JP4217176B2 - 新聞用紙の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゲートロールコーターを用いて表面塗工した新聞用紙の製造方法に関し、詳しくは、新聞用原紙にゲートロールコーターで塗工剤を高速塗工する場合において特に塗工後の塗工むらが少なく、さらに、ミストトラブルを生じることのない新聞用紙の製造方法に関するものである。

新聞用紙はその表面性を高めること及び紙粉の発生防止を図ること等のために、新聞用原紙の表面に塗工層を形成することが一般に行なわれている。この塗工層形成には、１０００ｍ／分を超える高速塗工が可能で、しかも塗工剤を紙表面に比較的効率よくコーティング可能なゲートロールコーターが広く使用されている。

ところが近時、抄紙機の高速化（１５００ｍ／分以上）に伴ってゲートロールでの塗工むらやゲートロール周辺でのミスト飛散が多くなり、特に１５００ｍ／分以上の高速塗工においては塗工層の塗工むらが多く、またミスト飛散が顕著に発生する傾向がみられるようになった。

塗工層の塗工むらが多いと、インキ着肉性が悪くなり良質の印刷物が得られず、またミスト飛散が多いと作業環境を悪化させるようになる。

この問題に関し、下記特許文献１では、接着剤成分としてデンプン或いはその誘導体を対顔料１００部に対して１５〜３５重量部配合した被塗工液を、１４００mm以上の直径を有するアプリケーターロールを備えたゲートロールコーターで塗工する際に、インナーゲートロール(メタリングロール)及びアウターゲートロール(ファウンテンロール)のアプリケーターロールに対する周速比を５０〜８０％とすることにより、塗工面の面状を改善すると共に、アウターゲートロールとインナーゲートロール間に形成される塗被液ポンドで発生するボイリング現象を改善する方法が提案されている。

しかし、この方法はボイリング現象はある程度改善されるものの、ミスト発生を抑えることについては必ずしも満足する程度には至っていない。

また、下記特許文献２では、アプリケーターロールに対するメタリングロール、ファウンテンロールのそれぞれ周速比を８５〜６０％、４５〜２０％に設定すること、これに加えて、ファウンテンロールの硬度を７０〜９０度にすること、メタリングロール及びファウンテンロールのロール直径を５００ｍｍ以上とすること、塗工剤の２０℃における表面張力を６×１０^−２Ｎ／ｍ以上にすることによって、ミスト発生の問題を解決するという提案もなされている。

しかし、この方法では塗工むらを少なくすることができず、また、ロール端面に生じるミストを除去することができない。
特開平１１−５０３９２号公報 特開２００２−１０５８９３号公報

本発明の課題は、高速抄紙(１５００ｍ／分以上)で、ゲートロールコーターで塗工剤を塗工する際、塗工むらが印刷画像に影響しない程度に少なく、ミスト飛散量も少ない新聞用紙の製造方法を提供することである。

本発明者は、新聞用紙の製造方法についていろいろな角度から研究検討を行なってきた結果、１５００ｍ／分以上でのゲートロール高速塗工時に、塗工むらが少なく、またミスト飛散を抑えた塗工とするには、(イ) ゲートロール塗工前の原紙の水分率を特定し、好ましくは、更に(ロ)最適なゲートロール回転比（アプリケーターロールとメタリングロールとファウンテンロールとのそれぞれ周速）を一定範囲に収め、(ハ)ゲートロール端面にワイパーを配置することで、高速でも安定して塗工できることを見出した。本発明はこれに基づいてなされたものである。

従って、本発明の上記課題は下記(１)によって達成される。
(１)１５００ｍ／分以上の高速抄紙において、ゲートロール塗工前の新聞用原紙を、ＪＩＳ Ｐ８１２７で測定される水分率で９〜１１％となるように抄造するとともに、この新聞用原紙のゲートロール塗工を、アプリケーターロールと、メタリングロールと、ファウンテンロールとの周速比を、アプリケーター／メタリング／ファウンテン＝１００／９５〜７５／８０〜６０の設定で行ない、
前記アプリケーターロール、メタリングロール、ファウンテンロールの各ロール端面には、一部がロール端面の中心側に凹となるＲに合わせた形状を成すミスト飛散防止ワイパーと、ロールの端面エッジ部に接している端面粕付着防止ワイパーとが配設されていることを特徴とする新聞用紙の製造方法。

請求項１記載の発明によれば、ゲートロール塗工される原紙が１５００ｍ／分以上の高速抄紙で水分率が９〜１１％に設定されて抄造されるため、塗工剤の原紙へのなじみがよく、塗工むらの発生が極力抑制され、インキ付着性にも優れた新聞用紙を製造することができる。また、１５００ｍ／分以上の高速抄紙において水分率が９〜１１％に設定されて抄造された原紙の片面又は両面を、アプリケーターロール／メタリングロール／ファンテンロール＝１００／９５〜７５／８０〜６０の周速比に設定したゲートロールで塗工剤を塗工することで、上記の効果に加え、ミスト飛散量が極力減少される。

さらに、ゲートロールコーターのロール端面にそのロール端面のＲにあわせたワイパーを設置したことから、ロール端面に付着し巻き上げられる塗工剤の飛散を効果的に防止することができる。また、端面粕付着防止ワイパーを併せて設置することで、ロール端面に付着する塗工剤粕を無くし、常に清浄なロール端面を維持することができる。

本発明の新聞用紙の製造方法は、原紙に塗工剤(カラー)が塗工されるものであるが、この原紙は塗工剤がゲートロールコーターで塗工する前の水分率(ＪＩＳ Ｐ８１２７による)が９〜１１％に設定されるように１５００ｍ／分以上の抄紙速度で抄造される。紙水分率が９〜１１％になるように抄造するには、例えばドライヤーパートの加熱温度を変えることにより行なうことができる。

紙の水分率が９％未満では幅方向の紙の収縮率が多くなる。また１１％を超えると紙の含水量が多いことで塗工液が紙に浸透しにくくなり、塗工むらが大きくなってしまう。

水分率が９〜１１％である原紙は、ゲートロールコーターに導かれて、片面又は両面(一般には両面である)には塗工剤が塗布され、その後乾燥されて塗工層が形成される。

本発明で使用するゲートロールコーターは、図１に示されるように、片面当たり、アプリケーターロール１、メタリングロール２、ファウンテンロール３(アウターゲートロール)の３本のロールで原紙の片面を塗工する構成とされ、両面塗工の場合には前記アプリケーターロール１、メタリングロール２、ファウンテンロール３を表裏面側に夫々配置し、計６本のロールゲートロールコーターを使用して塗工される。

塗工剤はメタリングロール２とファウンテンロール３との間に塗工液供給管４により供給され、余剰の塗工剤はロール端部に配置されたエッジパン５により回収され、循環使用されるようになっている。

ゲートロールコーターにおいて、塗工量はファウンテンロール３とメタリングロール２間のギャップ、アプリケーターロール１の速度(即ち、塗工速度)に対するファウンテンロール３およびメタリングロール２の速度比によって調節することができる。

各ロールの材質は用途によって適宜選定されるが、一般に、アプリケーターロール１には原紙離れの良いウレタン系などの特殊合成ゴム巻きロールが使用され、メタリングロール２には耐磨耗性を考慮してクロムメッキした金属性ロールが、またファウンテンロール３には幅方向のニップを均一にするため軟質ゴム巻きロールがそれぞれ使用される。

先にのべたように、抄紙機の抄速が１５００ｍ／分以上と速くなったのに伴い、ゲートロールコーターでのオンマシン塗工も高速化し、その結果、ミストの発生により塗工剤の歩留まり低下やゲートロールコーター周辺の塗工剤による汚れ発生などが著しい。

本発明は、塗工速度に対して、アプリケーターロール１、メタリングロール２、ファウンテンロール３の関連比（周速比）を１００：９５〜７５：８０〜６０に設定することによりミストの発生を著しく減少させ、抄紙機の抄速に合わせた１５００ｍ／分以上の塗工を可能としている。なお、メタリングロール２とファウンテンロール３との周速比の関係は、相対的にメタリングロール２の方が大きくなっているのが好ましい。

メタリングロール２の周速比がアプリケーターロール１を１００として、９５を超えるとミストの発生量が多くなり、７５未満であるとロールの磨耗が早くなる問題が生じる。

また、ファウンテンロール３の周速比がアプリケーターロール１を１００として、８０を超えると前述同様ミストの発生が多くなり、６０未満であるとロール磨耗が早くなる問題が生じる。

ファンウテンロール３及びメタリングロール２の周速を上記の如く調節することで、ミストの発生が顕著に抑制できる理由については、以下のように推測される。すなわち、ロール上の液膜の厚さが厚いほどミストが起こりやすいと考えられ、アプリケーターロール１の周速に対しメタリングロール２およびファウンテンロール３の周速を小さくすることで、ニップ出口のロール表面の液膜が遠心力によって外側に飛ばされるのを防ぐと同時に、液膜の厚みを薄くする効果によってもミスト発生を起こりにくくしていると考えられる。また、液膜はファウンテンロール３上がもっとも厚くなるため、ファウンテンロール３の周速を最も低くすることでミストを効果的に防ぐことができるものと推定される。

アプリケーターロール１の直径は一般には８００〜１,５００ｍｍ程度であり、メタリングロール２およびファウンテンロール３の直径は一般には４８０〜１，２００ｍｍ程度である。

本発明においては、図２に示されるように、ゲートロールコーターの各ロール(アプリケーターロール１、メタリングロール２、ファウンテンロール３)の端面に、ミスト飛散防止ワイパー６、粕付着防止ワイパー７が配設されているのが好ましい。

これらワイパー６，７はそれ自体駆動するものではなく一定の個所でロール端面に接触しているものであってよい。ミスト飛散防止ワイパー６はその一部がロール端面のＲに合わせた形状を有するものである。粕付着防止ワイパー７の形状は特定されないが、ロールの端面エッジ部に接していればよい。これらワイパー６，７を設けることによって、ミストの発生は著しく阻止される。

本発明の原紙を抄造によって得る際の原料パルプとしては、通常の新聞用紙と同様のパルプを使用することができ、その種類は何ら限定されない。したがって、例えば、ストーングランドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＰ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、ケミグランドパルプ（ＣＧＰ）、サーモグランドパルプ（ＴＧＰ）、砕木パルプ（ＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）、リファイナーメカニカルパルプ（ＲＭＰ）等の機械パルプや、脱墨パルプ（ＤＩＰ）、及び、抄紙工程からの損紙を離解して得られる回収パルプなどが挙げられる。なお、必要によっては、クラフトパルプ等の化学パルプも使用することができる。

本発明に使用するＤＩＰは、新聞印刷古紙、中質印刷古紙から脱墨されたＤＩＰである。ＤＩＰの配合割合は８０〜１００％の範囲が好ましい。原紙の坪量としては特に限定されるものではないが、４０〜４９ｇ／ｍ^２程度である。

本発明に係る原紙は、まず前記原料パルプに、ホワイトカーボン、クレー、タルク、炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウムなどの填料や、サイズ剤（紙力増強剤、歩留まり向上剤、強化ロジンサイズ剤、エマルジョンサイズ剤など）、耐水化剤、紫外線防止剤等の一般に公知の抄紙用薬品が添加された後、公知の抄紙工程により１５００ｍ／分以上の抄紙速度でゲートロール塗工前の紙水分率（ＪＩＳ Ｐ８１２７による）が９〜１１％となるように抄造される。

原料パルプの抄紙に際しては、酸性域で行っても、中性ないしアルカリ性域で行ってもよいが、好もしくはｐＨ６〜８の中性域で行うのがよい。抄紙機には長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機などが用いられる。

ゲートロールコーターで塗工に供される塗工剤は、一般に使用されている、接着剤を主成分とするもの、或いは顔料及び接着剤を主成分とするものである。

顔料としては、カオリン、タルク、クレー、炭酸カルシウム（重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムを含む）、チタンホワイト、二酸化チタン、シリカ等の無機顔料、プラスチックピグメント等の有機顔料などが使用される。

本発明で使用される接着剤としては、特に限定されるものではないが水溶性であるのが望ましい。

水溶性接着剤には、酸化澱粉、陽性澱粉、エステル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類、ポリビニルアルコールなどの合成樹脂接着剤、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白類などが使用される。それに併用して、例えばスチレン−ブタジエン共重合体などの共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル酸エステルの重合体または共重合体などのアクリル系共重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体などのビニル系重合体ラテックス、あるいは、これらの各種重合体ラテックスをカルボキシル基などの官能基含有単量体で変性したアルカリ溶解性、アルカリ膨潤性あるいはアルカリ非溶解性の重合体ラテックスと呼ばれる、所謂通常の塗工紙分野で使用される各種接着剤が適宜選択して使用できる。

塗工液には、前記の顔料、接着剤、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、滑剤染料、ＰＨ調整剤等の各種助剤が適宜配合され、固形分濃度４〜２０％程度に調整される。

上記の塗工剤は１５００ｍ／分以上の抄速でかつ紙水分率９〜１１％で抄造された原紙の少なくとも一方の面に、ゲートロールコーターを用いて塗工される。

塗工剤の塗工量は特に限定されるものではないが、乾燥付着量が片面当り０．２〜２．０ｇ／ｍ^２程度である。

このようにして形成された塗工層は、その塗工むらが少ない方が好ましい。この塗工むらは、幅方向の塗工層表面の実測値の標準偏差値（２σ）をもって表わすことができる。すなわち、標準偏差値が大きくなればなる程塗工むらが多く、小さくなればなる程塗工むらが少ないと考えられる。本発明では塗工むらの標準偏差値（２σ）が０．１g/m^２以下とすることが印刷インキの着肉を均一することから好ましい。

塗工層の表面状態は、例えば、塗工層表面に光を走査させてその反射光から評価する非接触法、塗工層表面に針を接触ないし近接させこれを電気信号に変えて評価する触針法により調べることができ、塗工むらは紙に塗工された塗工剤の重量を実測する(例えば塗工剤が澱粉の場合であれば、アンスロン-硫酸法やヨウ素溶液による発色を吸光光度計で測定する方法など)ことによって調べることができる。

なお、本発明の塗工紙は、従来と同様に原紙上へ上記の塗工剤が塗工、乾燥された後、必要に応じて、表面を平滑化して製品仕上げが行なわれる。その際の平滑化には、通常カレンダーが使用されるが、あまり加圧条件を強くせずに平滑化効果の大きいソフトカレンダーが好ましく使用される。塗工層は原紙の片面だけでなく、両面に形成することができるが、両面に塗工層を形成することによって、たとえ原紙に表裏差を有していても表裏差のない塗工紙を得ることができる。

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。ここでの部、％はともにはともに重量基準である。
［実施例１〜２及び比較例１〜４］

（原紙の作成）
古紙脱墨パルプ（ＤＩＰ）１００部の比率構成からなるパルプスラリーを調整した。このパルプスラリーに固形分対比でパルプに対してロジンエマルジョンサイズ（品名：ＡＬ−１２０／星光ＰＭＣ社製）０．３％となるように添加し、ツインワイヤー型抄紙機を用いゲートロール塗工前の紙水分率（ＪＩＳ Ｐ８１２７による）が表１に記載されるようにして抄速１，７００ｍ／分で抄造を行ない、坪量４４．５ｇ／ｍ^２の新聞用原紙を得た。なお、灰分はＪＩＳ Ｐ８１２８に準拠して測定した。

（新聞用紙の作成）
接着剤（酸化澱粉、日本食品加工社製）、表面サイズ剤（ＡＫ−５０５、星光ＰＭＣ社製）を２．０：０．１の比率で混合し、希釈して固形分濃度４．５％(表面用)と９％(裏面用)の塗工剤を調整した。

この塗工剤を前記で得た原紙の両面に、直径１，４００ｍｍのアプリケーターロール、直径９８０ｍｍのメタリングロール、直径９８０ｍｍのファウンテンロールで構成されるゲートロールコーター（塗工速度１，７００ｍ／分）を使用して、表１に記載される塗工条件で塗工を行ない、表面の固形分付着量が０．４ｇ／ｍ^２、裏面の固形分付着量が０．８ｇ／ｍ^２の塗工層を有する新聞用紙を得た。

ミスト飛散量：ロール端面から舞上がるミストを１０分間１ｍ^２バットで回収した場合の重量
塗工むら：幅方向の塗工層表面の実測値の標準偏差値（２σ）
表１の評価から明らかなように、本発明の方法によれば、塗工むらが著しく少なく、またミスト飛散量も減少させることができる。

ゲートロールコーターの概略図である。 ロール端面にワイパーを設置した状態を表わした図である。

符号の説明

１…アプリケーターロール、２…メタリングロール、３…ファウンテンロール、６…ミスト飛散防止ワイパー、７…粕付着防止ワイパー

Claims (1)

1. １５００ｍ／分以上の高速抄紙において、ゲートロール塗工前の新聞用原紙を、ＪＩＳ Ｐ８１２７で測定される水分率で９〜１１％となるように抄造するとともに、この新聞用原紙のゲートロール塗工を、アプリケーターロールと、メタリングロールと、ファウンテンロールとの周速比を、アプリケーター／メタリング／ファウンテン＝１００／９５〜７５／８０〜６０の設定で行ない、
   前記アプリケーターロール、メタリングロール、ファウンテンロールの各ロール端面には、一部がロール端面の中心側に凹となるＲに合わせた形状を成すミスト飛散防止ワイパーと、ロールの端面エッジ部に接している端面粕付着防止ワイパーとが配設されていることを特徴とする新聞用紙の製造方法。

Images