JP5328454B2 - グラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙 - Google Patents
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Description
グラビア輪転印刷は、金属ロールからなる版全体にインキを与え、次にドクターで、画線部以外のインキをかきとり、凹部にたまったインキを加圧下で紙に転移させる方式である。このため、凹部にあるインキが紙にスムースにかつ均一に転移するためには紙表面の平滑性が必要であり、特に非常に短時間で圧縮された状態での平滑性が重要となってくる。この紙面の平滑性が低い場合には金属ロールと紙の非接触面積が大きくなり、インキが正常に転移しない現象が発生することがある。この現象はミッシングドットと呼ばれるが、印刷品質の低下につながる。このミッシングドットを抑制する方法として平滑性向上とクッション性向上が有効であると言われている。平滑性向上の具体的な方法としては、(1)原紙中の灰分を上げる、(2)スーパーカレンダーでの線圧を高める、(3)クレーやタルクのような平滑性の高い顔料を高配合する等の方法、(4)有機顔料等の顔料を使用する方法知られている。クッション性向上の具体的な方法としては(5)原紙への澱粉サイズを低減もしくは、行わない、(6)原紙のパルプにGPなどの機械パルプを高配合する、(7)塗工液中の接着剤にガラス転移温度の低いラテックスを使用する、(8)塗工紙表面を硬くする澱粉を塗料に使用しない等の方法が知られている。実際のグラビア輪転印刷用塗工紙の製造においてはこれらの方法をが組み合わせされて製造しされている。なお、近年はグラビア印刷でインキの転移性を改善するため、印刷紙の後面から電圧をかけ、静電引力によりインキ・セル上のグラビア・インキを盛り上げ、インキ転移性を向上させる静電グラビア印刷が普及してきた。この印刷方式に適した用紙物性も求められている。
一方、オフセット輪転印刷においては、版胴の刷版の非画線部を親水性、画線部を親油性とすることで、印刷時に非画線部上に湿し水をつけ、その後、画線部のみにインキがつけられ、このインキがブランケットを介して、紙に転写される。インキが版からブランケットを介するため、粘度の高い(タック値の高い)インキが使用される。オフセット輪転印刷時のトラブルは高タックのインキを使用することに加えて、湿し水を使用することに起因することが多い。オフセット輪転印刷用紙には表面強度が要求されているが、表面強度が低い用紙をオフセット印刷した場合、紙ムケと呼ばれる印刷表面上に白点が発生し、印刷品質の低下につながる。また、この紙ムケに近い現象で、塗工紙表面の一部が紙粉となってブランケット上に堆積する紙粉パイリング現象が起こり、印刷品質の悪化を招くことがある。さらに1〜2胴目に印刷されたインキが3〜4胴目のブランケット表面に堆積するインキパイリングと呼ばれる現象が起こり、印刷物の画線部に汚れが発生し、印刷品質の低下につながる。
この他にも、オフセット輪転印刷では高温の乾燥機内に印刷後の紙を通して乾燥させるため、ブリスターと呼ばれる印刷物の火ぶくれ現象が起こり、印刷品質の低下につながる。
上記のオフセット輪転印刷時のトラブルを回避するため、以下に示すような方法でオフセット輪転印刷用塗工紙は製造されている。紙ムケおよび紙粉パイリングを抑制するためには塗工紙の表面強度を向上させることが有効であり、通常のオフセット輪転印刷用塗工紙では(1)塗工液中のバインダー(ラテックス、変性澱粉)配合量を多くする、(2)塗工原紙に変性澱粉サイズを行う、などの方法が単独もしくはそれらを組み合わせた方法で行われている。
インキパイリングについてはインキ中の溶剤成分の用紙への吸収が早すぎるために起こるとされている現象であり、(3)粒度分布の狭い顔料を使用する、(4)バインダー配合量増やす等の対策が効果的である。
一方、ブリスター発生を抑制するには原紙層の厚さ方向の強度を高める事と、紙中の水分を低減することが効果的と言われている。具体的には(5)原紙中の灰分減、(6)原紙中の紙力剤増、(7)紙中水分減が有効と言われている。
近年になり、グラビア輪転印刷とオフセット輪転印刷の両方を印刷できる用紙に対するユーザーからの要望が高まっている。1つの用紙で両方の印刷を可能にするためにはグラビア輪転印刷する際にはミッシングドットが少なく、オフセット輪転印刷する際には紙ムケ・インキパイリングが少なく、ブリスター発生がないような印刷作業性に優れた用紙であることが求められる。
それに加えてグラビア輪転印刷用塗工紙、オフセット輪転印刷用塗工紙はともに、ユーザーのコストダウン指向が明瞭になっており、印刷品質が良好であり、かつ低コストであることが必要となってきている。特に近年、抄紙機、コータ、高温ソフトニップカレンダーが一連になっているオンマシンコータになっており、なおかつその抄造速度は1500 m/minを超えてきており、このような設備で生産できる印刷用塗工紙であることが用紙の低コスト化には非常に重要となってきている。
従来のグラビア輪転印刷用塗工紙の上記製造方法のうち、(1)の方法はオフセット輪転印刷時のブリスター発生や紙ムケにつながり、(2)の方法は近年のコータには設置されておらず、適用できない。また、(3)及び、(4)の方法のようにクレーやタルクのような平滑性の高い顔料や、有機顔料を高配合することは、塗工液の流動性が悪くなり、高速のコータでは塗工することはできず、用紙のコストダウンができない。(5)及び、(8)の方法は塗工紙の表面強度が低くなり、オフセット輪転印刷時の紙ムケにつながる。(6)の方法はGPなどのパルプは高速のマシン、コータでは断紙の原因にもなるため、高配合できない。(7)の方法のガラス転移温度が低いラテックスを使用すると高温ソフトニップカレンダーでの汚れの原因になり、生産効率が落ちるため使用できない。
一方、従来のオフセット輪転印刷用塗工紙の上記従来の製造方法のうち、(1)、(2)、(4)、(5)及び、(6)の方法は、グラビア輪転印刷時にミッシングドットの増加につながる。また、(3)は塗工液の流動性が悪くなり、高速のコータでは塗工することはできず、用紙のコストダウンができない。(7)はある程度、可能であるが、紙中水分を低減しすぎると、用紙のクッション性がなくなり、ミッシングドットの増加につながりやすく、また、巻取りに静電気が発生しやすく、巻取りのハンドリングが極めて悪くなるため、紙中の水分には適正な範囲がある。
上記課題を達成するために、請求項1に係る発明のグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙は、原紙上に顔料と接着剤を主成分とする塗工層を設け、カレンダー処理を行うグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙において、原紙上にブレードにて塗工する塗工液の組成が顔料100重量部中、炭酸カルシウムが50重量部未満、かつ変性澱粉が2重量部以上4重量部未満であり、4ニップ以上の高温ソフトニップカレンダの運転条件が、金属ロール表面温度が180℃以上250℃未満であり、かつ最大ニップ圧250kN/m以上400kN/m未満であることを特徴とする
本発明に用いる塗工原紙としては、化学パルプ、古紙パルプ、機械パルプなど製紙用パルプを叩解したパルプスラリーに、必要に応じ通常抄紙工程で使用される填料、例えばタルク、カオリン、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、二酸化チタンなどを添加し、さらに薬品類、例えば紙力増強剤、サイズ剤、消泡剤、着色剤などを添加し、抄紙する。
炭酸カルシウムの平均粒子径は、塗工層の高い平滑性発現の観点からレーザー回折法で、0.3〜1.2μmが好ましく、より好ましくは、0.5〜1.0μmである。また、炭酸カルシウム以外の顔料としては、たとえばカオリン、プラスチックピグメントなどの有機顔料、タルクであれば何でもよいが、塗工面をより高平滑化するためには顔料形状が板状であるカオリンがより好ましい。カオリンの配合量は、グラビア印刷適性、塗工層の平滑性の点から顔料100重量部あたり50重量部以上が好ましく、より好ましくは70重量部以上である。カオリンの平均粒子径は、グラビア印刷適性、および塗料の高せん断速度における流動性を高める、すなわちハイシェア粘度を低下させ、ブレードによる高速塗工により平滑な塗工層を形成させる点から、平均粒子径が0.1〜0.7μmが好ましく、より好ましくは0.1〜0.4μmである。ただし、一般的にグラビア印刷用塗工紙に用いられる顔料であるデラミクレー、焼成クレー、タルクなどは塗料流動性を悪化させるため、その配合割合は30%未満であることが好ましい。
かくして調製された塗工組成物は一般の塗工紙製造に用いられているブレードコータ等の塗工装置を設けたオンマシンあるいはオフマシンコータによって原紙上に単層あるいは多層塗工される。本発明においては、塗工速度が1300m/分以上、好ましくは1400m/分以上、より好ましくは塗工速度が1600m/分以上の高速塗工適性にも優れるものである。その際、塗工液固形分濃度は60〜70%であることが好ましい。また、原紙としては一般の印刷用塗工紙に用いられる坪量30〜100g/m2の原紙が好ましく、必要に応じて上質紙、中質紙を選択して使用する。原紙を構成するパルプのうち、針葉樹に由来するパルプは20%未満であることが好ましい。塗工液の塗工量は、原紙片面当たり、固形分で7〜20g/m2の範囲で塗工するのが好ましい。
本発明において湿潤塗工層を乾燥させる方法としては、例えば、蒸気加熱シリンダー、電気ヒータドライヤー、赤外線ヒータドライヤー、高周波ヒータドライヤー等各種の方法が単独または併用して用いられる。
本発明の塗工紙は、抄紙、塗工の後、顔料塗工層を表面処理するものである。特に本発明においては、金属ロールと弾性ロールで構成されるオンラインソフトカレンダーを用いて特定条件下で表面処理を行うことによって、塗工紙を過度に高密度化することなく、平滑度を向上させることができ、ミッシングドットが発生しにくい塗工紙を高い生産性で製造することができる。本発明の塗工紙の表面処理は、金属ロールと弾性ロールで構成されるホットニップ(熱)ソフトカレンダーを用いて、4ニップ以上のソフトカレンダー処理で行われ、好ましくは6〜8ニップである。
4ニップ以上の高温ソフトニップカレンダの運転条件は、最も高温の金属ロール表面温度が180℃以上である。好ましくは190℃以上、250℃未満である。金属ロール表面温度が180℃未満であると高速塗工時に平滑化処理が不完全となる。また、250度以上では金属ロールと対をなす弾性ロールの耐久性を阻害し、破損のリスクが増大する為、安全上好ましくない。
高温ソフトニップカレンダ処理線圧については、4ニップ以上の多段にて最大ニップ圧250kN/m以上400kN/m未満である。250kN/m未満だと、グラビア印刷時のミッシングドット軽減に不十分であり、400kN/m以上では金属ロールと対をなす弾性ロールの耐久性を阻害するため、好ましくない。
高温ソフトニップカレンダによる平滑処理の効果は、処理速度にも依存する。そのため、より好ましくは、ライン速度(単位:m/min)をx、最大ニップ圧(:kN/m)をyとした場合、y≧0.16xかつ1300≦x≦1800である。x>1800の場合、塗工仕上がりがむら状になる。また、1300>xの場合は,良好な品質のグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙が得られるものの、生産性が低く、好ましくない。
なお、いずれの顔料配合、カレンダー処理条件を選定したとしてもカレンダー処理後の用紙のPPSラフネスが1.6μm以下、好ましくは1.3μm以下であることによってミッシングドットを抑制することができる。
上記のような条件で製造されることでグラビア輪転印刷の印刷品質・印刷作業性、オフセット輪転印刷の印刷品質、印刷作業性に優れ、生産性の高いグラビア輪転・オフセット輪転兼用塗工紙が製造できる。
[品質評価方法]
(1)ミッシングドット測定方法:大蔵省印刷局式グラビア印刷試験機(熊谷理機工業(株)製)を用い、ザーンカップ(オリフィス径2mm)からの排出時間が40秒になるように粘性を調整したインキを用い、印刷速度50m/min、印圧20kgf/cm で印刷し、印刷された塗工紙の網点欠落状態を20%ハーフトーン部のミッシングドット数(スペックル数)を目視により計数し、10個未満 ○、10個〜49個 △、50個以上 ×、で評価した。
(2)インキパイリング測定方法:オフセット輪転印刷機(B2T−600:東芝機械製)で東洋インキ製造(株)のレオエコーLのインキを用い、印刷速度500rpmで20000万部印刷を行い、3胴めおよび4胴目のブランケットの状況を目視評価し、いずれか悪い方の目視評価 ◎(全く発生しない)、○(ほとんど発生しない)、△(発生する)、×(発生が著しい)、で評価した。
(4)高速塗工適性:塗工時にブリーディングの発生状況を目視で観察し、◎全く発生しない、○ほとんど発生しない、△発生する、×発生が著しい、で評価した。
(5)PPSラフネス測定方法:JIS P8151に準拠し、熊谷理機工業(株)製のPPSラフネス測定機を用いてクランプ圧980kPa、ハードパッキンの条件で測定した。
広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を65部、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を15部、古紙パルプ(DIP)を20部含有するパルプスラリーを調成し、填料として軽質炭酸カルシウムを9部、内添紙力剤としてカチオン性紙力増強剤を対パルプ0.5%添加して紙料を調成した。
実施例においては、抄紙、塗工、表面処理を連続してオンラインで行ったため、塗工速度、カレンダー速度も1400m/分であった。
[実施例2]
原紙を坪量42g/m2原紙とした以外は実施例1と同条件でグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙を得た。
[実施例3]
塗工速度を1600m/分とした以外は実施例1と同条件でグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙を得た。
顔料としてFMT−97(ファイマテック社製)25部、ハイドラグロス(CaMin社製)75部を配合した以外は実施例1と同様に行い、グラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙を得た。
[実施例5]
顔料として2級カオリンであるKCS(IMERYS社製)55部、FMT−97(FMT社製)45部加え、リン酸エステル化澱粉を2部配合し、塗工速度1600m/分とした以外は実施例1と同条件でグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙を得た。
顔料としてFMT−97(ファイマテック社製)55部、微粒カオリンであるハイドラグロス(CaMin社製)45部を配合し、リン酸エステル化澱粉4部配合とし、1500m/分でカレンダ処理を行った以外は実施例1と同様に行い、塗工紙を得た。
顔料としてFMT−97(ファイマテック社製)65部、2級カオリンであるKCS(IMERYS社製)35部を配合し、リン酸エステル化澱粉2部配合とし、1550m/分でカレンダ処理を行った以外は実施例1と同様に行い、塗工紙を得た。
顔料として微粒重質炭酸カルシウムであるFMT−97(ファイマテック社製))70部、微粒カオリンであるハイドラグロス(CaMin社製)30部を配合し、SBラテックスを8部、リン酸エステル化澱粉5部配合して固形分濃度66%で塗料を調製した。かくして調製された塗料を坪量37g/m2の原紙(パルプ組成として広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を65部、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を20部、古紙パルプ(DIP)を15部)にブレードコータで塗工量片面あたり9g/m2になるように、塗工速度1600/分で両面塗工した。さらに高温ソフトニップカレンダで6ニップ、最高処理温度200℃、最高処理線圧200kN/mの条件で表面処理して印刷用塗工紙を得た。
顔料として微粒重質炭酸カルシウムであるFMT−97(ファイマテック社製)55部、2級カオリンであるKCS(IMERYS社製)45部を配合し、SBラテックスを6.5部、プラスチックピグメント4部を配合して固形分濃度62%で塗料を調製した。かくして調製された塗料を、坪量42g/m2の原紙(パルプ組成として広葉樹クラフトパルプ(LBKP)を50部、針葉樹クラフトパルプ(NBKP)を30部、古紙パルプ(DIP)を20部)にブレードコータで塗工量片面あたり10g/m2になるように、塗工速度900m/分で両面塗工した。さらにスーパーカレンダで700m/分にて表面処理して印刷用塗工紙を得た。
顔料としてエンジニアードカオリンCapim DG(IMERYS社製)85部、2級カオリンであるKCS(IMERYS社製)15部を配合し、SBラテックス7部配合、リン酸エステル化澱粉4部配合とし、1000m/分で塗工した以外は比較例4と同様に行い、塗工紙を得た。
以上の結果を表1に示した。
実施例1〜5は、炭酸カルシウム配合部数がいずれも55重量部未満で、変性澱粉部数は2部以上、4部未満であり、カレンダ処理速度は1400m/minから1600m/minの範囲である。これらのサンプルのPPSラフネスはいずれも1.6μm未満であり、いずれもグラビア印刷適性およびオフセット輪転印刷適性は△評価以上であり、両適性に優れるグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙である。
比較例1は変性澱粉が4部、また比較例1および2は、いずれも炭酸カルシウム配合部数が55重量部以上である。これらのPPSラフネスはいずれも1.6μmを僅かに超え、グラビア印刷適性についてはやや劣る。
比較例3は典型的なオフセット輪転機用塗工紙であり、優れたオフセット輪転印刷適性を示したものの、PPSラフネスはいずれも1.6μmを大きく超え、グラビア印刷適性については劣っている。
Claims (4)
- 顔料と接着剤を主成分とする塗工層が原紙上に設けられた、PPSラフネスが1.1〜1.6μmであるグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙であって、
顔料100重量部中、炭酸カルシウムが55重量部未満であり、変性澱粉の量が2重量部以上4重量部未満である塗工液を原紙上にブレード塗工し、
4ニップ以上の高温ソフトニップカレンダを使用して、処理速度が1300m/min以上、金属ロールの表面温度が180℃以上250℃未満、最大ニップ圧が250kN/m以上400kN/m未満という条件で平滑化された、上記塗工紙。 - 前記ソフトニップカレンダの処理速度が1800m/min以下であり、カレンダの処理速度(x)と最大ニップ圧(y)との関係がy≧0.16xを満たす条件で平滑化処理された、請求項1に記載の塗工紙。
- 前記ブレード塗工を1300m/min以上で行う、請求項1または2に記載の塗工紙。
- 顔料と接着剤を主成分とする塗工層が原紙上に設けられ、PPSラフネスが1.1〜1.6μmであるグラビア輪転・オフセット輪転兼用印刷用塗工紙の製造方法であって、
顔料100重量部中、炭酸カルシウムが55重量部未満であり、変性澱粉の含量が2重量部以上4重量部未満である塗工液を原紙上にブレード塗工することと、
4ニップ以上の高温ソフトニップカレンダを使用して、処理速度が1300m/min以上、金属ロールの表面温度が180℃以上250℃未満、最大ニップ圧が250kN/m以上400kN/m未満という条件で平滑化することと、
を含む、上記方法。
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