JP2007186812A - 塗工紙及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】塗工原紙と、塗工原紙上に、バリア層用塗工液((A1)顔料と(B1)バインダーが含有され、(B1)バインダーの含有割合は、(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)であり、(B1)バインダーには、(L1)共重合体ラテックスが含有され、(L1)共重合体ラテックスの含有割合は、(A1)顔料100質量部に対して、28質量部以上(但し、固形分として)である)が塗工されて形成されたバリア層と、バリア層上に形成されたインキ受理層とを備えた塗工紙である。
【選択図】なし
Description
バリア層用塗工液:
(A1)顔料と(B1)バインダーが含有され、前記(B1)バインダーの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)であり、前記(B1)バインダーには、(L1)共重合体ラテックスが含有され、前記(L1)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、28質量部以上(但し、固形分として)である。
平滑化層用塗工液:
(A2)顔料と(B2)バインダーが含有され、前記(B2)バインダーの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、前記(B2)バインダーには、(L2)共重合体ラテックスが含有され、前記(L2)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。
インキ受理層用塗工液:
(A3)顔料と(B3)バインダーが含有され、前記(B3)バインダーの含有割合は、前記(A3)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、前記(B3)バインダーには、(L3)共重合体ラテックスが含有され、前記(L3)共重合体ラテックスの含有割合は、(A3)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。
バリア層用塗工液:
(A1)顔料と(B1)バインダーが含有され、前記(B1)バインダーの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)であり、前記(B1)バインダーには、(L1)共重合体ラテックスが含有され、前記(L1)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、28質量部以上(但し、固形分として)である。
インキ受理層用塗工液:
(A3)顔料と(B3)バインダーが含有され、前記(B3)バインダーの含有割合は、前記(A3)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、前記(B3)バインダーには、(L3)共重合体ラテックスが含有され、前記(L3)共重合体ラテックスの含有割合は、(A3)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。
平滑化層用塗工液:
(A2)顔料と(B2)バインダーが含有され、前記(B2)バインダーの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、前記(B2)バインダーには、(L2)共重合体ラテックスが含有され、前記(L2)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。
本実施形態の塗工紙を構成する塗工原紙の種類は特に限定されず、後述する各種の塗工液を塗工することにより塗工紙として使用可能であればよい。塗工原紙の原料パルプの種類は特に限定されず、例えば、機械パルプ、化学パルプ、古紙パルプ(DIP)等を挙げることができる。また、塗工原紙には、内添剤として炭酸カルシウム、クレー及びタルク等の填料、アルキルケテンダイマー、ロジン酸石鹸及び硫酸バンド等のサイズ剤、カチオン澱粉及びポリアクリルアミド等の紙力増強剤、並びに嵩高剤等を使用することもできる。更に、塗工原紙の表面には、サイズプレス、ゲートロールコーター、メータードサイズプレス等を使用して、澱粉、アクリルアミド又はアクリル−スチレンポリマー等の表面サイズ剤を塗布することもできる。
本実施形態の塗工紙の塗工原紙上に形成されるバリア層は、具体的には、インキの浸透を抑制又は遮断する機能を有する層である。このバリア層を、塗工原紙と後述するインキ受理層の間に、インキ受理層に接して形成することにより、インキ受理層から浸透してくるインキの、それ以上の浸透を抑制又は遮断することが可能となり、優れた印刷光沢が発揮される。なお、バリア層は、(A1)顔料と(B1)バインダーを所定の組成比で含有するバリア層用塗工液を塗工することにより形成することができる。
バリア層用塗工液に含有される(B1)バインダーの割合(含有割合)は、(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)、好ましくは40質量部以上である。(B1)バインダーの含有割合が、(A1)顔料100質量部に対して30質量部未満であると、インキが浸透し易くなり、所望の印刷光沢とすることが困難となる。なお、(B1)バインダーの含有割合の上限値については特に限定されないが、(A1)顔料100質量部に対して、50質量部以下とすることが好ましい。
本実施形態の塗工紙のバリア層上に形成されるインキ受理層は、印刷用のインキが直接的に転写される層である。このインキ受理層は、例えば、(A3)顔料と(B3)バインダーを所定の組成比で含有するインキ受理層用塗工液を塗工することにより形成することができる。
インキ受理層用塗工液に含有される(B3)バインダーの割合(含有割合)は、(A3)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であることが好ましく、10質量部以下であることが更に好ましく、8質量部以下であることが特に好ましい。(B3)バインダーの含有割合が、(A3)顔料100質量部に対して12質量部超であると、インキ受理性が低下し易くなり、所望の印刷光沢とすることが困難となる傾向にある。なお、(B3)バインダーの含有割合の下限値については特に限定されないが、(A3)顔料100質量部に対して、5質量部以上とすることが好ましい。
本実施形態の塗工紙は、塗工原紙とバリア層との間に、平滑化層が形成されたものであることが好ましい。この平滑化層は、凹凸のある塗工原紙の表面(塗工表面)を平滑にする層である。この平滑化層を形成することにより、塗工紙の全体をより平滑にすることができる。なお、平滑化層は、例えば、(A1)顔料と(B1)バインダーを所定の組成比で含有する平滑化層用塗工液を塗工することにより形成することができる。
平滑化層用塗工液に含有される(B2)バインダーの割合(含有割合)は、(A2)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であることが好ましく、10質量部以下であることが更に好ましく、8質量部以下であることが特に好ましい。(B2)バインダーの含有割合が、(A2)顔料100質量部に対して12質量部超であると、コスト面で不利となる傾向にある。なお、(B2)バインダーの含有割合の下限値については特に限定されないが、(A2)顔料100質量部に対して、5質量部以上とすることが好ましい。
それぞれの塗工液(バリア層用塗工液、インキ受理層用塗工液、及び必要に応じて使用される平滑化層用塗工液)に含有される顔料の種類等については、特に制限はない。顔料の具体例としては、カオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホワイト等を挙げることができる。なかでも、カオリン、重質炭酸カルシウムが好ましく、カオリンと重質炭酸カルシウムを併用することが更に好ましい。これらは、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。なお、(A1)顔料、(A2)顔料、及び(A3)顔料は、同一のものであっても、異なるものであってもよい。インキ受理、インキ浸透抑制、平滑化の各目的に応じてコストを考慮し顔料を選択すればよい。
(B1)バインダーに含有されることのある(L1)共重合体ラテックスは、(a1)脂肪族共役ジエン単量体、(b1)エチレン性不飽和カルボン酸単量体、(c1)シアン化ビニル単量体、及び(d1)これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合して得られる共重合体の粒子が水性媒体中に分散したラテックスであることが好ましい。
(B2)バインダーに含有されることのある(L2)共重合体ラテックスは、(a2)脂肪族共役ジエン単量体、(b2)エチレン性不飽和カルボン酸単量体、(c2)シアン化ビニル単量体、及び(d2)これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合して得られる共重合体の粒子が水性媒体中に分散したラテックスであることが好ましい。
(B3)バインダーに含有されることのある(L3)共重合体ラテックスは、(a3)脂肪族共役ジエン単量体、(b3)エチレン性不飽和カルボン酸単量体、(c3)シアン化ビニル単量体、及び(d3)これらの単量体と共重合可能な他の単量体を重合して得られる共重合体の粒子が水性媒体中に分散したラテックスであることが好ましい。
(L1)〜(L3)共重合体ラテックス中に分散される粒子状の共重合体のゲル含有量は、60質量%以上であることが好ましく、80質量%以上であることが更に好ましい。ゲル含有量が60質量%未満であると、十分な接着強度が得られないことがあり、(L2)共重合体ラテックスにあっては、充分なインキ浸透抑制効果を示さないことがある。その結果、高い印刷光沢を得難くなることがある。ここで、本明細書にいう「ゲル含有量」とは、ラテックス中の重合物等をイソプロパノール中で凝固させ、得られた凝固物をトルエンに浸漬させたときの、トルエン中に残存する固形物の上記凝固物に対する質量比率(トルエンゲル含有率)をいう。
(L1)〜(L3)共重合体ラテックス中に分散される粒子状の共重合体の平均粒子径は、望ましくは40〜160nmであり、さらに望ましくは60〜100nmである。40nm未満であると、工業的生産が難しく、160nmを超えると十分な強度が得られないことがある。特に(L1)共重合体ラテックスと(L3)共重合体ラテックスの中に分散される粒子状の共重合体は、その粒子径が小さく、強度の良好なラテックスを上記の範囲で少なく使用する方が良好な結果が得られる傾向にある。
(L1)〜(L3)共重合体ラテックスは、乳化重合によって容易に調製することができる。乳化重合に際しては、水性媒体中で乳化剤、重合開始剤、分子量調節剤等を使用する。乳化剤としては、アニオン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、両性界面活性剤等を、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。アニオン性界面活性剤としては、例えば、高級アルコールの硫酸エステル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、ポリエチレングリコールアルキルエーテルの硫酸エステル等を挙げることができる。ノニオン性界面活性剤としては、通常のポリエチレングリコールのアルキルエステル型、アルキルエーテル型、アルキルフェニルエーテル型等が用いられる。両性界面活性剤としては、アニオン部分としてカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、燐酸エステル塩を、カチオン部分としてアミン塩、第4級アンモニウム塩を持つものを挙げることができる。具体的には、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン等のベタイン類;ラウリル−β−アラニン、ステアリル−β−アラニン、ラウリルジ(アミノエチル)グリシン、オクチルジ(アミノエチル)グリシン等のアミノ酸タイプのもの等が用いられる。
(B1)〜(B3)バインダーには、上述の(L1)〜(L3)共重合体ラテックス以外のバインダー成分が含有されていてもよい。このようなバインダー成分としては、例えば、スチレン・アクリル系共重合体ラテックス、アクリル系共重合体ラテックス、酢酸ビニル・アクリル系共重合体ラテックス等の各種共重合体ラテックスや、天然系バインダー等を挙げることができる。天然系バインダーとしては、例えば、酸化デンプン、エステル化デンプン、酵素変性デンプン、エーテル化デンプン等のデンプン(スターチ);これらのデンプンをフラッシュドライして得られる冷水可溶性デンプン;カゼイン等を挙げることができる。これらのバインダー成分は、一種単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。
それぞれの塗工液には、上述してきた顔料及びバインダー以外にも、任意成分として、耐水性改良剤、顔料分散剤、粘度調節剤、着色顔料、蛍光染料、pH調節剤等の、一般に使用されている種々の添加剤を配合することができる。顔料、バインダー、及び任意に配合されるその他の添加剤が含有される塗工液の固形分濃度は、30〜70質量%が好ましい。
本発明の塗工紙の製造方法の一実施形態は、塗工原紙上に、前述のバリア層用塗工液を塗工してバリア層を形成する工程と、形成されたバリア層上に、前述のインキ受理層用塗工液を塗工してインキ受理層を形成する工程とを有する製造方法である。なお、塗工原紙とバリア層の間に平滑化層を有する塗工紙を製造する場合には、バリア層を形成する工程よりも前に、塗工原紙上に、前述の平滑化層用塗工液を塗工して平滑化層を形成する工程を別途設ければよい。
((L2)共重合体ラテックスの製造)
撹拌機を備え、温度調節の可能なオートクレーブ中に、1段目単量体成分等として、1,3−ブタジエン10質量部、スチレン15質量部、メチルメタクリレート2質量部、アクリロニトリル5質量部、アクリル酸1質量部、イタコン酸2質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸0.3質量部、過硫酸カリウム1質量部、水180質量部、α−メチルスチレンダイマー0.5質量部、及びt−ドデシルメルカプタン0.1質量部を一括して仕込み、60℃で4時間反応させ、重合転化率が70%以上であることを確認した(1段目の重合)。その後、2段目単量体成分として、1,3−ブタジエン35質量部、スチレン22質量部、アクリロニトリル5質量部、メチルメタアクリレート3質量部、過硫酸カリウム1質量部、α−メチルスチレンダイマー1質量部、t−ドデシルメルカプタン0.2質量部を12時間にわたって連続的に添加しながら70℃で重合を継続した。連続添加終了後も更に75℃で2時間反応させ(2段目の重合)、(L2)共重合体ラテックスを得た。最終的な重合転化率は99%であった。得られた(L2)共重合体ラテックスの、共重合体のゲル含有量は90%、重量平均粒子径は90nmであった。
表1に示す配合処方とすること以外は、前述の「(L2)共重合体ラテックスの製造」と同様にして、(L1)共重合体ラテックス、及び(L3)共重合体ラテックスを得た。最終的な重合転化率は98〜99%であった。得られた(L1)共重合体ラテックス、及び(L3)共重合体ラテックスの、共重合体のゲル含有量、及び重量平均粒子径を表1に示す。
上記で製造した(L1)〜(L3)共重合体ラテックスと、下記(i)〜(viii)の成分を使用し、表2に示す配合処方に従って塗工液(1)〜(3)を調製した。また、表3に示す「(S)/(L)」は、顔料100質量部(カオリンクレーと炭酸カルシウムの合計)に対する、スターチの質量部(S)と共重合体ラテックスの質量部(L)の比を意味する。例えば、実施例1の平滑化層を形成する塗工液(1)は、カオリンクレー(3)60部、炭酸カルシウム(2)40部、分散剤0.2部、及びスターチ2部に対して、(L2)共重合体ラテックスを、(L2)共重合体ラテックスに含まれる共重合体が6部となるように配合したものである。
(ii)カオリンクレー(2):商品名「ニュークレイ」(エンゲルハード社製)(出ラミネート系、アスペクト比大(扁平粒子))
(iii)カオリンクレー(3):商品名「HT」(エンゲルハード社製)(二級カオリンクレー(大粒径))
(iv)炭酸カルシウム(1):商品名「カービタル90」(イメリス社製)(小粒径)
(v)炭酸カルシウム(2):商品名「カービタル75」(イメリス社製)(大粒径)
(vi)分散剤:ポリアクリル酸系分散剤、商品名「アロンT−40」(東亜合成社製)
(vii)潤滑剤:商品名「ノップコートC104」(サンノプコ社製)
(viii)スターチ:商品名「MS4600」(日本食品工業社製)
(実施例1(三段塗工))
塗工液(1)(顔料100部に対して、スターチ2部、及び(L2)共重合体ラテックス6部を含有する)を、塗工原紙(80.5g/m2)上に、塗工速度400m/分、塗工量が片面6±0.5g/m2となるように、自製のラボゲートロールコーターを使用して塗工し、200℃の熱風で20秒間乾燥することにより第一層が形成された塗工紙を得た。得られた塗工紙を、温度23℃、湿度50%の恒温恒湿槽に1昼夜放置した。
第一〜第三層を形成するための塗工液(1)〜(3)に含有されるスターチと共重合体ラテックスの量、並びに塗工量を表3に示す通りとすること以外は、前述の実施例1と同様にして、オフセット印刷用塗工紙(実施例2〜8、比較例1〜4)を得た。得られた塗工紙の各種物性の評価及び測定結果を表3に示す。
塗工液(2)(顔料100部に対して、スターチ3部、及び(L1)共重合体ラテックス38部を含有する)を、塗工原紙(80.5g/m2)上に、塗工速度400m/分、塗工量が片面4±0.5g/m2となるように、SMT社製のラボカーテンコーターを使用して塗工し、200℃の熱風で20秒間乾燥して、第一層を有する塗工紙を得た。この塗工紙を、温度23℃、湿度50%の恒温恒湿槽に1昼夜放置した。
第一層及び第二層を形成するための塗工液(2)及び(3)に含有されるスターチと共重合体ラテックスの量、並びに塗工量を表3に示す通りとすること以外は、前述の実施例9と同様にして、オフセット印刷用塗工紙(実施例10、11、比較例5、6)を得た。得られた塗工紙の各種物性の評価及び測定結果を表4に示す。
Claims (11)
- 塗工原紙と、
前記塗工原紙上に、下記バリア層用塗工液が塗工されて形成されたバリア層と、
前記バリア層上に形成されたインキ受理層と、
を備えた塗工紙。
バリア層用塗工液:
(A1)顔料と(B1)バインダーが含有され、
前記(B1)バインダーの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)であり、
前記(B1)バインダーには、(L1)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L1)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、28質量部以上(但し、固形分として)である。 - 前記塗工原紙と、前記バリア層との間に、下記平滑化層用塗工液が塗工されて形成された平滑化層を更に備えた請求項1に記載の塗工紙。
平滑化層用塗工液:
(A2)顔料と(B2)バインダーが含有され、
前記(B2)バインダーの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、
前記(B2)バインダーには、(L2)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L2)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。 - 前記バリア層が、前記バリア層用塗工液が1〜5g/m2塗工されて形成された層である請求項1又は2に記載の塗工紙。
- 前記インキ受理層が、下記インキ受理層用塗工液が塗工されて形成された層である請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗工紙。
インキ受理層用塗工液:
(A3)顔料と(B3)バインダーが含有され、
前記(B3)バインダーの含有割合は、前記(A3)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、
前記(B3)バインダーには、(L3)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L3)共重合体ラテックスの含有割合は、(A3)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。 - 前記インキ受理層が、前記インキ受理層用塗工液が3〜8g/m2塗工されて形成された層である請求項4に記載の塗工紙。
- 前記バリア層の空隙率が、5体積%以下である請求項1〜5のいずれか一項に記載の塗工紙。
- 枚葉オフセット印刷又は輪転オフセット印刷に使用される請求項1〜6のいずれか一項に記載の塗工紙。
- 7質量%以上の大豆油を含むインキによって印刷される請求項7に記載の塗工紙。
- 塗工原紙上に、下記バリア層用塗工液を塗工してバリア層を形成する工程と、
形成された前記バリア層上に、下記インキ受理層用塗工液を塗工してインキ受理層を形成する工程と、
を有する塗工紙の製造方法。
バリア層用塗工液:
(A1)顔料と(B1)バインダーが含有され、
前記(B1)バインダーの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、30質量部以上(但し、固形分として)であり、
前記(B1)バインダーには、(L1)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L1)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A1)顔料100質量部に対して、28質量部以上(但し、固形分として)である。
インキ受理層用塗工液:
(A3)顔料と(B3)バインダーが含有され、
前記(B3)バインダーの含有割合は、前記(A3)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、
前記(B3)バインダーには、(L3)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L3)共重合体ラテックスの含有割合は、(A3)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。 - 前記バリア層を形成する工程よりも前に、
前記塗工原紙上に、下記平滑化層用塗工液を塗工して平滑化層を形成する工程を更に有する請求項9に記載の塗工紙の製造方法。
平滑化層用塗工液:
(A2)顔料と(B2)バインダーが含有され、
前記(B2)バインダーの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、12質量部以下(但し、固形分として)であり、
前記(B2)バインダーには、(L2)共重合体ラテックスが含有され、
前記(L2)共重合体ラテックスの含有割合は、前記(A2)顔料100質量部に対して、4〜9質量部(但し、固形分として)である。 - 前記バリア層用塗工液、及び/又は前記インキ受理層用塗工液を、カーテンコーターで塗工する請求項9又は10に記載の塗工紙の製造方法。
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