説明

片艶紙の製造方法及び片艶紙

【課題】高いサイズ度とオフセット印刷に適した表面強度と内部強度を同時に達成できる片艶紙の製造方法及び片艶紙を提供する。
【解決手段】紙料を脱水するワイヤーパート、脱水された湿紙を搾水するプレスパート、搾水された湿紙を乾燥するドライヤーパートが連設されたヤンキー抄紙機において、湿紙にサイズ定着剤を含む組成物をスプレーし、続いてサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする。サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする面がオモテ面であり、スプレーと同時または直後に、湿紙のオモテ面からウラ面の方向に向けて吸引脱水を行うことにより、表面処理剤を紙層内部に浸透させることが好ましい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高いサイズ度を有し、オフセット印刷に適した表面強度と内部強度を有する片艶紙の製造方法及び片艶紙に関するものである。
【背景技術】
【0002】
片艶紙は角底袋、手提げ袋や各種の包装用として使用されており、水濡れに強いことすなわち高いサイズ度が必要とされる。また、片艶紙は従前より印刷されて使用されるが、印刷方式は近年オフセット印刷が主流になってきており、オフセット印刷に適した紙質が必要とされている。
【0003】
オフセット印刷では、フレキソ印刷やグラビア印刷と比較してタックの強いインキが使用されるので、紙の表面強度が高いことが要求される。紙の表面強度が低いと、紙粉がブランケットにとられ、白抜けやカスレ等の印刷不良のトラブルが発生する。さらに、紙の内部強度が低いと、紙のコシが弱く、袋などの包装用には適さない。
したがって、片艶紙には高いサイズ度と表面強度と内部強度が必要となっている。
【0004】
片艶紙では、高いサイズ度を得るために、サイズ定着剤とサイズ剤を内添で使用している。すなわち、パルプスラリーに硫酸バンド、カチオン澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂などのサイズ定着剤と鹸化ロジンサイズ、ロジンエマルジョンサイズなどのサイズ剤を添加して抄紙している。
一般の印刷用紙では、オフセット印刷における白抜けやカスレ等のトラブルに対応するための方法として、印刷用紙の表面に澱粉、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド系樹脂などの表面処理剤をツーロールサイズプレス、ゲートロールサイズプレス、メタリングサイズプレスなどのオンマシンコーターを用いて外添することが行われている。ところが、通常片艶紙を製造するヤンキー抄紙機では、このようなオンマシンコーターの設備がなく、薬品を内添する方法で表面強度や内部強度の向上を図ってきた。すなわち、パルプスラリーに澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂などの内添紙力増強剤を添加して抄紙している。
【0005】
このような内添の方法の問題点として、添加した薬品のすべてが紙にとどまるのではなく、一部の薬品は流失するので、特に添加量が多くなると流失率が高くなり、薬品効果が頭打ちになる。特に片艶紙では前述したように内添の薬品によって高いサイズ度、表面強度、内部強度を得るため、内添薬品のトータルの添加量が多くなってきており、薬品効果が頭打ちになるほか、パルプへ定着せず抄紙系内に蓄積した薬品が凝集物を作るなどの問題を生じている。
【0006】
一方、コーターの中で比較的設備の簡素なスプレー方式による薬品の塗布も種々検討されている。例えば、特許文献1では表面処理剤をスプレー方式により乾燥質量で1.0g/m以上塗布、乾燥して表面処理剤の平均浸透深さが10μm以下のオフセット印刷用紙が開示されており、表面処理剤としては澱粉、澱粉誘導体、ポリアクリルアミド系樹脂が開示されている。特許文献2ではツインワイヤー型抄紙機のプレスパートで1流体または気−液の2流体スプレーを用いて湿紙に天然又は合成高分子の水溶液又はエマルジョン若しくはスラリーからなる表面処理剤を噴霧する新聞用紙の製造方法が開示されている。特許文献3では発泡性粒子を含有する低密度紙において、天然高分子化合物および/または高分子樹脂をスプレー処理し、発泡性粒子脱落防止処理を施すことが記載されている。
【0007】
特許文献1に記載の技術は、スプレー装置の位置はオンマシンでもオフマシンでもよいとされているが、具体的なスプレー装置の位置についての記載は無い。特許文献2に記載の技術は、新聞用紙に適用されるものである。特許文献3に記載の技術は、低密度紙に適用されるものである。
したがって上記特許文献は、片艶紙にスプレー方式により薬品を塗布することにより、サイズ度、表面強度、内部強度を向上させることを多面的に検討したものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2005−82906号公報
【特許文献2】特開平5−272097号公報
【特許文献3】特開2003−3396号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明の課題は上記問題の解決を意図したものである。すなわち、高いサイズ度とオフセット印刷に適した表面強度と内部強度を同時に達成することのできる片艶紙の製造方法及び片艶紙を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明は、片艶紙を製造する抄紙機において、湿紙にサイズ定着剤を含む組成物をスプレーし、続いてサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーすること、および、サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーした後の脱水方法を特定することにより、高いサイズ度とオフセット印刷に適した表面強度と内部強度を同時に達成できる片艶紙の製造方法及び片艶紙を見出したものである。
【0011】
(1)紙料を脱水するワイヤーパート、脱水された湿紙を搾水するプレスパート、搾水された湿紙を乾燥するドライヤーパートが連設されたヤンキー抄紙機において、湿紙にサイズ定着剤を含む組成物をスプレーし、続いてサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーすることを特徴とする片艶紙の製造方法。
(作用効果)サイズ定着剤をスプレーにより外添するので、内添のみとするよりもサイズ定着剤の効果が高くなり、高いサイズ度を得ることができる。また、サイズ剤を含む表面処理剤をスプレーするので、高いサイズ度を得ることができる。
【0012】
(2)サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする面がオモテ面であり、スプレーと同時または直後に、湿紙のオモテ面からウラ面の方向に向けて吸引脱水を行うことにより、表面処理剤を紙層内部に浸透させることを特徴とする(1)に記載の片艶紙の製造方法。
なお、湿紙のオモテ面とは、ヤンキードライヤーに接した後に片艶紙の艶面となる面を表し、湿紙のウラ面とは、片艶紙の反艶面となる面を表す。
(作用効果)サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする面がオモテ面であるので、特にオモテ面のサイズ度と表面強度を高くすることができる。また、湿紙のオモテ面からウラ面の方向に向けて吸引脱水を行うので、スプレーされた表面処理剤が適度に紙層内に浸透、分散するので、サイズ剤によるサイズ度向上効果と内部強度が高くなる。
【0013】
(3)(1)または(2)の製造方法によって得られる、JAPAN TAPPI No.1による艶面のワックスピックが10A以上、JAPAN TAPPI No.18−2による内部結合強さが150mJ以上、JISP8140による艶面の吸水度(接触時間120秒)が50g/m未満であることを特徴とする片艶紙。
(作用効果)高いサイズ度と表面強度と内部強度を有しており、角底袋、手提げ袋や各種の包装用に適した片艶紙を得ることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、高いサイズ度とオフセット印刷に使用できる表面強度と内部強度を有する片艶紙の製造方法及び片艶紙を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
本発明にかかる片艶紙の製造方法では、原料パルプとして、クラフトパルプ、古紙パルプ、機械パルプなどが使用できる。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)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)などが使用できる。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などの脱墨パルプや段ボール古紙パルプなどが使用できる。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。
【0016】
本発明で原料パルプに内添する薬品としては、サイズ定着剤、サイズ剤、紙力増強剤などが使用できる。サイズ定着剤としては、硫酸バンド、カチオン澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂などのサイズ定着剤が使用できる。サイズ剤としては、鹸化ロジンサイズ剤、ロジンエマルジョンサイズ剤、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水琥珀酸などのサイズ剤が使用できる。紙力増強剤としては、カチオン澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂などが使用できる。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。
【0017】
本発明の片艶紙の製造方法では、少なくとも、紙料を脱水するワイヤーパートと、脱水された湿紙を搾水するプレスパートと、搾水された湿紙を乾燥するドライヤーパートが連設されたヤンキー抄紙機において、2種類の液をスプレーできるようにスプレー装置が設置されていて、湿紙にサイズ定着剤を含む組成物をスプレーし、続いて湿紙のオモテ面にサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする。そして、サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤のスプレーと同時または直後に、湿紙のオモテ面からウラ面の方向に吸引脱水を行い、スプレーした表面処理剤を紙層内部に浸透させる。
【0018】
スプレー塗布では、塗布ムラを少なくするため、スプレーノズルの形状や配置、塗布濃度、塗布量の最適化が必要であるが、本発明では、オモテ面にスプレー塗布後にオモテ面からウラ面の方向に吸引脱水を行うことにより、表面処理剤が紙層内に適度に分散するので、前述した最適化が容易であり、表面処理剤の効果が十分に発揮される。
【0019】
抄紙機のプレスパートに使用されるロールとしては、表面が平坦なプレーンロール、ゴム被覆表面に、幅0.2〜0.5mm、深さ2〜3mm、ピッチ3mm前後の溝を切ったグルーブドロール、ロール内部にサクション部を設けて搾水と同時に水を吸引するサクションロール(サクションロールに溝を設けたサクショングルーブドロールも含む)がある。通常、これらのロールが組み合わされた一対のニップ部が複数段設置されてプレスパートが構成されている。本発明では表面処理剤をオモテ面にスプレーし、スプレーと同時または直後にオモテ面からウラ面の方向に吸引脱水を行う必要があり、このような位置で湿紙に表面処理剤をスプレー塗布する。
【0020】
片艶紙を製造する抄紙機のプレスパートは、前述したロールによる一対のニップ部を通常3段〜4段有している。スプレーの位置は、スプレー装置の設置できる箇所であればいずれでも良いが、前段箇所が好ましく、このようにすれば、表面処理剤スプレー後の湿紙がより多くのニップ部を通過することになるので、表面処理剤を紙層内に均一に分散させることができる。
【0021】
スプレーするサイズ定着剤としては、硫酸アルミニウムやカチオン化澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂などを単独または併用で使用することができる。サイズ定着剤をスプレーした後に、プレスパートでサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレー塗布する。サイズ剤としては、鹸化ロジンサイズ剤、ロジンエマルジョンサイズ剤、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水琥珀酸、スチレンアクリル酸樹脂、スチレンメタアクリル酸樹脂、スチレンマレイン酸樹脂、オレフィンマレイン酸樹脂など、内添用、外添用を問わず単独または併用で使用することができる。スプレーするサイズ剤と併用する紙力増強剤としては、トウモロコシ、タピオカ、馬鈴薯、小麦、米の澱粉やこれらの酸化澱粉、種々の変性澱粉、ポリアクリルアミド系樹脂やポリビニルアルコール、スチレンブタジエン共重合体ラテックスなどを使用することができる。さらに表面処理剤にドライヤー剥離剤、ドライヤー接着剤、粘度調整剤、防腐剤などを添加してもよい。
【0022】
前述した、スプレーするサイズ定着剤とスプレーするサイズ剤の組み合わせは任意に設定できる。例えば、サイズ定着剤が硫酸アルミニウムであり、サイズ剤がアニオン性サイズ剤とすることができる。この場合、硫酸アルミニウムは安価であり、希釈が容易であるので、ハンドリング、作業性が良く、本発明で使用するサイズ定着剤として好適である。また、アニオン性サイズ剤を使用することで紙への定着が良好となり、サイズ効果が高くなる。
【0023】
表面処理剤をスプレーする際の湿紙水分は60〜90%が好ましい。60%より低いとスプレー塗布された表面処理剤の紙層内部での分散が不十分となり、90%より高いとプレスパートでの搾水時に表面処理剤の流失が多くなるという問題がある。
【0024】
本発明では、水分率の高い湿紙に表面処理剤をスプレー塗布し、塗布と同時または直後に吸引脱水を行い、表面処理剤の紙層への浸透、均一化を行う。吸引脱水を行う吸引装置としてはサクションボックスやサクションロールを用いることができる。
表面処理剤の塗布量は有姿30〜200g/mとするのが好ましく、70〜100g/mとするのがさらに好ましい。このような範囲にすることでサイズ度の向上効果が最適化される。
【0025】
本発明では、表面処理剤の塗布濃度は、0.50〜2.0質量%とするのが好ましい。表面処理剤の塗布濃度が0.50質量%より低いと、薬品効果を得るに十分な塗布量が得られにくい。表面処理剤の塗布濃度が2.0質量%より高いと吸引脱水による表面処理剤の均一化が難しくなるし、ヤンキードライヤーで乾燥する際に湿紙とヤンキードライヤーの接着が強くなり過ぎて、紙面の毛羽立ちが発生しやすくなる。
【0026】
スプレー方式は1流体スプレー、気−液の2流体スプレーのいずれも使用できる。スプレーの噴霧パターンは扇形、充円錐、空円錐のいずれも使用できる。スプレーノズルについては塗布ムラができないように設置間隔や設置本数を調整する。
【0027】
本発明の片艶紙の製造方法では、ヤンキードライヤーで乾燥後に、カレンダー装置により平滑化や紙厚を均一化することができる。かかるカレンダー装置としては、チルドカレンダー、スーパーカレンダー、ソフトカレンダー、グロスカレンダーなどの一般に使用されているカレンダー装置が使用できる。
【0028】
上述した製造方法によって得られる本発明の片艶紙は、JAPAN TAPPI No.1による艶面のワックスピックが10A以上、JAPAN TAPPI No.18−2による内部結合強さが150mJ以上、JISP8140による艶面の吸水度(接触時間120秒)が50g/m未満である。
【実施例】
【0029】
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、固形分換算での質量%を表す。
【0030】
(実施例1)
NBKP70質量部(ろ水度450mlCSF)、LBKP30質量部(ろ水度400mlCSF)からなる原料パルプを使用し、硫酸バンド2.5質量%(アルミナ換算濃度8%品:有姿)、酸性ロジンサイズ剤(星光PMC株式会社製 商品名:AL1206)0.5質量%、ポリアクリルアミド系紙力増強剤(星光PMC株式会社製 商品名:DS422)0.5質量%を添加して抄紙した。ワイヤーパートを通過した後のプレスパートでサイズ定着剤として硫酸バンドを塗布量が1.0質量%(アルミナ換算濃度8%品:有姿)となるように湿紙オモテ面にスプレーし、さらに、湿紙オモテ面に紙力増強剤として酸化澱粉(日本食品化工株式会社製 商品名:MS3800)と表面サイズ剤(荒川化学工業株式会社製 商品名:ポリマロンM20)を固形分で8:2の比率で混合し、濃度0.60%に調整した表面処理剤を塗布量0.42g/m(有姿で70g/m)となるようにスプレーし、坪量100g/mの片艶紙を製造した。なお、スプレー直後の1番プレスでは、紙のオモテ面がプレーンロールに接し、ウラ面がフェルトを介してサクションロールに接するようになっており、紙のオモテ面からウラ面の方向へサクションプレスロールにより吸引脱水を行っている。
得られた片艶紙の表面強度、内部強度、サイズ度の各評価結果を表1に示す。
【0031】
(実施例2)
表面処理剤の濃度を0.70%、塗布量を0.58g/m(有姿83g/m)とした以外は実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(実施例3)
表面処理剤の濃度を2.0%、塗布量を0.98g/m(有姿49g/m)とした以外は実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(実施例4)
表面処理剤の濃度を0.50%、塗布量を0.98g/m(有姿196g/m)とした以外は実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(実施例5)
サイズ定着剤のスプレー位置をワイヤーパートの長網上とし、湿紙のウラ面にスプレーした以外は、実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
【0032】
(比較例1)
サイズ定着剤のスプレーを行わず、原料パルプに添加するサイズ定着剤の硫酸バンドを3.5質量%に増量させた以外は実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(比較例2)
サイズ定着剤のスプレーを行わなかったことと、表面処理剤のスプレー位置を3番プレス前に変更したこと、表面処理剤の塗布量を1.3g/m(有姿217g/m)としたこと以外は実施例1と同様に片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。なお、3番プレスでは、サクションロールによる吸引脱水を行っていない。
(比較例3)
サイズ定着剤のスプレーと表面処理剤のスプレーを行わなかったこと以外は実施例1と同様に片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(比較例4)
サイズ定着剤のスプレーを行わなかったこと、表面処理剤の濃度を0.40%、塗布量を0.28g/m(有姿75g/m)としたこと以外は実施例1と同様に片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
(比較例5)
サイズ定着剤のスプレーを行わず、原料パルプに添加する硫酸バンドを3.5質量%に増量させたこと、表面処理剤の濃度を2.2%、塗布量を1.5g/m(有姿68g/m)としたこと以外は実施例1と同様にして片艶紙を製造した。得られた片艶紙の評価結果を表1に示す。
【0033】
上記実施例と比較例では、スプレー装置は、フラット散水型スプレーノズル(株式会社ニイクラ製 1/4 S0495)を抄紙機の幅方向5cm間隔で配列したものを3系列使用した。なお、片艶紙の評価方法は次のとおりである。
(表面強度)JAPAN TAPPI No.1:2000「紙及び板紙−ワックスによる表面強さ試験方法」により、片艶紙の艶面の表面強度を測定し、以下の4段階で評価した。
◎12A以上、
○10A以上12A未満、
△8A以上10A未満、
×8A未満
(内部強度)JAPAN TAPPI No.18−2「紙及び板紙−内部結合強さ試験方法―第2部:インターナルボンドテスタ法」により、押さえ圧4kgf/cm、押さえ時間10秒の条件で測定し、以下の4段階で評価した。
◎170mJ以上、
○150mJ以上170mJ未満、
△130mJ以上150mJ未満、
×130mJ未満
(サイズ度)JISP8140「紙及び板紙−吸水度試験方法−コッブ法」により、接触時間120秒で、片艶紙の艶面の吸水度を測定し、以下の4段階で評価した。
◎25g/m未満、
○25g/m以上50g/m未満、
△50g/m以上75g/m未満、
×75g/m以上
【0034】
【表1】

【0035】
実施例1は、実施例2と比較すると、表面処理剤の塗布量がやや少ないので、表面強度と内部強度の評価が低くなっている。実施例3は実施例2と比較すると、塗布濃度が2.0%と高く、塗布量(有姿)が49g/mと少ないので、表面処理剤の分散が悪くなり、表面強度評価と内部強度評価が低くなっている。実施例4は実施例2と比べると、表面処理剤の塗布濃度が0.50%と低く、塗布量(有姿)が196g/mと多いので、プレスでの搾水時に表面処理剤の流失がやや多くなったため、表面強度の評価がやや低くなっている。実施例5は、サイズ定着剤のスプレー位置をワイヤーパートの長網上とし、湿紙のウラ面にスプレーした例であるが、実施例1と比較すると、サイズ定着剤が流失したため、サイズ度がやや低い評価となっている。
【0036】
比較例1はサイズ定着剤のスプレーを行わず、内添のみとした例である。表面処理剤の塗布量は実施例1と同じであり、表面強度評価、内部強度評価は実施例1と同等であるが、サイズ度評価が低くなっている。実施例1とサイズ定着剤のトータルの添加量は同じであるが、サイズ度の評価が低くなっている理由は、内添のサイズ定着剤の効果がスプレーしたサイズ定着剤の効果より低いためと考えられる。比較例2はサイズ定着剤のスプレーを行わず、表面処理剤の塗布を3番プレス前で行った例である。表面強度、内部強度、サイズ度の評価ともに低くなっている。この理由は、スプレー塗布後の3番プレスではサクションロールによる湿紙のオモテ面からウラ面の方向に向けて吸引脱水を行っていないので、表面処理剤の紙層内への分散が不十分であったこと、加えて、塗布量(有姿)が217g/mと多いので、プレスでの搾水時に表面処理剤の流失が多くなったことが考えられる。比較例3はサイズ定着剤と表面処理剤のスプレー塗布を行わなかった例であり、表面強度、内部強度、サイズ度の評価ともに低くなっている。比較例4はサイズ定着剤のスプレーを行っていないので、サイズ度評価が低くなっている。また、表面処理剤の塗布濃度が0.40%と低く、塗布量が0.28g/mと少ないので、表面強度、内部強度の評価が低くなっている。比較例5は表面処理剤の塗布濃度が2.2%と高いので、湿紙とヤンキードライヤーの接着が強くなり、紙面に毛羽立ちが発生し評価できなかった。
以上のように、本発明の実施例では、表面強度、内部強度の評価が良好で高いサイズ度の片艶紙が得られている。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
紙料を脱水するワイヤーパート、脱水された湿紙を搾水するプレスパート、搾水された湿紙を乾燥するドライヤーパートが連設されたヤンキー抄紙機において、湿紙にサイズ定着剤を含む組成物をスプレーし、続いてサイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーすることを特徴とする片艶紙の製造方法。
【請求項2】
サイズ剤と紙力増強剤を含む表面処理剤をスプレーする面がオモテ面であり、スプレーと同時または直後に、湿紙のオモテ面からウラ面の方向に向けて吸引脱水を行うことにより、表面処理剤を紙層内部に浸透させることを特徴とする請求項1に記載の片艶紙の製造方法。
【請求項3】
請求項1または請求項2の製造方法によって得られる、JAPAN TAPPI No.1による艶面のワックスピックが10A以上、JAPAN TAPPI No.18−2による内部結合強さが150mJ以上、JISP8140による艶面の吸水度(接触時間120秒)が50g/m未満であることを特徴とする片艶紙。

【公開番号】特開2011−12357(P2011−12357A)
【公開日】平成23年1月20日(2011.1.20)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−157373(P2009−157373)
【出願日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【出願人】(304040072)丸住製紙株式会社 (51)
【Fターム(参考)】