JP5128529B2

JP5128529B2 - 印刷用塗被紙

Info

Publication number: JP5128529B2
Application number: JP2009076818A
Authority: JP
Inventors: 耕作小林; 敬人目黒; 仁桑野; 強伊藤; 勤佐藤
Original assignee: Hokuetsu Kishu Paper Co Ltd
Current assignee: Hokuetsu Kishu Paper Co Ltd
Priority date: 2009-03-26
Filing date: 2009-03-26
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2029-03-26
Also published as: JP2010229583A

Description

本発明は、印刷用塗被紙に関し、更に詳しくはオフセット枚葉印刷機、オフセット輪転印刷機で印刷する場合に、枚葉印刷における印刷強度に優れ、及び輪転印刷におけるブリスターの発生がない、枚葉・輪転印刷適性に優れた印刷用塗被紙に関する。

近年、出版、広告、宣伝などの媒体として印刷用塗被紙に対する需要が急速に増加している。この印刷用塗被紙は、オフセット枚葉印刷方式、オフセット輪転印刷方式に兼用して用いられる場合も多く印刷強度、及び、オフセット輪転印刷時のブリスター適性が求められている。

印刷強度とは、塗被層強度と原紙強度を総合評価する概念である。ここで塗被層強度とは、例えばオフセット印刷時に発生する印刷ブランケットへの塗被層からの顔料等脱落に対する脱落抑制強度を意味し、ブリスター適性と密接な関連性を有する。原紙強度とは、塗被紙の紙層強度等の内部結合強度をいう。

ブリスター適性とは、ブリスターを起こさせない抵抗力をいう。ここでブリスターとはオフセット輪転印刷の工程で熱乾燥される場合に、塗被紙中の水分が瞬時に水蒸気となり紙層外に逸散しようとするときに、塗被層がそのバリアとして作用するために、紙層中にて逃げ場を失い紙層を破壊して火ぶくれを発生させる現象をいう。

オフセット枚葉印刷では、特に印刷強度が要求される。印刷強度を高める手段として、塗被層中の接着剤量を増やす方法も検討されるが、単に塗被層の接着剤量を増すとブリスター適性を低下させる結果となる。そこで、塗被液に無機填料を所定量配合することによって塗被層をポーラスにして塗被紙の透気度を下げる技術が開示されているが、無機填料の添加による表面強度低下は否めない（例えば、特許文献１及び特許文献４を参照。）。

この点について、接着剤の種類使用量を限定することによって、所定の印刷強度を得る方法が開示されるもののブリスター適性を維持する範囲内での接着剤使用範囲内では表面強度低下は否めない（例えば、特許文献２を参照。）。

一方、原紙の内部結合強度を上げるために内添紙力剤を増やす方法も検討されるが、抄紙工程内の汚れを発生させる結果となる。例えば、原紙の抄紙段階でカチオン澱粉、ポリアクリルアミドなどの内添紙力剤を用いたり、原紙抄造後にサイズプレス等の塗被装置によって各種加工澱粉などの接着剤を付加させたりすることが行われている。しかしながら、内添紙力剤の多用は、抄紙系内での汚れを引き起こしやすく異物による原紙欠陥を生じる一因になったり、工程洗浄の回数が多くなり生産効率を落とす原因になったりする。また、サイズプレス等で接着剤を付加させる場合は、接着剤の塗布量、塗布濃度によっては塗被紙の透気抵抗度が高くなりすぎ、ブリスター適性を悪化させる原因となり、好ましくないからである。

さらに最近では、抄紙機の高速化が高生産性を上げるために益々求められている。この場合には、１３００ｍ／分を超える原紙抄造、塗被、仕上げを一貫して行う生産方式が行われつつある。

このような高速での原紙抄造においては、抄紙機のワイヤーパートの変革が大いに寄与し、インレットから吐出した紙料スラリーをトップワイヤとボトムワイヤとで形成されるギャップに供給し、当初から上下２枚のワイヤーで脱水、紙層形成されるギャップフォーマー抄紙機によって高速抄紙が可能となった。

ギャップフォーマー抄紙機で抄造された原紙は、ワイヤー上での原料のジャンピング等が無く地合が良好である。しかし、従来の長網、オントップフォーマーに比べて微細繊維・填料が原紙の両表層に集まりやすく、両表層が緻密になり透気性の悪い原紙になる傾向を有する。したがって、ギャップフォーマーで得た原紙に塗被層を設けて塗被紙を製造した場合、透気性が一段と悪化し、結果としてブリスター適性が劣る塗被紙となり、オフセット輪転印刷には適さない。

このギャップフォーマー抄紙による原紙をオフセット印刷用紙分野への利用開発するための手段として、例えば、特許文献１、２、４、５において開示される従来塗被液処方技術によっては、ブリスター適性悪化については対応できない。この点について、原紙に特定のカチオン澱粉を特定量配合し、接着剤を特定の濃度で表面サイズプレスする方法が開示されるがオフセット輪転印刷に対応し得るブリスター適性付与技術には至っていない（例えば、特許文献３参照。）。

特開平２−５３９９５号公報特開平８−３０２５９３号公報特開平１０−２８０２９６号公報特開平１０−１６８７９５号公報特開２００８−２３１６０２号公報

このようにオフセット枚葉印刷機やオフセット輪転印刷機に兼用して用いられるような印刷用塗被紙において、特に、ギャップフォーマーで製造された印刷用塗被紙において、表面強度の改善とブリスター適性の改善とは相反する対策となり、両者を共に改善することは極めて難しいことである。

本発明では、白紙光沢、印刷強度、及びオフセット輪転印刷時のブリスター適性がバランス良く改善された印刷用塗被紙の提供を目的とするものである。

前記課題を解決するため、本発明者は鋭意研究した結果、次の発明をするに至った。すなわち、原紙上に塗被層を設ける印刷用塗被紙において、ギヤップフォーマーによって形成された原紙をフィルムトランスファーコータによって両面で乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２の澱粉を塗布乾燥して仕上げ、その後、全顔料を１００質量部として湿式重質炭酸カルシウムを７０〜１００質量部、カオリン、軽質炭酸カルシウム及び酸化チタンから選ばれる顔料を０〜３０質量部、及び１００質量部の全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の割合の接着剤を含有し、かつ、接着剤に含まれる水溶性接着剤の量が１．０質量部以下である塗被液を少なくとも片面に塗被したものである。また、前記印刷用塗被紙は、ギヤップフォーマーによって形成された紙匹を用いる構成としたものである。

本発明による印刷用塗被紙、特に、ギャップフォーマーで製造された印刷用塗被紙は、オフセット枚葉印刷機やオフセット輪転印刷機に兼用ができ、白紙光沢、印刷強度、及びオフセット輪転印刷時のブリスター適性がバランス良く改善される。

原紙をフィルムトランスファーコータによって両面で乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２の澱粉を塗布乾燥して仕上げることによって、印刷強度を付与することができる。

フィルムトランスファーコータとは、澱粉などの接着剤又は顔料塗被液を、ロールの組み合わせ又はロッド、ブレードなどによってアプリケータロール上に前計量し、流動体のフィルム状態となった澱粉などの接着剤又は顔料塗被液をアプリケータロール上から紙匹へ転写、塗布する装置をいう。

ロールの組み合わせで前計量する方式では所謂ゲートロールコータが知られている。
より高速操業においては、ロッドで前計量する方式のロッドメタリングサイザーが知られている。

フィルムトランスファーコータによって澱粉を両面で乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２未満塗布した場合は、原紙からの紙剥けが生じ満足な印刷強度が得られない。澱粉を両面で乾燥質量２．０ｇ／ｍ^２を越えて塗布するとブリスター適性が得られない。より好ましくは、澱粉を両面で乾燥質量０．６ｇ／ｍ^２〜１．８ｇ／ｍ^２であり、更に好ましくは、０．６ｇ／ｍ^２〜１．６ｇ／ｍ^２の範囲である。

湿式重質炭酸カルシウムが７０質量部未満では、ブリスター適性が得られない。より好ましくは、湿式重質炭酸カルシウムは７５質量部〜１００質量部であり、更に好ましくは、８０質量部〜１００質量部の範囲である。

スチレン・ブタジエンラテックスと澱粉などの水溶性高分子の組合せからなる接着剤を、全顔料に対して５．０質量部未満とした配合量では、塗被層からの粉落ちが生じ満足な印刷強度が得られず、７．５質量部を超えるとブリスター適性が得られない。より好ましくは、該組合せからなる接着剤は５．０質量部〜７．０質量部であり、更に好ましくは、５．０質量部〜６．５質量部の範囲である。

さらに、澱粉などの水溶性接着剤が１．０質量部を超えると塗被紙の白紙光沢が低下してしまう。より好ましくは、０．５質量部〜１．０質量部である。

紙匹をギャップフォーマーによって形成し、フィルムトランスファーコータで澱粉を塗布すれば、白紙光沢、印刷強度、及びブリスター適性がバランス良く改善される効果が得られることは無論のこと、高速操業でも効率良く白紙光沢、印刷強度、及びオフセット輪転印刷時のブリスター適性がバランス良く改善された印刷用塗被紙を製造できる。

次に本発明に関する印刷用塗被紙の好ましい態様例を挙げて具体的に説明する。本発明に用いる原紙は、広葉樹晒しクラフトパルプ、針葉樹晒しクラフトパルプ等の化学パルプ、ＧＰ、ＴＭＰ等の機械パルプ、古紙由来のパルプなどを原料として用い、公知の長網、オントップフォーマー、ギャップフォーマーで抄紙される。本発明では、特にギャップフォーマーで抄紙した原紙に好適である。原紙を抄造するときの紙料中には、カチオン澱粉、ポリアクリルアマイドなどの紙力増強剤、ロジンサイズ、アルケニル無水琥珀酸、アルキルケテンダイマー、合成サイズ剤等のサイズ剤、タルク、炭酸カルシウム、合成ゼオライト、チタン等の填料及びコロイダルシリカ、ポリアクリルアマイド、ポリエチレンオキサイド等の歩留り向上剤、濾水剤等の抄紙補助薬品が含まれる。ほかに、蛍光染料、染料などの色相調整薬品も含んでもよい。

ワイヤー上で紙匹が形成された後、プレスパートで脱水、プレドライヤーパートで乾燥される。プレドライヤー後、フィルムトランスファーコータで澱粉が塗布、乾燥される。
フィルムトランスファーコータで塗布される澱粉としては、熱化学変性澱粉、カルバミン酸澱粉、酸化澱粉、エステル化澱粉などがある。必要に応じて、澱粉以外の物質を配合し、併用することも可能であるが、澱粉の乾燥質量が０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２となるようにすることが必要である。

フィルムトランスファーコータで澱粉が塗布、乾燥された後に、塗被液がブレード塗工機で塗被される。

塗被液組成物は、顔料、接着剤、助剤から構成されているが、顔料としては湿式重質炭酸カルシウムが７０〜１００質量部用いられる。

湿式湿式重質炭酸カルシウムとしては、市販されている２μｍアンダーの質量累積率６０％品、９０％品、９７％品、１００％品が使用されるほか、粒度分布の揃ったいわゆるエンジニアード湿式重質炭酸カルシウムも使用することができるが、特に白紙光沢の観点からは２μｍアンダーの質量累積率９０％以上の物を使用する。

全顔料として湿式重質炭酸カルシウムを用いる場合以外は、必要に応じてカオリン、軽質炭酸カルシウム及び酸化チタンから選ばれる顔料も使用される。

接着剤の種類としては、特に制限されるものではなく、公知のバインダーを用いることができる。例えば、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、酢酸ビニル・アクリル系、ブタジエン・メチルメタクリル系等の各種共重合体ラテックス、又はポリビニルアルコール、酸化澱粉、エステル化澱粉、熱化学変性澱粉、酵素変性澱粉及びそれらをフラッシュドライして得られる冷水可溶澱粉、カゼイン、デキストリンなどの水溶性接着剤が挙げられる。本発明の塗被液では、接着剤として全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の割合で含有し、かつ、接着剤に含まれる水溶性接着剤の量が１．０質量部以下とする。
共重合体ラテックスは、強度を発現しやすいスチレン・ブタジエン系ラテックスが好ましい。

助剤としてはｐＨ調整剤、消泡剤、分散剤、潤滑剤、印刷適性向上剤、増粘剤、保水剤のほか、蛍光染料や色味顔料・染料が適宜使用される。

塗被液の塗被後、公知の乾燥機で乾燥された後に、スーパーカレンダーや最近では抄紙機に備えられた高温ソフトカレンダーで、平滑化処理されて印刷用塗被紙が得られる。
［実施例］

次に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、もちろん本発明はこれによって限定されるものではない。なお、以下において％とあるのは、すべて質量％を示す。塗被液組成物（塗被液）の配合において、部とあるのはすべて質量部数を示す。

フリーネス４５０ｍｌＣＳＦ（カナダ標準ろ水度）の広葉樹晒しクラフトパルプ９０％、フリーネス５５０ｍｌＣＳＦの針葉樹晒しクラフトパルプ１０％に、絶乾パルプ質量当りで軽質炭酸カルシウム（製品名タマパールＴＰ−１２１奥多摩工業社製）の含有量が１０％、紙力剤としてカチオン澱粉（製品名日食ネオタック＃４０Ｔ日本食品加工製）を絶乾パルプ質量当り０．８％を添加し、更に染料を添加し歩留り向上剤を用いてギャップフォーマーにて坪量４５ｇ／ｍ^２の紙匹を抄速１，４００ｍ／分にて抄紙した。

常法にて紙匹を乾燥後、ロッドメタリングサイザーにて尿素燐酸エステル化澱粉（製品名日食ＭＳ＃４６００日本食品加工製）を濃度１５％にて乾燥質量で１．８ｇ／ｍ^２両面塗布した後乾燥して原紙を得た。

その後、抄紙機と一体となっているブレード塗工機によって塗被液を片面で乾燥質量１０ｇ／ｍ^２ずつ両面に塗被、乾燥後、製造ラインと一体になったソフトカレダー４基を用いて温度１８０℃、線圧２５０ｋＮ／ｍで処理して実施例１の印刷用塗被紙に仕上げた。

ブレード塗工機で使用した塗被液の組成配合は、次のとおりとした。
（ブレード塗工機の塗被液の組成配合）
・顔料
微細カオリンクレー（ブラジル産、平均粒子径０．４μｍ）２５部
湿式重質炭酸カルシウムカービタル９０（イメリス社製、平均粒子系１．０μｍ）７５部
・尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００（日本食品加工社製）１．０部
・スチレンブタジエンラテックスＴ２７８８Ｇ（ＪＳＲ社製）６．０部
・潤滑剤ＤＥＦ７８３Ｆ（日新化学社製）０．３部
・印刷適性向上剤ＰＡ６５０２（星光ＰＭＣ社製）０．２部
固形分濃度６７．０質量％

得られた印刷用塗被紙の物性を次の方法で評価、測定した。
（１）白紙光沢ＪＩＳＰ８１４２：２００５「紙及び板紙−７５度鏡面光沢度の測定方法」に従って、白紙面の光沢を測定
（２）印刷強度オフセット枚葉印刷機での判定
得られた塗被紙を所定の寸法に裁断して１０，０００枚採取し、三菱重工社製オフセット印刷機リソピア４Ｃに印刷速度１２，０００枚／時で印刷し、ブランケットの汚れ、紙剥けを評価した。
紙剥け・汚れなく市場性があるもの ○
紙剥けはないが汚れは発生し、市場性が下限のもの（実用上、下限）△
紙剥け・汚れが発生し、市場性がないもの（実用に耐えない。）×
（３）ブリスター適性、印刷強度（粉落ち）オフセット輪印刷機での判定
三菱リソピア印刷機印刷速度６００ｒｐｍ
紙面温度１４０℃でブリスター発生するものを×、しないものを○とした。

塗被液の組成配合で湿式重質炭酸カルシウムカービタル９０を１００部、スチレンブタジエンラテックスＴ２７８８Ｇを４．５部にした以外は、実施例１と同様にして実施例２の印刷用塗被紙を仕上げた。

塗被液の組成配合で尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００を０．５部にした以外は、実施例２と同様にして実施例３の印刷用塗被紙を仕上げた。

ロッドメタリングサイザーにて尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００を濃度５％にて乾燥質量０．６ｇ／ｍ^２両面塗布した原紙を用いた以外は、実施例１と同様にして実施例４の印刷用塗被紙を仕上げた。

フリーネス４５０ｍｌＣＳＦの広葉樹晒しクラフトパルプ９０％、フリーネス５５０ｍｌＣＳＦの針葉樹晒しクラフトパルプ１０％に、絶乾パルプ質量当りで軽質炭酸カルシウム（製品名タマパールＴＰ−１２１奥多摩工業社製）の含有量が１０％、紙力剤としてカチオン澱粉（製品名日食ネオタック＃４０Ｔ日本食品加工製）を絶乾パルプ質量当り０．８％を添加し、更に染料を添加し歩留り向上剤を用いてオントップフォーマーにて坪量４５ｇ／ｍ^２の紙匹を抄速１，２００ｍ／分にて抄紙した。常法にて紙匹を乾燥後、ゲートロールコータにて尿素燐酸エステル化澱粉（製品名日食ＭＳ＃４６００日本食品加工製）を濃度１５％にて乾燥質量で１．８ｇ／ｍ^２両面塗布した後乾燥して原紙を得た。その後、抄紙機と一体となっているブレード塗工機によって実施例１の塗被液を片面で乾燥質量１０ｇ／ｍ^２ずつ両面に塗被、乾燥してリールにて巻取りを得た。この巻取りを別に設置してある１２段スーパーカレンダーで温度９０℃、線圧３００ｋＮ／ｍ、速度９００ｍ／分にて処理して実施例５の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例１

ロッドメタリングサイザーにて尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００を塗布しなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例２

ロッドメタリングサイザーにて尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００を濃度１７％にて乾燥質量２．３ｇ／ｍ^２両面塗布した以外は、実施例１と同様にして比較例２の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例３

塗被液の組成配合で微細カオリンクレーを３５部、湿式重質炭酸カルシウムカービタル９０を６５部にした以外は、実施例１と同様にして実施例３の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例４

塗被液のスチレンブタジエンラテックスＴ２７８８Ｇを７部にした以外は、実施例１と同様にして比較例４の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例５

塗被液の尿素燐酸エステル化澱粉ＭＳ＃４６００を１．５部、スチレンブタジエンラテックスＴ２７８８Ｇを５．５部にした以外は、実施例１と同様にして比較例５の印刷用塗被紙を仕上げた。

比較例６

塗被液の組成配合で湿式重質炭酸カルシウムカービタル９０を１００部、スチレンブタジエンラテックスＴ２７８８Ｇを３．５部にした以外は、実施例１と同様にして比較例６の印刷用塗被紙を仕上げた。

全ての実施例及び比較例で使用された成分及びその量並びに測定された試験結果を次の表１に総括掲載する。

表１に掲載したデータから以下のことが分かります。
ギヤップフォーマーによって形成された原紙にフィルムトランスファーコータによって両面で乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２の澱粉を塗布乾燥して仕上げ、その後、全顔料を１００質量部として湿式重質炭酸カルシウムを７０〜１００質量部、カオリン、軽質炭酸カルシウム及び酸化チタンから選ばれる顔料を０〜３０質量部、及び１００質量部の全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の割合で接着剤を含有し、かつ、接着剤に含まれる水溶性接着剤の量が１．０質量部以下である塗被液を少なくとも片面に塗被した印刷用塗被紙を実証する実施例１〜４の場合には、白紙光沢、印刷強度及びブリスター適性の全てで良好な結果が達成されている。これに対して、原紙に澱粉が塗布されていない比較例１及び塗被液中の接着剤量が全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の範囲より少ない４．５質量部である比較例６の場合には印刷強度が悪く、紙剥け・汚れが発生し、実用に耐えないことがわかる。両面澱粉塗布量が乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２の範囲を超える２．３ｇ／ｍ^２である比較例２の場合、顔料として湿式重質炭酸カルシウムの含有量が７０〜１００質量部の範囲より不足する比較例３の場合及び塗被液中の接着剤量が全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の範囲を超える８．０質量部である比較例４の場合には、プリスターが発生しブリスター適性がないことがわかる。接着剤に含まれる水溶性接着剤の量が「１．０質量部以下」より多く１．５質量部である比較例５の場合には、白紙光沢が４９％と悪い。

原紙のフォーマー型式がギャップフォーマーである実施例１〜４の場合にも、オントップフォーマーである実施例５の場合にも、請求項１に規定する要件を満足すれば、白紙光沢、印刷強度、及びオフセット輪転印刷時のブリスター適性がバランス良く改善された印刷用塗被紙が得られる。

Claims

原紙上に塗被層を設ける印刷用紙において、ギヤップフォーマーによって形成された原紙をフィルムトランスファーコータによって両面で乾燥質量０．５ｇ／ｍ^２〜２．０ｇ／ｍ^２の澱粉を塗布乾燥して仕上げ、その後、全顔料を１００質量部として湿式重質炭酸カルシウムを７０〜１００質量部、カオリン、軽質炭酸カルシウム及び酸化チタンから選ばれる顔料を０〜３０質量部、及び１００質量部の全顔料に対して５．０質量部〜７．５質量部の割合の接着剤を含有し、かつ、該接着剤に含まれる水溶性接着剤の量が１．０質量部以下である塗被液を少なくとも片面に塗被することを特徴とした印刷用塗被紙。