JP5694287B2 - 印刷用塗工紙およびその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)塗工液のカーテン膜に原紙を通して原紙上に塗工層を形成する印刷用塗工紙の製造方法であって、前記塗工液の破断時間が500ms以上であり、30℃におけるB型粘度が1000mPa・s〜3000mPa・sであり、かつ、前記塗工液が、アクリル系単量体単位から主としてなる分子量40万以上の重合体を含有する粘性改良剤を含む、印刷用塗工紙の製造方法。前記粘性改良剤は、アルカリ増粘型または非アルカリ増粘型であることが好ましい。また、前記塗工液は、次式:
扁平率=BET法で求めた比表面積/レーザー回析式粒度分布から粒子が完全球体であると仮定して求めた比表面積
で示す扁平率が2.0以下である顔料を含有することが好ましい。
(2)塗工液の破断時間が500ms以上であり、30℃におけるB型粘度が1000mPa・s〜3000mPa・sであり、かつ、前記塗工液が、アクリル系単量体単位から主としてなる分子量40万以上の重合体を含有する粘性改良剤を含む、印刷用塗工紙をカーテン塗工するための塗工液。
(3)前記塗工液をカーテン塗工によって原紙上に塗工した印刷用塗工紙。
本発明に用いる塗工液は、破断時間が500ms以上であり、30℃におけるB型粘度が1000〜3000mPa・sである。このような特性を有するカーテン塗工液を用いることによって、特に高速塗工の際にもクレーターの発生を抑制することができる。
本発明で用いる粘性改良剤としては、アクリル系単量体単位から主としてなる分子量40万以上の重合体を含有する粘性改良剤が挙げられる。アクリル系単量体単位から主としてなる重合体とは、50重量%以上のアクリル系単量体単位からなる重合体をいう。重合体中のその余の単量体単位は、公知の単量体単位であってよい。
本発明において、カーテン塗工に供する塗工液は顔料を含んでなる。塗工液に配合する顔料に制限はなく、塗工紙用に従来から用いられている顔料を使用することができる。例えば、カオリン、クレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料、プラスチックピグメントなどの有機顔料、有機・無機複合顔料などを使用することができ、これらの顔料は必要に応じて単独または二種以上混合で使用することができる。
扁平率=BET法で求めた比表面積/レーザー回析式粒度分布から粒子が完全球体であると仮定して算出した比表面積
により示すことができる。扁平率の数値が高いほど顔料の扁平度が高く、扁平率の数値が1に近いほど顔料が完全球体に近いことを意味する。扁平率が2.0以下の顔料を用いると塗工紙品質が良好になる理由の詳細は明らかでなく限定されないが、以下のように考察できる。非接触式の塗工方式であるカーテン塗工は、接触式の塗工方式と比較して、扁平な顔料を使用した場合に顔料が原紙の進行方向へ配向し難い傾向があり、扁平な顔料を多く使用すると顔料が規則的に配向することができず、塗工紙表面の平滑性が低下し、また、塗工層の空隙が多くなり、印刷時におけるインキの浸透が激しくなり、印刷光沢度が低下すると考えられる。
シャープ度=(d30/d70)×100
[式中、d30は積算30重量%の粒子径であり、d70は積算70重量%の粒子径である]
で表される粒度分布のシャープ度が50以上である炭酸カルシウムを使用することが好ましい。このような炭酸カルシウムを顔料として使用すると、裏抜けに優れた印刷用塗工紙が得られる。
本発明においては、カーテン塗工液に接着剤(バインダー)を配合することが好ましい。使用する接着剤に特に制限はなく、塗工紙用に従来から用いられている接着剤を使用することができる。例えば、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、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および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系接着剤;カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白質類;酸化澱粉、陽性澱粉、尿素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、デキストリン等の澱粉類;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、ヒドロキシメチルセルロース等のセルロース誘導体等の通常の塗工紙用接着剤1種類以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤の中で、低重合度(重合度500程度)のポリビニルアルコールが、粘度を大幅に上昇させることなく接着効果も高めることができるために好ましい。
本発明においては、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤、界面活性剤等、通常の塗工紙用顔料に配合される各種助剤を適宜使用することも可能である。
本発明で使用される原紙に特に制限はなく、一般に使用される上質紙、中質紙、更紙、マシンコート紙、アート紙、キャストコート紙、合成紙、レジンコーテッド紙、プラスチックフィルム等を例外なく使用することができる。
本発明において、カーテン塗工層は1層以上であればよい。カーテン塗工層が多層である場合、本発明における特定の破断特性および粘度特性を有する塗工液は、いずれの層に用いてもよく、一層以上に用いられるが、原紙に接する最下層の塗工液または、最上層の塗工液として用いるのが好ましく、原紙に接する最下層の塗工液として用いることが最も好ましい。
本発明においてカーテン塗工とは、塗工液をカーテン状に流下させて膜を形成させ、その膜に原紙を通すことにより原紙上に塗工層を設ける塗工方式である。カーテン塗工は、原紙に沿って塗工層が形成される輪郭塗工であり、また、いわゆる前計量方式であるため塗工量の制御が容易であるという特徴を有する。
(1)破断時間:サーモハーケ社製伸長粘度計(機種名:CaBER1)において、同軸かつ軸が垂直となるように配置された一対の直径8mmの円形プレート間(ギャップ3mm)に液温が30℃の塗工液を封入し、上方のプレートを300mm/秒の速度で6mm垂直に引き上げそのまま保持し、前記プレートの引き上げ開始から塗工液フィラメントが破断するまでの時間を測定し、破断時間とした。
扁平率=BET法で求めた比表面積/レーザー回析式粒度分布から算出した粒子が完全球体であると仮定して算出した比表面積
◎:泡が全くない、○:泡がほとんどない、△:泡が少し残っている、×:泡が多く残っている
◎:クレーターが全くない、○:クレーターがほとんどない、△:クレーターが少ない、×:クレーターが多い
◎:非常に良好、○:良好、△:やや劣る、×:劣る
◎:非常に良好、○:良好、△:やや劣る、×:劣る
◎:全くムケがない、○:ムケがほとんどない、△:ムケが少しある、×:ムケが多い
(塗工液の調製)
顔料として、平均粒子径1.0μm、扁平率1.0である重質炭酸カルシウム(商品名:FMT−97、ファイマテック社製)からなる顔料スラリーを調製した後、顔料100重量部に対して、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(商品名:PA7082、日本エイアンドエル株式会社製)12重量部、非アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー929S、サンノプコ株式会社製、分子量60万)0.1重量部、界面活性剤(商品名:Newcol2308LY、日本乳化剤株式会社製)0.2重量部、印刷適性向上剤(商品名:SPI−106N、住化ケムテックス株式会社製)0.25重量部を添加した後、固形分濃度が66重量%の塗工液を調製した。塗工液の粘度は2250mPa・sであり、破断時間は553msだった。
上質原紙(坪量66.5g/m2)に前記塗工液を片面あたり12g/m2の塗工量となるようにカーテン塗工装置にて塗工速度900m/分で塗工し、乾燥を行って印刷用塗工紙を得た。
塗工速度を1200m/分とした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
粘性改良剤の配合部数を0.2重量部とし、最終的に固形分濃度58重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1019mPa・s、破断時間は1593msだった。
非アルカリ増粘型の粘性改良剤0.1重量部の代わりに、酸化アセチル化タピオカ澱粉(商品名:Genesize80、GSL社製)2重量部、アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:ソマレックス270、ソマール株式会社製、分子量95万)0.2重量部を用い、最終的に固形分濃度64重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1330mPa・s、破断時間は737msだった。
塗工速度を1200m/分とした以外は、実施例4と同様に印刷用塗工紙を得た。
非アルカリ増粘型の粘性改良剤0.1重量部の代わりに、アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー641、サンノプコ株式会社製、分子量47万)0.1重量部を用い、最終的に固形分濃度66重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は2300mPa・s、破断時間は505msだった。
非アルカリ増粘型の粘性改良剤の代わりに、アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー641、サンノプコ株式会社製、分子量47万)0.2重量部を用い、最終的に固形分濃度62重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1300mPa・sであり、破断時間は1495msだった。
塗工速度を1200m/分とした以外は、実施例7と同様に印刷用塗工紙を得た。
実施例6の塗工紙の製造において、上質原紙に、顔料として平均粒子径1.2μmの苛性化軽質炭酸カルシウム 100重量部、尿素リン酸エステル化澱粉(商品名:PLV500、三和澱粉社製) 17.5重量部、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(商品名:SL−14、日本製紙ケミカル株式会社製)6.5重量部からなる塗工液を、ゲートロールコーターで9g/m2(両面)下塗りした原紙(坪量80g/m2)を使用した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。前記苛性化軽質炭酸カルシウムは、定法に従い製造した。
非アルカリ増粘型の粘性改良剤の代わりに、アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー641、サンノプコ株式会社製、分子量47万)0.4重量部を用い、最終的に固形分濃度54重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1021mPa・sであり、破断時間は574msだった。
顔料として、重質炭酸カルシウムの代わりに、平均粒子径0.2μm、扁平率0.8である微粒カオリン(商品名:ハイドラグロス、KaMin社製)を使用し、最終的に固形分濃度68重量%の塗工液を調製した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は2430mPa・sであり、破断時間は580msだった。
顔料として、平均粒子径1.0μm、扁平率1.0である重質炭酸カルシウム(商品名:FMT−97、ファイマテック社製)50重量部と、平均粒子径0.2μm、扁平率0.8である微粒カオリン(商品名:ハイドラグロス、KaMin社製)50重量部を使用し、最終的に固形分濃度67重量%の塗工液を調製した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は2090mPa・sであり、破断時間は510msだった。
顔料として、重質炭酸カルシウムの代わりに、平均粒子径2.6μm、扁平率2.9であるエンジニアードカオリン(商品名:カピムDG、Imerys社製)を使用し、最終的に固形分濃度67重量%の塗工液を調製した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1114mPa・s、破断時間は720msだった。
顔料として、平均粒子径1.0μm、扁平率1.0である重質炭酸カルシウム(商品名:FMT−97、ファイマテック社製)50重量部と、平均粒子径2.6μm、扁平率2.9であるエンジニアードカオリン(商品名:カピムDG、Imerys社製)50重量部を使用し、最終的に固形分濃度67重量%の塗工液を調製した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1250mPa・s、破断時間は620msだった。
(塗工液の調製)
顔料として、平均粒子径1.0μm、扁平率1.0である重質炭酸カルシウム(商品名:FMT−97、ファイマテック社製)からなる顔料スラリーを調製した後、顔料100重量部に対して、アルカリ増粘型の合成粘性改良剤(商品名:SNシックナー641、サンノプコ株式会社製、分子量47万)0.2部、スチレン・ブタジエン共重合ラテックス(商品名:PA7082、日本エイアンドエル株式会社製)13部、界面活性剤(商品名:Newcol2308LY、日本乳化剤社製)0.2重量部、印刷適性向上剤(商品名:SPI−106N、住化ケムテックス社製)0.25重量部を添加した後、固形分濃度が60重量%の最下層用塗工液を調整した。この塗工液の粘度は1220mPa・sであり、破断時間は745msだった。
上質原紙(坪量66.5g/m2)にスライド式のカーテン塗工装置にて、片面あたり12g/m2の塗工量(最下層:2g/m2、中間層:8g/m2、最上層:2g/m2)となるようにカーテン塗工装置にて塗工速度900m/分で塗工し、乾燥を行って印刷用工紙を得た。
実施例7の塗工液の調製において、最終的に固形分濃度54重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は821mPa・sであり、破断時間は374msだった。
粘性改良剤の代わりに、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉(商品名:エチレックス2005、Tate&Lyle社製)4重量部を用い、最終的に固形分濃度66重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1000mPa・s、破断時間は277msだった。
実施例1の塗工液の調製において、非アルカリ増粘型の粘性改良剤の代わりに、アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー641、サンノプコ株式会社製、分子量47万)0.6重量部を用い、最終的に固形分濃度62重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は3667mPa・sであり、破断時間は2140msだった。
実施例1の塗工液の調製において、非アルカリ増粘型の粘性改良剤(商品名:SNシックナー929S、サンノプコ社製、分子量60万)0.4重量部を用い、最終的に固形分濃度54重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は821mPa・sであり、破断時間は574msだった。
実施例1の塗工液の調製において、非アルカリ増粘型の粘性改良剤を添加せず、最終的に固形分濃度69重量%の塗工液を調製した以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。塗工液の粘度は1100mPa・sであり、破断時間は68msだった。
比較例5の塗工紙の作成において、実施例9で使用した塗工原紙を使用した以外は、比較例5と同様に印刷用塗工紙を得た。
カーテン塗工装置の代わりに、塗工液供給がジェットファウンテン方式であるブレード塗工装置を使用した以外は、実施例6と同様に印刷用塗工紙を得た。
Claims (5)
- 塗工液のカーテン膜に原紙を通して原紙上に塗工層を形成する印刷用塗工紙の製造方法であって、
前記塗工層を形成する塗工速度が1000m/min以下であり、
前記塗工液の破断時間が500ms以上であり、30℃におけるB型粘度が1000mPa・s〜3000mPa・sであり、かつ、
前記塗工液が、アクリル系単量体単位から主としてなる分子量40万以上の重合体を含有する粘性改良剤を含み、
前記塗工液が、以下の式:
扁平率=BET法で求めた比表面積/レーザー回折式粒度分布から粒子が完全球体であると仮定して求めた比表面積
で定義される扁平率が2.0以下である顔料を含有する、
印刷用塗工紙の製造方法。 - 前記粘性改良剤が、アルカリ増粘型の粘性改良剤である、請求項1に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
- 前記粘性改良剤が、非アルカリ増粘型の粘性改良剤である、請求項1に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
- 前記顔料が炭酸カルシウムであり、当該炭酸カルシウムの塗工液における含有量が全顔料100重量部中、40〜100重量部である、請求項1〜3のいずれかに記載の印刷用塗工紙の製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の方法で得た印刷用塗工紙。
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