JP4999253B2

JP4999253B2 - 微塗工紙

Info

Publication number: JP4999253B2
Application number: JP2003089441A
Authority: JP
Inventors: 政人鈴木; 幸治大篭; 聡赤石; 博一森井
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2012-08-15
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004293003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷用塗工紙に関し、軽量にも関わらず、特に優れた白紙外観および剛度を有し、摩擦係数が高く印刷・製本作業適性を備えた微塗工紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、印刷物に対し、写真や図案を多用し、更にカラー化するなどにより、視覚的に内容を強力に伝達できる高品質印刷用塗工紙への強い要望がある。一方、省資源、輸送および郵送コストなどの点から印刷物の軽量化に対しても強い要望がある。この二つの要望は相反するものであり、高品質印刷塗工紙は原紙および塗工量が多く、高価であって、軽量、低価格の要望にそぐわない。そこで、低坪量、低塗工量のいわゆる低級グレードの塗工紙あるいは微塗工紙で、より上のグレードの品質を実現する技術が求められていた。
【０００３】
微塗工紙の品質のうち、重要なものは、白色度、裏抜け、白紙光沢度、印刷光沢度、および剛度等である。白色度はコントラストに、光沢度は印刷物の画質に関係し、かつこれらが全て良いバランスで満足されることが重要である。剛度は主として印刷および製本作業性に関係し、印刷物のめくり易さにも重要な要素である。
【０００４】
微塗工紙の軽量化は原紙を低坪量にするとともに低塗工量の塗工層とすることが必要である。しかし、原紙の紙料配合及び塗工液の塗料配合および原紙と塗工層の割合を変えないで、単に低坪量の微塗工紙とすれば、軽量化に比例して紙厚が薄くなり、剛度が不足し、裏抜けの問題があり、印刷・製本適性に劣る。裏抜けを抑制し、剛度を維持するために、高坪量の原紙上に低塗工量の塗工層を設けると、裏抜けは問題なく、剛度は十分であるが、低坪量化には必要以上に塗工量を減らさざるを得なくなり、印刷品質が不十分となり、実用的ではない。また、低坪量の原紙を使用し、その上に厚い塗工層を設けて坪量を同一にした場合、印刷適性等は向上することができるが、剛度は低下し、裏抜けの問題が生じるので実用的ではない。
【０００５】
微塗工紙の坪量を低下させても剛度の低下度および裏抜けの問題を最小限にするには低密度の嵩高な紙にすればよく、それにはガムウッド、メープル、バーチなど特定の樹種の機械パルプを使用することが有効であるが、省資源、コスト等で特定の樹種のみを使うことは実用的ではない。しかし、どの樹種にしろ機械パルプの使用は剛度と裏抜けには有効である。また、低坪量化と裏抜け抑制の向上には、中空の合成樹脂カプセルを内添すること、合成有機発泡性填料（例えば商品名：ＥＸＰＡＮＳＥＬ、日本フィラント株式会社）を内添し乾燥時に発砲させることが知られている。しかし、中空合成樹脂カプセルや発泡性填料は、混合や発砲条件が難しく、価格も高いことから、現在のところ実用的な手段ではない。また、填料ではないが、微細フィブリル化セルロースを添加する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかしこの方法では、微細フィブリル化セルロースを別に調整する必要があり操業上煩雑になり、実用的ではない。また、原紙上に填料、特に二酸化チタンを配合すると裏抜け問題がより改善されることが知られているが、しかし密度はかえって高くなり、剛度が低下するとともに、紙力が弱くなるという問題があり、単に填料を配合することはできない。
【０００６】
このように軽量化、特に坪量を４５ｇ／ｍ²以下の微塗工紙にした場合、特に印刷・製本作業適性の問題がなく、実用に適した剛度を有し、裏抜けの問題がなく、相対的にインキ着肉性が良好な微塗工紙を得ることは困難であった。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１３３８０号公報（第２−６頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況に鑑みて、本発明の課題は、低坪量で、低塗工量であるにも関わらず、印刷・製本作業適性が優れ、実用に適した剛度、インキ着肉性を有し、裏抜けの問題がない印刷用微塗工紙を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記課題について鋭意研究した結果、原紙に顔料と接着剤を含有する塗工層を有する微塗工紙において、接着剤として無機顔料１００重量部に対して３０重量部以上６０重量部以下の澱粉を有する塗工層であり、塗工層の塗工量が原紙片面当たり１ｇ／ｍ^２以上５ｇ／ｍ^２以下の塗工量であり、塗工紙の坪量が４５ｇ／ｍ^２以下、静摩擦係数が０．５以上であることを特徴とする微塗工紙とすることにより、塗工紙の低坪量においても、印刷・製本作業適性を得ることができ、実用に適した剛度、インキ着肉性が得られ、裏抜けの問題がなく、前記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
【００１０】
本発明においては、顔料に対して通常よりも多い澱粉を配合するため、塗工層が硬くなり、紙厚が低くても剛度が実用に適したレベルになり、更に印刷・製本時の加工適性が良好になると考えられる。また、顔料に対して通常よりも多い澱粉を配合している塗工液を用いることにより、塗工液の保水性が極めて向上し、塗工液が原紙に浸透しにくくなり、顔料と澱粉の割合のバランスにより、原紙被覆性が比較的良好になり、実用に適したインキ着肉性や裏抜けの問題が発生しないものと思われる。さらに静摩擦係数を０．５以上にすることにより、印刷物同士のすべりが抑制されるため、より印刷・製本時の加工適性が良好になると考えられる。
【００１１】
本発明においては、剛度とインキ着肉性を向上させるために、塗工層の塗工量は、原紙の片面当たり１ｇ／ｍ^２以上５ｇ／ｍ^２以下が好ましい。また、顔料として炭酸カルシウムを顔料１００重量部当たり３０重量部以上含有することにより、インキ着肉性が向上し、更に製本時の加工適性が良好になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、原紙上に、顔料と接着剤を含有する塗工層を設けて微塗工紙を得るものである。
【００１３】
本発明の塗工層においては、接着剤として顔料１００重量部に対して２０重量部以上６０重量以下、より好ましくは３０重量部以上６０重量部以下の澱粉を使用することが重要である。顔料１００重量部に対して２０重量部未満の澱粉を使用した場合、澱粉の配合量が多い場合と比較して、剛度が低下し、製本作業適性も悪くなる。また、顔料１００重量部に対して６０重量部より多い澱粉を使用した場合、裏抜けが問題になり、またインキ着肉性が劣って良好な印刷適性が得られない。使用する澱粉の種類としては、酸化澱粉、陽性澱粉、燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどが用いられるが、塗工適性の点から、ヒドロエチルエーテル化澱粉、燐酸エステル化澱粉を使用するのが好ましい。
【００１４】
また、本発明に用いられる接着剤としては、澱粉以外に、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、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白質類：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通常の塗工紙用接着剤を１種以上を併用して使用することができる。
また、本発明で用いられる塗工層の顔料としては、塗工用顔料として従来から用いられているカオリン、クレー、デラミネーテッドクレー、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、サチンホワイトなどの無機顔料等であり、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。特にインキ着肉性を向上させ、更に製本時の加工適性も良好にするためには、顔料として炭酸カルシウムを顔料１００重量部当たり３０重量部以上含有することが好ましい。炭酸カルシウムの含有量が３０重量部未満の場合、印刷時のインキ着肉性が劣る傾向にあり、また製本時の加工適性において問題になりやすい。また、ここで用いる炭酸カルシウムは静摩擦係数を高くし、更に製本適性を向上させるために重質炭酸カルシウムより軽質炭酸カルシウムの方が好ましく、さらに、炭酸カルシウムの形状は針状や紡錘状が好ましい
【００１５】
本発明の塗工層を設ける塗工液には、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤等の通常使用される各種助剤を使用してもよい。
【００１６】
本発明の原紙に配合するパルプとしては、化学パルプ（針葉樹の晒または未晒クラフトパルプ、広葉樹の晒または未晒クラフトパルプ等）、機械パルプ（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）、脱墨パルプ（故紙パルプ）を単独もしくは任意の割合で混合使用することができる。本発明では機械パルプを２０％以上配合することにより、裏抜けの問題をより改善することができる。また原紙に配合する填料の種類としては、水和珪酸、ホワイトカーボン、タルク、カオリン、クレー、二酸化チタン、炭酸カルシウム、合成樹脂填料等の公知の填料を使用することができる。裏抜けをより改善し、剛度を向上させるために、二酸化チタンを原紙重量当たり０．５重量％以上１２重量％以下配合することが好ましい。その他に必要に応じて、硫酸バント、サイズ剤、紙力増強剤、歩留まり向上剤、着色剤、染料、消泡剤等を含有してもよい。
【００１７】
本発明で用いる原紙の抄紙方法については特に限定されるものではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン、二者を併用した板紙マシン、ヤンキードライヤーマシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。また、サイズプレス、ビルブレード、ゲートロールコータ、プレメタリングサイズプレスを使用して、澱粉、ポリビニルアルコールなどを予備塗工した原紙や、ピグメントと接着剤を含む塗工液を１層以上予備塗工した塗工原紙も使用可能である。
【００１８】
原紙に、調整された塗工液を塗工する方法としては、ブレードコータ、バーコータ、ロールコータ、エアナイフコータ、リバースロールコータ、カーテンコータ、サイズプレスコータ、ゲートロールコータ等を用いて、一層もしくは二層以上を原紙上に片面づつもしくは両面同時に両面塗工する。本発明においては原紙に塗工量が片面当たり１ｇ／ｍ^２以上５ｇ／ｍ^２以下が好ましく、より好ましくは２ｇ／ｍ^２以上４ｇ／ｍ^２以下の塗工層を有することが重要である。塗工量を片面当たり５ｇ／ｍ^２より高くした場合、坪量４５ｇ／ｍ^２以下の領域では良好なインキ着肉性が得られるが、塗工紙の剛度が低下する傾向にある。また、塗工量を片面当たり１ｇ／ｍ^２未満とすると、同坪量で比較した場合、インキ着肉性が低下する傾向にある。
【００１９】
湿潤塗工層を乾燥させる手法としては、例えば蒸気加熱シリンダー、加熱熱風エアドライヤー、ガスヒータードライヤー、電気ヒータードライヤー、赤外線ヒータードライヤー、高周波ヒータードライヤー等各種の方法が単独または併用して用いられる。
【００２０】
以上のように塗工乾燥された塗工紙は、未カレンダー処理、またはスーパーカレンダー、高温ソフトニップカレンダー等で平滑処理を行う。本発明では塗工紙の摩擦係数が０．５以上であることが製本適性を良好にするために重要である。摩擦係数が０．５未満である場合、製本時の紙ずれが発生し作業適性が悪くなる。
【００２１】
本発明は、微塗工紙の坪量が４５ｇ／ｍ^２以下、好ましくは４２ｇ／ｍ^２以下において、印刷・製本作業適性の優れ、実用に適した剛度を有し、裏抜けの問題がなく、インキ着肉性も良好な印刷用微塗工紙であり、特に微塗工紙の紙厚が４５μｍ以下でも本発明の効果を有するものである。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、勿論これらの例に限定されるものではない。
尚、特に断らない限り、例中の部および％はそれぞれ重量％を示す。
また、得られた塗工紙について以下に示すような評価法に基づいて試験を行った。
〈評価方法〉
（１）白紙光沢度：ＪＩＳＰ８１４２に基づいて測定した。
（２）印刷光沢度：東芝機械（株）のオフセット輪転機（４色）を用いてオフセット用印刷インキ（東洋インキ製造（株）製レオエコーＭ）を用いて印刷速度６００ｒｐｍで印刷し、得られた印刷物（墨藍紅３色ベタ印刷部）の表面をＪＩＳＰ８１４２に基づいて測定した。
（３）インキ着肉性：東芝機械（株）のオフセット輪転機（４色）を用いて、オフセット用印刷インキ（東洋インキ製造（株）製レオエコーＳＯＹＭ）を用いて印刷速度５００ｒｐｍで印刷し、得られた印刷物（藍単色ベタ印刷部）のインキ着肉性を４段階で目視評価した。◎：非常に優れる、○：優れる、△：やや問題あり、×：問題あり
（４）裏抜け：東芝機械（株）のオフセット輪転機（４色）を用いて、オフセット用印刷インキ（東洋インキ製造（株）製レオエコーＳＯＹＭ）を用いて印刷速度６００ｒｐｍで印刷し、得られた印刷物（墨単色ベタ印刷部：インキ濃度１．８０）の裏面（非印刷面）を４段階で目視評価した。
◎：裏抜けがなく非常に優れる、○：裏抜けがほとんどなく優れる、△：裏抜けが若干ありやや問題あり、×：裏抜けがあり問題あり
（５）紙厚：ＪＩＳＰ８１１８に基づいて測定した。
（６）密度：ＪＩＳＰ８１１８に基づいて測定した。
（７）クラーク剛度：ＪＩＳＰ８１４３に基づいて測定した。
（８）摩擦係数：ＭｕＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ社製の摩擦係数試験機を用いて測定した。
（９）印刷・製本作業性：オフセット輪転機による印刷時の作業性（断紙等）と製本過程の作業性を４段階で評価した。
◎：非常に優れる、○：優れる、△：やや問題あり、×：問題あり
［実施例１］大粒径デラミネーテッドクレー（Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ社製Ｎｕｓｕｒｆ、体積分布平均粒径５．２μｍ）５０部、針状軽質炭酸カルシウム（奥多摩工業社製ＴＰ−１２３）５０部からなる顔料に、分散剤として対顔料でポリアクリル酸ソーダ０．２部を添加してセリエミキサーで分散し、固形分濃度が７０％の顔料スラリーを調成した。
このようにして得られた顔料スラリーに、非増粘型のスチレン・ブタジエン共重合体ラテックス（ガラス転移温度２０℃、ゲル含量７５％）３部、およびヒドロキシエチルエーテル化澱粉３５部を加え、さらに水を加えて固形分濃度５０％の塗工液を得た。パルプとしてパルプ重量あたり機械パルプを３０％含有し、内添填料として二酸化チタンを原紙重量あたり４％含有した坪量３４ｇ／ｍ^２の中質原紙に片面当たりの塗工量が固形分で３ｇ／ｍ^２になるように、８００ｍ／分の塗工速度のブレードコーターで両面塗工を行い、紙水分が５．５％になるように乾燥し、カレンダー処理を行ない紙厚が４２μｍで静摩擦係数が０．６０の微塗工紙を得た。
［実施例２］実施例１において、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉３５部の代わりにヒドロキシエチルエーテル化澱粉４８部に変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［参考例３］実施例１において、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉３５部の代わりにヒドロキシエチルエーテル化澱粉２２部に変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［参考例４］実施例１において、片面当たりの塗工量が、固形分で３．０ｇ／ｍ^２の代わりに５．５ｇ／ｍ^２になるように変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［実施例５］実施例１において、坪量３４ｇ／ｍ^２の代わりに坪量３８ｇ／ｍ^２の中質原紙を用い、片面当たりの塗工量が固形分で１．５ｇ／ｍ^２になるように変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［実施例６］実施例１において、カレンダー処理で紙厚を４８μｍとし、摩擦係数が０．６５となるように変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［実施例７］実施例１において、カレンダー処理で紙厚を３８μｍとし、摩擦係数が０．５２となるように変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［実施例８］実施例１において、大粒径デラミネーテッドクレー（Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ社製Ｎｕｓｕｒｆ、体積分布平均粒径５．２μｍ）８０部、針状軽質炭酸カルシウム（奥多摩工業社製ＴＰ−１２３）２０部からなる顔料に、分散剤として対顔料でポリアクリル酸ソーダ０．２部を添加してセリエミキサーで分散し、固形分濃度が７０％の顔料スラリーを調成した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［比較例１］実施例１において、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉３５部の代わりにヒドロキシエチルエーテル化澱粉６５部に変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［比較例２］実施例１において、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉３５部の代わりにヒドロキシエチルエーテル化澱粉１０部に変更した以外は実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。
［比較例３］実施例１において、坪量３４ｇ／ｍ^２の代わりに坪量３６ｇ／ｍ^２の中質原紙を用い、片面当たりの塗工量が固形分で２．０ｇ／ｍ２になるように塗工し、カレンダー処理を行ない紙厚が４２μｍに変更した以外は、実施例１と同様の方法で微塗工紙を得た。この時の摩擦係数は、０．４５であった。
【００２３】
以上の結果を表１に示した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
【発明の効果】
本発明により、低坪量で、低塗工量であるにも関わらず、印刷・製本作業適性に優れ、実用に適した剛度を有し、裏抜けの問題がなく、インキ着肉性の良好な印刷用微塗工紙を得ることができる。

Claims

中質原紙に顔料と接着剤を含有する塗工層を有する印刷用微塗工紙において、顔料として炭酸カルシウムを顔料１００重量部当たり３０重量部以上含有し、接着剤として無機顔料１００重量部に対して３０重量部以上６０重量部以下の澱粉を有し、かつ総接着剤中に占める前記澱粉の割合が、９２重量％以上である塗工層であり、塗工層の塗工量が原紙片面当たり１ｇ／ｍ^２以上５ｇ／ｍ^２以下の塗工量であり、塗工紙の坪量が４５ｇ／ｍ^２以下、かつ静摩擦係数が０．５以上であることを特徴とする印刷用微塗工紙。