トラブルが少ないため、好ましい。脱水方式としては、通常行われているサクションロール方式やグルーブドプレス方式等の方法を使用することができるが、脱水性が高いシュープレスを用いると、紙に掛かる線圧が低減でき、嵩高な紙が得られるため好ましい。
【００６５】
〔プレドライヤーパート〕
プレスパートを通った湿紙は、シングルデッキ方式のプレドライヤーパートに移行し、乾燥が図られる。プレドライヤーパートは、断紙が少なく、嵩を落とすことなく高効率に乾燥を行えるノーオープンドロー形式のシングルデッキドライヤーが好ましい。ダブルデッキ方式にて乾燥する方式も可能だが、キャンバスマーク、断紙、シワ、紙継ぎ等の操業性の面で、シングルデッキ方式に劣るため好ましくない。
【００６６】
〔下塗り塗工〕
以上の原紙には、剛度を向上させる目的で、水溶性高分子を、ロールコーターを用いて、下塗り塗工することができる。水溶性高分子としては、例えば、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、生澱粉などの澱粉またはその誘導体、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどの合成高分子、耐水化や表面強度向上を目的とした紙力増強剤、サイズ性付与を目的とした外添サイズ剤、または一般に表面処理剤として通常使用されるものを単独で、あるいはこれらを数種類混合して使用することができる。これらのうち酸化澱粉が、剛度を向上させつつ、白色度の低下を最小限に抑え、塗工作業性を向上させることができるため好ましい。
【００６７】
水溶性高分子として酸化澱粉を用いた場合の塗布量は、特に限定されないが、好ましくは片面あたり０．１〜１．５ｇ／ｍ2、より好ましくは０．２〜１．３ｇ／ｍ2、最も好ましくは、０．３〜１．０ｇ／ｍ2である。０．１ｇ／ｍ2未満では、被覆性が悪く、原紙の剛度を向上させる効果が少ない。１．５ｇ／ｍ2を超えると、剛度は向上するが、澱粉本来の色が塗工紙に現れやすくなり、白色度が低下するだけでなく、塗工液の増加により、ロール表面から塗工液が飛散して、塗工ミストが発生し、欠陥や異物となりやすく、作業性が低下するため好ましくない。
【００６８】
このような水溶性高分子は、例えば、２ロールサイズプレスコーターやゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、又はシムサイザーやＪＦサイザー等のフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布することができる。フィルム転写型ロールコーターは表面被覆性が高いため、微細繊維の脱落による印刷適性の低下を防止することができるため好ましい。上記以外の塗工機、例えばブレードコーターやエアーナイフコーターは、低塗工量では被覆性が悪くなり、非塗工部分が生じやすいため好ましくなく、スプレーコーターやカーテンコーターについては、均一な塗工が得られず、微細繊維の脱落を防止しにくいため好ましくない。
【００６９】
〔平坦化処理（プレカレンダー）〕
下塗り塗工後の原紙は、上塗り塗工（顔料塗工）を行う前に、プレカレンダーによる平坦化処理を行うことが好ましい。プレカレンダーは、上側が金属ロールで下側が弾性ロールであるソフトカレンダーが、表面の改良性が高いため好ましい。プレカレンダーは、１段又は必用に応じ２段以上の組合せで行うこともできる。プレカレンダーでの処理により、水溶性高分子塗布後の原紙表面を平坦化処理するとともに、後のカレンダーで過度の平坦化処理を要しないことで、紙の強度を低下させることなく、原紙表面の平坦性を向上させることが可能になり、塗工紙として充分な印刷適性と紙力が得られる。また、原紙表面を平坦化処理することで上塗り塗工の塗工性を向上させ、ミストの発生を抑え、塗工液の塗工ムラを抑えることができる。プレカレンダーの線圧は、好ましくは１０〜８０ＫＮ／ｍであり、より好ましくは１０〜５０ＫＮ／ｍである。１０ＫＮ／ｍ未満であると、水溶性高分子塗布後の原紙の平坦化が進まず、また、８０ＫＮ／ｍを超過すると、必要以上に原紙を圧迫するため、紙力や嵩高性が低下するため好ましくない。
【００７０】
〔上塗り塗工（顔料塗工）〕
次に、原紙の一方又は双方の面に、顔料及び接着剤を含む塗工液を塗工して塗工層を設ける。顔料は従来公知のものを用いることができ、例えば、カオリン、微粒カオリン、炭酸カルシウム、タルク、サチンホワイト、亜硫酸カルシウム、石膏、硫酸バリウム、ホワイトカーボン、焼成カオリン、構造化カオリン、珪藻土、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ベントナイト、セリサイト等の無機顔料や、ポリスチレン樹脂微粒子、尿素ホルマリン樹脂微粒子、微小中空粒子、多孔質微粒子等の有機顔料等の中から、一種又は二種以上を適宜選択して配合しても良い。中でも白色度の向上作用が大きい炭酸カルシウムや、白紙光沢度の向上作用が高いクレーが好ましい。
【００７１】
以上の顔料とともに塗工液に配合される接着剤の種類は特に限定がないが、例えば、カゼイン、大豆蛋白等の蛋白質類；スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス等の共役ジエン系ラテックス、アクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステルの重合体ラテックス若しくは共重合体ラテックス等のアクリル系ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体ラテックス等のビニル系ラテックス、あるいはこれらの各種共重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性したアルカリ部分溶解性又は非溶解性のラテックス等のラテックス類；ポリビニルアルコール、オレフィン−無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂等の合成樹脂系接着剤；酸化澱粉、陽性化澱粉、エステル化澱粉、デキストリン等の澱粉類；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体等の、通常塗工紙に用いられる接着剤が挙げられ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。
【００７２】
塗工剤中の顔料と接着剤との割合には特に限定がないが、好ましくは顔料１００質量部に対して接着剤が固形分比で３〜１７質量部であり、より好ましくは５〜１５質量部である。接着剤の量が３質量部未満では、塗工層の強度が低下し、印刷時に塗工層が印刷インキに取られて未印刷部分（白抜け）となるトラブルが発生しやすくなるため好ましくない。他方、１７質量部を超えると、表面強度の向上作用が頭打ちとなり、経済性が悪化するため好ましくない。
【００７３】
さらに本塗工液には、例えば、蛍光増白剤や蛍光増白剤の定着剤、消泡剤、離型剤、着色剤、保水剤等の、通常使用される各種助剤を適宜配合することもできる。
【００７４】
原紙への上塗り層（顔料塗工層）の塗工は、例えば、複数段階、通常はプレドライヤーパートとアフタードライヤーパートとの２段階で行われるドライヤーパートの間のコーターパートにおいて行われることが好ましい。このコーターパートにおいても、下塗り塗工と同様に、例えば、２ロールサイズプレスコーターやゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、又はシムサイザーやＪＦサイザー等のフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布することができる。フィルム転写型ロールコーターは、低塗工量でも表面被覆性が高く、表面強度が高い塗工紙が得られやすいため好ましい。上記以外の塗工機、例えばブレードコーターやエアーナイフコーターは、低塗工量での塗工ができないため好ましくなく、スプレーコーターやカーテンコーターは、低塗工量での塗工は可能だが均一な塗工面が得られないため、表面被覆性と表面強度が低くなりやすいため好ましくない。
【００７５】
塗工装置はまた、抄紙機と一体なったオンマシンコーターを用いると、オフマシンコーターに比べて、より短時間で製品を製造することができるため、幅方向、流れ方向の水分ムラが低減でき、より均一な被覆ができ、均一な表面強度が得られるため好ましい。なお、ドライヤーパートでの乾燥方法としては、例えば、熱風加熱、ガスヒーター加熱、赤外線ヒーター加熱等の各種加熱乾燥方式を適宜採用することができる。
【００７６】
原紙への塗工液の塗工量は、片面あたり、好ましくは３ｇ／ｍ2〜１０ｇ／ｍ2、より好ましくは５ｇ／ｍ2〜９ｇ／ｍ2である。塗工液の量が片面あたり３ｇ／ｍ2未満では、用紙表面に未塗工部分が生じ易く、表面強度が弱い部分が発生する恐れがある。片面あたり１０ｇ／ｍ2を超えて塗工すると、塗工層にひび割れが発生しやすく、印刷適性のみならず塗工紙そのものの美粧性が低下するため好ましくない。
【００７７】
〔カレンダーパート〕
塗工層に光沢性や平坦性、印刷適性を付与する目的で、少なくとも一方が熱ロールとされた一対のロール、好ましくは弾性ロール及び金属ロール間に通紙して平坦化処理を施すことができる。カレンダーの線圧は、１００〜６００ＫＮ／ｍが好ましく、１００〜４００ＫＮ／ｍがより好ましい。１００ＫＮ／ｍ未満であると、顔料塗工層の平坦化が進まず、また、６００ＫＮ／ｍを超過すると、必要以上に原紙を圧迫するため、紙力や嵩高性が低下するため好ましくない。金属ロールの温度は、１００〜３００℃が好ましく、１００〜２００℃がより好ましい。１００℃未満であると、顔料塗工層の平坦化が進まず、また、３００℃を超過すると、繊維焼けが発生したり、熱と圧力により、塗工紙自体が黄変化したりする、退色が発生するため好ましくない。
【００７８】
カレンダー設備としては、スーパーカレンダーやソフトカレンダー等の平坦化設備を用いることができる。中でも、マルチニップカレンダー、より望ましくは６段、８段、１０段のマルチニップカレンダーが、ニップ圧を調整しやすく、剛度や白紙光沢度を調整しやすく、嵩高性に優れるため最適である。また、カレンダーの設置場所としては、抄紙機及び塗工機と一体になったオンマシンタイプが好ましい。オンマシンタイプでは、塗工後すぐ、紙面温度が高い状態で平坦化処理できるため、白紙光沢度が向上しやすく、目的の塗工紙を得るために必要な線圧が低く、紙力や嵩高性の低下が少ないため好ましい。
【実施例】
【００７９】
次に、本発明の嵩高紙を、実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００８０】
まず、原料パルプとして、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰを８０：２０の割合（質量比）で混合し、このパルプ１００質量部（絶乾量）に対して、各々固形分で、カチオン化澱粉（品番：アミロファックスＴ−２６００、アベベジャパン（株）製）１質量％、および、表１のとおり嵩高剤、填料（２質量％）、凝結剤（０．１質量％）、凝集剤（０．１質量％）を添加してパルプスラリーを得た。填料、嵩高剤、凝結剤、凝集剤の種類は次のとおりである。
【００８１】
・ 填料
＜再生粒子＞
ａ）製紙スラッジ由来の再生粒子（再生粒子）
特開２００２−１６７５２３号公報、試験例８の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、ＤＩＰフローテーターのフロス又は脱水設備にて５５〜６５％に脱水して得られた製紙スラッジを、直径４．５ｍｍ、長さ８〜１０ｃｍの紐状にカットしてから、焼却炉において１０００℃で焼却して二次粒子径３μｍの再生粒子を生成した。
【００８２】
ｂ）脱墨フロス由来の再生粒子（再生粒子凝集体）
特開２００７−１４６３５４号公報、実施例３の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、古紙の処理工程から排出される脱墨フロスを水分率６０％まで脱水し（脱水工程）、１２０℃で乾燥して（乾燥工程）焼成工程入口での水分率が３％になるようにし、第１焼成工程で未燃分が７％となるように、第２焼成工程で未燃分が１２質量％となるように焼成し（焼成工程）、粒子径５００μｍとなるように粉砕して（粉砕工程）、再生粒子凝集体を生成した。
【００８３】
＜シリカ被覆再生粒子（シリカ複合）＞
特開２００７−１４６３５４号公報、実施例１５の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、古紙の処理工程から排出される脱墨フロスを水分率５０％まで脱水し（脱水工程）、１３０℃で乾燥して（乾燥工程）焼成工程入口での水分率が３％になるようにし、第１焼成工程で未燃分が７％となるように、第２焼成工程で未燃分が１２質量％となるように焼成し（焼成工程）、粒子径５００μｍとなるように粉砕して（粉砕工程）、再生粒子凝集体の表面に、シリカを析出させたシリカ被覆再生粒子凝集体を生成した。
【００８４】
＜軽質炭酸カルシウム＞
品番：ＴＰ１２１−６Ｓ、奥多摩工業（株）製の軽質炭酸カルシウムを使用した。
【００８５】
＜クレー＞
品番：ＴＳＫ−３０、湛江市理子有限公司製のフィラークレーを使用した。
【００８６】
・ 嵩高剤
＜ノニオン性嵩高剤＞
脂肪酸エステル（品番：ＫＢ２１０、花王（株）製）、又は、多価アルコール（試作品、花王（株）製）を使用した。
【００８７】
＜カチオン性嵩高剤＞
カチオン性特殊界面活性剤（品番：ＢＡＬ−１００１、日新化学研究所製）を使用した。
【００８８】
・ 凝結剤
メタクリル酸（品番：ハイモロックＮＲ−７８３、ハイモ（株）製）、又は、ポリエチレンイミン（品番：カチオファストＳＦ、ＢＡＳＦ社製）を使用した。
【００８９】
・ 凝集剤
コロイダルシリカ（品番：ＮＰ４４２、エカケミカルス（株）製）、アニオンＰＡＭ（品番：ＦＡ−２３０、ハイモ（株）製）、又はカチオンＰＡＭ（品番：ＤＲ−８５００、ハイモ（株）製）を使用した。
【００９０】
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を経て紙匹を製造した後、この両面に澱粉塗液を片面あたり０．５ｇ／ｍ2の塗工量で下塗り塗工した。この下塗り塗工後、アフタードライヤーパートで乾燥し、プレカレンダーパートで、線圧１００ｋＮ／ｍの線圧で平坦化処理を行った。次いで、コーターパートにて、顔料として微粒カオリンクレー（品番：ＡＭＡＺＯＮ、カダム社製）３０質量部、湿式重質炭酸カルシウム（品番：エスカロン＃９０、三共製粉（株）製）７０質量部、接着剤としてスチレン−ブタジエンラテックス（品番：ＰＡ５０３６、日本エイアンドエル（株）製）１０質量部を含む塗工液を、片面あたり８．０ｇ／ｍ2の塗工量となるよう、原紙の両面に塗工した。次に、両面に塗工層が形成された原紙をアフタードライヤーパートに供して塗工層を乾燥させ、カレンダーパートにて線圧１５０ｋＮ／ｍ、温度２００℃で平坦化処理を施した。その後、リールパート、ワインダーパートに供して塗工紙を得た。
【００９１】
なお、ワイヤーパートではギャップフォーマを、プレスパートではオープンドローのないストレートスルー型を、ドライヤーパートではシングルデッキドライヤーを用いて抄紙した。コーターパートでは、フィルム転写型ロールコーターで下塗り塗工した後、プレカレンダーで平坦化処理し、ブレードコーターで上塗り塗工した。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て平坦化処理を行った。
【００９２】
得られた塗工紙の米坪は、ＪＩＳ Ｐ ８１２４に準じて測定して１０５ｇ／ｍ2であった。この塗工紙について、以下のとおり評価した。結果は、表１に示す。
【００９３】
（ａ）密度
ＪＩＳ Ｐ ８１１８「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準じて測定した。
【００９４】
（ｂ）不透明度
ＪＩＳ Ｐ ８１４９「紙及び板紙−不透明度試験方法（紙の裏当て）−拡散照明法」に準じて測定した。
【００９５】
（ｃ）夾雑物面積率
夾雑物測定装置（ＥＳＫクリエイト（有）製、スキャナ：ＥＰＳＯＮ ＥＳ−２０００、光学解像度：１６００ＤＰＩ、カットオフ：０．００１ｍｍ2、測定面積：Ａ４サイズ、閾値設定範囲：白黒２５６段階、閾値：２５６段階のうち黒部から７５％を夾雑物とする）を用いて、測定した。
【００９６】
（ｄ）印刷適性
オフセット印刷機（型番：リソピアＬ−ＢＴ３−１１００、三菱重工業（株）製）を使用し、カラーインク（品番：ＡＤＶＡＮ、大日本インキ化学工業（株）製）にてカラー４色印刷を５０００部行った。この印刷面について、目視及びルーペ（１０倍）にて、印刷物の印刷ムラを観察し、その程度を以下の評価基準に基づいて評価した。
○：裏抜けがなく、印刷適性に優れ、実使用可能。
△：裏抜けが多少発生し、印刷適性が多少劣るが、実使用可能。
×：裏抜けが発生し、印刷適性に劣り、実使用不可能。
【００９７】
（ｅ）表面強度
前記印刷面について、目視及びルーペ（１０倍）にて、紙表面のトラレ（紙表面の一部が印刷機のブランケットに取られて、印刷に抜けが生じるトラブル）の発生の程度を、以下の評価基準に基づいて評価した。
○：抜けがなく、印刷適性に優れ、実使用可能。
△：抜けが多少発生し、印刷適性が多少劣るが、実使用可能。
×：抜けが発生し、印刷適性に劣り、実使用不可能。
【００９８】
【表１】
【００９９】
実施例の塗工紙はいずれも、再生粒子と嵩高剤を含有しているため、密度が低く嵩高であり、不透明度が高く、夾雑物面積率が少なく、印刷適性と表面強度に優れた塗工紙である。
【０１００】
これに対して、比較例の塗工紙は、実施例の様に所定の再生粒子と嵩高剤を使用していないため、密度（嵩）、不透明度、夾雑物面積率、印刷適性、表面強度のいずれかが悪い塗工紙である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、古紙から、再生粒子の主要構成要素である填料を回収して再生、再利用する資源循環型の再生粒子内添紙に、嵩高剤も内添させた印刷用紙、新聞用紙等の嵩高紙及びその製造方法として、適用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、嵩高紙及びその製造方法に関するものである。より詳しくは、古紙から製紙用無機薬品を回収して再生、再利用する資源循環型の再生粒子または再生粒子凝集体を用いることで、嵩高剤の歩留りを向上させた、嵩高で不透明度の高い印刷用紙、新聞用紙等の嵩高紙及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
古紙リサイクル工程を含む各種パルプ製造工程や製紙工程において発生する排水中には、カオリン、クレー、タルク、炭酸カルシウム、ホワイトカーボン、チタンなどの無機粒子をかなりの比率で含んでいる。これら排水中の固形分処理方法として、従来は、沈殿又は浮上などを利用した固液分離法により固形分が分取され、これを脱水処理して製紙スラッジとし、さらに焼却処理して減容化するとともに、残った焼却灰をセメント原料や炉の保温材として利用するか埋立て処理していた。
【０００３】
近年、環境保全、リサイクルの観点から、古紙の利用が飛躍的に増加し、古紙パルプ製造工程から排出されるＣＯＤやＳＳ原因物質が他の製紙スラッジと比較して多いため、古紙パルプ製造工程で排出される製紙スラッジを再利用することが提案されている。
【０００４】
特許文献１には、有機物と無機粒子の混合物（いわゆる製紙スラッジ）を、酸素含有ガスの存在を制限した貧酸素条件下で炭化処理し、次いで酸素含有ガスの存在条件下で脱炭素し、得たメジアン径０．５〜５μｍの再生粒子を１〜３０質量％含有し、かつ、カチオン化高分子を内添したことを特徴とする填料内添紙が紹介されている。この方法において注目すべきは、カチオン化高分子を再生粒子に含有させ、紙料に内添することによりカチオン化高分子の架橋反応による凝集能により填料歩留りの一層の改善と再生粒子凝集体の添加量削減が図れることを示唆している点である。
【０００５】
しかしながら、カチオン化高分子は、再生粒子だけでなく、原料パルプ特に古紙パルプを配合する場合には古紙パルプ中に含まれる灰分とも凝集を来たし、機械パルプを配合する場合には、機械パルプ中の樹脂分とも反応してしまうために、再生粒子内添紙の白色度の低下やバラツキを招きやすく、特筆すべき問題として、密度が高くなり嵩が出難い問題が生じるため、不透明度が低下し、過剰に凝集した場合には、例えば印刷ムラ等の原因となる。
【０００６】
また、特許文献１には、再生粒子の製造工程において生じる非常に微細な再生粒子を、カチオン化高分子を用いて微細な再生粒子と原料パルプを凝集させ、再生粒子の歩留り向上と紙力低下を改善しようとする技術が記載されている。
【０００７】
しかしながら、この方法によるのは、カチオン化高分子凝集剤により架橋吸着させた、いわゆる「フロック」と呼称される凝集物であり、流送ポンプや攪拌装置などによる物理的な力により容易に微粒子化や形状変化を生じるため、安定した、所望の不透明性、紙力維持を担保することは困難である。
【０００８】
一方、特許文献２には、原料パルプとして漂白クラフトパルプのみを使用し、填料として紡錘凝集型の軽質炭酸カルシウムを使用し、ＡＫＤ系の内添サイズ剤と、飽和脂肪酸の多価アルコールエステルを成分とする嵩高剤を含有する紙料、あるいは、原料パルプとして漂白クラフトパルプのみを使用し、填料として紡錘凝集型の軽質炭酸カルシウムを使用し、ＡＫＤ系またはＡＳＡ系の内添サイズ剤と、飽和脂肪酸ポリアミドアミンを成分とする嵩高剤を含有する紙料を、抄紙速度５００ｍ／分以上、プレス線圧６０ｋｇｆ／ｃｍ以下の条件下で抄紙した原紙に、置換度０．４〜０．７の低置換度のカルボキシメチルセルロースを塗布、乾燥し、灰分を２０％以上とすることにより、低密度、高不透明度、内部強度を有する印刷用紙が得られることが記載されている。
【０００９】
しかしながら、天然資源の炭酸カルシウムを使用した資源浪費型で、嵩高剤の充分な歩留りが得られないため嵩高さに劣り、用紙表面に高分子量のカルボキシメチルセルロースを塗布、乾燥するため設備の汚損が多く、操業安定性に欠ける発明である。
【００１０】
また、特許文献２の発明が参照されるように、従来の嵩高紙は、嵩高剤と称される界面活性剤を原料パルプに配合し、繊維表面と界面活性剤の親水基を結合させ、繊維表面を界面活性剤の疎水基で覆い、水素結合による繊維間結合を弱めることで嵩高とさせる方法である。一般的に、嵩高剤にはノニオン性およびカチオン性の２種類があり、中性抄紙においてカチオン性の嵩高剤は、アニオン性であるパルプとの親和性が高く、より密なフロックを形成し、密度の高い紙となるため、嵩高効果が低くなる問題がある。他方、ノニオン性の嵩高剤はイオン的に中性であるため、アニオン性のパルプや填料に吸着しにくく、歩留りが悪いため、嵩高効果が得られ難いとの問題があった。
【００１１】
更に、嵩高剤の成分は主に有機酸またはそのエステル化合物、アルコール化合物、脂肪や糖由来の動物性および植物性化合物であり、抄紙機内部で腐敗しやすく、欠陥が発生しやすい。このため、嵩高剤の歩留りはなるべく向上させ抄紙機内部の滞留を最小限に抑える必要があるが、従来例においては、嵩高剤の歩留りが低く、嵩高効果が得られにくく、抄紙機内部で腐敗・欠陥が発生しやすいとの問題がある。
【特許文献１】特開２００３−１１９６９２号公報
【特許文献２】特開２００６−２６５７５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする主たる課題は、嵩高であり、異物欠陥が少なく、不透明度が高いため印刷物の裏抜けがなく、表面強度が強い嵩高紙及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この課題を解決した本発明は、次のとおりである。
〔請求項１記載の発明〕
パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、
前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている、
ことを特徴とする嵩高紙。
【００１４】
〔請求項２記載の発明〕
前記填料として、古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする前記製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子が使用されている、請求項１記載の嵩高紙。
【００１５】
〔請求項３記載の発明〕
電荷密度−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙された、請求項１又は請求項２記載の嵩高紙。
【００１６】
〔請求項４記載の発明〕
前記嵩高剤が、ノニオン性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【００１７】
〔請求項５記載の発明〕
前記嵩高剤が、脂肪酸エステルを主成分として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【００１８】
〔請求項６記載の発明〕
パルプに填料及び嵩高剤を内添して嵩高紙を製造する方法であって、
古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子を、前記填料として用い、
電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙する、
ことを特徴とする嵩高紙の製造方法。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、嵩高であり、異物欠陥が少なく、不透明度が高いため印刷物の裏抜けがなく、表面強度が強い嵩高紙及びその製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施の形態を説明する。
（本発明の概要）
本発明の嵩高紙は、産業廃棄物として焼却や埋立て処分されていた製紙スラッジや脱墨フロスを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料（以下、再生粒子と記載する）を使用するものであり、資源を循環使用して低コストで製造でき、更には再生粒子を使用することで嵩高剤の歩留りを改善し、より嵩高な紙を得るものである。また、嵩高剤と再生粒子とを、アニオン性凝集剤の存在下で抄紙することにより、更なる嵩高性が得られるものである。その理由は、次のように考えられる。
嵩高剤は水素結合による繊維間結合を弱めることで嵩高とさせる方法であり、嵩高性を向上させるには、アニオン性であるパルプ繊維への歩留りが良いカチオン性嵩高剤が好ましいが、カチオン性嵩高剤の場合は、パルプ繊維と密なフロックを形成するため、結果的に嵩高さが低下する可能性が有る。そのため、パルプ繊維との親和性が高くなりすぎないよう、カチオン性基のみならずアニオン性基をも導入した、全体としてノニオン性である嵩高剤が好適に用いられている。しかしながらノニオン性の嵩高剤は、嵩高効果に優れるものの、パルプ繊維への定着性が低く、抄紙機内部で堆積して、異物欠陥となりやすい問題がある。
【００２１】
更に、パルプ繊維に嵩高剤が充分に定着していない系内に、従来一般の填料を添加すると、従来一般の填料はアニオン性を有するため、嵩高剤のカチオン性部分のみを吸着し、パルプ繊維への嵩高剤の定着性が更に低下し、嵩高さが低下するのみならず、抄紙機内部での嵩高剤の堆積による異物欠陥の発生が増加する問題がある。従来一般の填料としては、クレーや炭酸カルシウムが上げられるが、クレーは板状結晶構造であり、平面部分がアニオン性、薄い断面がカチオン性のため、繊維と接触する部分はアニオン性の部分で、実質的にアニオン性であり、一方の炭酸カルシウムは、粒子表面の電荷がほとんどないとされている。
【００２２】
これに対して、本発明の再生粒子は、カルシウム、ケイ素及びアルミニウム成分が不定形に凝集した形態であり、填料表面にカチオン性の部分が多く露出しているため、見掛け上、カチオン性を呈し、嵩高剤のアニオン性部分と、同じくアニオン性であるパルプ繊維とを好適に吸着できるため、パルプ繊維への嵩高剤の定着性を向上でき、さらには、再生粒子自体の嵩高性をも紙に付与することができるため、これらの効果があいまって、より嵩高な嵩高紙が得られるものである。
【００２３】
更に発明者等は、パルプスラリーと嵩高剤、再生粒子とを配合した原料に添加する凝集剤についても規定することで、より嵩高な紙が得られることを見出した。つまり、凝集剤としてカチオン性凝集剤を添加した場合は、パルプ繊維に好適に定着するため、紙層を形成した際に紙層全体をあたかも凝集させたような性状を呈し、密度が高くなり嵩の低い紙となる。しかしながらアニオン性の凝集剤を添加した場合は、同じくアニオン性のパルプ繊維や嵩高剤とは、密なフロックを形成せず、また、再生粒子はパルプ繊維と嵩高剤のアニオン性を有する部分に吸着されているため、カチオン性嵩高剤を使用した場合のように、密なフロックを形成することはない。このような状態で紙層を形成すると、結果として嵩高な紙を得ることが出来る。
【００２４】
より嵩高な紙を形成するためのアニオン性の凝集剤について、鋭意検討を重ねた結果、特に電荷密度が、−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇ、好ましくは−０．５〜−５．０ｍｅｑ／ｇの範囲の、例えばポリアクリルアミド、コロイダルシリカ等の凝集剤、特にコロイダルシリカを用いると、パルプ繊維、嵩高剤、再生粒子からなる系に対して、密なフロックを形成することなく、嵩高剤の歩留りが良好となり、高い嵩高性を示すことを見出した。より詳しくは、電荷密度が、−０．３未満であると、パルプ繊維との離間が得られず、嵩高性が劣り、他方、電荷密度が−６．０ｍｅｑ／ｇを超える場合は、嵩高剤や再生粒子の不要な凝集が生じる問題と、パルプ繊維や嵩高剤と再生粒子との定着が低下しすぎて、嵩高性の低下や、嵩高剤の歩留り低下による異物欠陥が発生する問題が生じる。
【００２５】
嵩高剤の歩留りに比例して、再生粒子についても歩留りが向上するため、再生粒子に由来する不透明性が紙に付与され易く、より不透明度の高い紙が得られる。加えて、再生粒子がパルプ繊維や嵩高剤に吸着することにより、紙表面から脱落しにくくなり、例えば印刷時に再生粒子が印刷インキに取られて、白抜きと呼ばれる未印刷部分が発生するトラブルが防止できる効果も得られる。
【００２６】
なお、凝結剤としては、例えばポリアクリルアミドや、ポリエチレンイミン、メタクリル酸等の有機高分子系凝結剤、特にメタクリル酸が、上記カチオン性の再生粒子や嵩高剤との親和性が高く、アニオン性凝集剤の歩留り作用とあいまって、再生粒子及び嵩高剤の歩留りを向上でき、更に一層嵩高であり、歩留らなかった嵩高剤による欠陥発生が少ない嵩高紙が得られるため好ましい。
【００２７】
（本発明の具体的形態）
次に、本発明の実施の形態を、塗工紙の場合を例に説明する。
〔パルプ〕
本形態において用いるパルプ（以下、「原料パルプ」ともいう。）は、種類が特に限定されず、例えば、化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ、またはこれら以外のパルプも使用することができ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。
【００２８】
化学パルプとしては、例えば、未晒針葉樹パルプ（ＮＵＫＰ）、未晒広葉樹パルプ（ＬＵＫＰ）、晒針葉樹パルプ（ＮＢＫＰ）、晒広葉樹パルプ（ＬＢＫＰ）等を原料パルプとして使用することができる。
【００２９】
機械パルプとしては、例えば、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（ＰＧＷ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、グランドパルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）等が挙げられる。
【００３０】
古紙パルプとしては、例えば、雑誌古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、上白古紙等から製造される離解・脱墨古紙パルプ、離解・脱墨・漂白古紙パルプ等が挙げられ、環境保護の観点から、これら古紙パルプを多く配合することが好ましい。
【００３１】
また、木綿、アマ、麻、黄麻、マニラ麻、ラミー等を原料とするぼろパルプ、わらパルプ、エスパルトパルプ、バガスパルプ、竹パルプ、ケナフパルプ等の茎稈パルプ、靭皮パルプ等の補助パルプなどを使用しても良い。
【００３２】
〔調成工程〕
上記パルプは調成工程において、嵩高剤などの各種薬品が添加され、所定の品質に加工され、抄紙機に送られる。
【００３３】
＜フリーネス＞
パルプのフリーネスは、２８０ｃｃ〜３６０ｃｃが好ましく、３００ｃｃ〜３４０ｃｃがより好ましい。２８０ｃｃ未満では叩解が進みすぎて微細繊維が多くなり、微細繊維の歩留りが悪化し、また、３６０ｃｃを超過しても、濾水が速いために微細繊維が歩留りにくく、抄紙機内部を汚してピッチトラブルが発生しやすくなる。
【００３４】
＜再生粒子＞
ａ）製紙スラッジ由来の再生粒子
製紙スラッジ由来の再生粒子（製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料）としては、例えば、特開２００２−１６７５２３号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、製紙スラッジを直径３〜１０ｍｍの紐状に押出成形し、長さ８〜１０ｃｍにカットし、次いでロータリーキルンで５００〜１０００℃で焼却し、この焼却により得た焼却灰を乾式粉砕、湿式粉砕の順で粉砕して得た、平均粒径０．１〜１０μｍの白色顔料を使用することができる。製紙スラッジ由来の再生粒子の品質としては、例えば、白色度（粉体白色度計（（株）ケット科学研究所製、形式Ｃ−１００））が６０％以上であり、硬度（プラスチックワイヤー摩耗度（日本フィルコン製、３時間））が１００ｍｇ未満のものを使用することができる。
【００３５】
ｂ）脱墨フロス由来の再生粒子
脱墨フロス由来の再生粒子（古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子）としては、例えば、特開２００７−９９６１３号公報や、特開２００７−１００２６２号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、水分率９５〜９８質量％程度の脱墨フロスに凝集剤を加え、５０〜６０質量％程度まで脱水して、脱水物を熱風乾燥・分級した後、４５０〜６５０℃の範囲で、未燃率が１０質量％以上、１５質量％未満となるよう焼成して凝集させる。焼成した無機粒子凝集体を、一次粒子が平均粒子径０．０１〜０．１μｍ、この一次粒子が凝集した二次粒子が平均粒子径０．１〜１０μｍとなるよう粉砕して得られた白色顔料を使用することができる。脱墨フロス由来の再生粒子の品質としては、例えば、吸油量が３０〜１００ｍｌ／１００ｇである。また、コールターカウンター法による粒度分布の微分曲線における平均粒子径のピーク高さを３０％以上に調整し、さらには原料スラッジ中のカルシウム、シリカ及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜８２：９〜３５：９〜３５の質量割合に調整することで、無機粒子凝集体の細孔容積を０．１５〜０．６０ｃｃ／ｇ、細孔表面積を１０〜２５ｍ2／ｇ、細孔半径を３００〜１０００オングストロームに調整した白色顔料を使用することもできる。
【００３６】
本形態において、再生粒子（製紙スラッジ由来の再生粒子と、脱墨フロス由来の再生粒子）は共に、原料パルプ中への歩留りや再生粒子が白水中へ流失することによる、抄紙機内部での異物化の防止という点から、平均粒子径が０．１μｍ以上、さらには０．３μｍ以上であることが好ましく、また印刷適性の維持と剣先詰まりの防止という点から、平均粒子径が１０μｍ以下、さらには８μｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
填料の品質においては、製紙スラッジ由来の再生粒子よりも脱墨フロス由来の再生粒子の方が好ましい。製紙スラッジには脱墨フロス以外に、製紙排液を処理した汚泥や重量異物が含まれるため、焼成ムラが発生し易く、均一に焼成できず、未焼成や過焼成による異物が発生して夾雑物の増加や、不透明度の低下が発生し易くなる。
【００３８】
本形態の嵩高紙は、以上の再生粒子を、少なくとも内添填料として用いる。この再生粒子は、製紙スラッジ又は脱墨フロスを焼成して得られる循環使用が可能なものであるので、廃棄物としての埋立等の処分が不要であり、環境負荷の低減と、省資源化に大きく貢献するものである。また、原料が古紙処理工程で生じる製紙スラッジ又は脱墨フロスであるので、安価であり、新たな天然無機鉱物の使用量を抑えることができ、製造コストが充分に削減されるという利点がある。
【００３９】
ｃ）シリカ被覆再生粒子
さらに本実施形態における、原料パルプに内添する好適な再生粒子として、前記再生粒子の表面をシリカで被覆した、シリカ被覆再生粒子が特に好適に用いることができる。
【００４０】
シリカ被覆再生粒子としては、例えば、特開２００７−１４６３５４号公報や、特開２００７−１８６８００号公報に記載のものを使用することができる。具体的には、例えば、水分率９５〜９８％に脱水した脱墨フロスを、更に４０％〜７０％に脱水した後、１００〜２００℃の熱風で、水分率が２〜２０質量％となるように乾燥する。乾燥物は、粒子径３５５〜２０００μｍのものが７０質量％以上となるように調整する。乾燥物は５１０〜７５０℃の範囲で焼成して凝集させ、未燃分を調整した後、微細粒化し、一次粒子が平均粒子径０．０１〜０．１μｍ、この一次粒子が凝集した二次粒子が平均粒子径０．１〜１０μｍとなるよう調整し、再生粒子凝集体を得る。この再生粒子凝集体は、コールターカウンター法による粒度分布の微分曲線における平均粒子径のピーク高さを３０％以上に調整し、さらには脱墨フロス中のカルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜８２：９〜３５：９〜３５の質量割合に調整することで、無機粒子凝集体の細孔容積を０．１５〜０．６０ｃｃ／ｇ、細孔表面積を１０〜２５ｍ2／ｇ、細孔半径を３００〜１０００オングストロームに調整した白色顔料とすることが好ましい。この再生粒子凝集体を珪酸アルカリ水溶液に添加・分散しスラリーを調製した後に加熱攪拌しながら、液温７０〜１００℃で硫酸、塩酸、硝酸などの鉱酸の希釈液を添加し、シリカゾルを生成させ、最終反応液のＰＨを８．０〜１１．０の範囲に調整することにより、再生粒子凝集体表面に粒子径１０〜２０ｎｍのシリカゾル粒子を生成させて得られた白色顔料を使用できる。このシリカ被覆再生粒子は、カルシウム、ケイ素及びアルミニウムを、酸化物換算で３０〜６２：２９〜５５：９〜３５の質量割合とすることで、シリカ析出効果による吸油性、不透明性を向上させることができる。シリカ被覆再生粒子の品質としては、例えば、吸油量が３０〜１００ｍｌ／１００ｇであり、抄紙工程で内添用として用いる場合は、平均粒径が０．１〜１０μｍに調整した白色顔料を使用することもできる。
【００４１】
シリカ被覆再生粒子は、湿式粉砕機等公知の粉砕機で、平均粒子径を０．１〜１０μｍに調整することが好ましく、粒子径が０．１〜１０μｍの割合を少なくとも８０％以上、かつ２０μｍ以上の割合を０．５％以下にすることがより好ましい。平均粒子径が０．１μｍを下回ると、紙への定着性が劣るため歩留りが悪く、抄紙機内部で異物化し易いため好ましくない。
【００４２】
シリカ被覆再生粒子は、循環使用における古紙処理工程において、水酸化ナトリウムと反応させて緩衝剤や漂白助剤として製紙用原料、再生粒子の循環使用にも寄与させることができる。また、かかるシリカ被覆再生粒子を填料として原料パルプに内添した場合には、シリカで被覆していない再生粒子を用いた場合よりもさらに、紙の白色度、不透明度、表面強度、インク乾燥性、インク吸収ムラ、嵩高性といった効果をより向上させることができる。
【００４３】
＜再生粒子以外の填料＞
上記再生粒子、シリカ被覆再生粒子以外にも、本発明の効果を阻害しない範囲で、一般に抄紙用途で使用される填料を１種類以上、併用することができる。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、酸化チタン、タルク、シリカ、クレー、コロイド状含水シリカ（通称ホワイトカーボン）、水酸化アルミニウム等の無機填料、ポリスチレン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等の合成高分子微粒子等の公知の填料を使用することができる。これらの無機質填料の形状については特に制限はなく、粒状，張り状，紡錘状，板状，無定形など種々のものが使用でき、また、粒径については、光沢度や紙の柔軟性、紙面の平滑性などに関係してくるので、通常、タルクであれば１５μｍ以下、炭酸カルシウムであれば３μｍ以下のものが好ましく用いられる。
【００４４】
＜嵩高剤＞
本形態において用いられる嵩高剤は特に限定がないが、カチオン性の嵩高剤よりノニオン性の嵩高剤が好ましい。カチオン性の嵩高剤を使用した場合は、パルプ繊維のアニオン性と好適に結びつくため密なフロックとなりやすく、嵩高性が低下しやすい。ノニオン性の嵩高剤を使用した場合は、カチオン性を有する再生粒子の嵩高効果とあいまって、より嵩高な紙ができるため好ましい。ノニオン性の嵩高剤としては、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン界面活性剤、糖系非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、高級アルコール、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、高級アルコールあるいは高級脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のポリオキシアルキレン付加物、脂肪酸ポリアミドアミンなど、一般に製紙用途で使用される嵩高剤を用いることができる。このなかでも特に、脂肪酸エステルを含有するものが、後述する凝結剤、凝集剤による歩留り効果が高く嵩高効果が高いため好ましい。
【００４５】
本形態において、嵩高剤の添加量は特に限定されないが、対パルプ絶乾質量比で、通常０．２〜１．５％、好ましくは０．３〜１．２％、より好ましくは０．５〜１．０％である。本形態においては、内添用填料として再生粒子を用い、好ましくはアニオン性凝集剤の存在下で抄紙するので、前述したように嵩高効果が得られる。したがって、嵩高剤を添加するのみではその添加量を増やしたとしても十分な嵩高性を得ることができないとの従来の形態における問題が解決される。したがって、嵩高剤の添加量自体も抑制することができ、嵩高剤の添加量は、０．２％以上とすれば足りる。この点、再生粒子ではなく一般の填料を使用した場合においては、前述したようにパルプ繊維に嵩高剤が吸着しにくく、アニオン性凝集剤を使用しない形態においても前述したように、密なフロックを形成して嵩高性が劣る。しかしながら本形態においては、アニオン性凝集剤を、特に電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤を使用するため、歩留りの低下を防止することができ、嵩高剤の最低添加量を０．２％としている。このように本形態においては、嵩高剤の歩留り低下を防止していることから、嵩高剤の添加量は１．５％以下で足りる。嵩高剤の添加量が１．５％を超えても嵩高性はほとんど向上せず、逆に、コストの増加、抄紙機内部における腐敗、異物欠陥の増加等を招く。
【００４６】
＜嵩高剤の添加順序＞
本発明において嵩高剤の添加順序は、後述する凝結剤の後、かつ、填料、凝集剤の前が好ましい。特に、凝結剤、嵩高剤、填料、凝集剤の順に添加することが好ましい。
【００４７】
嵩高剤は、凝結剤より後に添加することが好ましい。嵩高剤を凝結剤より前に添加すると、嵩高剤のカチオン性基にアニオントラッシュが吸着して、嵩高剤のパルプ繊維への吸着効果が低下し、嵩高効果が得られないだけでなく、嵩高剤のパルプへの歩留りが低下することで、嵩高剤が抄紙機内部に堆積して汚れや欠陥が発生するため好ましくない。特に嵩高効果が高い脂肪酸系の嵩高剤はノニオン系であり、カチオン性とアニオン性の両方の性質を有しているため、アニオントラッシュが嵩高剤のカチオン性と結合すると、嵩高剤が全体としてアニオン性となり、パルプへの吸着が阻害されるため好ましくない。逆に、凝結剤をパルプ繊維に添加した後、嵩高剤を配合すると、アニオントラッシュがパルプ繊維に吸着するため、アニオントラッシュによる嵩高剤の歩留り低下が発生せず、パルプへの吸着性が高いため好ましい。
【００４８】
嵩高剤は、再生粒子より前に添加することが好ましい。再生粒子はカチオン性であるため、嵩高剤よりも前にパルプ繊維に接触すると、パルプ繊維表面のアニオン性が、再生粒子凝集体のカチオン性により電気的に中和され、パルプ繊維のアニオン性が低下する。この状態で嵩高剤、特にノニオン製の嵩高剤を添加すると、イオン性の低い嵩高剤は、より一層パルプ繊維に吸着されにくく、嵩高剤の歩留りが悪くなり、所望の嵩高さを有する紙が得られなくなるだけでなく、抄紙機内部に嵩高剤が堆積し、異物欠陥が発生するため好ましくない。逆に嵩高剤を添加した後に再生粒子を添加すると、パルプ繊維のアニオン性と嵩高剤のカチオン性基が好適に結びつき易くなり、また、再生粒子は嵩高剤に比べて充分にサイズが小さいため、嵩高剤と親和したパルプ繊維のアニオン性に対しても、嵩高剤に阻害されずにパルプ繊維に吸着でき、嵩高剤による嵩高効果と、再生粒子による嵩高効果の両方が得られる。つまり、ノニオン性の嵩高剤は、パルプに対して親和性が低く、歩留りが悪い問題があったが、カチオン性の再生粒子を添加することで、パルプ繊維のアニオン性と嵩高剤のアニオン性を、再生粒子が結びつけて嵩高剤の歩留りを向上できるため、更なる歩留り改善と嵩高性の向上が図れるのである。
【００４９】
また、上記効果により、再生粒子についても歩留りが向上し、再生粒子に由来する不透明度の向上効果を紙に付与できる。結果、例えば印刷時に、再生粒子が印刷インキに取られる、白抜けトラブルを抑制することができるため、より表面強度の高い、印刷に適した嵩高紙が得られる。
【００５０】
凝集剤に対しては、凝結剤、嵩高剤、填料を添加した後に添加することが好ましい。これは、抄紙機のワイヤーで効果的に濾水できるよう、大きなフロックを形成する目的で添加されるために、上記凝結剤、嵩高剤、填料のいずれよりも分子量を大きくする必要があるためである。仮に、上記凝結剤、嵩高剤、填料よりも前に凝集剤を添加すると、その大きな分子構造ゆえに、これらの薬品のパルプ繊維への吸着を阻害するため好ましくない。但し、本発明では、嵩高剤の添加後に再生粒子を添加したのと同様の理由により、特に分子量の小さいコロイダルシリカを凝集剤として用いたとしても、嵩高剤分子、再生粒子に影響されることなく、パルプ繊維にコロイダルシリカが好適に吸着でき、凝集フロックを形成しやすく、より嵩高で、不透明度や表面強度も高い嵩高紙が得られることが判った。
【００５１】
各薬品の添加の間隔は、特に限定はないが、凝結剤−嵩高剤の間隔は１〜１５分が好ましく、嵩高剤〜再生粒子の間隔は１〜１０分が好ましく、再生粒子〜凝集剤の間隔は１〜５分が好ましい。
【００５２】
この一連の抄紙方法、つまり、凝結剤、嵩高剤、再生粒子、コロイダルシリカを、この順に添加することにより、嵩高剤の歩留り向上による嵩高効果と、さらには再生粒子による嵩高効果の両方を充分に得ることができ、結果、不透明度や表面強度が特に高い嵩高紙が得られることが判ったのである。
【００５３】
＜凝結剤＞
本形態においては、上記填料や微細繊維をパルプ繊維に効果的に吸着させるため、凝結剤を添加することができる。凝結剤の種類としては、例えば、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ポリダドマック、ＰＤＡＤＭＡＣ）、ポリアミン（ＰＡｍ）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、メタクリル酸等の有機高分子系凝結剤や、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム等の無機系凝結剤があげられる。これらの中でも、メタクリル酸が、カチオン性の再生填料および嵩高剤との親和性が高く、後述する凝集剤の歩留り作用とあいまって、再生粒子および嵩高剤の歩留りを向上できるため好ましい。
【００５４】
＜凝集剤＞
本形態においては、前記パルプの調製段階で凝結剤を添加した後、さらに当該パルプの調製段階に続く抄紙工程前段で、アニオン性凝集剤を添加することが好ましい。アニオン性凝集剤の成分としては、従来から歩留り向上剤として使用されてきた高分子凝集剤、無機凝集剤のいずれをも使用することができる。高分子凝集剤としては、ポリアクリルアミド（ＰＡＭ）、ポリビニルアミン（ＰＶＡｍ）、ポリアミン（ＰＡｍ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）等の有機高分子系凝集剤があげられる。これらの中でも、ＰＡＭ及びＰＡｍの少なくとも１種を用いることが好ましい。無機凝集剤としてはベントナイトやコロイダルシリカなどがあげられる。特に、再生粒子と嵩高剤の歩留り効果が高いアニオンＰＡＭまたはコロイダルシリカ、特にコロイダルシリカを用いることで、効果的に嵩高効果を得られる。
【００５５】
凝集剤の電荷密度は−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇ、好ましくは−０．５〜−５．０ｍｅｑ／ｇ、より好ましくは−１．０〜−３．０ｍｅｑ／ｇであることが望ましい。電荷密度が−０．３ｍｅｑ／ｇ未満であると、凝集効果が充分に発現されない恐れがあり、微細繊維の歩留りが低下し、夾雑物面積率が増加する。他方、−６．０ｍｅｑ／ｇより大きいと、フロックが大きくなり地合を崩し、表面強度と印刷適性が低下するため好ましくない。
【００５６】
有機高分子凝集剤の場合、ポリマーの形状としては、直鎖状、網目状、樹形図状、ミセル状のいずれでも良い。凝集剤の平均分子量は５００万〜２，０００万、さらには１，１００万〜１，７００万であることが好ましい。アニオン性凝集剤の平均分子量が５００万未満であると、凝集剤の効果が充分に発現されず、微細繊維の歩留りが低下する恐れがあり、他方、２，０００万よりも大きいと、フロックが大きくなり地合を崩すため好ましくない。
【００５７】
凝集剤の添加量は、パルプに対して純分で５０ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、さらには３００ｐｐｍ〜５００ｐｐｍであることが好ましい。添加量が５０ｐｐｍ未満だと、所定の凝集効果が充分に発現されず、嵩高剤の歩留りが低下する恐れがあり、他方、５００ｐｐｍを超えると、フロックが大きくなり地合を崩すため好ましくない。
【００５８】
＜その他薬品＞
本形態においては、上記の再生粒子、嵩高剤、凝結剤、凝集剤以外にも、必要に応じて内添サイズ剤、定着剤、歩留り向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤、消泡剤、着色剤、染料等の各種製紙助剤等を添加しても良い。
【００５９】
〔嵩高紙（塗工紙）〕
以上のようにして得られた塗工紙は、ＪＩＳ Ｐ ８２５１に準拠した灰分が３〜２０％であり、ＪＩＳ Ｐ ８１１８に準拠した密度が０．８０ｇ／ｃｍ3以上であると好適である。灰分が３％未満では、十分な不透明度が得られず、２０％を超える灰分では、密度が高くなると共に、紙質強度が低下する。また、本形態の塗工紙は、密度が０．８０〜１．００ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．８６〜０．９４ｇ／ｃｍ3、より好ましくは０．８８〜０．９２ｇ／ｃｍ3となるように調整するのが望ましい。密度が０．８ｇ／ｃｍ3を下回ると、不透明度の低下、手肉感が損なわれ、印刷作業性や印刷見栄えが低下する問題が生じる。
【００６０】
また、嵩高剤の添加による異物欠陥の発生は、本発明で完全に防止できるものでないが、欠陥の発生を抑制することができる。欠陥は夾雑物面積率で評価することができ、本発明の印刷用紙、新聞用紙等に必要とされる夾雑物面積率は、好ましくは０．３０ｍｍ2／ｍ2以下であり、より好ましくは０．２４ｍｍ2／ｍ2以下であり、更に好ましくは０．１８ｍｍ2／ｍ2以下である。夾雑物面積率が０．３０ｍｍ2／ｍ2を超過すると、画線部の鮮明性が劣るだけでなく、印字文字の判別ができなくなる可能性があり、好ましくない。
【００６１】
同様に、再生粒子が嵩高剤のアニオン性基に定着して歩留りを向上できるため、再生粒子由来の不透明度向上効果を、嵩高紙に付与することができる。このため不透明度を９０以上とすることができ、さらには９２以上、特に９４以上とすることができるため、印刷の裏抜けが発生しにくく、鮮やかな印刷物が得られるため好ましい。逆に不透明度が９０を下回ると、画線部の裏抜けが発生し、印刷物の印刷適性が劣るため好ましくない。
【００６２】
〔抄紙工程〕
本形態において使用できる抄紙設備としては、特に限定されないが、微細繊維の歩留りを向上させるには、ギャップフォーマからなるワイヤーパート、オープンドローのないストレートスルー型からなるプレスパート、シングルデッキドライヤーからなるドライヤーパートを組み合わせることが好ましい。
【００６３】
〔ワイヤーパート（ヘッドボックス）〕
調整されたパルプスラリーは、ヘッドボックスを経由してワイヤーパートに送られる。ワイヤーパートとしては、長網フォーマや、長網フォーマにオントップフォーマを組み合わせたもの、あるいはツインワイヤーフォーマなど、特に限定されないが、ヘッドボックスから噴出された紙料ジェットを２枚のワイヤーで直ちに挟み込むギャップタイプのギャップフォーマが、両面から脱水するため表裏差が少なく、後述するプレスパートにおいて脱水にかかるニップ圧を低減でき、嵩高な紙が得られるため好ましい。
【００６４】
〔プレスパート〕
ワイヤーパートでの紙層は、プレスパートに移行され、さらに脱水が行われる。プレス機としては、ストレートスルー型、インバー型、リバース型のいずれであってもよく、またこれらの組み合わせも使用することができるが、オープンドローを無くしたストレートスルー型が、紙を保持しやすく、断紙などの操業トラブルが少ないため、好ましい。脱水方式としては、通常行われているサクションロール方式やグルーブドプレス方式等の方法を使用することができるが、脱水性が高いシュープレスを用いると、紙に掛かる線圧が低減でき、嵩高な紙が得られるため好ましい。
【００６５】
〔プレドライヤーパート〕
プレスパートを通った湿紙は、シングルデッキ方式のプレドライヤーパートに移行し、乾燥が図られる。プレドライヤーパートは、断紙が少なく、嵩を落とすことなく高効率に乾燥を行えるノーオープンドロー形式のシングルデッキドライヤーが好ましい。ダブルデッキ方式にて乾燥する方式も可能だが、キャンバスマーク、断紙、シワ、紙継ぎ等の操業性の面で、シングルデッキ方式に劣るため好ましくない。
【００６６】
〔下塗り塗工〕
以上の原紙には、剛度を向上させる目的で、水溶性高分子を、ロールコーターを用いて、下塗り塗工することができる。水溶性高分子としては、例えば、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、生澱粉などの澱粉またはその誘導体、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコールなどの合成高分子、耐水化や表面強度向上を目的とした紙力増強剤、サイズ性付与を目的とした外添サイズ剤、または一般に表面処理剤として通常使用されるものを単独で、あるいはこれらを数種類混合して使用することができる。これらのうち酸化澱粉が、剛度を向上させつつ、白色度の低下を最小限に抑え、塗工作業性を向上させることができるため好ましい。
【００６７】
水溶性高分子として酸化澱粉を用いた場合の塗布量は、特に限定されないが、好ましくは片面あたり０．１〜１．５ｇ／ｍ2、より好ましくは０．２〜１．３ｇ／ｍ2、最も好ましくは、０．３〜１．０ｇ／ｍ2である。０．１ｇ／ｍ2未満では、被覆性が悪く、原紙の剛度を向上させる効果が少ない。１．５ｇ／ｍ2を超えると、剛度は向上するが、澱粉本来の色が塗工紙に現れやすくなり、白色度が低下するだけでなく、塗工液の増加により、ロール表面から塗工液が飛散して、塗工ミストが発生し、欠陥や異物となりやすく、作業性が低下するため好ましくない。
【００６８】
このような水溶性高分子は、例えば、２ロールサイズプレスコーターやゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、又はシムサイザーやＪＦサイザー等のフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布することができる。フィルム転写型ロールコーターは表面被覆性が高いため、微細繊維の脱落による印刷適性の低下を防止することができるため好ましい。上記以外の塗工機、例えばブレードコーターやエアーナイフコーターは、低塗工量では被覆性が悪くなり、非塗工部分が生じやすいため好ましくなく、スプレーコーターやカーテンコーターについては、均一な塗工が得られず、微細繊維の脱落を防止しにくいため好ましくない。
【００６９】
〔平坦化処理（プレカレンダー）〕
下塗り塗工後の原紙は、上塗り塗工（顔料塗工）を行う前に、プレカレンダーによる平坦化処理を行うことが好ましい。プレカレンダーは、上側が金属ロールで下側が弾性ロールであるソフトカレンダーが、表面の改良性が高いため好ましい。プレカレンダーは、１段又は必用に応じ２段以上の組合せで行うこともできる。プレカレンダーでの処理により、水溶性高分子塗布後の原紙表面を平坦化処理するとともに、後のカレンダーで過度の平坦化処理を要しないことで、紙の強度を低下させることなく、原紙表面の平坦性を向上させることが可能になり、塗工紙として充分な印刷適性と紙力が得られる。また、原紙表面を平坦化処理することで上塗り塗工の塗工性を向上させ、ミストの発生を抑え、塗工液の塗工ムラを抑えることができる。プレカレンダーの線圧は、好ましくは１０〜８０ＫＮ／ｍであり、より好ましくは１０〜５０ＫＮ／ｍである。１０ＫＮ／ｍ未満であると、水溶性高分子塗布後の原紙の平坦化が進まず、また、８０ＫＮ／ｍを超過すると、必要以上に原紙を圧迫するため、紙力や嵩高性が低下するため好ましくない。
【００７０】
〔上塗り塗工（顔料塗工）〕
次に、原紙の一方又は双方の面に、顔料及び接着剤を含む塗工液を塗工して塗工層を設ける。顔料は従来公知のものを用いることができ、例えば、カオリン、微粒カオリン、炭酸カルシウム、タルク、サチンホワイト、亜硫酸カルシウム、石膏、硫酸バリウム、ホワイトカーボン、焼成カオリン、構造化カオリン、珪藻土、炭酸マグネシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、ベントナイト、セリサイト等の無機顔料や、ポリスチレン樹脂微粒子、尿素ホルマリン樹脂微粒子、微小中空粒子、多孔質微粒子等の有機顔料等の中から、一種又は二種以上を適宜選択して配合しても良い。中でも白色度の向上作用が大きい炭酸カルシウムや、白紙光沢度の向上作用が高いクレーが好ましい。
【００７１】
以上の顔料とともに塗工液に配合される接着剤の種類は特に限定がないが、例えば、カゼイン、大豆蛋白等の蛋白質類；スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス等の共役ジエン系ラテックス、アクリル酸エステル及び／又はメタクリル酸エステルの重合体ラテックス若しくは共重合体ラテックス等のアクリル系ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体ラテックス等のビニル系ラテックス、あるいはこれらの各種共重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性したアルカリ部分溶解性又は非溶解性のラテックス等のラテックス類；ポリビニルアルコール、オレフィン−無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂等の合成樹脂系接着剤；酸化澱粉、陽性化澱粉、エステル化澱粉、デキストリン等の澱粉類；カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体等の、通常塗工紙に用いられる接着剤が挙げられ、これらの中から一種又は二種以上を適宜選択して使用することができる。
【００７２】
塗工剤中の顔料と接着剤との割合には特に限定がないが、好ましくは顔料１００質量部に対して接着剤が固形分比で３〜１７質量部であり、より好ましくは５〜１５質量部である。接着剤の量が３質量部未満では、塗工層の強度が低下し、印刷時に塗工層が印刷インキに取られて未印刷部分（白抜け）となるトラブルが発生しやすくなるため好ましくない。他方、１７質量部を超えると、表面強度の向上作用が頭打ちとなり、経済性が悪化するため好ましくない。
【００７３】
さらに本塗工液には、例えば、蛍光増白剤や蛍光増白剤の定着剤、消泡剤、離型剤、着色剤、保水剤等の、通常使用される各種助剤を適宜配合することもできる。
【００７４】
原紙への上塗り層（顔料塗工層）の塗工は、例えば、複数段階、通常はプレドライヤーパートとアフタードライヤーパートとの２段階で行われるドライヤーパートの間のコーターパートにおいて行われることが好ましい。このコーターパートにおいても、下塗り塗工と同様に、例えば、２ロールサイズプレスコーターやゲートロールコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーター、又はシムサイザーやＪＦサイザー等のフィルム転写型ロールコーター等の塗工機によって塗布することができる。フィルム転写型ロールコーターは、低塗工量でも表面被覆性が高く、表面強度が高い塗工紙が得られやすいため好ましい。上記以外の塗工機、例えばブレードコーターやエアーナイフコーターは、低塗工量での塗工ができないため好ましくなく、スプレーコーターやカーテンコーターは、低塗工量での塗工は可能だが均一な塗工面が得られないため、表面被覆性と表面強度が低くなりやすいため好ましくない。
【００７５】
塗工装置はまた、抄紙機と一体なったオンマシンコーターを用いると、オフマシンコーターに比べて、より短時間で製品を製造することができるため、幅方向、流れ方向の水分ムラが低減でき、より均一な被覆ができ、均一な表面強度が得られるため好ましい。なお、ドライヤーパートでの乾燥方法としては、例えば、熱風加熱、ガスヒーター加熱、赤外線ヒーター加熱等の各種加熱乾燥方式を適宜採用することができる。
【００７６】
原紙への塗工液の塗工量は、片面あたり、好ましくは３ｇ／ｍ2〜１０ｇ／ｍ2、より好ましくは５ｇ／ｍ2〜９ｇ／ｍ2である。塗工液の量が片面あたり３ｇ／ｍ2未満では、用紙表面に未塗工部分が生じ易く、表面強度が弱い部分が発生する恐れがある。片面あたり１０ｇ／ｍ2を超えて塗工すると、塗工層にひび割れが発生しやすく、印刷適性のみならず塗工紙そのものの美粧性が低下するため好ましくない。
【００７７】
〔カレンダーパート〕
塗工層に光沢性や平坦性、印刷適性を付与する目的で、少なくとも一方が熱ロールとされた一対のロール、好ましくは弾性ロール及び金属ロール間に通紙して平坦化処理を施すことができる。カレンダーの線圧は、１００〜６００ＫＮ／ｍが好ましく、１００〜４００ＫＮ／ｍがより好ましい。１００ＫＮ／ｍ未満であると、顔料塗工層の平坦化が進まず、また、６００ＫＮ／ｍを超過すると、必要以上に原紙を圧迫するため、紙力や嵩高性が低下するため好ましくない。金属ロールの温度は、１００〜３００℃が好ましく、１００〜２００℃がより好ましい。１００℃未満であると、顔料塗工層の平坦化が進まず、また、３００℃を超過すると、繊維焼けが発生したり、熱と圧力により、塗工紙自体が黄変化したりする、退色が発生するため好ましくない。
【００７８】
カレンダー設備としては、スーパーカレンダーやソフトカレンダー等の平坦化設備を用いることができる。中でも、マルチニップカレンダー、より望ましくは６段、８段、１０段のマルチニップカレンダーが、ニップ圧を調整しやすく、剛度や白紙光沢度を調整しやすく、嵩高性に優れるため最適である。また、カレンダーの設置場所としては、抄紙機及び塗工機と一体になったオンマシンタイプが好ましい。オンマシンタイプでは、塗工後すぐ、紙面温度が高い状態で平坦化処理できるため、白紙光沢度が向上しやすく、目的の塗工紙を得るために必要な線圧が低く、紙力や嵩高性の低下が少ないため好ましい。
【実施例】
【００７９】
次に、本発明の嵩高紙を、実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
【００８０】
まず、原料パルプとして、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰを８０：２０の割合（質量比）で混合し、このパルプ１００質量部（絶乾量）に対して、各々固形分で、カチオン化澱粉（品番：アミロファックスＴ−２６００、アベベジャパン（株）製）１質量％、および、表１のとおり嵩高剤、填料（２質量％）、凝結剤（０．１質量％）、凝集剤（０．１質量％）を添加してパルプスラリーを得た。填料、嵩高剤、凝結剤、凝集剤の種類は次のとおりである。
【００８１】
・ 填料
＜再生粒子＞
ａ）製紙スラッジ由来の再生粒子（再生粒子）
特開２００２−１６７５２３号公報、試験例８の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、ＤＩＰフローテーターのフロス又は脱水設備にて５５〜６５％に脱水して得られた製紙スラッジを、直径４．５ｍｍ、長さ８〜１０ｃｍの紐状にカットしてから、焼却炉において１０００℃で焼却して二次粒子径３μｍの再生粒子を生成した。
【００８２】
ｂ）脱墨フロス由来の再生粒子（再生粒子凝集体）
特開２００７−１４６３５４号公報、実施例３の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、古紙の処理工程から排出される脱墨フロスを水分率６０％まで脱水し（脱水工程）、１２０℃で乾燥して（乾燥工程）焼成工程入口での水分率が３％になるようにし、第１焼成工程で未燃分が７％となるように、第２焼成工程で未燃分が１２質量％となるように焼成し（焼成工程）、粒子径５００μｍとなるように粉砕して（粉砕工程）、再生粒子凝集体を生成した。
【００８３】
＜シリカ被覆再生粒子（シリカ複合）＞
特開２００７−１４６３５４号公報、実施例１５の製法で粒径を調整して製造した。具体的には、古紙の処理工程から排出される脱墨フロスを水分率５０％まで脱水し（脱水工程）、１３０℃で乾燥して（乾燥工程）焼成工程入口での水分率が３％になるようにし、第１焼成工程で未燃分が７％となるように、第２焼成工程で未燃分が１２質量％となるように焼成し（焼成工程）、粒子径５００μｍとなるように粉砕して（粉砕工程）、再生粒子凝集体の表面に、シリカを析出させたシリカ被覆再生粒子凝集体を生成した。
【００８４】
＜軽質炭酸カルシウム＞
品番：ＴＰ１２１−６Ｓ、奥多摩工業（株）製の軽質炭酸カルシウムを使用した。
【００８５】
＜クレー＞
品番：ＴＳＫ−３０、湛江市理子有限公司製のフィラークレーを使用した。
【００８６】
・ 嵩高剤
＜ノニオン性嵩高剤＞
脂肪酸エステル（品番：ＫＢ２１０、花王（株）製）、又は、多価アルコール（試作品、花王（株）製）を使用した。
【００８７】
＜カチオン性嵩高剤＞
カチオン性特殊界面活性剤（品番：ＢＡＬ−１００１、日新化学研究所製）を使用した。
【００８８】
・ 凝結剤
メタクリル酸（品番：ハイモロックＮＲ−７８３、ハイモ（株）製）、又は、ポリエチレンイミン（品番：カチオファストＳＦ、ＢＡＳＦ社製）を使用した。
【００８９】
・ 凝集剤
コロイダルシリカ（品番：ＮＰ４４２、エカケミカルス（株）製）、アニオンＰＡＭ（品番：ＦＡ−２３０、ハイモ（株）製）、又はカチオンＰＡＭ（品番：ＤＲ−８５００、ハイモ（株）製）を使用した。
【００９０】
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を経て紙匹を製造した後、この両面に澱粉塗液を片面あたり０．５ｇ／ｍ2の塗工量で下塗り塗工した。この下塗り塗工後、アフタードライヤーパートで乾燥し、プレカレンダーパートで、線圧１００ｋＮ／ｍの線圧で平坦化処理を行った。次いで、コーターパートにて、顔料として微粒カオリンクレー（品番：ＡＭＡＺＯＮ、カダム社製）３０質量部、湿式重質炭酸カルシウム（品番：エスカロン＃９０、三共製粉（株）製）７０質量部、接着剤としてスチレン−ブタジエンラテックス（品番：ＰＡ５０３６、日本エイアンドエル（株）製）１０質量部を含む塗工液を、片面あたり８．０ｇ／ｍ2の塗工量となるよう、原紙の両面に塗工した。次に、両面に塗工層が形成された原紙をアフタードライヤーパートに供して塗工層を乾燥させ、カレンダーパートにて線圧１５０ｋＮ／ｍ、温度２００℃で平坦化処理を施した。その後、リールパート、ワインダーパートに供して塗工紙を得た。
【００９１】
なお、ワイヤーパートではギャップフォーマを、プレスパートではオープンドローのないストレートスルー型を、ドライヤーパートではシングルデッキドライヤーを用いて抄紙した。コーターパートでは、フィルム転写型ロールコーターで下塗り塗工した後、プレカレンダーで平坦化処理し、ブレードコーターで上塗り塗工した。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て平坦化処理を行った。
【００９２】
得られた塗工紙の米坪は、ＪＩＳ Ｐ ８１２４に準じて測定して１０５ｇ／ｍ2であった。この塗工紙について、以下のとおり評価した。結果は、表１に示す。
【００９３】
（ａ）密度
ＪＩＳ Ｐ ８１１８「紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法」に準じて測定した。
【００９４】
（ｂ）不透明度
ＪＩＳ Ｐ ８１４９「紙及び板紙−不透明度試験方法（紙の裏当て）−拡散照明法」に準じて測定した。
【００９５】
（ｃ）夾雑物面積率
夾雑物測定装置（ＥＳＫクリエイト（有）製、スキャナ：ＥＰＳＯＮ ＥＳ−２０００、光学解像度：１６００ＤＰＩ、カットオフ：０．００１ｍｍ2、測定面積：Ａ４サイズ、閾値設定範囲：白黒２５６段階、閾値：２５６段階のうち黒部から７５％を夾雑物とする）を用いて、測定した。
【００９６】
（ｄ）印刷適性
オフセット印刷機（型番：リソピアＬ−ＢＴ３−１１００、三菱重工業（株）製）を使用し、カラーインク（品番：ＡＤＶＡＮ、大日本インキ化学工業（株）製）にてカラー４色印刷を５０００部行った。この印刷面について、目視及びルーペ（１０倍）にて、印刷物の印刷ムラを観察し、その程度を以下の評価基準に基づいて評価した。
○：裏抜けがなく、印刷適性に優れ、実使用可能。
△：裏抜けが多少発生し、印刷適性が多少劣るが、実使用可能。
×：裏抜けが発生し、印刷適性に劣り、実使用不可能。
【００９７】
（ｅ）表面強度
前記印刷面について、目視及びルーペ（１０倍）にて、紙表面のトラレ（紙表面の一部が印刷機のブランケットに取られて、印刷に抜けが生じるトラブル）の発生の程度を、以下の評価基準に基づいて評価した。
○：抜けがなく、印刷適性に優れ、実使用可能。
△：抜けが多少発生し、印刷適性が多少劣るが、実使用可能。
×：抜けが発生し、印刷適性に劣り、実使用不可能。
【００９８】
【表１】
【００９９】
実施例の塗工紙はいずれも、再生粒子と嵩高剤を含有しているため、密度が低く嵩高であり、不透明度が高く、夾雑物面積率が少なく、印刷適性と表面強度に優れた塗工紙である。
【０１００】
これに対して、比較例の塗工紙は、実施例の様に所定の再生粒子と嵩高剤を使用していないため、密度（嵩）、不透明度、夾雑物面積率、印刷適性、表面強度のいずれかが悪い塗工紙である。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、古紙から、再生粒子の主要構成要素である填料を回収して再生、再利用する資源循環型の再生粒子内添紙に、嵩高剤も内添させた印刷用紙、新聞用紙等の嵩高紙及びその製造方法として、適用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、
前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている、
ことを特徴とする嵩高紙。
【請求項２】
前記填料として、古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする前記製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子が使用されている、請求項１記載の嵩高紙。
【請求項３】
電荷密度−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙された、請求項１又は請求項２記載の嵩高紙。
【請求項４】
前記嵩高剤が、ノニオン性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【請求項５】
前記嵩高剤が、脂肪酸エステルを主成分として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【請求項６】
パルプに填料及び嵩高剤を内添して嵩高紙を製造する方法であって、
古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子を、前記填料として用い、
電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙する、
ことを特徴とする嵩高紙の製造方法。
【請求項１】
パルプに填料と嵩高剤とが内添された嵩高紙であって、
前記填料として、製紙スラッジを焼却して得られた焼却灰を粉砕した白色顔料が使用されている、
ことを特徴とする嵩高紙。
【請求項２】
前記填料として、古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする前記製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子が使用されている、請求項１記載の嵩高紙。
【請求項３】
電荷密度−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙された、請求項１又は請求項２記載の嵩高紙。
【請求項４】
前記嵩高剤が、ノニオン性である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【請求項５】
前記嵩高剤が、脂肪酸エステルを主成分として含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の嵩高紙。
【請求項６】
パルプに填料及び嵩高剤を内添して嵩高紙を製造する方法であって、
古紙処理工程から排出される脱墨フロスを主原料とする製紙スラッジを脱水、乾燥、焼成及び粉砕工程を経ることにより得られ、前記焼成工程で凝集させ、粒子中にカルシウム、ケイ素及びアルミニウムの３成分を含有する再生粒子を、前記填料として用い、
電荷密度が−０．３〜−６．０ｍｅｑ／ｇのアニオン性凝集剤の存在下で抄紙する、
ことを特徴とする嵩高紙の製造方法。
【公開番号】特開２００９−２０９４９０（Ｐ２００９−２０９４９０Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５１６６（Ｐ２００８−５５１６６）
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（３９００２９１４８）大王製紙株式会社 (2,041)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月５日（２００８．３．５）
【出願人】（３９００２９１４８）大王製紙株式会社 (2,041)
【Ｆターム（参考）】
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