JP2000514145A - コーティング済み印刷用紙およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カルシウム（ＰＣＣ）とされ、少なくとも５％が中空球形プラスチック顔料とされたコーティング成分の層がコーティングされた新規な高い光沢を有する印刷用紙を提供する。好ましくは、コーティング成分にはさらに二酸化チタンが含有される。さらに、新規な印刷用紙の製造方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 コーティング済み印刷用紙およびその製造方法 技術分野 本発明は、高い輝度を有し、高い光沢を有する新規な印刷用紙のコーティング 成分、及び、高い光沢を有する印刷用紙を製造する新規な方法に関する。 本発明の背景 当該技術分野において、印刷用紙のコーティング成分の輝度を増加させるため に、自然に存する地の（natural ground）炭酸カルシウム及び沈殿炭酸カルシウ ムを使用することは周知とされている。ヨーロッパでは、コーティング成分とし て、比較的高レベルの炭酸カルシウムが日常的に使用されている。しかし、高レ ベルの炭酸カルシウムは、インクのこすれ（ink rub off）、シートへのマーキ ング（sheet marking）、テールピッキング（tail picking）等の種々の印刷上 の問題を招く可能性がある。これらの問題を最小化するために、たいてい、８０ 重量％あるいはそれ以下のものがコーティング成分として使用される。上記各印 刷上の問題を減少させるために、地の炭酸カルシウムに比べて研磨性が少ないこ とから、沈殿炭酸カルシウムもまた使用される。さらに、高レベルの炭酸カルシ ウムを含有するコーティングは、概して、つや消しのある軽量コーティング済み 用紙または輪転グラビア用紙に限定されてしまう。アメリカ合衆国では、粘土コ ーティング剤とともに使用するサイズプレス法（size press solutions）が定式 化されており、高レベルの炭酸カルシウムを含有するコーティング剤と共に使用 した場合には印刷上の問題を一層悪化させる傾向にある。 紙の光沢、印刷の光沢、不透明度、円滑性等の幅広い種々の紙の特性を改善す るのに有用なものとして、中空球形プラスチック顔料が製造業者の間で奨励され ている。これら顔料は、重量が減少させられたコーティング剤のかさを増加させ るために使用することもできる。高レベルの炭酸カルシウムと共に中空球形プラ スチック顔料を使用することは知られていない。 本発明の目的は、印刷上の問題を最小化するとともに、高い輝度および高い光 沢を有する印刷用紙を提供することである。 本発明の他の目的は、高い光沢を有する印刷用紙を製造する方法を提供するこ とである。 本発明の要旨 本発明は、全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カルシウムとされ 、少なくとも５％が中空球形プラスチック顔科とされたコーティング成分の層が 少なくとも一つの表面上にコーティングされた紙基体を備えた光沢印刷用紙を提 供する。好ましくは、コーティング成分は、８０〜９２％の沈殿炭酸カルシウム と、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料とを含有している。さらに本発明は 、コーティング成分の層が二酸化チタン顔料を含有する光沢印刷用紙を提供する 。さらに本発明は、コーティング成分の層が６％よりも少ない粘土顔料を含有す る光沢印刷用紙を提供する。好ましくは、コーティング成分の乾燥コーティング 重量は８．９〜１６．３ｇ／ｍ²（６〜１１lb／3300ft²）とされ、中空球形プラ スチック顔料は約１．０μｍの平均直径および５５％の空隙率を有するアクリル スチレン（acrylic styrene）共重合体で構成されており、沈殿炭酸カルシウム は、粒子の大きさの中央値（median）が約０．６μｍ、表面積が約１０ｍ²／ｇ 、アスペクト比が２：１〜３：１とされている。 さらに、本発明は、少なくとも８０％の沈殿炭酸カルシウムと少なくとも５％ の中空球形プラスチック顔料とを含有するコーティング成分の層を紙基体の少な くとも一つの表面上に形成するステップと、コーティングされた基体を乾燥させ るステップと、乾燥されたコーティング済み基体をカレンダーにかけるステップ とを有する、光沢印刷用紙を製造する方法を提供する。この方法は、上述した他 のコーティング成分と組み合わせることもできる。 本発明の他の目的および有利点は、以下の本発明の好ましい実施形態に関する 詳細な説明により、当業者に対して明らかとされる。 本発明の好ましい実施形態の説明 本発明の光沢印刷用紙は、全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カ ルシウム（以下「ＰＣＣ」という。）とされ、少なくとも５％が中空球形プラス チック顔科とされたコーティング成分で、紙基体をコーティングすることにより 製造される。 本発明により、少なくとも８０％のＰＣＣと少なくとも５％の中空プラスチッ ク顔料とを組み合わせて使用することは、優れた品質特性と実質的に改良された 印刷特性とを有する印刷用紙を思いがけず製造するものである。この組み合わせ は、改良されたコーティングインクの相互作用、インキの吸収、噴水溶液吸収（ fountain solution absorption）、並びに、高い光沢および高い輝度を有すると ともに円滑で均一な表面を提供するものである。結果として印刷された画像は、 高いインキ光沢、高いインキ均一性、および低いマイクログロス（microgloss） を有するものとなる。本発明による印刷用紙はさらに、優れたブリスタ抵抗（bl ister resistance）を示すものである。改良された紙の使用特性および印刷特性 は、テールピッキング、マーキング及びこすれが実質的に消滅したことより実証 される。 本発明のコーティング成分は、少なくとも８０重量％のＰＣＣと、少なくとも ５重量％の中空球形プラスチック顔料とを含有している。適切なＰＣＣの例とし ては、Specialty Minerals社により製造されたAlbaglos LとAlbaglos Sとがある 。ＰＣＣは好ましくは、粒子の大きさの中央値が約０．６μｍとされているとと もに、表面積が約１０ｍ²／ｇとされている。最も好ましくはＰＣＣはアスペク ト比が２：１〜３：１とされている。 適切な中空球形プラスチック顔料としては、Rohm & Haas CompanyによるRopaq ue HP-1055,OP-96及びHP-91が入手可能とされている。中空球形プラスチック顔 料は、好ましくは、平均粒径が約１．０μｍとされているとともに、空隙率が約 ５５％とされている。最も好ましくは、中空球形プラスチック顔料は、アクリル スチレン共重合体で構成されている。 本発明のコーティング成分は、さらに、６重量％よりも小さい粘土を含有する ことができる。コーティング成分として粘土を使用すれば、輝度が減少させられ る一方で他の特性を改善させられるということは、当業者であれば知っているだ ろう。対照的に、本発明において粘土を追加することは、紙の光沢および他の最 終製品の特性をも思いがけず減少させるのである。所望の最終製品特性は、コー ティング組成に使用される粘土の量により決定される。適切な粘土の例としては 、ECCT社により入手可能とされたAstra-Plus、Engelhard Corporationにより入 手可能とされたAnsilex 93等がある。 さらに好ましくは、本発明のコーティング成分は、天然または合成の非粘土顔 料を単独または混合物として含有している。適切な顔料の例としては、アナター ゼ（anatase）またはルチル（rutile）状の、二酸化チタン、水酸化アルミ、繻 子白、シリカ、有機顔料等がある。これらの顔料は例示として挙げたものであり 、本発明に使用される顔料はこれらに限定されないことは理解されるところであ る。最も好ましくは、非粘土顔料は二酸化チタンとされる。アナターゼ状二酸化 チタンの適切な例としては、SCM Chemicals社により入手可能とされたTiONA-A20 00がある。 好ましいコーティング成分としては、全顔料の重量のうち８０〜９２％がＰＣ Ｃとされ、６〜１２％が中空球形プラスチック顔料とされる。高い不透明度が要 求される製品に対して最も好ましいコーティング成分は、全顔料の重量のうち８ ０〜８４％がＰＣＣ、６〜１２％が中空球形プラスチック顔料、９〜１２％が二 酸化チタンとされる。最も好ましいコーティング成分は、最終製品の品質と製造 コストをバランスさせると、全顔料の重量のうち８５〜９２％がＰＣＣ、８〜１ ２％が中空球形プラスチック顔料、６％以下が二酸化チタンとされる。 本発明のコーティング成分は、変更を施さなくてもシート及びウェブの各印刷 グレードに対して適している。概して、ウェブ印刷等においては速度が異なりま た高温であるため、各ウェブグレードに対してコーティング成分に変更を施さな ければならないことは当業者において既知である。ウェブ印刷用紙は、乾燥時に おける水膨れ（blistering）を減少させるために、比較的低い湿分および比較的 多孔性とされた複数のコーティング層を有する傾向にある。 さらに、本発明のコーティング成分は、総ての紙コーティングに要求されるバ インダ組織（binder system）を有している。澱粉を含有するバインダ組織は輝 度を減少させることは当業者において既知である。最小量の澱粉を含有するラテ ックス（latex）バインダ組織を使用することが好ましい。本発明で使用するこ とが できるラテックスバインダとしては、アクリル樹脂、ブタジエンスチレン、スチ レンアクリル酸塩（styrene-acrylate）、ウレタン、アクリロニトリル、複数の カルボン酸塩ラテックス（carboxylated latices）等がある。これらのバインダ は例示として挙げられたものであり、本発明に使用されるバインダはこれらに限 定されるものではない。好ましくは、ブタジエンスチレンとスチレンアクリル酸 塩の二種のラテックスを混合したものが本発明では用いられている。 コーティング剤の組成として、染料、蛍光増白剤、分散剤、シックナー、滑剤 、ｐＨ制御剤等の種々の添加剤を含有させ得ることは当業者において既知である 。コーティング添加剤の使用は最終製品の性質により決定される。本発明は、上 記した各添加剤に限定されるものではないことは理解されるところである。 本発明の紙基体は、何らかの製紙繊維を用いた従来の製紙技術により得られる ものである。好ましくは、紙基体は上質紙とされる。最終製品の性質および生産 性のファクタにより、使用される製紙繊維の特定の混合が決定されるということ は当業者であれば理解されるところである。さらに好ましくは、基体は澱粉プレ コート剤で塗られる。 本発明のコーティング成分は、種々のコーティング技術に応用することができ る。コーティングの適用例としては、カーブ状ブレード、斜面上ブレード、ロッ ド、ショートドウェル（short dwell）、カーテンコーティング、エアナイフ等 がある。本発明はこれらの技術に限定されないことは当業者において既知である 。さらに、採用されるコーティング技術に応じて、本発明のコーティング成分の レオロジーに関する変更が必要であることは当業者において既知である。 本発明のコーティング成分を塗布する最も好ましい方法は、カーブ状ブレード 式コーティング装置を用いて行われ、乾燥コーティング剤重量が片側当たり８． ９〜１６．３ｇ／ｍ²（６〜１１lb／3300ft²）とされる。ただし本発明は、片側 のみがコーティングされた紙製品だけでなく、片側あるいは両側を二重コーティ ングされた紙製品をも包含するものである。レオロジーおよび塗布されたコーテ ィング剤重量が所望の最終製品特性に応じて変化させられることは当業者におい て既知である。さらに、コーティング作業は、製紙工程に組み込まれて連続的に 行うことができる。 本発明は、乾燥後のコーティング済み紙にカレンダーをかける最終ステップを 含むものである。本発明の紙にカレンダーをかける方法は制限されるものではな い。独立型のカレンダーまたはスーパーカレンダーにより別個のステップとして カレンダーをかけることができ、また、製紙工程および／またはコーティング作 業に組み込まれて連続的にカレンダーをかけることができる。 以下の実施例は本発明を示すものであり、また当業者が本発明を理解できるよ うにしたものである。本発明は以下の実施例に限定されないことは理解されると ころである。特に言及しない限り、百分率は重量パーセントを意味する。 表１には、本発明と比較例について、組成および最終製品の性質が示されてい る。１〜５は本発明を示している。Ｃ１〜Ｃ３は比較例を示している。総てのコ ーティング成分は、実験室サイズのかまでバッチ式により混合され、５８〜６０ ％の最終コーティング固形物とされる。各コーティングごとに、７１．０ｇ／ｍ² （４８lb／3300ft²）の基本重量を有してボディストッキング状（bodystock） に一側面上にコーティングされた。最終コーティング剤重量は約１４．８ｇ／ｍ² （１０lb／3300ft²）とされた。コーティングされかつ乾燥された試料は、実験 室のカレンダー内で、一つのニップ（nip）を介して高温高圧でカレンダーされ た。試料を５０％の一定湿度で２４時間整えた後に、各測定が行われた。 マイクログロスは、グロス中における点と点の間の変動の計測であり、画像品 質に関連する。Tobias Mottle Tester社の１．５ｍｍマイクログロスヘッドを用 いて測定された。値が小さいほど、表面の光沢がより均一であることを意味する 。 本実施例により示された本発明の実施形態は、高い輝度、高い紙光沢、高いイ ンク光沢および低いマイクログロスとされた所望の最終製品特性の釣り合いをと っている。 本発明の好ましい形態について実施例を用いて説明したが、当業者であれば変 形を加え得ることは明らかである。本発明は上記各実施形態には限定されず、本 発明の思想を逸脱しない限りにおいて改良を施すことができる。

【手続補正書】 【提出日】平成１１年５月１１日（１９９９．５．１１） 【補正内容】 特許請求の範囲 １． 全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カルシウムとされ、かつ 少なくとも５％が中空球形プラスチック顔科とされたコーティング成分である頂 部層で少なくとも一面がコーティングされた紙基体を備えていることを特徴とす る改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙。２． 改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙の製造方法であって、 ａ．全顔料の重量のうち少なくとも８０％の沈殿炭酸カルシウムと、少なくと も５％の中空球形プラスチック顔料とを含有するコーティング成分の頂部層を紙 基体の少なくとも一つの表面上に形成するステップと、 ｂ．コーティングされた前記基体を乾燥させるステップと、 ｃ．乾燥されたコーティング済み基体をカレンダーにかけるステップと、 を有することを特徴とする光沢印刷用紙の製造方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ， ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，Ｎ Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ワエッカー，トーマス エー アメリカ合衆国 メイン 04107 ケイプ エリザベス ウェインライト ７ (72)発明者 ヤデタ，バヘリュー アメリカ合衆国 メイン 04074 スカボ ロー ウィンザー パインズ ドライブ 28

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カルシウムとされ、かつ 少なくとも５％が中空球形プラスチック顔料とされたコーティング成分である頂 部層で少なくとも一面がコーティングされた紙基体を備えていることを特徴とす る改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙。 ２． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜９２％の沈殿炭酸カ ルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料とを含有していることを特 徴とする請求項１記載の光沢印刷用紙。 ３． 前記コーティング成分は、さらに、他の天然あるいは合成の非粘土顔料を 複数含有していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光沢印刷用 紙。 ４． 前記他の天然あるいは合成の非粘土顔料のうち少なくとも一つは、二酸化 チタンとされていることを特徴とする請求項３記載の光沢印刷用紙。 ５． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜８４％の沈殿炭酸カ ルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料と、９〜１２％の二酸化チ タンとを含有していることを特徴とする請求項４記載の光沢印刷用紙。 ６． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８５〜９２％の沈殿炭酸カ ルシウムと、８〜１２％の中空球形プラスチック顔料と、６％以下の二酸化チタ ンとを含有していることを特徴とする請求項４記載の光沢印刷用紙。 ７． 前記コーティング成分の前記層の乾燥コーティング重量は、６〜１１lb／ 3300ft²とされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光沢印 刷用紙。 ８． 前記中空球形プラスチック顔料は、約１．０μｍの平均直径とされ、かつ 約５５％の空隙率を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光 沢印刷用紙。 ９． 前記中空球形プラスチック顔料は、アクリルスチレン共重合体で構成され ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光沢印刷用紙。 １０． 前記沈殿炭酸カルシウムは、粒子の大きさの中央値が約０．６μｍ、表 面積が約１０ｍ²／ｇとされていることを特徴とする請求項１または請求項２に 記載の光沢印刷用紙。 １１． 前記沈殿炭酸カルシウムは、アスペクト比が２：１〜３：１とされてい ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光沢印刷用紙。 １２． 全顔料の重量のうち少なくとも８０％が沈殿炭酸カルシウムとされ、少 なくとも５％が中空球形プラスチック顔料とされ、かつ６％以下が粘土とされた コーティング成分である頂部層で少なくとも一面がコーティングされた紙基体を 備えていることを特徴とする改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙。 １３． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜９２％の沈殿炭酸 カルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料とを含有していることを 特徴とする請求項１２記載の光沢印刷用紙。 １４． 前記コーティング成分は、さらに、他の天然あるいは合成の非粘土顔料 を複数含有していることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光沢 印刷用紙。 １５． 前記他の天然あるいは合成の非粘土顔料のうち少なくとも一つは、二酸 化チタンとされていることを特徴とする請求項１４記載の光沢印刷用紙。 １６． 前記コーティング成分の前記層の乾燥コーティング重量は、６〜１１lb ／3300ft²とされていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の 光沢印刷用紙。 １７． 前記中空球形プラスチック顔料は、約１．０μｍの平均直径とされ、か つ約５５％の空隙率を有することを特徴とする請求項１２または請求項１３に記 載の光沢印刷用紙。 １８． 前記中空球形プラスチック顔料は、アクリルスチレン共重合体で構成さ れていることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光沢印刷用紙。 １９． 前記沈殿炭酸カルシウムは、粒子の大きさの中央値が約０．６μｍ、表 面積が約１０ｍ²／ｇとされていることを特徴とする請求項１２または請求項１ ３に記載の光沢印刷用紙。 ２０． 前記沈殿炭酸カルシウムは、アスペクト比が２：１〜３：１とされてい ることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の光沢印刷用紙。 ２１． 改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙の製造方法であって、 ａ．全顔料の重量のうち少なくとも８０％の沈殿炭酸カルシウムと、少なくと も５％の中空球形プラスチック顔料とを含有するコーティング成分の頂部層を紙 基体の少なくとも一つの表面上に形成するステップと、 ｂ．コーティングされた前記基体を乾燥させるステップと、 ｃ．乾燥されたコーティング済み基体をカレンダーにかけるステップと、 を有することを特徴とする光沢印刷用紙の製造方法。 ２２． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜９２％の沈殿炭酸 カルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料とを含有していることを 特徴とする請求項２１記載の光沢印刷用紙の製造方法。 ２３． 前記コーティング成分は、さらに、他の天然あるいは合成の非粘土顔料 を複数含有していることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の光沢 印刷用紙の製造方法。 ２４． 前記他の天然あるいは合成の非粘土顔料のうち少なくとも一つは、二酸 化チタンとされていることを特徴とする請求項２３記載の光沢印刷用紙の製造方 法。 ２５． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜８４％の沈殿炭酸 カルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料と、９〜１２％の二酸化 チタンとを含有していることを特徴とする請求項２４記載の光沢印刷用紙の製造 方法。 ２６． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８５〜９２％の沈殿炭酸 カルシウムと、８〜１２％の中空球形プラスチック顔料と、６％以下の二酸化チ タンとを含有していることを特徴とする請求項２４記載の光沢印刷用紙の製造方 法。 ２７． 改良された印刷特性を有する光沢印刷用紙の製造方法であって、 ａ．全顔料の重量のうち少なくとも８０％の沈殿炭酸カルシウムと、少なくと も５％の中空球形プラスチック顔料と、６％以下の粘土とを含有するコーティン グ成分の頂部層を紙基体の少なくとも一つの表面上に形成するステップと、 ｂ．コーティングされた前記基体を乾燥させるステップと、 ｃ．乾燥されたコーティング済み基体をカレンダーにかけるステップと、 を有することを特徴とする光沢印刷用紙の製造方法。 ２８． 前記コーティング成分は、全顔料の重量のうち８０〜９２％の沈殿炭酸 カルシウムと、６〜１２％の中空球形プラスチック顔料とを含有していることを 特徴とする請求項２７記載の光沢印刷用紙の製造方法。 ２９． 前記コーティング成分は、さらに、他の天然あるいは合成の非粘土顔料 を複数含有していることを特徴とする請求項２７または請求項２８に記載の光沢 印刷用紙の製造方法。 ３０． 前記他の天然あるいは合成の非粘土顔料のうち少なくとも一つは、二酸 化チタンとされていることを特徴とする請求項２９記載の光沢印刷用紙の製造方 法。