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Abstract in English

紙パ技協誌, 51(4): 635-644(1997)

塗工紙の曲げこわさの評価法と制御

大篭幸治(*), 江前敏晴, 尾鍋史彦
東京大学 大学院農学生命科学研究科
生物材料科学専攻 製紙科学研究室
〒113 東京都文京区弥生1-1-1

(*)現在の所属: 日本製紙樺央研究所

要旨

塗工紙の曲げこわさがどのように発現するかを、塗工層のヤング率を求めることにより評価し、さらに、カラーの組成、ダブル塗工がどのように曲げこわさに影響するかを調べた。 紙詰まりのない円滑な印刷を行うには紙に曲げこわさが必要である。塗工紙の場合は通常原紙の性質が塗工紙全体の力学的な性質を決めることが多いが、曲げこわさに関しては、外側にある層ほど歪みが大きくなるため、塗工層のヤング率は塗工紙全体の曲げこわさに大きな影響を与える。 本研究ではまず、片面塗工シートのクラークこわさから塗工層のヤング率を計算する方法を理論的に考察した。また実験的には、クラークこわさ及び純曲げこわさから塗工層のヤング率を計算した。その結果、塗工ベースとして紙を使用し、未塗工の原紙の厚さや坪量を計算に用いると正しく塗工層のヤング率を計算することができないことがわかった。これは膨潤による厚さ増加、ヒステリシスによる坪量の増加、界面のラフニングなどが水の吸収によって起こるためで、PET(ポリエチレンテレフタレート )のような吸収性のないフィルムをベースとして使用しなければいけないことがわかった。 デンプンの配合はデンプンとSBラテックスのブレンドフィルムのヤング率を向上させた。これは同じバインダー組成の塗工層でもデンプンを多く配合することによりヤング率が上がることを示唆する。またプラスチックピグメント(PP)は粒径の小さい方が塗工層のヤング率が高くなったが、炭酸カルシムを顔料とした場合と同等であった。しかし、PPは比重が小さいので自重に対する曲げ抵抗の向上が期待できる。ダブル塗工でデンプンを多く配合したヤング率の高い層を外側に配することにより塗工紙全体の曲げこわさを向上させることができた。

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Abstract in Japanese

Japan Tappi J.(Kamipa Gikyoshi), 51(4): 635-644(1997)

Evaluation and control of coated paper stiffness

Koji Okomori(*), Toshiharu Enomae and Fumihiko Onabe
Biomaterial Sciences Department
Graduate School of Agricultural and Life Sciences
The University of Tokyo

(*)Now with: Central Research Laboratory, Nippon Paper Industry

ABSTRACT

Improvement of coated paper stiffness was evaluated by determining Young*s modulus of the coating layer, then effects of color formulations and double coating were examined. Stiffness is one of the most important properties of paper in printing processes. Troubles such as jamming in a copying machine often stem from poor paper stiffness. In the case of coated paper, Young's modulus of the coating layer considerably affects the stiffness of the whole coated paper because it is subjected to higher strain in a more external layer though other mechanical properties are generally dominated by the basepaper layer. Theoretically, the method of calculating Young's modulus of the coating layer of a one-sided coated sheet was discussed in terms of materials mechanics. Besides, the accurate interpretation of Clark stiffness enabled to calculate Young's modulus of a coating layer from Clark stiffness. Empirically, calculated Young's modulus from Clark stiffness and pure bending stiffness showed that an impervious film such as PET (polyethylenetelephthalate) must be used as a substrate in place of paper for a true Young's modulus of a coating layer because the basepaper, when wetted with only water, swelled and the thickness was increased, the basis weight became higher due to hysteresis, and a coating/basepaper interface became rougher than the basepaper surface. They resulted in an incorrect Young's modulus when values of unwetted basepaper were used for calculation. Formulation of starch improved Young's modulus of starch/SB-latex blend film, suggesting that Young's modulus of a coating layer of the same binder composition would tend to become higher with the starch content. The coating layer containing the PP (Plastic Pigment) of the shorter particle diameter had higher Young's modulus, but was at most equivalent to that of calcium carbonate. However, the lower density of PP was expected to be advantageous to resistance to a bend by the weight of its own. In double coating, arrangement of a stiffer coating layer containing more starch on the top side was found to improve the coated paper stiffness.