JP2004162069A - 材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 発泡高分子材料の表面特性及び／又はコーティング品質を改良する方法を提供すること。
【解決手段】 本発明による材料製造方法は、ポリマー及び少なくとも１種の発泡剤を含む溶液を支持体に塗布するに際し、該発泡剤の活性化が塗布後まで起こらないようにすることを特徴とする。本発明はまた、上記方法で形成された材料及びインクジェット記録媒体をも提供する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、材料の製造方法に、特に、インクジェット印刷媒体として使用するのに適した発泡高分子材料の製造方法に関する。

インクジェット印刷は、インク流、好ましくは液滴形態のインク流を、ノズルから高速放出させて媒体に当てることで画像を創出する方法である。

インクジェット記録用の媒体は、寸法安定性を備え、インク吸収性であり、定着画像を提供することができ、そして画像形成材料及びハードウェアとの適合することが必要である。

商品化されている写真画質インクジェット媒体のほとんどは、主成分材料により形成される層が多孔質であるか非多孔質であるかによって分類される２つのカテゴリーのうちの一方に分類されることができる。多孔質層を有するインクジェット媒体は、高分子バインダーを用いて無機材料で形成されるものが典型的である。その媒体にインクを適用すると、インクは毛管作用によって多孔質層に吸収される。インクの吸収は非常に迅速であるが、多孔質層の開放性のため、印刷画像は不安定になりやすく、とりわけ画像がオゾンのような環境気体に晒される場合には、一層不安定となる。

非多孔質層を有するインクジェット媒体は、膨潤し、適用されたインクを吸収する１層以上の高分子層で形成されることが典型的である。膨潤機構に限界があるため、この種の媒体のインク吸収速度は遅い。しかしながら、一旦乾くと、印刷画像は、光やオゾンを受けても安定である場合が多い。

純然たる「多孔質」又は「非多孔質」の媒体に代わるものとして、それぞれの媒体の利点を生かしたハイブリッド型がある。このようなハイブリッド型は膨潤性多孔質層を有する。このような媒体の１つが、膨潤可能な親水性ポリマーと発泡剤を使用して、発泡ポリマー層から創出される。このため、ポリマー層内にボイドが形成されることとなり、インクの吸収性が改良される。従来型の多孔質媒体のように粒子間の空孔部にインクが保持されるのではなく、ポリマー内部にインクが配置される。このため、画像安定性が改良されることとなる。

英国特許出願第０２１８５０５．６号明細書に、発泡高分子層で形成されたインクジェット印刷媒体が記載されている。この媒体は、発泡剤を使用して創出され得る。

英国特許出願第０２１８５０５．６号明細書

塗布前のコーティング液に発泡剤を添加すると、発泡高分子インクジェット媒体完成品の表面がかなり粗くなることがわかった。これは、溶融体中に、したがってコーティング中に存在する気泡が、さらなる気泡が周囲に形成するための核生成部位として作用するからである。また、予備形成された気泡がホッパースライドを通過するため、コーティング品質が劣化するおそれもある。これらの気泡は、ライン、たてすじ及びエッジ収縮の原因となる。
本発明の目的は、発泡高分子材料の表面特性及び／又はコーティング品質を改良する方法を提供することにある。

本発明によると、ポリマー及び少なくとも１種の発泡剤を含む溶液を支持体に塗布するに際し、該発泡剤の活性化が塗布後まで起こらないようにすることを特徴とする、材料の製造方法が提供される。
本発明はさらに、上記方法により形成された材料、特にインクジェット印刷／記録媒体を提供する。

本発明は、表面特性が改良された多孔質親水性ポリマー層を有するインクジェット媒体の製造方法を提供する。本発明の方法により顕著に平滑な表面を達成することができる。
また、本法は、より良好な品質のコーティングを提供する。発泡剤が塗布工程前には活性化されないようにされているため、ホッパーを通過する予備形成気泡が存在しない。上述したように、このような予備形成気泡がライン、たてすじ及びエッジ収縮の原因となるので、本発明の方法によりコーティング品質が改良される。

本発明は材料の製造方法を提供する。当該材料には、インクジェット媒体としての使用をはじめとする多種多様な用途があり得る。

当該媒体は、支持体層、例えば、樹脂被覆紙、ＰＥＴフィルムベース、アセテート、印刷版その他の適当な支持体と、該支持体層に担持された高分子層とを含んで成る。

当該高分子層は親水性ポリマーを含む。例として、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリビニルピロリドン及びゼラチンが挙げられる。

当該高分子層は発泡剤を使用して創出される。好適な発泡剤の例として、亜硝酸ナトリウムと塩化アンモニウムの混合物、金属の炭酸塩及び重炭酸塩が挙げられる。好適な発泡剤のさらなる例が、例えば、Daniel Klempner及びKurt C. Frisch編、Handbook of Polymeric Foams and Foam Technology、第17章「Blowing Agents for Polymer Foams」、第３節「Chemical Blowing Agents」（Dr. Fyodor A. Shutov担当章）に記載されている。熱で発泡剤を分解させ、溶液中に気泡を創出させ、これによりポリマーを泡立たせる。フォームは、効果的に、ポリマーマトリックス内でボイドが連続気泡又は独立気泡として配置されている網状構造となる。このようなインクジェット媒体の詳細については英国特許出願第０２１８５０５．６号明細書に記載されている。

コーティング液に対し、塗布工程前に発泡剤を添加すると、塗布工程前に気泡が発生する可能性がある。気泡が形成されるか否かは、当該発泡剤（複数可）の分解開始に要する温度及び当該溶液のｐＨに左右される。気泡が溶融体中に、したがってコーティング液中に存在すると、コーティングトラックの乾燥区域において発泡剤が活発に分解する時に、これらの気泡が、他の気泡が周囲に発生するための核生成部位として作用し得る。このため、インクジェット受容体の表面が非常に粗くなる。これらの予め形成された気泡がホッパーを通過する時にライン、たてすじ及びエッジ収縮を引き起こすため、コーティング品質も影響を受け得る。

複数の発泡剤をホッパーにおける複数の層の１つに二重溶融(dual melt)して入れると、塗布工程の開始前にこれらの発泡剤が分解し始めるために利用できる十分な時間又は熱のないことがわかった。したがって、予め気泡が形成されることがなく、当該発泡剤を含有するコーティング液が乾燥器内を通過してそこで熱が気体発生を開始し得るまで、気泡が形成し始めることがない。周囲に新規気泡が発生するための核生成部位として作用する予備形成気泡がないため、インクジェット媒体の表面が顕著に平滑となり得る。また、溶融体中に予備形成気泡が存在しないため、コーティング品質も改良される。

これらの発泡剤の分解開始に必要な成分が２種以上ある場合には、これらの成分のうち１種を塗布前の溶融体に添加し、そしてその他の１種又は２種以上の成分をホッパーにおいて二重溶融させることによっても、予備形成気泡の発生防止を達成することができる。この方法は、これらの成分が、ホッパーにおいてすべて一緒になるまで反応しないようにするものである。分解が開始しないようにする別の方法として、当該コーティングの別個独立した層に必要な各成分を添加する方法がある。この方法も同様に、すべての層が一緒にコーティングされるまで、これらの成分が反応しないようにするものである。

発泡剤の塗布工程前の分解開始を防止することにより、表面品質及び塗膜品質を改良し得ることが示された。

下記の実施例は本発明を実証するものである。
樹脂被覆紙支持体の前面に３層のインク受容層をコーティングした。各層は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と、発泡剤（当該ＰＶＡ塗被量に対し総量で５０質量％）と、多少の界面活性剤とを含むものとした。

コーティングＡは、塗布前の溶融体に発泡剤を直接添加した対照コーティングとした。
コーティングＡにおいて、支持体に最も近いインク受容層は、５．７ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、１．６１ｇ／ｍ^２の亜硝酸ナトリウムと、１．２４ｇ／ｍ^２の塩化アンモニウムと、０．１０６ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。中間のインク受容層は、６．２ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、１．７５ｇ／ｍ^２の亜硝酸ナトリウムと、１．３５ｇ／ｍ^２の塩化アンモニウムと、０．２１２ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。最上部のインク受容層は、７．１ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、２．００ｇ／ｍ^２の亜硝酸ナトリウムと、１．５５ｇ／ｍ^２の塩化アンモニウムと、０．３１８ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。したがって、コーティングパック全体の総ＰＶＡ塗被量は１９．０ｇ／ｍ^２となり、また発泡剤の総塗被量は９．５ｇ／ｍ^２となった。次いで、これら３層を、標準的なスライドホッパーを使用して、ビード塗工機で同時にコーティングした。

コーティングＢは、ホッパーにおいて最上部のインク受容層に発泡剤を二重溶融して導入したコーティングとした。
コーティングＢにおいて、支持体に最も近いインク受容層は、６．４ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、０．１０６ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。中間のインク受容層は、７．２ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、０．２１２ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。最上部のインク受容層は、５．４ｇ／ｍ^２のＰＶＡと、０．３１８ｇ／ｍ^２の界面活性剤とからなるものとした。次いで、最上部のインク受容層に発泡剤を二重溶融して導入した。４０％亜硝酸ナトリウム溶液を、１３．４ｍＬ／ｍ^２（５．３５ｇ／ｍ^２の亜硝酸ナトリウムに相当）の塗被量で、二重溶融した。２０％塩化アンモニウム溶液を、２０．８ｍＬ／ｍ^２（４．１５ｇ／ｍ^２の塩化アンモニウムに相当）の塗被量で、二重溶融した。したがって、コーティングパック全体の総ＰＶＡ塗被量は１９．０ｇ／ｍ^２となり、また発泡剤の総塗被量は９．５ｇ／ｍ^２となった（すなわち、コーティングＡと同一である）。次いで、これら３層を、標準的なスライドホッパーを使用して、ビード塗工機で同時にコーティングした。

発泡過程を開始させるため、コーティングトラック内部の乾燥器を９０℃に設定し、その中に、本発明によるコーティングであるコーティングＢと、対照コーティングであるコーティングＡを通過させた。

図１及び図２に、それぞれコーティングＡとコーティングＢについての走査型電子顕微鏡写真を示す。これらの図面は、気泡の形成が、発泡剤の添加方法によっては影響されないことを示している。このことは、表面のインク保持性が影響を受けないことになるので、重要である。

表１に、コーティングＡとコーティングＢの表面粗さの測定値を示す。表１は、発泡剤の添加方法により、得られるインク受容層の表面粗さがどのように影響を受けるかを示している。

Ｒｔ＝山谷間隔の最大値
Ｒｚ＝山谷間隔の平均値
Ｒｐｍ＝平均高さ

表１のデータから、発泡剤をインク受容層の１つにホッパーにおいて二重溶融して導入すると（コーティングＢ）、発泡剤を塗布前のＰＶＡ溶融体に添加した場合（コーティングＡ）と比較して、（粗さの数値が低下したことが示すように）顕著に平滑な表面が達成されたことがわかる。

このように、発泡剤の添加方法が、発泡高分子インクジェット受容体の表面特性及びコーティング品質に影響を及ぼし得ることがわかる。発泡剤の活性化を、塗布が完了するまで防止することにより、表面品質とコーティング品質の両方を改良することができる。

なお、当業者であれば、本発明がビードコーティング法による使用に限定されるものではないことを理解する。本発明は、従来のいずれのコーティング法についても使用することができる。
本発明をその好適な態様を参照しながら詳細に説明した。当業者であれば、本発明の範囲に包含されるバリエーションや変型が実施可能であることを理解する。

上記コーティングＡで形成されたインク受容層内部の気泡形成を示すためインクジェット受容体の断面組織を示す、図面に代わる走査型電子顕微鏡写真である。 上記コーティングＢで形成されたインク受容層内部の気泡形成を示すためインクジェット受容体の断面組織を示す、図面に代わる走査型電子顕微鏡写真である。

Claims (3)

1. ポリマー及び少なくとも１種の発泡剤を含む溶液を支持体に塗布するに際し、該発泡剤の活性化が塗布後まで起こらないようにすることを特徴とする、材料の製造方法。
2. 請求項１に記載の方法で形成された材料。
3. 請求項１に記載の方法で形成されたインクジェット記録媒体。

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