JPH03294595A - 超軽量コート紙の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は軽量コート紙に関する発明である。

詳しくは、ごく低坪量で高不透明性、低密度性を有する
コート紙の製造法に関する。

（従来の技術） 近年において、印刷用紙の軽量化は、産業上、材料費・
輸送費・保管容積等の低減といったことを実現するため
に非常に有意義なこととなってきている。

軽量コート紙において、原紙の坪量の低減化をしようと
する場合、その原紙には坪量当りの高い不透明性が要求
される。

そのため、従来より原紙不透明性を高めるために、無機
填料であるカオリン、クレー、タルク、二酸化チタン、
酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、重質炭酸カルシウム、
軽質炭酸カルシウム等の含有量を多くすることで、不透
明性に対する対処がなされてきた。

しかし填料の増加にともない、紙力強度の低下が著しく
なることから、低坪量の原紙ではおのずと含有させる量
の限界があり、また、特にごく低坪量の原紙では、これ
ら無機填料の使用で原紙の要求品質を満たすことはたい
へん国勢である。

一方、有機系填料として、尿素ポリマーアルデヒド粒子
が不透明性の向上に有用であることは、特公昭５１−２
３６０１等に明かである。

これら尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子は、新聞用紙
、非コート印刷用紙などでの使用に適しており、国内に
おいても数多くの使用実績がみられる。

しかしながら、従来の技術では、特開昭６３１９００９
３のように、尿素ポリマーアルデヒド粒子の使用はコー
ト紙分野において、コート層の顔料としての技術に限ら
れ、特に軽量コート紙の分野で、その効果の特異性を大
きく見い出すに至ってなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕 一般に、軽量コート紙においては、塗工量を一定にした
場合、原紙中の填料の含有量を増せば、それに対応する
だけの不透明性の増加が得られる。

原紙の不透明性の向上は、主に填料添加による紙層内部
の光散乱量の増加に関連する。

光散乱量は、紙層内部の構成要素の界面の屈折率と、そ
の面積の比率によって決まるとされていて、すなわち界
面の屈折率が高く、そしてその界面の面積が大きければ
大きいほど、光散乱量は増加する。

無機の填料に関して述べれば、酸化チタン、酸化亜鉛を
除く、前述の無機填料の屈折率は、はぼ１．５近辺でパ
ルプの屈折率と同等であり、これらの填料は界面の面積
を増やすことにより、不透明性を出すと考えられる。

しかし、界面の面積が増加することは、パルプ繊維間の
結合が填料によって阻害されることを意味し、添加量を
多くしていった場合、紙力強度の低下を招くことは避け
られないという問題が発生する。

一方、屈折率の高い酸化チタンのような填料はそれ自体
の屈折率が高いため、高不透明性を付与するた、めしば
しば低坪量のコート原紙に利用されている。

しかし、酸化チタンは粒子径が１．５μｍ以下と、内填
用填料としては小さいため、抄紙時のワンパス歩留りが
低い、特に低坪量のコート原紙抄造にあたっては高速で
脱水されるため、歩留りの低いことは製造上の大きなネ
ックとなる。

また、無機の填料を多く内添させることは、軽量コート
紙においては、印刷時に紙のコシか弱くなるため、作業
性の面で問題となる可能性がある。

一般に、紙のコシは紙が薄くなればなるほど弱くなり、
低坪量のコート紙で、その対策として、坪量を一定とし
た場合は、緊度を小さくするほど良い。

しかし、上で述べてきたような無機填料を使用してコー
ト原紙を抄造した場合、含有量が増えるにしたがって、
緊度は大きくなる傾向にあり、逆効果である。

〔課題を解決する方法〕

本発明者は、上記無機填料の問題点を解決すべく鋭意研
究した結果、軽量コート原紙では、有機系の添加剤であ
る尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子を填料として使用
することで、唯一解決できることを見いだして本発明に
至った。

尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子は、酸化チタンに並
ぶ不透明性を示し、ワンバスの歩留りが比較的高いこと
で、低坪量の印刷用紙には通している。

尿素ポリマーアルデヒド粒子は、ポリマー屈折率が約１
．５と高くはないが、２次会合体構造をしているため、
屈折率がパルプとほぼ同じにあるにもかかわらず、光散
乱能が大きいという特徴がある。

また尿素ポリマーアルデヒド粒子は、表面に親水基をも
ち、パルプ繊維と水素結合をすることがある程度可能で
あり、また他の高不透明性を有する無機填料と比べて、
粒子径が比較的大きいため界面の阻害効果は比較的小さ
い。

本発明では、このような尿素アルデヒドポリマー粒子が
、ごく低坪量のコート紙においては特異的な性能を発揮
することを見いだした。

すなわち、坪量５０ｇ／ｍ”以下のコート紙で、原紙（
３８ｇ／ｍ”以下）中に、尿素ホルムアルデヒドポリマ
ー粒子を含有させることにより、通常の填料では解決の
難しかった、かさ高性があり、強度と不透明性のバラン
スのとれた、かつ抄紙時の填料歩留り率の比較的高く、
しかも塗工作業性に優れる有益なコート紙を製造するこ
とが可能となることが判明した。

以下に本発明をさらに詳細に説明する。

本発明に用いる尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子は、
　特公昭４９−２３５０、特公昭５７２６６８６等に開
示されていてる。

例えば、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子は、１工程
または２工程を用いて得られ、そのいずれの方法におい
ても、ポリマー粒子は尿素ホルムアルデヒドのモル比が
、１：１〜に３の範囲で製造される。

さらに詳しくは、２工程法では、まず尿素とホルムアル
デヒドとの水溶性の初期縮合物を形成し、次いで、適当
な酸触媒の存在化で、かつ高温で初期綜合物を硬化させ
ることにより、ポリマーの会合体を形成する。

その際に、粒径を０．０５〜０．５μ−の範囲にコント
ロールするために、あらかじめ初期縮合物中に、ポリビ
ニルアルコール、カルボキシセルロースのナトリウム塩
、デンプン、ゼラチン等の保護コロイド剤を添加してお
いてもよい。

添加する量は、目的とするポリマー粒子の粒子径、初期
縮合物の尿素とホルムアルデヒドのモル比や濃度にもよ
るが、一般に尿素およびホルムアルデヒド反応成分重量
に対して約０．１〜１０１１Ｌ量％、好ましくは０．５
〜５％の範囲である。

また１工程による場合は、反応に用いるすべての成分お
よび添加物を最初に加え、直接ポリマー粒子の会合体の
形成まで進行させる。

どちらの場合にも、生成する尿素ホルムアルデヒドポリ
マー粒子を中和し、水洗して残留遊離ホルムアルデヒド
を除去するか、中和前に尿素、アンモニア、亜硫酸ソー
ダ等を添加して化学処理をして、遊離ホルムアルデヒド
を除去し中和するのが好ましい。

次いで、反応生成物をこのまま湿式でハンマーミルなど
の粗粉砕機で粗砕した後、アトライター等の自由粉砕機
で、所要粒子径までさらに微粉砕する。

また、この段階で反応生成物をろ過、遠心分離等で脱水
後、空気乾燥等常法に従って乾燥を行った後、ボールミ
ル、ジェットミル、ピンミル等の粉砕機を用いて調製す
ることもできる。

このように調製された尿素ホルムアルデヒドポリマー粒
子は、２次会合体の平均粒子径が重要なゆえに分級がな
される。

分級の方法としては、従来のふるい分けに加えて、デカ
ンタ−１液体サイクロン、沈降式分級機等で処理するこ
とが望ましい。

ごく軽量のコート原紙に適合する尿素ホルムアルデヒド
ポリマー粒子の平均粒子径は、３〜１０μｍの範囲にあ
ることが望ましく、平均粒子径が３μ−より小さいと、
不透明性においては高いものの、抄紙時の歩留率が低い
ため好ましくない。

一方１０μ鴨より大きい場合は、原紙の厚さより大きな
粒子が存在することとなり、塗工作業時に粒子脱落等が
住し問題となる可能性が高い。

特にブレード塗工等を高速で行う場合、ストリーク発生
、紙切れ等の塗工時のトラブルを防ぐため、平均粒子径
３μｍ〜１０μｍが適当であり、かつ全粒子中の３１μ
ｍ以上の比率が３％以下に粒度分布を設定することが、
塗工適性が良好で、高不透明度を示し、かつ紙力強度の
低下も少ない軽量コート紙を製造するための主通条件で
あることがことが見いだされた。

このようにして富周整された尿素ホルムアルデヒドポリ
マー粒子を、３８ｇ／ｍ”以下の原紙中に含有させる場
合、０，５〜１０％含ませることが、より有利な条件と
なる。

尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子の含有量が、０．５
％よりも少ないと、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子
の添加効果が少なく、また１０％よりも多いと、紙力強
度面で低下が問題となり、紙力増強剤等の添加剤を多く
用いることとなる。

また原紙中には他の填料や顔料、例えば、カオリン、ク
レー、焼成りレー、タルク、二酸化チタン、酸化亜鉛、
水酸化アルミニウム、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カ
ルシウム、サテンホワイト、石コウ、ホワイトカーボン
等を含ませることも可能であり、そして通常抄紙に用い
られる添加剤、例えば、サイズ剤、消泡剤、スライムコ
ントロール剤、染料、着色顔料、蛍光剤、紙力剤、濾水
向上剤および歩留り向上剤等を、必要に応じて適当な割
合で含ませるも可能である。

さらに、その表面に必要に応じて、デンプン、ポリビニ
ルアルコール、各種表面サイズ剤を塗布した後、クレー
、タルク、炭酸カルシウム、酸化チタン、サテンホワイ
ト等の顔料に、天然あるいは合成バインダー等を配合し
た紙用塗工組成物を、全坪量が５０ｇ／ｍ”以下となる
ように、両面あるいは片面のみに塗工（コート）するこ
とにより、本発明のコート紙は製造される。

塗工組成物を原紙に塗工する方法は、特に限定されるも
のでなく、各種ブレードコーター、ロールコータ−、エ
アナイフコーター、シラートドウェルコーターなどの通
常の塗工装置が用いられる。

一般に、軽量コート紙では、塗工組成物を塗工すること
により、原紙の不透明度に上乗せしたかたちで不透明度
が向上し、製品の不透明性は維持される。

しかし、原紙坪量が小さく塗工蓋が少ないような超軽量
コート紙の場合、原紙不透明度は製品の不透明度に著し
く影響を及ぼす。

その点で、本発明では前記のような原紙段階での大幅な
不透明度向上電図ることが非常に重要であり、紙力強度
を低下させることなく、かつ剛性をある程度保ったまま
塗工適性を満足させることが、紙の設計上非常に有利で
あることは明白である。

また、上述の方法で製造されたものは、通常の填料を使
用したものに比べ、原紙の段階においてもまた、塗工さ
れた後も緊度が低く、とくに塗工後、平滑性を上げ、光
沢を付与するために、スーパーカレンダー処理される場
合、高い平滑性、光沢を得る場合において操業上有利で
ある。

［実施例］ 以下、本発明を、更に具体的に説明するため、実施例及
び比較例をあげて説明するが、本発明はこれらの実施例
に限定されるものではない。

なお「部Ｊは重量基準である。実施例で用いる試験法を
以下に示す。

１）白色度 ブルーフイルターを用いて、ハンター式色差計にて測定
。

２）白紙不透明度 ＪＩＳ−Ｐ−８１３８に準して測定 ３）白紙光沢度 ＪＩＳ−Ｐ−８１４２に準して測定 ４）緊度 ＪＩＳ−Ｐ−８１１８に準じて紙の厚さを測但し、次式
より算出した。

緊度＝坪量［ｇ／ｍ”］　／厚さ［ＩＩＩＩＩｌ］×１
０００５）平滑度 王研式平滑度計を用いた。

６）Ｚ軸強度 熊谷理機工業製のインターナルボンドテスターを用いて
測定した。

７）原紙の填料脱落テスト Ｒ１印刷機を用いて印刷したときの表面ビック状態を拡
大鏡を用いて判断し、填料の脱落のある・なしを判定し
た。

製造例１ フラスコ中に、水４２．０部、カルポキシメルセルロー
スのナトリウム塩０．５部、３７％ホルムアルデヒド水
１８１３８．４部、尿素１８．９部を混合し、２０％水
酸化ナトリウムでＰＨ７に調整し、７０°Ｃで２時間反
応させ、尿素ホルムアルデヒド初期縮合物を得た。

この初期縮合物を６０°Ｃとし、この１００部に対して
、５０°Ｃの３％硫酸水溶液が５０部の割合となるよう
に、かくはん機を装備した混合機に画者を入れ混合し、
これを回転する無端ベルト上に連続的に供給しベルト上
で反応固化を行った。

これをハンマーミルで粗砕し、水を加えてスラリーとし
た。これを２０％アンモニア水で中和し、得られたスラ
リー液をコロイドミルにかけ粒子径を調整し、会合体の
平均粒子径が８．３μｍ、　３２μ■以上の比率が５．
０％となるようにした。

なお本特許における粒子径測定はすべてレーザー式粒度
分布測定機（マイクロトラック日機装製）によった。

本実施例によって得られた尿素ホルムアルデヒドポリマ
ー粒子をＵＦ−１とする。

製造例２ ハンマーミル処理後１００メツシユふるいにより、大粒
子を除去した他は、製造例１と同様の方法によって、平
均粒子径６．５μｍ、３２部鰯以上の比率が１６２％の
尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子ＵＰ−２を得た。

実施例Ｉ ＮＢＫＰ５０部／ＢＧＰ５０部の比率のパルプスラリー
にとし、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子ＵＦ−１を
、ドライパルプに対して５χ添加し、硫酸バンドを加え
ＰＨ５，５として抄紙し、尿素ホルムアルデヒドポリマ
ー粒子２．４χ含有する坪量３２８／１１２の原紙を得
て、表１に示すような結果を得た。

実施例２〜４、比較例１〜７ 表１に示す種類の填料、抄紙添加量で、実施例１と同様
の方法で原紙を作り、表中の結果を得た。

なお、表１のカオリンはインドネシア産で平均粒子径６
．９μ論、タルクは平均粒子径７．４μ−のものを、酸
化チタンはアナターゼ型で平均粒子径１．２μ−のもの
を使用した。

実施例５ ２級クレー８０部、軽質炭酸カルシウム（ＴＰ−２２２
ＦＩＳ　　奥多摩工業製）２０部、分散剤（アロンＴ−
４０）０．３部、燐酸エステル化デンプン（ＭＳ４６０
０　　日本食品型）３部、ＳＢＲラテックス（ポリラッ
ク７６０Ａ　三井東圧化学製）１２部の組成の塗工液（
固形分６５％）を、電動式フレキシブルトレーリングコ
ーターにて、実施例１で得られた原紙に、両面で塗工量
が１４±０　、　５　ｇ／ｍ２となるように塗工し、１
２０°Ｃで３０秒乾燥し、表２のような結果を得た。

その後スーパーカレンダーで光沢を付与し、表２のよう
なカレンダー処理後の結果を得た。

実施例６〜８、比較例８〜１２ 表２に示した原紙を用いた他は、実施例５と同様にして
表中の結果を得た。

［発明の効果］ 表１の実施例１〜４から、本願発明の、尿素ホルムアル
デヒドポリマー粒子を原紙中に含有するものは、比較例
の、無機填料に比べて、歩留率が高く、大幅に白紙不透
明度が高い割に、強度の低下が少ないことが明らかであ
る。

比較例２〜５のカオリン、タルクは、不透明度向上効果
が不足であり、比較例６〜７の酸化チタンは不透明度は
、高いものの歩留りの点で大きく劣っている。

表２では、塗工された後でも、本願発明の、実施例５〜
８は不透明性が良好である。

カレンダー処理後では、本願発明の方法は、比較例８〜
１２に比べて、とくに平滑、光沢に優れていて、しかも
緊度が低く、かさ高なコート紙となっていることは明ら
かである。

このことから、本発明による超軽量コート紙の製造は、
たいへん有効な方法であることが明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、坪量３８ｇ／ｍ＾２以下のコート原紙に、尿素ホル
   ムアルデヒドポリマー粒子を原紙中に含有する坪量５０
   ｇ／ｍ＾２以下のコート紙の製造方法。 ２、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子が、原紙中に０
   ．５〜１０重量％含まれる請求項１記載のコート紙の製
   造方法。 ３、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子の平均粒子径が
   、０．０５〜０．５μｍであり、かつその会合体平均粒
   子径が３〜１０μｍである請求項１記載のコート紙の製
   造方法。 ４、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子の全粒子会合体
   中の３１μｍ以上の会合体の比率が３％以下である請求
   項３記載のコート紙の製造方法。 ５、コートされた後にスーパーカレンダー処理を施され
   た請求項３記載のコート紙の製造方法。