(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024124631
(43)【公開日】2024-09-13
(54)【発明の名称】顔料塗工紙
(51)【国際特許分類】
D21H 19/10 20060101AFI20240906BHJP
D21H 19/38 20060101ALI20240906BHJP
D21H 19/84 20060101ALI20240906BHJP
【FI】
D21H19/10 B
D21H19/38
D21H19/84
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023032436
(22)【出願日】2023-03-03
(71)【出願人】
【識別番号】000183484
【氏名又は名称】日本製紙株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100126985
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 充利
(74)【代理人】
【識別番号】100141265
【弁理士】
【氏名又は名称】小笠原 有紀
(74)【代理人】
【識別番号】100129311
【弁理士】
【氏名又は名称】新井 規之
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼澤 真里奈
(72)【発明者】
【氏名】畠山 雄斗
【テーマコード(参考)】
4L055
【Fターム(参考)】
4L055AA02
4L055AA03
4L055AC01
4L055AC06
4L055AG11
4L055AG12
4L055AG27
4L055AG47
4L055AG48
4L055AG50
4L055AG63
4L055AG76
4L055AG89
4L055AG97
4L055AH10
4L055AH16
4L055AJ04
4L055BE08
4L055CH12
4L055EA16
4L055EA26
4L055EA40
4L055FA15
4L055FA20
4L055FA22
4L055FA30
4L055GA19
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、操業性を悪化させることなく、優れた印刷用塗工紙を製造する技術を提供することである。
【解決手段】本発明においては、(1)炭酸カルシウムを含有する顔料塗工層を原紙の片面に塗工する工程、(2)澱粉系接着剤を含有するクリア塗工層を、顔料塗工層とは反対側の面に塗工する工程、(3)塗工紙表面を平滑化する工程、を含む方法によって片面顔料塗工紙を製造する。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
原紙の片面に顔料塗工層を備えた片面顔料塗工紙を製造する方法であって、
(1)炭酸カルシウムを含有する顔料塗工層を原紙の片面に塗工する工程と、
(2)澱粉系接着剤を含有するクリア塗工層を、顔料塗工層とは反対側の面に塗工する工程と、
(3)塗工紙表面を平滑化する工程と、
を含む、上記方法。
【請求項2】
前記澱粉系接着剤がデキストリンを含有する、請求項1に記載の方法。
【請求項3】
前記顔料塗工層の顔料のうち、炭酸カルシウムが30重量%以上である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項4】
前記炭酸カルシウムのメジアン径(D50)が1.0μm以下、アスペクト比が2未満である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項5】
顔料塗工層がさらにクレーを含有し、顔料塗工層に含まれる炭酸カルシウムとクレーの重量比が8:2~1:9である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項6】
顔料塗工層が、接着剤としてラテックスと澱粉系接着剤を含有する、請求項1または2に記載の方法。
【請求項7】
顔料塗工層の塗工速度が300m/min以上である、請求項1または2に記載の方法。
【請求項8】
(a)原紙、
(b)原紙の片面に設けられた、炭酸カルシウムを含有する顔料塗工層、
(c)顔料塗工層とは反対側の面に設けられた、澱粉系接着剤を含有するクリア塗工層、
を備えた片面顔料塗工紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、原紙の片面に顔料塗工層を設けた塗工紙に関する。特に本発明に係る塗工紙は、顔料塗工層が炭酸カルシウムを含有する。
【技術背景】
【0002】
顔料塗工層を片面に設けた塗工紙は、塗工面にグラビア印刷などを施すことが多く、包装紙などに広く使用されてきた。特に、包装紙に使用する場合は、顔料塗工面に印刷を施し、裏面の原紙側にはバリア性を高めるためのアルミ貼合やラミネートなどの後加工を施される。
【0003】
グラビア印刷などの印刷においては、印刷品質を優れたものとするため、版面と用紙との密着性を高めることが有効と考えられている。版面と用紙との密着性を高めるには、原紙の観点からは、平滑性と弾力性を高めることが効果的であり、広葉樹クラフトパルプ(LKP)の配合量を増やして平滑性を高める手法(特許文献1)や、機械パルプ(MP)を配合して弾力性を高める手法(非特許文献1)が提案されている。また、塗料配合の観点からは、塗工紙表面の平滑性を向上させて版面と用紙との密着性を高めるために、アスペクト比の高い顔料(デラミネーテッドクレー、タルクなど)を用いることが提案されている(特許文献2~3)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10-251994号公報
【特許文献2】特開2002-088679号公報
【特許文献3】特開2021-161595号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】紙パ技協誌第52巻第9号111~118ページ(1998年)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
アスペクト比の高い顔料を使用すると塗工紙表面の平滑性を向上させることができるものの、アスペクト比の高い顔料を多く配合すると塗工液(塗料)の粘度が上昇するため、調液時のハンドリングが難しく、ストリーク、スクラッチ等の塗工不良の原因になりやすい。このため、塗工層を設けるための塗工液の固形分濃度をあまり高くできないのが現状であるが、濃度を低くした塗工液(水分の高い塗工液)を用いると、塗工後の乾燥時間を長く確保する必要があり、高速での操業が難しくなる。また、塗工液の濃度を低くすると、塗工液の付着量が少なくなるという問題が生じやすくなる。
【0007】
また、塗工液の粘度を低下させるために、アスペクト比の低い炭酸カルシウムを多く使用した場合、塗工液中の炭酸カルシウムが原紙に沈み込み、裏側の非塗工面まで透過してしまうことで、塗工後のカレンダー処理時にカレンダー汚れが発生することがあった。
【0008】
このような状況を踏まえて、本発明の目的は、炭酸カルシウムを含有する塗工層を設けた顔料塗工紙において、顔料が裏面に透過することを抑制し、製造時のカレンダー汚れを低減しつつ、優れた顔料塗工紙を製造する技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、顔料塗工層とは反対側に澱粉系接着剤を含むクリア塗工層を設けることによって炭酸カルシウムを含む顔料塗工液が原紙へ深く浸透することを抑制し、操業性を悪化させることなく、優れた顔料塗工紙を製造することができた。
【0010】
本発明は、これに限定されるものはないが、以下の発明を包含する。
[1] 原紙の片面に顔料塗工層を備えた片面顔料塗工紙を製造する方法であって、
(1)炭酸カルシウムを含有する顔料塗工層を原紙の片面に塗工する工程と、
(2)澱粉系接着剤を含有するクリア塗工層を、顔料塗工層とは反対側の面に塗工する工程と、
(3)塗工紙表面を平滑化する工程と、
を含む、上記方法。
[2] 前記澱粉系接着剤がデキストリンを含有する、[1]に記載の方法。
[3] 前記顔料塗工層の顔料のうち、炭酸カルシウムが30重量%以上である、[1]または[2]に記載の方法。
[4] 前記炭酸カルシウムのメジアン径(D50)が1.0μm以下、アスペクト比が2未満である、[1]または[2]に記載の方法。
[5] 顔料塗工層がさらにクレーを含有し、顔料塗工層に含まれる炭酸カルシウムとクレーの重量比が8:2~1:9である、[1]または[2]に記載の方法。
[6] 顔料塗工層が、接着剤としてラテックスと澱粉系接着剤を含有する、[1]または[2]に記載の方法。
[7] 顔料塗工層の塗工速度が300m/min以上である、[1]または[2]に記載の方法。
[8] (a)原紙、(b)原紙の片面に設けられた、炭酸カルシウムを含有する顔料塗工層、(c)顔料塗工層とは反対側の面に設けられた、澱粉系接着剤を含有するクリア塗工層、を備えた片面顔料塗工紙。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、操業性を悪化させることなく、優れた顔料塗工紙を製造することができる。本発明に係る顔料塗工紙は加工適性にも優れるため、包装用原紙などとしても好適である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明は、白色顔料と接着剤を含む顔料塗工層が原紙の片面に設けられた塗工紙に関する。本発明において塗工紙の用途は特に制限されず、オフセット印刷、グラビア印刷、凸版印刷などに用いられる印刷用塗工紙はもちろん、板紙原紙上に顔料塗工層を有する白板紙などの包装用紙や、後加工工程において原紙面側にアルミやラミネート層などのバリア層を設ける、包装用原紙であってもよい。
【0013】
本発明の塗工紙の紙中灰分は、10重量%以上であると好ましく、30重量%以上であることがより好ましい。印刷用塗工紙の場合、灰分を多くして不透明度を高くすることが好ましい。
【0014】
好ましい態様において本発明の片面顔料塗工紙は、接触時間120秒におけるコッブ吸水度(Cobb120)を両面平均で20g/m2以上60g/m2以下とすることが好ましく、より好ましくは25g/m2以上50g/m2以下、さらに好ましくは30g/m2以上40g/m2以下に調整する。例えば、顔料塗工紙を包装用原紙として使用する場合、バリア性を付与するため、後加工工程などにおいて、顔料塗工面裏側の原紙面にのりを塗布してアルミ貼合を施すことがある。コッブ吸水度が低すぎるとアルミ貼合時に塗布する糊の浸透が不十分となるおそれがある一方、コッブ吸水度が高くなりすぎると糊が紙に浸透しすぎて、貼合性が悪化するおそれがある。また、本発明に係る顔料塗工紙は、ステキヒトサイズ度が1秒以上15秒以下であることが好ましく、2秒以上10秒以下がより好ましい。
【0015】
クリア塗工
本発明の塗工紙は、顔料塗工層を設ける面とは反対側の面(裏面)に、澱粉系接着剤を含むクリア(透明)塗工層を有する。顔料塗工層とは反対側の面にクリア塗工を施すことにより、炭酸カルシウムを含有する顔料塗工液を顔料塗工した場合にカレンダー汚れを効果的に抑制することができる。
【0016】
本発明におけるクリア塗工層は、例えば、サイズプレス、ゲートロールコーター、プレメタリングサイズプレス、カーテンコーター、スプレーコーターなどのコーター(塗工機)を使用して、澱粉系接着剤を含有する塗工液(表面処理液)を原紙上に塗布(サイズプレス)することによって設けられる。クリア塗工の量は、片面あたり固形分で0.1~4.0g/m2が好ましく、0.5~2.5g/m2がより好ましい。
【0017】
本発明においては、クリア塗工層に澱粉系接着剤(バインダー)を使用する。使用する澱粉系接着剤は特に制限されないが、例えば、酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどを好適に使用することができる。
【0018】
好ましい態様において本発明に係る顔料塗工紙では、クリア塗工層にデキストリンを使用することが好ましい。デキストリンは粘度が低いにもかかわらずバリア性が高く、原紙の反対側の面に塗工された顔料塗工液が、原紙の反対側へしみこんでいくことを効果的に抑制することができる。
【0019】
また、本発明で使用するデキストリンなどの澱粉系接着剤は、重量平均分子量が50~500kDaであることが好ましく、100~400kDaがより好ましく、150~300kDaがさらに好ましい。分子量が小さすぎる場合には塗工層の強度が不足して表面強度が低くなるおそれがある一方、分子量が大きすぎる場合には粘度が高くなりすぎて作業性が悪化するおそれがある。なお、本発明において澱粉系接着剤の重量平均分子量は、例えば、サイズ排除クロマトグラフィー多角度光散乱法(SEC-MALS法)により測定することができる。
【0020】
本発明においてデキストリンなどの澱粉系接着剤は、好ましい態様において、一定条件で蒸煮した後のスラリー粘度が1000mPa・s以下である。澱粉系接着剤を塗工液に含有させる場合は、澱粉系接着剤を溶解させるための加熱を必要とする。よって、一定条件で蒸煮した後のスラリーの粘度が重要となるところ、本発明の澱粉系接着剤は、蒸煮した後のスラリーの粘度が低いため、スラリーを高濃度化することができる。澱粉化合物は、通常、水中に懸濁し加熱すると、澱粉粒は吸水して次第に膨張する。加熱を続けると最終的には澱粉粒が崩壊し、ゲル状に変化する。この現象を糊化(こか)という。このとき、澱粉懸濁液は白濁した状態から次第に透明になり、急激に粘度を増す。粒子が最大限吸水した時に粘度が最大となり、粒子の崩壊により粘度は低下する。本発明においては、蒸煮により粘度が最大となった後、温度を下げて静置した時の粘度が一定の範囲のものを用いる。
【0021】
例えば、α化澱粉などに代表される、冷水可溶澱粉もスラリー粘度は低いが、それらの冷水可溶澱粉は、冷水に溶けるように処理されており、デキストリンなどの方が表面強度の発現性が高く有利である。本発明の澱粉系接着剤としては、20℃への水への溶解度が20%未満であることが好ましい。
【0022】
このような澱粉系接着剤の挙動は、ラピッドビスコアナライザー(Rapid Visco Analyzer:RVA、型式RVA-4、New Port Scientific社製)という測定機器を用いて測定することができる。本発明の好ましい態様においては、濃度35重量%の澱粉系高分子スラリーを、以下の蒸煮条件で蒸煮したとき、蒸煮開始から16分後の50℃における粘度が1000mPa・s以下であるデキストリンを用いる。本発明の一態様ではデキストリンを顔料塗工層とは反対側の面にクリア塗工する際の接着剤や顔料塗工層の接着剤として使用するが、そのスラリーを蒸煮(クッキング)することによってバインダーとしての接着力が発現する。
<RVA粘度測定条件>
以下の条件でパドルを回転させ、攪拌しているパドルにかかるトルクを測定し、粘度を算出する。
(攪拌条件)
・測定開始後10秒:960rpm
・その後 :160rpm
(蒸煮条件)
・ 0~ 5分:5分間で98℃まで昇温
・ 5~ 9分:98℃にて保持
・ 9~12分:3分間で50℃まで降温
・12~16分:50℃にて保持
上記の通り測定した蒸煮後16分後の50℃にて保持する段階における粘度(RVA粘度)は、好ましくは50~1000mPa・s以下であり、より好ましくは60~850mPa・s以下である。糊化の際の最大粘度がこのような範囲であるとハンドリングが容易であり、塗工液に配合した場合に過度の粘度上昇を生じることがない。
【0023】
本発明において澱粉系接着剤は、上記粘度を有することが好ましいが、変性方法などは特に制限されず、原料の品種なども自由である。また、本発明で使用するデキストリンの好ましい原料としては、トウモロコシ、ポテト、タピオカなどを挙げることができ、ワキシー種のトウモロコシ(ワキシーコーン)やタピオカが特に好ましい。
【0024】
本発明においては、低粘度で粘度安定性が高いため、澱粉系接着剤として白色デキストリンなどの焙焼デキストリンが好ましい。デキストリンとは、澱粉を加水分解して得られる澱粉系高分子の総称であり、α-グルコースがグリコシド結合によって重合しており、糊精(こせい)とも呼ばれる。通常の澱粉は分子量が大きいが、デキストリンは澱粉の加水分解の工程で生ずる中間生成物であり、従来はオリゴマー(グルコースが数個~数十個程度が結合したもの)程度の分子量が一般的であった。焙焼デキストリンは、酸を加えて乾熱で焼いて生成したデキストリンであり、白色デキストリン、黄色デキストリン、ブリティッシュガムなどの種類がある。本発明においては、特に白色デキストリンを使用することが好ましい。白色デキストリンをさらに加水分解するといわゆる黄色デキストリンとなるが、黄色デキストリンだと安定性が低く、顔料塗工層が着色するおそれがあるため、本発明においては白色デキストリンの使用が好ましい。
【0025】
本発明の白色デキストリンは、デキストリン中の分岐が多い方が好ましい。分岐が多いと強度が発現しやすい。分岐の程度は、慣性半径と関係があり、同じ分子量であれば慣性半径が小さいと分岐が多く、慣性半径が大きいと分岐が少ない直鎖状と考えられる。よって、本発明の白色デキストリンは、慣性半径が小さい方が好ましい。
【0026】
本発明のデキストリンは、塗工液に配合した際に流動性が良好となる。流動性が向上すると、塗工液の高濃度化が可能となり、塗工液のしみこみを抑制し、有効塗工層が増えることから、光沢発現性向上、白色度向上、表面強度向上など、種々の塗工紙品質が向上する。
【0027】
顔料塗工
本発明においては、顔料塗工層に白色顔料として炭酸カルシウムを使用する。炭酸カルシウムは、軽質炭酸カルシウムもしくは重質炭酸カルシウム、またはその両方を適宜使用することができ、炭酸カルシウムの含有量は、顔料100重量部あたり15重量部以上が好ましく、20重量部以上や30重量部以上であってもよい。カオリンやクレーと比較して白色度が高く、バインダー要求量の小さい炭酸カルシウムを15重量部以上含有することで、白色度が高く表面強度の高い顔料塗工紙を得ることができる。炭酸カルシウムの粒子径は特に制限されないが、メジアン径(D50)が、Malvern社製Mastersizer Sなどのレーザー回折式粒度分布測定機で測定した値で0.2~5.0μmが好ましく、0.3~3μmがより好ましい。また、炭酸カルシウムのアスペクト比も特に制限されないが、本発明によれば、アスペクト比が小さい炭酸カルシウムを用いた場合であっても、操業性を悪化させることなく、優れた顔料塗工紙を製造することができる。炭酸カルシウムのアスペクト比は、例えば、1~3や1~2とすることができ、1~1.7や1~1.5であってもよい。
【0028】
本発明に係る顔料塗工層は、炭酸カルシウム以外の白色顔料を含んでいてもよく、例えば、塗工紙用に従来から用いられている白色顔料を使用することができる。このような白色顔料としては、例えば、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料、密実型、中空型またはコアーシェル型などの有機顔料などを挙げることができるが、平滑性が発現しやすい、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレーを使用することが好ましい。
【0029】
本発明における塗工液の塗工量は、用途に応じて適宜選定できるが、一般的には、片面あたり固形分で2~13g/m2であり、4~11g/m2や6~9g/m2としてもよい。
【0030】
本発明においては、顔料塗工液に公知の接着剤を配合することができ、1種類の接着剤のみを用いてもよいし、複数の接着剤を併用してもよい。接着剤としては、例えば、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体(ラテックス)、ポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、およびアクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤;カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類;酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類;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、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体などが挙げられる。
【0031】
本発明において塗工液中の接着剤合計の配合量は特に制限されないが、顔料100重量部あたり5~50重量部が好ましく、6~30重量部程度がより好ましく、さらには7~15重量部が好ましい。接着剤として、複数の接着剤とを併用する場合は、その合計量が上記範囲であることが好ましい。
【0032】
本発明においては、顔料塗工液に配合する接着剤として澱粉系接着剤とラテックスを併用することが好ましく、その場合、ラテックスの使用量よりも澱粉系接着剤の使用量を少なくすることが好ましい。澱粉系接着剤とラテックスの使用比率(重量比)は5:95~50:50が好ましく、10:90~48:52がより好ましく、15:85~45:55がさらに好ましく、20:80~40:60が最も好ましい。
【0033】
本発明の一つの態様において、接着剤としてラテックスを使用しないか、または、ラテックスの使用量を顔料100重量部に対して10重量部以下とすることができる。ラテックスを使用しないか、その使用量を少なくすることによって、バッキングロール汚れの防止、耐ブリスター性の向上、さらには、高価なラテックスの使用削減によるコストダウンという利点が得られる。
【0034】
本発明の一つの態様において、デキストリンなどの澱粉系接着剤の配合量は、顔料100重量部当たり0.1~10重量部が好ましく、0.5~8重量部や1~5重量部がより好ましい。デキストリン配合量を上記範囲とすることで、保水性と表面強度のバランスに優れた塗工紙を得ることができる。顔料塗工層に接着剤としてデキストリンを配合する場合、デキストリンの種類や分子量などは特に制限されず、クリア塗工に用いられるデキストリンを顔料塗工の接着剤としても使用することができる。
【0035】
本発明に係る塗工紙は、顔料を含む顔料塗工層を原紙の片面に有しているが、顔料塗工層を重ねて設けてもよい。また、原紙と顔料塗工層の間に、顔料を含まない塗工液(サイズプレス液)を塗工してクリア塗工層を設けてもよい。
【0036】
本発明に係る顔料塗工においては、通常用いられるコーターであればいずれを用いてもよい。オンマシンでもオフマシンでも良く、オンマシンであれば、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレスコーターなどのロールコーター、ビルブレイドコーター、ブレードメタリングサイズプレスコーター、ショートドゥエルブレードコーター、ジェットファウンテンブレードコーターなどのコーターを使用できる。塗工速度は、特に限定されないが、例えば、300~2000m/分とすることができ、400~1800m/分や500~1500m/分としてもよい。
【0037】
本発明においては、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤等、通常の塗工紙用顔料に配合される各種助剤を適宜使用できる。
本発明の顔料塗工液の濃度は特に限定されないが、印刷品質を考慮すると、40重量%以上であるとよく、55重量%以上がより好ましい。また、顔料塗工液の濃度は75重量%以下が好ましく、70重量%以下がより好ましい。また、本発明において塗工液のB型粘度(ブルックフィールド粘度)は、30℃、60rpmで測定した場合に、例えば、50mPa・s以上3500mPa・s以下にすることができる。顔料塗工液の粘度が低すぎるとバックフローが生じて操業に問題が生じる場合があり、また、粘度が高すぎると均一な塗工が難しくなり、塗工不良が発生しやすくなる。好ましい態様において顔料塗工液のB型粘度は、80~2000mPa・sであり、100~1000mPa・sがより好ましく、110~600mPa・sがさらに好ましく、120~400mPa・sや130~350mPa・sが最も好ましい。
【0038】
本発明において塗工層を乾燥させる方法に制限はなく、例えば蒸気過熱シリンダ、加熱熱風エアドライヤ、ガスヒータードライヤ、電気ヒータードライヤ、赤外線ヒータードライヤ等各種の方法が単独もしくは併用して用いることができる。
【0039】
原紙の抄造
本発明の塗工紙は少なくとも原紙層を有する。原紙は公知の方法により製造することができ、例えば、抄紙原料(紙料)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して原紙を製造することができる。本発明に用いる原紙は、単層抄きであっても多層抄きであってもよいが、白板紙を製造する場合は多層抄き原紙を用いることが好ましい。本発明の原紙の製法は特に制限されず、公知の原料を用いて公知の方法によることができる。本発明で使用される原紙は特に制限されず、一般に使用される上質紙、中質紙、更紙、マシンコート紙、アート紙、板紙、クラフト紙、キャストコート紙、合成紙、レジンコーテッド紙、プラスチックフィルム等を例外なく使用できる。
【0040】
本発明の原紙の坪量は特に限定されず、用途に応じて適宜選定できるが、例えば、30~150g/m2とすることができ、33~100g/m2や35~75g/m2としてもよい。
【0041】
本発明の原紙に用いるパルプ原料としては、公知のパルプを制限なく使用することができる。すなわち、紙の用途に応じて、例えば、化学パルプ、脱墨パルプ(DIP)、砕木パルプ(GP)、リファイナー砕木パルプ(RGP)、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)、ケミグランドパルプ(CGP)、セミケミカルパルプ(SCP)などを好適に使用することができる。脱墨パルプとしては、上質紙、中質紙、下級紙、新聞紙、チラシ、雑誌などの選別古紙やこれらが混合している無選別古紙を原料とする脱墨パルプなどを使用することができる。
【0042】
本発明においては、公知の填料を制限なく原紙に使用することができ、例えば、無機填料や有機填料などを単独または複数で使用することができる。無機填料としては、例えば、重質炭酸カルシム、軽質炭酸カルシウム、クレー、シリカ、軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、ホワイトカーボン、タルク、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、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、酸化チタン、ケイ酸ナトリウムの鉱酸による中和で製造される非晶質シリカなどが挙げられ、有機填料としては、例えば、尿素-ホルマリン樹脂、メラミン系樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。この中でも、中性抄紙やアルカリ抄紙における代表的な填料である重質炭酸カルシウムや軽質炭酸カルシウムが不透明度向上のためにも好ましく使用される。紙中填料率は特に制限されないが、1~40固形分重量%が好ましく、10~35固形分重量%がさらに好ましい。
【0043】
本発明においては、公知の製紙用添加剤を原紙に使用することができる。例えば、硫酸バンドや各種のアニオン性、カチオン性、ノニオン性あるいは、両性の歩留まり向上剤、濾水性向上剤、各種紙力増強剤や内添サイズ剤等の抄紙用内添助剤を必要に応じて使用することができる。乾燥紙力向上剤としてはポリアクリルアミド、カチオン化澱粉が挙げられ、湿潤紙力向上剤としてはポリアミドアミンエピクロロヒドリンなどが挙げられる。これらの薬品は地合や操業性などの影響の無い範囲で添加される。
【0044】
本発明において原紙は、顔料の紙への浸透を低減するために原紙にある程度のサイズ性を付与することが好ましく、内添サイズ剤を添加することが好ましい。内添サイズ剤としては、中性サイズ剤を使用することが好ましく、中性サイズ剤としてはアルキルケテンダイマーやアルケニル無水コハク酸、中性ロジンサイズ剤を使用することがより好ましく、中性ロジンサイズ剤を使用することがさらに好ましい。サイズ剤の添加量は特に制限されないが、原紙100重量%に対して、固形分で0.05重量%以上0.40重量%以下が好ましく%、より好ましくは0.10重量%以上0.30重量%以下であり、さらに好ましくは0.20重量%以上0.25重量%以下である。サイズ剤の添加量が0.05重量%未満であると上述の通り、原紙のサイズ性が不十分なため、顔料塗工層側の顔料が紙に浸透し裏面側に透過しロール汚れが発生する恐れがある。また、サイズ剤を原紙へ多く添加しすぎると原紙のサイズ性が高くなりすぎるため、顔料塗工液が紙に付きにくく塗工量が少なくなる、後加工でアルミ貼合などを行う際に糊の浸透性が低下するなど、加工適性が悪化する可能性がある。一つの態様において本発明の原紙は、JIS P 8122に従って測定したステキヒトサイズ度が0秒超10秒以下であることが好ましく、さらに好ましくは0秒超5秒以下である。上述の通り塗工顔料が原紙に浸透することで発生するロール汚れを抑制するため、原紙は最低限のサイズ性を有することが好ましく、内添サイズ剤を添加することが好ましい。なお、原紙のサイズ度が大きくなり過ぎると、顔料塗工液の付着量が不十分になったり、後加工でアルミを貼合する場合などにおいて糊の浸透が不十分になったりするおそれがある。
【0045】
さらに、本発明に係る原紙には、染料、蛍光増白剤、pH調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等も必要に応じて添加することができる。
本発明における原紙の抄紙方法は特に限定されるものではなく、トップワイヤー等を含む長網抄紙機、オントップフォーマー、ギャップフォーマ、丸網抄紙機、長網抄紙機と丸網抄紙機を併用した板紙抄紙機、ヤンキードライヤーマシン等を用いて行うことができる。抄紙時のpHは、酸性、中性、アルカリ性のいずれでもよいが、中性またはアルカリ性が好ましい。抄紙速度は、特に限定されない。
【0046】
本発明においては、オンラインソフトカレンダー、オンラインチルドカレンダーなどにより塗工前の原紙にプレカレンダー処理を行い、原紙を予め平滑化しておくことが、塗工後の塗工層を均一化する上で好ましい。この場合、処理線圧は、好ましくは30~100kN/m、より好ましくは50~100kN/mである。また、プレカレンダー処理する際の原紙の水分率も重要であり、水分率は3~5%が好ましい。
【0047】
表面処理(塗工表面の平滑化)
本発明においては、塗工後の紙を表面処理する。表面処理には、通常のスーパーカレンダー、グロスカレンダー、ソフトカレンダー、熱カレンダー、シューカレンダーなどの平滑化処理装置を用いることができる。平滑化処理装置は、オンマシンやオフマシンで適宜用いられ、加圧装置の形態、加圧ニップの数、加温なども適宜調整される。好ましい態様において、本発明の塗工紙は、スーパーカレンダーや高温ソフトニップカレンダーなどのカレンダーで表面処理を行うことができる。表面処理により、塗工紙の平滑度や光沢性を向上させることができる。
【0048】
本発明においては、ソフトニップカレンダーを用いて表面処理をすることが好ましい。ソフトニップカレンダー処理をすることにより、白色度、不透明度共に向上する。ソフトニップカレンダー処理において、金属ロールの表面温度が20℃~60℃の線圧は、30~60kN/m、より好ましくは、40~60kN/mである。また、金属ロールの表面温度が40℃~250℃の高温ソフトニップカレンダー処理であれば、線圧は60~400kN/m、好ましくは、150~300kN/m、より好ましくは100~350kN/mである。温度を上げると、塗工紙の表面の光沢、平滑度が向上する。
【0049】
本発明に係る顔料塗工紙において、顔料塗工層表面のパーカープリントサーフ平滑度(PPSラフネス)は0.7μm以上1.20μm以下であることが好ましく、1.15μm以下がより好ましい。PPSラフネスの数値が大きくなり過ぎると、印刷における版面と用紙の密着性が低下し、印刷品質が悪化するおそれがある。
【実施例0050】
以下に具体的な例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の具体例に限定されるものではない。なお、本明細書において、%、部などは重量基準であり、数値範囲はその端点を含むものとして記載される。
【0051】
1.片面顔料塗工紙の製造
1-1.原紙の抄造
パルプ100重量部に対して、填料(軽質炭酸カルシウム、平均粒子径:約4.0μm)10重量部、内添紙力剤(カチオン化澱粉、日本NSC、ケイト304)0.5重量部、内添サイズ剤(中性ロジン、星光PMC、CC1401)0.2重量部を添加して紙料を調成した。パルプ組成は、針葉樹クラフトパルプ(NKP)34重量部、広葉樹クラフトパルプ(LKP)55重量部、砕木パルプ(GP)11重量部とした。この紙料を用いて、長網抄紙機で原紙(設定坪量:約42g/m2)を抄造し、後続のオンマシンコーターで顔料塗工およびクリア塗工を実施した。
【0052】
1-2.顔料塗工
下表に示す配合で、白色顔料と接着剤を含む顔料塗工用の塗工液(固形分濃度:約65%)を調製し、片面あたりの塗工量が固形分で9g/m2となるように顔料塗工液を原紙の片面に塗工した。塗工速度は730m/minであり、ショートドゥエルタイムアプリケーション方式のブレードコーターを使用した。なお、顔料塗工液に使用した白色顔料と接着剤は下記の通りであり、白色顔料のメジアン径(D50)などは光散乱式の粒度分布測定機を用いて測定した。
(白色顔料)
・カオリン(KaMin社製、商品名:ハイドララックス、アスペクト比:約4.3、メジアン径:0.85μm)
・炭酸カルシウム(苛性化軽質炭酸カルシウム、アスペクト比:約1.2、メジアン径:1.1μm)
(接着剤)
・ラテックス(スチレン-ブタジエン系共重合体、平均粒子径:0.08μm、ガラス転移温度:約10℃)
・白色デキストリン(RVA粘度:約250mPa・s、重量平均分子量:15万~20万)
・澱粉(タピオカ微アセチル化澱粉、GSL社製、ダイナコート68NB、RVA粘度:約700mPa・s)
1-3.クリア塗工
顔料塗工層とは反対側の面(裏面)に、固形分濃度6%のクリア塗工液を塗工して乾燥した(塗工量:固形分で0.3g/m2)。ただし、比較例であるサンプル6~7については水を塗工した。塗工速度は730m/minであり、ショートデュエルタイムアプリケーション方式のブレードコーターを使用した。なお、クリア塗工液に使用した澱粉と白色デキストリンは下記の通りである。
・白色デキストリン(RVA粘度:約250mPa・s、重量平均分子量:15万~20万)
・澱粉(タピオカ微アセチル化澱粉、GSL社製、ダイナコート68NB、RVA粘度:約700mPa・s)
1-4.表面処理
顔料塗工およびクリア塗工から連続して平滑化処理を行い、片面に顔料塗工層を有する顔料塗工紙を得た(設定坪量:約51g/m2、設定紙厚:48μm)。平滑化処理には、2段、2スタック式の高温ソフトニップカレンダーを使用した(処理速度:約730m/min)。
【0053】
2.評価方法
以下に示すような評価法に基づいて試験を行った。
2-1.塗工紙の紙質
塗工紙についてサイズ性と吸水性を測定した。サイズ性(ステキヒトサイズ度)はJIS P 8122、吸水性(接触時間120秒におけるCobb吸水度)はJIS P 8140に基づいて片面塗工紙の両面をそれぞれ測定した上で、両面の平均値を算出した。また、坪量はJIS P 8124:2011、紙厚および密度はJIS P 8118:2014に基づいて測定可能である。
【0054】
2-2.顔料塗工液のB型粘度(流動性)
固形分濃度64%、30℃に調整した顔料塗工液のB型粘度を、B型粘度計(東京計器製造所社製、型式:BL)を用いて測定した。スピンドル・ローターを用いて、回転数60rpmで1分間測定したときの値を記録した。また、測定したB型粘度に基づいて、顔料塗工液が顔料塗工に適した流動性を備えているかを評価した。
【0055】
2-3.カレンダー汚れ(操業性)
48時間の連続操業を行い、カレンダーに付着する汚れの程度を以下の基準で評価した。
◎:48時間の連続操業が問題なく可能であった
〇:カレンダーの清掃頻度を増やすことで操業可能
△:カレンダーの汚れが多く、カレンダーに傷が入りやすくなるが、操業は可能
×:カレンダーの汚れが特に多く、カレンダーに傷が入るため、連続操業不可
2-4.接着剤の分析
ラテックスの重量平均粒子経は、光散乱法による粒子径測定装置(大塚電子製、LPA-3100)を用いて測定した。また、ラテックスのガラス転移温度は、示差走査熱量計(セイコー電子製、DSC-220C)を用いて測定した。具体的には、ラテックスを130℃で30分間加熱乾燥してフィルムを作製し、この乾燥フィルムのガラス転移温度を昇温速度15℃/分の条件で測定した。
【0056】
また、澱粉系接着剤のRVA粘度をラピッドビスコアナライザー(Rapid Visco Analyzer:RVA、型式RVA-4、New Port Scientific社製)を用いて測定した。具体的には、濃度35重量%のスラリーを以下の蒸煮条件で蒸煮したときの、蒸煮開始から16分後50℃で保持する段階における粘度を測定した。RVA粘度は、以下の条件でパドルを回転させ、攪拌しているパドルにかかるトルクを測定して算出される。
(攪拌条件)
・測定開始後10秒:960rpm
・その後 :160rpm
(蒸煮条件)
・ 0~ 5分:5分間で98℃まで昇温
・ 5~ 9分:98℃にて保持
・ 9~12分:3分間で50℃まで降温
・12~16分:50℃にて保持
【0057】
【0058】
評価結果を表に示すが、顔料として炭酸カルシウムを多く配合すると、塗工液中の炭酸カルシウムが原紙に沈み込み、裏側の非塗工面まで透過してしまうことで、塗工後のカレンダー処理においてカレンダー汚れが発生した(サンプル6とサンプル7の比較)
一方、裏層に澱粉系接着剤をクリア塗工することで、炭酸カルシウムを含有する顔料塗工液を顔料した場合でもカレンダー汚れを効果的に抑制することができた(サンプル1~5)。また、顔料塗工液の流動性は、接着剤としてラテックスと澱粉を併用した場合と比較して、ラテックスと白色デキストリンを併用した場合の方が良好であった(サンプル5とサンプル1~3)。