JPH06504328A - 紙用塗料 - Google Patents

紙用塗料

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JPH06504328A JP4500471A JP50047191A JPH06504328A JP H06504328 A JPH06504328 A JP H06504328A JP 4500471 A JP4500471 A JP 4500471A JP 50047191 A JP50047191 A JP 50047191A JP H06504328 A JPH06504328 A JP H06504328A
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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】 紙用塗料 本発明は、グラビア印刷、これに限定されるものではないが、より具体的には、 グラビア印刷用コーテツド紙の製造用紙用塗料に関する。また、該塗料を使用し て製造するコーテツド紙及びコーテツド紙を使用するグラビア印刷方法に関する 。
紙の表面に印刷インキを施すのに、グラビア、オフセット及び凸版印刷と呼ばれ る3つの主な方法が存在する。理論においては、3つの方法のいずれも、との様 なグレードの紙に印刷するのにも使用できるが、慣習上、得られる印刷の質は、 それが施される紙の表面の性質にあきらかに依存する。そして、許容可能な印刷 の質を得るために、紙は、使用すべき印刷方法により、異なる一定の性質を一般 的に持たなければならない。グラビア印刷は凹版印刷、即ち印刷すべき目的物質 か腐蝕されるか彫刻される表面に、W(formar)を構成する版又はシリン ダーを使用する印刷の形態である。流動性の印刷インキの厚めのフィルムを、全 印刷表面に供給し、その後、表面を、例えばドクターブレードで、くぼみ又はセ ルにのみインキを残して、表面のギザギザのない部分からインキをすべて除去す るために拭う。その後、連続ウェブ又は分かれたシート状の紙を、目的物質を刷 るためにインキ表面と接触させてプレスする。
ロートグラビア法として公知である、グラビア印刷のうちで最も広く使用される 種類の方法において、文字又は絵であってもよい目的物質を、目的物質の暗い部 分に相当するセルカ泪的物質の明るい部分に相当するセルよりもインキの容量か 多くなるように、深さ及び/又は表面積が変わるセルの母型の形において印刷表 面に腐蝕する。目的物質の像を、感光剤(light 5ensitive r eagent)を含むセラチンに浸漬したカーボンチンシュのシート上に写真法 (photographic process)により形成する。1センチメー トル当たり約50〜約160の直線グリッドかカーポンチンシュのシート上に最 初に形成される。そのグリッドは、微細な透明の線により分離される小さな不透 明な正方形からなるスクリーンを、浸漬したカーポンチンシュと接触するように 置くこと、及び線のすぐ下のチンシュにおけるセラチンを不溶性にするようにス クリーンにライトを当てることにより形成される。
その後、印刷されるべき色の目的物質のポジティブ写真透明陽画をカーポンチン シュと接触させて置くこと、及びライトを透明陽画にあてることにより、印刷さ れるべき目的物質の像をスクリーンの像にスーパーインポーズする。再び、透明 陽画の澄明なエリアのすぐ下に置いたカーボンチンシュのエリアにおけるゼラチ ンを不溶性にし、他のエリアにおいては、ゼラチンの溶解性は透明陽画により伝 えられたライトの量に反比例する。その後、カーボンチンシュを、特別に製造さ れたカラーローラーの表面に置く:依然として溶解性のゼラチン部分を洗い除き 、ローラーの表面を塩化第二鉄のような好適な試薬で腐食する。その結果、シリ ンダーの表面は、直線グリッドにより限定された非常に多くのセルから構成され るパターンに腐食される。ここで、特定のエリアにおけるセルの深さは、そのエ リアにオーバーレイしているカーボンチンシュにおけるゼラチンの溶解性に依存 しており、従って、そのエリアにおける透明陽画を通って伝わるライトの量にも よる。
グラビア印刷に好適な紙の選択は経験によるところが大きく、新聞用紙から最も 薄い無光沢印画紙までの広範囲の多様性の、異なるタイプの紙について印刷を得 ることができるが、最もよい印刷を得るには、紙は不適当な圧力を加えることな しにインキが付くのに十分なほど一般的に吸収性であるべきである。しかし、紙 が吸収性であることは必須ではないが、紙の表面がインキ溶剤により少なくとも 浸潤できるべきである。セルからインキを“取り出す“ために型の各腐蝕セルと 緊密に接触するように、インキが施される表面は、滑らかでなければならない。
型と接触し損じ、それ故に腐蝕セルからインキを除去し損じる領域により、“ミ ッシングドツト”又は“小斑点”の問題が生じる。その程度は、グラビア印刷の パラメーターを制御する主な性質の一つである。コーテツド紙には、最もよい印 刷が一般的に要求される。
グラビア印刷法は、グラビアシリンダーの窪んだセルが、凸版印刷法のレリーフ 型よりも磨耗で擦り減ることがより少ないので、多(のコピーが必要とされる印 刷を行うのに特に好適である。
従って、グラビア印刷法は、雑誌の印刷、通信販売カタログ及び発行部数か多い 他の定期刊行物に使用される。郵便費用を最小にするために、この型の刊行物を 軽量のコーテツド紙に印刷することが増加する傾向にある。あいにく、目的物質 を軽量のコーテツド紙にグラビアにより印刷した時に現れる非常に一般的な欠点 は、中間調に最も顕著な小斑点がつくという影響である。この影響は、上述した ように、紙の表面とシリンダーの表面との接触の悪さにより生じ、その結果とし て、インキは幾つかのセルから引き出されず、印刷された像が作られる微細な点 の幾つかは欠損することになる。
紙用塗料は、例えばカオリン、炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタニウム及び サテンホワイト等から選んでもよい顔料又は顔料混合物の水性媒体の懸濁液、及 び結合剤又は接着剤を一般的に含む。
ヨーロッパ製紙工業においてロートグラビア紙の製造用に一般的な従来の塗料は 、100重量部の顔料、0.05〜0.5重量部の顔料用分散助剤、4〜6重量 部の自己増粘アクリル酸コポリマーラテックス接着剤、pHを8.5〜9.5の 範囲内に上昇するための水酸化ナトリウム、及び1100rpのスピンドルスピ ードでブルックフィールド粘度計によって測定した時に22”Cにおいて粘度が 約1500mPa、 sである懸濁液を与える水を含む。米国の製紙工業におい て、アクリル酸コポリマーラテックス接着剤は、3〜4重量部のスチレンブタジ ェンラテックス及び7〜lO重量部の酸化デンプンにより一般的に置き換えられ るが、このタイプの塗料は一般的なヨーロッパにおける配合で得られるものに比 べて、グラビアの印刷結果を悪くする傾向がある。また、両方のタイプの塗料に おいて、比較的粗い顔料、即ち平均粒径が約2μmのものは、比較的微細な顔料 、即ち重量平均等偏球直径が約0.5μmのものに比べてロートグラビア印刷の 質が優れているという結果を与える。
英国特許出願第2058734号には、ロートグラビア印刷紙用に特別に開発さ れた紙用塗料は、顔料が比較的粗く、従来の顔料のものに比べて狭い粒度分布を 有することが記載されている。換言すれば、該特定の顔料は、最も粗い粒子及び 最も微細な粒子のどちらも比較的含んでいない。その顔料は、従来の顔料が提供 するより、より圧縮可能なコーティングを提供するので、そのような顔料は、顔 料を含む塗料でコーティングした紙のロートグラビア印刷の質を改善し、その結 果、ロートグラビア印刷版銅のセルからインキをうまく取り出すことになると信 しられている。この圧縮性は、顔料の充填性が比較的不十分な結果であり、また その粒度分布が狭い結果である。
オフセット印刷に関して、コーテツド紙は、ロートグラビア印刷紙に必要とされ るものとは違った特性を持っていなければならず、異なる塗料が使用される。
例えば、一般的な塗料は、100重量部の顔料、5〜25重量部、好ましくは1 0〜20重量部の接着剤、顔料用の分散助剤、助剤及び全固形分濃度が約60重 量%となる量の水を含む。接着剤は、タンパク誘導体、デンプン誘導体、セルロ ース誘導体又はラテックスのうちの1つ以上から一般的に選び、具体的な接着剤 系の例としては、10重量部の酸化デンプン及び7重量部のスチレン−ブタジェ ンラテックスがあげられる。よい光沢及び白色度のコーティングを提供するため に、顔料は、その粒子の少なくとも80重量%、好ましくは少なくとも90重量 %の等価球直径か2μmより小さい粒度分布を存する。オフセット塗料に好適な 一般的な顔料の重量平均等価球直径は、約0.3〜約0.8μmである。オフセ ット印刷用コーテツド紙の製造に使用しようとする塗料は、塗料の初期粘度を増 加するため、従ってペーパーウェブに塗料の水相が浸透するのを抑制するために 、親水性ポリマー材料、マー材料がない場合、塗料がペーパーウェブと接触する とすぐに、水相は紙の本体に吸収される傾向がある。その結果として、塗料中の 固形分の局部的な濃度が増加し、また、塗料が非常に粘稠になるので、紙塗被装 置において加えられる剪断力により、アプリケーターと移動ウェブの間にある狭 い隙間の通過がほとんど不可能になる。親水性ポリマー材料が存在するとき、ペ ーパーウェブの表面は有効にシールされ、従って水相が更に紙に浸透することを 阻止する。親水性ポリマー材料は、粘稠剤及び接着剤の両方として作用すること ができる。
本発明の第一の態様において、グラビア印刷用コーテツド紙の製造用紙用塗料を 提供する。本発明の塗料は、粒子の少なくとも75重量%の等価球直径が2μm より小さい粒度分布をもつ顔料又は顔料混合物を乾量を基準として100重量部 、及び水にほとんど膨潤せず、平均粒度が0.2μmより小さい粒子のラテック スとの水性媒体懸濁液を含む。ここで、ラテックスは3〜15重量部のラッテッ クス固形分を提供するような量で使用し、塗料はどの様な粘稠性、フィルム形成 親水性ポリマー材料を実質的に含まない。
上述したように、本発明の紙用塗料は、いかなる粘稠性皮膜形成親水性ポリマー 材料も実質的に含まない。そのようなポリマーは、オフセット法により印刷する ためのコーテツド紙製造用の紙用塗料に一般的に使用されるが、それらが皮膜を 形成し、それゆえにコーテツド紙の表面を柔軟性がないようにするという理由の ために、像の印刷がグラビア印刷によりなされる時、そのようなポリマーは有害 である。このことは、グラビア印刷紙の表面のコーティングの重要な要求の一つ に相反する。その要求とは、像の完全な転写が印刷の間に生じるように、全表面 が印刷ロールと緊密に接触できるように、その印刷紙が、圧縮可能であり、柔軟 性であるべきということである。
“いかなる粘稠性皮膜形成親水性ポリマー材料も実質的に含まない”ということ は、塗料がそのようなポリマー材料を含まないか、粘稠効果がほとんどない極微 量、即ち塗料の0.1重量%より少ないということを意味する。この量以上では 、グラビア印刷の質に許容され難い悪化が観察されている。本発明の情況におい ては、皮膜形成ポリマーとは、もし本発明以外の紙用塗料に使用されるならば、 実質的に柔軟性をなくしかつ圧縮不可能で、それ故にグラビア印刷法による印刷 に適さないコーティングを紙に与えるであろうポリマーを意味する。
本発明の第二の態様においては、本発明の第一の態様による紙用塗料で原紙をコ ーティングすることにより製造され、グラビア印刷法での使用に好適なコーテツ ド紙を提供する。
本発明の第三の態様においては、本発明の第二の態様によるコーテツド紙の表面 をグラビア印刷する工程を含むグラビア印刷法を提供する。
従って、本発明はロートグラビア印刷用コーテツド紙を製造する新規塗料を提供 する。本発明の塗料は、オフセット印刷紙の製造に使用する時、よい光沢及び不 透明性を与えるタイプの微細な顔料を含むが、ロートグラビア印刷法では良くな い結果を与えることがこれまでに見出されてきた。
本発明のコーテツド紙は、特にロートグラビア印刷に適している。
本発明の第四の態様においては、本発明の第一の態様による紙用塗料でペーパー ウェブをコーティングする工程を含む紙塗被法を提供する。
顔料又は顔料混合物は、非常に多くの粗粒を含むべきでなく、等価球直径か5μ mより小さい粒子を一般的にせいぜい10重量%含むのが好ましい。
ラテックスの固形粒子は、非膨潤性スチレン−ブタジェンコポリマー又は非膨潤 性アクリル酸コポリマーを含むのが好ましい。好ましくは、ラテックスの平均粒 度は少なくとも0.5μmである。動的な光の散乱(dynamic ligh t scattering)又は光子の相関分光分析法(photon cor relation)の技術は、ラテックスの平均粒度を測定するのに使用される 。
塗料は、4〜8重量部のラテックス固形分を含むのが好ましい。
顔料は、カオリン、メタカオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タルク、 二酸化チタン、硫酸バリウム又はサテンホワイト等の1つ以上を含んでもよい。
都合のよいことには、顔料の平均直径は0.3〜0.8μmである。
本発明の紙塗被法において、結果として塗料の粘度が増加することを伴う、塗料 から紙への水の通過を最小にするために、塗料(塗布ヘッドにおいて)が40ミ リ秒を超えない時間、移動ウェブと接触するような装置を用いて、塗料を移動ペ ーパーウェブに施すのが好ましい。この条件を満足させる好適な紙塗被装置は英 国特許第2173131号及び2224673号の明細書に記載されている。
好ましくは、顔料の平均粒子アスペクト比は少な(とも25である。“粒子アス ペクト比“という表現は、“粒子の最も大きい面の面積に相当する面積の円の直 径対その粒子の平均厚さの比”を意味する。“板状”即ち高いアス〜クト比を持 つ粒子を元来持つもの又は持つように加工された顔料を含む紙用塗料が、圧力下 でペーパーウェブと接触した時に、平均粒子アスペクト比がより低い顔料を含む 塗料よりも、より有効に水を保持することが見出された。これは、圧力下におい て顔料の間から水が絞り出されにくいからと考えられる。そのように圧力下で保 水されるために、高アスペクト比を持つというのと同様に、顔料は、等価球直径 が0,25μmより小さい粒子を少量だが、有意な重量比でもつのも好ましい。
ウェブと接触する間、”ショートドウエル(short dwell)”塗布ヘ ッドの圧力領域に、塗料が圧力にあてられる時、塗料の顔料成分の保水は重要で ある。
本発明を、以下の実施例により具体的に説明する。
実施例1 重量40gm−”のロートグラビア原紙を、以下の表Iに示した組成及び性質を もつ3つの異なる塗料A、B及びCのサンプルを用いて、英国特許第22246 73号の明細書に記載された型の実験室用紙塗被装置によってコーティングした 。
表I BC カオリン(重量部> too too to。
非膨潤性スチレンブタジェン ラテックス(重量部)一本発明 0 4.5 11.0自己増粘アクリル酸コポ リマー ラテックス(重量部)−比較例 4.5 0 0固形分の重量% 50.3 6 4.8 64.6プルツクフィールド粘度(mPa、 s) 860 270  250フエランチーシヤーレイ(Perran t 1−5hirley )粘 度(mPa、 s) 32 144 67それぞれの場合において、カオリンは 、粒子の80%の等偏球直径か2μmより小さく、平均粒径が0.75μmであ り、平均粒子アスペクト比が30・lであるような粒度分布の英国紙用塗料カオ リンである。スチレンブタジェンラテックス(非膨潤性)は、Dow Chem ical Companyから販売されているDow +、atex 675か 知られている:比較例としてのく即ち、本発明ではない)、自己増粘アクリル酸 コポリマーラテックスは、商品名5548VとしてBASP AGにより製造販 売されているものである。
二つのラテックスの場合、上の表に示した重量部は実際のコポリマー固形分の重 量部を示している。そのラテックスは、水に50重量%のコポリマー固形分をそ れぞれ含んでいた。pH7で測定したアクリル酸コポリマーラテックスの平均粒 度は0.255μmであり、pH7で測定したスチレンブタジェンラテックスの 平均粒度は0.185μmであった。
塗料が、ブレードと接した部分で原紙を維持するドラムの表面に45°にセット されたコーティングブレードを備えた実験室用塗被装置のブレードの下を容易に 流れるように、各塗料における固形分の重量%を、実験により決定した。
ブルックフィールド粘度を、打所速度30s−’に相当するスピンドルスピード 1100rpでブルックフィールド粘度計を用いて測定し、フエランチーンヤー レイ粘度を剪断速度12840s”でフエランチーシャーレイ粘度計によって測 定した。
原紙を、3つの塗料それぞれを用い約6〜約12gIn−’の異なる塗布量でコ ーティングし、被膜を乾燥し、紙が直J111インチ当たり375ボンド(1c m当たり67kg)の圧力下、カレンダーロールのニップを10回通るような条 件下でカレンダー仕上げした。
その後、コーテツド紙のサンプルを、グラビア印刷の質について、“Print igTechnology” 、vol、13、no、l、 1969年4月、 9〜22ページに発表されたA、 Swan著の文献”Realistic p aper tests for various printing proc esses’に記載された技術により試験した。試験印刷を番号1〜7のスタン ダードと比較した。最も小さな番号は、単位面積当たりのミッシングドツト(m issing dot)が最も少ないものの番号を表しており、従って最も印刷 の質がよいものである。
コーテツド紙のサンプルを不透明度について、410(Comission I nternationa16 d’ Eclairage〒)フィルターを装着 したElrepho明度メーター(brightnessmeter)を使用し て試験した。このフィルターは可視スペクトラムにおいて波長の広いバンドを包 含するが、一般的に緑色である。積重ねにより光を透過しないことを保証するの に十分なコーテツド紙の積重ねたシートを、器械にまず置き、目盛りの読みを1 00に調節した。積重ねたシートを、その後、黒い背景上で一枚のシートと取り 替えた。目盛りの読みはシートの不透明度の百分率を示した。最終的な結果は、 同じサンプルから取った異なるシートを使用して、この方法で行ったlOの測定 値の平均であった。
コーテツド紙のサンプルの光沢も、紙に対して入射角75°でHunterla b D16光沢計を用いてTAPPI 5tandard Na T480 t s−85に記載された方法によって測定した。
それぞれの場合において、グラビア印刷の質、不透明度及び光沢の結果を塗布量 に対してプロットし、9 grn−”の塗布量に関する結果を内挿により見出し た。
得られた結果を以下の表!Iに示す。
表11 組成 グラビア印刷の質 不透明度 光沢(9gm”) (%ミッシングドツト ) (%) (TAPPI単位)A 2.8 86.0 53.5 B 1.3 86.6 71.3 C1,785,168,2 グラビア印刷の質、不透明度及び光沢に関する最もよい結果は、乾燥カオリン顔 料の重量を基準として4,5重量%の非膨潤性スチレンブタジェンラテックス固 形分を接着剤として含む組成りを用いた時に全て得られたことを、これらの結果 は示している。そのラテックスの平均粒度は、pH7で測定した時、0.185 μmてロートグラビア印刷紙を製造するのに適した型の紙用塗料を、以下の配合 により製造した。
重量部 カオリン 100 スチレンブタジエンラテツクス 11 カオリンは、実施例1に使用したものと同じであったが、粒度及び硬度を変えた 9つの異なる非膨潤性スチレンブタジェンラテックスを使用した。スチレンブタ ジェンラテックスの“硬度”は、スチレンモノマー対ブタジェンモノマーの比に より決定される。ブタジェンモノマーに対するスチレンモノマーの比が高いもの は、硬質ラテックスである。
それぞれの場合において、全固形含有量が66重量%になるように、カオリン及 びラテックスか懸濁している水の量を調製した。各紙用塗料の高い剪断粘度を剪 断速度12800s−’でフエランチーシャーレイ粘度計によって測定し、その 結果を以下の表I11に示す。
表lll 0.081 ソフト 68 0、083 ハード 68 0、086 ソフト 78 0、128 ミディアム 88 0、152 ハード 155 0.185 ミディアム 214 0.186 ハード 201 0、202 ソフト 277 0、218 ハード 380 結果を、図1にプロットした。
これらの結果から、ラテックスの平均粒度か、約0.2μmより太き(なると紙 用塗料の高い剪断粘度に急な増加を生じ、引き続いて、塗料を用いて製造したコ ーテツド紙のグラビア印刷の質の低化を引き起こすであろうことがわかった。
これら実施例のそれぞれにおいて、ラテックスの平均粒度を、動的な光の散乱又 は光子の相関分光分析法として公知の技術により測定した。
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Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.グラビア印刷用のコーテッド紙製造用の紙用塗料であって、該塗料は、粒子 の少なくとも75重量%の等価球直径が2μmより小さい粒度分布をもつ顔料又 は顔料混合物を乾量を基準として100重量部、及び水にほとんど膨潤せず、平 均粒度が0.2μmより小さい粒子のラテックスとの水性媒体懸濁液を含み、該 ラテックスが3〜15重量部のラテックス固形分を提供するような量で使用され 、該塗料がいかなる粘稠性、皮膜形成親水性ポリマー材料も実質的に含まないこ とを特徴とする上記塗料。
  2. 2.ラテックスの固形粒子が、非膨潤性スチレン−ブタジエンコポリマー又は非 膨潤性アクリル酸コポリマーを含む、請求項1記載の紙用塗料。
  3. 3.ラテックス粒子の平均粒度が少なくとも0.05μmである、請求項1又は 2記載の紙用塗料。
  4. 4.ラテックスを4〜8重量部のラテックス固形分を提供するのに十分な量で使 用する、請求項1〜3のいずれか1項記載の紙用塗料。
  5. 5.顔料が、カオリン、メタカオリン、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、タル ク、二酸化チタン、硫酸バリウム又はサテンホワイトの一つ以上を含む、請求項 1〜4のいずれか1項記載の紙用塗料。
  6. 6.顔料の粒子の平均直径が0.3〜0.8μmである、請求項1〜5のいずれ か1項記載の紙用塗料。
  7. 7.使用する顔料の平均粒子アスペクト比が少なくとも25である、請求項1〜 6のいずれか1項記載の紙用塗料。
  8. 8.顔料又は顔料混合物が、等価球直径が5μmより大きい粒子をせいぜい10 重量%含む、請求項1〜7のいずれか1項記載の紙用塗料。
  9. 9.請求項1〜8のいずれか1項記載の紙用塗料で原紙をコーティングすること により製造する、グラビア印刷法における使用に好適なコーテッド紙。
  10. 10.請求項9に記載のコーテッド紙の表面にグラビア印刷する工程を含むこと を特徴とするグラビア印刷法。
  11. 11.請求項1〜8のいずれか1項に記載の紙用塗料でペーパーウェブをコーテ ィングする工程を含むことを特徴とする紙塗被法。
  12. 12.40ミリ秒を超えない時間、塗料を移動ウェブと接触させるような装置を 使用して、移動ペーパーウェブに塗料を施す、請求項12に記載の紙塗被法。
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