JP3237104B2 - 紙用塗被液組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、印刷紙等の紙用塗被液
組成物に関し、特に、塗工性及び印刷適性に優れた紙用
塗被液組成物に関する。

【従来の技術】印刷用塗工紙においては、近年、印刷画
質の高級化、印刷速度の高速化へと技術革新が進んでい
る。印刷画質面としては、グラビア印刷では、網点の再
現性や印刷光沢が重要な特性であり、また、オフセット
印刷では、インキのセット、表面強度、印刷光沢等が重
要な特性であるが、印刷速度の高速化につれて、耐ブリ
スター性や、モットリング性（又は均一塗工性）等の印
刷適性が重要な特性として注目されるようになってき
た。一方、印刷速度の高速化に伴って、塗被液組成物の
低粘度高濃度化の要求が高まり、印刷適性及び塗工性の
両面で優れた塗被液組成物の開発が強く要望されてい
る。

【０００２】

【発明が解決しょうとする課題】従来より、塗被液組成
物に使用する接着剤として、アミラーゼで処理した澱粉
接着剤を使用することは公知であり（例えば、特開平１
−１５６５９５号、同１−１６２８９４号、同１−１６
２８９５号及び同２−３０００号の各公報）、このよう
なアミラーゼ処理澱粉を接着剤として使用することによ
って、塗被液組成物の塗工性及び印刷適性をある程度改
良することができた。しかしながら、このようなアミラ
ーゼ処理澱粉を接着剤として使用する塗被液組成物の印
刷適性及び塗工性は、印刷速度の高速化に対応するには
未だ満足すべきものとは言えず、更にこれらの特性が改
良された紙用塗被液組成物が強く要望されていた。従っ
て、本発明は、印刷適性及び塗工性が更に改良された紙
用塗被液組成物を提供することを目的とする。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するため、鋭意検討した結果、アミラーゼととも
に、α−１，６−グルコシド結合を加水分解する酵素
（以下、枝切り酵素という）を使用して処理した澱粉を
紙用塗被液組成物の接着剤として使用することによっ
て、その塗工性及び印刷適性が、従来のアミラーゼによ
り処理した澱粉を接着剤として使用する場合に比べて大
いに改善されることを見出した。澱粉は、アミロースと
アミロペクチンとから構成されている。アミロースは、
α−１，４−グルコシド結合のみによって構成され、直
線状となっている。一方、アミロペクチンは、α−１，
４−グルコシド結合とともに、α−１，６−グルコシド
結合によって構成されているので、分岐を有する高分子
である。ところで、澱粉は、塗被液組成物に接着剤とし
て使用する場合、そのままでは、粘度が高すぎて、流動
性が充分ではない。そのため、従来よりアミラーゼのよ
うな酵素で処理した変性澱粉が接着剤として使用されて
きた。このアミラーゼは、アミロース及びアミロペクチ
ンに存在するα−１，４−グルコシド結合を加水分解
し、澱粉を低分子量化することによって、粘度の低下、
流動性の向上を図るために使用される。しかしながら、
澱粉を変性するのに、アミロペクチンに存在するα−
１，６−グルコシド結合を切断する枝切り酵素を併用す
る試みは、これまで全くなされていなかった。

【０００４】本発明者らは、印刷速度の高速化に対応で
きる紙用塗被液組成物について鋭意検討した結果、アミ
ラーゼに枝切り酵素を併用することによって、アミラー
ゼ単独で変性した場合に比べて、塗被液組成物の印刷適
性及び塗工性が大きく改善されることを見出した。この
原因は、必ずしも明瞭ではないが、枝切り酵素によっ
て、アミロペクチンの側鎖が切断され、分岐が少なくな
るとともに、アミロース含量が増大し、このことが、塗
被液組成物を高濃度化しても、流動性を著しくは増させ
ない原因になるものと考えられる。本発明は、このよう
な予想外の知見に基づいて完成されたものである。即
ち、本発明は、顔料及び接着剤を含む紙用塗被液組成物
において、前記接着剤が、アミラーゼと、枝切り酵素と
によって処理した澱粉を含むことを特徴とする紙用塗被
液組成物に関する。

【０００５】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の塗被液組成物に使用される接着剤は、アミラーゼ
と、枝切り酵素とによって処理した澱粉を含む。この酵
素処理に使用する澱粉原料としては、従来よりこのよう
な澱粉接着剤に使用される澱粉原料であれば、特に制限
なく使用することができる。このような澱粉原料として
は、トウモロコシ澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉、米
澱粉、小麦澱粉等の天然澱粉原料や、そのような天然澱
粉原料に酸化、カチオン化、酢酸変性、リン酸エステル
化、ヒドロキシエチル化、カルボキシメチル化等の種々
の変性を行ったものが挙げられる。上記澱粉原料は、ア
ミラーゼと、枝切り酵素とによって処理され、接着剤と
して使用される。アミラーゼとしては、動物由来、植物
由来、微生物由来等の種々の由来のアミラーゼを使用す
ることができる。アミラーゼには、α−アミラーゼ、β
−アミラーゼ、γ−アミラーゼ等の種々のアミラーゼが
あるが、α−アミラーゼが好ましく使用される。

【０００６】枝切り酵素は、アミロペクチンのα−１，
６−グルコシド結合を切断するものであれば、何れの酵
素であってもよい。このような酵素としては、例えば、
プルラナーゼや、グルコアミラーゼ、イソアミラーゼ、
デキストラナーゼ等が挙げられる。これらの酵素の内、
末端から徐々にα−１，６−グルコシド結合を切断する
酵素（エキソ型）は、内部から徐々にα−１，６−グル
コシド結合を切断する酵素（エンド型）に比べて、多量
に使用しないと効果が十分に発揮できないので、エンド
型の枝切り酵素が特に好ましく使用される。これらの枝
切り酵素の内、プルラナーゼは、α−１，６−グルコシ
ド結合を効率よく切断することができるので、特に有用
である。アミラーゼと枝切り酵素とは、同時に使用して
澱粉原料を処理してもよく、またアミラーゼ及び枝切り
酵素を別々に使用して、澱粉原料を処理してもよい。ア
ミラーゼと、枝切り酵素との使用割合（重量比）は、一
般に３：１〜１：１００、好ましくは、２：１〜１：４
０である。アミラーゼの量が、３：１より多くなると、
枝切り酵素の効果が小さくなる。一方、１：１００より
少なくなると、枝切り酵素の使用量に対する枝切り効果
はそれに比例して大きくならないので好ましくない。ア
ミラーゼは、澱粉原料１kgに対して一般に１〜1000 uni
t 、好ましくは10〜400 unitの量で使用する。枝切り酵
素は、澱粉原料１kgに対して一般に 10 〜4000 unit 、
好ましくは300 〜3000 unit の量で使用する。

【０００７】澱粉原料の酵素処理は、一般に澱粉原料を
水中に懸濁した状態で行われる。懸濁液には、必要に応
じてpHを調整した後、酵素を添加し、一般に３０〜９０
℃、好ましくは５０〜７０℃において、５〜１５０分、
好ましくは１０〜４０分保持することによって酵素処理
を行う。懸濁液における澱粉濃度は、一般に１５〜５０
重量％、好ましくは３０〜４０重量％である。pHは、６
〜７の範囲になる時に効率良く酵素が作用する。酵素処
理した後、その酵素を失活させるために、酵素処理した
澱粉懸濁液を、一般に１００℃以上、好ましくは１３０
℃以上に加熱する。この場合、加圧下で失活を行っても
よい。このようにして調製した酵素処理澱粉（澱粉接着
剤）を含む懸濁液は、濃度３５重量％の時に、６０℃に
おいて５０〜２００ cpsの粘度を有する。この懸濁液
は、そのまま本発明の塗被液組成物を調製するために使
用してもよく、また必要に応じて、乾燥又は水の添加等
により澱粉濃度を調整した後、塗被液組成物を調製する
ために使用してもよい。

【０００８】本発明で使用される接着剤には、上記澱粉
接着剤とともに、従来より使用されている他の接着剤を
併用することができる。このような他の接着剤として
は、例えばポリビニルアルコール、カゼイン、スチレン
−ブタジエン系ラテックス（例えば、SBR ラテック
ス）、アクリル系ラテックス、スチレン−ブタジエン−
アクリル系ラテックス等が挙げられる。澱粉接着剤は、
本発明で使用される接着剤にもとづいて、0.5 〜４０重
量％、好ましくは３〜２５重量％の量で使用される。澱
粉接着剤の量が、0.5 重量％よりも少ないと、保水性が
低下し、一方、その量が４０重量％よりも多くなると、
流動性が低下し、好ましくない。また、接着剤は、後述
する顔料１００重量部に対して、一般に４〜２８重量
部、好ましくは１０〜２０重量部の量で使用される。

【０００９】本発明で使用される顔料は、従来よりこの
分野で使用される顔料であれば、特に制限なく使用する
ことができる。このような顔料としては、例えばクレ
ー、沈降性炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、水酸
化アルミニウム、二酸化チタン、サチンホワイト、硫酸
カルシウム、タルク、ホワイトカーボン、プラスチック
ピグメント、バインダーピグメント、尿素樹脂等を挙げ
ることができる。本発明の塗被液組成物には、必要に応
じて、分散剤や、消泡剤、潤滑剤、保水剤、防腐剤、pH
調整剤、蛍光染料等の種々の添加剤を添加することがで
きる。これらの添加剤の量は、本発明の塗被液組成物に
基づいて一般に0.０１〜0.５重量％である。本発明の塗
被液組成物の濃度は、高い程好ましいが、一般には、５
０〜７０重量％の範囲である。本発明によれば、高濃度
であっても、粘度を低下することができるので、従来採
用されていたような５０〜６０重量％から、例えば７０
重量％のような高濃度まで採用することができる。な
お、高速塗工においては、５０重量％よりも濃度が小さ
いと、白紙光沢性及び表面平滑性が劣り易くなる。本発
明の塗被液組成物が塗工される原紙の種類は特に制限は
なく、パルプや、化学パルプ、機械パルプ、脱墨パルプ
等の種々のパルプから構成される原紙が使用される。こ
の原紙には、填料や、紙力剤、サイズ剤、濾水歩留り向
上剤等の添加剤を添加したものであってもよい。更に、
原紙は、酸性抄紙、中性抄紙又はアルカリ抄紙等の種々
の抄紙法によって製造したものであってもよい。

【００１０】本発明の塗被液組成物の塗工方法として
は、従来よりこの分野で採用される塗工方法を制限なく
使用することができる。このような塗工方法としては、
例えば、ブレードコーターや、ゲートロールコーター、
エアーナイフコーター、チャンピオンコーター等の種々
のコーターを使用する塗工方法が挙げられる。最近の塗
工速度の高速化においては、ブレードコーターが広く使
用されている。原紙に塗工する場合の本発明の塗被液組
成物の塗工量（乾燥前）は、一般に、３〜１０g/m²（片
面）、好ましくは６〜９g/m²（片面）である。なお、本
発明の塗被液組成物を塗工する前に、印刷適性の改善等
を図るために原紙に予め下塗り塗料を塗工し、その上に
本発明の塗被液組成物を上塗り塗料として塗工してもよ
い。

【００１１】

【実施例】以下、実施例により、本発明を更に詳細に説
明する。実施例１ カチオン化カピオカ澱粉（P-4A: Piraab Starch 製）を
水に懸濁して、２０重量％の澱粉濃度の懸濁液（pH：
７）を調製した。この懸濁液に、澱粉１kgに対して２０
０ unit の量でα−アミラーゼ（ファンガミル：ノボノ
ルディスティック社製）を添加し、更に、澱粉１kgに対
して４００ unit の量でプルラナーゼ（プロザモイム：
ノボノルディスティック社製）を添加した。この懸濁液
を、６０℃で２０分間保持し、次いで懸濁液の温度を９
５℃に加熱して酵素を失活させた。酵素処理した懸濁液
におけるアミロース含量は、澱粉の還元末端基量を比色
定量法により測定した結果、２．０８ミリモル／リット
ルであり、プルラナーゼを使用しない場合の１．５８ミ
リモル／リットルに比べて、約３２％増大した。この酵
素処理した懸濁液を使用して、以下の配合組成を有する
上塗り塗料を形成した。

【００１２】上塗り塗料（塗料濃度：６３重量％（固形分）） 重量部 カオリン(UW-90: エンゲルハード社製） ７０ 重質炭酸カルシウム（エース２５：同和カルファイン社製） ５０ 上記酵素処理した懸濁液（澱粉固形分） ３ ＳＢＲラテックス（ＳＮ−３２８：住友ダウ社製） １３ 分散剤（アロン−Ｔ４０：東亜合成社製） 0. ３ ＮａＯＨ 0. １ 水 ４０．０ 全１７６．４ この上塗り塗料について、Ｂ型粘度、ハイシェア粘度及
び保水度を測定した。その結果を以下の表１に示す。こ
こで、Ｂ型粘度は、３０℃において、６０ rpmで測定し
た。ハイシェア粘度は、ハーキュレス粘度計を使用し
て、３０℃において４４００ rpmで測定した。また、保
水度は、上記塗料の上に濾紙を置き、塗料中の水が濾紙
を貫通するまでの時間によって評価した。

【００１３】比較例１ プルラナーゼを使用しないことを除いて、実施例１と同
様にして、上塗り塗料を調製した。この上塗り塗料のＢ
型粘度、ハイシェア粘度及び保水度を、表１に示した。実施例２ 実施例１において、澱粉懸濁液にα−アミラーゼを添加
して、６０℃で２０分間α−アミラーゼで処理した後、
９５℃に加熱してα−アミラーゼを失活させ、酵素処理
液を６０℃に冷却し、次いで澱粉懸濁液にプルラナーゼ
を添加し、６０℃で２０分間酵素処理し、酵素処理懸濁
液を９５℃に昇温して、酵素を失活させたことを除い
て、実施例１と同様にして、上塗り塗料を調製した。こ
の上塗り塗料のＢ型粘度、ハイシェア粘度及び保水度
を、表１に示した。

【００１４】

【表１】 表１ Ｂ型粘度 ハイシェア粘度 保水度 (cps） (cps) (sec) 実施例１ 710 18 22 実施例２ 600 18 17 比較例１ 820 21 13 上記表１から、プルラナーゼを使用しない比較例１に比
べて、アミラーゼとプルラナーゼとを併用する実施例１
及び２の上塗り塗料は、同一の塗料濃度であるにもかか
わらず、Ｂ型粘度及びハイシェア粘度が低く、流動性の
優れていることが分かる。また、実施例１及び２の上塗
り塗料の保水度も、比較例１に比べて優れている。保水
度が大きい程、原紙上において塗料が水分を失って、固
化するのを防止するので、塗工性にとって非常に有用で
ある。

【００１５】参考例１ 以下の配合組成を有する下塗り塗料を調製した。下塗り塗料（塗料濃度：５８重量％（固形分）） 重量部 カオリン(HT カオリン: エンゲルハード社製） ５０ 重質炭酸カルシウム（エース２５：同和カルファイン社製） ５０ 酸化澱粉（王子エースＣ：王子コーンスターチ社製） ５ ＳＢＲラテックス（ＳＮ−３２８：住友ダウ社製） １６ 分散剤（アロン−Ｔ４０：東亜合成社製） 0.3 ＮａＯＨ 0.1 水 ５０.0 全１７２.0

【００１６】中質原紙（坪量：７５g/m²）に、上記下塗
り塗料を片面に５g/m²（両面で、１０g/m²）の量で塗工
し、乾燥した後、実施例１及び２並びに比較例１で調製
した上塗り塗料を、片面で7.５g/m²（両面で１５g/m²）
の量で塗工して、それぞれ塗工紙１〜３を製造し、この
塗工紙に前処理（JIS P8111)を施した後、テストスーパ
ーカレンダー処理を行った。次いで、得られた塗工紙１
〜３について、オフセット印刷適性を調べ、その結果を
以下の表２に示す。

【００１７】

【表２】 表２ 塗工紙 使用した 平滑度 モット ドライ 耐ブリスター 上塗り塗料 (sec) リング性 ピック 性 (℃) １ 実施例１ 2000 5 5 172 ２ 実施例２ 2200 5 5 170 ３ 比較例１ 2000 3 3 152 上記表２に示す各特性の測定方法は以下の通りである。
平滑度は、王研式平滑度計を使用して測定した。モット
リング性（均一塗工性）は、Tappi Japan 46(1):74 (19
92) に従って測定した。この場合、５段階評価を行っ
た。その評価基準は以下の通りである。 １・・・著しく不良 ２・・・不良 ３・・・普通 ４・・・やや良好 ５・・・良好

【００１８】ドライピックは、IPI No.7のインクを使用
し、塗工紙をRI印刷試験機で印刷し、印刷面におけるピ
ックの発生程度を５段階で目視評価した。その評価基準
は以下の通りである。 １・・・全面でむける ２・・・約３／４の面積でむける ３・・・約半分の面積でむける ４・・・わずかにむける ５・・・まったくむけない 耐ブリスター性は、オフセット輪転機用のインクを使用
し、塗工紙をRI印刷試験機で両面印刷し、この印刷塗工
紙を加熱したシリコーンオイルに浸漬し、ブリスターの
発生し始める温度によって評価した。上記表２から、本
発明の塗被液組成物（実施例１及び２）を使用して製造
した塗工紙は、比較例１の塗被液組成物を使用して製造
した塗工紙に比較して、オフセット印刷において、モッ
トリング性、ドライピック及び耐ブリスター性に優れて
いた。即ち、本発明の塗被液組成物によって製造した塗
工紙においては、均一な塗工ができ、表面硬度が高く、
しかも高温においてもブリスターが発生しないという優
れた特性が得られた。

【００１９】

【発明の効果】本発明の紙用塗被液組成物において、接
着剤として、アミラーゼと枝切り酵素とを併用して処理
した澱粉を使用することにより、高濃度であっても、低
粘度化できるため、塗被液組成物の塗工性が優れ、しか
もこの塗被液組成物を使用して得られた塗工紙は、モッ
トリング性、耐ブリスター性等の印刷適性の優れたもの
となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21H 11/00 - 27/42

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 顔料及び接着剤を含む紙用塗被液組成物
   において、前記接着剤が、アミラーゼと、α−１，６−
   グルコシド結合を加水分解する酵素とによって処理した
   澱粉を含むことを特徴とする、紙用塗被液組成物。