JP5867286B2 - 塗工紙の製造方法 - Google Patents
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Description
近年では、印刷物のビジュアル化、カラー化の進歩とともに印刷用塗工紙の高品質化の要望が高まっており、白紙光沢度、平滑度、白色度等の白紙品質、また印刷後平滑性等の印刷仕上りなどが重要視されてきている。特に、商業用印刷物の中でもチラシやパンフレット等は、宣伝の媒体としての目的から、低コストであり印刷仕上がりのよいものが要求されており、塗工紙の製造者にとって生産性を上げつつ高い品質を維持することが重要な技術課題となっている。
フィルムトランスファー方式の塗工装置としては、ゲートロールコーターやロッドメタリングサイズプレスコーターが多く用いられており、特に、高速塗工時にミストやボイリングなどの発生を抑えることができるロッドメタリングサイズプレスコーターが好ましく用いられている。
また、特許文献2には、特定の数値範囲の硬度のカバー材を有するアプリケーターロールを備えたロッドメタリングサイズプレスコーターを用いて、平均粒子径が0.1〜0.8μmである炭酸カルシウムを含有する顔料塗工液を塗工する方法が開示されている。特許文献2に記載の方法では、製造中に問題となるアプリケーターロール表面の傷つきを抑制し、さらにまた得られる塗工紙の表面性に優れるとされる。
[1]ロッドメタリングサイズプレスコーターを用いて顔料と接着剤を主成分とする塗工液を原紙上に塗工する塗工紙の製造方法において、該塗工液は炭酸カルシウムを必須とする少なくとも1種類の顔料を有し、かつ塗料ストレージタンクにおける該塗工液中の顔料の粒子径が下記(A)及び(B)を満たすように該塗工液が調製されることを特徴とする塗工紙の製造方法。
(A)レーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%粒子径(D50)が0.2〜1.1μm
(B)レーザー回折法による粒度分布曲線の90体積%粒子径(D90)と10体積%粒子径(D10)の比(D90/D10)が15以下
[2]塗料ストレージタンクにおける前記塗工液中の顔料の粒子径が下記(a)及び(b)を満たすように前記塗工液が調製されることを特徴とする[1]に記載の塗工紙の製造方法。
(a)レーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%粒子径(D50)が0.2〜0.8μm
(b)レーザー回折法による粒度分布曲線の90体積%粒子径(D90)と10体積%粒子径(D10)の比(D90/D10)が10以下
[3]前記塗工液中の顔料100質量部当たり、炭酸カルシウムを30質量部以上含有することを特徴とする[1]または[2]に記載の塗工紙の製造方法。
[4]前記ロッドメタリングサイズプレスコーターが、ポリエチレンを主原料とするロッドホルダを具備することを特徴とする[1]から[3]のいずれか一項に記載の塗工紙の製造方法。
本発明の塗工紙の製造方法において、ロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工する塗工液は、顔料と接着剤を主成分とし、その他必要に応じて助剤を添加する。
本発明において、ロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工する塗工液は、炭酸カルシウムを必須とする少なくとも1種類の顔料を有し、かつ塗料ストレージタンクにおける塗工液中の顔料の粒子径が下記(A)及び(B)を満たすように調製されることを特徴とする。
(A)レーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%粒子径(D50)が0.2〜1.1μm
(B)レーザー回折法による粒度分布曲線の90体積%粒子径(D90)と10体積%粒子径(D10)の比(D90/D10)が15以下
顔料として炭酸カルシウムを必須とするのは、炭酸カルシウムは白色度が高く、印刷品質に優れ、かつ塗料流動性に優れるためである。炭酸カルシウムの配合量は特に制約されるものではないが、好ましくは顔料100質量部当り30質量部以上、より好ましくは50質量部以上である。
炭酸カルシウムとして軽質炭酸カルシウムを単独又は重質炭酸カルシウムと併用して使用する場合、軽質炭酸カルシウムの粒子径は、本発明で規定する塗料ストレージタンクにおける塗工液中の顔料の粒子径を満たす限りにおいて特に制約はないが、好ましくはレーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%の粒子径(D50)が0.2〜0.8μmであり、かつ90体積%の粒子径(D90)と10体積%の粒子径(D10)の比(D90/D10)が8以下である。D50が前記下限値以上であれば、高い接着強度が得られるため、接着剤の含有量を増やすことなく経済的であり、また、良好なインキセット性が得られる。D50が前記上限値以下であれば、塗工液中の軽質炭酸カルシウムが局在化することなく、良好な表面平滑性と白紙光沢が得られる。D90/D10が前記上限値以下であれば、優れた表面平滑性と白紙光沢が得られるとともに、ロッドホルダに与える摩擦力が極めて小さくなる。
また、炭酸カルシウムとして軽質炭酸カルシウムを単独又は重質炭酸カルシウムと併用して使用する場合、軽質炭酸カルシウムの形状は特に限定するものでなく、針状、立方状、紡錘状、柱状等いずれも使用することができるが、針状および/または柱状の軽質炭酸カルシウムを使用することで、塗工層表面および塗工層中において配向し易く、また塗工層中において適度な空隙を有し易いため、原紙表面の凹凸部の被覆性に優れるとともに、光沢発現性や表面平滑性に優れるので好ましい。
本発明において、ロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工する塗工液に使用する接着剤としては、水溶性接着剤や水分散性接着剤を単独又は併用して使用することができる。
水溶性接着剤と水分散性接着剤を併用する場合の配合比率は特に限定されるものではないが、ロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工する塗工層が原紙と接する塗工層(以下、下塗り塗工層とも呼ぶ)に該当する場合は、水溶性接着剤を多く配合することが好ましい。水溶性接着剤を多く配合する理由としては、上塗り塗工層が下塗り塗工層へ浸透することを抑制するためである。
水溶性接着剤としては、例えば、酸化澱粉、エステル化澱粉、エーテル化澱粉、デキストリン、冷水可溶性澱粉などの澱粉誘導体、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白質類、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロール誘導体、ポリビニルアルコールやその変性品などが使用できるが、その中でも、塗工液の流動性が良好である澱粉誘導体が好ましい。
水分散性接着剤としては、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体、スチレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体ラテックス等の共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル酸エステルまたは、メタクリル酸エステルの重合体または共重合体ラテックス等のアクリル系重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体等のビニル系重合体ラテックス、あるいはこれらの各種重合体ラテックスをカルボキシル基等の官能基含有単量体で変性した重合体または共重合体ラテックス等が挙げられる。
本発明において、ロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工する塗工液に使用する助剤としては、分散剤、消泡剤、防腐剤、粘性改良剤、着色剤、潤滑剤、耐水化剤、pH調製剤等の中から、1種類又は2種類以上を適宜選択して使用することができる。
塗工液の調製は、特に限定しないが、例えば、顔料を水に分散して顔料スラリーを作成する顔料分散工程、水溶性接着剤を水に溶解して接着剤溶液を作成する水溶性接着剤調製工程、所望とする品質になるように塗工液原材料を攪拌・混合する塗工液ミキシング工程、スクリーン装置によって塗工液を精製するスクリーニング工程に分けられる。
顔料分散工程は、2次凝集した顔料凝集物に分散剤を添加して、機械的せん断力によって1次結晶体に再分散する工程である。
顔料を分散する方法としては、顔料を単独で分散し、顔料スラリータンクに貯蔵して塗工液ミキシング工程で数種の顔料をスラリー状で混合する方法(顔料単独分散方法)と、所定の処方の顔料を分散工程で混合分散する方法(顔料混合分散方法)の2方法があるが、本発明においてはいずれの方法も適宜選択することができる。
顔料分散工程において、分散剤を添加した顔料凝集物に機械的せん断力を作用させる装置としては、ハイスピードミキサー、コーレスミキサー、セリエミキサー、シグマブレードミキサー、スピードミル、ケディ・ミル等の従来公知の装置を適宜選択して使用することができる。
分散時の顔料スラリーの固形分濃度は特に制約されないが、分散効果を得られやすいことから、好ましくは50質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは70質量%以上である。
顔料凝集物に添加する分散剤としては、ピロリン酸塩、トリポリリン酸塩、テトラリン酸塩、メタリン酸塩等の縮合リン酸塩や、ポリアクリル酸アルカリ塩、ポリカルボン酸アルカリ塩等の従来公知の分散剤を適宜選択して使用できるが、顔料分散の経時安定性と温度安定性の点から、ポリアクリル酸ナトリウム塩あるいはポリカルボン酸ナトリウム塩が好ましい。
分散剤の添加量は特に規定されず、分散剤の種類によって適宜選択されるが、分散剤としてポリアクリル酸アルカリ塩を使用する場合には、顔料分散性や顔料粒子の再凝集防止、沈降生成抑制の点から、顔料に対して、0.01〜1.5質量部添加するのが好ましい。
また、分散時のpHは、使用する分散剤にも依るが、pH6以上であることが好ましく、顔料の分散性、凝集性防止を考慮すると、8以上であることがより好ましい。pH調整剤は、顔料分散時の水に予め添加することで、顔料が凝集せずに良好に分散することができる。
顔料分散工程を経た顔料スラリーは、塗工液ミキシング工程へ送る前に、各種スクリーン装置により予めスラリー中の混入異物や粗大未分散粒子を除去しておくことが好ましい。顔料スラリー中の混入異物や粗大未分散粒子の存在は、ロッドメタリングサイズプレスコーターのロッドホルダを磨耗させる原因となるためである。
水溶性接着剤は、乾燥粉体のまま塗工液ミキサーに投入して、塗工液原材料中で機械せん断力と熱により溶解する方法と、水溶性接着剤溶液を作成して塗工液ミキサーに投入する方法とがあるが、前者の方法では均一な溶解が得られ難く、継粉(だま)を生成しやすくなるため、本発明においては後者の方法を選択することが好ましい。
本発明において、水溶性接着剤としては、前述したとおり、従来公知の水溶性接着剤を適宜選択して使用することができるが、塗工液の流動性が良好である澱粉誘導体を好ましく使用する。
澱粉誘導体を調製する工程は、澱粉誘導体の水溶液を作成し、該水溶液をクッキングタンク内で一定時間加熱して行われるが、加熱温度としては60〜90℃であり、加熱時間としては20〜40分である。クッキング装置としては、間接加熱式クッカー、間接加熱式連続クッカー、直接加熱式クッカー、ジェット・クッカー等の従来公知の装置を適宜選択して使用できる。
塗工液ミキシング工程は、顔料分散工程で得られた顔料スラリー、水溶性接着剤調製工程で得られた水溶性接着剤溶液、水分散性接着剤、各種の助剤を、所望とする品質になるように攪拌・混合する工程である。
本発明において、塗工液ミキシング工程でコントロールする塗工液のpH、粘度、固形分濃度は特に規定されないが、pHとしては、6〜12の範囲であることが好ましく、顔料の分散性、再凝集防止を考慮すると、7〜11の範囲であることがより好ましい。なお、pH調整を塗工液ミキシング工程で行う場合は、急激にpHを変化させると顔料が凝集するので、徐々にpH調整を行う必要がある。前記の事象を避けるために、pH調整は顔料分散工程で行うことが好ましい。B型粘度としては、300〜3000mPa・sの範囲であることが好ましく、操業性を考慮すると、400〜2500mPa・sの範囲であることがより好ましい。固形分濃度としては、20〜60質量%の範囲であることが好ましく、塗工量の調製や操業性を考慮すると、30〜60質量%の範囲であることがより好ましい。
塗工液ミキシング工程で得られた塗工液は、塗料ストレージタンクへ送られるが、ストレージタンクへ送る前に予め塗工液中の異物、未溶解接着剤を除去した方がよい。塗工液中の異物の存在は、ロッドメタリングサイズプレスコーターのロッドホルダを磨耗させる原因となり、また未溶解接着剤の存在は、顔料粒子を巻き込んで凝集し、粗大な2次粒子を生成させる原因となるためである。
塗工液中の異物、未溶解接着剤を除去する装置としては、オープンタイプのスクリーン装置が好適に用いられる。
塗工の際には、塗工液は塗料ストレージタンクからサービスタンク(供給タンク)へ中継され、次いでサービスタンクからコーターヘッドへ供給される。
本発明に使用する原紙としては、特に限定するものではないが、原料パルプとして化学パルプ(NBKP、LBKP等)、機械パルプ(GP、CGP、RGP、TMP等)、古紙パルプ(DIP等)の1種類以上が適宣混合され、紙料の調製が行われる。紙料中に必要に応じてホワイトカーボン、クレー、無定形シリカ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム等の填料を添加し、さらに必要に応じて紙力増強剤、歩留り向上剤、強化ロジンサイズ剤、エマルジョンサイズ剤などの内添サイズ剤、耐水化剤、紫外線防止剤などの一般に公知公用の抄紙用薬品が添加された酸性紙又は中性紙であればよい。
原紙の坪量は、一般的には30〜100g/m2程度であり、さらにまた、抄紙機は特に限定されることはなく、例えば、長網式抄紙機、オントップフォーマー式抄紙機、ツインワイヤー式抄紙機、ギャップフォーマー式抄紙機、円網式抄紙機、短網式抄紙機等の抄紙機を使用することができるが、表裏差の小さい塗工紙が得られることからギャップフォーマー式抄紙機が好ましい。
また、本発明に使用する原紙には、必要に応じてクリア塗工層を設けることもできる。原紙にクリア塗工層を施す場合、塗工装置としてはロッドメタリングサイズプレスコーター、ゲートロールコーター、インクラインドサイズプレスコーター等の従来公知の装置を適宜使用することができる。クリア塗工層は接着剤を主成分とするが、接着剤として、酸化澱粉、酵素変性澱粉、リン酸エステル化澱粉、カチオン化澱粉等の澱粉系、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白等の蛋白系、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等のセルロース系、ポリビニルアルコール等の合成物、スチレン・ブタジエン共重合体、メチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等の合成ゴム系、酢酸ビニル系共重合体、アクリル系共重合体等のビニルポリマー系の中から、1種類又は2種類以上を適宜選択して使用することができる。
なお、本発明の塗工紙の製造装置は、オンマシンであっても、オフマシンであっても構わないが、生産効率の観点からオンマシンが好ましい。
本発明では、ロッドメタリングサイズプレスコーターを用いて本発明に規定する塗工液を塗工する。
ロッドメタリングサイズプレスコーターとは、塗工液をコーターヘッドからアプリケーターロール表面へ供給し、余剰塗工液を回転するロッドで掻き取ることにより一定量の塗工液膜をアプリケーターロール表面に形成させ、この塗工液膜を紙に転写する塗工装置である。前記ロッドは、ロッドホルダにより支持される。
本発明において、ロッドメタリングサイズプレスコーターのロッドとしては表面が平滑なロッド(プレーンロッドともいう)、溝付きロッド、ワイヤー線巻き付けロッド等が使用できるが、操業性と品質等を考慮すると、表面が平滑なロッドが好ましい。
また、表面が平滑なロッドの径は、特に限定されるものではないが、10〜50mmが好ましい。ロッドの径が前記下限値以上であれば優れた塗工面感が得られ、前記上限値以下であれば塗工量を好適に調整できる。
本発明において、ロッドメタリングサイズプレスコーターに用いるロッドホルダとしては、ゴム、ポリウレタン、ポリエチレン等を含有する従来公知の材質から成るロッドホルダを好適に使用することができるが、耐摩耗性の観点からポリエチレンを主原料とするロッドホルダが好ましい。本発明でいう主原料とは、当該原料の成分割合が50%以上であることをいう。
本発明で使用する塗工液は、仕上がり塗工液中の顔料の粒子径が小さく、かつ粒度分布が揃っており、粗大な粒子が含まれないという特徴を有しているため、ロッドホルダに対して塗工液が与える摩擦を低減できる。斯かる塗工液を、耐摩耗性に優れる原料を主原料とする材質から成るロッドホルダと併用することにより、ロッドホルダの耐用寿命が著しく向上し、生産中にロッドホルダを取り替える周期が大幅に延びるという効果を奏する。
2層以上の塗工層を有する多層塗工紙である場合、本発明において規定する塗工液をロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工して設ける塗工層は、特に限定するものではないが、下塗り塗工層であることが好ましい。下塗り塗工層が好ましい理由は、本発明において規定する塗工液が原紙表面の凹凸部の被覆性に優れるためである。
2層以上の塗工層を有する多層塗工紙であって、本発明において規定する塗工液をロッドメタリングサイズプレスコーターを用いて塗工して設ける塗工層が下塗り塗工層である場合、上塗り塗工層に使用される塗工液および上塗り塗工層を設ける塗工装置は特に限定されず、一般に塗工紙に使用されている顔料と接着剤を主成分とする塗工液を適宜選択して使用することができ、また従来公知の塗工装置を適宜選択して用いることができるが、上塗り塗工層も本発明において規定する塗工液をロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工して設けることが好ましい。上塗り塗工層も本発明において規定する塗工液をロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工して設けることが好ましい理由は、ロッドメタリングサイズプレスコーターは断紙発生頻度が低く、さらにまた本発明において規定する塗工液はロッドホルダの寿命を延命することができることから、塗工工程全体のロッドホルダ取替え周期を延ばすことができるためである。
本発明は、原紙と接する塗工層を形成、または原紙と接する塗工層の上に上塗り塗工層を形成したのち、各種カレンダー装置にて平滑化処理が施されるが、かかるカレンダー装置としては、マルチニップカレンダー、スーパーカレンダー、ソフトカレンダー、グロスカレンダー、コンパクトカレンダー、マットカレンダー等、従来公知のカレンダー装置が適宣使用される。
カレンダー仕上げ条件としては、剛性ロールの表面温度、カレンダー圧力、カレンダーニップ数、カレンダーロール速度、カレンダー前水分などが要求される品質に応じて適宣選択される。使用するカレンダー装置の材質は、剛性ロールでは、金属若しくはその表面に硬質クロムメッキなどで鏡面処理したロールである。また弾性ロールはウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂ポリアクリレート樹脂などの樹脂ロール、コットン、ナイロン、アラミド樹脂などを形成したロールが適宣使用される。
なお、カレンダーによる仕上げ後の塗工紙の調湿、加湿のための水塗り装置、静電加湿装置、蒸気加湿装置などを適宣組み合わせて使用することも可能である。
塗工液Aの調製
<顔料分散工程>
[微粒カオリンAの調製]
微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,BASF社製)に、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,東亜合成社製)を0.05部添加し、微粒カオリンAスラリーを調製した。
[重質炭酸カルシウムの調製]
液化分散機を用いて、重質炭酸カルシウム(石灰石原料の乾式粉砕品、D50=8μm)100部に対して、水33部、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,前出)を0.2部添加し、液化分散スラリーを調製した。引き続き、上記分散スラリーに対して、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,前出)を0.8部添加し、解砕メディアとして直径1.0〜1.4mmのガラスビーズを用いてサンドグラインダーで湿式粉砕処理を90分間行い、固形分濃度75%の重質炭酸カルシウムスラリーを調製した。
[紡錘状軽質炭酸カルシウムの調製]
攪拌機付容器に60℃の消和水9kgを仕込み、攪拌しながら工業用生石灰(CO2含有率0.3%)を1kg添加して、120分間消化した。得られた消石灰スラリーに炭酸ガス(ガス濃度100%)を12l/minの流量でpH=7〜8となるまで炭酸化させ、軽質炭酸カルシウムスラリーを得た。前記炭酸カルシウムスラリーをフィルタープレス(株式会社栗田機械製作所)により脱水・操作を行い、固形分濃度70%のケーキを得た。次いで、インテンシブミキサを用いて軽質炭酸カルシウムに対し、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,前出)を1.0部加えて分散し、軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。
[針状軽質炭酸カルシウムAの調製]
攪拌機付容器に60℃の消和水9kgを仕込み、攪拌しながら工業用生石灰(CO2含有率0.3%)を1kg添加して、120分間消化した。得られた消石灰スラリーを40℃まで冷却し、12%の消石灰スラリー10kgを調製した。次に、消石灰スラリーに種結晶としてアラゴナイト系針状軽質炭酸カルシウムを固形分換算で消石灰:針状軽質炭酸カルシウム=99:1となる比率で添加した。攪拌周速5.0m/s、炭酸ガス(ガス濃度100%)を12l/minの流量でpH=7〜8となるまで炭酸化させ、軽質炭酸カルシウムスラリーを得た。前記炭酸カルシウムスラリーをフィルタープレス(株式会社栗田機械製作所)により脱水・操作を行い、固形分濃度70%のケーキを得た。次いで、インテンシブミキサを用いて軽質炭酸カルシウムに対し、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,東亜合成社製)を1.0部加えて分散し、軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。さらに、上記軽質炭酸カルシウムスラリーを、解砕メディアとして直径1.0〜1.4mmのガラスビーズを用いてサンドグラインダーで湿式粉砕処理を60分間行い、固形分濃度71%の軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。
<水溶性接着剤調製工程>
酸化澱粉(商品名:エースA,王子コーンスターチ社製)溶液を調製した。
<塗工液ミキシング工程>
微粒カオリンAスラリーを50部、重質炭酸カルシウムスラリーを30部、紡錘状軽質炭酸カルシウムスラリーを10部、針状軽質炭酸カルシウムAスラリーを10部、酸化澱粉を6部、水分散性接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合ラテックス(商品名:OJ3000H,JSR社製)を8部(いずれの部数も固形分換算)、さらに助剤として消泡剤および染料を順次加えてミキシングを行い、固形分濃度58%の塗工液Aを調製した。
得られた塗工液Aをスクリーン装置で精選し、塗料ストレージタンクに貯蔵した。
広葉樹漂白クラフトパルプ(LBKP)50部、針葉樹漂白クラフトパルプ(NBKP)15部、チラシを含む新聞脱墨パルプ(DIP)35部の割合で混合して離解し、リファイナーで叩解処理したパルプスラリー10%に、カチオン化澱粉(商品名:エースK、王子コーンスターチ社製)を0.5%、アルキルケテンダイマーサイズ剤(商品名:サイズパインK−287,荒川科学工業社製)0.1%、ポリアクリルアミド(商品名:ポリストロン851,荒川化学工業社製)0.02%、填料として軽質炭酸カルシウム(商品名:タマパールTP−121,奥多摩工業社製)を紙中灰分が10%になるように順次添加し、紙料を調製した。この紙料を運転抄速1300m/分でギャップフォーマーによる抄紙を行った後、2基のタンデムシュープレスで脱水、乾燥し、米坪39.2g/m2の原紙を得た。
引き続き、オンマシンコーターに装備してあるロッドメタリングサイズプレスコーター(ロッド種類:表面が平滑なロッド、ロッド径:24mm、ロッドホルダ材質:ポリエチレン)を用いて、乾燥後重量が片面当たり6g/m2になるように、塗工液Aを一方の面に塗工、乾燥後、他方の面に塗工、乾燥を行った。このようにして得られた両面塗工紙を、180℃に加熱した金属ロールと樹脂ロールからなる熱カレンダーによって、線圧200kN/cmの加圧条件で、片面が金属ロールと樹脂ロールにそれぞれ4回ずつ接触するように合計8ニップの通紙を行い、51.2g/m2の塗工紙を得た。
実施例1のロッドメタリングサイズプレスコーターのロッドホルダ材質をポリウレタンに変更した以外は、実施例1と同様にして印刷用塗工紙を得た。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Bとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,前出)を微粒カオリンB(商品名:ハイドラグロス90,KAMIN社製)とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Bを調製した。
実施例2(参考例)の塗工液Aを塗工液Bとした以外は、実施例2(参考例)と同様に印刷用塗工紙を得た。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Cとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの顔料を微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,前出)10部、針状軽質炭酸カルシウムA90部とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Cを調製した。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Dとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの顔料を微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,前出)10部、立方状軽質炭酸カルシウム(商品名:ブリリアントS15,白石工業社製)90部とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Dを調製した。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Eとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
[針状軽質炭酸カルシウムBの調製]
混合機としてチョッパー羽根を取外し、全てをショベル羽根にした連続式プロシェアミキサWA150型(大平洋機工社製)を用いて、混合機の一端から工業用生石灰(CO2含有率0.3%)を4kg/min投入し、他端から消石灰が排出されるまでの滞留時間を8分とし、ショベル羽根周速3.0m/s、30℃の消和水を2.58kg/minをノズル方式で2箇所から添加した。得られた消石灰をカットポイント35μmで分級した後、35℃の水と混合し10%消石灰スラリー10kgを調製した。攪拌周速5.0m/s、炭酸/空気混合ガス(ガス濃度20%)を16L/minの流量でpH=7〜8になるまで炭酸化し、軽質炭酸カルシウムスラリーを得た。
前記炭酸カルシウムスラリーをフィルタープレス・ドライヤーロールフィット(株式会社宇野澤組鐵工所製)により脱水・操作を行い、固形分濃度73%のケーキを得た。次いで、インテンシブミキサを用いて軽質炭酸カルシウムに対し、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,前出)を1.0部加えて分散し、軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。さらに、上記軽質炭酸カルシウムスラリーを、解砕メディアとして直径1.0〜1.4mmのガラスビーズを用いてサンドグラインダーで湿式粉砕処理を60分間行い、固形分濃度71%の軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Fとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの顔料を重質炭酸カルシウム10部、針状軽質炭酸カルシウムB90部とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Fを調製した。
実施例2(参考例)の塗工液Aを塗工液Fとした以外は、実施例2(参考例)と同様に印刷用塗工紙を得た。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Gとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの顔料を微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,前出)80部、重質炭酸カルシウム20部とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Gを調製した。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Hとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
塗工液Aの顔料を微粒カオリンA(商品名:ミラグロスJ,前出)10部、重質炭酸カルシウム90部とした以外は、塗工液Aと同様にして塗工液Hを調製した。
実施例1の塗工液Aを下記塗工液Iとした以外は、実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
[針状軽質炭酸カルシウムCの調製]
攪拌機付容器に60℃の消和水9kgを仕込み、攪拌しながら工業用生石灰(CO2含有率0.3%)を1kg添加して、120分間消化した。得られた消石灰を40メッシュ(425μm)の篩で粗粒分を除去し、消石灰スラリーを50℃まで冷却し、12%の消石灰スラリー10kgを調製した。次に、消石灰スラリーに種結晶としてアラゴナイト系針状軽質炭酸カルシウムを固形分換算で消石灰:針状軽質炭酸カルシウム=99:1となる比率で添加した。攪拌周速5.0m/s、炭酸ガス(ガス濃度100%)を12l/minの流量でpH=7〜8となるまで炭酸化させ、軽質炭酸カルシウムスラリーを得た。前記炭酸カルシウムスラリーをフィルタープレス(株式会社栗田機械製作所)により脱水・操作を行い、固形分濃度70%のケーキを得た。次いで、インテンシブミキサを用いて軽質炭酸カルシウムに対し、ポリアクリル酸ソーダ分散剤(商品名:アロンT−50,東亜合成社製)を1.0部加えて分散し、軽質炭酸カルシウムスラリーを調製した。
また、実施例および比較例で使用した各々の顔料スラリーについても、同様に測定を行い、その結果を表2に示した。
レーザー回折法(マイクロトラックHRAX−100,日機装社製)を使用して粒度分布を測定した。累積体積が10%、50%、90%に相当する粒径をD10、D50、D90として、50体積%(D50)の粒子径を平均粒子径とし、さらに90体積%(D90)と10体積%(D10)の比(D90/D10)を求めた。
JIS P 8148:2001に準じて、分光白色度測定計(SC−10WT,スガ試験機社製)を用いて測定した。
JIS P 8142:1993に準じて、光沢度計(GM−25,村上色彩研究所社製)を用いて75度光沢度を測定した。
パーカープリントサーフ(PPS)表面平滑度試験機(MODEL M−569型,MESSMER BUCHEL社製)を用いて5回測定し、その平均値を求めた。なお、数値が小さいほど平滑性が高くなる。
RI印刷試験機(石川島産業機械製)でオフセット輪転機用新聞印刷インキ(NEWS WEBMASTER/プロセス黒G2,サカタインクス社製)を0.7cc練った後、印刷を行い、印刷面光沢を目視評価した。
◎:印刷光沢が高く、良好。
○:印刷光沢はあるが、個人差などにより十分とは言えない場合あり。
△:印刷光沢が低く、光沢感としては不十分。
×:印刷光沢がほとんどなく、劣る。
RI印刷試験機(石川島産業機械製)にて1色目に印刷インキ(TOYOKING TKU CC藍,東洋インキ製造社製)を0.5cc使用して印刷を行い、その後2色目に印刷インキ(紙試験用インキ紅,東洋インキ製造社製)を0.3cc使用して経過時間を変えながら重ね刷りした際の2色目紅インキの着肉ムラを目視評価した。
◎:着肉ムラが無く、着肉性がよい。
○:着肉ムラが若干見られるが、実用上問題ないレベル。
△:着肉ムラが見られ、実用上許容できないレベル。
×:着肉ムラがひどく、劣る。
RI印刷試験機(石川島産業機械製)にてタック値13のインキを0.6cc練り印刷を行い、ブランケットに残ったインキをコート紙に転写して白抜け部分を目視評価した。
◎:パイリングが発生せず、良好。
○:パイリングが少し発生するが、実用上問題ないレベル。
△:パイリングが発生し、実用上許容できないレベル。
×:パイリングが多く発生し、劣る。
各実施例、比較例の原紙と接する塗工液を用い、ロッドメタリングサイズプレスコーターにて10日間、塗工速度1500m/分で24時間塗工を行い、各ロッドホルダの磨耗度合いを目視評価した。
◎:ロッドホルダ磨耗がなく、良好。
○:若干のロッドホルダ磨耗が確認されるが、継続して使用可能なレベル。
△:ロッドホルダ磨耗が発生し、早期に取替えが必要なレベル。
×:ロッドホルダ磨耗がひどく、継続使用できないレベル。
下塗り塗工液Aの調製
<塗工液ミキシング工程>
針状軽質炭酸カルシウムBスラリーを100部、酸化澱粉を25部、水分散性接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合ラテックス(商品名:OJ3000H,前出)を5部(いずれの部数も固形分換算)、さらに助剤として消泡剤および染料を順次加えてミキシングを行い、固形分濃度30%の下塗り塗工液Aを調製した。
得られた下塗り塗工液Aをスクリーン装置で精選し、塗料ストレージタンクに貯蔵した。
<塗工液ミキシング工程>
針状軽質炭酸カルシウムBスラリーを75部、重質炭酸カルシウムスラリーを25部、酸化澱粉を5部、水分散性接着剤としてスチレン−ブタジエン共重合ラテックス(商品名:OJ3000H,前出)を10部(いずれの部数も固形分換算)加え、さらに助剤として消泡剤および染料を順次加えてミキシングを行い、固形分濃度60%の上塗り塗工液Aを調製した。
得られた上塗り塗工液Aをスクリーン装置で精選し、塗料ストレージタンクに貯蔵した。
実施例1の方法で米坪42g/m2の原紙を得た。引き続き、オンマシンコーターに装備してあるロッドメタリングサイズプレスコーター(ロッド種類:表面が平滑なロッド、ロッド径:24mm、ロッドホルダ材質:ポリエチレン)を用いて、上記原紙と接する塗工液Aを乾燥後重量が片面当たり3g/m2になるように両面同時に塗工、乾燥後、ソフトニップカレンダーで平滑化処理を施した。このようにして得られた下塗り塗工層上に上塗り塗工液Aをファウンテンアプリケーションタイプのブレードコーターを用いて片面あたり8g/m2(固形分)となるように一方の面に塗工、乾燥後、他方の面に塗工乾燥を行った。このようにして得られた両面塗工紙を、180℃に加熱した金属ロールと樹脂ロールからなる熱カレンダーに、線圧200kN/cmの加圧条件で、片面が金属ロールと樹脂ロールにそれぞれ4回ずつ接触するように合計8ニップの通紙を行い、64g/m2の印刷用塗工紙を得た。
実施例10の上塗り塗工液Aを下記上塗り塗工液Bに変更し、上塗り塗工層をロッドメタリングサイズプレスコーターで塗工した以外は、実施例10と同様にして印刷用塗工紙を得た。
針状軽質炭酸カルシウムB100部(固形分換算)に対して、接着剤として酸化澱粉(商品名:エースA,前出)5部、スチレン−ブタジエン共重合ラテックス(商品名:OJ3000H,前出)10部(いずれも固形分換算)を加え、さらに助剤として消泡剤および染料を順次加えて固形分濃度30%の上塗り塗工液Bを調製した。
実施例10と同一の方法で作成した原紙上に、オンマシンコーターに装備してあるロッドメタリングサイズプレスコーター(ロッド種類:表面が平滑なロッド、ロッド径:24mm、ロッドホルダ材質:ポリエチレン)を用いて、上記原紙と接する塗工液Aを乾燥後重量が片面当たり3g/m2になるように両面同時に塗工、乾燥後、ソフトニップカレンダーで平滑化処理を施した。このようにして得られた下塗り塗工層上に上塗り塗工液Bをロッドメタリングサイズプレスコーター(ロッド種類:表面が平滑なロッド、ロッド径:24mm、ロッドホルダ材質:ポリエチレン)を用いて片面あたり8g/m2(固形分)となるように一方の面に塗工、乾燥後、他方の面に塗工乾燥を行った。このようにして得られた両面塗工紙を、180℃に加熱した金属ロールと樹脂ロールからなる熱カレンダーに、線圧200kN/cmの加圧条件で、片面が金属ロールと樹脂ロールにそれぞれ4回ずつ接触するように合計8ニップの通紙を行い、64g/m2の印刷用塗工紙を得た。
実施例10の下塗り塗工液Aを下記下塗り塗工液Bとした以外は、実施例10と同様にして印刷用塗工紙を得た。
下塗り塗工液Aの針状軽質炭酸カルシウムBを重質炭酸カルシウムとした以外は、下塗り塗工液Aと同様にして下塗り塗工液Bを得た。
比較例4の下塗り塗工液Bの塗工方法をロッドメタリングサイズプレスコーターからファウンテンアプリケーションタイプのブレードコーターに変更した以外は、比較例4と同様にして印刷用塗工紙を得た。
5日間、塗工速度1500m/分で24時間操業した場合の各塗工装置部での断紙回数について評価した。
◎:5日間での断紙回数が0〜5回
○:5日間での断紙回数が6〜8回
×:5日間での断紙回数が9回以上
Claims (3)
- 顔料と接着剤を主成分とする塗工液を調製し、調製された塗工液を塗料ストレージタンクに貯蔵した後、該塗工液をロッドメタリングサイズプレスコーターを用いて原紙上に塗工する塗工紙の製造方法において、前記ロッドメタリングサイズプレスコーターが、ポリエチレンを主原料とするロッドホルダを具備し、該塗工液は炭酸カルシウムを必須とする少なくとも1種類の顔料を有し、かつ塗料ストレージタンクにおける該塗工液中の顔料の粒子径が下記(A)及び(B)を満たすように該塗工液が調製されることを特徴とする塗工紙の製造方法。
(A)レーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%粒子径(D50)が0.2〜1.1μm
(B)レーザー回折法による粒度分布曲線の90体積%粒子径(D90)と10体積%粒子径(D10)の比(D90/D10)が15以下 - 塗料ストレージタンクにおける前記塗工液中の顔料の粒子径が下記(a)及び(b)を満たすように前記塗工液が調製されることを特徴とする請求項1に記載の塗工紙の製造方法。
(a)レーザー回折法による粒度分布曲線の50体積%粒子径(D50)が0.2〜0.8μm
(b)レーザー回折法による粒度分布曲線の90体積%粒子径(D90)と10体積%粒子径(D10)の比(D90/D10)が10以下 - 前記塗工液中の顔料100質量部当たり、炭酸カルシウムを30質量部以上含有することを特徴とする請求項1または2に記載の塗工紙の製造方法。
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