JP2010144303A - 塗工紙の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】パルプを主原料とする紙に、所定の粘度挙動を示す高分子化合物(a)と、水溶性塩及び水溶性水酸化物よりなる群から選択される一種以上の化合物であって、過酸化物の塩以外の化合物(b)と、水とを含有する表面処理剤を塗工して表面処理原紙を得る表面処理工程と、前記表面処理原紙に、顔料と結着剤と水とを含有する塗工液を塗工して塗工紙を得る塗工工程とを有する塗工紙の製造方法。
【選択図】なし
Description
該表面処理工程で得られた表面処理原紙に、顔料と結着剤と水とを含有する塗工液を塗工して塗工紙を得る塗工工程、
を有する、塗工紙の製造方法に関する。
本発明に係る表面処理工程は、パルプを主原料とする紙(以下、未塗工原紙という場合もある)に(a)成分及び(b)成分を含有する表面処理剤を塗布して表面処理原紙(以下、塗工原紙という場合もある)を得る工程である。表面処理剤の塗布は未塗工原紙の片面及び両面のいずれであってもよい。
本発明に係る塗工工程は、表面処理剤が塗布された表面処理原紙に、顔料と結着剤と水とを含有する塗工液を塗工してカレンダー前塗工紙を得る工程である。塗工液は、水系の顔料スラリーであり、塗工原紙の表面処理剤が塗工された面に塗布される。
本発明の製造方法は、更に、塗工工程で得られた塗工紙(以下、カレンダー前塗工紙という)をカレンダー処理し、カレンダー後塗工紙を得るカレンダー工程を行うことが好ましい。塗工紙に係るカレンダー工程における、カレンダー前塗工紙の含水率は特に限定されない。しかし、塗工紙の軽量化の観点からは、カレンダー前塗工紙の含水率を0〜5.5重量%にしてカレンダー処理することが好ましく、1〜4.5重量%がより好ましく、2〜4重量%がさらに好ましい。なお、カレンダー処理を複数回行う場合、それぞれのカレンダー前の含水率は、少なくとも1回0〜5.5重量%として行うことが好ましい。より好ましくは全てのカレンダー処理を0〜5.5重量%で行う。
本発明の製造方法において、カレンダー前塗工紙の含水率を0〜5.5重量%にしてカレンダー処理した時は、さらに、カレンダー工程の後に、カレンダー後塗工紙(塗工紙)の含水率を上げる調湿工程を有することが好ましい。調湿工程を経ることで、カレンダー工程により増加した密度が低下し、より低密度な塗工紙が得られる。これは、カレンダー工程により圧縮された塗工紙が、再び水を介したパルプ間の水素結合により膨潤するためと推定される。含水率はカレンダー前塗工紙の含水率よりも重量%単位で0.1〜9ポイント上げることが好ましく、1〜7ポイント上げることがより好ましく、1〜6ポイント上げることが更に好ましい。すなわち、(カレンダー前塗工紙の含水率値+0.1)〜(カレンダー前塗工紙の含水率値+9)(重量%)とすることが好ましく、(カレンダー前塗工紙の含水率値+1)〜(カレンダー前塗工紙の含水率値+7)(重量%)とすることがより好ましく、(カレンダー前塗工紙の含水率値+1)〜(カレンダー前塗工紙の含水率値+6)(重量%)とすることが更に好ましい。
本発明により製造された塗工紙の白紙光沢度は、好ましくは40%以上であり、より好ましくは50%以上、更に好ましくは60%以上である。本発明において、塗工紙の白紙光沢度は、JIS−P8142に従って測定したときの値である。
(1)未塗工原紙の製造
パルプ原料として、化学パルプLBKP(広葉樹晒パルプ)を用い、25℃で叩解機にて離解、叩解してパルプ濃度2.2重量%のLBKPスラリーとした。このもののカナダ標準濾水度(JIS P 8121)は450mlであった。このLBKPスラリーを、抄紙後のシートの坪量が約80g/m2になるように計り取り、その後パルプ濃度が0.5重量%になるように水で希釈し、攪拌後角型タッピ抄紙機にて80メッシュワイヤーで抄紙し、湿潤シートを得た。抄紙後の湿潤シートは、3.5kg/cm2で5分間プレス機にてプレスし、ドラムドライヤーを用い、105℃で2分間乾燥してパルプシートを得た。得られたパルプシートを23℃、相対湿度50%の条件で12時間調湿後、原紙の表面粗さを揃える目的で下記条件でカレンダー処理を行い、未塗工原紙を得た。調湿後の未塗工原紙の含水率は7重量%であり、JIS−P8119によるベック平滑度は30秒であった。
ラボカレンダー装置(熊谷理機工業株式会社製 30FC−200Eスーパーカレンダー)を用いて23℃、相対湿度50%の条件下、カレンダー加工(線圧10kg/cm、処理速度10m/min、ロール温度80℃、処理回数2回)した。
バーコーターを用いて、表1に示した(a)成分、(b)成分及び水を含有する表面処理剤を塗り拡げ、キャスティング皮膜をガラス板上に形成した。このときの表面処理剤の温度は40〜50℃であった。次いで上記で得られた未塗工原紙(幅12cm×長さ12cm)をキャスティング皮膜上にのせ、100g/m2のろ紙一枚でカバーし、ロール(直径200mm、幅200mm、線圧230g/cm)を転がし、表面処理剤の液膜をガラス板上から原紙表面に転写した。次いで鏡面ドライヤーを用い105℃で2分間乾燥した。これらの一連の操作は間髪を入れずすみやかに操作した。乾燥されたパルプシートを23℃、湿度50%の条件で1日間調湿した。なお、この操作は表面、裏面の両方について行い、両面処理紙とした。なお、キャスティング皮膜の厚み等は高分子化合物の塗工量(固形分換算)が表中の数値となるようにバーコーターの溝幅を調整した。また、用いた高分子化合物は、以下のものである。
*高分子化合物a−1の製造例
1Lビーカーにイオン交換水267.4g、MOEDES(ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチル硫酸の当モル付加物。いずれも試薬、和光純薬(株)製)185.63g、DMAAm(N,N−ジメチルアクリルアミド、試薬、和光純薬(株)製)110.46g、NK−14G(架橋剤、ポリエチレングリコールジメタクリレート、親中村化学(株)製)0.415g、V−50(重合開始剤、2,2'−アゾビス(2−アミジノプロパン)・2塩酸塩、和光純薬(株)社製)0.952gを混合し、モノマー水溶液aとした。
*高分子化合物a−2の製造例
1Lビーカーにイオン交換水 123.9g、MOEDES(ジメチルアミノエチルメタクリレートとジメチル硫酸の当モル付加物(有効分90%)。いずれも試薬、和光純薬工業(株)製)76.3g(有効分68.7g)、アクリル酸(東亞合成(株)製(有効分80.6%))19.8g(有効分15.9g)、NK−14G(架橋剤、ポリエチレングリコールジメタクリレート、新中村化学(株)製)0.129g、V−50(重合開始剤、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)・2塩酸塩、和光純薬工業(株)製)0.131gを混合し、モノマー水溶液Aとした。3Lのガラス容器にシクロヘキサン 777g、S−770(分散剤、シュガーエステル、三菱化成(株)製)0.840g仕込み、50℃で1時間かけ均一に溶解せしめた。溶解後、30℃に冷却し、分散剤溶液Bとした。
*高分子化合物a−3の製造例
ヒドロキシプロピルコーン澱粉1,000gを、1,500mlの水に溶解し、pHを水酸化ナトリウムの水溶液(4重量%)を用いて11.2〜11.5に調整した。43℃に維持した澱粉スラリー中に、カチオン化剤として四級アンモニウム塩導入剤である3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライドの60重量%溶液を対澱粉4.8重量%添加した後、20時間攪拌下でカチオン化反応を行った。反応後、澱粉スラリーを10重量%HCl水溶液でpH7.0に調整し、常法により精製、脱水した後、室温で乾燥させた。対澱粉9.0重量%の尿素と、対澱粉2.4重量%の正燐酸を少量の水に溶解し、10重量%NaOH水溶液でpH8.0に調整して得た溶液を上記のカチオン澱粉に攪拌しながら添加して十分に混合した。次いで熱風循環乾燥機中で50℃で乾燥させ、水分を4.0重量%に調節した。次いで前記カチオン澱粉を固形分重量にして380gナス型フラスコに採り、140℃に加熱したオイルバス中で5分間加熱させて尿素燐酸化反応を施し、次いで室温まで冷却して高分子化合物a−3を得た。
(b)成分を含む表面処理剤のうち(a)成分がa−1、a−2であるものは、イオン交換水を80℃まで昇温後、(a)成分及び(b)成分が所定の濃度(表1)になるよう加え、80℃で1時間攪拌を行った後5℃/分の速度で冷却し調製した。また、(b)成分を含む表面処理剤のうち(a)成分がa−3であるものは、イオン交換水に(a)成分及び(b)成分が所定の濃度(表1)になるよう加え、攪拌しながら90℃まで昇温し1時間維持した後5℃/分の速度で冷却し調製した。(b)成分を含まない表面処理剤は、(b)成分を添加しない以外は、上記と同様の方法で調製した。
前記表面処理剤を塗布した塗工原紙(パルプシート)の第1面に、重質炭酸カルシウムを50重量部、微粒カオリンを50重量部、分散剤(ポイズ535M:花王製)0.075重量部、水酸化ナトリウムを0.02重量部、ラテックスを11重量部、澱粉を3重量部に水を加えて得られた塗工液を、ラボブレードコーター(熊谷理機工業製、速度25m/min)で片面あたり15g/m2(固形分換算)となるように塗工した。なお、ここで用いた塗工液の固形分濃度は65重量%、水分量は35重量%であった。
ラボカレンダー装置(熊谷理機工業株式会社製 30FC−200Eスーパーカレンダー)を用いて23℃、相対湿度50%の条件下、カレンダー加工(線圧200kg/cm、処理速度10m/min、ロール温度80℃、処理回数1回)した。カレンダー装置の金属ロール表面温度は、装置の温度設定を用いた。また念の為、温度計(DIGIITAL THERMOMETER MODEL 2455(iuchi))で測定して温度が正しいことを確認した。
表1の実施例及び比較例で得られた塗工紙について、JIS−P8142に従って表面の白紙光沢度を測定した。また、(a)成分の粘度及び法線応力の測定方法は以下の通りである。また、表面処理剤の粘度の測定方法は以下の通りである。結果を表1に示す。なお、実施例の塗工紙は、何れも密度が1.25±2g/cm3の範囲であった。
粘度測定は、B型粘度計(型式:BM、東機産業社製)を用いて、以下に示す方法で行った。前述の調製方法により調製した5重量%濃度の高分子化合物水溶液をビーカーに加え、25℃の水浴に1時間以上浸漬させた。高分子化合物水溶液の温度が25℃に達したことを温度計で確認後、高分子化合物水溶液の粘度に応じたローターを選び、粘度計に取り付けた。所定の位置まで高分子化合物水溶液の入ったビーカーを移動させ、ローターを試料中に15分間漬け、ローターの温度を25℃に合わせた。粘度は、ローターを回転数60rpmで1分間回転させ、停止させた時の指示値を読み取り、換算式により求めた。
粘度測定は、B型粘度計(型式:B8R、TOKIMEC社製)を用いて、以下に示す方法で行った。前述の調製方法により調製した5重量%濃度の高分子化合物水溶液をビーカーに加え、25℃の水浴に1時間以上浸漬させた。高分子化合物水溶液の温度が25℃に達したことを温度計で確認後、高分子化合物水溶液の粘度に応じたローターを選び、粘度計に取り付けた。所定の位置まで高分子化合物水溶液の入ったビーカーを移動させ、粘度測定を行った。粘度は、ローターを回転数5rpmで1分間回転させ、停止させた時の指示値を読み取り、換算式により求めた。
法線応力は、以下に示す方法で測定を行った。対象となる化合物をイオン交換水で希釈し、前述の調製方法に準じて高分子化合物の水溶液(0.2重量%〜18重量%)を調製した。これを25℃にて粘弾性測定装置(Anton Paar社製、Physica MCR300)を用いて、コーンプレート(Diameter:50mm、Angle:1°、Truncation:52μm、Anton Paar社製、CP50-1)を使用し、剪断速度の変化を0.01〜1000(1/秒)に設定し、法線応力と粘度の測定を行なった。各水溶液濃度(0.2重量%〜18重量%)での、剪断速度1000(1/秒)における法線応力と粘度の値を読み取り、粘度と法線応力の近似式を作成し、得られた近似式から粘度300mPa・sでの法線応力を算出し、剪断速度1000(1/秒)での法線応力値とした。
表面処理剤の粘度は、前述の粘度(I)の測定方法に準じて測定した。すなわち、25℃の表面処理剤の粘度を、B型粘度計(型式:BM、東機産業社製)を用いて、ローターを回転数60rpmで1分間回転させ、停止させた時の指示値を読み取り、換算式により求めた。
Claims (7)
- 5重量%の水溶液の25℃におけるB型粘度が1800mPa・s以上120000mPa・s以下であり、25℃における剪断速度1000(1/秒)における粘度300mPa・sでの法線応力が0〜2400Paである高分子化合物(a)〔以下、(a)成分という〕と、水中で金属イオンを放出する、過酸化物の塩以外の電解質(b)〔以下、(b)成分という〕と、水とを含有する表面処理剤を、パルプを主原料とする紙に塗布して表面処理原紙を得る表面処理工程、及び
該表面処理工程で得られた表面処理原紙に、顔料と結着剤と水とを含有する塗工液を塗工して塗工紙を得る塗工工程、
を有する、塗工紙の製造方法。 - (a)成分が、カチオン性基含有ビニル共重合体、セルロース化合物、及び澱粉類から選ばれる1種以上の化合物である、請求項1記載の塗工紙の製造方法。
- (b)成分が、(b1)有機酸及び無機酸から選ばれる酸と、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる金属との水溶性塩、並びに(b2)アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる金属の水酸化物、から選ばれる1種以上の水溶性化合物である、請求項1又は2記載の塗工紙の製造方法。
- (a)成分と(b)成分の重量比が、(a)/(b)で100/1〜1/1である、請求項1〜3の何れか1項記載の塗工紙の製造方法。
- 塗工液の塗布量(固形分換算)が、表面処理原紙の片面あたり1〜30g/m2である、請求項1〜4の何れか1項記載の塗工紙の製造方法。
- 5重量%の水溶液の25℃におけるB型粘度が1800mPa・s以上120000mPa・s以下であり、25℃における剪断速度1000(1/秒)における粘度300mPa・sでの法線応力が0〜2400Paである高分子化合物(a)と、水溶性塩及び水溶性水酸化物よりなる群から選択される一種以上の化合物であって、過酸化物の塩以外の化合物(b)と、水とを含有する塗工紙用表面処理剤。
- 請求項6記載の塗工紙用表面処理剤を、パルプを主原料とする紙の少なくとも片面に、片面当たり、乾燥重量で0.01〜3.0g/m2処理した表面処理原紙。
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