説明

優れた印刷適性を有する天然紙

本発明は、a)紙基材;b)紙基材の少なくとも1つの面の表面全体に適用され、かつ少なくとも1種類の界面活性剤と、粒径1〜500nmを有する少なくとも1種類の顔料とを含有する配合物であって、バインダー5重量部以下:顔料100重量部(それぞれの場合において固形分に対して)の顔料に対する比でバインダーを含有する配合物;を含む紙、およびその製造方法に関する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、優れた印刷適性を有する天然紙に関する。本発明はさらに、優れた印刷適性を有する天然紙を製造する方法の提供に関する。
【0002】
製紙産業では、絶えず紙の印刷適性を向上させる試みがなされている。これは特に、オフセット印刷で使用される紙、および新規なデジタルプリント媒体、例えばインクジェット用紙またはデジタル印刷用紙などについて言える。前記の印刷方法に使用される紙の場合には、基本的に、2種類の紙:天然紙とコート紙を区別することが可能である。コート紙の場合には、通常、印刷がその上に施される紙の面に、顔料、バインダーおよび結合剤からなる少なくとも1つのコーティングが塗布される。印刷適性を向上させるために、例えば2つまたは3つのコートなど複数のコートをコート紙に塗布することもできる。これによって、未加工紙のウェブの被覆面積の関数として印刷適性が改善される。つまり、塗布されるコーティングが多いほど、印刷適性は良くなる。
【0003】
塗布されるコーティングは2つの種類、すなわち光沢コーティングとつや消しコーティングに分類することができる。それらのコーティングは、その組成において、およびコート紙の製造でのその後の加工段階において異なる。コーティングを塗布した後の、カレンダー装置または平滑化装置による表面処理は、特に本明細書において言及されるだろう。現在、紙の印象、つまり外観および感触、つまり紙の触感性が、塗布されるコーティングによって悪影響を受けることが不利な点である。
【0004】
天然紙にはこれらの不利な点がない。天然紙は、高い塗布量のコート紙を有するコーティングを含まないため、紙の元の特性が保たれる。特に、天然紙の剛性および表面構造は変化しない、または著しくは変化しない。これによって、その紙に触れると心地よい感触が得られ(心地よい触感性)、これらの紙では心地よい外観が得られる。この理由から、それらは、例えばオフィス文書または要求の厳しいカタログ、パンフレットおよび本、特に芸術的にデザインされるものなど高品質用途で使用される。しかしながら、天然紙への印刷の品質は、コート紙への印刷よりも低い。天然紙の表面形状は印刷において認識できる。
【0005】
簡単に言うと、その表面が山と谷からなる天然紙の繊維構造のために、印刷インクは印刷方法において様々な程度まで許容される。特に多色印刷の場合には、個々の印刷インクの重ね合せが起こり、したがって天然紙の表面構造が印刷において著しく目に見えることから、これは不利な影響を有する。
【0006】
天然紙の視覚的印象および触感性の両方をコート紙の優れた印刷適性と組み合わせる試みがなされている。
【0007】
EP 0 648 894では、塗布量1〜5g/m2を有し、かつ少なくとも80g/顔料100gのオイル吸収性(oil absorptivity)を有する顔料と、バインダーとからなるコーティングを有する厚紙の提供が提案されている。不利な点は、EP 0 648 894に記載の組成物は、少なくとも180g/m2の坪量を有することが好ましい、高重量を有する厚紙にのみ使用することができることである。
【0008】
米国特許第6,387,213号では、コーティングの乾燥重量に対して、30〜60重量%の割合で中空プラスチック顔料を含有する組成物を塗布することによって、紙の印刷適性が改善されている。さらに、その配合物は、配合物中に乾燥重量に対して40〜70重量%の割合でバインダーを含有し、そのバインダーは、高分子量を有する加工デンプンである。この配合物は好ましくは、紙基材への輪郭コート(contour coat)として塗布するべきである。中空プラスチック顔料および高分子量を有する加工デンプンが原因でコストが高くなることは不利である。
【0009】
EP 1 146 171には、紙の印刷適性を向上させる他の方法を取り入れている。顔料およびレオロジー改質/バインダー成分を含有するトップコートが、表面粗さ6μm未満および表面光沢5〜80%を有する紙基材に塗布される。ここで、トップコートが、顔料粒子のサイズに相当することが好ましいコート厚を有する単一コートとして塗布されることが好ましい。EP 1 146 171に示される紙の不利な点は、紙基材の規定表面粗さが6μm未満でなければならないこと、および顔料のサイズに相当するコート厚でトップコートを基材に塗布しなければならないことである。
【0010】
続いて公開された欧州特許出願第03 000 835.3号には、不均一な濃さで染色されるパターン紙をいかに製造することが可能かが記述されている。少なくとも1種類の界面活性剤と少なくとも1種類の顔料とを含有する混合物を紙に不均一に塗布し、つまり表面全体に塗布するわけではなく、潜像またはパターンが形成される。その後の段階において、染料溶液を適用することによって、その紙を不均一に染色し、次いで乾燥させる。ここで極めて重要なことは、界面活性剤と顔料との混合物を、均一ではなく、パターンがその後に認識可能であるべき領域でのみ紙に塗布することである。変化した着色は、紙の未処理表面と比較して、濃い着色および薄い着色である。欧州特許出願第03 000 835.3号には、界面活性剤と顔料との混合物を紙基材の表面全体に塗布することは開示されていない。
【0011】
本発明の目的は、コート紙の優れた印刷適性と天然紙の触感性および視覚的印象を併せ持つ紙を提供することである。特に、非常に広範な印刷方法によって、特にオフセット印刷、デジタル印刷およびインクジェット印刷によって非常に優れた印刷適性を達成することができるように、現在まで製造されている紙と比較して、その紙は改善されるはずである。他の点では、天然紙に固有の特性が保たれるはずである。
【0012】
本発明の技術的な目的は、
a)紙基材;
b)紙基材の少なくとも1つの面の表面全体に適用され、かつ界面活性剤と、粒径1〜500nmを有する少なくとも1種類の顔料と、を含有する配合物であって、顔料100重量部(それぞれの場合において固形分に対して)の顔料に対するバインダー5重量部以下の比でバインダーを含有する配合物;
を含む紙によって達成される。
【0013】
かかる配合物が紙基材に浸透した場合に、通例の印刷方法における印刷適性が改善され、同時に天然紙の触感性および視覚的印象が保たれることを見出した。配合物は完全に、またはほぼ完全に、紙基材の表面に局在する繊維を主に封じ込める。
【0014】
利点は、本発明の天然紙は製紙産業で通例の装置で製造することができ、そのため更なる製造装置が必要ないことである。本発明の天然紙は再利用することができ、そのため、例えばパルパーなどの通例の工場設備で分解することができ、紙をさらに製造するためにそれを再び使用できることがさらに有利である。
【0015】
本発明のコンテクストにおいて、紙という用語は、加工された、印刷可能な紙の意味で理解される。それは、連続した製品/リールに巻かれた製品および一定のサイズに切断された製品の両方で存在することができる。紙は、支持材として紙基材と、紙基材の少なくとも1つの面に塗布される配合物と、を含む。コーティングは、その上に配合物が存在する紙基材の面に任意に塗布される層である。塗布量が指定されている場合、塗布量は、110℃で一定の重量(絶対乾燥状態)にコンディショニングした後の、単位面積当たりの塗布質量に関係する。好ましい実施形態が以下に説明される。
【0016】
好ましい実施形態において、配合物は、紙基材の両面、つまり紙基材の上面および底面の表面全体に塗布される。
【0017】
配合物は、全体的にアニオン、カチオンまたは中性の電荷を有し得る。
【0018】
好ましい実施形態において、配合物は、1面当たり塗布重量(絶対乾燥状態)0.5〜20g/m2を有する。好ましくは配合物1〜15g/m2、さらに好ましくは2〜10g/m2、特に好ましくは3〜7g/m2が、紙基材の少なくとも1つの面の表面全体に存在する。
【0019】
好ましくは、1面当たり界面活性剤0.05〜2.5g/m2(絶対乾燥状態)が、配合物において存在する。好ましい実施形態は、配合物において界面活性剤0.1〜2.0g/m2、さらに好ましくは0.2〜1.5g/m2、最も好ましくは0.3〜0.7g/m2を含む。
【0020】
界面活性剤は、アニオン、カチオン、非イオンまたは両性界面活性であることが好ましい。
【0021】
例えば、適切な界面活性剤は、(1)親水性ポリジアルキルシロキサン、(2)ポリアルキレングリコール、(3)ポリプロピレンオキシド/ポリエチレンオキシドコポリマー、(4)ホスフェート、ソルビタン、グリセロール、ポリエチレングリコール、スルホコハク酸、スルホン酸またはアルキルアミンの脂肪酸エステル変性化合物、(5)ソルビタンエステル、脂肪アミン、アルカノールアミド、ヒマシ油、脂肪酸、脂肪アルコールのポリオキシアルキレン変性化合物、(6)第4級アルコール硫酸エステル(塩)化合物、(7)脂肪イミダゾリン、(8)ポリエーテル変性トリシロキサンおよび(9)その混合物から選択することができる。
【0022】
上記の種類の物質からの水可溶性またはアルコール可溶性界面活性剤の具体的な例は、例えば、(1)(a)ソルビタンエステル(例えば、Alkamuls PSML−4(モノラウリン酸ポリ(オキシエチレン)ソルビタン)、Alkamuls PSMO−20(モノオレイン酸ポリ(オキシエチレン)ソルビタン)、Alkamuls PSTO−20(トリオレイン酸ポリ(オキシエチレン)ソルビタン)、Alkaril Chemicals社)のポリ(オキシアルキレン)変性体(modification);(b)脂肪アミン(例えば、Alkaminox T−2、T−5(獣脂アミノキシエチレート)、Alkaminox SO−5(大豆アミノキシエチレート)、Alkaril Chemicals社、(Icomeen T−2、Icomeen T−15,ICI Chemicals社);(c)ヒマシ油(例えば、Alkasurf CO−10、Alkasurf CO−25B(ヒマシ油オキシエチレート)、Alkaril Chemicals社);(d)アルカノールアミド(例えば、Alkamide C−2、C−5(ヤシ油アルカノールアミドオキシエチレート)、Alkaril Chemicals社);(e)脂肪酸(例えば、Alkasurf 075−9、Alkasurf 0−10、Alkasurf 0−14(オレイン酸オキシエチレート)、Alkasurf L−14(ラウリン酸オキシエチレート)、Alkasurf P−7(パルミチン酸オキシエチレート),Alkaril Chemicals社);(f)脂肪酸アルコール(例えば、Alkasurf LAN−1、LAN−3、Alksasurf TDA−6、Alkasurf SA−2(直鎖状アルコールオキシエチレート)、Alkasurf NP−1、NP−11、Rexol 130(ノニルフェノールオキシエチレート)、Alkasurf OP−1、OP−12(オクチルフェノールオキシエチレート)、Alkasurf LA−EP−15、Alkasurf LA−EP−25、Alkasurf LA−EP−65(直鎖状アルコールオキシアルキレート));(2)親水性ポリ(ジメチルシロキサン)、例えば(a)モノカルビノール末端基を有するポリ(ジメチルシロキサン)(PS558,Petrarch Systems社)およびジカルビノール末端基を有するポリ(ジメチルシロキサン)(PS555、PS556、Petrarch Systems社);(b)ポリ(ジメチルシロキサン)−b−ポリ(メチルシロキサンアルキレンオキシド)コポリマー(PS 073、PS 072、PS 071、Petrarch Systems社)、Alkasil HEP 182−280、Alkasil HEP 148−330(Alkaril Chemicals社)、Si−C−結合を含有する非加水分解性コポリマー;(c)ポリ(ジメチルシロキサン)−b−ポリ(プロピレンオキシド)−b−ポリ(エチレンオキシド)コポリマー(Alkasil NEP 73−70、Alkaril Chemicals社)Si−O−C−結合を含有する加水分解性コポリマー;(d)多価第4級ポリ(ジメチルシロキサン)コポリマー(α,ω−水素ポリシロキサンとオレフィン結合含有エポキシドとの付加反応、生成物とジアミンとのその後の反応によって得られる);(3)脂肪イミダゾリンおよびその誘導体、例えば、(a)Alkazine−O(オレイル誘導体);(b)Alkazine TO(トール油誘導体);(c)Alkateric 2C1B(ジカルボン酸ココシミダゾリン(cocosimidazoline)ナトリウム塩)Alkaril Chemicals社;(d)Arzoline−4;(e)Arzoline−215,Baker Chemicals社;(4)リン酸の脂肪酸エステル(例えば、Alkaphos B6−56A,Alkaril Chemicals社);(b)ソルビタン(例えば、Alkamuls STO(トリオレイン酸ソルビタン)、Alkamuls SML(モノラウリン酸ソルビタン)、Alkamuls SMO(モノオレイン酸ソルビタン),Alkaril Chemicals社);(c)グリセロール化合物(例えば、Alkamuls GMO−45LG(モノオレイン酸グリセリル)、Alkamuls GDO(ジオレイン酸グリセリル)、Alkamuls GTO(トリオレイン酸グリセリル);(d)ポリ(エチレングリコール)(Alkamuls 600 DO(ジオレエート)、Alkamuls 400−ML(モノラウレート)、Alkamuls 600 MO(モノオレエート)、Alkamuls 600 DL(ジラウレート)、Alkamuls 600 DT(ジ牛脂),Alkaril Chemicals社);(e)スルホコハク酸(例えば、Alkasurf SS−O−75(ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム)、Alkasurf SS−DA4−HE(オキシエチル化アルコールスルホサクシネート)、Alkasurf SS−L7DE(ラウリン酸ジエタノールアミドのナトリウムスルホコハク酸エステル)、Alkasurf SS−L−HE(ラウリルスルホコハク酸ナトリウム),Alkaril Chemicals社);(f)スルホン酸(例えば、Alkasurf CA(ドデシルベンゼンスルホン酸カルシウム)、Alkasurf IPAM(ドデシルベンゼンスルホン酸イソプロピルアミン),Alkaril Chemicals社);(g)アルキルアミン(例えば、Alkamide SDO(大豆ジエタノールアミド)、Alkamide CDE(ココヤシジエタノールアミド)、Alkamide 2104(ココヤシ脂肪酸ジエタノールアミド)、Alkamide CMA(ココヤシモノエタノールアミド)、Alkamide L9DE(ラウリルジエタノールアミド)、Alkamide L7Me(ラウリルモノエタノールアミド)、Alkamide L1PA(ラウリルモノイソプロピルアミド),Alkaril Chemicals社);(5)第4級化合物、例えば、(a)非高分子第4級アンモニウムエト硫酸塩(例えば、Finquat CT、Cordex T−172,Finetex Corporation社);(b)第4級ジアルキルジメチルメト硫酸塩(例えば、Alkaquat DHTS(水素化獣脂));(c)アルコキシル化第4級ジ脂肪メト硫酸塩(例えば、Alkasurf DAET(獣脂誘導体));(d)第4級脂肪イダゾリン(idazoline)メト硫酸塩(例えば、Alkaquat T(獣脂誘導体),Alkaril Chemicals)社;(6)親油性ポリ(プロピレンオキシド)と親水性ポリ(エチレンオキシド)との水可溶性コポリマー、例えば、(a)メタノール可溶性Tetronic 150R1、Pluronic L−101、Tetronic 902、Tetronic 25R2(BASF社)、Alkatronic EGE−1(Alkaril Chemicals社);(b)水可溶性Tetronic 908、50R8、25R8、904、90R4、Pluronic F−77(すべてBASF社から市販されている)、Alkaril Chemicals社から市販されているAlkatronic EGE25−2およびPGP33−8;(7)ポリ(アルキレングリコール)およびその誘導体、例えば(a)ポリプロピレングリコール(Alkapol PPG 425、Alkapol PPG−4000,Alkaril Chemicals社);(b)ポリ(プロピレングリコールジメタクリレート)、ポリ(エチレングリコールジアクリレート)、ポリ(エチレングリコールジメタクリレート)、ポリ(エチレングリコールモノメチルエーテル)、ポリ(エチレングリコールジメチルエーテル)、ポリ(エチレングリコールジグリシジルエーテル)(すべてPolysciences社から市販されている);(c)ポリ(1,4−オキシブチレングリコール)(Scientific Polymer Products社)等である。
【0023】
好ましい界面活性剤としては、直鎖状アルコールオキシエチレート(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasurf LA−EP−65、LA−EP−25およびLA−EP−15)、ノニルフェノールオキシエチレート(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasurf NP−11およびHart Chemicals社から入手可能なRexol 130)、オクチルフェノールオキシエチレート(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasurf OP−12)、オレイン酸オキシエチレート(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasurf O−14)、ポリ(ジメチルシロキサン)−b−ポリ(プロピレンオキシド)−b−ポリ(エチレンオキシド)コポリマー(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasil NEP 73−70)、ヒマシ油エトキシレート(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkasurf CO25B)、ココシミダゾリン(cocosimidazoline)ジカルボン酸ナトリウム塩(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkateric 2C1B)およびココヤシ脂肪酸ジエタノールアミド(例えば、Alkaril Chemicals社から入手可能なAlkamid S104)が挙げられる。Alkasurf界面活性剤は有利なことに生分解性である。
【0024】
さらに好ましい界面活性剤は、エチレンオキシド/プロピレンオキシドで変性された脂肪アルコール、および変性脂肪アルコールポリグリコールエーテル、例えばHydropalatR 120 XP(Cognis/Henkel社から入手可能)である。
【0025】
0.1〜19.5g/m2(絶対乾燥状態)の顔料が配合物中に存在することが好ましい。好ましくは0.2〜19.3g/m2、さらに好ましくは0.3〜18.5g/m2、特に好ましくは0.4〜18g/m2および最も好ましくは0.45〜17.5g/m2の顔料が配合物中に存在する。顔料は好ましくは、全体的にカチオンおよび/またはアニオンおよび/または非イオンの電荷を有する。本発明のコンテクストにおいて、アニオン顔料は、その顔料の表面が全体的にアニオンの電荷を有する顔料である。カチオン顔料は、その顔料の表面が全体的にカチオンの電荷を有する顔料である。非イオン顔料は、全体的に中性または実質的に中性の電荷を有する顔料である。
【0026】
顔料は、金属の酸化物および/または混合酸化物であることが好ましい。しかしながら、半金属/半導体の酸化物および/または混合酸化物であってもよい。
【0027】
配合物中で使用される顔料は、好ましくは50〜800m2/g、さらに好ましくは100〜400m2/gの大きなBET比表面積を有することが好ましい。顔料粒子自体は、1〜500nm、好ましくは10〜100nm、さらに好ましくは20〜70nmの直径を有する。
【0028】
顔料は好ましくは、例えばケイ素、マグネシウム、カルシウム、アルミニウム、亜鉛、クロム、鉄、銅、スズまたは鉛などの金属または半金属の酸化物からなる群から選択することができる。好ましい顔料は、シリカ、ギブサイト、バイヤライト、ノルドストランダイト(nordostrandite)、擬ベーマイト、ダイアスポア、アルミナ、好ましくはコランダム、水酸化アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、塩基性炭酸マグネシウム、二酸化チタン、酸化スズ、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、タルク、粘土、ハイドロタルサイト、シリカ、コロイドシリカ、沈降シリカ、例えば珪藻土などの無機物質、例えばメラミン/ホルムアルデヒド樹脂、尿素/ホルムアルデヒド樹脂、エチレン樹脂、スチレン樹脂、アクリレート樹脂またはその組み合わせを含む樹脂状顔料などの有機物質である。
【0029】
好ましくは非多孔質SiO2粒子である、SiO2粒子のコロイド状懸濁液も顔料として使用することができる。その懸濁液はアニオンまたはカチオン電荷を有することができる。ここで、SiO2粒子の粒径は、1〜100nmと様々であり、粒径は好ましくは10〜50nmである。Clariant社からのCartacoat(登録商標)K銘柄、特にCartacoat(登録商標)301A liquid、Cartacoat(登録商標)302A liquid、Cartacoat(登録商標)302C liquidおよびCartacoat(登録商標)303A liquidが、この種類の顔料の一例として挙げられる。その代わりとして、Grace−Davison社によって商品名Ludox(登録商標)CLまたはLudox(登録商標)TMAで販売されている、アニオンまたはカチオンコロイドシリカを使用することができる。
【0030】
好ましくは、少なくとも1種類の添加剤が配合物中に存在し得る。使用することができる添加剤は、例えば、レオロジー改質剤、粘度調整剤(増粘剤)、染料または増白剤などの当業者には公知の添加剤である。粘度調整剤が使用される場合には、例えばClariant社から入手可能なCartacoat(登録商標)MS liquidなどの架橋変性ポリアクリレートを使用することが好ましい。しかしながら、本発明に従って、配合物は、天然紙の触感性を得るために、5:100以下、好ましくは3:100、特に好ましくは2:100以下のバインダーと顔料との比(それぞれの場合において固形分に対して)でバインダーを含有する。
【0031】
使用されるバインダーは、塗布される配合物層の凝固が起こらないように、架橋作用を持たないバインダーであることが好ましい。厳密な意味では、本発明に従って、「バインダー」は配合物において使用されないが、製紙にバインダーとして使用することもできる、好ましくは増粘剤または粘度調整剤、例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)などのセルロース(タイプ)が、配合物の流動性を調整するために使用される。しかしながら、増粘剤は、非常に少量であるため配合物中でバインダーとしての役割を果たさない量、つまり顔料を互いに結合させない、かつ/または顔料を紙基材に結合させず、塗布されるべき配合物の粘度および流動性を所望の値に単に調節する量で使用される。かかる増粘剤または粘度調整剤は、製紙分野の当業者には一般に知られている。本発明に従って、増粘剤は、特定の要求条件を満たさなければならない。使用される増粘剤の量は、かかる試剤が使用される通例の範囲内であり、かつ使用される増粘剤の特性に依存する。
【0032】
本発明に従って、顔料を互いに結合させるため、および紙基材に顔料を結合させるためのバインダーは配合物において使用されない。バインダーとしても適している増粘剤がたとえ使用されたとしても、上述のように結合を可能にしない量のみで存在する。結合させるために使用される「バインダー」を含まない、かかる配合物は、触感性を実質的に変化させることなく紙基材の印刷適性を向上させ、その結果、前記特性は実質的に、天然紙の特性に相当する。
【0033】
紙基材は、充填剤を含有することが好ましい。充填剤が空隙容積を有するならば、より好ましい。充填剤の空隙容積は好ましくは、DIN EN ISO 787−5に従って充填剤のオイル値(oil number)によって測定することができる。
【0034】
DIN EN ISO 787−5に従って、充填剤は好ましくは、10〜150g/充填剤100g、さらに好ましくは30〜80g/充填剤100g、特に好ましくは30〜70g/充填剤100gのオイル値を有する。
【0035】
充填剤は好ましくは、チョーク、沈降炭酸カルシウム、粘土、タルク、か焼クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、セッコウ、酸化アルミニウム三水和物、シリカ、ケイ酸、珪藻土、二酸化チタン、およびその混合物からなる群から選択することができる。充填剤はさらに、全体的にアニオンの電荷または全体的にカチオンの電荷を有することが好ましい。
【0036】
紙基材における充填剤の割合は、110℃での一定重量でコンディショニングした(絶対乾燥状態)後に、紙基材の全重量に対して、好ましくは3〜30重量%である。充填剤の割合は、好ましくは5〜25重量%、さらに好ましくは7〜20重量%、特に好ましくは9〜18重量%、最も好ましくは10〜15重量%である。
【0037】
紙基材は好ましくは、少なくとも1種類の添加剤を含有することができる。好ましい添加剤は、湿潤紙力増強剤、デンプン、消泡剤、歩留向上剤、増白剤、染料およびその混合物である。好ましい実施形態において、紙基材は、その後の加工段階中に紙ウェブが裂けるような程度まで水の吸収によって強度が低減することなく、その後の加工段階において紙基材を再び湿らせることを可能にする、一定の割合の湿潤紙力増強剤を含有する。
【0038】
紙基材は、例えば化学パルプまたは砕木パルプなどの当業者には通例のすべての繊維を含有し得る。好ましくは、紙基材は、長繊維化学パルプと短繊維化学パルプとの混合物を含有する。
【0039】
紙は、ISO536に従って多様な40〜400g/m2の坪量を有することが好ましい。坪量は、好ましくは60〜300g/m2、さらに好ましくは70〜280g/m2、最も好ましくは80〜250g/m2である。
【0040】
配合物は、紙基材の少なくとも1つの面にライン上で、つまり抄紙機内で紙基材に塗布することができる。好ましいコーティング装置は、サイズプレスと同様なサイズプレスコーティング装置、フィルムプレス、ビルブレード(billblade)、流し塗り機、エアブラシ、ブレード、ドクターブレードコーティングおよび吹付け塗布である。
【0041】
しかしながら、紙基材を製造する仕上げ段階の下流で紙基材の少なくとも1つの面に配合物を塗布することも可能である。これは、例えばサイズプレス、サイズプレスと同様なコーティング装置、フィルムプレス、エアブラシ、ドクターブレード、流し塗り機、スプレーコーターまたはリバースグラビアコーティング装置などの当業者に知られているコーティング装置を使用することによって行うことができる。
【0042】
意外なことに、この配合物は、紙基材の光学的性質または触感性に実質的なまたは検出可能な不利な影響を及ぼすことなく、紙基材の印刷適性を向上させる。紙基材は、未処理の天然紙の視覚的印象および触感を保持する、または実質的に保持する。配合物は、紙基材の表面全体に、かつ表面中に均一に浸透し、それによって、後に適用される印刷の不規則性が意外なことに防止される。そうでなければ、紙表面の山および谷によって不規則性が生じる。したがって、例えばオフセット印刷において、インク塗布は均一である。この徴候は、いわゆる印刷紙のモットリングである。モットリングは、オフセット印刷での紙への印刷がどの程度均一であるかを示す。本発明の紙の場合には、オフセット印刷の均一性は、コート紙上のオフセット印刷の均一性に匹敵する。さらに、本発明の紙は、未処理および非コート紙に匹敵する剛性および嵩(volume)を有する。
【0043】
他の実施形態において、少なくとも1つの更なるコーティングが、その上に配合物が塗布される紙基材の同一面上の配合物上に存在し得る。
【0044】
そのコーティングは、少なくとも1種類の顔料と、少なくとも1種類のバインダーを含有することが好ましい。
【0045】
好ましい実施形態において、適用される顔料は、粒径1〜500nmを有し、好ましくは、金属の酸化物および/または混合酸化物、半金属/半導体の酸化物および/または混合酸化物およびその混合物からなる群から選択することができる。さらに好ましくは、配合物において顔料としても使用することができる、すべての顔料を使用することが可能である。
【0046】
コーティングは好ましくは、少なくとも1種類の更なる添加剤を含有することができる。使用することができる添加剤は、例えばバインダー、粘度調整剤(増粘剤)、増白剤、消泡剤、染料、分散剤および界面活性剤などの当業者に知られているすべての添加剤である。使用することができる界面活性剤は、当業者に知られているすべての界面活性剤であり、好ましくは配合物において使用される界面活性剤である。さらに、配合物においても使用することができるすべての粘度調整剤を使用することが可能である。コーティングは、1面につき0.5〜20g/m2の塗布量(絶対乾燥状態)を有することが好ましい。コーティングの塗布量は、好ましくは2〜15g/m2、さらに好ましくは3〜12g/m2、最も好ましくは3〜10g/m2である。コーティングの塗布量は、その上に配合物が存在する紙基材の表面がコーティングによって均一に湿潤されるような量であることが好ましい。
【0047】
コーティングは、配合物が紙基材の両面上に存在する場合には、紙基材の両面に塗布することができる。しかしながら、配合物が紙基材の両面上に存在する場合、紙基材の一方の面のみの配合物上にコーティングを塗布することも可能である。
【0048】
コーティングは、全体的にアニオン、カチオン、または中性の電荷を有し得る。配合物が全体的にカチオンの電荷を有する場合には、コーティングは好ましくは、全体的にアニオンの電荷を有し、あるいは配合物が全体的にアニオンの電荷を有する場合には、コーティングは好ましくは、全体的にカチオンの電荷を有する。
【0049】
コーティングは、当業者に知られているいずれかのコーティング装置を使用して塗布することができる。さらに、コーティングは、抄紙機内(ライン上)で、つまり紙基材の製造中に塗布することができる。しかしながら、その後の加工段階において紙基材の製造後にコーティングを塗布することが可能である。適切なコーティング装置は、例えばサイズプレス、サイズプレスと同様なコーティング装置、フィルムプレス、ブレードコーター、エアブラシ、ドクターブレード、流し塗り機およびスプレーコーターである。
【0050】
上述のすべての紙(コーティングを含む、または含まない)を、後処理段階にかけることができる。したがって、紙の表面をさらにカレンダー処理することができる。これは、平滑化装置、つや消しカレンダー、カレンダーまたはブラシカレンダー(brush calender)によって行われる。この段階によって紙の嵩が実質的に低減されることなく、紙の平滑度が高められる、これらの方法は有利である。代替方法として、紙の表面形状は、エンボス段階によって変えることができる。例えば、エンボスカレンダーがこの目的に適している。その上に配合物が存在する面であることが好ましい、紙の両面上の、または紙の一方の面のみの表面構造を変化させることができる。
【0051】
当業者に公知の印刷方法において、上記のすべての紙を印刷媒体として使用することができる。印刷方法は、オフセット印刷、デジタル印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、新聞印刷、レリーフ印刷、凸版印刷、昇華印刷、レーザー印刷、電子写真印刷方法および上記の印刷方法の組み合わせからなる群から選択される印刷方法から選択されることが、より好ましい。
【0052】
その上に配合物が存在する、紙基材の面にコーティングを塗布することによって、紙の印刷適性がさらに向上する。しかしながら、意外なことに、紙の性質は、コーティングによって変化しない、あるいは実質的には変化しない。紙の外観および触感性のどちらも、コーティングによって悪影響を受けない、あるいは実質的に悪影響を受けない。その紙は非コート紙の性質を保持する。しかしながら、未処理紙と比較して、印刷の質は著しく改善される。
【0053】
本発明は、以下の実施例を参照しながら、それに制限することを意図することなく、以下に説明される。
【0054】
実施例
1.配合物
1.1.配合物1〜3の製造
目的の粘度を確立するために、表1に示される量の水にTylose(登録商標)H60000 YP2を攪拌しながら溶解する。透明な溶液が得られた後、Hydropalat(登録商標)120 EXPを添加する。次いで、相当する顔料スラリーを添加する。配合物1〜3を得るために、さらに30分間攪拌する。
【0055】
【表1】

1)Tylose(登録商標)H60000 YP2:分子量60000uを有するカルボキシメチルセルロース(Clariant社)
2)Hydropalat(登録商標)120 EXP:EO/PO変性脂肪アルコール、変性脂肪アルコールポリグリコールエーテルをベースとする非イオン界面活性剤(Cognis/Henkel社)
3)Ludox(登録商標)CL:水中のシリカのカチオン性コロイド状懸濁液(SiO2 30重量%;Grace Davison社)
4)Cartacoat(登録商標)K 301A liquid:非多孔質SiO2粒子のコロイド状懸濁液(pH10,SiO230%,粒径12nm,Clariant社)
5)Ludox(登録商標)TMA:水中のアニオン性コロイドシリカ(SiO234重量%;Grace Davison社)
【0056】
1.2.紙基材への配合物1〜3の塗布
中間サイズを有し、坪量120g/m2を有する紙(充填剤含有率15%,PRECARB 200(Schafer Kalk社)、沈降CaCO3で充填され、オイル値65g/粉末100g(DIN EN ISO 787−5に従って測定された))を配合物1〜3のうちの1つに浸漬する。過剰量の配合物を2つのゴムロール間で搾り取り、次いで、フォトドライヤー(photodrier)(その周りを繊維織物が通る加熱金属ロール;乾燥させるために、金属ロールと繊維織物との間のニップに紙を導入する)を使用して乾燥させる。紙基材上の配合物の塗布量は、1面につき3g/m2(絶対乾燥状態)である。
【0057】
1.3.印刷適性の評価
配合物1〜3が施された紙基材、比較として、未処理の紙基材、および市販のコート紙(総重量150g/m2、表面処理されており、顔料コート20g/m2が紙の各面に塗布される)の一方の面に、Prufbau装置を使用して青色印刷インクで印刷する。次いで、印刷された青色領域の均一性および濃さを目視評価し、評点1は青色印刷領域の非常に良い均一性および濃さを表し、評点6は、青色印刷領域の不十分な均一性および濃さを表す。この評価を表2に示す。
【0058】
【表2】

【0059】
市販のコート紙は評点1であり、したがって、非常に良い印刷適性を示しているのに対して、紙基材は、不十分な印刷適性(評点6)である。一方、配合物1〜3のうちの1つを施した場合には、紙基材は意外なことに、評点1〜2を有する印刷適性を示し、したがってコート紙の印刷適性をわずかに下回るだけである。にもかかわらず、配合物が施された紙基材の触感性および視覚的印象は変化しない、あるいは著しくは変化しない。
【0060】
2.コーティング
2.1.コーティング1〜4の製造
表3に示す量の水に、Acronal 500D(登録商標)およびMowiol(登録商標)8/88の溶液を攪拌しながら添加する。その後に、相当する顔料スラリー、コーティング1の場合には、さらにCartacoat(登録商標)MS liquidを添加する。コーティング1〜4を得るために、さらに30分間攪拌する。
【0061】
【表3】

6)Cartacoat(登録商標)302C:非多孔質SiO2粒子のカチオン性コロイド状懸濁液(pH4,SiO230%,粒径25nm,Clariant社)
7)Cartacoat(登録商標)303A:非多孔質SiO2粒子のコロイド状懸濁液(pH9,SiO230%,粒径50nm,Clariant社)
8)Cartacoat(登録商標)MS liquid:架橋変性ポリアクリレート(固形分37%)
9)Acronal 500D(登録商標):ポリスチレン/酢酸ビニルコポリマーの水性分散液(50重量%,BASF AG社)
10)Mowiol(登録商標)8/88溶液:濃度15%のポリビニルアルコール溶液、水中で濃度15%のMowiol(登録商標)8/88(Clariant社)溶液
【0062】
2.2.配合物1〜3のうちの1つで処理された紙基材へのコーティング1〜4の塗布
配合物1〜3のうちの1つを施された、1.2による紙基材をコーティング1〜4のうちの1つに浸漬する。過剰量のコーティングを2つのゴムロール間で搾り取り、次いで、フォトドライヤー(その周りを繊維織物が通る加熱金属ロール;乾燥させるために、金属ロールと繊維織物との間のニップに紙を導入する)を使用して、紙を乾燥させる。配合物が施された紙基材上のコーティングの塗布量は、1面につき3g/m2(絶対乾燥状態)である。
【0063】
2.3.印刷適性の評価
配合物1〜4が施された紙基材、比較として、未処理の紙基材、および市販のコート紙(総重量150g/m2、表面処理されており、顔料コート20g/m2が紙の各面に塗布される)の一方の面に、Prufbau装置を使用して青色印刷インクで印刷する。次いで、印刷された青色領域の均一性および濃さを目視評価し、評点1は青色印刷領域の非常に良い均一性および濃さを表し、評点6は、青色印刷領域の不十分な均一性および濃さを表す。この評価を表4に示す。
【0064】
【表4】

【0065】
市販のコート紙は評点1であり、したがって、非常に良い印刷適性を示しているのに対して、紙基材は、不十分な印刷適性(評点5)である。一方、配合物1〜3のうちの1つを施し、次いでコーティング1〜4のうちの1つを施した場合には、紙基材は意外なことに、評点1を有する印刷適性を示し、したがってコート紙の印刷適性に匹敵する。にもかかわらず、配合物およびコーティングが施された紙基材の触感性および視覚的印象は変化しない、あるいは著しくは変化しない。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
a)紙基材;および
b)紙基材の少なくとも1つの面の表面全体に適用され、かつ少なくとも1種類の界面活性剤と、粒径1〜500nmを有する少なくとも1種類の顔料とを含有し、バインダーを含まない配合物、ここでバインダーを含有する配合物は、顔料100重量部の顔料に対するバインダー5重量部以下(それぞれの場合において固形分に対して)の比である;を含む紙。
【請求項2】
前記配合物が、1面につき0.5〜20g/m2(絶対乾燥状態)の塗布量を有することを特徴とする、請求項1に記載の紙。
【請求項3】
1面につき0.05〜2.5g/m2(絶対乾燥状態)の界面活性剤が配合物中に存在することを特徴とする、請求項1または2に記載の紙。
【請求項4】
前記界面活性剤が、アニオン、カチオン、非イオンまたは両性界面活性剤であることを特徴とする、前記各請求項のいずれかに記載の紙。
【請求項5】
1面につき0.45〜17.5g/m2(絶対乾燥状態)の顔料が配合物中に存在することを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の紙。
【請求項6】
前記顔料が全体的にカチオンおよび/またはアニオンおよび/または非イオンの電荷を有することを特徴とする、請求項1から5のいずれかに記載の紙。
【請求項7】
前記顔料が、金属の酸化物および/若しくは混合酸化物、並びに/または半金属/半導体の酸化物および/若しくは混合酸化物であることを特徴とする、請求項1から6のいずれかに記載の紙。
【請求項8】
前記配合物が、少なくとも1種類の更なる添加剤を含有することを特徴とする、前記各請求項のいずれかに記載の紙。
【請求項9】
前記紙基材が、少なくとも1種類の充填剤を含有することを特徴とする、請求項1から8のいずれかに記載の紙。
【請求項10】
前記充填剤がある空隙容積を有することを特徴とする、請求項9に記載の紙。
【請求項11】
前記充填剤が、DIN EN ISO 787−5に従って測定された、10〜150g/充填剤100gのオイル値(oil number)を有することを特徴とする、請求項9に記載の紙。
【請求項12】
前記充填剤が、チョーク、沈降炭酸カルシウム、粘土、タルク、か焼クレー、アルミナ、水酸化アルミニウム、セッコウ、酸化アルミニウム三水和物、シリカ、ケイ酸、珪藻土、二酸化チタン、およびその混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項9から11のいずれかに記載の紙。
【請求項13】
前記紙基材が、少なくとも1種類の添加剤を含有することを特徴とする、請求項1から12のいずれかに記載の紙。
【請求項14】
少なくとも1つの更なるコーティングが、その上に配合物が塗布された紙基材の面上の配合物上に存在することを特徴とする、前記各請求項のいずれかに記載の紙。
【請求項15】
前記コーティングが、少なくとも1種類の顔料および少なくとも1種類のバインダーを含有することを特徴とする、請求項14に記載の紙。
【請求項16】
前記顔料が、直径1〜500nmを有し、かつ好ましくは、金属の酸化物および/または混合酸化物、半金属/半導体の酸化物および/または混合酸化物並びにその混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項15に記載の紙。
【請求項17】
前記コーティングが、少なくとも1種類の更なる添加剤を含有することを特徴とする、請求項14から16のいずれかに記載の紙。
【請求項18】
少なくとも1種類の界面活性剤と、粒径1〜500nmを有する少なくとも1種類の顔料と、を含有する配合物を、紙基材の少なくとも1つの面の表面全体に塗布する段階を含む紙を製造する方法であって、前記配合物が、バインダー5重量部以下:顔料100重量部(それぞれの場合において固形分に対して)の顔料に対する比でバインダーを含有する、方法。
【請求項19】
少なくとも1つの更なるコーティングが、その上に配合物が塗布された紙基材の面上の配合物上に塗布されることを特徴とする、請求項18に記載の紙を製造する方法。
【請求項20】
印刷方法において印刷媒体としての請求項1から17のいずれかに記載の紙の使用。
【請求項21】
前記印刷方法が、オフセット印刷、デジタル印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、新聞印刷、レリーフ印刷、凸版印刷、昇華印刷、レーザー印刷、電子写真印刷方法およびその印刷方法の組み合わせからなる印刷方法から選択されることを特徴とする、請求項20に記載の紙の使用。

【公表番号】特表2007−508462(P2007−508462A)
【公表日】平成19年4月5日(2007.4.5)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−529957(P2006−529957)
【出願日】平成16年7月13日(2004.7.13)
【国際出願番号】PCT/EP2004/007699
【国際公開番号】WO2005/045131
【国際公開日】平成17年5月19日(2005.5.19)
【出願人】(505267810)
【Fターム(参考)】