JP2006161183A - 印刷用塗工紙 - Google Patents

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Abstract

【課題】 印刷用塗工紙において、特に浸透乾燥型新聞インキを使用する場合に、従来の新聞用紙並みの敏速なインキ乾燥性を有し、べた付きが無く、更に塗工紙並みの印刷画像の鮮明正当に優れた印刷適性を持ち、光が当たることによって有害物質を分解する作用を併せ持った印刷用塗工紙を提供することにある。
【解決手段】 原紙上に顔料及び接着剤を含有する塗工層を設けてなる塗工紙において、塗工層中に光触媒作用を有する酸化チタン微粉末を含み、塗工紙の加圧給油量が20g/m以上、かつベック平滑度が75秒以下であることを特徴とする、印刷用塗工紙。
【選択図】なし

Description

本発明は、印刷作業性に優れ、かつ優れたカラー印刷品質を有し、尚かつ空気清浄効果があり、特に新聞インキを用いた印刷用塗工紙に関するものである。
生活環境に対する関心の高揚に伴い、悪臭などの日常生活における有害物質の除去の要求が増えてきている中、酸化チタンが注目を集めている。酸化チタンは従来から製紙用に優れた不透明性を持つ顔料として使用されてきたが、微粒の酸化チタンは光エネルギーを利用して酸化還元反応を引き起こし、空気中の各種有害物質を分解することが知られており、この技術を有効利用するため紙に坦持させるよう開発が進められている。例えば、水溶性高分子と酸化チタン等の光触媒作用を持つ物質を紙に内添した光触媒紙が開示されている(特許文献1参照)が、光触媒物質は光に当たることによりその触媒作用を発揮するため、紙層内部に光触媒物質を有する方法は効率的とは言いがたく、効果も充分とは言えない。触媒効率を高めるためには、できるだけ紙の表層部に光触媒物質を坦持させる方がよく、紙に塗工することが最も有効であると考えられる。例えば、酸化チタン微粉末をシリカゾル等の無機結着剤と結合させ、その周りを有機接着剤で結合させる手段が開示されている(特許文献2参照)。しかし、これらの紙は一般的に用いられる紙ではなく、環境問題の意識が広まらない限り用いられる機会は少ないと言える。
現在、最も広く用いられている紙の種類は印刷用紙であり、特に新聞紙は毎日発行されており、例えば新聞紙の表紙に応用することができれば、最大限に有効利用できると考えられる。
近年、各種印刷技術の進歩により印刷機の印刷速度は一層高速化し、また、多色印刷の割合も増えてきている。新聞印刷においてもその傾向にある。新聞用紙の多色印刷は、新聞印刷という即時大量印刷の必要性とコストの要請上、通常の印刷条件即ち通常の新聞用紙上に浸透乾燥型インキをコールドセット型高速輪転印刷機で印刷するという条件で行われている。しかしながら、従来の方法で紙に塗工した場合、インキの乾燥性が著しく悪く、浸透乾燥型インキをコールドセット型高速輪転印刷機で印刷した場合、ガイドロールに乾燥しきれなかったインキが付着し、それが紙に転写して仕上がりが悪くなるといった問題が生じる。
特開平10−226983号公報 特開2000−129595号公報
この様な状況に鑑みて、本発明の課題は、印刷用塗工紙において、特に浸透乾燥型新聞インキを使用する印刷において、従来の新聞用紙並みの敏速なインキ乾燥性を有し、べた付きが無く、更に塗工紙並みの印刷画像の鮮明性等に優れた印刷適性を持ち、光が当たることによって有害物質を分解する作用を併せ持った印刷用塗工紙を提供することにある。
本発明者等は、上記課題について鋭意研究した結果、原紙上に顔料及び接着剤を含有する塗工層を設けてなる塗工紙において、塗工層中に光触媒作用を有する二酸化チタン微粉末を含み、塗工紙の加圧給油量が20g/m以上、かつベック平滑度が75秒以下とすることにより、印刷物のインキ乾燥性が良好で、べた付きが少なく印刷作業性に優れ、かつ優れたカラー印刷画像の再現性及び鮮明性に優れ、光が当たることによって有害物質を分解する作用を併せ持った印刷用塗工紙を得ることができることを見出した。塗工紙の加圧給油量が20g/m以上、かつベック平滑度が75秒以下とすることにより、例えば印刷時に新聞インキ等が塗工紙に適度に浸透し、インキ着肉性、インキ乾燥性が良好でベタ付きが抑えられ、インキが平滑度の低い塗工紙表面に付着するため、印刷機のロール等へ再転写、またはそれによる紙面汚れ等を抑えることができると考えられる。本発明においては、原紙にはパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することが好ましい。また、顔料100重量部当たり、酸化チタン微粉末を5重量部以上含有し、酸化チタン微粉末と炭酸カルシウムが30重量部以上含有することが好ましい。
本発明により、印刷用塗工紙において、特に浸透乾燥型新聞インキを使用する印刷において、従来の新聞用紙並みの敏速なインキ乾燥性を有し、べた付きが無く、更に塗工紙並みの印刷画像の鮮明性等に優れた印刷適性を持ち、光が当たることによって有害物質を分解する作用を併せ持った印刷用塗工紙を得ることができる。
本発明においては、特定の顔料を原紙上に設けて、ある一定の平滑性、吸油性を持つ印刷用塗工紙を得るものである。
本発明における印刷用塗工紙は、ベック平滑度が75秒以下にすることが重要である。ベック平滑度が75秒より高くすると紙面汚れが多くなり、印刷作業性が悪くなる。印刷時に、紙面に供給されたインキは、平滑性の高い紙は一旦紙へ転写されたインキが印刷機のロール等へ再転写されたり、また、それにより紙面汚れが発生しやすく、平滑性の低い紙では転写されにくいためであると考えられる。ベック平滑度は、10秒以上、60秒以下がより好ましい。
本発明における印刷用塗工紙は、加圧吸油量を20g/m以上とすることもまた重要である。本発明における、加圧吸油量を測定する方法は、KALTEC社製AA−GWR Water Retention Meter装置を使用する。測定対象の白紙サンプル、メンブランフィルター(ポアサイズ 5μm)、付属のカップをセットし、上部より大豆油を1ml入れた後、密閉し、一定圧(50kPa)で一定時間(20秒)加圧した後の吸油量を測定したものである。通常、インキ乾燥性、つまり紙の吸油性評価には常圧測定の点滴吸油度が一般的に用いられている。しかし、オフセット輪転機において、実際にはブランケット上のインキは上胴、下胴から加圧された状態で紙にセットされており常圧下で測定された点滴吸油度では実際の印刷状況を擬しておらず、紙面汚れやべた付きといった印刷作業性との間に明確な相関は見られなかった。また、JIS P 8130に加圧セット型の吸油度試験方法が規定されているが、この方法でも印刷作業性との相関は見られない。上記の本発明の方法を使用することにより、印刷作業性と高い相関が得られることが判明した。加圧吸油量が20g/mより低い場合、印刷時に新聞インキが塗工紙に浸透されにくいため、塗工紙片面のインキ着肉性に劣り、またインキが乾燥されにくく、印面汚れやべた付きが生じてしまう。また、加圧給油量が高すぎると、塗工紙へインキが浸透しすぎるため、インキ着肉性が低下し、印刷物の再現性及び鮮明性に劣る傾向にある。塗工紙の加圧吸油量は、好ましくは25g/m以上250g/m以下である。
本発明における原紙は、パルプ、填料と各種助剤からなる。パルプとしては、化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を用いることができるが、機械パルプ、機械パルプ由来の古紙パルプを多量に用いると光が当たった場合劣化して変色するため、60重量%以下の含有量が好ましく、最も好ましいのは配合しないことである。
本発明の原紙においては、原紙層を低密度化し、尚かつ吸油性と平滑性のバランスを持たせるため、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である界面活性剤等の嵩高剤(低密度化剤)を使用することが好ましい。パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物(以下、結合阻害剤と略称する)とは、疎水基と親水基を持つ化合物で、最近、製紙用で紙の嵩高化のために上市された低密度化剤(あるいは嵩高剤)は本発明の結合阻害剤として適しており、例えば、WO98/03730号公報、特開平11−200284号公報、特開平11−350380号公報、特開2003−96694号、特開2003−96695号公報等に示される化合物等が挙げられる。具体的には、高級アルコールのエチレンおよび/またはプロピレンオキサイド付加物、多価アルコール型非イオン型界面活性剤、高級脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のエチレンオキサイド付加物、あるいは脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、あるいはポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物などを使用することができ、これらを単独あるいは2種以上併用することができる。好ましくは多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、ポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物等である。販売されている嵩高薬品としては、BASF社のスルゾールVL、Bayer社のバイボリュームPリキッド、花王(株)のKB−08T、08W、KB110、115、三晶(株)のリアクトペイク、日本PMC(株)のPT−205、日本油脂(株)のDZ2220、DU3605、荒川化学(株)のR21001といった薬品があり、単独あるいは2種以上を併用してもよい。本発明の塗工紙は、原紙の透気性を向上するために、パルプの繊維間結合阻害剤をパルプ100重量部当たり0.1〜10重量部含有することが好ましく、特に0.2〜1.0重量部を含有することが好ましい。
また、本発明においては、原紙に用いる填料として無定型シリケート、無定型シリカ、タルク、カオリン、クレー、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料を使用することができ、填料の配合量は、パルプ重量に対して3〜20重量%程度である。これら填料は、紙料スラリーの抄紙適性や強度特性を調節する目的で、単独又は2種以上を混合使用してもよい。
また、これらの紙料のスラリーに必要に応じ通常抄紙工程で使用される薬品類、例えば紙力増強剤、サイズ剤、消泡剤、着色剤、柔軟化剤などを、本発明の効果を阻害しない範囲で、添加し抄紙することができる。
原紙の抄紙方法について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マシン、丸網マシン、二者を併用したマシン、ヤンキードライヤーマシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で紙料スラリーを抄紙した原紙のいずれであってもよく、新聞古紙から得られる回収古紙パルプを含む中質原紙も使用できる。また、サイズプレス、ビルブレード、ゲートロールコーター、プレメタリングサイズプレスを使用して、澱粉、ポリビニルアルコールなどを予備塗工した原紙等も使用できる。塗工原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が30〜400g/mを用いることができるが、本発明は印刷用塗工紙であり、また特に新聞輪転機対応塗工紙であるため、30〜100g/m程度である。本発明おいて原紙の密度は、0.3g/cm以上0.8g/cm以下であることが好ましく、より好ましくは密度が0.3g/cm以上0.6g/cm以下である。
本発明においては、塗工液中に、顔料として二酸化チタン微粉末を用いることにより、光が当たることにより空気中の有害物質を分解する能力を持つことができる。配合量は、顔料100重量部に当たり5重量部以上が好ましく、より好ましくは10重量部以上50重量部以下である。本発明における酸化チタンとしては、酸化チタンの他、含水酸化チタン、水和酸化チタン、メタチタン酸、オルトチタン酸、及び水酸化チタンと呼称されているチタン酸化物または水酸化物全てから製造することができる。本発明に用いる酸化チタンとしては、一次粒子の粒径は2〜150nmが好ましい。また、比表面積は10〜350m/gが好ましい。
本発明においては、塗工液中に、顔料として二酸化チタン微粉末とシリカゾル又はアルミナゾルを5:1〜1:5の比率で混合した物を用いた方が好ましい。これにより、併用する有機接着剤の分解を抑制することができる。酸化チタン微粉末とシリカまたはアルミナのコロイダル溶液を一定の割合で添加し一定時間攪拌後、その他顔料や助剤を添加した方が好ましい。
また、本発明では上記顔料の他に、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、クレー、カオリン、エンジアードカオリン、デラミネーテッドクレー、タルク、硫酸カルシウム、通常の製紙用に用いる二酸化チタン、硫酸バリウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、サチンホワイト等の無機顔料や、プラスチックピグメント等の有機顔料を使用することができる。本発明において、炭酸カルシウム、特に重質炭酸カルシウムを用いた方が製造コストの点、インキ乾燥性向上の点から用いた方が好ましい。配合量は、顔料100重量部に対して、炭酸カルシウムと二酸化チタンの混合物の配合量が30重量部以上が好ましく、より好ましくは50重量部以上である。
本発明において用いる接着剤は、塗工紙用に従来から用いられている、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、あるいはポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成接着剤、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体などのから、1種以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤は、顔料100重量部に対して、5〜50重量部の範囲で使用されることが好ましく、より好ましくは10〜40重量部である。50重量部を超える場合は、塗料の粘度が高くなり、配管やスクリーンを通過しづらくなるといった操業性の問題が生じる等のデメリットが生じ好ましくない。また、5重量部未満の場合は、十分な表面強度が得られず好ましくない。
本発明の塗工液には、助剤として分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。
塗工原紙に調整された塗工液を塗工する方法としては、ブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター等を用いて、一層もしくは二層以上を原紙上に片面あるいは両面塗工する。本発明が効果的である塗工量の範囲は、片面当たり3g/m以上12g/m以下が好ましく、より好ましくは4g/m以上8g/m以下である。
湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒータ、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。
乾燥後、必要に応じて、後加工であるスーパーカレンダー、高温ソフトカレンダー等の仕上げ工程によって平滑性を付与することが可能である。ただし、所望の品質の塗工紙が得られれば、いずれのカレンダー処理、あるいは未カレンダー処理でもよい。その他、一般的な紙加工手段をいずれも適用可能である。
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、もちろんこれらの例に限定される物ではない。なお、特に断らない限り、例中の部および%は、それぞれ重量部、重量%を示す。なお、塗工液及び得られた印刷用塗工紙について以下に示す様な評価法に基づいて試験を行った。
(評価方法)
(1)加圧吸油量:本発明で規定する加圧吸油量は、KALTEC社製AA−GWR Water Retention Meterを用いて測定した物である。まず、付属のゴムマット上に測定対象の白紙サンプル(5cm×5cm)6枚(吸油性の高いサンプルは適宜枚数を調節する)とメンブランフィルター(KALTEC社製 ポアサイズ5.0μm)を1枚、更にその上に付属のカップを置き、本装置にセットする。クランプを上昇させ、本装置上部に密着させた後、上部の液供給口より大豆油(和光純薬工業製、和光一級品)1mlを注入し、即座に付属のフタをし、測定を開始する。カップ内の圧力を50kPaで20秒間保持した後、開放し白紙サンプルの重量を測定した。測定面積は8cmである。増加した重量が、各用紙が加圧かで吸収した大豆油の量となり、1m辺りの吸油量を本発明における加圧吸油量とした。
加圧吸油量(g/m)=(測定後紙重量(g)−測定前紙重量(g))/(0.0008(m))
(2)ベック平滑度:JIS P 8119に基づいて測定した。
(3)インキ着肉性:東芝機械性オフセット輪転機(4色)を用いて、オフセット印刷用浸透乾燥型新聞インキ(東洋インキ製造製 Vantean Eco)を用いて500rpmで印刷し、得られた印刷物(藍、紅、黄 3色ベタ印刷部)のインキ着肉性を4段階で目視評価した。
◎:非常に優れる、○:優れる、△:やや問題有り、×:問題有り
(4)インキ乾燥性:RI印刷機を用いて、オフセット印刷用浸透乾燥型新聞インキ(東洋インキ製造製 Vantean Eco)を用いて印刷した直後の印刷物(紅単色ベタ印刷部)を上質紙に転写し、上質紙の汚れの少ない具合を4段階で目視評価した。
:非常に優れる、○:優れる、△:やや問題有り、×:問題有り
(5)印刷物の鮮明性:オフセット印刷において印刷物の鮮明性を4段階で目視評価した。
◎:非常に優れる、○:優れる、△:やや問題有り、×:問題有り
(6)べたつき性:オフセット印刷において印刷物のべた付きを4段階で評価した。
◎:非常に優れる、○:優れる、△:やや問題有り、×:問題有り
(7)光触媒効果:シートを10cm×15cm角に裁断し、5リットル容の石英ガラス製の密閉容器に入れ、容器内の濃度が100ppmになるようにアセトアルデヒドガスをマイクロシリンジで注入した。さらに、シート表面の紫外線強度が5.0mW/cm になるように、15Wのブラックライトを3本使用して紫外線照射を行った。1時間後の容器内のガス濃度を北川式ガス検知管で測定し、分解率(%)を求め光触媒効果を評価した。
[実施例1]
酸化チタン微粒子スラリー(堺化学社製 CSB−M)15部(固形分)、コロイダルシリカ(日産化学社製 スノーテックス40)24部をセリエミキサーにて1時間攪拌した。その中に、重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製 FMT−90)40部、微粒クレー(HUBER社製 JapanGloss)21部からなる顔料に、分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加して(対無機顔料 0.2部)セリエミキサーで分散した顔料スラリーを加え、固形分濃度63%の顔料スラリーを調整した。この様にして得た顔料スラリーに、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス(ガラス転移点温度20℃、ゲル含量85%)13部、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉(ペンフォード社製 PG295)26部を加え、さらに水を加えて固形分濃度58%の塗工液を得た。
塗工原紙は、填料として軽質炭酸カルシウムを原紙重量当たり7%含有し、製紙用パルプとして機械パルプを30%、化学パルプを70%用い、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物(花王製KB−110)を原紙重量当たり0.3%含有する坪量50g/mの中質紙を用いた。
上記の原紙に、前述の塗工液を片面当たりの塗工量が5g/mになる様に、700m/分の塗工速度でブレードコーターを用いて両面塗工を行い、塗工紙水分が5%となる様に乾燥して、印刷用塗工紙を得た。
[実施例2]
実施例1における顔料スラリーの配合部数を、それぞれ酸化チタン微粒子スラリー10部(固形分)、コロイダルシリカ16部、重質炭酸カルシウム50部、微粒クレー24部と変更した以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[実施例3]
実施例1における顔料スラリーの配合部数を、それぞれ酸化チタン微粒子スラリー5部(固形分)、コロイダルシリカ8部、重質炭酸カルシウム60部、微粒クレー27部と変更した以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[実施例4]
実施例1における顔料スラリーの配合部数を、酸化チタン微粒子スラリー10部(固形分)、コロイダルシリカ16部、重質炭酸カルシウム74部と変更した以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[実施例5]
実施例1における顔料スラリーの配合部数を、酸化チタン微粒子スラリー10部(固形分)、重質炭酸カルシウム66部、微粒クレー24部と変更した以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[実施例6]
実施例1において、原紙中にパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物(花王製KB−110)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[比較例1]
実施例1において、塗工紙乾燥後に金属ロール表面温度100℃、通紙速度1200m/分、線圧300kN/m、カレンダーニップ数2ニップの条件で高温ソフトニップカレンダー処理を行ったこと以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[比較例2]
実施例6において、塗工紙乾燥後に金属ロール表面温度100℃、通紙速度1200m/分、線圧300kN/m、カレンダーニップ数2ニップの条件で高温ソフトニップカレンダー処理を行ったこと以外は、実施例6と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
[比較例3]
実施例1における顔料スラリーの配合部数を、重質炭酸カルシウム70部、微粒クレー30部と変更した以外は、実施例1と同様の方法で印刷用塗工紙を得た。
以上の結果を表1に示した。
Figure 2006161183

Claims (4)

  1. 原紙上に顔料及び接着剤を含有する塗工層を設けてなる塗工紙において、塗工層中に光触媒作用を有する酸化チタン微粉末を含み、塗工紙の加圧給油量が20g/m以上、かつベック平滑度が75秒以下であることを特徴とする印刷用塗工紙。
  2. 顔料100重量部当たり、酸化チタン微粉末を5重量部以上含有し、かつ酸化チタン微粉末と炭酸カルシウムが30重量部以上含有することを特徴とする請求項1に記載の印刷用塗工紙。
  3. 原紙中にパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の印刷用塗工紙。
  4. 原紙の片面当たりの塗工量が3.0g/m以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の印刷用塗工紙。
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