JP2005120510A - 連続記録用紙 - Google Patents

Abstract

【課題】 カラー印刷への適性を示すための高い白色度・不透明度を有し、十分なサイズ性かつ適正な摩擦係数を維持し、高平滑度で印刷適性に優れた連続記録用紙を提供する。
【解決手段】 紙中に填料として、針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の少なくとも１種類の軽質炭酸カルシウム、好ましくはアスペクト比が５以上の軽質炭酸カルシウムを紙重量当たり１０重量％以上含有し、内添サイズ剤としてアルケニル無水コハク酸を含有することを特徴とする連続記録用紙。

Description

本発明は、高い白色度・不透明度を有し、かつ適正な摩擦係数を維持し、高平滑度で印刷適性に優れた連続記録用紙に関するものである。

近年、高度情報化社会の目ざましい進展とともに複写機やＯＡ機器、ニューメディア機器などの情報処理機器に使用される用紙の需要も着実に伸びてきている。そのなかで、連続記録用紙は主にコンピュータのアウトプット用紙として一般に使用されている。通常、連続記録用紙は、オフセット印刷等で下地を印刷し、可変情報をノンインパクト装置で印字することにより得られるものである。特に最近のビジュアル化、カラー化の流れの中で、より高品質な印刷仕上がりや文字の再現性等の印字適性が求められている。

カラー印刷への適性を向上させるために、高い白色度及び不透明度が要求されている。白色度、不透明度を上げる方法としては、白色度の高い填料の紙中含有量を増加させる方法がある。しかし、填料を多く含有することによって白色度、不透明度を向上させることができるが、摩擦係数、サイズ性など、連続記録用紙としての適性を損なう場合が多く、紙中填料の含有量を上げることができなかった。また、低い填料含有率で嵩を保ったまま、高い平滑性を得ることは困難であった。

また、白色度を上げるためには、抄紙系を中性化することが望ましいが、中性ロジンサイズ剤を用いる方法では、紙中填料が１０％以上と高い場合には、十分なサイズ度を得るためには非常に多くの添加量を必要とする。また、アルキルケテンダイマーを用いる方法ではサイズの発現性が遅く、安定した十分なサイズ度が得られにくいことや、摩擦係数を適正値以下に低下させてしまい、ノンインパクト印刷時にフィードロールで紙滑りが起きやすくなり、紙が大きくバタつくなどの印刷加工適性悪化の問題が発生することがある。ノンインパクト印刷時の走行性を改善する方法として、平均粒径５〜１０μｍであり、かつ２０μｍ以上の割合が１５％以下であるタルクを全填料の５０〜７０％配合し、表面にスチレン系の合成サイズ剤を澱粉に対して２〜４重量％混合した液を塗布する方法（特許文献１参照）が開示されている。

更に、高填料時にサイズ剤としてアルケニル無水コハク酸を用いる方法として、２００℃で３時間加熱した時の減量分が、１．０重量％以下であることを特徴とする中性紙の製造方法（特許文献２参照）があるが、それだけでは、印刷・印字適性に劣り、適正な摩擦係数を得るには不十分であった。
以上のように、カラー印刷への適性を示すのに十分高い白色度および不透明度を有し、かつ適正な摩擦係数を維持して高いサイズ性を有する連続記録用紙を得ることは困難であった。

特開平５−２４７８８７号公報 特開平７−２２９０８４号公報

以上のような状況に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、カラー印刷への適性を示すための高い白色度・不透明度及び平滑度を有し、かつ適正なサイズ度、摩擦係数を維持し、良好な印刷適性を有する連続記録用紙を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、填料として、針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状から選択された少なくとも１種類以上の軽質炭酸カルシウムを紙重量当たり１０重量％以上、かつ内添サイズ剤としてアルケニル無水コハク酸を含有することによって、白色度・不透明度および平滑度が高く、かつ適正なサイズ度、摩擦係数を維持した連続記録用紙を得ることができ、本発明を到達するに至った。

このような効果が得られる理由は以下のように考えられる。針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムは分散性に優れ、抄紙工程においても均一に分布していること、また、短径が長径に比べて十分短く、特にアスペクト比が５以上と大きい形状の場合、パルプと密に重なり合っている。このため、これらの軽質炭酸カルシウムを含有する紙は隠蔽性が非常に優れており、高い不透明度を有する。また、カレンダー処理やサイズプレス処理によっても、粒子自体がつぶれにくいため、それらの処理後においても高い摩擦係数を維持しているものと思われる。
本発明においては、針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムで、アスペクト比が５以上である軽質炭酸カルシウムを用いることによって、白色度・不透明度が向上し、更に摩擦係数も向上する。さらに、填料を多く含有することにより、比較的高い平滑性を得ることができる。また、ポリマーサイズ剤によって乳化されているアルケニル無水コハク酸を用いることにより、サイズ剤の歩留を向上させ、高填料化した場合にも十分なサイズ性を有し、適正な摩擦係数を維持することができる。

本発明によりカラー印刷への適性を向上させるための高い白色度及び不透明度を有し、十分なサイズ性、かつ適正な摩擦係数を維持し、高平滑度で印刷適性に優れた連続記録用紙を得ることができた。

本発明に用いる填料としては、針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムを紙重量当たり１０重量％以上使用することが必要であり、好ましくは１０〜３０重量％である。このような針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムを填料に用いることで、カラー印刷への適性を向上させるための高い白色度及び不透明度を得ることができ、平滑な表面を得ることが可能である。針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムについては、それぞれ単独で用いてもあるいは併用して用いても良い。この中でも針状あるいはウィスカー状の軽質炭酸カルシウムを用いることが好ましい。上記形状の軽質炭酸カルシウムは、アスペクト比が５以上のものが好ましく、長径が０．５〜５０．０μｍ、短径が０．１〜５．０μｍ程度であり、好ましくは長径が２．０〜２０．０μｍ、短径が０．２〜３．０μｍである。アスペクト比が５未満の場合には十分な不透明度が得られにくい。また、レーザ回折／散乱式粒度分布測定器（Ｍａｌｖｅｒｎ社製、機器名：マスターサイザーＳ）で測定した平均粒径は、０．５〜１５μｍが好ましい。
本発明においては、上記形状の軽質炭酸カルシウム以外に一般に使用されているものを併用することができ、例えば上記形状以外の軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、クレー、焼成クレー、ケイソウ土、タルク、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛などの無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子などを１種類以上使用することができる。本発明の填料は、紙中含有量として１０〜３０重量％が好ましく、より好ましくは１２〜２５重量％である。紙中填料が１０重量％未満の場合はカラー印刷適性を向上させるために十分な白色度を得ることができない。３０重量％を超える場合には、紙力が大きく低下してしまい、フォーム印刷加工時にミシン目で切れてしまう、また電子写真印刷方式によるノンインパクト印刷時に転写ドラムや定着ロールへの填料の転移などが発生しやすくなるため、連続記録用紙としては好ましくない。

本発明に用いる内添サイズ剤としては、アルケニル無水コハク酸を使用することが必要である。また、アルケニル無水コハク酸の含有量としては、紙重量当たり０．０１〜５重量％程度であり、好ましくは０．１〜３重量％である。含有量が０．０１重量％未満であると十分なサイズ度を得ることが困難であり、５重量％を越える場合には紙の摩擦係数が極端に変化してしまうなど一般紙質への影響が出る場合もある。摩擦係数を適正値以下に低下させてしまうことによって、ノンインパクト印刷時にフィードロールで紙滑りが起きやすくなり、紙が大きくバタつくなどの問題が発生していた。また、カット紙積載工程での印刷加工適性が悪化してジャムトラブルが発生したり、さらには印刷時における重送といった問題が発生する場合がある。

アルケニル無水コハク酸のアルケニル基は、炭素数１４〜２２程度であり、炭素数１６〜１８のものがより好ましい。炭素数が１４より小さいと、アルケニル無水コハク酸の加水分解、あるいは紙の乾燥時の蒸発による抄紙機の汚れが多く生じてしまい、炭素数が２２を超えると乳化性が劣るという問題が発生することがある。

本発明においては、アルケニル無水コハク酸はエマルションタイプであり、ポリマーサイズ剤で乳化しているものが、粒径が均一であり、サイズ度が向上する。ポリマーとしては、ポリアクリルアミド、ポリアミノポリアミド−エピクロルヒドリン樹脂、ポリ（ジアリルアミン）−エピクロロヒドリン樹脂、（メタ）アクリル酸エステル共重合体などがあげられる。特にカチオン性ポリアクリルアミドで乳化したものが、更に粒径が均一であり、乳化時に温度をかける必要がないために加水分解を最小限に抑え、サイズ度を効率良く上げることができ、ロールなどの汚れをより抑えることができる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、アルキルケテンダイマー、中性ロジンサイズ剤等を併用することもできる。

本発明に用いる原料パルプには、Ｌ材およびＮ材の化学パルプ（針葉樹の晒または未晒クラフトパルプ、広葉樹の晒または未晒クラフトパルプ等）、機械パルプ（グランドパルプ、サーモメカニカルパルプ、ケミサーモメカニカルパルプ等）、および新聞古紙、雑誌古紙、上質古紙等の脱墨パルプなど通常の抄紙において使用されるパルプの中から適宜選択して単独または任意の割合で混合して使用することができる。カラー印刷への適性を向上させるのに十分高い白色度及び不透明度を得るためにはＬ材およびＮ材の化学パルプをパルプ重量当たり７０重量％以上含有することが好ましい。

本発明の連続伝票用紙は、従来から使用されている各種の製紙用内添助剤を必要に応じて適宜選択して使用する。例えば、硫酸バンド、塩化アルミニウム、アルミン酸ソーダ、塩基性塩化アルミニウム、塩基性ポリ水酸化アルミニウム等の塩基性アルミニウム化合物、水に易分解性のアルミナゾル等の水溶性アルミニウム化合物、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄等の多価金属化合物、シリカゾル等のノニオン性、カチオン性の歩留まり向上剤、濾水度向上剤や、各種澱粉類、ポリアクリルアミド、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミド、ポリアミン樹脂、ポリアミン、ポリエチレンイミン、植物ガム、ポリビニルアルコール、ラテックス、ポリエチレンオキサイド、親水性架橋ポリマー粒子分散物及びこれらの誘導体あるいは変成物等の紙力向上剤等が挙げられる。

更に、染料、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤等の製紙用内添剤を用途に応じて適宜添加することもできる。なお、本発明の抄紙方法は、長網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機、ヤンキー抄紙機等を適宜使用できるが、最も有効なものは、原料スラリーの上下より脱水を行うために紙表裏の組成差が小さいツインワイヤー抄紙機が好ましい。本発明の連続記録用紙を得るために抄紙条件としてパルプの叩解度、ジェットワイヤー比、プロファイル、プレス、カレンダー等の調整が行われ、また乾燥条件も抄紙機のドライヤーでの蒸気圧および通気方法等公知の方法が利用できる。抄紙ｐＨは、酸性領域からアルカリ性領域で行うことが可能であるが、好ましくはｐＨ６の弱酸性〜ｐＨ９の弱アルカリ性で行うことである。
また、本発明においては、さらに表面強度やサイズ性などの品質向上の目的で、これらパルプと填料に助剤を混合して抄紙した紙の少なくとも片面に、通常のサイズプレス塗工等により、澱粉、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、カゼイン、スチレン／ブタジエンラテックス、アクリルエマルジョン、酢酸ビニルエマルジョンなどの水系高分子である各種表面サイズ剤、エチレン−尿素樹脂等の寸法安定化剤、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムなどの無機導電剤、ジメチルアミノエチルメタアクリレートなどの有機導電剤、界面活性剤、染料などを塗布することができる。サイズプレスの塗工方式としては、コンベンショナルサイズプレス（２ロール、ポンド式）、ゲートロールサイズプレス、ロッドメタリングサイズプレス、メタリングブレード方式のサイズプレス等の装置を用いることが可能である。本発明においては、水性高分子の塗工量を１．０〜３．０ｇ／ｍ２設けたものが好ましい。

本発明においては、軽質炭酸カルシウムの含有量を１０％以上と高くすることにより、比較的高い平滑度を得ることができるため、印刷適性の優れた連続記録用紙を得ることができるが、より平滑性を高め、より優れた印刷適性を得るためには、高温ソフトニップカレンダー処理等によって平滑度を表裏それぞれで８０〜２００秒に調整することが好ましい。平滑度が８０秒以下の場合には、カラー印刷の際に、インクあるいはトナーの転写が均一となりにくく、優れた印字適性が得られにくい。また、２００秒を超える場合は、紙の密度が高くなってしまい、さらに摩擦係数を適正値以下に低下させることになり、印刷加工適性の悪化する傾向がある。

本発明の連続記録用紙の動摩擦係数は０．３５〜０．５５が好ましい。動摩擦係数が ０．３５未満の連続記録用紙はノンインパクト印刷時にフィードロールで紙滑りが起きやすくなり、紙が大きくバタつくために印刷作業適性に悪影響を及ぼしやすい。また、０．５５を超える場合には、印刷時において紙送りがスムーズに行われず、空送が多発するなどの問題が発生する場合がある。静摩擦係数は０．４５〜０．７０が好ましいが、この値の範囲以外では特にカット紙積載工程を経る場合に印刷加工適性が悪化してジャムトラブルが発生したり、さらには印刷時における重送といった問題が発生する場合がある。

以下に実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明するが、これらに限定されるものではない。なお、例中の部及び％は特に断らない限り、それぞれ重量部及び重量％を示す。

下記実施例及び比較例の紙シートの評価を以下の方法で測定し、結果を表１に示す。
＜品質評価方法＞
（１）白色度：ＪＩＳ Ｐ ８１４８ ＩＳＯ白色度の測定方法に準拠
（２）不透明度：ＪＩＳ Ｐ ８１４９ 不透明度試験方法に準拠
（３）軽質炭酸カルシムの長径及び短径の測定：電子顕微鏡を（ＪＳＭ−８４０Ａ 日本電子製）を用いて５０個の粒子について測定し、それぞれの平均を長径、短径とした。
（４）平均粒子径：マスターサイザーＳ（Ｍａｌｖｅｒｎ社製）を用いて、体積累積分布を測定し、累積分布の５０％点を平均粒子径とした。
（５）摩擦係数：ＩＳＯ１５３５９ 摩擦係数試験方法に準拠
ＩＳＯ１５３５９の試験法に準拠したＭＵ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．， Ｕ．Ｓ．Ａ．社製のＡＭＯＮＴＯＮＳ IIを用いて測定を行った。
（６）吸水性：ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ， Ｎｏ．３２−２ 吸水性試験法（滴下法）に準拠
（７）平滑度：ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ， Ｎｏ．５−２ 王研式平滑度試験法に準拠
（８）カラー印刷評価
得られた連続記録用紙を８色フォーム印刷機（太陽機械製作所製、ＴＯＦ８２０）を用い、Ｔ＆Ｋ製のＵＶインキの藍、紅、黄、墨インキを使用して、印刷速度１５０ｍ／分でフォーム印刷を行った。印刷仕上がりは、テスト版の絵柄、裏抜けを目視評価した。表中、○：良、△：やや良、×：不良を示す。
（９）印刷作業適性評価
得られた連続記録用紙のノンインパクト印刷時における紙滑りやバタつきなどの印刷作業適性評価を目視評価した。表中、○：良、△：やや良、×：不良を示す。
［実施例１〜３］
パルプ分としてＬＢＫＰ（ｃｓｆ ３６０ｍｌ）９０部、ＮＢＫＰ（ｃｓｆ ４７０ｍｌ）１０部を使用した。これに硫酸バンドを対パルプ当たり１％、カチオン化澱粉（ＣＡＴＯ３０４：日本エヌエスシー社製）０．７％、内添サイズ剤としてアルケニル無水コハク酸（ＡＳ２９１：星光ＰＭＣ社製）をポリアクリルアミドからなるポリマーサイズ剤（ＡＳ２８１Ｐ：星光ＰＭＣ社製）で乳化したエマルション０．２％、填料としてウィスカルＡ（ウィスカー状軽質炭酸カルシウム：丸尾カルシウム社製、長径１２μｍ、短径０．８μｍ、アスペクト比１５、平均粒径１．３μｍ）１０、１５、２０部を添加して坪量８１．４ｇ／ｍ^２の紙を長網抄紙機で抄造して連続記録用紙を得た。得られた紙を温度２３℃、相対湿度５０％で２４時間保存した後、各種試験を行なった。
［実施例４］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりに針状軽質炭酸カルシウム（長径５μｍ、短径０．３μｍ、アスペクト比１７、平均粒径０．５μｍ）１５部を用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。
［実施例５］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりにＴＰ−１２１（紡錘状軽質炭酸カルシウム：奥多摩工業社製、長径２．０μｍ、短径０．４μｍ、アスペクト比５、平均粒径１．０μｍ）１５部を用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。
［実施例６］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりにＴＰ−１２３（柱状軽質炭酸カルシウム：奥多摩工業社製、長径２．０μｍ、短径０．２μｍ、アスペクト比１０、平均粒径１．５μｍ）１５部を用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。
［実施例７］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりに針状軽質炭酸カルシウム１５部を用いて、紙を抄造後、高温ソフトニップカレンダー処理した以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。その際、カレンダー処理温度は１２０℃、線圧２０ｋｇ／ｃｍで処理した。
［比較例１］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりに不定形軽質炭酸カルシウム（平均粒径１．８μｍ）を１５部用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。
［比較例２］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりに針状軽質炭酸カルシウムを５部用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。
［比較例３］
填料としてウィスカー状軽質炭酸カルシウムの代わりに針状軽質炭酸カルシウムを１５部、内添サイズ剤としてアルキルケテンダイマー（ＡＳ−２６３：星光ＰＭＣ社製）０．２％を用いた以外は実施例１と同様にして連続記録用紙を得た。

表１及び表２に結果を示す。

Claims (5)

1. 填料として、針状、柱状、紡錘状またはウィスカー状の少なくとも１種類の軽質炭酸カルシウムを紙重量当たり１０重量％以上含有し、内添サイズ剤としてアルケニル無水コハク酸を含有することを特徴とする連続記録用紙。
2. 前記形状を有する軽質炭酸カルシウムのアスペクト比が５以上であることを特徴とする請求項１に記載の連続記録用紙。
3. 平滑度が８０〜２００秒の範囲にあることを特徴とする請求項１または２に記載の連続記録用紙。
4. 前記アルケニル無水コハク酸がポリマーサイズ剤によって乳化されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の連続記録用紙。
5. 前記ポリマーサイズ剤がカチオン性ポリアクリルアミドであることを特徴とする請求項４に記載の連続記録用紙。