JP4309486B2

JP4309486B2 - 塗被紙の製造方法

Info

Publication number: JP4309486B2
Application number: JP02730398A
Authority: JP
Inventors: 友治佐藤; 勝則世見; 泰徳南里; 秀樹藤原
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 1998-02-09
Filing date: 1998-02-09
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2018-02-09
Also published as: JPH11222795A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原紙の両面に顔料と接着剤を有する塗被液を両面に塗被する塗被紙の製造方法に関し、特にブレードコータによる高速塗被に適した塗被紙の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年印刷用紙は、チラシ、カタログ、パンフレット、ダイレクトメール等広告、宣伝を目的とした商業印刷分野での需要が活発で、従来のコート紙に見劣りがしない表面平滑性、印刷品質をもちながら、比較的安価な微塗工紙、軽量コート紙が、ユーザーの低コスト化指向に適合し、市場における伸びが大きい。
【０００３】
このような旺盛な軽量塗被紙の需要に対応するため、紙メーカでは製品のより効率的な生産とコストダウンを図るべく、塗被装置の広幅、高速化を進めており、高品質を維持したまま生産性を上げることが重要な課題である。
【０００４】
従って近年生産投備としては、一台のマシンで抄紙と塗被を同時に行うオンマシンコータが多く採用される傾向にある。一般的に使用されるオンマシンコータとしては、ゲートロールやロッドメタリングあるいはブレードメタリング方式に代表されるフィルムトランスファーコータやバッキングロールに支持された原紙上に各種アプリケート方式で塗被液を塗被した後、ブレードでかき取る方式に代表されるブレードコータがある。ブレードコータは、６５％を超える高濃度の塗被液を塗被することができ、１０００m／分以上、近年では１３００m／分以上の高速塗工が可能で、原紙の表面の凹凸をカバーできるため平滑な塗被面を形成し得る等の長所がある。しかし−方で、塗被面へのストリークやスクラッチ等の欠陥の発生、ブレード刃先に生じるスタラクタイト、スタラグマイト、ブリーディング等による操業性の低下、品質欠陥の発生、ブレード摩耗の問題、バッキングロールが汚れやすい等の短所も有する。
【０００５】
バッキングロール汚れは、主に二次面（両面塗工をオンラインで順次に行う塗被方式の場合、後から塗被する面）を塗被する際、バッキングロールの表面に一次面（上記方式で最初に塗被する面）の塗被層の一部が付着する現象であり、一次面の塗被層強度よりバッキングロールと一次面塗被層間の接着強度が強くなった場合に、一次面塗被層がバッキングロール側に取られることによって発生する。一般にバッキングロールと一次面塗被層の接着強度に影響を及ばす大きな因子は、塗被夜中に使用するラテックスのべたつき性（粘着性、流動性）である。この問題を解決するため、ラテックスのゲル含量やTg（ガラス転移温度）、粒子表面特性の最適化等、ラテックスの物性や性状を対応する手法が提案されている（紙パルプ技術タイムス１９９６年５月号、“微塗工用ラテックスの最近の技術動向”、同１９９５年４月号“最近の顔料塗工用ラテックスの技術動向”等）。更に、共重合体ラテックスにアミド基含有エチレン系不飽和単量体を導入する方法（特開昭６３−０１２６４７号公報、特開平２−２１００９４号公報）や、カルボキシ変成スチレン・ブタジエンラテックスを乳化重合させる際に、２段重合を行い、第２段に少なくともメタクリロニトリル及びメタアクリルアミドを含む単量体を重合させる方法（特開平５−２３９１１３号公報）や、平均粒子径が０．０１〜０．０３μmであるシードラテックスを使用して製造する方法（特開平５−３２７１０号公報）が提案されている。
【０００６】
しかしながら、このようなラテックスを用いた場合、ラテックスの物性を変更しているため、同時に塗被紙の品質も大きく変化させてしまう。例えば、ラテックスのゲル含量を高くすると、バッキングロール汚れは少なくなるが、逆にウェット強度（湿し水が付いた直後に印刷される印刷面に発生する印刷白点）が低下したり、オフセット転転印刷時のブリスター（印刷インキ乾操時に急激な水分の蒸発により塗工面がふくれること）が発生する等の問題が起こり易くなる。また、ラテックスのTgを高くすると、同じくバッキングロール汚れは少なくなるが、逆にラテックスの成膜性が低下し、ドライ強度（主に単色ベタ部に発生する印刷白点）やウェット強度が低下する問題がある。このようにバッキングロール汚れに対して、ラテックスの物性の変更による対処法は、塗被紙の品質と操業性とが相反する点が多く、実用上問題であった。
【０００７】
また別の方法として、撥水撥油性、離型性に優れるポリオルガノシロキサンを、顔料混合前に特定量ラテックスに配合する方法（特開平５−３３２９６号公報）が提案されているが、実験室的レベルでしか行われておらず、バッキングロール汚れの改善も不十分であった。
【０００８】
近年、塗被の高速化とともに、一層この問題が顕在化しつつあり、特に高速塗被に適したブレードコータにおける、この問題の解決のため、種々の努力がなされているのが現状である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような状況に鑑み、本発明の課題は、原紙の両面に顔料と接着剤を有する塗被液を塗被する工程において、二次面塗被時にバッキングロール汚れが発生せず、かつ印刷品質特にウェット強度に優れた塗被紙の製造方法であって、特にブレードコータによる高速塗工に適した塗被紙の製造方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の課題について鋭意研究を重ねた結果、原紙の両面に、顔料と接着剤を有する塗被液を塗被する工程において、一次面を塗被、乾燥した後、二次面を塗被する前に、走行中の紙面を冷却手段により冷却し、紙面温度を４５℃以下にした後、二次面を塗被する塗被紙の製造方法において、前記塗被がブレードコータにより行われ、二次面を塗被する直前に一次面側の塗被面に冷風発生装置により冷風を吹き付け、前記ブレードコータが抄紙から塗被工程までをオンラインで行うオンマシンコータであり、塗被速度が１１００ｍ／分以上で塗被することにより本発明に至った。これは、冷却手段により物理的に、紙面温度を４５℃以下にするという極めて簡便な手法により、塗被層の軟化を防ぎ、ラテックスのべたつき（粘着性、流動性）を最小限に抑さえることができた結果、バッキングロール汚れが改善され、従来から使用されているラテックスをそのまま使用しても、ウェット強度を始めとする印刷品質とのバランスに優れた塗被紙を高速で得ることができるという実用上極めて大きな効果を得ることができた。
【００１１】
紙面温度が４５℃より高くなった場合には、塗被層が軟化しラテックスのべたつきが生じ易くなるため、バッキングロール汚れが発生する。ここで規定する紙面温度の測定は適当な測定手段で測定すればよいが、放射型赤外線温度計は密着して計る必要がない点、高速稼働中の狭い塗被部の紙面温度の測定に適したものである。紙面温度は通常５〜４５℃で調節される。
【００１２】
紙面温度を下げる冷却手段としては、冷風を直接吹き付けることが最も有効であり、実用上１〜３５℃の冷風が用いられるが、３５℃より高温のエアー（空気）を吹き付けても、紙面温度を４５℃以下にすることは困難であり、高速塗被時のバッキングロール汚れを改善することは極めて難しかった。
【００１３】
また、冷風を吹き付ける速度は、高速で走行する紙に伴流する空気層を破壊する速度が下限であり、上限は走行中の塗被紙のフラッタリング（バタツキ）の状態によるが、通常の印刷用塗被紙の製造の場合であれば、２０〜５０ｍ／秒程度が良好な風速である。
【００１４】
また、冷風の吹き付け方も、二次面塗被時にバッキングロール面に接する一次面側の塗被面に直接吹き付ける方法が最も効率的である。
【００１５】
また本発明の冷風を吹き付ける効果は、特に紙面温度が高くなり易いオンマシンブレードコータを使用し、塗被速度が１１００m／分以上の高速で塗被した場合に発生し易い。
【００１６】
冷風の発生装置は特に限定するものではないか、水冷方式あるいは空冷方式で通常の大型空調機の原理に基づいているもので、冷媒ガスとコンプレッサーを併用した熱交換器を装備し、冷風温度及び冷風速度を適宜コントロールすることができる構造の物の使用が好ましい。また冷風装置の冷風ノズルから紙面までの放射距離は１５〜１５０mmが外気の雰囲気による乾響を受けにくく、放射時間は０．００１秒〜１秒程度が必要である。更に、冷風は一次面側の塗被面に吹き付けるだけでなく反対面（二次面）側からも同時に冷風を吹き付けても良く、そうすればより高速な塗被であっても必要な紙面の温度低下を実現することができる。
【００１７】
冷風装置を設置位置は、一次面の乾操装置出口から二次面のブレードコータ入口までの間であれば特に規定するものではないが、概ね、二次面を塗被するブレードの刃先より前方１００〜７００cmの範囲内に設置するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明において、塗被液に使用する顔料には、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、デラミネーテッドクレー、タルク、サチンホワイト、シリカ、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、二酸化チタンなどの無機顔料、プラスチックピグメントなどの有機顔料等を用いることができ、これらの顔料は必要に応して単独または２種以上混合で使用することができる。
【００１９】
本発明において、塗被液に使用する接着剤は、ラテックスあるいはその他の水性接着剤から必要に応じ１種あるいは２種以上を選択して使用する。ラテックスとしては、スチレン・ブタジエン共重合体、メタクリレート・ブタジエン共重合体等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および／またはメタクリル酸エステルの重合休または共重合体等のビニ系重合体ラテックス、あるいはこれらを更にカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性したものである。
【００２０】
また、ラテックス以外の水性接着剤としては、例えば酸化デンプン、尿素リン酸エステル化デンプン等のエステル化デンプン、ヒドロキシエチルエーテル化デンプン等のエーテル化デンプン、デキストリン、陽性デンプン等のデンプン類、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂等の合成樹脂系接着剤、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セルロース誘導体等、通常の塗工用接着剤である。
【００２１】
本発明の塗被液には分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、軟水化剤等通常の塗被紙用塗料に配合される各種助剤を使用しても良い。
【００２２】
また、塗被紙の原紙は、何ら限定されるものではなく、原紙を構成するパルプの種類、抄紙法、抄紙機はどのようなものを用いて製造されたものであっても良い。例えば、坪量は一般印刷用に使われる範囲の３０〜２００g／m²程度、なかでも３０〜８０g／m²程度が最も使用量が多く、本発明で好適に効果を得ることができる。抄紙方法については長網フオーマや、ギャップタイプのツインワイヤーフオーマ、長網部の後半部をツインワイヤーで構成するハイブリッドフオーマ等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で抄造した原紙のいずれであっても良く、勿論、メカニカルパルプを含む中質原紙および古紙パルプを含む原紙及び上質原紙も使用できる。
【００２３】
本発明においては、顔料塗被液組成、各顔料、接着剤の配合量等は特に規定するものではない。塗被量も規定するものではないが、塗被量が多ければ紙面の温度低下がしにくく、少なければ紙面温度低下はしやすくなり、好ましくは固形分で５〜３０ｇ／ｍ²である。従って、要求される塗被量、原紙坪量、塗料の性質塗被速度などを勘案して、紙面温度が４５℃以下となる冷却条件を設定する必要がある。冷風の場合は冷風温度、冷風量、風速を設定する。
【００２４】
調整された塗被液を塗被する装置としては、ブレードコータ、エアナイフコータ、ロールコータ、サイズプレスコータ、リバースロールコータ、バーコータ、カーテンコータ、ダイロットコータ等があり、好ましくはロールアプリケート、ファウンテンアプリケート、ショートドウェル型アプリケート等の給液方式のブレードコータが用いられ、片面当たり１層以上を原紙に両面塗被する。また、片面当たり２層以上を両面に塗被する場合には、下塗り塗被に使用する塗被装置としては、ゲートロールコータ、ブレードあるいはロッドメタリングサイズプレスコータ等フィルムトランスファーコータが好ましい。
【００２５】
塗被液を両面塗被した後は、通常のごとくそのままあるいはスーパーカレンダー、ソフトカレンダー等により所望の仕上げ処理がなされる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に示す。なお、例中の部数及び％はそれぞれ重量部、重量％を示す。品質評価方法は次に示す通りである。
【００２７】
〈品質評価方法〉
（１）紙面温度の測定方法：キーエンス製放射型赤外線温度計を使用し、二次面を塗被するブレードの位置から前方２．５mの位置で紙面温度を測定した。
（２）バッキングロール汚れ評価：７２時間連続操業した後、ロールの汚れ状態を目視評価した。
◎：バッキングロール汚れが発生しない、○：バッキングロール汚れが若干発生する、△：バッキングロール汚れがかなり先生する、×：バッキングロール汚れが著しく発生する。
（３）ウェット強度：RI一I型印刷機（明製作所製）を用い、TKハイプラス紅インキ（東洋インキ製）を使用して印刷後、ゴムロールに付いた印刷跡を転写紙に手動で転写してピッキングの程度を目視で相対評価した。
◎：全く発生しない、○：ほとんど発生しない、△：発生する、×：先生が著しい。
【００２８】
［実施例１］
顔料として重質炭酸カルシウム９５部及び、カオリン５部を含有する顔料１００部に対して、分散剤０．３部を添加し、更に、接着剤としてリン酸エステル化デンプン２５部とカルボキシ変性スチレン・ブタジエン共重合ラテックスを４部配合して固形分濃度３８％の下塗り塗被液を調整した。坪量４５g／m²の原紙に、ゲートロールコータを使用し、塗被速度１３００m／分で、５g／m²（両面）下塗り両面塗被し、乾操し、軽度にカレンダー処理した後、次いでそのままオンラインで重質炭酸カルシウム７０部およびカオリン３０部を含有する顔料１００部に対して、分散剤０．３部を添加し、接着剤としてリン酸エステル化デンプン４部とゲル含量３０％のカルボキシ変成スチレン・ブタジエン共重合体ラテックスを１１部配合して固形分濃度６５％の上塗り塗被液を調製し、ファウンテンアプリケート方式のブレードコータを使用し、塗被速度１３００m／分で、１６g／m²（両面）上塗り両面塗被し、乾操した。
その際、図１にあるように一次面を塗被、乾燥した後、二次面を塗被する前に、一次面側の塗被面に相対する形で、紙の幅方向に冷風発生装置を設置し、紙の全幅にわたって６℃の冷風を、風速４０m／秒で一次面に吹き付けた。吹き付け後の紙面温度は、３８℃であった。
更に、温度１８０℃のソフトカレンダーで、表面仕上げした。
【００２９】
［実施例２］
１５℃の冷風を、風速２５m／秒で一次面に吹き付けた以外は上記実施例１と全く同様に塗被紙を製造した。その際の吹き付け後の紙面温度は、４３℃であった。
【００３０】
［比較例１］冷風発生装置を全く使用せず、一次面に冷風を吹き付けなかった以外は上記実施例１と全く同様に塗被紙を製造した。その際の紙面温度は、６０℃であった。
【００３１】
［比較例２］冷風装置を使用せず、かつラテックスにゲル含量８５％のものを使用した以外は実施例１と同様に塗被紙を製造した。その際の紙面温度は６０℃であった。
【００３２】
[比較例３] 冷風の代わりに、４０℃のエアー（空気）を一次面に吹き付けた以外は上記実施例１と全く同様に塗被紙を製造した。その際の紙面温度は、５０℃であった。
【００３３】
［比較例４］風速５m／秒で一次面に冷風を吹き付けた以外は上記実施例１と全く同様に塗塗被紙を製造した。その際の紙面温度は、５４℃であった。
【００３４】
以上の結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】

【００３６】
表１から明らかなように、実施例１及び２はバッキングロール汚れが発生せず、ウェット強度も良好であった。
【００３７】
これに対し、比較例１、３、４はいずれもバッキングロール汚れが発生し、作業性に劣る。比軒例２は、ゲル含量の非常に高いものを使用したものであり、バッキングロール汚れは良好となるが、ウェット強度に劣る。
【００３８】
【発明の効果】
原紙の両面に、顔料と接着剤を有する塗被液を塗被する工程において、一次面を塗被、乾燥した後、二次面を塗被する前に、塗被面を冷却手段により冷却して紙面温度を４５℃以下にすることにより、二次面塗被時にバッキングロール汚れの発生がなく、作業性に優れるとともにウェット強度に優れた塗被紙を製造し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、冷風発生装置取り付け時の概念図及び斜視図である。
【符号の説明】
１：一次面塗被後乾燥ゾーン（シリンダードライヤ）
２：二次面塗被装置、バッキングロール
３：二次面塗被装置、ブレード
４：冷風発生装置

Claims

原紙の両面に、顔料と接着剤を有する塗被液を塗被する工程において、一次面を塗被、乾燥した後、二次面を塗被する前に、走行中の紙面を冷却手段により冷却し、紙面温度を４５℃以下にした後、二次面を塗被する塗被紙の製造方法において、前記塗被がブレードコータにより行われ、二次面を塗被する直前に一次面側の塗被面に冷風発生装置により冷風を吹き付け、前記ブレードコータが抄紙から塗被工程までをオンラインで行うオンマシンコータであり、塗被速度が１１００ｍ／分以上で塗被することを特徴とする、前記塗被紙の製造方法。
前記冷却手段が温度が３５℃以下の冷風であることを特徴とする請求項１記載の塗被紙の製造方法。