JP6784503B2 - 記録媒体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明に係る記録媒体は、基材と、インク受容層と、を有する。前記インク受容層は、無機粒子と、水不溶性樹脂と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種(以下、添加剤とも示す)と、を含有する。また、前記無機粒子の平均細孔半径は5.0nm以下である。本発明ではこれらの構成を満たすことにより、耐光性及び耐水性に優れる記録媒体を提供することができる。前記構成を満たすことにより、耐光性及び耐水性に優れる記録媒体を提供できる詳細なメカニズムは明らかになっていないが、以下のように推測される。
基材としては、記録媒体用として既に利用されているもの、あるいは記録媒体用として利用可能であり、インク受容層の支持体として機能できるものであれば制限なく利用することができる。基材としては、基紙のみから構成されるもの、プラスチックフィルムのみから構成されるもの、クロスのみから構成されるものが挙げられる。また、基材として、複数の層を設けたものを用いてもよい。具体的には、基紙と樹脂層を有するもの、すなわち、樹脂被覆基材が挙げられる。本発明においては、記録媒体を屋外掲示用として使用する観点から、樹脂被覆基材、プラスチックフィルム、クロスを基材として用いることが好ましい。
(基紙)
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、ナイロン及び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、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。前記木材パルプの中でも、短繊維成分の多いLBKP、LBSP、NBSP、LDP、NDP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、漂白処理を行うことにより白色度を向上させたパルプも好ましい。なお、基紙中には、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。
樹脂層は、基紙の片面のみに設けられていてもよく、両面に設けられていてもよい。本発明においては、樹脂層は、基紙の両面に設けられていることが好ましい。また、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)は、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、100%であること、すなわち、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、プラスチックは、重量平均分子量10,000以上の高分子を50質量%以上成分として含むものを意味し、プラスチックフィルムとは、プラスチックをフィルム状に加工したものを意味する。プラスチックフィルムに用いられるプラスチックは、熱可塑性プラスチックである。熱可塑性プラスチックとしては、具体的には、ビニル系プラスチック、ポリエステル系プラスチック、セルロースエステル系プラスチック、ポリアミド系プラスチック、耐熱エンジニアリングプラスチックが挙げられる。
本発明において、クロスは、多数の繊維を薄く広い板状に加工したものを意味する。繊維の種類としては、天然繊維、天然繊維の性質を持つ材質又はプラスチックから再生される再生繊維、及び石油などの高分子を原料とする合成繊維が挙げられる。天然繊維としては、木綿、絹、麻、モヘヤ、ウール、カシミヤが挙げられる。また、再生繊維としては、アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステルが挙げられる。さらに、合成繊維としては、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタンが挙げられる。
本発明に係るインク受容層は、無機粒子と、水不溶性樹脂と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種とを含有する。また、必要に応じて、インク受容層は上記の材料以外のその他の添加剤を含有してもよい。インク受容層は、前記基材の片面のみに設けられていてもよく、両面に設けられていてもよい。また、インク受容層は単層でもよいし、2層以上の複数層でもよい。ただし、インク受容層が2層以上の複数層である場合には、最表層が無機粒子と水不溶性樹脂とを少なくとも含有することが好ましい。インク受容層の厚みは、1μm以上、50μm以下であることが好ましい。
本発明において、無機粒子は細孔構造を有し、その平均細孔半径は5.0nm以下である。該平均細孔半径が5.0nmより大きい場合、添加剤が無機粒子の細孔内に入り込みやすく、無機粒子に吸収される添加剤の量が多くなる。その結果、無機粒子の間隙に残存する添加剤の量が少なくなり、耐光性が低下する。該平均細孔半径は4.5nm以下であることが好ましく、4.0nm以下であることがより好ましく、3.5nm以下であることがさらに好ましい。また、該平均細孔半径は、インク吸収性の観点から、1.5nm以上であることが好ましく、2.5nm以上であることがより好ましい。なお、該平均細孔半径は、後述する方法により測定される値である。また、該平均細孔半径は、無機粒子の一次粒子が集合した二次粒子において、該一次粒子同士の間隙に形成された細孔の平均細孔半径であることができる。
本発明において、水不溶性樹脂は無機粒子同士を結着し、被膜を形成するバインダーとして機能する。ここで、「水不溶性樹脂」とは、樹脂を80℃の温水に2時間浸漬した場合に、該樹脂の95質量%以上が残存するものを示す。水不溶性樹脂としては、耐水性の観点から、アクリル樹脂、ポリカーボネート変性ウレタン樹脂及びポリエーテル変性ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種の樹脂であることが好ましい。なお、以下、ポリカーボネート変性ウレタン樹脂及びポリエーテル変性ウレタン樹脂をまとめて単に「ウレタン樹脂」ともいう。また、「変性」とは、ウレタン樹脂生成時に使用するポリオールの種類を指し、主にポリエーテル、ポリエステル及びポリカーボネートの3種類の構造が用いられる。
本発明における添加剤であるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤は、インク受容層中に存在することで、ガス、光などによる退色から色材を守り、色材の耐光性を向上させることができる。本発明では、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種を用いる。
インク受容層には、これまで述べてきたもの以外のその他の添加剤を本発明の効果を妨げない範囲で含有してもよい。その他の添加剤としては、例えば、色材劣化を防止する機能を有する、チオウレア系化合物、チウラム系化合物、ホスファイト系化合物などのヒドロペルオキシド分解剤が挙げられる。これらは一種を用いてもよく、二種以上を併用してもよい。
本発明に係る記録媒体の製造方法は、以下の工程を有する。無機粒子と、水不溶性樹脂と、添加剤とを含有するインク受容層用塗工液(以下、塗工液とも示す)を調製する工程。前記インク受容層用塗工液を基材上に付与し、乾燥する工程。また、前記無機粒子の平均細孔半径は5.0nm以下である。該方法によれば、本発明に係る記録媒体を容易に製造することができ、本発明の効果が十分に得られる。
基材として、ポリプロピレン合成紙であるニューユポ(登録商標)FGS110(製品名、ユポコーポレション製、厚さ:110μm)を用意した。
無機粒子として、表1に示されるシリカ粒子を用意した。該シリカ粒子の固形分の含有量が18.0質量%となるように、該シリカ粒子を純水中に添加し、ミキサーで30分間撹拌して無機粒子分散液1〜7を調製した。なお、表1において合成シリカ1〜3は、上述した方法で製造された合成シリカ粒子である。合成シリカ1〜3の製造の際には、水熱処理に用いる水のpH、温度及び時間を適切に制御し、適切な平均粒子径となるようにボールミルで粉砕した。また、無機粒子の平均細孔半径は、Micromeritics Tristar−3000(商品名、(株)島津製作所)で測定された窒素ガスの吸着脱離等温線より、BJH(Barrett−Joyner−Halenda)法を用いて算出した。具体的には、窒素ガス脱離時に測定される全細孔容積と比表面積から計算によって求めた。また、無機粒子の吸油量は、JIS K 5101−13あまに油滴化法によって測定した。
バインダーとして用いられる樹脂として、表2に示される樹脂1〜7を用意した。なお、樹脂のTgは、示差走査熱量測定法(DSC法)により測定した。
添加剤として、表3に示される添加剤1〜7を用意した。
カチオン性樹脂1及び2として、表4に示されるカチオン性樹脂を用意した。
界面活性剤1及び2として、表5に示される界面活性剤を用意した。
前記無機粒子分散液、前記樹脂、前記添加剤、前記カチオン性樹脂、前記界面活性剤、多価金属塩としての硝酸カルシウム及び水を混合して、塗工液1〜25を調製した。なお、前記無機粒子分散液、前記樹脂、前記添加剤、前記カチオン性樹脂及び前記界面活性剤の混合量は、塗工液中の各固形分質量が表6に示される値となる量とした。また、硝酸カルシウムの混合量は、塗工液中の固形分質量で5質量部とした。塗工液1〜25の固形分濃度は18質量%であった。また、塗工液No.20では、添加剤No.1を1.5質量部、添加剤No.3を1.5質量部添加した。
前記基材上に、表6に記載の塗工液1〜25をバーコーターで塗工し、115℃の熱風で乾燥し、厚みが30μmのインク受容層を形成した。これにより、実施例1〜20及び比較例1〜5の記録媒体を得た。
(耐光性)
記録媒体に、インクジェット記録装置imagePROGRAF iPF6400(商品名、キヤノン製)を用いて、印字モード合成紙(糊なし)標準モードでRGB値が(255、255、160)のパッチを記録し、24時間乾燥させた。その後、光学反射濃度計 500分光濃度計(商品名、X−Rite製)にて光学濃度を測定した。キセノンウェザーメーターCi4000(商品名、アトラス社製)にて200時間暴露した後、再度光学濃度を測定し、光学濃度残存率を以下の式で算出した。
なお、キセノンウェザーメーターは、340nmの波長にて0.39W/m2の照射強度、槽内温度50℃、相対湿度70%、ラック温度63℃の条件で稼働させた。また、光学濃度残存率が高いほど、記録媒体の耐光性が高いことを意味する。耐光性は以下の基準で評価した。評価結果を表7に示す。
4:光学濃度残存率が80%以上であった。
3:光学濃度残存率が70%以上80%未満であった。
2:光学濃度残存率が60%以上70%未満であった。
1:光学濃度残存率が60%未満であった。
記録媒体の表面に80℃の流水を48時間流して、一晩乾燥させた。その後、記録媒体のインク受容層が形成されている側の面に、黒紙 ニューカラーR(商品名、リンテック製)を75g/cm2の荷重をかけて押し付け、学振型摩擦堅牢度試験機AB−301 COLOR FASTNESS RUBBING TESTER(商品名、テスター産業製)にて20回往復させた。試験前後の黒紙の表面(記録媒体に押し付けた側の面)の光学濃度の変化率を、光学反射濃度計 500分光濃度計(商品名、X−Rite製)を用いて測定した。尚、光学濃度の変化率が高いほど、黒紙に削れたインク受容層が付着していることになるため、記録媒体の耐水性が低いことを意味する。耐水性は以下の基準で評価した。評価結果を表7に示す。
4:光学濃度の変化率が20%未満であった。
3:光学濃度の変化率が20%以上30%未満であった。
2:光学濃度の変化率が30%以上40%未満であった。
1:光学濃度の変化率が40%以上であった。
Claims (10)
- 基材と、インク受容層と、を有する記録媒体であって、
前記インク受容層が、無機粒子と、水不溶性樹脂と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種と、を含有し、
窒素ガスの吸着脱離等温線からBJH法を用いて算出された前記無機粒子の平均細孔半径が5.0nm以下であり、
前記無機粒子の平均二次粒子径が、1μm以上、20μm以下であることを特徴とする記録媒体。 - 前記水不溶性樹脂が、アクリル樹脂、ポリカーボネート変性ウレタン樹脂及びポリエーテル変性ウレタン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種である請求項1に記載の記録媒体。
- 前記無機粒子100.0質量部に対する、前記ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及び前記ヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種の含有量が、2.5質量部以上、10.0質量部以下である請求項1又は2に記載の記録媒体。
- 前記水不溶性樹脂のガラス転移点が20℃以下である請求項1から3のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記無機粒子の吸油量が150ml/100g以上、240ml/100g以下である請求項1から4のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記無機粒子が湿式法シリカである請求項1から5のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記基材が、樹脂被覆基材、プラスチックフィルムまたはクロスである請求項1から6のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記無機粒子の平均細孔半径が、1.5nm以上、5.0nm以下である請求項1から7のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 前記無機粒子100.0質量部に対する前記水不溶性樹脂の含有量が、30.0質量部以上、80.0質量部以下である請求項1から8のいずれか1項に記載の記録媒体。
- 無機粒子と、水不溶性樹脂と、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選択される少なくとも1種と、を含有するインク受容層用塗工液を調製する工程と、
前記インク受容層用塗工液を基材上に付与し、乾燥する工程と、
を有する記録媒体の製造方法であって、
窒素ガスの吸着脱離等温線からBJH法を用いて算出された前記無機粒子の平均細孔半径が5.0nm以下であり、
前記無機粒子の平均二次粒子径が、1μm以上、20μm以下であることを特徴とする記録媒体の製造方法。
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