JPS63158442A - コ−ト層表面の接着剤濃度の測定方法 - 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） 本発明はコート紙等、支持体に塗設されたコート層の表
面に於ける接着剤の濃度を測定する方法に関するもので
ある。

（従来の技術） コート紙は平滑性、白さ、インク受理性、光沢、不透明
性等の向上を目的として、各種の顔料を紙の表面に塗工
したものである。こうしたコート紙の製造には、顔料粒
子なσいに接着せしめ、且つコート原紙の表面に定着さ
せるために接着剤が使用される。接着剤はクレー、炭酸
カルシウムに代表されるような顔料と共に塗ニスラリ−
として調製された後、コート川原紙表面に塗工される。

ところが、良く知られているように乾燥工程に於て、こ
れらの接着剤が、コート層表面或はコート原紙方向に過
剰に移動する現象（バインダーマイ・グレイジョン）を
起すことがある。特にコート層表面に過剰に移動し、表
面における接着剤濃度が高くなった場合には、インクの
着肉不良など印刷適性に直接悪影響を与えることになる
。また。

コート層表面で接着剤の濃度がむら状に分布した場合に
は、オフセット印刷時にインク着肉のむら（モツトリン
グ）を起こすなど許容しがたいｉｔ？が生じる。これら
の悪影響は、接着剤そのものが印刷インクと親和性を持
たないことに起因すると考えられている。

このような事情から、コート紙の製造工程管理及び印刷
通性を評価する上で、コート層表面の接着剤濃度とその
濃度分布を知ることは極めて重要なこととなっており、
これら接着剤濃度や濃度分布を正確に測定、把握をする
技術の開発が望まれている。従来、コート層表面の接着
剤濃度を測定する方法としては、赤外分光法、ｘｌｉＩ
マイクロアナライザなどが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） 赤外分光法は、簡便ではあるが接着剤の感度が顔料のそ
れに比較して甚しく低いために誤差が大きく、実用化す
るには信頼性が不充分である。一方、Ｘ線マイクロアナ
ライザによれば感度も良く、またコート層表面における
分布状態も測定可能であるが、オスミウム、臭素などに
よる染色とその後の蒸着処理などの測定に先立つ前処理
が必要であり、かつ装置も高価である。

本発明者は、コート紙等のコート層表面の接着剤濃度と
紫外線吸収値との相関関係について検討した結果、スチ
レンブタジェンラテックス（ＳＢラテックス）などが特
定波長の紫外線部分に特異的な吸収値を示し、しかもこ
の吸収値が顔料の吸収値とは数値的に格段の差があるこ
とを見出し、これらの紫外線吸収値を接着剤濃度の測定
に応用すべく検討を進めた。

ところが、コート層表面の接着剤濃度の測定では、試料
面上で散乱した光を対象とする反射測定によらざるを得
ないので、光沢等、専らコート層の表面状態に由来する
光の散乱がある場合にはこの影響をも受けてしまい、正
しい接続剤濃度を測定し得ないことが判明した。

本発明は、コート層表面の接着剤濃度とその平面分布状
態について、紫外線を使用して測定することを基本とし
て、光沢等に影響されない信頼できる測定結果が得られ
ることは勿論として、１？ｔＩ単且つ迅速に測定できる
方法を提供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者はコート層接着剤の最大ピークの吸収波長を中
心とする３波長を用いることによって、光沢等、専らコ
ート層の表面状態に由来する光の散乱による１２％を除
去し、コート層表面に於ける正しい接着剤濃度を定量で
きることを確認し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明に係るコート層表面の接着剤濃度の測定方
法は、コート層表面にコート層接着剤の紫外部に於ける
最大ピークの吸収波長の紫外光及びその短波長の紫外光
と長波長側の紫外光を照射し、各反射光を充電変換し更
に比較演算することを特徴とする。

（実施例） 以下、実施例を示す図面に従って本発明を説明する。第
４図はＳＢラテックスについて、紫外部に於ける波長と
吸光度との関係を示したグラフである。ＳＢラテックス
の紫外部に於ける最大ピークの吸収波長が２６０ｎｏ＋
付近にあることが分る。

従って、ＳＲラテックスの濃度を測定する場合には、３
波長の中心として必ずこの２６０ｎｓ付近の紫外光を使
用することになる。他の接着剤の濃度測定を行なう場合
も同様であって、測定に先立って紫外部に於ける最大ピ
ークの吸収波長を確認しなければならない。

本発明では、この最大ピークの吸収波長の紫外光に加え
て、これより短波長の紫外光と工（波長の紫外光を併せ
て用いる。その理由は、以トーに第２図に従って説明す
るように、最大ピークの吸収波長の紫外光のみでは正し
い定量結果が得られないからである。第２図は顔料であ
る炭酸カルシウム１００部に対しデンプンを５〜１５部
配合した３種の塗−■液及びデンプン５部とＳＢラテッ
クス５〜２０部を配合した３種塗ｆ液を使用したコート
紙について、光沢度と２６０　ｎｍ紫外光の吸光度との
関係を示したものである。２６０　ｎａ＋における反射
光の吸光度はコート紙面の光沢度により影響を受け、ま
た本来紫外線に吸収を有しないデンプンの影響をも受け
てしまう。このように、１波長のみの測定では正しい定
量結果は得られないことが分る。尚、第２図にみられる
ようにデンプンの増配が吸光度を増加させる理由は必ず
しも明らかではないが、デンプンを増配すると何らかの
原因でコート層表面に於ける光の散乱状態に変化を生じ
、その結果として吸光度が増加するものと思われる。

次に本発明の測定に使用する装置の構成例を示す第６図
について説明する。この装置は検出部１と変換増幅部２
と外部出力部３とを主要部分としている。検出部は重水
素ランプ４、フィルター５、絞り６、ハーフミラ−７、
対照光電子増倍管８、反射光電子増倍管９右よび試料台
１０からなっている。

コート層接着剤の濃度測定に当っては１重水素ランプ４
から出た紫外光をフィルター５により特定波長の９色光
とする。単色光は絞り６でスポット光とし、ハーフミラ
−７で分光し、一部を対照光として対照充電ｆ増倍管８
で測光し、他は試料台１０に設置された測定試料で反射
される。反射光の一部を反射光電子増倍管９で測光する
。光電子増倍管で電流に変換し、変換増幅部２のオペレ
ーションアンプ１１．１２で各々の電流を電圧に変換す
る。変換されたＥｌ、Ｅ２を減ｔ）回路１３で減算し、
外部出力部３のアナログディジタル変換回路１４でディ
ジタル信号に変換する。ディジタル化した信号はコンピ
ュータ、記録計などのデータ処理装置に転送し変換処理
をする。

本発明の測定においては、最大ピークの吸収波長を含む
３種類の波長に右けるそれぞれの光学密度を比較演算す
ることにより、定ＦＩｔ的にかつ光沢度など他の物性の
影響を受けない測定結果を得ることが可能となる。以下
に、光沢度等の影響の除去について述べる。

第３図は第２図に示したコート紙のうち、炭酸カルシウ
ム１００部に対して、デンプン５部。

ＳＲラテックス５部を配合した塗工液を使用したコート
紙を用いて、カレンダー掛けの程度の違いにより、光沢
度１０％及び３４％に：Ｊ４製したものについて、紫外
部（２００〜３５０ｎ■）に於ける吸光度を測定したも
のである。この第３図から、同じ配合のコート紙である
にも拘らず、光沢度が大きいと全波長に亘って見掛けの
吸光度が大きくなってしまうことが分る。

ところで、光沢度３４％及び光沢度１０％の両吸収スペ
クトルの曲線を各々ｆ　（ｘ）　、　ｇ　（ｘ）とすれ
ば、両面線の関係は概ねｆ（ｘ）　−ｇ（ｘ）　＝ａｘ
＋ｂで表わすことができる。従って、ＳＢラテックスの
最大ピークの吸収波長である２６０ｎｍ及びその短波長
側の紫外光２３５ｎｓと長波長側の紫外光２８５ｒ＋＋
ｓについてみれば、２３５ｎ−および２８５ｎ−の測定
値からベースラインＢＣ右よびＦＧが得られる。２６０
　ｎｓにおけるこれらのベースライン上の点ＤＪよびＨ
と、２６０ｎｍの測定値ＡおよびＥとの芥々の差はＡＤ
右よびＥＨとなる。ここで、両スペクトルの曲線の関係
がｆ　（ｘ）　−ｇ　（ｘ）　＝　ａ　ｘ　＋　ｂで表
わされる限り、ＡＤとＥＨとは同一値を示すことから、
このへ−スラインによれば光沢度による影響を除去する
ことができる。又、両スペクトルの曲線の関係がｆ（ｘ
）−ｇ（ｘ）＝ａｘ＋ｂに近似している場合でもＡＤ〜
ＥＨであり、やはり光沢度の影響は殆ど除去される。

以下にベースラインを導入するための式を示す。

補正された２６０ｎｍに於ける吸光度 ”　５２６０−（（５２１１！Ｓ　−５２ａｓ）／　２
　＋　５２３Ｓ）（式中、５２６０　＋　Ｓ２：１６　
＋　”’　２８１５は各々２６０ｎ■、２３５ｎｍ、２
８５ｎｍで測定された見かけ上の吸光度である。） 本発明に於いては、最大ピークの吸収波長に対、する短
波長側の紫外光と長波長側の紫外光は任意の波長に設定
してよい。′ｆ１３図に於いて２３５ｎｍと２８５ｎｍ
を選択した理由は、計算」二の便宜と測定Ｘ（差の排除
にある。即ち、２６０ｎ−を中心に長短２５０−ずつ増
減しているので、ＦＧ／ＦＨ＝２となり、計算に好都合
であり、一方最大ピークから遠すぎず且つ明瞭な極小ピ
ークである２３５ｎｓを使用すれば、測定上の誤差発生
を抑えるのに有効だからである。

上述の如くベースラインを導入すための比較演算処理を
行なって第２図を補正すれば、第１図に示すような試料
の光沢度に影響されず、かつデンプンの影響をも除去し
た値に基づくグラフが得られる。デンプンの影響が除去
されたことは、第１図において、デンプン５．ｌＯおよ
び１５部の試料の値が同一線上にプロットされているこ
とから明らかである。

第５図は、クレー又は炭酸カルシウム顔料１００部に対
して、ＳＢラテックスをそれぞれ５．１０．１５、もし
くは２０部配合した６０ｉ［１四パーセントの塗工液を
用いて作製したコート紙のコート層表面を測定したもの
である６な右、各試料の塗工量は１０　ｇｅｍ’　（乾
燥重量）であり、片面のみ塗工した。ＳＯラテックス濃
度は補正後の吸光度と完全に比例関係にある。顔料の種
類により直線の勾配が異なる理由は、顔料の形状、大き
さ等の違いが、コート層表面にこれらの顔料と共に存在
するＳＲラテックスのｊＪｌに影響を及ぼすことの表わ
れであると思われる。これらの測定値は、同じ試料を数
枚重ね合わせた場合、試料に紫外線吸収物質であるガラ
ス板を裏当でした場合、並びにこの波長に吸収をもたな
いシリカゲル板を裏当てした場合について、いずれも全
く同じであり、本測定における紫外線がこの’４　ｉｌ
ｌ　Ｎではコート紙を透過しないか、また、仮に透過し
たとしてもコート層表面のＳＢラテックス４度測測定影
Δのないことを裏付けている。

次に、コート層表面の接着剤分布状態を６１１定する場
合について説明する。この測定には、試料と紫外光との
相対的な縦横の移動が可能な装置が必要となり、例えば
第６図に示した装置構成例に於て、試料台ｌＯにステッ
ピングモータを備えたＸＹステージを使うことによって
、一定の間隔で試料台ｌＯを縦横方向に移動可能に構成
すれば実施できる。

このように構成した装置を使用して、以下の要領で接着
剤の分布状態を測定した。先ず、試料のコート紙として
、クレー１００部に対してＳＢラテックス１０部を配合
した固形分濃度６０％の塗工液を原紙表面に１０　ｇｅ
ｍ”　（乾燥重量）塗工した後、室温にて自然乾燥した
ものと熱風乾燥したものとを用意した。各試料について
、縦横０．４１１×０．４　ＩＩｍとした波長２３５ｎ
ｍ、２６０ｎ−及び２８５ｎｓの３種の微小紫外光スポ
ットによって、縦方向４■間隔で長さ６０ａｓ、横方向
１ｓｍ間隔で長さ６３ｍ−に亘り、照射、測定した。

測定結果は、自然乾燥の試料について補正後の吸光度の
平均が０．１２６、標準偏差０．００４であり、熱風乾
燥の試料は、同平均０．４３２、標準偏差０．００６で
あった。これらの測定結果は、ゆっくりとした自然乾燥
に比較して、急激な熱風乾燥によってＳＢラテックスが
コート層表面に移動し、かつ不均一な分布となったこと
を示している。この結果は。

急激な熱風乾燥を行なった場合にコート紙の印刷適正が
低下するという経験的事実をよく説明している。このよ
うに、本発明の方法によりコート層の接着剤の濃度分４
Ｉｉが測定可能となる。

本発明に於ける特定波長の紫外光の照射方法について補
足して説明すれば、微小紫外線スポットの大きさは縦横
外々０．旧〜２■から、適宜選択される。コート層表面
の接着剤分布状態を測定する場合には、試料台とスポッ
トとを相対的な関係に於て、連続的に縦横方向へ移動さ
せることになる。

この場合、スポットの大きさは試料の面積と測定間隔を
考慮して決定されるが、例えば、５０　ｃｒａ２の試料
に対して縦横方向に夫々２ａｍ間隔で測定する場合、縦
横外々０．５ｎｕｉ＋のスポットを使用することで、接
着剤の分布状態について満足すべき測定結果が得られる
。

（発明の効果） 本発明では測定対象たるコート層接着剤の紫外部に於け
る最大吸収波長並びにその短波長と長波長を併せて照射
光として用いることによって、前処理を全く必要にせず
、コート層表面の凹凸等表面状態に由来する光の散乱に
何ら景三響されることなく、迅速仕つ正確に接着剤濃度
及びその分布状態を測定することができる。又、この測
定方法は所ｊコート紙に限られず１合成樹脂、金属、ガ
ラス等支持体のいかんを問わず、あらゆるコート層の表
面分析に応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はコート層について光沢度と本発明によって補正
された吸光度との関係を示したグラフ、第２図はコート
層について光沢度と補正前の吸光度との関係を示したグ
ラフ、 第３図は光沢度について紫外部に於ける波長と吸光度と
の関係を示したグラフ、 第４図はＳＢラテックスについて紫外部に於ける波長と
吸光度との関係を示したグラフ。 第５図はコート層について接着剤濃度と補正された吸光
度との関係を示したグラフ、 第６図は本発明の測定に使用する装置の構成例を示す説
明図。 ！−検出部、２−変換増幅部、３−外部出力部、４・−
重水素ランプ、５・−フィルター、６−絞り、７・・・
ハーフミラ−１８・一対照光電子増倍管、９　・・・反
射光電ｒ−増倍管、１０−・・試料台、ｉｉ。 １２−・・オペレーションアンプ、１３−＠算回路、１
４−Ａ−Ｄ変換回路。 第３図 波　　　長　　　（ｎｍ） 第４図 波　　長　　（ｎｍ） じ 軍用ｆ！ＩＱ樫永妬 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体に塗設されたコート層の表面に、コート層
   接着剤の紫外部に於ける最大ピークの吸収波長の紫外光
   及びその短波長側の紫外光と長波長側の紫外光を照射し
   、各反射光を光電変換し更に比較演算することを特徴と
   するコート層表面の接着剤濃度の測定方法。
2. （２）コート層接着剤がスチレンブタジエンラテックス
   であり、照射する３種の紫外光のうち、最大ピークの波
   長が２６０ｎｍその短波長側の波長が２３５ｎｍである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のコート
   層表面の接着剤濃度の測定方法。
3. （３）照射する紫外光のうち、長波長側の波長が２８５
   ｎｍであることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記
   載のコート層表面の接着剤濃度の測定方法。