JP2002201593A - 紙塗工剤および塗工紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリヤー性、表面強度および工業的生産性に
優れた紙塗工剤、および塗工紙の製造方法を提供する。 【解決手段】 ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０
０質量部に対して、水溶性ホウ素化合物（Ｂ）を０．０
１〜３．０質量部含有する紙塗工剤。この紙塗工剤にｐ
Ｈ調整剤としてのアルカリ性物質（Ｃ）を紙塗工剤の固
形分濃度４質量％水溶液の２０℃におけるｐＨが７．５
以上となる量を含有する紙塗工剤。この紙塗工剤を用い
て、これを水溶液とし、紙表面に塗工し、乾燥すること
により、塗工紙を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紙塗工剤に関する
ものであり、詳しくはバリヤー性および表面強度の改善
効果に優れ、なおかつ塗工液の安定性が良く、塗工後の
乾燥ドライヤーやカレンダーロールへの付着汚れが少な
いなどの工業的生産性にも優れた紙塗工剤に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと
略す）が造膜性および紙の表面強度において他の紙塗工
剤に比べ優れた性能を示すことは広く知られている。そ
のため、紙の表面強度、平滑度、光沢度などの表面特性
を改良するためのクリア塗工剤や顔料塗工におけるバイ
ンダー、剥離紙原紙用のアンダーコート剤などに広く利
用されている。中でも、高いバリヤー性が要求される剥
離紙原紙のアンダーコート剤として使用する場合は、鹸
化度９０モル％前後の部分鹸化ＰＶＡが使用されてい
る。しかし、部分鹸化ＰＶＡは、塗工後の乾燥工程にお
けるドライヤーロールやカレンダーロールへの汚れが著
しい。このような汚れは紙の表面特性を低下させるばか
りでなく、紙切れなどのトラブルの原因となり、大幅な
生産性の低下をきたす。この汚れ防止対策としては、予
め塗工剤の水溶液にＷＡＸなどの離型剤を添加する方法
も行われているが、バリヤー性および表面強度の低下が
大きくなる。

【０００３】一方、ＰＶＡの中でも、鹸化度９８モル％
以上の完全鹸化ＰＶＡは部分鹸化ＰＶＡに比べ、表面強
度、耐水性の改善効果が高く、塗工後の乾燥工程でのロ
ール汚れは格段に少なくなるが、バリヤー性に劣ってい
る。

【０００４】さらに、従来は剥離処理剤には溶剤希釈型
やエマルジョン型シリコーンが使用されていたが、近
年、省エネルギー化、省資源化さらに環境への配慮か
ら、無溶剤型シリコーンの使用が増加している。無溶剤
型の場合は、シリコーン純分が１００％であり、非常に
高価でもあるため、バリヤー性が従来以上のものでなけ
れば十分性能が発揮されないばかりでなく、甚だ不経済
であるため、より一層の高バリヤー化が得られる塗工剤
が求められている。

【０００５】このような要望に対しては、部分鹸化ＰＶ
Ａを用いて対応してもバリヤー性が十分でないため、そ
れを補うためには塗工量を多くしなければならず、乾燥
ドライヤーへの付着汚れが一層激しくなる。

【０００６】これらの問題点を解決するために、ＰＶＡ
系樹脂に高水溶液粘度の特性を付与し、塗工剤の表面歩
留まりを向上させるため、カルボキシメチル化でんぷ
ん、水溶性セルロース誘導体、海藻多糖類の少なくとも
１種を配合する方法（特開平６−８１２９７号公報）や
ＰＶＡに水溶性セルロース誘導体、ウレタン縮合物を配
合する方法（特開平７−１３８８９７号公報）などが提
案されているが、バリヤー性の向上効果は十分ではな
く、また塗工液の粘度が高くなり、塗工液の取り扱いが
悪くなるという問題点もある。

【０００７】以上のとおり、現状ではバリヤー性および
表面強度の改善効果に優れ、なおかつ工業的生産性に優
れた紙塗工剤は見出されていないのが現状である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、紙に塗工す
ることによって優れたバリヤー性および表面強度を付与
することができ、なおかつ塗工後の乾燥ドライヤーロー
ルなどへの付着汚れが少ないなどの工業的生産性に優れ
た紙塗工剤、および塗工紙の製造方法を提供することを
目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題の問
題点を解決するものであって、ＰＶＡ系樹脂（Ａ）１０
０質量部に対して、水溶性ホウ素化合物（Ｂ）を０．０
１〜３．０質量部含有することを特徴とする紙塗工剤、
およびこの紙塗工剤にｐＨ調整剤としてのアルカリ性物
質（Ｃ）を紙塗工剤の固形分濃度４質量％水溶液の２０
℃におけるｐＨが７．５以上となる量を含有する紙塗工
剤、およびこれらの紙塗工剤を水溶液とし、紙表面に塗
工し、乾燥することを特徴とする塗工紙の製造方法であ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。

【００１１】本発明において用いられるＰＶＡ系樹脂
（Ａ）は、特に制限はなく公知の方法によって得られる
ものが用いられる。例えば、脂肪族ビニルエステルを塊
状重合、溶液重合、懸濁重合あるいは乳化重合などの公
知の重合方法で重合したものを、例えばメタノールなど
のアルコール類、酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステ
ル類とアルコール類との混合溶媒中で、水酸化ナトリウ
ムなどのアルカリ金属の水酸化物やナトリウムメチラー
トなどのアルコラートなどを鹸化触媒として用いた公知
の方法によって鹸化することによって得られる。鹸化物
の乾燥、粉砕方法は特に制限はなく公知の方法で行われ
る。

【００１２】前記脂肪族ビニルエステル類としては、ギ
酸ビニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン
酸ビニルなどが挙げられるが、工業的には酢酸ビニルが
好ましい。また、この際、本発明の効果の範囲で、これ
らと共重合可能な他の単量体と共重合を行ってもよい。
例えば、エチレン、プロピレンなどのα−オレフィン類
やクロトン酸、アクリル酸などの不飽和一塩基酸または
その塩、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸などの不飽
和二塩基酸またはその塩、あるいはマレイン酸モノメチ
ル、イタコン酸モノメチルなどの不飽和二塩基酸モノア
ルキルエステル類、（メタ）アクリル酸エステル類、ア
クリルアミド、ジメチルアクリルアミド、Ｎ−メチロー
ルアクリルアミド、Ｎ−ビニル−２−ピロリドンなどの
アミド基含有単量体、ラウリルビニルエーテル、ステア
リルビニルエーテルなどのアルキルビニルエーテル、ト
リメトキシビニルシランなどのシリル基含有単量体、ア
リルアルコール、ジメチルアリルアルコール、イソプロ
ペニルアルコールなどの水酸基含有単量体、アリルアセ
テート、ジメチルアリルアセテート、イソプロペニルア
リルアセテートなどのアセチル基含有単量体、ビニルス
ルホン酸ソーダ、アクリルアミド−２−メチルプロパン
スルホン酸ソーダなどのビニルスルホン酸基含有単量
体、塩化ビニリデンなどのハロゲン含有単量体、スチレ
ンなどの芳香族単量体を挙げることができるが、これに
限らない。

【００１３】ＰＶＡ系樹脂の鹸化度は、特に限定はない
が、６５モル％以上であることが好ましい。好ましくは
７５モル％以上、さらに好ましくは９５モル％以上であ
る。鹸化度が６５モル％未満では水溶性または水分散性
に劣るおそれがあり、ＰＶＡ本来の性能が損なわれるお
それがある。

【００１４】また、本発明で使用されるＰＶＡ系樹脂の
重合度は特に限定はないが、２００〜５０００のものが
好ましく、重合度６００〜２５００のものがさらに好ま
しい。ＰＶＡ系樹脂の重合度が２００未満の場合には、
紙のバリヤー性および表面強度、耐水性が低くなるおそ
れがある。逆に重合度が５０００を超える場合には、粘
度が高くなり塗工性が悪くなるおそれがある。

【００１５】さらに、本発明に使用されるＰＶＡ系樹脂
は、異なる２種類以上のＰＶＡをブレンドして使用して
もよい。ブレンドは粉体の状態でも、水溶液の状態で
も、さらには、鹸化前のポリビニルエステルの状態で行
ってもよい。

【００１６】本発明において用いられる水溶性ホウ素化
合物（Ｂ）は、分子内にホウ素原子を含む物質で水に溶
解するものであれば特に制限なく用いることができる。
例えば、ホウ酸、ホウ砂、ホウ酸アンモニウムなどを挙
げることができるが、これに限られるものではない。な
かでも、ホウ酸、ホウ砂が好適に用いられる。

【００１７】また、本発明に使用される水溶性ホウ素化
合物の量は、ＰＶＡ系樹脂（Ａ）成分１００質量部に対
して０．０１〜３．０質量部である。好ましくは、０．
０２〜２．０質量部である。

【００１８】水溶性ホウ素化合物の配合量が０．０１質
量部未満の場合には、高いバリヤー性、表面強度、耐水
性、および塗工後の乾燥ドライヤーロールなどへの付着
防止効果を得ることができない。水溶性ホウ素化合物の
配合量が３．０質量部を越えると、塗工液がゲル化を起
こすようになり、溶液の安定性に問題がある。

【００１９】本発明において用いられるｐＨ調整剤とし
て用いられるアルカリ性物質（Ｃ）は、水に溶解しアル
カリ性を示すものであれば、特に制限なく用いることが
できる。

【００２０】例えば、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウ
ム、炭酸水素ナトリウム、水酸化カリウムなどのアルカ
リ金属塩や、水酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属
塩、アンモニアなどのアンモニウム塩を挙げることがで
きるが、これに限らない。この中でも緩衝効果のある炭
酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどが好適に用いら
れる。

【００２１】ｐＨ調整剤としてのアルカリ性物質（Ｃ）
の配合量は、本発明の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、および
（Ｃ）成分からなる紙塗工剤を固形分濃度４質量％の水
溶液としたときに２０℃で測定したｐＨが７．５以上と
なる量が望ましい。好ましくは、ｐＨ７．８以上となる
量であり、ｐＨが７．８以上且つ１０以下となる量がさ
らに好ましい。ｐＨが７．５より低い量であると、高い
バリヤー性、表面強度、および塗工後の乾燥ドライヤー
ロールなどへの付着汚れ防止効果を得ることができない
おそれがある。アルカリ性物質（Ｃ）を配合する場合に
は、ホウ素化合物はＰＶＡ系樹脂１００質量部に対して
０．０１〜１．０質量部が望ましい。

【００２２】本発明の紙塗工剤は、通常のＰＶＡの場合
と同様の方法で溶解することができる。この際、ＰＶＡ
系樹脂（Ａ）、水溶性ホウ素化合物（Ｂ）、ｐＨ調整剤
としてのアルカリ性物質（Ｃ）をあらかじめ混合してお
いたものを水に投入して溶解してもよく、（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）とを別々に溶解したものを混合してもよ
い。また、（Ａ）の水溶液に（Ｂ）、（Ｃ）を添加して
もよい。

【００２３】本発明の紙塗工剤には必要に応じて可塑
剤、消泡剤、防カビ剤、帯電防止剤などの公知の添加剤
を加えてもよい。さらに、本発明の効果を損なわない範
囲で他の塗工剤、例えば、酸化、エステル化、エーテル
化、カチオン化、カルボキシメチル化などの加工でんぷ
ん類、カラギーナンやアガロース、アガロペクチン、ア
ルギン酸ソーダ、キチン、キトサンなどの多糖類、カル
ボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースな
どの水溶性セルロース類、あるいはＳＢＲなどの各種合
成樹脂エマルジョン、無機顔料、有機顔料などを混合す
ることもできる。

【００２４】本発明の塗工剤を用いて塗工紙を製造する
際の紙は、特に制限はないが、例えば、剥離紙用原紙や
情報処理用紙、一般上質紙、中質紙、グラビア紙、新聞
紙などの印刷用紙、マニラボール、白ボールなどの板紙
を挙げることができるが、これに限らない。中でも高い
バリヤー性が要求される剥離紙用原紙が好適である。

【００２５】かかる紙に本発明の塗工剤を塗工する場合
の水溶液の濃度としては、特に制限はなく固形分として
３０質量％以下が望ましく、更には１〜２０質量％が好
適である。

【００２６】これを塗工するにあたっては、ゲートロー
ルコーター、サイズプレス、エアナイフコーター、ブレ
ードコーターなどの公知の任意の方法が採用される。

【００２７】本発明の紙塗工剤の塗工量は、特に制限は
ないが、目的に応じて通常０．０１〜３０ｇ／ｍ^２程度
塗工される。

【００２８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。なお、鹸化度については、ＪＩＳ Ｋ ６７
２６に準じて測定を行った時の値を示した。また、特に
断らない限り、各実施例および比較例における（Ｂ）成
分および（Ｃ）成分の使用量は、いずれも（Ａ）成分１
００質量部に対するものである。

【００２９】実施例１ （Ａ）成分としての重合度１７８０、鹸化度９９．３モ
ル％のＰＶＡ１００質量部、（Ｂ）成分としてのホウ砂
０．１質量部、（Ｃ）成分としての炭酸ナトリウム１．
０質量部を混合して塗工剤を得た。この塗工剤を水に分
散させた後、９０℃で加熱溶解し、濃度６質量％の水溶
液に調製したものを塗工液とした。この塗工液を濃度４
質量％に希釈し２０℃にてｐＨを測定したところ、８．
４であった。

【００３０】この塗工液を用いて下記の（１）の方法に
より塗工紙を作製し、（２）の方法によりこの塗工紙の
バリヤー性、および表面強度の評価を行ったところ、バ
リヤー性、表面強度ともに非常に優れていた。さらに、
この塗工液を用いて下記の（３）の方法により塗工液の
乾燥時のロール（ドライヤーロール）汚れ試験を行った
ところ、１００サイクル以上でも汚れは認められず、汚
れにくかった。以上の結果が示す通り、この塗工液を使
用すると、バリヤー性および表面強度の改善効果が非常
に高く、なおかつ乾燥時のドライヤーロールも汚れにく
く、総合評価は優れていた。

【００３１】（１）塗工紙の作製方法 塗工液を未塗工の剥離紙原紙（坪量７０ｇ／ｍ^２）の片
面に、塗工量が０．４ｇ／ｍ^２になるようにロールコー
ターを用いて塗工した。塗工後、直ちにドラム乾燥機を
用いて９５℃で２分間乾燥した。その後、２０℃，６５
ＲＨの雰囲気中で２４時間調湿したものを塗工紙とし、
物性の評価を行った。

【００３２】（２）塗工紙の物性測定 （透気度）塗工紙の透気度を王研式平滑度透気度測定試
験機〔熊谷理機工業（株）製〕を用いてＪ．ＴＡＰＰＩ
Ｎｏ．５に準じて測定し、透気度の秒数の大きいもの
をバリヤー性がよいと評価した。 （表面強度）２０℃，６５％ＲＨ下でＩＧＴ印刷適性試
験機〔熊谷理機工業（株）製〕により、ＳＭＸ タック
グレード２５〔東洋インキ（株）製〕を用いて印圧３５
ｋｇ／ｃｍ、スプリングドライブＭの条件下でＩＧＴピ
ックを測定した。

【００３３】（３）塗工液の乾燥時のロール汚れ試験 塗工液を剥離紙原紙（長さ３０ｃｍ、幅２５ｃｍ、坪量
７０ｇ／ｍ^２）の片面にバーコーターを用いて１ｇ／ｍ
^２となるよう塗工し、直ちに４０℃に調整したドラム型
乾燥機（ロール型：３０ｃｍ、表面：クロムメッキ塗
装）に塗工面を５ｃｍ／ｓｅｃの速度でロール１回転分
接触させ乾燥した。塗工剤を塗工した紙がロール面に接
触する場所は一定でこの操作を繰り返し、ロール面への
付着汚れが現れ始める枚数を測定し、塗工液の乾燥時の
ロール汚れ評価を下記の４段階で行った。 ◎：非常に優れている ○：優れている △：やや悪い ×：悪い

【００３４】（４）総合評価 塗工紙のバリヤー性および表面強度と、塗工液の乾燥時
のロール汚れのすべてを総合して、下記の４段階で評価
した。 ◎：非常に優れている ○：優れている △：やや悪い ×：悪い

【００３５】実施例２〜１４ （Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の性状および使用
量を表１に記載のように変更した以外は、実施例１と同
様にして塗工剤、塗工液、塗工紙を作製し、評価を行っ
た。表２に記載の結果の通り、バリヤー性、表面強度の
改善効果が非常に高く、なおかつ乾燥時のドライヤーロ
ールも汚れにくく、総合評価は優れていた。

【００３６】比較例１〜３ （Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の性状および使用
量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様
にして塗工剤、塗工液、塗工紙を作製し、評価を行っ
た。表２に記載の結果の通り、バリヤー性、表面強度、
および乾燥時のドライヤーロールへの付着汚れのいずれ
かが劣っており、総合評価は悪かった。

【００３７】比較例４〜５ 表１に記載の（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分を混
合して塗工剤を得た。これを水に分散させ、９０℃で加
熱溶解した後、濃度６質量％の水溶液に調整し塗工液と
した。しかし、塗工液がゲル化してしまい、物性の評価
は不可能であった。

【００３８】比較例６〜７ （Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分の性状および使用
量を表１に記載のように変更した以外は実施例１と同様
にして塗工剤、塗工液、塗工紙を作製し、評価を行っ
た。表２に記載の結果の通り、バリヤー性、表面強度、
および乾燥時のドライヤーロールへの付着汚れのいずれ
かが劣っており、総合評価は悪かった。

【００３９】比較例８ 各実施例および比較例で使用した未塗工の剥離紙原紙
（坪量７０ｇ／ｍ^２）の透気度を実施例１と同様に測定
した。結果を表２に示す。

【００４０】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の紙塗工剤を使用すると、ガスバリヤー性、表面強度を
従来より以上に高くすることができ、なおかつ、塗工後
の乾燥ドライヤーロールなどへの付着汚れを減少させる
ことができ、作業性や生産性も向上するため、工業的に
非常に有効である。特に、高いガスバリヤー性を要求さ
れる剥離紙原紙では、シリコーン樹脂などの剥離剤の塗
工ロスが非常に少なくなり、経済的である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4J038 CE021 HA176 HA276 HA286 HA306 HA476 MA08 MA14 NA08 NA23 NA27 PA18 PB14 PC06 4L055 AG04 AG10 AG64 AH37 AH47 AH50 AJ03 BE08 EA31 EA32 FA08 FA11 FA13 GA43

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリビニルアルコール系樹脂（Ａ）１０
   ０質量部に対して、水溶性ホウ素化合物（Ｂ）０．０１
   〜３．０質量部を含有することを特徴とする紙塗工剤。
2. 【請求項２】 ｐＨ調整剤としてのアルカリ性物質
   （Ｃ）を紙塗工剤の固形分濃度４質量％水溶液の２０℃
   におけるｐＨが７．５以上となる量を含有することを特
   徴とする請求項１記載の紙塗工剤。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の紙塗工剤
   を水溶液とし、紙表面に塗工し、乾燥することを特徴と
   する塗工紙の製造方法。