JP4616619B2

JP4616619B2 - 感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙

Info

Publication number: JP4616619B2
Application number: JP2004320649A
Authority: JP
Inventors: 民男山本
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2004-11-04
Filing date: 2004-11-04
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-11-04
Also published as: JP2006132020A

Description

本発明は、サーマルヘッド等の熱によって穿孔製版される感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙に関するものである。

従来、感熱孔版印刷原紙に使用する感熱孔版印刷原紙用の薄葉紙としては、こうぞ、みつまた、マニラ麻等の天然非木材繊維単独からなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙が知られている（例えば特許文献１を参照。）。しかし、かかる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙は、抄造の際の繊維断面や繊維長の不均一に起因する地合い不良や結束繊維のため、インキの通過性が阻害され、ベタ印刷で白抜けが発生する欠点がある。また、湿潤時の寸法安定性に欠けるため、熱可塑性樹脂フィルムとラミネートして得られる感熱孔版印刷原紙を用いて印刷する場合、水を含有するインキを用いると、インキに含まれる水分によって寸法に変化が生じ、印刷される文字等の画像に歪みを生じる欠点もある。

こうした欠点を解消するため、天然繊維に合成繊維又は再生繊維を混抄した感熱孔版印刷原紙用薄葉紙が提案されている（例えば特許文献２を参照。）。しかしながら、合成繊維又は再生繊維の配合により、白抜けや湿潤寸法安定性は改善されるものの、合成繊維又は再生繊維の配合量が多くなると感熱孔版印刷原紙用薄葉紙の剛性や強度が低下し、大量枚数を印刷する場合、印刷途中で印刷画像に歪みが生じたり、原紙が破れたりするなど耐印刷性が低下する問題がある。この対策として、天然繊維に合成繊維又は再生繊維を混抄した感熱孔版原紙用薄葉紙に樹脂を含浸する提案（例えば特許文献３及び特許文献４を参照。）がなされているが、含浸される樹脂によっては、繊維交絡点の接着が十分でなかったり、被膜の形成によりインキの通過性が阻害される欠点がある。さらに、最近、市場ニーズがより高度化し、より鮮明な印刷性が要求されるようになってきている。具体的には、感熱孔版印刷の高解像度化を図るため、サーマルヘッドの熱素子密度が従来の３００〜４００ｄｐｉから６００ｄｐｉへと高度化する傾向にある。そのためインキが通過する穿孔を塞ぐ可能性の大きい天然繊維を配合した感熱孔版印刷原紙用薄葉紙から、合成繊維１００％からなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙へとシフトする動きがある。

ところが、従来提案されている合成繊維１００％からなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙は、画像鮮明性は優れているものの、薄葉紙の剛性や強度が低く、フィルムとのラミネート加工時や孔版印刷時に原紙が破れる問題がある。例えば、０．１デニール以下のポリエステル繊維及び／又はアクリル繊維が５〜７０％含まれ、他に０．５デニールのポリエステル繊維が１０〜３０％、ポリエステルバインダー繊維が２０〜７０％混抄された秤量９〜１１ｇ／ｍ^２の合成繊維１００％よりなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙が開示されている（例えば特許文献５を参照。）。ところが、かかる薄葉紙では強度を高めるためにポリエステルバインダー繊維の配合比率が高いため、抄紙機のドライヤーへ粘着する問題があった。また、単糸繊度が０．１デニールを越え、０．３デニール未満のポリエステル繊維を４０〜６０重量％と、単糸繊度０．３デニール以上０．５デニール未満のポリエステル繊維を３０〜５０重量％、単糸繊度１〜２デニールのポリエステルバインダー繊維を５〜１５重量％混抄した秤量７〜１０ｇ／ｍ^２のポリエステル繊維１００％よりなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙が開示されている（例えば特許文献６を参照。）。しかしながら、かかる薄葉紙はバインダー繊維（熱溶融温度が１１０℃）の混抄割合が少なすぎて十分な強度が得られず、ラミネート加工時に断紙する問題がある。これに対して、バインダー繊維の混抄割合を十分な量まで増やす対策が考えられるが、今度は熱溶融部分が多くなり、インキ通過性が悪化し、白抜けが発生する問題があった。

特公昭４１−７６２３号公報特公昭５５−４７９９７号公報特開昭６１−２５４３９６号公報特開平１−２７１２９３号公報特許第２７２６１０５号公報特開２０００−１４１９３６号公報

本発明の目的は、強度が十分に高いため熱可塑性樹脂フィルムとのラミネート加工性が良好であり、画像鮮明性に優れ、且つ白抜けの少ないポリエステル繊維１００％よりなる感熱孔版印刷原紙用薄葉紙を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するため検討を重ねた結果、繊度や配向状態等の異なるポリエステル短繊維を巧みに組み合わせ、さらにこれらを適正な配合比率を選んで抄紙したとき、抄紙時のドライヤーへの粘着が少なく、強度も十分高く、且つ白抜けの少ない感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙となることを見出した。

すなわち、本発明によれば、単繊維繊度が０．０１〜０．６デシテックス（以下、ｄｔｅｘと略す。）、複屈折率（以下、Δｎと略す。）が０．０１〜０．０５である、５−ナトリウムスルホイソフタル酸（以下、ＳＩＰと略す。）を２〜６モル％共重合したポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す。）系ポリエステル短繊維Ａと、単繊維繊度が０．５〜１．５ｄｔｅｘ、Δｎが０．００５〜０．０２である、ＳＩＰを２〜６モル％共重合したＰＥＴ系未延伸ポリエステル短繊維Ｂとからなる感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙が提供される。

本発明によれば、抄紙時のドライヤーへの粘着が少ないため抄紙調子が安定しており、また得られた紙の強度が十分に高いためフィルムとのラミネート加工時に断紙が起こらず、且つ感熱孔版印刷時の白抜けの少ない、品質に優れた感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙を提供することができる。

本発明においては、感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙が、後述する特定の繊度及びΔｎを有するポリエステル短繊維Ａと、特定の繊度及びΔｎを有する未延伸ポリエステル短繊維Ｂとからなり、短繊維Ａ及び短繊維ＢがＳＩＰを２〜６モル％共重合したＰＥＴ系ポリエステルからなるポリエステル繊維薄葉紙であることが肝要である。かかるポリエステル短繊維を組合せたとき、それぞれのポリエステル短繊維の奏する効果が適正に引き出され、抄紙時の安定性、ラミネート加工性に優れ、且つ白抜けの少ないバランスの取れた感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙とすることができる。

すなわち、ポリエステル短繊維Ａの単繊維繊度は０．０１〜０．６ｄｔｅｘであることが必要である。好ましくは０．０２〜０．３ｄｔｅｘである。繊度が０．６ｄｔｅｘより大きくなると紙の強度が低くなり、白抜けも起こり易くなる。一方、繊度が０．０１ｄｔｅｘ未満では、水中分散時の繊維同士の絡みが起こり易くなり、抄紙欠点となり易い。また、本発明におけるポリエステル短繊維Ａは所定の条件下で延伸された繊維である。該ポリエステル短繊維ＡのΔｎは、紙の強度を高くする上で０．０１〜０．０５、好ましくは０．０１〜０．０４である必要がある。Δｎが０．０１未満では繊維が脆くなって紙の強度が低くなり、Δｎが０．０５より高くなると接着性が低下して紙の強度が低下する。このようなポリエステル短繊維Ａの単繊維繊度を上記の範囲にするには、例えば溶融紡糸時のポリエステルの吐出量、引取り速度、延伸倍率等の条件を適宜選択することにより達成することができる。またポリエステル短繊維Ａの△ｎについては例えば延伸倍率、延伸温度、或いは温度を変えて２段延伸する際には延伸倍率の配分を適宜調節することにより達成することができる。

次に、未延伸ポリエステル短繊維Ｂの単繊維繊度は０．５〜１．５ｄｔｅｘであることが必要であり、好ましくは０．６〜１．３ｄｔｅｘである。繊度が１．５ｄｔｅｘより太くなるとポリエステル繊維薄葉紙の強度が低くなり、白抜けが起こり易くなる。一方、０．５ｄｔｅｘ未満の未延伸ポリエステル繊維は、工業的に紡糸することが極めて難しい。また、Δｎは０．００５〜０．０２であることが必要であり、好ましくは０．００６〜０．０１５である。Δｎが０．００５未満では接着熱処理後の繊維が脆くなり、紙の強度が低下する。一方、Δｎが０．０２より高くなると、未延伸ポリエステル短繊維Ｂが有する接着性が低下して紙の強度が低くなる。この接着機能は未延伸ポリエステル短繊維をガラス転移点より高温にすることによって、繊維が若干軟化することによって発現するものと考えられる。このような未延伸ポリエステル短繊維Ｂの単繊維繊度を上記の範囲にするには、例えば溶融紡糸時のポリエステルの吐出量、引取り速度等の条件を適宜選択することにより達成することができる。またポリエステル短繊維Ｂの△ｎについても吐出量、引取り速度等の条件を適宜調節することにより達成することができる。

上記のポリエステル短繊維Ａ及び未延伸ポリエステル短繊維Ｂを構成するポリエステルは、ＳＩＰを２〜６モル％共重合されているＰＥＴ系ポリエステルであることが必要であり、好ましくは２．５〜５．５モル％共重合されていることである。ＳＩＰを共重合したポリエステル繊維は抄紙時の水中分散性に優れているため、均一性が優れ、且つ紙強度の高いポリエステル繊維薄葉紙が得られ易い。ＳＩＰの共重合比率が２モル％より少なくなると、水中分散性が悪くなり、画像鮮明性が低下し、白抜けが発生する。逆に６モル％を越えると溶融紡糸時の溶融粘度が非常に高くなって紡糸が難しくなる。また、ポリエステル短繊維Ａ及び未延伸ポリエステル短繊維Ｂの固有粘度は、好ましくは０．３０〜０．４５、より好ましくは０．３３〜０．４０である。固有粘度が０．３０より低くなると紙の強度が低下する傾向にあり、一方、固有粘度が０．４５を越えると溶融粘度が高くなって紡糸が難しくなり、繊度の小さい未延伸繊維を作ることが難しくなる。なお固有粘度はポリエステルを製造する際の条件、例えば溶融重合法で製造する場合ならば重合温度・時間、減圧度の条件を、並びに短繊維を製造する際の条件、例えば溶融紡糸法ならば、乾燥温度・時間、溶融温度、溶融時の滞留時間を適宜調整することにより、上記の範囲にすることができる。

本発明における、ポリエステル短繊維Ａ及び未延伸ポリエステル短繊維Ｂの繊維長は、好ましくは２〜１５ｍｍ、より好ましくは３〜１０ｍｍである。繊維長が２ｍｍより短くなると、ドラム式カッターでの安定した繊維の切断が難しくなり、また、ポリエステル繊維薄葉紙の強力も低くなる傾向にある。逆に繊維長が１５ｍｍより長くなると、抄紙時の繊維の水中分散性が低下する傾向にある。また、上記２種類のポリエステル短繊維には、いずれも抄紙時の水中分散性を向上させるため、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を主成分とする表面処理剤を繊維表面に付与することが好ましい。

本発明のポリエステル繊維薄葉紙は上記のポリエステル短繊維Ａの５０〜１００重量％と、未延伸ポリエステル短繊維Ｂの０〜５０重量％によって構成されることが好ましい。ポリエステル短繊維Ａの配合比率が５０重量％より少なくなると（Ｂの配合比率が５０重量％を超えると）、白抜けが起こり易くなり、ポリエステル短繊維Ａの好ましい配合比率は６０〜１００重量％である。

本発明のポリエステル繊維薄葉紙の抄造は次の方法で行うことができる。すなわち、上記の２種類のポリエステル短繊維をパルパーに投入して撹拌・分散し、抄き網に供給して湿紙を形成させ、乾燥工程を経てロール状に巻取る。抄き網は円網、短網、傾斜短網が一般的であるが、長網などでも構わない。乾燥方式は、複数の回転する加熱ローラーで乾燥する方式でも良いが、ヤンキー式ドライヤーで乾燥する方式が好ましい。

本発明のポリエステル繊維薄葉紙の秤量は５〜１５ｇ／ｍ^２、好ましくは７〜１０ｇ／ｍ^２である。秤量が１５ｇ／ｍ^２を越えると、感熱孔版印刷時のインキの透過性が低下して画像濃度・鮮明性が低下する傾向にある。５ｇ／ｍ^２未満の場合、熱可塑性フィルムとラミネートする際の強度が低下しやすく、安定したラミネートが難しくなる傾向にある。

ポリエステル繊維薄葉紙と熱可塑性フィルムとの貼り合わせには、得られる感熱孔版印刷用原紙のインキ通過性を妨げない範囲で接着剤を用いることができる。接着剤としては、公知のエマルジョンラテックス型接着剤、溶剤型接着剤（アクリル系、ポリエステル系、酢酸ビニル系、ゴム系など）、反応硬化型接着剤等を用いることができる。これらの接着剤を乾燥塗布量で０．５〜２．５ｇ／ｍ^２薄葉紙又は熱可塑性フィルムに塗布し、次いでラミネートすることにより感熱孔版印刷用原紙を得ることができる。

以下、実施例により、本発明を更に具体的に説明する。尚、実施例における各項目は次の方法で測定した。
（１）固有粘度
オルソクロロフェノールを溶媒として使用し、３５℃で測定した。
（２）複屈折率（Δｎ）
市販の偏光顕微鏡を使って、光源にナトリウムランプを用い、試料をα−ブロムナフタリンに浸漬した状態でＢｅｒｅｋコンペンセーター法からレタデーションを求めて算出した。
（３）紙強力（引張り強さ）
ＪＩＳＰ８１１３に示される方法で測定し、２Ｎ／１５ｍｍ以上を合格とした。
（４）秤量
ＪＩＳＰ８１２４に示される方法で測定した。
（５）ドライヤー粘着性
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを使って、各ポリエステル繊維原料を水中で撹拌・混合して分散させ、ワイヤー上に形成させた約２５ｃｍ×約２５ｃｍの湿紙を濾紙を用いてピックアップする。次いで濾紙に密着した湿紙を室温中で乾燥後、ドラムの表面温度が１４０℃に調節された熊谷理機工業株式会社製の高温用回転型乾燥機を使い、ポリエステル繊維薄葉紙がドラム表面と接するようにして接着処理を行う。この接着処理されたポリエステル繊維薄葉紙をドラムから剥ぎ取るときの剥ぎ取り易さを以下の基準にて評価し、ドライヤー粘着性を判定した。
○ 簡単に剥ぎ取ることができる。
△ やや剥ぎ取りにくいが、断紙は起こらない。
× 非常に剥ぎ取りにくく、断紙が起こる。
（６）画像鮮明性及び白抜け
ポリエステル繊維薄葉紙と厚さ２μｍの二軸延伸ポリエステルフィルムを溶剤可溶共重合ポリエステル系接着剤１．２ｇ（ｄｒｙ）／ｍ^２によって貼り合わせ、感熱孔版印刷用原紙とした。得られた感熱孔版印刷用原紙に原稿を重ね合わせ、市販の４００ｄｐｉ感熱製版・印刷機を用いて穿孔製版・印刷を行い、印刷１０枚目のサンプルの文字の鮮明性・解像性とベタ部のインキ濃度の均一性・白抜けを目視で評価した。
（ａ）鮮明性
文字のドットのつながり及び太りを、下記の基準で目視評価した。
◎ 非常に良好
○ 良好
△ 若干、ドットのつながりが悪く、文字が太りぎみであるが、問題の無い範囲である
× ドットのつながりが悪く、また文字が太って判読しにくい
（ｂ）白抜け
ベタ部の均一性も含めて、下記の基準で目視判定した。
○ 白抜けがなく、良好
△ 白抜けが若干あるが、問題の無い範囲である
× 白抜けが目立ち、悪い

［実施例１〜４］
（１）ポリエステル短繊維Ａの製造
ＳＩＰが酸成分を基準として４．５モル％共重合された固有粘度が０．３７のＰＥＴ系ポリエステルペレットを１５０℃で乾燥した。その後、３００℃でペレットを溶融し、孔数が１１９２個の口金を通して、２９０℃のポリマー温度で吐出し、冷却後、５００ｍ／分の速度で引取り、固有粘度が０．３６、単繊維繊度が３．１ｄｔｅｘの未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を引き揃えて、約１５０万ｄｔｅｘのトウとなし、８５℃の温水中で８．８倍の第１段延伸を行った。引続いて該トウを７０℃の温水中で１．７倍の第２段延伸を行い、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を主成分とする水系エマルジョンで処理し、水分率が約３０％となるように絞った。該トウをドラム式カッターで３ｍｍの長さに切断し、繊度が０．２１ｄｔｅｘ、Δｎが０．０３３の延伸されたポリエステル短繊維Ａを得た。

（２）未延伸ポリエステル短繊維Ｂの製造
ＳＩＰが酸成分を基準として４．５モル％共重合された固有粘度が０．３７のＰＥＴ系ポリエステルペレットを１５０℃で乾燥した。その後、３００℃でペレットを溶融し、孔数が１１９２個の口金を通して、２９０℃のポリマー温度で吐出し、冷却後、１１５０ｍ／分の速度で引取り、固有粘度が０．３６、単繊維繊度が１．２ｄｔｅｘ、Δｎが０．０１３の未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を引き揃えて、約１７万ｄｔｅｘのトウとなし、ポリエーテル・ポリエステル共重合体を主成分とする水系エマルジョンで処理し、水分率が約１５％となるように絞った。該トウをドラム式カッターで５ｍｍの長さに切断し、未延伸ポリエステル短繊維Ｂを得た。

（３）ポリエステル繊維薄葉紙の製造
得られた延伸されたポリエステル短繊維Ａ及び未延伸ポリエステル短繊維Ｂを使って、ドライヤー粘着性の評価方法に従って、表１に示すようにＡ／Ｂの配合比率を変え、秤量が８．０〜８．２ｇ／ｍ^２のポリエステル繊維薄葉紙を得た。結果を表１に示す。

［実施例５〜６、比較例１］
実施例１の延伸ポリエステル短繊維Ａの製造方法において、第１段延伸倍率及び第２段延伸倍率のみを変更して、表１に示すように単繊維繊度を０．０６ｄｔｅｘ（実施例５）、０．５５ｄｔｅｘ（実施例６）、０．６５ｄｔｅｘ（比較例１）とした以外は実施例１と同様にして、ポリエステル繊維薄葉紙を作り、表１に示す結果を得た。

［実施例７〜８、比較例２〜３］
実施例１の延伸ポリエステル短繊維Ａの製造方法において、全延伸倍率は一定にして、延伸倍率配分のみを変更して、表１に示すようにΔｎの異なる延伸ポリエステル短繊維とした以外は実施例１と同様にして、ポリエステル繊維薄葉紙を作り、表１に示す結果を得た。

［実施例９〜１０、比較例４〜６］
実施例１の未延伸ポリエステル短繊維Ｂの製造方法において、まず、吐出量のみ変更して１．４ｄｔｅｘ（実施例９）及び１．６ｄｔｅｘ（比較例４）の未延伸ポリエステル短繊維を作り、次いで、引取り速度及び吐出量を変更してΔｎが０．００４（比較例５）、０．００６（実施例１０）、０．０２５（比較例６）で、単繊維繊度が１．２ｄｔｅｘの未延伸ポリエステル短繊維を得、実施例１と同様にしてポリエステル繊維薄葉紙を作り、表１に示す結果を得た。

［実施例１１〜１６、比較例７〜８］
実施例１の延伸ポリエステル短繊維Ａの製造方法において、表１に示すようにＳＩＰの共重合比率のみを変更した延伸ポリエステル短繊維とした以外は実施例１と同様にして、ポリエステル繊維薄葉紙を作り、表１に示す結果を得た（実施例１１〜１３、比較例７）。

次いで、同じ共重合ポリエステルを使い、実施例１の未延伸ポリエステル短繊維Ｂの製造方法と同じ要領で表１に示すようにＳＩＰの共重合比率の異なる未延伸ポリエステル短繊維を得、実施例１と同様にしてポリエステル繊維薄葉紙を作り、表１の結果を得た（実施例１４〜１６、比較例８）。

本発明によれば、強度が十分に高いため熱可塑性樹脂フィルムとのラミネート加工性が良好であり、画像鮮明性に優れ、且つ白抜けの少ないポリエステル１００％よりなる感熱孔版原紙用薄葉紙を提供することができる。このため、上記の感熱孔版原紙用薄葉紙は、最近強く要求されている感熱孔版印刷の高解像度化にも十分対応できるものであり、その産業的利用価値が極めて高いものである。

Claims

単繊維繊度が０．０１〜０．６デシテックス、複屈折率が０．０１〜０．０５である、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を２〜６モル％共重合したポリエチレンテレフタレート系ポリエステル短繊維Ａと、単繊維繊度が０．５〜１．５デシテックス、複屈折率が０．００５〜０．０２である、５−ナトリウムスルホイソフタル酸を２〜６モル％共重合したポリエチレンテレフタレート系未延伸ポリエステル短繊維Ｂとからなる感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙。
ポリエステル短繊維Ａが５０〜９０重量％と、未延伸ポリエステル短繊維Ｂが１０〜５０重量％からなる請求項１に記載の感熱孔版印刷原紙用ポリエステル繊維薄葉紙。