JP7220913B2

JP7220913B2 - 不織布製被印刷材の製造方法

Info

Publication number: JP7220913B2
Application number: JP2019231021A
Authority: JP
Inventors: 健太塩見; 悦郎谷
Original assignee: Shinwa Corp
Current assignee: Shinwa Corp
Priority date: 2019-12-23
Filing date: 2019-12-23
Publication date: 2023-02-13
Anticipated expiration: 2039-12-23
Also published as: JP2021098302A

Description

本発明は、不織布製被印刷材の製造方法に関し、特に、鮮明なインクジェット印刷が可能となる不織布製被印刷材の製造方法に関するものである。

被印刷材として古来より紙が多用されているが、高強度及び耐水性等に優れた被印刷材として不織布も、従来より用いられている。しかるに、不織布は紙に比べて構成繊維が太く、表面平滑性に劣るため、鮮明な印刷を行いにくいということがあった。このため、不織布を平滑ロールで熱圧着して、不織布の構成繊維を押し潰し、表面を平滑にすることが行われている（特許文献１）。

本発明者等は、構成繊維の細いナノファイバー不織布であれば、構成繊維を押し潰さなくても、鮮明な印刷が可能であると考えた。そこで、エレクトロスピニング法によって、種々のナノファイバー不織布を作成し、鮮明な印刷が可能であるか否か実験していたところ、ポリウレタンナノファイバー不織布は鮮明な印刷が可能であることを発見し、特許出願を行った（特許文献２）。

特開２００９－８４４号公報特願２０１８－１５６３９４

本発明者等は、さらに実験を重ねたところ、カチオン界面活性剤が付与された脂肪族ポリアミド（ただし、脂肪族ポリアミドがエラストマーの場合を除く。）よりなるナノファイバー不織布もまた、鮮明な印刷が可能であることを発見した。したがって、本発明の課題は、鮮明な印刷が可能である不織布製被印刷材の製造方法を提供することにある。なお、本明細書において、単に脂肪族ポリアミドと表現したとき、エラストマーである脂肪族ポリアミドは除外されているものである。

本発明は、紡糸電極と、該紡糸電極に対向する位置に設けられた収集電極と、該紡糸電極と該収集電極の間に置かれた担持体とで構成され、該紡糸電極に存在するカチオン界面活性剤を含む脂肪族ポリアミド樹脂溶液から、該紡糸電極と該収集電極の間に生じた電界の作用で生成された脂肪族ポリアミドよりなるナノファイバーを該担持体上に集積させてナノファイバー不織布を形成することを特徴とする、該ナノファイバー不織布面を被印刷面とする不織布製被印刷材の製造方法に関するものである。

本発明に係る方法で得られた不織布製被印刷材は、被印刷面が特定のナノファイバー不織布で構成されている。このナノファイバー不織布は、脂肪族ポリアミドよりなるナノファイバーが集積されると共にナノファイバー相互間が結合されてなる。そして、ナノファイバーにはカチオン界面活性剤が付与されてなる。

脂肪族ポリアミドとしては、ナイロン６を用いるのが好ましい。また、カチオン界面活性剤としては、アルキルアミン塩型又は第四級アンモニウム塩型のものを用いるのが好ましい。脂肪族ポリアミドに対するカチオン界面活性剤の付与量は、１～２０質量％程度であるのが好ましい。

ナノファイバーの繊維径は１μｍ以下であり、好ましくは７００ｎｍ以下であり、最も好ましくは２００ｎｍ以下である。ナノファイバーの繊維径が１μｍを超えると、構成繊維の径が太過ぎて、印刷適性が低下する恐れがある。また、ナノファイバー不織布の目付は任意であるが、一般的に０．５～２０ｇ／ｍ²程度である。ナノファイバー不織布は被印刷面を構成するので、担持体を用いた場合、ナノファイバー相互間に大きな間隙が生じない程度の低目付でよく、０．５～１．５ｇ／ｍ²程度が好ましい。

ナノファイバー不織布のみでは、一般的に強度不足となって、被印刷材として使用しにくいので、任意の担持体に担持させておくのが好ましい。すなわち、ナノファイバー不織布と担持体を積層一体化させておくのが好ましい。担持体としては、従来公知のスパンボンド不織布、スパンレース不織布、バインダーボンド不織布、サーマルボンド不織布、湿式不織布又は布帛（特に織物）等を用いることができる。この中でも、表面の均一性や平滑性に優れている湿式不織布や、機械的強度に優れているスパンボンド不織布又は布帛（特に織物）を、担持体として用いるのが好ましい。なお、この担持体は、エレクトロスピニング法に用いる担持体として兼用することもできる。

脂肪族ポリアミド樹脂溶液は、脂肪族ポリアミドを溶媒に溶解させる共に、この溶媒にカチオン界面活性剤を溶解又は分散させたものである。具体的には、酢酸と蟻酸よりなる混合溶媒に、ナイロン６等の脂肪族ポリアミドを溶解させ、さらにアルキルアミン塩型又は第四級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤を溶解又は分散させたものが用いられる。

紡糸電極に存在する脂肪族ポリアミド樹脂溶液は、紡糸電極と収集電極の間に生じた電界の作用で、脂肪族ポリアミドよりなるナノファイバーとなり収集電極に向けて飛行する。この際、脂肪族ポリアミド樹脂溶液中に存在するカチオン界面活性剤は、ナノファイバーに含有された状態、又はナノファイバーの表面に付着した状態となっている。そして、紡糸電極と収集電極の間に置かれた担持体表面にナノファイバーが集積される。このとき、ナノファイバーは溶媒を含んだ状態となっているため、集積されたナノファイバー相互間は接着する。その後、溶媒が蒸発することによって、集積されたナノファイバー相互間が接合され、ナノファイバー不織布が得られるのである。なお、担持体は、ナノファイバー不織布を得た後、取り外してもよいが、強度的な観点から、担持体を付着させたまま被印刷材とするのが好ましい。

本発明に係る不織布製被印刷材は、種々の印刷に用いることができるが、特にインクジェットプリンターに用いる被印刷材とするのが好ましい。インクジェット用インクは、一般的に、顔料又は染料よりなる着色剤、水溶性アルコール及び水を含有してなるものであり、かかる組成のインクに対して、他の被印刷材に比べて、本発明に係る不織布製被印刷材は鮮明な印刷が可能だからである。

本発明で用いるナノファイバー不織布は、繊維径が１μｍと細く表面の凹凸が少なく平滑なため、これを被印刷面にすると鮮明な印刷が可能となる。また、カチオン界面活性剤が付与された、脂肪族ポリアミドよりなるナノファイバーは、親水性及び撥水性が中庸程度であるため、水及び有機溶媒を含むインクに対して、鮮明な印刷が可能となる。

実施例１
ナイロン６樹脂１３質量部及びアルキルアミン塩型カチオン界面剤（松本油脂株式会社製、商品名「エフコール７７」）１．３質量部を、混合溶媒［酢酸：蟻酸＝２：１（質量部）の混合溶媒］８５．７質量部中に投入し、ナイロン６樹脂溶液を得た。このナイロン６樹脂溶液の粘度は２４９ｍＰａ・ｓで、電気伝導率は０．３７６ｍＳ／ｃｍであった。このナイロン６樹脂溶液を用い、公知のエレクトロスピニング法を以下の条件で適用して、被印刷材を得た。すなわち、ワイヤーで構成された収集電極の紡糸電極側に、担持体である長繊維不織布（目付６０ｇ／ｍ²のポリプロピレン長繊維よりなるスパンボンド不織布）を置いて、収集電極と紡糸電極の間に１１５ｋＶの直流電圧を印加した。ここで、収集電極と紡糸電極間の距離は１８０ｍｍとした。以上のようにして、長繊維不織布上に目付１．０ｇ／ｍ²のナノファイバー不織布が担持された被印刷材を得た。なお、図１に得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真を示した。このＳＥＭ写真に基づいて、ナノファイバーの平均繊維径を算出したところ、約１２３ｎｍであった。

実施例２
ナイロン６樹脂１３質量部及び塩化デカリウム（シグマアルドリッチ社製）０．２６質量部を、混合溶媒［酢酸：蟻酸＝２：１（質量部）の混合溶媒］８６．７４質量部中に投入し、ナイロン６樹脂溶液を得た。このナイロン６樹脂溶液の粘度は２１２ｍＰａ・ｓで、電気伝導率は０．３８２ｍＳ／ｃｍであった。このナイロン６樹脂溶液を用い、実施例１と同一のエレクトロスピニング法により、長繊維不織布上に目付１．０ｇ／ｍ²のナノファイバー不織布が担持された被印刷材を得た。なお、図２に得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真を示した。このＳＥＭ写真に基づいて、ナノファイバーの平均繊維径を算出したところ、約１５０ｎｍであった。

比較例１
ナイロン６樹脂１３質量部を、混合溶媒［酢酸：蟻酸＝２：１（質量部）の混合溶媒］８７質量部中に投入しナイロン６樹脂溶液を得た。このナイロン６樹脂溶液の粘度は２１２ｍＰａ・ｓで、電気伝導率は０．２４１ｍＳ／ｃｍであった。このナイロン６樹脂溶液を用い、実施例１と同一のエレクトロスピニング法により、長繊維不織布上に目付１．０ｇ／ｍ²のナノファイバー不織布が担持された被印刷材を得た。なお、図３に得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真を示した。このＳＥＭ写真に基づいて、ナノファイバーの平均繊維径を算出したところ、約１１９ｎｍであった。

比較例２
市販のコピー用紙（大王製紙株式会社製「ＯＡペーバーｔｙｐｅＳ」）を被印刷材とした。

実施例及び比較例で得られた被印刷材を用い、インクジェットプリンター（セイコーエプソン株式会社製「ＰＸ－１０５」）にてフォントサイズ９ポイントで「繊」という文字を印字したところ、図４～７に示すとおりであった。図４は実施例１の被印刷材を用いたもの、図５は実施例２の被印刷材を用いたもの、図６は比較例１の被印刷材を用いたもの、図７は比較例２の被印刷材を用いたものである。この図４～７を比較対照すれば明らかなように、実施例の被印刷材を用いたものは、比較例１の被印刷材と比べて「繊」の文字が鮮明に印刷されており、比較例２の被印刷材と同等程度に鮮明に印刷されていることが分かる。

実施例１で得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真である。実施例２で得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真である。比較例１で得られたナノファイバー不織布表面のＳＥＭ写真である。実施例１の被印刷材に「繊」の文字を印字したものの写真である。実施例２の被印刷材に「繊」の文字を印字したものの写真である。比較例１の被印刷材に「繊」の文字を印字したものの写真である。比較例２の被印刷材に「繊」の文字を印字したものの写真である。

Claims

紡糸電極と、該紡糸電極に対向する位置に設けられた収集電極と、該紡糸電極と該収集電極の間に置かれた担持体とで構成され、該紡糸電極に存在するカチオン界面活性剤を含む脂肪族ポリアミド（ただし、脂肪族ポリアミドがエラストマーの場合を除く。）樹脂溶液から、該紡糸電極と該収集電極の間に生じた電界の作用で生成された脂肪族ポリアミド（ただし、脂肪族ポリアミドがエラストマーの場合を除く。）よりなるナノファイバーを該担持体上に集積させてナノファイバー不織布を形成することを特徴とする、該ナノファイバー不織布面を被印刷面とする不織布製被印刷材の製造方法。
担持体が、湿式不織布、長繊維不織布及び布帛よりなる群より選ばれたものである請求項１記載の不織布製被印刷材の製造方法。
カチオン界面活性剤が、アルキルアミン塩型又は第四級アンモニウム塩型である請求項１記載の不織布製被印刷材の製造方法。
不織布製被印刷材がインクジェット印刷に用いられるものである請求項１記載の不織布製被印刷材の製造方法。
脂肪族ポリアミド（ただし、脂肪族ポリアミドがエラストマーの場合を除く。）樹脂溶液は、脂肪族ポリアミド（ただし、脂肪族ポリアミドがエラストマーの場合を除く。）を酢酸と蟻酸の混合溶媒に溶解させると共に、該混合溶媒にカチオン界面活性剤を溶解又は分散させたものである請求項１記載の不織布製被印刷材の製造方法。