JP4562305B2

JP4562305B2 - キャスト塗被紙の製造方法

Info

Publication number: JP4562305B2
Application number: JP2001074162A
Authority: JP
Inventors: 友治佐藤; 政浩新西
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2021-03-15
Also published as: JP2002266282A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、キャスト鏡面仕上げ後のワインダー処理工程、搬送工程等後工程において白紙光沢度の低下が少なく、面状に優れ、且つインキ乾燥性や耐ブロッキング性に優れたキャスト塗被紙に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般のコート紙より高い白紙光沢度と、鏡面様の面状を有するキャスト塗被紙は、用途別に大別すると、(1)一般印刷用途、(2)高級ショッピングバッグやブックカバー等に使用される袋用途、(3)粘着ラベルの上紙として使用される粘着ラベル用途、(4)塩ビレザーやウレタン工程紙の原紙として使用される工程紙用途、(5)インクジェットプリンター用紙に使用されるインクジェット用途等に分けられる。
【０００３】
キャスト塗被紙は高い白紙光沢度が要求される他、求められる品質はそれぞれの用途で異なり、オフセット印刷に使用される一般印刷用途では、面状や印刷表面強度、インキ乾燥性等印刷適性が要求される。袋用途では、特に強い紙力と印刷表面強度が要求される。粘着ラベル用途では、凸版印刷が主体であり一般に強い表面強度は必要ないが、ピンホールのない良好な面状や耐水性（耐ブロッキング性）が要求される。また、印刷後巻き取った状態で印刷面のインキが剥離紙に付着し取られるケースがあるためインキ乾燥性が速いことが望まれる。工程紙用途では、ピンホールのない良好な面状が要求され、インクジェット用途では、インクの吸収性、画像再現性等各種インクジェット適性が要求される。
【０００４】
一方キャスト塗被紙の製造方法も、原紙表面に塗被液を塗被した後、塗被層を湿潤状態のまま直ちにフォーミングロールによってキャストドラムに圧着させる直接法と、塗被液を塗被した後、塗被層を凝固浴に通し変形可能な可塑性を持ったゲル状態に凝固させた後、キャストドラムに圧着させる凝固法と、塗被液を塗被した後一旦乾燥させて乾燥塗被面を得、その後塗被面を水または適当な再湿潤液で再湿可塑化させ、キャストドラムに圧着させる再湿潤法に大別される。
【０００５】
直接法は、湿潤塗被層がキャストドラムに圧着された際、塗料中の水分が急激に沸騰して塗被層を破壊し、無数の微細なピンホールを発生させてしまうため、特にピンホールのない良好な面状が要求される粘着ラベル用途や工程紙用途には好ましくなく、生産速度が上がらないなどの操業性の問題がある。
【０００６】
再湿潤法は、塗被層を一旦乾燥された塗被層を再湿潤するために可塑化の度合が他の方法に比べて低い。そのため、塗被層が加熱ドラム面に均一に密着されず、低速度下での操業においては比較的均一な強光沢の塗被紙が得られるものの、高速度操業になるに従って、光沢ムラやピンホールの斑点等が発生し、塗被面の均質性に劣る問題がある。
【０００７】
凝固法は、再湿潤法のように塗被層を一旦乾燥固化することなく、可塑性のあるゲル状態で凝固した後、キャストドラムに圧着、乾燥させるために嵩高く、ポーラスで軟らかい塗被層を形成する特徴がある。したがって、この凝固法で製造したキャスト塗被紙は、キャストドラムの鏡面を写し取り易いため表面性に優れ、直接法や再湿潤法よりも利点がある。しかし一方で、塗被層が軟らかいため、外的な圧力に対して変形し易く、例えば、任意の幅にカットして巻き取りを製品化するワインダー処理工程において、ワインダードラムに押し付けられて一定の加圧下で巻き取られる際、塗被層が変形して白紙光沢度が低下する問題点がある。また巻き取られる際に、幅方向で紙厚が厚い部分は巻径が厚くなり、余計な集中加重を受けるため、その部分だけ白紙光沢度が著しく低下する問題が生じる。その他、ワインダー処理後においても、包装工程や製品の搬送、運搬工程においても製品巻き取りを転がすことは避けられないが、その際にも圧力を受けて塗被層が変形して、白紙光沢度が低下する場合も起こる。近年では、より荷重のかからない状態で、かつ低張力下で軟らかく巻き取りを巻き取ることができるワインダーが使用されるようになってきたため、白紙光沢度低下の問題もかなり改善されるようになってきたが、特に凝固法で製造したキャスト塗被紙では、依然としてワインダー処理工程、あるいはそれ以後の工程において、紙の幅方向の不均一性に起因する不均一な白紙光沢度低下が問題となっている。
【０００８】
キャスト塗被紙に求められる品質、操業性を改善する対策として、塗工液中に使用するラテックスを改善する試みが検討されてきている。
例えば、特開昭61-47895号公報では、モノマー中のスチレン含有量が２４〜７９％で、ゲル含量が４５〜７０％であるラテックスを使用することによりフクレ、ドラムピック、ピンホールに優れた塗工紙を提供する手法を認めている。しかし、耐ブロッキング性に劣り、特に凝固法特有の問題点であるワインダー処理工程以後に初めて発生する白紙光沢度低下を抑えることができなかった。また、特開昭62-850945号公報には、モノマー中のスチレン含有量が３４〜６９％で、ゲル含量が８０〜９５％であるラテックスを使用することにより白紙光沢、耐ブロッキング性に優れた塗工紙を提供する手法を認めている。しかしながら、インキ乾燥性の改善や、特に凝固法特有の問題点であるワインダー処理工程以後に初めて発生する白紙光沢度低下を改善することが不十分であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような状況に鑑み、本発明は、凝固法で生産されたキャスト塗被紙の製造方法において、キャスト鏡面仕上げ後のワインダー処理工程、搬送工程等後工程において白紙光沢度の低下が少なく面状に優れ、インキ乾燥性や耐ブロッキング性に優れたキャスト塗被紙の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、種々検討を重ねた結果、原紙の少なくとも一方の面に、顔料及び接着剤を主成分とする塗被液を塗被した湿潤状態の塗被層を、凝固液で処理し変形可能な可塑性を持ったゲル状態に凝固させた後、キャストドラム鏡面に圧着、乾燥させる凝固法キャスト塗被紙の製造方法において、凝固液中にカルボキシル基を含む有機酸亜鉛を、有機酸塩中１０〜４５重量％配合し、塗被液中に接着剤としてカゼインを顔料１００重量部に対して５〜１５重量部含有することにより、ワインダー処理前の白紙光沢度が高く、ワインダー処理工程以後の白紙光沢度低下が少なく面状に優れ、インキ乾燥性や耐ブロッキング性に優れたキャスト塗被紙の製造方法を得ることができ、本発明を成すに至った。
【００１１】
凝固液としては、カルボキシル基を含む有機酸塩を、有機酸塩中１０〜４５重量％配合することが必要であり、好ましくは２５〜４５重量％である。有機酸亜鉛の配合量が少なくなるにしたがい、ワインダー処理工程以後での白紙光沢度の低下は少なくなり、処理後においても非常に高い白紙光沢度を有し、面状に優れていたが、配合量が１０％より少なくなると、耐水性（耐ブロッキング性）が劣った。また、有機酸亜鉛の配合量が４５％を越えると、ワインダー処理工程以後での白紙光沢度の低下が大きく、面状に劣った。有機酸亜鉛の影響については明確ではないが、配合量が少ないほど凝固性が高くなり、塗被層が硬くなったため白紙光沢度の低下が抑えられたものと推察される。
【００１２】
本発明に用いる凝固液は、凝固剤を水溶液等に溶解したものであり、凝固剤としては、ギ酸、酢酸、リンゴ酸、イタコン酸、アクリル酸、クエン酸、乳酸等の有機酸と亜鉛との塩以外にカルシウム、マグネシウム、アルミニウム等との塩等を併用することができる。本発明においては、凝固剤として、ギ酸亜鉛とギ酸カルシウムを使用することが好ましく、ギ酸亜鉛は、ギ酸に酸化亜鉛を溶解したものが好ましい。凝固液中の有機酸塩量は、固形分濃度として５〜２５重量％が好ましく、更に好ましくは７〜２０重量％であり、最も好ましくは、１１〜２０重量％である。
【００１３】
また、塗被液中に接着剤としてカゼインを顔料１００重量部に対して５〜１５重量部含有することが必要である。塗被液中のカゼイン配合量が増えるにしたがい、ワインダー処理工程以後での白紙光沢度の低下は少なくなり、処理後においても非常に高い白紙光沢度を有し、面状に優れていたが、１５％を越えるとインキ乾燥性が非常に遅くなった。逆にカゼイン配合量が５％より少なくなるとワインダー処理工程以後での白紙光沢度の低下が大きく、面状に劣った。カゼインの増配によって塗被層が硬くなり、外的な圧力に対して変形しにくくなる結果白紙光沢度の低下が少なくなるものと考えられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する顔料としては、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、酸化亜鉛、タルク、シリカ、サチンホワイト、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、プラスチックピグメント等を１種以上使用することができる。
【００１５】
本発明に使用する接着剤としては、カゼイン以外に、スチレン・ブタジエン系共重合体ラテックス、大豆蛋白や合成蛋白、ポリビニルアルコール、酸化デンプン、エステル化デンプン等のデンプン類、カルボキシルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体澱粉、ポリビニルピロリドン、ゼラチン、スチレン−アクリル樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン等の中から適宜選択して使用することができ、１種以上を併用しても良い。
【００１６】
本発明の塗被液には、分散剤、離型剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、防腐剤、耐水化剤等の通常使用される各種助剤を使用しても良い。離型剤としてはステアリン酸カルシウム等脂肪酸もしくは高級脂肪酸の金属塩、脂肪酸アミド、高級アルコール、ワックスエマルジョン、ポリエチレンエマルジョン、ノニオン系界面活性剤等を使用することができる。
【００１７】
本発明で使用するキャスト用原紙としては、一般の印刷用塗被紙やキャスト塗被紙に用いられる坪量５０〜４００ｇ／ｍ²の原紙であり、目的により上質紙、中質紙を選択して使用する。また原紙の片面あるいは両面に、一般の顔料と接着剤を有する塗被液を塗被した塗被紙も原紙として使用できる。
【００１８】
キャスト用原紙に塗被液を塗被する方式としては、ブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、コンマコーター、ブラッシュコーター、キスコーター、スクイズコーター、カーテンコーター、バーコーター、グラビアコーター等の公知の塗工機を用いた方法の中から適宜選択することができる。キャスト用原紙への塗被量は、原紙の片面当たり固形分で１５〜３５g/m²の範囲で塗被するのが好ましい。
【００１９】
かくして原紙上に形成された湿潤状態の塗被層を凝固液でゲル化状態にして、鏡面ドラムに圧着・乾燥する凝固法を用いることで製造される。凝固液中には塗被液中に用いた各種離型剤を適宜使用することが可能である。
【００２０】
また鏡面ドラムに圧着・乾燥された後のキャスト塗被紙の水分を１〜４％にすることが好ましい。水分が１％未満の場合、カール等が発生し操業性に劣る傾向にある。また、４％を超えるとドラムピックが発生し、操業性に劣る傾向にある。
【００２１】
また、本発明のキャスト塗被紙は、特に粘着用ラベル用途に適しており、その他の用途にも利用することができる。
【００２２】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を具体的に示すが、これらによって本発明は何等制約を受けるものではない。例中の部および％はそれぞれ重量部および重量％を示す。
〈品質評価方法〉
(1)白紙光沢度低下評価
ワインダー処理前後の白紙光沢度をJIS P-8142に従い角度７５°で測定した。
(2)インキ乾燥性
RI-II型印刷機（明製作所製）を用い、東洋インキ製TKマークVニュー617(墨)を使用し、インキ量0.5ml一定で印刷後、４５秒後に印刷サンプルを転写紙(上質コート紙）に転写する。転写紙の白色度の低下度合いを目視で相対評価した。白色度の低下度合いの大きいものはインキ乾燥性が遅く劣る。
【００２３】
◎＝インキ乾燥性非常に優れる。
○＝インキ乾燥性優れる。
△＝インキ乾燥性劣る。
【００２４】
×＝インキ乾燥性著しく劣る。
(3)耐ブロッキング性：
ガラス板にラップを貼り固定する。その上に試料を両面テープで貼り付ける。試料を貼り付けたガラス板を実験台上に置き、４０cm離れた場所から霧吹きを用いて５回霧を吹きかける。その上から別に用意したラップを貼ったガラス板を置き、その上に1.0kgのおもりを乗せて１時間恒温室内で放置した後ガラス板をはがす。
【００２５】
試料がブロッキングした状態を目視で相対評価した。
◎＝ブロッキングほとんど発生しない。
○＝ブロッキングわずかに発生する。
【００２６】
△＝ブロッキング発生多い。
×＝ブロッキング発生が著しい。
(4)面状評価：
ワインダー処理後の白紙表面のなめらかさを目視で相対評価した。
【００２７】
◎＝面状非常に優れる。
○＝面状優れる。
△＝面状劣る。
【００２８】
×＝面状非常に劣る。
［実施例１］
カオリン７０部及び軽質炭酸カルシウム３０部を分散剤を用いて水に分散させ固形分濃度６０％の顔料スラリーを調製した。これに消泡剤としてトリブチルフォスフェート0.2部を加え、アンモニアを用いて溶解したカゼイン水溶液（固形分濃度１８％）を固形分として７部及び、スチレン・ブタジエン系共重合体ラテックス１８部を加え、離型剤としてワックスエマルジョンを２部、ポリエチレンエマルジョンを0.5部を配合し、最後に水、アンモニアを加えて固形分濃度５０％、ｐＨを１０に調整した。
【００２９】
また凝固液として、ギ酸カルシウム水溶液に、絶乾当たりギ酸カルシウム１００％に対し酸化亜鉛を２６％、ギ酸３５％を加えてギ酸亜鉛を５０％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合３２％）調整し、離型剤としてワックスエマルジョン0.3部及びノニオン系乳化剤0.2部添加し、最終的に固形分濃度１５％の凝固液を調製した。
【００３０】
上記の方法により調製した塗被液を用い、坪量６９g/m²の広葉樹晒しクラフトパルプ単独配合原紙の片面に、乾燥塗被量が２０g/m²となるように塗被液をロールコータで塗被し、次いで凝固液に接触させて塗被層を凝固させた。その後直径750mmのプレスロールと表面温度105℃、直径3000mmのキャストドラムにプレス圧150kg/cmで圧着し、乾燥後テークオフロールでキャストドラムから剥離して水分３％のキャスト塗被紙を得た。
［実施例２］
カゼイン水溶液（固形分濃度１８％）を固形分として１２部及びラテックス１３部を加えた塗被液を用い、また凝固液としてギ酸カルシウム１００％に対し、酸化亜鉛を３４％、ギ酸４６％を加えてギ酸亜鉛を６５％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合３９％）に調整した以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［実施例３］
カゼイン水溶液（固形分濃度１８％）を固形分として１４部及びラテックス１１部を加えた塗被液を用い、また凝固液としてギ酸カルシウム１００％に対し、酸化亜鉛を２１％、ギ酸２９％を加えてギ酸亜鉛を４０％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合２９％）に調整した以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［実施例４］
凝固剤としてギ酸カルシウム１００％に対し、酸化亜鉛を７％、ギ酸９％を加えてギ酸亜鉛１４％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合１２％）に調整した以外は、実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［比較例１］
カゼイン水溶液（固形分濃度１８％）を固形分として３部及びラテックス２２部を加えた塗被液を用いた以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［比較例２］
カゼイン水溶液（固形分濃度１８％）を固形分として１８部(対顔料）及びラテックス７部を加えた塗被液を用いた以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［比較例３］
凝固液としてギ酸カルシウム１００％に対し、酸化亜鉛を３％、ギ酸４％を加えてギ酸亜鉛を６％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合６％）に調整した以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
［比較例４］
凝固液としてギ酸カルシウム１００％に対し、酸化亜鉛を５０％、ギ酸６８％を加えてギ酸亜鉛を９６％（ギ酸塩中のギ酸亜鉛の割合４９％）に調整した以外は実施例１と同様にキャスト塗被紙を得た。
【００３１】
以上の結果を表１に示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１から明らかなように、実施例１、２、３及び４は、ワインダー前後での白紙光沢度低下幅が少なく、ワインダー処理後においても高い白紙光沢度を維持し、面状、インキ乾燥性及び耐ブロッキング性に優れる。
【００３４】
これに対して比較例１は、ワインダー処理後に白紙光沢度が大きく低下し、面状に劣った。比較例２は、インキ乾燥性が劣る。比較例３は、耐ブロッキング性が劣った。比較例４は、ワインダー処理後に白紙光沢度が大きく低下し、面状に劣った。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、ワインダー前後での白紙光沢度低下幅が少なく、ワインダー処理後においても高い白紙光沢度を維持し、面状、インキ乾燥性及び耐ブロッキング性や操業性に優れたキャスト塗被紙を得ることができる。

Claims

原紙の少なくとも一方の面に、顔料及び接着剤を主成分とする塗被液を塗被した後、塗被層を凝固液で処理し変形可能な可塑性を持ったゲル状態に凝固させた後、キャストドラム鏡面に圧着、乾燥させる凝固法キャスト塗被紙の製造方法において、凝固液中にカルボキシル基を含む有機酸亜鉛を、有機酸塩中１０〜４５重量％配合し、塗被液中に接着剤としてカゼインを顔料１００重量部に対して５〜１５重量部含有することを特徴とするキャスト塗被紙の製造方法。