(57)【要約】  【課題】抄紙機のサイズプレス（ロッドメタリングサイズプレス）での使用に効果的となるように塗工液の保水性を向上させる。  【解決手段】顔料及び接着剤を主成分とする塗工液において、カルバミン酸澱粉を顔料１００重量部当り０．５〜１０重量％の割合で含有する紙塗工液とする。この場合、前記顔料は３０〜７０重量％が重質炭酸カルシウム、残量がクレーとする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
顔料及び接着剤を主成分とする塗工液において、カルバミン酸澱粉を顔料１００重量部当り０．５〜１０重量部の割合で含有することを特徴とする紙塗工液。
【請求項２】
顔料は３０〜７０重量％が重質炭酸カルシウム、残量がクレーであることを特徴とする請求項１記載の紙塗工液。
【請求項３】
原紙の少なくとも一方の面に、請求項１又は２記載の塗工液の塗工層をロッドメタリングサイズプレスにより固形分付着量５〜２０ｇ／ｍ２になるように設けたことを特徴とする塗工紙。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保水性の良好な紙塗工液、及び表面にその塗工層を設けた塗工紙に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
塗工紙（塗被紙）は原紙（紙基材）に塗工液（塗被液）を塗布、乾燥することによって製造されている。この塗工液（紙塗工液）は通常クレー、重質炭酸カルシウムなどの白色顔料とラテックスや澱粉などの接着剤とを水に分散させたスラリーである。
【０００３】
ところで、塗工液の塗工においては、塗布工程から乾燥工程に至る間に、原紙により塗工液中の水分が吸収され、クレー、炭酸カルシウム（重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム）、ラテックス、澱粉などの成分が原紙内に侵入するため、平滑性が損なわれたり、層厚の不一致を生じる等の結果、印刷適性が低下するという問題を生じ、このような表面特性の低下は主として保水性の不定に起因することが知られている。
【０００４】
塗工液には通常、その粘度、流動性、保水性などの塗工特性を調整するために、ＣＭＣやアルギン酸ソーダのような高分子物質が少量添加されているが、保水性の低下を阻止するために、これら高分子物質の量を増加すると、塗工液の粘度が著しく高くなり流動性も劣化する結果、高速塗工が不可能となり生産性が低下する上、得られる塗工紙の耐ピッキング性、印刷適性、平滑性などの表面特性が低下するのを免れない。
【０００５】
また、従来の塗工液を抄紙機のサイズプレス（ロッドメタリングサイズプレス）で塗工する場合、塗工液のハイシエア粘度が低いため、抄紙速度を上げると塗工量を上げることができず、抄紙機の速度に限界がある。これからして、ロッドメタリングサイズプレスにおいて、抄速を維持又は上げる過程で塗工量をアップするには、塗工液のハイシエア粘度を上げる必要がある（ハイシエア粘度が低いと塗工量がつかない）。
【０００６】
もっとも、ハイシエア粘度を上げるためには、顔料（クレー、炭酸カルシウムなど）のうち、クレーの配合を増やすことが知られているが、白色度が低下するという問題がある。
【０００７】
このような問題を解決するために、接着剤として尿素・リン酸エステル化澱粉を使用することが提案されている(特許文献１参照)。これによれば塗工液の保水性効果は保たれるが、リン酸基を含むため、澱粉スラリーのＰＨが５．５〜６付近の酸性領域にあり、顔料スラリーや他の接着剤との相溶性が良くないため、顔料スラリーとのブレンド時に、凝集（ショック）を生じさせることが見受けられた。また、塗工直前の塗工液のＰＨを９〜９．５付近に調整するためには、苛性ソーダー、アンモニアなどのアルカリ薬品の添加量を多くする必要がある。しかし、このアルカリ薬品の添加量が多くなると塗工液の臭気が強く、作業環境を悪くするといった不具合が生じてしまう。
【特許文献１】特開平１１−７１４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、塗工液の保水性を向上させ、ハイシエア粘度を高めることで特に抄紙機のサイズプレス（ロッドメタリングサイズプレス）での高速塗工性の安定を図るとともに、塗工面の面感を改善するための紙塗工液、及びこれを用いて製造される塗工紙を提供することにある。本発明の他の目的は、塗工液調整時に用いるアルカリ薬品(アンモニア、苛性ソーダ等)の量を低減させて作業環境を改善する紙塗工液、及びこれを用いた塗工紙を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を達成するために、多くの研究、検討を重ねてきた結果、塗工紙特に印刷用塗工紙製造のための塗工液において、カルバミン酸澱粉を使用することで保水性がさらに向上し、ハイシエア粘度が高められて特に抄紙機のサイズプレス（ロッドメタリングサイズプレス）での高速塗工性の安定性が維持され、結果的に塗工面の面感が著しく改善されることを見出した。
【００１０】
本発明は、それに基いてなされたものである。すなわち、本発明によれば下記(１)〜(３)が提供される。
（１）顔料及び接着剤を主成分とする塗工液において、カルバミン酸澱粉を顔料１００重量部当り０．５〜１０重量部の割合で含有することを特徴とする紙塗工液。
（２）顔料は３０〜７０重量％が重質炭酸カルシウム、残量がクレーであることを特徴とする請求項１記載の紙塗工液。
（３）原紙の少なくとも一方の面に、請求項１又は２記載の塗工液の塗工層をロッドメタリングサイズプレスにより固形分付着量５〜２０ｇ／ｍ２になるように設けたことを特徴とする塗工紙。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の塗工液にはカルバミン酸澱粉が含有されていることから、塗工液の保水性の向上がよく、尿素の緩衝作用により粘度のバラツキが少なく、またカルバミン酸澱粉はイオンを持たないため、高濃度の塗工液が調製でき、塗工液の原紙への供給効率が上がり、塗工面感の改善・見た目の光沢感の改善につながる等の効果がある。
【００１２】
また、カルバミン酸澱粉が塗工液に含有されることで、−ＯＣＯＮＨ2基(カルバミン酸基)の量が増えるため、ＰＨ調整に使用するアルカリ薬品の量を低減できるとともに塗工液の物性が安定する効果もある。
【００１３】
さらに、カルバミン酸澱粉を含有した塗工液はハイシエア粘度が高められるため、ロッドメタリングサイズプレス高速塗工時の安定操作が行なわれる効果がある。
【００１４】
またさらに、カルバミン酸澱粉自体はハイシエア粘度が低いため、ロッドメタリングサイズプレスでの塗工量調整が行ないやすいという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の塗工液は顔料及び接着剤を主成分とし、これにカルバミン酸澱粉が含有されていることに最大の特徴を有するものである。
【００１６】
前記カルバミン酸澱粉は、尿素と無機酸（硫酸）を澱粉に混合し、水分を除去した後、高温（１２０°以上の温度）に加熱し反応させることによって得ることができる。
【００１７】
本発明に使用し得る澱粉基質としては、公知のあらゆる澱粉が用いられ、例えば、コーンスターチ、馬鈴薯澱粉、甘藷澱粉、タピオカ澱粉、小麦澱粉、サゴ澱粉、米澱粉などの澱粉類、及びアミロース、アミロペクチン等を含有する多糖類、例えばアラビヤガム、ローカストビーンガム等の植物粘質物等が挙げられる。また、目的に応じて澱粉類の酸処理澱粉、酸素処理澱粉、酸化澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉などの澱粉誘導体も使用可能である。
【００１８】
前記カルバミン酸澱粉は、外観が白色粉末で、水分は１１．０±２．０％、ＰＨは７．０〜８．０、イオン性はノニオン性、糊粘度（９５℃、２０分間加熱糊化後、５０℃に冷却しＢ型粘度計（６０ｒｐｍ）にて測定）が７０±２０ｍＰａ・ｓ（１８％）の物性値を有しているが好ましい。
【００１９】
このようなカルバミン酸澱粉は（i）白色粘度状で容易に水に分散する、（ii）他種澱粉に比べて加熱糊化が容易であり、微黄色透明〜半透明の糊液をつくり、またバッチ式糊化ばかりでなく、連続糊化装置による糊化も可能、（iii）調製された糊液の粘度安定性が良好、（iv）ノニオン性のため、イオン性を有する顔料に添加しても塗工液の凝集（カラーショック）を起こし難い、（v）塗工液に添加したときのカラーショックが少ないため、見掛け粘度（Ｂ型粘度）を低く保ちながらも高い保水性を得ることができる、（vi）見掛け粘度が低いため高固形分が容易、（vii）それ自体ハイシエア粘度が低いため、高速塗工時の安定操業に寄与する、等の特性を有するものである。
【００２０】
塗工液の顔料としては、カオリン、タルク、クレー、炭酸カルシウム(重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウムを含む)、チタンホワイト、二酸化チタン、シリカ等の無機顔料、プラスチックピグメント等の有機顔料などが使用されるが、好ましくは、重質炭酸カルシウム３０〜７０重量％、それ以外がクレーの配合からなるものである。
【００２１】
顔料に重質炭酸カルシウムが用いられた塗工液にカルバミン酸澱粉が添加されていると、塗工液は流動性に特にすぐれたものとなる。また、顔料として重質炭酸カルシウムが用いられた場合、これにクレーが併用されるとより白紙光沢が維持されるといった効果がもたらされる。特に、本発明の塗工液においては、顔料成分が重質炭酸カルシウム３０〜７０重量部、残部クレーからなる場合は、上記効果はより顕著である。
【００２２】
本発明で使用される接着剤としては、特に限定されるものではないが水溶性であるのが望ましい。
【００２３】
水溶性接着剤には、酸化澱粉、陽性澱粉、エステル化澱粉、デキストリンなどの澱粉類、ポリビニルアルコールなどの合成樹脂接着剤、カゼイン、大豆蛋白、合成蛋白などの蛋白類などが使用される。それに併用して、例えばスチレン−ブタジエン共重合体などの共役ジエン系共重合体ラテックス、アクリル酸エステルの重合体または共重合体などのアクリル系共重合体ラテックス、エチレン−酢酸ビニル重合体などのビニル系重合体ラテックス、あるいは、これらの各種重合体ラテックスをカルボキシル基などの官能基含有単量体で変性したアルカリ溶解性、アルカリ膨潤性あるいはアルカリ非溶解性の重合体ラテックスと呼ばれる、所謂通常の塗工紙分野で使用される各種接着剤が適宜選択して使用できる。
【００２４】
顔料と接着剤の配合割合は、顔料１００重量部に対して接着剤５〜２０重量部、好ましくは８〜１５重量部が適当である。また、カルバミン酸澱粉の配合量は顔料１００重量部に対し０．５〜１０重量部、好ましくは３〜８重量％である。カルバミン酸澱粉の配合量が０．５重量部未満では塗工液の保水性が不十分であり、１０重量％を超える塗工液の粘性が高くなりすぎ、ゲル化を起こすといった不具合がある。
【００２５】
塗工液には、前記の顔料、接着剤、カルバミン酸澱粉の他に、必要に応じて、分散剤、増粘剤、保水剤、消泡剤、耐水化剤、滑剤染料、ＰＨ調整剤等の各種助剤が適宜配合され、固形分濃度５０〜７０％程度に調整される。
【００２６】
かくして調整された塗工液は、高い保水性を有しており、良好な塗工表面を形成する。
【００２７】
本発明の塗工紙は、上記の塗工液を原紙の少なくとも一方の面に固形分付着量が５〜２０ｇ／ｍ２になるように設けたものである。原紙としては、一般の塗工紙に用いられる坪量が４０〜１３０ｇ／ｍ２程度の紙ベースや板紙ベースの原紙が適宜用いられる。原紙の抄紙方法については特に限定されるものではなく、長網マシン、丸網マシン、二者を併用した板紙マシン、ヤンキードライヤーマシン等を用いて、酸性抄紙、中性抄紙、アルカリ性抄紙方法で抄紙した原紙のいずれかであってもよく、勿論、メカニカルパルプを含む中質原紙及び回収古紙パルプを含む原紙も使用できる。
【００２８】
塗工装置としては特に限定されるものではなく、例えば２ロールサイズプレス、ブレードメタリングサイズプレス、ロッドメタリングサイズプレス、ゲートロールコーター、ブレードロッドコーターバーコーター、ロッドブレードコーター、エアーナイフコーター等を適宜使用することができるが、好ましくはロッドメタリングサイズプレスが使用される。
【００２９】
なお、本発明の塗工紙は、従来と同様に原紙上へ上記の塗工液が塗布、乾燥された後、必要に応じて、表面を平滑化して製品仕上げが行なわれる。その際の平滑化には、通常カレンダーが使用されるが、あまり加圧条件を強くせずに平滑化効果の大きいソフトカレンダーが好ましく使用される。塗工層は原紙の片面だけでなく、両面に形成することができるが、両面に塗工層を形成することによって、たとえ原紙に表裏差を有していても表裏差のない塗工紙を得ることができる。
【実施例】
【００３０】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。ここでの部は重量％である。なお、各例中の塗工液及び塗工紙の物性は下記の方法に従って求めた。
【００３１】
（１）塗工液の保水度
ＡＡ−ＧＷＲ保水度計（SMT社製）を用い、２３℃に温度調整した塗工液を、圧力２．０ｋｇ／cm２、接触時間３０秒にて測定した。値が小さい程保水性がよいことを示す。
（２）塗工液のＢ型粘度
塗工液の温度３０℃にて６０ｒｐｍのＢ型粘度を測定した。
（３）塗工液のハイシエア粘度（ＨＳＶ）
ハーキュレス高剪断粘度計（熊谷理機工業社製）を用い、２５℃に調整した塗工液をＦボブ、４４００ｒｐｍの条件にて測定した。
（４）塗工液のアンモニア使用量
ＰＨを９．５に調整するために使用したアンモニア量を測定した。
（５）塗工液の固形分濃度
１０５℃絶乾法による。
（６）塗工液のＰＨ
ガラス電極式ＰＨメーターにて測定した。
（７）塗工紙の光沢度
ＪＩＳ  Ｐ８１４２に従って測定した。
（８）塗工紙の白色度
ＪＩＳ  Ｐ８１２３に従って測定した。
（９）塗工紙の平滑度
ＪＩＳ  Ｐ８１１９に従って測定した。
（１０）塗工紙の耐ピッキング性
【００３２】
RI印刷機（明製作所製）を用いて塗工紙の表面に印刷し、ピッキング発生状況を観察した。
【００３３】
（実施例１）
重質炭酸カルシウム５０重量部、クレー５０重量部、スチレン-ブタジエン系ラテックス１０部、カルバミン酸澱粉（日本食品化工社製、スターコート＃２７）  ６部を用い、これらを混合し、希釈して固形分濃度６５％の塗工液を調製した。このものの物性を表１に示す。次に、この塗工液を抄紙機のロッドメタリングサイズプレスにより、上質紙（坪量４８ｇ／ｍ２）の片面に固形分付着量が８ｇ／ｍ２になるように塗布乾燥して塗工紙を作成した。この塗工紙の物性を表１に示す。
【００３４】
（実施例２）
実施例１において、顔料を重質炭酸カルシウム３０部、クレー７０部に変えた以外は実施例１と同様にして塗工液を調製し、さらに塗工紙を製造した。塗工液及び塗工紙の物性をそれぞれ表１に示す。
【００３５】
（比較例１）
実施例１において、カルバミン酸澱粉の代りに尿素燐酸澱粉を用いた以外は実施例１と同様にして塗工液を調製し、さらに塗工紙を製造した。塗工液及び塗工紙の物性をそれぞれ表１に示す。
【００３６】
（比較例２）
実施例１において、カルバミン酸澱粉の代りにヒドロキシエチル化澱粉を用いた以外は実施例１と同様にして塗工液を調製し、さらに塗工紙を製造した。塗工液及び塗工紙の物性をそれぞれ表１に示す。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１から明らかなように、本発明の紙塗工液は比較例のものに比べて保水性が優れていることが分かる。また、本発明の紙塗工液を用いて製造された塗工紙は比較例のものに比べて、光沢度、白色度、平滑度、印刷適性が高いレベルでバランスしていることが分かる。