印刷用塗工紙の製造方法及び塗工紙
【課題】
低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙を提供することにある。
【解決手段】
原紙に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理した原紙に、塗工液を塗工・乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダーて処理することを特徴とする印刷用塗工紙の製造方法及び塗工紙。
低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙を提供することにある。
【解決手段】
原紙に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理した原紙に、塗工液を塗工・乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダーて処理することを特徴とする印刷用塗工紙の製造方法及び塗工紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷物の視覚化、多角化が進み、印刷用紙に対する要求も多様化してきており、これがグレードの細分化と、要求品質を高めている。
【０００３】
印刷用紙には、特にカラー化対応や差別化のための高級化の品質要求が強く、必然的に塗工紙への依存度が高くなっている。また、経済的な面では紙及びその物流コスト低減のための軽量化が望まれており、これらの各種要求特性を満足できるものとして、外観も含めた表面性が良好でかつ軽量化した塗工紙が必要となっている。塗工紙において、製品として単に軽量化するには、塗工量および原紙の坪量をそれぞれ単独あるいは双方を同時に低減させれば良い。しかし、塗工量の低減は表面性等製品としての性能に影響が大きいことから、一般的には原紙の坪量低減で行う方法が採られる。ところが、この場合、紙厚の低下も伴うので印刷作業上での紙腰不足を招いて問題となる。紙厚確保のために、叩解度を弱めた原料パルプを利用する原紙を使用する対策もあるが、こうして得られた原紙は、確かに嵩高ではあるものの表面性が著しく低下しているため、塗工紙としての品質を満足するには塗工量を多くするかあるいは予め原紙の表面性をカレンダー等で向上させる必要があるが、いずれの方法も紙を高密度化させ、また十分表面改善できるとは言えない。
また、紙の軽量化の手法として、例えば、製紙用パルプとして機械パルプを１０重量%以上含有し、填料として無定形シリケートをパルプ重量に対して３〜１２重量%含有した原紙上に、顔料粒子が体積基準で０．４〜４．２μｍの範囲に６５%以上含まれる粒径分布を有する顔料の塗工層を設けた塗工紙を金属ロールの温度が１５０℃以上のソフトニップカレンダーで処理することにより低坪量でも低密度で紙厚があり、不透明度と剛度を実用に足る状態に保つことができ、白紙光沢度は低いままで、相対的に印刷光沢度が高い画像を得ることが示されている（特許文献１）。しかしながら、この方法では、特に低塗工量領域における塗工顔料による原紙被覆性は十分ではなく、不透明度、印刷適性ともに十分ではなかった。
一方、塗工紙の印刷適性を向上させる手法として、カレンダー装置を塗工部の直前に設け、厚さの復元力を保持した状態の圧縮直後の原紙に塗工するように構成したことを特徴とする塗工装置の有効性について述べた「塗工装置及びそれを用いた塗工紙の製造方法（特許文献２参照）」等があるが、これらの条件に合ったプレカレンダー処理では塗工後のカレンダー線圧を強めなくてはならない場合があり、そのため黄変が起こり白色度が低下することや強カレンダー線圧での処理を行うために密度が高くなるなどの問題があった。
以上より、従来の方法では軽量化と良好な印刷品質を両立させた印刷用塗工紙を得ることが困難であった。
【特許文献１】特公昭６３−５００１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況を鑑みて、本発明の課題は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、印刷用塗工紙の軽量化と良好な印刷品質を両立させるために鋭意工夫を重ねた結果、原紙上に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲であるカレンダー装置にて処理した原紙に、塗工液を塗工して乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲であるカレンダー装置にて仕上げることにより低密度で、白色度や平滑度が高く、印刷品質が良好な印刷用塗工紙が得られるものである。本発明において、このような効果が得られる理由は、以下のように考えられる。プレカレンダー処理を行わずに塗工層を設ける場合と比較し、塗工層を設ける前に適切な温度にてプレカレンダー処理を行った場合、低カレンダー線圧で処理しても原紙表面を選択的に平滑化し、低密度を維持したまま原紙の平滑度が上がり、また、原紙の極表面の空隙が密になるため、塗工液が浸透しくくなり、均一で嵩高な塗工層を形成することができると思われる。そのため、後カレンダー処理においても線圧を抑えることができ、黄変などによる白色度の低下が起こりにくくなる。その結果、低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙を得ることができると考えられる。
本発明においては、塗工液を塗工・乾燥した後に行うカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が４ニップ以上であることが好ましく、より好ましくは５〜８ニップである。また、塗工液を塗工・乾燥した後に行うカレンダー処理においての金属ロールの表面温度は、１３０〜２００℃が好ましい。また、原紙には、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、及び/またはパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷面感などの印刷品質が良好な印刷用塗工紙を効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明においては、原紙上に塗工層を設ける前に特定のカレンダー処理を行い、さらに塗工層を設け乾燥した後に特定のカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を得るものである。
本発明において、原紙を構成するパルプは、化学パルプ、半化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を用いることできるが、機械パルプを１０重量%以上含有させることが好ましい。機械パルプは化学パルプに比べ繊維が剛直なので、機械パルプを配合した原紙は抄紙工程でかかる各種の圧力で紙層が潰れることが少なく、全体として嵩高になるから、原紙内部の空隙量が増し、不透明度が向上し、同時に剛度も大きくなる。機械パルプは白色度や塗工適性等の点から製紙用パルプの６０重量%以下とすることが好ましい。
（原紙に用いる填料は、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、シリカ、軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物、ゼオライト、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料を使用することができる。配合量は、原紙重量当たり３〜２０重量%程度である。これら填料は、紙料スラリーの抄紙適性や強度特性を調節する目的で、単独又は２種以上を混合使用してもよい。本発明においては、原紙に用いる填料として、軽質炭酸カルシウム粒子の表面をシリカで被覆した軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物を全量または一部に使用することが好ましい。この軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物を使用することにより、塗工紙密度は低く、十分な剛度を備えた塗工紙を製造することができる。軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物は、紙を低密度化する効果に優れ、吸油量が大きく、不透明度を向上させる効果に優れるという特性を有する粒子である。また、カレンダー処理を行った後でも、低密度を維持し高平滑度といった相反する性質を発揮することができる。本発明においては、該軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を紙中填料として１〜２５重量％の割合で含有していることが好ましく、３〜２０重量％がより好ましく、更に好ましい範囲は３〜１５重量％である。該紙中填料が1固形分重量％未満では、印刷用塗工紙の密度低下と不透明度向上効果は十分ではなく、２５重量％を超えた場合は、層間強度が十分ではなくなり、印刷時に層間剥離現象が生じる場合があり、好ましくない。また、軽質炭酸カルシウム粒子の表面をシリカで被覆した軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物は、低密度化、剛度、不透明度、印刷適性のバランスをより良好にするために、軽質炭酸カルシウムとシリカとの固形分重量比が、軽質炭酸カルシウム/シリカ＝３０／７０〜７０／３０であることが好ましい。軽質炭酸カルシウムの固形分重量比が軽質炭酸カルシウム／シリカ＝３０／７０より小さい場合、塗工紙の印刷時の表面強度が劣る傾向にある。軽質炭酸カルシウムの固形分重量比が軽質炭酸カルシウム/シリカ＝７０／３０より多い場合、低密度化する効果が大きくない。軽質炭酸カルシウムについてはカルサイト、アラゴナイトのいずれでも良く、また形状についても針状、柱状、紡錘状、球状、立方形状、ロゼッタ型のいずれでも良い。この中でも特にロゼッタ型のカルサイト系の軽質炭酸カルシウムを用いた場合に、特に優れた嵩高、不透明度改善効果が高い軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物が得られる。なお、ロゼッタ型とは、紡錘状の軽質炭酸カルシウム一次粒子が毬栗状に凝集した形状を指し、他の軽質炭酸カルシウムより高い比表面積と吸油性を示す特徴がある。
本発明の原紙においては、パルプ、填料以外にも必要に応じ通常抄紙工程で使用される薬品類、例えば紙力増強剤、サイズ剤、消泡剤、着色剤、柔軟化剤などを使用することができる。
【０００８】
また、本発明の原紙においては、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である界面活性剤等の嵩高剤（低密度化剤）を使用することにより、より低密度な印刷用塗工紙を得ることができる。パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物（以下、結合阻害剤と略称する）とは、疎水基と親水基を持つ化合物で、最近、製紙用で紙の嵩高化のために上市された低密度化剤（あるいは嵩高剤）は本発明の結合阻害剤として適しており、例えば、ＷＯ９８／０３７３０号公報、特開平１１−２００２８４号公報、特開平１１−３５０３８０号公報、特開２００３−９６６９４号、特開２００３―９６６９５号公報等に示される化合物等が挙げられる。具体的には、高級アルコールのエチレンおよび／またはプロピレンオキサイド付加物、多価アルコール型非イオン型界面活性剤、高級脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のエチレンオキサイド付加物、あるいは脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、あるいはポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物などを使用することができ、これらを単独あるいは２種以上併用することができる。好ましくは多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、ポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物等である。販売されている嵩高薬品としては、ＢＡＳＦ社のスルゾールＶＬ、Ｂａｙｅｒ社のバイボリュームＰリキッド、花王（株）のＫＢ−０８Ｔ、０８Ｗ、ＫＢ１１０、１１５、三晶（株）のリアクトペイク、日本PMC（株）のＰＴ−２０５、日本油脂（株）のＤＺ２２２０、ＤＵ３６０５、荒川化学（株）のＲ２１００１といった薬品があり、単独あるいは２種以上を併用してもよい。本発明の塗工紙は、原紙の透気性を向上するために、パルプの繊維間結合阻害剤をパルプ１００重量部当たり０．１〜１０重量部含有することが好ましく、特に０．２〜１．０重量部を含有することが好ましい。
原紙の抄紙方法については、特に限定される物ではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。また、サイズプレス、ゲートロールコーター、ビルブレード等を用いて、澱粉、ポリビニルアルコールなどを予備塗工した原紙等も使用可能である。塗工原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が２５〜４００ｇ／ｍ２程度のものが使用される。本発明においては、好ましくは３０〜２００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは３０〜１３０ｇ／ｍ２であり、更に好ましくは３０〜６０ｇ／ｍ２の軽量化においても本発明の効果を発揮することができる。
【０００９】
本発明におけるこのようにして得られた原紙を、塗工前に原紙のプレカレンダー処理を行うことが重要である。プレカレンダー処理は弾性ロールと金属ロールから構成されるカレンダー装置を1組としたものを1組以上用いて行う必要がある。カレンダー条件は、金属ロールの表面温度は、９０℃〜２００℃の範囲であり、好ましくは１２０〜２００℃、更に好ましくは１３０〜２００℃である。金属ロール表面温度が９０℃未満の場合は十分な原紙平滑性を得るためにカレンダー線圧を高くする必要があり、その結果高密度となってしまう。また、２００℃を超える場合は、その温度に見合った効果が得られず、白色度に劣る。また、低密度で、平滑性や印刷品質を良好にするためには、ニップ数が１ニップ以上、カレンダー線圧が１０ｋＮ／ｍ以上が好ましく、より好ましくはニップ数が１〜４ニップ、カレンダー線圧が１０〜１００ｋＮ／ｍである。ニップ数が１ニップで処理する場合、金属ロールが塗工原紙のワイヤー面に接するように処理することにより、品質が向上する。また、本発明においては複数のカレンダーロールで処理を行う場合もあるが、その形態としては、弾性ロールと金属ロールを1組としたカレンダーを複数組設置した形態の物、カレンダーロールが垂直あるいは斜めに並べられた多段式の物どちらでもよい。本発明において、このようにプレカレンダー処理することにより、原紙の表層を選択的に潰して平滑度を高くすることで、より少ない塗工量で均一な塗工層の厚さになりやすくなる。また、通常は内添填料として軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を使用した場合やパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物を含有した場合には原紙の空隙が大きくなり、塗料が原紙内部に浸透しやすくなるため紙の平滑性が劣り、低密度になるものの印刷品質に劣る傾向になるが、このプレカレンダー処理と組み合わせることにより、低密度でかつ良好な印刷品質が得られ、低密度と印刷品質のバランスが向上する。
本発明の塗工層に用いられる顔料の種類は、塗工紙用に従来から用いられている、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、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、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料であり、これらの無機顔料は必要に応じて単独または２種類以上併用して使用できる。本発明においては、塗料の塗工適性や塗工紙の品質など所望の性質を得るため、通常複数の顔料を併用することが好ましい。また、顔料の種類としては、カオリン、クレー、エンジニアードカオリンが高光沢度発現させるには、顔料１００重量部当たり５０重量以上含有することが好ましい。
本発明の塗工層に用いる接着剤は、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、あるいは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接着剤、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体などから、1種以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤は、顔料１００重量部に対して、５〜３５重量部の範囲で使用される事が好ましく、より好ましくは７〜２５重量部である。３５重量部を超える場合は、塗料の粘度が高くなり、配管やスクリーンを通過しづらくなるといった操業性の問題が生じる等のデメリットが生じ好ましくない。また、５重量部未満の場合は、十分な表面強度がえられず好ましくない。
本発明の塗工液には、助剤として分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。特に、白色度を高めるために蛍光染料を添加する方が好ましい。
本発明において、調整された塗工液を原紙に塗工する方法については、特に限定される物ではなく、公知の塗工装置を用いる事ができる。例えばブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター等が挙げられる。これらを用いて、原紙上に片面あるいは両面に1層以上塗工する。片面辺りの塗工量は３ｇ／ｍ２〜３５ｇ／ｍ２で程度であり、３ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは３ｇ／ｍ２〜１２ｇ／ｍ２であり、更に好ましくは３〜８ｇ／ｍ２の低塗工量でも、低密度で良好な印刷品質を有し、品質のバランスの優れた塗工紙を得ることができる。片面あたりの塗工量が３ｇ／ｍ２より少ない場合、十分な原紙被覆性が得られず、インキ着肉性に劣る。本発明においては、塗工速度が５００ｍ／分以上が好ましく、より好ましくは塗工速度が１０００ｍ／分以上である。
本発明において湿潤塗工層を乾燥させる方法としては、例えば蒸気過熱シリンダ、加熱熱風エアドライヤ、ガスヒータードライヤ、電気ヒータードライヤ、赤外線ヒータードライヤ等各種の方法が単独もしくは併用して用いられる。
本発明におけるこのようにして得られた塗工紙において、乾燥後に塗工紙のカレンダー処理を行うことが重要である。カレンダー処理前の塗工紙の水分は、５〜８%が好ましい。
後カレンダー処理は弾性ロールと金属ロールから構成されるカレンダー装置を１組としたものを1組以上用いて行わなければならない。カレンダー条件は、少なくとも金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃、ニップ数が１ニップ以上で処理する必要がある。また、本発明においては、低密度で、白色度、平滑性、印刷品質がバランス良く良好にするためには、ニップ数は４ニップ以上が好ましく、更に好ましくは５〜８ニップである。また、カレンダー線圧は、２０ｋＮ／ｍ程度以上であり、低密度、白色度の点からカレンダー線圧は低いほうが好ましく、カレンダー線圧は２０〜２００ｋＮ／ｍが好ましく、２０〜１２０ｋＮ／ｍがより好ましい。これは、水分プロファイル、塗工紙の表面性を整えかつ白紙光沢度、印刷光沢度を向上させるために、比較的低い線圧で行うほうが密度ムラ発生防止、低密度化の点で有利になるからである。本発明においては複数のカレンダーロールで処理を行うことになるが、その形態としては、弾性ロールと金属ロールをひとつの組としたカレンダーを複数組設置した形態の物、カレンダーロールが垂直あるいは斜めに並べられた多段式の物どちらでもよい。但し、多段式の形態の物を使用する場合には、上段のロールの重さを下段のロールに加えることを抑制する機構を備えている物を使用するのが好ましい。
本発明においては、特に白紙光沢度が５０％以上のグロス調の塗工紙で、より優れた効果を発揮することができる。また、塗工紙の坪量としては、好ましくは４０ｇ／ｍ２〜１６０ｇ／ｍ２、より好ましくは４０ｇ／ｍ２〜１１０ｇ／ｍ２ 更に好ましくは４０〜７０ｇ／ｍ２の軽量の塗工紙においても優れた効果を発揮することができる。塗工紙の密度としては、好ましくは０．４０ｇ／ｃｍ３〜１.４０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは０．４０ｇ／ｃｍ３〜１.１５ｇ／ｃｍ３である。
【実施例】
【００１０】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、もちろんこれらの例に限定される物ではない。なお、特に断らない限り、例中の部および%は、それぞれ重量部、重量%を示し、固形分換算の値である。なお、塗工液及び得られた印刷用塗工紙について以下に示す様な評価法に基づいて試験を行った。
＜評価方法＞
（1）密度：ＪＩＳ Ｐ ８１１８に基づいて測定した。
（2）平滑度：ＪＡＰＡＮ Ｔａｐｐｉ Ｎｏ５ 王研式平滑度試験機で測定した。
（3）白色度：ＪＩＳ Ｐ ８１４８に基づいて測定した。
（4）白紙光沢度：ＪＩＳ Ｐ ８１４２に基づいて測定した。
（5）印刷面感：ローランド平判印刷機（４色）にて、平判印刷用インキ（東洋インキ製 ハイユニティＭ）を用いて印刷速度８０００枚／分で印刷し、得られた印刷物（４色５０％ハーフトーン印刷部）の表面を目視にて評価した。◎：極めて良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る
［実施例１］
填料として軽質炭酸カルシウム、製紙用パルプとしてＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ／機械パルプ／脱墨上質古紙＝６０／５／１０／２５（％）を含有する紙料スラリーを、ツインワイヤー抄紙機にて抄速１０００m/分で抄造し、軽質炭酸カルシウムが紙中に７％、坪量４０ｇ／ｍ２、密度０．６６ｇ／ｃｍ３の中質紙の塗工原紙を得た。
次に、弾性ロールと金属ロールから構成されるソフトカレンダー装置を１組としたものを２組用い、金属ロールの表面温度が１５０℃、ニップ数が１ニップ、カレンダー線圧が５０ｋＮ／ｍ、通紙速度が１０００ｍ／ｍｉｎの条件で、金属ロールが塗工原紙のワイヤー面に接するように通紙して、プレカレンダー処理を行った。
微粒クレー（Ｊ.Ｍ.Ｈｕｂｅｒ社製ｊａｐａｎｇｌｏｓｓ）に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し（対無機顔料０．２部）、セリエミキサーで分散して固形分濃度７３%の微粒クレースラリーを調製した。得られた微粒クレースラリー７０部（固形分）に微粒重質炭酸カルシウムスラリー（ファイマテック社製 FMT-９０）３０部（固形分）を添加して、顔料スラリーを調製した。この様にして得られた顔料スラリーに、スチレンブタジエン共重合体ラテックス（ガラス転移点温度２０℃、ゲル含量８５%）１０部、ヒドロキシエーテル化澱粉（ペンフォード社製 ＰＧ２９５）６部を加えた後、さらに水を加えて固形分濃度６０%とし、塗工液を調製した。
上記塗工液を上記プレカレンダー処理した原紙に、片面あたりの塗工量が８ｇ／ｍ２となるように１０００ｍ／分の塗工速度でブレードコーターを用いて両面塗工した後、塗工紙水分が５%となる様に乾燥した。
次に、弾性ロールと金属ロールから構成されるソフトカレンダー装置を1組としたものを６組用い、1組目〜６組目の金属ロールの面が塗工紙のＷ（ワイヤー）面→Ｆ（フェルト）面→Ｆ→Ｗ→Ｗ→Ｆ面の順に接するように、金属ロールの表面温度が１５０℃、ニップ数が６ニップ、カレンダー線圧が１００ｋＮ／ｍ、通紙速度が１０００ｍ／ｍｉｎの条件で通紙してカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を得た。
［実施例２］
実施例1において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を９０℃、カレンダー線圧を７５ｋＮ／ｍとし、塗工紙のカレンダー処理におけるカレンダー線圧を１２０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例３］
実施例1において、塗工紙のカレンダー処理における金属ロールの表面温度を９０℃、カレンダー線圧を１５０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例４］
実施例1において、後カレンダー処理におけるニップ数を２ニップ、カレンダー線圧を２２０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例１］
実施例１において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例２］
実施例１において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例３］
実施例１において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
評価結果を表１に示した。
【００１１】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜４は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷面感などの印刷品質が良好な印刷用塗工紙を得ることができる。比較例１は、密度、平滑度、白色度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例２は、白色度、印刷面感に劣る。比較例３は、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
［実施例５］
実施例１において、塗工用原紙に内添する填料として、軽質炭酸カルシウムのかわりに以下の製造例で調製した軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物に変更した中質紙を用いた以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
（製造例１：軽質炭酸カルシウムーシリカ複合物の調製）
反応容器中に市販ロゼッタ型軽質炭酸カルシウム（商品名 アルバカー５９７０ ＳＭＩ社製）１０部を水に分散し、ここにＳｉＯ２濃度１８．０ｗｔ／ｗｔ％、Ｎａ２O濃度６．１ｗｔ／ｗｔ％のケイ酸ソーダ溶液を５７部加えた後、水を加え、全量を２００部とした。この混合スラリーをアジテータで十分に撹拌しながら加熱し、８５℃としたスラリーに、１０%硫酸溶液を撹拌しながら添加した。添加方法は、温度一定を保ち、硫酸添加後の最終pHは８．０、全硫酸添加時間は２４０分間となるように、一定速度で硫酸を添加し、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物スラリーを得た。このときの軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物の平均粒子径は３．４μｍであり、軽質炭酸カルシウムとシリカの固形分重量比は、７０／３０であった。
［比較例４］
実施例５において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例５］
実施例５において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例６］
実施例５において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
評価結果を表２に示した。
【００１２】
【表２】
表２から明らかなように、実施例１において、填料として軽質炭酸カルシウムの代わりに軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を用いた実施例５は、実施例１よりも更に低密度で、平滑度、白色度、白紙光沢度、印刷面感に優れる。比較例４は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例５は、印刷面感に劣る。比較例６は、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
［実施例６］
実施例1において、塗工用原紙として、填料として軽質炭酸カルシウムを原紙重量あたり７%含有し、製紙用パルプとし、ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ／機械パルプ/脱墨上質古紙＝６０／５／１０／２５（%）を用い、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物（花王製 ＫＢ−１１０）を原紙重量あたり０．３％含有する坪量４０ｇ／ｍ２、密度０．５８ｇ／ｃｍ３の中質紙を用いた以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例７］
実施例６において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例８］
実施例６において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例９］ 実施例６において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
【００１３】
評価結果を表３に示した。
【００１４】
【表３】
表３から明らかなように、実施例１において、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を配合した実施例６は、実施例１よりも更に低密度で、白色度、印刷面感が良好な印刷用塗工紙が得られる。比較例７は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例８は、平滑度、印刷面感に劣る。比較例９は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、印刷物の視覚化、多角化が進み、印刷用紙に対する要求も多様化してきており、これがグレードの細分化と、要求品質を高めている。
【０００３】
印刷用紙には、特にカラー化対応や差別化のための高級化の品質要求が強く、必然的に塗工紙への依存度が高くなっている。また、経済的な面では紙及びその物流コスト低減のための軽量化が望まれており、これらの各種要求特性を満足できるものとして、外観も含めた表面性が良好でかつ軽量化した塗工紙が必要となっている。塗工紙において、製品として単に軽量化するには、塗工量および原紙の坪量をそれぞれ単独あるいは双方を同時に低減させれば良い。しかし、塗工量の低減は表面性等製品としての性能に影響が大きいことから、一般的には原紙の坪量低減で行う方法が採られる。ところが、この場合、紙厚の低下も伴うので印刷作業上での紙腰不足を招いて問題となる。紙厚確保のために、叩解度を弱めた原料パルプを利用する原紙を使用する対策もあるが、こうして得られた原紙は、確かに嵩高ではあるものの表面性が著しく低下しているため、塗工紙としての品質を満足するには塗工量を多くするかあるいは予め原紙の表面性をカレンダー等で向上させる必要があるが、いずれの方法も紙を高密度化させ、また十分表面改善できるとは言えない。
また、紙の軽量化の手法として、例えば、製紙用パルプとして機械パルプを１０重量%以上含有し、填料として無定形シリケートをパルプ重量に対して３〜１２重量%含有した原紙上に、顔料粒子が体積基準で０．４〜４．２μｍの範囲に６５%以上含まれる粒径分布を有する顔料の塗工層を設けた塗工紙を金属ロールの温度が１５０℃以上のソフトニップカレンダーで処理することにより低坪量でも低密度で紙厚があり、不透明度と剛度を実用に足る状態に保つことができ、白紙光沢度は低いままで、相対的に印刷光沢度が高い画像を得ることが示されている（特許文献１）。しかしながら、この方法では、特に低塗工量領域における塗工顔料による原紙被覆性は十分ではなく、不透明度、印刷適性ともに十分ではなかった。
一方、塗工紙の印刷適性を向上させる手法として、カレンダー装置を塗工部の直前に設け、厚さの復元力を保持した状態の圧縮直後の原紙に塗工するように構成したことを特徴とする塗工装置の有効性について述べた「塗工装置及びそれを用いた塗工紙の製造方法（特許文献２参照）」等があるが、これらの条件に合ったプレカレンダー処理では塗工後のカレンダー線圧を強めなくてはならない場合があり、そのため黄変が起こり白色度が低下することや強カレンダー線圧での処理を行うために密度が高くなるなどの問題があった。
以上より、従来の方法では軽量化と良好な印刷品質を両立させた印刷用塗工紙を得ることが困難であった。
【特許文献１】特公昭６３−５００１８８号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような状況を鑑みて、本発明の課題は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙の製造方法及びその塗工紙を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、印刷用塗工紙の軽量化と良好な印刷品質を両立させるために鋭意工夫を重ねた結果、原紙上に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲であるカレンダー装置にて処理した原紙に、塗工液を塗工して乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲であるカレンダー装置にて仕上げることにより低密度で、白色度や平滑度が高く、印刷品質が良好な印刷用塗工紙が得られるものである。本発明において、このような効果が得られる理由は、以下のように考えられる。プレカレンダー処理を行わずに塗工層を設ける場合と比較し、塗工層を設ける前に適切な温度にてプレカレンダー処理を行った場合、低カレンダー線圧で処理しても原紙表面を選択的に平滑化し、低密度を維持したまま原紙の平滑度が上がり、また、原紙の極表面の空隙が密になるため、塗工液が浸透しくくなり、均一で嵩高な塗工層を形成することができると思われる。そのため、後カレンダー処理においても線圧を抑えることができ、黄変などによる白色度の低下が起こりにくくなる。その結果、低密度でかつ白色度や平滑度が高く印刷品質が良好な印刷用塗工紙を得ることができると考えられる。
本発明においては、塗工液を塗工・乾燥した後に行うカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が４ニップ以上であることが好ましく、より好ましくは５〜８ニップである。また、塗工液を塗工・乾燥した後に行うカレンダー処理においての金属ロールの表面温度は、１３０〜２００℃が好ましい。また、原紙には、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、及び/またはパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷面感などの印刷品質が良好な印刷用塗工紙を効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明においては、原紙上に塗工層を設ける前に特定のカレンダー処理を行い、さらに塗工層を設け乾燥した後に特定のカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を得るものである。
本発明において、原紙を構成するパルプは、化学パルプ、半化学パルプ、機械パルプ、古紙パルプ等を用いることできるが、機械パルプを１０重量%以上含有させることが好ましい。機械パルプは化学パルプに比べ繊維が剛直なので、機械パルプを配合した原紙は抄紙工程でかかる各種の圧力で紙層が潰れることが少なく、全体として嵩高になるから、原紙内部の空隙量が増し、不透明度が向上し、同時に剛度も大きくなる。機械パルプは白色度や塗工適性等の点から製紙用パルプの６０重量%以下とすることが好ましい。
（原紙に用いる填料は、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、クレー、シリカ、軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物、ゼオライト、酸化チタン、合成樹脂填料等の公知の填料を使用することができる。配合量は、原紙重量当たり３〜２０重量%程度である。これら填料は、紙料スラリーの抄紙適性や強度特性を調節する目的で、単独又は２種以上を混合使用してもよい。本発明においては、原紙に用いる填料として、軽質炭酸カルシウム粒子の表面をシリカで被覆した軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物を全量または一部に使用することが好ましい。この軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物を使用することにより、塗工紙密度は低く、十分な剛度を備えた塗工紙を製造することができる。軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物は、紙を低密度化する効果に優れ、吸油量が大きく、不透明度を向上させる効果に優れるという特性を有する粒子である。また、カレンダー処理を行った後でも、低密度を維持し高平滑度といった相反する性質を発揮することができる。本発明においては、該軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を紙中填料として１〜２５重量％の割合で含有していることが好ましく、３〜２０重量％がより好ましく、更に好ましい範囲は３〜１５重量％である。該紙中填料が1固形分重量％未満では、印刷用塗工紙の密度低下と不透明度向上効果は十分ではなく、２５重量％を超えた場合は、層間強度が十分ではなくなり、印刷時に層間剥離現象が生じる場合があり、好ましくない。また、軽質炭酸カルシウム粒子の表面をシリカで被覆した軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物は、低密度化、剛度、不透明度、印刷適性のバランスをより良好にするために、軽質炭酸カルシウムとシリカとの固形分重量比が、軽質炭酸カルシウム/シリカ＝３０／７０〜７０／３０であることが好ましい。軽質炭酸カルシウムの固形分重量比が軽質炭酸カルシウム／シリカ＝３０／７０より小さい場合、塗工紙の印刷時の表面強度が劣る傾向にある。軽質炭酸カルシウムの固形分重量比が軽質炭酸カルシウム/シリカ＝７０／３０より多い場合、低密度化する効果が大きくない。軽質炭酸カルシウムについてはカルサイト、アラゴナイトのいずれでも良く、また形状についても針状、柱状、紡錘状、球状、立方形状、ロゼッタ型のいずれでも良い。この中でも特にロゼッタ型のカルサイト系の軽質炭酸カルシウムを用いた場合に、特に優れた嵩高、不透明度改善効果が高い軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物が得られる。なお、ロゼッタ型とは、紡錘状の軽質炭酸カルシウム一次粒子が毬栗状に凝集した形状を指し、他の軽質炭酸カルシウムより高い比表面積と吸油性を示す特徴がある。
本発明の原紙においては、パルプ、填料以外にも必要に応じ通常抄紙工程で使用される薬品類、例えば紙力増強剤、サイズ剤、消泡剤、着色剤、柔軟化剤などを使用することができる。
【０００８】
また、本発明の原紙においては、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である界面活性剤等の嵩高剤（低密度化剤）を使用することにより、より低密度な印刷用塗工紙を得ることができる。パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物（以下、結合阻害剤と略称する）とは、疎水基と親水基を持つ化合物で、最近、製紙用で紙の嵩高化のために上市された低密度化剤（あるいは嵩高剤）は本発明の結合阻害剤として適しており、例えば、ＷＯ９８／０３７３０号公報、特開平１１−２００２８４号公報、特開平１１−３５０３８０号公報、特開２００３−９６６９４号、特開２００３―９６６９５号公報等に示される化合物等が挙げられる。具体的には、高級アルコールのエチレンおよび／またはプロピレンオキサイド付加物、多価アルコール型非イオン型界面活性剤、高級脂肪酸のエチレンオキサイド付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のエチレンオキサイド付加物、あるいは脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、あるいはポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物などを使用することができ、これらを単独あるいは２種以上併用することができる。好ましくは多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、脂肪酸ポリアミドアミン、脂肪酸ジアミドアミン、脂肪酸モノアミド、ポリアルキレンポリアミン・脂肪酸・エピクロロヒドリン縮合物等である。販売されている嵩高薬品としては、ＢＡＳＦ社のスルゾールＶＬ、Ｂａｙｅｒ社のバイボリュームＰリキッド、花王（株）のＫＢ−０８Ｔ、０８Ｗ、ＫＢ１１０、１１５、三晶（株）のリアクトペイク、日本PMC（株）のＰＴ−２０５、日本油脂（株）のＤＺ２２２０、ＤＵ３６０５、荒川化学（株）のＲ２１００１といった薬品があり、単独あるいは２種以上を併用してもよい。本発明の塗工紙は、原紙の透気性を向上するために、パルプの繊維間結合阻害剤をパルプ１００重量部当たり０．１〜１０重量部含有することが好ましく、特に０．２〜１．０重量部を含有することが好ましい。
原紙の抄紙方法については、特に限定される物ではなく、トップワイヤー等を含む長網マシン、丸網マシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ抄紙方式で抄紙した原紙のいずれであってもよい。また、サイズプレス、ゲートロールコーター、ビルブレード等を用いて、澱粉、ポリビニルアルコールなどを予備塗工した原紙等も使用可能である。塗工原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が２５〜４００ｇ／ｍ２程度のものが使用される。本発明においては、好ましくは３０〜２００ｇ／ｍ２であり、より好ましくは３０〜１３０ｇ／ｍ２であり、更に好ましくは３０〜６０ｇ／ｍ２の軽量化においても本発明の効果を発揮することができる。
【０００９】
本発明におけるこのようにして得られた原紙を、塗工前に原紙のプレカレンダー処理を行うことが重要である。プレカレンダー処理は弾性ロールと金属ロールから構成されるカレンダー装置を1組としたものを1組以上用いて行う必要がある。カレンダー条件は、金属ロールの表面温度は、９０℃〜２００℃の範囲であり、好ましくは１２０〜２００℃、更に好ましくは１３０〜２００℃である。金属ロール表面温度が９０℃未満の場合は十分な原紙平滑性を得るためにカレンダー線圧を高くする必要があり、その結果高密度となってしまう。また、２００℃を超える場合は、その温度に見合った効果が得られず、白色度に劣る。また、低密度で、平滑性や印刷品質を良好にするためには、ニップ数が１ニップ以上、カレンダー線圧が１０ｋＮ／ｍ以上が好ましく、より好ましくはニップ数が１〜４ニップ、カレンダー線圧が１０〜１００ｋＮ／ｍである。ニップ数が１ニップで処理する場合、金属ロールが塗工原紙のワイヤー面に接するように処理することにより、品質が向上する。また、本発明においては複数のカレンダーロールで処理を行う場合もあるが、その形態としては、弾性ロールと金属ロールを1組としたカレンダーを複数組設置した形態の物、カレンダーロールが垂直あるいは斜めに並べられた多段式の物どちらでもよい。本発明において、このようにプレカレンダー処理することにより、原紙の表層を選択的に潰して平滑度を高くすることで、より少ない塗工量で均一な塗工層の厚さになりやすくなる。また、通常は内添填料として軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を使用した場合やパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物を含有した場合には原紙の空隙が大きくなり、塗料が原紙内部に浸透しやすくなるため紙の平滑性が劣り、低密度になるものの印刷品質に劣る傾向になるが、このプレカレンダー処理と組み合わせることにより、低密度でかつ良好な印刷品質が得られ、低密度と印刷品質のバランスが向上する。
本発明の塗工層に用いられる顔料の種類は、塗工紙用に従来から用いられている、カオリン、クレー、エンジニアードカオリン、デラミネーテッドクレー、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、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、珪酸、珪酸塩、コロイダルシリカ、サチンホワイトなどの無機顔料であり、これらの無機顔料は必要に応じて単独または２種類以上併用して使用できる。本発明においては、塗料の塗工適性や塗工紙の品質など所望の性質を得るため、通常複数の顔料を併用することが好ましい。また、顔料の種類としては、カオリン、クレー、エンジニアードカオリンが高光沢度発現させるには、顔料１００重量部当たり５０重量以上含有することが好ましい。
本発明の塗工層に用いる接着剤は、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、あるいは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接着剤、カゼイン、大豆タンパク、合成タンパクなどのタンパク質類、酸化澱粉、カチオン化澱粉、尿素リン酸エステル化澱粉、ヒドロキシエチルエーテル化澱粉などの澱粉類、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体などから、1種以上を適宜選択して使用することができる。これらの接着剤は、顔料１００重量部に対して、５〜３５重量部の範囲で使用される事が好ましく、より好ましくは７〜２５重量部である。３５重量部を超える場合は、塗料の粘度が高くなり、配管やスクリーンを通過しづらくなるといった操業性の問題が生じる等のデメリットが生じ好ましくない。また、５重量部未満の場合は、十分な表面強度がえられず好ましくない。
本発明の塗工液には、助剤として分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、染料、蛍光染料等の通常使用される各種助剤を使用することができる。特に、白色度を高めるために蛍光染料を添加する方が好ましい。
本発明において、調整された塗工液を原紙に塗工する方法については、特に限定される物ではなく、公知の塗工装置を用いる事ができる。例えばブレードコーター、バーコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、リバースロールコーター、カーテンコーター、サイズプレスコーター、ゲートロールコーター等が挙げられる。これらを用いて、原紙上に片面あるいは両面に1層以上塗工する。片面辺りの塗工量は３ｇ／ｍ２〜３５ｇ／ｍ２で程度であり、３ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２であることが好ましく、より好ましくは３ｇ／ｍ２〜１２ｇ／ｍ２であり、更に好ましくは３〜８ｇ／ｍ２の低塗工量でも、低密度で良好な印刷品質を有し、品質のバランスの優れた塗工紙を得ることができる。片面あたりの塗工量が３ｇ／ｍ２より少ない場合、十分な原紙被覆性が得られず、インキ着肉性に劣る。本発明においては、塗工速度が５００ｍ／分以上が好ましく、より好ましくは塗工速度が１０００ｍ／分以上である。
本発明において湿潤塗工層を乾燥させる方法としては、例えば蒸気過熱シリンダ、加熱熱風エアドライヤ、ガスヒータードライヤ、電気ヒータードライヤ、赤外線ヒータードライヤ等各種の方法が単独もしくは併用して用いられる。
本発明におけるこのようにして得られた塗工紙において、乾燥後に塗工紙のカレンダー処理を行うことが重要である。カレンダー処理前の塗工紙の水分は、５〜８%が好ましい。
後カレンダー処理は弾性ロールと金属ロールから構成されるカレンダー装置を１組としたものを1組以上用いて行わなければならない。カレンダー条件は、少なくとも金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃、ニップ数が１ニップ以上で処理する必要がある。また、本発明においては、低密度で、白色度、平滑性、印刷品質がバランス良く良好にするためには、ニップ数は４ニップ以上が好ましく、更に好ましくは５〜８ニップである。また、カレンダー線圧は、２０ｋＮ／ｍ程度以上であり、低密度、白色度の点からカレンダー線圧は低いほうが好ましく、カレンダー線圧は２０〜２００ｋＮ／ｍが好ましく、２０〜１２０ｋＮ／ｍがより好ましい。これは、水分プロファイル、塗工紙の表面性を整えかつ白紙光沢度、印刷光沢度を向上させるために、比較的低い線圧で行うほうが密度ムラ発生防止、低密度化の点で有利になるからである。本発明においては複数のカレンダーロールで処理を行うことになるが、その形態としては、弾性ロールと金属ロールをひとつの組としたカレンダーを複数組設置した形態の物、カレンダーロールが垂直あるいは斜めに並べられた多段式の物どちらでもよい。但し、多段式の形態の物を使用する場合には、上段のロールの重さを下段のロールに加えることを抑制する機構を備えている物を使用するのが好ましい。
本発明においては、特に白紙光沢度が５０％以上のグロス調の塗工紙で、より優れた効果を発揮することができる。また、塗工紙の坪量としては、好ましくは４０ｇ／ｍ２〜１６０ｇ／ｍ２、より好ましくは４０ｇ／ｍ２〜１１０ｇ／ｍ２ 更に好ましくは４０〜７０ｇ／ｍ２の軽量の塗工紙においても優れた効果を発揮することができる。塗工紙の密度としては、好ましくは０．４０ｇ／ｃｍ３〜１.４０ｇ／ｃｍ３であり、より好ましくは０．４０ｇ／ｃｍ３〜１.１５ｇ／ｃｍ３である。
【実施例】
【００１０】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、もちろんこれらの例に限定される物ではない。なお、特に断らない限り、例中の部および%は、それぞれ重量部、重量%を示し、固形分換算の値である。なお、塗工液及び得られた印刷用塗工紙について以下に示す様な評価法に基づいて試験を行った。
＜評価方法＞
（1）密度：ＪＩＳ Ｐ ８１１８に基づいて測定した。
（2）平滑度：ＪＡＰＡＮ Ｔａｐｐｉ Ｎｏ５ 王研式平滑度試験機で測定した。
（3）白色度：ＪＩＳ Ｐ ８１４８に基づいて測定した。
（4）白紙光沢度：ＪＩＳ Ｐ ８１４２に基づいて測定した。
（5）印刷面感：ローランド平判印刷機（４色）にて、平判印刷用インキ（東洋インキ製 ハイユニティＭ）を用いて印刷速度８０００枚／分で印刷し、得られた印刷物（４色５０％ハーフトーン印刷部）の表面を目視にて評価した。◎：極めて良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る
［実施例１］
填料として軽質炭酸カルシウム、製紙用パルプとしてＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ／機械パルプ／脱墨上質古紙＝６０／５／１０／２５（％）を含有する紙料スラリーを、ツインワイヤー抄紙機にて抄速１０００m/分で抄造し、軽質炭酸カルシウムが紙中に７％、坪量４０ｇ／ｍ２、密度０．６６ｇ／ｃｍ３の中質紙の塗工原紙を得た。
次に、弾性ロールと金属ロールから構成されるソフトカレンダー装置を１組としたものを２組用い、金属ロールの表面温度が１５０℃、ニップ数が１ニップ、カレンダー線圧が５０ｋＮ／ｍ、通紙速度が１０００ｍ／ｍｉｎの条件で、金属ロールが塗工原紙のワイヤー面に接するように通紙して、プレカレンダー処理を行った。
微粒クレー（Ｊ.Ｍ.Ｈｕｂｅｒ社製ｊａｐａｎｇｌｏｓｓ）に分散剤としてポリアクリル酸ソーダを添加し（対無機顔料０．２部）、セリエミキサーで分散して固形分濃度７３%の微粒クレースラリーを調製した。得られた微粒クレースラリー７０部（固形分）に微粒重質炭酸カルシウムスラリー（ファイマテック社製 FMT-９０）３０部（固形分）を添加して、顔料スラリーを調製した。この様にして得られた顔料スラリーに、スチレンブタジエン共重合体ラテックス（ガラス転移点温度２０℃、ゲル含量８５%）１０部、ヒドロキシエーテル化澱粉（ペンフォード社製 ＰＧ２９５）６部を加えた後、さらに水を加えて固形分濃度６０%とし、塗工液を調製した。
上記塗工液を上記プレカレンダー処理した原紙に、片面あたりの塗工量が８ｇ／ｍ２となるように１０００ｍ／分の塗工速度でブレードコーターを用いて両面塗工した後、塗工紙水分が５%となる様に乾燥した。
次に、弾性ロールと金属ロールから構成されるソフトカレンダー装置を1組としたものを６組用い、1組目〜６組目の金属ロールの面が塗工紙のＷ（ワイヤー）面→Ｆ（フェルト）面→Ｆ→Ｗ→Ｗ→Ｆ面の順に接するように、金属ロールの表面温度が１５０℃、ニップ数が６ニップ、カレンダー線圧が１００ｋＮ／ｍ、通紙速度が１０００ｍ／ｍｉｎの条件で通紙してカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を得た。
［実施例２］
実施例1において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を９０℃、カレンダー線圧を７５ｋＮ／ｍとし、塗工紙のカレンダー処理におけるカレンダー線圧を１２０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例３］
実施例1において、塗工紙のカレンダー処理における金属ロールの表面温度を９０℃、カレンダー線圧を１５０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［実施例４］
実施例1において、後カレンダー処理におけるニップ数を２ニップ、カレンダー線圧を２２０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例１］
実施例１において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例２］
実施例１において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例３］
実施例１において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
評価結果を表１に示した。
【００１１】
【表１】
表１から明らかなように、実施例１〜４は、低密度でかつ白色度や平滑度が高く、印刷面感などの印刷品質が良好な印刷用塗工紙を得ることができる。比較例１は、密度、平滑度、白色度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例２は、白色度、印刷面感に劣る。比較例３は、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
［実施例５］
実施例１において、塗工用原紙に内添する填料として、軽質炭酸カルシウムのかわりに以下の製造例で調製した軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物に変更した中質紙を用いた以外は実施例１と同様に印刷用塗工紙を得た。
（製造例１：軽質炭酸カルシウムーシリカ複合物の調製）
反応容器中に市販ロゼッタ型軽質炭酸カルシウム（商品名 アルバカー５９７０ ＳＭＩ社製）１０部を水に分散し、ここにＳｉＯ２濃度１８．０ｗｔ／ｗｔ％、Ｎａ２O濃度６．１ｗｔ／ｗｔ％のケイ酸ソーダ溶液を５７部加えた後、水を加え、全量を２００部とした。この混合スラリーをアジテータで十分に撹拌しながら加熱し、８５℃としたスラリーに、１０%硫酸溶液を撹拌しながら添加した。添加方法は、温度一定を保ち、硫酸添加後の最終pHは８．０、全硫酸添加時間は２４０分間となるように、一定速度で硫酸を添加し、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物スラリーを得た。このときの軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物の平均粒子径は３．４μｍであり、軽質炭酸カルシウムとシリカの固形分重量比は、７０／３０であった。
［比較例４］
実施例５において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例５］
実施例５において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例６］
実施例５において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例５と同様に印刷用塗工紙を得た。
評価結果を表２に示した。
【００１２】
【表２】
表２から明らかなように、実施例１において、填料として軽質炭酸カルシウムの代わりに軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物を用いた実施例５は、実施例１よりも更に低密度で、平滑度、白色度、白紙光沢度、印刷面感に優れる。比較例４は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例５は、印刷面感に劣る。比較例６は、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
［実施例６］
実施例1において、塗工用原紙として、填料として軽質炭酸カルシウムを原紙重量あたり７%含有し、製紙用パルプとし、ＮＢＫＰ／ＬＢＫＰ／機械パルプ/脱墨上質古紙＝６０／５／１０／２５（%）を用い、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物である多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物（花王製 ＫＢ−１１０）を原紙重量あたり０．３％含有する坪量４０ｇ／ｍ２、密度０．５８ｇ／ｃｍ３の中質紙を用いた以外は実施例1と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例７］
実施例６において、プレカレンダー処理を実施せず、後カレンダー処理におけるカレンダー線圧を２００ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例８］
実施例６において、プレカレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー処理線圧を１００ｋＮ／ｍとし、後カレンダー処理におけるカレンダー処理線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
［比較例９］ 実施例６において、後カレンダー処理における金属ロールの表面温度を６０℃、カレンダー線圧を１８０ｋＮ／ｍと変更した以外は実施例６と同様に印刷用塗工紙を得た。
【００１３】
評価結果を表３に示した。
【００１４】
【表３】
表３から明らかなように、実施例１において、パルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を配合した実施例６は、実施例１よりも更に低密度で、白色度、印刷面感が良好な印刷用塗工紙が得られる。比較例７は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。比較例８は、平滑度、印刷面感に劣る。比較例９は、平滑度、白紙光沢度、印刷面感に劣る。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原紙に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理した原紙に、塗工液を塗工・乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理することを特徴とする印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項２】
前記塗工液を塗工・乾燥した後のカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が２ニップ以上であることを特徴とする請求項1記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項３】
前記塗工液を塗工・乾燥した後、カレンダー処理するときの金属ロールの表面処理温度が１３０〜２００℃の範囲でカレンダー処理することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項４】
前記塗工液を塗工・乾燥した後のカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が５〜８ニップであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの製造方法で印刷用塗工紙であって、原紙に軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、及び／またはパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することを特徴とする印刷用塗工紙。
【請求項１】
原紙に顔料および接着剤を含有する塗工液を塗工する印刷用塗工紙の製造方法において、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理した原紙に、塗工液を塗工・乾燥した後、弾性ロールと金属ロールから構成され金属ロールの表面温度が９０℃〜２００℃の範囲でカレンダー処理することを特徴とする印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項２】
前記塗工液を塗工・乾燥した後のカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が２ニップ以上であることを特徴とする請求項1記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項３】
前記塗工液を塗工・乾燥した後、カレンダー処理するときの金属ロールの表面処理温度が１３０〜２００℃の範囲でカレンダー処理することを特徴とする請求項１または２に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項４】
前記塗工液を塗工・乾燥した後のカレンダー処理において、弾性ロールと金属ロールからなるカレンダーに通紙する際のニップ数が５〜８ニップであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の印刷用塗工紙の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの製造方法で印刷用塗工紙であって、原紙に軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、及び／またはパルプの繊維間結合を阻害する作用を持つ有機化合物を含有することを特徴とする印刷用塗工紙。
【公開番号】特開２００７−２７０４０７（Ｐ２００７−２７０４０７Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１００１５４（Ｐ２００６−１００１５４）
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３１日（２００６．３．３１）
【出願人】（０００１８３４８４）日本製紙株式会社 (981)
【Ｆターム（参考）】
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