JP2003520911A - 紙ウエブをコートする方法およびコーティング組成物 - Google Patents
紙ウエブをコートする方法およびコーティング組成物Info
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Abstract
Description
項1の序文に係る方法に関する。
エブをコートおよびカレンダ仕上げする。
ティング組成物は、鉱物顔料、バインダ、およびそれ自体公知の添加剤を含有す
る。
つつあるという動向がある。カラー画像の品質に関しては、いわゆる色空間が重
要な概念となる。実際には、紙の白色度が高いほど、紙の表面上に異なる色調を
印刷することができるということを意味する。同じ理由で、紙はできる限り平滑
でなければならない。
ングすることにより高めることができる。従来知られているコーティング混合物
(スリップ剤)およびそれらの顔料には、コーティングの分布が一様でない、す
なわち保護に乏しいという不都合があった。特に、コーティングが少量であると
、保護が乏しいことにより、印刷がむらになったり、紙の白色度がむらになる。
コーティング量を増やすことによりむらを低減しようとすることがしばしば試み
られるが、これはかえって他の問題を招く。製紙の経済性を保つため、原紙の重
量を低減する(コート紙の総重量は一定に保つ。)ことが一般に必要であり、そ
の結果、バルクおよび剛性は悪化し、不透明度が低下するおそれがある。
コーティングする新規な選択肢を提供することである。
に分離された炭酸カルシウムと共に顔料としての石膏を含有するコーティング混
合物で、紙または相当の繊維ウエブをコートした場合に、紙の白色度が顕著に向
上するという驚くべき知見に基くものである。同時に、紙の平滑度および光沢は
良好に保たれる。
との混合物により構成される。石膏は、混合物中の顔料の総量の少なくとも10
%を構成する。顔料の他に、コーティング組成物は、少なくともバインダ、およ
び場合によっては増粘剤等のそれ自体公知の添加剤を含む。
れている内容を特徴とする。
る内容を特徴とする。
、コーティング混合物中にカオリンを板状粒子形状で用いる必要があったが、現
在では、十分な光沢と平滑度、およびPCCカオリン混合物を含むものよりも良
好な白色度と不透明度は、PCCと石膏の混合物、およびPCCと重質炭酸塩と
石膏との混合物等の炭酸カルシウムと石膏の混合物を用いて得られる。
には本発明に従うコーティング組成物により得られる良好な保護によるものであ
ると説明できる。本発明により、顔料がウエブ表面上でトランプの家(house of
cards)状に配置されていると考えられるコーティングが得られる。この分野の
文献から、顔料のトランプの家状充填の概念は周知である。この概念の本質的部
分は、例えば板状カオリン粒子の中でも、例えばカオリン粒子が互いに密接に沈
降するのを防ぎ、したがって構造が多孔質となり、色の吸収および光の散乱に有
利となる球状粒子を具えるとよいという考えである。実際に、例えば顕微鏡写真
中でトランプの家状構造を観察することは、非常に困難、または不可能であり、
トランプの家状構造の利点は、実際には紙の他の特性中に間接的に見られる。ト
ランプの家状充填を石膏顔料で達成したという示唆は文献中には見られない。
良好であり、かつ白色度、不透明度、光沢および平滑度が良好である。したがっ
て、本発明に従う方法およびコーティング組成物を用いて、種々の印刷用紙を製
造することができる。本発明は、多色印刷に用いるコーティング紙に特に好適で
ある。石膏含有顔料は紙表面の電気特性に有利な影響を有しているので、石膏含
有顔料は電子写真用紙のコーティングに非常に好適である。
。図中、tsは紙の上面を示し、wsは紙のワイヤ側を示すものとする。
明は一般に、坪量が約50〜450g/m2である繊維質ウエブをコーティング
するのに好適である。原紙は、中質紙または上質紙であってよい。中質原紙は、
砕木パルプ(GW)、圧力砕木パルプ(PGW)、熱処理機械パルプ(TMP)
または化学機械パルプ(CMP;CTMP)等の機械パルプまたは化学機械パル
プを含有してもよい。機械パルプの製造において、通常圧力下(GW)または昇
圧下(PGW)で機械的に塊を磨砕することにより、あるいは蒸気の存在下でパ
ルプを精製する(TMP)ことにより、木材原料を離解する。化学機械パルプの
製造は、化学離解工程と機械離解工程の両方を含む。化学機械法は、CMP法お
よびCTMP法であり、CMP法においては、木材原料を通常圧力下で精製する
が、CTMP法においては、圧力リファイナーパルプを作る。CMP法の歩留ま
りは一般にCTMP法の歩留まりよりも低い(90%未満)。これは、薬剤投与
量がより多いという事実に基く。一般に、中質原紙は、化学セルロースチップ、
特には針葉樹パルプを含有する。このパルプは補強パルプの役割を果たし、ウエ
ブをより強くする。化学パルプの量は約1〜60重量%であり、約10〜40重
量%であることが好ましい。機械パルプは、針葉樹由来または広葉樹由来とする
ことができる。以下の実施例において、ポプラから調製した化学機械パルプを含
有する紙ウエブのコーティングを説明する。本発明に従うコーティング組成物に
より、良好な保護と高い白色度が得られる。これは、中質原紙のコーティングに
非常に有利である。こうした紙の白色度は上質原紙のそれよりも低く、したがっ
て従来のコート紙は色むらがあるように見える傾向があることが知られている。
は過オキソ酸蒸解等のオルガノソルブ法等の、それ自体公知の化学蒸解法により
作られた針葉樹パルプまたは広葉樹パルプを含有してもよい。
法により漂白して、白色度を80%より高くすることが好ましい。塩素ガス工程
を含む漂白手順を用いることもできる。
びクサヨシ等の一年生草または多年生草も繊維質原料に使うことができることに
留意すべきである。
ートおよび/または表面コート混合物として用いることができる。一般に、本発
明に従うコーティング混合物は、10〜100重量部の石膏顔料と炭酸カルシウ
ム顔料との混合物、0.1〜30重量部の少なくとも1種のバインダ、および0
.1〜10重量部のそれ自体公知の他の添加剤を含む。
量で計算して、以下に説明する単コート混合物または表面コート混合物と同じで
ある。すなわち、約20:80〜95:5である。
。
の組成は、例えば次のとおりである。 コーティング顔料I (石膏) 10〜95重量部 コーティング顔料II (炭酸塩) 5〜90重量部 コーティング顔料III (カオリン等) 0〜85重量部 顔料合計 100重量部 バインダ 顔料の1〜20重量% 添加剤および助剤 顔料の0.1〜10重量% 水 残分
%とする。
り得られる構造は明白にトランプの家状であり、それ自体で良好な保護を与える
。これをさらに向上するため、前記した本発明に従うコーティング組成物におい
て、粒度分布の急激な顔料を用いることが好ましい。この場合、顔料粒子の最大
35%が0.5μm未満であり、好ましくは最大15%が0.2μm未満である
。この急激な分布は、石膏と炭酸カルシウムの両者において有利である。
しくは50重量%、特に好ましくは少なくとも60重量%を構成する。石膏の上
限は、顔料の一般に約80重量%であり、したがって特に好適な範囲は60〜8
0重量%である。典型的には、炭酸塩の量は少なくとも10%、好ましくは少な
くとも20%である。
、任意の従来の顔料が含まれる。この例を幾つか挙げると、珪酸アルミニウム、
カオリン(含水珪酸アルミニウム)、水酸化アルミニウム、珪酸マグネシウム、
タルク(含水珪酸マグネシウム)、二酸化チタン、硫酸バリウムおよびこれらの
混合物である。合成顔料も使用可能である。好ましくは、コーティング組成物が
、石膏および炭酸塩以外の鉱物顔料を最大10%含む。
である。これらは、一般にコーティング混合物の乾燥固形物の50%以上を構成
する。焼成したカオリン、二酸化チタン、サテンホワイト、水酸化アルミニウム
、ケイアルミン酸ナトリウムおよびプラスチック顔料は付加的顔料であり、これ
らの量は、一般に混合物中の乾燥固形物の25%未満である。列挙可能な特別な
顔料は、高品質カオリンと炭酸カルシウム、および硫酸バリウムと酸化亜鉛を含
む。
が、本発明に従うコートを同様に含むことができることに留意すべきである。
ーティング組成物に入れることが最も好ましい。
従う石膏/炭酸カルシウム混合物であり、一方、表面上には従来のコーティング
、特には表面の光沢を向上させるコーティングが存在する。したがって、このよ
うなコーティング混合物は、ポリスチレン顔料等のプラスチック顔料を含有する
ことが好ましい。表面コート混合物は、鉱物顔料として、それ自体公知の炭酸カ
ルシウム、硫酸カルシウム、珪酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、珪酸マグ
ネシウム、二酸化チタン、および/または硫酸バリウム、あるいはこれらの混合
物を含有してもよい。
がある。これは、石膏から溶解したカルシウムイオンの、他の顔料の分散系に対
する影響によるものである。このいわゆる石膏ショックは、例えば、まず水に石
膏を混合し、その後、激しく撹拌しつつ炭酸カルシウムと任意の他の顔料を加え
ることにより回避することができる。また、石膏ショックは石膏濃度が高い(鉱
物顔料量の3%より高い)場合にも問題とならない。概して、混合物中に十分な
量(例えば、顔料の量の少なくとも10重量%)の石膏が存在し、混合時に十分
に強く撹拌している場合には、石膏ショックは回避される。また、参照によりそ
の内容を本出願に援用するフィンランド国特許公報第84380号明細書に記載
のように、石膏および他の顔料を分散剤で処理することにより防止することもで
きる。
任意の公知のバインダであってよい。個別のバインダに加えて、バインダの混合
物を用いることもできる。典型的なバインダの例としては、エチレン結合的に不
飽和な化合物のポリマーまたはコポリマー、例えば、アクリル酸、イタコン酸ま
たはマレイン酸等の、カルボキシル基を含むコモノマーも含み得るブタジエン−
スチレン型のコポリマー、およびカルボキシル基を含むコモノマーを有するポリ
ビニルアセタートで構成された合成ラテックスである。前記の物質と共に、バイ
ンダとして、例えば水溶性ポリマー、デンプン、CMC、ヒドロキシエチルセル
ロース、およびポリビニルアルコールをさらに用いることができる。
リウム塩)、混合物の粘度および保水性に影響を与える薬剤(例えば、CMC、
ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリラート、アルギナート、ベンゾアート
)、いわゆる潤滑剤、防水性を向上させるのに用いる硬化剤、消泡剤、pH調整
剤、および保存剤等の、従来の添加剤および助剤を用いることができる。例えば
、潤滑剤にはスルホン化油、エステル、アミン、ステアリン酸カルシウムまたは
ステアリン酸アンモニウムが含まれ、防水性向上剤にはグリオキサールが含まれ
、光学的助剤にはジアミノスチルベンジスルホン酸誘導体が含まれ、消泡剤には
リン酸エステル、シリコーン、アルコール、エーテル、植物油が含まれ、pH調
整剤には水酸化ナトリウム、アンモニアが含まれ、保存剤にはホルムアルデヒド
、フェノール、第四級アンモニウム塩が含まれる。
る。紙および/または厚紙をコーティングする、本発明に従う方法を、従来のコ
ーティング装置、すなわちブレードコーティング、フィルムコーティング、また
はJET適用を用いて実施することができる。
30g/m2であるコーティング層を形成する。
スーバーカレンダをウエブの後処理と共に用いて、カレンダ仕上げを行うことが
できる。
したウエブを、オンラインのソフトカレンダ仕上げにかける。カレンダ仕上げの
直線圧力は、一般に少なくとも200kN/mであり、カレンダ仕上げの速度は
少なくとも800m/minである。紙製品または厚紙製品の光沢は、カレンダ
仕上げの直線圧力および温度の影響を顕著に受け得る。一般に、直線圧力および
温度を高く(例えば約120〜170℃)してカレンダ仕上げを行う場合には、
光沢のある紙製品が得られる。これらの製品の光沢度は50%を超える。この場
合、硬質ロールと軟質ロールとの間に形成された少なくとも2個のニップを有す
るオンラインカレンダ機内で、紙ウエブをカレンダ仕上げする。紙のカレンダ仕
上げにおける直線圧力は、例えば約250〜450kN/mである。
態様は、マット紙の製造に好適である。この場合、光沢度が50%以下のカレン
ダ仕上げされた紙ウエブが作られる。この場合、紙ウエブは、例えば200〜3
50kN/mの直線圧力でカレンダ仕上げされる。
材料からなる、コートされ、カレンダ仕上げされたウエブを作ることが可能であ
る。
れたオフセット用紙である。したがって、最大20%の針葉樹繊維を含有し、白
色度が最低70%であり得るポプラCTMPから作られた原紙を石膏顔料でコー
ティングすることにより、坪量90g/m2において、容易にウエブの白色度を
少なくとも85%、および不透明度を少なくとも90%に高めることができる。
紙の白色度は、目視で非常に均等に見える。
の坪量は30〜250g/m2、好ましくは30〜80g/m2であり、厚紙に
対しては、坪量は90〜400g/m2である。
量が70〜110g/m2であり、白色度が少なくとも90%であり、不透明度
が約90%であり、かつ表面粗さが光沢紙の場合には最大1.3μm、マット紙
の場合には最大2.8μmである製品が得られる。光沢紙に対して得られる光沢
度は、65%以上である(ハンター75)。
関して示した測定結果は、次の標準法を用いて測定した。
化物で漂白することによりポプラCTMPを調製した。この方法において、次の
条件に従った。
、さらに濾液を再循環した。薬剤はいずれも約10〜15kg/トンの投与量で
添加する。
l。 第2段階 開放/1〜2バール。パルプ排水性(CSF)約150〜180m
l。スクリーニング後、排水性の値は所望のレベル、すわわち約90〜100m
lに低下する。
いて2段階(中濃度および高濃度)で行う。目標白色度は約80である。
、繊維の85%がポプラであり、15%がトウヒであった。 −濾水度、CSF 90 −PFI刃、0.05% −BauerMcNett繊維スクリーニングの結果 28メッシュに残ったもの 3.3% 28/48 31.9% 48/100 19.0% 100/200 13.5% 200メッシュ通過 32.3% −坪量g/m2 64.2 −密度、kg/m3 549 −透気度、ガーリー、s 106 −白色度 % 77.5 −光散乱係数 m2/kg 58.0 −引張指数、Nm/g 35.0 −引裂指数、mNm2/g 3.3 −内部結合強度、J/m2 135
造した。
CC充填剤からなる廃棄パルプを25%。 −SR25レベルまで精製された針葉樹硫酸パルプ50%と実施例1のポプラ
CTMP50%とを含有する新しいパルプを75%。製紙において、ポプラCT
MP単独では全く後精製しなかった。いわゆる機械パルプ精製において、パルプ
をごく僅かに精製処理した。機械パルプは針葉樹硫酸パルプとポプラCTMPと
で構成される。
廃棄パルプからの充填剤を含む)を11.8〜13.2%の範囲とした。
およびこの紙処方に対して使用可能な速度領域は、1100〜1200m/mi
nであった。機械カレンダを用いて紙を軽くカレンダ仕上げした。
/m2であり、他方の坪量は55g/m2であった。紙の最も重要な品質の値は
次のとおりであった。 −坪量 65.6g/m2 −充填剤含量 12.0% −バルク 1.65kg/dm3 −白色度(D65/10°光)、紙の上面 95.2 −白色度(D65/10°光)、紙のワイヤー側 94.8 −不透明度 89.6% −ベントセン空隙率 420ml/min −ベントセン粗さ、紙の上面 306ml/min −ベントセン粗さ、紙の上面 355ml/min −内部結合強度 300J/m2 −引張強さ、紙の流れ方向 4.1kN/m −引張強さ、紙の幅方向 1.3kN/m −引裂強さ、紙の流れ方向 439mN −引裂強さ、紙の幅方向 545mN
ーティングの処方を表1に示す。
ティング目標量は、紙の各面で13g/m2であった。
ないので、試験3においては、プラスチック顔料Ropaque HP−105
5を混合物に添加した。このプラスチック顔料はカレンダ仕上げ中に軟化し、し
たがって紙の光沢を大きく向上させる。
。紙の技術的特性を図1〜5に示す。
善されることが明らかである。PCCとカオリンの混合物を基準とする。白色度
は増加するものの、b色調値(図2)は低下する。これは実際には望ましい特性
であり、これらの現象は実際には互いに関係している。一般に、不透明度の低下
は白色度の増加と関連しているが、結果(図3)によると、石膏を含有するコー
ティング混合物はこれに苦しむことは無い。カレンダ仕上げの直線圧力に関する
、全ての試験における不透明度(図3)および平滑度(図4)は同じレベルであ
る。石膏顔料を含有する紙の光沢度(図5)は参照紙(PCC−カオリンペース
ト)のそれよりも低いレベルにまで低下するが、プラスチック顔料を混合物に添
加することにより、他の特性は有利なレベルに維持したまま、光沢度を調整する
ことができる。
とカオリンの混合物でコートした紙の白色度よりも優れていることが予想できる
。顔料混合物の白色度は、通常、顔料の白色度をもとに、重量比で重み付けした
平均値として計算することができる。したがって、次の値が得られる。 −比率60/40のPCC−カオリン混合物:白色度92.8% −比率70/30のPCC−石膏混合物:白色度94.7%
た場合、一般的には1〜1.5単位の改善が見られる。この結果は原紙の白色度
およびコーティング量により決まるが、少なくとも実施例1〜3の場合には、前
記のように容易に推定できる。図1の結果をこの観点から検討すると、白色度の
約3.5単位の改善は驚くほど高い。
ままであるという事実も驚くべきことである。
ンプの家構造を示している。一般に、特にカオリンコーティングペーストは印刷
光沢が良好である。なぜなら、印刷インクが、コーティングの奥深くまで浸透す
ることなく、板状カオリン粒子の表面および粒子間の狭い孔内に定着するからで
ある。PCC−石膏コーティングはPCCカオリン混合物よりも印刷光沢が明ら
かに低いと考えられているが、印刷光沢は同レベルまたは高くさえある。
ーティングの処方を表2に示す。
った。
ティング目標量は、紙の各面で13g/m2であった。
。紙の技術的特性を図7〜11に示す。uncalはカレンダ仕上げしなかった
サンプルを示す。
マット紙に対して推定される顔料混合物の白色度は次のとおりである。 −比率60/40のPCC−カオリン混合物:白色度93.9 −比率70/30のPCC−石膏混合物:白色度94.2
かし、図7によれば、白色度の増加は約3.5単位であった。これは非常に驚く
べき結果である。
の影響下、PCC−カオリン混合物と比較して、印刷光沢が低下するものと予測
されていた。しかし、PCC−石膏コーティングの印刷光沢値は、PCC−カオ
リン混合物のそれよりも、若干低いだけである。
ることが分かる。しかし、図8の結果より、不透明度に関しては、粉砕した炭酸
塩よりもPCCの方がより有利であることが分かる。平滑度(図9)に関しては
、PCC−石膏混合物は他のペーストに相当することに留意すべきである。さら
にまた、白色度が増加することにより得られる利点はb色調(図10)に見られ
る。すなわち、b−色調が減少する。バルク(図11)に関しては、板状カオリ
ンを針状石膏で置換すると有利であり、バルクが最大約5%向上する。
Claims (25)
- 【請求項1】 製紙機中で繊維質原材料から紙ウエブを形成し、紙ウエブを顔料
を含有したコーティング混合物でコートし、かつコートした紙ウエブをカレンダ
仕上げすることにより、コートした紙ウエブを製造する方法において、 鉱物顔料として主に石膏と炭酸カルシウムの混合物であって、石膏の量が石膏
と炭酸カルシウムの総量の10重量%以上である混合物を含有するコーティング
組成物を用いて紙ウエブをコートすることを特徴とする、コートした紙ウエブを
製造する方法。 - 【請求項2】 重質または沈降炭酸カルシウム 10〜90重量部、および 石膏 90〜10重量部、 顔料合計 100重量部、 ならびに バインダ 顔料の1〜20重量%、 増粘剤 顔料の0.1〜10重量%、 を含有するコーティング組成物で紙ウエブをコートする、請求項1記載の方法。
- 【請求項3】 コーティング組成物が鉱物顔料の1〜20重量%のプラスチック
顔料を含有する、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 コーティング組成物が他の鉱物顔料を最大10%含有する、請求
項1〜3のいずれか一項記載の方法。 - 【請求項5】 石膏が、コーティング顔料の10重量%以上、最も好適には30
重量%以上、好ましくは50重量%以上、特に好ましくは60重量%以上を構成
する、請求項1〜4のいずれか一項記載の方法。 - 【請求項6】 コーティングをJET適用により行う、請求項1〜5のいずれか
一項記載の方法。 - 【請求項7】 坪量が5〜30g/m2のコーティング層を紙ウエブの少なくと
も一方の面、好ましくは両方の面に形成する、請求項1〜6のいずれか一項記載
の方法。 - 【請求項8】 コートした紙をオンラインソフトカレンダ機でカレンダ仕上げす
る、請求項1〜7のいずれか一項記載の方法。 - 【請求項9】 200kN/m以上の直線圧力で紙ウエブをカレンダ仕上げする
、請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 カレンダ温度が120〜170℃である、請求項1〜9のいず
れか一項記載の方法。 - 【請求項11】 光沢度が50%を超えるカレンダ仕上げ紙ウエブを作る、請求
項10記載の方法。 - 【請求項12】 軟質ロールと硬質ロールとの間に形成された少なくとも2個の
ニップを有するオンラインカレンダ機内で紙ウエブをカレンダ仕上げする、請求
項11記載の方法。 - 【請求項13】 250〜450kN/mの直線圧力で紙ウエブをカレンダ仕上
げする、請求項11または12記載の方法。 - 【請求項14】 カレンダロールを実質的に加熱しない、請求項8〜13のいず
れか一項記載の方法。 - 【請求項15】 光沢度が50%以下であるカレンダ仕上げ紙ウエブを作る、請
求項14記載の方法。 - 【請求項16】 200〜350kN/mの直線圧力で紙ウエブをカレンダ仕上
げする、請求項14または15記載の方法。 - 【請求項17】 繊維質材料の少なくとも一部がポプラ科の木材の化学機械パル
プで構成されている紙ウエブをコートする、請求項1〜16のいずれか一項記載
の方法。 - 【請求項18】 石膏含有コーティング混合物を単コート混合物またはプレコー
ト混合物として用いる、請求項1〜17のいずれか一項記載の方法。 - 【請求項19】 −鉱物顔料100重量部、 −バインダ1〜30%、および −それ自体公知の添加剤0.1〜10%、 を含有し、バインダと添加剤の量を鉱物顔料から計算した繊維質ウエブのコーテ
ィング用コーティング組成物において、 鉱物顔料が、石膏と炭酸カルシウムの混合物であって、その中の石膏の比率が
10重量%以上である混合物を含むことを特徴とする、繊維質ウエブのコーティ
ング用コーティング組成物。 - 【請求項20】 重質または沈降炭酸カルシウム 20〜90重量部、および 石膏 80〜10重量部、 顔料合計 100重量部、 ならびに バインダ 顔料の1〜20重量%、 増粘剤 顔料の0.1〜10重量%、 を含有する、請求項19記載のコーティング混合物。
- 【請求項21】 コーティング組成物が鉱物顔料の1〜20重量%のプラスチッ
ク顔料を含有する、請求項19または20記載のコーティング混合物。 - 【請求項22】 コーティング組成物が他の鉱物顔料を最大30%含有する、請
求項19〜21のいずれか一項記載のコーティング混合物。 - 【請求項23】 石膏が、コーティング顔料の30重量%以上、好ましくは50
重量%以上、特に好ましくは60重量%以上を構成する、請求項19〜22のい
ずれか一項記載の方法。 - 【請求項24】 請求項1〜18のいずれか一項記載の方法により作られた電子
写真用紙。 - 【請求項25】 コートしたオフセット用紙を含む、請求項24記載の紙。
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