JP2009228170A

JP2009228170A - 印刷用塗工原紙及び塗工紙の製造方法

Info

Publication number: JP2009228170A
Application number: JP2008077036A
Authority: JP
Inventors: Shisei Goto; 至誠後藤; Takashi Yamaguchi; 崇山口; Masaki Ito; 真記伊藤; Yasunobu Ooka; 康伸大岡; Tsukasa Oba; 司大場
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2008-03-25
Filing date: 2008-03-25
Publication date: 2009-10-08
Anticipated expiration: 2028-03-25
Also published as: JP5144330B2

Abstract

【課題】本発明の課題は、ギャップフォーマ型抄紙機を用いて印刷用塗工原紙を製造する方法であって、紙料の脱水性が良好で、得られる塗工原紙の層間強度が十分に高く、かつ地合が良好である印刷用塗工原紙の製造方法を提供することである。
【解決手段】本発明により、フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いて、中性抄紙法により抄紙速度が１３００ｍ／分以上で印刷用塗工原紙を製造する方法において、紙力向上剤として、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０重量％のカチオン化澱粉と０．１０〜０．６０重量％の合成紙力向上剤とを添加することを特徴とする、印刷用塗工原紙の製造方法が提供される。
【選択図】なし

Description

本発明は、印刷用塗工原紙及び塗工紙の製造方法に関する。特に本発明は、ギャップフォーマ型抄紙機を用いて中性抄紙法により高速で製造する塗工原紙、および、その塗工原紙から得られる塗工紙、ならびに、その製造方法に関する。

近年、抄紙機の改良および開発が進んでおり、生産性の高さから抄紙機の高速化・広幅化の傾向が顕著である。また、製紙用塗工機については、近年、抄紙と塗工を一貫して行うことができるオンマシンコータが広く普及している。

特に抄紙機のワイヤパートに関しては、その脱水能力の向上という観点から、長網型フォーマからオントップ型のツインワイヤフォーマ、更にギャップフォーマへと移行してきた。ギャップフォーマ型抄紙機（ワイヤパートがギャップフォーマである抄紙機）では、ヘッドボックスから噴出された原料ジェットをすぐに２枚のワイヤで挟み込むため、原料ジェット表面の乱れが少なく表面性が良好である。また、ギャップフォーマ型抄紙機では、紙層の両側から脱水し、かつその脱水量を調整しやすいことから、長網型やオントップ型といった従来のフォーマ型式に比べて表裏差が小さいという利点がある。

一方、ギャップフォーマ型抄紙機では、紙料濃度がごく薄い段階で紙層の両側から急激に脱水するため、紙層中の微細繊維や填料が表層部へと局在し、紙の中層部の微細繊維量が減少し、それによって、層間強度が著しく低下したり、抄紙工程におけるワイヤ上の紙料及び灰分の歩留まりが著しく低下するという課題がある。

そのため、ギャップフォーマ型抄紙機で製造された印刷用塗工紙においては、原紙の層間強度が小さいために、オフセット印刷後の加熱乾燥で蒸発した塗工原紙中の水分が塗工層を通気する際に紙層間で剥離が生じ、塗工層が膨れる現象（ブリスター現象）が発生し、そのため印刷面が荒れるなど、品質上の重大な問題が発生することがある。

印刷用塗工紙のブリスターを改善するための方法として、例えば印刷用塗工紙の塗工原紙の層間強度を高くする方法がある。一般に、層間強度を向上させるために、ソフト面（原料処方）からは、抄紙工程においてポリアクリルアミドやカチオン化澱粉等の紙力向上剤を添加する方法が用いられる。しかしながら、ポリアクリルアミドの場合、十分な効果を得るまで添加すると、高価なポリアクリルアミドではコストアップとなり、また凝集性が強いことから地合を悪化させて印刷品質の低下を招くこととなる。一方、カチオン化澱粉の場合、ポリアクリルアミドに比べて多くの添加量を必要とすることから、濾水性を悪化させ、脱水不良や乾燥負荷の増大、湿紙強度の低下などの問題を引き起こす。

さらに、紙力向上剤として、カチオン化澱粉とポリアクリルアミドとを組み合せて紙力を向上させることが、ラボ実験レベルで提案されている（特許文献１参照）。しかし、実機レベルでは、塗工紙の層間強度を上げても、ワイヤ上の水切れの十分な改善は困難であり、加えて塗工原紙の透気性が悪化してしまい、そのために構造型アニオン性シリカゾルの添加が必要である（特許文献２参照）。

また、内添の紙力向上剤の添加に加えて、外添の紙力向上剤を塗布することにより層間強度を向上させる方法も提案されている（特許文献３参照）。しかし、ギャップフォーマ型抄紙機で抄造した原紙では、紙表層に微細繊維が局在して緻密な層となっているため、紙力向上剤が原紙内部にまで浸透せず、十分な効果を得ることは難しい。
特開２００３−３０１３９８号公報特開平１０−２５１９９１号公報特許第３７４４１１５号公報

ギャップフォーマ型抄紙機を用いて印刷用塗工原紙を抄造する際、塗工原紙の層間強度の低下や、それに起因する塗工紙の耐ブリスターの低下という問題があった。特に、紙中填料率が高く、高速条件で抄造する場合、濾水性が低下するため、乾燥付加の増加ならびにプレスでの湿紙の圧縮性低下によって紙の層間強度が著しく低下する問題があった。そして、このような問題に対し、紙力向上剤を添加することが提案されてきたものの、単に紙力向上剤を添加しただけでは、紙力向上剤の凝集性によって紙の地合が悪化するという問題が生じる。

このような状況に鑑み、本発明の課題は、ギャップフォーマ型抄紙機を用いて印刷用塗工原紙を製造する方法であって、紙料の脱水性が良好で、得られる塗工原紙の層間強度が十分に高く、かつ地合が良好である印刷用塗工原紙の製造方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題について鋭意研究した結果、フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いて中性抄紙法により印刷用塗工原紙を抄造する方法において、紙力向上剤として特定量のカチオン化澱粉と合成紙力向上剤とを組合せて原料に添加することによって、濾水性や地合を良好に維持しつつ高い層間強度を付与できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、原紙の原料に添加する紙力向上剤として一定量のカチオン化澱粉と合成紙力向上剤を使用して印刷用塗工原紙を抄造することにより上記課題を解決でき、特にオンマシンコータを備えたギャップフォーマ型抄紙機を用いて印刷用塗工紙を製造する工程でより有効である。

さらに、得られた原紙にフィルムメタリングタイプのサイズ装置により接着剤を主成分とする水溶液を塗工することで、より高い層間強度を持つ印刷用塗工原紙及びそれを用いた印刷用塗工紙を得ることができる。

本発明を実施することにより、抄紙時の濾水性を損なうことなく、紙の地合を良好に維持しながら、高い層間強度を有する塗工原紙および塗工紙を得ることができる。特に抄紙速度が速く、紙中填料率が高い印刷用塗工原紙及び塗工紙の製造に本発明を適用すると発明の効果が大きい。

本発明においては、フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用い、カチオン化澱粉と合成紙力剤とを併用することが必須であり、これにより、ギャップフォーマに起因する塗工原紙の層間強度の低下、カチオン化澱粉に起因する濾水性の低下、さらには合成紙力剤に起因する地合の悪化を改善することができ、結果として層間強度が高く、濾水性ならびに地合の良好な塗工原紙を得ることができるものである。

本発明は、フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いて、中性抄紙法により抄紙速度が１３００ｍ／分以上で印刷用塗工原紙または印刷用塗工紙を製造する方法であり、紙力向上剤として、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０重量％のカチオン化澱粉と０．１０〜０．６０重量％の合成紙力向上剤とを添加することを特徴とする。

本発明は、高速のギャップフォーマ型抄紙機を用いる製造方法であり、特に、フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いる。ロールアンドブレード形式のギャップフォーマでは、最初の脱水はバキュームを有したフォーミングロールのラップエリアで行われ、その直後に加圧ブレードモジュールによるブレード脱水が行われる。この機構より従来のフォーマよりも緩慢な脱水が可能となるため、より均一な紙層構造や地合を有した紙が得られる。この時に使用されるフォーミングロールはその径が小さいと十分な抱き角度を得ることができず脱水の調整が不十分となるため、フォーミングロール径は１５００ｍｍ以上が望ましい。さらに、加圧式の脱水ブレードによるパルス力で湿紙層にマイクロタービュランスを与えて繊維の分散を促進することで、紙層中の微細繊維や填料の分布を均一化できるようになってきている。フォーミングロールやブレードによる脱水機構に加えて、その後段にサクションユニットやハイバキュームサクションボックスなどの脱水装置を適宜用いることでドライネスの調整を行うことができる。

さらに、本発明は、オンマシンコータを備えたギャップフォーマ型抄紙機を用いて印刷用塗工紙を製造する工程で特に有効である。また、本発明は、紙中填料率が高い場合に好ましく適用することができる。紙中填料率が高いほど、層間強度は低くなり、抄速が高速であるほど、原料および薬品の歩留まりが低下し、薬品の効果が低下するが、本発明はこれらの課題に対し有効である。

本発明でいう高速とは１３００ｍ／分以上であり、好ましくは１５００ｍ／分以上である。本発明を適用して得られる効果は１６００ｍ／分以上でより顕著となり、例えば、２５００ｍ／分程度での操業に適用することも可能である。

塗工原紙
本発明で製造される印刷用塗工原紙のパルプ原料としては、特に限定されるものではなく、機械パルプ(ＭＰ)、脱墨パルプ（ＤＩＰ）、広葉樹クラフトパルプ（ＬＫＰ）、針葉樹クラフトパルプ（ＮＫＰ）など、印刷用紙の抄紙原料として一般的に使用されているものであればよく、適宜、これらの１種類または２種類以上を配合して使用される。機械パルプとしては、砕木パルプ(ＧＰ)、リファイナー砕木パルプ(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)、ケミグランドパルプ(ＣＧＰ)、セミケミカルパルプ(ＳＣＰ)、アルカリ過酸化水素メカニカルパルプ（ＡＰＭＰ）、アルカリ過酸化水素サーモメカニカルパルプ（ＡＰＴＭＰ）などが挙げられる。脱墨パルプとしては、上質紙、中質紙、下級紙、新聞紙、チラシ、雑誌などの選別古紙やこれらが混合している無選別古紙を原料とする脱墨パルプであれば良く、特に限定はない。本発明においては、脱墨パルプを対パルプ２０重量％以上、更には３０重量以上配合しても、良好な地合を維持したままで、層間強度を向上する効果を発揮することができる。強度の点から脱墨パルプの配合量は、８０重量％以下であることが好ましい。

本発明においては、公知の填料を使用することができる。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、クレー、シリカ、軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化チタン、ケイ酸ナトリウムの鉱産による中和で製造される非晶質シリカ等の無機填料や、尿素−ホルマリン樹脂、メラミン系樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子、アクリルアミド複合体、木材由来の物質（微細セルロース、ミクロフィブリル繊維、紛体ケナフ）、変成不溶化澱粉、未糊化澱粉などの有機填料を単用又は併用できる。なお、炭酸カルシウム−シリカ複合物としては、特開２００３−２１２５３９号公報や特願２００４−２７４８３号に記載の複合物を例示できる。炭酸カルシウムおよび／または軽質炭酸カルシウム−シリカ複合物以外に、ホワイトカーボンのような非晶質シリカを併用しても良い。この中でも、中性抄紙やアルカリ抄紙における代表的な填料である炭酸カルシウムや軽質炭酸カルシウムーシリカ複合物が好ましく使用される。

本発明で製造される印刷用塗工紙の原紙に含まれる填料の配合率は１〜４０固形分重量％である。抄紙においては紙中填料率が高いほど層間強度や歩留りは低下する。従って、紙中填料率が高い印刷用塗工紙の製造に本発明を適用したほうが本発明の効果が大きい。この観点から、紙中填料率は１０〜４０固形分重量％が好ましく、１２〜３５固形分重量％が更に好ましい。

本発明においては、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０重量％のカチオン化澱粉を使用する。本発明の製造方法で紙力向上剤として使用するカチオン化澱粉としては、例えば、３級アミン系、４級アンモニウム系のカチオン化澱粉が挙げられる。ここにいう３級アミン系とは、澱粉に２−ジアルキルアミノエチルクロリドを反応させたもので、４級アンモニウム系とは、澱粉にトリメチルアミンやトリエチルアミンなどのトリアルキルアミンとエピクロルヒドリンとの反応物を反応させたものである。該カチオン化澱粉の電荷密度は特には限定されないが、塗被液由来のアニオン性物質が多く含まれることが多く、そのカチオン要求量は極めて高いので、カチオン電荷密度が高い方が良好な紙力向上効果を期待できる。具体的には０．１ｍｅｑ／ｇ以上が好ましく、０．１５ｍｅｑ／ｇ以上がより好ましい。また、電荷密度が高すぎると系が陽転しやすくなるため、５．０ｍｅｑ／ｇ以下が好ましい。

本発明において添加するカチオン化澱粉の添加量は、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０％であり、０．１５〜０．２８％が好ましい。該カチオン化澱粉の添加量が０．１０％未満であると、印刷用塗工紙として十分な層間強度が得られない。０．３０％を超えて添加すると、層間強度は高くなるが、ワイヤ上での濾水性やプレスでの搾水性が悪化し、脱水不良や乾燥負荷の増大といった問題が発生する。

本発明においては、上記カチオン化澱粉に加えて、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．６０重量％の合成紙力向上剤を併用する。本発明で使用する合成紙力向上剤としては、澱粉とアクリルアミドのグラフト共重合物、各種イオン性のポリアクリルアミド、アクリルアミドおよび／又はメタクリルアミドおよびカチオン及び／又はアニオンモノマーからなる共重合体、メラミン樹脂、ウレタン樹脂などが挙げられる。これらの紙力向上剤の特徴として、イオン性の官能基として第１級から３級のアミノ基および第４級アンモニウム塩のいずれか、またはこれら複数のカチオン官能基を有するものであり、更にはカルボン酸、スルホン酸などのアニオン官能基を有するものであっても良い。したがって、カチオン性合成紙力向上剤あるいは両性イオン性合成紙力向上剤を併用することができる。本発明においてカチオン化澱粉と併用する合成紙力向上剤としては、本発明の効果、取り扱い等の観点からポリアクリルアミド（ＰＡＭ）系紙力向上剤が好ましく、特に、両性イオン性のポリアクリルアミド系紙力向上剤が好ましい。さらに本発明の合成紙力向上剤としては、カチオンリッチな両性ＰＡＭ系紙力向上剤が特に好ましく、具体的には、カチオン電荷密度／アニオン電荷密度比が１．２〜５．０の範囲にある両性ポリアクリルアミドが好ましく、１．２〜３．５の範囲であることがより好ましく、更に好ましくは１．２〜２．５の範囲である。合成紙力向上剤の添加量としては、地合を良好にするために０．１０〜０．６０重量％である。０．１０重量％未満あるいは０．６０重量％を超える場合、地合に劣る問題がある。

他の内添薬品として、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウムなどの無機薬品や、湿潤紙力向上剤、濾水性向上剤、染料、中性サイズ剤、歩留まり向上剤などの薬品を必要に応じて使用しても良い。湿潤紙力向上剤としてはポリアミドアミンエピクロロヒドリンなどが挙げられる。中性サイズ剤としてはアルキルケテンダイマーやアルケニル無水コハク酸、中性ロジンサイズ剤などが挙げられる。これらの内添薬品も操業性に影響の無い範囲で添加される。歩留まり向上剤としては、カチオン性、アニオン性、もしくはノニオン性のポリアクリルアミドや、これらとベントナイトやコロイダルシリカといったアニオン性微粒子との併用などを、必要に応じて使用できる。

また、本発明においては、凝結剤と呼ばれるポリマーを抄紙系内に添加することで、澱粉や紙力剤の紙力向上効果を阻害する系内のアニオン妨害物質を中和することができ、本発明の効果を増幅することができる。用いられる凝結剤としては、ポリエチレンイミンおよび第三級および／または四級アンモニウム基を含む改質ポリエチレンイミン、ポリアルキレンイミン、ジシアンジアミドポリマー、ポリアミン、ポリアミン／エピクロヒドリン重合体、並びにジアルキルジアリル第四級アンモニウムモノマー、ジアルキルアミノアルキルアクリレート、ジアルキルアミノアルキルメタクリレート、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド及びジアルキルアミノアルキルメタクリルアミドとアクリルアミドの重合体、モノアミン類とエピハロヒドリンからなる重合体、ポリビニルアミン及びビニルアミン部を持つ重合体やこれらの混合物などのカチオン性のポリマーに加え、前記ポリマーの分子内にカルボキシル基やスルホン基などのアニオン基を共重合したカチオンリッチな両イオン性ポリマー、カチオン性ポリマーとアニオン性または両イオン性ポリマーとの混合物などが挙げられる。本発明における凝結剤は、アニオン妨害物質に対して凝結作用を有するものであれば上記物質に限らない。アニオン妨害物質に対して凝結作用を有する凝結剤の中で、より効果を発揮するものとしてジアルキルジカリウム第４級アンモニウムモノマーを含むポリマーが好ましい。また、凝結剤の配合量としては、紙料固形分に対して５０〜１０００ｐｐｍが好ましい。

本発明で用いる抄紙機のフォーミングパートはロールアンドブレード形式のギャップフォーマであり、ブレード圧等の脱水条件としては特に限定はなく、通常の操業範囲で適宜設定できる。本発明の製造方法におけるプレスパートは、シュープレスを用いることが好ましく、抄紙速度が高速の場合、より好ましくは２段以上で処理することによりプレス後のドライネスを向上できることから、層間強度や裂断長などの強度が向上する。本発明においてシュープレスは、回転駆動するプレスロールと油圧で押し上げる加圧シューの間を通紙させるもので、フェルトと加圧シューの間にスリーブを走行させるタイプである。プレスのニップ幅は、適宜調節することができ、１５０〜２５０ｍｍが好適に用いられる。、プレス圧はプレス出口水分や表裏差を加味して適宜調整でき、処理条件は１００ｋＮ／ｍ〜１１００ｋＮ／ｍが好ましく、より好ましくは５００ｋＮ／ｍ〜１１００ｋＮ／ｍである。

また、本発明においては、抄紙機プレドライヤー、アフタードライヤーも公用の装置を用いることができ、乾燥条件も特に限定はなく、通常の操業範囲で適宜設定できる。
本発明の塗工原紙においては、必要に応じて接着剤を主体とするクリアー塗工液を塗工することで、塗工原紙の表面性改善に加えて、接着剤の浸透による層間強度を向上することができる。クリアー塗工層の接着剤量は、固形分重量で８０重量％以上が好ましく、また、クリアー塗工層の塗工量は、固形分重量で０．５〜３．０ｇ／ｍ^２が好ましい。クリアー塗工液の主成分として使用する接着剤としては、生澱粉や、酸化澱粉、エステル化澱粉、カチオン化澱粉、酵素変性澱粉、アルデヒド化澱粉、エーテル化澱粉（湿式低分子化ヒドロキシエチル化澱粉、乾式低分子化ヒドロキシエチル化澱粉等）などの変性澱粉や、イオン性のポリアクリルアミド、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどが使用され、その固形分濃度は２〜１４重量％、好ましくは３〜１２重量％である。固形分濃度が２重量％以下であると、クリアー塗工液の原紙への浸透性は良好となるものの、浸透量が多くなるために塗工後の乾燥負荷が大きくなり、本発明のような高速抄紙には適さない。一方、１４重量％以上となると、塗工液の粘度も高くなることから浸透性が低下し、十分な強度を得ることができない。また、クリアー塗工液には、接着剤以外にサイズ剤、界面活性剤、保湿剤、消泡剤などを併用することもできる。

本発明の塗工装置としては、ロッドメタリングサイズプレスコータ、ブレードメタリングサイズプレスコータ、ゲートロールコータ、２ロールサイズプレスが使用できるが、特に高速時における層間強度向上の点からロッドメタリングサイズプレスコータを使用することが好ましい。

本発明においては、上記のクリアー塗工された塗工原紙、あるいはクリアー塗工されない塗工原紙に、顔料塗工液を塗工する前にソフトカレンダー等によるプレカレンダ処理を施しても良い。また、本発明においては、原紙にクリアー塗工の代わりに顔料と接着剤を含有する顔料塗工液を塗工して塗工紙を得ることもできる。

顔料と接着剤を主成分とする顔料塗工液に使用する顔料については、重質炭酸カルシウムが主に使用されるが、要求品質に応じて軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、サチンホワイト、プラスチックピグメント、二酸化チタン等を併用する。また、顔料塗被液に使用する接着剤としては、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系等の各種共重合体エマルジョン及びポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体等の合成系接着剤、酸化デンプン、エステル化デンプン、酵素変性デンプン、エーテル化デンプンやそれらをフラッシュドライして得られる冷水可溶性デンプン等を用いる。本発明の顔料塗工液には分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤等通常の塗被紙用顔料に配合される各種助剤を使用しても良い。

顔料塗工液の塗工量は、好ましくは、原紙片面当たり固形分で０．７〜１０ｇ／ｍ^２の範囲で両面塗工することが好ましく、より好ましくは１〜１０ｇ／ｍ^２、さらに好ましくは２〜８ｇ／ｍ^２、最も好ましくは２〜５ｇ／ｍ^２である。０．７ｇ／ｍ^２より少ない量は塗工しにくく、塗工液濃度を下げた場合には、塗工液の原紙内部への浸透が大きくなり表面性が低下しやすい。１０ｇ／ｍ^２より多い量を塗工する場合は、塗被工液濃度を高くする必要があり、装置上塗被量のコントロールがしにくい。塗工後乾燥された塗工紙は、上塗り顔料塗工液の塗工前にチルドカレンダ、ソフトカレンダー等によるプレカレンダ処理を施しても良い。

本発明においては、上記のクリアー塗工した塗工原紙、あるいは、クリアー塗工の代わりに顔料と接着剤を含有する顔料塗工液を原紙に下塗り塗工した下塗り塗工紙の上に、更に顔料と接着剤を含有する顔料塗工液を上塗り塗工して塗工紙を製造してもよい。

上塗り顔料塗工液の顔料、接着剤組成、配合量、塗被量等は特に限定されず、一般に使用される顔料、接着剤で良い。顔料については、重質炭酸カルシウムが主に使用されるが、要求品質に応じて軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、サチンホワイト、プラスチックピグメント、二酸化チタン等を併用する。また、顔料塗工液に使用する接着剤としては、スチレン・ブタジエン系、スチレン・アクリル系、エチレン・酢酸ビニル系等の各種共重合体エマルジョン及びポリビニルアルコール、無水マレイン酸共重合体等の合成系接着剤、酸化デンプン、エステル化デンプン、酵素変性デンプン、エーテル化デンプンやそれらをフラッシュドライして得られる冷水可溶性デンプン等を用いる。本発明の顔料塗工液には分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤等通常の塗工紙用顔料に配合される各種助剤を使用しても良い。塗工液濃度は５５〜７０％が好ましく、塗工量は通常片面当たり固形分で６〜１４ｇ／ｍ^２が好ましい。上塗り塗工装置は、特に限定されないが、通常ファウンテンブレードコータ、あるいはロールアプリケーションブレードコータが用いられる。上塗り顔料塗工液を塗工後乾燥された塗工紙は、必要に応じて、通常のごとくスーパーカレンダー、ソフトカレンダー等の仕上げ工程により光沢付けがなされる。

カレンダー装置の種類と処理条件は特に限定はなく、金属ロールから成る通常のカレンダーやソフトニップカレンダー、高温ソフトニップカレンダーなどの公用の装置を適宜選定し、印刷用紙の品質目標値に応じて、これらの装置の制御可能な範囲内で条件を設定すれば良い。本発明の製造方法により抄造される印刷用塗工紙の坪量についても限定はないが、通常３０〜１２０ｇ／ｍ^２であり、好ましくは３５〜８０ｇ／ｍ^２であり、より好ましくは４０〜６０ｇ／ｍ^２で、より効果を発揮するものである。

本発明においては、特に、抄紙、塗工及びカレンダー処理を連続的に行い、オンラインで通紙して塗工原紙やそれを用いた塗工紙を得る場合に、濾水性や地合を良好に維持しつつ高い層間強度を付与できる良好な印刷用塗工原紙ができ、その塗工原紙を用いた塗工紙が耐ブリスター性、印刷品質の良好なものが得られるという本発明の効果をより発揮するものである。

また、本発明で製造された印刷用塗工原紙及びそれを用いた塗工紙は、オフセット印刷用、グラビア印刷用などの各種印刷用途に使用できる。

以下、本発明を、実施例を挙げて説明するが、当然のことながら、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、本明細書において、部および％は、特に断らない限り、それぞれ重量部及び重量％を示す。

＜評価方法＞
以下の実施例及び比較例に用いた測定項目の評価方法を次に示す。
（１）マシンでの脱水性
抄紙機での脱水性について、通常状態を基準として以下の３段階で目視評価を行った。
◎：通常より脱水性良好、○：通常程度（比較的脱水性良好）、△：通常より脱水性悪化、×：通常に比べ脱水性悪く操業性低下
（２）紙の層間強度
L&W ZD Tensile Tester SE 155（Lorentzen＆Wettre社製）を用いて層間強度を測定した。

（３）塗工原紙の地合
塗工原紙の地合を、地合指数により評価した。地合指数については、野村商事製の地合計ＦＭＴ−ＩＩＩ（光透過光変動法）により計測した地合指数（Ａ）とメッツォ社のＢＭ計搭載オンライン地合計により計測した地合指数（Ｂ）との換算式を、塗工原紙を用いて事前に作成しておき、かかる換算式によってＦＭＴ−ＩＩＩの地合指数として評価した。ここで、地合指数は、数値が小さい程、地合が良好であることを示す。
（換算式）Ａ＝０．３１×オンライン測定値（Ｂ）＋２．６（Ｒ^２＝０．９９）
（４）印刷評価
オフセット輪転印刷機（４色、東芝製 B2T600）にて、オフ輪印刷用インキ（東洋インキ製造社製レオエコー SOY M）を用いて、印刷速度５００ｒｐｍ、乾燥時の紙面温度１２０℃にて印刷した。得られた印刷物の墨単色５０％網点部について、印刷再現性を以下の基準で目視評価した（◎：非常に良好、○：良好、△：やや劣る、×：劣る）。更に、４色ベタ部について、ブリスターの発生の有無を確認した（○：全く発生しない、△：ほとんど発生しない、×：発生する）。

＜印刷用塗工紙の抄造＞
（１）抄紙機
・抄紙機Ａ：ロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機
・抄紙機Ｂ：ツインワイヤー形式のツインワイヤー型抄紙機
（２）パルプ原料
・LBKP：広葉樹クラフトパルプ(濾水度CSF=350ml)
・NBKP：針葉樹クラフトパルプ(濾水度CSF=600ml)
・DIP：脱墨パルプ(濾水度CSF=240ml)
・DBP：ドライブロークパルプ
（３）内添薬品
・硫酸バンド（硫酸アルミニウム）：AS-N（５０％品）を希釈して使用した。
・凝結剤：片山ナルコ社製N7527を希釈して使用した。
・歩留り剤：ソマール社製R-300を希釈して使用した。

（４）紙中填料率（紙中灰分）
ロゼッタ型軽質炭酸カルシウム（平均粒子径３．５μｍ）を使用し、目標の紙中灰分となるように添加量を適宜調整した。

（５）顔料塗工液の作成
重質炭酸カルシウム７０部、カオリン３０部に対して、ポリアクリル酸ソーダ系分散剤０．３部を添加し、カウレス分散機を用いて水に分散し、接着剤としてリン酸エステル化デンプン５部とスチレン・ブタジエン系共重合ラテックスを１０部配合し、固形分濃度６５％の上塗り顔料塗工液を調製した。

［実施例１］
NBKP10％、LBKP50％、DIP30％、DBP（凝結剤１００ｐｐｍ添加）10％を配合したパルプに、紙中灰分が１５％となるように填料を混合した。混合した紙料に、硫酸アルミニウムを紙料固形分重量当たり０．５％添加した後、内添用紙力向上剤のカチオン化澱粉（日本エヌエスシー社製、Cato304）を対紙料パルプ当たり０．２７％添加し、合成紙力剤としてカチオンリッチな両性ＰＡＭ（ハリマ化成社製、EX288）を対紙料パルプ当たり０．４％、歩留まり向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド系歩留まり剤(ソマール社製、R-300)を対紙料パルプ当たり４００ｐｐｍ、凝結剤を１００ｐｐｍ添加し、紙料を調製した。調製した紙料をロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機Ａを用いて、抄紙速度１６００ｍ／分で原紙坪量５０ｇ／ｍ^２、原紙の紙中灰分１５％の塗工原紙を抄紙し、プレカレンダー処理を行った後、引き続き連続してブレードコータにて上塗り用塗工液を原紙片面当たり塗工量１０ｇ／ｍ^２を目標に両面塗工・乾燥し、更に連続してオンラインで表面処理として、ロール表面温度１５０℃、線圧２５０ｋＮ／ｍ、カレンダーニップ数６ニップの条件で高温ソフトニップカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を製造した。

[実施例２]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．１５％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を得た。

[実施例３]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．１０％とし、両性ＰＡＭの添加量を０．６％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[実施例４]
実施例１の抄紙速度を１８００ｍ／分とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[実施例５]
実施例１の紙料をNBKP10％、LBKP60％、DIP20％、DBP10％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[実施例６]
実施例１の紙料NBKP10％、LBKP20％、DIP60％、DBP10％とし、両性ＰＡＭ添加量を０．６％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[実施例７]
実施例１と同じ条件で印刷用塗工原紙を製造し、顔料を塗工する前にロッドメタリングサイズプレスコータを用いて、クリアー塗工液として固形分濃度６％の酸化澱粉（日本コーンスターチ社製、SK-20）水溶液を片面あたり２ｇ／ｍ^２にて両面塗工して印刷用塗工原紙を作製し、プレカレンダー処理を行った。

引き続き連続してブレードコータにて上塗り用塗工液を原紙片面当たり塗工量１０ｇ／ｍ^２を目標に両面塗工・乾燥し、更に連続してオンラインで表面処理として、ロール表面温度１５０℃、線圧２５０ｋＮ／ｍ、カレンダーニップ数６ニップの条件で高温ソフトニップカレンダー処理を行い、印刷用塗工紙を製造した。

[比較例１]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．０８％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[比較例２]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．４％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[比較例３]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．６％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[比較例４]
実施例１のカチオン化澱粉の添加量を０．１％とし、両性ＰＡＭの添加量を０．８％とした以外は、実施例１と同様にして印刷用塗工紙を製造した。

[比較例５]
ツインワイヤー形式のツインワイヤー抄紙機Ｂにて、パルプと填料を混合した紙料（NBKP10％、LBKP50％、DIP30％、DBP10％）に、硫酸アルミニウムを紙料固形分重量当たり０．５％添加した後、内添用紙力向上剤のカチオン化澱粉（日本エヌエスシー社製、Cato304）を対紙料パルプ当たり０．２％添加し、合成紙力剤としてカチオンリッチな両性ＰＡＭ（ハリマ化成社製、EX288）を対紙料パルプ当たり０．１２％、歩留まり向上剤としてカチオン性ポリアクリルアミド系歩留まり剤(ソマール社製、R-300)を対紙料パルプ当たり２５０ｐｐｍ添加し、抄紙速度１０５０ｍ／分で原紙坪量４４ｇ／ｍ^２、原紙の紙中灰分１５％の塗工原紙を作製し、プレカレンダー処理を行った後、引き続き連続してブレードコータにて上塗り用塗工液を原紙片面当たり塗工量１０ｇ／ｍ^２を目標に両面塗工・乾燥して印刷用塗工紙を製造した。

表１に実験結果を示す。紙力向上剤であるカチオン化澱粉または両性ＰＡＭの添加率を増加させることによって、塗工紙の相関強度は上昇する傾向にあった。
しかしながら、比較例１にあるように澱粉添加率が０．０８％と低い場合、層間強度が低すぎてブリスターが発生してしまい、印刷品質が著しく損なわれた。一方、比較例２，３にあるように澱粉添加率が０．４％、０．６％と高い場合、マシンでの脱水性が悪化し、これは乾燥のための蒸気コストの増加などを引起す。

また、比較例４にあるように両性ＰＡＭ添加率が０．８％と高い場合、脱水性は良化するものの地合が極端に悪くなり、結果としてＰＡＭ添加率のより少ない実施例４よりも層関強度が低下するとともに印刷再現性が劣る結果となった。

カチオン化澱粉と両性ＰＡＭを本発明の範囲で適性に組み合わせることによって、脱墨パルプを高配合した場合であっても、ブリスター問題のない塗工紙を得ることができた（実施例６）。一般に脱墨パルプを高配合した場合、バージンパルプに比べ強度が低下するためブリスターが発生しやすく、この傾向は微細繊維が表面に偏在し易いギャップフォーマで顕著となる。しかしながら、本発明によれば、ブリスター問題のない塗工紙を得ることができ、極めて好適である。

さらに、クリア塗工を施すことにより、印刷再現性に優れ、ブリスターが発生しない、良好な塗工紙が得られた（実施例７）。
表１から明らかなように、従来の比較的低速なツインワイヤーフォーマで製造される印刷用塗工紙（比較例５）と同程度の品質の印刷用塗工紙を高速で製造するためには、ギャップフォーマ型抄紙機を用いて適切な添加率でカチオン化澱粉およびカチオンリッチな両性ＰＡＭを併用することが有効であった。

以上より、本発明を実施することにより、ギャップフォーマ型抄紙機を用いて高速で中性抄紙法により印刷用塗工紙の製造を行う場合に、抄紙機の濾水性を損なうことなく紙の地合を良好に維持しながら、高い層間強度を有し、ブリスターが発生しにくい、良好な印刷用塗工紙の製造が可能となる。

Claims

フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いて、中性抄紙法により抄紙速度が１３００ｍ／分以上で印刷用塗工紙を製造する方法において、
紙力向上剤として、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０重量％のカチオン化澱粉と０．１０〜０．６０重量％の合成紙力向上剤とを添加することを特徴とする、印刷用塗工紙の製造方法。
前記合成紙力向上剤がポリアクリルアミド系紙力向上剤である、請求項１に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
前記合成紙力向上剤が両性ポリアクリルアミド系紙力向上剤である、請求項１または２に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
前記合成紙力向上剤が、カチオン電荷密度／アニオン電荷密度比が１．２〜５．０の範囲にある両性ポリアクリルアミド系紙力向上剤である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
カチオン性凝結剤をさらに添加することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
フィルムメタリングタイプのサイズプレス装置を用いて、接着剤を主成分とする固形分濃度が２〜１４重量％の水溶液を塗工することをさらに含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
原料パルプに２０重量％以上の脱墨パルプ（ＤＩＰ）が含まれる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の印刷用塗工紙の製造方法。
フォーミングロールによる初期脱水の直後に脱水ブレードによる脱水機構を有したロールアンドブレードフォーマ形式のギャップフォーマ型抄紙機を用いて、中性抄紙法により抄紙速度が１３００ｍ／分以上で印刷用塗工原紙を製造する方法において、
紙力向上剤として、対紙料パルプ当たり０．１０〜０．３０重量％のカチオン化澱粉と０．１０〜０．６０重量％の合成紙力向上剤とを添加することを特徴とする、印刷用塗工原紙の製造方法。