JPH0841792A

JPH0841792A - 画像記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH0841792A
Application number: JP6172322A
Authority: JP
Inventors: Toru Katsura; 徹桂; Kenichi Okafuro; 兼一岡風呂
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd
Priority date: 1994-07-25
Filing date: 1994-07-25
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【目的】パルプの叩解をエネルギー効率良く行いつ
つ、平滑性の優れた画像記録媒体を製造すること。【構成】叩解１段目にパルプ単繊維破断エネルギーの
８０〜１２０％の衝撃エネルギーをパルプ単繊維に負荷
し、次いで叩解２段目に単繊維破断エネルギーの１５０
％以上の衝撃エネルギーを負荷することより、重量平均
繊維長０．５５〜０．６５ｍｍまでパルプを叩解し、該
叩解パルプを用いて原紙を抄造し、該原紙の両面にポリ
オレフィン樹脂を被覆して製造する画像記録媒体の製造
方法。【効果】叩解電力消費量が少ない状態で、平滑性の優
れた画像記録媒体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原紙を構成するパルプ
を叩解時の電力消費量が少ないと共に、ポリオレフィン
樹脂被覆後の平滑性が優れた画像記録媒体の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】画像記録媒体は、最終の用途がカラープ
リント等の写真用、或いは印刷、熱転写記録、インクジ
ェット記録等による高精細画像の支持体として用いられ
るため、外観や画像の解像性に対する要求が、塗工紙等
のいわゆる一般紙とは比較にならない程厳しい。このた
め、非常に優れた地合と平滑性が必要とされている。一
方、最近の省エネルギー化の動向に伴って、抄紙工程で
使用されるエネルギー量を見直す一環として、叩解をよ
り少ない電力消費量で行うことが求められて来ている。

【０００３】ポリオレフィン樹脂で被覆した画像記録媒
体の場合、該樹脂被覆層が原紙表面の凹凸に沿って表面
被覆されるため、原紙表面の凹部を選択的に埋めること
はない。このため、樹脂被覆後の平滑性は原紙平滑性の
影響を強く受ける。従って、原紙の平滑性を改良するこ
とが画像記録媒体の平滑性を改良するためには必要にな
る。

【０００４】画像記録媒体の外観に関係する平滑性に
は、原紙の地合等に起因すると考えられる波長が数ｍｍ
以上の比較的大きな凹凸の寄与が大きい。例えば、写真
印画紙用の画像記録媒体の場合、この比較的大きな凹凸
を改良するための技術として、特開昭５８−６８０３７
号公報、同６２−５４２５２号公報等に開示されている
ような、スクリーンメッシュ残留分を所定の範囲内に調
節したパルプ繊維を原紙に用いる方法や、特公昭６４−
５９３５０号公報に開示されているような、叩解で繊維
長と保水度を所定の範囲に調節したパルプを用いる方法
等が知られている。さらに、パルプを叩解する方法とし
ては、特開昭６３−２５６７８８号公報に開示されてい
るように所定の形状の叩解機刃型を使用すること等が知
られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、両面を
ポリオレフィン等の樹脂で被覆した画像記録媒体の平滑
性を向上させる目的で、種々の方法により叩解を行った
パルプが用いられる。しかし、それらいずれの場合にお
いても、叩解エネルギーが少ない状態で、優れた平滑性
の画像記録媒体を製造することは出来なかった。すなわ
ち、本発明の目的は、パルプの叩解を電力消費量が少な
い条件下に行いつつ、平滑性の優れた画像記録媒体を製
造することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するため、叩解エネルギー効率の最適化と、ポリ
オレフィン樹脂を被覆した画像記録媒体の平滑性向上の
両条件を満たすため、種々の叩解条件について検討を試
みた。その結果、叩解１段目にパルプ単繊維の破断エネ
ルギーの８０〜１２０％の衝撃エネルギーをパルプ単繊
維に負荷し、次いで叩解２段目に単繊維破断エネルギー
の１５０％以上の衝撃エネルギーを負荷することより、
重量平均繊維長０．５５〜０．６５ｍｍまでパルプを叩
解し、該叩解パルプを用いて原紙を抄造し、該原紙の両
面にポリオレフィン樹脂を被覆して画像記録媒体を製造
することが、非常に有効であることを見い出した。

【０００７】さらに、単繊維破断エネルギーが、０．０
１×１０^ー5〜０．１×１０^ー5Ｊ／繊維であるようなパル
プを使用した場合に、特に平滑性が優れた画像記録媒体
を少ない叩解電力で製造出来ることを見い出した。

【０００８】本発明の重量平均繊維長は、ＪＡＰＡＮ
ＴＡＰＰＩ紙パルプ試験方法Ｎｏ．５２に準拠して測定
した長さ加重平均繊維長の値である。叩解後のパルプの
重量平均繊維長を、０．５５〜０．６５ｍｍになるよう
に調節することにより、平滑性の優れた画像記録媒体が
得られる。ここで、重量平均繊維長が０．５５ｍｍ未満
の場合は、叩解時のエネルギー効率が悪化するため好ま
しくない。又、０．６５ｍｍを超える場合には、地合が
悪化し、平滑性が悪化するため好ましくない。

【０００９】叩解条件の最適化については、最近の叩解
に関する理論の進歩に負うところが大きい。すなわち、
上記繊維長のパルプを効率的に得るためには、刃型、回
転数、通過流量、パルプ濃度、電力負荷、通過回数等の
条件をそれぞれ調節することが必要であり、単純な数値
では条件が表し難かったが、後述するＫｅｒｅｋｅｓら
の理論式を用いて解析することによりそれが可能になっ
た。

【００１０】この結果、叩解機のエッジが個々の繊維に
与える衝撃エネルギーとして、叩解１段目に単繊維破断
エネルギーの８０〜１２０％の衝撃エネルギーを負荷
し、次いで叩解２段目に単繊維破断エネルギーの１５０
％以上の衝撃エネルギーを負荷することが、平滑性と叩
解エネルギー効率の両者にとって最適であることを見い
出した。この理由として、叩解１段目の低衝撃エネルギ
ーの叩解では比較的強度の小さい繊維の切断が起こり、
２段目の高衝撃エネルギーの叩解では比較的強度の大き
い繊維が切断されるため、単繊維の強度に見合ったエネ
ルギーで繊維の切断が行われ、エネルギーの無駄なく繊
維長の調節が可能になると考えられる。なお、強度が必
要とされる紙の場合には、３段目以降に繊維の柔軟性向
上を目的とし、粘状叩解を行うことも可能である。

【００１１】本発明における衝撃エネルギーとは、叩解
機中で単繊維が１回の衝撃当たり受けるエネルギーを表
す。ディスクリファイナーについてのこの値は、下記数
１で算出されるＣ−ファクターを用いて、下記数２によ
り算出される。Ｃ−ファクターは、Ｋｅｒｅｋｅｓらが
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｕｌｐ＆Ｐａｐｅｒ第１
９巻３号Ｊ１２５〜１３０頁（１９９３）に報告してい
る概念であり、叩解機を通過する個々の単繊維に叩解刃
が衝撃を与える能力を表す。数１からも明らかなよう
に、Ｃ−ファクターの算出には、叩解機の溝幅、溝深
さ、刃数、刃の角度、外径、内径、回転速度といった叩
解機固有の因子以外に、パルプの繊維長、粗度、パルプ
濃度が用いられる。さらに、数２で示すように、衝撃エ
ネルギーの算出には、叩解に要する実電力や処理量が用
いられる。

【００１２】

【数１】Ｃ＝｛８π²ＧＤ／（λ−Ｄ）｝×ρＣ_F（λ／
ω）ｎ³×（１＋２ｔａｎφ）Ω｛（Ｒ₂ ³−Ｒ₁ ³）／
３｝Ｃ：Ｃ−ファクターＧ：叩解機の溝幅（ｍ）Ｄ：叩解機の溝深さ（ｍ） λ：処理するパルプの繊維長（ｍ） ρ：水の密度Ｃ_F：処理パルプの濃度 ω：パルプ繊維の粗度（ｋｇ／ｍ）ｎ：叩解機の刃数（ｍ^ー1） φ：叩解機の刃の角度（ｒａｄ．） Ω：回転速度（ｒｅｖ．／ｓ）Ｒ₁：叩解機の外径（ｍ）Ｒ₂：叩解機の内径（ｍ）

【００１３】

【数２】Ｉ＝Ｐ／ＣＩ：衝撃エネルギー（Ｊ／繊維）Ｃ：Ｃ−ファクターＰ：叩解に必要な実電力（Ｗ）

【００１４】本発明で使用する叩解機としては、ディス
クリファイナー、コニカルリファイナー、円筒型リファ
イナー等の、各種リファイナーがある。また、原紙は、
長網抄紙機、ハイブリッド抄紙機、ツインワイヤー抄紙
機等で抄造され、必要とされる平滑性に応じて、マシン
カレンダー、ソフトカレンダー、スーパーカレンダー、
熱カレンダー等により平滑化処理される。

【００１５】本発明の平滑性は、画像記録媒体の外観に
関係する平滑性であり、原紙の地合等に起因する波長が
数ｍｍ以上の比較的大きな凹凸の寄与が大きい。また、
測定のため表面に接触すると変形により変化する性質を
有するため、通常の平滑性測定機器で評価することは困
難である。そこで、外観に関する微妙な差を評価するた
め、標準見本に対して視覚評価を行う官能検査により平
滑性を評価するのが適当である。

【００１６】本発明で使用するパルプとしては、クラフ
トパルプ、サルファイトパルプ、ケミサーモメカニカル
パルプ、ケミメカニカルパルプ等を単独あるいは数種類
併用して使用することできる。また、針葉樹パルプと広
葉樹パルプの混合使用も可能である。

【００１７】本発明におけるパルプの単繊維破断エネル
ギーは、スパン長０．３ｍｍ、１分間に１０％の歪速度
で単繊維引っ張り試験を行った際に得られる応力−歪曲
線下の面積から求めることが出来る。単繊維破断エネル
ギーは、パルプ繊維の断面積及び単位断面積当たりの強
度により変化する。具体的には、パルプに使用する樹種
を選択することにより繊維の断面積を変化させることが
可能であり、パルプの製造方法や製造条件を組合わせる
ことにより繊維の引っ張り強さを変化させることが出来
る。両者を組み合わせることにより、単繊維破断エネル
ギーが、０．０１×１０^ー5〜０．１×１０^ー5Ｊ／繊維で
あるパルプを調製して使用した場合に、特に平滑性の優
れた画像記録媒体が得られる。

【００１８】本発明の画像記録媒体の原紙には、カブリ
防止剤、染料、填料、サイズ剤、定着剤、乾燥紙力増強
剤、湿潤紙力増強剤等を必要に応じて含有するものであ
る。また、各種澱粉、ポリビニルアルコール、ゼラチン
等による表面処理、及びぼう硝、塩化ナトリウム、塩化
アルミニウム、有機導電剤等による帯電防止処理を必要
に応じて原紙上に行うことも可能である。

【００１９】本発明のポリオレフィン樹脂としては、エ
チレン、プロピレン等のα−オレフィンのホモポリマ
ー、或は２種類以上のα−オレフィンからなる共重合体
又はα−オレフィンを主成分として、それと共重合可能
な他のモノマーとの共重合体又はそれらの混合物を用い
ることが出来る。これらの樹脂に、二酸化チタン、アル
ミナ、炭酸カルシウム等の白色顔料や着色顔料を添加す
ること、通常樹脂に混合される安定化剤、酸化防止剤、
分散剤、滑剤等を添加することも差し支えない。

【００２０】ポリオレフィン樹脂による被覆は、走行す
る原紙上に加熱溶融した樹脂を流延する、いわゆる押出
し塗工法によって行われる。

【００２１】本発明による平滑性優れた画像記録媒体
は、カラー印画紙、白黒印画紙、写植印画紙、複写印画
紙、製版用印画紙等への利用、さらに高度の平滑性が求
められる熱転写受像紙、インクジェット記録用紙、印刷
用樹脂被覆紙等への利用が可能である。

【００２２】

【作用】本発明の画像記録媒体の製造方法は、叩解１段
目にパルプ単繊維破断エネルギーの８０〜１２０％の衝
撃エネルギーをパルプ単繊維に負荷し、次いで叩解２段
目に単繊維破断エネルギーの１５０％以上の衝撃エネル
ギーを負荷することより、重量平均繊維長０．５５〜
０．６５ｍｍまでパルプを叩解し、該叩解パルプを用い
て原紙を抄造し、該原紙の両面にポリオレフィン樹脂を
被覆して製造する方法であり、この製造方法により、叩
解時のエネルギー効率が良い状態で、平滑性の優れた画
像記録媒体を製造することができる。また、単繊維破断
エネルギーが、０．０１×１０^ー5〜０．１×１０^ー5Ｊ／
繊維であるようなパルプを用いた場合、特に平滑性の優
れた画像記録媒体を製造することが可能になる。

【００２３】

【実施例】以下では、本発明を実施例により詳細に説明
する。なお、本発明は実施例に限定されるものではな
い。以下における部、％はすべて重量によるものであ
る。

【００２４】実施例１単繊維破断エネルギーが０．０５×１０^ー5Ｊ／繊維であ
るブナ材を使用した晒しクラフトパルプを、溝幅６．８
ｍｍ、溝深さ５．５ｍｍの刃を装着した２０インチダブ
ルディスクリファイナー（回転速度１６回転／秒）の電
力負荷を調節し、衝撃エネルギーが単繊維破断エネルギ
ーの８０％（０．０４×１０^ー5Ｊ／繊維）、１００％
（０．０５×１０^ー5Ｊ／繊維）、及び１２０％（０．０
６×１０^ー5Ｊ／繊維）の３水準に異なる条件で叩解し
（１段目）、次いで衝撃エネルギーの合計が同一（０．
１３５×１０^ー5Ｊ／繊維）になるように、それぞれ単繊
維破断エネルギーの１９０％（０．０９５×１０^ー5Ｊ／
繊維）、１７０％（０．０８５×１０^ー5Ｊ／繊維）、１
５０％（０．０７５×１０^ー5Ｊ／繊維）の条件で叩解し
た（２段目）。なお、叩解後のパルプ重量平均繊維長
は、１段目の衝撃エネルギーが小さい順に、それぞれ
０．６４、０．６１、並びに０．５５ｍｍであった。叩
解パルプそれぞれ１００部に対し、カチオン澱粉を１．
５部、アルキルケテンダイマーサイズ剤を０．１部、ポ
リアミド−ポリアミン−エピクロルヒドリン樹脂を０．
３部添加し、長網抄紙機で坪量１６４g/m²の原紙を製造
した。

【００２５】多筒式ドライヤーで乾燥後の紙をポリビニ
ルアルコールの３％水溶液でサイズプレス処理して乾燥
後、マシンカレンダーで密度が１．０１g／cm³になるよ
うに平滑化処理した。その後、原紙の表面には二酸化チ
タン１０％を含む低密度ポリエチレンを、裏面には低密
度ポリエチレンを、それぞれ３２μｍの厚さに、樹脂温
度３２０℃の条件で押出し塗工し、画像記録媒体とし
た。これらの試料を、衝撃エネルギーの小さいものから
順に、それぞれ試料１−２、１−３、並びに１−４とす
る。

【００２６】比較例１実施例１において、叩解１段目の衝撃エネルギーを単繊
維破断エネルギーの７０％（０．０３５×１０^ー5Ｊ／繊
維）、２段目を２００％（０．１０×１０^ー5Ｊ／繊
維）、或いは１段目を１３０％（０．０６５×１０^ー5Ｊ
／繊維）、２段目を１４０％（０．０７０×１０^ー5Ｊ／
繊維）の２水準に変化させる以外は、同一の方法で画像
記録媒体を得た。なお、叩解後のパルプの重量平均繊維
長はそれぞれ０．６６或いは０．５３ｍｍであった。こ
れらの試料を、試料１−１及び試料１−５とする。

【００２７】比較例２実施例１において、叩解を１段目のみとし、衝撃エネル
ギーを単繊維破断エネルギーの２７０％（０．１３５×
１０^ー5Ｊ／繊維）とする以外は、同一の方法で画像記録
媒体を得た。なお、叩解後のパルプの重量平均繊維長
は、０．７０ｍｍであった。この試料を試料１−６とす
る。

【００２８】実施例２実施例１において、パルプをオルダー材使用晒しサルフ
ァイトパルプ（単繊維破断エネルギー：０．０１×１０
^ー5Ｊ／繊維）或いは南部松使用サルファイトパルプ（単
繊維破断エネルギー：０．１０×１０^ー5Ｊ／繊維）と
し、叩解１段目の衝撃エネルギーを単繊維破断エネルギ
ーの１００％、２段目を１７０％とする以外は、同一の
方法で画像記録媒体を得た。なお、叩解後の重量平均繊
維長はそれぞれ０．５７或いは０．６４ｍｍであった。
これらの試料を、パルプの種類の違いにより試料２−２
及び２−３とする。

【００２９】実施例３実施例２において、パルプをカエデ材使用の晒しサルフ
ァイトパルプ（単繊維破断エネルギー：０．００８×１
０^ー5Ｊ／繊維）或いはダグラスファー廃材チップ使用晒
しクラフトパルプ（単繊維破断エネルギー：０．２×１
０^ー5Ｊ／繊維）とする以外は同一の方法で画像記録媒体
を得た。なお、叩解後のパルプの重量平均繊維長はそれ
ぞれ０．５５或いは０．６５ｍｍであった。これらの試
料を、試料２−１及び２−４とする。

【００３０】上記実施例１〜３及び比較例１〜２で作製
した画像記録媒体について、下記の評価方法により評価
し、その結果をまとめて表１に示す。

【００３１】［破断エネルギー］スパン長０．３ｍｍ、
１分間に１０％の歪速度で単繊維引っ張り試験を行った
際に得られる応力−歪曲線下の面積から求めた単繊維破
断エネルギーの値であり、単位はＪ／繊維である。

【００３２】［１段目／２段目］叩解１段目或いは２段
目の、衝撃エネルギーの単繊維破断エネルギーに対する
パーセントを示す。衝撃エネルギーは、叩解条件から上
記数２を用いて算出した。

【００３３】［叩解電力］パルプ１トンのろ水度を５０
０ｍｌから４００ｍｌまで低下させるために必要な叩解
実電力で、単位はＫＷｈ／ｔである。なお、叩解実電力
とは叩解機の全電力負荷から無負荷時の電力負荷を差し
引いた値である。エネルギー効率の良い叩解とは、叩解
電力４５ＫＷｈ／ｔ以下、好ましくは４０ＫＷｈ／ｔ以
下の状態を言う。

【００３４】［平均繊維長］繊維長は、叩解後のパルプ
について、カヤニ繊維長測定機（ＦＳ−１００）を用い
て測定した重量平均繊維長であり、単位はｍｍである。

【００３５】［平滑性］平滑性は、ポリオレフィン樹脂
被覆後の画像記録媒体について行った標準見本に対する
視覚評価の結果である。最も平滑性の優れたものをＡ、
劣ったものをＤとして４段階に評価した。平滑性の優れ
た画像記録媒体としては、Ｃ以上、好ましくはＢ以上
（Ａ、Ｂ）が必要である。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１の試料１−２〜１−４を試料１−１、
１−５、１−６の何れか一つと比較することにより、叩
解１段目に単繊維破断エネルギーの８０〜１２０％の衝
撃エネルギーをパルプ単繊維に負荷し、次いで叩解２段
目に単繊維破断エネルギーの１５０％以上の衝撃エネル
ギーを負荷することより、重量平均繊維長が０．５５〜
０．６５ｍｍになるまでパルプを叩解し、叩解パルプか
ら構成される原紙を、ポリオレフィン樹脂で被覆する製
造方法により、平滑性の優れた画像記録媒体が得られる
ことが明らかである。その際、叩解時のエネルギー効率
の良いことも明らかである。

【００３８】試料２−２、２−３を試料２−１あるいは
２−４と比較することにより、単繊維破断エネルギー
が、０．０１×１０^ー5〜０．１×１０^ー5Ｊ／繊維である
ようなパルプを用いた場合、特に平滑性の優れた画像記
録媒体を叩解エネルギーが少ない状態で製造することが
可能なことが明らかである。

【００３９】

【発明の効果】本発明の画像記録媒体の製造方法、すな
わち叩解１段目にパルプの単繊維破断エネルギーの８０
〜１２０％の衝撃エネルギーをパルプ単繊維に負荷し、
次いで叩解２段目に単繊維破断エネルギーの１５０％以
上の衝撃エネルギーを負荷することより、重量平均繊維
長０．５５〜０．６５ｍｍまでパルプを叩解し、該叩解
パルプを用いて原紙を抄造し、該原紙の両面にポリオレ
フィン樹脂を被覆して製造する方法では、効率良く叩解
を行うことが出来、電力消費量が少ない状態で、平滑性
の優れた画像記録媒体を製造することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】叩解１段目にパルプ単繊維破断エネルギ
ーの８０〜１２０％の衝撃エネルギーをパルプ単繊維に
負荷し、次いで叩解２段目にパルプ単繊維破断エネルギ
ーの１５０％以上の衝撃エネルギーを負荷することよ
り、重量平均繊維長０．５５〜０．６５ｍｍまでパルプ
を叩解し、該叩解パルプを用いて原紙を抄造し、該原紙
の両面にポリオレフィン樹脂を被覆して製造することを
特徴とする画像記録媒体の製造方法。
【請求項２】単繊維破断エネルギーが、０．０１×１
０^ー5〜０．１×１０^ー5Ｊ／繊維であるパルプを使用する
ことを特徴とする請求項１記載の画像記録媒体の製造方
法。