JP2010510399A - 紙被覆組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2006年11月15日に出願された米国仮出願第60/859,219号明細書の利益を請求する。
本発明は、フィルムプレス紙塗工法において特に有用な紙被覆組成物に関する。
・平滑計量ロッドの代わりに溝付き計量ロッドを使用しなければならず;その結果、塗工重量の調整における柔軟性が低下し、ロッドが摩耗し、多くの場合に塗工層のストリーキネス(しまむら)(streakiness)が生じる。
B)固形分として表して3〜25重量部の結合剤及び
C)0.005〜2重量部の、少なくとも100,000の重量平均分子量を有する水溶性アルキレンオキシドポリマーを含んでなり、
少なくとも65%の固形分を有する紙及び/又は板紙用の被覆組成物。
B)固形分として表して3〜25重量部の結合剤及び
C)0.005〜2重量部の、少なくとも100,000の重量平均分子量を有する水溶性アルキレンオキシドポリマーを含み、
少なくとも65%の固形分を有する紙及び/又は板紙用の被覆組成物をフィルムプレスプロセスによって基材の紙又は板紙に塗工することを含んでなる、塗工紙又は板紙の製造方法である。
<ブルックフィールド粘度>
この粘度は、BROOKFIELD RVT粘度計(Brookfield Engineering Laboratories,Inc,Stoughton,Massachusetts,USAから入手可能)を用いて測定する。粘度は特に断らない限り、25℃において100rpmの主軸速度で測定する。
紙光沢度は、ZEHNTNER ZLR−1050測定器を入射角75°で用いて測定する。
塗工紙表面の粗度は、Parker PrintSurf粗度試験機を用いて測定する。塗工紙のサンプルシートを、コルク−メリネックスプラテン(cork-melinex platen)と測定ヘッドとの間に1,000kPaの締め付け圧で固定する。圧縮空気を測定器に400kPaで供給し、測定ヘッドと塗工紙表面の間の空気の漏れを測定する。より高い数字は、より高い塗工紙表面粗度を示す。
試験は、Pruefbau Test Printingユニット上でLorrilleux Red Ink No.8588を用いて実施する。0.8g/m2(又は別々に1.6g/m2)の量のインキを、スチール印刷ディスクを用いて、長いゴム裏引き層のあるプラテン上に取り付けられた塗工紙試験ストリップに適用する。インキ適用圧は1,000Nであり、速度は1m/sである。印刷されたストリップを20℃において最小室内湿度55%で12時間乾燥させる。次いで、光沢度をZEHNTNER ZLR−1050測定器上で入射角75°で測定する。
この試験は、紙表面がべとつかずにインキ転移を受ける能力を測定する。試験は、IGT Reprotest BVから市販されているA2型印刷適正試験機上で実施する。塗工紙ストリップ(4mm×22mm)に、振り子駆動システム及びReprotest BV製の高粘度試験油(赤)によってインクを塗ったアルミニウムディスクを用いて36Nの印刷圧で印刷する。印刷の完了後、塗膜がべとつきを示し始める距離に、立体顕微鏡下で印を付ける。次いで、印を付けた距離を、IGT速度曲線に移し、対応する駆動曲線から速度(cm/s)を読み取る。
試験は、湿潤室を装着したPruefbau Test Printingユニット上で実施する。印刷インキ(紙の全体的ウェットピック抵抗性に応じて、Hueber 1、2、3又は4)500mm3を分配器上で2分間分配させ;各印刷後、60mm3のインキを再び塗る。加硫ゴム印刷ディスクを分配器上に15秒間置くことによって、それにインクを塗る。次いで、蒸留水10mm3を、湿潤室で適用し、ゴムロール全体に分配させる。塗工紙ストリップをゴム裏引き層のあるプラテン上に取り付け、印刷圧600N及び印刷速度1m/sで印刷する。塗工紙の中央ストリップが、湿潤室を通過する際に水の試験ストライプで湿潤される。湿潤室から出てきた直後に同じ試験ストリップについて印刷を行う。ゴム裏引き層のあるプラテン上に固定された塗工紙試験ストリップ上で、印刷ディスクのオフプリントを行う(印刷圧400N)。両試験ストリップ上のインキ濃度を測定し、下記式に使用する:
インキ拒絶(Yと定義)=((100*D−X*C)/100*A)*100%、及び
ウェットピック(Zと定義)=100−X−Y%
[式中、Aは、第1塗工試験ストリップの非湿潤面ストライプ上のインキ密度であり、
Bは、第1塗工試験ストリップの湿潤中央ストライプ上のインキ密度であり、
Cは、第2塗工ストリップ上のオフプリントに関する面ストライプ上のインキ密度であり、
Dは、第2塗工ストリップ上のオフプリントに関する中央ストライプ上の密度である。
インキパイリングをPruefbau印刷適正試験機上で試験する。紙ストリップに、商標名Huber Wegschlagfarbe No.520068で市販されているインキを印刷する。500mm3の出発量をインキ分配ロールに適用する。スチール印刷ディスクに、インキ容量が60mm3となるようにインキを塗付する。塗工紙ストリップを、ゴム裏引き層のあるプラテン上に取り付け、インキを塗付したスチールディスクを用いて速度1.5m/s及び印刷圧800Nで印刷する。10秒の遅延時間後、紙ストリップに、インキを同様に60mm3含む加硫ゴム印刷ディスクを用いて印刷圧800Nで再印刷する。塗工紙ストリップの表面が破断するまで、この操作を繰り返す。塗工紙表面を破断させるのに必要な印刷パスの数が、紙の表面強度の尺度である。
この試験は、印刷むらの程度を評価するために行う。Pruefbau Test Printingユニット上で紙ストリップに、商標名Huber Wegschlagfrabe NO.520068として市販されている試験インキを印刷する。最初に、インキ250mm3をスチールロールで適用する。次いで、湿潤層を除去するために、乾燥加硫ゴムロールを用いて3回のパスを行う。モットリングの評価のために、このストリップをOnly Solutions GmbH製のMottling Viewer Softwareを用いてデジタル解析する。最初に、このストリップを走査し、走査をグレースケールに変換する。次いで、グレースケール強度の偏差を、0.17mm、0.34mm、0.67mm、1.34mm、2.54mm、5.1mm及び10.2mmの幅に関して7つの異なる解像度において測定する。これらの測定値から、モトル値(MV)を計算する。結果は印刷むらの程度を示す。数字が大きいほど印刷むらがひどい。
塗工重量は、ベータ線Krypton 85放射線源及び検出器を含むオンライン装置(Measurexから入手可能)によって測定する。シートを通過する放射線の量はシートの坪量に比例する。ベータ線の透過度を、塗工の前後で測定して、差によって塗工重量を測定できるようにする。塗工重量測定装置の応答は、予備実験で各原紙/無機顔料系組合せについて、塗工重量の読み取り値を絶乾塗工重量と比較することによって較正する。絶乾塗工重量は、オーブン中で110℃において30分間乾燥後における原紙と塗工紙の重量差を計算することによって求める。この方法を用いて、被覆を紙の両面に同時に適用すると、総塗工重量のみを求めることができる。
以下の材料を被覆組成物の製造に使用する:
・カーボネート(A):<2μmの粒径が60%の炭酸カルシウムの水中分散液(Pluess-Stauffer,Oftringen,Switzerlandから入手可能なHYDROCARB(登録商標)60),固形分78%。
・カーボネート(B):<2μmの粒径が90%の炭酸カルシウムの水中分散液(Pluess-Staufferから入手可能なHYDROCARB(登録商標)90),固形分78%。
・クレイ(A):<2μmの粒径が90%の高白色度クレイの水中分散液(Engelhard,USA製のULTRAWHITE),固形分71%。
・クレイ(B):高白色度Brazilianクレイの水中分散液(Imerys,St.Austell,Englandから入手可能なCAPIM SP),固形分68%。
・ラテックス(A):カルボキシル化スチレン−ブタジエンラテックス(The Dow Chemical Company,Midland,Michigan,USAから入手可能なXZ94362),水中固形分50%。
・ラテックス(B):カルボキシル化スチレン−ブタジエンラテックス(The Dow Chemical Company,Midland,Michigan,USAから入手可能なDL966),水中固形分50%。
・ラテックス(C):カルボキシル化スチレン−ブタジエンラテックス(The Dow Chemical Company,Midland,Michigan,USAから入手可能なXZ96467.00),水中固形分50%。
・デンプン: 熱加水分解変性コーンスターチ,40℃における25%溶液のブルックフィールド粘度(100rpm)=185mPa.s(Cerestar,Krefeld,Germanyから入手可能なC−FILM07311)。
・PVOH: 低分子量合成ポリビニルアルコール(Kuraray Specialties Europe,Frankfurt,Germanyから入手可能なMOWIOL(登録商標)6/98),固形分23%の溶液として調製。
・CARBOWAX PEG400: ポリエチレングリコール(The Dow Chemical Company,Midland USAから入手可能),濃度100%。
・CMC:低分子量カルボキシメチルセルロース(CPKelco,Aanekoski,Finlandから入手可能なFF10)。
・STEROCOLL BL:アクリルアミドアクリル酸コポリマーの油中水型の逆分散液,固形分35%,BASF,Germanyから入手可能。
・種々の銘柄のPOLYOX WSR: 種々の分子量のポリ(エチレンオキシド)(概算分子量100,000のPOLYOX WSR N−10;概算分子量200,000のPOLYOX WSR N−80;概算分子量400,000のPOLYOX WSR N−3000;概算分子量600,000のPOLYOX WSR−205;概算分子量900,000のPOLYOX WSR−1105,The Dow Chemical Company,Midland,Michigan,USAから入手可能)。これらの例の場合、POLYOX WSRは、以下の手法に従って調製した4%活性水溶液として使用する:1)POLYOX WSR粉末1部をCARBOWAX PEG400 2部に撹拌しながら加えることによって、POLYOX WSR及びCARBOWAX PEG400のスラリーを調製し;2)水溶液の重量に基づき4%のPOLYOX WSR溶液を得るために、得られた混合物を水に加える。
・OBA:ジアミノ−スチルベンジスルホン酸に由来する螢光増白剤(Ciba Specialty Chemicals Inc.Basel,Switzerlandから入手可能なTINOPAL(登録商標)ABP/Z)。
・原紙A:木材非含有,58gsm。
・原紙B:木材含有,42gsm。
・原紙C:木材非含有プレコート,原紙坪量75gsm及び塗工重量10gsm/面をフラッドニップ(flooded nip)及び硬質ブレードで適用。
前記成分を、種々の例に関連して組成表中に示した量で混合する。顔料着色被覆配合物のpHを、NaOH溶液(10%)の添加によって8.5に調整する。配合物の固形分を調整するために必要に応じて水を加える。
配合物を、前計量フィルムプレス及びブレード適用法に関連する以下の手法に従って紙上に塗工する。
実施例1は、高塗工重量の場合は、フィルムプレス塗工における横方向プロファイルの制御に対する本発明の組成物のプラスの効果を示す。実験の目標は、総塗工重量(両面)25gsmのプレコートをフィルムプレスによって塗工速度1300m/分未満、理想的には1000m/分未満で適用することである。直径25mmの平滑ロッド及び原紙Aを用いる。
より高い塗工重量を可能にするために作られた特殊成分を含まないカラーF4が対照である。カラーの剪断粘度を調整するために、低分子量CMCであるFF10を用いる。平均塗工重量25gsmに達することができるためには、塗工速度は、目標速度より速い1500m/分まで増加させなければならない。ロッド圧は0.8バールまで減少させなければならない。
コーティングカラーF1は、高塗工重量用の参照カラーであり、最新技術に従って配合し、0.03部(乾燥/乾燥)のSTEROCOLL BLを含む。
カラーF2は、0.05部のPOLYOX WSR 1105を含む。1300/分においては、26gsmの平均塗工重量の場合であっても優れた横方向プロファイルが得られる。極限値間の塗工重量差はわずか1.5gsmである。プロファイルはまた、横方向において、カラーF1の場合の23.2gsmの総塗工重量プロファイルよりもはるかに良好である、即ちより均一である。
カラーF3は0.03部のPOLYOX WSR 1105を含む。1300m/分及びロッド圧1.7バールにおいて、25gsmの平均塗工重量に達すると共に横方向プロファイルが良好である。極値間の塗工重量の差は3gsmである。このプロファイルもまた、カラー1の場合の23.2gsmカラーF1の総塗工重量プロファイルよりもはるかに優れている。
実施例4;LWCブレード塗工
Claims (20)
- A)100重量部の充填剤並びに、固形分として表して充填剤100重量部当たり、
B)固形分として表して3〜25重量部の結合剤及び
C)0.005〜2重量部の、少なくとも100,000の重量平均分子量を有する水溶性アルキレンオキシドポリマーを含んでなり、
少なくとも65%の固形分を有する紙及び/又は板紙用の被覆組成物。 - 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーが少なくとも400,000の平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーが400,000〜5,000,000の平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーが600,000〜2,000,000の平均分子量を有する請求項1に記載の組成物。
- 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーがポリ(エチレンオキシド)である前記請求項のいずれかに記載の組成物。
- 前記ポリ(エチレンオキシド)が少なくとも400,000の平均分子量を有する請求項5に記載の組成物。
- 前記ポリ(エチレンオキシド)が400,000〜5,000,000の平均分子量を有し且つ結合剤が合成ラテックスを含む請求項5に記載の組成物。
- A)100重量部の充填剤並びに、固形分として表して充填剤100重量部当たり、
B)固形分として表して3〜25重量部の結合剤及び
C)0.005〜2重量部の、少なくとも100,000の重量平均分子量を有する水溶性アルキレンオキシドポリマーを含み、少なくとも65%の固形分を有する紙被覆組成物を、
フィルムプレスプロセスによって基材紙又は板紙に塗工することを含んでなる、塗工紙又は塗工板紙の製造方法。 - 少なくとも10gsmの塗工重量を単一パスで基材の少なくとも一方の面に適用する請求項8に記載の方法。
- 一面当たり10〜20gsmの塗工重量を単一パスで基材に適用する請求項8に記載の方法。
- 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーが600,000〜2,000,000の平均分子量を有する請求項8、9又は10のいずれかに記載の方法。
- 前記水溶性アルキレンオキシドポリマーが約800,000〜約1,000,000の平均分子量を有する請求項11に記載の方法。
- 前記組成物が少なくとも66%の固形分を有する請求項8〜12のいずれかに記載の方法。
- 前記組成物が少なくとも67%の固形分を有する請求項13に記載の方法。
- 前記組成物が少なくとも68%の固形分を有する請求項13に記載の方法。
- 前記組成物が少なくとも69%の固形分を有する請求項13に記載の方法。
- 前記基材速度が少なくとも800m/分であり、前記方法を、少なくとも28gsmの平均塗工重量が基材紙又は板紙に単一パスで適用されるような条件下で実施し、且つプロファイルインデックスが0.11以下である請求項8に記載の方法。
- 同一の又は異なる被覆組成物を基材の2つの面に同時に適用する請求項17に記載の方法。
- ミスチング度が0.025g/m−sec未満である請求項17に記載の方法。
- 前記プロファイルインデックスが0.11以下である請求項8に記載の方法。
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