JP3555663B2 - 電子写真用転写紙およびインクジェット用記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙 - Google Patents
電子写真用転写紙およびインクジェット用記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙 Download PDFInfo
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は記録用紙に関する。詳しくは、電子写真用転写紙およびインクジェット用の記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子写真複写機の普及にともない、一般の事務用紙、印刷用紙に用いる記録用紙としては、電子写真用転写紙が多く使用されている。従来、かかる電子写真用転写紙は酸性紙が主流を占めてたが、保存性、画像適性等の点から、更には用紙製造上の省エネルギー、生産性向上等の点を考慮して、填料として炭酸カルシウムを用い、アルキルケテンダイマー等のいわゆる中性サイズ剤を内添した中性紙が用いられている。また、電子写真複写機の他に、記録時の騒音の発生が少なく、高解像の画像が高速で得られるという利点を有していることから、水性インクを用いるインクジェット記録方式も採用されている。かかるインクジェット用の記録用紙には、水性インクの吸収性、乾燥性を改良するため、酸性紙をベースとした無サイズ紙や、シリカのような吸収性被覆層を設けた記録用紙が用いられている。
【0003】
しかし、電子写真用転写紙とインクジェット用の記録用紙は、それぞれの用途に適したものが開発されてきたため、電子写真用転写紙とインクジェット用の記録用紙を相互に転用することはできなかった。すなわち、インクジェット用の記録用紙を電子写真用転写紙に用いると、シリカを主成分とする塗工層を表面に持つため、感光ドラムを傷つけるだけでなく、トナーの定着性や複写機での走光性等の電子写真用適性は殆どなかった。一方、電子写真用転写紙をインクジェット用の記録用紙に用いるとインクの吸収性が悪く、印字後インクが紙表面に長時間残り、手で触れたり記録紙がこすれたりした場合に印字画像の乱れや記録紙の汚れ等が起こりやすく、またフェザリングと呼ばれるヒゲ状のニジミが発生するという問題があった。
【0004】
また、電子写真用転写紙に用いられる中性紙は、中性サイズ剤としてアルケニル無水コハク酸やアルキルケテンダイマーを用いた場合には抄紙時に汚れが発生する;またアルキルケテンダイマーを用いた場合には成紙の摩擦係数が低く滑りやすい;また疎水化変性ロジンエマルションを用いた場合には白水系で泡立つ;等の理由から内添する中性サイズ剤を多量に用いるとマシントラブル等の問題がある。そのため、内添サイズ剤を少量にして、表面サイズ剤としてアニオン性スチレン−アクリル系共重合体の水溶液やアニオン性スチレン−アクリロニトリル系共重合体の水溶液を塗工してサイズ効果を向上した電子写真用転写紙も提案されている。かかる中性紙を表面サイズした記録用紙は電子写真用適性に優れる他、水性インクの紙層内部への浸透をある程度抑え印字濃度を高くすることができるといったインクジェット適性も有する。すなわち、従来知られている表面サイズ剤がサイズプレス等で塗工された場合には、紙中に浸透しZ軸方向のサイズ性(ステキヒトサイズ度)は向上しインクの浸透を抑え印字濃度は高くなる。しかしながら、従来知られている表面サイズ剤はいずれも水溶液であるため、表面の横方向のサイズ性が弱く、インクジェット適性のフェザリングを十分に満足していない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、電子写真用転写紙およびインクジェット用の記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙を提供することを目的とする。特にインクジェット用の記録用紙として印字濃度が高く、フェザリングが良好であり、解像力に優れた特性を有する記録用紙を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した従来技術の課題を解決するべく、中性紙に塗工する表面サイズ剤について鋭意研究を重ねた結果、アクリロニトリル−アクリル酸エステル系共重合体をエマルションの形態で用いることにより、前記課題を悉く解決できることを見出した。本発明はかかる新たな知見に基づいて完成されたものである。
【0007】
即ち本発明は、パルプ繊維、填料および内添サイズ剤を含んでなる中性紙に、(1)(メタ)アクリロニトリル20〜80重量%、(2)(メタ)アクリル酸エステル20〜70重量%、および必要により(3)前記(1)および(2)と共重合しうるエチレン性不飽和単量体0〜40重量%を、乳化剤の存在下で乳化重合して得られたアクリロニトリル−アクリル酸エステル系共重合体のエマルションを主成分とする表面サイズ剤を塗工してなる、電子写真用転写紙およびインクジェット用記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙に係る。
【0008】
本発明で用いる表面サイズ剤は、前記のようにアクリロニトリル−アクリル酸エステル系共重合体のエマルションである。かかる本発明の共重合体のエマルションは、具体的には、(1)(メタ)アクリロニトリル20〜80重量%、(2)(メタ)アクリル酸アルキルエステル20〜70重量%、および必要により(3)前記(1)および(2)と共重合しうるエチレン性不飽和単量体0〜40重量%を、乳化剤の存在下で乳化重合して得られる。
【0009】
(1)(メタ)アクリロニトリルとは、アクリロニトリルまたはメタクリロニトリルをいう。かかる(メタ)アクリロニトリルの使用量は得られる共重合体の20〜80重量%、好ましくは30〜70重量%である。(メタ)アクリロニトリルの使用量が前記範囲を外れる場合には、Z軸方向のサイズ性(ステキヒトサイズ度)が低下しインクの吸収性が高くなり印字濃度が低下する傾向があるため好ましくない。
【0010】
(2)(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステル及び/またはメタクリル酸エステルをいい、これらは1種または2種以上を使用できる。(メタ)アクリル酸エステルのエステル置換基としては、炭素数が1〜18の直鎖または分岐鎖のアルキル基を例示でき、たとえばメチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、シクロヘキシル基、2−エチルヘキシル基、デシル基、パルミチル基、ステアリル基等があげられる。その他のエステル置換基としては、2−ヒドロキシエチル基、2−ヒドロキシプロピル基等のヒドロキシアルキル基、N,N−ジメチルアミノエチル基、N,N−ジエチルアミノエチル基等のアミノアルキル基、さらにはベンジル基、アリル基等があげられる。これらエステル置換基の中でも、得られる共重合体の造膜温度が低くなると塗工中に粘着物が発生すること等を考慮すれば、炭素数が1〜12のアルキル基が好ましい。かかる(メタ)アクリル酸エステルの使用量は得られる共重合体の20〜70重量%、好ましくは30〜60重量%である。(メタ)アクリル酸エステルの使用量が前記範囲を外れる場合には、Z軸方向のサイズ性(ステキヒトサイズ度)が低下しインクの吸収性が高くなり印字濃度が低下する傾向があるため好ましくない。
【0011】
本発明では、必要により(3)前記(1)および(2)と共重合しうるエチレン性不飽和単量体を、得られる共重合体が本発明の目的を逸脱せず、しかもその効果を保持しうる限度において使用することができる。必要により使用できる(3)エチレン性不飽和単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のスチレン類;(メタ)アクリルアミド;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル類、炭素数6〜22のα−オレフィン、炭素数1〜22のアルキルビニルエーテル、ビニルピロリドン等のノニオン性不飽和単量体や、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸(またはその半エステル)、イタコン酸、ビニルスルホン酸、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸またはそのアルカリ塩等のアニオン性不飽和単量体等をあげることができる。その使用量は得られる共重合体の0〜40重量%、好ましくは0〜20重量%である。たとえば、アクリルアミドやアクリル酸等の水溶性単量体の使用量が40重量%を越える場合には得られたエマルションの粘度が高くなり作業性が低下し、スチレン類の疎水性単量体の使用量が40重量%を越える場合には重合時に凝集物の発生が増えるために乳化剤を多量に必要となり塗工液での泡立ちが問題となり、またオレフィンの使用量が40重量%を越える場合にはトナーの定着性が低下する。
【0012】
本発明の共重合体のエマルションの製造に用いる乳化剤としては、各種のノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤や、各種の変性澱粉、分解澱粉を使用できる。
【0013】
ノニオン性界面活性剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等があげられる。アニオン性界面活性剤としては、例えばアルキル硫酸塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸塩、アルキルスルフォン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩エステル等があげられる。また、変性澱粉としては、小麦、米、タピオカ、馬鈴薯またはとうもろこし等の澱粉をヒドロキシエチル化、ヒドロキシプロピル化または4級化されたアミノアルキル基により化学的に変性された澱粉があげられる。また分解澱粉としては、酸化的、熱的、酸性加水分解または酵素分解を受けた澱粉があげられる。
【0014】
乳化剤としてノニオン性界面活性剤および/またはアニオン性界面活性剤を使用する場合には、(1)〜(3)の単量体の合計量に対して0.1〜20重量%、好ましくは0.5〜10重量%を使用するのがよい。0.1重量%に満たない場合には乳化重合中に凝集物の発生があり、20重量%を越える場合には塗工液にしたときに泡立ちの問題があり、いずれの場合も好ましくない。また、乳化剤として変性澱粉および/または分解澱粉を使用する場合には、(1)〜(3)の単量体の合計量に対して、10〜200重量%、好ましくは20〜150重量%を使用するのがよい。10重量%に満たない場合には乳化重合中に凝集物の発生があり、200重量%を越える場合にはサイズ性の低下があり、いずれの場合も好ましくない。
【0015】
本発明の共重合体のエマルションの製造は公知の乳化重合方法により行えばよい。たとえば、所定の反応容器に前記単量体、乳化剤および水、並びにラジカル重合開始剤を加え、撹拌下、加温する方法によればよい。なお、前記単量体等の滴下方法は一括仕込み、分割滴下のいずれでもよく、乳化剤および水の存在下に単量体とラジカル重合開始剤を滴下してもよい。反応系内における前記単量体混合物濃度は、通常5〜50重量%程度であり、温度40〜110℃程度、好ましくは50〜100℃であり、1〜10時間程度反応させればよい。
【0016】
前記ラジカル重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素、水性のアゾ系開始剤等の水溶性のラジカル重合開始剤、または前記過硫酸塩等と亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等の還元剤とを組み合わせた形のレドックス系重合開始剤等があげられる。前記開始剤の使用量は前記単量体混合物の合計量に対して0.05〜5重量%程度、好ましくは0.1〜3重量%とするのがよい。その他に、ドデシルメルカプタン、2−メルカプトベンゾチアゾール、ブロムトリクロルメタン等の分子量調節剤を使用して共重合体の分子量を調整することもできる。
【0017】
得られた共重合体の分子量は通常1000〜1000000程度、好ましくは2000〜500000である。分子量が1000未満の場合には十分なサイズ効果が得られず、また1000000を越える場合にはエマルションの粘度が大きくなり作業性が劣る傾向がある。また、得られた共重合体のエマルションの粘度は、通常、濃度20%では25℃において、100cps以下であるのがよい。
【0018】
本発明の記録用紙は、中性紙に前記共重合体のエマルションを表面サイズ剤として塗工したものである。中性紙としてはパルプ繊維、内添サイズ剤、填料を含有する公知のものを用いることができる。
【0019】
パルプ繊維としては、NBKP、LBKP、LBSP、GP、TMPなどの他に、DIPを使用することもできる。
【0020】
填料としては、炭酸カルシウム、カルク、カオリン、二酸化チタン、クレー等の無機填料および有機填料を使用できる。これらのなかでも電子写真用転写紙として使用する場合のドラム汚れの防止や、インクジェット用の記録用紙として使用する場合のドットの広がりやフェザリングの発生を防止する点を考慮すれば、炭酸カルシウム、カオリンが好ましい。なお、炭酸カルシウムは重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウムなどの各種公知のものを使用できる。
【0021】
内添サイズ剤としては、一般に中性サイズ剤といわれる各種のサイズ剤を特に限定なく使用できる。中性サイズ剤としては、たとえば、アルケニル無水コハク酸、アルキルケテンダイマー、疎水化変性ロジンがあげられる。これらは、通常、水性エマルションの形態で用いられる。なお、疎水化変性ロジンとは、ロジン類、多価アルコール、および必要によりα,βー不飽和カルボン酸誘導体から形成されるα,βー不飽和カルボン酸変性ロジンエステルを主成分とするロジン物質いう。
【0022】
中性紙は、パルプ繊維に填料および内添サイズ剤を添加し、さらに抄紙pHが6〜9、好ましくは6.5〜8.5になるように硫酸アルミ等のアルミ化合物を用いて調整して抄造される。具体的には、サイズ剤はパルプに対して通常0.01〜2.0重量%程度、また填料はパルプに対して通常2〜20重量%程度となるよう内部添加され抄造される。その他、染料、サイズ定着剤、歩留向上剤、各種の紙力増強剤等の、通常抄造に用いることのできる各種の添加剤を使用することもできる。
【0023】
かかる中性紙への表面サイズ剤である前記共重合体のエマルションの塗工は、サイズプレス、ゲートロールコーター等のオンマシン塗工処理装置を適宜に選択して使用できる。また、塗工液は、澱粉、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド等の表面紙質向上剤に前記共重合体のエマルションを添加し調製して表面塗工に適当な濃度にすればよい。一般的には塗工液の濃度は、塗工処理装置及び表面紙質向上剤の種類にもよるが、0.5〜25重量%程度であるのがよい。なお、塗工液中の前記共重合体のエマルションの濃度は、0.01〜2重量%程度である。また中性紙への塗工量は原紙のサイズ度にもよるが、前記共重合体のエマルションの固形分が乾燥繊維に対して通常、0.002〜1重量%(紙の面積当たり両面で0.002〜0.5g/m2 )程度となるようにする。
【0024】
さらに、表面サイズ剤である前記共重合体のエマルションには、塩化ナトリウム、塩化カリウム、第4級アンモニウム塩等の強塩基の塩等の導電剤、消泡剤、ラテックス、染料等を組合わせて使用することもできる。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、電子写真用転写紙及びインクジェット用の記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙を提供することができる。特に、従来知られている記録用紙に比べて、印字濃度が高く、フェザリングが良好であり、解像力に優れたインクジェット特性を有する記録用紙を提供できる。
【0026】
【実施例】
以下に参考例、実施例及び比較例をあげて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、各例中、部及び%は重量基準である。
【0027】
参考例1
撹拌器、滴下ロートおよび還流冷却管を備えつけた反応容器に、水150部を加え、撹拌しながら加温し温度を80℃まで上昇させた。これに、アクリロニトリル65部、メタクリル酸メチル35部、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム5部および水95部を混合・撹拌した単量体乳化液と、2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)ジヒドロクロリド1部を水50部に溶解したラジカル重合開始剤水溶液をそれぞれ滴下ロートから2時間で全量滴下した後に2時間熟成させて反応を完結させた。その後、共重合体のエマルションの濃度が20%になるように水で希釈し、25℃の粘度が5cpsのエマルション型表面サイズ剤(A)を得た。
【0028】
参考例2
参考例1において、単量体の組成を、メタクリロニトリル50部、アクリル酸ブチル40部およびメタクリル酸10部に代えた以外は参考例1と同様に反応を行い、共重合体のエマルションの濃度20%、25℃の粘度が7cpsのエマルション型表面サイズ剤(B)を得た。
【0029】
参考例3
参考例1において、単量体の組成を、アクリロニトリル45部、アクリル酸2エチルヘキシル50部およびアクリルアミド5部に代えた以外は参考例1と同様に反応を行い、共重合体のエマルションの濃度20%、25℃の粘度が75cpsのエマルション型表面サイズ剤(C)を得た。
【0030】
参考例4
参考例1において、乳化剤のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム5部をデキストリン(分解澱粉)60部に代え、水95部を水300部に代えた以外は参考例1と同様に反応を行い、共重合体のエマルションの濃度20%、25℃の粘度が15cpsのエマルション型表面サイズ剤(D)を得た。
【0031】
参考例5
参考例2において、乳化剤のドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム5部をアミコールNo6(酵素変性澱粉、日澱化学株式会社製)30部に代え、水95部を水200部に代えた以外は参考例1と同様に反応を行い、共重合体のエマルションの濃度20%、25℃の粘度が8cpsのエマルション型表面サイズ剤(E)を得た。
【0032】
参考例6
参考例1と同様の反応容器に、水100部およびイソプロピルアルコール75部を仕込み、撹拌しながら加温し温度を85℃まで上昇させた。これに、メタクリル酸55部、アクリル酸イソプロピル15部およびスチレン30部を混合した単量体混合液と、過硫酸カリウム5部を水120部に溶解したラジカル重合開始剤水溶液をそれぞれ滴下ロートから3時間で全量滴下した後に反応を完結させた。その後、イソプロピルアルコールを留去し、冷却後28%アンモニア水溶液27部を加え、さらに共重合体の濃度が20%になるように水で希釈し、25℃の粘度が1200cpsの水溶液型表面サイズ剤(F)を得た。
【0033】
参考例7
参考例1と同様の反応容器に、アクリロニトリル25部、メタクリル酸30部およびアクリル酸ブチル45部を加え、撹拌しながら加温し温度を45℃まで上昇させた。これに過硫酸アンモニウム0.5部を水9.5部に溶解したラジカル重合開始剤水溶液を添加した。発熱により温度が80℃まで上昇し、その後80℃で3時間熟成させて反応を完結させた。冷却後、モノエタノールアミン10部を加え、さらに共重合体の濃度が20%になるように水で希釈し、25℃の粘度が3000cpsの水溶液型表面サイズ剤(G)を得た。
【0034】
参考例8
参考例6において、単量体の組成を、アクリロニトリル30部、スチレン25部およびメタクリル酸45部に代えた以外は参考例6と同様に反応を行い、共重合体の濃度20%、25℃の粘度が1800cpsの水溶液型表面サイズ剤(H)を得た。
【0035】
実施例1
(1)中性紙の製造
下記配合のスラリーを用いて、坪量65g/m2 の中性紙を抄造した。
【0036】
スラリーはL−BKP(ろ水度 360mlCSF)65部、B−BLP(ろ水度 400mlCSF)35部、炭酸カルシウム(奥多摩工業株式会社製 タマパール121)10部、アルキルケテンダイマー系サイズ剤(荒川化学工業株式会社製 サイズパインK903)0.5部、硫酸アルミニウム1部、カチオン澱粉(王子ナショナル株式会社製 Cato F)1部および歩留り向上剤(アライドコロイド社製 パーコール47)0.03部を配合して調製した。
【0037】
(2)記録用紙の製造
撹拌器、還流冷却管付きの反応器に、酸化澱粉(王子コーンスターチ株式会社製 王子エースA)10部および水90部を加え、撹拌しながら加温し温度を95℃まで上昇させた。95℃で30分間糊化を行い濃度10%の澱粉水溶液を得た。前記(1)で作成した中性紙に下記の塗工液を、表1に示す塗工量でサイズプレスし記録用紙を得た。
【0038】
なお、サイズプレス塗工液は10%澱粉糊液30部、エマルション型表面サイズ剤(A)1.5部、塩化ナトリウム0.1部および水68.4部を配合して調製した。
【0039】
実施例2〜5、比較例1〜2
実施例1において、表1に示すように表面サイズ剤の種類とその塗工量を代えた他は実施例1と同様にして記録用紙を得た。
【0040】
(試験例)
実施例および比較例で得られた記録用紙をA4版にカットし、20℃、65%RHの条件で24時間調湿した後、以下の試験に供した。評価結果を表1に示
す。
【0041】
(1)ステキヒトサイズ度
JIS P−8122による。
【0042】
(2)インクジェット適性
キャノン製インクジェットプリンタ(BJ−10v)を用いて行った。
1.ベタ濃度:A4版の紙の上下2箇所、左右3箇所に印字したベタ印刷部をサクラデジタル濃度計(小西六社製、PDA−65)にて12点の測定を行い、この平均値をベタ濃度とした。インクジェット用の記録用紙としては、1.25以上の光学濃度が必要である。
2.フェザリング:A4版の紙に横罫線のパターンを印字し、ニジミ度合をペン書きサイズ試験(J.Tappi No.12)に準じて0から6の7段階で評価した。インクジェット用の記録用紙としては5以上が必要である。
【0043】
(3)電子写真適性
上記と同様のA4版にカットした記録用紙を用い、キャノン社製の電子写真複写機(NP6150)を用いて行った。
1.トナー定着性:上記複写機にて複写した光学濃度が約1.4の画像部に、18mm幅のセロハンテープを300g/cmの線圧で貼り付け、1cm/秒の速度で剥離した際の、剥離前の画像濃度に対する剥離後の画像濃度の比(剥離後の画像濃度/剥離前の画像濃度)で評価した。画像濃度の測定にはサクラデジタル濃度計(小西六株式会社製、PDA−65)を使用した。電子写真用転写紙としては、前記比が0.8以上必要である。
2.カール:記録用紙をCD方向に通紙して片面複写した後、カール面を上にして平らな台の上に置き四隅の中で最も台の面より高い値を測定し、10枚の平均値で評価した。電子写真用転写紙としては、3mm以下が好ましい。
【0044】
【表1】
Claims (5)
- パルプ繊維、填料および内添サイズ剤を含んでなる中性紙に、(1)(メタ)アクリロニトリル20〜80重量%、(2)(メタ)アクリル酸エステル20〜70重量%、および必要により(3)前記(1)および(2)と共重合しうるエチレン性不飽和単量体0〜40重量%を、乳化剤の存在下で乳化重合して得られたアクリロニトリル−アクリル酸エステル系共重合体のエマルションを主成分とする表面サイズ剤を塗工してなる、電子写真用転写紙およびインクジェット用記録用紙のいずれにも使用できる記録用紙。
- 乳化剤として、ノニオン性界面活性剤および/またはアニオン性界面活性剤を、(1)〜(3)の単量体の合計量に対して、0.1〜20重量%使用してなる請求項1記載の記録用紙。
- 乳化剤として、変性澱粉および/または分解澱粉を、(1)〜(3)の単量体の合計量に対して、10〜200重量%使用してなる請求項1記載の記録用紙。
- 填料が炭酸カルシウムおよび/またはカオリンである請求項1記載の記録用紙。
- 内添サイズ剤が、アルケニル無水コハク酸、アルキルケテンダイマーおよび疎水化変性ロジンから選ばれた少なくとも1種である請求項1記載の記録用紙。
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