JP2011025447A - インクジェット記録用紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基材の少なくとも記録面に塗工層を有する坪量60〜75g/m2のインクジェット記録用紙であって、前記塗工層は、ポリビニルアルコール系重合体をバインダーとして含有し、沈降性シリカを微粒子充填剤として含有し、かつ、前記塗工層の密度が0.9〜2.0g/cm3であり、JIS P 8143に準拠したクラーク剛度(横方向)が15〜30cm3/100で、かつ、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5〜30度である。
【選択図】図1
Description
基材の少なくとも記録面に塗工層を有する坪量60〜75g/m2のインクジェット記録用紙であって、
前記塗工層は、ポリビニルアルコール系重合体をバインダーとして含有し、沈降性シリカを微粒子充填剤として含有し、かつ、前記塗工層の密度が0.9〜2.0g/cm3であり、
JIS P 8143に準拠したクラーク剛度(横方向)が15〜30cm3/100で、かつ、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5〜30度である、
ことを特徴とするインクジェット記録用紙。
前記塗工層は、前記沈降性シリカ100質量部に対して、前記ポリビニルアルコール系重合体を10〜30質量部、定着剤を10〜50質量部含有する構成である、
請求項1記載のインクジェット記録用紙。
前記沈降性シリカは、嵩密度が0.05〜0.20g/cm3、吸油量が100〜300ml/100gであり、
前記ポリビニルアルコール系重合体は、重合度が500〜1500の完全ケン化ポリビニルアルコールである、
請求項1又は請求項2記載のインクジェット記録用紙。
本形態のインクジェット記録用紙は、基材の一方又は両方の記録面にポリビニルアルコール系重合体をバインダー成分として含有し、かつ沈降性シリカを微粒子充填剤として含有する塗工層を有し、坪量が60〜75g/m2であり、塗工層の密度が0.9〜2.0g/cm3であり、クラーク剛度(横方向)が15〜30cm3/100で、かつ非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5〜30度である、との特徴を有する。
本形態のインクジェット記録用紙は、現状のインクジェト記録用紙の薄物化として、坪量が既存の普通紙やPPC用紙に近く、坪量が60〜75g/m2で、かつ、塗工層の密度が0.9〜2.0g/cm3である。好ましくは、坪量が65〜75g/m2で、かつ、塗工層の密度が1.0〜1.5g/cm3である。
本形態のインクジェット記録用紙は、塗工層が沈降性シリカを充填剤(顔料)として含有する。従来からインクジェット記録方式に供せられるインクジェット記録用紙のインク受容層には、各種シリカが用いられているが、本発明者らが鋭意検討を行なった結果、各種シリカの中でも非晶質シリカが本件発明におけるインク受容層に含有させる顔料として、ポリビニルアルコールや定着剤との組合せ、非水系インクに対するインク吸収乾燥性に優れ、更に、非晶質シリカの中でも特に沈降法シリカは、ポーラスな凝集構造を形成しているため、加圧に対して易変型性を有する微粒子充填剤であり、外圧がかかるとその形状が変化する。その結果、カレンダー等による平坦化処理により、塗工層の密度が密になり、坪量を60〜75g/m2と薄物化した場合でも、塗工層の密度を0.9〜2.0g/cm3とし、塗工層を構成するバインダー成分にポリビニルアルコール系重合体を用い、更に塗工層中に沈降性シリカを含有させることによる相乗効果により、本件発明の課題であるインクの裏抜けや印字濃度低下、プリンターでの搬送性の問題が生じないインクジェット記録用紙を得ることができる。
なお、本形態において、嵩密度とは、JIS H 1902に準拠して、測定した値である。
なお、本形態において、吸油量とは、JIS K 5101顔料試験方法に基づいて、測定した値である。
本形態のインクジェット記録用紙は、塗工層が水溶性組成物としてのポリビニルアルコール系重合体をバインダー成分として含有する。ポリビニルアルコール系重合体としては、特にポリビニルアルコール(PVA)が好適に選択される。
本形態の塗工層には、以上のポリビニルアルコール系重合体、沈降性シリカのほか、インクの塗工層への定着を良くするという観点から、定着剤を含有させると、好適である。
本形態の塗工層は、沈降性シリカ100質量部に対して、ポリビニルアルコール系重合体を10〜30質量部、定着剤を10〜50質量部含有するのが好ましく、ポリビニルアルコール系重合体を13〜25質量部、定着剤を20〜40質量部含有するのがより好ましい。ポリビニルアルコール系重合体が10質量部未満では、バインダー不足により塗工層へのキズや紙粉が発生しやすくなり、他方、30質量部を超えるとインク吸収性がやや低下する。一方、定着剤が10質量部未満では、インクの定着性が十分でなく、印刷後の退色(色あせ)が発生しやすい。他方、50質量部を超過すると塗工層中でインクが拡散しやすく、ムラが発生する。
本形態のインクジェット記録用紙は、JIS P 8143に準拠したクラーク剛度(横方向)が15〜30cm3/100で、かつ、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5〜30度であり、また、トルエン吸油度が30〜100秒、ブリストー吸水度が200〜300mm(50mm/sec)であると好適である。より好適には、クラーク剛度(横方向)が20〜29cm3/100、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が8〜20度、トルエン吸油度が40〜80秒、ブリストー吸水度が225〜275mm(50mm/sec)である。特に好適には、クラーク剛度(横方向)が18〜22cm3/100、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が10〜15度、トルエン吸油度が50〜60秒、ブリストー吸水度が240〜260mm(50mm/sec)である。
本形態のインクジェット記録用紙において用いることができる基材としては、紙類を例示することができ、好ましくは木材等のパルプを主成分とする紙シートである。この基材の主成分として用いられるパルプとしては、例えば、LBKPやNBKP等の化学パルプ、GP、TMP等の機械パルプ、DIP等の古紙パルプなどを例示することができる。
本形態において使用することができる再生填料の製造方法は、古紙パルプを製造する古紙処理設備の脱墨工程においてパルプ繊維から分離された脱墨フロスを主原料とし、この主原料を脱水、乾燥、燃焼及び粉砕の各工程を経て、再生填料を得る方法であって、前記脱水工程後の原料の乾燥(工程)と燃焼(工程)とを一連で行う先の第1燃焼炉(好ましくは内熱キルン炉)と、この第1燃焼炉にて燃焼された原料を再度燃焼する後の第2燃焼炉とを含む、少なくとも2段階の燃焼工程を有し、その後に粉砕(工程)し、再生填料を得るものである。
〔概要〕
図1は、本インクジェット記録用紙の基材に内添される再生填料の、一実施形態に係る製造設備フロー図である。なお、以下に説明するように、この再生填料の製造工程は、脱水工程、乾燥・燃焼工程、及び粉砕工程を有するが、この他、脱墨フロスの凝集工程又は造粒工程、更には各工程間に分級工程等を設けてもよい。また、本設備には、各種センサーが備わっており、原料(被燃焼物)や設備の状態、処理速度のコントロール等を行っている。
古紙パルプ製造工程では、安定した品質の古紙パルプを連続的に生産する目的から、使用する古紙の選定、選別を行い、一定品質の古紙を使用する。そのため、古紙パルプ製造工程に持ち込まれる無機物の種類やその比率、量が基本的に一定になる。しかも、再生填料の製造方法において未燃物の変動要因となるビニールやフィルムなどのプラスチック類が古紙中に含まれていた場合においても、これらの異物は脱墨フロスを得る脱墨工程に至る前段階で除去することができる。したがって、脱墨フロスは、工場排水工程や製紙原料調成工程等、他の工程で発生する製紙スラッジと比べ、極めて安定した品質の再生填料を製造するための原料となる。
脱墨フロスの脱水は、公知の脱水手段を適宜に使用できる。本形態における一例では、脱墨フロスは、例えばスクリーン等の脱水手段によって、脱墨フロスから水を分離して脱水する。スクリーンにおいて、水分を90〜97%に脱水した脱墨フロスは、例えばスクリュープレスに送られ、さらに所定の水分率に、好ましくは水分率40〜70%に脱水することが好適である。
原料10が貯槽12から切り出されて、第1燃焼炉14に供給される。第1燃焼炉14は本体が横置きで中心軸周りに回転する内熱キルン炉方式からなり、内熱キルン炉14の一方側から装入機15により装入される。内熱キルン炉14は、熱風発生炉20にて生成された熱風を内熱キルン炉14の排出口側から、原料10の流れと向流するように送り込まれる。内熱キルン炉14の一方側には、排ガスチャンバー16が、他方側には排出チャンバー18が設けられている。排出チャンバー18を貫通して、熱風が内熱キルン炉14の他方側から吹き込まれ、前記一方側から装入され、内熱キルン炉14の回転に伴って前記他方側に順次移送される原料(脱水物)10の乾燥及び燃焼を行うようになっている。
内熱キルン炉14において乾燥及び燃焼処理を経た燃焼物は、移送流路を通して、本体が横置きで中心軸周りに回転する外熱ジャケット31を有する第2燃焼炉にあたる外熱キルン炉32に装入される。この燃焼炉では、燃焼物を、外熱で加温しながらキルン炉32内壁に設けたリフターにより、原料10の燃焼炉内での搬送を制御し、緩慢に燃焼させることで、さらに均一に未燃分を燃焼する。
本形態に基づく再生填料の製造方法においては、必要に応じ、さらに公知の分散・粉砕工程を設け、適宜必要な粒子径に微細粒子化することで塗工用の顔料、内添用の填料として使用できる。一例では、燃焼後に得られた粒子を、ジェットミルや高速回転式ミル等の乾式粉砕機、あるいはアトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機を用いて粉砕する。
本製造設備において、より品質の安定化を求めるためには、再生填料の粒子径を、各工程で均一に揃えるための分級を行うことが好ましく、粗大や微小粒子を前工程にフィードバックすることで、より品質の安定化を図ることができる。また、乾燥工程の前段階において、脱水処理を行った脱墨フロスを造粒することが好ましく、さらには、造粒物の粒子径を均一に揃えるための分級を行うことがより好ましく、粗大や微小の造粒粒子を前工程にフィードバックすることでより品質の安定化を図ることができる。造粒においては、公知の造粒設備を使用でき、回転式、撹拌式、押出し式等の設備が好適である。
先に採用理由と共に述べたように、第2燃焼炉(外熱キルン炉)32内の内壁に、その一端側から他端側に向けて、螺旋状リフター及び/又は軸心と平行な平行リフターを配設することで、原料10の均一な燃焼と、品質の均一化を図ることができる。
本件発明者等の知見によると、好適な基材の構成においては、前記再生填料を灰分要素として好適に用いることが可能であり、灰分成分中に再生填料を20%以上配合することが嵩高性、クッション性確保のため効果的であり、より好ましくは30〜100%(全量再生填料)とすることが好ましい。基材の灰分としては、平坦化処理による基材の潰れを防止するため、基材の灰分率は、10〜20%とするのが好ましく、15〜20%とするのがより好ましい。
本形態のインクジェット記録用紙は、非水系インクを塗工層に留めるために、基材と塗工層との間にアンダー塗工層を設けると好適である。アンダー塗工層を設けることにより、非水系インクに含まれる溶剤が塗工層から基材に浸透するのを更に防ぐことができ、インクの裏抜けを抑えることができる。
本形態のインクジェット記録用紙において、前述塗工層の密度調節方法は、特に限定されないが、基材表面に塗工層を設けた後に、平坦化処理して調節するのが好適である。この平坦化処理は、公知のカレンダーを用いて行うことができる。
(基材)
濾水度500ccの広葉樹晒クラフトパルプと、濾水度550ccの針葉樹晒クラフトパルプと、古紙パルプとを60:10:30の配合割合で調整した濾水度450ccの原料パルプ100部に対して、填料として再生填料及び炭酸カルシウムを表1に記載の条件に従って内填し、また、内添サイズ剤0.5質量%(対原料パルプ比)、カチオン化澱粉0.5質量%(対原料パルプ比)を配合し、これをオントップマシンで抄造し、サイズプレスにてPVA0.5質量%及び表面サイズ剤0.65質量%(対原料パルプ比)からなるアンダー塗工層を設け、坪量64.2g/m2の基材を製造した。
微粒子充填剤として沈降性シリカ(カープレックス80D エボニック デグサ社製:嵩密度0.09g/cm3、平均粒子径8.1μm、吸油量250ml/100g)を用い、この沈降性シリカ100部に対して、合成樹脂としてポリビニルアルコール(PVA‐110 クラレ社製)16部、定着剤として水溶性変性ポリアミン系樹脂(DK6850 星光PMC社製)15部、2種類目の水溶性変性ポリアミン系樹脂(DK6852 星光PMC社製)15部の計30部を配合し、更に助剤としてエチレン酢酸ビニルエマルジョン(BE‐814 中央理化工業製)23部、及び、希釈水を適宜添加し、固形分濃度23質量%の塗工液を得た。この塗工液を、ブレードコータを用いて、乾燥塗工量が片面当たり5g/m2となるように基材の両面に塗工した。この塗工後、カレンダー処理を行ってインクジェット記録用紙を得た。
その他の実施例及び比較例は、実施例1の構成を、表1及び表2に記載の条件及び下記の条件に従って変更した。
微粒子充填剤として、嵩密度が0.15g/cm3、吸油量が120ml/100gの沈降性シリカ(Nipsil E‐743 東ソー・シリカ社製)を使用した。
微粒子充填剤として嵩密度が0.08g/cm3、吸油量が300ml/100gの沈降性シリカ(Nipsil K−500)を使用した。
微粒子充填剤として嵩密度が0.09g/cm3、吸油量が275ml/100gの沈降性シリカ(カープレックス FP5‐2 エボニック デグサ社製)を使用した。
微粒子充填剤として嵩密度が0.05g/cm3、吸油量が260ml/100gの沈降性シリカ(エリエールケミカル社製)、合成樹脂として重合度1700のポリビニルアルコール(PVA‐117 クラレ社製)を使用した。
合成樹脂として重合度1500のポリビニルアルコール(PVA‐115 クラレ社製)を使用した。
合成樹脂として重合度500のポリビニルアルコール(PVA‐105 クラレ社製)を使用した。
微粒子充填剤として嵩密度が0.35g/cm3、吸油量が200ml/100gの沈降性シリカ(Nipsil E‐1030 エボニック デグサ社製)を使用した。
沈降性シリカの代わりにクレーを用いた。比較例3では合成樹脂として重合度300のポリビニルアルコール(PVA‐103 クラレ社製)を、比較例4では合成樹脂として重合度2000のポリビニルアルコール(PVA‐120 クラレ社製)を使用した。
合成樹脂としてSBRラテックスを用い、微粒子充填剤として嵩密度が0.35g/cm3、吸油量が150ml/100gの沈降性シリカ(Nipsil E‐743 エボニック デグサ社製)を使用した。
沈降性シリカの代わりに気相法シリカ(商品名:アエロジル300 日本アエロジル工業(株)製)を用い、合成樹脂として重合度200のポリビニルアルコール(PVA‐102 クラレ社製)を使用した。
米坪が89.1g/m2で、塗工層密度が0.6g/cm3である市販品を用いた。
米坪が97.6g/m2で、塗工層密度が0.5g/cm3である市販品を用いた。
インクジェット記録適性の評価に際しては、理想科学工業株式会社、ORPHISX9050インクジェットプリンターを用いた。記録インクとしては、ORPHIS純正専用インク、RISO X インクを使用した。
JIS P 8124に準拠して測定した。
インクジェット記録用紙の任意3点について、電子顕微鏡を用いて、塗工層の厚さを測定した。また、インクジェット記録用紙を10cm四方にして3点用意し、これらについて質量を測定した後に、塗工層をカッターで基材が表出するまで削り取って再度質量を測定し、この際の質量差から塗工層質量を求めた。そして、塗工層質量と塗工層厚さとから、塗工層密度を算出した。
インクジェット記録用紙について、動的接触角測定装置(DCA‐VZ 協和界面科学(株)製)を用いて、動的接触角を測定した。測定溶媒としては、ORPHIS純正専用インク、RISO X インクのブラックを使用し、4μl滴下したときの1秒後の接触角を測定した。この測定は、表裏各10箇所について行い、その平均値を動的接触角とした。
インクジェット記録用紙について、試験油としてトルエン(米山薬品工業(株)製)を使用し、旧JIS P 8130(1994)の吸油度試験方法に準拠して、表裏10箇所の吸油度を測定し、この平均値をトルエン吸油度とした。
インクジェエト記録用紙について、J.TAPPI試験法No.51に準拠して、25mm/secにて、記録用紙の流れ方向に表裏各10サンプルを測定し、その測定長さの平均値をブリストー吸水度とした。
インクジェット記録用紙について、JIS P 8143に準拠して横方向の剛度を測定した。
インクジェット記録用紙について、ORPHISX9050を用いて印字し、黙視にて、印字部を裏面より以下の基準に従って評価した。
◎:インクの裏抜けがなく、裏面から印字が見えない。
○:インクの裏抜けはあるが、裏面からでは印字内容が分からない。
△:インクの裏抜けがあり、裏面から印字内容が分かる。
×:インクの裏抜けがあり、裏面からも印字内容がはっきり分かる。
インクジェット記録用紙について、ORPHISX9050を用いて両面印刷し、目視にて、印字面のムラを以下の基準に従って評価した。
◎:曇りやムラが無く良好である。
○:やや曇りやムラがあるが目立たない。
△:曇りやムラが目立っている。
×:曇りやムラがかなり目立っており印字がぼけている。
インクジェット記録用紙について、ORPHISX9050を用いて1000枚両面印刷し、ジャムした枚数に基づき以下の基準に従って評価した。
◎:0〜1枚(紙詰まり0〜1回)
○:2〜3枚(紙詰まり2〜3回)
△:4〜5枚(紙詰まり4〜5回)
×:6枚以上(紙詰まり6回以上)
インクジェット記録用紙について、ORPHISX9050を用いて印刷し、各色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)の印字濃度の合計値で評価した。
なお、基材の灰分はJIS P 8251に準拠して測定した値で、不透明度はJIS P 8149に準拠して測定した値であり、沈降性シリカの嵩密度はJIS H 1902に準拠して測定した値で、吸油量はJIS K 5101の顔料試験方法に準拠して測定した値である。
Claims (3)
- 基材の少なくとも記録面に塗工層を有する坪量60〜75g/m2のインクジェット記録用紙であって、
前記塗工層は、ポリビニルアルコール系重合体をバインダーとして含有し、沈降性シリカを微粒子充填剤として含有し、かつ、前記塗工層の密度が0.9〜2.0g/cm3であり、
JIS P 8143に準拠したクラーク剛度(横方向)が15〜30cm3/100で、かつ、非水系インクの滴下から1秒後の動的接触角が5〜30度である、
ことを特徴とするインクジェット記録用紙。 - 前記塗工層は、前記沈降性シリカ100質量部に対して、前記ポリビニルアルコール系重合体を10〜30質量部、定着剤を10〜50質量部含有する構成である、
請求項1記載のインクジェット記録用紙。 - 前記沈降性シリカは、嵩密度が0.05〜0.20g/cm3、吸油量が100〜300ml/100gであり、
前記ポリビニルアルコール系重合体は、重合度が500〜1500の完全ケン化ポリビニルアルコールである、
請求項1又は請求項2記載のインクジェット記録用紙。
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