JP2007231461A - オフセット輪転印刷用塗工紙 - Google Patents

Abstract

【課題】
オフセット輪転印刷時にひじわの発生が無く、耐折り割れ、印刷面感等の印刷適性に優れたオフセット輪転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有するオフセット輪転印刷用塗工紙において、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を含み、この顔料に含まれる結合水が片面塗工層１ｍ^２当たり、０．２ｇ以上含むことを特徴とするオフセット輪転印刷用塗工紙。

Description

本発明は、オフセット輪転印刷用紙に関し、操業性に優れ、白色度が高く、印刷適性に優れたオフセット印刷用塗工紙に関する。

近年、印刷物に対し、写真や図案を多用し、更にカラー化するなどにより、視覚的に内容を強力に伝達しようとする要望が高い。一方、省資源、輸送コストなどの点から印刷物の軽量化に対しても強い要望がある。この二つの要望は相反する物であって、視覚に訴えるのに適するグレードの塗工紙は、原紙坪量、塗工量共に多くなる傾向にある。

塗工紙に求められるものは多々あるが、その中の一つに白紙部、印刷部の光沢度が挙げられる。一般に塗工紙は、高光沢塗工紙と艶消し塗工紙に大別される。高光沢塗工紙は、従来高級印刷に用いられてきたアート紙、スーパーアート紙、コート紙などであり、印刷仕上がりは、白紙光沢も印刷光沢も高いグロス調である。艶消し塗工紙は白紙光沢と印刷光沢によりダル調、マット調がある。マット調は、白紙面、印刷面共に光沢が低くフラットで落ち着いた感じの印刷物で、ダル調は、白紙光沢度は低いが、印刷光沢度は高いという、グロス調とマット調の中間のものである。マット調は、従来のグロス調に比べて印刷後の文字部が読みやすく、近年需要が増えている。高光沢塗工紙、ダル調塗工紙、マット調塗工紙は印刷前の白紙光沢度に差はあるものの、いずれにおいても、印刷後の光沢度が高いことは重要課題の一つである。

また、塗工紙品質の重要項目の一つに、オフセット輪転印刷の乾燥工程で発生するひじわがあげられる。この現象は、オフセット輪転印刷の乾燥工程において、非画線部とインキで覆われている画線部での紙中水分の蒸発速度が異なることから発生すると考えられている。すなわち、非画線部は、画線部と比較して水分蒸発速度が速いため、先に収縮が始まり、画線部に流れ方向（抄紙方向）のひじわが発生する。特に、坪量が低い紙に顕著に見られ、塗工紙の軽量化に対する大きな障害となる。

ひじわは紙中水分の蒸発速度の差に起因しているため、印刷前の塗工紙の水分を低くすることがひじわ抑制には効果があるが、完全に解決するまでには至っていない。また、塗工紙水分を低くした場合には、紙が水分を吸収しやすくなるため吸湿じわが発生し塗工紙の品質を大幅に下げる、塗工層の表面が割れやすくなり製本時にホッチキスの針が抜けやすくなる等の別の問題が発生する。

このため、ひじわの抑制には水分調整以外の各種検討がなされているが、どれも完全に解決できるとは言い難く、また別の問題を引き起こしやすい。例えば、水分の他に塗工紙の内部層間強度を規定している（特許文献１参照）が、内部層間強度を下げることによりひじわを抑制することは、ブリスターの発生を促進し、ブリスターを抑制するために水分を下げることは、吸湿じわ等がが発生し問題となる。

また、ケン化度が８５モル％以上であるポリビニルアルコールを原紙の両面に対し、乾燥重量で１〜６ｇ／ｍ^２となるように塗布、乾燥されてなる原紙を使用することにより収縮挙動を抑制させることも提案されている（特許文献２参照）。しかし、ポリビニルアルコールは粘度が高く塗工適性に劣るため、連続操業には不向きであり、また耐ブリスター性に劣る場合があった。

この様に、従来の技術においては、ひじわを抑制し、その一方で耐ブリスター性や折り割れ等の他の印刷適性を持ったオフセット輪転印刷用塗工紙を得ることは困難であった。

特開平９−２９１４９６号公報 特開平１１−３５０３９１号公報

この様な状況を鑑みて、本発明の課題は、オフセット輪転印刷時にひじわの発生が無く、耐折り割れ、印刷面感等の印刷適性に優れたオフセット輪転印刷用塗工紙を提供することにある。

本発明者等は、上記課題に鋭意検討を行った結果、原紙上に、顔料及び接着剤を含有する塗工層を有するものを含み、その結合水がオフセット輪転印刷用塗工紙において、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を含み、この顔料に含まれる結合水が片面塗工層１ｍ^２あたり０．２ｇ以上有することにより、オフセット輪転印刷時にひじわの発生が無く、また、耐ブリスター性、折り割れ、印刷面感等他の印刷適性に優れたオフセット輪転印刷用塗工紙を製造して得ることができる。本発明においては、オフセット輪転印刷で通常乾燥する場合の紙の表面温度９０〜１３０℃の範囲では、本発明で規定した顔料を塗工層に含ませることにより、印刷機のドライヤーからあてられる熱風のエネルギーが、インキの乾燥・固化に消費される一方で、結合水の脱水にも消費されることにより、紙の内部にまで熱風のエネルギーが伝わりにくくなり、原紙中の水分の蒸発が抑制され紙が収縮しづらくなり、ひじわの原因となる画線部と非画線部の収縮の差が生じなくなることで、ひじわが発生が抑えられるものと思われる。

本発明により、オフセット輪転印刷時にひじわの発生が無く、耐折り割れ、印刷面感等の印刷適性に優れたオフセット輪転印刷用塗工紙を得ることができる。

本発明においては、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を含み、この顔料に含まれる結合水が、片面塗工層１ｍ^２あたり０．２ｇ以上含有することにより、ひじわの発生のないオフセット輪転印刷用塗工紙を得ることができる。
本発明における、オフセット輪転印刷はオフセット印刷の中でも、紙を巻き取りの状態で給紙、印刷を行い、印刷インキとして熱によって乾燥・固化するヒートセットタイプのインキを使用し、印刷後に熱風をあてて乾燥させるタイプのものをいう。この、熱風をあてて乾燥させる際には、紙の表面の温度は通常９０〜１３０℃の範囲で行われ、この時に熱風によるエネルギーは画線部においてはインキの乾燥、固化に使用されるが、非画線部では紙中水分の蒸発に使用されると考えられる。これにより、紙中水分の蒸発速度に画線部と非画線部とで差が生じ、蒸発速度の速い非画線部の収縮と画線部の収縮に差が生じることから、ひじわが発生すると考えられる。
本発明では、塗工層中に４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を含ませることにより、ひじわの発生を無くすことができる。ここでいう結合水とは、顔料の結晶中にほぼ一定の化合比で含まれているもののことをいい、自由水と呼ばれる通常の液体の水とは異なる。この結合水は、ある温度で脱水が起こり、これに伴い熱を奪うことが多い。本発明においてひじわを抑制する機構について詳細は不明であるが、以下の様な理由であると考えられる。オフセット輪転印刷で通常乾燥する場合の紙の表面温度９０〜１３０℃の範囲では、本発明で用いられる顔料を含ませることにより、印刷機のドライヤーからあてられる熱風のエネルギーは、インキの乾燥・固化に消費される一方で、結合水の脱水にも消費される。このことにより、紙の内部にまで熱風のエネルギーが伝わりにくくなり、紙中の水分の蒸発が抑制され紙が収縮しづらくなり、収縮の差が生じなくなる。顔料中の結合水の脱水温度が４０℃より低い場合は、室温において脱水されており、オフセット輪転印刷時にはすでに結合水が無く、ひじわ抑制の効果は認められない。一方で、１５０℃より高い場合は、通常のオフセット輪転印刷時におけるドライヤー部における紙面温度では結合水の脱水反応がおこらず、同様にひじわ抑制の効果は認められない。
また、本発明では、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を含む顔料中の結合水が片面塗工層１ｍ^２あたり０．２ｇ以上含有することが重要である。これを下回る場合は、十分な結合水脱水エネルギーを得ることができず、ひじわ抑制の効果が認められず好ましくない。また、ひじわ抑制効果を向上させるためには１ｍ^２あたり０．５ｇ以上が好ましい。本発明における、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料とは、例えば、サチンホワイト（脱水温度４０〜１２０℃）、亜硫酸カルシウム（脱水温度１００℃）、硫酸カルシウム二水和物（脱水温度１２０〜１６０℃）等が挙げられる。これらは、単独もしくは複数のものを組み合わせて使用できる。また、ここに記載されていないものでも、本発明を満たすものであれば使用することは可能である。印刷面感、塗工適性の点から、硫酸カルシウム二水和物を使用することが好ましい。また、本発明においては、４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を顔料１００重量部当たり３０重量部以上配合することが好ましく、より好ましくは、５０重量部以上、更に好ましくは６０重量部以上である。
また、これらの顔料は結合水が片面塗工層の１ｍ^２あたり０．２ｇ以上含有する様に配合しなければ、本発明に記載されている効果は得ることは難しい。本発明で規定した、顔料は結合水が片面塗工層の１ｍ^２あたり０．２ｇ以上含むとは、以下の計算によって求められる。例えば、硫酸カルシウム二水和物を含有する顔料１００重量部に対し１５重量部の接着剤からなる固形分として１１５重量部である塗工層を、片面あたり固形分として８ｇ／ｍ^２原紙上に設けた塗工紙の場合、硫酸カルシウム二水和物の結合水は２０％含まれているため、顔料１００部中約１５部硫酸カルシウム二水和物を配合すれば、８×１００／１１５×２０／１００×１５／１００＝０．２１ｇとなり、本発明の片面塗工層の１ｍ^２あたり０．２ｇ以上を満たすこととなる。尚、塗工層において、顔料、接着剤以外の助剤が配合された場合、その助剤を加えたものが塗工層の固形分総部数として計算するものである。
また、上記の顔料の他に、従来から製紙用に用いられている顔料も、本発明の効果を損なわない範囲で使用することができる。これらの顔料の種類としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、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、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ等の無機顔料や、プラスチックピグメント等の有機顔料が挙げられる。本発明においては、クレーを顔料１００重量部当たり１０重量部以上含有することにより白紙光沢、印刷面感が向上する。また、このようにクレーを含有することにより、同一白紙光沢度を得るためのカレンダー処理線圧を低くすることができ、これによって紙厚が厚くなり、ひじわがより良好になる。
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ラテックス、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、５〜３５重量部の範囲で使用される事が好ましい。３５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、十分な表面強度がえられず好ましくない。また、
塗工適性を良好にするためには、顔料１００重量部に対して、スチレン・ブタジエン系共重合体ラテックスを７〜２０重量部含有することが好ましい。

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、離型剤、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。

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、半化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を用いることができる。

原紙に用いる填料は、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、シリカ、ゼオライト、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る。配合量は、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。

これらの紙料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、嵩高剤、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、特に限定される物ではなく、ギャップフォーマーマシン、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。また、サイズプレス、ゲートロールコーター、ビルブレード等を用いて、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可能である。塗工原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が２５〜４００ｇ／ｍ^２程度であり、２５〜２００ｇ／ｍ^２のが好ましく、より好ましくは３０〜１００ｇ／ｍ^２であり、更に好ましくは３０〜４９ｇ／ｍ^２ものが好ましい。

本発明において、調整された塗工液を原紙に塗工する方法については、特に限定される物ではなく、公知の塗工装置を用いる事ができる。例えばブレードコーター、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が挙げられる。これらを用いて、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。片面辺りの塗工量は３ｇ／ｍ^２〜２５ｇ／ｍ^２であることが好ましく、より好ましくは５ｇ／ｍ^２〜１５ｇ／ｍ^２であり、更に好ましくは５〜１０ｇ／ｍ2である。片面辺りの塗工量が３ｇ／ｍ^２より少ない場合、十分な原紙被覆性が得られず、インキ着肉性に劣る。
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。その他、一般的な紙加工手段をいずれも適用可能である。本発明において、最終的な塗工紙の水分は３〜６％が好ましい。より好ましくは、４〜５％である。３％より低い場合は、ひじわは抑制されるが、オフ輪印刷後に折り部が折れやすくなるため好ましくない。また、６％より高い場合は、ひじわが悪化し尚かつ、耐ブリスター性に劣り好ましくない。

本発明の効果は、マット調、ダル調、グロス調いずれの塗工紙においても、坪量が低く、紙厚が薄い方がより効果を発揮することができる。具体的には、塗工紙の坪量は１５０ｇ／ｍ^２未満であり、より好ましくは７０ｇ／ｍ²未満であり、更に好ましくは３５〜６５ｇ／ｍ²でもひじわ抑制効果を発揮することができる。

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オフセット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）ひじわ：オフセット輪転印刷機（４色：東芝製 Ｂ２Ｔ６００）にて、オフ輪印刷用インキ（東洋インキ製造社製 レオエコー ＳＯＹ Ｍ）を用いて印刷速度５００ｒｐｍ、乾燥時の紙面温度１２０℃で印刷し、得られた印刷物（４色ベタ印刷部、インキ濃度：墨１．８０、藍１．５０、紅１．４５、黄１．５０ Ｘ−Ｒｉｔｅ社製Ｘ−Ｒｉｔｅ４０８で測定）において、ひじわの発生しない状況を以下の基準で目視評価した。
◎：極めて良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る
（２）折り割れ耐性：オフセット輪転印刷機（４色：東芝製 Ｂ２Ｔ６００）にて、オフ輪印刷用インキ（東洋インキ製造社製 レオエコー ＳＯＹ Ｍ）を用いて印刷速度５００ｒｐｍ、乾燥時の紙面温度１２０℃で印刷し、折り部をホッチキス留めした後、ホッチキス留め部を引っ張り以下の基準で評価した。
◎：極めて良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る
（３）白紙光沢度：ＪＩＳ Ｐ ８１４２に基づいて測定した。
（４）印刷面感：折り割れ耐性：オフセット輪転印刷機（４色：東芝製 Ｂ２Ｔ６００）にて、オフ輪印刷用インキ（東洋インキ製造社製 レオエコー ＳＯＹ Ｍ）を用いて印刷速度５００ｒｐｍ、乾燥時の紙面温度１２０℃で印刷し、得られた印刷物（４色ベタ印刷部、インキ濃度：墨１．８０、藍１．５０、紅１．４５、黄１．５０ Ｘ−Ｒｉｔｅ社製Ｘ−Ｒｉｔｅ４０８で測定）において、印刷部の表面を以下の基準で目視評価した。
◎：極めて良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る
［実施例１］
微粒クレー（Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ社製 ＪａｐａｎＧｌｏｓｓ）１００部に、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、固形分濃度７０％の微粒クレースラリーを調整した。微粒クレースラリーに（無機顔料 ９０部相当）、アルカリ増粘型のスチレン・ブタジエン共重合体ラテックス（ガラス転移点温度 １５℃、ゲル含量８５％）１５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）８部、助剤１．５部を加えた後、サチンホワイトスラリー（白石工業製 ＳＷ−Ｂ、無機顔料１０部相当）を添加し、更に水を加えて固形分濃度５５％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あたり７％含有し、製紙用パルプとして機械パルプを３５％、化学パルプを４０％、古紙パルプを２５％含有する坪量４８ｇ／ｍ^２、密度０．７０ｇ／ｃｍ^３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８ｇ／ｍ^２になる様に、８００ｍ／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４．５％となる様に乾燥した。

乾燥後、金属ロール表面温度１５０℃、弾性ロールショアＤ硬度９２、通紙速度８００ｍ／分、線圧３００ｋｇ／ｃｍ、カレンダーニップ数４ニップの条件で高温ソフトニップカレンダー処理を行いオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、サチンホワイトに含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ^２あたり０．３ｇである。
［実施例２］
実施例１において、塗工顔料としてサチンホワイト１０部、微粒クレー９０部からなる無機顔料の代わりに、サチンホワイト５０部、微粒クレー５０部に変更し固形分４０％の塗工液を塗工した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、サチンホワイトに含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ^２あたり１．５ｇである。
［実施例３］
実施例１において、塗工顔料としてサチンホワイト１０部、微粒クレー９０部からなる無機顔料の代わりに、硫酸カルシウム二水和物（ＫＥＭＩＲＡ社製 ＣｏＣｏａｔ）１５部、微粒クレー８５部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、硫酸カルシウム二水和物に含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ^２あたり０．２ｇである。
［実施例４］
実施例１において、塗工顔料としてサチンホワイト１０部、微粒クレー９０部からなる無機顔料の代わりに、硫酸カルシウム二水和物５０部、微粒クレー５０部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、硫酸カルシウム二水和物に含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ^２あたり０．７ｇである。
［実施例５］
実施例４において、塗工顔料として硫酸カルシウム二水和物５０部、微粒クレー５０部からなる無機顔料の代わりに、硫酸カルシウム二水和物５０部、重質炭酸カルシウム（ファイマテック社製、FMT-97）５０部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、硫酸カルシウム二水和物に含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ２あたり０．７ｇである。
［実施例６］
実施例５において、カレンダー処理線圧３５０ｋｇ／ｃｍ、６ニップに変更した以外は、実施例５と同様にオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。
［比較例１］
実施例１において、塗工顔料としてサチンホワイト１０部、微粒クレー９０部からなる無機顔料の代わりに、微粒クレー１００部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。
［比較例２］
比較例１において、塗工紙水分を３％に変更した以外は比較例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。
［比較例３］
実施例１において、塗工顔料としてサチンホワイト１０部、微粒クレー９０部からなる無機顔料の代わりに、重質炭酸カルシウム１００部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。
［比較例４］
実施例３において、塗工顔料として硫酸カルシウム二水和物１５部、微粒クレー８５部からなる無機顔料の代わりに、硫酸カルシウム二水和物８部、微粒クレー９２部に変更した以外は実施例１と同様の方法でオフセット輪転印刷用塗工紙を得た。この時、硫酸カルシウム二水和物に含まれる結合水は、片面塗工層１ｍ^２あたり０．１ｇである。

以上の結果を表１に示した。

Claims (3)

1. 原紙上に、顔料及び接着剤を含有する塗工層を有するオフセット輪転印刷用塗工紙において、塗工層中に４０〜１５０℃の範囲で脱水する結合水を有する顔料を含み、この顔料に含まれる結合水が片面塗工層１ｍ^２当たり０．２ｇ以上含むことを特徴とするオフセット輪転印刷用塗工紙。
2. 塗工紙の水分が３．０〜６．０％であることを特徴とする請求項１に記載のオフセット輪転印刷用塗工紙。
3. 顔料１００重量部当たりクレーを１０重量部以上含有することを特徴とする請求項１または２に記載のオフセット輪転印刷用塗工紙。