JP4508324B2

JP4508324B2 - 塗工紙の製造方法

Info

Publication number: JP4508324B2
Application number: JP31896599A
Authority: JP
Inventors: 謙二常川; 博康山▲崎▼; 修一新井
Original assignee: Somar Corp
Current assignee: Somar Corp
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP2001140197A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新規な塗工紙、さらに詳しくいえば、カレンダー処理に際し、塗膜中のバインダー成分がバッキングロール、カレンダーロール及びラスタープレスなどに付着して汚染するのを防止する機能をもつ新規な塗工紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、印刷用紙には、平滑性、光沢性、印刷適性を改善するためにその表面に塗工液の塗工層が設けられている。この塗工液は通常クレー、重質炭酸カルシウムなどの白色顔料とラテックスやデンプンなどをバインダーとして水に分散させたスラリーであって、これを紙基材表面に塗布するには、適当な濃度に希釈した後、調整タンクから塗工液に供給して走行中の紙に連続的に塗布し、過剰分をブレードのような塗工ヘッドで取り除いて所要の膜厚にする方式が取られている。紙から除かれた塗工液は、調整タンクに戻され、新しい塗工液に混合して再使用される。
【０００３】
この塗工液は、前記のようにして紙基材表面に塗布された後、カレンダー処理を施し、光沢を付与する。このような塗工紙を得るため、これまでに種々の塗工液、例えば、デラミネーテッドクレー及びタルクと接着剤としての軟質スチレン・ブタジエン系共重合体を含む塗工液（特開昭６０−２２４８９５号公報）やインク定着性改善のため炭酸カルシウムを含有した塗工液（特開平２−１３９５００号公報）などが提案されている。しかしながら、これらの塗工液を用いて塗工紙を製造する場合、カレンダー処理時にカレンダーロールにバインダー成分等が付着し、製品の汚染や生産性の低下を生じることがしばしばあった。
【０００４】
このような、カレンダーロール汚れを防止するために、ガラス転移温度が−２０〜２０℃の共重合体ラテックスを固形分として顔料１００重量部に対し、３〜１０重量部含有させた塗工液（特開平９−２９６３９４号公報）や分散粒子を含む水分散液とウレタンプレポリマーを混合した紙塗工用接着剤（特開平８−１７０２９９号公報）、少なくとも原紙の片面に２層以上の塗層を設けたグラビア印刷用塗工紙において、最上層に隣接する下塗り層として、ゼータ電位がプラス電位を有する下塗り層組成物を塗装し、最上層には、顔料及び接着剤を主成分とし、該接着剤として少なくとも８０重量％以上のゲル含有量、かつ−３０℃以下のガラス転移温度を有するカルボキシル化変性共重合体エマルションを含有する上塗り層組成物を塗装するグラビア印刷用塗工紙（特開平５−５９６９５号公報）などが提案されているが、バインダーの種類に応じて、塗工液の組成及び製造条件を再検討する必要が出てくる上に、品質的にも従来のものに匹敵するものが得られないという欠点があるし、また、塗工層を２層にしなければならないため生産効率の低下を免れないという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の紙塗工液の持つ欠点であるカレンダーロール汚れを防止しうる塗工紙を提供することを目的としてなされたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、カレンダーロール汚れを防止しうる塗工紙について鋭意研究を重ねた結果、紙塗工液においてその水相粘度を特定の範囲に調整することにより、それを用いて得られる塗工紙のカレンダーロール汚れを防止しうることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、基紙上に、紙塗工液を適用して塗膜を形成する工程を含む塗工紙の製造方法であって、前記紙塗工液として、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸との共重合体又はアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸とメタクリル酸アルキルエステルとの共重合体を塗工性改質剤として含み、かつ、水相粘度が３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下であるものを用いることを特徴とする、カレンダーロール付着防止能をもつ塗工紙の製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の塗工紙は、水相粘度が３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下の紙塗工液から形成された塗膜を有することが必要である。この紙塗工液の基本組成は、従来の紙塗工液のそれと特に異なるものではなく、同じ顔料及びバインダーを用いることができる。
すなわち、顔料については特に制限はなく、従来紙塗工液に慣用されているものを使用することができる。このようなものとしては、例えばクレー、炭酸カルシウム、カオリン、タルク、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、白土、レーキ、合成プラスチック顔料などが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組合せて用いてもよい。また、その配合量は、通常塗工液全量に基づき、４０〜７０重量％の範囲で選ばれる。
【０００９】
次に、紙塗工液に用いられるバインダーについても特に制限はなく、従来紙塗工液に慣用されている合成又は天然高分子物質のラテックス又は溶液などを用いることができる。このような合成又は天然高分子物質としては、例えばスチレン−ブタジエン系共重合体、スチレン−アクリル系共重合体、酢酸ビニル−アクリル系共重合体、エチレン−酢酸ビニル系共重合体、ブタジエン−メタクリル酸メチル系共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸ブチル系共重合体、スチレン−無水マレイン酸系共重合体、アクリル酸−メタクリル酸メチル系共重合体、酸化デンプン、エステル化デンプン、エーテル化デンプン、酵素変性デンプン、カゼイン、大豆タンパクなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その配合量は、顔料１００重量部当り、通常３〜３０重量部、好ましくは５〜２０重量部の範囲で選ばれる。
【００１０】
この紙塗工液には、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ分散剤、増粘剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤などを適宜含有させることができる。該分散剤としては、例えばポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、アクリル酸−マレイン酸系共重合体のナトリウム塩などがある。
【００１１】
本発明においては、前記の基本組成について塗工性改質剤により、水相粘度を３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下に調整した紙塗工液を用いることが必要である。この塗工性改質剤としてはどのようなものでも用いることができるが、特に（Ａ）アクリル酸アルキルエステルと（Ｂ）メタクリル酸との共重合体で、この（Ａ）成分中のアルキル基が炭素数１〜８のものを用いるのが好ましい。アルキル基は直鎖状でも枝分れ状でもよい。このようなアクリル酸アルキルエステルとしては例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸ペンチル、アクリル酸２−メチルブチル、アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシヘキシルなどを挙げることができるが、特に炭素数１〜４のものが好適であり、中でも特にアクリル酸エチルが塗工液の水相粘度を効果的に上昇させることができるので好適である。
【００１２】
（Ａ）成分として炭素数９以上のアルキル基を含むものを用いると塗工液の粘度は上昇させるが、塗工液の水相粘度は上昇させることができないので、好ましくない。
この塗工性改質剤は、前記（Ａ）成分、（Ｂ）成分に、（Ｃ）成分としてメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸オクチルなどのメタクリル酸アルキルエステルを含有してもよい。この場合、特にアクリル酸エチル−メタクリル酸メチル−メタクリル酸共重合体がオフセット処方又はオンマシンコーター用グラビア処方の塗工液において、有効に水相粘度を上昇させるので好ましい。
【００１３】
この（Ａ）成分と（Ｂ）成分との含有割合は、モル比で４０：６０ないし９５：５の範囲であることが好ましい。モル比がこの範囲を逸脱すると、例えば(Ａ)成分が過剰になると、高分子物質の疎水性が高くなりすぎて、水との相互作用が少なく十分な水相粘度が得られないし、（Ｂ）成分が過剰になると、水相粘度は上昇するが、塗工液自身の弾性化をも引き起こし、塗工作業性の著しい低下を招く原因となる。
【００１４】
また、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との共重合体の重量平均分子量は１００，０００ないし８，０００，０００の範囲であることが望ましい。この重量平均分子量が１００，０００未満であると十分な水相粘度の上昇は得られないし、８，０００，０００を超えると塗工液の弾性化を招き、塗工作業性が低下する。
さらに、（Ｃ）成分を含有させる場合、（Ｃ）成分の含有割合は、（Ａ）成分：（Ｂ）成分のモル比が９５：５ないし４０：６０で、（Ａ）成分と（Ｂ）成分との合計量に対する（Ｃ）成分のモル比が５０を超えない範囲内で選ばれる。（Ｃ）成分の含有割合がこの範囲を超えるとガラス転移温度の上昇により、水との相互作用が少なくなり水相粘度が低下するためカレンダーロールへの付着を防止することができなくなる。（Ａ）成分と（Ｂ）成分と（Ｃ）成分との共重合体の重量平均分子量は９００，０００〜８，０００，０００の範囲であることが望ましい。
【００１５】
このアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸及び所望により用いられるメタクリル酸アルキルエステルとの共重合体は、常法に従い、例えばそれらを所定の割合で混合し、不活性有機溶媒中、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチルのような過酸化物やビスアゾイソブチロニトリルのようなラジカル触媒の存在下で共重合させることにより得ることができる。
【００１６】
本発明で用いる紙塗工液においては、紙塗工液の水相粘度が３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下になるように調整されていることが必要である。このような条件が満たされることにより、バインダーのマイグレーション（移動）を抑え、塗工液表面にくるバインダー量を低減させることによりカレンダーロール汚れの発生を防止することができるが、さらに、好ましくは水相粘度を５ｍＰａ・ｓ以上とすることにより、カレンダーロール汚れを防止することができる。
【００１７】
本発明において用いる紙塗工液の水相粘度は、調整した紙塗工液を遠心分離し、その上澄みの液の粘度をＥＬＤ型粘度計（東京計器社製）で測定した値である。紙塗工液の水相粘度を３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下に調整するには、通常、塗工性改質剤を、顔料１００重量部当り０．０５〜１．０重量部の割合で配合する。この量が０．０５重量部未満ではカレンダーロール汚れの発生を完全に防止することが困難となるし、この量が１．０重量部を超えると塗工液全体の弾性化を招き、塗工性の低下（スクラッチ、スピッツ、ストリークの発生）の原因となる。カレンダーロールの汚れ防止及び塗工性の面から塗工性改質剤の好ましい配合量は、顔料１００重量部当り０．１〜０．４重量部の範囲である。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の塗工紙はカレンダー処理の際、カレンダーロールにバインダー成分等が付着するのを防止できるので、生産性に優れ、特に高品質の光沢処理を連続して行うことができ、表面平滑性、光沢性などに優れた表面加工塗工紙を得ることができる。
【００１９】
【実施例】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。なお、各例中の紙塗工液及び塗工紙の物性は、下記の方法にしたがって求めた。
【００２０】
（１）紙塗工液の水相粘度
紙塗工液を全自動高速冷却遠心分離器ＲＤ−２０ＩＶ（トミー精工社製）を用い、１５０００ｒｐｍ、６０分遠心分離を行い、得られた上澄み液についてＥＬＤ型粘度計（東京計器社製）を用い、回転数５０ｒｐｍで２０℃における粘度を測定した。
（２）カレンダーロール汚れ
カレンダーロールの汚れを目視にて観察し、以下の基準により評価した。
○・・・カレンダーロールに汚れの付着なし。
△・・・カレンダーロールに汚れの付着が若干あるが、操業性に問題なし。
×・・・カレンダーロールに汚れの付着が有り、操業性に問題あり。
【００２１】
実施例１
クレー６０重量部、重質炭酸カルシウム４０重量部、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス１１重量部(固形分として)、酸化デンプン１重量部及び分散剤（ソマール社製、ＳＤＡ−４０Ｋ）０．１重量部(固形分として)を混合し、全体の固形分濃度が６３％になるように水を加えた後、アクリル酸エチル単位とメタクリル酸単位とのモル比が６５．５：３４．５でかつ重量平均分子量が１，０００，０００以上のアクリル酸エチル−メタクリル酸共重合体エマルション(固形分３０重量％、２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ)を共重合体に基づき０．３重量部(固形分として)を加えて均質に混合することにより、水相粘度が８．０ｍＰａ・ｓに調整された紙塗工液を調製した。上記の重量平均分子量はＧＰＣ法により測定したポリスチレン換算の値である。次に、この紙塗工液を中質紙(坪量６０ｇ／ｍ²)の片面に固形分付着量が１３ｇ／ｍ²になるように塗布乾燥して塗工紙を作成した。この時のカレンダーロール汚れについて表１に示す。
【００２２】
実施例２
実施例１において、アクリル酸エチル−メタクリル酸共重合体エマルションに代え、アクリル酸エチル−メタクリル酸メチル−メタクリル酸共重合体エマルション（アクリル酸エチル単位、メタクリル酸メチル単位、メタクリル酸単位のモル比２８．０：３７．５：３４．５、重量平均分子量が１，０００，０００以上、固形分３０重量％、２０℃における粘度が９ｍＰａ・ｓ）を用いた以外は、全て実施例１と同様にして水相粘度が５．２ｍＰａ・ｓに調整された紙塗工液を調製した。このものの物性を表１に示す。次に、この紙塗工液を中質紙(坪量６０ｇ／ｍ²)の片面に固形分付着量が１３ｇ／ｍ²になるように塗布乾燥して塗工紙を作成した。このものの物性を表１に示す。
【００２３】
実施例３
実施例１において、アクリル酸エチル−メタクリル酸共重合体エマルションに代え、アクリル酸ブチル−メタクリル酸共重合体エマルション（アクリル酸ブチル単位、メタクリル酸単位のモル比４４．１：５５．９、重量平均分子量が１，０００，０００以上、固形分３０重量％、２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ）を用いた以外は、全て実施例１と同様にして水相粘度が４．１ｍＰａ・ｓに調整された紙塗工液を調製した。このものの物性を表１に示す。次に、この紙塗工液を中質紙(坪量６０ｇ／ｍ²)の片面に固形分付着量が１３ｇ／ｍ²になるように塗布乾燥して塗工紙を作成した。このものの物性を表１に示す。
【００２４】
比較例１
実施例１において、アクリル酸エチル−メタクリル酸共重合体エマルションに代え、カルボキシメチルセルロースを用いた以外は、全て実施例１と同様にして紙塗工液を調製した。このものの物性を表１に示す。次に、この紙塗工液を中質紙(坪量６０ｇ／ｍ²)の片面に固形分付着量が１３ｇ／ｍ²になるように塗布乾燥して塗工紙を作成した。このものの物性を表１に示す。
【００２５】
【表１】

Claims

基紙上に、紙塗工液を適用して塗膜を形成する工程を含む塗工紙の製造方法であって、
前記紙塗工液として、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸との共重合体又はアクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸とメタクリル酸アルキルエステルとの共重合体を塗工性改質剤として含み、かつ、水相粘度が３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下であるものを用いることを特徴とする塗工紙の製造方法。
前記紙塗工液として、顔料及びバインダーを含み、かつ、塗工性改質剤により水相粘度が３ｍＰａ・ｓ以上８ｍＰａ・ｓ以下に調整されたものを用いる請求項１記載の塗工紙の製造方法。
前記塗工性改質剤が、アクリル酸エチルとメタクリル酸との共重合体又はアクリル酸エチルとメタクリル酸メチルとメタクリル酸との共重合体である請求項１または２記載の塗工紙の製造方法。