JP6986080B2 - 記録用紙及びその製造方法 - Google Patents
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Description
(1)熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体と、
前記支持体の少なくとも一方の面に位置する樹脂被膜と、を備え、
前記樹脂被膜が、
カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤の反応物である樹脂を含有し、
前記樹脂被膜中のシランカップリング剤成分の含有量が、カチオン性水溶性ポリマー成分に対して15〜35質量%であり、
かつ熱可塑性樹脂粒子を含有しないことを特徴とする記録用紙が提供される。
(6)熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体の少なくとも一方の面に、カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤を含有し、かつ熱可塑性樹脂粒子を含有しない水溶液を塗布した後、乾燥し、前記支持体上に樹脂被膜を形成することを特徴とする記録用紙の製造方法が提供される。
以下の説明において、「(メタ)アクリル」の記載は、アクリルとメタアクリルの両方を示す。
本発明の記録用紙は、熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体と、当該支持体の少なくとも一方の面に位置する樹脂被膜(以下、「本発明に係る樹脂被膜」と言う場合がある。)と、を備えている。樹脂被膜は、支持体の少なくとも一方の面に位置するのであれば、一方の面のみでもよいし、両面に位置していてもよい。
図1に示すように、記録用紙1は、支持体11と、支持体11の一方の面に位置する樹脂被膜12とを備えている。
本発明において、支持体は熱可塑性樹脂フィルムからなる。支持体として熱可塑性樹脂フィルムを用いることにより、記録用紙又は記録用紙を用いた印刷物に、コシ等の機械強度、耐水性、耐薬品性、必要に応じて不透明性等を付与することができる。
熱可塑性樹脂フィルムに用いられる熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えばポリプロピレン系樹脂、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、直鎖線状低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体の金属塩(アイオノマー)、エチレン−アクリル酸アルキルエステル共重合体、エチレン−メタクリル酸アルキルエステル共重合体(アルキル基の炭素数は1〜8であることが好ましい)、ポリ−4−メチル−1−ペンテン、エチレン−環状オレフィン共重合体等のポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリ乳酸等のポリエステル系樹脂;ナイロン−6、ナイロン−6,6、ナイロン−6,10、ナイロン−6,12等のポリアミド系樹脂;シンジオタクティックポリスチレン、アタクティックポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体等のポリスチレン系樹脂;ポリ塩化ビニル樹脂及びポリカーボネート等が挙げられる。これらの樹脂は2種以上混合して用いることもできる。
熱可塑性樹脂フィルムは、支持体の剛度、白色度及び不透明度の調整のため、フィラーを含むことができる。フィラーとしては、無機フィラー及び有機フィラーが挙げられ、これらを単独で又は組み合わせて使用することができる。フィラーを含む熱可塑性樹脂フィルムを延伸した場合、フィラーを核とした微細な空孔を熱可塑性樹脂フィルム内部に多数形成することができ、白色化、不透明化及び軽量化を図ることができる。
なお、樹脂の融点(℃)及びガラス転移温度(℃)は、示差走査熱量測定(DSC:Differential Scanning Calorimetry)により測定できる。
熱可塑性樹脂フィルムに剛度を与えて記録用紙の取扱い性を向上させる観点からは、熱可塑性樹脂フィルム中のフィラーの含有量は、45質量%以下が好ましく、より好ましくは40質量%以下であり、さらに好ましくは35質量%以下である。
本発明において、熱可塑性樹脂フィルムには、必要に応じて公知の添加剤を任意に含むことができる。添加剤としては、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、可塑剤、フィラーの分散剤、脂肪酸アミド等のスリップ剤、アンチブロッキング剤、染料、顔料、離型剤、難燃剤等の公知の助剤が挙げられる。特に、記録用紙を屋外で用いるポスター用紙のように耐久性が求められる場合には酸化防止剤、光安定剤等を含むことが好ましい。
光安定剤としては、立体障害アミン系光安定剤、ベンゾトリアゾール系光安定剤、ベンゾフェノン系光安定剤等が挙げられる。
酸化防止剤及び光安定剤の含有量は、支持体の質量に対して、0.001〜1質量%の範囲内で使用することが好ましい。また、含有量は、支持体と後述する樹脂被膜との密着性を阻害しない範囲で調整すればよい。
結晶核剤としては、ソルビトール系核剤、リン酸エステル金属塩系核剤、アミド系核剤、芳香族金属塩核剤、タルク等が挙げられる。
結晶核剤の含有量は、支持体の質量に対して0.01〜1質量%が好ましく、0.05〜0.5質量%がより好ましく、0.1〜0.3質量%がさらに好ましい。
熱可塑性樹脂フィルムが内部に空孔を有する場合、フィルム中の空孔の割合を表す空孔率は、不透明性を得る観点から、10%以上であることが好ましく、12%以上であることがより好ましく、15%以上であることがさらに好ましく、20%以上であることが特に好ましい。機械的強度を維持する観点からは、空孔率は、45%以下であることが好ましく、44%以下であることがより好ましく、42%以下であることがさらに好ましく、40%以下であることが特に好ましい。
支持体である熱可塑性樹脂フィルムは、通常、上述の熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂フィルムに含まれる他の成分を混合した後、成形することにより得ることができる。支持体である熱可塑性樹脂フィルムの成形方法は特に限定されず、公知の種々の成形方法を単独で又は組み合わせて製造することができる。
延伸方法としては、例えばロール群の周速差を利用した縦延伸法、テンターオーブンを利用した横延伸法、これらを組み合わせた逐次二軸延伸法、圧延法、テンターオーブンとパンタグラフの組み合わせによる同時二軸延伸法、テンターオーブンとリニアモーターの組み合わせによる同時二軸延伸法等が挙げられる。また、スクリュー型押出機に接続された円形ダイを使用して溶融樹脂をチューブ状に押し出し成形した後、これに空気を吹き込む同時二軸延伸(インフレーション成形)法等も使用できる。
また、熱可塑性樹脂フィルムを延伸する場合の延伸倍率についても、使用する熱可塑性樹脂の特性等を考慮して適宜決定することができる。 例えば、プロピレンの単独重合体又はその共重合体を含む熱可塑性樹脂フィルムを一方向に延伸する場合、その延伸倍率は、通常、下限が約1.2倍、好ましくは2倍であり、上限が12倍、好ましくは10倍である。一方、二軸延伸する場合の延伸倍率は、面積延伸倍率で通常、下限が1.5倍、好ましくは10倍であり、上限が60倍、好ましくは50倍である。
上記延伸倍率の範囲内であれば、目的の空孔率が得られて不透明性が向上しやすい。また、熱可塑性樹脂フィルムの破断が起きにくく、安定した延伸成形ができる傾向がある。
熱可塑性樹脂フィルムは、樹脂被膜との密着性を高める観点から、表面処理が施されて表面が活性化していることが好ましい。
表面処理としては、コロナ放電処理、フレーム処理、プラズマ処理、グロー放電処理、オゾン処理等が挙げられ、これら処理は組み合わせることができる。なかでも、コロナ放電処理又はフレーム処理が好ましく、コロナ処理がより好ましい。
本発明に係る樹脂被膜は、カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤(以下、「本発明に係るシランカップリング剤」と言う場合がある。)の反応物である樹脂を含有し、かつ熱可塑性樹脂粒子を含まない。本発明に係る樹脂被膜は、通常、印刷、筆記具等により文字や画像等の記録が可能な膜である。
本発明に係る樹脂被膜は、熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体の少なくとも一方の面に、カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤を含有し、かつ熱可塑性樹脂粒子を含有しない水溶液(以下、「本発明に係る樹脂被膜形成用塗布液」と言う場合がある。)を塗布した後、乾燥させることにより形成することができる。ここで、カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤の反応率は100%でなくてもよい。すなわち、本発明に係る樹脂被膜は、反応物(反応生成物)である樹脂以外に、未反応のカチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤を含有することがある。本発明に係る樹脂被膜形成用塗布液は、カチオン性水溶性ポリマー、シランカップリング剤及び水性溶媒を混合した後、撹拌することにより、得ることができる。本発明に係る樹脂被膜形成用塗布液は、カチオン性水溶性ポリマーの水溶液とシランカップリング剤の水溶液を混合することにより得てもよい。
樹脂被膜中のカチオン性水溶性ポリマー(未反応成分)、シランカップリング剤(未反応成分)及びカチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤との反応物は、飛行時間型二次イオン質量分析法(TOF-SIMS:Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry)により確認することができる。
本発明に係る樹脂被膜において、カチオン性水溶性ポリマーは、シランカップリング剤との反応物である樹脂として含有される。ただし、上述のように、本発明に係る樹脂被膜には、未反応のカチオン性水溶性ポリマーが含まれていてもよい。
カチオン性水溶性ポリマーが有する極性基により、樹脂被膜はインク又はトナーと化学的な接着(具体的には、イオン結合による接着。)及び分散接着(具体的には、ファンデルワールス力による接着。)することができ、本発明に係る樹脂被膜に対するインク又はトナーの転移性及び密着性が向上すると推定される。
エチレンイミン系重合体としては、ポリエチレンイミン、ポリ(エチレンイミン−尿素)、ポリアミンポリアミドのエチレンイミン付加物、これらのアルキル変性体、シクロアルキル変性体、アリール変性体、アリル変性体、アラルキル変性体、ベンジル変性体、シクロペンチル変性体、環状脂肪族炭化水素変性体、グリシドール変性体、これらの水酸化物等が挙げられる。変性体を得るための変性剤としては、例えば塩化メチル、臭化メチル、塩化n−ブチル、塩化ラウリル、ヨウ化ステアリル、塩化オレイル、塩化シクロヘキシル、塩化ベンジル、塩化アリル、塩化シクロペンチル等が挙げられる。
アミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマーの市販品としては、ポリメント(株式会社日本触媒製)等が挙げられる。
また、エチレンイミン系重合体の市販品としては、エポミン(株式会社日本触媒製)、ポリミンSK(BASF社製)等が挙げられる。
樹脂の重量平均分子量及び数平均分子量は、GPC(Gel Permeation Chromatography)法により測定した値をポリスチレン換算することによって得ることができる。
本発明に係る樹脂被膜において、シランカップリング剤は、カチオン性水溶性ポリマーとの反応物である樹脂として含有される。ただし、上述のように、本発明に係る樹脂被膜には、未反応のシランカップリング剤が含まれていてもよい。
具体的には、シランカップリング剤は、有機材料との反応性が高い官能基を有し、この官能基が支持体の熱可塑性樹脂とカチオン性水溶性ポリマーを架橋反応させて支持体との密着性を高め、支持体と樹脂被膜の間への水分の浸入を防いでいると推定される。これにより、樹脂被膜の剥離、ひいては印刷物からのインク又はトナーの剥がれを抑えて耐擦過性を高めていると推定される。また、シランカップリング剤は、カチオン性水溶性ポリマー同士を架橋反応させて網目構造を形成し、この網目構造がインク又はトナーの転写性及び密着性を高めていると推定される。さらに、シランカップリング剤は、カチオン性水溶性ポリマーと架橋反応し、カチオン性水溶性ポリマーの親水性成分(極性樹脂成分)をより高分子量化させることによって、耐水性を向上させていると推定される。
または、シランカップリング剤は、シラノール基がアミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマーにおける(メタ)アクリル酸残基、無水マレイン酸残基等や、エチレンイミン系重合体におけるアミノ基と縮合反応する一方、シラノール基以外の官能基が支持体の熱可塑性樹脂と高い親和性で結びつくことで、架橋反応を行うと推定される。
ビニル系シランカップリング剤としては、例えばビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン等が挙げられる。
(メタ)アクリル系シランカップリング剤としては、例えば3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
メルカプト系シランカップリング剤としては、例えば3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
イソシアネート系シランカップリング剤としては、例えば3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
これらのシランカップリング剤は、単独で又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
エチレンイミン系重合体に含まれる第1級〜第3級アミノ基との架橋反応のし易さの観点からは、エポキシ系シランカップリング剤、ウレイド系シランカップリング剤又はイソシアネート系シランカップリング剤が好ましく、エポキシ系シランカップリング剤がより好ましい。
また、支持体表面に無機フィラー等の金属酸化物粒子が存在する場合、当該粒子と強固に結合して支持体との密着性を高める観点から、アミノ系シランカップリング剤、ウレイド系シランカップリング剤又はメルカプト系シランカップリング剤を用いることが好ましい。
本発明に係る樹脂被膜は、帯電による埃の付着及び印刷時の搬送不良を防いで、記録用紙としての取扱い性を向上させる観点から、帯電防止剤を含有することが好ましい。
帯電防止剤のなかでも、ブリードアウトによる表面の汚染等を減らす観点から、ポリマー型帯電防止剤が好ましい。
ポリマー型帯電防止剤としては、特に限定されるものではなく、カチオン型、アニオン型、両性型又はノニオン型の帯電防止剤を用いることができ、これらを単独で又は2種以上を組み合わせることができる。
ポリマー型帯電防止剤としては、三菱化学株式会社製のサフトマーST−1000、ST−1100、ST−3200(商品名)等の市販品を使用することができる。
ポリマー型帯電防止剤としては、シランカップリング剤と反応する化合物を使用してもよいし、反応しない化合物を使用してもよい。ただし、帯電防止性能の発現しやすさの観点からは、シランカップリング剤と反応しない化合物が好ましい。
架橋促進剤としては、例えばリン酸、硫酸、クエン酸、コハク酸等が挙げられる。
アンチブロッキング剤としては、例えばシリカ、軽質炭酸カルシウム、アクリル酸アルキルエステル共重合物等のアクリルポリマービーズ等が挙げられる。
本発明に係る樹脂被膜は、上述のように、熱可塑性樹脂粒子を含まない。熱可塑性樹脂粒子は、樹脂被膜形成用塗布液中の分散媒体に分散している、オレフィン系共重合体等の熱可塑性樹脂のエマルジョン由来の粒子をいう。
熱可塑性樹脂粒子を含まないことにより、樹脂被膜の表面の均一性が高まり、光沢、透明性等の外観に優れた記録用紙を得ることができる。また、トナー、特に液体トナーを用いた湿式電子写真印刷方式の液体トナーとの密着性が向上するとともに、支持体がホモポリプロピレンであっても、支持体との密着性も向上する。
本発明に係る樹脂被膜が熱可塑性樹脂粒子を含まない構成であることと、当該樹脂被膜の表面の均一性は、走査型電子顕微鏡観察等により確認できる。
上述のように、本発明に係る樹脂被膜は、記録可能な膜である。記録の仕方としては、例えば、印刷、筆記具等での記録が挙げられる。本発明の記録用紙は、本発明に係る樹脂被膜を有することにより、記録用紙として使用することができる。
本発明の記録用紙の樹脂被膜表面の光沢度は、支持体表面の光沢を維持できることが好ましい。光沢度としては、JIS P 8142:1993に準拠して測定した、75度鏡面光沢度を使用することができる。
本発明の記録用紙のヘイズは、ラベルの透明性が向上しやすい点では低いことが好ましい。また、製造のしやすさの点では、ヘイズが高いことが好ましい。具体的には、本発明の記録用紙のヘイズは、下限が1%であることが好ましく、2%であることがさらに好ましい。一方で、ヘイズの上限が10%であることが好ましく、5%であることがさらに好ましい。ここで、ヘイズは、JIS K7136:2000に準拠して、ヘイズメータ(曇り度計)を用いて測定した値をいう。
本発明の記録用紙のヘイズは、支持体の種類、支持体の厚さ、支持体表面の形状、樹脂被膜に用いる材料の種類、樹脂被膜の厚さ等によって調整できる。
本発明の記録用紙は、オフセット印刷、レタープレス印刷、グラビア印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷を含む種々の方法の印刷が可能であり、得られた印刷物のインキの密着性に優れ、かつ耐水性、耐候性及び耐久性に優れることから、屋内外で用いるポスター、屋内外で用いるステッカー、冷凍食品用容器のラベル、工業製品のネーマー(使用方法、注意書きを記したラベル)等の用紙として好適である。
本発明の記録用紙は、本発明に係る樹脂被膜形成用塗布液を、熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体の少なくとも一方の面に塗布した後、乾燥し、支持体上に樹脂被膜を形成することにより、製造することができる。
水性溶媒は、水であってもよいし、水を主成分としてメチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、トルエン、キシレン等の水溶性有機溶媒を含有してもよい。水を主成分とするとは、全体の50質量%以上が水であることをいう。水性溶媒を用いることにより、工程管理が容易になり、安全上の観点からも好ましい。
樹脂被膜形成用塗布液の塗布は、ダイコーター、バーコーター、ロールコーター、リップコーター、グラビアコーター、スプレーコーター、ブレードコーター、リバースコーター、エアーナイフコーター等の塗布装置を用いることができる。
樹脂被膜形成用塗布液の塗布量は、乾燥後の樹脂被膜の厚さや含有成分の濃度等を考慮して適宜調整することができる。
塗布膜を乾燥させることにより、塗布膜中のシランカップリング剤による脱水縮合反応が進み、シランカップリング剤とカチオン性水溶性ポリマーの反応物である樹脂が生成すると推定される。
プロピレン単独重合体(日本ポリプロ社製、商品名:ノバテックPP FY−4、MFR(JIS K2710:1999):5.0g/10分)67質量%、高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、商品名:ノバテックHD HJ580N、MFR(JIS K6922−2):12g/10分、融点(JIS K7121):134℃)10質量%と、炭酸カルシウム(備北粉化工業社製、商品名:ソフトン2200、平均粒径1.0μm(測定方法:空気透過法))23質量%よりなる樹脂組成物(a)を、押出機を用いて260℃で溶融混練し、ダイより押し出してフィルム成形した。50℃までフィルムを冷却した後、140℃に再度加熱し、ロール群の周速差を利用して縦方向に5倍延伸して、基層となる一軸延伸フィルムを得た。
支持体(E1)において、樹脂組成物(b)を、プロピレン単独重合体(日本ポリプロ社製、商品名:ノバテックPP MA−3、MFR(JIS K2710:1999):11g/10分)51.5質量%、高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、商品名:ノバテックHD HJ580N、MFR(JIS K6922−2):12g/10分、融点(JIS K7121):134℃)3.5質量%、炭酸カルシウム(備北粉化工業社製、商品名:ソフトン2200)44.5質量%及び酸化チタン(石原産業社製、商品名:CR−60、平均粒子径0.21μm)0.5質量%よりなる樹脂組成物(c)に変更したこと以外は同様にして、厚さ80μmの熱可塑性樹脂フィルムを得て、これを支持体(E2)とした。支持体(E2)の空孔率は34%であった。
厚さ75μmの2軸延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡社製、商品名:E5200)を支持体(E3)とした。
還流冷却器、窒素導入管、攪拌機、温度計、滴下ロート及び加熱用のジャケットを装備した、内容積が150Lの反応器に、イソプロパノール(トクヤマ社製、商品名:トクソーIPA)40kgを仕込んだ。撹拌しながら、N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート(三洋化成工業社製、商品名:メタクリレートDMA)12.6kg、ブチルメタクリレート(三菱レイヨン社製、商品名:アクリエステルB)12.6kg及び高級アルコールメタクリル酸エステル(三菱レイヨン社製、商品名:アクリエステルSL、ラウリルメタクリレートとトリデシルメタクリレートの混合物)2.8kgを仕込んだ。系内の窒素置換を行い、内温を80℃まで上昇させた後、重合開始剤として2,2′−アゾビスイソブチロニトリル(和光純薬工業社製、商品名:V−60(AIBN))0.3kgを添加し、重合を開始した。
第2級アミノ基含有ポリマーである、市販のポリエチレンイミン水溶液(BASFジャパン社製、商品名:ポリミンSK)を、カチオン性水溶性ポリマー(A2)水溶液として用いた。
市販のシランカップリング剤である3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業社製、商品名:KBM−403)を、シランカップリング剤(B)として用いた。
撹拌装置、還流冷却器、温度計及び窒素ガス導入管を取り付けた四つ口フラスコ内に、ジメチルアミノエチルメタクリレート35質量部、エチルメタアクリレート20質量部、シクロヘキシルメタアクリレート20質量部、ステアリルメタアクリレート25質量部、エチルアルコール150質量部と、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル1質量部を添加した。系内を窒素置換後、窒素気流下で80℃の温度で6時間重合反応を行った。次いで、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルアンモニウムクロリドの60質量%エチルアルコール溶液70質量部を加え、さらに温度80℃で15時間反応させた。水を滴下しながらエチルアルコールを留去し、第4級アンモニウム塩含有アクリル系樹脂の濃度が30質量%の水溶液を得て、これをポリマー型帯電防止剤(C)として用いた。
二軸押出機(日本製鋼所社製、機器名:TEX30HSS)を使用して、原料樹脂の溶融混練と乳化を以下の手順で行い、オレフィン系共重合体エマルジョンを調製した。
具体的には、オレフィン系共重合体としてペレット状のエチレン−メタクリル酸−アクリル酸エステル共重合体(三井・デュポン・ポリケミカル社製、商品名:ニュクレルN035C)を、ホッパーから押出機に供給した。そして、スクリュー回転数230rpm、シリンダー温度160〜250℃の条件で、溶融、混練した。
ポリアミンポリアミドのエピクロルヒドリン付加物(日本PMC社製、商品名:WS−4082)を、シランカップリング剤以外の架橋剤として用いた。
市販のリン酸(和光純薬工業社製)を架橋促進剤として用いた。
上記カチオン性水溶性ポリマー(A1)100質量部(固形分換算)に対し、カチオン性水溶性ポリマー(A2)21質量部(固形分換算)、シランカップリング剤(B)21質量部、ポリマー型帯電防止剤(C)19質量部、架橋促進剤であるリン酸2質量部を含む水溶液を、樹脂被膜形成用塗布液として調製した。
支持体(E1)の両面に、30W・分/m2の条件でコロナ放電処理を施した後、各面の乾燥後の固形分が0.025g/m2となるように、調製した樹脂被膜形成用塗布液をロールコーターにより塗布した。60℃のオーブンにおいて塗布膜を乾燥して樹脂被膜を形成し、実施例1の記録用紙を得た。
実施例1において、樹脂被膜形成用塗布液中の各成分を下記表1に示すように変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2〜5及び比較例4、5の記録用紙を得た。
表1に示すように、オレフィン系共重合体エマルジョン100質量部に対し、カチオン性水溶性ポリマー(A2)4質量部、シランカップリング剤(B)5質量部、ポリマー型帯電防止剤(C)5質量部及び架橋促進剤であるリン酸2質量部を含む水溶液を、樹脂被膜形成用塗布液として調製した。
支持体(E1)の両面に、30W・分/m2の強度でコロナ放電処理を施し、各面の乾燥後の固形分が0.36g/m2となるように上記樹脂被膜形成用塗布液をロールコーターにて塗布した。60℃のオーブンにおいて塗布膜を乾燥して、樹脂被膜を形成し、比較例1の記録用紙を得た。
比較例1において、オレフィン系共重合体エマルジョンを用いず、さらにシランカップリング剤(B)5質量部の代わりに架橋剤4質量部を用いたこと以外は、比較例1と同様にして記録用紙を得た。
比較例1において、支持体(E2)に変更したこと以外は、比較例1と同様にして記録用紙を得た。
準備した未印刷の記録用紙を次のようにして評価した。
JIS P 8142:1993に準拠して、樹脂被膜形成用塗布液を塗布して樹脂被膜を形成する前の支持体と、樹脂被膜を形成した後の記録用紙の75度鏡面光沢度を測定した。具体的には、支持体及び記録用紙から100mm×100mm寸法の試験片をそれぞれ作製した。デジタル変角光沢計(スガ試験機社製)を用いて、試験片の3箇所の光沢度を測定し、各測定値の平均値を求めた。なお、記録用紙の場合は、樹脂被膜が設けられた面の光沢度を測定した。
照度500lx程度の昼白色の蛍光灯を用いて、目線とほぼ同じ角度で、目線と反対方向から記録用紙を照らし、記録用紙の表面を目視で観察した。塗布時のスジの有無により、塗布ムラを下記のように評価した。
〇:スジが確認されない
×:スジが確認された
2枚の記録用紙をラベルの形状に打ち抜き、学振形染色摩擦堅ろう度試験機(スガ試験機社製、機器名:摩擦試験機II形)を用いて、記録用紙同士を、荷重500gを加えながら100回連続して擦った。その後の記録用紙の表面を目視で観察し、毛羽立ちの有無を下記のように評価した。
〇:毛羽立ちが確認されない
×:毛羽立ちが確認された
液体トナーを用いた湿式電子写真印刷機(日本HP社製、機器名:Indigo7800)を用いて、記録用紙の印刷適性について、以下の評価を行った。
各実施例、比較例にて得られた記録用紙を温度23℃、相対湿度50%の環境下で3時間調湿した。次いで、調湿時と同じ環境下で、上記印刷機を用いて、記録用紙の片面に濃度100%の墨ベタ画像及び濃度30%の墨の網点絵柄を印刷した。印刷機には、複数色の液体トナー(日本ヒューレット・パッカード社製、商品名:HP ElectroInk Light Cyan Q4045A、HP ElectroInk Light Magenta Q4046A、HP ElectroInk Digital Matt 4.0,3 Cartridges Q4037A、HP ElectroInk Digital Matt 4.0,9 Cartridges Q4038A)を搭載した。印刷後の記録用紙上の画像の状態をルーペで拡大して目視で観察し、トナー転移性を次のようにして評価した。
○:画像が鮮明であり、トナーの転移性が良好
×:画像にかすれが生じており、トナーの転移性が低い
印刷から2分経過後、記録用紙の印刷面に、セロハンテープ(ニチバン社製、商品名:セロテープ(登録商標)CT−18)の粘着面を貼り付け、指で3回擦って十分に密着させた。密着させたセロハンテープを180度方向に300m/minの速度で手剥離した後、小型汎用画像解析装置(ニレコ社製、型式名:LUZEX−AP)を用いて、記録用紙上の液体トナーの残存率を算出した。具体的には、印刷面を撮影して得られた画像に2値化処理を実施し、液体トナーが占める面積の割合を残存率として算出した。算出した液体トナーの残存率から、以下の基準でトナーの密着性をランク評価した。Cランク以上を合格とし、Dランク以下を不合格とした。
A:液体トナーの残存率が95%以上
B:液体トナーの残存率が90%以上95%未満
C:液体トナーの残存率が70%以上90%未満
D:液体トナーの残存率が20%以上70%未満
E:液体トナーの残存率が20%未満
印刷後の記録用紙を23℃の水中に24時間浸漬した後、水中から取り出して水分をウエスで軽く拭き取った5分後に、ドライ条件の場合と同様にテープ剥離試験及び評価を行った。
印刷後の記録用紙をラベルの形状に打ち抜き、学振形染色摩擦堅ろう度試験機(スガ試験器社製、機器名:摩擦試験機II形)に取り付けて、水に湿らせた白綿布で、荷重500gで100回擦る摩擦試験を行った。トナー密着性の評価と同様の基準で、摩擦試験後の記録用紙上のトナーの残存率から耐擦過性を評価した。
印刷後の記録用紙を23℃の水中に24時間浸漬した後、水中から取り出して水分をウエスで軽く拭き取った5分後に、ドライ条件の場合と同様に摩擦試験及び評価を行った。
未印刷の記録用紙に対して、温度0℃、相対湿度40RH%の環境下で0.5時間調湿した後、温度40℃、相対湿度90RH%の環境下で2時間調湿する結露促進処理を行った。この処理を1サイクルとして、15サイクル実施した。結露促進処理後の記録用紙を用いて、上記と同様にして印刷を行い、トナーの転移性及び密着性を評価した。
フレキソ印刷試験機(明製作所社製、機器名:RI- III型印刷適性試験機)を用いて、フレキソ印刷方式の印刷適性を次のようにして評価した。
印刷後の記録用紙を用いて、湿式電子写真印刷方式の場合と同様に、インクの転移性、密着性、耐擦過性等の印刷適性の評価を行った。
同様に、実施例1〜5の記録用紙は、従来からの印刷手法であるフレキソ印刷で使用される紫外線硬化型のフレキソインクに対しても、インクの転移性、密着性及び耐擦過性に優れており、結露促進処理後の良好な結果からも、耐水性及び経時安定性が良好であることがわかる。
図2に示すように、比較例1は表面に微細な凹凸が多く、毛羽立ちやすいことが分かる。この凹凸は、オレフィン系共重合体粒子に由来すると考えられる。一方、図3に示すように、実施例1は表面の凹凸が少なく均一であり、毛羽立ちにくい表面構造であることが分かる。図3を、支持体の撮影写真である図4と比較すると、いずれも大きな粒状物が確認できることから、この粒状物は、図4に示す支持体中のフィラーであると考えられる。
実施例1と比較例2を比較すると、シランカップリング剤以外の架橋剤と第3級アミノ基を含まないカチオン性水溶性ポリマーを組み合わせた樹脂被膜よりも、実施例1の樹脂被膜の方が、耐水性及び経時安定性が向上することが分かる。
11 支持体
12 樹脂被膜
Claims (14)
- 熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体と、
前記支持体の少なくとも一方の面に位置する樹脂被膜と、を備え、
前記樹脂被膜が、
カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤の反応物である樹脂からなるか、又は、前記反応物である樹脂と、帯電防止剤、架橋促進剤、pH調整剤及び消泡剤からなる群より選択される少なくとも1種の助剤成分とからなり、
前記樹脂被膜中のシランカップリング剤成分の含有量が、カチオン性水溶性ポリマー成分に対して15〜35質量%であり、
かつ熱可塑性樹脂粒子を含有せず、
前記カチオン性水溶性ポリマーが、第1級〜第2級のアミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマー又はエチレンイミン系重合体を含むことを特徴とする記録用紙。 - 前記カチオン性水溶性ポリマーが、第3級のアミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマー又はエチレンイミン系重合体を含むことを特徴とする請求項1に記載の記録用紙。
- 前記シランカップリング剤が、エポキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項1又は2に記載の記録用紙。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムが、ポリオレフィン系樹脂フィルムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の記録用紙。
- 前記樹脂被膜が、前記帯電防止剤を含有し、
前記帯電防止剤が、前記シランカップリング剤と反応性を有しない、4級アンモニウム塩構造を有するアクリル系樹脂を含むことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の記録用紙。 - 前記樹脂被膜が、前記架橋促進剤を含有し、
前記架橋促進剤が、リン酸、硫酸、クエン酸又はコハク酸を含む
請求項1〜5のいずれか一項に記載の記録用紙。 - 前記樹脂被膜の厚さが、0.1〜5μmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の記録用紙。
- 熱可塑性樹脂フィルムからなる支持体の少なくとも一方の面に、水性溶媒中に、カチオン性水溶性ポリマーとシランカップリング剤のみを含有するか、又は、前記カチオン性水溶性ポリマー、前記シランカップリング剤、並びに帯電防止剤、架橋促進剤、pH調整剤及び消泡剤からなる群より選択される少なくとも1種の助剤成分のみを含有し、かつ熱可塑性樹脂粒子を含有しない水溶液を塗布した後、乾燥し、前記支持体上に樹脂被膜を形成し、
前記カチオン性水溶性ポリマーが、
前記シランカップリング剤と反応可能な極性基を有し、
第1級〜第2級のアミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマー又はエチレンイミン系重合体を含むことを特徴とする記録用紙の製造方法。 - 前記樹脂被膜中のシランカップリング剤成分の含有量が、カチオン性水溶性ポリマー成分に対して15〜35質量%であることを特徴とする請求項8に記載の記録用紙の製造方法。
- 前記カチオン性水溶性ポリマーが、第3級のアミノ基又はアンモニウム塩構造を有する(メタ)アクリル系ポリマー又はエチレンイミン系重合体を含むことを特徴とする請求項8又は9に記載の記録用紙の製造方法。
- 前記シランカップリング剤が、エポキシ系シランカップリング剤であることを特徴とする請求項8〜10のいずれか一項に記載の記録用紙の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂フィルムが、ポリオレフィン系樹脂フィルムであることを特徴とする請求項8〜11のいずれか一項に記載の記録用紙の製造方法。
- 前記樹脂被膜が、前記帯電防止剤を含有し、
前記帯電防止剤が、前記シランカップリング剤と反応性を有しない、4級アンモニウム塩構造を有するアクリル系樹脂を含むことを特徴とする請求項8〜12のいずれか一項に記載の記録用紙の製造方法。 - 前記樹脂被膜の厚さが、0.1〜5μmであることを特徴とする請求項8〜13のいずれか一項に記載の記録用紙の製造方法。
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