JP7327996B2 - 記録媒体及び記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Description
(I)インク受容層が、水素結合性の官能基を有する樹脂(A)と、水素結合性の官能基を有する化合物(B)とを有すること、及び、
(II)樹脂(A)の含有量と化合物(B)の含有量との比を特定の範囲(すなわち、化合物(B)/樹脂(A)が0.01以上0.30以下)に調整すること
が重要であることが分かった。これにより、塗工液のポットライフを長くし、かつ乾燥時のクラックを低減することができた。これは塗工時の適当な濃度の時には樹脂(A)と化合物(B)は水と水和しており、樹脂(A)と化合物(B)との間には相互作用する力は弱く、粘度の変化はほとんど起きない。しかし、乾燥により濃度が上昇すると化合物(B)が水和することが困難になり、代わりに樹脂(A)と水素結合により相互作用することで架橋の効果が得られ、クラックが低減できると考えられる。さらに不飽和化合物の一部や芳香族化合物は共役系を有しており、π-π相互作用により化合物(B)の分子同士も相互作用することで高い架橋効率を得られると考えられる。
本発明の記録媒体は、基材、及び、前記基材上にインク受容層を有するインクジェット用の記録媒体である。
基材としては、基紙のみから構成されるものや、基紙と樹脂層を有するもの、即ち、基紙が樹脂で被覆されているものが挙げられる。本発明においては、基紙と樹脂層を有する基材を用いることが好ましい。その場合、樹脂層は、基紙の片面のみに設けられていてもよいが、両面に設けられていることが好ましい。
基紙は、木材パルプを主原料とし、必要に応じてポリプロピレンなどの合成パルプや、ナイロンやポリエステルなどの合成繊維を加えて抄紙される。木材パルプとしては広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹晒サルファイトパルプ(LBSP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹晒サルファイトパルプ(NBSP)、広葉樹溶解パルプ(LDP)、針葉樹溶解パルプ(NDP)、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)などが挙げられる。これらは、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。木材パルプの中でも短繊維成分の多いLBKP、NBSP、LBSP、NDP、LDPを用いることが好ましい。パルプとしては、不純物の少ない化学パルプ(硫酸塩パルプや亜硫酸塩パルプ)が好ましい。また、漂白処理を行って白色度を向上させたパルプも好ましい。紙基材中には、サイズ剤、白色顔料、紙力増強剤、蛍光増白剤、水分保持剤、分散剤、柔軟化剤などを適宜添加してもよい。
本発明において、基紙が樹脂で被覆されている場合は、樹脂層は基紙の表面の一部を被覆するように設けられていればよい。樹脂層の被覆率(樹脂層で被覆された基紙の表面の面積/基紙の表面の全面積)が70%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましく、更には、100%であること、即ち、基紙の表面の全面が樹脂層で被覆されていることが特に好ましい。
本発明において、インク受容層は単層でもよいし、2層以上の複層でもよい。また、インク受容層は、上記基材の片面のみに設けられてもよく、両面に設けられてもよい。基材の片面における、インク受容層の膜厚は、15μm以上60μm以下であることが好ましく、更には、25μm以上40μm以下であることがより好ましい。
本発明において、インク受容層はアルミナ、アルミナ水和物、及び、シリカからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機粒子を含有する。インク受容層が、このような無機粒子を含有することによって、記録媒体のインク吸収性を高めることができる。インク受容層中における無機粒子の平均粒子径は、50nm以下であることが好ましく、1nm以上30nm以下であることがより好ましく、3nm以上10nm以下であることが特に好ましい。本発明において、インク受容層中における無機粒子の平均粒子径は、記録媒体からインク受容層を厚み方向に切断した際の断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)によって観察された画像を用いて測定した。具体的には、インク受容層の断面において観測された粒子の投影面積を測定し、その投影面積と等しい面積を有する円の直径を計算する。この測定及び計算を少なくとも100個の粒子に対して行い、得られた結果の平均値をインク受容層中における無機粒子の平均粒子径とした。
一般式(X):Al2O3-n(OH)2n・mH2O
(一般式(X)中、nは0、1、2、又は3であり、mは0以上10以下、好ましくは0以上5以下である。ただし、mとnは同時に0にはならない。)
により表されるものを好適に用いることができる。尚、mH2Oは、多くの場合、結晶格子の形成に関与しない脱離可能な水相を表すものであるため、mは整数でなくてもよい。また、アルミナ水和物を加熱するとmは0となり得る。
一般式(Y):R-SO3H
(一般式(Y)中、Rは水素原子、炭素数1以上4以下のアルキル基、炭素数1以上4以下のアルケニル基の何れかを表す。Rは、オキソ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、及びアシル基で置換されていてもよい。)
で表されるスルホン酸を用いることが、画像の滲みを抑制する効果が得られるため好ましい。本発明においては、上記酸の含有量は、アルミナ水和物及びアルミナの合計の含有量に対して、1.0質量%以上2.0質量%以下であることが好ましく、1.3質量%以上1.6質量%以下であることがより好ましい。
本発明において、インク受容層はヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシアルキル基、及び、-C(=O)NR’R”からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有する樹脂(A)を含有する。ここで、-C(=O)NR’R”は以下の構造を意味し、R’及びR”は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基であり、かつ、R’及びR”うちの少なくとも一方は水素原子である。
本発明において、インク受容層は、下記式(1)または式(2)によって表される構造を有する化合物(B)を含む。
本発明において、インク受容層は、インク受容層形成用の塗工液のポットライフに影響を与えない範囲で更に架橋剤を含有することも可能である。架橋剤としては、例えば、アルデヒド系化合物、メラミン系化合物、イソシアネート系化合物、ジルコニウム系化合物、アミド系化合物、アルミニウム系化合物、ホウ酸、及びホウ酸塩などが挙げられる。これらの架橋剤は、必要に応じて1種又は2種以上を用いることができる。架橋剤の使用量は、製造条件などに応じて適宜調整することができる。
本発明において、インク受容層は、これまで述べてきたもの以外のその他の添加剤を含有してもよい。具体的には、pH調整剤、増粘剤、流動性改良剤、消泡剤、抑泡剤、界面活性剤、離型剤、浸透剤、着色顔料、着色染料、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、防腐剤、防黴剤、耐水化剤、染料定着剤、硬化剤、耐候材料などが挙げられる。
本発明においては、基材とインク受容層との密着性を向上する目的で、基材とインク受容層との間に、下塗り層を設けてもよい。下塗り層は、水溶性ポリエステル樹脂、ゼラチン、ポリビニルアルコールなどを含有することが好ましい。下塗り層の厚さは、0.01μm以上5μm以下が好ましい。
本発明においては、基材のインク受容層が設けられる面とは反対側の面に、ハンドリング性、搬送適性、多数枚積載での連続印字時の耐搬送擦過性を向上する目的でバックコート層を設けてもよい。バックコート層は、白色顔料やバインダーなどを含有することが好ましい。バックコート層の厚さは、1μm以上25μm以下であることが好ましい。
本発明において、上記の記録媒体の製造方法は、基材上にインク受容層形成用の塗工液を付与する工程と、前記基材上に付与された前記インク受容層形成用の塗工液を乾燥する工程と、を有する。また、記録媒体の製造方法は、インク受容層形成用の塗工液を調製する工程をさらに有していてもよい。以下、記録媒体の製造方法について説明する。
本発明において、基材は特に制限がなく、インクジェット用の記録媒体として使用可能な公知の基材を用いることができる。
本発明の記録媒体において、基材にインク受容層を形成する方法としては、例えば以下の方法を挙げることができる。まず、インク受容層形成用の塗工液を調製する。そして、基材に上記塗工液を塗工及び乾燥することで、本発明の記録媒体を得ることができる。塗工液の塗工方法としては、カーテンコーター、エクストルージョン方式を用いたコーター、スライドホッパー方式を用いたコーターなどを用いることができる。尚、塗工時に、塗工液を加温してもよい。また、塗工後の乾燥方法としては、直線トンネル乾燥機、アーチドライヤー、エアループドライヤー、サインカーブエアフロートドライヤーなどの熱風乾燥機を使用する方法や、赤外線、加熱ドライヤー、マイクロ波などを利用した乾燥機を使用する方法などが挙げられる。
<基材の作製>
カナダ標準濾水度が450mLCSFのLBKP80部、カナダ標準濾水度が480mLCSFのNBKP20部、カチオン化澱粉0.60部、重質炭酸カルシウム10部、軽質炭酸カルシウム15部、アルキルケテンダイマー0.10部、カチオン性ポリアクリルアミド0.030部を混合し、固形分の含有量が3.0質量%となるように水を加えて、紙料を得た。次いで、紙料を長網抄紙機で抄造し、3段のウエットプレスを行った後、多筒式ドライヤーで乾燥した。その後、サイズプレス装置で乾燥後の固形分が1.0g/m2となるように酸化澱粉水溶液を含浸、乾燥させた。そして、更に、マシンカレンダー仕上げをして、坪量が170g/m2、ステキヒトサイズ度100秒、透気度50秒、ベック平滑度30秒、ガーレー剛度11.0mN、膜厚が100μmの基紙を作製した。次いで、低密度ポリエチレン70部と、高密度ポリエチレン20部と、酸化チタン10部とからなる樹脂組成物を、乾燥塗工量が25g/m2となる様に、基紙の片面に塗工した。尚、この面を基材の表面とする。更に、低密度ポリエチレンを、基紙のもう一方の面に塗工することで、基材を得た。
(アルミナ水和物分散液の調製)
純水150.0g中に、アルミナ水和物DISPERAL HP14(サソール製)50.0g、メタンスルホン酸0.75gを添加した。その後、ミキサーで30分間撹拌し、無機粒子としてアルミナ水和物を含有するアルミナ水和物分散液(固形分の含有量は25.0質量%)を調製した。アルミナ水和物分散液中のアルミナ水和物の平均粒子径は130nmであった。
イオン交換水1150部に対して、ポリビニルアルコール1(PVA235、クラレ製、けん化度88%、平均重合度3500)100部を撹拌しながら添加した。添加終了後、90℃で加熱溶解させ、固形分濃度8.0質量%のポリビニルアルコール水溶液1を調製した。
ポリビニルアセトアミド(GE191-103、昭和電工製、平均重合度10000、固形分濃度10質量%)水溶液をそのまま用いた。
イオン交換水1150部に対して、ポリビニルピロリドン(K-90 東京化成工業製平均重合度3200)100部を撹拌しながら添加し、固形分濃度8.0質量%のポリビニルピロリドン水溶液を調製した。
上記で得たアルミナ水和物分散液100部に対してポリビニルアルコール水溶液1を31部、トリメシン酸(東京化成工業製)0.25部を混合、撹拌し、インク受容層形成用の塗工液1を調整した。上記で得た基材上に、上記で調製したインク受容層形成用の塗工液1を、インク受容層の厚さが30(μm)となるように塗工した。更に、塗工後、100℃のオーブンの熱風で乾燥し、記録媒体1を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からフマルアミドに変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体2を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からトリメシン酸アミドに変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体3を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に使用するポリビニルアルコール水溶液1をポリビニルアルコール水溶液2に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体4を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からトリメリット酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体5を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からヘミメリット酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体6を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からピロメリット酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体7を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からフマル酸に変更した以外は同様にして記録媒体8を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に使用するポリビニルアルコール水溶液1をポリビニルアルコール水溶液3に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体9を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に使用するポリビニルアルコール水溶液1をポリビニルアセトアミド水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体10を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に使用するポリビニルアルコール水溶液1をポリビニルアルコール水溶液4に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体11を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸から没食子酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体12を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からフロログルシノールに変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体13を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させるトリメシン酸を0.125部変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体14を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させるトリメシン酸を0.025部変更した実施例1と以外は同様にして記録媒体15を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる無機粒子を気相法シリカ(AEROSIL300、EVONIK製)に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体16を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる無機粒子を気相法アルミナ(AEROXIDE Alu C、EVONIK製)に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体17を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸から安息香酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体20を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に使用するポリビニルアルコール水溶液1をポリビニルピロリドン水溶液に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体21を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からアジピン酸に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体22を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1にトリメシン酸を含有させない以外は実施例1と同様にして記録媒体23を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からZrOCl2(製品名:ジルコゾールZC-20、第一希元素化学工業製)に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体24を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からZrO(C2H3O2)2(製品名:ジルコゾールZA-20、第一希元素化学工業製)に実施例1と変更した以外は同様にして記録媒体25を作製した。
インク受容層形成用の塗工液1に含有させる化合物をトリメシン酸からホウ酸(和光純薬工業製)に変更した以外は実施例1と同様にして記録媒体26を作製した。
本発明においては、下記の各評価項目の評価基準の5~4を好ましいレベルとし、3~2を許容できるレベルとし、1を許容できないレベルとした。尚、下記の各評価において、記録媒体に画像を記録する際は、インクジェット記録装置はPIXUS MP990(キヤノン製)に、インクカートリッジBCI-321(キヤノン製)を装着して記録した。その際の記録条件は、温度:23℃、相対湿度:50%とした。尚、上記インクジェット記録装置では、解像度600dpi×600dpiで1/600インチ×1/600インチの単位領域に約11ngのインクを1滴付与する条件で記録された画像を、記録デューティが100%であると定義するものである。評価結果を表3に示す。
基材上にインク受容層形成用の塗工液を塗布し、その後乾燥した時のインク受容層の表面のクラックを目視と100倍の光学顕微鏡で観察し、下記の基準で評価した。
5:100倍の光学顕微鏡での観察にてインク受容層の表面にクラックが見られない。
4:100倍の光学顕微鏡での観察にてインク受容層の表面にわずかにクラックが見られる。
3:100倍の光学顕微鏡での観察にてインク受容層の表面に多数のクラックが見られるが目視では識別できない。
2:目視による観察でインク受容層の表面にわずかにクラックが見られる。
1:目視による観察でインク受容層の表面に多数のクラックが見られる。
記録媒体に、上記インクジェット記録装置を用いて、記録デューティが150%、200%、250%、300%のグリーン色のベタ画像4つを記録した。得られた画像におけるビーディング現象の発生の有無を目視で確認することで、耐ビーディング性を評価した。なお、記録デューティが高い画像でもビーディング現象が発生しなければインク吸収性が高いと判断することができる。評価の基準は以下の通りである。
4:記録デューティが300%の画像ではビーディング現象が発生していたが、250%の画像では発生していなかった
3:記録デューティが250%の画像ではビーディング現象が発生していたが、200%の画像では発生していなかった
2:記録デューティが200%の画像ではビーディング現象が発生していたが、150%の画像では発生していなかった
1:記録デューティが150%の画像でもビーディング現象が発生していた。
インク受容層形成用の塗工液を作製後、インク受容層形成用の塗工液を25℃で、15分、1時間、6時間、24時間保存した。そして、各時間で保存された塗工液を記録媒体に塗工し、塗工ムラが発生するかどうかを確認した。評価の基準は以下の通りである。
5:インク受容層形成用の塗工液を24時間保存した後に塗工しても塗工ムラが発生しなかった。
4:インク受容層形成用の塗工液を6時間保存した後に塗工しても塗工ムラは発生しなかったが、24時間保存した後の塗工では塗工ムラが発生した。
3:インク受容層形成用の塗工液を1時間保存した後に塗工しても塗工ムラは発生しなかったが、6時間保存した後の塗工では塗工ムラが発生した。
2:インク受容層形成用の塗工液を15分保存した後に塗工しても塗工ムラは発生しなかったが、1時間保存した後の塗工では塗工ムラが発生した。
1:インク受容層形成用の塗工液を15分保存した後の塗工で塗工ムラが発生した。
Claims (10)
- 基材、及び、前記基材上にインク受容層を有するインクジェット用の記録媒体であって、
前記インク受容層は、
アルミナ、アルミナ水和物、及び、シリカからなる群から選ばれる少なくとも1種の無機粒子、
ヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシアルキル基、及び、-C(=O)NR’R”(R’及びR”は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基であり、かつ、R’及びR”うちの少なくとも一方は水素原子である)からなる群から選ばれる少なくとも一種の官能基を有する樹脂(A)、及び、
下記式(1)または式(2)によって表される構造を有する化合物(B)
を含み、
前記インク受容層中における、前記樹脂(A)の含有量と前記化合物(B)の含有量との比(化合物(B)/樹脂(A))が0.01以上0.30以下であり、
前記インク受容層中の、前記樹脂(A)の含有量が、前記無機粒子の含有量を基準として、5質量%以上50質量%以下であることを特徴とする記録媒体:
(式(1)中、R1~R6は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシアルキル基、または、-C(=O)NR11R12(R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基である)であり、R1~R6のうちの少なくとも2つは、ヒドロキシ基、カルボキシ基、ヒドロキシアルキル基、または、-C(=O)NR11R12(R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基であり、かつ、R11及びR12うちの少なくとも一方は水素原子である)である。);
(式(2)中、R7~R10は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシアルキル基、または、-C(=O)NR13R14(R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基である)であり、R7~R10のうちの少なくとも2つは、ヒドロキシアルキル基、または、-C(=O)NR13R14(R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、またはアリール基であり、かつ、R13及びR14うちの少なくとも一方は水素原子である)である。)。 - 前記樹脂(A)の平均重合度が、2000以上である請求項1に記載の記録媒体。
- 前記樹脂(A)が、ポリビニルアルコールまたはポリビニルアルコールの誘導体である請求項1または2に記載の記録媒体。
- 前記ポリビニルアルコールまたはポリビニルアルコール誘導体のけん化度が、85mol%以上100mol%以下である請求項3に記載の記録媒体。
- 前記化合物(B)の20℃での水への溶解度が0.1g/100mL以上10.0g/100mL以下である請求項1~4のいずれか一項に記載の記録媒体。
- 前記式(1)中、R1~R6のうち少なくとも2つは、前記カルボキシ基、または、前記-C(=O)NR11R12(R11及びR12は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基であり、かつ、R11及びR12うちの少なくとも一方は水素原子である)であることを特徴とする請求項1~5のいずれか一項に記載の記録媒体。
- 前記式(2)中、R7~R10のうちの少なくとも2つは、前記-C(=O)NR13R14(R13及びR14は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、または、アリール基であり、かつ、R13及びR14うちの少なくとも一方は水素原子である)である請求項1~6のいずれか一項に記載の記録媒体。
- 前記化合物(B)が、フマルアミド、トリメシン酸、またはトリメシン酸アミドである請求項1~7のいずれか一項に記載の記録媒体。
- 請求項1~8のいずれか一項に記載のインクジェット用の記録媒体の製造方法であって、
基材上にインク受容層形成用の塗工液を付与する工程と、
前記基材上に付与された前記インク受容層形成用の塗工液を乾燥する工程と、
を有し、
前記インク受容層形成用の塗工液が、前記樹脂(A)、前記化合物(B)、及び、水を含むことを特徴とする記録媒体の製造方法。 - 前記インク受容層形成用の塗工液が、前記無機粒子を含む請求項9に記載の記録媒体の製造方法。
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