JP2006063509A - Coated paper product and method for producing coated paper product - Google Patents

Coated paper product and method for producing coated paper product Download PDF

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ジェームズ・ティー・ブラウン
Ravi Mukkamala
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coated paper product achieving good bulk properties, optical properties and printing properties while keeping low coat weight and mild calendering conditions and provide a method for producing the coated paper product. <P>SOLUTION: The invention relates to a coated paper product and a method for producing the coated paper product. A coating composition to be applied to a light-weight paper web is produced by combining a high level organic pigment, an inorganic pigment, a relatively high level binder and water. The coated paper web is dried and then calendered at a relatively low calender intensity. The produced high bulk low weight or ultra-low weight coated paper product exhibits optical and printing properties comparable to those of heavier coated paper products. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明はコート紙製品に関し、これによりコートされた軽量で安価な紙製品が、より重量のあるコート紙製品と比較した場合に、このより重量のあるコート紙製品の光学、触感、および印刷特性を維持しつつ、有利に機能することを可能にする。さらには本発明は、同コート紙製品の製造方法にも関する。   The present invention relates to coated paper products, and the optical, tactile, and printing properties of this heavier coated paper product when compared to a lighter and cheaper paper product coated thereby. It is possible to function advantageously while maintaining The present invention further relates to a method for producing the coated paper product.

米国特許第６，５３１，１８３号に開示されているように、高いバルクを維持しつつ、改良された特性を有するコート紙製品を調製する方法は、ベース素材の表面上に、粒子状プラスチック顔料を含むコーティング組成物の少なくとも１つの層を適用する工程；およびこのベース素材を、比較的低いロール温度およびニップ圧力に維持された多ニップカレンダー装置に通す工程を包含する。さらには米国特許第６，３８７，２１３号は、非コート紙の外見と、紙１リームあたり１面につき５〜２５ポンドのコーティングの適用の結果生じるコート紙の印刷特性に近い改良された印刷特性とを有する印刷用紙を開示している。
米国特許第６，５３１，１８３号明細書 米国特許第６，３８７，２１３号明細書 As disclosed in US Pat. No. 6,531,183, a method for preparing a coated paper product having improved properties while maintaining a high bulk is provided on a surface of a base material with a particulate plastic pigment. Applying at least one layer of a coating composition comprising: and passing the base material through a multi-nip calender apparatus maintained at a relatively low roll temperature and nip pressure. Furthermore, US Pat. No. 6,387,213 provides improved printing characteristics close to the printing characteristics of coated paper resulting from the appearance of uncoated paper and the application of 5-25 pounds of coating per side of the paper. A printing paper having the following is disclosed.
US Pat. No. 6,531,183 US Pat. No. 6,387,213

本発明が取り組む問題は、コート重量を減少させ、かつ比較的安価な砕木（ｇｒｏｕｎｄ−ｗｏｏｄ）含有紙に対するカレンダー条件を穏やかにしつつ、良好なバルク特性および光学特性および印刷特性を達成することである。   The problem addressed by the present invention is to achieve good bulk and optical and printing properties while reducing coat weight and mild calendering conditions for relatively inexpensive ground-wood-containing papers. .

本発明の１つの側面は、
砕木含有パルプを含む非コート紙ウェブを１リームあたり１６〜３６ポンド含むコート紙製品であって；
この紙ウェブが、
乾燥基準で総顔料１００部あたり０〜４５部の無機顔料、
乾燥基準で総顔料１００部あたり５５〜１００部の空隙含有ポリマー顔料粒子であって、直径０．２〜５μｍ、および空隙率２０〜８０％を有する空隙含有粒子、
乾燥基準で総顔料１００部あたり１０〜５０部のデンプンベースまたはタンパク質ベースのポリマーバインダー
を含む水性コーティング組成物で両面がコーティングされており、
ここで
乾燥およびカレンダー加工されたコート紙製品が、１面につき１リームあたり１〜３ポンドの乾燥されたコーティング組成物を有し、１リームあたり１８〜４０ポンドの重量、約９０以下の不透明度、４０〜８５の光沢度、および７０〜８３の輝度を有するコート紙製品である。本明細書において用いる場合、１リームは、３，３００平方フィートに等しい。 One aspect of the present invention is:
A coated paper product comprising 16-36 pounds per ream of uncoated paper web comprising groundwood containing pulp;
This paper web
0 to 45 parts inorganic pigment per 100 parts total pigment on a dry basis,
55-100 parts void-containing polymer pigment particles per 100 parts total pigment on a dry basis, having a diameter of 0.2-5 μm and a voidage of 20-80%,
Coated on both sides with an aqueous coating composition containing 10 to 50 parts starch-based or protein-based polymer binder per 100 parts total pigment on a dry basis;
Here, the dried and calendered coated paper product has 1-3 pounds of dried coating composition per ream per side, 18-40 pounds per ream, less than about 90 opacity , Coated paper products having a glossiness of 40 to 85 and a luminance of 70 to 83. As used herein, one ream is equal to 3,300 square feet.

本発明のもう１つの側面は、コート紙製品の製造方法であって、
１リームあたり１６〜３６ポンドの非コート重量を有する砕木含有紙ウェブを、この砕木含有紙ウェブの少なくとも片面上に、
乾燥基準で総顔料１００部あたり０〜４５部の無機顔料、
乾燥基準で総顔料１００部あたり５５〜１００部の空隙含有ポリマー顔料粒子であって、直径０．２〜約５μｍ、および空隙容積２０〜８０％を有する空隙含有粒子、
乾燥基準で総顔料１００部あたり１０〜５０部のデンプンベースまたはタンパク質ベースのポリマーバインダー、および
総水性組成物の６０％を超える量の水
を含むコーティング組成物でコーティングする工程；
乾燥されたコーティング組成物１面につき１リームあたり１〜３ポンドが、乾燥されたコート紙製品上に残留し、１リームあたり１８〜４０ポンドの重量、約９０以下の不透明度、４０〜８５の光沢度、および７０〜８３の輝度を有する、乾燥されたコート紙製品を提供するように、この紙製品上のコーティング組成物を乾燥する工程；および
この乾燥されたコート紙製品を、少なくとも２つのロールおよび少なくとも１つのニップを含むカレンダー装置に通す工程
を含む方法である。 Another aspect of the present invention is a method of manufacturing a coated paper product,
A groundwood containing paper web having an uncoated weight of 16 to 36 pounds per ream is placed on at least one side of the groundwood containing paper web,
0 to 45 parts inorganic pigment per 100 parts total pigment on a dry basis,
55-100 parts void-containing polymer pigment particles per 100 parts total pigment on a dry basis, having a diameter of 0.2 to about 5 μm and a void volume of 20-80%,
Coating with a coating composition comprising 10-50 parts starch-based or protein-based polymer binder per 100 parts total pigment on a dry basis, and an amount of water greater than 60% of the total aqueous composition;
1-3 pounds per ream per side of the dried coating composition remain on the dried coated paper product, weighing 18-40 pounds per ream, less than about 90 opacity, 40-85 Drying the coating composition on the paper product to provide a dried coated paper product having a glossiness and a brightness of 70-83; and the dried coated paper product comprises at least two Passing through a calendering device comprising a roll and at least one nip.

乾燥基準で総顔料粒子の容積あたり５５〜１００部の空隙ポリマー粒子と、乾燥基準で総顔料粒子の容積あたり１０〜５０部のデンプンベースおよび／またはタンパク質ベースのバインダーとの組合わせが、上記カレンダー条件と組合わされて、より低いコート重量の使用を可能にし、これによって、コート紙に典型的に用いられているものよりも大きいコートに対する繊維の比を用いた、軽量および超軽量紙の製造を可能にする。好ましいコート紙製品の重量は、１リームあたり２４〜３４ポンドの範囲である。   A combination of 55-100 parts void polymer particles per volume of total pigment particles on a dry basis and 10-50 parts starch-based and / or protein-based binder per volume of total pigment particles on a dry basis is the calendar Combined with the conditions, it allows the use of lower coat weights, thereby making the production of lightweight and ultralight papers with a higher fiber to coat ratio than that typically used for coated papers. enable. Preferred coated paper product weights range from 24-34 pounds per ream.

さらには、乾燥基準で総顔料粒子の容積あたり５５〜１００部の空隙ポリマー粒子と、乾燥基準で総顔料粒子の容積あたり１０〜５０部のデンプンベースおよび／またはタンパク質ベースのバインダーとの組合わせが、上記カレンダー条件と組合わされて、所定の重量において強い紙を提供し、これにより、抄紙機において、ならびにその後の印刷操作において、より重量のある対応物よりも良好な操業性／生産性を提供する。従来のより重量のある紙と比較してより軽いコート紙についてのより小さい圧縮、ならびにバルクおよび剛性の保持が、この組合わせを用いることによって達成される追加の特性のいくつかである。さらには、コート紙製品の光学、触感、および印刷特性は、より高い当初基本重量（ｂａｓｅ ｗｅｉｇｈｔ）を有するコート紙製品に匹敵しうるレベルに維持することができる。   Further, the combination of 55-100 parts void polymer particles per volume of total pigment particles on a dry basis and 10-50 parts starch-based and / or protein-based binders per volume of total pigment particles on a dry basis. Combined with the above calendar conditions, it provides strong paper at a given weight, which provides better operability / productivity than a heavyweight counterpart in a paper machine and in subsequent printing operations To do. Smaller compression for lighter coated paper as compared to conventional heavier paper, and retention of bulk and stiffness are some of the additional properties achieved by using this combination. Furthermore, the optical, tactile, and printing properties of the coated paper product can be maintained at a level comparable to a coated paper product having a higher initial basis weight.

特定の量においてこのコーティング組成物を適用した後、光沢度（ＴＡＰＰＩ７５°テスト手順にしたがって測定されたもの）、不透明度（ＴＡＰＰＩテスト手順Ｔ４２５−ＯＭ−９１にしたがって測定されたもの）、および輝度（ＴＡＰＰＩテスト手順Ｔ４５２−ＯＭ−９２にしたがって測定されたもの）を計算した。空隙のないポリマー顔料を、少なくとも該コート重量の２倍コーティングした紙に匹敵しうる特性を有するコート紙製品であるとの計算結果であった。不透明度および光沢度について好ましい範囲は、それぞれ８５〜９０および５０〜５５である。   After applying this coating composition in a certain amount, gloss (measured according to TAPPI 75 ° test procedure), opacity (measured according to TAPPI test procedure T425-OM-91), and brightness ( Measured according to TAPPI test procedure T452-OM-92). The calculation results show that the coated paper product has characteristics comparable to paper coated with a polymer pigment without voids at least twice the coat weight. Preferred ranges for opacity and gloss are 85-90 and 50-55, respectively.

本発明のコーティング中には、約０．２〜５．０ミクロン、好ましくは０．３〜２．０ミクロンにわたる粒子サイズ、および約２０〜８０％、好ましくは４０〜７０％の空隙容積を有する、空隙ポリマー顔料粒子（以後、粒子）が含まれている。これらの粒子は、０．４〜１．０ｇ／ｃｃ、好ましくは０．４〜０．６ｇ／ｃｃの範囲の密度を有する。さらに、これらの粒子は、各粒子中に、単一の中空コアまたは空隙、または多重空隙を含む。これらの空隙は、球形であってもよく、または形状が不規則であってもよく、これらの空隙領域が孤立しているか、または連結されていてもよい。これらの粒子は、スポンジ様である外見を有してもよい。これらの粒子の表面は、平滑で壊れていないものから、粗くて孔があいているものまで多岐にわたり得る。かかる粒子は、たとえば次の特許に開示されている。すなわち、米国特許第４，４２７，８３６号；米国特許第５，０３６，１０９号；米国特許第５，１５７，０８４号；米国特許第５，２１６，０４４号；米国特許第５，４０９，７７６号；米国特許第５，４９４，９７１号；米国特許第５，５２１，２５３号；米国特許第５，５２７，６１３号；米国特許第５，９８９，６３０号；米国特許第６，０２０，４３５号；米国特許第６，１３９，９６１号；および米国特許第６，６７３，４５１号である。さらに、これらの粒子は、架橋され、かつ帯電（ｃｈａｒｇｅｄ）していてもよい。架橋された帯電粒子の例は、米国特許第６，６２４，２７２号に開示されている。   In the coating of the present invention has a particle size ranging from about 0.2-5.0 microns, preferably 0.3-2.0 microns, and a void volume of about 20-80%, preferably 40-70%. , Void polymer pigment particles (hereinafter particles) are included. These particles have a density in the range of 0.4 to 1.0 g / cc, preferably 0.4 to 0.6 g / cc. In addition, these particles contain a single hollow core or void, or multiple voids in each particle. These voids may be spherical or irregular in shape, and these void regions may be isolated or connected. These particles may have a sponge-like appearance. The surface of these particles can range from smooth and unbroken to rough and perforated. Such particles are disclosed, for example, in the following patents. US Pat. No. 4,427,836; US Pat. No. 5,036,109; US Pat. No. 5,157,084; US Pat. No. 5,216,044; US Pat. No. 5,409,776. US Patent No. 5,494,971; US Patent No. 5,521,253; US Patent No. 5,527,613; US Patent No. 5,989,630; US Patent No. 6,020,435 No .; US Pat. No. 6,139,961; and US Pat. No. 6,673,451. Furthermore, these particles may be cross-linked and charged. Examples of crosslinked charged particles are disclosed in US Pat. No. 6,624,272.

他のポリマー顔料粒子、たとえば、これらに限定されるわけではないが、固形ポリスチレンビーズ粒子、たとえばＤＯＷ７１１およびＤＯＷ７２２（どちらもダウ・ケミカル社（ミシガン州ミッドランド）によって製造されている）；固形ポリメチルメタクリレートビーズ粒子；米国特許第５，５１０，４２２号および欧州公開特許出願番号第０８４２９９２Ａ２号に規定されている形態（少なくとも１つの空隙を含有する少なくとも１つのポリマーコア相、このコアを少なくとも部分的に取囲んでいる少なくとも１つのポリマーシェル相、およびコア中の空隙を粒子の外部へ連結する少なくとも１つのチャネルを含む粒子）および組成を有するポリマー粒子；および４０℃より高いガラス転移温度を有する任意のポリマー粒子も、本発明に用いることができる。   Other polymer pigment particles such as, but not limited to, solid polystyrene bead particles such as DOW711 and DOW722 (both manufactured by Dow Chemical Company, Midland, Mich.); Solid polymethylmethacrylate Bead particles; in the form defined in US Pat. No. 5,510,422 and European Published Patent Application No. 08429292 (at least one polymer core phase containing at least one void; At least one polymer shell phase surrounding and at least one channel connecting voids in the core to the exterior of the particle) and polymer particles having a composition; and any polymer having a glass transition temperature greater than 40 ° C Particles are also included in the present invention. It is possible to have.

さらには、鉱物顔料を本発明に含有することができる。好適な鉱物顔料としては、これらに限定されるわけではないが、粉砕および沈降炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、層間剥離されかつ構造化されたカオリンクレー、二酸化チタン、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、非晶質シリカ、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、タルク、サテンホワイト、硫酸バリウム、およびケイ酸カルシウムが挙げられる。   Furthermore, mineral pigments can be included in the present invention. Suitable mineral pigments include, but are not limited to, ground and precipitated calcium carbonate, kaolin, calcined kaolin, delaminated and structured kaolin clay, titanium dioxide, aluminum silicate, magnesium silicate, Examples include magnesium carbonate, amorphous silica, zinc oxide, zinc hydroxide, aluminum oxide, aluminum hydroxide, talc, satin white, barium sulfate, and calcium silicate.

本発明の好適なデンプンベースおよびタンパク質ベースのポリマーバインダーとしては、これらに限定されるわけではないが、カゼイン、デンプンおよび小麦粉、ゼラチンおよびアルギネート、セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、および変性天然産物としてのカルボキシメチルセルロース、デキストリン、エチル化デンプン（たとえばエチル化コーンテンプン）、リグニンなどが挙げられる。天然、カチオン性、アニオン性、および／または両性デンプンと、合成カチオン性ポリマーとの反応によって得ることができるデンプンは、乾燥強度剤として用いられる。用いられる天然デンプンは、たとえばコーンテンプン、ポテトテンプン、小麦デンプン、米デンプン、タピオカデンプン、サゴデンプン、モロコシデンプン、キャッサバデンプン、えんどう豆（ｐｅａ）デンプン、ライ麦（ｒｙｅ）デンプン、またはこれらの記載された天然デンプンの混合物であってもよい。ほかの好適なデンプンは、ライミール（ｒｙｅｍｅａｌ）およびほかのミールである。ライ麦、小麦、およびマメ科植物からのタンパク質含有デンプンも好適である。少なくとも９５重量％のアミロペクチン含量を有するこれらの天然デンプンもまた、ポリマーとのカチオン性変性に好適である。少なくとも９９重量％のアミロペクチンを含有するデンプンが好ましい。かかるデンプンはたとえば、通常の天然デンプンのデンプン分別によって、または実質的に純粋なアミロペクチンを生成する植物からの栽培手段によって得ることができる。少なくとも９５重量％、好ましくは少なくとも９９重量％のアミロペクチン含量を有するデンプンが、商業的に入手可能である。これらはたとえば、ロウ状コーンテンプン、ロウ状ポテトテンプン、またはロウ状小麦デンプンとして提供されている。天然デンプンは、単独で、またはカチオン性ポリマーとの混合物として変性させることができる。   Suitable starch-based and protein-based polymer binders of the present invention include, but are not limited to, casein, starch and flour, gelatin and alginate, cellulose, hydroxyethylcellulose, methylcellulose, and carboxy as a modified natural product. Examples include methyl cellulose, dextrin, ethylated starch (eg, ethylated corn tempun), lignin and the like. Starch obtainable by reaction of natural, cationic, anionic and / or amphoteric starch with a synthetic cationic polymer is used as a dry strength agent. The natural starch used is, for example, corn tempun, potato tempun, wheat starch, rice starch, tapioca starch, sago starch, sorghum starch, cassava starch, pea starch, rye starch, or their described natural starch It may be a mixture of Other suitable starches are ryemeal and other meals. Also suitable are protein-containing starches from rye, wheat, and legumes. These natural starches having an amylopectin content of at least 95% by weight are also suitable for cationic modification with polymers. Starches containing at least 99% by weight amylopectin are preferred. Such starch can be obtained, for example, by starch fractionation of normal natural starch or by means of cultivation from plants that produce substantially pure amylopectin. Starches having an amylopectin content of at least 95% by weight, preferably at least 99% by weight, are commercially available. These are provided, for example, as waxy corn tempun, waxy potato tempun, or waxy wheat starch. Natural starch can be modified alone or as a mixture with a cationic polymer.

合成ポリマーバインダーが本発明中に含まれ、乾燥基準で総顔料１００部あたり約０〜２５部の合成バインダー、好ましくは乾燥基準で総顔料１００部あたり５〜２５部の合成バインダーが含まれる。本発明の好適な合成ポリマーバインダーとしては、これらに限定されるわけではないが、ホモポリマー、コポリマー、またはターポリマー、たとえばアクリルおよび／またはメタクリルポリマー、ポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、スチレン−アクリルコポリマー、スチレン−ブタジエンコポリマー、ビニルアセテート−アクリルコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、ビニルアセテート−ビニルバーサテートコポリマー、ビニルアセテート−ビニルマレエートコポリマー、ビニルアセテート−塩化ビニル−アクリルターポリマー、エチレン−ビニルアセテート−アクリルターポリマー、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、構造用アクリルポリマー、嫌気性、シアノアクリレートポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエチレン、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、ポリプロピレン、エチレン／アクリル酸コポリマー、エチレン／メチルアクリレートコポリマー、照射ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、エポキシ、フェノール、アミノ、フラン、ポリイミド、天然ゴム、スチレンコポリマーおよびターポリマー、非ブロック、スチレンブロックコポリマー、ネオプレン、ニトリルゴム、ブチレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、ゴムシリコーン、および動物膠が挙げられる。該ポリマーまたはプレポリマーは任意に、官能性モノマー（たとえば非限定的にカルボン酸、ホスフェート、スルフェート、スルホネート、およびアミドモノマー、ならびにこれらの組合わせ）、非官能性モノマー、およびこれらの混合物を、最大で約１０重量％まで含有することができる。該ポリマーバインダーは好ましくは、水性（ｗａｔｅｒ−ｂｏｒｎｅ）ラテックスポリマーである。   Synthetic polymer binders are included in the present invention and include from about 0 to 25 parts synthetic binder per 100 parts total pigment on a dry basis, preferably from 5 to 25 parts synthetic binder per 100 parts total pigment on a dry basis. Suitable synthetic polymer binders of the present invention include, but are not limited to, homopolymers, copolymers, or terpolymers such as acrylic and / or methacrylic polymers, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, styrene-acrylic copolymers, styrene. Butadiene copolymer, vinyl acetate-acrylic copolymer, ethylene-vinyl acetate copolymer, vinyl acetate-vinyl versatate copolymer, vinyl acetate-vinyl maleate copolymer, vinyl acetate-vinyl chloride-acrylic terpolymer, ethylene-vinyl acetate-acrylic terpolymer. , Polyurethane, polyvinyl butyral, structural acrylic polymer, anaerobic, cyanoacrylate polymer, polyvinyl chloride, Vinylidene chloride, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polypropylene, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / methyl acrylate copolymer, irradiated polyethylene, polyamide, polyester, epoxy, phenol, amino, furan, polyimide, natural rubber, styrene copolymer and tar Polymers, non-blocks, styrene block copolymers, neoprene, nitrile rubber, butylene, polybutene, ethylene-propylene-diene rubber, rubber silicone, and animal glue. The polymer or prepolymer optionally includes functional monomers (e.g., without limitation, carboxylic acid, phosphate, sulfate, sulfonate, and amide monomers, and combinations thereof), non-functional monomers, and mixtures thereof. Up to about 10% by weight. The polymer binder is preferably a water-borne latex polymer.

好ましい実施形態において、合成ポリマーバインダーとしては、スチレン−アクリレート、スチレン−ブタジエン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル、ビニル−アセテート、およびビニル−アクリレートが挙げられる。   In preferred embodiments, synthetic polymer binders include styrene-acrylate, styrene-butadiene, styrene-butadiene-acrylonitrile, vinyl-acetate, and vinyl-acrylate.

本発明のコーティングは、コーティング組成物の総重量の６０％を超える量の水を含有する。６０％未満の水の量でも、匹敵する結果を達成することができる。   The coating of the present invention contains water in an amount greater than 60% of the total weight of the coating composition. Comparable results can be achieved with less than 60% water.

本発明のコーティングはさらに、コーティング組成物の総重量を基準にして、少量の、すなわち約２０重量％未満の、通常の接着剤用添加物、たとえば架橋剤、スリップ剤、増粘剤、塩基、蛍光増白剤、脱泡剤、分散性樹脂、防カビ剤、殺生物剤、不透明化顔料、増量顔料、および着色料を含有することができる。これらの任意成分は、別々に添加することができ、または前もって混合してあるものに添加することができる。   The coatings of the present invention further comprise small amounts of conventional adhesive additives, such as crosslinkers, slip agents, thickeners, bases, based on the total weight of the coating composition, ie less than about 20% by weight. Optical brighteners, defoamers, dispersible resins, fungicides, biocides, opacifying pigments, extender pigments, and colorants can be included. These optional ingredients can be added separately or can be added to those previously mixed.

本発明の方法は、コーティング機で上記コーティングを適用することによるベース素材のコーティング工程、およびその後続いて、乾燥されたコーティング組成物の１面につき１リームあたり１〜３ポンド、好ましくは１面につき１リームあたり１．０〜２．５ポンドが、コート紙製品上に残留するようにコート紙を乾燥する工程を包含する。   The method of the present invention comprises the step of coating the base material by applying the coating in a coating machine, followed by 1-3 pounds per ream per side of the dried coating composition, preferably per side. Drying the coated paper so that 1.0 to 2.5 pounds per ream remains on the coated paper product.

好適なコーティング機には、これらに限定されるわけではないが、ショートドゥエル（ｓｈｏｒｔ ｄｗｅｌｌ）、ローラーアプリケーター、ジェット、定量サイズプレス（ｍｅｔｅｒｅｄ ｓｉｚｅ ｐｒｅｓｓ）、スプレー、カーテン、およびロッドが含まれる。一実施形態において、コーティング機は、０．４５７ｍｍ／４５°のブレードを有する、ショートドゥエルトレーリングブレードコーター（ｓｈｏｒｔ ｄｗｅｌｌ ｔｒａｉｌｉｎｇ ｂｌａｄｅ ｃｏａｔｅｒ）である。他の実施形態において、コーティング機はジェットコーターである。   Suitable coating machines include, but are not limited to, short dwells, roller applicators, jets, metered size presses, sprays, curtains, and rods. In one embodiment, the coating machine is a short dwell trailing blade coater with 0.457 mm / 45 ° blades. In other embodiments, the coating machine is a jet coater.

好適な乾燥方法としては、これらに限定されるわけではないが、赤外線、空気流、およびエアキャップ、またはこれらの組合わせが含まれる。一実施形態において、コート紙は、ＩＲおよび温風乾燥機を用いて、５％の湿分目標まで乾燥される。   Suitable drying methods include, but are not limited to, infrared, airflow, and air caps, or combinations thereof. In one embodiment, the coated paper is dried to a 5% moisture target using IR and hot air dryers.

ついでコート紙は、最終紙製品に必要とされる光沢度および平滑性を形成するためにカレンダー加工される。一定の温度および圧力において、カレンダー強度（ｃａｌｅｎｄｅｒ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、ニップ数を減少させることによって低下し、その結果、よりかさ高いシートを生じる。温度および圧力を低下させつつ、ロールおよびニップの数を維持することは、よりかさ高いシートを生じるという同じ効果を有する。コート紙ウェブは、一連に配置された２つのオンラインソフトニップカレンダー（ｏｎ−ｌｉｎｅ ｓｏｆｔ ｎｉｐ ｃａｌｅｎｄｅｒ）によって、またはオフラインマルチニップスーパーカレンダースタック（ｏｆｆｌｉｎｅ ｍｕｌｔｉ−ｎｉｐ ｓｕｐｅｒ−ｃａｌｅｎｄｅｒ ｓｔａｃｋ）を用いることによって、両面にカレンダー加工され、目標光沢度５０〜５５を達成することができる。他の好適なカレンダーとしては、これらに限定されるわけではないが、オンライン、またはオフラインの何れかで用いられるジャミス（Ｊａｍｉｓ）、オプティロード（Ｏｐｔｉｌｏａｄ）、延長ニップ、およびシュー（Ｓｈｏｅ）が含まれる。本発明のカレンダー装置は、一連のニップおよびロールから構成されている。これらのニップは、１〜１１個の範囲の個数で存在する。これらのロールは、２〜１２個の範囲の個数で存在する。本発明のカレンダー条件は、軽量コート紙に典型的に用いられているものよりも穏やかである。   The coated paper is then calendered to form the gloss and smoothness required for the final paper product. At constant temperature and pressure, calendar intensity is reduced by reducing the number of nips, resulting in a bulkier sheet. Maintaining the number of rolls and nips while reducing temperature and pressure has the same effect of producing a bulkier sheet. Coated paper webs can be placed on both sides by two on-line soft nip calenders arranged in series or by using an off-line multi-nip super-calender stack. It can be calendared to achieve a target gloss level of 50-55. Other suitable calendars include, but are not limited to, jamis, Optiload, extension nips, and shoes used either online or offline. . The calendar device of the present invention is composed of a series of nips and rolls. These nips exist in numbers ranging from 1 to 11. These rolls exist in numbers ranging from 2-12. The calendar conditions of the present invention are milder than those typically used for lightweight coated paper.

一実施形態において、軽量コート紙製品は、連続して配置された２つのオンラインソフトニップカレンダーによって同時に両面がカレンダー加工され、目標光沢度５０〜５５を達成させる。ソフトニップカレンダーロールは、７０〜２００℃に加熱され、１００〜３５０ｋＮ／ｍの圧力荷重が各ニップにおいて適用され、目標光沢度を達成させる。   In one embodiment, the lightweight coated paper product is calendered on both sides simultaneously by two online soft nip calenders arranged in series to achieve a target gloss value of 50-55. The soft nip calender roll is heated to 70-200 ° C. and a pressure load of 100-350 kN / m is applied at each nip to achieve the target gloss.

他の実施形態において、低重量コート紙製品は、少なくとも３個のニップであって、５個以下のニップを用いて、オフラインスーパーカレンダーで、５００ｍ／分の速度、５０〜１５０℃の温度でカレンダー加工される。ロールの重力荷重以外の圧力は加えられない。   In another embodiment, the low weight coated paper product is a calender at a speed of 500 m / min at a temperature of 50-150 ° C. with an off-line super calender with at least 3 nips and no more than 5 nips. Processed. No pressure other than the gravity load of the roll is applied.

次の実施例において、ペーパーコーティングを製造し、試験的なコーティング機設備において適用した。これらの実施例において用いられたベース素材は、坪量２４ポンド／３，３００平方フィートを有する砕木含有紙であった。このベース素材を、ショートドゥエル（ブレード：０．４５７ｍｍ／４５°）コーターを用いて、コーティング速度約４，０００フィート／分で、両面に（一度に片面に）コーティングし、ＩＲおよび温風乾燥機を用いて、５％の湿分目標まで乾燥した。   In the following examples, paper coatings were produced and applied in a pilot coating machine facility. The base material used in these examples was groundwood containing paper having a basis weight of 24 pounds / 3,300 square feet. This base material was coated on both sides (one side at a time) using a short dwell (blade: 0.457 mm / 45 °) coater at a coating speed of about 4,000 feet / min. Was used to dry to a moisture target of 5%.

実施例１
実験の詳細：
実施例１は、総顔料容積あたり、空隙ポリマー顔料粒子を含有しないコーティングを有する対照コート紙製品であった。コーティングを、インラインベータゲージ（ｉｎ−ｌｉｎｅ ｂｅｔａ ｇａｕｇｅ）によって測定したコート重量が、５．５ポンド／リーム／面になるように、ベース素材、すなわち２４ポンド砕木含有ベース素材へ、ショートドゥエル（ブレードコーター）を用いて、コーティング速度４，０００フィート／分で一度に片面に適用した。第二面へのコーティング操作の間、紙ウェブの半分を、２つのインラインソフトニップカレンダーロールに通した。各セットを、ニップ荷重３５０ｋＮ／ｍで１７０℃に維持した。その結果約５２〜５３のシート光沢度が生じた（インライン光沢度計によって測定した）。このコーティング操作の最後に、コーティングされているがカレンダー加工されていない残りのハーフロールを、１５０ＰＳＩのニップ荷重が適用され８０℃に維持された、５個のニップのオフラインスーパーカレンダーに通し、約５１〜５２のシート光沢度が得られた（インライン光沢度計によって測定した）。ソフトニップカレンダリングの結果を表中に示す。 Example 1
Experimental details:
Example 1 was a control coated paper product having a coating that contained no void polymer pigment particles per total pigment volume. A short dwell (blade coater) is applied to the base material, ie, a base material containing 24 pounds of ground wood, so that the coating weight is 5.5 pounds / ream / surface as measured by an in-line beta gauge. ) Was applied to one side at a time with a coating speed of 4,000 feet / minute. During the coating operation on the second side, half of the paper web was passed through two in-line soft nip calender rolls. Each set was maintained at 170 ° C. with a nip load of 350 kN / m. The result was a sheet gloss of about 52-53 (measured with an in-line gloss meter). At the end of this coating operation, the remaining coated but uncalendered half-roll is passed through a five-nip off-line supercalender with a nip load of 150 PSI applied and maintained at 80 ° C., about 51 A sheet gloss of -52 was obtained (measured with an in-line gloss meter). The result of soft nip calendering is shown in the table.

実施例２〜７
実験の詳細：
実施例２〜７は、総顔料容積あたり５５〜１００部の空隙ポリマー粒子を含有するコーティングを有する紙製品であった。コーティングは、上記のように、ベース素材へショートドゥエル（ブレードコーター）を用いて、コーティング速度４，０００フィート／分で、一度に片面に適用した。しかしながら、インラインベータゲージによって測定された実施例２〜７のコート重量は、２．０ポンド／リーム／面であった。コーティング操作の間、紙ウェブの半分を、２つのインラインソフトニップカレンダーロールに通した。各セットを、ニップ荷重１２５および３００ｋＮ／ｍで９０℃に維持した。したがって約５０〜６５のシート光沢度が達成された（インライン光沢度計によって測定した）。このコーティング操作の最後に、コーティングされているがカレンダー加工されていない残りのハーフロールを、（カレンダースタックの重力以外）ニップ荷重が加えられずに６０℃に維持された、３個のニップのオフラインスーパーカレンダースタックに通し、約５０〜６５のシート光沢度が得られた（インライン光沢度計によって測定した）。ソフトニップカレンダリングの結果を、表中に実施例２〜４、６、および７として示す。スーパーカレンダーリングの結果を、実施例５に示す。 Examples 2-7
Experimental details:
Examples 2-7 were paper products having a coating containing 55-100 parts void polymer particles per total pigment volume. The coating was applied to one side at a time using a short dwell (blade coater) to the base material at a coating speed of 4,000 feet / minute as described above. However, the coat weight of Examples 2-7 as measured by an in-line beta gauge was 2.0 pounds / ream / surface. During the coating operation, half of the paper web was passed through two in-line soft nip calender rolls. Each set was maintained at 90 ° C. with a nip load of 125 and 300 kN / m. Thus, a sheet gloss of about 50-65 was achieved (measured with an in-line gloss meter). At the end of this coating operation, the remaining half roll, coated but not calendered, was maintained at 60 ° C. with no nip load applied (other than the gravity of the calendar stack), 3 nips offline Through the supercalender stack, a sheet gloss of about 50-65 was obtained (measured with an in-line gloss meter). The results of soft nip calendering are shown as Examples 2-4, 6 and 7 in the table. The results of supercalendering are shown in Example 5.

Figure 2006063509
Figure 2006063509

Claims (12)

砕木含有パルプを含む非コート紙ウェブを、１リームあたり１６〜３６ポンド含むコート紙製品であって、
乾燥基準で総顔料１００部あたり０〜４５部の無機顔料、
乾燥基準で総顔料１００部あたり５５〜１００部の空隙含有ポリマー顔料粒子であって、直径０．２〜５μｍ、および空隙容積２０〜８０％を有する当該空隙含有粒子、
乾燥基準で総顔料１００部あたり１０〜５０部のデンプンベースまたはタンパク質ベースのポリマーバインダー
を含む水性コーティング組成物で、
前記紙ウェブが両面上をコーティングされており、
前記乾燥およびカレンダー加工されたコート紙製品が、１面につき１リームあたり１〜３ポンドの乾燥されたコーティング組成物を有し、１リームあたり１８〜４０ポンドの重量、約９０以下の不透明度、４０〜８５の光沢度、および７０〜８３の輝度を有する、コート紙製品。 A coated paper product comprising 16 to 36 pounds per ream of an uncoated paper web comprising groundwood containing pulp,
0 to 45 parts inorganic pigment per 100 parts total pigment on a dry basis,
55-100 parts void-containing polymer pigment particles per 100 parts total pigment on a dry basis, the void-containing particles having a diameter of 0.2-5 μm and a void volume of 20-80%,
An aqueous coating composition comprising 10 to 50 parts starch-based or protein-based polymer binder per 100 parts total pigment on a dry basis;
The paper web is coated on both sides;
The dried and calendered coated paper product has 1-3 pounds of dried coating composition per ream per side, has a weight of 18-40 pounds per ream, an opacity of about 90 or less, Coated paper product having a glossiness of 40-85 and a brightness of 70-83. さらに、乾燥基準で総顔料１００部あたり５〜２５部の合成バインダーを含む、請求項１に記載のコート紙製品。   The coated paper product of claim 1 further comprising 5 to 25 parts synthetic binder per 100 parts total pigment on a dry basis. 空隙含有顔料粒子が、０．３〜２．０μｍの粒子サイズを含む、請求項２に記載のコート紙製品。   Coated paper product according to claim 2, wherein the void-containing pigment particles comprise a particle size of 0.3 to 2.0 µm. 前記空隙含有顔料粒子が、４０〜７０％の空隙容積を含む、請求項３に記載のコート紙製品。   Coated paper product according to claim 3, wherein the void-containing pigment particles comprise a void volume of 40-70%. 紙製品が、組成物でのコーティング後、１リームあたり２４〜３４ポンドの重量を有する、請求項４に記載のコート紙製品。   The coated paper product of claim 4, wherein the paper product has a weight of 24-34 pounds per ream after coating with the composition. 不透明度が８５〜９０である、請求項５に記載のコート紙製品。   Coated paper product according to claim 5, wherein the opacity is 85-90. 光沢度が５０〜５５である、請求項６に記載のコート紙製品。   Coated paper product according to claim 6, having a glossiness of 50-55. コート紙製品の製造方法であって、
１リームあたり１６〜３６ポンドの非コート重量を有する砕木含有紙ウェブを、砕木含有紙ウェブの少なくとも片面上に、
乾燥基準で総顔料１００部あたり０〜４５部の無機顔料、
乾燥基準で総顔料１００部あたり５５〜１００部の空隙含有ポリマー顔料粒子であって、直径０．２〜約５μｍ、および空隙容積２０〜８０％を有する当該空隙含有粒子、
乾燥基準で総顔料１００部あたり１０〜５０部のデンプンベースまたはタンパク質ベースのポリマーバインダー、および
総水性組成物の６０％を超える量の水
を含むコーティング組成物でコーティングする工程；
乾燥されたコーティング組成物１面につき１リームあたり１〜３ポンドが、乾燥されたコート紙製品上に残留し、１リームあたり１８〜４０ポンドの重量、約９０以下の不透明度、４０〜８５の光沢度、および７０〜８３の輝度を有する、乾燥されたコート紙製品を提供するように、紙製品上のコーティング組成物を乾燥する工程；および
乾燥されたコート紙製品を、カレンダー装置であって、少なくとも２つのロールおよび少なくとも１つのニップを含むカレンダー装置に通す工程
を含む方法。 A method of manufacturing a coated paper product,
A groundwood-containing paper web having an uncoated weight of 16 to 36 pounds per ream on at least one side of the groundwood-containing paper web;
0 to 45 parts inorganic pigment per 100 parts total pigment on a dry basis,
55-100 parts void-containing polymer pigment particles per 100 parts total pigment on a dry basis, the void-containing particles having a diameter of 0.2 to about 5 μm and a void volume of 20-80%,
Coating with a coating composition comprising 10-50 parts starch-based or protein-based polymer binder per 100 parts total pigment on a dry basis, and an amount of water greater than 60% of the total aqueous composition;
1-3 pounds per ream per side of the dried coating composition remain on the dried coated paper product, weighing 18-40 pounds per ream, less than about 90 opacity, 40-85 Drying the coating composition on the paper product to provide a dried coated paper product having a glossiness and a brightness of 70-83; and Passing through a calendering device comprising at least two rolls and at least one nip. コーティング組成物が、コーティング組成物の総乾燥重量を基準にして、１面につき１リームあたり１．０ポンド〜１面につき１リームあたり２．５ポンドの重量で、ショートドゥエルコーターを用いて適用される、請求項８に記載の方法。   The coating composition is applied using a short dwell coater at a weight of 1.0 pound per ream per side to 2.5 pounds per ream per side, based on the total dry weight of the coating composition. The method according to claim 8. コーティング組成物が、コーティング組成物の総乾燥重量を基準にして、１面につき１リームあたり１．０ポンド〜１面につき１リームあたり２．５ポンドの重量で、ジェットコーターを用いて適用される、請求項８に記載の方法。   The coating composition is applied using a jet coater at a weight of 1.0 pound per ream per side to 2.5 pounds per ream per side, based on the total dry weight of the coating composition. The method according to claim 8. 紙製品が、連続して配列されているロールを含むソフトニップカレンダー装置であって、７０〜２００℃に加熱される装置によってカレンダー加工される、請求項８に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the paper product is calendered by a soft nip calender device comprising rolls arranged in series, the device being heated to 70-200 [deg.] C. 紙製品が、約３〜５個のニップを含むオフラインスーパーカレンダー装置であって、５０〜１５０℃に加熱される装置でカレンダー加工される、請求項８に記載の方法。   9. The method of claim 8, wherein the paper product is calendered with an off-line super calender device comprising about 3-5 nips and heated to 50-150 [deg.] C.
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