JP6675250B2 - インクジェット用記録シート及び粘着シートラベル - Google Patents
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Description
インクとしては、水や、水及び親水性有機溶媒の混合溶媒等の溶媒中に、各種色材を含有させた水系インクと、疎水性有機溶媒中に油溶性の色材を含有させた油系インクとが挙げられ、目的に応じて使い分けられる。
一方、インクジェット用の記録シートは、インクを吸収させて画像を形成するためのインク受容層が、紙等の基材上に形成されてなる。そして、インク受容層は、例えば、シリカを主成分とし、さらにこれを分散させるための分散媒を含む組成物を塗布及び乾燥することで形成できる。
さらに、インクジェット用紙はラベルをはじめ様々な場面で使用されるため、耐水性が求められていた。
従来のインクジェット用紙はインクジェット適正があるものの、例えばラベル等に用いた場合に耐水性が無いという問題があった。また、従来の耐水性紙は、ラベル等に用いた場合に耐水性はあるものの、長時間浸水した場合にはインク定着性が悪くインクが水に流れ、インクジェット適正が無いという問題があった。
本発明者らが鋭意検討した結果、バインダーとしてカチオン性ポリウレタンを用いると、バインダーの含有量を少量にすることができ、インク乾燥性が速くなることが見出された。さらに、バインダーとしてカチオン性ポリウレタンを用いると、受容層の耐水性も向上させることができ、インクも定着しやすくなり、乾燥性が良好になることが見出された。
インク受容層を形成するために用いるインク受容層用組成物について説明する。
インク受容層用組成物(以下、単に「組成物」と略記することがある)は、顔料、バインダー及び必要に応じてその他の成分を含む。
前記顔料は、インク中の顔料を保持し、水分の吸収及び透過に影響を与える成分である。
顔料としては、炭酸カルシウムを使用する。炭酸カルシウムには、重質炭酸カルシウムと軽質炭酸カルシウムが存在する。重質炭酸カルシウムは、天然の石灰石を粉砕分級したものであり、軽質炭酸カルシウムは、化学的に合成したものである。軽質炭酸カルシウムの粒子の形や大きさは化学的に制御することができる。軽質炭酸カルシウムの粒子の形には、立方形、紡錘形、柱形等が存在する。また、軽質炭酸カルシウムには、1次粒子が単体粒子として存在するものと、1次粒子が凝集して2次粒子を形成したものが存在する。
1次粒子が凝集して2次粒子を形成した軽質炭酸カルシウムを凝集軽質炭酸カルシウムという。1次粒子の平均粒子径(平均1次粒子径)は、例えば、走査型電子顕微鏡で観察した結果から求めることができる。2次粒子の平均粒子径は、例えば、レーザー回折法で測定することにより求めることができる。
平均2次粒子径が1μm未満の凝集軽質炭酸カルシウムを含むことにより、インクジェット印刷した場合のドット滲みを減少させることができる傾向にある。また、平均2次粒子径が2〜5μmの凝集軽質炭酸カルシウムを含むことにより、インクジェット印刷した場合のインクの乾燥性を高めることができる傾向にある。ここで、インクの乾燥性が高いとは、インクの乾燥に要する時間が短いことを意味する。
インク受容層における、常温で揮発性及び昇華性のいずれも有しない成分同士の含有量の比率は、通常、インク受容層用組成物におけるこれら成分同士の含有量の比率と同じとなる。したがって、インク受容層は、前記第1の凝集軽質炭酸カルシウムと前記第2の凝集軽質炭酸カルシウムの含有量の比率は、10:90〜40:60である。ここで、「常温」とは、特に冷やしたり、熱したりしない温度、すなわち平常の温度を意味し、例えば、15〜25℃の温度が好適である。
この場合、前記第1の凝集軽質炭酸カルシウム及び前記第2の凝集軽質炭酸カルシウムの合計含有量は、前記顔料の総量100質量部に対して、70質量部以上が好ましく、80質量部以上がより好ましく、90質量部以上が特に好ましい。
前記バインダーは、インク受容層において顔料(前記第1及び第2の凝集軽質炭酸カルシウム)を保持する成分である。
前記バインダーは、カチオン性ポリウレタンを含む。バインダーとしてカチオン性ポリウレタンを用いると、バインダーの含有量を少量にすることができ、インク乾燥性が向上する。さらに、バインダーとしてカチオン性ポリウレタンを用いると、受容層の耐水性も向上させることができ、インクも定着しやすくなり、乾燥性が良好になる。
また、バインダーとしてカチオン性ポリウレタンを含むことにより、インク受容層用組成物の安定性を向上させることができる。
前記カチオン性ポリウレタンの平均粒径は、0.005μm以上、1.0μm以下であることが好ましく、0.005μm以上、0.5μm以下がより好ましく、0.005μm以上0.1μm以下が特に好ましい。
カチオン性ポリウレタンの平均粒径が上記の範囲であることにより、インクの乾燥性をより向上させることができる。
前記バインダーは、カチオン性ポリウレタン一種を単独で用いてもよいし、カチオン性ポリウレタンとそれ以外のバインダーを二種以上併用してもよく、二種以上を併用する場合、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すればよい。
すなわち、インク受容層は、バインダーの含有量が、顔料の含有量100質量部に対して、好ましくは3〜50質量部であり、より好ましくは5〜30質量部であり、さらに好ましくは5〜25質量部であり、特に好ましくは5〜15質量部である。
さらに、前記カチオン性ポリウレタンの含有量は、前記顔料の総量100質量部に対して、0質量部を超え、25質量部未満であり、1質量部以上20質量部以下が好ましく、5質量部以上15質量部以下がより好ましい。
インク受容層用組成物は、本発明の効果を妨げない範囲内において、前記顔料及びバインダー以外に、その他の成分が配合されていてもよい。
その他の成分としては、溶媒、カチオン樹脂、多価金属塩、pH調整剤、消泡剤、抑泡剤、離型剤、発泡剤、酸化防止剤、防腐剤、耐水化剤、紙力増強剤、着色染料、着色顔料、色素定着剤、顔料分散剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤等、インクジェット用記録シートの受容層において通常使用される成分が例示できる。
その他の成分は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。二種以上を併用する場合には、それらの組み合わせ及び比率は、目的に応じて適宜選択すればよい。
なかでも、前記カチオン樹脂は、第1級アミン、第2級アミン、第3級アミン若しくは第4級アンモニウム塩のモノマー、オリゴマー又はポリマーであることが好ましく、前記オリゴマー又はポリマーであることがより好ましい。
前記カチオン樹脂でさらに好ましいものとしては、アルキルアミン−エピクロルヒドリン共重合物;第2級アミノ基、第3級アミノ基又は第4級アンモニウム基を有するアクリル重合体;ポリビニルアミン;ポリビニルアミジン;5員環アミジン類;ジシアンジアミド−ホルマリン共重合体等のジシアン系カチオン樹脂;ジシアンジアミド−ポリエチレンアミン共重合物等のポリアミン系カチオン樹脂;ポリエチレンポリアミン、ポリプロピレンポリアミン等のポリアルキレンポリアミン類及びその誘導体;ジアリルジメチルアンモニウム−SO2共重合物;ジアリルアミン塩−SO2共重合物;ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物;アリルアミン塩の重合物;ビニルベンジルトリアリルアンモニウム塩の単独重合体又は共重合体;ジアルキルアミノエチル(メタ)アクリレート4級塩共重合物;アクリルアミド−ジアリルアミン塩共重合物;ポリ塩化アルミニウム、ポリ酢酸アルミニウム等のアルミニウム塩が例示でき、アルキルアミン−エピクロルヒドリン重縮合物であることが特に好ましく、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン重縮合物であることが最も好ましい。
なお、本明細書において「誘導体」、「類」との記載は、特に断りのない限り、元の化合物の1個以上の水素原子が水素原子以外の基(原子)で置換されているものを意味する。
すなわち、インク受容層は、カチオン樹脂の含有量が、顔料の含有量100質量部に対して、好ましくは1〜40質量部であり、例えば、5〜40質量部であってもよいし、5〜25重量部であってもよい。
多価金属塩としては、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウム、塩化バリウム、塩化亜鉛、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硝酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸カルシウム等が挙げられる。なかでも、インク乾燥性、発色濃度、耐水性、耐擦過性等のインクジェット印刷適性をバランスよく向上させることができ、安全性も高い点で、塩化カルシウム又は塩化マグネシウムが好ましい。
すなわち、インク受容層は、多価金属塩の含有量が、顔料の含有量100質量部に対して、好ましくは3〜55質量部であり、例えば、5〜55質量部であってもよいし、5〜25重量部であってもよい。
インク受容層用組成物は、前記顔料、バインダー、及び必要に応じてその他の成分を配合して、これら配合成分を十分に撹拌することで製造できる。本発明の組成物において、顔料及びバインダーは、共に分散されていることが好ましい。
撹拌は、ミキサーを使用する方法等、分散物を調製する公知の方法で行えばよい。撹拌時間は、製造する組成物の総量や撹拌方法等に応じて、適宜調整すればよい。
本発明のインクジェット用記録シート(以下、単に「記録シート」と略記することがある)は、上記のインク受容層用組成物が基材上に塗布及び乾燥されてなるインク受容層を備え、前記インク受容層の質量が、5g/m2以上であることを特徴とする。
また、本発明において、記録シートの基材としては、JIS P8135(紙及び板紙−湿潤引張強さ試験方法)に準拠し、湿潤時の用紙の引張強さを測定した場合の引張強さが、JIS P8113(紙及び板紙−引張特性の試験方法)に準拠し測定した通常の用紙の引張強さよりも、10%以上高いものを使用することが好ましい。
組成物の塗布量は、組成物の固形分濃度、インク受容層の所望の厚み等を考慮して、適宜調節すればよい。
カレンダー装置のうちロールには、例えば、剛性ロール及び弾性ロールがある。
前記剛性ロールとしては、金属製ロール、金属の表面が硬質クロムメッキ等で鏡面処理されたロール等が例示できる。
前記弾性ロールとしては、ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリアミド、フェノール樹脂又はポリアクリレート等の樹脂製ロール;コットン、ナイロン、アスベスト又はアラミド繊維等を成型したロール等が例示できる。
本発明は、前記本発明の第1の態様のインクジェット用記録シートが、前記基材の一方の面上に前記インク受容層を備えるものであり、前記インクジェット用記録シートの前記基材の他方の面の上に粘着層を備え、前記粘着層の上に剥離紙を備える、粘着シートラベルを提供する。
粘着層の厚さは、特に限定されないが、5〜50μmであることが好ましく、10〜25μmであることがより好ましい。
剥離フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)などのプラスチックからなる厚さ30μm〜160μmの基材フィルムの片面または両面に、シリコンからなる厚さ1μm〜50μmの剥離層が設けられたものが用いられる。
剥離紙としては、グラシン紙や上質紙からなる厚さ30μm〜160μmの基材の片面または両面に、目止め剤が塗布され、その目止め剤からなる層の上に、シリコンからなる厚さ1μm〜50μmの剥離層が設けられたものが用いられる。
なお、以下に示す表において、配合成分の欄が「−」であるのは、その成分が配合されていないことを意味する。また、評価結果の欄が「−」であるのは、その項目が未評価であることを意味する。
以下に示す実施例及び比較例では、基材にインク受容層用組成物を塗工して、インクジェット用記録シートを製造した。インク受容層用組成物の調製では、顔料として、表1に示す物性の凝集軽質炭酸カルシウム(凝集粒子である合成炭酸カルシウム)を使用した。
表1において、平均1次粒子径は、顔料を走査型電子顕微鏡を用いて倍率30000倍で観察し、1次粒子20個の粒子径を測定してその平均値として算出した。
表1において、平均2次粒子径は、MICROTRAC MT3000(商品名、日機装社製)を用いたレーザー回折法により測定した。測定結果は個数基準に換算した。
また、添加剤としては、表3に示す材料を用いた。
また、使用した紙基材の詳細を表4に記載した。
表5〜6中の(A)〜(B)は、表1に物性を示した顔料(A)〜(B)にそれぞれ対応する。
表5〜6中の(1)〜(6)は、表2に物性を示したバインダー(1)〜(6)にそれぞれ対応する。
表5〜6中の(a)〜(d)は、表3に物性を示した添加剤(a)〜(d)にそれぞれ対応する。
表5〜6中の数字の単位は質量部であり、全て固形分換算した量である。
顔料(A)(平均2次粒子径0.49μmの凝集軽質炭酸カルシウム)25質量部と顔料(B)(平均2次粒子径3.39μmの凝集軽質炭酸カルシウム)75質量部に、カチオン性ポリウレタン10質量部(固形分)を加え、固形分濃度が40%となるように水を加え、攪拌機を使用して、撹拌することで十分に分散を行い、インク受容層用組成物を製造した。
製造したインク受容層用組成物を、ワイヤーバーコーターを使用して、耐水紙の片面上に20g/m2塗布し、オーブンを使用して105℃で60秒間加熱送風乾燥を行い、厚さが10μmのインク受容層を形成して、実施例1のインクジェット用記録シートを製造した。
インク受容層用組成物の材料を、表5〜6に示す配合量に変更し、紙基材を表5〜6に示す紙基材とした以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜15及び比較例1〜14のインクジェット用記録シートを製造した。
卓上インクジェットプリンターを用いて、実施例1〜15及び比較例1〜14の各インクジェット用記録シートのインク受容層上に、水性黒色顔料インクを2cm×2cmのサイズでベタ印刷(単色印刷)した。続いて、排紙直後からインクが乾燥するまでの時間(秒)を目視で判定し、下記評価基準でインクの乾き具合を評価した。なお、インクの乾燥に要する時間が3.6秒以下であれば、高速インクジェットプリンター(印刷速度500f(152.4m)/分)で印刷した場合であっても、良好な乾燥性を示すことを事前に確認した。また、インクの乾燥に要する時間が3.6秒超4.4秒以下の場合においても、高速インクジェットプリンター(印刷速度500f(152.4m)/分)での印刷が可能な場合がある。結果を表7〜8に示す。かっこ内に乾燥に要した時間(秒)を示す。
インクの乾燥に要する時間が3.6:○
インクの乾燥に要する時間が3.6秒超4.4秒以下:△
インクの乾燥に要する時間が4.4秒超:×
ドット滲みをドット形状係数により評価した。評価サンプルは、卓上インクジェットプリンターを用いて、実施例1〜15及び比較例1〜14の各インクジェット用記録シートのインク受容層上に、水性黒色顔料インクを2cm×2cmのサイズでドットが重ならないように濃度10%で印刷(単色印刷)して作成した。続いて、インクジェット用記録シートの表面の顕微鏡画像を撮影し、ドットアナライザー(DA6000、王子計測機器社製)で解析した。具体的には、ドットの周囲長及び面積を測定し、次の計算式によりドット形状係数を算出した。
ドット形状係数=(周囲長)2/(4π×面積)
○:ドット形状係数の平均値が1.8以下である。
△:ドット形状係数の平均値が1.8を超え2.0以下である。
×:ドット形状係数の平均値が2.0を超えている。
バーコード評価は、印字された読み取りバーコード(EAN−13)を、検証器(QUICK CHECK PC VERIFIER)を用いて読み取り、バーコード品質グレードを以下のA〜Dの4段階で評価した。以下のグレードにおいて、グレードAが最高品質であることを示す。その結果を表7〜8に示す。
グレードA(4):4.0(1回のスキャンだけで読み取れる品質)
グレードB(3):3.0以上4.0未満(同一場所を複数回スキャンして読み取れる品質)
グレードC(2):2.0以上3.0未満(異なる場所をスキャンすることにより読み取れる品質)
グレードD(1):2.0未満(異なる場所を複数回スキャンして読取れる品質:リーダーによっては読み取れない場合がある)
グレードF(0):欠陥バーコードシンボルを表し、通常は使用してはならない
尚、バーコードの品質として、グレードA、Bは、実用上問題はなく、優れている。
基材上に形成したインク受容層に対して、貼付部分の長さが約50mmとなるようにセロハンテープ(登録商標)を貼り付け、このテープ上で重量2kgの錘を1往復させ、基材の表面にテープを完全に貼付した。このようにテープを完全に貼付してから30秒後に、テープの一方の端を指で持って、基材の表面に対して水平な方向へテープを引張ることで、0.5〜1.0秒の時間(引き剥がし時間)で基材の表面からテープを確実に引き剥がした。次いで、テープを引き剥がした後の基材上のインク受容層の状態について、その剥がれの程度に基づいて、目視により下記基準でインク受容層の耐剥離性を評価した。結果を表9〜10に示す。
A:インク受容層の剥がれが認められず、耐剥離性が高い。
B:インク受容層の若干の剥がれが認められるが、実用上問題ない。
C:インク受容層の明らかな剥がれが認められ、実用上問題がある。
D:インク受容層が根こそぎ剥がれ、実用上問題がある。
フレキソコーターを用いて、上記で得られた実施例1〜15及び比較例1〜14の各インクジェット用記録シートの裏面に120℃でホットメルト接着剤(合成ゴム系、軟化点91℃)を塗工し、冷却して、インクジェット用記録シートの表面上に厚さ20μmの粘着層を形成した。
次いで、この粘着層の表面上に剥離紙を貼り合わせて、粘着ラベルを得た。
得られた粘着ラベルの表面にバーコードを印字し、印字擦り耐性試験と、ラベルはがし試験を行った。
得られた粘着ラベルを浸水させ、その後、濡れたまま印字部を擦った。擦った後のインクの滲みを、以下の基準で評価した。結果を表9〜10に記載する。
A:滲みがなく、優れている。
A’: 1mm未満の滲みがあるが、バーコードの読み取りが可能であり、実使用上問題なく優れている。
B:2mm未満の滲みがあるが、バーコードの読み取りは可能である。
C:2mm以上の滲みがあるが、バーコードの読み取りは可能である。
D:線の判別が不能であり、バーコードの読み取りが不可であった。実使用上の問題がある。
得られた粘着ラベルを浸水し、その後、はがし試験を行い、以下の基準で評価した。結果を表9〜10に記載する。
A:浸水しない場合と同様にはがすことが可能であり、優れている。
B:はがすことが可能であり、実使用上問題なく優れている。
C:紙破れはみられるが、はがすことが可能であり、実使用上問題ない。
D:紙がぼろぼろではがすことができず、実使用上問題がある。
Claims (4)
- 基材と、前記基材の少なくとも一方の面上に形成されたインク受容層と、を備えるインクジェット用記録シートであって、
前記受容層は、顔料及びバインダーを含み、
前記顔料は、平均2次粒子径が異なる第1の凝集軽質炭酸カルシウム及び第2の凝集軽質炭酸カルシウムを含み、
前記第1の凝集軽質炭酸カルシウムの平均2次粒子径が1μm未満であり、
前記第2の凝集軽質炭酸カルシウムの平均2次粒子径が2μm以上5μm以下であり、
前記第1の凝集軽質炭酸カルシウムと前記第2の凝集軽質炭酸カルシウムの含有量の比率が、10:90〜40:60であり、
前記バインダーはカチオン性ポリウレタンを含み、前記カチオン性ポリウレタンの含有量は、前記バインダーの総量に対して80質量%以上であり、
前記カチオン性ポリウレタンの含有量は、前記顔料の総量100質量部に対して、7.5質量部以上、25質量部未満であり、
前記インク受容層の質量が、5g/m2以上、20g/m 2 以下であることを特徴とする、インクジェット用記録シート。 - 前記カチオン性ポリウレタンの平均粒径が、0.005μm以上、1.0μm以下である請求項1に記載のインクジェット用記録シート。
- 前記基材が耐水性紙である請求項1又は2に記載のインクジェット用記録シート。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のインクジェット用記録シートが、前記基材の一方の面上に前記インク受容層を備えるものであり、前記インクジェット用記録シートの前記基材の他方の面の上に粘着層を備え、前記粘着層の上に剥離紙を備える、粘着シートラベル。
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