JP2015529755A - 印刷媒体 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)第1の面および逆の面を有する基材を提供する工程、および
(b)顔料粒子および少なくとも1つのコーティングバインダーを含むコーティング組成物を基材の第1の面に塗布し、透過性コーティング層を形成させる工程
を含み、
前記顔料粒子は、圧縮層の形態であるとき、単峰性の孔直径分布、36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する。
本発明の印刷媒体は、第1の面および逆の面を有する基材を含む。基材は、透過性コーティング層のための支持材として役立ってもよく、不透明、半透明または透明であってもよい。
本発明の印刷媒体の透過性コーティング層は、顔料粒子を含み、圧縮層の形態であるとき、単峰性の孔直径分布、36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する。
基材は、少なくとも第1の面に、顔料粒子を含む少なくとも1つの透過性コーティング層を含む。透過性コーティング層の機能は、基材に対する一連の印刷工程において、印刷媒体に塗布されたインク溶媒を吸収し、移動させ、インクの顔料粒子を保持する。
印刷媒体を製造するための方法が提供され、この方法は、
(a)第1の面および逆の面を有する基材を提供する工程と、
(b)顔料粒子および少なくとも1つのコーティングバインダーを含むコーティング組成物を基材の第1の表面に塗布し、透過性コーティング層を形成させる工程とを含み、
前記顔料粒子は、圧縮層の形態であるとき、単峰性の孔直径分布、36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する。
以下に、実施例で使用した材料および測定方法を記載する。
顔料粒子の粒度分布を、Micromeritics(USA)社製のSedigraph 5120を用いて測定した。方法および装置は、当業者に既知であり、フィラーおよび顔料の顆粒径を決定するために一般的に用いられる。測定は、0.1重量%のNa4P2O7を含む水溶液中で行った。サンプルは、高速攪拌機および超音波を用いて分散させた。
懸濁物の固体含有量(「乾燥重量」としても知られる。)は、Mettler−Toledo(スイス)社製のMoisture Analyser HR73を用い、以下の設定で決定した。温度120℃、自動的なスイッチオフ3、標準的な乾燥、懸濁物5gから20g。
製造して1時間後および室温、100rpmで攪拌して1分後に、適切なスピンドルを取り付けたBrookfield粘度計RVT型を用いて液体コーティング組成物のBrookfield粘度を測定した。
鉱物フィラーの比表面積(単位m2/g)を、当業者によく知られている窒素およびBET法を用いて決定した(ISO 9277:2010)。次いで、比表面積と鉱物フィラーの質量(単位g)を掛け算することによって、鉱物フィラーの合計表面積(単位m2)を得た。方法および装置は、当業者に既知であり、フィラーおよび顔料の比表面を決定するために一般的に用いられる。
所定量のインク(DIN 4mmカップ)が前記カップのノズルを通って流れるために必要な秒単位の時間で測定することによって、粘度が18”から24”になるように印刷インクを調整した(EN ISO 2431:2012−03)。
Mettler Toledo Seven Easy pH計およびMettler Toledo InLab(登録商標)Expert Pro pH電極を用い、25℃でpHを測定した。20℃でpH4、7、10の市販のバッファー溶液(Aldrich製)を用い、装置の3点較正(セグメント法による)を最初に行った。報告されたpH値は、装置によって検出された終点値であった(終点は、最後の6秒間に平均から測定したシグナルの差が0.1mV未満であるときであった。)。
顔料の白色度および紙の不透明度は、Datacolor社製のELREPHO 3000を用い、ISO 2469:1994(DIN 53145−2:2000およびDIN 53146:2000)に従って測定した。
紙および印刷物の光沢は、Lehmann Messsysteme GmbH、DE−Koblenz社製のLGDL−05.3−実験装置を用い、EN ISO 8254−1:2003、TAPPI 75(%)に従って測定した。
光学印刷密度は、Techkon GmbH、Germany製のSpectroDens分光計を用い、DIN 16527−3:1993−11に従って測定した。
顔料懸濁物またはスラリーに一定圧力(通常は15bar)を数時間加え、微細な0.025μmフィルター膜を通して水を濾過によって放出することによって、顔料の圧縮層または錠剤配合物を湿式錠剤プレス装置で形成させ、直径が約4cm、厚みが1cmから1.5cmの顔料の圧縮層または錠剤を得た。得られた錠剤を後の分析のために分割し、適切なサンプル形状に整えることができる。使用する装置は、Ridgwayら、「Modified calcium carbonate coatings with rapid absorption and extensive liquid uptake capacity」(Colloids and Surfaces A:Physiochem.and Eng.Asp.2004、236(1−3)、91−102)に模式的に示される。装置から錠剤を取り出し、60℃の乾燥器で24時間乾燥させた。
Micromeritics Autopore IV水銀ポロシメーターを用い、圧縮層または錠剤配合物の一部を、空隙率、貫入合計比空隙体積および孔径分布について水銀多孔度法によって特性決定した。加えられる水銀最大圧は、414MPaであり、これは、0.004μmのラプラススロート直径に対応する。このデータを、水銀および針入度計(penetrometer)の効果と、さらに、サンプルの圧縮度について、Pore−Comp(P.A.C.Ganeら、「Void Space Structure of Compressible Polymer Spheres and Consolidated Calcium Carbonate Paper−Coating Formulations」、Industrial and Engineering Chemistry Research 1996、35(5):1753−1764)を用いて補正した。累積侵入曲線の一次導関数によって、必然的に孔の遮蔽を含む等価なラプラス直径に基づく孔径分布がわかった。体積で規定されるメジアン孔径を水銀侵入曲線から計算し、FWHMを孔径分布曲線から計算する。
透過性を測定するためのRidgwayら、「A new method for measuring the liquid permeability of coated and uncoated papers and boards」(Nordic Pulp and Paper Research Journal 2003、18(4)、377−381)によれば、面積が15mm×15mm、高さが10mmの錠剤(圧縮層)の構造の立方体片をPTFE型に入れ、Technovit 4000樹脂(Heraeus GmbH、Wherheim/Ts、ドイツ)をこの周りに注ぎ、直径が30mmのサンプル板を作製することによって、測定サンプルを調製した。選択した硬化樹脂の粘度がすばやく上がっていくことにより、サンプルの外側境界で約1mmの局所的な浸透が生じる。この浸透の深さは、サンプルの縁で不透明度が変化するため、明確に目で見ることができ、従って、較正することができる。多孔性サンプルの開いた領域(即ち、樹脂を含まない領域)を、透過性の断面積を確立することができるように評価する。装置に置く前に、サンプルの空隙網目構造を飽和させるため、サンプル板をプローブ液の入った皿に置く。存在する場合には合成バインダーまたは天然バインダーとの相互作用を避けるために、密度ρ=773kgm−3および粘度η=0.0034kgm−1s−1のヘキサデカンをこの実験に使用した。次いで、サンプル板を空間的に構築された加圧セルに入れる。加圧する透過性実験のために使用するセルの設計は、Ridgwayら(Nordic Pulp and Paper Research Journal 2003、18(4)、377−381)に記載される。窒素ボトルに過剰な圧力の気体を供給する。Mettler Toledo AX504微量天秤にこの加圧セルおよびPCサンプルを固定し、Omya AG内で開発された特別に開発されたソフトウエアを用いて秤量データを測定した。出口に透過した液滴を導くために、セルの底部に液滴捕捉デバイスが必要であった。実際の技術の重要な点は、サンプルの位置より下にあるチャンバ全体が、サンプルから出て行くそれぞれの液滴によって液滴がサンプリング皿に落ちるようにあらかじめ濡らされていなければならないことである。これらの準備を行ったら、流れの連続性を確保する。
「吸収速度」を測定するためのSchoelkopfら、「Measurement and network modelling of liquid permeation into compacted mineral blocks」(Journal of Colloid and Interface Science 2000、227(1)、119−131)によれば、圧縮層サンプルを、外側表面を濡らすことによって生じるアーチファクトを減らすために、基底面から生じる垂直方向の縁の基底部に沿ってシリコーンの薄い障壁線でコーティングた。外面の残りの部分をコーティングし、吸収中に置き換わった空気または液体が自由に移動することができ、シリコーンと吸収した液体との間の相互作用を最低限にした。吸収液源と接触するようにサンプルを下げたら、自動化した微量天秤、つまり、PCに接続し、精度0.1mgであり、1秒あたり10回の測定が可能であり、存在する場合には任意の蒸発を考慮して、Mettler Toledo AX504微量天秤を用い、皿からの重量損失を連続して記録する。記録した重量が一定になったら、吸収が飽和した指標であり、測定を終了する。吸収測定の前後のサンプル重量がわかったら、サンプル1gあたり侵入した体積を計算することができる。(重量差を液体の密度で割ると、サンプルに侵入した体積が得られ、従って、サンプル1gあたりの体積が得られる。)。
試験基材の印刷品質を評価するために、実験スケールの印刷デバイスTestacolor TFM 157−2(Norbert Schlafli Maschinen、スイス)を配置した。このデバイスは、図5に示すように、中間的な乾燥がなく、2つのフレキソ印刷ユニットを取り付けたロールツーロールプレスである。基材がほどかれる(10)と、それぞれが閉じられたインクチャンバループとして設計されたインク供給部、アニロックスローラーとして設計された計量デバイス(単位あたり、公称で15.2cm3/m2のインクを基材に転写する。)、プレート運搬シリンダおよびインプレッションシリンダを備える2つの印刷ユニット(11および11a)を通る。第2の印刷ユニット(11a)を通過した後、インクの2つの層が試験基材表面の上部に存在する(12)。産業的な標準水性インク、例えば、Sun Chemical AquaTopまたはNovoPrintシリーズ、特にシアンおよびマゼンタを使用した。インクの粘度を、印刷産業分野で一般的に使用されるように、DIN 4mm粘度カップを用い、水道水を加えることによって18秒から24秒に調整した。インクのpHは、8から9であった。基材表面への機械的なストレスの効果をシミュレーションするために、試験基材を700mmの距離にある4つのロール(13、13a、14および14a)に沿わせ、基材表面は、一定の基材張力でローラー(14および14a)と完全に接触した(Schlafliコントロールユニットで値3、10までスケールアップした。)。印刷速度は100m/分であった。特定の試験基材上部でのインクの乾燥挙動に依存して、図7に示すように汚れを観察することができた。印刷工程の後、試験基材を、場合により、熱風乾燥器(15)に通し、インクをさらに乾燥させることができ、次いで、再巻き取り部(16)に供給する。
印刷能および印刷品質を産業スケールで評価するために、Martin 618 Flexoフォルダグルーア(Bobst Group S.A.、スイス)を用いて印刷試験を行った。このデバイスは、図6に示すように、中間的な乾燥装置をもたず、4つのフレキソ印刷ユニット(31、31a、31bおよび31c)を備え、ダイ切断、水切り、糊付けおよび折り畳みの装置を取り付けた段ボールシートプレスである。シート/試験基材を、積み重ね部分(30)からこの後の処理工程へとコンベヤベルトを介して移動させる。それぞれの印刷ユニット(31、31a、31b、31c)は、閉じられたインクチャンバループとして設計されたインク供給部、アニロックスローラーとして設計された計量デバイス(単位あたり、印刷ユニット31と31aとの間に公称で10cm3/m2のインク量を、印刷ユニット31bと31cとの間に公称で8.5cm3/m2のインク量を転写する。)、プレート運搬シリンダおよびインプレッションシリンダを備える。特定の印刷ユニット(31、31a、31bおよび31c)を通った後、1層(32)、2層(32a)、3層(32b)または4層(32c)のインクがそれぞれシートに転写された。産業的な標準水性インク、例えば、Sun Chemical AquaTopまたはNovoPrintシリーズ、特にシアン、マゼンタ、イエローおよびブラックを使用した。インクの粘度を、印刷産業分野で一般的に使用されるように、DIN 4mm粘度カップを用い、水道水を加えることによって15秒から30秒に調整した。インクのpHは、8から9であった。印刷速度を5000シート/分から12000シート/分まで変えた。試験基材の寸法は、1400mm×500mmであり、この寸法は、40m/分から100m/分の印刷速度に対応する。最後の印刷ユニット(31c)を通った後、試験基材をすぐにこの後のダイ切断(33)、水切り(34)、糊付け(35)および折り畳み(36)の処理工程に供給し、試験基材の表面は、ガイドロールまたはツールと直接接触する。インクの固定/乾燥が不十分な場合には、試験基材へのインクの堆積および/または汚れが起こり得る。最後に、準備のできた生成物を運搬部(37)に供給する。
以下の方法を使用し、コーティングされたライナーのフレキソグラフィー印刷における汚れを決定し、定量した。この方法は、4つの工程に分けることができ、これを連続して行う。
コンピュータ制御し、ステージに設置したデジタルカメラを使用し、汚れの定量化のために統計的に合理的なサンプル面積をデジタル化した。6.81×4.27cm2の領域を包含するように3456×2304ピクセルの解像度を選択した。得られた画像をデータ圧縮せずにjpegファイルとして保存した。
デジタル画像は、通常は、赤色、緑色および青色を表す3つのチャンネルまたはマトリックスと、色あたり256の陰影からなる。色チャンネルを、フリーソフトウエアIrfanViewを用い、1つのマトリックスのみからなるが、256の陰影からなる個々の画像に分けた。元々の画像から、IrfanViewを用いてさらなるグレースケール画像を計算した。新しく作成した画像を、フリーソフトウエアGNU Octaveを用いてさらに分析した。
フリーソフトウエアGNU Octaveを使用し、新しく作成した画像を分析した。このソフトウエアは、画像をマトリックスとして取り扱い、これらの画像の単純な操作を可能にする。すべての可能なグレーレベル(0から255)の累積的な頻度を計算するアルゴリズムを開発し、以下に示す。
Excelを使用し、図8に示すようなグラフを作成した。図8は、異なる色チャンネルまたはグレースケール画像の陰影0から255の累積的な分布を示す。平均的な頻度(無単位)は、特定の陰影によって覆われた試験基材領域の一部分に対応する。汚れの最良の検出は、50から150の閾値範囲にあり、図9に示され、累積的な分布において、ほぼ一定のランクと最大差によって示される。この様式で、この陰影間隔について平均的な頻度を計算することができる。
A.フレキソグラフィー印刷
以下の成分を使用し、以下の表4に示すように、基材に塗布される液体コーティング組成物を調製した。
顔料1:Omya AG、スイスから市販されるOmyaprime HO 40 GO(沈降炭酸カルシウム)
顔料2:Omya AG、スイスから市販されるOmya Hydrocarb 60 GU(重質炭酸カルシウム)
顔料3:沈降炭酸カルシウム(d50:230nm、BET:19.1m2/g)
顔料4:Omya AG、スイスから市販されるOmya Covercarb 75 GU 71.5%(重質炭酸カルシウム)
顔料5:天然の重質炭酸カルシウム(d50:250nm、BET:24.8m2/g)
バインダー:Synthomer Deutschland GmbH、ドイツから市販されるLitex PX 9464(アニオン性カルボキシル化スチレン/ブタジエンコポリマー)
レオロジー調整剤:Sterocoll DF3x(アクリレートコポリマー)およびLumiten I−SC(スルホコハク酸ナトリウム溶液)、両方ともBASF、ドイツから市販される。
ノルウェー、モルデ地域の直径が10mmから300mmのノルウェー産大理石を、d50が42μmから48μmの微粒度になるように自己乾燥粉砕(即ち、研磨媒体が存在しない状態に)した。この材料を、容積が1500リットルの垂直型アトライタミル内で、水道水中、25重量%の固体含有量で、0.3mmから0.7mmのジルコンケイ酸塩ビーズを用い、添加剤(例えば、微粒化するための分散助剤および/または研磨助剤)を用いずに、d98が2.05μm、d50が0.55μmになるまで連続的な様式で湿式粉砕した。
以下の成分を使用し、以下の表8にまとめられるような、基材に塗布される液体コーティング組成物を調製した。
顔料6:Omya AG、スイスから市販されるOmyajet 5010(改質炭酸カルシウム)
顔料3:沈降炭酸カルシウム(d50:230nm、BET:19.1m2/g)
顔料7:Omya AG、スイスから市販されるOmyajet 6000 G(改質炭酸カルシウム)
バインダー2:CH Polymers OY、フィンランドから市販されるCHP 104(ポリ酢酸ビニル)
バインダー3:Chang Chung Petrochemicals、中国から市販されるBF 04(ポリビニルアルコール)。
Claims (31)
- 印刷媒体であって、
第1の面および逆の面を有する基材を含み、当該基材が、少なくとも第1の面に、顔料粒子を含む少なくとも1つの透過性コーティング層を含み、
前記顔料粒子は、圧縮層の形態であるとき、単峰性の孔直径分布、
40nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および
30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する、
印刷媒体。 - 基材が、紙、厚紙、ボール紙、プラスチック、セロハン、繊維製品、木材、金属またはコンクリート、好ましくは、紙、厚紙またはボール紙から選択される、請求項1に記載の印刷媒体。
- 基材が、第1の面および逆の面に少なくとも1つの透過性コーティング層を含む、請求項1または2に記載の印刷媒体。
- 基材が、少なくとも2つの副次層、好ましくは、3つ、5つまたは7つの副次層によって構成されている、請求項1から3のいずれかに記載の印刷媒体。
- 基材が、好ましくは、沈降炭酸カルシウム、改質炭酸カルシウム、または重質炭酸カルシウム、あるいはこれらの混合物であらかじめコーティングされている、請求項1から4のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、炭酸カルシウム、プラスチック顔料、例えば、ポリスチレン系プラスチック顔料、二酸化チタン、ドロマイト、焼成粘土、非焼成(含水)粘土、ベントナイト、またはこれらの混合物、好ましくは、炭酸カルシウム、さらに好ましくは、沈降炭酸カルシウムから選択される、請求項1から5のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、圧縮層の形態であるとき、45nmから75nm、さらに好ましくは、50nmから70nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性を有する、請求項1から6のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、圧縮層の形態であるとき、35nmから75nm、好ましくは、40nmから70nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する、請求項1から7のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、圧縮層の形態であるとき、0.20cm3/gから0.50cm3/g、好ましくは、0.25cm3/gから0.48cm3/g、さらに好ましくは、0.30cm3/gから0.55cm3/g、最も好ましくは、0.35cm3/gから0.40cm3/gの貫入合計比空隙体積を有する、請求項1から8のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、10m2/gから30m2/g、好ましくは、15m2/gから25m2/gの比表面積を有する、請求項1から9のいずれかに記載の印刷媒体。
- 顔料粒子が、300nm以下、好ましくは、20nmから250nm、さらに好ましくは、50nmから240nm、最も好ましくは、70nmから230nmの重量メジアン粒径d50を有する、請求項1から10のいずれかに記載の印刷媒体。
- コーティング層が、さらに、コーティングバインダーを、好ましくは、顔料粒子の合計重量を基準として、1重量%から20重量%、好ましくは、3重量%から15重量%、さらに好ましくは、6重量%から12重量%の量で含有する、請求項1から11のいずれかに記載の印刷媒体。
- コーティングバインダーが、デンプン、ポリビニルアルコール、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレン−アクリレートラテックスまたはポリ酢酸ビニルラテックス、あるいはこれらの混合物から選択され、好ましくは、スチレン−ブタジエンラテックスである、請求項1から12のいずれかに記載の印刷媒体。
- コーティング層が、1g/m2から50g/m2、好ましくは、2g/m2から40g/m2、さらに好ましくは、3g/m2から30g/m2、最も好ましくは、5g/m2から20g/m2のコーティング重量を有する、請求項1から13のいずれかに記載の印刷媒体。
- コーティング層が、さらに、顔料粒子の合計重量を基準として1重量%未満の量のレオロジー調整剤を含む、請求項1から14のいずれかに記載の印刷媒体。
- コーティング層が、0.2×10−17m2より大きい、好ましくは、0.3×10−17m2から3.0×10−17m2、さらに好ましくは、0.4×10−17m2から2.5×10−17m2の透過性を有する、請求項1から15のいずれかに記載の印刷媒体。
- 印刷媒体がフレキソグラフィー用印刷媒体である、請求項1から16のいずれかに記載の印刷媒体。
- 印刷媒体を製造するための方法であって、
(a)第1の面および逆の面を有する基材を提供する工程、および
(b)顔料粒子および少なくとも1つのコーティングバインダーを含むコーティング組成物を当該基材の第1の面に塗布し、透過性コーティング層を形成させる工程
を含み、
前記顔料粒子は、圧縮層の形態であるとき、単峰性の孔直径分布、
36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および
30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する、
方法。 - コーティング組成物が、液体コーティング組成物であり、方法が、さらに、コーティング層を乾燥させる工程(c)を含む、請求項18に記載の方法。
- 第1の面および逆の面にコーティングされる印刷媒体を製造するために、基材の逆の面にも工程(b)および(c)を行う、請求項19に記載の方法。
- 工程(b)および(c)を2回目に異なる液体コーティング組成物または同じ液体コーティング組成物を用いて行う、請求項19または20に記載の方法。
- コーティング組成物が、乾燥したコーティング組成物であり、第1の面および逆の面にコーティングされる印刷媒体を製造するために、基材の逆の面にも工程(b)を行う、請求項18に記載の方法。
- 工程(b)を2回目にも異なる乾燥コーティング組成物または同じ乾燥コーティング組成物を用いて行う、請求項22に記載の方法。
- コーティング層を形成させるために用いられる液体コーティング組成物が、液体コーティング組成物の合計重量を基準として、10重量%から80重量%、好ましくは、30重量%から75重量%、さらに好ましくは、40重量%から70重量%、最も好ましくは、45重量%から65重量%の固体含有量を有する、請求項19から21に記載の方法。
- 液体コーティング組成物が、20mPa・sから3000mPa・s、好ましくは、250mPa・sから3000mPa・s、さらに好ましくは、1000mPa・sから2500mPa・sの範囲のBrookfield粘度を有する、請求項19から24に記載の方法。
- コーティング組成物が、高速コーティング、メタリングサイズプレス、カーテンコーティング、スプレーコーティング、ブレードコーティングまたは静電コーティングによって塗布される、請求項18から25のいずれかに記載の方法。
- 顔料粒子を含む組成物であって、前記顔料粒子が、圧縮層の形態であるとき、
単峰性の孔直径分布、
36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および
30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する、
組成物。 - 組成物が、乾燥したコーティング組成物または液体コーティング組成物である、請求項27に記載の組成物。
- 印刷用途における顔料粒子を含む組成物の使用であって、前記顔料粒子が、圧縮層の形態であるとき、
単峰性の孔直径分布、
36nmから80nmの半値全幅高さ(FWHM)として表される体積で規定される多分散性、および
30nmから80nmの、体積で規定されるメジアン孔径を有する、
使用。 - 印刷用途が、フレキソグラフィー印刷用途、好ましくは、コーティングされたフレキソグラフィー用印刷媒体の製造である、請求項29に記載の使用。
- フレキソグラフィー印刷用途、好ましくは、ウェットオンウェットフレキソグラフィー、さらに好ましくは、ウェットオンウェットプレプリントフレキソグラフィーまたはウェットオンウェットポストプリントフレキソグラフィー、最も好ましくは、インラインウェットオンウェットポストプリントフレキソグラフィーにおける、請求項1から17に記載の印刷媒体の使用。
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