JP2018171859A - インクジェット用記録シート - Google Patents
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Abstract
Description
インクとしては、水や、水及び親水性有機溶媒の混合溶媒等の溶媒中に、各種色材を含有させた水系インクと、疎水性有機溶媒中に油溶性の色材を含有させた油系インクとが挙げられ、目的に応じて使い分けられる。
また、特許文献2で開示されているインクジェット用記録シートも、印字や画像について、水分の付着による滲みの抑制効果は高く、インク受容層自体は一定水準の耐水性を有しているものの、水に浸漬したり、水分が付着した状態で擦られたりすると、インク受容層の壊れや剥がれ等が生じ易いという問題点があった。
本発明のインクジェット用記録シートは、基材と、前記基材の少なくとも一方の表面上に形成されたインク受容層と、を備えたインクジェット用記録シートであって、前記インク受容層は、顔料として、平均2次粒子径が異なる第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムを含有し、前記インク受容層は、バインダーとして、カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールを含有し、前記インク受容層は、インク定着剤として、前記カチオン性スチレン系樹脂以外のカチオン性樹脂を含有し、前記インク受容層において、前記第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量に対する、前記カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールの合計含有量の割合が、11〜25質量%であり、前記インク受容層において、前記第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量に対する、前記ポリビニルアルコールの含有量の割合が、7質量%以下のものである。
すなわち、本発明のインクジェット用記録シートは、カレンダー処理(平滑化処理)されたものであってもよい。
高速スーパーカレンダー処理時の処理速度は、例えば、300m/min以上である。
本発明のインクジェット用記録シートは、インク受容層が高速スーパーカレンダー処理に耐えられるため、大量生産するのに特に好適である。
インク受容層は、これを構成するための成分を含有するインク受容層用組成物を用いて形成できる。より具体的には、インク受容層は、前記インク受容層用組成物を基材上に塗工し、乾燥させることで形成できる。
インク受容層用組成物の塗工量は、インク受容層用組成物の固形分濃度、インク受容層の厚さ等を考慮して、適宜調節すればよい。
一方、基材上でのインク受容層の形成量の上限値は、特に限定されず、例えば、30g/m2であってもよい。
前記インク受容層の形成量は、上述のいずれかの下限値と上限値とが適宜任意に組み合わされて設定された範囲内にあることが好ましい。
本発明のインクジェット用記録シートが、基材の両面上にインク受容層を備えている場合、これら2層のインク受容層は、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。
前記インク受容層用組成物としては、例えば、前記顔料、バインダー、インク定着剤、及び必要に応じてこれらのいずれにも該当しない他の成分を含有するものが挙げられる。
以下、各成分について説明する。
前記顔料は、インク受容層において、インク中の顔料を保持し、水分の吸収及び透過に影響を与える成分である。
インク受容層用組成物及びインク受容層は、前記顔料として、平均2次粒子径が異なる第1の凝集軽質炭酸カルシウム及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムを含有する。
重質炭酸カルシウムは、天然の石灰石を粉砕分級したものである。
軽質炭酸カルシウムは、化学的に合成したものであり、その粒子の形や大きさは化学的に制御できる。軽質炭酸カルシウムの粒子の形は、通常、立方形、紡錘形又は柱形等である。軽質炭酸カルシウムには、1次粒子が単体粒子として存在するものと、1次粒子が凝集して2次粒子を形成したものとがある。
1次粒子が凝集して2次粒子を形成した軽質炭酸カルシウムを凝集軽質炭酸カルシウムという。1次粒子の平均粒子径(平均1次粒子径)は、例えば、走査型電子顕微鏡での観察結果から求められる。2次粒子の平均粒子径は、例えば、レーザー回折法での測定により求められる。
本発明においては、前記顔料として、少なくとも平均2次粒子径が互いに異なる第1の凝集軽質炭酸カルシウム及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムを用いる。
一方、第1の凝集軽質炭酸カルシウムの平均2次粒子径の下限値は、特に限定されず、例えば、0.2μmであってもよい。
インク受容層が第1の凝集軽質炭酸カルシウムを含有することにより、インクジェット用記録シートにインクジェット印刷した場合の、インクの滲みを抑制する効果がより高くなる。
インク受容層が第2の凝集軽質炭酸カルシウムを含有することにより、インクジェット用記録シートにインクジェット印刷した場合の、インクの乾燥性がより高くなる。ここで、「インクの乾燥性が高い」とは、「インクの乾燥に要する時間が短い」ことを意味する。
このように、インク受容層が第1の凝集軽質炭酸カルシウム及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムをともに含有することにより、インクジェット用記録シートは、高速インクジェットプリンターでカラー印刷した場合であっても、インクの乾燥性が良好となる。
前記その他の顔料としては、例えば、非凝集軽質炭酸カルシウム(すなわち、1次粒子が凝集して2次粒子を形成したものではない軽質炭酸カルシウム);前記重質炭酸カルシウム等の、第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウム以外の炭酸カルシウムが挙げられる。
なお、本明細書において、「顔料の含有量」とは、特に断りのない限り、第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムだけでなく、その他の顔料も含めて、用いているすべての顔料の含有量(すなわち、顔料の総含有量)を意味する。
前記バインダーは、インク受容層において、これが含有する顔料(第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウム等)を保持するための成分である。
インク受容層用組成物及びインク受容層は、前記バインダーとして、カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールを含有する。
カチオン性スチレン系樹脂は、主にインク受容層の耐水性に大きな影響を与え、インク受容層におけるインクの乾燥性及び滲みにも影響を与える成分である。
ポリビニルアルコールは、主にインク受容層の強度に大きな影響を与える成分である。
カチオン性スチレン系樹脂は、このようなものであれば特に限定されず、例えば、スチレン又はその誘導体から誘導された構成単位のみを有していてもよいし、スチレン又はその誘導体から誘導された構成単位と、これら以外の他の構成単位と、を有していてもよい。
また、カチオン性スチレン系樹脂は、スチレン又はその誘導体から誘導された構成単位を有する樹脂と、これ以外の他の樹脂と、の共重合体であってもよく、このような共重合体としては、例えば、スチレン又はその誘導体から誘導された構成単位を有する樹脂と、アクリル系樹脂((メタ)アクリロイル基を有する樹脂)と、の共重合体等が挙げられる。
また、「(メタ)アクリロイル基」とは、「アクリロイル基」及び「メタクリロイル基」の両方を包含する概念である。(メタ)アクリロイル基と類似の用語についても同様であり、例えば、「(メタ)アクリル酸」とは、「アクリル酸」及び「メタクリル酸」の両方を包含する概念であり、「(メタ)アクリレート」とは、「アクリレート」及び「メタクリレート」の両方を包含する概念である。
なお、本明細書において、重量平均分子量とは、特に断りのない限り、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)法により測定されるポリスチレン換算値である。
ポリビニルアルコールのケン化度は、上述のいずれかの下限値と上限値とが適宜任意に組み合わされて設定された範囲内にあることが好ましい。
前記その他のバインダーとしては、例えば、カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコール以外の水溶性高分子等が挙げられる。
前記ポリウレタンは、例えば、カチオン性、アニオン性及び非イオン性のいずれであってもよい。
前記インク定着剤は、インク受容層において、インクを定着させるための成分である。
インク受容層用組成物及びインク受容層は、前記インク定着剤として、前記カチオン性スチレン系樹脂以外のカチオン性樹脂(本明細書においては、「カチオン性樹脂定着剤」と称することがある)を含有する。
カチオン性樹脂定着剤としては、例えば、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン若しくは第4級アンモニウム塩のモノマー、オリゴマー又はポリマーであることが好ましく、前記オリゴマー又はポリマーであることがより好ましい。
前記他の成分としては、例えば、溶媒、多価金属塩、pH調整剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、酸化防止剤、防腐剤、耐水化剤、紙力増強剤、着色染料、着色顔料、色素定着剤、顔料分散剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤等、インクジェット用記録シートのインク受容層において通常使用される成分が挙げられる。
前記他の成分は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すればよい。
インク受容層用組成物において、前記顔料、バインダー、インク定着剤、又は溶媒以外の前記他の成分を分散物又は溶液として配合し、そのときの分散媒又は溶媒として使用したもの以外に、溶媒を使用しなかった場合には、前記溶媒とは、分散物の調製に使用した前記分散媒、又は溶液の調製に使用した前記溶媒を意味する。
また、分散物の調製に使用した前記分散媒、又は溶液の調製に使用した前記溶媒以外に、別途溶媒を配合した場合には、前記溶媒とは、前記分散媒又は溶媒と、この別途配合した溶媒と、の双方を意味する。そして、前記顔料、バインダー、インク定着剤、及び溶媒以外の前記他の成分をいずれも固形物として配合した場合には、前記溶媒とは、これらとは別に配合した溶媒を意味する。
前記溶媒としては、例えば、水、アルコール等が挙げられる。
前記多価金属塩は、インク受容層において、インクの乾燥性を向上させるための成分であり、価数が2以上の金属カチオンを構成成分とするものであれば特に限定されない。
多価金属塩は水和物であってもよいし、非水和物であってもよい。
前記消泡剤は特に限定されず、公知のものでよい。
消泡剤は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよく、2種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すればよい。
インク受容層用組成物は、前記顔料、バインダー、インク定着剤、及び必要に応じて他の成分を配合して、これら配合成分を十分に撹拌することで製造できる。インク受容層用組成物において、顔料は分散されていることが好ましく、バインダー及びインク定着剤は、溶解しているか又は分散されていることが好ましい。
また、各成分の配合時には、すべての成分を添加してからこれらを混合してもよいし、一部の成分を順次添加しながら混合してもよく、すべての成分を順次添加しながら混合してもよい。
溶媒は、先に説明したように、顔料、バインダー、インク定着剤、又は溶媒以外の前記他の成分とあらかじめ混合して使用してもよいし、これらの成分とあらかじめ混合することなく、単独で使用してもよい。
撹拌は、ミキサーを使用する方法等、分散物を調製する公知の方法で行えばよい。撹拌時間は、製造するインク受容層用組成物の総量や撹拌方法等に応じて、適宜調節すればよく、例えば、10分〜24時間であることが好ましい。
基材の材質は特に限定されず、塗工層を形成可能なものから目的に応じて選択すればよい。例えば、基材は耐水性基材であってもよいし、非耐水性基材であってもよい。
前記耐水性基材としては、例えば、JIS P8135:1998に準拠した湿潤引張強度試験において、縦目及び横目のいずれかの残留率が10%以上である基材が挙げられる。
なお、基材が複数層からなる場合には、各層の合計の厚さが、上記の好ましい基材の厚さとなるようにするとよい。
本発明のインクジェット用記録シートは、基材の少なくとも一方の表面上にインク受容層を形成することで、製造できる。
インク受容層の形成方法は、先に説明したとおりである。
カレンダー装置のうちロールには、例えば、剛性ロール及び弾性ロールがある。
前記剛性ロールとしては、例えば、金属製ロール、金属の表面が硬質クロムメッキ等で鏡面処理されたロール等が挙げられる。
前記弾性ロールとしては、例えば、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂又はポリアクリレート等の樹脂製ロール;コットン、ナイロン、アスベスト又はアラミド繊維等を成型したロール等が挙げられる。
カレンダー処理時の圧力は、例えば、カレンダー装置中の一対のロールを、処理対象のインクジェット用記録シートに押し当てるときの圧力や、前記一対のロールのロール面間の距離を調節することで、調節できる。ロール面間の距離を調節して、カレンダー処理時の圧力を調節する方法は、小スケールでのカレンダー処理に適している。一例を挙げれば、処理対象であるインクジェット用記録シートの厚さ等に応じて、ロール面間の距離を好ましくは10〜400μmとすることで、カレンダー処理時の圧力を容易に調節できる。
図1は、本発明のインクジェット用記録シートの一実施形態を模式的に示す断面図である。また、図2は、本発明のインクジェット用記録シートの他の実施形態を模式的に示す断面図である。
なお、図2において、図1に示すものと同じ構成要素には、図1の場合と同じ符号を付している。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かり易くするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
また、図2に示すインクジェット用記録シート2は、基材11の第1面11a上及び他方の表面(本明細書においては「第2面」と称することがある)11b上(すなわち両面上)に、ともにインク受容層12を備えたものである。インクジェット用記録シート2における2層のインク受容層12,12については、必要に応じて、基材11の第1面11a上に設けられているものを第1インク受容層121として示し、基材11の第2面11b上に設けられているものを第2インク受容層122として示して、互いに区別する。
また、図2において、符号12a、121a及び122aは、それぞれインク受容層12、第1インク受容層121及び第2インク受容層122の、基材11側とは反対側の表面(第1面)を示し、符号12b、121b及び122bは、それぞれインク受容層12、第1インク受容層121及び第2インク受容層122の、基材11側の表面(第2面)を示している。
本発明のインクジェット用記録シートをインク受容層が設けられている側の上方から見下ろして平面視したときに、インク受容層の表面積は、基材の表面積に対して同等以下であればよく、この条件を満たす限り、特に限定されない。そして、このように平面視したときのインク受容層及び基材の形状も、目的に応じて任意に設定でき、特に限定されない。
前記他の層としては、例えば、粘着剤層、接着剤層、剥離フィルム等が挙げられる。
感圧接着剤層は、インク受容層上に設けられていてもよい。
以下の実施例及び比較例において、基材としては、以下に示すものを使用した。
以下の実施例及び比較例において、顔料及びバインダーとしては、それぞれ以下に示すものを使用した。
[カチオン性樹脂定着剤]
(c)−1:アルキルアミン−エピクロルヒドリン重縮合物(里田化工社製「Jetfix260」)
[多価金属塩]
(d)−1:塩化カルシウム
(d)−2:硫酸アルミニウムカリウム(カリミョウバン)
[実施例1]
顔料(a)−1(25質量部)及び顔料(a)−2(75質量部)に、バインダー(b)−1(12.5質量部(固形分))、バインダー(b)−2(2.5質量部(固形分))及びカチオン性樹脂定着剤(c)−1(2.78質量部(固形分))を添加し、常温下で十分に撹拌することで、これらの成分を分散させ、分散液であるインク受容層用組成物を得た。
次いで、ワイヤーバーコーターを用いて、上記で得られたインク受容層用組成物を、インク受容層の形成量が9g/m2となる塗工量で基材(z)−1上に塗工し、105℃で乾燥させて、厚さが約10μmのインク受容層を形成し、インクジェット用記録シートとした。
さらに、このインクジェット用記録シートに対して、室温下でカレンダー処理を行い、目的とするインクジェット用記録シートを得た。カレンダー処理時には、一対の金属製ロールのロール面間の距離を25μmとして、このロール面間を、インクジェット用記録シートを通過させて、インクジェット用記録シートを加圧することにより行った。
基材の種類、インク受容層用組成物の配合成分の種類及び配合量、並びにインク受容層の形成量のいずれか一以上を、表4に示すとおりとした点以外は、実施例1と同じ方法でインクジェット用記録シートを製造した。
なお、表4中の配合成分の欄の「−」との記載は、その成分が未配合であることを意味する。
上記で得られたインクジェット用記録シートについて、下記項目を評価した。結果を表5に示す。
ドット滲みをドット形状係数により評価した。評価サンプルは、卓上インクジェットプリンターを用いて、インクジェット用記録シートのインク受容層上に、水性黒色顔料インクを2cm×2cmのサイズでドットが重ならないように濃度10%で印刷(単色印刷)して作製した。次いで、インクジェット用記録シートの表面の顕微鏡画像を撮影し、ドットアナライザー(王子計測機器社製「DA6000」)を用いて解析した。具体的には、ドットの周囲長及び面積を測定し、以下の計算式によりドット形状係数を算出した。
ドット形状係数=(周囲長)2/(4π×面積)
(評価基準)
A:ドット形状係数の平均値が1.8以下であり、ドットの滲みは完全に又は高度に抑制されている。
B:ドット形状係数の平均値が1.8を超え2.0以下であり、ドットの滲みが抑制されている。
C:ドット形状係数の平均値が2.0を超えており、ドットの滲みが抑制されていない。
インクジェットプリンターを用いて、インクジェット用記録シートのインク受容層上に、シアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの4色のインクで印字を行った。印字は、より具体的には、各色ごとに印字濃度を10%単位で100%から400%まで変化させて行った。
次いで、印字終了直後に、透明なポリエチレンテレフタレート製フィルム(厚さ100μm)を、インクジェット用記録シートの前記印字面に重ね合せて、しっかりと押し当てて密着させた。
次いで、このフィルムを前記印字面に密着させたまま、前記印字面への密着面とは反対側から目視観察して、前記密着面に前記印字面から転写されていないインクの最高印字濃度を確認し、下記評価基準でインクの乾燥性を評価した。結果を表5に示す。なお、表5中の「インクの乾燥性」の欄中のかっこ内の数値は、前記最高印字濃度である。この評価方法では、前記フィルムが印字面に密着してさえいれば、評価結果にばらつきが生じないことを予め確認した。
(評価基準)
A:インクの最高印字濃度が300%以上であり、乾燥性に優れ、高速印刷適性を有している。
B:インクの最高印字濃度が190%以上300%未満であり、乾燥性が良好で、高速印刷適性を有している。
C:インクの最高印字濃度が190%未満であり、乾燥性に劣り、高速印刷適性を有していない。
インクジェット用記録シートを70mm×40mmの大きさに裁断し、試験片を作製した。また、大きさが20mm×40mmで厚さが75μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用意した。前記PETフィルムの一方の表面全面が前記試験片の一方の表面と重なり、かつ試験片のインク受容層を備えている側の表面が露出面となるように、前記試験片と前記PETフィルムを積層して第1積層物とした。さらに、この第1積層物よりもサイズが大きく、厚さが1mmである2枚のステンレス鋼製鏡面板で、この第1積層物を挟み込んで、第2積層物とした。このとき、第1積層物の両方の表面全面が、それぞれ前記鏡面板と重なるように、第1積層物を配置した。これにより、第2積層物において、試験片のインク受容層は、前記鏡面板と直接接触している。次いで、加圧と加熱が同時に可能である熱加圧装置(ラミネータ)を用い、その2箇所の加熱加圧処理面の間に、前記第2積層物を挟み込んで、温度50℃、圧力10kN、処理時間30秒の条件で、第2積層物に対して、加熱加圧処理を行った。このとき、第2積層物の両方の表面全面が、それぞれ前記加熱加圧処理面と重なるように、第2積層物を配置した。これにより、前記試験片の表面のうち、前記PETフィルムと重なっている領域全域に、加熱加圧処理時の圧力を均等に加えた。
加熱加圧処理の終了後、前記試験片と直接接触していた前記鏡面板の表面を目視観察し、インク受容層のこの鏡面板への転写の有無、転写がある場合にはその程度、の観点から、下記評価基準でインク受容層の強度を評価した。結果を表5に示す。
(評価基準)
A:インク受容層の鏡面板への転写が認められず、インク受容層は高速スーパーカレンダー処理に耐えられる十分な強度を有している。
B:インク受容層の鏡面板への転写が若干認められるが、インク受容層は高速スーパーカレンダー処理に耐えられる程度の強度を有している。
C:インク受容層の鏡面板への転写がはっきりと認められ、インク受容層は高速スーパーカレンダー処理に耐えられる程度の強度を有していない。
上述のドット滲みの評価時で用いたものと同じ卓上インクジェットプリンターを用いて、インクジェット用記録シートのインク受容層の表面全面に、ブラックインクにより濃度100%で印刷(ベタ印刷)を行った。そして、印刷後のインクを完全に乾燥させた。
次いで、この印刷後のインクジェット用記録シートを十分な量の水道水中に1分間浸漬し、その状態のまま、水道水中でインク受容層を指で擦った。次いでインク受容層の状態について目視観察し、インク受容層の壊れ及び剥がれの有無、壊れ又は剥がれがある場合にはその程度、の観点から、下記評価基準でインク受容層の耐水性を評価した。結果を表5に示す。なお、上記のように、インクジェット用記録シートに対して、ブラックインクで印刷を行った理由は、このインク受容層の壊れ及び剥がれの有無を、明りょうに視認可能とするためである。
(評価基準)
A:インク受容層の壊れ及び剥がれが認められず、インク受容層は耐水性に優れている。
B:インク受容層の壊れ又は剥がれが若干認められるが、実使用上問題なく、インク受容層は耐水性が良好である。
C:インク受容層の壊れ又は剥がれがはっきりと認められ、実使用上問題があり、インク受容層は耐水性に劣っている。
比較例2のインクジェット用記録シートは、第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量100質量部に対する、カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールの合計含有量の割合が低過ぎたことにより、インク受容層の耐水性が不十分であった。
比較例3及び4のインクジェット用記録シートは、第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量100質量部に対する、ポリビニルアルコールの含有量の割合が高過ぎたことにより、インク受容層の耐水性が不十分であった。
比較例6及び7のインクジェット用記録シートは、バインダーとしてカチオン性スチレン系樹脂を用いておらず、第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量100質量部に対する、ポリビニルアルコールの含有量の割合が高過ぎたことにより、インク受容層の耐水性が不十分であった。
Claims (2)
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の表面上に形成されたインク受容層と、を備えたインクジェット用記録シートであって、
前記インク受容層は、顔料として、平均2次粒子径が異なる第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムを含有し、
前記インク受容層は、バインダーとして、カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールを含有し、
前記インク受容層は、インク定着剤として、前記カチオン性スチレン系樹脂以外のカチオン性樹脂を含有し、
前記インク受容層において、前記第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量に対する、前記カチオン性スチレン系樹脂及びポリビニルアルコールの合計含有量の割合が、11〜25質量%であり、
前記インク受容層において、前記第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量に対する、前記ポリビニルアルコールの含有量の割合が、7質量%以下である、インクジェット用記録シート。 - 前記第1の凝集軽質炭酸カルシウムの平均2次粒子径が1μm未満であり、前記第2の凝集軽質炭酸カルシウムの平均2次粒子径が2〜5μmであり、
前記インク受容層において、[第1の凝集軽質炭酸カルシウムの含有量(質量)]:[第2の凝集軽質炭酸カルシウムの含有量(質量)]の比率が、22:78〜78:22である、請求項1に記載のインクジェット用記録シート。
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