(57)【要約】【課題】  より好適にスクラッチ、ストリークの発生を防止して塗工面性状が良く、且つ生産性・経済性にも優れた塗被紙の塗料調製方法を提供する。【解決手段】  顔料及び接着剤を主成分とする塗被層がブレードコータにより塗布される塗被紙の塗料調製方法において、顔料に分散剤を添加して顔料粒子を分散させる顔料分散工程と、顔料分散工程により顔料粒子が分散された顔料スラリーと接着剤とを混合調製する際、前記分散剤と同一又は異なる分散剤を添加する塗料ミキシング工程と、を備え、かつ、顔料分散工程と塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加量が７５：２５〜９０：１０である。【選択図】  図１
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【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被層がブレードコータにより形成される塗被紙の塗料調製方法において、
顔料に分散剤を添加して顔料粒子を分散させる顔料分散工程と、
前記顔料分散工程により顔料粒子が分散された顔料スラリーと接着剤とを混合調整する際、前記分散剤と同一又は異なる分散剤を添加する塗料ミキシング工程と、
を備え、かつ、前記顔料分散工程と前記塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加割合が７５：２５〜９０：１０であることを特徴とする塗被紙の塗料調製方法。
【請求項２】
前記塗料ミキシング工程において、前記分散剤を０．０２〜０．１２重量部添加することを特徴とする請求項１に記載の塗被紙の塗料調製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブレードコータにより塗被層が形成される塗被紙の塗料調製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料調製の工程は、顔料を水に分散し顔料スラリーを作成する顔料分散工程、水溶性接着剤を水に溶解し接着剤溶液を作成する水溶性接着剤調製工程、塗料原材料をミキシングして塗工機に適した塗料を調製する塗料ミキシング工程、スクリーンによって塗料液を精製する塗料スクリーニング工程に大きく分けられる。
顔料分散工程とは、顔料製造工程中に脱水工程のフロキュレーションと乾燥時に残存する無機塩の固着により２次凝集した顔料凝集物に分散剤を添加して、機械的せん断力によって１次結晶体に再分散する工程である（例えば、特許文献１など）。分散した顔料スラリーは、一旦貯蔵タンクにストレージされ、貯蔵タンク内に設置された攪拌機により攪拌され、沈降、再凝集が防止される。貯蔵タンクにストレージされた顔料スラリーは、通常、１〜３日以内に塗料ミキシング工程に移送され、所定量計量された後、他の原材料と混合されて塗工用塗料液に調製される。
【特許文献１】特開平８−１７６９９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、塗料ミキシング工程で調製された塗料をブレードコータにより紙基材に塗布する際、塗料中の顔料が凝集して異物化したものが、ブレードコータ操業中にブレード下に滞留し、この部分を走行する紙基材に塗料が塗布されないストリークや塗工面に引掻き傷のようなスクラッチなどの塗工欠陥が発生する場合があった。
前記塗工欠陥が発生する原因として、顔料スラリーの長期間ストレージによる分散効果の低下が挙げられる。
顔料スラリーを貯蔵タンクにストレージする期間は、通常、１〜３日間であり、できる限り短い方が望ましいが、顔料種類によっては１週間以上ストレージすることがある。分散した顔料は長期間ストレージすると、その間に分散効果が低下し、再凝集しやすい状態となる。この状態の顔料スラリーで調製された塗料は、ブレードコータで紙基材に塗布する際にブレード刃先で高いシェアがかかることにより凝集が起こり、ストリークやスクラッチ等の塗工欠陥が発生しやすくなる。
塗料調製工程において、分散した顔料を貯蔵タンクにストレージせずに接着剤及び助剤を添加して塗料を調製する方法もあるが、大量生産方式には適しておらず、操業性、生産性が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、より好適にスクラッチ、ストリークの発生を防止して塗工面性状が良く、且つ生産性・経済性にも優れた塗被紙の塗料調製方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明者らは、鋭意研究した結果、以下の発明をするに至った。
即ち、請求項１記載の発明は、顔料及び接着剤を主成分とする塗被層がブレードコータにより形成される塗被紙の塗料調製方法において、
顔料に分散剤を添加して顔料粒子を分散させる顔料分散工程と、
前記顔料分散工程により顔料粒子が分散された顔料スラリーと接着剤とを混合調整する際、前記分散剤と同一又は異なる分散剤を添加する塗料ミキシング工程と、
を備え、かつ、前記顔料分散工程と前記塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加割合が７５：２５〜９０：１０であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明は、前記塗料ミキシング工程において、前記分散剤を０．０２〜０．１２重量部添加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１記載の発明によれば、塗料ミキシング工程においても分散剤を添加することにより、顔料スラリーの再凝集を抑制させるとともに顔料スラリーが微細化されることとなって、ブレードコータによる塗被層の塗工工程におけるスクラッチ、ストリークの発生をより好適に低減させることができる。よって、塗工面性状のよい塗被紙とすることができる。
また、顔料分散工程と塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加割合が７５：２５〜９０：１０であるため、顔料の添加量を少なくすることができて、より効率的且つ経済的に顔料を添加することができる。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、塗工液の泡立ち等による塗工面の荒れを発生させることなく好適に顔料スラリーにおける再凝集を抑制して微細化させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る塗被紙は、紙基材と、この紙基材の少なくとも片面に、塗料が塗布された塗被層と、により構成されている。
（紙基材）
紙基材に用いられる原料は、例えば、古紙パルプ（ＤＩＰ）、化学パルプ（例えば、広葉樹クラフトパルプ：ＬＢＫＰ、針葉樹クラフトパルプ：ＮＢＫＰなど）、機械パルプ（例えば、サーモメカニカルパルプ：ＴＭＰ、プレッシャライズドグランドパルプ：ＰＧＷ、リファイナーグランドパルプ：ＲＧＰ、グランドパルプ：ＧＰ等）などであるが、あらゆるパルプ原料を用いることができる。
【００１０】
（塗被層）
塗被層は、顔料及び接着剤を主成分とし、これ以外にも助剤として、分散剤等の添加剤が少量配合されている。
顔料は、微細構造の形成や光散乱表面を付与するためのものであり、例えば、炭酸カルシウム、クレー、カオリン、サチンホワイト、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム等が用いられる。
【００１１】
分散剤は、顔料粒子のウェッティングと粒子表面電位を弱くして顔料の凝集を阻害し、顔料スラリー粘度を下げるためのものであり、例えば、トリポリリン酸ソーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ等の縮合リン酸塩、ナフタレン・ホルマリン縮合物、ポリアルキレングリコール系界面活性剤のような非イオン性界面活性剤、その他有機高分子系分散剤、例えばポリ（メタ）アクリル酸ソーダ、（メタ）アクリル酸／ポリアルキレングリコールモノ（メタ）アクリレート共重合体、（メタ）アクリル酸／ポリエチレングリコールモノアリルエーテル共重合体、（メタ）アクリル酸／ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート共重合体、（メタ）アクリル酸／不飽和ジカルボン酸／リン酸エステル基含有モノマーとの共重合体等が知られている。具体的には、例えば、東亜合成製のアロンＴ５４０（商品名）、ヘキサメタリン酸ソーダなどを用いる。
【００１２】
接着剤は、紙基材に顔料等を定着させるためのものであり、例えば、合成高分子ラテックス、エマルジョン、及び水溶性接着剤等である。
また、塗料には、適宜、消泡剤、防腐剤、柔軟剤などの添加剤も添加される。
【００１３】
次に、上記組成からなる塗料の調製方法について以下に説明する。
まず、分散機を用いて、クレー・炭酸カルシウム等が凝集した顔料とポリアクリル酸ナトリウム等の分散剤とを機械的せん断力によって一次結晶体に再分散して顔料スラリーを生成する顔料分散工程を実施する。具体的には、水と分散剤、防腐剤等の助剤を投入・攪拌する。ここで、分散剤の添加量は、例えば、対顔料に対して０．１０〜０．１２重量部とする。次いで、顔料を、未分散が生じないように、エキストラクタを使って、少量（例えば、３００ｋｇ／分）ずつ投入する。
顔料を投入したら、所定の回転数で所定時間（例えば、３０分）攪拌を行うが、それらは任意である。また、分散剤の投入タイミング等についても適宜調製して行う。
【００１４】
次いで、ラテックス・澱粉等の接着剤の調製を行う接着剤調製工程を実施する。
次いで、顔料分散工程により顔料粒子が分散された顔料スラリーと、接着剤調製工程により調製された接着剤とを混合して調製する塗料ミキシング工程を実施する。
この際、顔料分散工程で添加した分散剤と同一の分散剤、又は異なる分散剤を添加する。
塗料ミキシング工程では、例えば、顔料スラリー、澱粉、助剤（分散剤、染料、ｐｈ調整剤、耐水化剤他）、ラテックスの順で添加した後、１０〜１５分混合する。
【００１５】
なお、顔料スラリーと接着剤の配合比はとくに限定されるものではないが、例えば、固形分対比で顔料スラリーに対して接着剤５〜４０重量部程度の範囲で調整され、固形分濃度として６０〜７２重量％で調整される。
【００１６】
また、塗料ミキシング工程における分散剤の添加量は、０．０２〜０．１２重量部とする。
分散剤の添加量が０．０２重量部未満では分散剤の効果が発現せず、０．１２重量部を超えて添加すると、塗工液の泡立ち等による塗工面の荒れが発生するため不適であるからである。
また、顔料分散工程と塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加割合は、７５：２５〜９０：１０とする。
ここで、顔料分散工程での分散剤添加割合を７５以上としたのは、７５を下回ると、好適にストリークを抑制するために必要な分散剤添加量の総量が増えてコストが上昇してしまうからである。また、塗料ミキシング工程での分散剤添加割合を１０以上としたのは、１０を下回ると、同様に好適にストリークを抑制するために必要な分散剤添加量の総量が増えてコストが上昇してしまうからである。
次いで、上記のように調製された塗料をブレードコータにより紙基材に塗布することで、塗被紙を製造する。
【００１７】
以上説明した塗被紙の塗料調製方法によれば、塗料ミキシング工程においても分散剤を添加することにより、顔料の再凝集を抑制させるとともに顔料が微細化されることとなって、ブレードコータによる塗被層の塗工工程におけるスクラッチ、ストリークの発生をより好適に低減させることができる。よって塗工面性状をよい塗被紙とすることができる。
また、分散剤を０．０２〜０．１２重量部添加したので、塗工液の泡立ち等による塗工面の荒れを発生させることなく好適に顔料スラリーにおける再凝集を抑制して微細化させることができる。
【００１８】
以下に、本実施の形態の塗被紙の実施例及び比較例について述べる。
【実施例】
【００１９】
＜顔料分散工程＞
分散剤として市販のポリアクリル酸ナトリウム（例えば、商品名：アロンＴ-５４０）を顔料１００重量部に対して０．２重量部添加し、分散機にて分散し、顔料スラリーを調製した。
＜塗料ミキシング工程＞
前記顔料スラリー１００重量部に対し、接着剤として尿素燐酸エステル化澱粉６重量部、スチレンブタジエン共重合体ラテックス１２重量部を配合し、助剤として着色剤、離型剤、流動調整剤の他、分散剤を順次添加し、固形分濃度６７％の塗工液を調製した。
【００２０】
ここで、分散剤として、ポリアクリル酸ナトリウム又はヘキサメタリン酸ソーダを添加した。
また、ポリアクリル酸ナトリウムの添加量を、０．０３重量部（実施例１）、０．０６重量部（実施例２）、０．０９重量部（実施例３）、０．１２重量部（実施例４）とし、ヘキサメタリン酸ソーダの添加量を、０．０３重量部（実施例５）、０．０６重量部（実施例６）、０．０９重量部（実施例７）、０．１２重量部（実施例８）とした。
以上のように調製した塗料を、米坪６５g/m2、片面あたり乾燥重量で１０g/m2になるようにブレードコータで両面塗工を行い、このときの塗工層中のストリーク発生状況について評価を行った。ストリーク発生の状況については、透過型ストリーク検出器による測定により判定した。即ち、総塗工流れに対する、発生したストリークの長さの割合、ストリーク発生頻度により判定した。また、塗工面の目視により、スクラッチや荒れの状態を評価した。
その結果を表１に示す。
【００２１】
【表１】
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１．ストリーク評価
◎：ストリーク発生率が  0.1 ％未満
○：ストリーク発生率が  0.1 ％以上  0.2 ％未満
△：ストリーク発生率が  0.2 ％以上  0.3 ％未満
×：ストリーク発生率が  0.3 ％以上
２．塗工面目視評価
○：よい
△：やや悪い
×：悪い
【００２２】
比較例について説明する。
＜顔料分散工程＞
分散剤として市販のポリアクリル酸ナトリウム（例えば、商品名：アロンＴ-５４０）を顔料１００重量部に対して０．２重量部添加し、分散機にて分散し、顔料スラリーを調製した。
＜塗料ミキシング工程＞
前記顔料スラリー１００重量部に対し、接着剤として尿素燐酸エステル化澱粉６重量部、スチレンブタジエン共重合体ラテックス１２重量部を配合し、助剤として着色剤、離型剤、流動調整剤を、順次添加し、固形分濃度６７％の塗工液を調製した。
即ち、塗料ミキシング工程では、分散剤は添加しない。
【００２３】
以上のように調製した塗料を、米坪６５g/m2、片面あたり乾燥重量で１０g/m2になるようにブレードコータで両面塗工を行い、このときの塗工層中のストリーク発生状況について比較例と同様の評価を行った。その結果を表１に示す。
【００２４】
（ストリーク評価）
表１に示す通り、実施例１〜８と比較例とを比べると、塗料ミキシング工程において、分散剤を添加することにより、塗工中におけるストリーク発生を低減することができる。さらに、実施例１〜４の水準で比べると、ポリアクリル酸ナトリウムを顔料１００重量部に対して０．０６重量部程度添加することにより、塗工中のストリークの発生を飛躍的に減少させることができる。
また、分散剤として、ポリアクリル酸ナトリウム（実施例１〜４）とヘキサメタリン酸ソーダ（実施例５〜８）を比較した場合には、保存粘度安定性に優れるポリアクリル酸ナトリウムの方が好適であることが分かる。
【００２５】
（塗工面目視評価）
表１に示す通り、実施例１〜８と比較例とを比べると、塗料ミキシング工程において、ポリアクリル酸ナトリウム（実施例１〜４）の場合、０．０３〜０．０９重量部（実施例５〜８）の範囲で添加することにより、塗工面の性状が改善されていることが分かる。また、ヘキサメタリン酸ソーダの場合、０．０６〜０．０９重量部の範囲で添加することにより塗工面の性状が改善されていることが分かる。即ち、分散剤を適量添加することで、スクラッチの発生を防止しつつ、塗工液の泡立ちによる塗工面不良を改善することができる。
【００２６】
次に、分散剤の各添加工程での添加割合の影響について調査した結果を表２に示す。
表２において、実施例９〜１１のプロセスＡは、図１に示すように、顔料分散工程後、一旦貯蔵タンクに３〜５日間ストレージする。次いで、塗料ミキシング工程にて、塗料調整後、塗工機にて塗工するプロセスである。
また、分散剤として市販のポリアクリル酸ナトリウム（例えば、商品名：アロンＴ-５４０）を使用し、他の条件は、表１における実施例の条件と同じである。顔料分散工程と塗料ミキシング工程における分散剤の添加割合は、実施例９が９０：１０、実施例１０が８０：２０、実施例１１が７５：２５である。
かかる試料にて、ストリーク発生、印面状況、生産性、経済性の観点から評価し、その結果を表２に示した。
【００２７】
【表２】
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１．ストリーク評価
◎：ストリーク発生率が  0.1 ％未満
○：ストリーク発生率が  0.1 ％以上  0.2 ％未満
△：ストリーク発生率が  0.2 ％以上  0.3 ％未満
×：ストリーク発生率が  0.3 ％以上
２．印刷面目視評価
◎：非常によい
○：よい
△：やや悪い
×：悪い
３．生産性評価
○：よい
△：やや悪い
×：悪い
４．経済性評価
○：よい
△：やや悪い
×：悪い
【００２８】
比較例について説明する。
表２における、比較例２は、顔料分散工程のみに分散剤を添加した。比較例３は、顔料分散工程および塗料調整工程にて、それぞれ、５０：５０の割合で分散剤を添加した。また、図１に示すように、比較例４のプロセスＢは、顔料分散工程後、ストレージなしに塗料ミキシング工程にて、塗料調整後、塗工機にて塗工するプロセスであり、顔料分散工程のみに分散剤を添加した。そして、実施例９〜１１と同様の評価を行った結果を表２に示す。
【００２９】
（顔料分散工程と塗料ミキシング工程において添加する分散剤の添加割合の影響）
顔料分散工程での分散剤添加割合が７５〜９０の範囲では、比較例２、比較例３と比較して、分散剤の総添加量が少なくても、好適にストリークを抑制することができ、且つ生産性および経済性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】塗被紙の製造プロセスを説明するための説明図である。
【図１】
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