JP2005088280A

JP2005088280A - 電子写真用積層耐水紙

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Publication number: JP2005088280A
Application number: JP2003322763A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Hiroshige; 浩一郎広重; Masaaki Fukunaga; 正明福永; Yuji Kohama; 裕司小濱
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd; Jujo Paper Co Ltd
Priority date: 2003-09-16
Filing date: 2003-09-16
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】電子写真方式による記録の際にヒートロールに融着したり、部分的に膨らむ現象（ブリスター）が発生しない、耐水性のより向上した積層耐水紙を提供すること。
【解決手段】紙中にガラス転移点２０℃以上の合成樹脂と撥水剤とを含有する樹脂含浸紙の少なくとも一方の側に、１層以上の熱可塑性樹脂が積層されており、その最外層の熱可塑性樹脂の融点が２００℃以上であることを特徴とする電子写真用積層耐水紙。最外層の熱可塑性樹脂としては、ポリメチルペンテン樹脂又はポリエステル系樹脂が適する。

Description

本願発明は、基材の両面に熱可塑性樹脂からなる層が積層された、電子写真方式による記録に適した積層耐水紙に関する。

現在、電子写真方式による記録はごく一般的に行われている。この方式は、帯電した潜像トナーの転写によって、被複写物の文字・画像等を記録シートに複写するもので、プレーンペーパーコピー機（ＰＰＣ機）やレーザービームプリンター（ＬＢＰ）などが、この方式の記録装置として使用される。

このような電子写真用の記録シートには、通常、紙が用いられるが、耐水性が要求される場合には、いわゆる合成紙や積層紙が用いられる。これらのうち積層紙は、紙基材に熱可塑性樹脂を積層したもので、例えば、特許文献１のように、紙基材の片面又は両面に押出しラミネ−ション法や共押出しラミネーション法によって熱可塑性樹脂を積層することにより製造される。

特許第２７６３０１１号（第１頁、請求項１）

電子写真方式では、潜像トナーを記録シートに転写して熱融着により固定する際、記録シートを約２００℃の熱ロール間に通すことから、記録シートとして紙基材のものを用いた場合には、このときの加熱により紙中水分が蒸発する。ところが、紙基材の両面に熱可塑性樹脂を積層した積層耐水紙の場合には、熱可塑性樹脂層によって蒸発した水分の逃げ場が遮られてしまう。逃げ場を失った水分は積層されている熱可塑性樹脂層を押上げてしまい、本来、全面にわたって剥離不能に接着していなければならない紙基材と熱可塑性樹脂層との間に、ブリスターと呼ばれる部分的な空隙（非接着部分）が生じる問題があった。

また、熱ロールの温度は約２００℃であるため、紙基材に積層された樹脂の融点が低い場合は熱ロールに融着してしまい、走行トラブルやプリンター故障の原因となっていた。

一方、電子写真方式によって記録されたシートの用途は近年ますます広がっており、花壇や鉢植えの差し札、垂れ幕やポスター、スーパーマーケット等における商品の陳列棚用宣伝広告媒体（通称ＰＯＰ：Point Of Purchase）など、屋外で使用されることも増えている。そして、水や雨に曝される環境では、何よりもいっそう耐水性が重視され、シートの記録面だけでなく端面の耐水性にも配慮しなければならない。

本願発明は以上を踏まえ、電子写真方式による記録の際にヒートロールに融着したり、部分的に膨らむ現象（以下ブリスターという）が発生しない、耐水性のより向上した積層耐水紙を提供することを目的とする。

本願発明者らは鋭意研究の結果、積層耐水紙において、紙基材として合成樹脂と撥水剤とを含有する樹脂含浸紙を用いるとともに、最外層に高融点の熱可塑性樹脂を選択することにより、上記課題が解決されることを見出し本願発明を完成した。

すなわち、本願発明は、紙中にガラス転移点２０℃以上の合成樹脂と撥水剤とを含有する樹脂含浸紙の少なくとも一方の側に、１層以上の熱可塑性樹脂層が積層されており、その最外層の熱可塑性樹脂の融点が２００℃以上であることを特徴とする電子写真用積層耐水紙に関する。

本願発明によれば、紙基材に熱可塑性樹脂層を積層した積層耐水紙でありながら、電子写真方式による記録の際にヒートロールへ融着することなく、かつブリスター発生が低減された積層耐水性を得ることができる。さらに、端面の耐水性にも優れており、従って、電子写真方式による記録に適し、様々な用途に使用可能な実用性の高い記録紙を得ることができる。

本願発明において用いられる樹脂含浸紙について以下に述べる。
樹脂含浸前の原紙としては、例えば印刷用用途、包装用用途等の使用目的により選択されるが、特にパルプの種類等に制限はなくＬＢＫＰ、ＮＢＫＰ、メカニカルパルプ等の木材繊維を主体にコットンリンター、ケナフ、麻、竹等の非木材繊維、オレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の合成繊維、ガラス、ロックウール等の無機繊維が可能である。また、成紙するに当って耐水性、ラミネート適性を損なわない範囲で内添、外添工程で定着剤、顔料、填料、染料、紙力向上剤等の添加が可能である。

上記原紙に含有される樹脂成分は、ガラス転移点が２０℃以上の合成樹脂である。本願発明に用いられる合成樹脂としては、水溶性あるいは水分散性の乾燥後、水不溶性になる合成樹脂が好適である。例えば、アクリル系樹脂、酢ビ系樹脂、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、及びそれらの変性体、共重合体等を単独、あるいは２種以上混合して使用可能であるが、ガラス転移点は２０℃以上必要である。ガラス転移点が２０℃以上である場合、樹脂そのものが硬く疎水性のため、水分変化による繊維あるいは紙の伸縮に対する抑制効果が十分発揮されるが、ガラス転移点が２０℃以下であると樹脂自体が柔らかいために、繊維あるいは紙の伸縮に対する抑制効果が低下し、積層耐水紙が変形しやすくなってしまう。

樹脂成分を原紙に付与する含浸方法としては、抄紙工程中のサイズプレスコーター等のタブタイプが好適である。場合によっては成紙した原紙を後処理で同様の方法で行うことも可能である。タブタイプの樹脂含浸機により紙層全体に均一に樹脂が行き渡るようにするためには、サイズ剤未添加の無サイズ紙を用いることが望ましい。また、タブタイプの樹脂含浸機により処理するためには、０．３ｋＮ／ｍ以上の湿潤引っ張り強度を有することが望ましい。湿潤強度付与剤としてはポリアミドエピクロールヒドリン、メラミン樹脂、尿素樹脂等の一般的に使用されている内添湿潤紙力向上剤の使用が可能である。

また、本願発明で用いられる撥水剤としては、水分散性のワックス類、アルキルケテンダイマーが好適である。水分散したワックス類であれば特に制限はないが、カルナバワックス等の植物系、ラノリンワックス等の動物系、パラフィンワックス、マイクロクリスタンワックス等の石油系、ポリエチレンワックス等の合成ワックスが使用可能である。アルキルケテンダイマーは下記式で表され、式中Ｒ１、Ｒ２はそれぞれ炭素数８〜３０の炭化水素基を示す。例えばデシル、ドデシル、ラトラデシル、ヘキサデシル、オクタデシル等のアルキル基、エイコシル基等のアルケニル基、オクチルフェニル、ノニルフェニル等のアルキル置換フェニル基、ノニルシクロヘキシル基等があげられ、これらのうちアルキル基が好ましい。

合成樹脂と撥水剤の含有量は、合計で紙中の２〜３０重量部、より好ましくは５〜２５重量部である。合成樹脂の含有率は２〜２０重量％が好ましい。合成樹脂の絶対量が少なすぎると耐水性が低下し好ましくない。多すぎると耐水性は十分であるものの、樹脂が原紙の空隙を埋めてしまい、熱可塑性樹脂のラミネート時に紙の空隙に入り難くなる結果、投錨効果が減少し紙と熱可塑性樹脂との密着性が低下する。また、折り加工を行った時、紙割れが起きやすくなり好ましくない。このため、原紙はある程度の湿潤紙力を有する無サイズ紙を用いることが好ましい。

合成樹脂と撥水剤の混合重量比率としては、８０／２０〜９８／２が好ましく、より好ましくは８５／１５〜９５／５である。合成樹脂が少なく撥水剤が多すぎる場合は、端面の耐水性が低下し好ましくない。一方、合成樹脂の比率が多く撥水剤が少なすぎると、積層される熱可塑性樹脂層との密着性は良好なものの、やはり耐水性の低下を招き好ましくない。

次に、樹脂含浸紙上に積層される熱可塑性樹脂層について述べる。
最外層に使用される融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂としては、ポリメチルペンテン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル系樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート及びその重合体、ポリブチレンテレフタレート及びその重合体、脂肪族ポリエステル）が好ましい。これらの樹脂は、紙基材との密着性も良く好ましく用いられる。特に、ポリメチルペンテン樹脂又はポリエステル系樹脂が好適である。

その他の層を構成する熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂の単独又は共重合体が挙げられるが、これに限定されるものではない。

熱可塑性樹脂層の厚さとしては、片面10〜60μｍ好ましくは20〜50μｍの範囲にあることが好ましい。樹脂層全体の厚さが薄すぎる場合、押出しラミネーション法や共押出しラミネーション法による各層の積層が困難となる。また、厚すぎると製造コストが高くなり、しかも静電気が発生しやすくなり、積層耐水紙全体が厚くなり印刷時にトラブルを起こす恐れがある。

最外層に使用される融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂は、紙基材との密着性が良好な場合、樹脂含浸紙に直接ラミネーションすることが好ましい。紙基材との密着が不良な場合は、紙基材に予めアクリル系樹脂やエポキシ系樹脂等の接着層を塗工する方法も可能であり、また、最外層に使用される融点が２００℃以上の熱可塑性樹脂と接着層とを共押出しラミネーションすることも可能である。

また、最外層の熱可塑性樹脂に炭酸カルシウム、二酸化チタン、タルク、シリカなどの無機填料を添加することで、樹脂層の不透明化を図ることができる。無機填料の粒径としては0.1〜20μｍのものが好ましく、含有量としては5〜25重量％が好ましい。

本願発明では、用途に応じて、樹脂含浸紙の片面に熱可塑性樹脂層を設けても、両面に設けてもかまわない。また、必要な場合は表面に塗工層を設けることができる。例えば帯電防止剤、アクリルビーズやシリカ、ガラスビーズ等の耐ブロッキング剤、印刷時のトナー定着剤等を塗工してもかまわない。

（作用）
本願発明者らは、紙基材に熱可塑性樹脂が積層された積層耐水紙を、ＰＰＣ機やＬＢＰによる記録に用いた場合に発生するブリスターは、積層耐水紙が加熱される際に発生する紙基材中の蒸発水分が、この紙基材に積層された熱可塑性樹脂層によって逃げ場を遮られてしまうために起こることに着眼した。また、熱ロールに紙基材が融着する原因は、紙基材の表面に積層した熱可塑性樹脂の融点にあることに着眼した。

本願発明は、少なくとも一方の面の最外層に用いられる熱可塑性樹脂として融点が２００℃以上のものを選択したものであり、最外層の熱可塑性樹脂が融点２００℃以上であることにより、プリンターの熱ロールに融着し巻き込まれることが無く、走行トラブルを起こさずに排出されることが可能となる。また、本発明では熱可塑性樹脂層と樹脂含浸紙との密着性が良好なことにより、両者間の接着が強固となり、ブリスターの発生を抑えることができると考えられる。

また、熱可塑性樹脂層と樹脂含浸紙との密着性が不良であると、その隙間から吸水し破壊の原因となることがあるが、本発明では熱可塑性樹脂層と樹脂含浸紙との密着性が高く、このような問題を抑えることができる。さらに、本願発明では、紙基材として合成樹脂と撥水剤とを含有する樹脂含浸紙を用いることにより、シート端面からの水分の浸透を効率良く抑えることができる。

以下に本願発明の実施例に基づいて説明する。なお実施例及び比較例においてブリスターの発生状況、紙基材との密着性、ＬＢＰを使用した熱ロールへの巻きこみ状態、紙基材の水分断面浸透の評価を以下の方法で行なった。

＜ブリスターの発生状況＞
富士ゼロックス製ＬＢＰ『DOCU PRINT C3530』にてサンプル１００枚を連続して印刷し、印刷後のサンプルについてブリスターの発生状況を肉眼で観察し、以下の基準で評価を行った。
○…全く発生していない
×…発生しており、電子写真用記録紙としての使用が困難である

＜紙基材との密着性＞
２５ｍｍ×１００ｍｍにカットしたサンプルを手で紙基材とこの紙基材に接して積層されている層との間で剥離し、そのときの剥離しにくさの程度を以下の基準で評価した。
◎…非常に強く密着している
〇…強く密着している
×…密着性がやや不良である

＜ＬＢＰＬＢＰを使用した熱ロールへの巻きこみ状態＞
富士ゼロックス製ＬＢＰ『DOCU PRINT C3530』にてサンプル１０枚を連続して印刷し、印刷後のサンプルについてブリスターの発生状況を肉眼で観察し、以下の基準で評価を行った。
○…全く発生していない
×…巻きこまれており、電子写真用記録紙としての使用が困難である

＜断面浸透評価方法＞
２３℃、５０％Ｒ／Ｈの雰囲気で調湿した積層耐水紙を４ｃｍ×４ｃｍに断裁し試験片とし、試験片を水中に２４時間浸漬放置して、下記の計算により求めた。値が小さいほど耐水性に優れ、２００以下であることが望ましい。
断面浸透(ｍｇ／ｃｍ^２)＝(Ｂ−Ａ)＊１００／（１６０＊Ｃ）
Ａ：水浸漬前重量ｍｇ、Ｂ：水浸漬後重量ｍｇ、Ｃ：水浸漬前厚さｍｍ

［実施例１］
紙基材について以下の方法で含浸した。
合成樹脂としてガラス転移点２４℃の水分散型スチレンアクリル樹脂共重合体（サイデン化学株式会社製商品名ＥＫ６１）と、撥水剤として水分散型ワックスエマルジョン（双葉化学製商品名ＥＷ１０００）とを、固形分比で９６重量部と４重量部混合し樹脂液とした。この樹脂液を坪量１５５ｇ／ｍ^２の上質紙（湿潤紙力０．３ｋＮ／ｍの無サイズ紙）に、タブタイプのテーブル含浸機で均一に含浸し、更にシリンダー状の乾燥機により乾燥し樹脂含有紙を作成した。
上記樹脂含浸紙を紙基材として使用し、融点238℃のポリメチルペンテン樹脂（三井化学社製ＴＰＸ；ＤＸ820Ｍ）100重量部の溶融物をＴダイを用いて両面ラミネートして、積層耐水紙を得た。ラミネート温度は３００℃、ラミネート厚みは表裏ともに各20μmとした。

［実施例２］
実施例１と同様の紙基材を使用し、融点223℃のポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチック製PBT；500FP）100重量部の溶融物をＴダイを用いて両面ラミネートして、積層耐水紙を得た。ラミネート温度は３００℃、ラミネート厚みは表裏ともに各20μmとした。

［実施例３］
実施例１と同様の紙基材を使用し、融点223℃のポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチック製PBT；ジュラネックス500FP）100重量部の溶融物をＴダイを用いて両面ラミネートして、積層耐水紙を得た。ラミネート温度は３００℃、ラミネート厚みは表裏ともに各15μmとした。

［実施例４］
実施例１と同様の紙基材を使用し、融点254℃のポリエチレンテレフタレート樹脂（三井デュポンポリケミカル製PET；シーラPT7001）100重量部の溶融物と紙基材に接して積層する樹脂として、融点87℃の3元共重合樹脂（三井デュポンポリケミカル製ニュークレルAN4213C）を使用し、２種２層でのＴダイを用いて両面ラミネートして、積層耐水紙を得た。ラミネート温度は３００℃、ラミネート厚みは表裏ともに各20μmとし、最外層と紙基材に接する樹脂層それぞれの厚みは10μmであった。

［実施例５］
紙基材の作成において合成樹脂と撥水剤との固形分比を７５重量部と２５重量部に代えた以外は実施例１と同様にして、積層耐水紙を得た。
なお樹脂含有紙の断面浸透は１１０ｍｇ／ｃｍ^２であった。

［比較例１］
実施例１と同様の紙基材を使用し、紙基材側にランダムポリプロピレン（融点145℃、ＭＦＲ１９ｇ／１０分、密度０．９１ｇ／ｃｍ^３）１００重量％、最上層側にはホモポリプロピレン（融点158℃、ＭＦＲ２３ｇ／１０分、密度０．９１ｇ／ｃｍ^３）８０重量％及び二酸化チタン１５重量％の溶融混合物とが、両面に積層されるように、Ｔダイを用いて共押出しラミネーションを行い、積層耐水紙を得た。押出温度は３００℃、ラミネート厚みは表裏ともに各20μmとし、最外層と紙基材に接する樹脂層それぞれの厚みを各10μmとした。

［比較例２］
樹脂含浸を行なっていない実施例１の上質紙を紙基材として使用した以外は実施例１と同様にして、積層耐水紙を得た。

表から明らかなように、本願発明の実施例１〜４は、ブリスターの発生が無く、紙基材とは強固に密着しており、ＬＢＰを使用したときの熱ロールへの巻きこみも無い、優れた品質なっている。また、いずれも断面浸透が１６０ｍｇ／ｃｍ^２以下であり、耐水性も良好である。実施例５は、紙基材に含有される合成樹脂が少な目で撥水剤が多目の例であり、紙基材との密着性が少々不良となったものの、ブリスターの発生は無く、熱ロールへの巻き込みも無く、電子写真用としては満足できるレベルであった。

一方、熱可塑性樹脂としてポリプロピレンを使用した比較例１は、紙基材との密着性がやや弱いため、耐水性は維持されるもののブリスターを抑えるには十分でなく、かつ熱ロールへの巻き込も起発生し、電子写真方式には不適である。また、紙基材として樹脂含浸紙を使用しない比較例２は、断面浸透性に著しく劣ったものとなっている。

Claims

紙中にガラス転移点２０℃以上の合成樹脂と撥水剤とを含有する樹脂含浸紙の少なくとも一方の側に、１層以上の熱可塑性樹脂が積層されており、その最外層の熱可塑性樹脂の融点が２００℃以上であることを特徴とする電子写真用積層耐水紙。
最外層の熱可塑性樹脂が、ポリメチルペンテン樹脂又はポリエステル系樹脂である請求項１記載の電子写真用積層耐水紙。
ガラス転移点２０℃以上の合成樹脂と撥水剤との含有量が合計で２〜３０重量部であり、かつ、合成樹脂と撥水剤とを８０／２０〜９８／２の重量比率で含有する請求項１または２記載の電子写真用積層耐水紙。
撥水剤がワックス類及び／またはアルキルケテンダイマーである請求項1、２または３記載の電子写真用積層耐水紙。