JP5541876B2 - グラビア印刷用塗工紙 - Google Patents
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Description
本発明で原紙の表面に塗布されるセルロースナノファイバーは、セルロース系原料を解繊することにより得られる幅0.5〜20nm、好ましくは2〜5nm、長さ0.5〜15μm、好ましくは1〜5μm程度のセルロースシングルミクロフィブリルである。本発明のセルロースナノファイバーは、水に分散させると透明な液体となり、特に本発明では、濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が10〜2000mPa・s、好ましくは500〜2000mPa・sであるセルロースナノファイバーを用いると、適度な粘調性を有することから、所望の濃度に調整するだけで塗液として好適に使用できるので、好ましい。なお、セルロースナノファイバーの水分散液のB型粘度は、公知の手法により測定することができ、例えば、東機産業社のVISCOMETER TV-10粘度計を用いて測定することができる。また、セルロースナノファイバーの幅及び長さは、透過型電子顕微鏡を用いて測定することができる。
式1で表される化合物のうち、2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下TEMPOと称する)、及び4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジン−N−オキシラジカル(以下、4−ヒドロキシTEMPOと称する)を発生する化合物が好ましい。また、TEMPO又は4−ヒドロキシTEMPOから得られる誘導体も好ましく用いることができ、特に、4−ヒドロキシTEMPOの誘導体を最も好ましく用いることができる。4−ヒドロキシTEMPO誘導体としては、4−ヒドロキシTEMPOの水酸基を、炭素数4以下の直鎖或いは分岐状炭素鎖を有するアルコールでエーテル化して得られる誘導体か、あるいは、カルボン酸又はスルホン酸でエステル化して得られる誘導体が好ましい。4−ヒドロキシTEMPOをエーテル化する際には、炭素数が4以下のアルコールを用いれば、アルコール中の飽和、不飽和結合の有無に関わらず、得られる誘導体が水溶性となり、酸化触媒として良好に機能する4−ヒドロキシTEMPO誘導体を得ることができる。
さらに、下記式5で表されるN−オキシル化合物のラジカル、すなわち、アザアダマンタン型ニトロキシラジカルも、短時間で、均一なセルロースナノファイバーを製造できるため、特に好ましい。
セルロース系原料を酸化する際に用いるTEMPOや4−ヒドロキシTEMPO誘導体などのN−オキシル化合物の量は、セルロース系原料をナノファイバー化できる触媒量であれば特に制限されない。例えば、絶乾1gのセルロース系原料に対して、0.01〜10mmol、好ましくは0.01〜1mmol、さらに好ましくは0.05〜5mmol程度である。
(原紙)
本発明に用いられる原紙は、特に限定されず、通常のパルプ、填料等が配合されたものを用いることができる。本発明において原紙に配合されるパルプの種類等は特に限定されない。例えば、化学パルプ(広葉樹の晒クラフトパルプ(以下、LBKPとする)または未晒クラフトパルプ(以下、LUKPとする)、針葉樹の晒クラフトパルプ(以下、NBKPとする)または未晒クラフトパルプ(以下、NUKPとする)等)、機械パルプ(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)等)、再生パルプ(脱墨パルプ(DIP)等)を単独または任意の割合で混合して使用することができる。また、原紙に配合される填料としては、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、クレー、シリカ、タルク、水和珪酸、無定型シリケート、ホワイトカーボン、酸化チタンなどの無機填料や、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン系樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂などの合成樹脂等の有機填料を単独でまたは任意の割合で混合して使用することができる。填料の使用量は、パルプ重量当たり5〜18重量%以上が好ましい。
本発明においては、原紙表面にセルロースナノファイバーを塗布することが重要である。原紙へのセルロースナノファイバーの塗布による効果をより向上させるには、セルロースナノファイバーの塗布量が、0.01g/m2以上である必要があり、好ましくは0.1g/m2以上、特に好ましくは0.5g/m2以上である。塗布量の上限は、塗布液の粘度と塗工機の設備能力を考慮すれば、10g/m2程度である。したがって、本発明のセルロースナノファイバーを含有する塗布液の好ましい塗布量は、セルロースナノファイバーの量として、0.01〜10g/m2であり、好ましくは0.1〜10g/m2であり、より好ましくは0.5〜10g/m2である。セルロースナノファイバーをこのような範囲の塗布量で原紙に塗布することにより、高い光沢度と印刷品質とを有する塗工紙を得ることができる。
本発明では、上記のように原紙にセルロースナノファイバーを塗布した塗工原紙に、顔料及び接着剤を含有する塗工液を塗工して、グラビア印刷用塗工紙を得る。塗工液の塗工方法としては、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、2ロールサイズプレス、ゲートロールコータ、ロッドメタリングサイズプレス、スプレーコータ等を用いることができ、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ことができる。塗工液の塗工量は、所望の特性に応じて決定されるが、本発明の場合は片面当たり好ましくは固形分で1〜40g/m2、より好ましくは5〜35g/m2、更に好ましくは10〜30g/m2の塗工量とすると、高い光沢度と印刷品質を得ることができるのでよい。
(1)密度:JIS P 8118に基づいて測定した。
(2)白紙光沢度:JIS P 8142に基づいて測定した。
(3)印刷光沢度:大蔵省式グラビア単色印刷機を用いて、印刷速度40m/min、印圧10kgf/cmで印刷し、得られた印刷物の表面をJIS P 8142に基づいて測定した。
(4)網点欠落率:大蔵省式グラビア単色印刷機を用いて、印刷速度40m/min、印圧10kgf/cmで印刷し、得られた印刷物の網点欠落率を、目視により評価した。
◎:網点の欠落が見られない、○:網点の欠落がほとんど見られない、△:網点の欠落がやや認められる、×:網点の欠落が多く認められる
(5)白色度:JIS P 8148に基づいて測定した。
(6)塗工適性:サイズプレス塗布時の塗布不良、ゲートロールコータ塗布時のボイリング、ダスト、ロッドメタリングサイズプレスでのダスト、ロッド付着粕、ブレード塗工時のストラクタイト、ストリーク、スクラッチの発生状況を目視で判定し、総合的に評価した。
◎:良好、○:概ね良好、△:やや問題がある、×:問題がある。
粉末セルロース(日本製紙ケミカル(株)製、粒径24μm)15kg(絶乾)を、TEMPO(Sigma Aldrich社)78g(0.5mol)と臭化ナトリウム755g(7mol)を溶解した水溶液500Lに加え、粉末セルロースが均一に分散するまで攪拌した。反応系に次亜塩素酸ナトリウム水溶液(有効塩素5%)50Lを添加した後、0.5N塩酸水溶液でpHを10.3に調整し、酸化反応を開始した。反応中は系内のpHは低下するが、0.5N水酸化ナトリウム水溶液を逐次添加し、pH10に調整した。2時間反応させた後、遠心操作(6000rpm、30分、20℃)で酸化した粉末セルロースを分離し、十分に水洗することで酸化粉末セルロースを得た。酸化粉末セルロースの2%(w/v)スラリーをミキサーにより12,000rpmで15分間処理し、得られた粉末セルローススラリーを超高圧ホモジナイザーにより140MPaの圧力で5回処理したところ、透明なゲル状分散液であるセルロースナノファイバー分散液が得られた。
製紙用パルプとして化学パルプを100部、填料として軽質炭酸カルシウムを10部含有する原紙(坪量56g/m2、密度0.65g/cm3)表面に、上記のセルロースナノファイバーの製造法により得られた幅3nm、長さ3μm程度のセルロースシングルミクロフィブリルであり、カルボキシル基量が1.2mmol/gで、濃度2%(w/v)のB型粘度(60rpm、20℃)が1000mPa・sであるセルロースナノファイバーを、2ロールサイズプレスで塗布速度100m/minで、セルロースナノファイバーの両面合計の塗布量が0.5g/m2となるように塗布して塗工原紙を得た。この塗工原紙に、顔料として重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製FMT−90)20部及びカオリン(IMERYS社製Capim DG)80部、接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合型ラテックス10部及びヒドロキシエチルエーテル化澱粉1部、ならびに会合型アクリル系合成保水剤(アクゾノーベル社製アルコガムL29K)0.2部から成る塗工液を、片面当たりの塗工量が固形分で12g/m2になるように、ブレード式塗工機で両面に1層ずつ塗工し、紙水分が5%になるように乾燥し、塗工紙を得た。このようにして得られた塗工紙を、スーパーカレンダーにて、線圧100kg/cm、カレンダーニップ数2ニップの条件でカレンダー処理し、グラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの塗布量を、0.01g/m2に変更した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの塗布量を10g/m2に変更した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの塗布量を、0.001g/m2に変更した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの塗布量を0.001g/m2に変更し、このセルロースナノファイバーが塗布された塗工原紙に、顔料としてカオリン(IMERYS社製Capim DG)100部、接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合型ラテックス10部及びヒドロキシエチルエーテル化澱粉1部、ならびに会合型アクリル系合成保水剤(アクゾノーベル社製アルコガムL29K)0.2部から成る塗工液を塗工した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーを原紙に塗布しなかった以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの代わりに、酸化澱粉(日本コーンスターチ社製SK−20)を0.5g/m2塗布した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーの代わりに、カルボキシメチルセルロース(日本製紙ケミカル社製サンローズA10SHG)を0.5g/m2塗布した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
2ロールサイズプレスでセルロースナノファイバーを塗布するかわりに、ゲートロールコータで塗布した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
2ロールサイズプレスでセルロースナノファイバーを塗布するかわりに、ロッドメタリングサイズプレスで塗布した以外は実施例1と同様の方法で塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーが塗布された塗工原紙に、1層目の塗工として、顔料として重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製FMT−90)100部、接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合型ラテックス6部及びヒドロキシエチルエーテル化澱粉1部からなる塗料を片面当たりの塗工量が固形分で6g/m2になるように塗工・乾燥し、その上に2層目の塗工として、顔料として重質炭酸カルシウム(ファイマテック社製FMT−90)20部及びカオリン(IMERYS社製Capim DG)80部、接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合型ラテックス10部及びヒドロキシエチルエーテル化澱粉1部から成る塗工液を、片面当たりの塗工量が固形分で6g/m2となるように塗工・乾燥し、両面2層ずつの塗工を行った以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
セルロースナノファイバーとして、下記の方法で製造された、濃度2%の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が3000mPa・sであるセルロースナノファイバーを用いた以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
塗工液の塗工量を片面当たり固形分で6g/m2に変更した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
塗工原紙として、セルロースナノファイバーを塗布していない原紙を用い、塗工液の塗工量を片面当たり固形分で6g/m2に変更した以外は実施例1と同様の方法でグラビア印刷用塗工紙を得た。
Claims (2)
- 原紙上に顔料及び接着剤を含有する塗工層を有するグラビア印刷用塗工紙において、セルロースナノファイバーを表面に塗布した原紙に、少なくとも1層以上の塗工層を設けることを特徴とする、グラビア印刷用塗工紙であって、
該セルロースナノファイバーが、幅0.5〜20nm、長さ0.5〜15μmのセルロースシングルミクロフィブリルであり、カルボキシル基量が0.6mmol/g以上であり、濃度2%(w/v)の水分散液におけるB型粘度(60rpm、20℃)が10〜2000mPa・sであり、かつ、
該セルロースナノファイバーが、
(1)N−オキシル化合物、及び
(2)臭化物、ヨウ化物及びこれらの混合物からなる群から選択される化合物
の存在下で、セルロース系原料を酸化剤を用いて酸化して酸化されたセルロースを調製し、
該酸化されたセルロースを湿式微粒化処理してナノファイバー化させたものである、グラビア印刷用塗工紙。 - セルロースナノファイバーの塗布量が0.01〜10g/m2であることを特徴とする請求項1に記載のグラビア印刷用塗工紙。
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