JP2005133254A

JP2005133254A - グロス調微塗工紙及びその製造方法

Info

Publication number: JP2005133254A
Application number: JP2003372013A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Mori; 剛毛利; Kunitoshi Izumi; 邦利和泉
Original assignee: Daio Paper Corp
Current assignee: Daio Paper Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】オンマシンのソフトカレンダーにて製造できかつ黄変化による変色の少ないグロス調微塗工紙を提供する。
【解決手段】基紙上に、Ｔｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有した塗工層を設けることにより、ラテックス中のアクリロニトリル含有量を少なくし、白紙光沢が４０％以上のグロス調の塗工紙を生産性良く製造するために、オンマシンのソフトカレンダーで高温で処理しても、黄変化による変色を抑制できるようにした。

Description

本発明は、オンマシンソフトカレンダーにて製造できるグロス調微塗工紙及びその製造方法に関するものである。

従来、白紙光沢が４０％以上であるグロス調の塗工紙は、抄紙機におけるゲートロールコーターまたはロッドメタリングサイズプレスなどのサイズプレスにて、またはブレードコーターマシンにて塗工を行った後、スーパーカレンダーにて高ニップで多段処理を行って製造していた。

また、オンマシンのソフトカレンダーで高温処理した場合、その熱によって塗工紙の黄変化が発生するため、グロス調の塗工紙のオンマシンでの生産は困難であるとされていた。その黄変化は、塗工液に配合されているラテックスの成分が原因と考えられている。

さらに原紙上に、アクリロニトリル１〜３０重量％含有し、Ｔｇ（ガラス転移温度）が０〜２５℃であるラテックスと、顔料とを含有する塗工層を設けた塗工紙を、高温ソフトカレンダーで処理することで、不透明度、剛度及び白紙光沢が高く、印刷適性に優れ、なおかつ高温でのソフトカレンダー処理によっても黄変化による変色の少ない印刷用塗工紙を得ることは知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開平９−２５６２９６号公報

ところで、グロス調の塗工紙をオフマシンのスーパーカレンダー処理を行って製造すると、生産性が低く、コスト高になるという問題があり、そのためオンマシンで製造することが望まれているが、上記のようにオンマシンで高温にてソフトカレンダー処理すると黄変化を発生し、実現が困難であった。

そこで、上記特許文献１に開示されているように塗工液のラテックスとしてアクリロニトリルを１〜３０重量％含有し、Ｔｇが０〜２５℃のラテックスを用いることで黄変化を抑制することが考えられるが、白紙光沢が４０％以上のグロス調の塗工紙を得るような高温ソフトカレンダー処理を行うと、黄変化を確実に防止することはできない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、オンマシンのソフトカレンダーにて製造できかつ黄変化による変色の少ないグロス調微塗工紙及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明のグロス調微塗工紙は、基紙上に、Ｔｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有した塗工層が設けられているものである。

ラテックスは一般にスチレン、ブタジエン、アクリロニトリル、メチルメタクリレートなどから成り、アクリロニトリルは塗工液中のラテックスの含有量を低減しながら接着強度を確保したり、印刷光沢を向上するために添加されているが、本発明においては高温での黄変化の原因の一つであるラテックスのアクリロニトリル含有量を１５％以下と少なくすることによって、白紙光沢が４０％以上のグロス調の塗工紙を得るような高温・高圧でソフトカレンダー処理を行っても黄変化を抑制することができる。また、ラテックスのＴｇが−１０〜０℃となるようにブタジエンの含有量を増加させることで、全顔料に対するラテックスの含有量を８〜１５％と従来に比して１０％程度少なくしても必要な接着強度が確保されるとともに、ラテックスの含有量が少なくてすむことで、耐べたつき性が悪化するようなこともなく、ロール汚れなどの不具合の発生も抑制することができる。

また、塗工層のラテックスのゲル量が８０〜９５％であるのが好ましい。ゲル量は接着力の指標であり、８０〜９５％と高いことによって黄変化の大きな原因であるアクリロニトリルを少なくしても必要な接着力を確保することができる。

また、塗工層のラテックス中の粒子の平均粒径を１００〜１４０ｎｍとすることで、塗工層の必要な強度と塗工性の両方を確保することができて好ましい。粒径が１４０ｎｍを超えると十分な強度が得られず、１００ｎｍ未満であると塗工性が低下して塗工層による被覆性が悪化する。

また、塗工層の顔料は、炭酸カルシウムが３０〜７０％、それ以外がクレーであるのが好適である。

また、塗工層の塗工量を１０〜２０ｇ／ｍ²とすると、微塗工紙として適切な厚さの塗工層が形成されて好適である。

また、本発明のグロス調微塗工紙の製造方法は、基紙を抄紙する工程と、その基紙上にオンマシンサイズプレスにてＴｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有する塗工液を塗工する工程と、オンマシンソフトカレンダーにより、１００〜３００℃の高温で、１０００〜３０００Ｎ／ｃｍのニップ線圧にて処理する工程とを有するものである。

この構成によると、抄紙機のオンマシンサイズプレスで塗工し、かつオンマシンで高温・高ニップ圧のソフトカレンダー処理を行うことにより、高い生産性をもってグロス調微塗工紙を製造することができる。

また、ソフトカレンダーの金属ロールを電磁誘導作用により加熱すると、１００〜３００℃の高温域においても所望の温度に精度良く加熱することができ、品質の高いグロス調の白紙光沢を実現することができる。

また、ソフトカレンダーは２ロール１ニップの段を２段有し、２つの高温ニップを通紙させると、２段の高温ニップ部にて嵩高性と不透明性を犠牲にすることなく、両面に十分高い白紙光沢が得られる処理ができる。

本発明によれば、Ｔｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有した塗工層を設けているので、ラテックスにおけるアクリロニトリル含有量が少ないことによって、高温・高圧でソフトカレンダー処理を行っても黄変化を抑制でき、オンマシンによって生産性良く、白紙光沢が４０％以上のグロス調の塗工紙を得ることができる。

以下、本発明のグロス調微塗工紙及びその製造方法の実施形態について、詳細に説明する。

本発明のグロス調微塗工紙は、抄紙機において抄造された基紙上に、オンマシンのゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレスなどのサイズプレスにて塗工を行って乾燥した後、オンマシンソフトカレンダーにて高温・高圧にてソフトカレンダー処理を行うことによって製造される。

基紙としては、ＬＢＫＰ、ＮＢＫＰなどの化学パルプ、ＧＰ、ＰＧＷ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＣＭＰ、ＣＧＰなどの機械パルプ、ＤＩＰなどの古紙パルプ、などの木材パルプを主成分として、バインダー及びサイズ剤や定着剤、歩留り向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤などの各種添加剤を必要に応じて１種以上用いて混合し、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機などの各種装置で製造された原紙が用いられる。

塗工層は、スチレン、ブタジエン、アクリロニトリル、メチルメタクリレートから選ばれた複数の材料を少なくとも含有するとともに、必要に応じてその他の材料を添加して成り、Ｔｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下となるように配合されたラテックスと、顔料とから成る塗工液を塗工して形成されている。塗工量は固形分で１０〜２０ｇ／ｍ²が好適である。

ラテックスは、その微粒子の粒子径を１００〜１４０ｎｍの範囲とすることで、塗工層の必要な強度と塗工性の両方を確保することができて好適である。また、ラテックスは、そのゲル量が８０〜９５％と高いものを用いることで、上記のようにアクリロニトリル量を低減しても必要な接着力を確保することができて好適である。また、ラテックスの配合量は、全顔料に対して８〜１５％が好適である。このように従来に比して１０％程度少なくしても必要な接着強度が確保されるとともに、ラテックスの含有量が少なくてすむことで、耐べたつき性が悪化するようなこともなく、ロール汚れなどの不具合の発生も抑制することができる。

塗工層の顔料としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、カオリン、無定形シリケート、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、アルミナ、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどから適宜に選択した１種又は２種以上を混合したものを用いることができるが、炭酸カルシウムとクレーを５０重量％づつ配合したものを標準として、炭酸カルシウムを３０〜７０％の間で調整し、それ以外をクレーとした配合が好適である。

また、上記塗工液には、その他の添加剤として、カチオン系染料定着剤、顔料分散剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、浸透剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、耐水化剤、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤や酸化防止剤などを適宜添加することもできる。

オンマシンソフトカレンダー処理は、所定温度に加熱した金属ロールと弾性ロールの組み合わせによりカレンダー処理を行うが、金属ロールをその幅方向に分割制御可能な電磁誘導作用により加熱すると、１００〜３００℃、好適には２００〜３００℃の高温域においても所望の温度に精度良く加熱することができ、品質の高いグロス調の白紙光沢を実現することができる。

また、オンマシンソフトカレンダー処理において、金属ロールと弾性ロールの組み合わせによる２ロール１ニップの段を２段設け、２つの高温ニップを通紙させるようにすることで、２段の高温ニップ部にて嵩高性と不透明性を犠牲にすることなく、両面に十分高い白紙光沢が得られる処理ができて好適である。なお、弾性ロールの材質は、耐熱性に優れる変性ウレタン系、エポキシ系、ポリエーテル系等のプラスチックから成り、ショア硬度が８５〜９３が好ましい。

また、ニップ圧は１０００〜３０００Ｎ／ｃｍのニップ線圧とすることで、４００〜３０００ｍ／分、好適には１４００〜２３００ｍ／分の通紙速度において、嵩高性と不透明性を犠牲にすることなく、品質の高いグロス調の白紙光沢を実現することができる。

次に、本発明のいくつかの実施例と比較例を説明する。

試料の印刷用塗工紙は、次のようにして作製した。抄紙機のサイズプレスによる塗工用の塗工液として、炭酸カルシウムとクレーを５０重量％づつ混合した顔料に対して、表１に示すように、各実施例と各比較例に応じた各種組成のラテックスを全顔料に対して１０〜１４重量％配合して調整した。そして、抄紙機のオンマシンのサイズプレスにて塗工液を固形分で１０〜２０ｇ／ｍ²の塗工量にて塗工し、オンマシンソフトカレンダーにて、１００℃、１５０℃、２００℃、２５０℃、３００℃、３５０℃の各温度で、また９００Ｎ／ｃｍ、１０００Ｎ／ｃｍ、２０００Ｎ／ｃｍ、３０００Ｎ／ｃｍ、３５００Ｎ／ｃｍの各ニップ線圧でソフトカレンダー処理を行い、グロス調微塗工紙を作製した。そして、ＪＩＳＰ−８１４２による７５度白紙光沢度の測定と、黄変化、ロール汚れ、表面強度、経済性の評価及びそれらによる総合評価を行った。

黄変化の評価は、次のように行った。塗工紙を１１０℃で４８時間加熱処理した場合の処理前後の色差ｂ値（ＪＩＳＺ８７２９参照）の差異により、
○：差異５未満
△：差異５以上〜７未満
×：差異７以上
と評価した。

ロール汚れの評価は、次のように行った。塗工紙（４０，０００ｍ巻、１０本）をカレンダー処理した後の塗工液によるカレンダーロールの汚れを目視し、
○：汚れが無いまたは少ない
△：汚れがある
×：汚れが多い
と相対評価した。

表面強度の評価は、次のように行った。ＲＩ−１型印刷機（明製作所製）を用い、東洋インキ製のＴＶ−２４を使用し、インキ量０．３５ｍｌ一定で印刷し、印刷面のピッキングの程度を目視し、
○：ピッキングが全くない
△：ピッキングが若干見られるが使用に問題ない
×：ピッキングが多数発生し、使用不可
と相対評価した。

また、経済性の評価は、主にラテックスの単価と配合量により相対評価し、相対的にコスト高になるものを△、それ以外を○とし、総合評価は以上の評価項目から○と△と×の３段階に相対評価した。

各実施例及び比較例における各種ラテックスの組成とソフトカレンダー処理温度及びニップ線圧に応じた白紙光沢度の測定結果と黄変化、ロール汚れ、表面強度、経済性及び総合評価の評価結果を、表１に示した。

表１において、Ｔｇ：−５℃、アクリロニトリル量：５％、ゲル量：９０％のラテックスを１３％配合した塗工液を塗工し、温度２００℃、ニップ圧２０００Ｎ／ｃｍで高温ソフトカンダー処理を行った、本発明の典型例としての実施例１では、グロス調微塗工紙に必要な７５°白紙光沢度が４５％で、４０％以上を確保しつつ、黄変化及びロール汚れが無く、所定の表面強度を確保でき、また経済性も悪くなく、良好な総合評価が得られている。

ラテックスのＴｇを−１０℃に変化させた実施例２の場合も良好な結果が得られている。また、Ｔｇを０℃に変化させた実施例３では、接着強度を確保するため配合量を１４％に高めたことによって、経済性で若干劣るものの良好な結果が得られている。一方、Ｔｇを−１５℃に変化させた比較例１では、ロール汚れが著しく、表面強度も劣るために総合評価は不可であり、逆にＴｇを５℃に変化させた比較例２では接着強度を確保するため配合量を１４％に高めたことによって、ロール汚れが発生するとともに経済性で若干劣るため、あまり好ましくない総合評価となっている。

ラテックス中のアクリロニトリル量を１０％に高めた実施例４でも、白紙光沢度が４７％と向上して良好な総合評価が得られ、アクリロニトリル量を１５％に高めた実施例５では白紙光沢度が５０％とさらに向上する一方で黄変化が若干悪化するが良好な総合評価が得られ、逆にアクリロニトリル量を０％にした実施例６では、白紙光沢度が４２％と低下しているが４０％以上を確保できており、良好な総合評価が得られている。一方、アクリロニトリル量を２０％まで高めた比較例３では黄変化が著しくなって総合評価は不可となり、さらにＴｇを７℃と相対的に高くしてゲル量を７５％に低下させた比較例４においても、同様に黄変化が著しくなって総合評価は不可となっている。

また、高温ソフトカレンダー処理の温度を、１００℃、１５０℃、２５０℃、３００℃に変化させた実施例７〜１０においては、温度を高くするのに伴って白紙光沢度が４０％から５５％へと高くすることができることが分かるが、３００℃まで高めると、黄変化及びロール汚れが発生し始めるためにあまり好ましくない総合評価となってくる。一方、高温ソフトカレンダー処理の温度を９０℃にするとともにニップ圧を３０００Ｎ／ｃｍに高めた比較例５では、白紙光沢度が４０％と限界近くまで低くなるとともにローる汚れが発生し、表面強度も不足するため総合評価は不可となり、逆に３５０℃まで高くし、ニップ圧は２０００Ｎ／ｃｍにした比較例６では黄変化が著しくなるとともにロール汚れも発生するため総合評価は不可となり、そこでニップ圧を９００Ｎ／ｃｍに低下させた比較例７においても結果は変わっていない。

また、高温ソフトカレンダー処理のニップ圧を、１０００Ｎ／ｃｍまで低くした実施例１１では白紙光沢度が４０％と低くなり、逆に３０００Ｎ／ｃｍ程度まで高くした実施例１２では白紙光沢度が５０％と高くなるが、何れも良好な総合評価が得られている。一方、ニップ圧を３５００Ｎ／ｃｍまで高くし、温度を１５０℃と若干低くしつつ、白紙光沢度４５％を確保するため、アクリロニトリル量を２０％とした比較例８では、黄変化が著しく、ロール汚れも発生するため、総合評価は不可となっている。

本発明のグロス調微塗工紙は、ラテックスにおけるアクリロニトリル含有量を少なくしたことによって、高温・高圧でソフトカレンダー処理を行っても黄変化を抑制でき、オンマシンによって生産性良く、白紙光沢が４０％以上のグロス調の塗工紙を得ることができ、生産性の高いグロス調微塗工紙として有用である。

Claims

基紙上に、Ｔｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有した塗工層が設けられていることを特徴とするグロス調微塗工紙。
塗工層のラテックスのゲル量が８０〜９５％であることを特徴とする請求項１記載のグロス調微塗工紙。
塗工層のラテックス中の粒子の平均粒径が１００〜１４０ｎｍであることを特徴とする請求項１または２記載のグロス調微塗工紙。
塗工層の顔料は、炭酸カルシウムが３０〜７０％、それ以外がクレーであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のグロス調微塗工紙。
塗工層の塗工量は、１０〜２０ｇ／ｍ²であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のグロス調微塗工紙。
基紙を抄紙する工程と、その基紙上にオンマシンサイズプレスにてＴｇが−１０〜０℃で、アクリロニトリル量が１５％以下のラテックスを全顔料に対して８〜１５％含有する塗工液を塗工する工程と、オンマシンソフトカレンダーにより、１００〜３００℃の高温で、１０００〜３０００Ｎ／ｃｍのニップ線圧にて処理する工程とを有することを特徴とするグロス調微塗工紙の製造方法。
ソフトカレンダーの金属ロールを電磁誘導作用により加熱することを特徴とする請求項６記載のグロス調微塗工紙の製造方法。
ソフトカレンダーは２ロール１ニップの段を２段有し、２つの高温ニップを通紙させることを特徴とする請求項６または７記載のグロス調微塗工紙の製造方法。