JP3013061B2 - 両面キャストコート紙の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、包装用紙、包装用カー
トン、ノートや書籍の表紙、ファイル、カタログ、印刷
用紙などに使用される両面キャストコート紙の製造方法
に関するもので、高温、高湿、高圧下に於いてもブロッ
キングすることのない、強光沢で平滑性に優れた両面キ
ャストコート紙をリウエット法により生産する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】キャストコート紙の製造方法は、ウエッ
トキャスト法、ゲル化キャスト法、リウエットキャスト
法などがある。このうち、リウエットキャスト法は、紙
にコートした塗料を予め乾燥させた後、乾燥塗料面に水
を主成分とする再湿潤液を塗布して塗料を膨潤可塑化せ
しめた後、鏡面状に研磨されたキャストドラムに圧接し
て乾燥し、平滑で強光沢のキャストコート紙を得る方法
であり、ウエット法、ゲル化法に比べて生産性が大であ
る特徴を有している。

【０００３】両面キャストコート紙の製造方法は、一工
程で表裏両面のキャスト層を同時に形成する方法も提案
されているが、一般には原紙の片面にキヤスト層を形成
する第一工程を終了してコート紙を巻き取った後、引き
続き反対面にキャストコート層を形成せしめる第二工程
よりなっている。従来公知のキャストコート紙の一般的
な塗料組成物と再湿潤液により両面キャスト紙をリウエ
ット法によって製造すると、常温、常湿、低加圧下では
問題はないが、３０゜Ｃ以上の高温度、９０％以上の高
湿度、２ｔ／ｍ² 以上の高圧力下のそれぞれ単独もしく
は複合条件下に於いては塗被面同志がブロッキングして
密着し、印刷工程などの後加工時にブロッキング解除作
業が必要であるのみでなく甚だしい時にはブロッキング
解除の剥離時に紙面の破壊を起こすなどの問題点があ
る。

【０００４】キャストコート紙用バインダーは、合成樹
脂系ラテックスとしてはスチレン−ブタジエン（ＳＢＲ
と略称する）、メチルメタクリレート−ブタジエン、ア
クリル酸エステル系、酢酸ビニル系ラテックスなどがあ
るが、一般的にはＳＢＲが使用されている。ＳＢＲとは
言っても近時はメチルメタクリレートが共重合されてい
る場合が多く、厳密にはＳＭＢラテックスと言うべきで
あるがここではこれらも含めてＳＢＲと称する。紙コー
テング用塗料に用いられるＳＢＲには接着強度はもとよ
り耐水、耐摩、ピッキングなど塗料に不可欠な強度を得
るために、ドライヤーの熱や二次添加物によって架橋反
応を生成せしめる様にカルボキシル基、アミド基、エポ
キシ基、水酸基などの官能基が共重合されているのが一
般的であり、本発明も官能基をもつＳＢＲを使用する。
官能基を持つＳＢＲを変性ＳＢＲという。ブロッキング
とバインダーの関連について説明すると、ＳＢＲは熱可
塑性の樹脂であるために配合比が大であるほど高温時の
ブロッキングが大となる。また、水溶性バインダーには
澱粉、ポリビニルアルコール、カゼインなどがあるが、
キャストコート紙には高度の耐水性とキャストドラム離
型性に優れていることから一般にはカゼインが使用され
ている。カゼインを多用すると高湿度時に水分により膨
潤を起こしてブロッキングを加速することになる。

【０００５】コート紙用塗料は顔料とこれを相互に結合
し、更に塗料を紙面に接着するバインダーと分散剤、消
泡剤、離型剤などの助剤とから構成される。塗料の主構
成材料である顔料は、白色顔料であり、白紙光沢、平滑
性、印刷適性などのキャストコート紙としての品質特性
に大きな影響を及ぼすばかりでなく、水蒸気透過性の指
標である透気度に大きく関係して生産性をも支配する。
顔料はまず大きく無機顔料と有機顔料に分けられる。無
機顔料としては、精製した天然鉱物質顔料であるカオリ
ンクレー、タルク、粉砕炭酸カルシウム、複合合成顔料
であるサチンホワイト、半合成顔料である酸化チタン、
沈降性炭酸カルシウム、水酸化アルミなどがある。無機
顔料は同一成分として分類されるものでも産地と製法に
よって多数の粒子形状や粒径があり、これらの選択によ
ってキャストコート紙の品質が支配されるばかりでなく
生産性にも大きな影響を及ぼす。

【０００６】 有機顔料としては、種々の樹脂の単独も
しくは複合からなるプラスチックピグメント、顔料と接
着剤の一部を兼ね備えたバインダーピグメントなどがあ
り、更に中空構造、芯鞘の二重構造など多数の有機顔料
が上市されている。プラスチック顔料は、スチレン、尿
素樹脂など単体樹脂のみよりなるものと、スチレンを核
とし、外周にアクリル酸エステル、メチルメタクリレー
ト、アクリルニトリル、ブタジエンなどを配した二重構
造のものなどがあり、外周を覆う樹脂が接着機能を持つ
ものを上述したごとくバインダーピグメントとして分類
することもある。一次粒子の平均粒径は、ほぼ０．２〜
０．５ミクロンであり、密実型と中空型とがある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】両面キャストコート紙
におけるブロッキングを防止するための対策の一つとし
て塗料に使用するバインダーからの対応がある。すなわ
ち、バインダーとして使用されるＳＢＲの高温ブロッキ
ング性を低下せしめる対策としては、柔軟で粘着性の強
いブタジエンを低配合とし、硬くて非粘着性のスチレン
やメチルメタクリレートを高配合としたガラス転移点の
高いＳＢＲの使用は顕著な効果があるが、塗料が硬くな
り、印刷に続く後加工である製本や罫線入れなどの折り
加工時に、割れ、折れなどのトラブルの原因となるばか
りか接着強度が低下してピッキング不良を生ぜしめ、こ
れを防止するためにバインダー比率をアップすると、顔
料粒子間の間隙を埋めて透気度が不良となってブリスタ
ートラブルの原因となる。ここでいうブリスターとは原
紙表面にキャストコート面を形成する第一工程後反対面
の加工を行なう第二工程のキャストドラム通過時に、ド
ラム表面温度が高温に加熱されているために、塗料およ
び再湿潤液の水分が水蒸気となって原紙と第一工程の塗
被層を透過して揮散する際に、水蒸気が塗料層を通過出
来ずに紙層内における膨れ、即ち紙の層内もしくは層間
剥離を発生する現象をいう。

【０００８】ブリスターを防止するためにはキャストド
ラムの温度を低下せしめて急激な水蒸気の発生を抑制し
なければならないが、温度を下げるとバインダーのキュ
アリング不足のため塗料面の強度が低下し、印刷時にピ
ッキング不良などのトラブルの原因となる。かかるトラ
ブルを防止するためには速度を大幅に低下しなければな
らず、生産性のダウンを来たすという問題点があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するた
めになされたもので、両面キャストコート紙の白紙光沢
度、平滑度と生産性を維持しつつ、耐ブロッキング性を
改善する方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願発明者は両面キャス
トコート紙の耐ブロッキング性を確保するための手段と
して鋭意研究の結果、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウ
ム、チタニウムなどの金属塩を少なくとも一種含む水溶
液を再湿潤液として使用すると、高温、高湿、高圧下に
於いてもブロッキングが発生しないか、したとしても非
常に軽微で印刷工程の原紙セット作業において容易に解
除される程度に軽減するという事実を見出だした。

【００１０】 しかしながら上記金属塩を再湿潤液とし
て使用すると塗料面の可塑化が不良であり、光沢度が低
下するとともにピンホールが発生してキャスト紙として
使用に耐えないという問題点がある。この問題点を解決
するための手段として本願発明者は、塗料を塗工した後
の乾燥工程で塗料を水分１０〜２５％に調整して可塑性
を保持せしめた状態で上記の金属塩を含む再湿潤液を塗
布してドラムに圧着すると、強光沢と平滑性を確保しつ
つ耐ブロッキング性に優れた両面キャストコート紙が得
られるという方法で解決し、平成３年１０月５日に特許
出願した。しかしながらこの方法の問題点は、白紙光沢
度はＪＩＳ Ｐ ８１４２による７５度の入射角度で８
０％を若干こえる程度であり、第一工程のキャストコー
ト加工後に反対面に第二工程のキャストコートをして加
熱ドラムに圧着して乾燥すると、塗被面の含有水分が高
いために、ブリスターが発生しやすい。これを防止する
ためにキャストドラムを低温とすると製品水分が過多と
なったりピッキング強度が低下し、これらを防ぐには加
工速度を低下しなければならなかった。

【００１１】高度の白紙光沢と生産性を保持しつつ耐ブ
ロッキング性を得る方法として、本願発明者らは鋭意研
究の結果、水溶性金属塩とカルボキシル基を含む有機酸
を所定量添加した再湿潤液を使用すると、塗料が十分に
乾燥していても塗料の可塑化が促進されて強度の光沢と
平滑性が同時に得られ、ブリスターの発生もなく高度の
生産性を維持しつつ、高温、高湿、高圧力下でブロッキ
ングしない両面キャストコート紙を得る方法を見いだし
た。従来から代表的な金属塩である硫酸亜鉛の水溶液
は、カゼインを含む一般コート紙の塗料の耐水化剤とし
て広く使用されている。これは亜鉛がカゼインの水酸基
と反応して親水性の水酸基を封鎖して耐水化するためで
ある。両面キャスト紙のブロッキングは必ずしも高湿度
時にのみ発生するものではなく、低湿であっても高温時
により多く発生する。この現象は、ラテックスの熱ブロ
ッキングがカゼイン高湿ブロッキングよりもより大であ
ることを示している。

【００１２】 変性ＳＢＲとカゼインをバインダーとす
るリウエット法キャスト紙に再湿潤液として亜鉛、アル
ミニウム、ジルコニウム、チタニウムなどの水溶性金属
塩を使用することは従来の方法では不可能であった。例
えば代表的な金属塩である硫酸亜鉛水溶液をキャスト紙
の再湿潤液として使用すると、たとえそれが０．１％程
度の低濃度であっても一度乾燥した塗料層への浸透、可
塑化が不良でキャスト紙の最も顕著な特色である白紙光
沢が十分に発現せず、ピンホールやクレーターも解消し
ない。これは硫酸亜鉛に限らず本願発明の他の金属塩、
即ち、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウム
を含む硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸、酪酸、炭酸アン
モンおよび塩化物などの金属塩水溶液を両面キャスト紙
の製造において再湿潤液に使用すると、上述のごとく耐
ブロッキング性は良好であるが得られたキャストコート
紙の白紙光沢度はＪＩＳ Ｐ ８１４２による７５度鏡
面光沢度によって測定した数値で７０％以下となり、キ
ャストコート紙としては使用に耐えない程度の低光沢度
となる。これは、これらの金属塩水溶液が乾燥した塗料
面を膨潤可塑化する機能に劣るためと考えられる。

【００１３】上記のごとき金属塩を使用するとブロッキ
ングが大幅に改善する原因は、塩を構成する金属と塗料
中のバインダーであるＳＢＲの官能基とが反応してより
強度な架橋構造を形成し、ＳＢＲの粘着性を押さえて高
温時における耐ブロッキング性を、またカゼインの水酸
基と反応して金属コンプレックスを形成して耐水性を大
として高湿時における耐ブロッキング性をもたらすもの
と考えられる。

【００１４】しかしながら、再湿潤液に上記金属塩を使
用すると前述のごとく白紙光沢と表面平滑性が不良とな
るが、これにカルボキシル基を含む有機酸を添加する
と、塗料の可塑化が促進されて高度の白紙光沢と平滑性
を得ることが出来、併せて生産性を高度に維持しつつ高
温、高湿、高圧下における耐ブロッキング性も同時に満
足する両面キャストコート紙を得ることが出来た。更に
バインダーの架橋促進により塗料表面のピッキング強度
が大となるため、バインダーの添加量減配が可能であ
り、これによりインキセット性などの印刷適性が顕著に
好転するという効果も確認された。

【００１５】再湿潤液に使用する金属塩水溶液の濃度は
使用する薬品の種類によって相違があるが、０．１％以
上１０％以下、より好ましくは０．３％以上５％以下、
カルボキシル基を含む有機酸の濃度は０．１％以上２％
以下、より好ましくは０．２％以上１％以下が良好であ
る。カルボキシル基を含む有機酸のみでもラテックスの
自己架橋の反応が促進されてより強い架橋構造が形成さ
れるので、耐熱ブロッキング性は大いに改善されるが、
金属塩の併用によってラテックスに更に高度の耐熱ブロ
ッキング性を、カゼインに強度の耐水ブロッキング性を
もたらすので両者を併用することが望ましい。

【００１６】

【作用】塗料が塗布されてドライヤーで乾燥された塗被
面に亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウムな
どの水溶性金属塩とカルボキシル基を含む有機酸が共存
する再湿潤液を塗布し、ラテックスの官能基と反応せし
めて架橋構造をより強固にすることによりピッキング強
度の向上とラテックスの粘着性の低減をもたらし同時に
カゼインの水酸基を封鎖して耐水性を向上し、もって高
温、高湿、高圧下での耐ブロッキング性を発現せしめる
とともに、強光沢でブリスターの発生しない両面キャス
トコート紙を生産性よく製造することを可能とするもの
であり、更にピッキング強度が向上するためにバインダ
ー添加率を低減することが可能であり、印刷適性がより
良好となる。

【００１７】

【実施例】以下に本発明を実施例により説明する。実施
例に示す部及び％は、重量部、重量％である。表１は塗
料配合を、表２は実施例を示す。

【００１８】実施例１ 米坪１００ｇ／ｍ²の上質紙の片面に表１の塗料を塗布
量が約２０ｇ／ｍ²となる様にエアーナイフコーターに
よって塗布し、ドライヤーによって塗料面の水分が３〜
５％になる様に乾燥し、キャストドラムの直前にある再
湿潤液の塗布装置で硫酸亜鉛３％とリンゴ酸０．５％の
混合水溶液を塗布して後、線圧１５０ｋｇ／ｃｍ、直径
６００ｍｍのプレッシャーロールと１２０゜Ｃに加熱さ
れた直径１５００ｍｍのキャストドラムからなる装置に
より圧接してキャスト仕上げして巻き取る。この時の加
工スピードは７０ｍ／分、光沢度は８８％であった。第
二工程として、上記巻き取りキャストコート紙の反対面
に第一工程と同様にしてコートし、乾燥し、再湿潤液を
塗布して両面リウエットキャスト加工を行う。第二工程
ではブリスターの発生を防止するためにドラム温度を１
１０℃に調整し、ドラム温度の低下により塗層表面のピ
ッキング強度が低下するのを防止するため加工スピード
は、５０ｍ／分に減速した。白紙光沢度とピンホールは
表２に示すごとく良好である。得られた両面キャスト紙
を５ｃｍ×５ｃｍにカットし、表面と裏面を交互に合わ
せて同じ寸法のステンレス板の間にセットして１０ｋｇ
（４ｔ／ｍ²）の荷重をかけて３０゜Ｃ、９５％ＲＨに
調節された恒温恒湿槽に置き、４８時間後にブロッキン
グ状態をチェツクしたところブロッキングはなく良好で
あった。

【００１９】実施例２〜１１ 再湿潤液の金属塩とカルボキシル基を含む有機酸を表２
に示すごとく使用した以外は実施例１と同様にして加工
した。結果は表２に示すごとく、白紙光沢、ピンホー
ル、耐ブロッキング性とも良好である。

【００２０】

【比較例】比較例表３に示す。 比較例１〜１０ 比較例は再湿潤液以外は総て実施例１と同様にしてキャ
スト加工を行なった。比較例１は再湿潤液に水を使用し
た。キャストコーシイ紙の外見は良好に出来上がってい
るが、ブロッキングテストの結果、ブロッキングが大で
剥離時の抵抗で基材が破壊した。硫酸亜鉛のみでは白紙
光沢が低く、ピンホールも全面に発生していて製品にな
らないが耐ブロッキング性は良好である。カルボキシル
基のないほう酸では、塗料の可塑化効果がない。金属塩
であっても蟻酸カルシウムは白紙光沢、ピンホールとも
良好であるが耐ブロッキング効果はない。カルボキシル
基を含む有機酸のみでは白紙光沢、ピンホールとも良好
であるが、ブロッキングテスト時に剥離抵抗があり、条
件の如何によっては一部基材が破壊する恐れがある。

【００２１】

【表１】 顔料配合１００ぶに対して補助剤とバインダーを加えて
常法によりこ固形分４０％濃度の塗料とする。

【００２２】

【表２】 ブロッキングテスト条件 ３０°Ｃ×９５％ＲＨ×加重
４ｔ／ｍ²

【００２３】

【表３】 記号説明 ピンホール： ○なし △一部にあり ×前
面に発生 ブロッキング：○剥離抵抗なし △抵抗あり ×紙面破
壊

【００２４】

【発明の効果】 両面キャストコート紙は各種塗料コー
ト紙中の最高級グレードに位置し、自動車用カタログ、
通信販売用パンフレット、会社案内などに多数使用され
ているが夏期の高温高湿時にブロッキングが発生すると
いう問題点があった。この防止策をラテックスに求めて
スチレン、メチルメタアクリレートなどの非粘着性モノ
マーを高配合としたラテックスを使用すると、塗料の硬
化による割れ、印刷適性などの新たな問題点が発生する
が、本発明はリウエット法キャストコート製造の際使用
される再湿潤液に、亜鉛、アルミニウム、ジルコニウ
ム、チタニウムなどの水溶性金属塩とともにカルボキシ
ル基を含む有機酸を併用することにより、乾燥した塗被
面の可塑化を促進して白紙光沢が大でピンホールのない
塗面を形成するとともに、ラテックスとカゼインに金属
イオンによる架橋反応を促進強化して高温、高湿、高加
圧下において、耐ブロッキング性に優れた両面キャスト
コート紙を生産性よく製造することができ、併せてピッ
キング強度の向上によりバインダー添加率を低減するこ
とにより印刷適性を良好とすることができた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21H 19/00 - 19/84

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紙の両面に顔料と接着剤を主成分とする
   キャストコート用塗料を塗被し、乾燥後再湿潤液により
   塗面を膨潤可塑化せしめて鏡面状に研磨された加熱ドラ
   ムに圧接して両面キャスト紙を得るリウエット法キャス
   トコート紙の製造において、再湿潤液として水溶性金属
   塩とカルボキシル基を含む有機酸が共存する水溶液を用
   いることを特徴とする両面キャストコート紙の製造方
   法。
2. 【請求項２】 再湿潤液に使用する水溶性金属塩の金属
   が亜鉛、アルミニウム、ジルコニウム、チタニウムなど
   であり、塩が硫酸、硝酸、酢酸、蟻酸、蓚酸酪酸、炭酸
   アンモンおよび塩化物などであり、水溶液濃度が０．１
   ％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１の両
   面キャストコート紙の製造方法。
3. 【請求項３】 再湿潤液に使用するカルボキシル基を含
   む有機酸が蟻酸、リンゴ酸、クエン酸、乳酸、酒石酸、
   フマル酸、琥珀酸、酢酸、蓚酸、イソ酪酸、イタコン
   酸、マロン酸、安息香酸などであり、水溶液濃度が０．
   １％以上２％以下であることを特徴とする請求項１の両
   面キャストコート紙の製造方法。