JP3916138B2

JP3916138B2 - 記録用紙の放熱性評価方法

Info

Publication number: JP3916138B2
Application number: JP2002080095A
Authority: JP
Inventors: 邦朗竹林; 正典川島; 正嗣加藤; 良弘黒山
Original assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Current assignee: Nippon Paper Industries Co Ltd
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-03-22
Also published as: JP2003279511A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ヒートロール方式のノンインパクト高速レーザービームプリンター（ＮＩＰ）による印字適性を簡便に評価することが可能な、記録用紙の放熱性評価方法に関し、特に、ＮＩＰ印字適性の優れた、通常の状態では接着せず一定の条件で圧着させた際に疑似接着可能な記録用紙の評価に好適な評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、疑似接着性能を有する感圧接着剤組成物層を設けた基材シートの前記疑似接着性能を有する層の表面に、各種の隠蔽あるいは秘匿する必要のある情報等を印刷・印字した後、該層同士を対向させて加圧し疑似接着させることによって、必要なときに再剥離可能な情報隠蔽シートとすることが行われており、親展はがき等に利用されている。
【０００３】
通常、これらの疑似接着可能な記録用紙は、疑似接着層上にオフセット印刷等によって固定情報を印刷した後、フォーム加工され、更に、可変情報が種々のプリンターで印字される。この場合に使用されるプリンターとしては、ヒートロール方式のＮＩＰ、フラッシュ方式のＮＩＰ、或はインクジェットプリンター等が利用されているが、通常はヒートロール方式のＮＩＰで印字されることが多い。
【０００４】
ヒートロール方式のＮＩＰでは、用紙は通常折り畳み加工された状態で導入され、搬送経路を通って、再度折り畳まれた状態へとセットされる。この間に、トナーの転写、及び、熱と圧力による用紙上へのトナーの定着が成されるが、用紙の種類によっては、再度折り畳まれた際にトナーが反対面とも接着する（トナーブロッキング）という問題が生じることがあった。トナーブロッキングが生じると、折り畳みを開放した際に反対面に情報が転写したり、最悪の場合には、用紙表面を破壊することがある。従ってＮＩＰ適性の一つとして、トナーブロッキングを生じないことが用紙に求められている。
【０００５】
このトナーブロキッングのトラブルは、上質紙系の記録用紙に比較して、親展はがき等に利用される疑似接着可能な記録用紙で生じることが多い。そして従来では、トナーブロッキングについては、実際にＮＩＰで処理して判断する方法しかなかった為、簡便に評価できる方法が求められていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者等が、トナーブロッキングの発生原因について更に調査した結果、トナーブロッキングは、ＮＩＰ処理によってトナーが用紙上に定着された際に用紙温度が上昇し、再度折り畳まれるまでの時間内に、トナーの融着温度に対して用紙温度が十分に下がらない場合に生じることが判明した。そこで、用紙の温度の下がりやすさ、及び、放熱性を評価する手法について更に鋭意検討を進めた結果、加熱可能な非弾性ロールと弾性ロールよりなる加圧可能な一対のロール間を、一定条件の加熱及び加圧下で記録用紙を通過させた際の、通過後の記録用紙の表面温度の変化を測定することにより、実際にＮＩＰ処理を行わなくても記録用紙の放熱性を評価することが可能であることが判明し、本発明に到達した。
【０００７】
従って本発明の第１の目的は、トナーブロッキング発生の有無を、実際にＮＩＰを用いて記録用紙を大量に処理することなく知ることの出来る簡便な評価方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、ＮＩＰ適性に優れた疑似接着可能な記録用紙の選別方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記の諸目的は、加熱可能な非弾性ロールと弾性ロールよりなる加圧可能な一対のロール間を、２３℃、５０％ＲＨの環境下、一定条件の加熱及び加圧下で、記録用紙を通過させた際の通紙後の記録用紙の表面温度の変化を測定し、下記（１）式を用いて定数Ａを求めることを特徴とする、記録用紙の放熱性評価方法によって達成された。
Ｔ＝Ｔ_ａ＋（Ｔ_０−Ｔ_ａ）ｅ^−Ａｔ（１）
但し、上記一般式において、Ａは定数、Ｔは表面温度（℃）、Ｔ_ａは雰囲気温度（２３℃）、Ｔ_０はロール通過直後の温度（℃）、ｔは経過時間（秒）、ｅは自然対数の底である。本発明においては、１８０℃、２ｋｇ／ｃｍ^２の熱圧条件で、記録用紙の通紙速度を５ｍ／分とすることが好ましい。上記の条件とした時のＡが１．１０以上であると、ＮＩＰ記録特性に優れた記録用紙であると評価することが出来る。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
（１）式は、加熱された用紙の温度変化が、雰囲気温度との温度差に比例するという原理に基いて求められる一般式であり、定数Ａは用紙に固有の値である。（１）式で求められる定数Ａは、その値が大きいほど用紙の温度変化が大きいこと、即ち、放熱性が良好であって用紙が冷めやすいことを意味している。
【００１０】
本発明の評価方法の対象となる記録用紙は特に限定されるものではなく、特に、ＮＩＰ適性を評価したい場合に適宜使用する。従って、通常の上質紙や、ＰＰＣ用紙等に対して本発明の評価方法を適用することが出来るだけでなく、ＮＩＰによる記録を意図した疑似接着可能な記録面を有する記録用紙に対しても適用することが出来る。
何れの場合においても、１８０℃、２ｋｇ／ｃｍ^２の熱圧条件で、５ｍ／分の速度で通紙したとき、Ａが１．１０以上である記録材料であればＮＩＰ適性は充分である。
【００１１】
例えば、基材シートの少なくとも片面に、疑似接着可能な感圧接着剤組成物層を有する疑似接着可能な記録用紙を、本発明の評価方法に基づき（１）式から求められる定数Ａが１．１０以上となるように設計することにより、トナーブロッキングの問題を生じない疑似接着可能な記録用紙を得ることが出来る。このような基材シートへの疑似接着可能な感圧接着剤組成物の塗設方式としては、輪郭塗工方式の塗工装置を用いた方式であることが好ましい。
【００１２】
上記の擬似接着可能な記録用紙に使用される基材シートとしては、紙、布、不職布、又は紙の上に樹脂フィルムをラミネートしたシート、フィルムシート等の公知のものを使用することができる。特に、木材パルプを主体とし、合成繊維、無機質繊維を必要に応じて配合し、填料、紙力増強剤、サイズ剤、歩留り向上剤等を適宜添加して、長網抄紙機あるいはツインワイヤー抄紙機で抄紙し、サイズプレスにてサイズ剤や表面強度向上剤が付与された後乾燥され、カレンダーにて平滑処理された基材シートを用いることが好ましい。
【００１３】
上記の疑似接着可能な感圧接着剤組成物に用いられるベースエマルジョンとしては、メチルメタクリレート等のアクリル系モノマーを重合した天然ゴムラテックス、スチレン−ブタジエン共重合ラテックス、エチレン−酢酸ビニル樹脂エマルジョン、アクリル樹脂エマルジョン等の公知のエマルジョンを、単独で、若しくは、併用して利用することができる。
【００１４】
上記樹脂エマルジョン１００重量部（乾燥重量部、以下同じ）に対して、圧着時の接着力の調整、及び、用紙巻取り時や積み重ね時のブロッキング対策として、平均粒子径が１〜３０μｍの微小粒子を５０〜３５０重量部添加し、好ましくは、１００〜２５０重量部添加する。平均粒子径が１μｍに満たない微小粒子を使用した場合にはブロッキングし易くなり、３０μｍを超えるものを使用した場合には塗工層からの脱落がし易くなる等の問題がある。
【００１５】
また、１〜３０μｍの微小粒子が樹脂エマルジョン１００重量部に対して５０重量部未満であると再剥離性能が劣る。一方、１〜３０μｍの微小粒子が３５０重量部を超えると圧着時の接着力が得にくくなり、親展はがき等に加工した際に剥がれやすく、はがき郵送途中等で剥離する懸念がある。尚、ここでいう平均粒子径とは、通常１個の粒子の大きさの平均値を示すが、例えばシリカのような微細な粒子が集団を形成し、あたかも１個の粒子のような挙動を示す場合には、この集団（２次粒子）の平均の大きさを意味する。
【００１６】
上記微小粒子としては、有機物、無機物いずれの粒子でも良く、例えば、有機物粒子は、デンプン粒子、セルロース微粉末、メラミン系樹脂粒子、尿素系樹脂粒子、スチレン系樹脂粒子、アクリル系樹脂粒子等の公知の微小粒子の中から、また、無機物粒子は、シリカ、カオリン、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化チタン等の公知の微小粒子の中から適宜選択して使用することができる。
【００１７】
また、感圧接着剤組成物には、印刷加工時やＮＩＰ処理の際の感圧接着剤組成物層の脱落を防止するために、スチレンブタジエンラテックス、アクリル樹脂系エマルジョン、酢酸ビニル樹脂系エマルジョン、ウレタン樹脂系エマルジョン等のバインダー成分を、５〜３０重量部添加することが好ましい。更に、感圧接着剤組成物には、必要に応じて、帯電防止剤、界面活性剤、消泡剤、分散剤、粘度調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、滑剤、各種染料等の助剤を添加することができる。
【００１８】
上記の疑似接着可能な記録用紙における、感圧接着剤組成物の塗布量は、通常、２〜１０ｇ／ｍ^２（乾燥重量）であり、より好ましくは３〜８ｇ／ｍ^２である。塗布量が２ｇ／ｍ^２未満では接着性が十分に発揮できない。また、１０ｇ／ｍ^２を超えると接着力が高くなり過ぎる上不経済でもある。
上記の記録用紙は、感圧接着剤組成物の各成分の添加量を適宜調整したり塗工装置を適宜選択して、前記（１）式における定数Ａが、１．１０以上になるように調整することによって得られる。
【００１９】
基材シートへの感圧接着剤組成物の塗布は、ブレードコーター、エアナイフコーター、ロールコーター、キスコーター、バーコーター、カーテンコーター、グラビアコーター又はコンマコーターなどの従来公知の塗工装置の中から適宜選択した装置を用いて行うことができる。また、より放熱性の良好な低密度の塗工層を形成する観点から、エアナイフコーター、カーテンコター、コンマコーター等の輪郭塗工方式で塗工し、定数Ａを１．２０以上に調整することによって、更に放熱性が改善された、上記の疑似接着可能な記録用紙を得ることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の評価方法を用いることにより、ＮＩＰ適性に優れた記録用紙を容易に設計することが出来る。また、既存の記録用紙については、それがＮＩＰ適性を有するか否か判別することが出来る。また、本発明の評価方法を利用して選別した記録用紙は、疑似接着性及びＮＩＰ適性に優れているので、ダイレクトメール等、大量発送用の密書葉書等に好適である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例及び比較例によって更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２２】
＜放熱性評価試験＞
２３℃、５０％ＲＨの環境下で、加熱可能な非弾性ロールと弾性ロールよりなる加圧可能な一対のロール間を、１８０℃の加熱条件及び２ｋｇ／ｃｍ^２の加圧条件で、速度５ｍ／分でＡ４サイズの記録用紙を通紙させた際の、通過後の記録用紙の表面温度の変化を非接触型赤外線式表面温度測定装置（ハンディサーモＴＶＳ−１１０、日本アビオニクス（株））を用いて測定し、その温度変化を下記（１）式で表した時の定数Ａを求め、記録用紙の放熱性を評価した。
Ｔ＝Ｔ_ａ＋（Ｔ_０−Ｔ_ａ）ｅ^−Ａｔ（１）
但し、上式におけるＡは定数、Ｔは表面温度（℃）、Ｔ_ａは雰囲気温度（２３℃）、Ｔ_０はロール通過直後の温度（℃）、ｔは経過時間（秒）、ｅは自然対数の底である。
【００２３】
３種の市販の記録用紙について測定した結果を表１に示した。また、この記録用紙をヒートロール方式の高速ＮＩＰ（日本アイ・ビー・エム（株）製、ＩｎｆｏＰｒｉｎｔ３９００）で連続処理した際のトナーブロッキングの有無についても表１に記載した。
【００２４】
【表１】

【００２５】
定数Ａは、その値が大きいほど用紙の温度変化が大きい（放熱性が良好で冷め易い）ことを意味している。従って、市販のＮＩＰ用紙２種は、市販の疑似接着可能な記録用紙である圧着はがき用紙と比較して定数Ａの値が大きく、用紙の放熱性が良好であることが確認された。また、ＮＩＰ処理の際のトナーブロッキングの有無との関連から、本評価方法により速度定数Ａを算出することによって、用紙をＮＩＰにて連続処理を行わなくとも、トナーブロッキングの有無を事前に評価し、疑似接着可能な記録用紙のＮＩＰ適性を判別することが可能である。
【００２６】
実施例１．
アクリル変性天然ゴムラテックス１００重量部、平均粒子径が１４μｍのデンプン粒子１００重量部、見かけの平均粒子径が１．４μｍの合成シリカ１００重量部、スチレンブタジエンラテックス１０重量部、及びその他の助剤１０重量部を混合して疑似接着可能な感圧接着剤組成物を得た。この感圧接着剤組成物を９０ｇ／ｍ^２の上質紙に、輪郭塗工方式であるエアナイフコーターで７ｇ／ｍ^２となるように塗工し、疑似接着可能な記録用紙を得た。次に、この記録用紙の放熱性の指標である定数Ａを、先述した方法により測定した。
【００２７】
また、この記録用紙に印刷しフォーム加工した後、ヒートロールタイプの高速ＮＩＰで処理し、トナーブロッキングの有無を確認した。更に、ＮＩＰ処理紙については、２３℃、５０％ＲＨの環境下に２４時間以上放置した後、ローラータイプのプレス機を用いて、線圧５８ｋＮ／ｍ及び１０ｍ／分の通紙速度で記録面同士を加圧接着させ、２時間後に、引張り速度３００ｍ／分の条件でＴ型剥離試験を行い、接着力を測定した。
【００２８】
実施例２．
アクリル変性天然ゴムラテックス１００重量部（乾燥重量部）、平均粒子径が２８μｍのデンプン粒子１００重量部、見かけの平均粒子径が８．５μｍの合成シリカ１００重量部、スチレンブタジエンラテックス１０重量部、及びその他の助剤１０重量部を混合して疑似接着可能な感圧接着剤組成物を得た。次に、この感圧接着剤組成物を９５ｇ／ｍ^２の上質紙に、非輪郭塗工方式であるロッドコーターで５ｇ／ｍ^２となるように塗工し、疑似接着可能な記録用紙を得た。
この記録用紙に関し、実施例１と同様の試験を実施した。
【００２９】
比較例１．
アクリル変性天然ゴムラテックス１００重量部（乾燥重量部）、平均粒子径が２８μｍのデンプン粒子１００重量部、見かけの平均粒子径が８．５μｍの合成シリカ１２０重量部、スチレンブタジエンラテックス３０重量部、及びその他の助剤１０重量部を混合して疑似接着可能な感圧接着剤組成物を得た。次に、この感圧接着剤組成物を８０ｇ／ｍ^２の上質紙に、非輪郭塗工方式であるロッドコーターで７ｇ／ｍ^２となるように塗工し、疑似接着可能な記録用紙を得た。
この記録用紙に関し、実施例１と同様の試験を実施した。
【００３０】
実施例及び比較例で作製した疑似接着シートの試験結果を表２に示した。尚、接着力は１０〜１００Ｎ／ｍが、疑似接着用紙として好ましい範囲である。
【表２】

表１及び表２の結果から、本発明により記録用紙の放熱性が評価できること、及び、記録用紙をＮＩＰによって連続して大量処理することなく、ＮＩＰ印字の際のトナーブロッキングの有無を予測可能であることが実証された。また、本発明の評価方法を利用して選別した疑似接着可能な記録用紙は放熱性が良好であり、ＮＩＰ処理の際にトナーブロッキングの問題を生じることが無く、良好な疑似接着性を有することが実証された。

Claims

加熱可能な非弾性ロールと弾性ロールよりなる加圧可能な一対のロール間を、２３℃、５０％ＲＨの環境下、一定条件の加熱及び加圧下で記録用紙を通紙させた際の通過後の記録用紙の表面温度の変化を測定し、下記（１）式を用いて定数Ａを求めることを特徴とする、記録用紙の放熱性評価方法。
Ｔ＝Ｔ_ａ＋（Ｔ_０−Ｔ_ａ）ｅ^−Ａｔ（１）
但し、上式中のＡは定数、Ｔは表面温度（℃）、Ｔ_ａは雰囲気温度（２３℃）、Ｔ_０はロール通過直後の温度（℃）、ｔは経過時間（秒）、ｅは自然対数の底である。
前記一定条件における熱及び圧力が、１８０℃及び２ｋｇ／ｃｍ^２であると共に記録用紙の通紙速度が５ｍ／分である、請求項１に記載された記録用紙の放熱性評価方法。
基材シートの少なくとも片面に感圧接着剤組成物を塗布した疑似接着可能な記録用紙の放熱性を判別する方法であって、該方法が、試料を請求項２に記載された方法によって評価し、Ａが１．１０以上のものを選択することを特徴とする放熱性に優れた疑似接着可能な記録用紙の選別方法。