JP2008261078A - 嵩高塗工紙及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】嵩高で柔軟性に優れた塗工紙とその製造方法を提供する。本の外観を変えずに軽量化でき、可読性に優れた品質の本を提供する。
【解決手段】機械パルプリッチな原料に低密度無機填料を内添し、抄紙機のプレスパートにおける最終プレス線圧を抑えて抄造した原紙の表面に、紙塗工用塗料を必要最小量塗工することによる。 機械パルプは、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ及びサーモメカニカルパルプ等の少なくとも１種類であり、全パルプ中５〜５０重量％含有する。プレスパートにおける線圧の合計が６００ｋｇ／ｃｍ以下でかつ最終プレス線圧が７５ｋｇ／ｃｍ以下の条件で抄造し原紙を得る。次いで該原紙の片面又は両面に、主たる成分が顔料及びバインダーからなる塗料により塗工量３〜１０ｇ／ｍ^２の層を形成する。塗工紙の密度は０．８ｇ／ｃｍ^３以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、嵩高で柔軟性に優れた塗工紙とその製造方法に関する。

近年、コミック業界では昔の名作を読みたいという需要により、過去に単行本化された作品を、豪華な装丁の復刻版または愛蔵版や、持ち運びやすい文庫サイズなどの形態で再発行し、人気を得ている。このような場合、１冊に単行本複数冊分の内容を収録することが多く、１冊の頁数が多くなる傾向にある。これに伴い、紙にも軽量化や柔軟性の付与が求められてきている。

紙の軽量化とは、紙の厚さを維持したまま重量を減らす、すなわち低密度化（嵩高化）することを指す。また、柔軟性の付与とは、紙の厚さを維持したまま紙の剛度を下げる、すなわち、しなやかな紙にすることを指す。軽量化した柔軟性の高い紙は、本の外観は変わらず、１冊の重さが軽くなり、頁をめくりやすい上に、本を開いたときに自然と閉じることのない可読性に優れた品質の本を提供することを可能とする。

現在までに、紙の嵩高化の方法として、架橋パルプを用いる方法（特許文献１）や、合成繊維を混抄する方法（特許文献２）など、紙原料として使用するパルプを工夫する方法が提案されているが、これらの方法で製造される紙は、使用するパルプが特殊であるためリサイクルができない。

また、紙のパルプ繊維間に無機物等を充填する方法（特許文献３）など、物理的に紙層内部に空隙を作り、低密度化する方法も提案されているが、これらの方法で製造される紙は紙力が大きく低下してしまっているので、印刷時に断紙等のトラブルの原因となる。

その他にも、紙の抄造時に嵩高剤および嵩高剤と助剤などを添加する方法（特許文献４〜６）などもあるが、紙製造工程におけるカレンダー処理などによる加圧平滑化処理により、容易に高密度化してしまうという問題がある。
また、カレンダー処理による高密度化対策として、硬度の低い樹脂ロールを使ったソフトニップカレンダー処理をする方法（特許文献７）も提案されているが、この処理では塗工層表面の光沢ムラが大きく、塗工紙としての品質を落としてしまう。

一方、紙の柔軟性は、パルプ繊維の種類、紙の厚さ、紙中水分等多くの因子が関係している。ティシュペーパーやトイレットペーパーなどの家庭用紙の場合は、その用途から求められる柔軟性を満たすため、グリセリンやパラフィンワックスなどの柔軟剤を使用することがある。塗工紙についても、これらの薬剤を塗工紙用の原紙の抄造に用いる方法（特許文献８）の提案はあるが、原紙自体の紙力が大きく低下してしまうので、塗工紙用原紙としてそのような原紙を使用した場合には印刷時に紙切れやブリスター等のトラブルの原因となる。

無機填料、嵩高剤、柔軟剤を用いて抄造した紙は、概して紙力が弱いのは上述の通りである。これに対して、澱粉や紙力剤等で紙力を補うことが可能であるが、これらの薬剤を用いると紙の剛度が上がり、柔軟性が悪化してしまうという問題が生じる。

特開平４−１８５７９２号公報 特開平３−２６９１９９号公報 特開平１０−２２６９８２号公報 特開２００３−２８６６９２号公報 特開２００１−２８８６９０号公報 特開２００１−２７１２９２号公報 特開平６−２９４０９８号公報 特開２００３−３３６１９５号公報

本発明は、嵩高で柔軟性に優れた塗工紙とその製造方法を提供することである。特に、本発明は、本の外観は変わらず、１冊の重さが軽くなり、頁をめくりやすい上に、本を開いたときに自然と閉じることのない可読性に優れた品質の本を提供することを可能とする嵩高で柔軟性に優れた塗工紙とその製造方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題について検討を重ねた結果、機械パルプリッチな原料に低密度無機填料を内添し、抄紙機のプレスパートにおける最終プレス線圧を抑えて抄造した原紙の表面に、紙塗工用塗料を必要最小量塗工することで、嵩高性、柔軟性を有する塗工紙が得られることを見出した。
本発明は、以下の各技術的事項から選択される事項を基礎として構成される発明である。

（１）原料パルプとして機械パルプが少なくとも１種類配合され、かつ低密度填料を含む抄紙用スラリーを原料とし、抄紙機のプレスパートにおけるプレス線圧の合計が６００ｋｇ／ｃｍ以下でありかつ最終プレス線圧が７５ｋｇ／ｃｍ以下の条件で抄造された塗工用原紙に、主たる成分が顔料とバインダーからなる紙塗工用塗料が絶乾重量で片面あたり３〜１０ｇ／ｍ^２の範囲で片面または両面に塗工されており、密度が０．８ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする嵩高塗工紙。
（２）塗工用原紙が、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ及びサーモメカニカルパルプから選ばれる少なくとも１種の機械パルプを、全パルプの絶乾重量に対して５〜５０重量％含有することを特徴とする（１）記載の嵩高塗工紙。
（３）塗工紙の密度が、好ましくは０．４〜０．８ｇ／ｃｍ^３であることを特徴とする（１）又は（２）記載の嵩高塗工紙。
（４）塗工用原紙が、前記機械パルプのほかに、化学パルプを含有する（１）〜（３）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（５）塗工用原紙が、低密度填料を全パルプの絶乾重量に対して５〜３０重量％含有することを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（６）低密度填料が見掛け比重０．２０ｇ／ｍｌ以下の不定形シリカまたは不定形シリケートであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（７）低密度填料としての不定形シリカ又は不定形シリケートの見掛け比重が、好ましくは０．０１〜０．２０ｇ／ｍｌであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（８）塗工用原紙の坪量が、３０〜１５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（９）紙塗工用塗料中の接着剤が、全固形分重量のうち６０重量％以上がラテックスであり、該ラテックスのガラス転移温度が１０℃以下であることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
（１０）上記（１）〜（９）のいずれかに記載の嵩高塗工紙の製造方法であって、原料パルプとして機械パルプを少なくとも１種類配合し、かつ低密度填料を含む抄紙用スラリーを調整し、抄紙機のプレスパートにおける線圧の合計が６００ｋｇ／ｃｍ以下でかつ最終プレス線圧が７５ｋｇ／ｃｍ以下に設定されている抄紙機により抄造して、機械パルプを全パルプの絶乾重量に対して５〜５０質量％含有し、低密度無機質填料を含有する塗工用原紙を得、該原紙の片面又は両面に、主たる成分が顔料及びバインダーからなる紙塗工用塗料により塗工量３〜１０ｇ／ｍ^２の塗工層を形成することを特徴とする、密度が０．８ｇ／ｃｍ^３以下である嵩高塗工紙の製造方法。

本発明によれば、機械パルプ及び低密度填料を配合し、抄紙機のプレスパートにおける線圧条件を低くして抄造した原紙に塗工層を設ける方法を採用することにより、紙力の低下や、塗工紙としての品質を落とすことなく、嵩高性及び柔軟性がともに優れた塗工紙を得ることができる。

本発明では、機械パルプを配合して原紙を抄造することを特徴とする。これは機械パルプの使用が、化学漂白処理を施したクラフトパルプと比較して、嵩高になりやすいためである。全パルプ重量に対して、機械パルプの配合率は、５重量％未満であると機械パルプ配合の嵩高効果がでにくく、５０重量％を超えると、平滑度が極端に下がり、塗工原紙としての品質が落ちるため、５〜５０重量％の範囲であることが好ましい。機械パルプには、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、古紙再生パルプ（DIP）由来の機械パルプ等があるが、そのうちいずれを用いても構わない。機械パルプ以外のパルプには、ＫＰ、ＳＰ等の化学パルプ、合成パルプ、無機質繊維等を使用できるが、リサイクルの観点から化学パルプの使用が好ましい。

_{本発明では、紙の中に抄き込む無機填料は低密度であるほど嵩高性が上がり、特に見掛け比重０．２０ｇ／ｍｌ以下が好ましい。見掛け比重が小さければ小さいほど嵩高性が上がるが０．０１〜０．２０ｇ／ｍｌの範囲のものが好ましい。限定されるものではないが、低密度の無機填料としては、ホワイトカーボン等の非晶質シリカ、非晶質シリケート系及びボレート系化合物、ゼオライト等の多孔性物質などが挙げられる。中でも物性及びコストを考慮すると、非晶質シリカ、非晶質シリケートが特に好ましい。低密度填料の添加量は、全パルプの絶乾重量に対して５重量％未満であると、低密度填料の嵩高効果がでにくく、３０重量％を超えると、低密度填料がパルプ繊維間結合を阻害する割合が多くなり、紙力が極端に低下してしまい、澱粉や紙力増強剤等を添加する必要がでてくるため、５〜３０重量％の範囲であることが好ましい。低密度填料以外の填料には、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン等が使用できる。}

以上のパルプ、填料に加え、サイズ剤、定着剤、歩留まり向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤等を適宜添加し、抄紙を行う。これらの薬剤は、抄紙機上に吐出されるまでに十分混合できるならば、添加順序、添加場所は適宜設定できる。抄紙方法についても特に限定されるものではなく、例えば抄紙ｐＨが４．５付近である酸性抄紙によるもの、あるいは抄紙ｐＨが約６の弱酸性から約９の弱アルカリ性で行う中性抄紙による、何れの抄紙方法も適用できる。その場合の抄紙機も長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、オントップ抄紙機等を適宜使用できる。また、原紙米坪も特に限定されるものではないが、通常の塗工原紙は、３０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲で製造される。

本発明では、抄紙機のプレスパートにおける脱水比率に特徴がある。通常、抄紙機のプレスパートでは３〜４回ロール間で加圧し、水分をフェルトに吸い取らせて脱水を行う。その際、プレス線圧を低くすることで、紙の密度上昇を抑えることができる。特に各プレスでの線圧の和が６００ｋｇ／ｃｍ以下になるような条件が好ましい。また、鋭意検討の結果、最終プレス線圧が嵩に及ぼす影響が特に大きいことから、最終プレス線圧を７５ｋｇ／ｃｍ以下にすることで、さらに効果的に紙の密度上昇を抑えることができる。

該原紙上に塗工する際の塗料は、一般の紙塗工用に用いられるカオリン、炭酸カルシウム等の顔料、及び顔料と原紙や顔料同士を接着させる接着剤、及び増粘剤、耐水化剤、分散剤、防腐剤等の助剤等からなる。塗料構成物の中で、接着剤は紙の柔軟性に影響を与える。製紙用の接着剤としては、酸化澱粉、変性澱粉、ラテックス、ＣＭＣ、ＰＶＡ、ＰＶＰ、カゼイン等が用いられるが、中でもラテックスが接着力と柔軟性を両立できる。接着剤の全固形分重量のうち６０重量％以上がラテックスであることが好ましい。また、ラテックスのガラス転移温度は低い方が、紙の柔軟性が高くなるため、ガラス転移温度が１０℃以下のラテックスを使用するのが好ましい。

原紙上に塗料を塗工する際の装置としては、特に限定するものはなく例えばゲートロールコーター、ブレードコーター、バーコーター、ロッドブレードコーター、エアナイフコーター等の一般的に公知公用の塗工装置が適宜使用できる。一般的に塗料が原紙表面を均一に被覆できる最低の塗工量は、片面当たり３〜１０ｇ／ｍ^２程度である。塗工量が３ｇ／ｍ^２未満の場合、塗工層が十分原紙層を被覆することができず、１０ｇ／ｍ^２より多い場合は、塗工層の厚みが大きくなりすぎ、柔軟性が低下する。原紙上への塗工量は、原紙表面を十分被覆でき、かつ少ないほど好ましい。

前記の湿潤塗工層を乾燥する方法としては、例えば蒸気乾燥、ガスヒーター乾燥、電気ヒーター乾燥、赤外線ヒーター乾燥等の各種乾燥方式が適用できる。得られた塗工紙は、必要に応じてカレンダー処理が施されて仕上げられる。なお、この場合のカレンダ装置としては、特に限定されるものではなく、例えばスーパーカレンダー、グロスカレンダー、ソフトニップカレンダー、ヤヌスカレンダー等の一般に使用されているキャレンダー装置が適宜使用でき、その際の加圧条件やロール温度、通紙速度等についても格段の制限はないが、嵩高性を維持するためには、低ロール硬度、低温度及び低圧力での処理が好ましい。

以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明は、それらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例中の「部」及び「％」は特に断らない限り、それぞれ「重量部」及び「重量％」を示す。

各紙質の測定方法は、ＪＩＳ試験法に準拠する。
嵩高性：紙の密度（ＪＩＳ Ｐ８１１８）の大小で評価、密度が低いほど嵩高性が高い。
柔軟性：同一紙厚におけるクラーク剛度（ＪＩＳ Ｐ８１４３）の大小で評価、クラーク剛度が低いほど柔軟性が高い。

＜実施例１＞
カナダ標準濾水度（CSF）４５０ｍｌに叩解した広葉樹晒パルプ（ＬＢＫＰ）６０％と、カナダ標準濾水度（ＣＳＦ）２５０ｍｌの針葉樹材を処理して得たサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）４０％からなるパルプを分散したスラリーに、硫酸アルミニウムを対パルプ０．４％、カチオン化澱粉（王子コーンスターチ（株）製／エースＫ−１００）を対パルプ１．０％、アルキルケテンダイマー系サイズ剤（荒川化学工業（株）製／ＳＫＳ２９３Ｆ）を対パルプ０．０２％、_{内添填料として見掛け比重０．１３ｇ／ｍｌのホワイトカーボン}（（株）トクヤマ製／トクシールＧＵ−Ｎ）を抄紙後に紙中内に対パルプ１０％となるような量を添加し、よく攪拌した後、パルプ濃度を０．５％の抄紙原料を得た。

得られた抄紙原料を用いて、長網抄紙機でマシン速度６００ｍ／ｍｉｎ、プレスパートでのニップ数を４、各プレス線圧の合計を５００ｋｇ／ｃｍ、最終プレス線圧を６０ｋｇ／ｃｍの条件で抄紙した湿紙をシリンダードライヤーで乾燥させて、紙厚１２０μｍの塗工原紙を得た。

本原紙上に、顔料比率がカオリン５０部、沈降性炭酸カルシウム５０部、接着剤として酸化澱粉（王子コーンスターチ（株）製／エースＡ）を対顔料１部、Ｔｇ−３８℃のスチレンブタジエン系ラテックス（日本Ａ＆Ｌ（株）製／ＳＮ１３４Ｃ）を対顔料１５部からなる紙塗工用塗料をロールコーターで片面あたり６ｇ／ｍ^２の塗工量で両面塗工した後、シリンダードライヤーで乾燥させて、紙厚１３０μｍの塗工紙を得た。

＜実施例２＞
パルプの配合率をＬＢＫＰ９７％、ＴＭＰ３％としたこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜実施例３＞
パルプの配合率をＬＢＫＰ３０％、ＴＭＰ７０％としたこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜実施例４＞
低密度填料として添加するホワイトカーボンを、抄紙後に紙中内に対パルプ３％となるような量を添加したこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜実施例５＞
低密度填料として添加するホワイトカーボンを、抄紙後に紙中内に対パルプ４５％となるような量を添加したこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜実施例６＞
紙塗工用塗料の接着剤として、酸化澱粉を対顔料１０部、Ｔｇ−３８℃のスチレンブタジエン系ラテックスを対顔料１０部としたこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜実施例７＞
紙塗工用塗料の接着剤としてのラテックスを、Ｔｇ１５℃のカルボキシ変性スチレンブタジエン系ラテックス（日本ゼオン（株）製／ＬＸ４０７Ｇ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜比較例１＞
パルプの配合率をＬＢＫＰ１００％としたこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜比較例２＞
抄紙時のプレスパートでのニップ数を４、各プレス線圧の合計を１０００ｋｇ／ｃｍ、最終プレス線圧を６０ｋｇ／ｃｍの条件、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜比較例３＞
抄紙時のプレスパートでのニップ数を４、各プレス線圧の合計を５００ｋｇ／ｃｍ、最終プレス線圧を９０ｋｇ／ｃｍの条件、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

＜比較例４＞
内添填料として見掛け比重０．５５ｇ／ｍｌの炭酸カルシウム（神島化学工業（株）／軽微性炭酸カルシウム）を抄紙後に紙中内に対パルプ１０％となるような量を添加したこと以外は、実施例１と同様にして塗工紙を得た。

以上の結果を表１に示す。

以上の実施例からわかる通り、機械パルプ及び低密度填料を配合し、抄紙機のプレスパートにおける線圧条件を低くして抄造した原紙に、塗工層をもうけた塗工紙は、嵩高性、柔軟性ともに優れていることが確認できた。

本発明によれば、紙力の低下や、塗工紙としての品質を落とすことなく、嵩高性、柔軟性がともに優れた塗工紙を得ることができ、頁数が増加しても、本の外観を変えることなく、軽量化が可能であり、頁をめくりやすい上に、本を開いたときに自然と閉じることのない可読性に優れた品質の本を提供することを可能とする。近年需要が高まっている、豪華な装丁の復刻版または愛蔵版、文庫サイズでの再発行本などの素材として、実用上きわめて有用である。

Claims (5)

1. 原料パルプとして機械パルプが少なくとも１種類配合され、かつ低密度填料を含む抄紙用スラリーを原料とし、抄紙機のプレスパートにおけるプレス線圧の合計が６００ｋｇ／ｃｍ以下でありかつ最終プレス線圧が７５ｋｇ／ｃｍ以下の条件で抄造された塗工用原紙に、主たる成分が顔料とバインダーからなる紙塗工用塗料が絶乾重量で片面あたり３〜１０ｇ／ｍ^２の範囲で片面または両面に塗工されており、密度が０．８ｇ／ｃｍ^３以下であることを特徴とする嵩高塗工紙。
2. 塗工用原紙が、ストーングランドパルプ、加圧ストーングランドパルプ及びサーモメカニカルパルプから選ばれる少なくとも１種の機械パルプを、全パルプの絶乾重量に対して５〜５０重量％含有することを特徴とする請求項１記載の嵩高塗工紙。
3. 塗工用原紙が、低密度填料として見掛け比重０．２０ｇ／ｍｌ以下の不定形シリカまたは不定形シリケートを全パルプの絶乾重量に対して５〜３０重量％の範囲で含有することを特徴とする請求項１又は２記載の嵩高塗工紙。
4. 紙塗工用塗料中の接着剤が、全固形分重量のうち６０重量％以上がラテックスであり、該ラテックスのガラス転移温度が１０℃以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の嵩高塗工紙。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の嵩高塗工紙の製造方法であって、原料パルプとして機械パルプを少なくとも１種類配合し、かつ低密度填料を含む抄紙用スラリーを調整し、抄紙機のプレスパートにおける線圧の合計が６００ｋｇ／ｃｍ以下でかつ最終プレス線圧が７５ｋｇ／ｃｍ以下に設定されている抄紙機により抄造して、機械パルプを全パルプの絶乾重量に対して５〜５０質量％含有し、低密度無機質填料を含有する塗工用原紙を得、該原紙の片面又は両面に、主たる成分が顔料及びバインダーからなる紙塗工用塗料により塗工量３〜１０ｇ／ｍ^２の塗工層を形成することを特徴とする嵩高塗工紙の製造方法。