JP2005001395A - 水性インク用被記録材 - Google Patents

Abstract

【課題】 基体上に表面層を設けて、インクの広がりが少なく解像度の高い画質などの良好な記録ができる水性インク用被記録材を提供する、また基体上に架橋させた表面層を設けて、インクの広がりがさらに少なく、一段と解像度の高い画質などの良好な記録ができ、かつ水性インクによる記録の除去が可能で再利用可能な被記録材を提供する。

【解決手段】 基体上にヒドロキシプロピルセルロースを樹脂成分として含有する表面層を設けた水性インク用被記録材、また基体上にヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分を含有する表面層を設けた水性インク用被記録材。

【選択図】 なし

Description

本発明は、水性インク用被記録材に関し、さらに詳しくは、水性インクの吸収性がよく、インクの広がりが少なくて解像度の高い画質などの良好な記録ができる水性インク用被記録材、また水によって水性インクによる記録を容易に除去でき、繰り返し利用できる水性インク用被記録材に関する。

水性インクによる記録は、環境や人体に対する悪影響が少ないため、様々な分野で使用され、従来からの水性ペン、ペンプロッタなどに加えて、近年ではインクジェットプリンタなどが広く普及し、使用量が拡大してきている。

このような水性インクの記録に用いる被記録材としては、紙が一般的であるが、近年、オーバーヘッドプロジェクタ用、製図用などで樹脂製シートに記録する必要のある場合が多く、とくに、オーバーヘッドプロジェクタ用シートヘの記録は、インクジェットプリンタの普及とともに増加している。

しかしながら、水性インクの主成分は、一般に、水または水に高沸点のアルコールなどを混合したものであるため、基材が樹脂製フィルムである静電複写機用のオーバーヘッドプロジェクタ用シートなどに用いると、水性インクが全く吸収されずにはじかれてしまったり、いつまでも乾かずに触れたりすると、取れてしまったりする。

このため、表面層に高吸水性樹脂や水溶性樹脂を用いたり（特許文献１〜３参照）、無機または有機粒子を混入して多孔性にしたり（特許文献４〜６参照）、表面に凹凸を設けてインクの乗りをよくする（特許文献７参照）などの方法で、インクの吸収性を改善することが行われている。

特公昭６４−５５５２号公報 特開昭６０−２２４５７８号公報 特開昭６１−２４４９３号公報 特開昭６１−２４４９４号公報 特開昭６０−２１９０８３号公報 特開昭５７−１４０９１号公報 特開昭６１−１２７３８６号公報

ところが、表面層に高吸水性樹脂や水溶性樹脂を用いたり、無機または有機粒子を混入して多孔性にしたり、表面に凹凸を設けるなどの方法では、実用に耐えうるインクの吸収性や乗りが得られるものの、水性インクが広がりやすく、解像度の高い画質が得られないという問題があった。

また、基材が樹脂製フィルムであるオーバーヘッドプロジェクタ用シートなどは、表面層に高吸水性樹脂や水溶性樹脂を用いたり、無機または有機粒子を混入して多孔性にしたり、表面に凹凸を設けたりしなければならないため、一般に高価であり、さらに、使い捨てにすると環境破壊につながるゴミを発生するため、回収して再生したり、再利用することが望まれるが、リサイクル技術は未だ確立されていない。

本発明は、かかる現状に鑑み、種々検討を行った結果、なされたものであり、基体上にヒドロキシプロピルセルロースを樹脂成分として含有する表面層を設けることによって、インクの広がりが少なくて解像度の高い画質などの良好な記録ができる水性インクによる記録に適した被記録材を提供しようとするものである。

また、基体上にヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分を含有する表面層を設けることによって、インクの広がりがさらに少なくて、一段と解像度の高い画質などの良好な記録ができるとともに、水性インクによる記録の除去を可能にし、再利用可能な被記録材を提供しようとするものである。

本発明の水性インク用被記録材は、基体上に、ヒドロキシプロピルセルロースを樹脂成分として含有する表面層、またはヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分を含有する表面層を設けている。

本発明によれば、従来のオーバーヘッドプロジェクタ用シートに比し、ドットサイズが小さくて、解像度の高い画質などの良好な記録ができる水性インクに適した被記録材を提供することができ、また繰り返し再利用できる被記録材を提供することができる。

本発明の水性インク用被記録材は、表面層に樹脂成分としてヒドロキシプロピルセルロースを含有させているため、水性インクに含まれる水や高級アルコールなどの高沸点溶剤の吸収性がよく、水性インクの広がりが抑制されて解像度の高い画質などの良好な記録が行える。

また、ヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分を含有する表面層を設けたものは、水性インクに含まれる水や高級アルコールなどの高沸点溶剤の吸収性が一段とよく、水性インクの広がりがさらに抑制されて一段と解像度の高い画質などの良好な記録が行えるとともに、この記録を水により除去でき、繰り返し利用することができる。

本発明において、基体上に設ける表面層は、樹脂成分としてヒドロキシプロピルセルロースを含有するものであることが好ましく、このヒドロキシプロピルセルロースを樹脂成分として含有すると、水性インクに含まれる溶剤である水や、高級アルコールなどの高沸点溶剤のいずれにも高い吸収性を有し、その結果、水性インクの溶剤の吸収・拡散に比べて水性インクの色素の吸収・拡散が遅くなり、水性インクの広がりが抑制されて、解像度の高い画質などの良好な記録が行える。

このヒドロキシプロピルセルロースは、ヒドロキシプロピル基またはその重合物をセルロースに結合したもので、たとえば、セルロース中の水酸基に酸化プロピレンを反応させるなどの方法で得られ、セルロースに付加したヒドロキシプロピル基の量は水および高級アルコールなどの溶剤の吸収性の観点から、２０％以上９０％以下（日本薬局方による）であることが好ましい。

このようなヒドロキシプロピルセルロースは、表面層の硬さ、粘着性、色素の定着性、架橋性などの種々の特性を改善するため、他の成分を結合してもよく、この結合は、たとえば、エポキシ、ハロゲン、イソシアネート、カルボン酸、無水カルボン酸、酸塩化物などの官能基と、セルロース中の水酸基との反応により結合させて行われ、これらの反応により、アルキル、二重結合、エポキシ、イソシアネート、カルボン酸、スルホン酸、リン酸、アミンなどの官能基や、これらの中で塩になるものの塩などが導入される。

また、この種のヒドロキシプロピルセルロースは、架橋させると水性インクの広がりを抑制する効果がより高くなり、一段と解像度の高い画質などの良好な記録が行える。

架橋剤としては、タンニン酸、グリオキザール、メチロールメラミン樹脂、尿素ホルマリン樹脂、ポリイソシアネートなどが使用され、ヒドロキシプロピルセルロースのヒドロキシプロピル基の水酸基に反応させて架橋結合される。この他、水酸基以外の架橋性の官能基をヒドロキシプロピルセルロース中に持たせ、それらを架橋剤の官能基またはヒドロキシプロピルセルロース中の官能基と反応させてもよく、これらの官能基をヒドロキシプロピルセルロース中に持たせるためには、前記のようにヒドロキシプロピルセルロースに他の成分を結合させてやればよい。

さらに、ヒドロキシプロピルセルロースを架橋すると、水に漬けても表面層が溶解してしまうことがない特徴を有し、ヒドロキシプロピルセルロースが高い親水性を有しているため、表面層は膨潤し、その内部にまで水が入り込むことができる。

そこで、本発明の被記録材に水性インクにより記録して印字を施したのち、水で洗浄すれば、表面層を失うことなく、記録された印字の水性インクをほとんど除去することが可能となり、再び記録することができる。

したがって、ヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた表面層を有する本発明の被記録材は、記録された印字の水性インクを除去して再利用することが可能である。この際、表面層の膨潤率は１．５倍以上が水性インクの除去しやすさの観点から好ましく、ゲル分率は５０％以上が２回目以降の印字性能の観点から、実用上好ましい。

本発明における表面層には、上記の樹脂成分の他、無機または有機フィラーを含ませることができ、これにより水性インクの吸収性が向上して、印字性が高められ、また層間粘着や水性インク移りの防止などにも好結果が得られる。

無機フィラーとしては、シリカ、アルミナの微粒子などがあり、球状、棒状、繊維状、不定形など、いずれの形状のものも用いることができ、有機フィラーとしては、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリウレタン、ナイロン、ポリエチレン、ベンゾグアナミンと（メラミン）ホルムアルデヒドの縮合体などが挙げられる。

このような無機または有機フィラーは、短径が１μｍ以下の微小粒子を使用すると、水性インクの吸収性に顕著な効果を発揮する。代表的なものとしては、コロイダルシリカ、シリカゾルまたはアルミナゾルなどが挙げられる。また、水性インクに含まれる水以外の高沸点アルコールなどの吸収性は、シリカ微小粒子を混合したものがとくにすぐれ、水の吸収性はアルミナ微小粒子を混合したものがとくにすぐれる場合がしばしばあり、表面層の上部に主にシリカ微小粒子を含み、下部に主にアルミナ微小粒子を含ませることが効果的である。また、短径が１μｍ以上のものは層問粘着やインク移りの防止などに効果があり、これらは必要に応じて単独で使用しても併用してもよい。

このような無機または有機フィラーの含有量は、多すぎると水性インクをはじく傾向を示すことがあるため、通常５０重量％以下にするのが好ましく、０．０１〜３０重量％の範囲内にするのがより好ましい。

このような表面層には、上記の樹脂成分および無機フィラーまたは有機フィラーの他、さらに必要に応じて他の各種の物質を添加使用してもよく、たとえば、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、染料、顔料、分散剤、前記以外の他の樹脂成分などが添加使用される。

本発明の被記録材は、上記の表面層を基材上に設けたことを特徴とし、紙を始め各種基材を用いることが可能であるが、水性インクの吸収性のない樹脂フィルム、金属ホイルまたはこれらの複合材や積層材などを基材とする場合に効果的であり、とくに、上記の表面層を透明なフィルム上に設けたものは、オーバーヘッドプロジェクタ用シートとして好適に使用される。

なお、オーバーヘッドプロジェクタ用シートとして使用する場合には、画像の視認性を確保するために、全光線または波長５５０ｎｍの光線の透過率が７０％以上であることが好ましい。

つぎに、本発明の実施例について説明する。以下、部とあるのは重量部を意味するものとする。

ヒドロキシプロピルセルロース（信越化学社製；ＨＰＣ Ｅ １０部
Ｆ−Ｇ、ヒドロキシプロピル基５３．４〜７７．５％）

水 ７０部

テトラヒドロフラン ２０部

上記組成からなる塗布液を、厚さが１００μｍの易接着処理（ポリウレタン処理）を施したポリエチレンテレフタレートフィルム上に、５０番のバーコーターにより塗布し、室温で乾燥したのち、１１０℃で５時間高温処理を施して、厚さが約６μｍの表面層を有する被記録材を作製した。

実施例１における塗布液の組成において、新たにポリイソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン工業社製；ＤＣ−３７１２）を０．７５部追加した以外は、実施例１と同様にして、被記録材を作製した。

比較例１
インクジェットプリンタ（ヒューレットパッカード社製；ＤｅｓｋＷｒｉｔｅｒ５５０Ｃ）専用オーバーヘッドプロジェクタ用シートＨＰ５１６３６Ｇを被記録材とした。

上記の実施例１，２および比較例１の各被記録材に、インクジェットプリンタ（ヒューレットパッカード社製；ＤｅｓｋＷｒｉｔｅｒ５５０Ｃ）で、グレーのパターンによりシアン、マゼンタ、イエローのドットを、またシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックのそれぞれのベタを印字し、下記の方法でドットサイズおよび水性インクの除去性を評価した。その結果は、表１に示されるとおりであった。

＜ドットサイズ＞
グレーパターン印字部分の５０倍の拡大写真を光学顕微鏡（オリンパス社製；ＢＨ２）により撮影し、写真上でシアン、マゼンタ、イエローのドット各１０個の短径を定規により計測し、平均を求めた。

＜インク除去性＞
各色ベタを印字した各被記録材を水道水中に一晩浸潰し、その前後の各色ベタ印字部分の印字濃度をマクベス濃度計（マクベス社製；ＲＤ９１５）により測定し、濃度の低下率を求めた。表中には最も低い低下率の値を示した。

表１
┌────┬────────┬────────────┐
│ │ ドットサイズ │ インク除去性 │
│ │ （μｍ） │ （％） │
├────┼────────┼────────────┤
│実施例１│ １０６ │ 表面層流出 │
│ 〃 ２│ １０２ │ ９６ │
├────┼────────┼────────────┤
│比較例１│ １３３ │２６（表面の第１層剥離）│
└────┴────────┴────────────┘

上記表１の結果から明らかなように、本発明の実施例１，２の両被記録材は、従来のオーバーヘッドプロジェクタ用シート（比較例１）に比べ、いずれも、ドットサイズが小さくなっており、また実施例２の架橋した表面層を有するものでは、繰り返し再使用が可能であることがわかる。

Claims (3)

1. 基体上に、ヒドロキシプロピルセルロースを樹脂成分として含有する表面層を設けたことを特徴とする水性インク用被記録材。
   
2. 基体上に、ヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分を含有する表面層を設けたことを特徴とする水性インク用被記録材。
   
3. 基体上に、ヒドロキシプロピルセルロースを架橋させた樹脂成分と、有機フィラー、無機フィラー、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、染料、顔料および分散剤の中から選択される少なくともひとつの成分とを含有する表面層を設けたことを特徴とする水性インク用被記録材。