JP2930776B2 - グラビア用紙の製造方法及び該方法により得られたグラビア用紙 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はグラビア用紙の製造に於
いて、所定の静的平滑度に仕上げる場合に嵩高で、剛
性、不透明度が高く、また静的平滑度は同一でも動的な
平滑性に優れるため、ミスドットが少なく、網点再現性
に優れるグラビア用紙の製造方法及び該製造方法で製造
されたグラビア用紙に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】雑誌の所謂グラビアページの充実により
グラビア用紙も依然安定した需要がある。グラビアペー
ジは、ファッション、美術関係や料理ページなどで鮮や
かな色調と深みのある画像が再現できるので、欠くべか
らざるものである。多色グラビアの用途は主として出版
向けのため中質コート紙が主に使用されて来ている。最
近ではその印刷仕上がりの良さと目への優しさとから艶
消し塗工紙の需要が増加しているのにつられ、グラビア
でもマット系が目立つ様になって来ている。

【０００３】一般にグラビアの印刷効果を出すためには
平滑性が極めて重要である。通常用途の紙の場合、上、
中質紙は３０〜５０秒（ベック平滑度計による測定値：
ＪＩＳ Ｐ８１１９）位に対し、グラビア用紙はスーパ
ーカレンダー処理をして１００〜３００秒と非塗工紙と
しては可成り高いレベルにある。またスーパーカレンダ
ー処理を行なわず、マシンカレンダーで出来るだけ平滑
度を上げてグラビア用とすることもある。その場合は７
０〜１００秒程度の平滑度となる。この様に高平滑な仕
上がりにするのは塗工紙の場合にも同じである。

【０００４】この様にグラビア用紙は従来のカレンダー
処理により平滑度を高くする必要があるため、紙の密度
の上昇が大きく、不透明性、剛度等の特性の低下が大き
くなって了う。一方、グラビア印刷適性としてはミスド
ットを低減し、網点再現性を向上させるためには平滑度
を低下させることはできない。この様な問題点を解決す
るためには密度の上昇を最小限に押えて、高平滑な紙を
製造する必要がある。

【０００５】前記の様にグラビア用紙の製造にはスーパ
ーカレンダー等を用いたカレンダー処理が行なわれる
が、密度の大幅な上昇は避けられない。カレンダー処理
により密度の上昇を押えて平滑性、光沢を向上させる方
法として、高温ロールによる熱カレンダー処理或いはカ
レンダー処理直前に紙表面への水塗布或いは加熱蒸気の
付与等の方法が知られている。

【０００６】一般に紙の表面性を向上させるためには加
熱よりも加湿の方が効果が高いとされている（M.Agrout
s; Tappi J. 66(10), 96(1983))。また水塗布の場合
は、紙の平均水分が最低でも約1.5％以上上昇して了い
密度の上昇幅が大きくなること、カレンダーロールへの
塗料の付着の問題が大きいこと等の問題がある。

【０００７】以上の事実により軽度の加熱蒸気を紙に付
与した後にカレンダー処理する方法が近年開発され、そ
の効果が認められている（特開平２−１６０９９３号公
報参照）。但しこの方法は、塗工軽量印刷用紙に適用さ
れたものであり、以下の点で本発明と基本的に異なって
いる。

【０００８】（１）本発明では特開平２−１６０９９３
号公報で開示された方法とは異なり、紙に蒸気を付与し
紙水分増加率が０.３〜１.２％となるようにした後のカ
レンダー処理条件を前記請求項１に記述した如く処理温
度を１００〜１５０℃に限定して始めて本発明に記載し
た品質上の効果が得られることを認めたものである（特
開平２−１６０９９３号公報で開示された方法では同じ
効果は得られない）。また、高耐熱性の樹脂ロールを有
するソフトカレンダーを用いて始めて上記の様な高温条
件でカレンダー処理が可能となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上記の如
きグラビア用紙の有する難点を解決すべく鋭意検討を重
ねた結果、加熱蒸気を用いて予め紙水分増加率が０.３
〜１.２％となるように紙表面を加湿且つ加熱した後、
１００〜１５０℃の温度でソフトカレンダー処理するこ
とにより、従来の技術の様に静的平滑度を向上させなく
ても、グラビア印刷適性（動的平滑性、ミスドット、網
点再現性等）を向上させることが可能となり、更に新た
に嵩高で不透明性，剛性，引張強度も向上することを認
め、従来に無い優れた品質を有するグラビア用紙の製造
方法及びその製造方法により得られたグラビア用紙を提
供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はグラビア用紙の
製造方法に於いて、カレンダー処理直前に低圧で軽度の
加熱蒸気を紙に噴出させ予め紙水分増加率が０.３〜１.
２％となるように紙表面を加湿及び加熱した後、１００
〜１５０℃の範囲内でソフトカレンダー処理を行なうこ
とを特徴とするグラビア用紙の製造方法である。また本
発明は上記製造方法により得られた非塗工紙或いは塗工
量が片面１０〜２０ｇ／ｍ²のグラビア用紙である。

【００１１】本発明の特徴は、グラビア用紙のカレンダ
ー処理直前に低圧で軽度の加熱蒸気を紙の表面に付着さ
せ、特定の温度条件で処理する点にある。これ迄の蒸気
加湿装置は実機での連続使用の場合、以下の様な問題が
あった。即ち、 （１）蒸気ドレンが紙面に落下或いは吹き飛ばされる。 （２）蒸気が周囲に飛散し、周辺の機器に結露し、紙に
結露水が落下する。 （３）蒸気が周辺に漏れ、作業環境が悪化する。等の問
題である。

【００１２】以上の問題点を解決するためコアンダ効果
を利用して蒸気を紙に平行且つ対向させて流す装置が提
案された。この利点は、紙と蒸気との接触時間を長くで
きること、紙につれまわってくる空気の侵入を防止でき
ること、紙の走行安定性が向上することにある。

【００１３】本発明方法の主たるコンセプトは以下の如
くである。蒸気の持つ熱エネルギーは紙と蒸気との温度
差によって蒸気が紙表面に微粒となって凝縮することに
よって伝えられる。この時、空気が介在すると空気は断
熱材の役目を果たし、熱授受の効率は著しく低下すると
共に、凝縮水は大きな粒子となって了い、凝縮水の紙へ
の付着が不均一になって了い、水分，温度ムラが大きく
なって了う。この様に操業上の問題点を解決すると共に
熱効率を改善することにより始めてカレンダー前での使
用が可能となった。

【００１４】従来のカレンダー処理は約５０〜８０℃程
度で処理しており、所定の表面性を得るためには可成り
高い線圧で紙を潰している。同じ表面性をより低線圧で
得、嵩高で強度特性を向上させるためには、紙の極く表
層部のみを緻密化する必要がある。この手法としては紙
の表層部のみを加熱により潰すことによって表面性を発
現させる所謂温度勾配カレンダー法が従来から提案され
ている（M.F.Grattonet, a l, ; Pulp and Paper Can.,
88(12), T461(1987)等）。

【００１５】また別な方法として、紙の表層部のみを加
湿により潰す方法がある。この方法は加熱か加湿かの違
いだけで、その作用機構は基本的に温度勾配カレンダー
法と同じである。即ち、加湿により紙の表層部のみを可
塑化した直後にカレンダー処理することにより、カレン
ダーロール表面を可塑化された紙表面に転写するメカニ
ズムである。

【００１６】本発明者等はこの加湿カレンダー法を鋭意
研究した結果、水シャワーにより加湿する場合は加湿量
が多くなって了い（紙の平均水分量として１.５％以上
増加する）、カレンダー処理により表面性は大きく向上
するが、同時に嵩の低下幅も大きくなって了うことを認
めた。これは紙の表層部だけでなく中層部まで水分が浸
透して了ったことが原因と考えられる。またこの方法で
は紙のプロファイルの制御も難しいこと等の問題点があ
った。また、この場合紙表面に付着した水がカレンダー
ロールの温度を下げる方向に作用することも判った。

【００１７】前記の様に紙表面を可塑化するにはカレン
ダーロールの温度はより高温で処理する方が望ましい
が、水シャワーによる加湿方法ではカレンダーロール温
度を下げる方向に作用するためマイナスの効果となって
了う。

【００１８】以上の様な検討から本発明者等は蒸気によ
る加湿方法が最良であることを認めた。本発明に用いる
蒸気は高温（１００℃以上）であるため、紙表面を同時
に加湿且つ加温して可塑化する。従って、蒸気加湿直後
にカレンダー処理した場合、非塗工紙の場合は紙の表層
部、塗工紙の場合は顔料塗工層及び顔料塗工層に近い紙
表層部のみ密度が増加し表面性が向上するが、紙中層部
は密度が上がらず、紙全体としては平均密度がそれほど
上がらず、低線圧の処理で所定の表面性が得られ、嵩高
で、強度が高く、グラビア印刷適性の優れたグラビア用
紙が得られるのである。また従来のカレンダー法の場合
と同じ密度、嵩に紙を仕上げた場合にも上記同様品質に
優れたグラビア用紙が得られるものである。

【００１９】また、本発明と同様な蒸気によるカレンダ
ー法を用いて、その効果を論じた先行技術（特開平２−
１６０９９３号公報に記載された発明）とは以下の点で
基本的に異なるものである。本発明では紙に蒸気を付与
し紙の水分増加率が０.３〜１.２％となるようにした後
のカレンダー処理条件を、前記請求項１に記述した如く
カレンダー処理温度を１００〜１５０℃に規定したこと
である。

【００２０】上記先行技術では蒸気加湿によるカレンダ
ー処理により、紙の密度上昇及び嵩の減少を最小限に押
えた儘、王研式平滑度（静的平滑度）を向上させること
が可能となり、それによって始めて印刷適性の向上が可
能であると論じている。しかし、本発明方法によれば王
研式平滑度が変わらなくても動的平滑度が向上するた
め、印刷適性を向上することが可能となった。

【００２１】更に上記先行技術では嵩（密度の逆数），
剛度，不透明度は低下傾向にあるのに対し、本発明の方
法によれば嵩，不透明度，剛度も向上し、更に新たに引
張強度も向上し得ることも認めた。これ等の理由は、紙
の熱，水分に対する可塑性，紙の熱伝導度，弾性率，紙
層構造，弾性ロールの弾性率等複雑な因子によって紙の
表面性の発現性メカニズムが左右されると考えられるた
め定かではないが、おおむね以下の違いが理由として考
えられる。

【００２２】先ず前記の如くカレンダー処理温度が１０
０℃未満で処理した場合は、カレンダーロールの温度が
紙表層部の温度より低いため、予め蒸気により加熱され
た極く表層部の紙の温度が逆に冷される結果となり、紙
の表層部のみを可塑化する効果に対してマイナス効果と
なり、結果として同じ密度に紙を仕上げても王研式平滑
度は向上しなくなる。

【００２３】また、１５０℃を超える高温で処理すると
加温と蒸気による加湿とが過度になって了い、相乗効果
により表面性は大きく向上するものの前記の様に極端に
密度が上昇して了い、結果として嵩，不透明度，剛度の
低下を招く。本発明の方法によれば、一つには１００℃
〜１５０℃の高温で処理することにより同じ王研式平滑
度（静的平滑度）を得るのに、より低線圧で処理できる
ため、嵩，不透明度が向上する。また紙に強いしごきを
与えないで済むため、剛度，引張強度が向上する（１０
０℃未満では全く効果は無い）。

【００２４】また本発明は耐熱，耐圧性に優れた特殊樹
脂ロールと金属ロールとの組合せから成るソフトカレン
ダーを用いることにより始めて上記の様な高温でカレン
ダー処理することが可能となる。何故なら一般的に使用
されるスーパーカレンダーの場合には、弾性ロールであ
るコットンロールの内部発熱が大きく、耐熱，耐圧性に
限界があるためロールの最高使用温度は一般に約８５℃
以下に制限されるためである。また板紙の製造で一般に
使用されるグロスカレンダーの場合には金属ロール側は
１００℃以上の高温でも使用されるが、弾性ロールであ
るゴムロールは耐久性に著しく劣るため一般に高速抄紙
機，高速コータには適用できない。

【００２５】従って耐熱，耐圧性に優れた特殊樹脂ロー
ルを有するソフトカレンダーを採用して始めて高温、高
圧での使用が可能となる。本発明の低圧で軽度の加熱蒸
気流を紙に噴出する装置としては、紙と平行に蒸気を噴
出する装置、ノズルから紙表面に一定の角度で噴出する
装置などで、蒸気が紙表面に付着して適度に紙の温度と
水分を上昇させる調整ができるものであれば使用でき
る。

【００２６】本発明に於いて使用する蒸気は低圧で軽度
の加熱蒸気で紙に付与する場合、使用蒸気圧は１kg／cm
²以下で、蒸気流量が１５〜１８kg／Hr／ｍ幅であるこ
とが好ましく、紙水分増加率は０.３〜１.２％の範囲内
で蒸気を付与することが必要である。その理由は前記の
様に蒸気圧が高く、流量も多過ぎると、過剰の水分が紙
中層部まで浸透し、カレンダー処理後の嵩を大きく低下
させる。また紙への蒸気付着量が多過ぎると塗工紙の場
合、塗工層表面がカレンダーロールに取られる問題を生
じる。逆に蒸気流量が少な過ぎると、紙の平滑，光沢ム
ラを発生させる恐れがあり、また加湿，加温の効果が少
なくなり、平滑性，印刷適性の向上効果も少なくなる。

【００２７】従って適正な水分付与条件として、紙水分
増加率が０.３〜１.２％の範囲内で蒸気を付与しなけれ
ばならない。蒸気塗布後、カレンダーロールニップに入
る迄の時間はできる限り短い方が良く、０.０１〜０.２
５秒の範囲内が望ましい。これ以上時間が長いと蒸気粒
子が紙中層部に侵入し、カレンダー処理後の嵩を大きく
低下させる。また本研究の結果、使用する弾性ロールの
硬度はショアＤ８７〜９３の範囲内に在ることが望まし
いことが判った。

【００２８】その理由は明確ではないが、弾性ロールの
硬度がショアＤ８７より低い場合には、ニップ幅は広く
なり、紙に対する面圧が大きくなる。この場合には金属
ロールの表面を紙表面に転写する時間が長くなり、面圧
とは逆に線圧は小さくなるため紙の光沢発現性は高くな
るが、紙の表層部より若干中層部近くまでの平滑性を測
定する王研式平滑度では余り大きな向上として現われな
い。

【００２９】逆に弾性ロール硬度がショアＤ９３より高
い場合には、ニップ幅も狭く、紙に掛かる線圧も高いた
め王研式の平滑度の向上も大きくなると考えられる。但
しロール硬度が過度に高いと、異物通過時のロールの傷
付きとその復元性に劣り実用的でなく、品質的にも従来
の金属ロール／金属ロールの組み合わせによるカレンダ
ー法と差が無くなって了う。従って適度な硬度範囲の弾
性ロールを使用する必要がある。

【００３０】また本発明に使用する非塗工紙は中質紙で
も上質紙でもよく、坪量は５０〜１８０ｇ／ｍ²の範囲
が好ましい。また原紙に内添する填料はタルク，クレ
ー，カオリン，炭酸カルシウム等一般に使用されるもの
であれば何でも良い。更に本発明のグラビア用紙には、
染料，サイズ剤，乾燥紙力増強剤，湿潤紙力増強剤，定
着剤，歩留り向上剤等通常抄紙で用いられる添加剤を必
要に応じて含むものである。

【００３１】また本発明に使用する塗工紙は塗被量が片
面１０〜２０ｇ／ｍ²であり、片面塗被でも両面塗被紙
何れでも良い。また、原紙表面に塗工する顔料として
は、クレー，カオリン，タルク，水酸化アルミニウム，
炭酸カルシウム，酸化チタン，炭酸マグネシウム，合成
シリカ，サチンホワイト，プラスチックヒグメント等を
単独に、又は数種類組み合わせて使用することができ
る。また、塗工液に使用するバインダーとしては、デン
プン，ポリビニルアルコール，ラテックス等を単独に、
または数種類組み合わせて用いることができる。

【００３２】また塗工方法としては一般に塗工紙製造に
使用される塗工装置、例えばブレードコータ，エアナイ
フコータ，ロールコータ，リバースロールコータ，バー
コータ，カーテンコータ，ダイスロットコータ，グラビ
アコータ等を用いオンマシン或いはオフマシンによって
原紙上に一層或いは多層に分けて塗被されるものであ
る。

【００３３】以上、本発明者等は紙の表層部のみを可塑
化する手段として加熱或いは加湿によるカレンダー法を
種々検討を重ねた結果、低圧で軽度の加熱蒸気をグラビ
ア用紙の表面に付与し紙水分増加率が０.３〜１.２％と
なるようにし、紙表面を加湿且つ加熱した後、１００〜
１５０℃の温度でソフトカレンダー処理することによ
り、従来の技術の様に静的平滑度を向上させなくても、
動的平滑度を向上させミスドットが少なく、網点再現性
を飛躍的に向上させることができることを認めた。更に
嵩高で、剛度，引張強度等強度特性も向上することも認
め、従来に無い優れた品質を有するグラビア用紙が得ら
れることを認めた。

【００３４】

【実施例】以下に本発明の実施例を示す。カレンダー処
理に、加熱装置を有するチルドロールと樹脂ロールの組
み合わせから成る２段ソフトニップを有する２スタック
のソフトカレンダー（南千住製作所(株)製，ロール面長
1050mm，ソフトロール硬度，ショアー硬度Ｄ８９）を用
い、各ニップ前に、チルドロールに当たる側の紙表面に
蒸気が噴出される様に加湿装置（相川鉄工株式会社のス
チームフォイル）を設置し下記の実験を行なった。

【００３５】実施例１ 坪量６２ｇ／ｍ²の原紙に、平均粒子径が０.７μmの炭
酸カルシウムを５０重量部配合した塗被液を、片面１３
ｇ／ｍ²の割合で両面塗工した塗工紙を用いてこれに使
用蒸気圧０.８kg／cm²，蒸気流量が５０kg／Hr／ｍ幅一
定条件下で蒸気を付与し、０.０３秒後に各カレンダー
ニップに入る様にカレンダー処理した。その際カレンダ
ーロール温度は１２０℃で処理した。

【００３６】実施例２ 坪量１２５ｇ／ｍ²の非塗工上質紙を使用する以外は、
上記実施例１と全く同じ条件で蒸気を紙に付与しカレン
ダー処理した。

【００３７】比較例１ カレンダーロール温度を７０℃でカレンダー処理するこ
と以外は総べて上記実施例１と同条件でカレンダー処理
した。

【００３８】比較例２ 蒸気を全く使用せず、カレンダーロール温度を７０℃で
カレンダー処理すること以外は総べて上記実施例１と同
条件でカレンダー処理した。

【００３９】比較例３ カレンダーロール温度を７０℃でカレンダー処理するこ
と以外は総べて上記実施例２と同条件でカレンダー処理
した。

【００４０】 〈品質評価方法〉 ・白紙光沢度：ＪＩＳ Ｐ−８１４２に従い角度７５度で測定した。 ・静的平滑度：JAPAN Tappi No５ 王研式平滑度試験機で測定した。 ・動的平滑度：パーカプリントサーフ表面粗さ（ＰＰＳ）計（野村商事製ＰＰＳ −７８型）を用い、μ単位の粗さとして表示する。数値の小さい 方が動的平滑度が高い。

【００４１】 ・剛性：ＪＩＳ Ｐ−８１４３に従いクラークこわさ試
験機で測定した。 ・引張強度：ＪＩＳ Ｐ−８１１４ショッパー型試験器
で測定した。 ・グラビア印刷適性： 熊谷理機工業社製グラビア印刷適性試験機を使用し、黒
インキを深さ３５μmの版でベタ印刷した。 ミスドットの評価は、上記印刷試料１mm²当りのインキ
転移不良部の個数で評価した。網点再現性の評価は、光
学顕微鏡で見た５段階相対評価で示した。

【００４２】

【００４３】

【発明の効果】表から明らかな様に、従来の蒸気加湿カ
レンダー技術と異なり、紙に蒸気を付与し紙水分増加率
が０.３〜１.２％となるようにした後のカレンダー処理
条件を前記請求項１に記述した如くカレンダー処理温度
を１００〜１５０℃に規定しソフトカレンダー処理する
本発明の方法により、静的平滑度（王研式平滑度）が変
わらなくても動的平滑度が向上するため、ミスドットが
少なく、網点再現性に優れたグラビア用紙を製造し得
る。更に嵩高で、剛度，引張強度等強度特性も向上させ
得る。従って、本発明のグラビア用紙の製造方法により
製造されたグラビア用紙は、従来に無い優れた品質特性
が得られ、その製品価値か極めて大なるものがある。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−160993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−177299（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−38882（ＪＰ，Ｂ１) 国際公開90／12920（ＷＯ，Ａ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D21G 1/00 - 9/00 D21H 11/00 - 27/42

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グラビア用紙の製造方法に於いて、グラ
   ビア用紙のカレンダー処理直前に低圧で軽度の加熱蒸気
   を紙水分増加率が０.３〜１.２％となるように付与し紙
   表面を加湿及び加熱した後、カレンダーロール温度が１
   ００〜１５０℃範囲内でのソフトカレンダー処理を行な
   うことを特徴とするグラビア用紙の製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の製造方法により製造され
   たグラビア用紙が非塗工紙である非塗工グラビア用紙。
3. 【請求項３】 請求項１記載の製造方法により製造され
   たグラビア用紙が塗工量片面１０〜２０ｇ／ｍ²である
   塗工グラビア用紙。