JP4548752B2

JP4548752B2 - インクジェット記録用紙用表面サイズ剤およびインクジェット記録用紙

Info

Publication number: JP4548752B2
Application number: JP2000042089A
Authority: JP
Inventors: 一宏戸根; 和樹佐瀬
Original assignee: Seiko PMC Corp
Current assignee: Seiko PMC Corp
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: JP2001232932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤および、該インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液を、記録用紙基材に塗工することにより、インクジェット適性を持ち、特にウイッキングの抑制に関し優れた特徴を持つインクジェット記録用紙を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、インクジェット記録方式は、インクの微小液滴を発生、飛翔させて記録用紙に付着させ、画像や文字などの記録を行うものであり、低騒音で高速記録が可能、多色化が容易などの優れた特性を持っているため近時急速に普及してきた。
【０００３】
インクジェット記録用インクには主として水溶性染料が用いられ、一部には顔料の水性分散液が用いられている。また、これら水性インクには多価アルコール類などの水溶性溶媒類が水と共に用いられるのが一般的である。
【０００４】
これらのインクジェット記録用インクを用いて画像形成を行う記録用紙の特性として、インクの吸収性および定着性の向上、形成画像のフェザーリングの抑制などはもちろんのこと、ウイッキングの抑制も要求される。なおウイッキングとは、印刷境界から繊維にそって横方向にひげ状のインクにじみが発生する現象で、印刷境界から均等ににじみが発生するフェザーリングとは区別される。ウイッキングは脱インクパルプ（ＤＩＰ）が配合されたインクジェット記録用紙でよく観られ、この原因の一つとしてＤＩＰ原料中に含まれる砕木パルプ（ＧＰ）やサーモメカニカルパルプ（ＴＭＰ）が関与していると考えられている。近年、環境問題などの観点から、インクジェット記録用紙の基材としてＤＩＰを配合した再生紙を用いる頻度が高まっており、インクジェット記録用紙におけるウイッキング抑制への対応が求めらている。このような要求に応えるため特開平８−２８２０９５号公報ではシリコーン撥水剤を含有する塗工剤について、また特開平１１−５８９４２号公報ではカチオン性ポリマーからなる塗工剤について開示されている。しかしながら、これらの塗工剤ではフェザーリングの抑制についてはある程度の効果が見られるものの、塗工する際に混合して用いる変性澱粉などの含アニオン性基塗工剤との混合性が悪く、またコスト的要求も満たしていない。これらの要求をすべて満たし、なおかつウイッキングの抑制効果を主目的としたインクジェット記録用紙用表面サイズ剤についてはまだ提案されていないのが現状である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる現状を鑑み、本発明者等はインクジェット記録方式により形成された文字や画像がシャープかつ色調が鮮明であり、水性インクを速やかに吸収し、色抜け、フェザーリングを抑制することはもちろんのこと、特にウイッキングを抑制するインクジェット記録用紙を提供することを技術的課題として鋭意研究の結果、本発明を完成するに至ったものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤および、該インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液を塗工したインクジェット記録用紙に関するものであり、該インクジェット記録用紙用表面サイズ剤は、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）およびアニオン性モノマー（ｂ）を必須とし、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチルであるモノマー成分を重合して得られる共重合体であり、さらに詳しくは該インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成するモノマー成分の重量比率として、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）およびアニオン性モノマー（ｂ）以外の共重合可能なモノマーである疎水基を持つモノマーを全モノマーに対して３０重量％を超えない範囲でモノマー成分として用い、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が２０〜８０重量％、アニオン性モノマー（ｂ）が２０〜８０重量％であるという構成からなる。
【０００７】
本発明におけるインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成する（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）としては、（メタ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｓｅｃ−ブチル、（メタ）アクリル酸ｔｅｒｔ−ブチルなどがあげられ、（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチルは必須成分として用いられ、その他の（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）成分の一種を単独、または二種以上を併用することができる。これらの（メタ）アクリル酸ブチル系モノマーの中でも（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチルを使用することにより好ましい効果を得ることができる。
【０００８】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成するアニオン性モノマー（ｂ）としては例えば、（メタ）アクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、マレイン酸半エステル、イタコン酸半エステルなどのカルボキシル基含有モノマー、スチレンスルホン酸、（メタ）アリルスルホン酸、２−（メタ）アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸などのスルホン基含有モノマー、アシッドホスホオキシエチル（メタ）アクリレートなどのリン酸基含有モノマーなど、またはこれらのアルカリ塩などの使用が可能で、これらのモノマー成分の一種を単独、または二種以上を併用することができる。これらのアニオン性モノマーの中でも（メタ）アクリル酸を使用することにより好ましい効果を得ることができる。
【０００９】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成するモノマーとして上記にあげた以外の共重合可能なモノマーを使用することもできる。その他共重合可能なモノマーとしては例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどのスチレン誘導体、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−アミル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アクリル酸ｎ−オクチル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル、（メタ）アクリル酸ラウリルなどの(メタ)アクリル酸エステル類、アクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、アリルアルコールなどのビニルモノマー、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミド、またアミノ基含有モノマーを塩化ベンジルなどのハロゲン化物により四級化して得られるカチオン性モノマーなどをあげることができる。これらの共重合可能なモノマーを使用する場合には、特に疎水基を持つモノマーを全モノマーに対して３０重量％を超えない範囲で用いることが好ましい。
【００１０】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成するモノマー成分の重量比率としては、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が２０〜８０重量％、アニオン性モノマー（ｂ）が２０〜８０重量％であり、好ましくは（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が４０〜６０重量％、アニオン性モノマー（ｂ）が４０〜６０重量％である。
【００１１】
前記アニオン性モノマー（ｂ）が８０重量％を超えるか、あるいは前記（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が２０重量％未満であると、いずれの場合もインク吸収性およびウイッキング抑制に問題があり、またアニオン性モノマー（ｂ）が２０重量％未満の場合は、水分散性に問題がある。
【００１２】
本発明におけるインクジェット記録用紙用表面サイズ剤の重量平均分子量としては５，０００〜１００，０００の範囲が好ましい。
【００１３】
本発明において、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤の製造方法は特に限定されず、溶液重合法、懸濁重合法、乳化重合法などの各種公知の重合方法が使用できる。これらの中でも溶液重合法が好ましく、例えば、反応容器に前記モノマー（ａ）成分、（ｂ）成分、その他共重合可能なモノマー、溶媒および重合開始剤を仕込んで十分混合し、窒素気流中で反応系内を昇温、溶媒の還流温度下で４〜８時間重合するか、または反応容器に溶媒を仕込み、別の容器に用意した前記モノマー（ａ）成分、（ｂ）成分、その他共重合可能なモノマーおよび重合開始剤の混合物を、窒素気流中、前記溶媒の還流温度下で、２〜３時間連続滴下した後、温度を保持しつつさらに４〜８時間重合し、重合終了後アルカリで中和、水に溶解、必要により溶媒を溜去して、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤の水溶液を得る、といった方法を用いることができる。なお、重合に際してはメルカプタン、アゾチオール類、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、ジサルファイドなどの連鎖移動剤を用いることもできる。
【００１４】
前記溶媒としては、低級アルコールまたは水と低級アルコールからなる混合溶媒を使用することが好ましい。低級アルコールとしては、エチルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、ｉｓｏ−ブチルアルコール、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、ｓｅｃ−ブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、ｉｓｏ−プロピルアルコールなどが例示できる。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などの過硫酸塩、２,２’−アゾビスイソブチロニトリル、２,２’−アゾビス−２,４−ジメチルバレロニトリル、２,２’−アゾビス（−２−メチルブチロニトリル）などのアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、イソブチルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイドなどの過酸化物など各種公知のものを使用することができる。該重合開始剤の使用量は反応速度、分子量など考慮して適宜決定できるが、通常はモノマー全量に対して０．１〜５重量％程度が好ましい。
【００１５】
本発明におけるインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液の塗工量は、固形分換算で通常０．０１〜５．０ｇ／ｍ²であり、好ましくは０．０５〜１．０ｇ／ｍ²である。
【００１６】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤に他の各種の塗工用添加物を併用することも可能である。この塗工用添加剤としては、耐水化剤、クレー、酸化チタン、炭酸カルシウム、コロイダルシリカなどの無機顔料類、カチオン澱粉、酸化澱粉、エステル化澱粉などの変性澱粉類、ポリビニルアルコール、アクリルアミド系ポリマー類、他に無機塩、界面活性剤、スラコン剤、消泡剤をあげることができる。
【００１７】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を塗工する用紙基材としては上質紙、中質紙、コート紙、新聞用紙、各種情報用紙、インクジェット記録を必要とする各種特殊紙、板紙などの各種紙、合成紙などをあげることができる。
【００１８】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液は前記各種用紙基材に公知の方法で塗工することができ、例えば、サイズプレス，フィルムプレス、ゲートロールコーター、ブレードコーター、キャレンダー、バーコーター、ナイフコーター、エアーナイフコーターなどを用いて塗工することが可能である。
【００１９】
本発明のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液を塗工したインクジェット記録用紙は、ステキヒトサイズ度が低く、そのためにインクの吸収性が速く、乾燥が速やかになされ、形成された文字や画像がシャープかつ鮮明でフェザーリングおよび色抜けがないばかりでなく、特にＤＩＰ配合の再生紙などに塗工することによりウイッキングが抑制されるという特長を持つ。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態をあげれば次の通りである。なお、以下において特に断らない限り、％とあるのは重量％、部とあるのは重量部を表わす。
【００２１】
＜インクジェット記録用紙用表面サイズ剤の調製＞攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下漏斗を備えた四ッ口フラスコにイソプロピルアルコール１００部を仕込み、還流条件下、メタクリル酸ｎ−ブチル５０部、メタクリル酸５０部、および２，２’−アゾビスイソブチロニトリル１部からなる混合溶液を２時間かけて滴下し、その温度を保持したままさらに５時間反応させた。次いで２８％アンモニア水３５．３部および水４００部を添加し溶解させ、反応溶液中のイソプロピルアルコールを溜去して、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を得た。その性状は固形分２０．５％、ｐＨ９．０であった。
【００２２】
前記で得られたインクジェット記録用紙用表面サイズ剤について下記の通り性能評価を行った。その結果を表２に示す。
【００２３】
＜表面サイズ剤を塗工する原紙＞未塗工中質中性紙：ＤＩＰ５０％およびＬＢＫＰ５０％配合、坪量６５ｇ／ｍ²、紙中灰分（炭酸カルシウム）１０％、ステキヒトサイズ度５秒。
【００２４】
＜表面塗工方法＞前記表面サイズ剤（濃度０.２０％）と酸化澱粉（濃度８％）の混合水溶液（有効成分濃度８．２０％）からなる表面塗工液を、付着量が１５ｇ／ｍ²（前記表面サイズ剤の塗工量０．０３ｇ／ｍ²＋酸化澱粉の塗工量１．２ｇ／ｍ²に相当）になるように未塗工中性紙にバーコータ−を用いて塗工し、回転ドライヤーを用いて９０℃で２分間乾燥し、目的とする塗工紙を得た。その塗工紙の紙質評価をした。
【００２５】
＜表面サイズ剤塗工紙の紙質評価＞
Ａ．ウイッキング性、フェザーリング性の試験方法：前記塗工紙に、プリンター（ＣａｎｏｎＢＪＣ−４３０Ｊ）とインク（ＣａｎｏｎＢＣＩ−２１黒）を使用して、黒の罫線を格子状に印字し、その印字のフェザーリングおよびウイッキングの発生状態を目視して、次の３段階評価を行った。
〇：ウイッキングもしくはフェザーリングの発生無し。
△：わずかにウイッキングもしくはフェザーリングの発生有り。
×：多数ウイッキングもしくはフェザーリングの発生有り。
【００２６】
Ｂ．インク吸収性の試験方法：前記塗工紙に、プリンター（ＣａｎｏｎＢＪＣ−４３０Ｊ）を使用して、４色を１ｃｍの正方形にベタ印刷し、その印字部を非印字部に向けて指でなぞり、指にインクが付着しなくなるまでのインクの時間を測定した。その結果を次の３段階で評価を行った。
〇：５秒未満。
△：５以上〜２０秒未満。
×：２０秒以上。
【００２７】
Ｃ．光学濃度の試験方法：前記塗工紙に、プリンター（ＣａｎｏｎＢＪＣ−４３０Ｊ）を使用して、黒色を１０ｃｍの正方形にベタ印刷し、その印字部の光学濃度をマクベス光学濃度計（ＫＯＬＬＭＯ・ＲＵＧＥＮＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ製ＭＡＣＢＥＴＨ・ＲＤ９３３）にて測定した。
【００２８】
Ｄ．サイズ効果：ステキヒトサイズ度はＪＩＳ．Ｐ−８１２２「紙のステキヒトサイズ度の試験方法」、ペン書きサイズ度はＪ．ＴＡＰＰＩ・Ｎｏ．１２「ペン書きサイズ度試験方法」にそれぞれ準じて測定した。
【００２９】
【実施例】
以下に実施例、比較例をあげて本発明をより詳しく説明する。
【００３０】
実施例１
攪拌機、温度計、還流冷却器、滴下漏斗を備えた四ッ口フラスコにイソプロピルアルコール１００部を仕込み、還流条件下、メタアクリル酸ｉｓｏ−ブチル５０部、メタクリル酸５０部、および２，２’−アゾビスイソブチロニトリル１部からなる混合溶液を２時間かけて滴下し、その温度を保持したままさらに５時間反応させた。次いで２８％アンモニア水３５．３部および水４５０部を添加し溶解させ、反応溶液中のイソプロピルアルコールを溜去して、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を得た。その組成と性状を表１に示す。
【００３１】
参考例２〜４、実施例５、６
実施例１において、モノマー、アルカリの種類と使用量を表１の通り変えた以外は実施例１と同様の方法で参考例２〜４、実施例５、６のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を得た。その組成と性状を表１に示す。
【００３２】
比較例１〜５
実施例１において、モノマー、アルカリの種類と使用量を表１の通り変えた以外は実施例１と同様の方法で比較例１〜５の表面サイズ剤を得た。その組成と性状を表１に示す。
【００３３】
【表１】
表面サイズ剤の組成と性状

【００３４】
表面サイズ剤の性能評価前記実施例１、参考例２〜４、実施例５、６、比較例１〜５の各表面サイズ剤のインクジェット適性、インク吸収性を発明の実施の形態に準じて評価した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
表面サイズ剤の性能評価

【００３６】
【発明の効果】
本発明は、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤および、該インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液を用紙基材に塗工することにより、インクジェット適性を持ち、特にウイッキングの抑制に関し優れた特徴を持つインクジェット記録用紙を提供するものである。

Claims

（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）およびアニオン性モノマー（ｂ）を必須とし、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が（メタ）アクリル酸ｉｓｏ−ブチルであり、アニオン性モノマー（ｂ）がカルボキシル基含有モノマーであり、インクジェット記録用紙用表面サイズ剤を構成するモノマー成分の重量比率として、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）およびアニオン性モノマー（ｂ）以外の共重合可能なモノマーである疎水基を持つモノマーが（メタ）アクリル酸エステルであって、そのモノマーが全モノマーに対して２０重量％を超えない範囲であり、（メタ）アクリル酸ブチル系モノマー（ａ）が２０〜５０重量％、アニオン性モノマー（ｂ）が２０〜５０重量％であるモノマー成分を重合して得られるインクジェット記録用紙用表面サイズ剤。
請求項１に記載のインクジェット記録用紙用表面サイズ剤を有効成分とする塗工液を塗工してなるインクジェット記録用紙。