JP4942130B2 - 感熱記録用紙の製造方法 - Google Patents
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嵩高原紙に塗布層を設ける場合、その空隙に塗布液が浸透しやすく、その分、嵩が大きく減少するという問題がある。特に、ブレードコーターやゲートロールコーターは、塗布液を基材側へ押圧して塗布量を調整するため、塗布液の嵩高原紙内への浸透を促進させるだけでなく、嵩高原紙が加圧により薄くなる問題も生じている。さらに、製造過程では、塗布液の浸透を見越して余分な塗布液が必要になるので、生産性の低下、コスト増を招く問題がある。
また、嵩高原紙に記録層等を設けるには、カーテン塗布方式が考えられる。カーテン塗布方式はカーテン膜を基紙上に自由落下させるものであり、カーテン膜を安定して形成させるため、通常、塗布液に界面活性剤を含有させている。しかしながら、上記した嵩高原紙にカーテン塗布を行うと、塗布液が嵩高原紙の空隙に浸透し、その分、紙厚が薄くなり嵩が減少し、また、規定の紙厚に対して軽量にならず、記録品質(印字品質)が低下する問題がある。この問題は、塗布液に界面活性剤が含まれている場合に顕著になる。
前記低密度原紙の引張り強さの低下率が5%を超え、15%以下であることが好ましい。又、前記塗布液の表面張力が45mN/m以下、B型粘度が50〜2000mPa・sであることが好ましい。又は、前記塗布液のザ−ンカップ粘度が10〜300秒であり、該粘度測定時の延性が15cm以上であることが好ましい。
次に、上記原紙に対して行うカーテン塗布について説明する。カーテン塗布方式は、液を流下して自由落下させ、基材に非接触で塗布する方法である。カーテン塗布方法は、他の塗布方式(例えばブレード方式)に比べ、塗布時の嵩高原紙へ押圧がかからず、塗布液の嵩高原紙への浸透を防止することができる。一方、例えばブレード方式は、塗布液を基材側へ押圧して塗布量を調整するが、押圧によって嵩高原紙に塗布液を浸透しやすい不具合を生じる。
カーテン塗布で形成される塗布層は、情報記録を行う記録層であってもよく、又、各種下地層(アンダーコート層等)や、上塗層(トップコート層等)であってもよい。又、これらの層を複数種含むものでもよい。なお、上記した塗布液の嵩高原紙への浸透を防止するためには、少なくとも最下層の塗布層をカーテン塗布するのが好ましい。このようにすれば、その上層をカーテン塗布以外の方式で形成させたとしても、嵩高原紙への液の浸透が最下層で抑えられる。もちろん、すべての塗布層をカーテン塗布すれば、嵩高性、生産性が向上するのでさらに好ましい。
カーテン塗布に用いる塗布液は、上記塗布層として記録層や下地層、上塗層となる。この塗布液は、カーテン塗布の際、気泡等の混入、膜形成不良等を起こさずにカーテン膜を安定させるため、界面活性剤を含んでいる。界面活性剤としては、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、リン酸エステル塩などのアニオン系界面活性剤、エーテル型、エーテルエステル型、エステル型、含窒素型などのノニオン系界面活性剤、ベタイン、アミノカルボン酸塩、イミダゾリン誘導体などの両性系界面活性剤などがある。本発明においては、嵩高性と膜の安定性の点からノニオン系界面活性剤が好ましい。上記したように、カーテン塗布方式では塗布液に界面活性剤を含有するため、他の塗布方式に用いる塗布液に比べて、塗布液が嵩高原紙に浸透し易くなり、その分、嵩が減少し、規定の紙厚に対して軽量にすることができない傾向にある。
このようなことから、塗布液に含まれる界面活性剤の量を規定することが好ましい。具体的には、塗布液が、顔料100重量部に対して、界面活性剤を0.2〜2.0重量部含むことが好ましい。界面活性剤の含有量が0.2重量部未満であると、上記したカーテン膜の安定効果が十分でない。又、含有量が2.0重量部を超えると、塗布液が嵩高原紙に浸透し易くなって、嵩高性が低下し易い。より好ましくは、0.3〜0.8重量部である。なお、上記顔料は、合成非晶質シリカ、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、擬ベーマイト、水酸化アルミニウム、アルミナ、リトポン、加水ハロサイト、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、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、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、タルク、二酸化チタン、酸化亜鉛、サチンホワイト等の塗工用顔料であって、これらの顔料を単独又は併用する。
塗布液のザ−ンカップ粘度は、10〜300秒であるのが好ましく、30〜200秒であることがさらに好ましい。ザ−ンカップ粘度が10秒以下であると、幅方向での膜切れや塗布むらが発生し易く、300秒を超えると塗布むらが発生し易い。
本実施形態の感熱記録用紙は、記録層として感熱発色層が設けられている。感熱発色層は従来公知の方法で形成すればよく、通常、有機顕色剤、塩基性無色染料、バインダー、顔料およびその他必要な添加剤を含有する感熱発色層塗布液を調整し、これを嵩高原紙上にカーテン塗布後、乾燥して形成される。
本実施形態のインクジェット記録用紙は、記録層としてインク受理層が設けられている。インク受理層は、好ましくは顔料、結着剤及びカチオン系薬品を含有する。
高光沢を付与する場合、カチオン性コロイダルシリカを用いるのが好ましい。カチオン性コロイダルシリカとしては、球状、鎖状など種々の形状のものを使用できるが、特に鎖状、すなわち一次粒子のカチオン性球状コロイダルシリカが複数個、直列又は一部分岐してつながった形状のものが好ましい。カチオン性鎖状コロイダルシリカの一次粒子の平均粒径は3〜40nmであることが好ましい。一次粒子の平均粒径が3nm未満のものは安定的に製造することが困難であり、40nmを越えるとカチオン性鎖状コロイダルシリカの比表面積が小さくなるため、カチオン性コロイダルシリカを含むインク受理層のインク捕捉能が低下し、発色濃度と色再現性が不充分となる。特にカチオン性コロイダルシリカは、顔料中に90重量%以上配合することが好ましい。
カチオン性コロイダルシリカの分散液中のpHは、3〜6が好ましく、4〜6であると更に好ましい。pHが3より低いと、カチオン性のコロイダルシリカとアニオン性薬品との反応により、塗布液が増粘して泡の抱き込みが生じ、カーテン塗布適性が低下し、泡由来の塗布欠陥が生じやすくなる。一方、pHが6より高いと、カチオン性コロイダルシリカの安定性が失われ、塗布液調製が難しくなる。
次にカチオン性薬品(カチオン性化合物)について説明する。カチオン性薬品は特に限定されず、一般にインクジェット記録用紙の染料定着剤として知られているものを使用できる。例えば、カチオン性薬品として、水性染料インク中の水溶性直接染料や水溶性酸性染料に含まれるスルホン酸基、カルボキシル基、アミノ基等と不溶な塩を形成する、2級アミン、3級アミン、又は4級アンモニウム塩を含有するものが挙げられる。カチオン性薬品は単独または2種以上組み合わせて使用できる。特にコロイダルシリカを用いる場合、カチオン性薬品の配合量は、コロイダルシリカ100重量部に対し、0.1〜20重量部であることが好ましく、特に1〜10重量部であることが好ましい。カチオン性薬品の含有量が0.1重量部未満であると、インク受理層中にインクを充分定着できず、20重量部を超えると、カチオン性薬品由来の紙の黄変など、他の不具合が生じる。
<原紙1>
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP、ろ水度CSF320ml)、パルプの繊維間結合を阻害する有機化合物として多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物(KB110、花王(株)社製)0.8重量%(対パルプ当り)、填料として紙中灰分25%となる炭酸カルシウム17重量%(対紙重量当り)、無定形シリケート(含水ケイ酸アルミニウムソーダ、嵩比重0.25g/ml)8重量%(対紙重量当り)、及び中性サイズ剤としてアルキルケテンダイマー0.2重量%(対紙重量当り)をそれぞれ配合して紙料を調製した。この紙料を、テスト抄紙機により抄速50m/分で抄紙し、紙厚130μm(坪量78g/m2)の低密度紙を得た。次に、水溶性高分子として塗布用澱粉100重量部、及びサイズ剤1重量部からなる濃度7.5%の表面処理水溶液を調製し、2ロールサイズプレス機を用い、低密度紙にこの表面処理水溶液を塗布量4g/m2で塗布し、原紙を得た。
原紙1で用いた有機化合物の代わりに、別の有機化合物である商品名KB08W(花王社製)、商品名スルゾールVL(BASF社製)、商品名ハイボリュームPリキッド(Bayer社製)、商品名リアクトベイク(三昌社製)をそれぞれ用いたことの他は、原紙1とまったく同様にして、それぞれ原紙2〜5を得た。
原紙1で用いた有機化合物の代わりに、イソプロピルアルコール、デンプン、カゼイン、ポリエチレングリコール、オレイン酸、ポリアクリルアミドをそれぞれ用いたことの他は、原紙1とまったく同様にして、それぞれ原紙6〜11を得た。
<原紙12(ブランク)>
原紙1で用いた有機化合物を配合しなかったことの他は、原紙1とまったく同様にして、原紙12を得た。
[実施例1]
1.下塗り層の塗布液
塗布液A:焼成カオリン
100部、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス(固形分48%)11部、10%ポリビニルアルコール水溶液10部、ノニオン系界面活性剤0.5部、水150部を配合し、調製し、塗布液Aとした。
塗布液B:以下の顕色剤分散液、染料分散液、及び増感剤分散液を調製し、それぞれサンドグラインダーで平均粒子径1ミクロンまで磨砕した。次に、顕色剤分散液36.0部、染料分散液9.2部、増感剤分散液36.0部、及びカオリンクレー(50%分散液)12.0部、ノニオン系界面活性剤0.5部を配合し、塗布液Bとした。
4−ヒドロキシ−4’−イソプロポキシジフェニルスルホン6.0部、10%ポリビニルアルコール水溶液
18.8部、水11.2部を配合した。
b2)染料分散液
3−ジ(n−ブチル)アミノ−6−メチル−7−アニリノフルオラン2.0部、10%ポリビニルアルコール水溶液4.6部、水2.6部を配合した。
b3)増感剤分散液
パラベンジルビフェニル6.0部、10%ポリビニルアルコール水溶液18.8部、水11.2部を配合した。
調製した塗布液A及び塗布液Bを多層スライドカーテン塗布法にて原紙に多層同時塗布後、乾燥して感熱記録紙を得た。そのときの塗布速度は1000m/分で行った。形成された塗布層は、原紙に上に塗布層A、その上に塗布層Bであり、乾燥後の塗布量は、塗布層Aが8g/m2、塗布層Bが2g/m2であった。カーテン塗布膜が安定し、良好な塗布ができた。
原紙1上に、同時塗布ではなく、塗布液Aを乾燥後塗布量が8g/m2になるようにスリットカーテン塗布した後乾燥し、さらに塗布液Bを2g/m2になるようにスリットカーテン塗布、乾燥した以外は、実施例1と同様に感熱記録用紙を得た。
上記原紙1の片面に、上記塗布液A,Bを、それぞれバーブレードによりこの順で塗布、乾燥したこと以外は、実施例2とまったく同様にして感熱記録用紙を得た。
上記塗布液A,Bの特性を、以下の項目について評価した。
1)表面張力
表面張力計を用い、25℃で測定した。
2)B型粘度
B型粘度計を用い、25℃で測定した。
3)接触角度
塗布膜と原紙との接触角度を測定した。
4)ザ−ンカップ粘度
ザ−ンカップ(NO.3)を用い、カップ下穴から塗布液を落下させ、カップ内の液がなくなるまでの時間を測定した。
5)延性
ザ−ンカップ粘度測定において、カップ下穴から落下する液が切れたとき、切れるまでの液の長さを測定した。
1)感熱印字性(動的発色濃度)
感熱記録紙印字試験機(大倉電気社製のTH−PMD、京セラ社製サーマルヘッドを装着)を用い、印加エネルギー0.41mJ/dotで上記記録用紙に印字した。記録部の記録濃度は、マクベス濃度計(RD−914、アンバーフィルター使用)で測定した。
2)印刷適性の評価
東洋インキ社製UVインキ0.5mLを用い、上記記録用紙を幅3cm、長さ20cmに切り出した試験片に対してRI印刷を行ない、目視評価により、感熱記録用紙への普通印刷適性を評価した。
○:白抜けが発生せず印刷性が良好である
△:やや白抜けが発生し、印刷適性がやや不良である
×:白抜けが多く発生し、感熱記録媒体への印刷が困難である
印字前の感熱記録用紙について、密度を常法で測定し、嵩高性を評価した。
なお、実施例1及び2によれば、本実施形態の感熱記録用紙は、感熱印字性だけでなく、普通印刷適性にも優れていることが判明した。この理由は明確ではないが、嵩高紙の柔軟性が高いことが関係していることが考えられる。
[参考例3]
1.インク受理層の塗布液
塗布液C:合成非晶質シリカ100部、ポリビニルアルコール25部、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルション10部、ノニオン性SBラテックス5部、インク定着剤8部、
消泡剤0.2部、カチオン性サイズ剤3部、及びブルーイング剤0.005部、ノニオン系界面活性剤0.5部及び蛍光染料0.5部を水に添加して、固形分濃度20%の塗布液Cとした。
塗布液D:粒子径90nmのカチオン性鎖状コロイダルシリカ100部、染料定着剤6部、カチオン性サイズ剤3部、ノニオン系界面活性剤0.5部、及び消泡剤0.2部を水に添加し、固形分濃度15%の塗布液Dとした。
原紙1に、塗布液Cを乾燥後塗布量が15g/m2になるようにスリットカーテン塗布した後乾燥し、さらに塗布液Dを2g/m2になるようにスリットカーテン塗布して乾燥した後、インクジェット記録用紙を得た。塗布速度は1000m/分であった。
上記原紙1の片面に、上記塗布液C、Dを、それぞれ上記バーブレードによりこの順で塗布したこと以外は、参考例3とまったく同様にしてインクジェット記録用紙を製造した。
上記原紙12を用いた以外は、参考例3とまったく同様にしてインクジェット記録用紙を製造した。
上記塗布液C、Dの特性を、上記塗布液A,Bと同一項目について評価した。
以下の項目を評価した。評価が◎又は○であれば実用上問題がないが、△、×の場合、実用上問題がある。
インクジェットプリンター(PM−970C、セイコーエプソン社製)を用い、表計算ソフト「エクセル」で、黒(BK)、シアン(C)、マゼンタ(M)、黄色(Y)のベタ画像を作製した。プリンター添付のプリンタードライバーの設定を、印字品質について「スーパーファイン」、用紙について「専用光沢紙」をそれぞれ選択し、この画像を印字した。印字後の記録用紙を恒温恒湿室で一日間放置した後、マクベス濃度計(RD915、Macbeth社製)を用いて各色の印字濃度を測定し、その平均値を平均濃度とした。
◎:平均濃度が1.8以上である
○:平均濃度が1.7以上〜1.8未満の範囲である
△:平均濃度が1.6以上〜1.7未満の範囲である
×:平均濃度が1.6未満である
上記プリンター及び表計算ソフトを用い、グレー色の画像を作製して印字し、印字部を顕微鏡により250倍に拡大し、ドットの形状を目視評価した。
◎:輪郭がほぼ真円に近い
○:輪郭はなめらかであり、形もほぼ円形である
△:輪郭が乱れ、又、円というよりむしろ楕円形である
×:輪郭がぎざぎざで円とは言い難い
上記プリンター及び表計算ソフトを用い、マゼンタとグリーンのベタ画像が隣接するパターンを作製して印字し、その境界部分の滲み(ブリード)を目視評価した。マゼンタとグリーンで生じる境界にじみ部は黒色になるため、より厳密な評価ができる。
◎:境界部で滲みが全く認められない
○:境界部で滲みがほとんど認められない
△:境界部で滲みがやや認められる
×:境界部で滲みが著しく認められる
記録面(インク受理層表面)にセロテープ(登録商標)を貼り、その上からゴムローラで20回強くこすり、テープ端部をバネばかりに固定し、U字型に180°反対にテープを曲げてこの方向に引張り、テープが剥離したときのはかり目盛りを測定し、評価した。
◎:剥離強度が500g以上である
○:剥離強度が300g以上〜500g未満の範囲である
△:剥離強度が200g以上〜300g未満の範囲である
×:剥離強度が200g未満の範囲である
記録面(インク受理層表面)を電子顕微鏡で300倍に拡大し、その形態を目視評価した。
◎:ひび割れ(亀裂)が全く認められない
○:ひび割れ(亀裂)がやや(1〜2個/1視野)認められる
△:ひび割れ(亀裂)がかなり(5〜10個/1視野)認められる
×:ひび割れ(亀裂)が全面(10個以上/1視野)に認められる
印字前の感熱記録用紙について、密度を常法で測定し、嵩高性を評価した。
なお、塗布液A〜Dの特性は、表4に示すように、いずれも高速でのカーテン塗布適性に優れることが判明した。
Claims (5)
- パルプの繊維間結合を阻害する有機化合物を含む低密度原紙の表面に、カーテン方式により、顔料100重量部に対して、ノニオン系界面活性剤を0.2〜0.8重量部含む塗布液を一層以上塗布することを特徴とする感熱記録用紙の製造方法であって、
密度が1.20g/cm3以下であることを特徴とする感熱記録用紙の製造方法。 - 前記低密度原紙の引張り強さの低下率が5%を超え、15%以下であることを特徴とする請求項1に記載の感熱記録用紙の製造方法。
- 前記塗布液の表面張力が45mN/m以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の感熱記録用紙の製造方法。
- 前記塗布液のB型粘度が50〜2000mPa・sであることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の感熱記録用紙の製造方法。
- 前記カーテン塗布に用いる塗布液のザ−ンカップ粘度が10〜300秒であり、該粘度測定時の延性が15cm以上であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の感熱記録用紙の製造方法。
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