(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材を一方向に連続的に送りながら、基材上に、アルミナ水和物粒子、バインダーおよび水系分散媒を含む塗工液を塗布し、その結果得られるアルミナ塗工層の含水率を２００〜５００重量％に調整した後、そのアルミナ塗工層の上に、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液を塗布し、算術平均粗さが２５ｎｍ以下の表面を有する有機高分子フィルムを、算術平均粗さが２５ｎｍ以下の表面が、前記シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液の塗工層に接触するように連続的に積層し、アルミナ塗工層の含水率が１０重量％以下になるまで乾燥した後、前記有機高分子フィルムを剥離し、平滑化された塗工面を有する塗工紙を連続的に得る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗工紙、特にインクジェット記録方式に適した塗工紙の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
インクジェット記録方式は、ノズルからインクの液滴を噴射して、被記録材に直接画像を形成する方法である。インクジェット記録方式は、装置が比較的小型であり、ランニングコストも低いなどの利点がある。インクジェット記録方式に用いる被記録材は、高い吸収性を有し、しかも優れた発色性を有することが要求される。
【０００３】
このような被記録材として、特開平２−２７６６７１号公報などにおいて、基材上にアルミナ水和物の多孔質層を設けた記録シートが知られている。このような記録シートにおいて、基材として通常の紙などを用いた場合などには、アルミナ水和物層の表面が、基材の表面を反映し、平滑度および光沢度の低いものとなる。この点を改善するものとして、特開平７−８２６９４号公報では、平滑な型の表面に、アルミナ水和物の塗工層を形成し、基材となる紙を押し付けてこの塗工層を転写することにより、平滑度および光沢度の高い塗工紙を得ることが報告されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の方法をさらに改良し、光沢度の高い塗工紙を、連続的に製造するための具体的手段を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基材を一方向に連続的に送りながら、基材上に、アルミナ水和物粒子、バインダーおよび水系分散媒を含む塗工液を塗布し、その結果得られるアルミナ塗工層の含水率を２００〜５００重量％に調整した後、そのアルミナ塗工層の上に、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液を塗布し、算術平均粗さが２５ｎｍ以下の表面を有する有機高分子フィルムを、算術平均粗さが２５ｎｍ以下の表面が、前記シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液の塗工層に接触するように連続的に積層し、アルミナ塗工層の含水率が１０重量％以下になるまで乾燥した後、前記有機高分子フィルムを剥離し、平滑化された塗工面を有する塗工紙を連続的に得る方法を提供する。
【０００６】
本発明では、アルミナ水和物粒子、バインダーおよび水系分散媒を含む塗工液を塗布して得られる塗工層（以下アルミナ塗工層という）の含水率が特定の範囲にあるときに、平滑な有機高分子フィルムを積層し、その状態で乾燥させることにより、平滑度および光沢度が高い塗工紙を得るものである。
【０００７】
有機高分子フィルムを積層する前のアルミナ塗工層の含水率は２００〜５００重量％であることが必要である。アルミナ塗工層の含水率が２００重量％に満たない場合は、塗工層表面の硬化が進行し、平滑な表面のフィルムを押しあてても塗工層が平滑化されず、光沢度の高い塗工紙を得ることができないので不適当である。アルミナ塗工層の含水率が５００重量％を超える場合は、乾燥に長時間要するだけでなく、アルミナ塗工層の厚さが不均一になるおそれがあるので不適当である。アルミナ塗工層の含水率が２５０〜３５０重量％の範囲にある場合は、さらに好ましい。
【０００８】
ここで、アルミナ塗工層の含水率とは、アルミナ水和物およびバインダーの合計重量に対するアルミナ塗工層の水の重量である。水の少なくとも一部は、基材に浸透するが、基材に浸透した水と表面の塗工層にある水を分離して定量することは、特に連続工程においては実際上容易ではない。本発明においてアルミナ塗工層の含水率は、基材に浸透した水も、アルミナ塗工層に存在する水に含めて示すものとする。
【０００９】
有機高分子フィルムの表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ  ）が、２５ｎｍ以下であることが必要である。Ｒａ  がこの範囲にない場合は、光沢度の高い塗工紙が得られないので好ましくない。Ｒａ  が１０ｎｍ以下である場合は、さらに好ましい。表面粗さは、レーザー顕微鏡などを用いて測定することができる。
【００１０】
有機高分子フィルムを剥離する時点では、アルミナ塗工層の含水率は１０重量％以下であることが必要である。含水率が１０重量％を超える場合は、フィルムを剥離する際に、アルミナ塗工層の一部が破壊するおそれがあるので不適当である。また、含水率が低い場合は特性上問題はないが、その分乾燥に要する時間や熱量が多量に必要となるので、有機高分子フィルムを剥離する時点での含水率の好ましい範囲は１〜５重量％である。
【００１１】
本発明においては、アルミナ塗工層の上に、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液の塗工層を設けた後で、有機高分子フィルムを積層する。この場合、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液の塗工層を塗布する直前の段階で、アルミナ塗工層の含水率が、上記の範囲にあることが必要である。一度、上記の範囲の含水率に調整されたアルミナ塗工層に、さらにシリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液を塗工しても光沢度などには実質的に影響がない。アルミナ塗工層の上に、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含む塗工液を塗工することにより、さらに高い光沢度を得ることができ、かつ、耐擦傷性の高い塗工紙を得ることができる。
【００１２】
アルミナ塗工層以外の塗工層を設けた場合には、基材に浸透した水だけでなくアルミナ塗工層以外の塗工層に存在する水も、アルミナ塗工層に含まれる水に含めて、アルミナ塗工層の含水率を示すものとする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法を実施するための装置の一例を、図１に示す。本発明の製造方法を実施するに当たっては、この構成に限られるわけではない。以下、図１にしたがって本発明を具体的に説明する。
【００１４】
基材は、基材供給ロール１から連続的に供給される。送り方向への基材の長さは、特に制限はないが、連続工程としての効率の観点から、１００〜１００００ｍ程度が好ましい。基材の幅は、０．２〜５ｍ程度の範囲から適宜選択することができる。基材の供給速度は、０．５〜１００ｍ／分程度が好ましい。
【００１５】
基材の材質としては、吸収性があるものが好ましい。具体的には、一般的なセルロースを主体とした紙だけでなく、合成紙や不織布を用いることができる。
【００１６】
基材は、アルミナ塗工部２で、アルミナ水和物粒子、バインダーおよび水からなる塗工液が塗工される。塗工方法としては、ダイコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、ブレードコーター、ロッドコーター、バーコーター、コンマコーターなどを採用することができる。
【００１７】
アルミナ水和物としては、インクの吸収性および色素の定着性が高いことなどから、ベーマイト（Ａｌ２  Ｏ３  ・ｎＨ２  Ｏ、ｎ＝１〜１．５）が好ましい。アルミナ水和物は、一次粒子径が５〜１５ｎｍのものが好ましい。塗工液中で、一次粒子が単分散しているものを用いることもできるが、二次凝集しているものを用いることもできる。この場合、二次凝集径は１００〜３００ｎｍであることが好ましい。塗工液中における、アルミナ水和物粒子の含有量は１０〜２５重量％が好ましい。
【００１８】
バインダーとしては、ポリビニルアルコールおよびその変性物、でんぷんやその変性物、ＳＢＲラテックス、ＮＢＲラテックス、ヒドロキシセルロース、ポリビニルピロリドンなどから選択することができる。特に、ポリビニルアルコールが好ましい。バインダーの使用量は、アルミナ水和物粒子に対して５〜１５重量％が好ましい。
【００１９】
アルミナ水和物粒子の分散媒としては、水系分散媒が用いられるが、水以外に界面活性剤などの添加成分を加えることもできる。
【００２０】
アルミナ塗工層の塗工量としては、乾燥したときにアルミナ水和物とバインダーの合計量が基材の単位面積当り１５〜５０ｇ／ｍ２  であることが好ましい。塗工量が１５ｇ／ｍ２  に満たない場合は、インクの吸収性が不足するおそれがあるので好ましくない。塗工量が５０ｇ／ｍ２  を超える場合は、それ以上インクの吸収性が向上せず、さらに、塗工層の機械的強度が低下するおそれがあるだけでなく、いたずらに材料を使用することになるので好ましくない。
【００２１】
アルミナ塗工層を形成した基材は、含水率調整室３に供給されて、含水率を２００〜５００重量％に調整される。含水率の調整は、好ましくは８０〜１２０℃範囲の温度に、０．５〜１０分程度保持することによって行う。含水率調整室３から出た塗工紙の含水率を、種々の方法で定量することにより、含水率の調整工程を制御するのが好ましい。
【００２２】
図１の例においては、次にシリカ塗工部４で、シリカ粒子、バインダーおよび分散媒を含むシリカ塗工液が塗布される。
【００２３】
シリカ塗工液の組成は、シリカ固形分１００重量部に対して、バインダーを５〜２０重量部含有し、総固形分濃度が２〜１０重量％程度を用いるのが好ましい。塗工液中のシリカ粒子は、球形に近い外形を有するコロイド粒子であることが好ましく、その粒子径としては１〜１０００ｎｍが好ましい。バインダーは、変成ポリビニルアルコールが好ましい。シリカ塗工液の分散媒は、水系のものが好ましいが、非水系のものも用いることができる。
【００２４】
シリカ塗工液の塗工量は、乾燥したときにシリカとバインダーの合計量が、基材の単位面積当り０．８〜１．５ｇ／ｍ２  であることが好ましい。塗工量が０．８ｇ／ｍ２  に満たない場合は、シリカ塗工層を設けた効果が実質的に発現しないおそれがあるので好ましくない。塗工量が１．５ｇ／ｍ２  を超える場合は、それ以上シリカ塗工層を設けた効果が向上せず、アルミナ塗工層の吸収性を阻害するおそれがあるので好ましくない。
【００２５】
次にフィルム供給ロール５から、供給された有機高分子フィルムがフィルム積層部６にて積層される。有機高分子フィルムは、基材の紙と同程度の幅および長さのものを採用できる。
【００２６】
有機高分子フィルムの材質としては、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどを用いることができる。
【００２７】
有機高分子フィルムと積層された塗工紙は、次に乾燥室７に送られてさらに乾燥される。乾燥は、１２０〜１６０℃で、０．５〜１０分程度保持することによって行うのが好ましい。
【００２８】
乾燥室７から出た塗工紙は、フィルムが剥離され、塗工紙は巻き取りロール８に、剥離したフィルムは巻き取りロール９に、それぞれ巻き取られる。このとき、塗工層とフィルムの界面で剥離が起こり、基材上に塗工層を有する塗工紙が得られる。塗工紙は、適宜裁断して使用される。
【００２９】
このようにして、剥離されたフィルムは、再利用することもできる。その場合は、表面を洗浄することが好ましい。剥離したフィルムを巻き取らず、必要に応じて洗浄した後、フィルム積層部６に循環して連続使用することもできる。
【００３０】
このようにして得られた、アルミナ塗工層の細孔特性としては、平均細孔半径が１〜１５ｎｍで、かつ、細孔容積が０．３〜２．０ｃｃ／ｇである場合は、十分な吸収性を有し、かつ、色濃度が高く鮮明な画像が得られるので好ましい。なお、ここでの細孔特性の測定は、窒素吸脱着法による。
【００３１】
【実施例】
［参考例１］
図１に示した装置を用いて塗工紙を製造した。ただし、シリカの塗工は行わず、アルミナ塗工層の含水率を調整した後、すぐにフィルムの積層を行った。
【００３２】
一次粒子径１０ｎｍ、二次凝集径１８０ｎｍのベーマイト粒子を含むアルミナゾル１０重量部（固形分）にポリビニルアルコール１重量部（固形分）を加えて、さらに水を加えて総固形分濃度１５重量％の塗工液を調製した。
【００３３】
基材としては厚さ１７０μｍ、坪量１６５ｇ／ｍ２  の紙を使用し、幅０．２７ｍ、長さは３００ｍ、供給速度は２ｍ／秒とした。アルミナ塗工部２における塗工手段はダイコーターとした。アルミナ塗工層の塗工量は乾燥時に２５ｇ／ｍ２  になるようにした。含水率調整室３は、１００℃に保持し、塗工紙の滞留時間は１分とした。含水率調整室３を出たときの含水率は２７０重量％であった。
【００３４】
有機高分子フィルムとしては、厚さが７５μｍ、Ｒａ  が５ｎｍ、幅０．３ｍ、長さ３００ｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用いた。乾燥室７は１４０℃に保持し、塗工紙の滞留時間は１分とした。乾燥室７を出たときのアルミナ塗工層の含水率は３重量％であった。乾燥後ポリエチレンテレフタレートフィルムを剥がして、塗工紙を得た。
【００３５】
この結果得られた塗工紙について、光沢度をＪＩＳ−８７４１に準拠し、日本電色工業製の光沢度計（Ａ３００）を用いて測定した。７５度鏡面光沢度が５０％、２０度鏡面光沢度が２５％であった。この塗工紙は、市販のカラーインクジェットプリンタで印字するのに十分な吸収性を有し、かつ、高色濃度で鮮明な画像を形成することができた。
【００３６】
［例１］
含水率調整室３から出た塗工紙を、図１のシリカ塗工部４に供給して、シリカ塗工液を塗布した以外は、参考例１と同様にして塗工紙を製造した。シリカ塗工液を塗布する直前のアルミナ塗工層の含水率は２７０重量％であった。シリカ塗工液は、平均粒子径４５ｎｍのゾル粒子を含むシリカゾル１０重量部（固形分）に変成ポリビニルアルコール１重量部（固形分）を加えて、さらに、水を加えて固形分１重量％に調整したものを用いた。シリカ塗工部４の塗工方法としては、ロールコーターを用いた。シリカ塗工液は、乾燥時の塗工量が１ｇ／ｍ２になるようにした。乾燥室７を出たときのアルミナ塗工層の含水率は３重量％であった。
【００３７】
得られた塗工紙の表面光沢を測定したところ、７５度鏡面光沢度が８０％、２０度鏡面光沢度が３５％であった。インクジェットプリンタで印字したところ、参考例１の記録紙と同程度の吸収性を示した。
【００３８】
［参考例２］
フィルム積層前のアルミナ塗工層の含水率を１５０％に調整した以外は、参考例１と同様にして塗工紙を得た。この塗工紙の光沢度を参考例１と同様に測定したところ、７５度鏡面光沢度が３０％、２０度鏡面光沢度が１０％であった。インクジェットプリンタで印字したところ、参考例１の記録紙と同程度の吸収性を示した。
【００３９】
［例２（比較例）］
シリカ塗工液を塗布する直前のアルミナ塗工層の含水率を１５０％に調整した以外は、例１と同様にして塗工紙を得た。この塗工紙の光沢度を参考例１と同様に測定したところ、７５度鏡面光沢度が３３％、２０度鏡面光沢度が１３％であった。インクジェットプリンタで印字したところ、参考例１の記録紙と同程度の吸収性を示した。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の製造方法では高い光沢度の塗工紙が得られる。この塗工紙は、種々の記録方式による記録が可能であるが、特にインクジェット方式に好適である。また、種々のプリンタ用の記録紙としてだけでなく、例えばサインペンのような手書きの用途にも好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法を実施するための装置の説明図
【符号の説明】
１：基材供給ロール
２：アルミナ塗工部
３：含水率調整室
４：シリカ塗工部
５：フィルム供給ロール
６：フィルム積層部
７：乾燥室
８：塗工紙巻き取りロール
９：フィルム巻き取りロール
【図１】
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