(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続走行する支持体に塗布液のカーテンを衝突させて塗工層を形成する塗工シートの製造方法において、塗布液のカーテンが衝突する地点よりも上流側に、支持体に接触して同伴空気を遮断するエアーカット手段が設けられ、かつ該支持体として、填料を含有し下記式を満たす原紙を用いることを特徴とする塗工シートの製造方法。
【式１】ＢＷ×（ＦＣ÷１００）×（ＵＰＳＦｒ÷１００）≦０．８
［式中、
ＢＷ：坪量
ＦＣ：全紙料の固形分１００重量部に対する填料含有量（重量部）
ＵＰＳＦｒ：支持体厚の７０％の粒子径以上を有する填料の割合（％）
を表す。］
【請求項２】
該支持体に含有される填料のうち、４０μｍ以上の粒子径を有するものの割合が１０％以下である請求項１記載の塗工シートの製造方法。
【請求項３】
該支持体に含有される填料が白土、シリカ、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、ケイソウ土、タルク、酸化チタン、または尿素−ホルマリン樹脂である請求項１または２記載の塗工シートの製造方法。」
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般印刷用塗工紙、感圧複写紙、感熱記録紙、インクジェット記録用紙など、連続走行している支持体に塗布液を衝突させて塗布するカーテン塗工方法により製造される塗工シートに関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗布液の自由落下カーテン膜を形成し、これを支持体に衝突せしめて塗布するカーテン塗工方法は、特公昭４９−２４１３３号、同４９−３５４４７号公報等に開示され、塗布液の高粘度化、薄層化、および高速塗布に適することが知られている。また、特開平４−２９６５８９号、特開平５−９２６５６号には、スリットを有する加圧型の給液ヘッドによってカーテン膜を形成し、強制落下させることにより塗工速度を高めることが開示されている。
【０００３】
一方、塗工速度の高速化に伴って、支持体に同伴する空気の流入によってカーテン膜が揺らぎ塗布ムラが生じたり、支持体と塗布液との間に空気層が形成され未塗工部が生じるなどの問題が起こっている。これを解消するために、特公昭４９−２４１３３号公報には、同伴空気を遮蔽する遮風板を設けることが記載され、特開平１０−２７７４５９号他には、塗布液のカーテンが支持体に衝突するよりも上流部のところで、支持体と遮蔽物とを接触させ空気を遮断することが記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
支持体と遮蔽物とを接触させるいわゆる接触式の場合、空気遮断の効率は良いものの、塗工欠陥を解消することはできない。それは、支持体が紙である場合、支持体と遮蔽物との摩擦によって発生した紙粉が遮蔽物周辺または塗工ヘッド壁面に堆積し、連続塗工の際に舞い上がってカーテン膜を突き破ったり、塊となって支持体面に落下しカーテン膜を破壊することによって、生じたものと考えられる。
【０００５】
そこで、本発明は、高速カーテン塗工時の紙粉等の発生を抑え、塗工ムラや未塗工部などの塗工欠陥が改善された塗工シートの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、連続走行する支持体に塗布液のカーテンを衝突させて塗工層を形成する塗工シートの製造方法において、塗布液のカーテンが衝突する地点よりも上流側に、支持体に接触して同伴空気を遮断するエアーカット手段が設けられ、かつ該支持体として、填料を含有し下記式を満たす原紙を用いることを特徴とする塗工シートの製造方法に関する。
【０００７】
【式１】
ＢＷ×（ＦＣ÷１００）×（ＵＰＳＦｒ÷１００）≦０．８
［式中、
ＢＷ：坪量
ＦＣ：全紙料の固形分１００重量部に対する填料含有量（重量部）
ＵＰＳＦｒ：支持体厚の７０％の粒子径以上を有する填料の割合（％）
を表す。］
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の支持体は、塗工紙の支持体として通常用いられる紙の他、再生紙、合成紙、不織布など、填料を含有するシート状のものを任意に使用することができる。支持体が紙である場合は、一般に、主原料となる木材パルプ等に填料および要求品質に応じた各種薬品類を添加して紙料が調製され、これを抄造した原紙が用いられる。
【０００９】
支持体に含有される填料としては、一般的な紙に用いられる無機および有機填料のいずれも使用することができ、紙に不透明度、白色度、平滑度、柔軟性、紙ぐせを付与したり、インキ吸収性などの印刷適性改良等の目的で配合される粉末である。具体的には、白土、シリカ、炭酸カルシウム、カオリン、焼成カオリン、ケイソウ土、タルク、酸化チタン、尿素−ホルマリン樹脂等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの填料の配合量は、通常紙料の全固形分に対し５〜３０％程度である。
【００１０】
本発明は、塗工時に発生する欠陥が、混入した空気以外に塗工ヘッド周辺等へ堆積した物に起因すること、およびこの堆積物が支持体に含有される填料に由来することを究明するとともに、支持体の厚さに比して粗大な填料の存在が紙粉発生に影響することに着眼しなされたものである。本発明に用いられるカーテン塗工方法では、支持体に接触して同伴空気を遮断するエアーカット手段が設けられるため、エアーカット手段の支持体表面に作用する影響力は大きく、他の塗工方法では問題とならないような支持体でも、大きな影響を受けると考えられる。例えば、塗布液をかきおとすバーブレード塗工方法では、かきおとすためのバーと支持体との間には塗布液、つまり液体が介在するため、支持体が摩擦を受けて紙粉を発生することは少ない。空気で塗布液をかきおとすエアーナイフ塗工方法も同様に、液体が介在するため紙粉の問題は生じにくい。これらに対し、カーテン塗工方法では、塗布液が塗工される前の、乾いた状態の支持体にエアーカット手段が接触し摩擦するため、紙粉が著しく発生しやすいと考えられる。
【００１１】
本発明では、支持体における大きな填料の存在が重要であり、具体的には前記数式１で表される値が０．８以下を満たすことが必要である。より望ましくは０．３以下である。単に填料の平均粒子径を規定しただけでは、本発明の目的は達成されない。
【００１２】
数式１は、填料の存在量と大きさとの関係を規定するものであり、ＢＷ：坪量とＦＣ：全紙料の固形分１００重量部に対する填料含有量（重量部）とから、単位面積当たりに存在する填料の量が示される。次に、ＵＰＳＦｒ：支持体厚の７０％の粒子径以上を有する填料の割合とは、含有される填料のうち、支持体厚が例えば１００μｍであればその７０％の大きさ、つまり７０μｍ以上の粒子径を持つものの割合である。なお、本発明において粒子径とは、体積平均粒子径を示し、ＵＰＳＦｒはマスターサイザー（Malvern社製、マスターサイザー・マイクロプラス）による体積平均粒子径分布から支持体厚の７０％以上の大きさを有する填料の含有割合を求めた値である。
【００１３】
本発明では、支持体厚の大小にかかわらず、その７０％以上の大きさを有する填料を粗大な粒子ととらえ、この粗大粒子の存在量が特定値以下であることより、紙粉発生の抑制された塗工シートを得ることができる。本発明において優れた効果が得られる理由は明らかではないが、支持体から大きな填料が突出していると、エアーカット手段と接触した際に脱落しやすいが、大きな填料が一定値以下であることにより、これが防止されているためと考えられる。
【００１４】
本発明において、支持体厚の７０％以上の大きさを有する粗大粒子は、支持体厚の大小によらず少なければ少ないほど望ましいが、例えば、支持体厚が大きい場合は、粒子径の大きな填料であっても紙中に埋没することが多くなり、エアーカット手段と接触してもかき落とされにくく、紙粉の発生が少なくなると考えられる。一方、支持体厚が小さい場合は、大きな填料があると表面から突出しやすくなるため、その存在量は一層少ないことが望ましい。
【００１５】
また、本発明では、支持体に含有される填料のうち４０μｍ以上の粒子径を有するものの割合が１０％以下であることがより有効であり、好ましくは７％以下である。
【００１６】
原紙に使用されるパルプとしては、ＮＢＫＰ、ＬＢＫＰ、ＮＢＳＰ、ＬＢＳＰ、ＣＧＰ、ＧＰ、ＴＭＰ、古紙パルプ、各種非木材パルプ等が挙げられる。この他、必要に応じてサイズ剤、紙力増強剤など各種薬品類を添加することができる。また、各種澱粉、ポリビニルアルコール、、ポリアクリルアミド、ＣＭＣ等の表面処理剤、スチレン−マレイン酸共重合体、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、アルキルケテンダイマー等の表面サイズ剤、およびそれらの組み合わせ等を、紙力強化や紙粉防止のため表面に塗布（外添）することができる。この場合、原紙の表面に填料粒子が突出していても問題が軽減され効果的であり、塗布量が０．５ｇ／ｍ２以上のときは前記数式１の値が０．８以下、塗布量が０．５ｇ／ｍ２未満のときは０．５以下であると望ましい。また、酸性紙、中性紙のどちらの紙も用いることができる。
【００１７】
原紙を製造する際、坪量および紙厚は、所望に応じて任意に調整可能であり、製紙分野で一般的に用いられる手段を採ることができる。例えば、坪量を調整するには、単位時間に抄紙機に送る紙料の流量や紙料濃度の調整等の方法が挙げられる。坪量の測定は、ＪＩＳ  Ｐ８１２４（ＩＳＯ  ５３６）に準拠した方法によって行う。支持体厚を調整する方法としては、パルプの叩解度、ウェットプレスやカレンダーの線圧の調整等が挙げられる。紙厚の測定は、ＪＩＳ  Ｐ８１１８（ＩＳＯ  ５３４）に準じた方法でマイクロメーターを用いて行う。
【００１８】
本発明におけるカーテン塗工方法では、塗布液のカーテンが支持体に衝突する地点よりも上流側に、該支持体に接触して同伴空気を遮断するエアーカット手段を設けた装置を使用する。エアーカット手段としては公知のものを適用することができる。エアーカット手段からカーテン膜までの距離は、カーテン膜の揺れでエアカット手段を汚すことのない距離以上が適当である。
【００１９】
本発明において、カーテン塗工方法の諸条件、例えば塗工ヘッドのスリット幅、スリット長さ、ヘッド高さ等は特に制限されず、要求品質や操業状況によって適宜設計可能である。
【００２０】
また、本発明は、塗工速度が３００ｍ／分以上程度はもちろん、９００ｍ／分以上あるいは１０００ｍ／分以上の極めて高速でも、優れた塗工適性が得られる。舞い上がった堆積物が支持体の運動と共に塗料のカーテン膜に衝突するエネルギーは、塗工速度の２乗に比例するため、特に高速塗工の場合において、本発明は顕著な効果を発揮する。
【００２１】
図１に、本発明で用いられるカーテン塗工方法の一例を模式的に示す。また、さらなる塗布液膜の安定化のため、エアーカット手段よりも支持体の上流側で吸引装置により空気を吸引したり、エアーカット手段よりもさらに上流部に非接触型のエアーカット手段（図１の符号２に例示）を設け空気遮断処理をしておくことができる。これらの手段は、支持体との擦れによる紙粉等の発生を引き起こしにくく、かつ同伴空気をより確実にカットするために有効であり、本発明においては接触型のエアーカット手段と併用することにより、非常に安定性の向上した塗工シートが得られる。
【００２２】
本発明の塗工シートは、塗布液をカーテン塗工可能なものであれば制限されず、例えば発色性染料を内包するマイクロカプセル層を設けた感圧複写紙、感熱記録紙、インクジェット記録用紙、印刷用紙等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、本発明において支持体は平滑であることが望ましく、王研式平滑度１０秒以上、より好ましくは３０秒以上である。
【００２３】
【実施例】
以下、発色剤を含有するマイクロカプセル層を設ける感圧複写紙を例に挙げ、本発明を具体的に説明する。実施例および比較例中、特にことわらない限り部数は重量部、濃度は固形分の重量％を示す。
【００２４】
＜原紙の製造例１＞
ＬＢＫＰパルプ１００部に、填料としてタルク（填料ａと称す）を表１の填料含有量の欄に示した割合で添加し、さらに変性ロジンエマルジョンサイズ剤０．２部、紙力増強剤０．１部、硫酸バンド０．４５部、カチオン化澱粉０．１部を加えたパルプスラリーを用いて、長網抄紙機により、表１に示す坪量および紙厚を有する原紙No.１〜１２をそれぞれ製造した。
【００２５】
＜原紙の製造例２＞
タルク（填料ａ）に代えて、軽質炭酸カルシウム（填料ｂと称す）を表２の填料含有量の欄に示した割合で添加した以外は、製造例１と同様にして、表２に示す坪量および紙厚を有する原紙No.１３〜２４をそれぞれ製造した。
【００２６】
＜原紙の製造例３＞
ＬＢＫＰパルプ１００部に、填料として４０μｍ以上の粒子径を有するものが表３に示す割合である填料（填料ｃ〜ｈと称す）６部、さらに変性ロジンエマルジョンサイズ剤０．２部、紙力増強剤０．１部、硫酸バンド０．４５部、カチオン化澱粉０．１部を加えたパルプスラリーを用いて、長網抄紙機により、坪量４０ｇ／ｍ２、紙厚５０μｍの原紙を製造した。
【００２７】
＜感圧複写紙用カプセル層塗布液の調製＞
水６８０部に、発色剤としてクリスタルバイオレットラクトンを含有するカプセルスラリー１００部、小麦粉澱粉３５部、ＳＢＲラテックス２０部を順次攪拌しながら混合し、最終濃度を２５％とした。
【００２８】
［実施例１、２（原紙No.１〜２２）、比較例１（No.２３、２４）］
セラミック製エアーカット部材の先端からカーテン膜までの距離を約３０ｍｍとし、スリット幅０．３ｍｍ、スリット長さ１９５０ｍｍ、流量３０リットル／分・ｍ、高さ１５０ｍｍの塗工ヘッドから、上記カプセル層塗布液を製造例１および製造例２で得られた幅１８００ｍｍの各原紙のワイヤー面に、塗工速度１０００ｍ／分で固形分塗布量が２．５ｇ／ｍ２となるように、カーテン塗工して感圧複写紙を作成した。
【００２９】
［実施例３］
製造例３で得られた幅１８００ｍｍの各原紙に、実施例１で調整したカプセル層塗布液を実施例１と同様にしてカーテン塗工し、感圧複写紙を作成した。
【００３０】
［填料の粒子径測定］
マスターサイザー（Malvern社製、マスターサイザー・マイクロプラス）にて体積平均粒子径を測定した。
【００３１】
［品質試験結果］
▲１▼紙粉発生の評価（１）
紙粉の発生状態を、エアーカット部材あるいは塗工ヘッド周辺に堆積した堆積物除去のために必要となる掃除の頻度によって、次の基準で評価した。操業効率の点から、除去掃除は多くても１日１回程度が望ましい。表１および表２に結果を示す。
◎  ４８時間以上、掃除をすることなく連続操業可能である
○  ２４時間以上、  〃
△  １２時間以上、  〃
×  連続操業６時間以下で、掃除をしなければならない
【００３２】
▲２▼紙粉発生の評価（２）
ガーレー摩耗試験器（東洋精機製）の接触部分にセラミックブレードをセットし、回転台座に製造例３で製造した各原紙のサンプルを置いて、回転速度１２０回／分で２分間摩耗試験を行い、セラミックブレードの先端に付着した紙粉の量を目視によって判定し、５段階で評価した。数字の小さい方が発生量は少ないことを表す（良１← →５悪）。表４に結果を示す。
【００３３】
▲３▼塗工欠陥の評価
欠陥検出器（オムロン社製、KZD-230X-A）で検出された塗工面積１００００ｍ２当たりの欠陥（塗布ムラ）の個数により評価した。値が小さいほど、欠陥がなく良好なことを表す。表４に結果を示す。
【００３４】
【表１】
0003915523.tif 000002
＊  支持体厚の７０％以上の粒子径をもった粒子の割合、以下の表全て同じ
**  BW×（FC÷100）×（UPSFr÷100）、以下の表全て同じ
【００３５】
【表２】
0003915523.tif 000003
【００３６】
【表３】
0003915523.tif 000004
【００３７】
【表４】
0003915523.tif 000005
【００３８】
以上の結果から明らかなように、本発明の数式１で表される粗大粒子の存在が一定値以下である実施例１は、紙粉の堆積が抑えられ、長時間の連続操業が可能である。また、添加される填料のうち４０μｍ以上の粒子径を有するものの割合が１０％以下である実施例３では、塗工欠陥の発生が効果的に防止されることが示される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、高速カーテン塗工時の紙粉の発生が抑制され、紙粉堆積により操業が妨げられることなく、塗工シートの生産を効率良く行うことができる。また、塗工ムラや未塗工部などの塗工欠陥が著しく改善され、品質的にも優れた塗工シートを得ることができ、極めて実用的価値が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明で用いられるカーテン塗工方法の一態様を表す模式図である。
【符号の説明】
１  原紙
２  非接触型エアーカット手段
３  ロール
４  接触型エアーカット手段
５  塗工ヘッド
６  塗布液
【図１】
0003915523.tif 000006