JP4948796B2

JP4948796B2 - 印刷用塗工紙

Info

Publication number: JP4948796B2
Application number: JP2005207899A
Authority: JP
Inventors: 文就野々村; 明伸茶谷; 博紺屋本; 一史長尾
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2005-07-15
Filing date: 2005-07-15
Publication date: 2012-06-06
Anticipated expiration: 2025-07-15
Also published as: JP2007023428A

Description

本発明は、抄造時の灰分歩留まりが高く、特にオフセット印刷機での印刷において紙粉やブリスター（層間剥離）のトラブルがなく印刷走行性に優れ、更に裏抜けが少なく印面品質に優れる印刷用塗工紙に関するものである。

オフセット印刷機等で使用される印刷用塗工紙は、高填料化、古紙パルプ高配合化に加え、抄紙機の高速化と両面脱水化などが重なり、抄造時の灰分歩留まりは極めて低い状況にある。

一方、品質面では、塗工紙に関して、オフセット印刷機での使用に耐えうることが重要品質であり、ブリスターや紙粉のトラブルに関係する層間強度や表面強度に対する要求は極めて厳しい。最近は、これらの走行性に関係する品質に加えて、カラーで両面印刷を行うことが多いため、画像が反対面から透けて見える現象、いわゆる裏抜けについては年々要求レベルが高くなっている。

印刷用塗工紙の印刷時裏抜けを少なくするためには、紙の不透明度を上げることが最も効果的であることが知られている。紙の不透明度を上げる方法としては、比散乱係数が高く不透明度の上昇効果が大きい填料を配合し、紙中灰分を上昇させることが有効である。紙中灰分の上昇は、それに加えて原紙の平滑性を向上させることによる塗工層の均一性を生みだすが、印刷用塗工紙では、原紙の紙中灰分を上昇させると、抄造時の灰分歩留まりが大きく低下し、安定操業が困難になることや、高灰分化によってオフセット印刷機内でブランケットに堆積する紙粉が多くなってしまったり、層間強度の低下により、熱による乾燥によってインキを乾燥するヒートセット型オフセット輪転機において、ブリスターのトラブルが多くなる問題点がある。

填料の歩留まりを高める技術として、填料を予備凝集させ、この凝集物を紙料へ添加する次のような技術がある。例えば、安価な一般の粒度の細かい白色顔料を用いて、比散乱係数の増加を効率良く行わせ、しかも紙層への歩留が良好で紙力や剛度の少ない紙の製造方法の提供を課題として、屈折率1.45〜1.65の顔料の基本粒子を凝集させて、内部空隙を多数形成するようにした前記填料の凝集粒子をパルプスラリーに添加して、抄造することを特徴とする紙の製造方法が開示されており、該填料として炭酸カルシウム、カオリン、無水硫酸カルシウム、石膏、亜硫酸カルシウム、珪酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、珪藻土が例示され、凝集方法として酸、塩基によるpH調整、硫酸アルミニウム等の無機凝集剤、有機高分子凝集剤の添加が示されている（特許文献１参照）。しかし、この技術は内部空隙の孔径を約0.1μｍ以上かつ0.1μｍ近くに調整するものであり、この調整は難しい。安価な炭酸カルシウムを使用し、不透明度を効率よく向上させしかも紙層への歩留が良好で、紙力や剛度の低下が少ない填料入り紙製品及びその製造法の提供を課題として、主としてパルプ及び炭酸カルシウムからなる紙製品において、前記炭酸カルシウム粒子直径0.1〜0.3μｍの粒子を凝集させ、凝集粒子を乾燥パルプに対して5〜80重量%含有する填料入り紙製品とその製造方法が開示され、凝集方法として酸、塩基によるpH調整、硫酸アルミニウム等の無機凝集剤、有機高分子凝集剤の添加が示されている。しかし、この技術では凝集粒子径を安定化させるために脱水乾燥を行う必要があり、実用的ではない（特許文献２参照）。重質炭酸カルシウムを抄紙用填料として用いる際に生じる抄紙機のワイヤー摩耗を大幅に改善した抄紙法の提供を課題として、抄紙用填料として重質炭酸カルシウムも用いる抄紙方法において、該重質炭酸カルシウムを予めカチオン変性澱粉水溶液と混合した後、紙料中に添加する抄紙方法が開示されている（特許文献３参照）。主としてパルプおよび炭酸カルシウム填料からなる紙を製造する方法において、凝集剤としてカチオン化澱粉およびカチオン化グアーガムを使用して該填料を凝集させ、あるいは硫酸アルミニウムやポリ塩化アルミニウムなどの無機凝集剤を使用して該填料を凝集させた後にカチオン化澱粉およびカチオン化グアーガムを使用してさらに凝集させ、該凝集粒子を紙中に1〜50重量%添加する填料内添紙の製造方法が開示されている。しかし、この技術は2種類以上の凝集剤を使用するものであり、実用的ではない（特許文献４参照）。

また、砕木パルプや再生パルプなどの低等級パルプを全パルプ中に30%以上含む完成紙料（特に新聞用紙用完成紙料）に予備凝集填料を添加する紙の製造方法が開示されている。填料としてはクレイ、チャイナクレイ、リトポン、硫酸塩フィラー、チタン顔料、二酸化チタン、サチンホワイト、タルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、石膏、白亜などが挙げられており、凝集剤としては水溶性ビニルポリマー、ガム、硫酸アルミニウム、マンノガラクタン、アニオン系澱粉誘導体、カチオン系澱粉誘導体が挙げられているしかし、紙の強度と裏抜けを同じに満たす手段や、填料凝集による表面強度低下に対する有効な手段の記述がない（特許文献５参照）。

特開昭54-50605号公報特開昭54-116405号公報特開昭60-119299号公報特開平10-60794号公報特開2000-129589号公報

本発明が解決しようとする課題は、抄造時の灰分歩留まりが高く、特にオフセット印刷時にブリスターや紙粉発生が少なく、更に不透明度が高く裏抜けが少なく、品質に優れる印刷用塗工紙を提供することにある。

填料に炭酸カルシウム、凝集剤にカチオン化澱粉を使用し、炭酸カルシウム／カチオン化澱粉で調整した、レーザー回折法による平均粒子径が5〜130μｍの予備凝集填料を、紙中灰分として３〜４０固形分重量%含有する原紙に、主に顔料と接着剤からなる塗工層を設けることにより、印刷用塗工紙を得ることができる。予備凝集填料を添加する紙料のカチオン要求量は、０μeq/l以上であることが好ましい。予備凝集に用いる凝集剤の添加量が、填料に対して０．５〜１０．０固形分重量%であることが好ましい。

抄造時の填料歩留まりが高く、特にオフセット印刷機での使用時にブリスターや紙粉発生が少なく、更に不透明度が高く両面印刷時の裏抜けが少ない印刷用塗工紙を得ることができる。

本発明で用いる原紙のパルプ原料としては、特に限定されるものではなく、広葉樹クラフトパルプ（LKP）、針葉樹クラフトパルプ（NKP）、脱墨パルプ（DIP）、グランドパルプ（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）、など、原紙の抄紙原料として一般的に使用されているものであればよい。その中でも、これらの原料パルプを混合した紙料のカチオン要求量が０μeq/l以上の紙料に本発明を適用すると、本発明の効果、特に填料歩留まりの改善が顕著になる。好ましくは１０μeq/l以上、更に好ましくは２０μeq/l以上である。カチオン要求量が大きいほど、紙料中に含有されているアニオン性物質の量が多く、無機凝集剤や有機高分子凝集剤を内添する通常の歩留向上方法では、添加した凝集剤がアニオン性物質に消費されてしまう結果、目的とする填料の歩留まりが余り向上しない。一方、予備凝集填料を紙料に添加する方法では、予め填料を凝集させているため、紙料中のアニオン性物質の影響を受けにくいため、填料の歩留まりが大きく改善される。

本発明者らは、填料と凝集剤との組み合わせについて検討した結果、填料は炭酸カルシウム、凝集剤はカチオン化澱粉の組み合わせが最適であることを見出した。その理由は明らかではないが、次のようなことが考えられる。平均粒子径が小さく不透明度向上効果に優れる炭酸カルシウムを使用することで予備凝集填料の平均粒子径をコントロールしやすいこと、填料に炭酸カルシウムを使用しカチオン化澱粉を添加することにより、比較的揃った平均粒子径の凝集填料粒子を効果的に作ることができること、更にできた凝集填料粒子がカチオン性を帯びるため、パルプ繊維に効果的に定着しやすいことなどが考えられる。

予備凝集用の填料は炭酸カルシウムであり、炭酸カルシウムの中でも軽質炭酸カルシウムがより好ましい。更に軽質炭酸カルシウムの形状は、ロゼッタ型、紡錘型、柱状型が好ましい。填料の平均粒子径は0.1〜20μｍ、比表面積は3〜20m2が好ましい。予備凝集填料の平均粒子径は特に紙の強度と不透明度に影響する。好適な平均粒子径は5〜130μｍである。凝集の程度が弱く平均粒子径が5μｍ未満のときには、紙の不透明度は高いが強度は低くなり、反対に凝集の程度が強く平均粒子径が130μｍを超えるときには、紙の強度は高くなるが不透明度は低くなる。

予備凝集填料の調整に使用する凝集剤の種類は、カチオン化澱粉であり、第3級アミン基または第4級アンモニウム基を有する澱粉誘導体であり、その置換度（DS）は0.01〜0.15のものが使用される。好ましくは0.02〜0.07である。その原料はコーン、タピオカ、ポテトなど特に限定は無いが、糊化後の澱粉分子が大きいほど凝集力が強くなるので、コーンよりはタピオカ、タピオカよりはポテトのほうが好ましい。また、この観点から、架橋型カチオン化澱粉がより好適に使用される。

予備凝集填料の調整方法としては、炭酸カルシウムの水分散液にカチオン化澱粉の糊化液を添加する。炭酸カルシウム水分散液の濃度は5〜40固形分重量%、カチオン化澱粉糊化液の濃度は0.05〜10固形分重量%が好ましい。予備凝集填料の平均粒子径の安定化、及び得られる塗工紙の品質の安定化の観点から、炭酸カルシウム水分散液とカチオン化澱粉糊化液の流量はそれぞれ一定として一定の混合比でスタチックミキサーのような混合機を用いて混合することが好ましい。

凝集剤の量は凝集される炭酸カルシウムに対して0.5〜10.0固形分重量%とすることで、凝集填料の粒径を5〜130μｍに調整しやすく、また凝集填料が抄紙機内で壊れ難くその形状を維持しやすい。凝集剤の量が炭酸カルシウムの0.5固形分重量%以下であると、凝集填料の平均粒子径は5μｍより小さくなりやすく、反対に10.0固形分重量%以上になると平均粒子径が130μｍ以上になりやすい。

該炭酸カルシウム予備凝集物は、原紙の混合パルプ原料に添加される。抄紙工程では各種のパルプが混合されるミキサー以後、ヘッドボックス以前に添加されることが好ましい。ヘッドボックスへ添加することが最適である。

本発明の原紙の該予備凝集填料率は、３〜４０固形分重量%である。好ましくは3〜30固形分重量%、更に好ましくは6〜25固形分重量%である。３固形分重量%未満では、填料の歩留まりは良好でオフセット印刷機でのブリスターや紙粉の問題はないが、不透明度が十分ではないため裏抜けが大きく、平滑度が低いため印面は優れないという問題がある。40固形分重量%を超えると、パルプ繊維分が少ないため填料の歩留まりが低下してしまい、また紙粉量も多く問題となる。また、本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で、通常の填料である炭酸カルシウム、クレイ、チャイナクレイ、リトポン、硫酸塩フィラー、チタン顔料、二酸化チタン、サチンホワイト、タルク、硫酸バリウム、石膏を加えてもよい。

本発明の原紙の内添薬品としては、ポリアクリルアミド、カチオン化澱粉などの乾燥紙力剤、ポリアミドアミンエピクロロヒドリンなどの湿潤紙力剤を添加することができる。また、填料の歩留まりを更に高める目的で、公知の無機凝集剤（硫酸バンドなど）や有機高分子系凝集剤を添加することもでき、公知の高歩留まりシステム（例えば、ハイドロコールシステム、コンポジルシステムなど）を併用することもできる。

また、本発明の原紙では、前述の内添薬品の他に、紙用嵩高剤を内添し紙中に含有させることができる。この紙用嵩高剤を具体的に化合物で例示すると、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン活性剤、糖系非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、高級アルコールあるいは高級脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のポリオキシアルキレン付加物、脂肪酸ポリアミドアミンなどが挙げられる。

この紙用嵩高剤を特許文献で例示すると、次の通りである。特許第3128248号公報記載の紙用嵩高剤、特許第3453505号公報記載の紙用嵩高剤、特許第3482336号公報記載の紙用嵩高剤、特許第3537692号公報記載の紙用嵩高剤、特許第3482337号公報記載の紙用嵩高剤、特許第2971447号公報記載の紙用嵩高剤、特許第3283248号公報記載の抄紙用紙質向上剤、特許第3387033号公報記載の乾燥効率向上剤、特許第3387036号公報記載の平滑性及び透気性向上剤、特許第3517200号公報記載の抄紙用添加剤、特開2001-248100号公報記載の抄紙用紙質向上剤、特開2003-336196号公報記載の紙質向上剤、特開2000-273792号公報記載の紙用不透明化剤、特開2002-129497号公報記載の古紙再生用添加剤、特開2002-275786号公報記載の古紙再生用添加剤、特開2002-294586号公報記載の古紙再生用添加剤、特開2002-294594号公報記載の嵩高剤、特開2003-96692号公報記載の紙用嵩高剤、特開2003-96693号記載の嵩高剤、特開2003-96694号公報記載の古紙再生用添加剤、特開2003-96695号公報記載の古紙再生用添加剤、特開2003-171897号公報記載の紙厚向上剤、特開2003-247197号公報記載の紙用嵩高剤、特開2003-253588号公報記載の紙用嵩高剤、特開2003-253589号公報記載の紙用嵩高剤、特開2003-253590号公報の紙用嵩高剤、特開2003-328297号公報記載の紙用低密度化剤、特開2003-313799号公報記載の紙用低密度化剤、特開2004-11058号公報記載の抄紙用添加剤、特開2004-27401号公報記載の紙用低密度化剤、特開2004-115935号公報記載の紙用低密度化剤、特開2004-76244号公報記載の紙用嵩高剤、特開2004-176213号公報記載の紙用改質剤、特許第3521422号公報記載の紙用柔軟化剤、特開2002-275792号公報記載の嵩高柔軟化剤、特開2002-275792号公報記載の製紙用嵩高サイズ剤、特開2003-286692号公報記載の紙用嵩高剤、特開2004-270074号公報記載の製紙用嵩高剤組成物、特開2004-285490号公報記載の製紙用嵩高剤。

本発明の原紙を抄造するために用いられる抄紙機は、紙の2面性を抑制する意味で、両面脱水機構を有している、オントップフォーマー、ギャップフォーマなどが望ましいが、これに限定されるものではない。プレス、キャレンダーなどは通常の操業範囲内の条件で処理を行えば良い。

また、本発明においては、原紙上に塗工層を設ける前に、塗工層の原紙への浸透を抑制するため、表面処理剤を塗工しても良い。

塗工する薬剤は、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、熱変性澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、ヒドロキシエチル化澱粉などの変性澱粉、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、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カルボキシル変性ポリビニルアルコールなどの変性アルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリルアミドなどを単独または併用する。その中でも表面強度向上効果にすぐれるヒドロキシエチル化澱粉の塗工が最も好ましい。

また、表面処理剤として塗工する薬剤は前記の薬剤以外に、スチレンアクリル酸、スチレンマレイン酸、オレフィン系化合物など一般的な表面サイズ剤を併用塗工することができるが、サイズ剤のイオン性がカチオン性であることで非常に良好な表面強度を得られることを見出した。その理由は、本発明での予備凝集填料はカチオン性であるので、カチオン性の表面サイズ剤の方がより表面にサイズ剤が留まって塗工され、紙のサイズ性が向上する。サイズ性が向上すれば、原紙への塗工層の浸透がより抑制される。

表面紙力剤と表面サイズ剤から成る表面塗工剤を原紙に塗工する場合、表面紙力剤と表面サイズ剤との混合比率は公知の範囲で行えば良く、特に限定はない。

原紙に表面塗工剤を塗工する装置はブレードコーター、ゲートロールコーター、サイズプレスコーターなど公用のものであれば良く、特に限定はない。

本発明は、上記の方法で得られた原紙に、主に顔料と接着剤からなる塗工層を設ける。塗工層に用いる顔料としては、従来から紙の塗工顔料として用いられるものを使用することができる。これらの顔料の種類としては、クレー、カオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイト等の無機顔料や、プラスチックピグメント等の有機顔料が挙げられる。これらの顔料は、必要に応じて単独または２種類以上併用して使用できる。

本発明において用いる接着剤は、塗工紙用に従来から用いられている、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体、あるいはポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成接着剤、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロ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などのから、１種以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤は、顔料１００重量部に対して、５〜３５重量部の範囲で使用される事が好ましい。３５重量部を超える場合は、塗料の粘度が高くなり、配管やスクリーンを通過しづらくなるといった操業性の問題が生じる等のデメリットが生じ好ましくない。また、５重量部未満の場合は、十分な表面強度がえられず好ましくない。

本発明の塗工液には、助剤として分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。

本発明において、調整された塗工液を原紙に塗工する方法については、特に限定される物ではなく、公知の塗工装置を用いる事ができる。例えばブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーターサイズプレスコーター、ゲートロールコーター等が挙げられる。これらを用いて、一層もしくは二層以上を原紙上に片面あるいは両面塗工する。片面辺りの塗工量は３ｇ／ｍ^２〜２５ｇ／ｍ^２であることが好ましく、より好ましくは５ｇ／ｍ^２〜１５ｇ／ｍ^２である。。片面辺りの塗工量が３ｇ／ｍ^２より少ない場合、十分な原紙被覆性が得られず、インキ着肉性に劣る。

湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば、蒸気加熱ヒーター、ガスヒーター、赤外線ヒーター、電気ヒータ、熱風加熱ヒーター、マイクロウェーブ、シリンダードライヤー等の通常の方法が用いられる。

本発明における印刷用塗工紙は、乾燥後、必要に応じて、後加工であるスーパーカレンダー、高温ソフトカレンダー等の仕上げ工程によって平滑性を付与することが可能である。

得られる印刷用塗工紙の密度は、０．４〜１．３g/m²の範囲であれば良く、通常の印刷用塗工紙の摩擦係数などを有するレベルであれば良い。

以下、本発明を実施例及び比較例をあげてより具体的に説明するが、当然のことながら、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例、比較例中の％は特に断りのない限り重量％を示す。
（１）予備凝集填料調整方法
予備凝集填料はスタティックミキサーを用いて凝集剤と填料を混合することで得た。
（２）平均粒子径測定方法
填料および予備凝集填料の平均粒子径はマルバーン（Malvern Instruments）社製マスターサイザー2000によって測定した。測定原理はレーザー回折法である。

各種填料と各種凝集剤との組み合わせが、填料歩留まりに及ぼす影響について実験を行った。原紙の原料パルプは実際の抄紙機から採取した（日本製紙株式会社）。そのパルプ配合はNKP/LKP/TMP/GP/DIP=10/10/40/30/10であり、カチオン要求量は28μeq/lであった。この原料パルプスラリーに予備凝集填料をパルプ/予備凝集填料＝100/20となるように添加し、ダイナミックドレネージジャーテスターを用いて1000 rpmで灰分歩留まりを測定した。これを以下の予備凝集填料１〜8に示す。
[予備凝集填料１]
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径32μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは66%であった。
[予備凝集填料２]
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径38μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは69%であった。
[予備凝集填料３]
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径41μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは70%であった。
[予備凝集填料４]
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径48μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは75%であった。
[予備凝集填料５]
填料を二酸化チタン（平均粒子径0.4μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、二酸化チタン/カチオン化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径21μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは44%であった。
[予備凝集填料６]
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を両性ポリアクリルアミド（分子量300万）、軽質炭酸カルシウム/両性ポリアクリルアミド＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径21μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは46%であった。
[予備凝集填料7]
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン性ポリアクリルアミド（分子量300万）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン性ポリアクリルアミド＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径25μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは60%であった。
[予備凝集填料８]
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を両性澱粉（原料はタピオカ）とし、軽質炭酸カルシウム/両性化澱粉＝100/2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径20μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは63%であった。

予備凝集填料１、２と予備凝集填料５との比較から、予備凝集させる填料は炭酸カルシウムが優れていること、また、重質炭酸カルシウムよりは軽質炭酸カルシウムのほうが優れていることが解る。また、予備凝集填料２、４と予備凝集填料６〜８との比較から、予備凝集に使用する凝集剤は、カチオン化澱粉、架橋型カチオン化澱粉が優れており、また、カチオン化澱粉よりは架橋型カチオン化澱粉が優れていることが解る。

填料に炭酸カルシウム（軽質炭酸カルシウム）、凝集剤にカチオン化澱粉または架橋型カチオン化澱粉を使用した場合の填料/凝集剤配合比が、予備凝集填料の平均粒子径と填料歩留まりに及ぼす影響について実験を行った。電子写真用転写紙の原料パルプは実際の抄紙機から採取した（日本製紙株式会社）。そのパルプ配合はLKP/NKP/DIP=75/15/10であり、カチオン要求量は１４μeq/lであった。これを以下の予備凝集填料９〜２８に示す。
［予備凝集填料９］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/0.5の混合比で予備凝集させ、平均粒子径13μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは59%であった。
［予備凝集填料１０］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/3.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径49μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは69%であった。
［予備凝集填料１１］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/7.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径98μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは73%であった。
［予備凝集填料１２］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/0.3の混合比で予備凝集させ、平均粒子径8μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは54%であった。
［予備凝集填料１３］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/12.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径131μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは76%であった。
［予備凝集填料１４］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/0.5の混合比で予備凝集させ、平均粒子径16μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは65%であった。
［予備凝集填料１５］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/3.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径69μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは74%であった。
［予備凝集填料１６］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/7.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径112μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは77%であった。
［予備凝集填料１７］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/0.3の混合比で予備凝集させ、平均粒子径7μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは62%であった。
［予備凝集填料１８］
填料を重質炭酸カルシウム（平均粒子径1.5μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、カチオン化DS=0.03）とし、重質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/12.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径138μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは81%であった。
［予備凝集填料１９］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/0.5の混合比で予備凝集させ、平均粒子径16μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは62%であった。
［予備凝集填料２０］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/3.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径55μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは72%であった。
［予備凝集填料２１］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/7の混合比で予備凝集させ、平均粒子径104μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは76%であった。
［予備凝集填料２２］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/0.3の混合比で予備凝集させ、平均粒子径8μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは58%であった。
［予備凝集填料２３］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤をカチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/12.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径133μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは79%であった。
［予備凝集填料２４］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/0.5の混合比で予備凝集させ、平均粒子径18μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは69%であった。
［予備凝集填料２５］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/3.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径81μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは78%であった。
［予備凝集填料２６］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/7.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径122μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは80%であった。
［予備凝集填料２７］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/架橋型カチオン化澱粉＝100/0.3の混合比で予備凝集させ、平均粒子径9μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは65%であった。
［予備凝集填料２８］
填料を軽質炭酸カルシウム（ロゼッタ型、平均粒子径3μｍ）、凝集剤を架橋型カチオン化澱粉（原料はタピオカ、DS=0.03）とし、軽質炭酸カルシウム/カチオン化澱粉＝100/12.0の混合比で予備凝集させ、平均粒子径143μｍの予備凝集填料を得た。これを原料パルプに添加して測定した。灰分歩留まりは83%であった。

重質炭酸カルシウム／カチオン化澱粉（凝集填料９〜１３）、重質炭酸カルシウム／架橋型カチオン化澱粉（凝集填料１４〜１８）、軽質炭酸カルシウム／カチオン化澱粉（凝集填料１９〜２３）、軽質炭酸カルシウム／架橋型カチオン化澱粉（凝集填料２４〜２８）のいずれにおいても、凝集剤（カチオン化澱粉または架橋型カチオン化澱粉）の比率が高いほど、凝集填料の平均粒子径は大きく、歩留まりは高いことがわかる。

カチオン要求量が異なる原料パルプのスラリーに予備凝集填料を添加し、オントップ型抄紙機にて抄速1000m/分で坪量50.g/m2の原紙を抄造し、オンマシンのゲートロールコーターで塗工液１を両面で６g/m²塗工し乾燥した後、オフマシンのブレードコーターで塗工液２を両面で1６g/m²塗工し乾燥し印刷用塗工紙を得た。実施例１〜１０、比較例１〜６。この印刷用塗工紙ついて、オフセット印刷機による印刷試験で、層間剥離回数、紙粉量の測定、裏抜けの評価を行った。
（１）カチオン要求量の測定方法
各種原料パルプを混合した完成紙料について、200メッシュの網で濾過し、この濾液のカチオン要求量を流動電位法により測定した。測定にはMuetekPCD-03(Muetek社製)を用いた。
（２）層間剥離、紙粉量、裏抜けの評価方法
オフセット輪転機（東芝社B2T-600）を用い、880mm幅の巻取りを600rpmの速度で、両面カラー印刷を行い、ヒートセット方式で2万部印刷し、１００部当たりのブリスター発生回数を測定した。また、ブランケット堆積紙粉を目視で評価した。裏抜けは、2万部印刷時の4色ベタ面を裏面から目視して評価した。
（３）供試原料パルプ
・原料パルプＡ：５μeq/l LKP/NKP=75/25
・原料パルプＢ：１４μeq/l、LKP/NKP/DIP=75/15/10
・原料パルプＣ：２０μeq/l、LKP/NKP/DIP＝75/5/15
（塗工液１）
微粒重質炭酸カルシウム（ファイマテック社製ＦＭＴ−９０）１００部（固形分）からなる顔料スラリーに、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉（ペンフォード社製ＰＧ２９５）を２５部添加後、さらに水を加えて固形分５０％の塗工液１を得た。
（塗工液２）
微粒カオリン（J.M.Huber社製Japangloss）４０部、微粒重質炭酸カルシウム（ファイマテック社製ＦＭＴ−９０）６０部からなる顔料１００部に、分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加して（対無機顔料０．２部）セリエミキサーで分散し、固形分濃度７０％の顔料スラリーを調整した。この様にして得られた顔料スラリーに、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス（ガラス転移点温度２０℃、ゲル含量８５％）１０部、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉（ペンフォード社製ＰＧ２９５）６部を加えた後、さらに水を加えて固形分濃度６０％の塗工液１を得た。
［実施例１］
原料パルプＡのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例２］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例３］
原料パルプＣのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例４］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が30%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例５］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中填料率が40%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例６］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２５をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中填料率が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例７］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料１０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［実施例８］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料１０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例１］
原料パルプＡのスラリーに、前記の予備凝集填料２０用の軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉とをヘッドボックスで別々に添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。なお、軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉の比率は予備凝集填料２０の比率と同じとした。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例２］
原料パルプＢのスラリーに、前記の予備凝集填料２０用の軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉とをヘッドボックスで別々に添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。なお、軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉の比率は予備凝集填料２０の比率と同じとした。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例３］
原料パルプＣのスラリーに、前記の予備凝集填料２０用の軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉とをヘッドボックスで別々に添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。なお、軽質炭酸カルシウムとカチオン化澱粉の比率は予備凝集填料２０の比率と同じとした。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例４］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が4％の塗工用原紙を得た。この印刷用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例５］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２０をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が５０％塗工用原紙を得た。この塗工用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。
［比較例６］
原料パルプＢのスラリーに前記の予備凝集填料２３を添加した紙料を抄紙し、紙中灰分が15%の塗工紙用原紙を得た。この印刷用原紙に塗工液１を両面塗工量が６ｇ／ｍ２となる様にゲートロールコーターで塗工、乾燥した後、塗工液２を両面塗工量１６ｇ／ｍ２となる様にブレードコーターで塗工、乾燥して印刷用塗工紙を得た。ブリスター発生回数、紙粉、裏抜けの評価結果を表１に示す。

実施例１〜８では、填料歩留まり、層間剥離回数、紙粉、裏抜けがいずれも良好であることがわかる。実施例１〜３と比較例１〜３との比較から、凝集填料を添加した方が填料と凝集剤とを別添加する方法よりも填料歩留まりが高くなること、この填料歩留まり向上幅は原料パルプのカチオン要求量が低いほど縮小することがわかる。実施例２と比較例４、５との比較から、原紙の紙中灰分が５％未満では裏抜けが大きく、紙中灰分４０％を超えると紙粉量も多く、いずれも実用できないことがわかる。また、実施例１と比較例６から、凝集填料の平均粒子径が１３０μｍを超えると裏抜けが悪化することがわかる。

Claims

原紙に顔料と接着剤を含有する塗工層を設けてなる印刷用塗工紙において、填料に炭酸カルシウム、凝集剤にカチオン化澱粉を使用して調整し、凝集剤の添加量が填料に対して０．５〜１０．０固形分重量%となるようにしてなる、レーザー回折法による平均粒子径が５〜１３０μｍの予備凝集填料を添加し、予備凝集填料を添加する紙料のカチオン要求量が０μeq/l以上であり、紙中灰分の含有量が６〜４０固形分重量%である原紙を用いることを特徴とする印刷用塗工紙。
塗工紙の密度が０．４〜１．３g/cm³以下であることを特徴とする請求項１に記載の印刷用塗工紙。
炭酸カルシウムとしてロゼッタ型軽質炭酸カルシウムを使用してなる請求項１又は２に記載の印刷用塗工紙。
カチオン化澱粉の置換度（ＤＳ）が０．０１〜０．１５である請求項１〜３のいずれかに記載の印刷用塗工紙。
主としてパルプおよび填料からなる紙料を抄紙して得られた原紙に、顔料と接着剤を含有する塗工液を塗工する塗工紙の製造方法において、填料の炭酸カルシウムに、凝集剤であるカチオン化澱粉を使用し、かつ凝集剤の添加量が填料に対して０．５〜１０．０固形分重量%となるようにして調整した、レーザー回折法による平均粒子径が５〜１３０μｍの予備凝集填料を紙料に添加し、予備凝集填料を添加する紙料のカチオン要求量が０μeq/l以上であり、紙中灰分が３〜４０固形分重量％になるように抄紙し、顔料と接着剤を含有する塗工液を塗工することを特徴とする印刷用塗工紙の製造方法。