JP6473427B2 - 塗工白板紙及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗工白板紙及びその製造方法に関するものであり、更に詳しくは、嵩高く、低密度にすることで加工適性を向上させ、印刷用と紙器用の両方に適正のある塗工白板紙及びその製造方法に関するものである。

塗工白板紙は印刷、製函等の加工を行い、紙器用途として使用されることが多い。このような塗工白板紙として、近年の用紙の軽量化や印刷の高速化に伴い、クッション性が高く、印刷での網点再現性の良い嵩高な塗工白板紙が提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００１−０７３２９９公報

上記従来の塗工白板紙は嵩高でクッション性が高いものの、印刷用板紙としての印刷適性と、紙器用板紙としての紙加工適性とを必ずしも両立することはできない。そこで本発明は、印刷適性と加工適性とを両立させ両特性共に良好な塗工白板紙とその製造方法を提供するものである。

本発明の塗工白板紙は、表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の基紙と、該基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を有する塗工白板紙であって、該中層に含まれるパルプの６０〜１００質量％がサーモメカニカルパルプであり、該基紙の両面には、片面あたり１．１〜１．９ｇ／ｍ^２の澱粉が付着しており、密度が０．７４ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする。さらに、前記澱粉が加工澱粉であることが好ましく、さらに好ましくは酸化澱粉である。

また、本発明の塗工白板紙の製造方法は、表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の基紙を抄造する抄紙工程と、前記基紙の両面に、片面あたりの塗布量が１．１〜１．９ｇ／ｍ^２となるように澱粉を塗布する澱粉塗布工程と、澱粉塗布工程の後、基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を設ける塗工工程とを有し、前記中層に含まれるパルプの６０〜１００質量％をサーモメカニカルパルプとし、密度を０．７４ｇ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする。

本発明によれば、印刷用塗工白板紙としての印刷適性と紙器用塗工白板紙としての加工適性とを両立させ得る塗工白板紙を提供することが可能となる。

以下、本発明に関して説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。

本発明の塗工白板紙においては、表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の基紙を用いる。中層は１層であってもよいし、２層以上であってもよい。各層はパルプを主成分とする。中層に用いるパルプの６０〜１００質量％、好ましくは７０〜９０質量％、更に好ましくは７５〜８５質量％をサーモメカニカルパルプ（以下、「ＴＭＰ」と記載することがある）とする。中層の全パルプ中のＴＭＰの配合が６０質量％未満となると、塗工白板紙の密度が高くなり、クッション性が損なわれ、印刷適性及び加工適性が低下する。表層と裏層に用いるパルプ、および、中層に用いる他のパルプとしては、どちらも特に限定するものではなく、例えば、針葉樹漂白化学パルプ（ＮＢＫＰ）や広葉樹漂白化学パルプ（ＬＢＫＰ）を用いることができる。各層において用いるパルプのフリーネス（ＣＳＦ）は、特に限定するものではないが、いずれのパルプについてもカナダ標準濾水度（フリーネス）（ＪＩＳ Ｐ ８１２１−２：２０１２「パルプ−ろ水度試験方法−第２部：カナダ標準ろ水度法」）で、３００〜７００ｍｌとすることが好ましい。さらに、フリーネス（ＣＳＦ）は３５０〜６００ｍｌであることが好ましく、より好ましくは４００〜５８０ｍｌである。また、表層と裏層に用いるパルプとしては、例えば、針葉樹漂白化学パルプ（ＮＢＫＰ）や広葉樹漂白化学パルプ（ＬＢＫＰ）であり、具体的には、表層と裏層のパルプのうち広葉樹漂白化学パルプ（ＬＢＫＰ）を６０〜１００質量％、例えば、７５〜９５質量％とし、針葉樹漂白化学パルプ（ＮＢＫＰ）を０〜４０質量％、５〜２５質量％とすればよい。

表層と裏層と中層の各坪量の比率は、特に限定するものではないが、中層の坪量を、基紙全体の坪量の２５〜７０質量％、より好ましくは４０〜６０質量％とすることが好ましい。中層の坪量が小さすぎると、中層のパルプにＴＭＰを多く配合しても嵩高な塗工白板紙になりにくく、印刷適性及び加工適性を損ねてしまうおそれがある。逆に中層の坪量が大きすぎると強度が不足し、印刷適性及び加工適性を損ねてしまうおそれがある。

本発明において、基紙には、本発明の目的とする効果を損なわない範囲で各種公知の製紙用添加剤を用いてもよい。製紙用添加剤としては、炭酸カルシウムやタルクなどの填料の他、サイズ剤、紙力剤、歩留向上剤、耐水化剤、着色染料、着色顔料、消泡剤などが挙げられる。また、基紙の抄紙方法は、特に限定するものではなく、長網抄紙機、円網抄紙機等の公知の抄紙機を使用して抄造することができる。さらに、本発明においては、中層の両面、すなわち、中層と表層、および中層と裏層の層間に接着剤の分散水溶液を塗布することが好ましい。その層間の強度を強くできるからである。接着剤としては澱粉が好ましい。本発明においては、例えば、澱粉の水溶液を固形分で０．１ｇ／ｍ^２〜０．５ｇ／ｍ^２スプレー塗布することで、中層と表層、および中層と裏層の層間に澱粉を塗布すればよい。

本発明においては、表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の前記基紙を抄造する抄紙工程の後に、基紙の両面に、澱粉を塗布する（澱粉塗布工程）。澱粉の塗布量は、基紙の片面あたり、固形分換算で１．１〜１．９ｇ／ｍ^２とし、好ましくは１．１〜１．８ｇ／ｍ^２であり、例えば、１．２〜１．８ｇ／ｍ^２である。このように澱粉を塗布することにより、塗工白板紙に印刷適性と加工適性の両方を付与する。澱粉の塗布量が１．１ｇ／ｍ^２未満となると、印刷時にフクレが発生するなどし、印刷適性を損ねてしまう。逆に澱粉の塗布量が１．９ｇ／ｍ^２を超えると、澱粉の付着量が過多となり、紙が硬くなってしまい、加工時（特に製函加工時）に紙を曲げると紙層又は塗工層表面に割れが生じる。基紙の両面に塗布するための前記澱粉としては、製紙塗工用に一般に使用されている各種の澱粉及び／又は加工澱粉を使用することができる。例えば、コーン澱粉、馬鈴薯澱粉、タピオカ澱粉、小麦澱粉等の原料澱粉が挙げられる。加工澱粉は、前記原料澱粉が加工されることにより得られるものであり、例えば、酸化澱粉、酵素変性澱粉、酸化澱粉、アルファー化澱粉、エステル化澱粉、エーテル化澱粉、架橋澱粉、グラフト化澱粉、過硫酸アンモニウム変性澱粉、カチオン化澱粉等が挙げられる。澱粉としては、これらの中でも、高濃度で使用しても低粘度であり、老化しにくく、粘度安定性に優れた加工澱粉、特に酸化澱粉が好ましい。印刷適性と加工適性の両方をバランス良く改善することができるからである。

澱粉塗布工程における基紙への澱粉の塗布方法は、特に限定するものではなく、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター等の各種公知の塗布方法を用いることができるが、澱粉水溶液をサイズ液としてサイズプレスコーターで塗布することが好ましい。この際、澱粉以外にも、本発明の目的とする効果を損ねない範囲で、表面サイズ剤等の製紙用薬品を塗布してもよい。

本発明においては、基紙へ澱粉を塗布した後、更に基紙の少なくとも一方の面に、顔料と接着剤とを含有する塗工層を設ける（塗工工程）。ここで用いる顔料としては、特に限定するものではなく、カオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタン、プラスチックピグメント等の公知の顔料を単独又は２種以上混合して使用することが出来る。

また、接着剤としては、特に限定するものではなく、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−アクリル系樹脂、メチルメタクリレート−ブタジエン系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂等の共重合体、カルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルアルコール、カゼイン等を単独又は２種以上混合して使用することが出来る。塗工層中の接着剤量は塗工適性及び印刷適性の観点から顔料１００重量部に対して、５〜３０重量部であることが好ましい。

また、塗工層には、本発明の目的とする効果を損ねない範囲で、分散剤、消泡剤、離型剤、耐水化剤、粘度調整剤、染料、着色顔料、蛍光染料、水酸化ナトリウムやアンモニア等のｐＨ調整剤等を単独又は２種以上混合して含有させることが出来る。

塗工層の塗工量は、特に限定するものではないが、基紙の片面あたり、固形分で５〜３０ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。５ｇ／ｍ^２未満では塗工層を設けることによる印刷適性の向上効果に乏しく、３０ｇ／ｍ^２を超えると塗工層の表面強度が損なわれるおそれがあり、印刷適性を損なう他、加工時（特に製函加工時）に紙を曲げると塗工層表面に割れが生じるおそれがある。塗工層を２層設ける場合には、下塗り層は基紙の片面あたり固形分で５〜１５ｇ／ｍ^２、上塗り層は基紙の片面あたり固形分で５〜１３ｇ／ｍ^２の範囲で塗工することが好ましい。

塗工層の形成方法は、特に限定するものではなく、塗工層用の塗工液をエアーナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、カーテンコーター等の各種公知の塗工方法によって基紙に塗工することができる。塗工層を２層設ける場合には、下塗り層の塗工方式はブレードコーター、上塗り層の塗工方式はエアーナイフコーターを使用することが好ましい。

本発明の塗工白板紙は、本発明の目的とする効果を損ねない範囲でカレンダー処理を行ってもよい。表面に高い平滑性を付与し、各種印刷適性を向上させることも出来る。塗工層形成前、塗工層形成後、抄造後、必要に応じてカレンダー処理で平滑性を高くしてもよい。カレンダー処理方法は特に限定されないが、マシンカレンダー、スーパーカレンダー等の多段式カレンダーやソフトカレンダー、熱カレンダー等を使用することが出来る。また、オンマシン、オフマシンで適宜処理することが出来る。塗工層形成後の平滑性向上に繋がり、印刷適性が向上する為、塗工層形成前にもマシンカレンダー処理することが好ましい。

本発明の塗工白板紙の坪量は１００〜６００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは１５０〜４５０ｇ／ｍ^２とする。

本発明の塗工白板紙は、その密度を０．７４ｇ／ｃｍ^３以下とする。好ましくは０．７１ｇ／ｍ^３以下である。このような密度とすることで、嵩高でクッション性があり、加工適性（特に製函加工）に優れる塗工白板紙とすることができる。密度が０．７４ｇ／ｃｍ^３を超えると塗工白板紙のクッション性が損なわれ、加工時（特に製函加工時）に紙を曲げると紙層に割れが生じやすくなる。

本発明の塗工白板紙は、一般的な用途である印刷用板紙、紙器包装用板紙等のほかに、嵩高さがもたらす加圧変形性を利用した絞り成型用シート、食品用紙器等に好適に使用することが出来る。

以下に本発明に係る塗工白板紙の実施例について具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。また、実施例中の「部」及び「％」は特に断らない限り、乾燥固形分での「質量部」、「質量％」を示す。

（実施例１）
＜表層用紙料及び裏層用紙料の調製＞
ＬＢＫＰ（ＣＳＦ５２０ｍｌ）９０部、ＮＢＫＰ（ＣＳＦ５５０ｍｌ）１０部を水中に分散してパルプスラリーとし、該パルプスラリー中にタルク（商品名：Ｔライト８３／太平タルク社製）２部、サイズ剤０．１部、カチオン化澱粉（商品名：ネオタック４０ＴＨ／日本食品化工社製）１部、紙力剤（商品名：ＤＧ４２０４／星光ＰＭＣ社製）１部、硫酸バンド１部を添加して攪拌し表層用紙料及び裏層用紙料を得た。

＜中層用紙料の調製＞
ＬＢＫＰ（ＣＳＦ５２０ｍｌ）４０部、ＬＴＭＰ（ＣＳＦ４００ｍｌ）６０部を水中に分散してパルプスラリーとし、該パルプスラリー中にサイズ剤（商品名：ＡＬ１２１２／星光ＰＭＣ社製）０．１部、カチオン化澱粉（商品名：ネオタック４０ＴＨ／日本食品化工社製）１部、硫酸バンド０．２部を添加して攪拌し中層用紙料を得た。

＜塗工層用塗料の調製＞
（下塗り塗工層用塗料）
水中に、カオリン２０部、重質炭酸カルシウム８０部、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス１０部、リン酸エステル化澱粉４部を添加して攪拌し、固形分濃度６２．５％の下塗り塗工層用塗料を得た。
（上塗り塗工層用塗料）
水中に、カオリン７０部、軽質炭酸カルシウム３０部、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス１５部、リン酸エステル化澱粉２部を添加して攪拌し、固形分濃度３７％の上塗り塗工層用塗料を得た。

＜塗工白板紙の製造工程＞
得られた各層用の紙料を用いて、長網抄紙機にて表層、中層、裏層の３層抄き合わせにて抄紙して基紙を得た。各層の坪量は、表層が４４ｇ／ｍ^２、中層が８９ｇ／ｍ^２、裏層が４４ｇ／ｍ^２となるようにした。尚、表層と中層及び中層と裏層の層間には、抄き合わせ時に澱粉（商品名：モデスターＳＰＲ／日本コーンスターチ社製）の水溶液を固形分で０．２５ｇ／ｍ^２スプレー塗布した。得られた基紙の両面に、澱粉（商品名：ＭＳ３８００／日本食品加工社製）の濃度１０％水溶液をサイズプレス液として基紙の両面に、片面あたりの塗布量が１．２５ｇ／ｍ^２となるように塗布して乾燥した。その後、下塗り塗工層用塗料を基紙の両面に片面あたりの塗工量が８ｇ／ｍ^２となるように塗工して乾燥後、更に上塗り塗工層を基紙の片面あたりの塗工量が７ｇ／ｍ^２となるように塗工して乾燥し、目的とする塗工白板紙を得た。得られた塗工白板紙の坪量は２１０ｇ／ｍ^２であり、密度は０．７４ｇ／ｃｍ^３であった。

（実施例２）
中層用紙料の調製において、ＬＢＫＰを配合せず、ＴＭＰの配合を１００部とした以外は実施例１と同様の方法で塗工白板紙を得た。

（実施例３）
中層用紙料の調製において、ＬＢＫＰの配合量を２０部とし、ＴＭＰの配合量を８０部とした以外は実施例１と同様の方法で塗工白板紙を得た。

（実施例４）
塗工白板紙の製造工程において、サイズプレス液の塗布量を基紙の片面あたり１．７５ｇ／ｍ^２とした以外は、実施例３と同様の方法で塗工白板紙を得た。

（比較例１）
中層用紙料の調製において、ＬＢＫＰの配合量を５０部とし、ＴＭＰの配合量を５０部とした以外は、実施例１と同様の方法で塗工白板紙を得た。

（比較例２）
塗工白板紙の製造工程において、サイズプレス液の塗布量を基紙の片面あたり１．０ｇ／ｍ^２とした以外は、実施例３と同様の方法で塗工白板紙を得た。

（比較例３）
塗工白板紙の製造工程において、サイズプレス液の塗布量を基紙の片面あたり２．０ｇ／ｍ^２とした以外は、実施例３と同様の方法で塗工白板紙を得た。

各実施例及び比較例で得られた塗工白板紙の構成の概要と評価結果とを表１に示す。塗工白板紙の坪量と密度を以下の方法で測定し、塗工白板紙の坪量と密度の測定値から紙の厚さを算出した。また、得られた塗工白板紙の印刷適性および加工適性の評価を以下の方法で実施した。

（坪量の測定）
ＪＩＳ Ｐ ８１２４：１９９８「紙及び板紙−坪量測定方法」に準じて行った。単位はｇ／ｍ^２とした。

（密度の測定）
密度の測定は、ＪＩＳ Ｐ８１１８に従った。

（印刷適性）
ＫＯＭＯＲＩ印刷機（４色機）で印刷速度１１，０００枚／時で印刷し、印刷の仕上がり（着肉性、受理性、網点再現性）を目視で相対的に評価した。評価は以下の通りとした。
〇：良好であり、合格。
△：やや劣るが、合格。
×：劣る。不合格。

（加工適性）
塗工層表面に罫線を入れた後、罫線を入れた塗工面を外側にして紙を２つ折りにし、塗工面が割れの程度を目視で相対的に評価した。評価は以下の通りとした。
〇：割れは殆どなく良好。合格。
△：割れがやや見られるが、良好。合格
×：割れが見られ、劣る。不合格。

表１に示される結果から明らかなように、実施例１〜４により得られた塗工白板紙はいずれも印刷適性及び加工適性において、良好な評価が得られ、実用可能なレベルであった。

一方、比較例１で得られた塗工白板紙は中層のＴＭＰ配合率が低い為、密度が高く、加工時の罫線割れが発生し、加工適性が劣るものであった。比較例２で得られた塗工白板紙は基紙へのサイズプレス液（澱粉）の塗布量が少ない為、印刷時にフクレが発生し、印刷適性が劣るものであった。比較例３で得られた塗工白板紙は基紙へのサイズプレス液（澱粉）の塗布量が多い為、得られる塗工白板紙が硬くなり、加工時の罫線割れが発生し、加工適性が劣るものであった。

Claims (3)

1. 表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の基紙と、該基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を有する塗工白板紙であって、
   該中層に含まれるパルプの６０〜１００質量％がサーモメカニカルパルプであり、該基紙の両面には、片面あたり１．１〜１．９ｇ／ｍ^２の澱粉が付着しており、密度が０．７４ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする前記塗工白板紙。
2. 前記澱粉が加工澱粉であり、かつ酸化澱粉である、請求項１に記載の塗工白板紙。
3. 表層と、裏層と、表層と裏層との間に１層以上の中層とを有する３層以上の基紙を抄造する抄紙工程と、前記基紙の両面に、片面あたりの塗布量が１．１〜１．９ｇ／ｍ^２となるように澱粉を塗布する澱粉塗布工程と、澱粉塗布工程の後、基紙の少なくとも一方の面に顔料と接着剤とを含有する塗工層を設ける塗工工程とを有し、
   前記中層に含まれるパルプの６０〜１００質量％をサーモメカニカルパルプとし、
   密度を０．７４ｇ／ｃｍ^３以下とすることを特徴とする塗工白板紙の製造方法。