遼寧鑫達タルク集団有限公司　李洪鵬

製紙産業は国民経済における重要な基盤産業であり、文化用紙、包装用紙、特殊用紙など複数の品種を扱っています。生産プロセスには製パルプ、抄紙、塗工といった複数の核心工程が含まれ、各工程での原料選定と工程管理は用紙の品質、コスト、生産効率に直接影響を及ぼします。タルク（3MgO・4SiO₂・H₂O）は天然の非金属鉱物素材であり、独特な物理化学的特性、優れた加工性、高いコストパフォーマンスを強みとして、製紙産業に導入されて以来、製紙生産に欠かせない機能性補助原料となりました。充填材、レジンコントロール、古紙の粘着除去など複数の工程で幅広く活用され、用紙性能の最適化、生産コストの削減、生産効率の向上、業界のグリーン・低炭素転換の推進において代替不可能な役割を果たしています。本稿では遼寧鑫達タルク集団有限公司のタルク素材と実験データを基に、タルク粉の製紙における役割について論じます。

一、タルク粉の基礎的な物理化学的特性と製紙への適合性

タルク粉は天然タルク鉱石を機械加工して作られた微細で砂分のない粉末であり、化学名は含水ケイ酸マグネシウム、化学式は3MgO・4SiO₂・H₂Oです。理論組成は二酸化ケイ素63.6%、酸化マグネシウム21.89%、水4.75%であり、酸化カルシウム、酸化鉄などの不純物が少量含まれることが一般的です。二層のケイ素層の間にマグネシウム層が挟まったサンドイッチ型の層状結晶構造という独特な構造により、製紙生産のニーズに適した優れた物理化学的特性が備わっており、これこそが各製紙工程でタルク粉が効果を発揮する根本的な基盤となっています。

物理的特性の面から見ると、タルク粉は白色または灰白色の結晶性微粉末です。遼寧鑫達タルク集団有限公司の製品は白色度が90以上に達し、無臭無味で繊細で滑らかです。モース硬度はわずか1.0で、製紙設備の金属素材や植物繊維よりもはるかに低いため、製紙機のローラーやスクレーパーといった設備の摩耗を抑え、設備の耐用年数を効果的に延ばすことができます。タルクの密度は2.7～2.8g/cm³であり、粒径は加工によって数マイクロメートルから数十マイクロメートルの範囲に調整可能で、パルプ系内に均一に分散し凝集しにくい特徴があります。さらに優れた潤滑性、非粘着性、流動補助性、隠蔽力、吸着力を備え、光沢に優れ柔らかく分散しやすいです。これらの特性により、繊維の隙間を埋める充填材、用紙の表面性能を改善する塗工材、系内の粘着性物質を吸着し製造上のレジン障害を解消する素材として活用できます。

化学的特性の面では、タルク粉は化学的に非常に安定しており、強酸、強アルカリ、高温に対する耐性に優れます。水、水酸化ナトリウム溶液、エタノールには不溶で、希薄な無機酸にわずかに溶けます。製紙生産における中性、アルカリ性、酸性のいずれの抄紙システム内でも安定して存在し、パルプ、サイズ剤、染料など他の原料と化学反応を起こさないため、生産プロセスの安定性と用紙品質の均一性を保証できます。またタルクは親油性・疎水性を持ち、レジンや粘着物といった疎水性物質との親和性が高く、植物繊維との相溶性にも優れています。この特徴からレジンコントロールや古紙の粘着除去工程で独自の効果を発揮し、パルプ内のレジン蓄積を抑え、レジンが配管や設備に付着する現象を防ぎます。

加えてタルク粉は原料供給源が豊富で加工コストが低く、環境性能にも優れています。一部の植物繊維や高価な充填材を代替することで、製紙企業の原料コストを効果的に削減できるほか、木材の消費量も抑えられ、国家の「カーボンニュートラル・カーボンピーク」政策、および製紙業界のグリーン・低炭素転換という発展方針に適合しています。これにより製紙産業における活用範囲は拡大し、使用量も増加し続けています。業界統計によると、2025年の全国の機械製造紙及び板紙生産量は1億6405万4000トンに達し、2024年、2023年と比較してそれぞれ558万5000トン、1999万9000トンの増加となりました。中でも文化用紙と包装用紙における製紙用タルク粉の使用量は、用紙1トンあたり14キログラムを超えており、タルク粉の需要拡大を強く牽引しています。遼寧鑫達タルク集団有限公司は自社鉱山を保有しており、確認済みの埋蔵量は1200万トン、安定した鉱源により60年以上の採掘が可能で、顧客の長期的な需要に対応しています。

二、製紙パルプ工程におけるタルクの役割

製パルプは製紙生産における最初の核心工程であり、主な目的は木材、葦、麦わらなどの植物原料を抄紙に適したパルプに加工し、原料に含まれるリグニン、ペクチン、樹脂などの不純物を除去し、パルプ繊維の純度と柔軟性を高めることです。タルクの製パルプ工程での使用は、化学パルプ化、機械パルプ化、古紙パルプ化に主に集中しており、不純物の除去補助、パルプ性能の改善、後工程の抄紙効率向上を核心的な役割としており、具体的には以下の通りです。

（一）リグニンと不純物の除去を補助し、パルプの純度を高める

硫酸塩法、亜硫酸塩法などの化学パルプ化工程では、植物原料中のリグニンは蒸解液によって分解されますが、わずかな残留リグニンやペクチン、樹脂といった不純物が繊維表面に付着します。これらの不純物はパルプの白色度、柔軟性、さらに後のサイジングや染色の効果に悪影響を及ぼします。タルクは優れた吸着性と隠蔽力を備えており、微細な粒子がパルプ内の残留リグニン片やペクチンなどの不純物を吸着すると同時に、自身の白色度によって不純物による着色を抑え、パルプの白色度と純度を向上させます。

遼寧鑫達タルク集団有限公司研究開発センターの研究によると、化学パルプ化の洗浄工程にパルプ絶乾量の1%に相当するタルクを適量添加すると、パルプの白色度が3%～5%上昇するほか、洗浄に使用する水量を削減し、廃水処理の負担を軽減できます。これはタルクの層状構造が水中の浮遊不純物を吸着し、フロックを形成して沈殿させることで、分離・除去が容易になり、洗浄効果が高まり、パルプ内の不純物残留量が減少するためです。

（二）パルプの流動性と濾水性を改善し、製パルプ効率を高め乾燥時間を短縮する

機械叩解工程では、繊維が機械的な力で引き裂かれ、粉砕されるため、得られたパルプは繊維の長さが不揃いでフロキュレーションが顕著になり、流動性と濾水性が低下し、後の搬送と抄紙の効率に支障をきたします。叩解工程に少量のタルクを添加すると、その微細粒子が繊維同士の隙間を埋め、繊維間の摩擦を減らしてフロキュレーションを解消し、パルプを均一に分散させます。これによりパルプの流動性が向上し、叩解時間の短縮と電力消費の削減が実現します。

遼寧鑫達タルク集団有限公司研究開発センターの研究によれば、絶乾パルプ量の1.5%のタルクを添加するだけで叩解時間が5%削減され、作業効率が大幅に向上します。また、タルクの添加はパルプの濾水性も改善し、脱水・乾燥にかかる時間を短縮し、製パルプと乾燥工程の生産効率を高め、電力消費を大幅に抑えることができます。