JPH05295693A - 紙用表面サイジング剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗工した紙の表面強度が大きく、印刷適性が
良好であるというＰＶＡの特性は損なわず、従来の表面
サイジング剤よりも高速塗工性に優れた紙用表面サイジ
ング剤を提供すること。 【構成】 ポリビニルアルコール系樹脂とポリエーテル
を必須成分とする紙用表面サイジング剤。 【効果】 表面強度が大きく、印刷適性が良好な塗工紙
が得られる。さらに、従来の表面サイジング剤よりも高
速塗工性、特にゲートロールコーターで高速塗工する場
合であっても塗工液の飛び散りが少ないために、印刷適
性が良好な塗工紙の安定生産が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は紙用表面サイジング剤お
よび該紙用表面サイジング剤を用いた塗工紙の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より紙の表面強度の向上および印刷
適性の向上などの目的で、紙の表面サイジングが行われ
ている。表面サイジング剤としてはでんぷん、ポリアク
リルアミドあるいはポリビニルアルコール（以下ＰＶＡ
と略記することがある。）などが用いられている。ＰＶ
Ａは他の重合体に比較して、紙用表面サイジング剤とし
て表面強度の向上および印刷適性の向上などの点で優れ
ているが、さらに塗工性の向上や紙の表面強度の向上を
計ろうとする場合には、従来のＰＶＡでは困難な場合が
多いのが現状である。近年、特に木材資源の不足から、
良質の針葉樹にかわって広葉樹の使用が増加しており、
広葉樹に大量に含まれる導管細胞が印刷時に剥離して印
刷画に白点を与える導管むけが問題となってきている。
この不都合な現象を防止するために紙の表面強度を向上
させる目的で表面サイジングを強化するには、多量の重
合体を塗工する必要があった。従来のＰＶＡでは塗工量
を増すために塗工液の濃度を上げると、塗工性、特に高
速塗工性が悪化するという問題があった。また、新聞紙
などのように大量生産される紙の場合には、表面サイジ
ングは生産性を上げるためにゲートロールコーター（以
下ＧＲＣと略記することがある。）でオンマシン塗工す
るケースが増えている。ＧＲＣにてオンマシン塗工する
場合には、抄紙速度と同等の高速の塗工速度が要求され
るが、従来のＰＶＡでは塗工速度を上げると、濃度が低
くても塗工性が悪く、特にロールからの塗工液の飛び散
りが著しくなるという欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、塗工した紙
の表面強度が大きく、印刷適性が良好であるというＰＶ
Ａの特性は損なわず、従来の表面サイジング剤よりも高
速塗工性に優れた紙用表面サイジング剤を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは塗工した紙
の表面強度が大きく、印刷適性が良好であるという従来
のＰＶＡの特性は損なわず、従来の表面サイジング剤よ
りも高速塗工性に優れた紙用表面サイジング剤について
鋭意検討した結果、ポリビニルアルコール系樹脂とポリ
エーテルを必須成分とする紙用表面サイジング剤を見出
し、本発明を完成させるに到った。本発明の紙用表面サ
イジング剤が塗工性に優れている理由は十分解明されて
いないが、ポリビニルアルコール系樹脂とポリエーテル
のブレンド物の水溶液にせん断力がかかっていない状態
では該水溶液は均一な状態を保っているが、高速塗工時
などのように水溶液に高いせん断あるいは伸長挙動がか
かる場合には該水溶液が相分離するために、ロールから
の塗工液の飛び散りが減少するものと推定される。

【０００５】本発明に使用するポリビニルアルコール系
樹脂は、酢酸ビニルを塊状、溶液、懸濁、乳化などの公
知の重合方法によって重合または共重合して得られたポ
リ酢酸ビニルを公知の方法によりけん化することにより
得られる。ポリビニルアルコール系樹脂のけん化度とし
ては６０〜１００モル％が好ましく、７０〜９９．９モ
ル％がより好ましく、８０〜９９．５モル％がさらによ
り好ましい。けん化度が６０モル％より低い場合にはポ
リビニルアルコール系樹脂の水溶性が低下する傾向があ
る。ポリビニルアルコール系樹脂の重合度は２００〜５
０００が好ましく、３００〜３０００がより好ましく、
７００〜２５００がさらにより好ましい。ポリビニルア
ルコール系樹脂の重合度が２００未満の場合には紙の表
面強度がほとんど向上しない。ポリビニルアルコール系
樹脂の重合度が５０００以上の場合には塗工性が悪く、
特にロールからの塗工液の飛び散りが著しくなる。本発
明に使用するポリビニルアルコール系樹脂は異なる２種
類以上のポリビニルアルコール系樹脂をブレンドしても
良いが、ブレンドする樹脂の重合度が接近しているほう
が、ロールからの塗工液の飛び散りに関してはより好ま
しい。ここでポリビニルアルコール系樹脂の重合度は該
ポリビニルアルコール系樹脂の完全けん化物の水溶液の
粘度から通常の方法で求めた粘度平均重合度である。本
発明に使用するポリビニルアルコール系樹脂は、他のモ
ノマーと共重合を行っても良く、また、連鎖移動剤を使
用してポリマー末端を修飾したものも使用できる。ビニ
ルエステルと共重合するエチレン性モノマーとしては、
ビニルエステルと共重合可能なものてあれば特に制限は
なく、例えば、エチレン、プロピレン、ｎ−ブテン、イ
ソブテン、１−ヘキサデセン等のα−オレフィン類、
（メタ）アクリル酸、フマル酸、イタコン酸、クロトン
酸、マレイン酸、無水マレイン酸等のカルボン酸含有単
量体及びその塩、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）
アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、
（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）ア
クリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ステ
アリル等の（メタ）アクリル酸エステル類、フマル酸ジ
メチル、イタコン酸ジメチル、マレイン酸ジメチル、マ
レイン酸モノメチル、クロトン酸ジメチル等のエステル
類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブ
チルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、ステア
リルビニルエーテル等のビニルエーテル類、ビニルスル
ホン酸、アリルスルホン酸、メタアリルスルホン酸、２
−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等の
スルホン酸基含有単量体及びその塩、（メタ）アクリル
アミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ
−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブトキ
シ（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ｔ−オクチル（メタ）
アクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン等のアミド基含
有の単量体、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルア
ミド等のアミノ基含有単量体、（メタ）アクリルアミド
プロピルトリメチルアンモニウムクロリド等の４級アン
モニウム塩含有単量体、ビニルヒドロキシシラン、（メ
タ）アクリル酸−３−トリメトキシシリルプロピル等の
シリル基含有単量体、アリルアルコール、ジメチルアリ
ルアルコール、イソプロペニルアルコール等の水酸基含
有単量体、アリルアセテート、ジメチルアリルアセテー
ト、イソプロペニルアセテート等のアセチル基含有単量
体等が挙げられる。

【０００６】本発明に使用するポリエーテルとしては、
水に対して０．１重量％以上溶解するものであればいず
れも使用できる。その具体例としては、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキ
レングリコールの末端水酸基をメチル基等の基で置換し
たもの、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリ
コールの共重合体等が挙げられるが、これらに限定され
るものではない。ポリエーテルの分子量は３００〜１，
０００，０００が好ましく、５００〜１００，０００が
より好ましく、１０００〜５０，０００がさらにより好
ましい。ポリエーテルの分子量が３００未満の場合に
は、高速塗工時における塗工液の流動性、特に塗工液の
飛び散りが増加する。ポリエーテルの分子量が１，００
０，０００よりも大きい場合には、水溶液の粘度が高く
なり、かつ塗工時において水溶液の粘度が低下するため
に安定な塗工ができない。

【０００７】ポリビニルアルコール系樹脂とポリエーテ
ルの配合比率は、ポリビニルアルコール系樹脂１００重
量部に対して、ポリエーテル０．１〜１００重量部が好
ましく、１〜５０重量部がより好ましく、２〜３０重量
部がさらにより好ましい。ポリビニルアルコール系樹脂
１００重量部に対して、ポリエーテルが１００重量部よ
り大きくなると、水溶液にせん断力がかかっていない状
態において、水溶液の相分離が起きやすくなり、水溶液
の均一性が低下するので好ましくない。ポリビニルアル
コール系樹脂１００重量部に対して、ポリエーテルが
０．１重量部より小さくなると高速塗工時における塗工
液の流動性、特に塗工液の飛び散りが増加する。

【０００８】本発明の紙用表面サイジング剤の濃度は
０．１〜３０重量％が好ましく、０．５〜２０重量％が
より好ましい。濃度が０．１重量％未満の場合には、紙
の表面強度がほとんど向上しない。濃度が３０重量％よ
り高い場合には、塗工性が悪く、特にロールからの塗工
液の飛び散りが著しくなる。また、濃度が３０重量％よ
り高い場合には通常の塗工の際に紙に対する紙用表面サ
イジング剤の付着量が多くなりすぎ経済的でない。

【０００９】本発明の紙用サイジング剤は、ポリビニル
アルコール系樹脂とポリエーテルを必須とするが、本発
明の効果を損なわない範囲で、でんぷん、ＣＭＣ、無機
顔料、有機顔料、他の助剤（消泡剤、帯電防止剤、防カ
ビ剤等）などと併用しても差し支えない。

【００１０】本発明の紙用表面サイジング剤の塗工量と
しては、０．０１〜１０ｇ／ｍ↑2が好ましく、０．０
３〜５ｇ／ｍ↑2がより好ましく、０．０５〜１ｇ／ｍ
↑2がさらにより好ましい。本発明の紙用表面サイジン
グ剤が対象としている紙としては特に制限はないが、そ
のなかでも特に新聞紙が好ましい。

【００１１】本発明の紙用表面サイジング剤はあらゆる
塗工方法にも適用可能であるが、ロールコーターを用い
て、３００ｍ／分以上（１０００ｍ／分以上、さらに１
５００ｍ／分以上）の速度で塗工する場合であっても、
良好な塗工性を示し、表面強度の良好な塗工紙が得られ
る。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明をより具体的に説
明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限定さ
れるものではない。なお以下で、「部」および「％」は
特に断わらないかぎり、それぞれ「重量部」および「重
量％」を意味する。なお、以下の実施例において、単に
ポリビニルアルコールの重合度とあるのは、本文中に示
したように該ポリビニルアルコールの水溶液の粘度から
通常の方法で求めた粘度平均重合度である。粘度測定は
東京計器製のＢ型粘度計を用いて２５℃、回転数６０ｒ
ｐｍで測定した。ゲートロールコーター塗工時における
塗工液の飛び散りは、インナーロールとアプリケーター
ロールとの間から発生するミストを目視観察することに
より評価した。ゲートロールコーターは、アウターロー
ルとして直径２００ｍｍのゴムロール、インナーロール
として直径２００ｍｍの金属ロール、アプリケーターロ
ールとして直径３６０ｍｍのゴムロール、バックアップ
ロールとして直径３４９ｍｍのゴムロールからなるテス
ト機であり、各ロールの周速は３００ｍ／分に統一し
た。このゲートロールコーターを用いて、４３ｇ／ｍ↑
2の新聞紙用の原紙に塗工液を塗工し、直ちにロータリ
ードライヤーを用いて１００℃、１分間乾燥したものを
２０℃、６５％ＲＨの恒温恒湿の室内にて１週間調湿し
た後、２０℃、６５％ＲＨの恒温恒湿室内にて、ＩＧＴ
印刷適性試験機により、ピッキングオイルＭ、印圧３５
ｋｇ／ｃｍ、スプリングドライブＭにより、ＩＧＴピッ
クを測定した。なお、ＩＧＴピックの値は、値の大きい
ほど表面強度が高いことを示す。テストに用いた新聞紙
用の原紙は何も塗布しない状態では、ＩＧＴピック７０
ｃｍ／ｓｅｃであった。

【００１３】実施例１ 重合度１７２０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリ
コール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：２０の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られ
た水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液
のゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び散り
は認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を表１
に示す。 実施例２ 重合度１７２０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリ
コール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：１０の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られ
た水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液
のゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び散り
は認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を表１
に示す。

【００１４】比較例１ 重合度１７２０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールのみの水溶液を作成し、得られた水溶液の粘
度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液のゲートロー
ルコーター塗工時には、水溶液の著しい飛び散りが認め
られた。得られた塗工紙の表面強度を表１に示す。

【００１５】実施例３ 重合度１７２０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリ
コール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：５の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られた
水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液の
ゲートロールコーター塗工時には、水溶液の若干の飛び
散りが認めらたが、比較例１に比べるとその度合いは非
常に少なかった。得られた塗工紙の表面強度を表１に示
す。 実施例４ 重合度１７２０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールと分子量３０００のポリエチレングリコール
の片末端をノニルフェニル基で置換したものを重量比で
１００：１０の割合でブレンドした水溶液を作成し、得
られた水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水
溶液のゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び
散りは認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を
表１に示す。

【００１６】実施例５ 重合度１４９０、けん化度９９．５モル％のポリビニル
アルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリ
コール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：５の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られた
水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液の
ゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び散りは
認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を表１に
示す。 実施例６ 重合度１７２０、けん化度８８．２モル％のポリビニル
アルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリ
コール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：２０の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られ
た水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液
のゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び散り
は認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を表１
に示す。

【００１７】実施例７ 重合度５８０、けん化度８８．１モル％のポリビニルア
ルコールと市販の分子量６０００のポリエチレングリコ
ール（和光純薬製、ＰＥＧ６０００）を重量比で１０
０：５の割合でブレンドした水溶液を作成し、得られた
水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液の
ゲートロールコーター塗工時には、水溶液の飛び散りは
認められなかった。得られた塗工紙の表面強度を表２に
示す。 実施例８ イタコン酸１モル％を共重合した重合度１７００、けん
化度９７モル％のポリビニルアルコールと市販の分子量
６０００のポリエチレングリコール（和光純薬製、ＰＥ
Ｇ６０００）を重量比で１００：２０の割合でブレンド
した水溶液を作成し、得られた水溶液の粘度を２５℃で
５０ｃＰとした。この水溶液のゲートロールコーター塗
工時には、水溶液の飛び散りは認められなかった。得ら
れた塗工紙の表面強度を表２に示す。

【００１８】比較例２ 重合度５８０、けん化度８８．１モル％のポリビニルア
ルコールのみの水溶液を作成し、得られた水溶液の粘度
を２５℃で５０ｃＰとした。この水溶液のゲートロール
コーター塗工時には、比較例１よりは少ないものの、水
溶液の著しい飛び散りが認められた。得られた塗工紙の
表面強度を表２に示す。 比較例３ イタコン酸１モル％を共重合した重合度１７００、けん
化度９７モル％のポリビニルアルコールのみの水溶液を
作成し、得られた水溶液の粘度を２５℃で５０ｃＰとし
た。この水溶液のゲートロールコーター時には、著しい
水溶液の飛び散りが認められた。得られた塗工紙の表面
強度を表２に示す。

【表１】

【表２】

【００１９】

【発明の効果】本発明の紙用表面サイジング剤は従来の
表面サイジング剤よりも塗工性に優れ、高速で塗工する
場合においても水溶液の飛び散り等のトラブルが起きに
くく、かつ得られた塗工紙の表面強度が大きく、印刷適
性が良好であるなどの点で工業的価値がきわめて高いも
のである。さらに本発明の塗工紙の製造方法はロールコ
ーターを用いて高速で塗工する場合においても塗工性が
良好で、かつ得られた紙の表面強度が大きく、印刷適性
が良好である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｄ２１Ｈ 19/16 (72)発明者 丸山 均 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリビニルアルコール系樹脂とポリエー
   テルを必須成分とする紙用表面サイジング剤。
2. 【請求項２】 ポリビニルアルコール系樹脂とポリエー
   テルを必須成分とする紙用表面サイジング剤を、ロール
   コーターを用いて、３００ｍ／分以上の速度で塗工する
   ことを特徴とする塗工紙の製造方法。