JP3904566B2 - グロス調微塗工紙とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明はグロス調微塗工紙とその製造方法に関し、特に剛度（紙腰）のあるグロス調微塗工紙とその製造方法に関するものである。

従来、白紙グロス（白紙光沢度）が４０％以上あるグロス調微塗工紙は、オンマシンで塗工を行った後、オフマシンでスーパーカレンダー処理を行って製造していた。これは、オンマシンで白紙グロス４０％以上ある微塗工紙を得るためには、高ニップ圧でカレンダー処理を行う必要があるが、そうすると剛度（紙腰）が低下し、印刷工程の折り機における折り適性の低下を招くなどの問題があったためである。

また、オンマシンで低ニップ圧のカレンダー処理にてグロス調微塗工紙を製造するために、グロスが出やすい高価な顔料を配合したカラー塗工を行うことも考えられている。

なお、古紙パルプを主成分とし、灰分含有率を２５〜４５重量％とした原紙を用いることで、古紙の再生利用を図るともにカーボンインキの裏写りを防止した裏カーボン複写用原紙は知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、紙中の灰分率を５〜４０重量％とし、コップ法による吸水度を所定範囲とすることで、表面コートによるインク受理層を設けることなく適性なインクジェット適性を持つようにしたインクジェット記録用紙も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、古紙パルプの配合率を６５％以上としながら、滑剤成分を含有させることで動摩擦係数を所定範囲としたオフセット印刷用新聞用紙も知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００２−１３７５３９号公報 特開平８−２８２０９４号公報 特開２００２−１６１４９３号公報

ところが、オフマシンでスーパーカレンダー処理してグロス調微塗工紙を製造する方法では、生産性が低く、コスト高になるという問題があり、また高価な顔料を配合したカラー塗工を行うことで、オンマシンの低ニップ圧のカレンダー処理にて所定以上の白紙グロスを確保しつつ剛度を確保する製造方法もコスト高になるという問題がある。

なお、特許文献１や特許文献３には古紙パルプの配合量を多くした紙が開示され、特許文献１や特許文献２には灰分含有率を多くすることで裏写り防止を図ったり、インク受理性を持たせることが開示されているが、オンマシンでグロス調微塗工紙を製造しかつその剛度向上を図る技術を開示するものではない。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、オンマシンで製造されかつ剛度があるグロス調微塗工紙とその製造方法を提供することを課題とする。

本発明のグロス調微塗工紙は、古紙パルプを５０％以上配合し、内添灰分率を５％以上、１５％未満とし、カチオン性の内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔ添加し、塗工層のバインダーは少なくとも澱粉とラテックスを含有し、澱粉は対顔料５〜１０部配合してなり、金属ロールの表面温度が２００〜３００℃に制御されたソフトカレンダーを用いてカレンダー処理され、白紙グロスが４０％以上で、ＪＩＳ Ｐ ８１４３ による剛度（ｃｍ ³ ／１００）と、紙密度（ｇ／ｃｍ ³ ）の比、剛度／紙密度が２１〜２４であるものである。なお、塗工層のバインダーにおけるラテックスの配合量は適量であれば良く、特に限定されないが、標準的には対顔料で８〜１５部が好適である。

この構成によれば、古紙パルプを５０％以上配合されているので、古紙の再生利用を図れるというだけでなく、硬い古紙パルブを多量に配合していることで剛度を高めることができ、また内添灰分率を５％以上、１５％未満としていることで、紙の剛度を確保しつつ、表面平滑性、不透明度、嵩密度の低下を抑制することができ、またカチオン化澱粉などの内添紙力増強剤を、通例の対パルプ１０ｋｇ／ｔ未満に対して、１０〜２０ｋｇ／ｔと多量に添加し、さらに塗工層においてもそのバインダーに剛度を高める澱粉を、通例の対顔料３〜５部に対して対顔料５〜１０部と多量に配合しているので、オンマシンで金属ロールの表面温度が２００〜３００℃に制御されたソフトカレンダーを用いてソフトカレンダー処理することで、剛度／紙密度が２１〜２４の所要の剛度を有する白紙グロスが４０％以上のグロス調の微塗工紙を得ることができる。

また、本発明のグロス調微塗工紙の製造方法は、古紙パルプを５０％以上配合し、内添灰分率を５％以上、１５％未満とし、カチオン性の内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔ添加して抄造し、顔料と、少なくとも澱粉とラテックスを含有し澱粉は対顔料５〜１０部配合してなるバインダーとを含む塗工液を塗工し、金属ロールの表面温度を２００〜３００℃に制御されたソフトカレンダーを用いてカレンダー処理し、白紙グロスが４０％以上で、ＪＩＳ Ｐ ８１４３ による剛度（ｃｍ ³ ／１００）と、紙密度（ｇ／ｃｍ ³ ）の比、剛度／紙密度を２１〜２４とするものであり、上記のように所要の剛度を有し、かつ高温でのカレンダー処理により高価な塗工カラー顔料を用いることなく白紙グロス４０％以上の微塗工紙を製造することができる。

また、塗工液の表裏の総塗工量は、１０〜１５ｇ／ｍ² とするのが好適である。

また、カレンダー処理のニップ圧を、１００〜２００ＫＮ／ｍとすることで、紙厚の低下を抑制できて剛度の向上を一層図ることができる。

本発明によれば、硬い古紙パルプを５０％以上配合することで剛度を高めることができ、また内添灰分率を５％〜１５％未満としていることで、紙の剛度を確保しつつ、表面平滑性、不透明度、嵩密度の低下を抑制することができ、またカチオン化澱粉などの内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔと多量に添加し、さらに塗工層においてもそのバインダーに剛度を高める澱粉を対顔料５〜１０部と多量に配合していることで、オンマシンでソフトカレンダー処理しても所要の剛度を有するグロス調微塗工紙を得ることができる。

以下、本発明のグロス調微塗工紙とその製造方法の実施形態について、詳細に説明する。

本実施形態は、抄紙機において基紙を抄造するとともに、その基紙上にオンマシンのサイズプレスにて塗工層を形成し、その後オンマシンのソフトカレンダー装置にてカレンダー処理することで、白紙グロス４０％以上でかつ剛度／紙密度が２１〜２４の剛度の高いグロス調微塗工紙を製造するものである。

基紙は、古紙パルプを５０％〜１００％配合し、残部としてＬＢＫＰ、ＮＢＫＰなどの化学パルプや、ＧＰ、ＰＧＷ、ＲＭＰ、ＴＭＰ、ＣＴＭＰ、ＣＭＰ、ＣＧＰなどの機械パルプなどの木材パルプを配合したものが用いられる。原料スラリーは、内添灰分率（ＪＩＳ Ｐ ８１２８）が５％以上、１５％未満に調整され、また内添紙力増強剤としてカチオン化澱粉が対パルプ１０ｋｇ／ｔ〜２０ｋｇ／ｔ添加され、さらにその他バインダー、サイズ剤、定着剤、歩留り向上剤、カチオン化剤などの各種添加剤が必要に応じて１種以上添加される。そして、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機などの各種装置で抄造される。

塗工層の顔料としては、炭酸カルシウム、クレー、タルク、カオリン、無定形シリケート、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、アルミナ、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどから適宜に選択した１種又は２種以上を混合したものを用いることができるが、炭酸カルシウムとクレーを５０重量％づつ配合したものを標準として、炭酸カルシウムを３０〜８０％の間で調整し、それ以外をクレーとした配合が好適である。バインダーとしては、対顔料８〜１５部のラテックスに、対顔料５〜１０部の澱粉を配合したものが好適である。これらの顔料とバインダーを混合して塗工液が調整されている。また、塗工液には、その他の添加剤として、カチオン系染料定着剤、顔料分散剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、潤滑剤、発泡剤、浸透剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、防腐剤、防黴剤、耐水化剤、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤や酸化防止剤などを適宜添加することもできる。この塗工液が、オンマシンのゲートロールコーター、ロッドメタリングサイズプレスなどのサイズプレスにて１０〜１５ｇ／ｍ² の塗工量で塗工される。

オンマシンのソフトカレンダー装置は、所定温度に加熱した金属ロールと弾性ロールの組み合わせによって２ロール１ニップの段を構成し、この２ロール１ニップの段を２段設けたタンデムタイプが好適に適用される。また、その金属ロールにロール幅方向に分割制御可能な電磁誘導作用による内部加熱装置を装備し、さらにロール幅方向に分割制御可能な電磁誘導作用による外部加熱装置を金属ロールの外周面近傍に配設し、金属ロールのシェルを内部と外部から電磁誘導加熱によりロール幅方向に分割加熱制御することによって、２００〜３００℃の高温域においても、ロールプロファイルを悪化させたり、温度応答性の低下を来すことなく、所望の温度に精度良く加熱することができる。また、外部加熱装置に代えて金属ロールの外周面に向けてロール幅方向に分割制御してエアを吹き付けるようにして、同様の作用効果を得ることもできる。かくして、高温域においても、ロールプロファイルの悪化による紙厚プロファイルの制御性の悪化や温度応答性の悪化による歩留り低下を抑制することができる。

具体的には、金属ロールは、回転駆動されるシェルの内部の非回転部に鉄心を配設し、鉄心の周囲に配設した誘導コイルに交流電流を流すことで磁束を発生させ、シェルの内部に誘導電流を誘起させ、その抵抗熱によってシェル自身を自己発熱させるように構成されている。また、誘導コイルはロール幅方向に３〜６分割され、シールに配設された温度センサからの温度信号に基づいて対応する誘導コイルに流す電流量を制御することで、ロール幅方向の温度制御を高精度に行えるように構成されている。さらに、シェルの内部に長手方向に延びるジャケット路が周方向に間隔をあけて多数本（１０〜９０本程度）設けられ、これらを相互に連通させるとともに内部に熱媒体を封入してあり、これによってロール表面温度を全体に均一化するように構成されている。

また、外部加熱装置は、ワークコイルにインバータから３〜２０ｋＨｚの高周波電流を流し、磁界を発生させてシェルの表面部に渦電流を発生させ、自己発熱させるもので、ワークコイルとシェルの離間距離は２〜２０ｍｍ、好適には２〜５ｍｍ程度に設定される。また、単位ワークコイルはロール幅方向の制御ピッチが７５〜１５０ｍｍ程度となるように配置されるとともに、ロール軸心に対して斜めに交差するように配置され、加熱プロフィルの均一化が図られている。

また、弾性ロールは、耐熱性に優れる変性ウレタン系、エポキシ系、ポリエーテル系等のプラスチックにて構成され、ショア硬度が８５〜９３程度に設定されている。

以上のオンマシンのソフトカレンダー装置を用いて、２００〜３００℃の高温域で、かつニップ線圧の合計を１００〜２００ＫＮ／ｍの低ニップ圧としてソフトカレンダー処理を行うことで、紙厚の低下を最小限にして剛度／紙密度が２１〜２４の高い剛度を有し、かつ高価な塗工カラー顔料を用いることなく白紙グロス４０％以上を確保した微塗工紙を製造することができる。

次に、本発明のいくつかの実施例と比較例を説明する。

試料のグロス調微塗工紙は、次のようにして作製した。実施例１として、古紙（ＤＩＰ）パルプの配合量を７５％とし、残部をＬＢＫＰなどの木材パルプとし、内添灰分率を７％とするとともに、内添加紙力増強剤としてカチオン化澱粉を対パルプで１５ｋｇ／ｔ添加して調整した原料スラリーを抄紙機に供給して米坪６４ｇ／ｍ² の基紙を抄造した。また、サイズプレスによる塗工においては、顔料として炭酸カルシウムとクレーを５０：５０で配合したものを顔料とし、ラテックスに対顔料８部の澱粉を配合したものをバインダーとして塗工液を調整し、塗工量１２ｇ／ｍ² で塗工した。また、ソフトカレンダー装置によるカレンダー処理においては２５０℃で、ニップ圧を１５０ＫＮ／ｍとして、抄速１３００ｍ／分でカレンダー処理を行った。

また、上記実施例１を基準として、実施例２、３では古紙（ＤＩＰ）パルプの配合量を５０％、１００％に変化させ、実施例４、５では内添灰分率を５％、１４％に変化させ、実施例６、７ではカチオン化澱粉の添加量を１０ｋｇ／ｔ、２０ｋｇ／ｔに変化させた。また、実施例８、９では塗工液のバインダーヘの澱粉配合量を対顔料５部、１０部に変化させた。また、実施例１０、１１では塗工量を１０ｇ／ｍ² と１５ｇ／ｍ² に変化させた。また、実施例１２、１３では、カレンダー処理温度を２００℃、３００℃に変化させ、実施例１４、１５ではニップ圧を１００ＫＮ／ｍ、２００ＫＮ／ｍに変化させた。

また、比較例１として古紙（ＤＩＰ）パルプの配合量を４５％とし、比較例２、３では内添灰分率を４％、、１５％に変化させ、比較例４、５ではカチオン化澱粉の添加量を８ｋｇ／ｔ、２５ｋｇ／ｔに変化させた。また、比較例６、７では塗工液のバインダーヘの澱粉配合量を対顔料４部、１２部に変化させた。また、比較例８、９では、塗工量を８ｇ／ｍ² と２０ｇ／ｍ² に変化させた。また、比較例１０、１１では、カレンダー処理温度を１５０℃、３３０℃に変化させ、比較例１２、１３ではニップ圧を７５ＫＮ／ｍ、２１０ＫＮ／ｍに変化させた。

以上の実施例１〜１５、比較例１〜１３について、白紙光沢度と剛度／紙密度を測定し、また面感の評価を行い、これらの評価項目から総合評価を行った。

白紙光沢度は、ＪＩＳ Ｐ ８１４２ の方法に準拠し、塗工面の７５度光沢度を測定した。グロス調微塗工紙においては、４０％以上が求められている。

剛度は、ＪＩＳ Ｐ ８１４３ の方法に準拠して縦方向のクラークこわさを測定し、紙密度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１８ の方法に準拠して嵩密度（ｇ／ｃｍ³ ）を測定し、剛度／紙密度を求めた。この剛度／紙密度としては、２１〜２４が適切である。

面感については、目視により評価し、塗工面の塗工むらを良いものから、○と△と×で相対評価した。

また、総合評価は以上の評価項目に基づいて、○と△と×の３段階に相対評価した。

各実施例及び比較例における組成や処理条件と白紙光沢度と剛度／紙密度と面感、及び総合評価の評価結果を表１に示した。

表１において、実施例１では、上記のように基紙を抄造して塗工層を形成し、ソフトカレンダー処理を行うことによって、白紙光沢度が５４％、剛度／紙密度が２３．０で、面感も良好な微塗工紙が得られ、総合評価は良好であった。また、古紙パルプの配合割合を５０％と１００％に変化させた実施例２と実施例３でも、それぞれ白紙光沢度が５２％と５８％、剛度／紙密度が２３．５と２１．３となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、古紙パルプの配合割合を４５％とした比較例１では、剛度／紙密度が１９．２と低くなってしまい、総合評価は不良となった。

また、灰分含有率を５％と１４％に変化させた実施例４と実施例５では、それぞれ白紙光沢度が５４％と５６％、剛度／紙密度が２３．２と２１．７となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、灰分含有率を４％と１５％に変化させた比較例２と比較例３では、それぞれ剛度／紙密度が２４．５と２０．９と適正値の上下限を越えてしまい、総合評価は不良となった。

また、内添紙力増強剤の添加量を１０ｋｇ／ｔと２０ｋｇ／ｔに変化させた実施例６と実施例７では、それぞれ白紙光沢度が５６％と５８％、剛度／紙密度が２２．８と２２．５となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、内添紙力増強剤の添加量を８ｋｇ／ｔと２５ｋｇ／ｔに変化させた比較例４と比較例５では、それぞれ剛度／紙密度が２０．８と２７．５と適正値の上下限を越えてしまい、総合評価は不良となった。

また、塗工層の澱粉の対顔料添加量を５部と１０部に変化させた実施例８と実施例９では、それぞれ白紙光沢度が４８％と５２％、剛度／紙密度が２３．５と２２．５となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、澱粉の対顔料添加量を４部と１２部に変化させた比較例６と比較例７では、それぞれ剛度／紙密度が２６．５と高くなり、総合評価は不良となった。

また、塗工層の塗工量を１０ｇ／ｍ² と１５ｇ／ｍ² に変化させた実施例１０と実施例１１では、それぞれ白紙光沢度が５０％と５８％、剛度／紙密度が２２．８と２３．２となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、塗工量を８ｇ／ｍ² とした比較例８では、白紙光沢度が３８％と所望値より低くなるとともに、面感が△に悪化し、また塗工量を２０ｇ／ｍ² とした比較例９では、剛度／紙密度が２４．２と高くなり、何れも総合評価は不良となった。

また、ソフトカレンダーのロール温度を２００℃と３００℃に変化させた実施例１２と実施例１３では、それぞれ白紙光沢度が５４％と５８％、剛度／紙密度が２４．０と２２．０となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、ロール温度を１８０℃とした比較例１０では、剛度／紙密度が１６．４と低くなるともに面感も△に悪化し、ロール温度を３３０℃とした比較例１１では、面感が×と著しく悪化し、何れも総合評価は不良となった。

また、ソフトカレンダーのニップ圧を１００ＫＮ／ｍと２００ＫＮ／ｍに変化させた実施例１４と実施例１５では、それぞれ白紙光沢度が４１％と６０％、剛度／紙密度が２３．７と２１．１となり、共に面感も良好で、総合評価は良好であった。一方、ニップ圧を７５ＫＮ／ｍと２１０ＫＮ／ｍに変化させた比較例１２と実施例１３では、剛度／紙密度が２５．０と１９．２と適正値の上下限を越えてしまうとともに、面感も△と悪化し、何れも総合評価は不良となった。

本発明のグロス調微塗工紙は、古紙パルプを５０％以上配合し、内添灰分率を５％以上、１５％未満とし、内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔ添加し、塗工層のバインダーには対顔料５〜１０部の澱粉とラテックスを配合していることにより、剛度の高い微塗工紙を得ることができ、グロス調微塗工紙をオンマシンで生産性良く製造するのに有用である。

Claims (4)

1. 古紙パルプを５０％以上配合し、内添灰分率を５％以上、１５％未満とし、カチオン性の内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔ添加し、塗工層のバインダーは少なくとも澱粉とラテックスを含有し、澱粉は対顔料５〜１０部配合してなり、金属ロールの表面温度が２００〜３００℃に制御されたソフトカレンダーを用いてカレンダー処理され、白紙グロスが４０％以上で、ＪＩＳ Ｐ ８１４３ による剛度（ｃｍ ³ ／１００）と紙密度（ｇ／ｃｍ ³ ）の比、剛度／紙密度が２１〜２４であることを特徴とするグロス調微塗工紙。
2. 古紙パルプを５０％以上配合し、内添灰分率を５％以上、１５％未満とし、カチオン性の内添紙力増強剤を対パルプ１０〜２０ｋｇ／ｔ添加して抄造し、顔料と、少なくとも澱粉とラテックスを含有し澱粉は対顔料５〜１０部配合してなるバインダーとを含む塗工液を塗工し、金属ロールの表面温度を２００〜３００℃に制御されたソフトカレンダーを用いてカレンダー処理し、白紙グロスが４０％以上で、ＪＩＳ Ｐ ８１４３ による剛度（ｃｍ ³ ／１００）と紙密度（ｇ／ｃｍ ³ ）の比、剛度／紙密度を２１〜２４とすることを特徴とするグロス調微塗工紙の製造方法。
3. 塗工液の表裏の総塗工量は、１０〜１５ｇ／ｍ² であることを特徴とする請求項２記載のグロス調微塗工紙の製造方法。
4. カレンダー処理のニップ圧は、１００〜２００ＫＮ／ｍであることを特徴とする請求項２記載のグロス調微塗工紙の製造方法。