JP2001239749A - 塗工用シート填料 - Google Patents
塗工用シート填料Info
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Abstract
させても、沈殿やハードケークを作らず、また印字濃度
が高く、鮮明な画像を形成することができる塗工シート
用填料を提供する。 【解決手段】 ジアゾ感光紙あるいはインクジェット記
録シートの塗工層に用いる塗工液に添加する填料に用い
る非晶質シリカであって、BET比表面積が270m2
/g以上、320m2 /g未満であり、かつ4%水懸濁
液のろ液の電気伝導度が100μS/cm以上、250
μS/cm未満の物性を有する。
Description
用いられる塗工液の填料に関し、詳しくはジアゾ感光
紙、インクジェット用紙やフィルム等の記録シートの塗
工層(記録面の層)を形成する塗工液の填料として用い
られ、バインダー添加前の分散液あるいはバインダー添
加後の塗工液を経時しても、沈澱あるいはハードケーク
を作らない新規な非晶質シリカよりなる塗工シート用填
料に関するものである。
溶液を加えて調製した塗工液を基質シートにコート(塗
布)することで製造される塗工シート、例えばジアゾ感
光紙、インクジェット用紙などの塗工シートでは、塗工
液用填料として非晶質シリカが従来から使用されてい
る。
化合物を含有する感光層を塗工形成した複写紙であるジ
アゾ感光紙では、ジアゾ化合物を紙表面に多く残留させ
る目的の填料として非晶質シリカが加えられ、複写後の
発色濃度を高くし、また保存時の退色防止が図られてい
る。
プリンタ用のインクジェット用シートでは、シート表面
に付着したインク液を速やかに紙内に吸収させ、またシ
ート表面上のインク滴の広がりや滲みの抑制、良好な真
円性の確保や印字濃度のある鮮明な画像の形成という要
求に応えるために、インク受容体として非晶質シリカが
填料として加えられている。
によって得られる乾式法シリカ(無水ケイ酸)と、湿式
製造法によって得られる湿式法シリカ(含水ケイ酸)と
に分類され、さらに湿式法シリカに属するシリカは製法
によって沈降法シリカとゲル法シリカに分類されるが、
製造条件によりシリカの多孔構造、比表面積、表面状態
等を様々にコントロールできるので、使用目的に合った
物性を有するものが使用できる。例えば、塗工液をシー
ト表面上に塗布する際には塗工液の粘度も重要な因子の
1つであり、塗工シート用填料として使用される非晶質
シリカには粘度上昇の少ないものが好ましく用いられ
る。
液を塗布して塗工シートを製造する場合、分散液や塗工
液を製造後にそのままの状態で保存しておくと、たとえ
撹拌(一般的には弱い攪拌)等を行っていても、填料濃
度とは関係なしに、填料等、特に非晶質シリカが沈澱し
て、最悪の場合ではハードケークを作ってしまうという
問題がしばしば発生する。
させた分散液の製造直後にバインダーを加えて塗工液と
する場合もあるが、それだけでなく、分散液を製造後、
数時間かけて抜き出したりあるいは数日後にバインダー
水溶液を加えて塗工液とすることも珍しくないことや、
塗工液は調製直後に使用されるのが好ましいが、所定量
の塗工シートを製造する場合には、数時間にも及ぶ塗工
作業の初期と終期では塗工液が経時に変化することが避
けられないし、塗工液調製から数日後に塗工作業を行う
こともあるので、経時的に上述のシリカ沈澱を招くとい
う問題は避けられない。
を分散含有させた分散液における沈降現象を静置分散液
で観察すると、比較的大きめの粒子が沈澱する沈澱層
と、小さめの粒子からなる沈降(懸濁)層、及び粒子の
ない(あるいはほとんど無い)上澄み層に分離するのが
普通である。以下沈澱(層)、沈降(層)、上澄み
(層)という場合はこれらのことを意味する。
シートを製造する場合の大きな課題となっており、例え
ば、分散液が一度ハードケークを作ってしまうと、再分
散を行ってもなかなか元の状態には戻らず、最終的には
分散液を廃棄しなければならないばかりか、容器に付着
したハードケークの除去は難しく多くの困難を要する。
また、わずかな沈降現象であっても塗工ムラを招き、発
色濃度や印字濃度のばらつきの原因となる。
工層に添加される非晶質シリカとしては、分散液や塗工
液にした場合でも沈澱の起こりにくいものが従来より求
められている。
研究を進めて本発明をなすに至ったものである。
均粒子径に依存すると考えられているが、同じ粒度分布
を持つ非晶質シリカを分散含有した分散液や塗工液のな
かには沈澱や沈降の状態が著しく異なって現れる例を本
発明者は知見し、この知見した事実によれば、沈澱等は
必ずしも粒度分布にのみ一義的に依存するものでないと
理解されたのである。
布等が同じであっても上記のような異なる沈澱状態が現
れることの原因について更に研究を進めたところ、分散
液が経時したときの沈澱等の現われかたが上記のように
違う非晶質シリカは、その製造工程における水洗の操作
が同じでないことが分かり、したがってこのような製造
工程の違いが影響しているものと推定された。そこで本
発明者は、上述した分散液,塗工液における填料の沈澱
性等の現われ方の違いと、シリカ製造工程の操作条件の
違いに由来する非晶質シリカの物性の関係を詳細に調べ
たところ、非晶質シリカを4%の水懸濁液としたときに
測定される電気伝導度が特定範囲にあるときには、これ
を填料として用いても、この範囲を外れた非晶質シリカ
を用いた場合に比べて沈澱,沈降が起こり難いことを見
出し、かかる物性と他の物性を所定の関係に定めること
で塗工シート用として優れた填料を提供できる本発明を
完成するに至った。なお、本発明において特定される物
性を有する非晶質シリカは、分散液の粘度上昇を招かな
いないという特徴的な性質も示し、この点においても塗
工シート用の填料として優れている。
料として用いられる非晶質シリカは、BET比表面積が
270m2 /g以上、320m2 /g未満であり、かつ
4%水懸濁液のろ液の電気伝導度が100〜250μS
/cm、好ましくは150〜230μS/cmであるこ
とを特徴とする。
カは、BET比表面積が270m2 /g未満であると、
インクジェット記録シートの塗工液の填料として用いた
場合にはインクの吸収性能が低下してしまうという問題
を招き、また、ジアゾ感光紙用として用いた場合は発色
性能が低下してしまうという問題を招く。反対にBET
比表面積が320m2 /g以上であると、インクジェッ
ト記録シートではインクの吸収性能が低下し、ジアゾ感
光紙用として用いると発色性能は良好であるが、発色後
の褪色および地肌部の変色が大きくなってしまう。これ
らのことから、本発明の非晶質シリカのBET比表面積
は上記の範囲のものとされる。
以上、320m2 /g未満の場合であっても、4%水懸
濁液のろ液の電気伝導度が100μS/cm以下の場合
には、分散液の粘度は低く良好であるが、例えば数時
間、或いは数日間保管しておくと、例え弱い撹拌を続け
ていても非晶質シリカが沈澱してしまい、最悪の場合で
はハードケークを作ってしまう。
250μS/cm以上の場合、分散液粘度の急激な上昇
や粘度のばらつきが観察され、塗工液を製造すること自
体が困難になってしまう。
分散液のpHが高い場合や非晶質シリカを高濃度配合し
た場合ではこの現象は顕著に観察される。
濁液のろ液の電気伝導度は上記範囲とされる。
気伝導度というのは、非晶質シリカ4.0g(通常10
5℃で2時間乾燥したときの加熱減量が6%以下)に蒸
留水50mlを加えて数分間煮沸し、冷却後さらに蒸留
水を加えて全体を100mlとした後、該懸濁液をろ過
したろ液の電気伝導度(測定温度25℃)をいう。
る場合と、この範囲を外れた場合とで現れる現象に違い
が起こる理由については定かではないが、4%水懸濁液
のろ液の電気伝導度は非晶質シリカを製造する際に残留
する水溶性のアルカリイオン、酸性イオン、塩類等の不
純物の総量に相関しており、水溶性不純物が分散液中に
多く溶出するとシリカ粒子との間で何らかの相互作用が
発生して結果として分散液粘度が上昇し、逆にこれらの
水溶性不純物が分散液中にほとんど溶出しないとシリカ
粒子間で相互作用が働かず、経時的に沈降や沈澱の現象
が現れるのではないかと推定される。
インダーを添加した塗工液でも、同様に起こることを本
発明者は実験により確認している。
に加えて、コールターカウンター法による平均粒子径が
1.0μm以上8.0μm未満、吸油量は200ml/
100g以上350ml/100g未満、好ましくは2
20ml/100g以上300ml/100g未満、よ
り好ましくは240ml/100g以上280ml/1
00g未満であることがよい。
面に薄くコートするために小さいものが好まれ、インク
ジェット記録シート用では写真画質向け、汎用向け或い
はアンダーコート向けの用紙やマットフィルム,グロス
フィルム,バックライトフィルム等目的に応じてそれぞ
れ選択でき、一般には、高画質向け用途には平均粒子径
の小さいものが用いられ、汎用向けや筆記性を重視する
ものには平均粒子径の大きいものが用いられる。
製造が非常に困難かつ作業性やハンドリング性能が悪く
なり、実用上の使用には適していないばかりか平均粒子
径が1.0μmよりも小さな非晶質シリカは分散液粘度
が高く不安定になってしまうので適当でない。
いと、分散液中で非晶質シリカが沈澱し易くなるために
適当でない。
と、填料としての役割を果たさないばかりかインクジェ
ット記録シートではインクの吸収性を悪化させ、ドット
の真円性が保てなくなり、コート層表面の滲みや裏抜け
の原因になり、ジアゾ感光紙では発色性能が低下してし
まう。反対に吸油量が350ml/100g以上である
と、分散液や塗工液の粘度が高くなりすぎて適当でな
い。
る細孔分布における細孔直径のピークが100〜300
Åであるのが好ましく、この細孔分布は、例えば特開平
9−30809号に記載されているような公知の技術に
よりコントロールすることができる。
粒子径の測定法、BET比表面積は、非晶質シリカの物
性を示す上記パラメーターを測定する適切な方法として
当業界において広く用いられている方法である。
るものであれば他の物性は特に限定されず、例えば10
5℃で2時間乾燥したときの加熱減量(水分)は通常の
6%以下であれば良く、4%水懸濁液pHは通常の4〜
11、好ましくは5〜8のものであればよい。嵩比重は
通常の30〜300g/リットル、好ましくは50〜1
50g/リットルであればよい。
るものではなく、上述の湿式製造法による製造方法を好
ましく適用して製造することができる。
法は、例えば、あらかじめ一定量の温水を張り込んだ反
応槽中に、一定のpHと温度を保ちながら珪酸アルカリ
水溶液と鉱酸とを一定時間添加する同時滴下方法と、一
定濃度にあらかじめ調整して反応槽中に張り込んだ珪酸
アルカリ水溶液(または鉱酸)に対して鉱酸(または珪
酸アルカリ水溶液)を一定時間滴下する片側滴下方式等
が利用できる。
シリカの水洗は本発明の目的を考えて反応スラリー(シ
リカスラリー)中に残留するアルカリイオン、酸性イオ
ン、塩類などを除去する量をコントロールすることが望
ましい。コントロールが困難な場合は一度充分な水洗を
行った後に後から必要量の塩類を添加する方法も採用で
きる。
ることで最終的に目的とする非晶質シリカが製造でき
る。
その製造方法としては、例えば、珪酸ソーダ水溶液と鉱
酸とをノズルを用いて急速に剪断、混合することによ
り、シリカヒドロゾルが形成され、このシリカヒドロゾ
ルを数時間放置する事によりシリカヒドロゲルを得る方
法が利用できる。このシリカヒドロゲルをアルカリイオ
ン、酸性イオン、塩類などを除去するための中和等を含
めた水洗を本発明の目的を考えて必要量行い、その後B
ET比表面積や細孔を調節するための水熱処理等を行っ
たのち、乾燥、粉砕し、必要に応じて分級することで最
終的に目的とする非晶質シリカを製造してもよい。
合、本発明者らの経験則によれば、本発明が示すところ
による物性を有する非晶質シリカであれば、いずれの方
法の非晶質シリカも同様の傾向にある。また、最終製品
中にアルミを含有するような処方を採用すれば、非晶質
シリカの製造工程における電気伝導度のコントロールが
容易になる傾向も認められる。
上に塗工する方法も特に限定されない。
リカのほかに他の填料、添加剤を加えてpHが中性〜ア
ルカリ性の分散液としたのち、バインダー水溶液を加え
てプレコート用の塗工液として使用することができる。
には非晶質シリカのほかに常法に従って他の填料、定着
剤、耐水性付与剤等の添加剤等を加えてpHが中性〜ア
ルカリ性の分散液とした後、バインダー水溶液を加えて
塗工液として用いることができる。
ないが、ポリビニルアルコール(PVA)、澱粉、ポリ
アクリルアミド(PAM)、水溶性セルロース類等の水
溶性樹脂等を使用でき、塗工液中のバインダー濃度は一
般に1〜20%、非晶質シリカ濃度は5〜30%の範囲
内で必要に応じて調整して、使用することができる。
に固形分重量として1〜50g/m 2 の割合で一層ある
いは二層以上塗工され、乾燥後、カレンダリングを行
い、ジアゾ感光紙はプレコート層上にさらにジアゾ化合
物及びカップラー成分を主成分とする感光層を設けてジ
アゾ感光紙とされ、インクジェット記録シートはそのま
ま或いは光沢層を設けて該記録シートとなる。
および比較例を挙げて説明する。なお各物性値等の測定
は次に示す方法により実施し、実施例及び比較例で得ら
れた非晶質シリカの物性値等は下記表1に示した。 ・4%水懸濁液のろ液の電気伝導度 50ml蒸留水中に4gの非晶質シリカ(105℃、2
時間乾燥後の加熱減量が6%以下)を添加し、よく混合
した後5分間煮沸処理した。その後蒸留水を用いて全容
量を100mlに調整した後ろ別し、このろ液につい
て、電気伝導度計(堀場製作所製:型式DS−15)を
用いて測定した(測定温度25℃)。 ・平均粒子径 コールターマルチサイザー−II(Coulter Elctronics
Ltd.製)を用いて測定した。
でおよそ1〜7μm)のものは50μmのアパーチャー
チューブを用い、粒子の最大粒径が42μm以内(平均
粒径でおよそ4〜13μm)のものは70μmのアパー
チャーチューブを用いた(アパーチャーチューブの大き
さにより最適測定範囲、及び測定限界があるため)。
を行い、分散は付属のIsoton-II 液を使用した。 ・BET比表面積測定 カンターソープ(米国Quantachrome社製)を用いて1点
法により測定した。 ・吸油量測定 JIS K5101(顔料試験法)による吸油量測定法
に準じて測定を行った。 ・紙への塗工方法 0.01N (規定)の水酸化ナトリウム水溶液220g
に非晶質シリカ48gを投入し、デイスパーで1500
rpm,5分間攪拌して分散液とした。この分散液の2
分の1量(134g)をポリビニルアルコール((株)
クラレ社製PVA117)の14%水溶液70gを入れた
容器中に投入し、調整水として蒸留水を20g加え、デ
イスパーで700rpm,10分間攪拌を行い塗工液と
した。
紙にNo.30バーコーターを用いて塗工(塗工量:約
8g/m2 )し、風乾した。風乾後、線圧20kg/c
mでカレンダリングを行ない塗工紙を得た。 ・分散液の沈澱テストと粘度測定 前項記載の分散液の残りを目盛り50mlのメスシリン
ダに50ml入れた(A)。
ス棒(8mmφ、長さ21cm、重量約24g)をこれ
以上ガラス棒が沈まなくなるまで静かにメスシリンダー
中に入れ沈澱層の容量を測定した(B)。
(B)が分散液の目盛(A)に対してB/A=0.06
(3cc)以内なら、沈澱層は弱い攪拌等を行うことで
ほとんど無くなると判断して「○」、0.06より大き
い場合は沈澱層を形成し、ハードケークを作っている
(またはハードケークを作る可能性がある)として
「×」とした。また、分散液の粘度が高すぎてガラス棒
が沈まず測定出来ないものも塗工液として実用上適さな
いと判断して「×」とした。
0mlのトールビーカーに入れ、B型粘度計((株)東
京計器社製)でNo.3ローター、60rpmの条件で
60秒後に測定した粘度を記載した。 ・インクジェット記録方法 エプソン社製のMJ−800Cプリンタを用いて印字し
た。印字パターンはブラック、イエロー、シアン、マゼ
ンタの各単色のベタ塗り(4cm×4cm)と、階調を
つけたブラック、イエロー、シアン、マゼンタの各単色
ドット、及びこれら4色を混合したドットについて印字
した。
の評価を行った。 (a)インクの吸収性と滲み 印字画像についてドットをビデオマイクロスコープ(ス
カラ(株)社製 VMS 70A)による肉眼観察と写
真撮影を行い次のような評価基準で評価を行った。
が流れ出したり滲んでいない。
むことがある。
りの印字濃度測定をグレタグマクベス濃度計RD918
を用いて行った。
比3.3の珪酸ソーダ水溶液と、40wt%の硫酸水溶
液を過剰硫酸が0.6Nになるように混合させシリカヒ
ドロゾルを得た。
シリカヒドロゲルを得たのち、さらに75℃、pH9.
5の条件で16時間の水熱処理後、製品の4%水懸濁液
のろ液の電気伝導度が150μS/cmになるような水
洗を行い、純粋なシリカヒドロゲルを得た。
ジェットミルにより平均粒子径2.2μmになるように
粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得た。
乾燥後、ジェットミルにより平均粒子径4.0μmにな
るように粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得
た。
カヒドロゲルを得た後、さらに75℃、pH9.5の条
件で16時間の水熱処理後、製品の4%水懸濁液のろ液
の電気伝導度が200μS/cmになるような水洗を行
い、純粋なシリカヒドロゲルを得た。
ジェットミルにより平均粒子径6.0μmになるように
粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得た。
モル比3.5の珪酸ソーダ水溶液0.7リットルと温水
145リットルを仕込み、これを58℃に加温し充分に
攪拌を行った。
度49%の硫酸5.6リットルとを攪拌を行いながら2
00分間にわたり同時に添加して中和反応を行った。そ
の後、さらに硫酸を添加して含水珪酸スラリーのpHを
3.5にして全反応を終了した。
ィルタープレスでろ過し、製品の4%水懸濁液のろ液の
電気伝導度が150μS/cmになるような水洗を行
い、シリカケークを得た。
径が4.0μmになるようにバンタムミル(ホソカワミ
クロン(株)社製)で粉砕し、スペディック風力分級機
((株)セイシン企業社製)で分級を行い沈降法シリカ
を得た。
カヒドロゲルを得た後、さらに75℃、pH9.5の条
件で16時間の水熱処理後、製品の4%水懸濁液のろ液
の電気伝導度が60μS/cmになるように水洗を行
い、純粋なシリカヒドロゲルを得た。
ジェットミルにより平均粒子径4.0μmになるように
粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得た。
カヒドロゲルを得た後、さらに75℃、pH9.5の条
件で16時間の水熱処理後、製品の4%水懸濁液のろ液
の電気伝導度が400μS/cmになるように水洗を行
い、純粋なシリカヒドロゲルを得た。
ジェットミルにより平均粒子径4.0μmになるように
粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得た。
カヒドロゲルを得た後、さらに90℃、pH8.0の条
件で10時間の水熱処理後、製品の4%水懸濁液のろ液
の電気伝導度が約150μS/cmになるような水洗を
行い、純粋なシリカヒドロゲルを得た。
ジェットミルにより平均粒子径が約4.0μmになるよ
うに粉砕および最終乾燥を行ってゲル法シリカを得た。
ル比3.5の珪酸ソーダ水溶液0.7リットルと温水1
45リットルを仕込み、これを80℃に加温し充分に攪
拌を行った。次いで珪酸ソーダ水溶液72リットルと濃
度49%の硫酸5.6リットルとを攪拌を行いながら1
10分間にわたり同時に添加して中和反応を行った。そ
の後、さらに硫酸を添加して含水珪酸スラリーのpHを
3.5にして全反応を終了した。
ィルタープレスでろ過し、製品の4%水懸濁液のろ液の
電気伝導度が150μS/cmになるような水洗を行
い、シリカケークを得た。
径が4.0μmになるようにバンタムミル(前出)で粉
砕し、スペディック風力分級機(前出)で分級を行い沈
降法シリカを得た。
78A(水澤化学(株)社製)を用いた。
50(水澤化学(株)社製)を用いた。
(GRACE DAVISON 社製)を用いた。
(日本シリカ工業(株)社製)を用いた。
塗工シート用填料として用いられる非晶質シリカは、ジ
アゾ感光紙やインクジェット記録シートの塗工層に使用
される塗工液を製造する際の分散液や塗工液を経時させ
ても、沈澱、あるいはハードケークを作らず、填料の沈
降現象が起こり難いという特徴を有する。
高い場合でも、数日間分散液を保存しておいても、沈澱
せずハードケークをつくらないために塗工シートの製造
工程上の作業性が良くなるという効果がある。
いながら、ジアゾ感光紙では発色濃度が良く、インクジ
ェット記録シートでは印字濃度が高く、鮮明な画像を形
成することが出来るという効果が得られる。
Claims (2)
- 【請求項1】 BET比表面積が270m2 /g以上、
320m2 /g未満であり、かつ4%水懸濁液のろ液の
電気伝導度が100μS/cm以上、250μS/cm
未満であることを特徴とする非晶質シリカよりなる塗工
シート用填料。 - 【請求項2】 コールターカウンター法による平均粒子
径が1.0μm以上、8.0μm未満であり、かつ吸油
量が200ml/100g以上、350ml/100g
未満であることを特徴とする請求項1に記載の非晶質シ
リカよりなる塗工シート用填料。
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---|---|---|---|
JP2000056836A JP4235337B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | インクジェット記録シート用填料 |
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---|---|---|---|
JP2000056836A JP4235337B2 (ja) | 2000-03-02 | 2000-03-02 | インクジェット記録シート用填料 |
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