JP4536081B2

JP4536081B2 - インクジェット記録材料

Info

Publication number: JP4536081B2
Application number: JP2007093657A
Authority: JP
Inventors: 直正小池
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2027-03-30
Also published as: JP2008246963A

Description

本発明は、インクジェット記録材料、特に溶剤系インクを用いた記録に対し良好な発色濃度、インク速乾性、記録部の耐スクラッチ性及び耐水性を有するインクジェット記録材料に関する。

近年、インクジェットプリンタの技術が急速に進歩し、一般的な銀塩写真法によるものと同等以上の画像品質を有する記録物が得られるようになってきた。これに伴い、インクジェット記録材料にも、銀塩写真法に用いられるものと同等の質感を有するものが求められている。このような要求を満たすインクジェット記録材料として、紙やプラスチックフィルム等の基材上に、多孔質のインク吸収層を設けた記録材料が用いられている。

また一方、溶剤インクを用いた大型インクジェットプリンタ（以下、溶剤インクプリンタという。）も登場してきており、塩化ビニルフィルムやターポリン等のポリマーフィルムシートに記録されたものが耐水性、耐候性が必要となる看板や垂れ幕広告等の屋外表示材料として使用されてきている。溶剤インクは色材顔料を有機溶剤に分散させたものである。当初は記録後の乾燥時間短縮と塩化ビニル記録材料との固着性を確保するために、沸点が低く溶解力の高い溶媒が使用されていたが、環境負荷が高いことから溶媒成分の見直しが進められ、近年では臭気や皮膚刺激が非常に少なく、環境負荷も抑えられた溶剤インクが導入され溶剤インクプリンタが使われる範囲が広がってきている。
このような中、紙支持体を用いた記録材料が溶剤インクプリンタで記録される様になってきている。これは塩化ビニルフィルムの環境負荷が大きいことから、これを避ける動きがあることが理由であると考えられる。

紙支持体を用いた溶剤インクプリンタで記録できる記録材料としては、支持体上にポリウレタン樹脂を含むインク受容層を設けた記録材料が検討されている。分子中にポリカーボネート鎖及び／又はポリエステル鎖を有するポリウレタン樹脂を含んだインク受容層が提案されており（例えば、特許文献１参照）、また、ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂及びポリエーテル系ポリウレタン樹脂の２種を含んでなるインク受容層が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１記載の発明では溶剤インクプリンタで記録した際のインクが乾くまでの時間が非常に長く（以降、インク速乾性という）ハンドリングしにくい欠点があり、また溶剤インクの溶剤が蒸散した後に塗層にクラックが生じ記録品質を著しく低下させることがある。また特許文献２記載の発明では速乾性は確保できるものの、インクが付着した箇所を乾燥後に擦った場合にインクが塗層から欠落してしまう事（以降、耐スクラッチ性という）があった。
特開２００３−０２５７２３号公報特開２００６−２４７９６３号公報

本発明の目的は、溶剤系インクを用いた記録に対し良好な発色濃度、インク速乾性、記録部の耐スクラッチ性及び耐水性を有するインクジェット記録材料を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行い、インク受容層に特定の組成、特性を有するポリウレタン樹脂を含有し、かつシリカを一定比率混合することにより上記課題を解決でき、溶剤系インクを用いた記録に対し良好な発色濃度、インク速乾性、記録部の耐スクラッチ性及び耐水性を有するインクジェット記録材料を得る事ができた。

本発明は紙を支持体とし、インク受容層が形成されているインクジェット記録材料であり、該インク受容層に、ポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂とシリカを含有し、ポリウレタン樹脂とシリカの質量比が９５：５〜５０：５０であり、かつ該ポリウレタン樹脂の、ＪＩＳＫ７３１１に規定される引張り強さが３０〜７０ＭＰａ、伸びが３００〜７００％であり、シリカの粒子径が０．１μｍ以上１０μｍ以下であるものである。

さらに本発明において、該インク受容層の乾燥後の塗抹量を５〜１５ｇ／ｍ²に設定することにより、更に良好な耐水性を得ることができる。

本発明により、溶剤系インクを用いた記録に対し、従来得られなかった良好な発色濃度、インク速乾性、記録部の耐スクラッチ性及び耐水性を有するインクジェット記録材料が得られるようになった。

本発明のインクジェット記録材料について説明する。本発明では紙を支持体として使用するが、構成するパルプは特に限定されず、針葉樹、広葉樹を原料としたクラフトパルプ、亜硫酸パルプ等の化学パルプ、砕木パルプ等の機械パルプ、セミケミカルパルプ、ケミグラウンドパルプ等の半化学パルプの他、バガス、ケナフ、ワラ等の非木材繊維を原料にした各種パルプ、古紙パルプ等を必要に応じて単独または適宜混合して用いる事ができる。

本発明に用いる紙支持体には、填料を含有せしめることが可能であり、その種類は特に限定されない。すなわち、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、カオリン、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、酸化チタン等の無機顔料や、中実、中空の各種有機白色顔料等を必要に応じて単独でまたは適宜混合して用いることができる。填料の含有量がある程度高いと、インク吸収性が高くなることから好ましいが、含有量が高すぎると、支持体の機械的強度が低下することがある。具体的には、本発明の支持体として用いられる紙の填料含有量は、４〜２５質量％の範囲にあることが好ましい。

本発明に用いる紙支持体には、前記のパルプと填料以外にも、必要に応じてバインダーやサイズ剤、定着剤、歩留まり向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤、色目調整剤、蛍光増白剤、ｐＨ調整剤、消泡剤、ピッチコントロール剤、スライムコントロール剤などの各種抄紙用薬剤を適宜使用することもできる。これらの原材料を水中に適宜分散、溶解し、長網抄紙機やギャップフォーマー、ハイブリッドフォーマーなどのツインワイヤー抄紙機、円網抄紙機、コンビ型抄紙機などの各種製紙装置を使用することで、本発明の支持体として用いる紙を製造することができる。

また本発明に用いる紙支持体には、各種のデンプン、各種の表面サイズ剤等からなる表面サイズ処理を施すことも可能である。

本発明におけるインク受容層ではポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂を用いる。ポリウレタン樹脂では２個以上のイソシアネート基を有する化合物と活性水素基を有する化合物を重付加させて得られる重合体を言うが、本発明で使用するポリウレタン樹脂では、活性水素基を有する化合物としてポリエーテルポリオールを用いるものである。

本発明で用いるポリウレタン樹脂の原料であるポリエーテルポリオールとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、スチレンオキサイド等の環状エーテルの１種または２種以上を、適切な触媒を用いて開環重合させる等して得られる重合体を用いることができる。これらはその１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明においては、ポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂の中でも、引張り強さが３０〜７０ＭＰａ、伸びが３００〜７００％のポリウレタン樹脂からなるラテックスを用いることで、良好な記録部の耐スクラッチ性及び耐水性を得ることができる。引張り強さが３０ＭＰａまたは、伸びが３００％未満の場合は、記録部の耐スクラッチや耐水性が不十分となることがあり、また、引張り強さが７０ＭＰａまたは、伸びが７００％を越える場合は、インク速乾性が不十分となるので好ましくない。

また本発明のインク受容層ではポリウレタン樹脂と共にシリカを含有し、ポリウレタン樹脂とシリカの質量比が９５：５〜５０：５０である範囲で用いる。シリカを含有することにより良好なインク速乾性を得ることができるが、ポリウレタン樹脂とシリカの質量比が９５：５よりもポリウレタン樹脂の比率が高いと良好なインク速乾性が得られず、また質量比が５０：５０よりもポリウレタン樹脂の比率が低い場合はインク速乾性は良好なものの良好な発色性が得られなかったり、良好な耐水性が得られず、上記質量比の範囲でポリウレタン樹脂とシリカを含有する必要がある。

本発明で用いられるシリカとしてはゲル法シリカ、沈降法シリカ、コロイダルシルカ及び気相法シリカ等を例示することができ、これらの中の複数の種類を組み合わせて使用することができる。分散した粒子径としては０．１μｍ以上、１０μｍ以下の範囲の物がインク速乾性の面で好適である。

本発明で使用するインク受容層の乾燥後の塗抹量としては５〜１５ｇ／ｍ²であることが好ましい。塗抹量が５ｇ／ｍ²よりも少ない場合は塗層が紙支持体上に均一な厚みで塗抹できず発色濃度や耐水性が十分に得られなかったりする場合がある。また塗抹量が１５ｇ／ｍ²を越える場合ではポリウレタン樹脂の製膜が進みすぎインク速乾性が損なわれたり、生産コストの面で不利になる場合がある。
本発明のインク受容層には、必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、増粘剤、色味調整剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤など各種の添加剤を添加することもできる。

本発明のインク受容層は、例えば紙支持体上にインク受容層を構成する塗工液を塗工し、乾燥する事で設置することができる。塗工方法としては特に制限はなく、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドブレードコーター、バーコーター、リバースロールコーター、コンマコーター、ゲートロールコーター、フィルムトランスファーコーター、リップコーター、ダイコーター、カーテンコーター等各種の塗工方式を用いることができる。

また、本発明のインクジェット記録材料の裏面にはカールの抑制や滑り性、白色度、色相調整、糊付け適性の向上や裏面の耐水性を高める為に顔料やバインダー等からなるバックコート層を設ける事ができる。

本発明のインクジェット記録材料は主に溶剤インクに対応するものである。一般的には揮発性溶媒に色材顔料を分散したものであるが、環境や人体に対する影響度配慮から、また臭気や取り扱いの危険性を提言するためにエチレングリコールモノブチルエーテルやプロピレングリコールモノメチルエーテルアセタートの様な溶剤が使われてきている。

また、本発明のインクジェット記録材料は上記溶剤インクの他に、溶剤の揮発性の低い油性インクや紫外線硬化型インクに対しても使用する事ができる。

以下本発明の実施例を示す。なお、本実施例中において、部は質量部を示す。

（実施例１）
（インク受容層塗工液の調整）
水４０部に湿式合成シリカ（トクヤマ社製ファインシールＸ−３７Ｂ）１０部を添加した後ノコギリ型ブレードを有する分散機を用いて十分に分散した。ついで引張り強さ３５ＭＰａ、伸び４８０％の、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンの濃度３５質量％のラテックス２５７部を添加・混合しインク受容層塗工液を得た。

（インクジェット記録材料の作製）
坪量１５７ｇ／ｍ²の紙支持体（三菱製紙株式会社製ダイヤフォーム）上に、インク受容層塗工液をマイヤーバーを用いて乾燥後の塗抹量が１０ｇ／ｍ²となるように塗工し、熱風型乾燥器を用いて乾燥させた。ついで塗層表面のベック平滑度が４００秒となるようにカレンダーを用いて処理し実施例１のインクジェット記録材料を得た。

（実施例２）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ４０ＭＰａ、伸び７００％の、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして実施例２のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例３）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ５０ＭＰａ、伸び６００％の、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして実施例３のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例４）
ポリウレタンラテックス２５７部の添加に代え、ポリウレタンラテックス１１４部を添加する以外は実施例１と同様にして実施例４のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例５）
ポリウレタンラテックス２５７部の添加に代え、ポリウレタンラテックス３４部を添加する以外は実施例１と同様にして実施例５のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例６）
インク受容層塗工液を乾燥後の塗抹量を５．５ｇ／ｍ²となるように塗工する以外は実施例１と同様にして実施例６のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例７）
インク受容層塗工液を乾燥後の塗抹量を１４ｇ／ｍ²となるように塗工する以外は実施例１と同様にして実施例７のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例８）
インク受容層塗工液を乾燥後の塗抹量を３．５ｇ／ｍ²となるように塗工する以外は実施例１と同様にして実施例８のインクジェット記録材料を作製した。

（実施例９）
インク受容層塗工液を乾燥後の塗抹量を１８ｇ／ｍ²となるように塗工する以外は実施例１と同様にして実施例９のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例１）
湿式合成シリカ１０部を添加しない以外は実施例１と同様にして比較例１のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例２）
湿式合成シリカの添加部数１０部の代わりに３部とすること以外は実施例１と同様にして比較例２インクジェット記録材料を作製した。

（比較例３）
水４０部の代わりに水４００部を使用し、湿式合成シリカ１０部の代わりに１００部使用すること以外は実施例１と同様にして比較例３のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例４）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ２２ＭＰａ、伸び７５０％の、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして比較例４のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例５）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ４５ＭＰａ、伸び８００％の、ポリオールとしてポリエーテルポリオールを用いたポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして比較例５のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例６）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ４７ＭＰａ、伸び４３０％の、ポリエステル系ポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして比較例６のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例７）
インク受容層塗工液のポリウレタンラテックスに代え、引張り強さ５５ＭＰａ、伸び３００％のポリカーボネート系ポリウレタンラテックスを用いた以外は実施例１と同様にして比較例７のインクジェット記録材料を作製した。

（比較例８）
湿式合成シリカの代わりに、平均粒子径４μｍの軽質炭酸カルシウムを使用する以外は実施例１と同様にして比較例８のインクジェット記録材料を作製した。

実施例１〜９、比較例１〜８で得たインクジェット記録材料について溶剤系インクジェットプリンタ（ＶＰ３００：ローランドＤＧ社製）により所定の評価画像を印字し、以下の評価を行った。
（発色濃度評価）
所定の評価画像を印字した後、室温にて２４時間乾燥後、グラタグマククベス製光学濃度計にて黒色印字部の画像濃度を測定した。１．５以上の値であれば十分な発色濃度であると言える。

（インク速乾性評価）
所定の評価画像を印字した後、室温にて３０分放置後、印字部をコピー用紙と重ね合わせ、印字部のコピー用紙への転写を目視で観察した。評価基準としてＡ（転写がなく非常に良好）、Ｂ（若干転写が見られるが実用上問題ない）、Ｃ（転写が見られ実用上問題となる可能性がある）、Ｄ（転写が顕著に見られ実用上問題となる）に分類し評価した。

（耐水性評価）
インクジェット記録材料を２０℃の水に２４時間浸漬した後取り出し、直ちにインク受容層表面を指にて５回強くこすり、インク受容層の欠落状況を目視で観察した。評価基準としてはＡ（まったくインク受容層の欠落が観察されず良好）、Ｂ（若干欠落が観察されるが実用上問題ない）、Ｃ（欠落が見られ実用上問題となる可能性がある）、Ｄ（欠落が顕著に見られ実用上問題となる）に分類し評価した。

（印字部の耐スクラッチ性評価）
所定の評価画像を印字した後、室温にて２４時間乾燥後、印字部にコピー用紙を重ね合わせた。その上に質量１ｋｇ、直径５３ｍｍの分銅を置き横にコピー用紙とともに横に引いた後のコピー用紙への印字部発色成分の付着状況を目視で観察した。評価基準としてはＡ（まったく発色成分が付着しておらず良好な耐スクラッチ性）、Ｂ（若干付着が見られるが実用上問題ない）、Ｃ（付着が見られ実用上問題となる可能性がある）、Ｄ（付着が顕著で実用上問題となる）に分類し評価した。

各実施例、比較例で得られたインクジェット記録材料の評価結果を表１に示す。

インク受容層に、ポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂とシリカを含有し、ポリウレタン樹脂とシリカの質量比が９５：５〜５０：５０であり、かつ該ポリウレタン樹脂の、ＪＩＳＫ７３１１に規定される引張り強さが３０〜７０ＭＰａ、伸びが３００〜７００％である実施例１〜９のインクジェット記録材料は溶剤系インクにて印字した際の発色濃度、インク速乾性が良好であり、またインク受容層の耐水性、印字部の耐スクラッチ性も良好であることがわかる。特に該インク受容層の乾燥後の塗抹量が５〜１５ｇ／ｍ²の範囲である実施例１〜７は、この範囲にない実施例８、９と比べ特に良好なインク受容層の耐水性あるいはインク速乾性を示すことがわかる。

これに対しポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂であってもＪＩＳＫ７３１１に規定される引張り強さが３０〜７０ＭＰａ、伸びが３００〜７００％の範囲外のポリウレタン樹脂を使用した比較例３、４、５やポリエーテルポリオールを原料しないポリウレタン樹脂（比較例６、７）では印字部の耐スクラッチ性が不十分であることが分かる。またインク受容層中のシリカの添加量が本発明の範囲外（比較例１、２、３）であった場合やシリカ以外の無機顔料を使用した場合（比較例８）も発色濃度あるいはインク速乾性、耐水性のいずれかの特性が不十分である。

Claims

紙支持体に、インク受容層が形成されているインクジェット記録材料において、該インク受容層に、ポリエーテルポリオールを原料としてなるポリウレタン樹脂とシリカを含有し、ポリウレタン樹脂とシリカの質量比が９５：５〜５０：５０であり、かつ該ポリウレタン樹脂の、ＪＩＳＫ７３１１に規定される引張り強さが３０〜７０ＭＰａ、伸びが３００〜７００％であり、シリカの粒子径が０．１μｍ以上１０μｍ以下であることを特徴とするインクジェット記録材料。
該インク受容層の乾燥後の塗抹量が５〜１５ｇ／ｍ²である請求項１記載のインクジェット記録材料。