JP5690479B2 - 塗工紙 - Google Patents
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Description
前記基紙中には異なる3種類の無機粒子を含有し、前記無機粒子が次の(A)〜(C)であることを特徴とする塗工紙である。
(A)ホワイトカーボン
(B)前記ホワイトカーボン以外のシリカ含有無機粒子
(C)前記ホワイトカーボンおよび前記シリカ含有無機粒子以外の無機粒子
本発明で用いるホワイトカーボンとしては、従来一般に製紙用途で使用されているものを用いることができるが、この中でも平均粒子径が10μm以上25μm以下、好ましくは12μm以上23μm以下のホワイトカーボンを用いると、より不透明度が向上しやすいため好ましい。なお、ホワイトカーボンの一次粒子径は上記平均粒子径よりも小さい(例えば0.01μm以上0.05μm以下程度)ものであるが、通常高次に凝集して二次粒子を形成している。本発明におけるホワイトカーボンの平均粒子径も、この凝集した二次粒子の平均粒子径を指す。
シリカ含有無機粒子としては、ホワイトカーボン以外で元素としてケイ素を含有するものであれば特に限定されず、例えば合成非晶質シリカ、コロイダルシリカなどが挙げられる。また、特許第3907688号公報や、特許第3935496号公報にて開示した、製紙スラッジや脱墨フロスを主原料に脱水・乾燥・焼成・粉砕して得られたカルシウム・シリカ・アルミナを主成分とする再生粒子や再生粒子凝集体を用いることができる。シリカと他の無機粒子とを複合させて得られた複合粒子、例えばシリカ−炭酸カルシウム複合粒子、シリカ−二酸化チタン複合粒子や、上述の特許にて開示した、シリカと前述の再生粒子とを複合させたシリカ複合再生粒子を用いてもよい。
次に本発明のシリカ複合粒子について、シリカ複合再生粒子を例に取り、製造方法も示しながらさらに詳説する。
上述のようにして得られた、製紙スラッジや脱墨フロスを主原料とする再生粒子を珪酸アルカリ水溶液に添加・分散しスラリーとするとともに、撹拌しながら50℃〜100℃の温度範囲で、鉱酸を添加する。より望ましくは少なくとも2段階に分けて添加し、シリカ複合の反応を行う。
本発明のシリカ複合再生粒子は、元来ポーラスな再生粒子の表面をシリカで複合したものであることから比表面積が大きく、これを内添用の填料として使用すると、紙厚、白色度および不透明度が高い塗工紙をえることができる。
このようにシリカを複合した粒子は、粒子表面がシリカで複合されているためワイヤー磨耗度が低くでき、填料として好適に使用することができる。紙に内添する無機粒子においては、粒子が硬いと抄紙機のワイヤー(網部)を傷つけやすくなり、ワイヤー寿命を縮めるため好ましくない。しかしながら本発明のごとく、ワイヤーを傷つけにくい柔らかい無機粒子である、シリカで複合した無機粒子、好ましくはシリカ複合再生粒子やシリカ複合再生粒子凝集体を用いることで、ワイヤー寿命を延長させることができる。
本発明においては、前記ホワイトカーボン、ホワイトカーボン以外のシリカ含有無機粒子に加えて、前記ホワイトカーボン、ホワイトカーボン以外のシリカ含有無機粒子とは異なる第三の無機粒子を含有する必要がある。
本発明においては、上述のごとく、異なる3種類の無機粒子、好ましくは平均粒子径が異なる3種類の無機粒子を基紙中に含有させる技術であり、このような異なる3種類の無機粒子を基紙中に効率的に含有させるためには、基紙に用いるパルプ繊維として、柔軟性が高く繊維長が短いパルプ繊維を用いることが望ましい。すなわち、粒子径の大きい無機粒子はパルプ繊維に引っ掛かって基紙中に抄き込まれ易い一方で、容易に脱落して表面強度の低下に繋がりやすい。このため、粒子径の大きい無機粒子に絡みやすく柔軟性の高いパルプ繊維を用いることが好ましい。また、粒子径が小さい無機粒子はパルプ繊維の網目を通過して基紙中に残留しにくい。このため、粒子径の小さい無機粒子が留まりやすいよう繊維の網目を小さくできる、より短繊維のパルプ繊維を用いることが好ましい。
1.2mmを超える繊維長を有する繊維が多く、0.2〜1.2mmの範囲に含まれる繊維が75%未満である場合においても、上述のとおり無機粒子が残留しにくく不透明度に劣る可能性があるだけでなく、パルプ繊維が目立ち見栄えに劣る塗工紙となりやすいため好ましくない。
また、パルプ繊維に占める0.2mm未満の繊維の割合が25%を超過する場合は、充分な剛度が得られにくいため好ましくない。
1.2mm未満の繊維長を有する繊維が多く、1.2〜3.2mmの範囲に含まれる繊維が50%未満である場合は、前述した短繊維長のパルプが多いため充分な剛度が得られにくいため好ましくない。
3.2mmを超える繊維長を有する繊維が多く、1.2〜3.2mmの範囲に含まれる繊維が50%未満である場合においても、上述のとおり繊維の網目に無機粒子が残留しにくく不透明度に劣る可能性があるだけでなく、パルプ繊維が目立ち見栄えに劣る塗工紙となりやすいため好ましくない。
また、パルプ繊維に占める1.2mm未満の繊維の割合が50%を超過する場合は、充分な剛度が得られにくいため好ましくない。
基紙上に顔料塗工層を設ける前に、澱粉やポリビニルアルコール、ポリアクリルアミドなどの水溶性高分子からなる下塗り塗工液を塗布して下塗り塗工層を設けても良い。しかしながら本発明においては、これら水溶性高分子を塗工することで不透明度が低下しやすいため、下塗り塗工層は設けないことが好ましい。
本発明においては、前記基紙上に、顔料および接着剤を主成分とする顔料塗工層を設ける。
顔料としては、一般に製紙用途で用いる塗工顔料を使用することができる。例えば軽質炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、クレー、焼成クレー、合成ゼオライト、シリカ等の無機填料や、ポリスチレンラテックス、尿素ホルマリン樹脂等、またはこれらの粒子を複合させた複合粒子として、シリカ複合炭酸カルシウムやシリカ複合再生粒子等を用いることができる。これら顔料は1種類、または2種類以上を組み合わせて用いても良い。
本発明においては、坪量45g/m2以下であっても48g/m2と同程度の不透明度を得るために、塗工量を片面あたり2.5〜4.5g/m2、好ましくは2.5〜4.0g/m2と低塗工量にすることが好ましい。塗工量が片面あたり2.5g/m2を下回ると白紙光沢度が低下しやすく、見栄えに劣る塗工紙となり易いため好ましくない。塗工量が4.5g/m2を超過すると白紙光沢度は向上しやすいが、一方で緊度が高くなり剛度が低下しやすいため好ましくない。
上述のごとく、塗工量が片面あたり2.5〜4.5g/m2と低い塗工紙においては、塗工ムラが発生すると印刷インキの吸収性にムラが発生し、特にインキを多く吸収した部分でインキが塗工紙の裏にまで浸透してストライクスルーが発生し、印刷不透明度が低下しやすい傾向がある。
上述のごとく、均一に低塗工量で塗工するには、フィルム転写型ロールコーターを用いることが好ましいが、フィルム転写型ロールコーターを用いて塗工量を片面あたり2.5〜4.5g/m2塗工するためには、塗料の保水度を30〜135g/m2とすることが好ましい。保水度が30g/m2を下回ると、均一な塗工層が得られやすい一方で、基紙への接着剤の浸透が発生しにくく表面強度が低下しやすくなる。135g/m2を超過すると、塗料が基紙に転写しにくくなり均一な塗工層が得られず、白紙光沢度が低下しやすいため好ましくない。
上述の保水度30〜135g/m2の塗料を調製するためには、従来一般の保水剤を用いて保水性を調製することができるが、本発明においては接着剤として澱粉および/または澱粉誘導体からなる接着剤を多く用いることで、上記保水性の調整と、基紙に塗料中の澱粉が沈み込んで表面強度向上効果を得やすいため好ましい。
澱粉および/または澱粉誘導体としては、従来一般に製紙用途で用いるものを使用することができる。すなわち、酸化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉、酵素変性澱粉、生澱粉などの澱粉またはその誘導体等、一般に製紙用途で用いる澱粉又はその誘導体等を用いることができる。
表4に記載した無機粒子は次のとおりであり、表中の「再生粒子」は再生粒子を指し、「シリカ複合」はシリカ複合再生粒子を指す。なお、シリカ複合再生粒子は、次の製造方法で得られた再生粒子を、次のとおりシリカ複合して得た。
被処理物(原料)として、製紙スラッジまたは脱墨フロスを予め分別して用い、脱水工程を経て、図1および図2の製造設備により、表1に示す条件にて、有機成分の熱処理工程、第1燃焼工程および第2燃焼工程を適宜用い順次経て、湿式粉砕処理を施し、再生粒子をえた。製造例2、3および製造例6、7の有機成分の熱処理工程において用いた内熱キルンは、本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱キルン炉であり、この内熱キルン炉一端の原料供給口から、製紙スラッジを供給するとともに熱風を吹き込む並流方式を採用した。
表2に示す条件で、珪酸アルカリ水溶液として珪酸ナトリウム溶液(3号水ガラス)38%濃度、再生粒子スラリー20%濃度を混合し、希釈水を加え表2に示すとおり珪酸アルカリと再生粒子からなるスラリーを所定の反応開始濃度、反応開始pHに調整したのち、鉱酸として所定規定度の硫酸を添加、撹拌しシリカ複合再生粒子を製造した。スラリーの撹拌は公知のミキサーを使用し。スラリーのpHは、堀場製作所製のpH計にて、反応温度は公知の温度計にて測定した。1次反応工程では、珪酸アルカリ水溶液と鉱酸の中和率が表2に示す割合になるように鉱酸を添加した。
再生粒子およびシリカ複合再生粒子の成分分析結果を表1および表3に示す。各工程の無機構成成分は堀場製作所製のX線マイクロアナライザーを用い、加速電圧(15KV)にて元素分析を行い、構成成分より酸化物換算した。
吸油量=[アマニ油量(ml)×100]/試料(g)
・ホワイトカーボン
吸油量:203ml/100g、エリエールペーパーケミカル社製。
・再生粒子
表1記載の製造例1−1。
・シリカ複合(シリカ複合再生粒子)
表3記載の製造例1−1。
・炭酸カルシウム
軽質炭酸カルシウム、品番:TP121―6S、奥多摩工業社製。
・再生粒子
表1記載の製造例1−1。
・シリカ(合成非晶質シリカ)
品番:サイロイドAL−1B 100、グレース社製。
・炭カル(重質炭酸カルシウム)
品番:ハイドロカーブ90、備北粉化工業(株)製。
・澱粉
品番:コートマスターK96F、三晶社製。
・ラテックス
品番:XY4、日本A&L社製、Tg:−11℃、ブタジエン:45質量%、スチレン:30質量%、メタクリル酸メチル:2質量%、アクリロニトリル:21質量%。
なお、表5に記載の実施例26および27は、ブタジエンおよびスチレンの割合を表5に記載のとおり変更した以外は、実施例1と同じ成分(メタクリル酸メチル:2質量%、アクリロニトリル:23質量%)のラテックスを用いた。
JIS P 8148:2001「紙,板紙及びパルプ−ISO白色度(拡散青色光反射率)の測定方法」に記載の方法に準拠して測定した。白色度が70%以上であれば従来の坪量48g/m2の塗工紙と同等であり、68%以上であれば白色度に若干劣るものの実使用可能であり、68%未満であれば白色度に劣り、坪量48g/m2の塗工紙と同等とはいえない。
JIS P 8143:1996「紙−こわさ試験方法−クラークこわさ試験機法」に記載の方法に準拠して、紙の縦方向について測定した。縦方向の剛度が17.5以上であれば従来の坪量48g/m2の塗工紙と同等であり、17.0以上であれば剛度に若干劣るものの実使用可能であり、17.0未満であれば剛度に劣り、坪量48g/m2の塗工紙と同等とはいえない。
JIS P 8142:2005「紙及び板紙−75度鏡面光沢度の測定方法」に記載の方法に準拠して測定した。白紙光沢度が12%以上であれば従来の坪量48g/m2の塗工紙と同等であり、10%以上であれば白紙光沢度に若干劣るものの実使用可能であり、10%未満であれば白紙光沢度に劣り、坪量48g/m2の塗工紙と同等とはいえない。
JIS P 8149:2000「紙及び板紙−不透明度試験方法(紙の裏当て)−拡散照明法」に記載の方法に準拠して測定した。不透明度が80%以上であれば従来の坪量48g/m2の塗工紙と同等であり、78%以上であれば不透明度に若干劣るものの実使用可能であり、78%未満であれば不透明度に劣り、坪量48g/m2の塗工紙と同等とはいえない。
オフセット輪転印刷機(型番:LR−435/546SII、小森コーポレーション社製)を使用し、カラーインク(品番:WEB ACTUS MAJOR、東京インキ社製)にてカラー4色オフセット印刷を1万7千メートル行った。オフセット印刷物の印刷面について、目視にて印刷の裏抜け(裏面の印刷図柄が透けて見える)程度を観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
◎:裏抜けがなく、印刷品質に特に優れる。
○:裏抜けが僅かに発生したが、印刷品質に優れる。
×:裏抜けの発生が多く、印刷品質に劣る。
なお、前記評価基準のうち、◎、○を実使用可能と判断する。
上記不透明度(印刷)評価において調製した印刷サンプルについて、目視にて白抜け(塗工層または基紙の一部が脱落し、印刷が載っていない部分)の程度を観察し、以下の評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
◎:白抜けがなく、印刷品質に特に優れる。
○:白抜けの発生が僅かであり、印刷品質に優れる。
×:白抜けの発生が多く、印刷品質に劣る。
なお、前記評価基準のうち、◎、○を実使用可能と判断する。
Claims (3)
- 基紙、および基紙上に顔料と澱粉および/または澱粉誘導体を含有した接着剤とを主成分とする塗工層を設けた塗工紙であって、
前記塗工紙の坪量が45g/m2以下であり、前記塗工層の塗工量が片面あたり2.5〜4.5g/m2であり、
前記基紙に少なくとも異なる3種類の無機粒子を含有し、前記無機粒子が(A)ホワイトカーボン、(B)シリカ複合無機粒子、(C)炭酸カルシウムであり、
前記ホワイトカーボンの平均粒子径が10μm以上25μm以下であり、前記シリカ複合無機粒子の平均粒子径が3μm以上10μm未満であり、前記炭酸カルシウムの平均粒子径が0.1μm以上3.0μm未満であり、
絶乾の原料パルプに対する前記ホワイトカーボンの含有量が0.01〜1.4質量%であり、絶乾の原料パルプに対する前記シリカ複合無機粒子の含有量が0.1〜3.0質量%であり、前記炭酸カルシウムがホワイトカーボンおよびシリカ複合無機粒子とあわせて基紙中の灰分で9〜14質量%となるよう含有されていることを特徴とする塗工紙。 - 前記塗工紙をJIS P 8220:1998「パルプ−離解方法」で離解して得られたパルプ繊維のフィブリル化率が4.3〜5.8%である、請求項1記載の塗工紙。
- 前記基紙のパルプ繊維のうち繊維長0.2〜1.2mmの繊維が75〜90%含まれる請求項1または2記載の塗工紙。
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