TW202405281A - 塗覆紙 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種塗覆紙,其在原紙的一個面或兩個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層,其中前述各層中的全接著劑的90重量%以上為澱粉系高分子化合物,2層中的至少1層含有糊精作為接著劑。
Description
本發明是有關於一種塗覆紙。
常使用平版印刷作為對塗覆紙的印刷方法,印刷表面強度、印刷光澤度、氣泡耐性等視作是平版印刷用塗覆紙之適性之中重要的品質。特別是印刷光澤度基本上容易受到印刷前的白紙光澤度的影響。
迄今為止,為了提高塗覆紙的白紙光澤度,已研究控制塗覆層中所含的碳酸鈣、高嶺土等的調配量、粒徑、粒度分佈等(例如,專利文獻1~4),以及使用具有特定的玻璃轉移溫度之合成系接著劑(專利文獻5)等。此外,為了提高印刷表面強度,已研究對合成系接著劑進行最佳化(專利文獻6)、以及在包含天然系接著劑及合成系接著劑的塗料中添加苯乙烯-丙烯酸系聚合物(專利文獻7)。進一步地,專利文獻8已經提出使用合成系接著劑以外的接著劑來表現白紙光澤度及印刷表面強度。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1] 日本特許第4542188號
[專利文獻2] 日本特許第3755597號
[專利文獻3] 日本特開第2007-46189號公報
[專利文獻4] 日本特開第2006-132024號公報
[專利文獻5] 日本特開第2006-188783號公報
[專利文獻6] 日本特許第5288544號
[專利文獻7] 日本特許第4486861號
[專利文獻8] 日本特許第6435034號
[發明所欲解決之課題]
此外,出於降低成本及對環境的考慮等,引起注目的不是石油系的合成材料,而是廉價且生物分解性優異的材料。其中,以澱粉系材料作為原料之接著劑受到注目。特別是,要求高光面調的塗覆紙具備2層的顏料塗層,但在此塗覆紙中若不包含合成系接著劑,則難以實現兼顧白紙光澤度及表面強度。鑑於這種情況,本發明的課題是提供一種塗覆紙,在使用以澱粉系高分子化合物作為主成分之接著劑的情況下,可以兼顧表面強度及白紙光澤度。
[用以解決課題之手段]
前述課題藉由以下的本發明來解決。
態樣1
一種塗覆紙,其在原紙的至少一個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層,
其中前述顏料塗層各層中的全接著劑的90重量%以上為澱粉系高分子化合物,
2層中的至少1層含有糊精作為接著劑。
態樣1A
如態樣1之塗覆紙,其中將前述2層中的下層中之前述接著劑量設為L,將上層中之前述接著劑量設為U時,L>U。
態樣2
一種塗覆紙,其在原紙的至少一個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層,
其中前述顏料塗層各層中的全接著劑的90重量%以上為澱粉系高分子化合物,
將前述2層中的下層中之前述接著劑量設為L,將上層中之前述接著劑量設為U時,L>U。
態樣3
如態樣1、1A或2之塗覆紙,其中白紙光澤度為40~80%。
態樣4
如態樣1~3(包含態樣1A)中任一態樣之塗覆紙,其中
相對於前述上層中的顏料100重量份,前述上層中的前述接著劑的含量為20重量份以下,
相對於前述下層中的顏料100重量份,前述下層中的前述接著劑的含量為55重量份以下。
態樣5
如態樣1~4(包含態樣1A)中任一態樣之塗覆紙,其中
前述糊精為白色糊精,具備以下兩種特性:
1)重量平均分子量為10萬~50萬。
2)在濃度為35重量%下蒸煮16分鐘後,50℃之RVA黏度為1000mPa·s以下。
態樣6
如態樣1~5(包含態樣1A)中任一態樣之塗覆紙,其中
滿足以下任一特性或滿足兩種特性:
i)藉由瞬間熱分解法測定前述塗覆紙1mg時,苯乙烯的含量為0.5μg以下。
ii)將蒸餾水滴在前述塗覆紙並經過0.1秒後,接觸角為75°以下。
態樣7
如態樣1~6(包含態樣1A)中任一態樣之塗覆紙,其中前述顏料塗層中的顏料包含碳酸鈣。
[發明的效果]
根據本發明,提供在使用以澱粉系高分子化合物作為主成分之接著劑的情況下,可以兼顧表面強度及白紙光澤度之塗覆紙。
以下,對本發明進行詳細說明。在本發明中,「X~Y」包含其端點數值,即包含X及Y。
1. 塗覆紙
本實施態樣的塗覆紙(以下也簡稱為「塗覆紙」)是在原紙的至少一個面,即一個面或兩個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層。該塗覆紙可以是用於平版印刷、凹版印刷、凸版印刷等之印刷用塗覆紙,也可以是在厚紙板原紙上具有顏料塗層的白厚紙板。該塗覆紙可以具有2層以上的顏料塗層。
(1)顏料塗層
塗覆紙具有至少2層的顏料塗層,該層中的接著劑以澱粉系高分子化合物作為主成分。亦即,各層中的全接著劑的90重量%以上由澱粉系高分子化合物所構成。在第1的態樣中,前述2層中的至少1層含有糊精作為接著劑。在此態樣中,可以僅上層含有糊精。當存在2層以上的顏料塗層的情況下,存在有糊精的層較佳為僅在最上層。在本態樣中,特別是可以提高白紙光澤度。
此外,在第2的態樣中,塗覆紙具有至少2層的顏料塗層,該各層中的全接著劑的90重量%以上由澱粉系高分子化合物所構成,且將前述2層中的下層中之前述接著劑量設為L,將上層中之前述接著劑量設為U時,L>U。下層是相對接近原紙的層。當存在有2層以上的顏料塗層的情況下,前述「上層」是最上層,前述「下層」是與該最上層鄰接且靠近原紙的層。L/U沒有特別限定,但較佳為0.5~10,更佳為1~9。在第2的態樣中,較佳為前述2層中的至少1層含有糊精作為接著劑。
[接著劑]
顏料塗層是藉由塗敷主要包含顏料、接著劑(黏合劑)、水之顏料塗敷液而形成。接著劑較佳為不包含苯乙烯系共聚物。進一步地,顏料塗層即使在接著劑以外的目的,較佳為不含有苯乙烯。所謂的苯乙烯系共聚物是指苯乙烯/丁二烯系、苯乙烯/丙烯酸系等共聚物等之含有苯乙烯作為單體的共聚物等之合成系接著劑。
此外,接著劑較佳為也不包含不含有苯乙烯的合成系接著劑。所謂的合成系接著劑是指具疏水性、經化學合成之合成系的接著劑的總稱。作為合成系接著劑,具體可列舉:苯乙烯/丁二烯系、苯乙烯/丙烯酸系等共聚物、乙烯/乙酸乙烯酯系、丁二烯/甲基丙烯酸甲酯系、乙酸乙烯酯/丙烯酸丁酯系等之各種共聚物、聚乙烯醇、馬來酸酐共聚物及丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯系共聚物。藉由不使用合成系接著劑,可以獲得防止背輥(backing roll)污染、提升耐氣泡性、進一步減少使用昂貴的合成系接著劑來降低成本、用作廢紙時提升離解性優點。
如前所述,各層的全接著劑中,90重量%以上由澱粉系高分子化合物所構成。該含量的下限值較佳為95重量%以上,更佳為98重量%以上,進一步較佳為99重量%以上。雖然其上限沒有限制,但較佳為100重量%以下或99重量%以下。對用作接著劑的澱粉系高分子化合物,沒有特別限制,對改質方法、原料的品種等也沒有任何限制。作為澱粉系高分子化合物,較合適為澱粉、各種加工澱粉、經水解澱粉而獲得的糊精等。所謂的澱粉是指由直鏈澱粉、支鏈澱粉所組成之混合物,一般來說,該混合比因澱粉的原料之植物而不同。
作為將澱粉改質、修飾、加工等者,例如可列舉:氧化澱粉、羥基酯化澱粉(HES)、磷酸酯澱粉、酯化澱粉、交聯劑改質澱粉、糊精等。其中,為了在調配塗料時具有進一步良好的流動性(低黏度),較佳為糊精。此外,作為澱粉系高分子化合物的較佳原料可列舉:玉米、馬鈴薯、樹薯等,特別較佳為糯性種之玉米(糯性玉米)、樹薯。
從低黏度及高黏度安定性的觀點考慮,作為接著劑,較佳為使用糊精,特別較佳為使用焙燒糊精。在各層中,在全接著劑中,該糊精的量較佳為40重量%以上,更佳為50重量%以上。其上限沒有限制,但較佳為100重量%以下,更佳為90重量%以下。所謂的糊精是指,經水解澱粉而得到的澱粉系高分子的總稱,其中α-葡萄糖因糖苷鍵而聚合,也被稱為糊精(dextrin)。通常的澱粉的分子量較大,但糊精是澱粉水解過程中產生的中間產物,具有約寡聚物(約數個~20個左右的葡萄糖鍵結而成者)左右的分子量。焙燒糊精是加酸乾熱烘烤而成的糊精,有白色糊精、黃色糊精、英國膠(british gum)等種類。在本發明中,特別較佳為使用白色糊精。當白色糊精進一步水解時則成為所謂的黃色糊精,但黃色糊精的安定性較低且有使顏料塗層著色的疑慮,因此較佳為使用白色糊精。
此外,白色糊精還可以與其他澱粉系接著劑併用。作為可以併用的澱粉系接著劑可列舉:氧化澱粉、羥基酯化澱粉(HES)、磷酸酯澱粉、酯化澱粉、交聯劑改質澱粉等,但較佳為酸處理澱粉。藉由併用酸處理澱粉,可以獲得表面強度、白紙光澤度的表現性優異的塗覆紙。
白色糊精的分子量以重量平均分子量計可以為約10萬~50萬左右。分子量越高,糊液的黏度越高,為了使調配塗料時的黏度增加,重量平均分子量較佳為15萬~22萬。白色糊精較佳為在糊精中包含許多支鏈。支鏈越多,強度越容易表現。支鏈的程度與迴轉半徑有關,只要是分子量相同,迴轉半徑越小則支鏈越多,迴轉半徑越大則支鏈越少而被認為是直鏈狀。因此,白色糊精較佳為具有小的迴轉半徑。
由於白色糊精蒸煮後的漿料的黏度較低,可以使漿料進行高濃度化。此外,例如以α化澱粉等為代表之冷水可溶澱粉的漿料的黏度也較低,但由於這些冷水可溶澱粉經過溶解在冷水的處理,因此糊精等具有較高之表面強度的表現性之優點。因此,作為白色糊精,較佳為在20℃的水中的溶解度未滿20重量%。這種澱粉系高分子的行為,可以使用快速黏度分析儀(Rapid Visco Analyzer:RVA,型式RVA-4,New Port Scientific公司製)來測定。在較佳的態樣中,使用濃度為35重量%的澱粉系高分子漿料依以下的條件進行蒸煮時,從蒸煮開始16分鐘後,在50℃、160rpm的黏度(以下簡稱為「蒸煮後的黏度」)為1000mPa·s以下之糊精。將白色糊精的漿料蒸煮(蒸解)後,表現優異的接著力。
使用RVA,在以下的條件旋轉槳、測定攪拌中的槳的扭矩,算出蒸煮後糊精的黏度。
(攪拌條件)
測定開始後10秒:960rpm
之後:160rpm
(蒸煮條件)
0~5分鐘:5分鐘內昇溫至98℃
5~9分鐘:保持在98℃
9~12分鐘:3分鐘內降溫至50℃
12~16分鐘:保持在50℃
前述蒸煮後的黏度較佳為1000mPa·s以下,更佳為850mPa·s以下。由於白色糊精在蒸煮後經過一定時間後黏度特別低,因此即使將其調配至顏料塗敷液中,其黏度也不會大幅增加而可以使塗敷液的流動性良好。因此,可以提高顏料塗敷液的濃度,從而提升塗覆紙的印刷品質。亦即,由於可以抑制塗料向原紙的滲透、增大有效塗覆層,因此可以提升光澤表現性、白色度、表面強度等之各種塗覆紙品質。前述黏度的下限值沒有限制,例如可以為100Pa·s以上。
上層中的前述接著劑較佳為澱粉系高分子化合物(包含糊精,以下同),在較佳的態樣中,相對於該層的顏料100重量份,澱粉系高分子化合物的含量為20重量份以下、15重量份以下或10重量份以下。關於其下限,相對於前述顏料100重量份,下限可以為0.01重量份以上,但較佳為3重量份以上或5重量份以上。下層中的前述接著劑較佳為前述澱粉系高分子化合物,在較佳的態樣中,相對於該層的顏料100重量份,澱粉系高分子化合物的含量為55重量份以下、50重量份以下或30重量份以下。關於其下限,相對於前述顏料100重量份,下限較佳為10重量份以上或15重量份以上。
可以將澱粉系高分子化合物與先前用於塗覆紙用的接著劑併用。在此情況下,上層及下層的全接著劑的含量,以使各層中全接著劑中的澱粉系高分子化合物的量為90重量%以上的方式適宜調整。作為澱粉系高分子化合物以外的接著劑的實例,可列舉:天然系接著劑。作為天然系接著劑,可列舉:如酪蛋白、大豆蛋白、合成蛋白質等之蛋白質類;或者如羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥甲基纖維素等之纖維素衍生物等。此外,也可以使用合成系接著劑。作為合成系接著劑,包含如乙烯/乙酸乙烯酯系、丁二烯/甲基丙烯酸甲酯系、乙酸乙烯酯/丙烯酸丁酯系等之各種共聚物、聚乙烯醇、馬來酸酐共聚物及丙烯酸/甲基丙烯酸甲酯系共聚物等之通常的塗覆紙用接著劑。然而,從環境負荷的觀點考慮,期望盡可能不調配合成系接著劑。
塗覆紙的顏料塗層含有水溶性的澱粉系高分子化合物,作為具有疏水性且為化學合成之合成系接著劑,較佳為不含有苯乙烯系共聚物。因此,具有在回收時顏料塗層易溶於水且易離解的特徵。近年來,隨著向循環型社會的轉變,廢紙回收以製造再生紙盛行,對易離解的廢紙的需求大增。所謂的廢紙容易離解是指,可以抑制離解時的碎漿機的電力使用量、抑制離解藥品的使用而節省資源。此外,由於塗覆紙不含作為合成系接著劑的苯乙烯系共聚物,因此離解後的排水不含化學物質,對環境負荷低。
[顏料]
在本發明中,若無特別說明,「顏料」是指「白色顏料」的意思。顏料沒有特別限制,可以使用先前用於塗覆紙用者。作為其實例,可列舉:如高嶺土、黏土、合成高嶺土、層裂黏土、碳酸鈣(例如重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣)、滑石、二氧化鈦、硫酸鋇、硫酸鈣、氧化鋅、矽酸、矽酸鹽、膠體二氧化矽、緞白等之無機顏料;及如密實型、中空型或核-殼型等之有機顏料及該些組合。然而,考慮到環境負荷,希望盡量不要使用有機顏料。此外,作為顏料的種類,從可以使黏合劑要求量較少、以少量的接著劑即可提升表面強度、白色度較高的觀點考慮,較佳為重質碳酸鈣及輕質碳酸鈣。進一步地,從提升透明度的觀點考慮,也可以使用粒徑、形狀均一的輕質碳酸鈣。這是因為龐大的塗覆層結構有效率地散射光。
當將碳酸鈣調配到塗敷液的情況下,相對於顏料100重量份,輕質碳酸鈣或重質碳酸鈣或兩者的總含量較佳為50重量份以上,更佳為70重量份以上,進一步較佳為80重量份以上,特別較佳為100重量份。此外,從在原紙上形成均勻的塗覆層的觀點考慮,平均粒徑較佳為0.2~5μm,更佳為0.2~3μm。該平均粒徑是以Malvern公司製造的Mastersizer S等之雷射繞射式粒度分佈測定機來測定,並定義為D50。此外,當顏料塗層為2層的情況下,各層中含有的碳酸鈣的平均粒徑較佳為滿足(上層中含有的碳酸鈣的粒徑)<(下層中含有的碳酸鈣的粒徑)的關係。藉由減小上層中含有的碳酸鈣的粒徑,可以獲得具有高白紙光澤度的塗覆紙,並且藉由增大下層中含有的碳酸鈣的粒徑,可以獲得具有高表面強度的塗覆紙。碳酸鈣的粒徑較佳為在上層中為0.5~1.0μm,在下層中為1.0~2.0μm。
作為顏料,可以包含高嶺土等之板狀無機充填材。由於該顏料呈板狀,可以正反射光從而提高白紙光澤度。相對於該塗覆層中的顏料100重量份,較佳為1重量份以上。其上限沒有限制,但較佳為60重量份以下。此外,在具有2層以上的顏料塗層的情況下,對白紙光澤度影響較大的上層較佳為含有板狀無機充填材。但是,板狀無機充填材的黏合劑要求量較高,當調配過多的情況下,有塗覆紙的表面強度降低的疑慮。從該觀點考慮,相對於上層中的顏料100重量份,板狀無機充填材的含量較佳為15重量份以下,進一步較佳為5重量份以下。
[其他成分]
本發明中,視需求,可以適宜使用如分散劑、增黏劑、保水劑、消泡劑、耐水化劑、著色劑等之通常的塗覆紙用顏料中調配的各種助劑。
(2)原紙
塗覆紙至少具有原紙層。原紙可以藉由公知的方法來製造,例如可以將抄紙原料(紙料) 以抄紙部(wire part)進行抄紙,然後提供至壓輥部、預乾燥部以製造原紙。原紙可以是單層抄合,也可以是多層抄合,但在製造白色紙板時較佳為使用多層抄合原紙。原紙的製造方法沒有特別限定,可以使用公知的原料並使用公知的方法。本發明中使用的原紙沒有特別限制,可以毫無例外地使用一般使用的上等紙、模造紙、磨木紙、機上塗佈紙、繪圖紙、鑄塗紙、合成紙、樹脂塗佈紙、塑料薄膜等。
原紙的基重沒有特別限制,可以根據用途適宜選定,但例如可以為35~580g/m
2,作為印刷用塗覆紙使用時,可以為例如40~100g/m
2。
[原料紙漿]
作為用於原紙的紙漿原料,可以使用化學紙漿。除了化學紙漿之外,可以根據用途使用各種紙漿,例如可列舉:脫墨紙漿(DIP)、磨木紙漿(GP)、磨漿機磨木紙漿(RGP)、熱磨機械紙漿(TMP)、化學機械紙漿(CTMP)、化學磨木紙漿(CGP)、半化學紙漿(SCP)等。作為脫墨紙漿,可以使用如上等紙、模造紙、下級紙、報紙、傳單、雜誌等之選別廢紙、以及將其混合而成之未選別廢紙做為原料之脫墨紙漿等。
[填料]
作為原紙的填料,可以使用任何公知的填料,例如可以單獨使用或併用:如重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣、黏土、二氧化矽、輕質碳酸鈣-二氧化矽複合物、高嶺土、燒成高嶺土、層裂高嶺土、白炭黑、滑石、碳酸鎂、碳酸鋇、硫酸鋇、氫氧化鋁、氫氧化鈣、氫氧化鎂、氫氧化鋅、氧化鋅、氧化鈦、藉由矽酸鈉礦物進行中和而製造之非晶質二氧化矽等之無機填料;如尿素-福馬林樹脂、三聚氰胺系樹脂、聚苯乙烯樹脂、酚樹脂等之有機填料。其中,因提升不透明度而較佳為使用作為中性抄紙、鹼抄紙中的代表填料之重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣。紙中的填料率並無特別限制,但較佳為1~40固體成分重量%,進一步較佳為10~35固體成分重量%。
[原紙的處理]
為了使塗敷後的塗覆層均勻,較佳為使用線上軟壓光機、線上冷壓光機等對塗敷前的原紙進行預壓光處理,並預先將原紙平滑化。在此情況下,處理線壓較佳為30~100kN/m,更佳為50~100kN/m。此外,預壓光處理時原紙的含水率也很重要,含水率較佳為3~5%。
[添加劑]
原紙可以使用公知的製紙用添加劑。例如可以視需求使用:硫酸鋁、各種陰離子性、陽離子性、非離子性或兩性的良率提升劑、濾水性提升劑、各種紙力增強劑、內施膠劑等之抄紙用內添助劑。作為乾燥紙力提升劑可列舉:聚丙烯醯胺、陽離子化澱粉,作為濕潤紙力提升劑可列舉:聚醯胺表氯醇等。這些藥品在不影響質地、操作性等的範圍內添加。作為中性施膠劑可列舉:烷基烯酮二聚物、烯基琥珀酸酐、中性松香施膠劑等。進一步地,可以視需求添加染料、螢光增白劑、pH調整劑、消泡劑、樹脂控制劑、黏泥控制劑等。
[抄紙]
原紙的抄紙方法沒有特別限制,可以使用包含頂網(top wire)的長網抄紙機、高速(on top former)抄紙機、夾網成形機、圓網抄紙機、併用長網抄紙機及圓網抄紙機的紙板抄紙機、楊基烘缸等來進行。抄紙時的pH可以是酸性、中性、鹼性之任一者,但較佳為中性或鹼性。抄紙速度沒有特別限制。
(3) 透明塗佈層等
可以在原紙的一個面或兩個面塗敷不含顏料的塗敷液,設置清澈(透明) 塗佈層。藉由在原紙上實施透明塗敷,可以提升原紙的表面強度、平滑性,此外,可以在進行顏料塗敷時提升塗敷性。作為透明塗佈層之黏合劑,可以含有前述的源自澱粉的高分子化合物。透明塗敷的量以每單面固體成分計,較佳為0.1~4.0g/m
2,更佳為0.5~2.5g/m
2。
所謂的透明塗敷是指,例如使用施膠壓機、水平輥塗佈機、預計量施膠機、簾式塗佈機、噴霧式塗佈機等之塗佈機(塗佈機),對以澱粉、氧化澱粉等之各種澱粉、聚丙烯醯胺、聚乙烯醇等之水溶性高分子為主成分的塗佈液(表面處理液)在原紙上進行塗佈(施膠壓機)。
2. 塗覆紙的特性等
[苯乙烯含量]
如前所述,塗覆紙中的前述2層的顏料塗層,較佳為不含苯乙烯系共聚物,在更佳的態樣中不含合成系接著劑。塗覆紙1mg所含的苯乙烯含量較佳為0.5μg以下。苯乙烯含量是苯乙烯系共聚物含量的指標,進而是合成系接著劑的指標。該苯乙烯的含量在此範圍內意味著顏料塗層不含有苯乙烯系共聚物作為接著劑。本來,較佳為苯乙烯含量為0g。然而,考慮到從用作原料紙漿的廢紙或其他製紙用藥品等中不經意混入苯乙烯的可能性,前述苯乙烯的含量較佳為0.5μg以下。所謂的苯乙烯系共聚物是指,具有苯乙烯聚合單元的共聚物。作為其實例可列舉:可與苯乙烯共聚合的單體的共聚物之苯乙烯丁二烯乳膠等。該乳膠是用於製紙用之代表性的接著劑。此外,在一態樣中,苯乙烯系共聚物包含苯乙烯均聚物。
塗覆紙1mg中所含的苯乙烯的含量可以按照以下測定。
切取塗覆紙0.5~1mg,使用GC-MS以瞬間熱分解法測定苯乙烯的量,求出1mg的塗覆紙中所含的苯乙烯的含量。此時,使用聚苯乙烯(Nippon Zeon Co., Ltd.製,LX303A)作為標準品。使用機器的一實例如下所示。
使用機器:
熱解爐:Frontier Labs公司製 PY-2020iD
GC:Agilent Technologies製 6890N
使用管柱:DV-1(30m×0.25mm,膜厚1μm)
MASS:JEOL公司製 JMS-AX505HA
GC的使用條件:
熱解爐
試樣在550℃熱分解
GC的Injection temperature 280℃
GC
40℃保持5分鐘
以5℃/分昇溫至90℃
以20℃/分昇溫至240℃
以5℃/分昇溫至280℃
保持5分鐘
Mass Interface 260℃
使用機器:
熱解爐:Frontier Lab PY-3030D
GC:Agilent Technologies製 7890A
使用管柱:Agilent Technologies製 DB-1 30m×0.25mm,膜厚1μm
MS:Agilent Technologies製 5975C
[接觸角]
塗覆紙的接觸角是在將蒸餾水滴在該塗覆紙的表面上經過0.1秒後進行測定。滴下的量較佳為5μL。接觸角可以使用接觸角測定裝置(DAT1100 FIBRO System AB製),依JIS-P8111所定義的標準條件以經前處理的塗覆紙作為試驗對象來測定。接觸角的值較佳為75°以下。其下限可以是10°以上。當與液體接觸時,紙會吸收該液體。紙相對於液體的接觸角是液體對紙的浸透程度的指標。本發明中的接觸角在兩面塗敷的情況下,接觸角定義為在塗覆紙的一個面及另一個面上分別測定的接觸角的平均值。
由於顏料塗層不含有苯乙烯系共聚物作為合成系接著劑,塗覆紙的濕強度降低,塗覆紙印刷時容易出現堆積(piling)。因此,為了抑制吸水,調整塗覆紙的接觸角。藉由控制塗覆紙的接觸角,可以使表面強度成為適正的狀態,防止堆積。
作為調整接觸角的方法,例如可列舉:調整塗覆紙的表面粗糙度以抑制吸水、在原紙上塗佈具有延遲或防止水向紙的吸水或浸透效果之藥劑等。其中較佳為添加前述藥劑。該藥劑較佳為添加至最外層的顏料塗層。
作為前述藥劑,可列舉:各種的施膠劑、聚丙烯醯胺、改質聚丙烯醯胺等之紙力增強劑、碳酸鋯等,但其中較佳為烷基烯酮二聚物、蠟、聚胺/醯胺系樹脂、聚丙烯醯胺系聚合物。
烷基烯酮二聚物在製紙工業中用作中性施膠劑,是將烯酮附上疏水性長鏈烷基之烷基烯酮藉由二聚化反應而製造。烷基烯酮二聚物可以是蠟型或乳劑型。
作為蠟,可列舉石蠟。石蠟是藉由石油分餾而得到,成分主要為具有碳原子數為20以上之正構烷烴的混合物。由於不溶於水,因此具有優異的防濕性、棒異性、撥水性。
所謂的聚胺/醯胺系樹脂是指,聚胺系樹脂、聚醯胺系樹脂或其兩者。具體可列舉:聚胺樹脂、聚醯胺樹脂、改質聚胺樹脂、改質聚醯胺樹脂、聚醯胺尿素樹脂、聚伸烷基聚胺樹脂、聚伸烷基聚醯胺樹脂、聚胺聚尿素樹脂、改質聚胺樹脂、改質聚醯胺樹脂、聚伸烷基聚胺尿素福馬林樹脂、聚伸烷基聚胺聚醯胺聚尿素樹脂等。
所謂的聚丙烯醯胺系聚合物,是指藉由丙烯醯胺聚合之聚合物、將丙烯醯胺、丙烯酸等之可以與丙烯醯胺聚合之其他的單體聚合之共聚物。
這些藥劑較佳為添加至顏料塗層。特別較佳為將其添加至最外層的顏料塗層。相對於顏料100重量份,塗覆層的添加量為0.05~1.0重量份,較佳為0.1~0.5重量份。如果添加量多於1.0重量份,則接觸角變大,亦即,不發生吸水從而使油墨容易乳化,進行多色印刷時,後胴的著墨性惡化。此外,塗料的黏度顯著增加,塗敷操作性惡化。另一方面,如果添加量少於0.05重量份,則接觸角變小,亦即不能充分獲得抑制吸水的效果,塗覆紙的濕強度降低,印刷時容易發生堆積。
[紙中灰分]
塗覆紙的紙中灰分較佳為10重量%以上,更佳為30重量%以上。特別是在使用塗覆紙作為印刷用塗覆紙的情況下,較佳為提高灰分以提高不透明度。
[表面處理]
塗覆紙可以視需求實施表面處理。平滑化處理可以使用通常的超級壓光機、光澤壓光機(gloss calendar)、軟壓光機(soft calandar)、熱壓光機、靴式壓光機等之平滑化處理裝置。平滑化裝置可適宜地在機上或機外使用,加壓裝置的形態、加壓壓區的數、加溫等也可適宜調整。在較佳的態樣中,可以使用超級壓光機、高溫軟壓區壓光機等之壓光機對塗覆紙進行表面處理。藉由表面處理可以提升塗覆紙的平滑度、光澤度。在本發明中,較佳為軟壓區壓光處理。藉由軟壓區壓光處理,可同時提升白色度、不透明度。在軟壓區壓光處理中,當金屬輥的表面溫度為20℃~60℃時的線壓為30~60kN/m,較佳為40~60kN/m。此外,只要是金屬輥的表面溫度為40℃~250℃的高溫軟壓區壓光處理,線壓即為60~400kN/m,較佳為150~300kN/m,更佳為100~350kN/m。當提高溫度時,可以提升塗覆紙的表面的光澤、平滑度。
[兼顧表面強度及白紙光澤度]
如果顏料塗層中的合成系接著劑的調配量減少時,則會發生塗覆紙的表面強度降低等之品質降低。特別是塗覆紙、輕量塗覆紙對品質的要求較高,因此要減少合成系接著劑的調配量並不容易。此外,如果不調配合成系接著劑時,除了上述問題之外,平版印刷時具有容易發生橡皮筒紙粉堆積(Blanket piling)的傾向。所謂的橡皮筒紙粉堆積是指,紙粉、墨水在橡皮筒上的打印區域的周緣堆積成山。作為這些問題的對策,可以考慮大量摻混天然系接著劑來代替合成系接著劑,但大量摻混天然系材料時使塗料黏度顯著增大,從而使操作性、塗敷適性惡化。因此,可以考慮藉由稀釋塗料來實現低黏度化,但由於水分增加使塗敷後的乾燥步驟的負荷增大,產生塗敷速度降低等之對生產性產生不良影響,此外,即使降低塗敷速度來製造,由於塗料濃度也降低,塗料的保水性也降低,無法避免塗料對原紙內的浸透增大,白紙光澤度降低、表面強度降低等之品質降低。如此一來,接著劑對操作性、塗敷適性、塗覆紙品質具有強烈影響。在塗覆紙品質之中,表面強度及白紙光澤度受接著劑的影響很大,進一步地,兩者在接著劑的增減方面表現出相反的行為。亦即,當接著劑增加時,表面強度提高,但白紙光澤度降低。反之,當接著劑減少時,白紙光澤度提升,但表面強度降低。因此,在要求高表面強度及白紙光澤度的塗覆紙,進一步對於在塗敷原紙上設置每個面2層的顏料塗層之塗覆紙中,難以實現兼顧兩者。然而,在本發明中,如前所述,藉由使用特定的接著劑、使各層中的接著劑的量作為特定的範圍,可以達成兼顧優異的表面強度及白紙光澤度。白紙光澤度較佳為40~80%,更佳為45~70%,進一步較佳為45~55%。
4. 製造方法
塗覆紙只要在不損害本發明的效果範圍內,可以任意的方法來製造。塗覆紙例如由具備下述步驟的製造法來製造:1)準備原紙的步驟,2)在原紙的一個面或兩個面上設置顏料塗層(下層)的步驟,3)在前述下層的上方設置顏料塗層(上層)的步驟。在2)及3)的步驟中,也可以使用多層顏料塗敷液一次性實施塗敷。此外,如前所述,前述製造方法還可以具備設置透明塗覆層的步驟及表面處理的步驟。各步驟可以如公知的方式實施。以下,對顏料塗敷步驟進行說明。
顏料塗敷步驟可以使用常用的塗佈機。作為此種塗佈機,可列舉:機上塗佈機及機外塗佈機。作為機上塗佈機,可以使用施膠壓機塗佈機、水平輥塗佈機、棒式計量施膠壓機塗佈機等之輥塗機、比爾刮刀塗佈機、刮刀計量施膠壓機塗佈機、短駐留刮刀塗佈機、噴注刮刀塗佈機等之塗佈機。塗敷速度沒有特別限制,但根據現有技術,刮刀塗佈機較佳為500~1800m/分,施膠壓機塗佈機較佳為500~2000m/分。
濕潤塗覆層的乾燥方法沒有限制,例如可以單獨使用或併用:蒸氣過熱缸、加熱熱風乾燥機、氣體加熱器烘乾機、電加熱烘乾機、紅外線加熱烘乾機等各種方法。
塗敷液的塗敷量可根據用途適宜選擇,但一般每一個面的固體成分為5~20g/m
2。顏料塗敷液的固體成分濃度沒有特別限定,但考慮到印刷品質,較佳為約50~75重量%左右。此外,從操作性等的觀點考慮,顏料塗敷液的黏度較佳為約2000mPa·s~3000mPa·s左右。
[實施例]
[實施例1]
向由廢紙漿50重量份、NBKP 20重量份、LBKP 30重量份所構成之紙漿漿料中,以使紙中的灰分成為15重量%的方式,添加輕質碳酸鈣作為填料,並添加陽離子化澱粉3重量份作為內添紙力劑以調製紙料。按照通用方法由該紙料製造中質原紙。
將表1所示之作為顏料的碳酸鈣及作為接著劑的白色糊精(RVA黏度為200~1000mPa·s,重量平均分子量為15萬~20萬)與水進行調配,以調製固體成分濃度為60重量%的上層用顏料塗敷液及下層用顏料塗敷液。然而,相對於碳酸鈣100重量份,上層用顏料塗敷液中的白色糊精的調配量為15.5重量份,下層用顏料塗敷液中的白色糊精的調配量為16.2重量份。
使用此塗敷液,以使一個面之下層塗敷量成為20.0g/m
2、上層塗敷量成為17.8g/m
2的方式,以噴注刮刀塗佈機方式之刮刀塗佈機進行塗敷並乾燥。塗敷速度為900m/分。
接著,在加工步驟中,使用具有蕭氏硬度D90°的彈性輥之2輥/4堆疊軟壓光機,對塗覆紙進行表面處理。條件如下。
各金屬輥:100℃
各壓區線壓:100 kN/m
壓光速度:300m/分
[實施例2]
作為接著劑,除了將前述白色糊精調配至塗覆層上層12.2重量份、下層16.2重量份以外,其他以與實施例1相同的方法製造塗覆紙。
[實施例3]
作為接著劑,除了將前述白色糊精調配至塗覆層上層8.9重量份、下層16.2重量份以外,其他以與實施例1相同的方法製造塗覆紙。
[比較例1]
除了將塗覆層之接著劑的調配方式如以下般變更以外,其他以與實施例1相同的方法製造塗覆紙。
上層:調配苯乙烯/丁二烯共聚物乳膠6.6重量份、乙醯化樹薯澱粉2.3重量份。
下層:調配苯乙烯/丁二烯共聚物乳膠2.0重量份、乙醯化樹薯澱粉10.2重量份。
這些結果如表1所示。由該表可知,實施例中得到的塗覆紙的印刷表面強度及印刷光澤度的平衡優異。
[實施例4]
將表2所示之作為顏料的碳酸鈣及作為接著劑的白色糊精(RVA黏度為200~1000mPa·s,重量平均分子量為15萬~20萬)及酸處理澱粉與水進行調配,以調製固體成分濃度為68重量%的上層用顏料塗敷液及固體成分濃度為50重量%的下層用顏料塗敷液。然而,相對於碳酸鈣100重量份,白色糊精及酸處理澱粉的調配量,於上層用顏料塗敷液為2.5重量份及2.5重量份,於下層用顏料塗敷液為22.5重量份及22.5重量份。
準備與實施例1中所使用之相同的原紙,對該原紙使用此塗敷液,下層以水平輥塗佈機(周速比為60%)、上層以噴注刮刀塗佈機方式之刮刀塗佈機,對原紙的兩個面進行塗敷及乾燥。以下層的塗敷量成為3.3g/m
2,上層的塗敷量成為8.1g/m
2的方式進行。塗敷速度為900m/分。接著,對所獲得的紙進行與實施例1相同方法之表面處理,得到印刷用塗覆紙。
[實施例5]
除了將上層的白色糊精的量設為2.75重量份、澱粉的量設為2.75重量份以外,其他與實施例4相同的方法製造塗覆紙。
[實施例6]
除了將上層的白色糊精的量設為3重量份、澱粉的量設為3重量份以外,其他與實施例4相同的方法製造塗覆紙。
[實施例7]
除了將上層的白色糊精的量設為5重量份、澱粉的量設為0重量份、下層的白色糊精的量設為0重量份、澱粉的量設為45重量份以外,其他與實施例4相同的方法製造塗覆紙。
[比較例2]
除了將塗覆層之接著劑的調配方式如以下般變更以外,其他以與實施例4相同的方法製造塗覆紙。
上層:調配苯乙烯/丁二烯共聚物乳膠3.3重量份、酸處理澱粉3.9重量份。
下層:調配苯乙烯/丁二烯共聚物乳膠2.8重量份、酸處理澱粉22.0重量份。
這些結果如表所示。從該表明顯可知,實施例中得到的塗覆紙的印刷表面強度及印刷光澤度的平衡優異。
評價方法等如下所示。
1) 基重、紙厚、密度:JIS P8124
2) 灰分:JIS P 8251:2003
3) 白紙光澤度:JIS P8142
4) 王研式平滑度:JIS P8115
5) PPS粗糙度:按照ISO8791測定的PPS表面粗糙度。
6) 透氣率:JIS P8117:2009
7) 耐氣泡性:將紙料切成縱向9cm、寬度方向8cm並調節濕度。將矽油(信越化學工業公司製)放入加熱包中,適宜設定溫度並投入紙料。投入3秒後將紙料上推,確認氣泡的發生狀況。將溫度逐步降低5~10℃,重複進行作業直至不發生氣泡。數值越高則耐氣泡性越優異。
8) ISO彎曲勁度:ISO 2493
9) 印刷光澤度
以Roland公司製的單張紙膠印刷機(4色),使用膠印單張紙用油墨(東洋墨水(股)製 NEX-M),在印刷速度8000張/hr的情況下,按照藍、紅、黃、墨(CMYK)的順序進行印刷,使得單色部分的油墨壓印濃度分別成為藍1.60、紅1.50、黃1.10、墨1.80。將所得之印刷物的藍(C)單色印刷部的光澤度,基於JIS P-8142來測定。
10) 油墨壓印濃度
以Roland公司製的單張紙膠印刷機(4色),使用膠印單張紙用油墨(東洋墨水(股)製 NEX-M),在印刷速度8000張/hr的情況下,按照藍、紅、黃、墨(CMYK)的順序進行印刷,使得單色部分的油墨壓印濃度分別成為藍1.60、紅1.50、黃1.10、墨1.80。將所得之印刷物的藍(C)單色印刷部的油墨濃度,以分光光度計(SpectroEye、X-rite公司製)來測定。
11) 紙脫落(picking)評價(表中標示為拾取(pick)10張)
以Roland公司製的單張紙膠印刷機,使用東洋墨水(股)製之Leo Echo Y藍作為墨水,以8000sph的速度印刷藍色單色。根據在印刷10張時發生之F面及W面的紙脫落(剝離)的發生狀況來進行評價。具體而言,根據10試樣中的紙脫落(剝離)發生總數來進行評價。因此,數值越小,耐紙脫落性越好。
Claims (7)
- 一種塗覆紙,其在原紙的至少一個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層,其中 前述顏料塗層各層中的全接著劑的90重量%以上為澱粉系高分子化合物, 2層中的至少1層含有糊精作為接著劑。
- 一種塗覆紙,其在原紙的至少一個面具有2層包含顏料及接著劑的顏料塗層,其中 前述顏料塗層各層中的全接著劑的90重量%以上為澱粉系高分子化合物, 將前述2層中的下層中之前述接著劑量設為L,將上層中之前述接著劑量設為U時,L>U。
- 如請求項1或2之塗覆紙,其中白紙光澤度為40~80%。
- 如請求項1或2之塗覆紙,其中 相對於前述上層中的顏料100重量份,前述上層中的前述接著劑的含量為20重量份以下,以及 相對於前述下層中的顏料100重量份,前述下層中的前述接著劑的含量為55重量份以下。
- 如請求項1或2之塗覆紙,其中 前述糊精為白色糊精,具備以下兩種特性: 1)重量平均分子量為10萬~50萬, 2)在濃度為35重量%下蒸煮16分鐘後,50℃之RVA黏度為1000mPa·s以下。
- 如請求項1或2之塗覆紙,其中 滿足以下任一特性或滿足兩種特性: i)藉由瞬間熱分解法測定前述塗覆紙1mg時,苯乙烯的含量為0.5μg以下, ii)將蒸餾水滴在前述塗覆紙並經過0.1秒後,接觸角為75°以下。
- 如請求項1或2之塗覆紙,其中前述顏料塗層中的顏料包含碳酸鈣。
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