JP4233934B2

JP4233934B2 - 印刷紙用処理剤

Info

Publication number: JP4233934B2
Application number: JP2003175927A
Authority: JP
Inventors: 洋一石橋; 昌吾野本
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005009040A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷紙の表面を処理することにより、印刷紙に帯電防止性を付与させ、且つ印刷紙表面に滑性を付与させる印刷紙用処理剤、及びその処理剤により処理された印刷紙に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用されている印刷紙用処理剤はジ硬化牛脂アルキルジメチルアンモニウムクロライドに代表されるような１分子中に２個の長鎖アルキル基を有する第４級アンモニウム塩を主成分とした組成物である（特許文献１）。
【０００３】
しかし、印刷速度の高速化（例えば１０００ｍ／分以上）が進むにつれ、従来の処理剤では十分な帯電防止効果が得られず、紙とマシンのロール等、又は紙同士が付着してしまうことにより、作業性が著しく低下するという問題が生じている。また静電気の発生により、印刷紙に汚れが付着するとか、放電により作業者に不快感を与えるという問題もある。さらにマシンの高速化は印刷紙表面の摩擦係数を大きくしてしまい、その結果印刷紙の滑性が悪化して最終の巻き取り工程において紙切れが頻繁に発生し、また仕上がった印刷紙同士がきれいに揃わないという問題も起きている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２９８５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、印刷紙に十分な帯電防止性能と滑性を付与することができる印刷紙用処理剤、及びその処理剤によって処理された印刷紙を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、式（Ｉ）で表されるアミド基及び式（II）で表されるエステル基を有する３級アミン又はその中和塩もしくは４級塩の少なくとも１種（以下、（Ａ）成分と言う）を含有する印刷紙用処理剤、並びにこの印刷紙用処理剤によって処理された印刷紙を提供する。
【０００７】
Ｒ¹−Ｅ− （Ｉ）
Ｒ²−ＣＯＯ− （II）
（式中、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、炭素数１１〜２１のアルキル基又はアルケニル基、Ｅは−ＣＯＮＨ−又は−ＮＨＣＯ−を示す。）
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の（Ａ）成分が有する、式（Ｉ）で表されるアミド基及び式（II）で表されるエステル基において、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、炭素数１１〜２１のアルキル基又はアルケニル基を示すが、滑性と帯電防止性の観点から、炭素数１３〜１９のアルキル基又はアルケニル基が好ましい。また、Ｅは−ＣＯＮＨ−又は−ＮＨＣＯ−を示すが、合成の容易さから、−ＣＯＮＨ−が好ましい。
【０００９】
本発明の（Ａ）成分としては、一般式(III)又は(IV)で表される化合物又はその中和塩もしくは４級塩が好ましい。
【００１０】
【化３】
【００１１】
（式中、Ｒ¹及びＲ²は前記の意味を示し、Ｒ³は炭素数１〜２２のアルキル基又はヒドロキシアルキル基、ｍは１〜１０の数、ｎは１〜１０の数を示す。）
一般式(III)又は(IV)において、Ｒ³は炭素数１〜２２のアルキル基又はヒドロキシアルキル基を示すが、分散媒との相溶性と帯電防止性の観点から、炭素数１〜１２のアルキル基基又はヒドロキシアルキル基が好ましく、炭素数１〜４のアルキル基又はヒドロキシアルキル基が更に好ましい。また、ｍは１〜１０の数を示すが、分散媒への相溶性及び生分解性の観点から、２〜４の数が好ましい。ｎは１〜１０の数を示すが、分散媒への相溶性及び生分解性の観点から、２〜４の数が好ましい。
【００１２】
（Ａ）成分が３級アミンの中和塩である場合、中和塩にするための酸としては、塩酸、硫酸、硝酸、リン酸等の無機酸や、酢酸、乳酸、グリコール酸、クエン酸、マレイン酸等の炭素数６以下の有機酸が挙げられるが、帯電防止性の観点から、塩酸、硫酸、グリコール酸が好ましい。また中和工程は、３級アミンを予め中和したものを水に分散してもよいし、酸水溶液中に３級アミンを液状又は固体状で投入してもよい。もちろん３級アミンと酸成分を同時に投入してもよい。
【００１３】
また（Ａ）成分が３級アミンの４級塩である場合、４級化剤としては、メチルクロライド、メチルブロマイド等のアルキルハライドや、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等のジアルキル硫酸等が挙げられ、これらの４級化剤を用いた公知の方法により４級塩を得ることができる。
【００１４】
一般式(III)又は(IV)で表される化合物は、特許第２１２６８９８号及び第２１３７０３０号公報に記載されている方法で製造することができる。即ち、一般式(III)で表される化合物は、Ｎ−アルキルアルカノールアミンや、ジエタノールアミン等のジアルカノールアミンを、シアノエチル化し、更に水添反応させた後、炭素数１２〜２２の脂肪酸と反応させることにより得ることができる。また一般式(IV)で表される化合物は、Ｎ−アルキルジエタノールアミンを分子内脱水環化反応させることにより得られる化合物を脂肪族アミンと開環アミド化反応させた後、炭素数１２〜２２の脂肪酸ハライドと反応させることにより得ることができる。
【００１５】
本発明の印刷紙用処理剤は、（Ａ）成分の１種を単独で、あるいは２種以上を混合して含有していても良い。また、本発明の印刷紙用処理剤は、（Ａ）成分と共に、（Ａ）成分の製造時に生成する副生成物や、未反応脂肪酸を含有していても何ら問題はない。例えば一般式(III)で表される化合物の副生成物としては以下の一般式(VI)又は(VII)で表される化合物が挙げられる。
【００１６】
【化４】
【００１７】
（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、ｍ及びｎは前記の意味を示す。）
本発明の印刷紙用処理剤中における、（Ａ）成分の含有量は、固形分換算で、好ましくは２０〜１００重量％であり、より好ましくは３０〜９０重量％であり、特に好ましくは４０〜８０重量％である。
【００１８】
尚、本明細書中で、固形分換算の含有量とは、水、メタノール、エタノール等の分散媒を除いた固形分中の含有量を意味する。
【００１９】
本発明の印刷紙用処理剤は、印刷紙への滑性をさらに向上させる観点から、一般式（Ｖ）で表される化合物（以下化合物（Ｖ）という）、又は２〜６価の多価アルコールと炭素数８〜２２の脂肪酸とのエステル化合物から選ばれる少なくとも１種（以下、（Ｂ）成分と言う）を含有することが好ましい。
【００２０】
【化５】
【００２１】
（式中、Ｒ⁴は炭素数７〜２１のアルキル基又はアルケニル基、ＸはＨ、ＣＨ₃又はＣ₂Ｈ₄ＯＨ、ＹはＨ、ＣＨ₃、Ｃ₂Ｈ₄ＯＨ、Ｃ_sＨ_2sＣＯＯＭ又はＣ_sＨ_2sＳＯ₃Ｍ、ｓは１〜３の数、ＭはＨ又は１〜２価の金属を示す。）
化合物（Ｖ）としては、例えば次のようなものが挙げられる。
【００２２】
【化６】
【００２３】
（式中、Ｒ⁴は前記の意味を示し、Ｍ¹はＨ，Ｎａ又はＫを示す。）
本発明の（Ｂ）成分であるエステル化合物を構成する２〜６価の多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、ジグリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、トリエタノールアミン等が挙げられ、炭素数８〜２２の脂肪酸としては、ラウリン酸、オレイン酸、ステアリン酸、硬化パーム油脂肪酸、硬化牛脂脂肪酸等が挙げられ、炭素数１２〜１８の脂肪酸が好ましい。エステル化合物は、多価アルコールのすべてのＯＨ基をエステル化させたものより、一部のＯＨ基のみエステル化させたものの方が、分散媒との相溶性の観点から、良好である。エステル化合物は、２〜６価の多価アルコールと炭素数８〜２２の脂肪酸を反応させる方法の他に、炭素数８〜２２の脂肪酸のトリグリセライドとグリセリンとのエステル交換反応によっても得ることができる。
【００２４】
本発明の印刷紙用処理剤は、（Ｂ）成分の１種を単独で、あるいは２種以上を混合して含有していても良い。本発明の印刷紙用処理剤中における、（Ｂ）成分の含有量は、粘性及びハンドリング性の観点から、固形分換算で、５〜４５重量％が好ましく、１０〜３５重量％が更に好ましい。また、本発明の印刷紙用処理剤中の（Ａ）成分と（Ｂ）成分の配合割合は、（Ａ）成分／（Ｂ）成分（重量比）＝９５／５〜５０／５０が好ましく、９０／１０〜６５／３５が更に好ましい。
【００２５】
本発明の印刷紙用処理剤の使用により、印刷紙に十分な帯電防止性能と滑性を付与させることができる。このような顕著な効果が発現される理由は定かではないが、本発明の（Ａ）成分を構成する式（Ｉ）で表されるアミド基及び式（II）で表されるエステル基が印刷紙表面への吸着部位として作用し、印刷紙への吸着量が増大することにより十分な帯電防止性能が得られると考えられる。また式（Ｉ）で表されるアミド基中のＲ¹及び式（II）で表されるエステル基中のＲ²で示される脂肪酸残基には滑性作用があり、これらの効果によって印刷紙の滑性が出ると考えられる。さらに本発明の（Ｂ）成分も滑性作用を持っていることから、印刷紙に対し十分な滑性を付与することができると考えられる。
【００２６】
本発明の印刷紙用処理剤は、上記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分以外に、アルカリ又は金属塩、シリコーン化合物、分散媒等を配合することができる。
【００２７】
アルカリや、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩等の金属塩は、印刷紙用処理剤中に配合することにより、印刷紙用処理剤のハンドリング性を向上させることができる。これらのアルカリ又は金属塩としては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、ＮａＣｌ、Ｎａ₂ＳＯ₄、ＣａＣｌ₂、ＫＣｌ、Ｋ₂ＳＯ₄、ＭｇＣｌ₂等が挙げられる。印刷紙用処理剤中のアルカリ又は金属塩の配合量は、０．００５〜２重量％が好ましい。
【００２８】
またジメチルポリシロキサン、部分的にアミノ基又はポリオキシアルキレン基で変性されたジメチルポリシロキサン等のシリコーン化合物は、印刷紙用処理剤中に配合することにより、印刷紙への吸水性能を損なうことなく摩擦係数を小さくすることができる。印刷紙用処理剤中のシリコーン化合物の配合量は、０．０２〜２重量％が好ましい。
【００２９】
本発明の印刷紙用処理剤は、分散媒によって希釈することが好ましい。分散媒として、水、メタノール、エタノール、ポリオキシエチレン（平均付加モル数３〜５０）アルキル又はアルケニル（炭素数１２〜２４）エーテルやポリオキシエチレン（平均付加モル数３〜５０）アルキル又はアルケニル（炭素数１２〜２４）アミン等のノニオン界面活性剤、イソプロピルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコールやグリセリンのような溶剤を配合することができる。また、既知のエステル、ノニオンあるいはカチオン化合物、長鎖アルコール、尿素等を併用してもよい。
【００３０】
本発明の印刷紙用処理剤の長期保存安定性の観点から、分散媒は、水と水以外の分散媒との併用、あるいは水以外の分散媒の使用が好ましい。その場合の希釈度合は、印刷紙用処理剤中の固形分重量が２．５〜９０重量％となる割合が好ましく、３．５〜７０重量％となる割合が更に好ましい。本発明の印刷紙用処理剤を希釈する際は、通常の攪拌機で撹拌しても、ホモミキサーのような乳化装置を使用又はこれらを併用しても構わない。
【００３１】
本発明の印刷紙用処理剤の粘度は、Ｂ型粘度計による３０℃での測定値で、７〜１５０ｍＰａ・ｓが好ましく、９〜７０ｍＰａ・ｓが更に好ましい。
【００３２】
本発明の印刷紙用処理剤には、さらに必要に応じ防腐剤、抗菌剤、防塵剤、キレート剤、着色顔料、染料、香料等を併用してもよい。
【００３３】
本発明の印刷紙用処理剤で印刷紙を処理する方法としては、本発明の処理剤を印刷紙表面に直接塗工する方法等が挙げられる。印刷紙への塗工方法は特に限定されないが、例えばサイズプレス法、コーター法、スプレー法、あるいはこれらを併用する方法等が挙げられる。塗工の際には、印刷紙用処理剤をさらに希釈して使用しても構わない。その際処理液中の処理剤濃度は固形分換算で、０．１〜２０重量％が好ましく、０．２〜１０重量％が更に好ましく、０．３〜０．５重量％が特に好ましい。
【００３４】
印刷紙への処理剤の塗布量は特に制限はないが、印刷紙に対し、処理剤の固形分換算で０．００１〜１０ｇ／ｍ²が好ましく、０．０５〜５ｇ／ｍ²が更に好ましい。
【００３５】
本発明の処理剤により処理される印刷紙は、印刷方法、インキ等に限定されるものではなく、いかなる印刷紙であってもよい。例えば、印刷技術では従来から実施されている平版印刷、凸版印刷、グラビア印刷等に加え、近年小規模枚数の印刷で主流になっているインクジェット印刷、電子写真印刷等が挙げられる。
【００３６】
本発明の印刷紙用処理剤は、特に印刷速度が１０００ｍ／分以上のような高速条件で印刷される印刷紙用途に対して、十分な帯電防止性能と滑性を付与させることができる為、好適に使用される。
【００３７】
【実施例】
実施例１〜１４及び比較例１〜７
表１に示す（Ａ）成分、及び比較の４級塩、表２に示す（Ｂ）成分、表３に示すその他の成分を用い、以下の方法で表４に示す組成の印刷紙用処理剤を調製した。
【００３８】
得られた処理剤を水で１０倍に希釈し、高速オフセット印刷機（印刷速度１０００ｍ／分）にて印刷された印刷紙にＮｏ．８ワイヤーコーターにて０．４〜２ｇ／ｍ²の割合で塗布した。塗布後直ちに２５℃、２０％ＲＨの恒温恒湿室内で１日間風乾放置し、下記方法で帯電防止性能及び滑性を評価した。結果を表５に示す。
【００３９】
＜印刷紙用処理剤の調製法＞
実施例１〜４及び比較例１〜２は、各成分を６０℃で攪拌（４００ｒｐｍ、３分間）、混合して均一にし、その後室温まで冷却して調製した。実施例５〜１４及び比較例３〜６は、各成分を６０℃で攪拌（４００ｒｐｍ、３分間）、混合して均一にした後、ホモミキサーにて乳化（５０００ｒｐｍ、５分間）し、その後室温まで冷却して調製した。尚実施例１２〜１４及び比較例５〜６の処理剤には防腐剤としてベンズイソチアゾロン−３−オンをそれぞれ８０ｐｐｍ（対印刷紙処理剤）添加している。
【００４０】
＜帯電防止性能の評価法＞
ＪＩＳＫ６９１１に基づいて、処理剤で処理した各印刷紙（１０cm角の試験片）を、横河ヒューレットパッカード社製、型番４３２９Ａの高絶縁抵抗計により、２５℃，２０％ＲＨの条件で表面固有抵抗値を測定した。表面固有抵抗値が１０⁹Ω台であれば帯電防止性能は良好である。
【００４１】
＜滑性の評価法＞
処理剤で処理した各印刷紙について、熊谷理器製、フリクションテスター（ＪＩＳＣ６２４４）により静摩擦係数及び動摩擦係数を、２５℃，２０％ＲＨの条件で測定した。静摩擦係数が０．２６以下、動摩擦係数が０．１８以下であれば印刷紙の滑性は十分であり、紙切れ等の問題は発生しない。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
【発明の効果】
本発明の印刷紙用処理剤を用いると、印刷紙に十分な帯電防止性能と滑性を付与させることができる。

Claims

式（Ｉ）で表されるアミド基及び式（II）で表されるエステル基を有する３級アミン又はその中和塩もしくは４級塩の少なくとも１種（以下、（Ａ）成分と言う）と、一般式（Ｖ）で表される化合物、又は２〜６価の多価アルコールと炭素数８〜２２の脂肪酸とのエステル化合物から選ばれる少なくとも１種（以下、（Ｂ）成分と言う）とを含有し、（Ａ）成分／（Ｂ）成分の配合割合が９５／５〜５０／５０（重量比）である印刷紙用処理剤。
Ｒ¹−Ｅ− （Ｉ）
Ｒ²−ＣＯＯ− （II）
（式中、Ｒ¹及びＲ²はそれぞれ独立に、炭素数１１〜２１のアルキル基又はアルケニル基、Ｅは−ＣＯＮＨ−又は−ＮＨＣＯ−を示す。）
（式中、Ｒ ⁴ は炭素数７〜２１のアルキル基又はアルケニル基、ＸはＨ、ＣＨ ₃ 又はＣ ₂ Ｈ ₄ ＯＨ、ＹはＨ、ＣＨ ₃ 、Ｃ ₂ Ｈ ₄ ＯＨ、Ｃ _s Ｈ _2s ＣＯＯＭ又はＣ _s Ｈ _2s ＳＯ ₃ Ｍ、ｓは１〜３の数、ＭはＨ又は１〜２価の金属を示す。）
（Ａ）成分が、一般式(III)又は(IV)で表される化合物又はその中和塩もしくは４級塩である、請求項１記載の印刷紙用処理剤。
（式中、Ｒ¹及びＲ²は前記の意味を示し、Ｒ³は炭素数１〜２２のアルキル基又はヒドロキシアルキル基、ｍは１〜１０の数、ｎは１〜１０の数を示す。）
請求項１又は２記載の印刷紙用処理剤によって処理された印刷紙。