JP2731831B2

JP2731831B2 - 塗工紙の乾燥方法

Info

Publication number: JP2731831B2
Application number: JP33022690A
Authority: JP
Inventors: 貴中原; 英俊八田; 勲須長; 勇雄梶田
Original assignee: OJI SEISHI KK
Current assignee: OJI SEISHI KK
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1998-03-25
Anticipated expiration: 2013-03-25
Also published as: JPH04222296A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、塗工紙の乾燥方法に関する。さらに詳しく
述べれば、本発明の、モットリングを発生しない優れた
印刷適性を得るための塗工紙の乾燥方法に関する。

〔従来の技術〕

近年、紙塗工製品の分野では、市場からの品質要求が
益々厳しくなり優れた白紙光沢、平滑性及び印刷適性が
望まれている。

しかしながら、従来実施されていたメタリングバー、
ブレード、エアナイフなどによる単段塗工方式及び下塗
りにメタリングバー或いはブレード塗工し、上塗りにエ
アナイフ塗工するダブル塗工方式ではこの要求に応える
ことが困難になってきている。

そのため最近では、とりわけ表面平滑性の劣る板紙の
塗工分野では塗工紙の下塗りと上塗りに、より優れた印
刷表面特性が得られるブレードを用いたブレードオンブ
レードのダブル塗工が行なわれるようになってきてお
り、塗工の面からの改善が試みられている。

一般に、コーターで塗工する塗料は、カオリン、炭酸
カルシウム、有機ピグメントなどの顔料、ラテックス、
澱粉などの水溶性高分子接着剤及び各種助剤薬品から構
成され、用いるコーターの種類によって適切な固形分濃
度で、例えばブレードコーターでは固形分濃度50〜75％
の範囲で基材の上に塗工され、その後乾燥工程に送られ
乾燥され、３〜９％の範囲で仕上がり水分になるように
調整される。

この乾燥の間に、塗工紙の印刷品質、とりわけモット
リング（インクの着肉ムラ）が、最も著しく影響を受け
るといわれている。

このモットリングは、抄紙の際に基紙がキャレンダー
処理されて表面平滑性を向上させる処理を施されても、
基紙の表面平滑性が不十分な場合には発生するし、特に
紙厚が高いが故に薄い紙程良好な表面平滑性が得られな
い板紙を基紙として塗工紙について顕著に影響を受け
る。

例えば、1986 Coating Conference/TAPPI Proceeding
s、73〜78にはパイロットブレードコーターによるダブ
ル塗工において、塗膜濃度が臨界固形分領域（Critical
Solids Range）で乾燥効率を高くするとモットリング
が発生することが開示されており、Paper Technology O
ctober 26〜34 1989にはブレードコーティングする際に
四つの乾燥ゾーンにおいて塗料が固化する第３番目のゾ
ーンを強く乾燥すると、モットリングが生じるので、温
和な乾燥ができるようにこの領域がどこで発生するかを
予知することが重要であることが記載されているが、そ
の具体的な手段については言及されていない。

また、「紙塗工（高分子ラテックスの応用）（高分子
刊行学会発行、1989年９月）193〜219には塗工層の表面
及び内部空隙の構造が乾燥の進行につれて、内部に顔料
とラテックス粒子からなる３次元ネットワーク構造を生
成し、表面に擬毛細管が形成され、湿潤面光沢が低下し
始める点（第１臨界濃度或いは不動化点）迄の領域、こ
の点から乾燥が進み、空気と水の置換が起こり始める第
２臨界濃度迄の領域、さらに乾燥した空隙構造が形成さ
れる迄の領域の存在することがガラスまたはプラスチッ
クフィルムなどの非浸透性下地に塗工カラーを塗布した
例に基づいて説明されている。

しかしながら、連続的に塗工されている実際操業にお
いて、どの部分がこれらの領域、とりわけ不動化点に該
当するのかを予知するために適用される具体計な手段に
ついては記載されていない。

一つの手段として、ドライヤーの温度、風量及び熱量
から蒸発水量を算出し、塗膜濃度を推定することが考え
られるが、現実の操業においては、塗工量の変動、塗工
速度の変更などの要因の変化に対応して乾燥条件を追従
させることは実施が極めて困難である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明者等は、かかる現状に鑑み基紙に塗工した場合
の塗料の乾燥について鋭意研究した結果、塗料が基紙の
表面に塗工された後、乾燥工程において水分が蒸発して
乾燥する過程の或る一定の濃度水準以上になると塗工表
面の光による反射率が塗工紙が高速で走行していても極
めて鋭敏に変化することに着眼し、多量の蒸発雰囲気及
び高い温度下で機能を発揮する非接触型レーザー型表面
検査計を用いて塗工表面の塗膜濃度を連続的に測定し、
一つのドライヤー入口における塗膜濃度（塗工表面の塗
料濃度）が特定の水準に到達するように前の乾燥工程の
乾燥条件を調整し、さらに該ドライヤーの出口における
塗膜濃度が別の特定の水準になるように該ドライヤーに
おける温度及び風速を変更させ蒸発率を調整することに
よって塗工紙のモットリングが効果的に解消できること
を見い出だし本発明を完成するに到った。

従って、本発明は、塗料を基紙の表面上に塗工した後
乾燥工程において塗工紙を乾燥する際に、乾燥ゾーンの
入口及び出口における塗膜濃度を連続的に測定し、乾燥
条件を適切に調整することによって実質的にモットリン
グの無い印刷適性の優れた塗工紙の乾燥方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、基紙上に塗料を塗工し、連続的に乾燥工程
に導入して乾燥する際に、ドライヤーの入口及び出口に
塗膜濃度を測定するためのレーザー型表面検査計の計器
を設置し、各ドライヤーの入口及び出口における塗工紙
の塗膜濃度を連続的に測定し、一つのドライヤーの入口
における塗膜濃度が固形分換算で74〜80重量％の範囲に
到達するように前のドライヤーの乾燥条件を調整し、さ
らに前記一つの該ドライヤーの出口における塗膜濃度が
固形分換算で80〜85重量％の範囲になるように該ドライ
ヤーにおける蒸発率を15kg/m²・ｈ以下に維持すること
を特徴とする塗工紙の乾燥方法である。

第１図は、プラスチックフィルム上に塗料を塗布し乾
燥した際のレーザー型表面検査計（高周波通信工業株式
会社製、SU-12同軸型レーザービームセンサー）を用い
て反射率を測定し、電圧と塗膜濃度の関係を示すグラフ
である。

図から分かるように、レーザー型表面検査計はビーム
計の電圧の変化として塗膜濃度を捉え、両者は極めて良
好な相関を示している。尚、塗膜濃度が、76％以下の場
合はセンサーを切り替えることにより追従させることが
できる。

本発明では、この測定装置を乾燥工程のドライヤーセ
クションの間、即ちドライヤーの入口と出口のペーパー
ロール上に設置し、走行する塗工紙の塗工面に対し直角
にレーザービームを照射して塗工面の反射光を受光でき
るようにすることが重要である。また、レーザービーム
を照射する際の塗工面は、振動が最も少なくなるように
ペーパーロールで塗工紙のテンションを調整することも
肝要である。

レーザー型表面検査計をそれぞれのドライヤーの入口
及び出口に設置する場合は、塗工紙の塗膜濃度に合わせ
てセンサーの感度調整を行なうことは勿論であるが、塗
膜濃度が90％以上では公知のBM計を併用することができ
る。

本発明では、前記したドライヤー群のなかの一つのド
ライアーへ入る塗工紙の塗膜濃度が、74〜80％、好まし
くは77〜79％の範囲に維持できるように前のドライヤー
での乾燥条件を調整し、この塗膜濃度が前記一つの該ド
ライヤーの出口で80〜85％、好ましくは81〜83％に保持
されるように該ドライヤーの温度100〜160℃及び風圧20
〜220mmAqの範囲から適宜選択されて蒸発率が15kg/m²・
ｈ以下、好ましくは5kg/m²・ｈ以上13kg/m²・ｈ以下に
調整される。

該ドライヤーの入口での塗工紙の塗膜濃度が74％以下
では本発明の温度及び風圧の範囲で得られる蒸発率を適
用すると、塗工紙の含水率が高く、かなり長いドライヤ
ーを適用しないと該ドイラヤー出口での塗膜濃度を80％
以上に維持できないので不経済であり、また該ドライヤ
ー入口での塗膜濃度が80％以上では既に乾燥し過ぎてお
り、該ドライヤーで本発明の蒸発率を適用しても所望の
効果を得ることはできないので本発明には適していな
い。

該ドライヤー出口において、塗膜濃度が80％以下では
乾燥不十分であり、所望の効果を得るためには次のドラ
イヤーにおいて再び本発明の蒸発率による乾燥条件を適
用する必要が生じるので熱経済的に得策でなく、一方出
口における塗膜濃度が85％以上では所望の効果は得られ
るものの熱ロスを伴うので不経済である。

また、これらの塗膜濃度の変化は、コーター速度、塗
工量、塗料の濃度（コーターの種類）などにより影響を
受けるが、一つのドライヤーの入口における塗膜濃度が
所望の水準に維持できて、ドライヤー出口での塗膜濃度
が所望の水準より低すぎる場合には、続く二つ目のドラ
イヤーの出口の塗膜濃度を所望の水準に設定することも
可能である。

本発明による蒸発率を適用されるドライヤーは、３〜
６のドライヤー群から構成される乾燥においては適用さ
れる乾燥条件により変わるが、第２ないし第５ドライヤ
ーの間のいずれかに該当し、これらのドイラヤーは、通
常熱風或いは赤外線ヒーターと熱風との組み合わせたも
のが適用できる。

本発明によれば、塗料を塗工した塗工紙を乾燥させる
に際し、塗工紙を連続する乾燥ゾーンに通し、塗膜濃度
を各ドライヤー入口及び／或いは出口に設置される非接
触のレーザー型表面検査計で連続的に各ドライヤー入口
及び出口における塗工紙の塗膜濃度を測定しながら一つ
のドライヤーの入口における塗膜濃度を74〜80％の範囲
に入るように前のドライヤーにおける温度条件を調整
し、この塗膜濃度に到達させた後、該ドライヤーの出口
における塗膜濃度を80〜85％の範囲になるように該ドラ
イヤーの温度及び風圧を調整することにより蒸発率15kg
/m²・ｈ以下で乾燥を行い、実質的にモットリングの無
い優れた印刷適性を有する塗工紙を得ることができ、こ
の方法は、基紙の表面平滑性が高くない板紙について特
に有効である。

〔実施例〕

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、本発明は、勿論これらに限定されるものではない。
尚、以下において％とあるのは、すべて重量％である。

実施例１カオリン（ウルトラホワイト90、EMC社製）80％、炭
酸カルシウム（湿式粉砕カルシウム、平均粒子径0.5μ
ｍ、自社製）20％、酸化澱粉（王子エースＢ、王子コン
スターチ社製）、ラテックス（JSR-0692、日本合成ゴム
社製）を主成分として構成され、濃度60％の塗料を広葉
樹晒クラフトパルプを用いる３層抄合わせの坪量160g/m
²の原紙上に、ブレードで塗工量17.5g/m²、塗工速度500
m/分で塗工した。

この塗工紙を４セクションからなる熱風ドライヤー
（石川島播磨重工業社製、アーチ型熱風ドライヤー、乾
燥長はそれぞれ6m）を用いて乾燥した。

このドライヤーの第１、第２及び第３ドライヤーの各
出口にはレーザー型表面検査計（高周波通信工業社製、
SO-12、同軸型レーザービームセンサー）を、さらに第
４ドライヤー出口にはBM計が備えてあり、塗工板紙の塗
膜濃度、塗工量及び水分が監視できるようになってい
る。

第３ドライヤーの入口（第２ドライヤーの出口）にお
ける塗膜濃度が、78％になるように第１及び第２ドライ
ヤーにおける温度及び風圧を調整し、第３ドライヤーの
出口における塗膜濃度が82％になるよう第３ドライヤー
での水蒸発率が12.8kg/m²・ｈとし、最終的に第４ドラ
イヤーの乾燥ゾーンにおける乾燥条件を調整して塗工紙
の仕上がり水分を6.7％とした。

印刷モットリングの評価を行なうため三菱ダイヤ４色
印刷機を使用して塗工板紙を印刷し、モットリング（着
肉インクのムラ）の程度を目視で測定し、評価を次の５
段階で行なった。

◎・・・きわめて良好 ○・・・良好 △・・・ムラはあるが、軽度で実用上問題ない □・・・ムラがはっきり分かり、実用上問題となる。

☆・・・ムラの発生が激しく、実用に向かない得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、極
く軽度のムラが見られたが、実用上問題となる程度では
なかった。

実施例２塗工量は16.5g/m²とした以外は実施例１と同じ原紙、
塗料、塗工速度の条件で塗工紙を製造した。

乾燥条件は、実施例１と同じように第３ドライヤー入
口における塗膜濃度が78％となるように第１及び第２ド
ライヤーの温度及び風圧を調整し、さらに第３ドライヤ
ー出口における塗膜濃度が82％となるように第３ドライ
ヤーでの蒸発率を10.4kg/m²・ｈに調整した。

最終的に、第４ドライヤーで塗工板紙の乾燥を調整
し、仕上がり水分を6.6％とした。

得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、や
やムラはあるが、軽度で実用上問題はなかった。

実施例３塗工量は15.5kg/m²とした以外は、実施例１と同じ原
紙、塗料、塗工速度の条件で塗工板紙を製造した。

乾燥条件は、実施例１と同じように第３ドライヤー入
口における塗膜濃度が78％となるように第１及び第２ド
ライヤーの温度及び風圧を調整し、さらに第３ドライヤ
ー出口における塗膜濃度が82％となるように第３ドライ
ヤーでの蒸発率を9.4kg/m²・ｈに調整した。

最終的に、第４ドライヤーで塗工板紙の乾燥を調整
し、仕上がり水分を6.4％とした。

得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、ム
ラは殆どなく良好であった。

比較例１塗工量は17.7g/m²とした以外は、実施例１と同じ条件
で塗工紙を製造した。

乾燥条件は、第３ドライヤー入口における塗膜濃度が
77％となるように第１及び第２ドライヤーの温度及び風
圧を調整し、さらに第３ドライヤー出口における塗膜濃
度が82％となるように第３ドライヤーでの蒸発率を18.9
kg/m²・ｈに調整した。

最終的に、第４ドライヤーで塗工板紙の乾燥を調整
し、仕上がり水分を6.9％とした。

得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、や
やムラが激しく、印刷用紙として使用できない水準であ
った。

実施例４原紙として４層抄合わせの坪量を260g/m²の板紙、塗
工速度を300m/分、塗工量を17.3g/m²とした以外は、実
施例１と同じ条件で塗工板紙を製造した。

乾燥条件は、実施例１と同じように、第３ドライヤー
入口における塗膜濃度が78％となるように第１及び第２
ドライヤーの温度及び風圧を調整し、さらに第３ドライ
ヤー出口における塗膜濃度が82％となるように第３ドラ
イヤーでの水蒸発率を10.1kg/m²・ｈに調整した。

最終的に第４ドライヤーで塗工板紙の乾燥を調整し、
仕上がり水分を7.5％とした。

得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、ム
ラが殆どなく良好であった。

比較例２実施例４と同じにして塗工板紙を製造した。

乾燥条件は、第２ドライヤー入口（第１ドライヤー出
口）における塗膜濃度が75％となるように第１ドライヤ
ーの温度及び風圧を調整し、さらに第２ドライヤー出口
における塗膜濃度が83％となるように第２ドライヤーで
の蒸発率を27.3kg/m²・ｈに調整した。

得られた塗工板紙のモットリングに対する評価は、ム
ラが激しく発生し、実用性のない水準であった。

実施例１ないし実施例４及び比較例１ないし比較例２
で用いた乾燥条件及び評価結果を第１表に示す。

表からわかるように、一つの乾燥ゾーンの入口におけ
る塗膜濃度が74〜80％の範囲及び出口における塗膜濃度
が80〜85％の範囲でおいて、蒸発率を15kg/m²・ｈ以下
とした本発明法（実施例１ないし４）では実質的にモッ
トリングのない塗工板紙が得られ、上記の乾燥ゾーンに
おいて本発明法のものよりもやや高い蒸発率（約19kg/m
²・ｈ）を応用した比較例１及びかなりの高い蒸発率
（約27kg/m²・ｈ）を応用した比較例２ではモットリン
グが顕著なため実用に供せられない塗工板紙であった。

〔発明の効果〕

本発明は、塗工紙を乾燥するに際し、３〜６の乾燥セ
クションからなる乾燥工程の一つのドライヤー入口の塗
工紙の塗膜濃度が74〜80％の範囲になるように前工程の
ドライヤーの乾燥条件を調整し、さらにそのドライヤー
の出口における塗工紙の塗膜濃度が80〜85％の範囲内に
なるように、その乾燥ゾーンにおける蒸発率を15kg/m²
・ｈ以下とする乾燥方法により、実質的にモットリング
の無い塗工紙を製造することができるという効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーザー型表面検査計の電圧と塗膜濃度の関係
を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梶田勇雄鳥取県米子市吉岡373番地王子製紙株式会社米子工場内 (56)参考文献特開平１−286886（ＪＰ，Ａ) 特公平３−6280（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基紙上に塗料を塗工し、連続的に乾燥工程
に導入して乾燥する際に、ドライヤーの入口及び出口に
塗膜濃度を測定するための計器を設置し、各ドライヤー
の入口及び出口における塗工紙の塗膜濃度を連続的に測
定し、一つのドライヤーの入口における塗膜濃度が固形
分換算で74〜80重量％の範囲に到達するように、前のド
ライヤーの乾燥条件を調整し、さらに前記一つのドライ
ヤーの出口における塗膜濃度が固形分換算で80〜85重量
％の範囲になるように該ドライヤーにおける蒸発率を15
kg/m²・ｈ以下に維持することを特徴とする塗工紙の乾
燥方法。
【請求項２】基紙が、坪量130〜600g/m²の範囲の板紙で
ある請求項１記載の塗工紙の乾燥方法。
【請求項３】蒸発率を15kg/m²・ｈ以下に維持するドラ
イヤーの入口及び出口に設置する塗膜濃度を測定するた
めの計器がレーザー型表面検査計である請求項１又は２
記載の塗工紙の乾燥方法。
【請求項４】レーザー型表面検査計からレーザービーム
をペーパーロール上において走行する塗工紙の塗工面に
直角に照射する請求項１又は３記載の塗工紙の乾燥方
法。