JPS63190093A - 塗工紙用塗料組成物及びそれを塗工した紙 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は塗工紙用塗料組成物およびこれを塗工してなる
紙に関する。更に詳しくはオフセット輪転印刷時にしば
しば発生し問題になるブリスター現象が生じない塗工紙
、特にキャスト塗被紙の特徴である強光沢を維持しなが
ら、かつ高速度で塗工することができるキャスト塗被紙
を製造するのに適した塗料組成物およびこれを塗工して
なる紙に関する。

〔従来の技術と問題点〕

塗工紙は紙の上に顔料と接着剤としての樹脂よりなる塗
料組成物を塗工して塗工層を作り、印刷作業適性、印刷
仕上がり性、紙としての外観等を向上させたものである
。

近年印刷技術の進歩と共にオフセット印刷も高速輪転機
による方法が増えてきている。オフセット輪転（以下オ
フ輪と称する）印刷は新聞用紙や中級、下級紙等の印刷
に用いられている。オフ輪印刷の際に加えられる湿し水
は主として紙の内部に浸透する。浸透した水は非塗工紙
の場合は多孔質であるので容易に乾燥するが、塗工紙の
場合は乾燥しにくく、塗工層表面からの１発乾燥が主体
となるので通常印刷直後に高温乾燥されることとなる０
紙が急激に高温状態におかれる結果、紙内部の水分は水
蒸気に変化するが、その際に塗工層を抜けて蒸発すれば
問題とはならないが、塗工紙は非塗工紙のように多孔質
ではないので、しばしば水蒸気が塗工層にブロックされ
て低内部に充満する結果、ブリスターと呼ばれる火ぶく
れ現象が発生し、印刷時のトラブルとなっている。これ
を防止するため主として塗料面から様々な検討がなされ
ている。

顔料としてはカオリンを用いることが多いが、その板状
結晶構造が塗工層中で横方向に配列される傾向にあるた
め、一層水分の移動を妨げるので、カオリンに比べ透気
性のよい炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミ
ニウム、二酸化チタン等がカオリンと併用あるいは単独
で使用される。しかしこのような顔料を使用する場合に
おいても十分な耐ブリスター性を得ることができないば
かりか光沢も低下してしまうことが多い。

また接着剤としてカゼイン、でんぷん類の天然水溶性高
分子と合成樹脂ラテックスの併用も試みられているが、
これら接着剤の改良によりても必ずしも十分に問題は解
決されていない。

キャスト塗被紙は一般のコート紙、アート紙のように表
面に塗料を塗布したものであるが、その表面加工に特徴
があり、表面光沢が非常に高く、また平滑性が優れてい
て、印刷適性が良いことから、高級印刷用紙として利用
されている。

キャスト塗被紙の製造方法は一般的に塗料を２０〜３０
ｇ／ｍ”ｌ被したあと、それが湿っているうちにキャス
トドラムに塗工面を密着させて乾燥する直接法、あらか
じめ塗被、乾燥した紙を再湿潤させてコート層を可塑化
しキャストドラムにあてて作る再湿潤法及び各種の無機
質または有機質電解液たとえばギ酸カルシウムで塗料を
凝固させてから・キャストドラムにかける凝固法等が知
られているが、何れの方法もコート層表面がキャストド
ラム鏡面に密着していること−から、キャスト塗被紙塗
料中の水分や再湿潤で加えられた水分は、紙の内部を通
り抜は反対側から蒸発されるために、塗被層から水分が
蒸発する一般のアート紙やコート紙に比べて、乾燥時間
を長くする必要があり、その結果生産性が低くならざる
を得ない。

キャスト紙は強光沢と平滑度が要求されるので、主要顔
料としてカオリンが用いられることが多いが、前述した
ように、その板状結晶構造のために一層水分の移動を妨
げる傾向にある。

従ってキャスト塗被紙の製造技術として常にその生産速
度が重要になっている。生産速度を高めるためには主と
して顔料面から様々な検討がなされているのは塗工紙の
場合と同様である。

キャスト塗被紙用顔料としてはカオリンに比べて通水性
の良い炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸化アルミニ
ウム、二酸化チタン等がカオリンと併用あるいは単独で
使用される。しかし、このような顔料を使用する場合に
は水分の透過性は良くなるが、光沢度が低下してしまう
ことが多く、実際の使用には問題が多い。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者らはオフ輪印刷時のブリスター防止と
キャスト塗被紙本来の強い光沢を持ちながらかつ生産性
を上げるための研究を鋭意進めた結果、塗料組成物の一
つとして尿素ホルムアルデヒド粒子会合体を使用するこ
とが有効であることを見い出して本発明に到達した。

即ち、本発明は顔料及び接着剤を主成分として含有する
塗工紙用塗料組成物において、全顔料の０．５重量％以
上、１０重量％以下が平均粒径が０．０５〜１．０μｍ
でかつ平均会合径が１〜５μｍである尿素ホルムアルデ
ヒドポリマー粒子会合体であることを特徴とする塗工用
塗料組成物およびこれを塗工した紙である。

尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体の紙への応用
は主に軽量紙を製造する際の填料として用いられる（特
開昭６０−２０２０９８号等）。また塗工紙への応用も
紹介されているが（特開昭４７−４００８号、特公昭４
９−４７４０５号、特開昭５１−８６５３２号等）、本
発明のようにブリスターの防止や強光沢を特徴とするキ
ャスト塗被紙用のものではない。

本発明で用いる尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合
体は平均粒子径が０．０５〜１．０μｍで、かつ平均会
合径が１〜５ｐｍのものであり、この範囲でも粒子径が
０．１〜０．４μｍで、平均会合径が３μｍ以下のもの
が好ましく用いられる。　０．０５μｍ未満の粒子は、
その粒子径が小さ過ぎるために、尿素ホルムアルデヒド
ポリマー粒子会合体の合成時に酸や未反応尿素ホルムア
ルデヒドの影響を受け、通常方法では製造することが困
難である。

また平均粒子径が１．０μｍより大きい場合には会合体
の粒径が小さいこともあって一つの会合体に寄与する粒
子数が少なく、結果として多孔性が失われてしまい他の
無機顔料と同じように透気性、透水性が低くなってしま
う、また平均会合径が５μｍをこえると塗工層表面に該
会合体による凹凸が現れ、塗工紙の光沢が失われ、１１
１ｍ未満では透水性の改良効果が少ない。

本発明に用いる尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合
体は公知の任意の方法で容易に製造される。即ち、例え
ば尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体は１工程ま
たは２工程を用いて得られ、そのいずれの方法において
も、ポリマー粒子は尿素ホルムアルデヒドのモル比が１
＝　１〜１：３の範囲内で製造される。更に詳述すれば
、２工程法は先ず尿素とホルムアルデヒドとの水溶性の
初期縮合物を形成し、次いで適当な酸触媒の存在下で、
かつ高温で初期縮合物を硬化させることによりポリマー
粒子の会合体を形成する。その際に粒径を０．０５〜１
μｍの範囲にコントロールするために、あらかじめ初期
縮合物中にポリビニルアルコール、カルボキシメチルセ
ルロースのナトリウム塩、でんぷん、ゼラチン等の保護
コロイド剤を添加しておく必要がある。添加する量は目
的とするポリマー粒子の粒子径、初期縮合物の尿素とホ
ルムアルデヒドのモル比や濃度にもよるが、一般に尿素
およびホルムアルデヒド反応成分重量に対して約０．１
〜１０重量％、好ましくは０．５〜５％の範囲である。

また１工程による場合は反応に用いる全ての成分及び添
加物を最初に加え直接ポリマー粒子の会合体の形成まで
反応を進行させる。どちらの場合にも生成する尿素ホル
ムアルデヒドポリマー粒子会合体を中和し、水洗して残
留遊離ホルムアルデヒドを除去するか、中和前に尿素、
アンモニア、亜硫酸ソーダ等を添加して化学処理をして
遊離ホルムアルデヒドを除去し中和するのが好ましい。

次いで反応生成物をこのまま湿式でハンマーミルや自由
粉砕機で粗砕した後、アトライター等で所要粒子径上微
粉砕する。またこの段階で反応生成物をろ過、遠心分離
等で脱水後、空気乾燥等常法に従って乾燥を行った後、
ボールミル、ジェットミル、ピンミル等の粉砕機を用い
て調整することもできる。

かくして調整された尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子
会合体は顔料補助剤として全顔料の０．５〜１０重量％
の範囲で用いるが、キャスト紙のように強光沢を望むと
きは０．５〜５重量％が良い、０．５重量％未満では被
塗祇の乾燥速度が改善されず、また１０重量％を越える
と特にキャスト塗被紙の強光沢が低下する。

本発明では尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子を顔料補
助剤として顔料と併用して塗工紙用塗料として用いる。

ａ料としては、カオリンが最も好ましいが、他にも例え
ば、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、二酸化チタ
ン、硫酸バリウム等を光沢度、白色度、印刷適性コスト
等の観点から単独または二種以上を併用しても良い。

本発明では上述したように顔料補助剤として尿素ホルム
アルデヒドポリマー粒子会合体を全顔料の０．５〜１０
重量％添加することに特徴を持つが、塗工紙用塗料とし
てはこの他に接着剤と、必要に応じて更に助剤が配合さ
れる。

接着剤としては種々の等級及び型のでんぷん、カゼイン
、大豆蛋白、ポリビニルアルコール並びに酢酸ビニル、
スチレンブタジェン共重合体、及び種々のアクリル型ポ
リマーのラテックス、カルボキシメチルセルロース等の
セルロース誘導体等の一般の塗工紙用に用いられる接着
剤を単独あるいは併用することができる。その使用量は
、顔料１００重量部に対して一般に１０〜３０重量部で
ある。

助剤としては、染料、分散剤、離型剤、粘度調節剤、消
泡剤等を目的に応じて使うことができる、これらの助剤
の使用量はその種蕉や使用目的に応じて異なるが、乾燥
重量で全顔料１００部に対して、合計で０〜５部が一般
的である。

本発明の塗料組成物は上記各成分と水を、通常固形分が
３０〜６０％、粘度がＢ型粘度計で１００〜２０００ｃ
ｐｓとなるように常法にて混合する。

このようにして調整される塗料組成物は、一般の塗工紙
の場合には１通常４０〜１８０　ｇｉｒｄの坪量の原紙
に乾燥重量で４〜３０ｇ／　ｒｒｆ程度となるように塗
布される。またキャスト塗被紙の場合には、約８０〜３
００　ｇ／ｒｒｆの坪量の原紙に乾燥重量で１０〜５０
ｇ／ポ程度となるように塗布した後にキャストドラムに
かけられ、キャスト塗被紙が製造される。

〔実施例〕

以下に実施例をあげて説明するが、本発明の範囲を限定
するものではない、なお、実施例中、部とあるは特にこ
とわりのある場合を除いて重量部を示す。

なお、塗工紙、キャスト紙の調製及び評価は以下の方法
によった。

１）塗工紙の調製 塗工紙用塗料を坪量１０４．７　ｇｉｒｄの市販上質紙
（十條製紙製、金玉）に乾燥重量で１３ｇ／ｒｒｆとな
るようにアプリケーターバーを用いて塗被し、塗工後、
ただちに１０５℃の熱風乾燥機に入れて３０秒間乾燥す
る。その後スーパーカレンダー（自利ロール製、テスト
スーパーカレンダー３００１１　）を用いてチルドロー
ル表面温度４５℃、線圧１００ｋｇ／ｃａ＋　）で紙を
２回通してカレンダー処理を行って塗工紙を調製した。

なお、ブリスター評価の場合には市販キャスト紙（神崎
製紙製、ミラーコート８４．９ｇ／ｒｒｒ）を用いてキ
ャスト面の裏側に塗工を行った。

２）キャスト塗被紙の調製 キャスト塗被紙用塗料を１）と同じ上質紙に乾燥重量で
２２ｇ／　ｒｒｆとなるようにアプリケーターバーを用
いて塗被し、塗工後、ただちに塗被面を写真用フェロ板
（厚さ０．５＋ｓｓ）に当て、そのまま１５０°Ｃの温
度に調節したオーブン型乾燥機に入れて乾燥しキャスト
塗被紙を作成した。

３）光沢度 ＪＩＳ　Ｐ８１４２に準じて測定した。

４）ブリスタ一度 １６０℃に加熱したオイルバスに塗工紙をどぶ漬けし、
発生するブリスターを目視にて判定した。

発生無しを５点、全面発生を０点とした。

５）離型性 塗工したキャスト塗被紙の塗被面を直ちにフェロ板につ
けて１５０℃に調製した乾燥機に入れる。

直ちに糸のついたクリップを紙の一端に挟み糸の他端に
２００ｇの分銅で荷重をかけ１紙がフェロ板から離れる
までの時間を測定して離型性とした。

６）ドライピック ＲＩ印刷適性試験機（明製作所製）を用い、オフセット
インキでベタ刷すし、ピッキングの状態を目視で判定し
た。

Ｏ・・・・・・ピッキング無し。

Ｏ・・・・・・ピッキングあるが問題とならない。

Δ・・・・・・ピッキング多い。

７）ウェットピック Ｒ１印刷適性試験機（明製作所製）を用い１モルトンロ
ールで紙面に水を塗布した後、オフセットインキでベタ
刷りした。判定方法はドライピックと同じである。

８）インキ着肉性 Ｒ１印刷適性試験機（明製作所製）を用い、オフセット
インキと水とでピッキングが起きない条件で同時にベタ
刷りし、印刷面のインキ濃度をマクベスインキ濃度針で
測定した。

９）インキセット Ｒ１印刷適性試験機（明製作所製）を用い、オフセット
インキでピッキングが起きない条件でベタ刷り後、コー
ト紙を上にのせ、一定時間加圧しこれに転移したインキ
の濃度をマクベスインキ濃度計で測定した。インキ濃度
が低いほどセント性は速い。

製造例１ フラスコ中に水２０．００部、カルボキシメチルセルロ
ースのナトリウム塩（第一工業製薬社製、セロゲンＦ−
３８）　０．３２５部を投入して分散させた後。

３７％ホルマリン１８．２４部を加え撹拌下で７０’Ｃ
に加熱し、同時に苛性ソーダ水溶液を用いてｐＨを７．
５にｉＪ１節する。ついで尿素９部を加えて７０°Ｃで
２時間反応を行い、尿素ホルムアルデヒド初期反応縮合
物を得た。この初期反応締金物を約４５℃に冷却し、９
５％硫酸０．４６部を水１５．７３部で希釈した溶液と
速やかに均一混合した。約１０秒後に固化し、温度は約
６１°Ｃ迄上昇した。その後、約６０°Ｃで１時間熟成
を行った０次にこの固化物をハンマーミルで１〜２１１
Ｉｍのサイズに粗砕し、１００部の水を加えてスラリー
状とし、　２０％苛性ソーダを加えてｐＨを７．５に中
和した。得られたスラリー液をコロイドミルにかけた後
、湿式媒体ミルを用いて微粉砕を行い、ろ過、脱水して
白色のケーキ状物を６０．２部得た。この一部を１０５
℃熱風乾燥機で３時間乾燥し、尿素ホルムアルデヒドポ
リマー粒子会合体のケーキ中の濃度を測定したところ２
０．３％であり。

１２．２２部の会合体が得られたことになる。得られた
ポリマー粒子の平均粒子径は電子顕微鏡写真の測定より
０．２μｍであり、また会合体の平均径はレーザ一式粒
度分布測定機（日機装　マイクロトラック）で測定した
結果２．１μｍ　だった０本実施例で得られた尿素ホル
ムアルデヒドポリマー会合体をＵＦ−１と称する。

製造例２ 製造例１と同様の方法に従って尿素ホルムアルデヒドポ
リマー粒子会合体のスラリー液を得たが、固化物スラリ
ー液を粗砕後、コロイドミル（間隙３５μｍ）で粉砕処
理を行い、アトライターによる処理は行わなかった。ケ
ーキ濃度は２０．１χ、会合体の平均径は４．７μｍだ
った。この尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体を
ＵＰ−２とする。

製造例３ カルボキシメチルセルロースを用いない以外は製造例１
と同じ条件で尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体
を調整した。ケーキ濃度は２２．４χ、平均粒子径は１
．２μｍ、会合体の平均径は２．８μｍだった。この尿
素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体をυＦ−３とす
る。

製造例４ カルボキシルメチルセルロースのナトリウム塩を０．０
６４部とした以外は、製造例１と同じ条件で尿素ホルム
アルデヒドポリマー粒子会合体を調整した。ケーキ濃度
は２０．８％、平均粒子径は０．８μｍ、会合体の平均
径は２．６μｍだった。この尿素ホルムアルデヒドポリ
マー粒子会合体を０Ｆ−４とする。

製造例５ 製造例２と同様の方法に従って尿素ホルムアルデヒドポ
リマー粒子会合体のスラリー液を得たが、固化物スラリ
ー液を粗砕後、コロイドミルの条件を間隙５０μｍとし
て粉砕処理を行った。ケーキ濃度は２０．３％、平均粒
子径は０．２μｍ、会合体の平均径は７．２μｍだった
。この尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体を０Ｆ
−５とする。

実施例１ 顔料配合として第１表に示したとおり、カオリン（エン
ゲルハード社製、Ｕｌｌ−９０）と炭酸カルシウム（富
士カオリン製、カータビル９０）の混合を基本として、
炭酸カルシウムの一部を０Ｆ−１，０Ｆ−２゜ｔｌ、Ｐ
−３，ｔｌＦ−４及び０１１−５で置換した顔料１００
部、スターチ５部、分散剤０．２５部にオフ輪用スチレ
ン・ブタジェン共重合体ラテックス（二井東圧化学株式
会社製、ポリラック６８６Ｉ固形分４７．７％）を１２
部、更に水を加えて濃度６０％のオフ輪塗工紙用塗料組
成物を得た。

これらの塗料組成物を用いて塗土紙を製造し、評価した
結果を第１表に示した。

実施例２ 顔料配合として第２表に示したとおり、カオリン（エン
ゲルハード社製、　ＵＷ−９０）と炭酸カルシウム（奥
多摩工業製、ＴＰ２２２Ｈ３）の混合を基本として、炭
酸カルシウムの一部を置換した顔料１００部、カゼイン
１５部、消泡剤０．４部にメチルメタアクリレート・ブ
タジェン共重合体ラテックス（三井東圧化学株式会社製
、ポリラック５０１、固形分４７．５％）を１３部、更
に水を加えて濃度４８Ｘのキャストコート紙用塗料組成
物を得た。

これらのキャスト塗被紙について評価した結果を第２表
に示した。

〔発明の効果〕

本発明の塗工紙用塗料組成物は白色度、不透明度、印刷
性能を損なうことなく、オフ輪時にしばしば問題となる
ブリスター現象を防いだり、より高速度でキャスト塗被
紙の製造をすることができ、紙加工分野において極めて
意義の大きいものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）顔料及び接着剤を主成分として含有する塗工紙用
   塗料組成物において、全顔料の０．５重量％以上、１０
   重量％以下が平均粒径が０．０５〜１．０μｍでかつ平
   均会合径が１〜５μｍである尿素ホルムアルデヒドポリ
   マー粒子会合体であることを特徴とする塗工紙用塗料組
   成物。
2. （２）全顔料の０．５重量％以上、１０重量％以下が平
   均粒径が０．０５〜１．０μｍでかつ平均会合径が１〜
   ５μｍである尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体
   である顔料及び接着剤を含有する塗工紙用塗料組成物を
   表面に塗工してなる紙。