JP4523984B2 - 耐溶剤性に優れた塗工紙 - Google Patents
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Description
このような工程紙は、塩化ビニルやウレタン等を用いることから、耐溶剤性に優れることが望まれ、例えば、接着剤としてゲル含量が85%以上であるスチレン・ブタジエン系共重合体ラテックスを含有するキャスト塗工紙(例えば、特許文献1参照。)や、体積分布平均粒子径が3〜20μmである板状形状の顔料及びゲル含量85%以上の合成樹脂ラテックスを含有する剥離紙用基紙(例えば、引用文献2参照。)が提案されている。
一方、近年、環境負荷低減の目的で、使用される溶剤が、非極性溶剤から極性溶剤に移行しつつあり、工程紙などには極性溶剤及び非極性溶剤の両方に対する耐溶剤性が求められている。しかも、耐溶剤性に関する要求も厳しくなっており、単に繰り返し使用しても塗工層が剥離し難いなどというものではなく、写像性や光沢度なども低下し難いといった高度の品質が求められるようになっている。特に合成皮革工程紙の分野においては、より高級感があり見栄えの良い合成皮革を得るために、より写像性が高く、ピット欠陥が少ない工程紙が求められている。加えて、工程紙の生産性を向上させることも求められている。
しかしながら、従来の塗工紙は、これらの要求を満足するには至っていない。
A:ポリアクリル酸系樹脂成分
B:ポリビニルアルコール系樹脂成分
本発明では、前記顔料がカオリンクレー及び炭酸カルシウムであることが好ましい。
まず、本発明者らは、塗工紙が示す、極性溶剤に対する耐性を向上させる目的で鋭意研究を重ねた結果、塗工層にポリアクリル酸系樹脂成分及びポリビニルアルコール系樹脂成分を含む接着剤を含有させることが有効であることを知見した。
すなわち、本発明者らは、基紙と、基紙上に設けられた塗工層とからなる塗工紙であって、前記塗工層は顔料と接着剤を主成分とし、前記接着剤としてカゼイン、スチレン−ブタジエンラテックス、及び、次のA及びBの2種類の樹脂成分を含有することで、優れた耐溶剤性が発揮されることを知見し、本発明を完成するに至った。
A:ポリアクリル酸系樹脂成分
B:ポリビニルアルコール系樹脂成分
ここで、ポリアクリル酸系樹脂成分とは、アクリル酸のみが重合してなる樹脂成分、すなわちポリアクリル酸樹脂成分であってもよいし、アクリル酸と他のビニルモノマーを共重合してなる樹脂成分であってもよい。好ましくはポリアクリル酸樹脂成分である。また、ポリビニルアルコール系樹脂成分とは、ビニルアルコールのみが重合してなる樹脂成分、すなわちポリビニルアルコール樹脂成分であってもよいし、ビニルアルコールと他のビニルモノマーを共重合してなる樹脂成分であってもよい。好ましくはポリビニルアルコール樹脂成分である。
すなわち本発明では、接着剤としてポリアクリル酸系樹脂成分とポリビニルアルコール系樹脂成分の双方を含有することが必須である。ポリアクリル酸系樹脂成分及びポリビニルアルコール系樹脂成分のいずれか一方又は双方を含有しない場合は、極性溶剤及び非極性溶剤に対する耐性が低く、塗工面が極性溶剤及び非極性溶剤に侵食され易くなる。特に合成皮革工程紙として使用する場合は、繰り返し使用に耐えないものとなる。ポリアクリル酸系樹脂成分とポリビニルアルコール系樹脂成分は、それぞれ個別の成分として配合してもよいが、両者が結合した成分、すなわちポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体として配合してもよい。ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体として配合するほうが耐溶剤性の観点から好ましい。
カゼインの配合量は、顔料100質量部に対して5〜25質量部とすることが好ましく、10〜20質量部とすることがより好ましい。5質量部未満では、剥離性が低下し、塗工面の一部がキャストドラムに付着するトラブルが発生しやすくなり、例えばキャスト処理における速度を60m/分程度の高速で処理した場合に、剥離性が悪く平滑性に劣り、写像性が悪化する。他方、25質量部を超過すると剥離性能が頭打ちとなり、高価なカゼインを大量使用する意味がなく経済性に劣るだけでなく、キャスト処理を行った場合にキャストドラムに塗工層が密着せず平滑性に劣るため、写像性が低下しやすいため好ましくない。
特に、特に上記A及びBが共重合されている共重合体とカゼインを併用すると、均一な剥離性が得られるため、写像性が高い塗工紙が得られるため特に好ましい。
上述のポリアクリル酸系樹脂成分及びポリビニルアルコール系樹脂成分と共に、カゼイン及びSBRを含有する接着剤を用いると、ポリアクリル酸樹脂成分及びポリビニルアルコール樹脂成分を有する接着剤も成膜性を有するため、より写像性の高い塗工紙が得られる。
カゼインを配合すると、得られる塗工紙の写像性が高くなる一方、均一な塗工が得られ難く、耐溶剤性に劣る傾向にある。そのため、SBRと併用することで、耐溶剤性を向上させつつ、写像性が良好な塗工紙が得られる。カゼイン及びSBRの質量割合は、カゼイン1に対してSBR0.6〜7.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましい。0.6を下回ると均一な塗工が得られにくく耐溶剤性に劣り、7.0を超過すると剥離性が向上しすぎてドラムに塗工層が密着せず、写像性が低下するため好ましくない。
また、本件発明に必須の接着剤の配合量合計は、顔料100質量部に対して、好ましくは16〜75質量部である。16質量部未満では、耐溶剤性や剥離性、写像性に劣り、他方、75質量部を超えても写像性が低下するうえに、経済性に劣る。
本形態においては、以上の接着剤以外にも、耐溶剤性を阻害しない範囲で、塗工紙製造で一般的に用いられる接着剤を併用することができる。具体的には、例えば、大豆蛋白等の蛋白質類;メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス等の共役ジエン系ラテックス;アクリル酸エステル及び/又はメタクリル酸エステルの重合体ラテックス若しくは共重合体ラテックス等のアクリル系ラテックス;エチレン−酢酸ビニル重合体ラテックス等のビニル系ラテックス;これらの各種共重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性したアルカリ部分溶解性又は非溶解性のラテックス等のラテックス類;オレフィン−無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ウレタン樹脂等の合成樹脂系接着剤;酸化澱粉、陽性化澱粉、エステル化澱粉、デキストリン等の澱粉類;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等のセルロース誘導体等を挙げることができ、これらの中から1種又は2種以上を適宜選択して使用することができる。
上記顔料の中でも、吸油性の低い炭酸カルシウムやカオリンクレーを用いると、耐溶剤性に優れた塗工紙を得ることができるため好ましい。合成非晶質シリカやコロイダルシリカ等の比表面積の大きい顔料を用いると、吸油性が高く耐溶剤性に劣るため好ましくない。
炭酸カルシウムの配合量は、顔料100質量部に対して、10〜90質量部が好ましく、20〜80質量部がより好ましい。配合量が10質量部未満では充分な透気性が得られ難く、写像性に劣るだけでなく、微細な塗工ムラであるピット欠陥が発生しやすいため好ましくない。他方、90質量部を超過すると、塗工液の流動性が悪化して塗工時のプロファイルが悪化し、塗工ムラに起因する耐溶剤性の低下が発生しやすくなるため好ましくない。
上記の塗工紙は、Tappi T536cm−02に基づいて測定した透気度が1,000〜30,000秒、好ましくは立方状又は柱状の軽質炭酸カルシウムを使用することで1,000〜20,000秒、より好ましくは1,000〜10,000秒となるため、ピット欠陥が発生しにくく写像性に優れ、極性溶剤接触後の写像性の低下が少ない、耐溶剤性に優れた塗工紙、特には、合成皮革工程紙となる。更にこの塗工紙に平坦化処理を施すことで、更に写像性に優れた塗工紙となる。これらの平坦化は、一般に製紙用途で使用できる平坦化設備で行なえば足り、例えばスーパーカレンダーやソフトカレンダー等を用い、線圧や速度等により調整することができる。
透気度が30,000秒を超過すると、これ以上の平坦化を行っても耐溶剤性が頭打ちになるだけで、経済的に好ましくない。スーパーカレンダーで平滑性を調整する場合においても、線圧が過大となるために紙の持つ剛性が破壊される可能性がある。透気度が1,000秒未満では、塗工面の空隙が多く、溶媒が浸透し易いため、耐溶剤性が低下しやすい。
上述のごとく、顔料として柱状又は立方状の軽質炭酸カルシウムを使用することで写像性の良好な塗工紙を得られるだけでなく、さらにカオリンクレーを併用することで、より写像性の良好な塗工紙が得られるため好ましい。
特にポリアクリル酸樹脂成分及びポリビニルアルコール樹脂成分を含有する接着剤とカゼインとSBRを併用する場合において、顔料としてカオリンクレーを用いると写像性及び耐溶剤性の双方を向上できるため、更に好ましい。
上述のとおり、顔料として柱状又は立方状の軽質炭酸カルシウム及びカオリンクレーを併用し、接着剤としてポリアクリル酸樹脂成分、ポリビニルアルコール樹脂成分、カゼイン及びSBRを併用すると、写像性及び耐溶剤性に特に優れた塗工紙を得ることができる。この形態においては、カゼイン由来の剥離性が塗工層表面において均一となるため、写像性が85%以上と優れた塗工紙が得られる。このため、キャスト法を用いた場合、従来は処理速度が30m/分であったものが、本発明においては60m/分と高い製造速度においても写像性及び耐溶剤性に優れる塗工紙が得られるため、生産性を充分に向上できる効果が得られる。
前記塗工層表面にメチルエチルケトンをNo.2のワイヤーバーで塗工し、30秒経過してから130℃で90秒間加熱する。
また、基紙を抄造する抄紙機も特に限定されず、例えば、長網方式、ツインワイヤー方式、ギャップフォーマー方式、丸網方式、ヤンキー方式など各方式を適宜用いることができる。
また、本件発明の塗工を行う前に、基紙を平坦化する目的で、前記一般の塗工紙用途設備を用いた塗工や、前記弾性ロールと金属ロールとの組み合わせによる平坦化処理を行う方が好ましい。
原料として広葉樹晒クラフトパルプ100%のパルプを使用し、フリーネスを370mlとした。絶乾パルプ1tに対して、カチオン化澱粉を5kg、サイズ剤0.2kgをそれぞれ有効成分基準で内添し、填料として軽質炭酸カルシウムを灰分10%となるよう内添した。
まず、表1に示す種類及び割合で、顔料及び接着剤を常温にて混合撹拌して塗工剤を得た。なお、用いた顔料及び接着剤は以下のとおりである。また、表1の接着剤の配合量は、顔料100質量部に対する値である。
(顔料)
・炭酸カルシウム(軽質、立方状、品番:白艶華PZ、白石カルシウム社製)
・炭酸カルシウム(軽質、柱状、品番:TP−123、奥多摩工業社製)
・カオリンクレー(品番:HYDRASPERSE90、HUBER社製)
(接着剤)
・カゼイン(日成共益株式会社製)
・スチレン−ブタジエンラテックス(SBR)(品番:PA5036、日本エイアンドエル株式会社製)
・ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体(PAA−PVA)(型番:コーガムHW400、昭和高分子株式会社製)ただし、実施例29〜32では、実施例1で用いたポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体のポリアクリル酸及びポリビニルアルコール含有割合のみを変更した共重合体を用いた。
・ポリアクリル酸(PAA)(品番:アクアリックR HL、日本触媒株式会社製)
・ポリビニルアルコール(PVA)(型番:PVA405、株式会社クラレ製)
・ウレタン樹脂(型番:アクアプレンWS−105、明星化学工業社製)
上記塗料を、前述した基紙に、エアーナイフコーターで片面あたり乾燥質量12g/m2となるよう塗工し、毎分60mの速度でリウェットキャスト法(再湿潤法)により鏡面仕上げを行った。ただし、実施例33では鏡面仕上げをゲル化キャスト法で行った。
接着剤の成分を、表1に示すとおり変化させ、実施例と同様に製造し、比較例とした。
以上のようにして製造した各種塗工紙のキャスト塗工面について、以下のとおり測定・評価を行った。結果は、表1に示した。
Tappi T536cm−02に準じて測定した。
2)ピット欠陥
ピット欠陥の発生状況を、次の基準で目視評価した。
◎:ピット欠陥の発生がなく、面感に優れ、実使用可能である。
○:ピット欠陥が僅かに発生したが、面感が良好であり、実使用可能である。
△:ピット欠陥が多少発生したが、実使用に耐え得る程度の面感を有している。
×:ピット欠陥が発生し、実使用に耐えない。
前記塗工層表面にトルエンまたはメチルエチルケトン(MEK)をNo.2のワイヤーバーで塗工し、30秒経過してから130℃で90秒間加熱した。この処理を行う前後の写像性を測定した。
JIS H 8686−2に準じて測定した。耐溶剤性試験前の写像性を溶剤接触前写像性、耐溶剤性試験後の写像性を溶剤接触後写像性とした。
次の式から変化率を算出した。
変化率(%)=(1−(溶剤接触後写像性/溶剤接触前写像性))×100
A:ポリアクリル酸系樹脂成分
B:ポリビニルアルコール系樹脂成分
Claims (3)
- 基紙と、基紙上に設けられた塗工層とからなる工程紙であって、前記塗工層は顔料と接着剤を主成分とし、
前記顔料として柱状又は立方状の軽質炭酸カルシウムを含有し、
前記接着剤としてカゼイン、スチレン−ブタジエンラテックス、及び、ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体を含有し、
前記柱状又は立方状の軽質炭酸カルシウムの配合量が、前記顔料100質量部に対し40〜90質量部であり、
前記カゼインに対する前記スチレン−ブタジエンラテックスの質量割合が、カゼイン1に対して1.3〜7.0であり、
前記ポリアクリル酸及びポリビニルアルコールの割合が、質量割合で10:90〜90:10であることを特徴とする工程紙。 - 前記顔料がさらにカオリンクレーを含むことを特徴とする、請求項1記載の工程紙。
- 前記顔料100質量部に対し、前記カゼインの配合量が5〜25質量部であり、前記スチレン−ブタジエンラテックスの配合量が10〜40質量部であり、前記ポリアクリル酸−ポリビニルアルコール共重合体の配合量が1〜10質量部であることを特徴とする、請求項1又は2記載の工程紙。
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