JP7297418B2 - 印刷用塗工紙 - Google Patents
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Description
また、近年インクジェット印刷機の高速化が進んでおり、従来よりもインクジェット用紙に要求されるインクの乾燥性は、より厳しくなっている。
当該印刷用塗工紙は、基紙と、この基紙の少なくとも一方の面上に積層される顔料及びバインダーを主成分とする一又は複数の塗工層とを備える。上記塗工層の最外層は、一次粒子の形状が立方体形状である軽質炭酸カルシウムの凝集体である凝集軽質炭酸カルシウムを顔料として含有する。当該印刷用塗工紙においては、塗工層の最外層が、一次粒子の形状が立方体形状である軽質炭酸カルシウムの凝集体である比較的安価な凝集軽質炭酸カルシウムを顔料として含有する。現状のプリンターの印刷速度においては、塗工層にインク全量を吸収させることが困難であることから、極めて短時間でインクを乾燥させるためには、インクに塗工層を通過させて基紙にインク中の溶媒を吸収させる必要がある。当該印刷用塗工紙は、塗工層の最外層が含有する凝集軽質炭酸カルシウムの二次粒子の粒度分布が狭く平均粒子径が大きいので、上記凝集体同士で物理的な空隙が形成される。その結果、当該印刷用塗工紙は、塗工層の表面からインクを速やかに基紙に到達させるので、インクの乾燥性が向上する。また、当該印刷用塗工紙は、インクが凝集軽質炭酸カルシウムに過度に吸収されないので印字濃度を良好にできる。従って、当該印刷用塗工紙は、製造コストを軽減しつつ、印字濃度及びインクの乾燥性を良好にできる。
基紙は、原料パルプを主成分とし、填料を含有(内添)することが好ましい。基紙は、単層であっても、複数層であってもよい。
坪量は、JIS-P8124(2011)に準拠して測定される。当該印刷用塗工紙の基紙の坪量は、特に限定されるものではないが、坪量の下限としては、35g/m2が好ましく、45g/m2がより好ましい。坪量の上限としては、130g/m2が好ましく、120g/m2がより好ましい。坪量が上記範囲であることで、印刷用塗工紙の加工適性を向上できる。
原料パルプとしては、公知のものを用いることができ、バージンパルプ、古紙パルプ又はこれらの組み合わせたものを適宜用いることができる。
バージンパルプとしては、例えば、広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)、広葉樹半晒クラフトパルプ(LSBKP)、針葉樹半晒クラフトパルプ(NSBKP)、広葉樹亜硫酸パルプ、針葉樹亜硫酸パルプ等の化学パルプ;ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(TGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、砕木パルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)等の機械パルプ;ケナフ、麻、葦等の非木材繊維から化学的又は機械的に製造されたパルプ等の公知の種々のパルプを使用することができる。
基紙には填料を含有させることができる。填料としては従来一般に製紙用途で使用されているものを用いることができる。填料としては、例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、クレー、シリカ、軽質炭酸カルシウム-シリカ複合物、カオリン、焼成カオリン、デラミカオリン、ホワイトカーボン、タルク、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、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、酸化亜鉛、酸化チタン、非晶質シリカ、水和ケイ素、再生粒子、シリカ複合再生粒子等の無機填料や、尿素-ホルマリン樹脂、メラミン系樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノール樹脂等の有機填料等を使用することができる。これらの填料は、単独で又は複数を組み合わせて使用することができる。
上記基紙の成分としては、上記パルプ及び填料の他に、例えば、必要により、その他の添加剤を使用することができる。その他の添加剤としては、例えば、紙力増強剤、凝結剤、凝集剤、サイズ剤、消泡剤、蛍光増白剤、硫酸バンド、歩留り向上剤、濾水性向上剤、湿潤紙力増強剤、着色染料、染料定着剤、着色顔料、耐水化剤等を使用することができる。これらの添加剤は、単独で又は複数を組み合わせて使用することができる。
紙力増強剤としては、例えば澱粉類、ポリアクリルアミド、エピクロルヒドリン等が挙げられる。紙力増強剤は、内添してもよく、外添してもよい。
ポリアクリルアミドやその共重合体等の凝集剤などを併用することができる。また、凝結剤としては、例えば硫酸バンド、ポリエチレンイミン等が挙げられる。これらの凝結剤及び凝集剤は、併用して用いることができる。
サイズ剤としては、例えばスチレン系サイズ剤、アルキルケテンダイマー(AKD)、アルケニル無水琥珀酸(ASA)、中性ロジンサイズ剤、ロジンサイズ剤等が挙げられる。上述したように、極めて短時間でインクを乾燥させるためには、インクに塗工層を通過させて基紙にインク中の溶媒を吸収させる必要があることから、基紙はインク吸収性を阻害しない程度に内添又は外添サイズ剤を添加しても良いが、サイズ剤を添加しないことがより好ましい。
当該印刷用塗工紙は、上記基紙の少なくとも一方の面上に顔料及びバインダーを主成分と一又は複数の塗工層が積層される。当該印刷用塗工紙は、インクの吸収性を阻害しない範囲で複数層設けても良く、インクをより速やかに基紙に到達させる観点から、単層の塗工層がより好ましい。また、インクをより速やかに基紙に到達させる観点から、基紙は未塗工又はクリア塗工がされていることが好ましいが、塗工層の最外層が均一に被覆できるのであればアンダー塗工層を備えてもよい。
当該印刷用塗工紙は、塗工層の最外層が、一次粒子の形状が立方体形状である軽質炭酸カルシウムの凝集体である比較的安価な凝集軽質炭酸カルシウムを顔料として含有する。
凝集軽質炭酸カルシウムは、一次粒子の形状が立方体形状である軽質炭酸カルシウムの凝集体である。現状のプリンターの印刷速度においては、塗工層にインク全量を吸収させることが困難であることから、極めて短時間でインクを乾燥させるためには、インクに塗工層を通過させて基紙にインク中の溶媒を吸収させる必要がある。当該印刷用塗工紙は、上記塗工層の最外層が含有する凝集軽質炭酸カルシウムの二次粒子の粒度分布が狭く平均粒子径が大きいので、上記凝集体同士で物理的な空隙が形成される。上記凝集体の形態は、インクを表面に留め易く、インク中の水分を凝集体内及び凝集体同士の物理的空隙に取り込み易い特性を備える。その結果、当該印刷用塗工紙は、インクを速やかに基紙に到達させるので、インクの乾燥性が向上する。また、当該印刷用塗工紙は、インクが凝集軽質炭酸カルシウムに過度に吸収されないので印字濃度を良好にできる。さらに、紡錘形や針状・柱状の一次粒子の凝集体と比較して、凝集軽質炭酸カルシウム表面の凹凸が少ないので、インクが凝集軽質炭酸カルシウム表面に留まり、良好な印字濃度が得られ易い。
当該印刷用塗工紙は、顔料として凝集軽質炭酸カルシウム以外のその他の顔料を用いることができる。上記その他の顔料としては、例えば重質炭酸カルシウム、焼成クレー等が挙げられる。顔料として凝集軽質炭酸カルシウム以外のその他の顔料を用いる場合、凝集軽質炭酸カルシウム及びその他の顔料の合計含有量に対するその他の顔料の含有割合の上限としては、40質量%が好ましく、20質量%がより好ましい。上記その他の顔料の含有割合が40%を超えると、印字濃度又はインクの乾燥性が低下するおそれがある。
上記バインダーとしては、従来一般に塗工用途で使用される高分子を用いることができる。上記バインダーとしては、1種又は2種以上を適宜選択して併用することができる。
ポリビニルアルコール及びその変性物、
スチレンブタジエンラテックス、スチレン-メチルメタクリレート-ブタジエン共重合体ラテックス、エチレン-酢酸ビニル重合体ラテックス等のラテックス類、
カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のセルロース誘導体などが挙げられる。上記バインダーとしては、インクの乾燥性、塗工層の強度、コストのバランスの観点から、これらの中でもポリビニルアルコール及びその変性物やスチレンブタジエンラテックスが好ましい。また、ポリビニルアルコール及びスチレンブタジエンラテックスの双方を用いる場合、スチレンブタジエンラテックス含有量がポリビニルアルコールの含有量よりも多く配合する方が、当該印刷用塗工紙の印字濃度及びインクの乾燥性が向上するので好ましい。
(坪量)
当該印刷用塗工紙全体の坪量の下限としては、40g/m2が好ましく、50g/m2がより好ましい。当該印刷用塗工紙全体の坪量の上限としては、145g/m2が好ましく、135g/m2がより好ましい。印刷用塗工紙全体の坪量が上記範囲であることで、インクジェットプリンター内での搬送性、加工適性を良好に保つことができる。
紙厚は、JIS-P8118(2014)に記載の「紙及び板紙-厚さ及び密度の試験方法」に準拠して測定される。当該印刷用塗工紙の紙厚の下限としては40μmが好ましく、50μmがより好ましい。当該印刷用塗工紙の上限としては、145μmが好ましく、135μmがより好ましい。当該印刷用塗工紙の紙厚が上記範囲であることで、インクの乾燥性、加工後の製品の適度な平滑度及び紙腰を維持できる。
当該印刷用塗工紙は、一般に製紙に用いられるシステムで製造することができる。当該印刷用塗工紙の製造方法は、例えば抄紙工程と、塗工層形成工程と、乾燥工程と、巻取工程とを備える。
抄紙工程では、上述の原料パルプのスラリーを用いて抄紙する。抄紙方法は特に限定されるものではなく、公知の抄紙機を用いて抄造することができる。抄紙機としては、例えば長網、円網、ハイブリッドフォーマー、ギャップフォーマー等の抄紙機が挙げられる。
塗工層形成工程では、例えば、カーテンコータ、エアナイフコータ、イズプレスコータ、ゲートロールコータ、ロッドメタリングコータ、ビルブードコータ、ブレードコータ、エアナイフコータ、コンマコータ等の公知のコータを使用して塗工層を形成することができる。コータとしては、印字品質が優れる観点から、これらの中でもカーテンコータ又はエアナイフコータが好ましい。
乾燥工程では、例えば抄紙機の乾燥装置、コータの乾燥装置等を用いて乾燥する。上記コータの乾燥装置としては、例えば赤外乾燥装置、熱風乾燥装置等が挙げられる。乾燥後には、ニップカレンダー、スーパーカレンダー、マシンカレンダー、ソフトカレンダー等のカレンダー装置を用いて平滑化処理を行なってもよい。
最後にリールに巻き取り、印刷用塗工紙を得る。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記態様の他、種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
基紙として、坪量113g/m2の上質紙を用いた。基紙に、エアナイフコータで塗工液を塗工量10g/m2となるように片面を塗工した。そして、アフタードライヤーパートで乾燥し、単層の印刷用塗工紙を製造した。
(1)顔料
凝集軽質炭酸カルシウム:100質量部
(2)バインダー
スチレンブタジエンラテックス:8質量部
ポリビニルアルコール:PVA-210(部分鹸化PVA、鹸化度87~89%)8質量部
(3)耐水化剤
水溶性ポリカチオン化合物:ジェットフィックスN700(カチオン価度3.5meq/L、里田化工社製)8質量部
白艶華PZ(凝集体、白石カルシウム社製)
Brilliant-15(一次粒子、白石カルシウム社製)
ツネックスE(凝集体、白石カルシウム社製)
カルライトSA(凝集体、白石カルシウム社製)
カルライトKT(凝集体、白石カルシウム社製)
TP-123(一次粒子、奥多摩工業社製)
TP-121(一次粒子、奥多摩工業社製)
TP-NPF(凝集体、奥多摩工業社製)
立方体形状である上記白艶華PZの1次粒子を電子顕微鏡で50,000倍に拡大観察し粒子を100個ランダムに抽出し、長い辺を短い辺の2辺の長さを測定した場合の短辺に対する長辺の比は1.05であった。
(1)一次粒子の平均粒子径
走査型電子顕微鏡観察法により計測した。
(2)凝集軽質炭酸カルシウムの平均粒子径
レーザー回折粒度分布測定装置(型番:LA-950、HORIBA社製)により粒度分布曲線の50%体積%粒子径であるメジアン径(D50)を測定した。
(3)凝集軽質炭酸カルシウムのBET比表面積
BET比表面積は、比表面積測定装置(型番:Belsorp-miniII、マイクロトラック・ベル社により測定した。
(4)凝集軽質炭酸カルシウムのD90/D10
上述のレーザー回析散乱法により測定された凝集軽質炭酸カルシウムの粒度分布曲線から求めた。
1次粒子平均粒子径:0.08μm
凝集体平均粒子径:4.0μm
凝集体BET比表面積:15(m2/g)
凝集体D90/D10:4.5
顔料として、凝集軽質炭酸カルシウム及びその他の顔料を表2に示すとおりに添加した点以外は実施例1と同様の操作を行い、実施例2~実施例5及び比較例8~比較例9の印刷用塗工紙を得た。なお、表2における凝集軽質炭酸カルシウム及びその他の顔料の配合量は、顔料全体に対する含有率(質量%)を意味する。
バインダーの種類及び配合量を表3に示すとおりに変えた点以外は実施例1と同様の操作を行い、実施例6~実施例9及び比較例10~比較例13の印刷用塗工紙を得た。なお、表3におけるバインダーの配合量は、顔料100質量部に対する配合量(質量部)を意味する。
得られた各印刷用塗工紙について、下記方法にて顔料インクの印刷適性及び染料インクの印刷適性について評価した。評価結果について、表1~表3に示す。
(1)印字濃度
各印刷用塗工紙について、プリンター(PX-405A セイコーエプソン(株)製)を使用して顔料インクで印刷した。印刷モードは、「普通紙モード、速度優先1」とした。上記印刷によって得られた印刷物について、1色(ブラック)の印字濃度を測定した。印字濃度の測定は、測色計(FD-7(コニカミノルタ(株)製)を用いて、塗りつぶし部分を測定した。測定条件は、MO(A光源)、濃度ステータスEとした。印字濃度はインクジェット輪転機での印字サンプルの官能評価、印字濃度測定結果と上記プリンターでの印字濃度測定結果の相関を求め、1.5以上を十分な印字濃度が得られているラインとした。
(2)インクの乾燥性
プリンター(PX-405A セイコーエプソン(株)製)を使用して顔料インクで罫線を印刷した。印刷モードは、「普通紙モード、速度優先1」とした。印刷直後にティシューペーパーで擦り、擦れ汚れの大きさを目視にて判定した。擦れ汚れの大きさは、以下の四段階の評価基準で評価した。
◎:印刷部分に擦れ汚れが殆どなく、インクの乾燥性が優れる
〇:印刷部分に擦れ汚れが認められるが、ほとんど目立たずインクの乾燥性が良好である△:印刷部分に汚れがあるが、実用に供することができる
×:印刷部分の汚れが酷く、インクの乾燥性が劣る
(1)印字濃度
各印刷用塗工紙について、プリンター(EP-803A セイコーエプソン(株)製)を使用して染料インクで印刷した。印刷モードは、「普通紙モード、標準」とした。上記印刷によって得られた印刷物について、1色(ブラック)の印字濃度を測定した。印字濃度の測定は、測色計(FD-7(コニカミノルタ(株)製)を用いて、塗りつぶし部分を測定した。測定条件は、MO(A光源)、濃度ステータスEとした。印字濃度はインクジェット輪転機での印字サンプルの官能評価、印字濃度測定結果と上記プリンターでの印字濃度測定結果の相関を求め、1.1以上を十分な印字濃度が得られているラインとした。
(2)インクの乾燥性
プリンター(EP-803A セイコーエプソン(株)製)を使用して染料インクで罫線を印刷した。印刷モードは、「普通紙モード、標準」とした。印刷直後にティシューペーパーで擦り、擦れ汚れの大きさを目視にて判定した。擦れ汚れの大きさは、以下の四段階の評価基準で評価した。
◎:印刷部分に擦れ汚れが殆どなく、インクの乾燥性が優れる
〇:印刷部分に擦れ汚れが認められるが、ほとんど目立たずインクの乾燥性が良好である△:印刷部分に汚れがあるが、実用に供することができる
×:印刷部分の汚れが酷く、インクの乾燥性が劣る
(3)インクの耐水性
プリンター(EP-803A セイコーエプソン(株)製)を使用して染料インクで印刷した。印刷モードは、「普通紙モード、標準」とした。印刷直後に用紙全体を水道水に浸し、すぐに引き上げて机上で1時間放置した後、目視にて判定した。耐水性は、以下の四段階の評価基準で評価した。
◎:印刷部分にインクの流れやにじみが殆どなく、耐水性が優れる
〇:印刷部分にインクの流れやにじみが認められるが、ほとんど目立たず耐水性が良好である
△:印刷部分にインクの流れやにじみが認められるが、実用に供することができる
×:印刷部分のインクの流れやにじみが酷く、実用に問題がある
メンディングテープを塗工層の表面に貼り付けて剥がし黒い紙に貼り付けて、塗工層の表面から脱落した紙粉の量を目視にて基準サンプルと比較し判定した。脱落した紙粉の量は、以下の四段階の評価基準で評価した。
◎:紙粉の脱落が全く見られず、表面強度が優れる
○:紙粉の脱落がほとんど見られず、表面強度が良好である
△:若干紙粉の脱落が見られるが、表面強度が許容範囲である
×:紙粉の脱落が顕著に見られ、表面強度が劣る
Claims (1)
- 基紙と、
この基紙の少なくとも一方の面上に積層される顔料及びバインダーを主成分とする一又は複数の塗工層と
を備え、
上記塗工層の最外層が、一次粒子の形状が立方体形状である軽質炭酸カルシウムの凝集体である凝集軽質炭酸カルシウムを顔料として含有し、
上記軽質炭酸カルシウムの1次粒子の平均粒子径が0.05μm超0.15μm未満であり、かつ上記凝集軽質炭酸カルシウムの平均粒子径が1.0μm以上であり、
上記塗工層における上記凝集軽質炭酸カルシウムの含有率が固形分換算で45質量%以上90質量%以下であり、
上記凝集軽質炭酸カルシウムのレーザー回析散乱法により測定された粒度分布曲線の90体積%粒子径の上記粒度分布曲線の10体積%粒子径に対する割合(D90/D10)が5以下であり、
上記塗工層中の上記顔料100質量部に対する上記バインダーの含有量が12質量部以上22質量部以下であり、
上記バインダーがポリビニルアルコール又はその変性物とスチレンブタジエンラテックスとを含み、
上記スチレンブタジエンラテックス含有量が上記ポリビニルアルコールの含有量と同じ又は上記ポリビニルアルコールの含有量よりも多く、
紙厚が40μm以上145μm以下、坪量が40g/m 2 以上145g/m 2 以下、上記塗工膜の塗工量が6g/m 2 以上15g/m 2 以下であるインクジェット印刷に用いられる印刷用塗工紙。
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