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JP2995690B2 - 水酸化アルミニウム系顔料コーティングを有する剥離原紙 - Google Patents

水酸化アルミニウム系顔料コーティングを有する剥離原紙

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JP2995690B2
JP2995690B2 JP8529943A JP52994396A JP2995690B2 JP 2995690 B2 JP2995690 B2 JP 2995690B2 JP 8529943 A JP8529943 A JP 8529943A JP 52994396 A JP52994396 A JP 52994396A JP 2995690 B2 JP2995690 B2 JP 2995690B2
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paper
release
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ケムメーラー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング
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Description

【発明の詳細な説明】 顔料を被覆した従来の剥離原紙は、片面又は両面に顔
料／バインダー混合物層を有しており、顔料として、ク
レー（カオリン）、タルク、又は炭酸カルシウムを個々
に又は組み合わせて使用し、そしてバインダーとして、
主にポリマー分散物（しばしば変性デンプン生成物との
混合物として）を使用する。この優れた平滑性、及びそ
れと同時に高い表面密度は、ラメラ形状の顔料（例え
ば、クレー、あるいは、範囲は制限されるものの、タル
ク）を可能にする。
一般的に、これらの顔料被覆剥離原紙は「クレーコー
ト紙」と呼ばれ、主に使用されているコーティング用顔
料によって示される（Coating,1987,10:366−372,及び1
1:396−398）。
顔料処理していない紙コーティングと比較すると、前
記の紙の特性は、経済的及び質的長所、例えば、 優れた平滑性 減少した多孔性 減少したコーティング荒さ より高い表面密度 より高い光沢 増加した「シリコーンホールドアウト（hold out）」 を有し、従って、より大きな剥離作用を有する高緻密化
（weitgehend geschlossenen）シリコーンフィルムを
得るために、シリコーンの使用が部分的に減少する。
直接的又は間接的フィルム−転写技術に基づくコーテ
ィング技術分野の最近の開発により、抄紙機中で、5g/m
2（固形分）未満の薄い顔料コーティングを原紙へ塗布
することが既に可能になっている。このオンライン顔料
添加には、容量−予備計量ローラー塗布プラント［ゲー
ト−ロール計量フィルムプレス及びブレード計量フィル
ムプレス、又は予備計量単位を有するブレード塗布集成
機（ハイスペシャル計量技術、例えば、Billblade HS
M、LAS、HSM、及びTwin−HSM）］が主に使用される［Da
s Papier,1991,10A:120−124;Wochenblatt ｆｒ P
apierfabrikation,1993,10:390−393,及び1994,17:671
−676参照］。
これらのコーティングの目的は、主に、紙の印刷性能
を改善すること、特にオフセット印刷を使用する場合の
紙の印刷性能を改善することにある。
従って、薄コーティング技術としばしば称されること
もあるこの新しい塗布技術は、薄コーティングを有する
顔料被覆剥離原紙の製造にも用いられている。
紙のコーティング吸収力及びコーティング多孔性を調
節することによる印刷性能が一般的に重視されている従
来公知の塗布分野と比べて、可能な限り薄くコーティン
グ塗布された高緻密化紙表面の達成が、現在焦点とされ
ている。すなわち、より多くの塗布をしばしば有する前
記の従来の典型的な「クレーコート」剥離原紙の場合と
同様に、剥離紙を形成するためのそれに続くコーティン
グの際のシリコーン樹脂の浸透傾向を、限界範囲内に維
持することができる。
薄コーティング技術を用いて製造し、約5g/m2（固形
物）のコーティングを塗布した顔料被覆剥離原紙は、19
94年から製造されている。規定された粒度分布と最も顕
著なラメラ形状構造とを有する特定のクレー混合物が、
顔料として主に使用されている。また、同様のラメラ形
状のタルク又は炭酸カルシウムをコーティング顔料とし
て用いる試みも少なからず行なわれてきた。しかしなが
ら、前記の顔料は、ビーズ構造に起因して、表面密度及
び透明度に関して必要な要件を充分に満足せず、そし
て、その理由により、クレー又はタルクとの組み合わせ
でのみ、主に使用されている。
剥離紙を製造するためにシリコーン樹脂で剥離原紙の
コーティングをする際に、最も大きな要件がシリコーン
コーティングに求められている。それは、それがなけれ
ば、シリコーン処理した紙の剥離特性の点で、受け入れ
ることのできない高い逸脱、例えば、ラベル工程の際に
障害を生じることになる。塗布したシリコーンコーティ
ングの均一性は、シリコーン樹脂の主成分としてのシリ
コンのＸ線蛍光測定（紙の厚みへのＸ線透過は約５μｍ
に制限される）によって、通常、決定される。
しかしながら、クレー（天然のケイ酸アルミニウム）
又はタルク（天然のケイ酸マグネシウム）は、それらの
シリコン含有が原因で、シリコーンの塗布重量の正確な
決定に重大な影響を与えたり、あるいは、典型的な「ク
レーコート」剥離原紙の場合には、5g/m2（固形分）を
越える顔料コーティング塗布を不可能にさせたりする。
後者の場合には、相対的に長時間の製造作業におい
て、多くの場合、使用シリコーンの容量測定のみが残
る。しかしながら、この点は、紙の長さ方向及び横断方
向におけるシリコーン塗布の均一性に関する結論を導く
ものではない。
±0.3g/m2以内から±0.5g/m2程度までのコーティング
重量の偏差は、5g/m2未満のコーティング塗布を有する
顔料被覆剥離原紙の場合に生じることがある。このこと
は、従来のシリコーン塗布の範囲（溶剤含有シリコーン
樹脂の使用において0.5〜0.8g/m2であり、あるいは、無
溶剤シリコーン樹脂を用いる場合には0.8〜1.2g/m2）に
おいて、Ｘ線蛍光測定による正確なシリコーン塗布決定
において、非常な妨げになることが既に注目されてい
る。
このことが、8g/m2未満（ほとんどは5g/m2未満）のコ
ーティング塗布を有する剥離原紙が実際には見当たらな
いか、あるいは、非常に試験的な適用しか見つからない
理由の１つである。
更に別の理由は、シリコーンのアンカーリング及びク
ロスリンキング、特には、複合材料（シリコーン処理さ
れたベース紙と接着剤被覆された上塗り紙との組合せ、
例えば、ラベル）の相対的に長時間な保存における原料
コーティング中のパーマネントアルカリの憂慮すべき影
響である。これは、この分野の当業者の間では、「ポス
トラブオフ（post rub off）」と一般に呼ばれてい
る。
しかしながら、コーティング顔料の水中における完全
な分散及び安定化のために、そして所望の低粘度のコー
ティング組成物を製造するために、特定の分散剤と組み
合わせて、苛性ソーダ溶液を主に使用する。
特開昭49−132305号公報には、高度の光沢と良好な滑
り特性とを有する印刷用紙が開示されている。前記印刷
用紙は、或る態様においては、カオリン20部、水酸化ア
ルミニウム80部、及びミルクカゼイン30部からなる下塗
と、その上の、カオリン70部、ポリスチレン30部、及び
スチレン／ブタジエン−ラテックス20部からなる上部層
とをベース紙上に含む。この２層構造は、要求される光
沢の程度と所望の滑り特性とを得るために必要である。
この目的は、結合剤を含有する顔料コーティングが紙
上に形成され、前記顔料コーティングが、単独顔料とし
ての水酸化アルミニウム、又は主成分としての水酸化ア
ルミニウムを有する顔料混合物を含有し、そして、顔料
コーティングが、３〜10g/m2の厚さで紙上に形成されて
いる、剥離性シリコーンの塗布による被覆用の剥離原紙
によって達成される。
水酸化アルミニウムは、ラメラ形状顔料であり、これ
は、従来用いられているコーティング顔料と比較して、
結合剤の含有率が相対的に高く、且つ、相対的に高濃度
では、コーティング組成物の加工性を損なうことがあ
る。従って、本発明による顔料被覆剥離原紙において、
単独のコーティング顔料としてのクレー又はタルクと比
較して、同等、あるいは、ごくわずかに優れた表面密度
が、それに続くシリコーンコーティングのより優れた接
着性と同時に、達成されたことは驚くべきことであっ
た。従って、シリコーンホールドアウトにおける重要な
改良、すなわち、シリコーン処理された紙の特定の剥離
特性を達成するためのシリコーン要件における重要な改
良は、しかしながら、シリコーンコーティングの後に達
成された。更に、100％水酸化アルミニウムで処理され
た剥離原紙は、数週間にわたる保管期間の間、シリコー
ンフィルムのアンカーリング又はクロスリンキング妨害
（「ポストラブオフ」）を示さない。
前記顔料コーティングは、結合剤を含有する。好適な
結合剤は、ペーパーコーティング技術において公知のす
べての水溶性ポリマー、例えば、デンプン誘導体、カル
ボキシメチルセルロース、又はポリビニルアルコール、
及びアクリル酸、アクリル酸エステル、アクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、ブタジエン、又はスチレンを（単独
で、あるいは混合物として）ベースとするポリマーの水
性分散液（ラテックス）である。結合剤又は結合剤混合
物は、前記顔料コーティングにおいて、1:0.25〜1:2.
3、好ましくは1:0.3〜1:2.0、より好ましくは1:0.35〜
1:0.45の顔料／バインダー比（固形分、すなわち、固体
物質の重量に基づいて算出）であることができる。
前記顔料コーティングを、表面サイジング処理された
紙上に形成することもできるし、表面サイジング処理の
されていない紙上に形成することもできる。１又は２段
階の工程で、紙の一方の面又は両面に顔料コーティング
を塗布することができる。
本発明の剥離紙は、前記の顔料コーティングにおい
て、シリコーンの塗布を（好ましくは0.9〜1.0g/m2の量
で）含有する。このシリコーンコーティングによって剥
離性が付与される。
剥離性を有する好適な有機シリコーンポリマーは、当
業者に公知である。前記ポリマーには、例えば、高めら
れた温度での作用下かつ触媒としての有機スズ塩の存在
下で、ケイ酸エステルと縮合する末端水酸基を有する
か、あるいは、白金触媒の存在下、熱の作用下でビニリ
デン基を有する鎖状ポリマーと水素シロキサンとの反応
による付加架橋工程によって得られる鎖状ジメチルポリ
シロキサンが含まれる。前述の塗布方法は、剥離原紙の
コーティングに使用することが可能である。
以下、実施例において、本発明を詳細に説明する。
実施例１ 顔料−バインダーの組合せの選択 コーティング組成物の調製 規定された粒径を有するクレーコーティング顔料は、
高緻密化コーティング表面を製造するのに適当な公知ク
レーコーティング顔料と同様に、それらの顕著な六角ラ
メラ構造のために、実用的に有効であった。
比較試験用には、同様のラメラ構造を有する水酸化ア
ルミニウム［Al（OH）３］−顔料の代表例として、市販
のＩ型及びII型（それらは、粒度分布及び比表面積の点
で明らかに異なる）を選択した。これらのコーティング
顔料の特性の比較を表１に示す。
コーティング組成物の調製用に、顔料／バインダーの
比として1:0.44（固形分）を選択した。ここでクレーマ
トリックス中のほとんど全ての中空空間は、結合剤で充
填されていた。このいわゆる臨界顔料容量濃度（critic
al pigment−volume concentration;CPVC）は、顔料1
00g当たりのアマニ油のグラム数によって示す油量によ
り決定した。この方法は、ラッカー工業において一般的
なもので、問題のバインダー要件の決定方法である。従
って、CPVCは、顔料の最高充填密度を規定する。しかし
ながら、表１に示すとおり、使用したAl（OH）３−顔料
は、クレー混合物よりも低い油量を示している。すなわ
ち、選択した顔料／バインダー比である1:0.44（固形
分）において、Al（OH）３顔料添加されたフィルムは、
臨界点以下で存在し、その際、顔料マトリクス中の全て
の中空空間は、充填されている。油量（従ってCPVC）に
おける前記の２種類の顔料のこれらの違いにより、Al
（OH）３の使用が結合剤の使用抑制をもたらすことが期
待される。
コーティング組成物の調製に用いた結合剤を、表２に
示した。クレー混合物での実際の試験において、カチオ
ン性デンプン（デンプンＡ）が特に適当であることが、
既に発見されている。クレーコーティング組成物中にア
ニオン性デンプン（デンプンＢ）を用いると、粘度が明
らかに減少するが、しかし保存安定性（直後に決定した
粘度と24時間後に測定した粘度との差）がわずかに劣る
結果となる。
一方、驚くべきことに、水酸化アルミニウム顔料は、
前記コーティング組成物中で全く異なる作用を示す。カ
チオン性デンプン（デンプンＡ）を、アニオン性デンプ
ン（デンプンＢ）に置き換えると、そのコーティング組
成物の粘度が明らかに増加し、同時に保水能力（WRC）
も改善される。低いWRC値（g/m2）又は高いWRC値（ｓ）
は、紙への表面塗布間のコーティング組成物の保水能力
が改善されたこと、すなわち、原紙中への水及び結合剤
の浸透が減少することを示している。同量の結合剤の塗
布によって、被覆表面の緻密性が増加する。
従って、以下のコーティング試験用に、単独コーティ
ング顔料としてのAl（OH）３をアニオン性デンプン（デ
ンプンＢ）と共に使用して、他方で、クレーをカチオン
性デンプン（デンプンＡ）と共に使用した。従って、単
独コーティング顔料としてのAl（OH）３の使用が前提条
件となる。
それらのコーティング組成物中の固形物質の含有量
は、45％までとした。45％においても、前記原紙から良
好な被覆紙が依然として得られた。
実施例２ 表面サイジングしていない原紙に、表３の記載の組成
を有するコーティング組成物を、62g/m2の表面相対質量
で、実験室用ブレード−塗布機を使用して塗布した。コ
ーティング塗布量（固形分）は、3g/m2及び5g/m2までと
した。
クレーコーティング組成物と比較して、Al（OH）３−
タイプの代表として、表１に示すII型のAl（OH）３を用
いたところ、いくらか粗いコーティング表面（高いSCAN
多孔性、高い油吸収）が導かれたが、微細荒さは若干減
少した。
単独コーティング顔料としてのAl（OH）３を用いた場
合の低い光沢値は、未発達のラメラ構造（すなわち、つ
や出し加工の影響下での紙面と平行な面における顔料の
好ましくない配向）を意味している。
しかしながら、この試験は、Al（OH）３を、良好な結
果をもたらす剥離原紙用の顔料添加コーティング組成物
中で使用することができる証拠を、本質的に与えてい
る。
実施例３ 実施例２に示すとおり、表面サイジングしておらず、
表面重量62g/m2の剥離原紙を、表４に示すとおり、クレ
ー及びAl（OH）３含有コーティング組成物で処理した。
表１に示すＩ型Al（OH）３及びII型Al（OH）３の混合
物の使用を補足的に行ったところ、そのコーティング組
成物の保水能力が増加した。
機械速度600m/分で、フィルムプレス及び前記の紙を
用いて、コーティング組成物3g/m2（固形分）又は5g/m2
（固形分）を片面へ塗布し、顔料被覆とつや出し処理を
行った。
表５に記載する結果によると、得られた紙の特性（油
吸収性、カラーブリード、浸透性）は、クレーを用いて
得られたものと、同等（平滑性、微細荒さ）であるか又
はより良好であった。コーティング光沢だけは、クレー
を用いる場合よりも、若干高かった。これは、Al（OH）
３の顔料のラメラ構造の発達が劣っていることによって
説明することができる。
これらの結果から、Al（OH）３コーティング顔料は、
コーティング組成物中で単独で使用することができ、そ
して得られた紙の特性は、クレーコーティング顔料によ
る特性に匹敵するという結論が得られる。
実施例４ ビルト−インフィルムプレスを有する抄紙機上で、機
械速度約550m/分で、60〜62g/m2の剥離原紙の片面を顔
料コーティング又は表面サイジングした。背面を、デン
プン溶液で、均一に（約1g/m2,固形分）被覆した。この
コーティング組成物の調合を表４に示す。次に、前記の
ように表面を仕上げた剥離原紙を、約12％まで予備湿潤
処理（通常の実施条件下）し、そして続いて16ロールス
ーパーカレンダ中でつや出し処理した。
グラシン型の高つや出し表面サイジング処理剥離原紙
と比較すると、顔料被覆紙は、より良好な表面特性を示
す。このことは、特に平滑性、光沢、微細荒さ、及び油
吸収に関して特にあてはまる。表６に示すように、微少
多孔性も顔料処理によって減少する。
驚くべきことに、最適つや出し条件が常に広く存在す
る点で、Al（OH）３は、クレーを超える利点を有する。
この点は、特にコーティング光沢についてあてはまる。
実施例５ 表６に示す実用的な紙を、５−ローラー塗布機［無溶
媒（LF）シリコーン系で］、又はアキュムレーション−
彫刻ローラー塗布機（シリコーンエマルジョンで）を用
いて機械速度150m/分で、被覆した。クレーコート紙
は、参照用サンプルとして１つの場合（LF Ｉ−シリコ
ーン系）にのみ使用した。クレーコート剥離原紙では、
同様の剥離作用を有するグラシン紙と比べて、最大10〜
15％のシリコーンを節約可能であることが、既に充分に
統計的に保証された結果として入手可能である。そのた
め、シリコーンコーティングは0.5〜1.0g/m2（固形分）
の間で、変化させた。塗布したシリコーンフィルムの緻
密性は、メチレンブルー染料試験によって決定した。カ
ラーインデックスが低ければ低い程、形成されたシリコ
ーンフィルムの緻密度が高く、従って、接着剤に関する
剥離効果が大きい。この結果を表７に示す。
0.8〜0.9g/m2のほぼ同程度のシリコーン塗布を行い、
シリコーンエマルジョン処理をしていない紙において、
色の等級を決定したところ、顔料被覆紙上において有意
に低かった。同様に、光沢及び微細荒さは、顔料被覆剥
離原紙に関して有意に良好であった。
0.6g/m2のシリコーンコーティング（LF−シリコーン
系Ｉ）を有する、クレー被覆及びAl（OH）３被覆剥離原
紙を比較すると、Al（OH）３の方に、色の等級に関して
明確な利点が示される。
従来から使用されているＸ線蛍光測定法により、クレ
ーコート紙のシリコーンコーティングの絶対量の決定に
関する問題をもう一度取り上げる。クレーを用いる３〜
5g/m2の顔料コーティングにおいては、紙ウェブの縦横
の輪郭上に、約0.9〜1.3g/m2（偏差±0.10〜0.15g/m2以
下）のシリコンの「バックグラウンドノイズ」が、シリ
コーン処理していないウェブ上に現れるのに対し、Al
（OH）３コーティング顔料を用いることによって、この
「バックグラウンドノイズ」を完全に抑えることができ
る。これを達成するためには、アイソトープン（isotop
en）ユニットの代わりに、現在頻繁に使用されているタ
イプのチューブユニットを使用すること、及び測定幅
（窓）を、一般的な1.506〜1.978keVの代わりに1.65〜
1.85keVへ狭くすることだけが必要である。
シリコーンコーティングを塗布する者には、シリコー
ンコーティング及びコーティング中の変動を、正確に、
絶対的に計測をする可能性（すなわち、顔料で被覆さ
れ、シリコーンで処理された前記の紙の剥離特性に関す
る一層良好な予測及び制御の可能性）が提供される。
しかしながら、本発明の場合に起こるように、クレー
コート紙の場合には、様々な方法（「バックラウンドノ
イズ」の減質）によって、紙に塗布されたシリコーン量
を決定する必要がある（表７及び表８）。
本発明のAl（OH）３処理した剥離原紙は、表８に示す
ように、参照用クレーコート紙と比較しても、シリコー
ン処理後の剥離特性において明らかな利点を示す。
一般的な経験によると、試験用接着剤ストップによる
低速分離力計測の結果は、高速計測のものより大きな予
測値となる。このことは、種々のシリコーン表面間にお
いて種々の計測を実施する場合に、特にあてはまる。
0.8〜0.9g/m2にほぼ匹敵するシリコーン塗布を既にし
てある場合には、本発明のAl（OH）３被覆紙は、用いた
シリコーン系とは関係なく、明らかに低い剥離値を示
す。
最も低い0.55g/m2でのLF−シリコーン塗布をセットし
たものにおいても、標準的グラシン紙の場合において一
般的な0.9〜1.0g/m2のシリコンコーティング量の剥離力
よりも、剥離値は低い。このことから計算すると、塗布
したシリコーンコートが、匹敵するレベルの剥離力を有
しながら、少なくとも30％減少することになる。シリコ
ーンフィルムの接着性欠如又はクロスリンキングの問題
は、Al（OH）３被覆剥離原紙において観察されない。
クレーコートした対照紙では、これらAl（OH）３コー
ティングの驚くほど良好な結果を達成することができな
かった。
本発明のAl（OH）３被覆紙を用いることによるシリコ
ーンの節約は、クレーに比べると、高価な顔料コスト
を、大幅に補うことになる。
Al（OH）３−顔料マトリクス中のCPVCの達成までに結
合剤を減少させる大きな可能性は、この場合にはまだ考
えられていなかった。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) D21H 19/00 - 19/84 D21H 27/00 C09J 7/02

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】結合剤を含有する顔料コーティングが紙上
    に形成される、剥離性シリコーン層による被覆用の剥離
    原紙であって、前記顔料コーティングが、主成分として
    水酸化アルミニウムを含む顔料混合物、あるいは、単一
    顔料としての水酸化アルミニウムを含有し、そして、前
    記顔料コーティングが、前記紙上の３〜10g/m2の層で形
    成されていることを特徴とする、前記剥離原紙。
  2. 【請求項２】種々の粒度分布の水酸化アルミニウムを前
    記顔料混合物中に含有することを特徴とする、請求項１
    に記載の剥離原紙。
  3. 【請求項３】デンプン誘導体、カルボキシメチルセルロ
    ース、及びポリビニルアルコールからなる群から選択し
    た水溶性ポリマー、及びアクリル酸、アクリル酸エステ
    ル、アクリロニトリル、酢酸ビニル、ブタジエン、又は
    スチレンを、単独で、あるいは混合物として、ベースと
    するポリマーの水性分散液を結合剤として使用すること
    ができることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記
    載の剥離原紙。
  4. 【請求項４】前記結合剤又は結合剤混合物を、1:0.30〜
    1:2.0の顔料／バインダー比（固形物に関する算出）で
    使用することができることを特徴とする、請求項１〜請
    求項３のいずれか一項に記載の剥離原紙。
  5. 【請求項５】前記顔料コーティングが、表面サイジング
    処理された紙上に形成されていることを特徴とする、請
    求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の剥離原紙。
  6. 【請求項６】前記顔料コーティングを両側に塗布するこ
    とを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか一項に
    記載の剥離原紙。
  7. 【請求項７】請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載
    の剥離原紙の上に剥離性シリコーンコーティングが形成
    されていることを特徴とする、剥離性シリコーンコーテ
    ィングを有する剥離紙。
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