JP6793909B2

JP6793909B2 - 塗工印刷用紙の製造方法及び塗工印刷用紙

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Publication number: JP6793909B2
Application number: JP2016114966A
Authority: JP
Inventors: 浩隅田; 和史徳永
Original assignee: Marusumi Paper Co Ltd
Current assignee: Marusumi Paper Co Ltd
Priority date: 2016-06-09
Filing date: 2016-06-09
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2036-06-09
Also published as: JP2017218700A

Description

本発明は、片面に高い光沢度を有し、高い強度を有する塗工印刷用紙の製造方法及び塗工印刷用紙に関する。

一般的な塗工印刷用紙は、両面に印刷されるため、原紙の両面に同様の塗工層が形成されており、光沢度や平滑度の品質は紙の表裏で同じになるように製造されている。一部の用途では片面のみが使用されるものがある。例えば、表面に印刷され、裏面の見栄えが表面と異なっていても問題ない場合は、裏面の塗工をなくすことは、同一坪量では紙の強度には有利である。紙の強度は主にパルプに依存するためであり、坪量の低い塗工印刷用紙ほどこの傾向は顕著である。

原紙の片面に塗工層を設ける場合、カレンダー仕上げ時に裏面の平滑性が低いため、カレンダー効果が低く、カレンダー条件（温度、ニップ圧）を厳しくしても、塗工面に均一で高い光沢度が得られないという問題があった。

また、包装用途の用紙は、品物を包装、保持する役割が必要なため、印刷品質だけでなく、強度、剛度などの品質も重要な要素のひとつである。印刷品質と強度を両立する手法として例えば、原紙に両性ポリアクリルアミド系紙力剤及びポリアミドエピクロロヒドリン系紙力剤を含有させ、湿潤強度を持たせた原紙の片面にピグメント層を形成した平滑度５００秒以上、光沢度が５０％以上であるコート紙が開示されている。（特許文献１）

原紙抄紙時に表裏の繊維配向角の差、及び繊維配向比をある範囲に調整し、少なくとも一方の面に１〜１０ｇ/ｍ^２の塗工層を設けることが開示されている。（特許文献２）

また、針葉樹クラフトパルプを５０重量％以上用いて形成され、縦横引張り強度比が１．７以上に調整された原紙上の少なくとも片面に顔料と接着剤とを含有する塗工層が１〜１０ｇ／ｍ^２形成された坪量が１００〜５００ｇ／ｍ^２の範囲の塗工包装用紙が開示されている。（特許文献３）

しかし、引用文献１の技術では、薬品添加によるコストアップになる。引用文献２の技術では強度アップに限界がある。引用文献３の技術は、針葉樹クラフトパルプを５０重量％以上用いているので、紙の地合いが悪くなり、均一な塗料の塗工が難しく、高い光沢度を得ることができない。

したがって、これらの技術によっても、いまだ高い光沢度、強度に満足のいく塗工印刷用紙が得られていない。特に低坪量の塗工印刷用紙は、少ない塗工量となるため、光沢度と強度の両立が難しくなる。

特開２００５−２４８３９４号公報特開２００６−８３４８７号公報特開２００６−９７１４９号公報

本発明の課題は、片面に高い光沢度を有し、軽量であるにもかかわらず高い強度も有する塗工印刷用紙の製造方法及び塗工印刷用紙を提供することである。

本発明者は、塗料を塗工されて製造される塗工印刷用紙の製造方法について鋭意検討した結果、以下に記載の手段により上記課題を解決できることを見出した。

請求項１に係る発明は、原紙に顔料及び接着剤を主体とする塗料を塗工してなる塗工印刷用紙の製造方法において、全パルプ中、針葉樹クラフトパルプを５〜５０質量％含有する原紙に、フィルム転写方式によって、原紙の両面に塗料を塗布、乾燥後、ブレードコーターによって、片面に塗料を塗布、乾燥し、ホットロールとソフトロールからなるソフトニップカレンダーにより、ブレードコーター塗工面がホットロールに接するように少なくとも２ニップの処理を行うことを特徴とする塗工印刷用紙の製造方法である。

請求項２に係る発明は、前記ブレードコーター塗工面とは反対面に水塗工を行うことを特徴とする請求項１に記載の塗工印刷用紙の製造方法である。

本発明の塗工印刷用紙の製造方法によれば、低坪量で、強度が高く、光沢度の優れた、塗工印刷用紙を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の塗工印刷用紙の製造には、ワイヤーパート、プレスパート、ドライヤーパート、リールパートの各工程からなる抄紙機を用いる。抄紙機の型式は特に限定はなく、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等を適宜使用できるが、オントップ型やギャップフォーマ型のツインワイヤー抄紙機が表裏差が少なくなるので望ましい。

本発明の塗工印刷用紙には、原料パルプとして、クラフトパルプ、古紙パルプ、機械パルプ等が使用できる。クラフトパルプとしては、針葉樹晒クラフトパルプ（ＮＢＫＰ）、広葉樹晒クラフトパルプ（ＬＢＫＰ）等が使用できる。また、古紙パルプとしては、新聞古紙脱墨パルプ、上質古紙脱墨パルプ等の古紙脱墨パルプ（ＤＩＰ）が使用できる。機械パルプとしては、ストーングラウンドパルプ（ＳＧＰ）、加圧ストーングランドパルプ（ＰＧＰ）、リファイナーグランドパルプ（ＲＧＰ）、サーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）、ケミサーモメカニカルパルプ（ＣＴＭＰ）等を使用することができる。

本発明の塗工印刷用紙は、全パルプ中ＮＢＫＰを５〜５０質量％含有している。
このようにすることで、低坪量でも原紙に強度を持たせることができるので、コーターでの断紙や印刷機での断紙の可能性を低減することができる。５０質量％を超えると、地合いむら及び塗工むらができやすく、光沢度が不足したり、光沢むらが発生することがある。ＮＢＫＰの含有率は、ＪＩＳＰ８１２０：１９９８紙、板紙及びパルプ繊維組成試験方法により、紙を離解して求めることができる。
配合するＮＢＫＰのカナダ標準ろ水度（ＣＳＦ）は４００〜６００ｍｌに調整されていることが好ましい。ろ水度が４００ｍｌより低いと、引裂き強さの不足によりコーターでの断紙が起こりやすく、６００ｍｌより高いと、地合いむらによる塗工むらができやすく、光沢度が不足して印刷適性が悪くなる。
本発明の塗工印刷用紙は、資源の有効利用のため古紙パルプを使用するのが望ましく、その配合率は高いほうが良いが、古紙パルプは、晒クラフトパルプより白色度や強度が低いので、１０〜５０質量％とするのが望ましい。

本発明の塗工印刷用紙には、インキ発色性、インキ着肉性、不透明度、白色度向上を目的に填料を添加してもよい。填料の種類は特に限定されず、一般に塗工印刷用紙に使用されている填料を使用することができる。具体的には、炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、クレー、ホワイトカーボン、シリカ等の無機填料やプラスチックピグメント等を使用することができる。なかでも、白色度が高く、入手の容易な、炭酸カルシウムを使用するのが好ましい。填料の添加量は特に制限は無いが、填料の添加量が過剰になると紙の強度を低下させるので、引張り強さを加味して添加量を決めるのが望ましい。

本発明の塗工印刷用紙では、原料パルプに硫酸バンド、サイズ剤、嵩向上剤、紙力増強剤等を添加することができる。サイズ剤としては、ロジン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水琥珀酸等のサイズ剤が使用できる。紙力増強剤としては、カチオン化澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂等が使用できるが、本発明の塗工印刷用紙は、引張り強さ（縦）２．２ｋＮ／ｍ以上、伸び（縦）１．２％以上とされていることが望ましい。引張り強さ（縦）が２．２ｋＮ／ｍに満たないあるいは、伸び（縦）が１．２％に満たないと破断しやすい。

本発明の塗工印刷用紙では、原紙にカチオン化澱粉を添加してもよい。添加率としては原料パルプに対し０．２〜１．０％添加するのが好ましい。カチオン化澱粉を添加することにより、引張り強さ、伸びが向上し、コーターでの断紙や印刷機での断紙を防止することができる。カチオン化澱粉の添加量が０．２％より少ないと添加の効果が低く、１．０％より多いと効果が頭打ちとなるほか、地合いが悪くなったり、抄紙機のフェルト汚れによる搾水不良のトラブルを起こすことがある。使用するカチオン化澱粉の置換度は、０．０２〜０．０５であることが紙力向上に有利であり、好ましい。置換度は澱粉分子のグルコース単位の数に対してエーテル結合によって置換されたヒドロキシル基の数の割合によって定義される。
使用するカチオン化澱粉は、アミロース含有量が２０％以下の澱粉から製造されたカチオン化澱粉であることが耐老化性に優れるので好ましい。

その他、必要に応じ、湿潤紙力増強剤、スライムコントロール剤、ピッチコントロール剤、消泡剤、染料等の添加剤も使用することができる。

本発明の塗工印刷用紙は原紙の表面に、顔料と接着剤を主成分とする塗料を塗工する。使用する顔料に特に限定は無いが、塗工紙用に従来から用いられている、炭酸カルシウム、タルク、二酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、酸化亜鉛、ケイ酸、ケイ酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料等を必要に応じて１種類以上混合して使用することができる。

本発明では塗料に前記顔料とともに、接着剤を、顔料の接着能を向上させパイリングなどの表面強度に纏わるトラブルを回避するために配合する。
使用する接着剤は、塗工紙用に従来から用いられている、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系、ブタジエン・メチルメタクリレート系、酢酸ビニル・ブチルアクリレート系等の各種共重合体及びポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体、アクリル酸・メチルメタクリレート系共重合体等の合成系接着剤、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白の蛋白質類、酸化澱粉、陽性澱粉、尿素燐酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などのエーテル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類、カルボキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体などの通常の塗工紙用接着剤１種類以上を適宜選択して使用することができる。

本発明の塗工印刷用紙は、フィルム転写方式によって、原紙の両面に塗料を塗布、乾燥後、ブレードコーターによって、片面に塗料を塗布、乾燥する。ブレード塗工方式は、ブレードで塗料を掻き落とすので、塗料を均一な厚みで塗工することが可能であり、印刷適性が良く、塗工量の調整範囲が広いことでも有利である。

本発明の塗工印刷用紙は、ブレードコーターによって塗料を塗布する面とは反対の面に水を塗工するのが望ましく、このようにすると塗工印刷用紙のカール調整が容易になる。水を塗工するのはブレードコーターによって塗料を塗布する工程の前であっても後であっても良い。

フィルム転写方式によって、原紙の両面に塗料を塗布する際の塗料の塗工量は片面あたり３〜８ｇ／ｍ^２であることが好ましい。塗布の目的は原紙の凹凸を減らし、塗工印刷用紙の光沢度を高くすることであるが３ｇ／ｍ^２より少ないとこの効果が不足し、８ｇ／ｍ^２より多いと原紙の坪量が低くなるすなわちパルプの量が少なくなるので、塗工印刷用紙の強度が低くなる。

ブレードコーターによって、片面に塗料を塗布する際の塗料の塗工量は３〜８ｇ／ｍ^２であることが好ましい。塗工量が３ｇ／ｍ^２より少ないと光沢度の不足や光沢むらにより印刷適性が悪くなる。８ｇ／ｍ^２より多いと原紙の坪量が低くなる。すなわちパルプの量が少なくなるので、塗工印刷用紙の強度が低くなる。

塗料を塗工後の湿潤塗工層を乾燥する方法としては、例えば、蒸気乾燥、ガスヒーター乾燥、電気ヒーター乾燥、赤外線ヒーター乾燥などの各種方式が採用できる。

本発明の塗工印刷用紙の製造に際しては、ドライヤーで乾燥後に、カレンダー装置により平滑化処理する。カレンダー装置としては、ホットロールとソフトロールからなるソフトニップカレンダーを使用する。要求される平滑度や光沢度に応じて、ニップ数やニップ圧、ロール温度、ロール材質、ロール硬度等を設定することができるが、本発明の塗工印刷用紙では、ブレードコーター塗工面がホットロールに接するように少なくとも２ニップの処理を行うことを特徴とする。このようにすることで、片面は高い光沢度としながら、腰のある紙質とすることができる。

本発明の塗工印刷用紙は、坪量（ＪＩＳＰ８１２４）が４０〜１００ｇ／ｍ^２とされている。坪量が４０ｇ／ｍ^２より小さい、つまり原紙の坪量が３０ｇ／ｍ^２程度以下であると、ブレードコ−ターでの塗工は難しくなる。坪量は大きいほど強度には有利であるが、省資源という点から１００ｇ／ｍ^２以下が好ましく、８０ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましく、７０ｇ／ｍ^２以下がさらに好ましい。

本発明の塗工印刷用紙は、同程度の光沢度を有する塗工印刷用紙よりも、坪量に対する強度が高くなっている。具体的には、引張り強さ縦（ｋＮ／ｍ）÷坪量（ｇ／ｍ^２）が、０．０６０〜０．０８０程度、好ましくは０．０６５〜０．０８５程度とすることができる。すなわち、高い光沢度を有しながら、低坪量であっても高い強度を持つ。したがって、高精細な印刷に適用でき、しかも高い強度が必要な用途に使用することができる。

本発明の塗工印刷用紙は、片面に塗料を２回塗工しているので、光沢度、白色度を高くすることができる。得られる塗工印刷用紙の光沢度（ＪＩＳＰ８１４２）は４０％以上とされ、さらには５０％以上、さらには５５％以上とするのが好ましい。白色度（ＪＩＳＰ８１４８）は７５％以上、さらには８０％以上、さらには８５％以上が好ましい。不透明度（ＪＩＳＰ８１４９）は７５％以上、さらには８０％以上、さらには８５％以上が好ましい。白色度が７５％より低いと印刷の見映えの点で劣り、不透明度が７５％より低いと裏抜けが目立つ。

ブレードコーターで塗料を塗工する前工程でカレンダーにて平滑化処理を行うこともできる。この場合、平滑化処理後の平滑度が高過ぎると、紙の密度が高くなるため、塗料の浸透が悪く、塗工量が不均一になり、しわ入りや印刷時のばたつきの原因となる。平滑度が低過ぎると塗工むらが発生しやすくなる。平滑化処理後の平滑度は１５〜１００秒が望ましい。
以上のようにして、本発明の塗工印刷用紙が得られる。

以下、実施例及び比較例により、本発明の効果を具体的に表す。なお、％は特に断りのない限り質量％を表し、添加量は絶乾パルプに対する固形分または有効成分で表す。

（実施例１）
ＮＢＫＰ３５質量部（５１０ｍｌＣＳＦ）、ＬＢＫＰ３５質量部（２２０ｍｌＣＳＦ）、上質古紙脱墨パルプ３０質量部（１６０ｍｌＣＳＦ）からなるパルプ分散液に、硫酸バンド１．６％（有姿）、カチオン化澱粉（ジー・エス・エル・ジャパン株式会社製商品名：ジェルトロン２４）１．０％を添加して抄紙した。

次にロッドメタリングサイズプレスにより、フィルム転写方式によって、下記のように原紙の両面に塗料を塗布した。
重質炭酸カルシウム（製品名ハイドロカーブ９０ＨＳ、備北粉化工業株式会社製）９０質量部、扁平カオリン（製品名カオホワイトＳ、白石カルシウム株式会社製）３質量部、微粒カオリン（製品名カオファイン、白石カルシウム株式会社製）７質量部、ＳＢＲラテックス(製品名スマーテックスＰＡ８００８、日本エイアンドエル株式会社製）２．５質量部、
尿素燐酸エステル化澱粉（製品名スターコート１６日本食品化工株式会社製）９．０質量部
分散剤（製品名アロンＴ５０東亞合成株式会社製）１５質量部（対カオリン）
蛍光染料（製品名カヤホールＳＴＣＬ日本化薬株式会社製）０．４質量部
塗工量片面当たり４．５ｇ／ｍ^２（表裏同塗工量）

次に、ショートドゥエルタイプのブレードコーターを用いて、水を原紙のＦ面に塗工した。

次に、ショートドゥエルタイプのブレードコーターを用いて、下記のように顔料と接着剤を含む塗料を原紙のＷ面に塗工した。
微粒重質炭酸カルシウム（製品名セタカーブＨＧ、備北粉化工業株式会社製）３０質量部、扁平カオリン（製品名カオホワイトＳ、白石カルシウム株式会社製）１８質量部、微粒カオリン（製品名カオファイン白石カルシウム株式会社製）５２質量部
ＳＢＲラテックス(製品名スマーテックスＰＡ８００８日本エイアンドエル株式会社製）９．０質量部
尿素燐酸エステル化澱粉（製品名スターコート１６日本食品化工株式会社製）４．０質量部
分散剤（製品名アロンＴ５０東亞合成株式会社製）１５質量部（対カオリン）
蛍光染料（製品名カヤホールＳＴＣＬ日本化薬株式会社製）０．４質量部
塗工量５．０ｇ／ｍ^２

塗工後に乾燥し、ホットロールとソフトロールからなるソフトカレンダーにより２ニップ処理（線圧２５０ｋＮ／ｍ温度１８０℃、線圧１９０ｋＮ／ｍ温度１５０℃）を行った。ソフトカレンダーでの２ニップ処理はいずれもブレードコーター塗工面がホットロールに接するように処理した。
このようにして坪量７１．１ｇ／ｍ^２の塗工印刷用紙を得た。

（実施例２）
坪量を５０．７ｇ／ｍ^２としたこと以外は実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（実施例３）
パルプ配合を、ＮＢＫＰ５質量部（５１０ｍｌＣＳＦ）、ＬＢＫＰ６５質量部（２２０ｍｌＣＳＦ）、上質古紙脱墨パルプ３０質量部（１６０ｍｌＣＳＦ）とした以外は、実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（実施例４）
パルプ配合を、ＮＢＫＰ４０質量部（５１０ｍｌＣＳＦ）、ＬＢＫＰ３０質量部（２２０ｍｌＣＳＦ）、上質古紙脱墨パルプ３０質量部（１６０ｍｌＣＳＦ）とした以外は、実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（比較例１）
水塗工を行わず、上塗り用塗料を原紙両面に塗工したこと、坪量は７０ｇ／ｍ^２を目標とし原紙坪量を調節したこと以外は、実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（比較例２）
パルプ配合を、ＬＢＫＰ６５質量部（２２０ｍｌＣＳＦ）、上質古紙脱墨パルプ３５質量部（１６０ｍｌＣＳＦ）とした以外は、実施例２と同様に塗工印刷用紙を得た。

（比較例３）
パルプ配合を、ＮＢＫＰ５０質量部（５１０ｍｌＣＳＦ）、ＬＢＫＰ２０質量部（２２０ｍｌＣＳＦ）、上質古紙脱墨パルプ３０質量部（１６０ｍｌＣＳＦ）とした以外は、実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（比較例４）
ソフトカレンダーでの処理を１ニップ処理（線圧２５０ｋＮ／ｍ温度１８０℃）とした以外は、実施例１と同様に塗工印刷用紙を得た。

（比較例５）
ロッドメタリングサイズプレスによる塗工を行わなかったこと以外は比較例１と同様に塗工印刷用紙を得た。
以上の実施例、比較例で得た塗工印刷用紙の評価結果を表１に示す。

なお、試験方法と評価方法は次のとおりである。
（坪量）ＪＩＳＰ８１２４：１９９８紙及び板紙−坪量測定方法
（ＮＢＫＰ含有率）上質古紙脱墨パルプについて、繊維組成（ＪＩＳＰ８１２０：１９９８紙、板紙及びパルプ−繊維組成試験方法による）を求めておき、パルプ配合率により計算して求めた。
（光沢度）ＪＩＳＰ８１４２：２００５紙及び板紙−７５度鏡面光沢度の測定方法
（平滑度）ＪＩＳＰ８１１９：１９９８紙及び板紙−ベック平滑度試験機による平滑度試験方法
（引張り強さ）ＪＩＳＰ８１１３：２００６紙及び板紙−引張特性の試験方法
（印面評価）ＲＩ印刷適性試験機を用いてオフセットインキでベタ印刷を行い、印面の光沢感を次の３段階で相対評価した。
◎優れる ○良い ×光沢不足または光沢むらがある

表１に示したように、本発明の実施例１〜６では、いずれも、光沢度が高く、坪量に対する強度が高く、印面評価も良好になっている。比較例１は、両面ともに同じ塗工量としているため、坪量に対する強度が低くなっている。比較例２は、ＮＢＫＰの含有率が低いため、坪量に対する強度が低くなっている。比較例３は、ＮＢＫＰの含有率が高いため、印面評価が悪くなっている。比較例４は、カレンダー１ニップ処理のため、光沢度が低く、印面評価が悪くなっている。比較例５は、シングル塗工であるため、光沢度が低く、印面評価が悪くなっている。

本発明の塗工印刷用紙は、包装用途などに使用でき、特に片面だけを使用する用途に利用できる。

Claims

原紙に顔料及び接着剤を主体とする塗料を塗工してなる塗工印刷用紙の製造方法において、全パルプ中、針葉樹クラフトパルプを５〜５０質量％含有する原紙に、フィルム転写方式によって、原紙の両面に塗料を塗布、乾燥後、ブレードコーターによって、片面に前記塗料を塗布、乾燥し、ホットロールとソフトロールからなるソフトニップカレンダーにより、ブレードコーター塗工面がホットロールに接するように少なくとも２ニップの処理を行うことを特徴とする塗工印刷用紙の製造方法。
前記ブレードコーター塗工面とは反対面に水塗工を行うことを特徴とする請求項１に記載の塗工印刷用紙の製造方法。