遼寧鑫達タルクグループ有限公司　李洪鵬

三、抄紙工程におけるタルク粉末の役割

抄紙工程とは、パルプ製造工程で得られた紙料を抄紙機によって紙へ加工する核心プロセスであり、主に網部での紙層形成、プレス脱水、乾燥、カレンダー処理などの工種から構成される。タルク粉末は抄紙工程において主に填料として使用され、繊維間隙への充填、紙の物理的特性の最適化、原材料コストの削減を核心的な役割とするほか、抄紙プロセスの安定性向上にも寄与する。具体的な作用は下記の通りである。

（一）填料として繊維間隙を充填し、紙の物理特性を改善する

植物繊維は網部で紙層を形成する際、相互に絡み合った繊維ネットワークを構成するが、繊維同士に多数の隙間が生まれるため紙の組織が疎になり空隙率が上昇し、紙の緊度、平滑度、不透明度などの性能に悪影響を及ぼす。無機填料であるタルク粉末は微細な粒子が繊維ネットワークの隙間に均一に入り込み、紙の組織を緻密にして各種物理特性を改善できる。

平滑度と光沢度の面では、タルクは滑らかで潤滑性に優れる性質を持ち、粒子が繊維表面の凹凸を埋めて紙面を平坦かつ滑らかに仕上げると同時に自身の光沢により紙面光沢を向上させ、印刷時のインキ消費量を削減し印刷品質を改善する。一般的な印刷用紙の場合、タルク配合により紙の平滑度は10～15％、光沢度は10％向上し、印刷時の地色浮きや紙端の毛羽立ちといった不具合を効果的に抑制可能である。

（二）原料コストを低減し、植物繊維資源を節約する

木材パルプ、藁パルプなどの植物繊維は製紙の主要原料で価格が高く、製造コスト全体の60～70％を占める。タルクは低コストな無機填料で、価格は木材パルプの5～10％にとどまるため、適量を抄紙工程に配合することで一部の植物繊維を代替し、原料コストを大幅に削減できる。

例として、年産10万トンの文化用紙製造企業がタルクを15％配合した場合、年間1万5000トンの木材パルプを節約でき、数千万元規模の生産コスト削減につながる。また植物繊維使用量の削減は伐採量の抑制につながり生態環境保護に資するため、製紙業界のグリーン・低炭素という業界トレンドに適合する。

ただしタルクの配合量は多ければ良いわけではない。配合率が25％を超える過剰添加では繊維同士の結合力が低下し、紙の引張強度、引裂強度などの力学特性が大幅に劣化するほか、インキ吸収性や筆記適性も悪化する。研究データによると配合率30％超の場合、裂断長と引張強度は25％以上、耐破度は18％低下する。

紙種ごとの適正配合量はパルプ性状と製品品質基準に応じて調整する必要があり、一般的に文化用紙は10～15％、包装用紙は15～20％、低グレードのトイレットペーパーは30％、あるいはそれ以上となる。力学性能と経済効果のバランスをどのように取るかは各製紙企業の重点的な研究課題となっている。

（三）抄紙プロセスの安定性を改善し生産効率を高める

抄紙工程において紙料の流動性、水切れ性、歩留まり率は抄紙機の稼働安定性と生産効率を左右する。タルクは優れた流動補助性と分散性を備え、紙料の流動性を改善し搬送時の配管閉塞を防止する。加えて水切れ性向上により網部・プレス部の脱水所要時間を短縮し抄紙速度を引き上げられる。

さらにタルクは紙料中の填料・微細繊維の歩留まり向上に貢献する。抄紙時に一部の微細繊維と填料が白水と共に流出すると原料ロスになるだけでなく廃水処理の負荷も増加するが、層状構造のタルクが微細繊維を吸着しフロックを形成することで網部への定着を促し白水への流出を抑える。

実験によると紙料へ15％のタルクを添加することで微細繊維歩留まりは10～15％、填料歩留まりは20～25％上昇し、原料ロスと廃水処理コストを大幅に削減可能である。またタルクの潤滑作用により紙料と抄紙機の網・プレスローラー間の摩擦が低減され、設備摩耗、紙切れ・紙詰まりといったトラブルが減少し機械稼働率が改善される。例えば高速抄紙ラインでの文化用紙生産ではタルク配合により抄紙速度が5～10％向上し、設備停止時間が15～20％削減される。

四、製紙生産におけるタルクのその他補助的効用

（一）廃水処理補助剤として環境負荷を低減

製紙工程で大量に発生する白水には微細繊維、填料、染料、接着剤などの汚濁物質が含まれ、未処理のまま排出すると環境汚染を引き起こす。タルクは吸着性と沈降性に優れるため廃水処理補助剤として活用でき、水中の浮遊汚濁物と有害物質を吸着し沈殿分離を促進、廃水の浄化効率を高める。

適量のタルクを製紙廃水に投入することで浮遊物質除去率は30～40％、COD（化学的酸素要求量）は15～20％低下するほか、浄化薬剤の使用量削減により廃水処理費用を抑えられる。タルク自体は無毒で環境を汚染しないため二次汚染が発生せず環境基準に適合する。環境規制の強化に伴い、製紙廃水処理におけるタルクの利用は拡大を続け、製紙企業の環境配慮型生産を支える重要な補助原料となっている。

（二）特殊紙製造における機能付与効果

特殊紙の製造現場ではタルク特有の物理化学的性質を活用し紙に各種機能を付与し、多様な使用ニーズに対応できる。

コンデンサー用紙の製造では、タルク含有率90％以上の高純度タルクが絶縁性に優れ誘電損失が小さく、導電率はわずか60μS/cmであり、配合により紙の誘電損失を25％低減しコンデンサー用紙の絶縁仕様を満たす。