JP4052518B2 - インクジェット記録用キャストコート紙及びその製造方法 - Google Patents
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Description
特に、銀塩写真に匹敵する高品質な画像を再現しようとする場合、プリンタのインク吐出量が多くなることから、上記した吸収型の記録媒体を用いるのが主流である。吸収型の記録媒体は、紙等の支持体表面にシリカ、アルミナなどの多孔質の顔料及び結着剤を含むインク受理層を設け、このインク受理層にインクの液滴が吸収、定着するようになっている。
特に、上記した再湿潤法及び凝固法の場合、キャストコートを高温、高圧、高速の条件下で行う必要があり、離型性の向上が重要である。又、上記凝固法の場合は、離型性の向上と共に高光沢の付与が重要になる。
従って、本発明の上記目的は、基紙の少なくとも一方の面上に、キャストコート法により形成したインク受理層を有するインクジェット記録用キャストコート紙において、前記インク受理層が顔料と結着剤とを主成分とし、かつHLB値が10以上20以下のポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを含み、前記インク受理層側の表面の75度鏡面光沢度が60%以上であるインクジェット記録用キャストコート紙によって達成された。
基紙としては、通常、坪量40〜300g/m2の非塗工紙や塗工紙を用いることができるが、坪量はこの値に制限されるものではない。基紙としては例えば、LBKP、NBKP等の化学パルプ、GP、PGW、RMP、TMP、CTMP、CMP、CGP等の機械パルプ、DIP等の古紙パルプ等の木材パルプ、及びケナフ、バガス、竹、コットン等の非木材パルプ等を用いることができる。そして、これらのパルプ、並びにバインダー、サイズ剤、定着剤、歩留まり向上剤、カチオン化剤、及び紙力増強剤等の各種添加剤を1種以上混合し、長網抄紙機、円網抄紙機、ツインワイヤー抄紙機等の各種装置で非塗工紙を製造し、この紙に澱粉、ポリビニルアルコール等でサイズプレスしたり、この紙にアンカーコート層を設けることができる、さらに、サイズプレスやアンカーコート層の上にコート層を設け、アート紙、コート紙、キャストコート紙等の塗工紙とすることも可能である。この様な非塗工紙又は塗工紙に直接インク受理層を設けてもよいが、マシンカレンダー、TGカレンダー、及びソフトカレンダー等のカレンダー装置を使用して、基紙の表面を平滑処理してもよい。
(顔料)
顔料としては、例えば、公知の白色顔料を1種以上用いることができる。例えば、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、コロイダルアルミナ、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリン、タルク、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸亜鉛、サチンホワイト、珪酸アルミニウム、ケイソウ土、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、リトポン、ゼオライト、加水ハロイサイト、水酸化マグネシウム等の白色無機顔料、スチレン系プラスチックピグメント、アクリル系プラスチックピグメント、ポリエチレン、マイクロカプセル、尿素樹脂、メラミン樹脂等の有機顔料が挙げられる。これらの顔料は単独あるいは適宜混合して用いることができる。インク吸収性を向上させる点からは、合成非晶質シリカ等の多孔質顔料を用いるのが好適である。また、光沢性を向上させる点で、コロイダルシリカを用いることが好ましい。
結着剤としては、バインダー(接着剤)機能を有する各種樹脂が好適に用いられる。具体的には、酸化澱粉、エーテル化澱粉、リン酸エステル化澱粉等の澱粉誘導体;カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体;カゼイン、ゼラチン、大豆蛋白、ポリビニルアルコール又はその誘導体;ポリビニルピロリドン;無水マレイン酸樹脂;スチレン−ブタジエン共重合体、及びメチルメタクリレート−ブタジエン共重合体等の共役ジエン系共重合体ラテックス;アクリル酸エステル及びメタクリル酸エステルの重合体又は共重合体等のアクリル系重合体ラテックス;エチレン酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体ラテックス;上記アクリル系重合体ラテックス又はビニル系重合体ラテックスをカルボキシ基等の官能基含有単量体で変性した官能基変性重合体ラテックス;メラミン樹脂、尿素樹脂等の熱硬化合成樹脂からなる水性接着剤;ポリメチルメタクリレート等のアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルの重合体又は共重合体樹脂;ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニルコポリマー、ポリビニルブチラール、アルキッド樹脂等の合成樹脂系接着剤;等を挙げることができる。これらの樹脂は単独あるいは適宜混合して用いることができる。結着剤の配合量は、顔料100質量部に対し好ましくは3〜70質量部、より好ましくは5〜50質量部、最も好ましくは10〜30部とする。結着剤の配合量が3質量部未満であるとインク受理層の塗層強度が低下し、70質量部を越えるとインク吸収性と光沢度が低下する場合がある。
インク受理層はポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを含む。ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルはノニオン界面活性剤であり、インク受理層をキャストコート法で形成する際、加熱ドラム等の鏡面からの塗工紙の離形性を向上させる。ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルは、予めインク受理層となる塗工液中に含有させてもよく、又、キャストコート時の処理液に含有させてもよい。後者の場合、キャストコートによって、処理液中のポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルがインク受理層中に浸透、吸収される。なお、キャストコート法によるインク受理層の形成方法については後述する。
Rの炭素数が多いと親水性が低下するため、ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルをキャストコート時の処理液(凝固液や再湿潤液等)に添加する場合は、Rの炭素数を5以上とすることが好ましい。又、Rがアルキル基であると特に好ましい。又、Rは分枝又は非分枝であってよいが、直鎖型のものが好ましい。
上記化合物は、エチレンオキサイド単位(C2H4O)が1以上付加された重合体である。エチレンオキサイドの付加モル数(化学式中のm+n)が高くなる程親水性が高くなり、上記処理液へ溶解し易くなるので好ましい。化合物が高い親水性を有するためには、付加モル数(m+n)は10以上であることが好ましい。
インク受理層には、その他の添加剤として、染料定着剤、顔料分散剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、浸透剤、着色染料、着色顔料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防バイ剤、耐水化剤、湿潤紙力増強剤、乾燥紙力増強剤等を適宜配合することもできる。
インク受理層は、基紙上に塗工形成することができる。塗工装置としては、各種ブレードコーター、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーター、ロッドブレードコーター、カーテンコーター、ショートドウェルコーター等公知の塗工装置を用いることができる。
インク受理層の塗工量としては、要求される光沢、インク吸収性の度合や、基紙の種類等により異なるが、通常5〜50g/m2程度である。又、インク受理層を二回以上に分けて塗工することも可能であり、所定の塗工量を確保する場合、一回塗工するより二回以上に分けて塗工した方が光沢が向上するので好ましい。また、キャストドラムの乾燥効率に限界があるため、インク受理層の塗工量が少ないほど、キャストコート後の乾燥が速くなるので生産性が向上する。ただし、塗工量が少なすぎると、剥離性の向上効果も低減する傾向にある。
さらに、基紙のうちインク受理層を設けた面と反対側の面に、カール調整や筆記性付与を目的とした塗工層を設けることも可能である。又、インク受理層塗工後、加湿空気、加湿蒸気等を吹き付けてカール矯正をすることも可能である。
本発明においては、インク受理層はキャストコート法で設けられ、高い光沢を得ることができる。インク受理層を二回以上塗工して設ける場合、少なくとも最表層のインク受理層はキャストコート法で形成される。最表層以外のインク受理層はキャストコート法以外の方法で形成してもよい(塗工ままでもよい)。
このキャストコート法は、インク受理層用塗料を塗布した塗工層の表面が湿潤状態にある間に、該塗工層を加熱した鏡面に圧接した後、乾燥して行う。
キャストコート法は、(1)塗工層が(塗工ままで)湿潤状態にある間に鏡面仕上げした面(例えば、加熱ドラム)に圧着(圧接)して乾燥するウェットキャスト法(直接法)、(2)湿潤状態の塗工層を一旦(半)乾燥した後に再湿潤液により膨潤可塑化(湿潤)させ、鏡面仕上げした加熱ドラムに圧着し乾燥するリウェットキャスト法(再湿潤法)、(3)湿潤状態の塗工層を凝固液等の凝固処理によりゲル状態にして、鏡面仕上げした加熱ドラムに圧着し乾燥するゲル化キャスト法(凝固法)、の3種類に一般に分けることができる。
本発明においては上記したいずれの方法を用いることもできるが、高い光沢を得られるという点からは凝固法が好ましく、生産性を向上するという点からはリウェット法(再湿潤法)が好ましい。
凝固法を用いる場合は、インク受理層用塗工液を塗工した塗工層が湿潤状態にあるうちに、これに結着剤を凝固(あるいは架橋)する作用を持つ処理液(凝固液)を塗布し、塗工層をゲル状態にし、その後加熱した鏡面に塗工層を圧着し、光沢を付与する。
凝固液としては、凝固剤と上記ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルとを含有する水溶液を使用する。凝固液は、凝固剤と上記ポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルの合計の固形分が5〜20質量%となるよう調整することが好ましい。
凝固剤としては、インク受理層の結着剤を凝固してインク受理層をゲル化する機能を有するものであればいずれの化合物を用いてもよく、例えば蟻酸、酢酸、クエン酸、酒石酸、乳酸、塩酸、硫酸等のカルシウム、亜鉛、マグネシウム等の各種の塩、ホウ素化合物を用いることができる。
特に、凝固剤として硼砂とホウ酸を混合したものを用いることが好ましい。ホウ酸とホウ酸塩とを混合して用いることにより、適度な固さの凝固状態を得ることが容易となり、良好な光沢感を有するインクジェット記録用紙を得ることができる。又、硼砂とホウ酸の配合比率は、Na2B4O7およびH3BO3に換算した時の質量比で、硼砂/ホウ酸=0.5/1〜4/1とすることが好ましい。
リウェット法を用いる場合は、インク受理層用塗工液を塗工した塗工層を(半)乾燥し、塗工層の結着剤を可塑化する作用を持つ処理液(再湿潤液又は可塑化処理液)を該塗工層に塗布し、塗工層を膨潤、可塑化し、その後加熱した鏡面に塗工層を圧着し、光沢を付与する。この方法の場合、処理液を塗布する際にインク受理層が乾燥状態であるため、鏡面ドラム表面を写し取ることが難しく、表面に微小な凹凸が多く、光沢感は若干落ちる傾向にあるが、他の方法に比較して塗工速度を高くすることが可能になるため、生産性が向上する。
直接法を用いる場合は、インク受理層用塗工液を塗工した塗工層が湿潤状態にあるうち(塗工まま)に、これにポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを含有する水溶液(処理液)を塗布し、その後加熱した鏡面に塗工層を圧着し、光沢を付与する。
上記水溶液の成分は、上記再湿潤液の成分と同様であるので説明を省略する。なお、直接法に用いる上記処理液にはインク受理層をゲル化させる化合物は含有されていない。
本発明の製造方法は、上記キャストコート法であり、このうち塗工層を乾燥させてから、上記水溶液で処理する方法は、上記リウェット法(再湿潤法)である。又、塗工層を乾燥させずに上記水溶液で処理する方法は、それぞれ上記凝固法及び直接法に対応する。凝固法の場合は上記凝固液を用いることができ、直接法の場合は上記処理液を用いることができる。各キャストコート法については既に述べたので説明を省略する。
以下に本発明の実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。又、実施例において示す「部」及び「%」は特に明示しない限り質量部及び質量%を示す。
叩解度285mlの広葉樹晒クラフトパルプ(L−BKP)100部からなるパルプスラリ−に、タルク10質量部、硫酸アルミニウム1.0質量部、合成サイズ剤0.1質量部、歩留向上剤0.02質量部を添加し抄紙機で抄紙した、この紙の両面に、片面当りデンプンを固形分で2.5g/m2となるように塗布し、坪量170g/m2の原紙を得た。
(1)インク受理層の塗工
上記原紙に以下の塗工液Aを片面塗工量が8g/m2となるようにブレードコーターで塗工し、140℃で送風乾燥した。次に、塗工液Aの塗工面に以下の塗工液Bをロールコーターで15g/m2塗工した。このようにして、2回の塗工によりインク受理層を塗工した。
塗工液A:顔料として沈降法合成非晶質シリカ(ファインシールX−37:株式会社トクヤマ社製の商品名、凝集粒径2.6μm、比表面積275m2/g)100部、結着剤としてラテックス(LX438C:住友化学工業株式会社製の商品名)5部及びポリビニールアルコール(PVA117:株式会社クラレ社製の商品名)24部、並びにサイズ剤(ポリマロン360:荒川化学工業株式会社製の商品名)5部配合し、濃度20%の水性塗工液を調製した。
塗工液B:顔料として上記合成非晶質シリカ(ファインシールX−37B:株式会社トクヤマ製の商品名)100部、結着剤としてポリビニールアルコール(MA26GP:信越化学株式会社製の商品名、ケン化度97%、重合度2600)20部を配合し、濃度23%の塗工液を調整した。
次に、上記塗工液Bによる塗工層が湿潤状態にある間に、これに以下の凝固液Cを塗布して該塗工層を凝固させ、次いで、加熱された鏡面仕上げドラムにプレスロールを介して該塗工層を圧着して鏡面を写し取り、170g/m2のインクジェット記録用キャストコート紙を得た。キャストコート条件として、ドラム温度を102℃、塗工速度(キャスト時のライン速度)を3m/min、キャストドラムに塗工層が接触する時間を20秒、プレスロール(フォーミングロール)圧を588N/cmとした。
凝固液C: 硼砂4%、ホウ酸2%((硼砂の質量)/(ホウ酸の質量)=2/1、但し、それぞれNa2B4O7およびH3BO3換算)、離型剤(メイカテックスHP50:明成化学工業社製)0.25%、及び浸透剤としてポリオキシエチレンラウリルアミノエーテル(パイオニンD-3120-W:竹本油脂株式会社製の商品名、HLB値16.5)0.5%を配合し、凝固液を調整した。
凝固液Cの浸透剤として、上記パイオニンD-3120-Wを配合しなかったこと以外は、実施例3と全く同様にしてインクジェット記録用キャストコート紙を作製した。
凝固液Cの浸透剤として、上記パイオニンD-3120-Wに代えて、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩とポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの混合物(プロパーY−108:株式会社日新化学研究所製の商品名、HLB値15〜16)0.5%を配合したこと以外は、実施例3と全く同様にしてインクジェット記録用キャストコート紙を作製した。
凝固液Cの浸透剤として、上記パイオニンD-3120-Wに代えて、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート(パイオニンD-941:竹本油脂株式会社製の商品名、HLB値16.7)0.5%を配合したこと以外は、実施例3と全く同様にしてインクジェット記録用キャストコート紙を作製した。なお、上記ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートは、化学式
各実施例及び比較例で得られたインクジェット記録用キャストコート紙のキャストコート操業性、光沢度およびインクジェット記録特性を、以下の方法で評価した。
上記条件でキャストコート後のキャストドラム及びインク受理層(キャスト塗工層)を目視観察し、以下の基準で評価した。
○:キャスト塗工層がドラム側に取り去られる(剥離する)ことがなく、キャスト塗工層表面の光沢は良好
△:キャスト塗工層表面に、ドラム側への剥離に起因する光沢ムラがあるが、実用上は問題ないレベル
×:キャスト塗工層の一部がドラム側に取られ(剥離され)、キャスト塗工層表面が均一でなく光沢ムラが顕著(剥離が多く発生)
インク受理層表面の75度鏡面光沢度を、JIS P8142に準じて、光沢度計(村上色彩技術研究所製、True GLOSS GM-26PRO)を用いて測定した。
各キャストコート紙に対し、インクジェットプリンター(セイコーエプソン社製、PX−G900)で黒、シアン、マゼンタ、イエローをベタ印字し、マクベス濃度計(グレタグマクベス(Gretag Macbeth)社製、RD-19)で印字濃度を測定し4色の合計値で評価した。
表1から明らかなように、各実施例のキャストコート紙の場合、キャストコート操業性、光沢度がいずれも優れており、さらにインクジェット記録特性(印字濃度)も良好であった。なお、各実施例のうち、重合度が1500を超えたポリビニルアルコールを結着剤として用いた実施例1,2,4,5の場合、重合度が1500未満である他の実施例に比べて印字濃度が高くなった。
又、凝固液の浸透剤として用いたポリオキシエチレンラウリルアミノエーテルのHLB値が15以上である実施例1〜5の場合、HLB値が10未満である実施例6に比べ、キャストコート操業性がより一層優れていた。
凝固液の浸透剤としてポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩とポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルの混合物を添加した比較例2の場合、及び浸透剤としてポリオキシエチレンソルビタンモノラウレートを添加した比較例3の場合、キャストコート操業性が劣化し、それに伴ってインク受理層表面の光沢度も低下した。
Claims (3)
- 基紙の少なくとも一方の面上に、キャストコート法により形成したインク受理層を有するインクジェット記録用キャストコート紙において、前記インク受理層が顔料と結着剤とを主成分とし、かつHLB値が10以上20以下のポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを含み、前記インク受理層側の表面の75度鏡面光沢度が60%以上であるインクジェット記録用キャストコート紙。
- 前記結着剤がポリビニルアルコール及び/又はポリビニルアルコールの変性物である請求項1に記載されたインクジェット記録用キャストコート紙。
- 基紙の少なくとも一方の面上に、顔料及び結着剤を主成分とする塗工層を設けた後、前記塗工層を乾燥させ又は乾燥させずに、HLB値が10以上20以下のポリオキシエチレンアルキルアミノエーテルを含有する水溶液で処理し、前記塗工層が湿潤状態にある間に、該塗工層を加熱した鏡面に圧接し、乾燥するインクジェット記録用キャストコート紙の製造方法。
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