(57)【要約】【課題】  カーテン塗工方式で塗工する際の塗工操業性に優れ、かつ得られる塗工紙の表面強度と印刷光沢に優れるカーテンコーター用の紙塗工用組成物を提供する。【解決手段】  全顔料１００重量部（固形分）に対し、共重合体ラテックス（ａ）を１〜２０重量部（固形分）、超低粘度デンプン（ｂ）０．１〜５．０重量部（固形分）を含有することで、消泡特性に優れ、かつ得られる塗工紙の表面強度と印刷光沢に優れるカーテンコーター用紙塗工用組成物が得られる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーテン塗工方式で塗工される紙塗工用組成物であって、全顔料１００重量部（固形分）に対し、共重合体ラテックス（ａ）を１〜２０重量部（固形分）、超低粘度デンプン（ｂ）０．１〜５重量部（固形分）を含有するカーテンコーター用紙塗工用組成物。
【請求項２】
共重合体ラテックス（ａ）が脂肪族共役ジエン系単量体２０〜６５重量％、エチレン系不飽和カルボン酸単量体０．５〜１０重量％、およびこれらと共重合可能な他の単量体２５〜７９．５重量％（単量体合計１００重量％）を重合して得られる共重合体ラテックスにおいて、重合時に使用される乳化剤の総量が単量体合計１００重量部に対して０．７〜１．６重量部であり、かつ、ラテックスの単位表面積あたりの乳化剤量が０．０００１〜０．０００３ｇ／ｍ２であることを特徴とする請求項１記載のカーテンコーター用紙塗工用組成物。
【請求項３】
超低粘度デンプン以外の一般的な紙塗工用澱粉である酸化澱粉やエステル化澱粉等の変性澱粉、大豆蛋白、カゼインなどの天然バインダーを使用しないことを特徴とする請求項１もしくは２のいずれかに記載のカーテンコーター用紙塗工用組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接触方式のカーテンコーター用の紙塗工用組成物に関するものである。詳しくは、印刷時の耐パイリング適性および印刷光沢に優れた塗工紙が得られ、かつ、塗工紙製造工程での塗工操業性に優れるカーテンコーター用の紙塗工用組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、塗工紙は、その印刷効果が高い等の理由から、非常に数多くの印刷物に利用されている。季刊、月間紙等の定期刊行物の中にも、全ての頁に塗工紙が使用される場合もかなり増えている。特に、メールオーダービジネスにおけるダイレクトメールや商品カタログ等においては、そのほとんど全ての頁に塗工紙を使用している。
塗工紙は非塗工紙に比べ、白色度、光沢度、平滑度、印刷適性など多くの優れた点を有しているが、これらは主に原紙を抄造したあとに、顔料、バインダー、およびその他の添加剤から成る紙塗工用組成物をブレードコーターやロールコーターなどを用いて塗工する工程を経て生産されている。
ところが、近年はブレード塗工やロール塗工などで直接的に紙塗工用組成物を塗布する方式から非接触方式のカーテンコーターを用いて高速塗工を行う技術が注目を集めている。特に非接触方式の利点として、紙塗工用組成物の塗布において原紙に余計な負荷がかからないため紙切れがなく連続操業が可能である点など操業上のメリットが大きい。
【０００３】
一般に紙塗工用組成物は、クレーや炭酸カルシウムなどの白色顔料を水に分散した顔料分散液、顔料同士および顔料を原紙に接着固定するためのバインダー、およびその他の添加剤によって構成される水性塗料である。バインダーとしてはスチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスに代表されるような合成エマルションバインダーやデンプン、カゼインに代表されるような天然バインダーが使用される。
【０００４】
ただし、カーテンコーター用紙塗工用組成物には一般的に用いられるデンプンやカゼインなどの天然バインダーは使用されないケースが多い。
これは、ブレードやロールと言った直接塗工方式であれば紙塗工用組成物中に発生した泡は紙塗工用組成物塗布時に泡がつぶされるため問題とならないものの、非接触方式であるカーテン塗工においては、紙塗工用組成物中に発生した泡がそのまま塗工紙上に残り被覆欠陥となるため最終的な塗工紙製品の品質に大きく影響する。
このため、カーテン塗工においては紙塗工用組成物中の泡を如何に抑制するかがポイントとなるが、デンプンなどを添加して紙塗工用組成物の粘度が高くなると脱泡装置での泡抜きにも時間がかかり、連続操業の継続に問題が生じる
【０００５】
また、一般的にカーテンコーターでの塗工は他の直接的塗工方式に比べて原紙への紙塗工用組成物の押し込み圧が小さいため塗工紙表面の強度が出にくく、平滑化処理時のカレンダー汚れが発生しやすく、また、実機印刷においてもパイリングが起こりやすい。さらにカーテンコーターでの塗工は輪郭塗工となるため原紙の凹凸に影響され、印刷光沢が出にくい事も知られている。例えば特開２００４−２０４３８９号公報（特許文献１）では、Ａ、Ｂの異なる組成からなり、−１００℃〜５０℃の範囲に２つ以上のガラス転移点を持つラテックスをカーテンコーター用の紙塗工用組成物に用いることによって印刷光沢に優れ、強度の低下を抑える技術が紹介されている。また、特開２００４−２２５２１９号公報（特許文献２）では、ゲルパーミエーションクロマトグラフ測定にて得られる分子量分布を規定することでカーテンコーター塗工紙の表面強度および印刷光沢を改善する技術が紹介されている。
しかし、これらの様々な改良技術は、カーテン塗工における生産性とカーテン塗工紙の耐パイリング適性や印刷光沢に関して十分に満足するレベルには至っておらず、更なる改良が強く求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２０４３８９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００４−２２５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、紙塗工用組成物の泡切れが良く非接触方式のカーテンコーターで塗工される際の塗工操業性や仕上げ工程に於ける耐カレンダー汚れ適性に優れ、かつ、印刷時の耐パイリング適性、及び、印刷光沢に優れた塗工紙が得られるカーテンコーター用の紙塗工用組成物を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
非接触方式であるカーテンコーターに於いて塗工される紙塗工用組成物であって、全顔料１００重量部（固形分)に対し、共重合体ラテックス（ａ）を１〜２０重量部（固形分)、超低粘度デンプン（ｂ）を０．１〜５重量部（固形分)含有することを特徴とするカーテンコーター用紙塗工用組成物を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の紙塗工用組成物は、非接触方式のカーテンコーターで塗工される際に泡消えが良好で塗工性に優れ、仕上げ工程に於ける耐カレンダー汚れ適性に優れる。また、本発明の紙塗工用組成物を塗工して得られる塗工紙は印刷時の耐パイリング適性、及び、印刷光沢に優れる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のカーテンコーター用紙塗工用組成物は、以下の（１）〜（５）から構成される。
（１）顔料
顔料としてカオリンクレー、炭酸カルシウムを主として使用するものであるが、その他の顔料として、例えば、タルク、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、サチンホワイトなどの無機顔料、あるいはポリスチレンラテックスのような有機顔料をそれぞれ単独または混合して使用することもできる。
【００１２】
（２）共重合体ラテックス（ａ）
本発明の紙塗工用組成物に使用する共重合体ラテックスは、一般的なスチレン-ブタジエン共重合体ラテックスを指すが、さらに、ポリ酢酸ビニルラテックス、アクリル系ラテックスなどのスチレン-ブタジエン共重合体ラテックス以外の合成ラテックスと併用してもよい。
本発明の紙塗工用組成物中の共重合体ラテックスの含有量は、顔料１００重量部（固形分）に対して１〜２０重量部（固形分）を使用する。共重合体ラテックスの含有量が１重量部以下では顔料を充分に接着できず、２０重量部を超えると不透明度や白紙光沢が低下する。
また、共重合体ラテックス（ａ）は、脂肪族共役ジエン系単量体２０〜６５重量％、エチレン系不飽和カルボン酸単量体０．５〜１０重量％、およびこれらと共重合可能な他の単量体２５〜７９．５重量％（単量体合計１００重量％）を重合して得られる共重合体ラテックスにおいて、重合時に使用される乳化剤の総量が、単量体合計１００重量部に対して０．７〜１．６重量部であり、かつ、ラテックスの単位表面積あたりの乳化剤量が０．０００１〜０．０００３ｇ／ｍ２であることが好ましい。
乳化剤の総使用量が１．６重量部を超えるとラテックスの泡立ち性が悪化する傾向があり、０．７重量部未満ではラテックスの単分散性が不安定になりやすく紙塗工用組成物の粘度安定性が劣る傾向があり好ましくない。さらに好ましくは、０．７５〜１．５重量部である。
また、ラテックスの単位表面積あたりの乳化剤量は、乳化剤の総使用量と得られた共重合体ラテックスの表面積から計算する。０．０００１ｇ／ｍ２未満ではラテックスの安定性が不足する傾向があり、０．０００３ｇ／ｍ２を超えると表面張力が低くなり泡立ち性が悪化する傾向があるので好ましくない。
【００１３】
（３）超低粘度デンプン（ｂ）
本発明の紙塗工用組成物を得るには超低粘度デンプンが必要である。
通常紙塗工用組成物に使用される一般的なデンプンは扱いやすさや保存性の点から酸変性反応、酵素変性反応、熱変性反応などによって変性されるが、本発明では、特にデンプンを水に分散したスラリーを加熱し糊化させた糊液の粘度が低くなるように設計された超低粘度デンプンを用いる。本発明における超低粘度デンプンとは、デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度が７００ｍＰａ・ｓ以下であるデンプンを指す。中でも、デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度が、５００ｍＰａ・ｓ以下であるものが好ましい。
超低粘度デンプンは、糊液の粘度が低く、紙塗工用組成物に添加した際の増粘効果も小さいため、脱泡装置による泡抜き作業を阻害することなく、結果として泡立ちが少なく塗工作業性を改善することが可能である。また、超低粘度デンプンを用いることで紙塗工用組成物の保水性を改善できるため、水分と一緒にバインダーであるラテックス粒子が原紙へ移動することを最小限に抑えることができると共に、塗工層の極く表面により多くのデンプンを存在させることができ、塗工層の表面付近の強度を格段に改善できる。このことから、超低粘度デンプンを含有する本発明の紙塗工用組成物を塗工して得られる塗工紙は、仕上げ工程に於ける耐カレンダー汚れ適性に優れ、また、印刷時の耐パイリング適性が良好である。特に超低粘度デンプンは紙塗工用組成物の粘度が低いにも関わらず保水性が良好で上記のバランスに優れる。さらに、親水性成分であるデンプンが塗工層に存在することによって、印刷インキ中のビヒクルに対する耐性が高くなり、優れた印刷光沢発現性を示す塗工紙が得られる。超低粘度デンプンは、市販されているものを使用することができ、例えば王子コーンスターチ株式会社製の「ＨＳＳコート１００」（デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度：４００ｍＰａ・ｓ）、「ＨＳＳコート２００」（デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度：３００ｍＰａ・ｓ）、「ＨＳＳコート３００」（デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度：２００ｍＰａ・ｓ）、三和澱粉工業株式会社製の「ＰＮ−３００」（デンプン濃度３５％、５０℃時における糊液粘度：６５０ｍＰａ・ｓ）として入手可能である。
一方、冷水に簡単に溶解して糊化する冷水可溶型デンプンでも同様に紙塗工用組成物の粘度の低減が可能であるが、冷水可溶型デンプンは冷水可溶を実現するためにかなり分子量が低く設計されていることから、超低粘度デンプンと比較すると、紙塗工用組成物の保水性やバインダーとしての機能が劣る。従って、本発明の紙塗工用組成物においては、冷水可溶型デンプンを超低粘度デンプンと併用する場合、本目的を損なわない範囲にて使用することが好ましい。
【００１４】
本発明の紙塗工用組成物中の超低粘度デンプンの含有量は顔料１００重量部（固形分）に対して０．１〜５重量部（固形分）を使用する。超低粘度デンプンの含有量が０．１重量部以下ではその効果を発揮せず、５重量部を超えると紙塗工用組成物の粘度が高くなりすぎるため消泡特性が低下し、塗工作業性が悪化する。
【００１５】
（４）その他のバインダー
上記共重合体ラテックス（ａ）、超低粘度デンプン（ｂ）以外に、本発明の紙塗工用組成物のバインダーとして、必要に応じてポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性合成バインダーなどを使用しても差し支えない。しかし、紙塗工用組成物の粘度が高くなりすぎると脱泡装置による泡抜きが困難になるため、使用量は最小限に抑える必要がある。
一方、糊液の粘度が低くなるように設計されていない一般的な澱粉である例えば酸化澱粉やエステル化澱粉等の変性澱粉、大豆蛋白、カゼインなどの天然バインダーは、少量の添加でも紙塗工用組成物の粘度が著しく上昇し、泡抜きが困難になるため使用しないことが好ましい。
【００１６】
（５）助剤
本発明の紙塗工用組成物を調整する際には、さらにその他の助剤、例えば界面活性剤（スルホン酸系界面活性剤、硫酸エステル系界面活性剤、カルボン酸系界面活性剤などのアニオン性界面活性剤）、分散剤（ピロリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなど）、増粘剤（ポリアクリル酸ナトリウムなど）、レベリング剤（ロート油、ジシアンジアミド、尿素など）、防腐剤、離型剤（ステアリン酸カルシウム、パラフィンエマルジョンなど）、蛍光染料、カラー保水性向上剤（アルギン酸ナトリウムなど）を必要に応じて添加しても良い。
ただし、消泡剤（ポリグリコール、脂肪酸エステル、リン酸エステル、シリコーンオイルなど）の過剰な添加は膜切れの原因となりやすいため、出来る限り使用しない方が好ましい。
【００１７】
本発明の紙塗工用組成物を塗工用原紙へ塗布する方法としてはカーテンコーターを用いるが、カーテンコーター以外の公知の手段、例えばエアナイフコーター、ブレードコーター、ロールコーター、バーコーターなどの塗工機と併用して多層塗工としても差し支えない。また、塗工後、表面を乾燥し、カレンダーリングなどにより仕上げて塗工紙を得る。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお実施例中、割合を示す部および％は特に断りのない限り重量基準によるものである。また実施例における諸物性の評価は次の方法に拠った。
【００１９】
共重合体ラテックスの光子相関法による平均粒子径の測定
共重合体ラテックスの光子相関法による平均粒子径を測定した。尚、測定に際しては、ＦＰＡＲ−１０００（大塚電子製）を使用した。（ＪＩＳ  Ｚ８８２６）
【００２０】
共重合体ラテックスの作製
耐圧性の重合反応機に、重合水１５０部、炭酸ナトリウム０．２部、表１に示す過硫酸カリウムおよび乳化剤を仕込み、十分攪拌した後、表１に示す各単量体および他の化合物を加えて７０℃にて重合を開始し、重合転化率が９５％を越えた時点で重合を終了した。次いで、得られた共重合体ラテックスにつき水酸化ナトリウム水溶液でｐＨを７に調整して、共重合体ラテックスＡ〜Ｄを得た。
【００２１】
【表１】
2013241696.tif 000002
【００２２】
紙塗工用組成物の作製と評価
表２及び表３に示した配合処方に従って、実施例１〜６、比較例１〜５に相当する紙塗工用組成物を作製した。
【００２３】
紙塗工用組成物の消泡特性の評価
固形分濃度を５０％に調整した紙塗工用組成物２００ｍｌを、家庭用の泡立て攪拌機（ホ−ムミキサー：Ｋｉｔｃｈｅｎ
Ａｉｄ社製ＭｕｌｔｉＦｕｎｃｔｉｏｎ  ＵＬＴＲＡ Ｐｏｗｅｒ Ｍｉｘｅｒ ＫＳＭ−１５０）を用いて、攪拌速度６にて２分間攪拌した。攪拌後の紙塗工用組成物５０ｇを採取しメスシリンダーに入れ、３０分間静置した後の紙塗工用組成物の容積を測定し、比重を算出した。得られた比重について、下記のように４段階で、消泡特性を判定した。
◎・・・０．８以上                  （非常に良い）
○・・・０．８０未満〜０．３０以上    （   良い   ）
△・・・０．３０未満〜０．１０以上    （ 少し悪い ）
×・・・０．１０未満                  （   悪い  ）
【００２４】
塗工紙の作製と評価
ラボカーテンコーターを用いて、塗工原紙（坪量５５ｇ／ｍ２）に各紙塗工用組成物を片面あたりの塗工量が１０ｇ／ｍ２となるよう塗工し、１５０℃の乾燥炉内で、温度２１０℃、風速３３ｍ／秒の熱風により５秒間乾燥し塗工紙を作製した。
得られた各塗工紙を、相対湿度６５％、温度２０℃の条件下で一昼夜調湿した後、線圧６０ｋｇ／ｃｍ、温度５０℃、通紙速度７ｍ／分、表裏２回ずつ合計４回の通紙条件でスーパーカレンダーで処理し、塗工紙の評価に供した。
【００２５】
耐カレンダー汚れ適性（粉落ち試験）
ＲＩ印刷機を用い、各塗工紙試料を同時に粘着シートに圧着して剥がした際に、塗工層表面が粉のように粘着シートへ取られる程度を肉眼で判定し、◎（優）＞○＞△＞×＞××（劣）まで相対的に評価した。
【００２６】
塗工紙印刷時の耐パイリング適性
実機印刷機を用い、各塗工紙試料を１０００枚印刷した後のブランケットの汚れ具合を肉眼で判定し、◎（優）＞○＞△＞×＞××（劣）まで相対的に評価した。
【００２７】
塗工紙の印刷光沢の評価
ＲＩ印刷機を用い、各塗工紙試料に市販のオフセット用インクを同時に印刷した後、１２時間以上室温にて乾燥させた後、塗工紙の印刷光沢を目視にて判定して、◎（優）＞○＞△＞×＞××（劣）まで相対的に評価した。
【００２８】
【表２】
2013241696.tif 000003
【００２９】
【表３】
2013241696.tif 000004
【００３０】
表２に示すとおり、本発明による紙塗工用組成物（実施例１〜６）は、いずれも紙塗工用組成物の消泡特性に優れ、得られた塗工紙のカレンダー汚れ適性、耐パイリング適性および印刷光沢が優れている。
【００３１】
表２及び表３の結果から、比較例１は、超低粘度デンプン（ｂ）の量が多く、紙塗工用組成物の粘度が上がりすぎて消泡特性が劣る。
比較例２は、超低粘度デンプン（ｂ）の替わりに、粘度低減設計をしていない一般的なデンプンを使用したため、紙塗工用組成物の粘度が上がりすぎて消泡特性が劣る。
比較例３は、超低粘度デンプン（ｂ）も、粘度低減設計をしていない一般的なデンプンも未使用であるため、紙塗工用組成物の保水性が低く、耐カレンダー汚れ適性および耐パイリング適性が劣り、印刷光沢が劣る。
比較例４は、比較例３の共重合体ラテックスをＢに替えたが、超低粘度デンプン（ｂ）も、粘度低減設計をしていない一般的なデンプンも未使用であるため、同様に耐カレンダー汚れ適性、耐パイリング適性、および印刷光沢が劣る。
比較例５は、超低粘度デンプン（ｂ）に替えて冷水可溶型デンプンのみを使用したため、紙塗工用組成物の粘度が低く消泡特性は優れるものの、紙塗工用組成物の保水性が低く耐パイリング適性が劣る。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記のとおり、本発明のカーテンコーター用の紙塗工用組成物は、消泡特性に優れることから、塗工紙製造工程での塗工操業性に優れ、得られた塗工紙の印刷時の耐パイリング適性、および印刷光沢に優れる。このことから、カーテンコーターによる塗工作業性と得られる塗工紙品質を両立しており有用である。