JP4970799B2 - 電子写真用転写紙 - Google Patents
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Description
また、電子写真印刷方式で印字される複写機やレーザービームプリンタ等の使用に耐えうることが最重要品質であり、ジャムトラブルに関係するコピー後カールや曲げこわさに対する要求は極めて厳しい。また、最近では長時間印字を行うことが増えてきているため、紙粉堆積による画像不良等の問題も重要視されている。
電子写真用転写紙の印面を向上させるためには、紙中灰分を上昇させることが有効である。紙中灰分の上昇は、平滑性の向上やコピー後カールを小さくする効果ももたらすが、電子写真用転写紙では、高灰分化によって紙力、特に層間強度が低下してコピー搬送時のピールが多発することや、コピー機内で発生する紙粉が多くなったり、曲げこわさの低下によりジャムトラブルが多くなる問題点がある。
さらに、高填料化による紙力低下を抑制するために、澱粉やポリアクリルアミド(以下、PAMと略す)等の紙力増強剤等の薬品が使用されるが、大きな紙力向上効果を得るためには薬品の添加量を多くする必要があり、汚れ等の問題が発生する。
上記填料処理剤の成分(A)と成分(B)からなる複合化アクリルアミド系共重合体の添加量が、填料に対して0.1〜3.0固形分重量%であることが好ましい。また、成分(A)と成分(B)の重量比率がA/B=2〜45/98〜55であることが好ましい。
すなわち、電荷特性の異なる特定の2成分を組み合わせた複合化PAMで填料を処理した被覆化填料は適度の凝集効果があって、パルプスラリーとの親和性に優れ、又はパルプスラリーに内添される薬品との相性が良いため、高填料内添紙においても、少ない薬品量で大きな紙力増強効果を発揮することが可能である。
予備凝集用の填料は、公知のものを任意で使用でき、例えば、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、クレー、焼成クレー、ケイソウ土、タルク、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、非晶質シリカ、水酸化アルミニウム、水酸化カルシウム、水酸化マグネシウム、水酸化亜鉛等の無機填料、尿素−ホルマリン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂、微小中空粒子等を1種類以上使用することができる。好ましくは炭酸カルシウム、さらに好ましくは軽質炭酸カルシウムであり、より適度な凝集効果とパルプスラリーへの高い親和性をさらに発揮することができる。
予備凝集填料の平均粒子径は特に紙の強度と紙粉量に影響し、平均粒子径は10〜80μmの範囲であり、好ましくは20〜60μm、より好ましくは25〜55μmである。
凝集の程度が弱く、平均粒子径が10μm未満のときには、紙の強度は低くなり、反対に凝集の程度が強く、平均粒子径が80μmを超えるときには、紙の強度は問題ないが、白色度が低下したり、紙粉量が多くなる。
本発明の複合化PAMは、(A)アニオン性多糖類と、(B)カチオン性及び/又は両性PAMとからなる。この場合、成分(B)からアニオン性PAMは排除される。
上記(メタ)アクリルアミド(a)としては、アクリルアミド(AMと略す)及び/又はメタクリルアミドが挙げられる。
上記カチオン性モノマー(b)は、1〜3級アミノ基含有(メタ)アクリルアミド、1〜3級アミノ基含有(メタ)アクリレート、4級アンモニウム塩基含有(メタ)アクリルアミド、4級アンモニウム塩基含有(メタ)アクリレート、ジアリルジアルキルアンモニウムハライドを始めとして、分子内にカチオン性基を1個乃至複数個有するものであり、例えば、4級アンモニウム塩基含有モノマーでは、下記の一般式(1)で示される化合物が代表例である。
[CH2=C(R1)−CO−A−R2−N+(R3)(R4)(R5)]X−・・・(1)
(式(1)中、R1はH又はCH3;R2はC1〜C3アルキレン基;R3、R4、R5はH、C1〜C3アルキル基、ベンジル基、CH2CH(OH)CH2N+(CH3)3X−であり、夫々同一又は異なっても良い;AはO又はNHである。;Xはハロゲン、アルキルスルフェート等のアニオン)。
上記1〜2級アミノ基含有(メタ)アクリルアミドは、アミノエチル(メタ)アクリルアミド等の1級アミノ基含有(メタ)アクリルアミド、或は、メチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、エチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等の2級アミノ基含有(メタ)アクリルアミドである。また、上記3級アミノ基含有(メタ)アクリルアミドは、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド(ジメチルアミノプロピルアクリルアミドはDMAPAAと略す)、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリルアミドを代表例とする。
前記両性PAMの構成単位であるアニオン性モノマー(c)は、α、β−不飽和カルボン酸類、α、β−不飽和スルホン酸類である。
上記不飽和カルボン酸類は(メタ)アクリル酸(アクリル酸はAAと略す)、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸(IAと略す)、(無水)シトラコン酸、そのナトリウム、カリウム、アンモニウム塩等である。
上記不飽和スルホン酸類は、ビニルスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、スルホプロピル(メタ)アクリレート、2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、その塩等である。
また、両性PAMにおいては、上記成分(a)〜(c)に、さらに架橋性モノマー(d)及び/又は連鎖移動剤(e)を使用して、共重合体に分岐架橋構造を持たせることができる。
さらに、上記両性PAMでは必要に応じて、他のモノマーとして、アクリロニトリル等のノニオン系モノマーを使用しても差し支えない。
両性PAM(A)の構成成分(a)〜(c)は夫々単用又は併用できる。
上記両性PAM(A)における成分(a)〜(c)の含有量は任意であって、特には制限されないが、共重合体に対する(メタ)アクリルアミド(a)の含有量は65〜98.8モル%、カチオン性モノマー(b)は1〜20モル%、アニオン性モノマー(c)は0.2〜15モル%が好ましい。
これらの(メタ)アクリルアミド(a)とカチオン性モノマー(b)は、上記両性PAMの構成モノマー成分として列挙した該当成分が使用できることはいうまでもない。
また、当該カチオン性PAMにおいても、上記成分(a)と(b)に、さらに、上記架橋性モノマー(d)及び/又は上記連鎖移動剤(e)を使用して、共重合体に分岐架橋構造を持たせるようにしても良い。さらに、このカチオン性PAMでは必要に応じて、他のモノマーとして、アクリロニトリル等のノニオン系モノマーを使用しても差し支えない。
さらに、当該カチオン性PAMの構成成分(a)と(b)を夫々単用又は併用できる点は、前記両性PAMの場合と同じである。
上記カチオン性PAMにおける成分(a)と(b)の含有量は任意であって、特には制限されないが、共重合体に対する(メタ)アクリルアミドの含有量は85〜99モル%、カチオン性モノマー(b)は1〜15モル%が好ましい。
上記混合方式での成分の組み合わせは次の(1)〜(3)の通りである。
(1)アニオン性多糖類と両性PAM
(2)アニオン性多糖類とカチオン性PAM
(3)アニオン性多糖類と両性PAMとカチオン性PAM
一方、上記重合方式のように、構成モノマーを共重合反応して成分(B)を製造する際に成分(A)を共存させて複合化PAMを製造することもできる。
すなわち、両性又はカチオン性PAMを製造する際の構成モノマーは、前述した通り、(a)アクリルアミド、(b)カチオン性モノマー、(c)アニオン性モノマーであるが、これらの構成モノマーをアニオン性多糖類の存在下で共重合反応させると、生成した両性又はカチオン性PAMの中にアニオン性多糖類が混在した状態になり、両者でポリイオンコンプレックスを形成することになる。
換言すると、本発明の複合化PAMは、カチオン性又は両性PAMを共重合反応して製造するに際して、アニオン性多糖類(A)を共重合反応前に添加しても良いし、共重合反応の後で添加しても差し支えなく、成分(A)と(B)の間でポリイオンコンプレックスを形成すれば良い。
アニオン性多糖類(A)が45重量%より多くなると、アニオンが過剰になって填料への吸着率が低下して、被覆化填料の粒子系が適正に増大せず、歩留りも低下する恐れがある。
電荷特性の異なる2種の複合が本発明の特徴であるため、アニオン性多糖類(A)が2重量%より少なくなると、この複合化の効果が低減する。
一方、3.0固形分重量%以上添加しても、それ以上の紙力向上効果が得られず、薬品使用コストが増加するのみであり、実用的には好ましくない。
本発明の電子写真用転写紙の該予備凝集填料率は、3〜40固形分重量%である。好ましくは5〜30固形分重量%、さらに好ましくは7〜25固形分重量%である。3固形分重量%未満では、填料の歩留まりは良好で電子写真方式のコピー機、レーザービームプリンタでのジャム(紙詰まり)、紙粉も問題ないが、不透明度が十分ではないため裏抜けが大きく、平滑度が低いため印面は優れないという問題がある。40固形分重量%を超えると、パルプ繊維分が少ないため填料の歩留まりが低下してしまったり、本発明を用いても十分なコピー適性を得るには至らず、紙粉量も多く問題となる場合がある。また、紙中灰分としては、3〜40固形分重量%である。本発明においては、本発明の効果を損なわない範囲で上記のような混合処理しない填料を加えても良い。
本発明の電子写真用転写紙では、前述の内添薬品の他に、紙用嵩高剤を内添し紙中に含有させることができる。この紙用嵩高剤を具体的に化合物で例示すると、油脂系非イオン界面活性剤、糖アルコール系非イオン活性剤、糖系非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物、高級アルコール又は高級脂肪酸のポリオキシアルキレン付加物、高級脂肪酸エステルのポリオキシアルキレン付加物、多価アルコールと脂肪酸のエステル化合物のポリオキシアルキレン付加物、脂肪酸ポリアミドアミン、直鎖状脂肪酸モノアミド、不飽和脂肪酸モノアミド、不飽和脂肪酸ジアミドアミン等が挙げられる。
また、本発明の電子写真用転写紙では、電気抵抗性をコントロールするために、塩化ナトリウムや硫酸ナトリウム、塩化カリウム等の無機導電剤やジメチルアミノエチルメタアクリレート等の有機導電剤を外添で塗工することができるが、その場合の塗工剤や塗工量は適宜調製されるものもある。
得られる電子写真用転写紙の坪量は、40〜80g/m2の範囲であれば良く、通常の電子写真用転写紙の摩擦係数等を有するレベルであれば良い。また、本発明の電子写真用転写紙は、インクジェット記録共用紙などとしても使用できる。
以下、本発明を実施例及び比較例をあげてより具体的に説明するが、当然のことながら、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、実施例、比較例中の「部」、「%」は、特に断りのない限り重量部、重量%を示す。
予備凝集填料は、スタティックミキサーを用いて水に処理剤と填料を混合することで得た。
なお、填料及び予備凝集填料の平均粒子径はマルバーン(Malvern Instruments)社製マスターサイザー2000によって測定した。測定原理は、レーザー回折法である。
以下では、本発明の複合化PAMの原材料としての両性又はカチオン性アクリルアミド系共重合体(PAM-1、PAM-2)、アニオン性アクリルアミド系共重合体(PAM-3)の合成例を述べる。
水670部、50%アクリルアミド水溶液262部、60%メタクリロイロキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド18.6部、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド9.2部、イタコン酸3.9部、メチレンビスアクリルアミド0.1部、アリルスルホン酸ナトリウム0.5部の混合物を10%硫酸を用いてpH3に調整した。
次いで、温度を60℃に昇温し、2%過硫酸アンモニウム水溶液16部、2%亜硫酸ソーダ水溶液4部を添加して、温度60〜85℃で3時間反応させ、PAM-1を得た。
水670部、50%アクリルアミド水溶液262部、60%メタクリロイロキシエチルジメチルベンジルアンモニウムクロライド40.5部、ジメチルアミノエチルメタクリレート18.9部、98%アクリル酸6.2部、メタリルスルホン酸ナトリウム0.5部の混合物を10%硫酸を用いてpH3に調整した。
次いで、温度を60℃に昇温し、2%過硫酸アンモニウム水溶液16部、2%亜硫酸ソーダ水溶液4部を添加して、温度60〜85℃で3時間反応させ、PAM-2を得た。
水670部、50%アクリルアミド水溶液262部、98%アクリル酸33.2部、アリルスルホン酸ナトリウム0.5部の混合物を10%硫酸を用いてpH3に調整した。
次いで、温度を60℃に昇温し、2%過硫酸アンモニウム水溶液16部、2%亜硫酸ソーダ水溶液4部を添加して、温度60〜85℃で3時間反応させ、PAM-3を得た。
次に、上記合成例1、2で得られたPAM-1、PAM-2とアニオン性多糖類(CMC)とを混合調整し、複合化PAM-C1を製造する例を述べる。
また、アニオン性多糖類を使用せず、上記合成例3で得られたPAM-2(両性PAM)とPAM-3(アニオン性PAM)とを混合調整し、複合化PAM-C2を製造する例を述べる。
CMC(アニオン性多糖類:A成分)とPAM-1(B成分)をそれぞれ1%溶液としてA/B=15/85の重量比で混合し、PAM-C1(複合化PAM)を得た。
[複合化PAM2(PAM-C2)]
アニオン性多糖類(CMC)を使用せずに、両性PAM(PAM-2:B成分)とアニオン性PAM(PAM-3:B成分)をPAM-2/PAM-3=85/15の重量比で混合し、PAM-C2を得た。
次に複合化PAMと填料を混合した予備凝集填料の調整方法を示す。
填料を重質炭酸カルシウム(平均粒子径1.5μm)、処理剤を複合化PAM-C1とし、重質炭酸カルシウム/PAM-C1=100/0.7の混合比で予備凝集させ、平均粒子径27μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤を複合化PAM-C1とし、重質炭酸カルシウム/PAM-C1=100/0.7の混合比で予備凝集させ、平均粒子径38μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤を複合化PAM-C1とし、軽質炭酸カルシウム/PAM-C1=100/0.2の混合比で予備凝集させ、平均粒子径14μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤を複合化PAM-C1とし、軽質炭酸カルシウム/ PAM-C1=100/2.5の混合比で予備凝集させ、平均粒子径41μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤を複合化PAM-C1とし、軽質炭酸カルシウム/PAM-C1=100/0.05の混合比で予備凝集させ、平均粒子径8μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤を複合化PAM-C2とし、軽質炭酸カルシウム/PAM-C2=100/0.7の混合比で予備凝集させ、平均粒子径8μmの予備凝集填料を得た。
填料を軽質炭酸カルシウム(ロゼッタ型、平均粒子径3μm)、処理剤をCMCとし、軽質炭酸カルシウム/CMC=100/0.7の混合比で予備凝集させ、平均粒子径5μmの予備凝集填料を得た。
実施例1〜5、比較例1〜6。この電子写真用転写紙について、裂断長及び、コピー機による印字試験で、ピール発生枚数、ジャム回数及び紙粉量の測定を行った。
(1)裂断長:JIS P 8113に準拠
(2)ジャム回数、紙粉量、印字の評価方法
富士ゼロックス製複写機Vivace555を用い、A4横目通紙で55枚/分の速度で、モノクロ印字を行い、1000枚印字した時のジャム発生回数をカウントし、紙粉量を測定した。印字評価はトナーの転写度合いを目視評価にて行った。評価結果は表1(○:良、△:やや良、×:不良)に示す。
(3)ピールの評価方法
富士ゼロックス製複写機DC135を用い、A4横目通紙で135枚/分の速度で、モノクロ印字を行い、1000枚印字した時のピール発生枚数をカウントした。評価結果は表1に示す。
原料パルプスラリーに前記予備凝集填料2をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料2をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が30%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料1をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料4をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料3をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに、前記の予備凝集填料2用の軽質炭酸カルシウムと複合化PAMとをヘッドボックスで別々に添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。なお、軽質炭酸カルシウムと複合化PAMの比率は予備凝集填料2の比率と同じとした。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料2をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が2%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料2をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が50%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料5をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料6をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
原料パルプスラリーに前記の予備凝集填料7をヘッドボックスで添加した紙料を抄紙し、表面紙力剤として熱変性澱粉を塗工し、紙中灰分が15%の電子写真用転写紙を得た。
さらに、実施例1、2と比較例2、3との比較から、電子写真印刷用紙の紙中灰分が3%未満では印字評価が悪く、紙中灰分40%を超えるとジャム回数が多く、さらに紙粉量も多い。
比較例4は、複合化PAMの添加量が少ないため、剛度低下によりジャムトラブルが発生した。
比較例5、6の結果から、複合化PAMをA又はBのみで調整することによって、強度及び剛度の向上効果が小さく、いずれもコピー適性が劣ることがわかった。
Claims (4)
- (A)アニオン性多糖類と(B)カチオン性及び/又は両性アクリルアミド系共重合体とからなる複合化アクリルアミド系共重合体を、成分(A)と成分(B)の重量比率が、A/B=2/98〜45/55であるように用いて填料を処理して得られた、レーザー回折法による平均粒子径が10〜80μmの予備凝集填料を紙中に含有し、且つ紙中灰分が3〜40固形分重量%であることを特徴とする電子写真用転写紙。
- 成分(A)と成分(B)からなる複合化アクリルアミド系共重合体の添加量が、填料に対して0.1〜3.0固形分重量%であることを特徴とする請求項1に記載の電子写真用転写紙。
- 填料が、炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子写真用転写紙。
- パルプ及び填料からなる紙料に対して、(A)アニオン性多糖類と、(B)カチオン性及び/又は両性アクリルアミド共重合体からなる複合化アクリルアミド系共重合体を、成分(A)と成分(B)の重量比率が、A/B=2/98〜45/55であるように用いて填料を処理して得られた予備凝集填料を添加し、紙中灰分が3〜40固形分重量%になるように抄紙したことを特徴とする電子写真用転写紙の製造方法。
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