JP2012214959A - 塗工白板紙およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の塗工層を1つのカーテン膜で同時塗工し、かつ、このカーテン塗工により設けられる最外層である上塗層と下塗層の塗工量を一定範囲とすることによって、白色度が40〜70%と低い原紙を用いた場合であっても、白色度や白色ムラに優れ、印刷光沢度が高い白板紙を効率的に製造することができる。
【選択図】なし
Description
かかる課題に対して、緻密な塗工層を得られるような顔料を使用することによって、塗工層の空隙を少なくしてインキセット性を遅くすることができるものの、カーテン塗工の優れた点である塗工層の嵩高さが失われ、結局、散乱性が低下してしまう。
(1) 2種類以上の塗工液から1つのカーテン膜を形成させ、該カーテン膜に原紙を通して原紙上に2層以上の塗工層を形成することを含む、塗工白板紙の製造方法であって、原紙の白色度が40〜70%であり、下塗り層の塗工量が片面あたり10〜25g/m2である、上記方法。
(2) 最外層である上塗り層の塗工量が、片面あたり2〜8g/m2である、(1)に記載の方法。
(3) 前記上塗り層と下塗り層の合計の塗工量が、片面あたり15〜30g/m2である、(1)または(2)に記載の方法。
(4) 上塗り層の塗工量と下塗り層の塗工量の比率が、1:3〜1:8である、(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。
(5) 下塗り層の顔料として、平均粒子径(D50)が0.3〜0.8μmであり、沈降方式による粒度分布曲線の75累積質量%における粒子径(D75)と25累積質量%における粒子径(D25)の比(D75/D25)が1.5〜3.5である軽質炭酸カルシウムを20重量%以上使用する、(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。
(6) 青色・紫色の色材を、原紙層、上塗り層、下塗り層の少なくとも1つに含有させ、JIS P 8150による紫外線を含む測定における紙の色相で、b*値が−10以上−0.5未満である、(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
(7) (1)〜(6)のいずれかに記載の方法により製造された塗工白板紙。
本発明においては、白色度が低い原紙を使用して白板紙を製造する。本発明で使用する原紙の白色度は、40〜70%であり、50〜70%が好ましく、53〜68%がより好ましい。本発明によれば、このような比較的低白色度の原紙を用いても、白色度や白色ムラに優れた白板紙を製造することが可能である。前記白色度は、塗工層が設けられる側の原紙表面の白色度をいう。原紙の白色度が低い方が、同量の塗工量で比較して、カーテン塗工後の白板紙の白色度の上昇率が高い。そのため、古紙パルプを多く含む、または脱墨されていないパルプを含有する白色度の低い原紙を用いることはコスト面でも有利であり、また、環境負荷も低くなる。
本発明においては、2種類以上の塗工液から1つのカーテン膜を形成させ、該カーテン膜に原紙を通して原紙上に2層以上の塗工層を形成させるが、最外塗工層をカーテン塗工により形成させる。本明細書においては、カーテン塗工により形成させた2層以上の最外塗工層のうち、最外塗工層を上塗り層、当該上塗り塗工層を形成する塗工液を上塗り塗工液ということがある。また、上記最外層に隣接し、より原紙に近い層を下塗り塗工層、当該下塗り塗工層を形成する塗工液を下塗り塗工液という。
本発明において下塗り塗工液は、顔料と接着剤(バインダー)を含んでなる。接着剤は特に制限されないが、例えば、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、ポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、およびアクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤;カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類;酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉等のエーテル化澱粉、デキストリン等の澱粉類;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体等が挙げられる。本発明においては、塗料の増粘が低い、合成系接着剤が好適である。また、低重合度(重合度1000以下、例えば、重合度500程度)ポリビニルアルコールは、粘度を大幅に上昇させることなく接着効果も高めることができるので併用することが好ましい。
下塗り塗工液には、カーテン塗工液に通常用いられる顔料を含有させることができる。本発明においては、白板紙の白色度や白色ムラの観点から、下塗り層の顔料として、平均粒子径が小さく、粒度分布がシャープな顔料を使用して、空隙の多い下塗り層を形成させることが好ましい。例えば、平均粒子径(D50)は0.2〜0.8μmであり、好ましくは、0.2〜0.4μmである。また、沈降方式による粒度分布曲線の75累積質量%における粒子径(D75)と25累積質量%における粒子径(D25)の比(D75/D25)が1.5以上3.5未満である軽質炭酸カルシウムを使用することが好ましく、その使用量は特に制限されないが、10重量%以上が好ましく、20重量%以上がさらに好ましく、20重量%〜50重量%使用するとその効果が顕著となる。40重量%以上、50重量%以上、さらには60重量%以上使用することもできるが、50重量%超えて使用すると印刷用塗工紙の表面強度が弱くなる傾向がある(ただし、接着剤の量を増加することにより、表面強度を向上させることができる)。
また、上記の顔料に加えて、平均アスペクト比が30〜60の顔料、例えばデラミネーテッドカオリンを下塗り塗工層に併用することもできる。平均アスペクト比が30〜60の顔料は、白色ムラ、保水性をさらに向上させる。これは、粒度分布のシャープな(D75/D25)が1.5以上3.5未満である炭酸カルシウムの隙間を扁平な顔料が埋めることにより脱水が抑制され保水性が良好になることによると推測される。平均アスペクト比が30〜60の顔料の使用量は、特に制限されないが、10重量%以上とすることができ、また、40重量%以下とすることができる。
本発明に用いる上塗り塗工液は、下塗り塗工液と同様に、顔料と接着剤を含んでなる。顔料は制限されず、塗工紙用に従来から用いられている顔料を使用できる。例えば、カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイト等の無機顔料、プラスチックピグメント等の有機顔料、有機・無機複合顔料等を使用することができる。中でも白色度の高い、重質炭酸カルシウム、針状軽質炭酸カルシウム、サチンホワイト、微粒カオリン、微粒デラミカオリン、二酸化チタンが好ましい。これらの顔料は単独で使用できるが、必要に応じて二種以上を混合して使用してもよい。組み合わせとしては、重質炭酸カルシウムと他の白色度の高い顔料との組み合わせが好ましい。
上塗り塗工液の固形分濃度は、好ましくは40〜75重量%であり、より好ましくは50〜70重量%であり、さらに好ましくは60〜70重量%である。上塗り塗工液の固形分濃度が、40重量%未満であると、塗工乾燥時における塗工層の体積変化が大きくなり、結果として塗工後の表面平滑性が劣る。また75重量%より多いと、塗工液の流動性が悪化し、均一なカーテン膜を形成することが難しくなる。
本発明においてカーテン塗工とは、塗工液をカーテン状に流下させて膜を形成し、その膜に原紙を通すことにより原紙上に塗工層を設ける塗工方式である。カーテン塗工は、原紙に沿って塗工層が形成される輪郭塗工であり、また、いわゆる前計量方式であるため塗工量の制御が容易であるという特徴を有する。
本発明において、上塗り層と下塗り層の塗工量の比率は、1:1.1〜1:10が好ましく、1:2〜1:9がより好ましく、1:3〜1:8がさらに好ましく、1:5〜1:8がより一層好ましい。
本発明においては、上記したようにカーテン塗工により設けた塗工層に加えて、カーテン塗工装置以外の塗工装置を使用して追加の塗工層を設けることも可能であり、例えば、ブレード塗工をおこなった後にカーテン塗工を行ったりしてもよい。ただし、本発明のカーテン塗工によって形成された上塗り塗工層が最外塗工層となるようにする必要がある。また、下層塗工部を乾燥せずに上層塗工を行なうウェットオンウェット塗工をおこなってもよい。
本発明の塗工白板紙は、原紙上に塗工層を設けた後、通常の乾燥工程を経て製造されるが、必要に応じて表面処理工程等で平滑化処理してもよい。好ましい態様において、製造後の塗工白板紙の水分が3〜10重量%、より好ましくは4〜8重量%程度となるように調整して仕上げられる。平滑化処理には、通常のスーパーキャレンダ、グロスキャレンダ、ソフトキャレンダ、熱キャレンダ、シューキャレンダ等の平滑化処理装置を用いることができる。
青色・紫色材料
本発明においては、紫色顔料、紫色染料、青色顔料、および青色染料からなる群より選択される1種以上の色材(本明細書において青紫色材という)を、原紙層、上塗り層、下塗り層の少なくとも1つに含有させて、塗工白板紙の色調を、JIS P 8150による紫外線を含む測定における紙の色相で、b*値が−10以上−0.5未満にすることが好ましい。このようにすることにより、白板紙の白色度を向上させ、また、色材を添加した層の不透明度を向上させることにより白板紙の白色ムラを改善することができる。
塗工白板紙
本発明で製造される塗工白板紙の紙中灰分は、10重量%以上であることが好まく、20重量%以上であることがより好ましい。灰分が10重量%より少ないと不透明度が十分に向上しないことがあるためである。
・白色度:白色度:JIS P8148「紙,板紙及びパルプ−ISO白色度(拡散青色光反射率)の測定方法」に準拠して測定した。
・白色ムラ:以下の基準により目視により4段階で評価した。
◎:ムラが全く目立たない。○:軽度のムラが認められる。△ムラが認められ、実用上問題となる可能性がある。×:顕著なムラが認められ、実用に適さない
・白紙光沢度:JIS P8142「紙及び板紙−75度鏡面光沢度の測定方法」に準拠して測定した。
・印刷光沢度:ローランド社製4色枚葉印刷機(R304)により、枚葉プロセス印刷用インキ(東洋インキ製:NEX−M)で、印刷速度8000枚/時で、ベタ濃度(墨/藍/紅/黄=1.85/1.60/1.50/1.40)にて、片面4色印刷した。印刷物を10時間程度放置したのち、JIS P8142「紙及び板紙−75度鏡面光沢度の測定方法」に準拠して、墨ベタ印刷部の光沢を測定した。
(原紙)
脱墨古紙100%の割合で配合したパルプを使用して白色度75%、米坪40g/m2の表層、脱墨しない雑誌古紙100%で配合したパルプを使用して白色度55%、米坪210g/m2の中層、中層と同様のパルプを使用して白色度45%、米坪40g/m2の裏層をそれぞれ抄造し抄き合わせ、プレス、乾燥処理を行い、米坪290g/m2の塗工白板紙原紙を得た。原紙の白色度は67%であった。抄紙速度は300m/minであった。
紡錘状軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業社製、TP−221−70GS、D50=0.5μm、D75/D25=2.5)45部、デラミネーテッドカオリン(Imerys社製、Contour 1500、平均アスペクト比50)15部、重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製、FMT97、D50=0.7μm、D75/D25=3.8)40部からなる顔料スラリーを調製した後、顔料100部に対して、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(旭化成ケミカル社製、ALB1735)14部、PVA(クラレ社製ポリビニルアルコール、ポバール105)0.5部、界面活性剤(日本乳化剤社製、Newcol291−PG)0.5部を添加した。さらに水を添加して、30℃、60rpmにおけるB型粘度が1000mPa・sになるように調整したところ、固形分濃度は65%、静的表面張力は30mN/mであった。
重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製、FMT97、D50=0.7μm、D75/D25=3.8)50部、デラミネーテッドカオリン(Imerys社製、Contour Xtreme、平均アスペクト比35)50部からなる顔料スラリーを調整した後、顔料100部に対して、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(旭化成社ケミカル製、ALB1443)14部、界面活性剤(日本乳化剤社製、Newcol291−PG)0.5部を添加し、さらに水を添加して60rpmにおけるB型粘度が1000mPa・sになるように調整したところ、固形分濃度は63%、静的表面張力は30mN/mであった。
上記塗工液を、スロット型カーテン塗工装置にて同時2層塗工を行い、乾燥した。塗工量は、乾燥後の重量で下塗り塗工液が20g/m2、上塗り塗工液が4g/m2であり、塗工白板紙の坪量は314g/m2であった。塗工速度は、オンマシンにより抄紙と一貫して行ったため、抄紙速度と同じく300m/minであった。
得られた塗工白板紙をカレンダー処理することにより、塗工白板紙を得た。処理速度は、オンマシンにより抄紙、塗工と一貫して行ったため、抄紙速度および塗工速度と同じく300m/minであった。
実施例1において、原紙の表層を、脱墨しない雑誌古紙100%に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。原紙の白色度は55%であった。
実施例1において、下塗り塗工液の塗工量を16g/m2、上塗り塗工液の塗工量を8g/m2に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。
実施例1において、下塗り塗工液の紡錘状軽質炭酸カルシウムを重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製、FMT97、D50=0.7μm、D75/D25=3.8)に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。塗工液の固形分濃度は66%であった。
実施例1において、上塗り塗工液の重質炭酸カルシウムを紡錘状軽質炭酸カルシウム(奥多摩工業社製、TP−221−70GS、D50=0.5μm、D75/D25=2.5)に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。塗工液の固形分濃度は62%であった。
実施例6
実施例1において、下塗り塗工液の塗工量を12g/m2、上塗り塗工液の塗工量を12g/m2に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。
比較例1
実施例1において、下塗り塗工液をバーブレードにより16g/m2の塗工量で塗工、乾燥を行った後、上塗り塗工液をベントブレードにより8g/m2の塗工量で塗工、乾燥を行った以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。
実施例1において、下塗り塗工液の塗工量を8g/m2とし、上塗り塗工液の塗工量を16g/m2に変更した以外は、実施例1と同様に塗工白板紙を得た。
Claims (7)
- 2種類以上の塗工液から1つのカーテン膜を形成させ、該カーテン膜に原紙を通して原紙上に2層以上の塗工層を形成することを含む、塗工白板紙の製造方法であって、原紙の白色度が40〜70%であり、下塗り層の塗工量が片面あたり10〜25g/m2である、上記方法。
- 最外層である上塗り層の塗工量が、片面あたり2〜8g/m2である、請求項1に記載の方法。
- 前記上塗り層と下塗り層の合計の塗工量が片面あたり15〜30g/m2である、請求項1または2に記載の方法。
- 上塗り層の塗工量と下塗り層の塗工量の比率が、1:3〜1:8である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
- 下塗り層の顔料として、平均粒子径(D50)が0.3〜0.8μmであり、沈降方式による粒度分布曲線の75累積質量%における粒子径(D75)と25累積質量%における粒子径(D25)の比(D75/D25)が1.5〜3.5である軽質炭酸カルシウムを20重量%以上使用する、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
- 青色・紫色の色材を、原紙層、上塗り層、下塗り層の少なくとも1つに含有させ、JIS P 8150による紫外線を含む測定における紙の色相で、b*値が−10以上−0.5未満である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の方法により製造された塗工白板紙。
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