(57)【要約】【課題】熱により膨張する有機微粒子を含有する塗工層をシート基材上に設けた印刷用塗工シートを提供する。【解決手段】シート状基材の片面または両面に主として顔料と接着剤からなる塗工層を設けた印刷用塗工シートにおいて、該塗工層成分に熱により膨張する有機微粒子を含有することを特徴とする印刷用塗工シート。好ましくは熱により膨張する有機微粒子の膨張前粒径が１〜７μｍであること、または、好ましくは該印刷用塗工シートの密度が０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状基材の片面または両面に主として顔料と接着剤からなる塗工層を設けた印刷用塗工シートにおいて、該塗工層成分に熱により膨張する有機微粒子を含有することを特徴とする印刷用塗工シート。
【請求項２】
該塗工層成分に含有する、熱により膨張する有機微粒子の粒径が、体積変化前で１〜７μｍかつ体積変化後で１．２〜３０μｍであることを特徴とする請求項１記載の印刷用塗工シート。
【請求項３】
該印刷用塗工シートの密度が０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする請求項１又は２記載の印刷用塗工シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷用塗工シートに関するものであり、さらに詳しくは熱により膨張する有機微粒子を含有する塗工層をシート基材上に設けた印刷用塗工シートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷用塗工シートは、様々な分野で用いられている。シート状基材に塗工液を塗工することによって、シートは白紙光沢、白色度、不透明度などが向上し、見た目の美しさが増すと共に、インキの着肉、トナーの定着、水性インクの吸収など、印刷適性が増す。もちろん印刷適性は各印刷方式によってそれぞれに適した塗工液配合があり、それに最適化する必要がある。
【０００３】
近年、塗工層成分に有機顔料を含有させる傾向が見られる。これは、白紙光沢、不透明度、印刷適性等の向上のためである。有機顔料粒子には、無機顔料のように内部まで充填されたいわゆる密実粒子または、内部に空隙部分を有するコア−シェル型の中空粒子が使用される。ただし、中空粒子の内部には空気でなく粒子合成時の水が含有される。この水のため、乾燥エネルギーの面でコストアップとなり、地球環境に対して負荷をかけることになる。
【０００４】
印刷用塗工シートは環境資源、物流の面から軽量化の傾向にある。限りある森林資源から製造される製紙用パルプの有効活用のため、石油資源の節約のため、また、輸送、郵送のコストを下げる上でも印刷用塗工シートの軽量化は非常に重要な課題である。さらに、最近は漫画や写真集などでは比較的少ないページ数で厚みのある本が好まれている。これに伴って印刷用塗工シートの軽量化は従来以上に必要とされている。
【０００５】
シート用基材の嵩高化の方法として、先ず基材の元となる材料の選択が挙げられる。基材の嵩高の手法は種々あるが、繊維状基材が、絡み合いによって隙間を多く持つため、効果的である。中でもパルプは水素結合によって絡み合いを制御できるので特に好んで用いられる。一般的に製紙用パルプには木材パルプが使用されている。その中でも、化学処理によって非セルロース成分を多量に除去した化学パルプが用いられることが多い。化学パルプの場合、繊維が剛直なために、未叩解で抄紙を行うと繊維間接触面積が小さくなり、嵩高な紙が形成される。そのため、一般的に嵩高効果を得るには軽叩解パルプが使用される。また、機械的な処理だけを行って製造される機械パルプは、化学パルプより繊維が剛直なため、嵩高効果を得るには有利である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
また、機械的な面からは、抄造時におけるプレス線圧の軽減や、カレンダー処理をソフトにするなどの手段によって嵩高効果を得ることができる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００７】
さらに近年では、嵩高剤の添加によって紙の嵩を出す手段も行われている。嵩高剤には、親水基と疎水基を持つ化合物である界面活性剤がよく用いられる（例えば、特許文献３参照。）。これらの技術は嵩高な非塗工印刷用シートを製造する上では非常に有効な技術であった。
【０００８】
一方、印刷用塗工シートの嵩高化は現在まで難しいとされる技術である。嵩高原紙に塗工層を設けても嵩高な印刷用塗工シートは得られない。なぜなら、通常、塗工層密度は２．５ｇ／ｃｍ3程度であり、それに対して原紙の密度は０．７ｇ／ｃｍ3前後である。つまり、原紙を嵩高にしたとしても塗工層の密度が原紙密度よりかなり大きいので、印刷用塗工シートとして嵩高は十分に発揮されない。特に高光沢のグロス紙はカレンダーで潰されるため、原紙を嵩高としても効果がほとんどない。
【０００９】
密度が大きい原因は無機顔料を使用するためである。これに対して、比重の低い有機顔料を代替として大量に塗工層内に使用することにより、密度を１．２ｇ／ｃｍ3以下とすることは可能であるが、これでは非常にコストがかかる。そのため、現在までの技術では嵩高な印刷用塗工シートを経済的に得ることは難しかった。
【特許文献１】特開平５−９８５９３号公報
【特許文献２】特開２０００−３４５４９３号公報
【特許文献３】特開２００２−２９４５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、シート基材上に熱により膨張する有機微粒子を含有する塗工層を設けた印刷用塗工シートを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記に鑑み鋭意研究した結果、本発明の印刷用塗工シートを発明するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の印刷用塗工シートは、シート状基材の片面または両面に主として顔料と接着剤からなる塗工層を設けた印刷用塗工シートにおいて、該塗工層成分に熱により膨張する有機微粒子を含有することを特徴とするものである。
【００１３】
上記発明において、上記の印刷用塗工シートにおける該塗工層成分に含有される熱により膨張する有機微粒子の膨張前の粒径が１〜７μｍであること、さらに好ましくは１〜３μｍであることを特徴とする。
【００１４】
上記発明において、印刷用塗工シートにおける密度が０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
熱により膨張する有機微粒子を含有する塗工層をシート状基材に設けることで、低密度で嵩高性を有する印刷適性に優れた印刷用塗工シートを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の印刷用塗工シートについて、詳細に説明する。
【００１７】
白紙物性、印刷適性を向上させるには有機顔料を使用することが一般的である。有機顔料には、中身の詰まった密実粒子と内部に空隙がある中空粒子とがある。これらは、粒度分布が非常にシャープであり、さらにつぶれやすい性質を持つ。その性質により塗工紙物性の向上に寄与する。近年において、有機顔料の使用は非常に盛んである。しかし、現在広く使用されている有機顔料には大きな欠点がある。密実粒子は効果が中空粒子ほど顕著ではないため、添加量をより多くしなければならない。一方で、白紙物性及び印刷適性により効果の高い中空粒子は内部の空隙に水を含有するため、塗工時の乾燥負荷が大きくなるという問題がある。
【００１８】
そこで、本発明において、世の中で広く使用されている中空粒子と比較しても塗工紙物性を下げることなく、なおかつ環境負荷を軽減でき、更には嵩高な塗工層を得るために、熱により膨張する有機微粒子を該塗工層に含有させることが好ましい方法であると考えた。
【００１９】
熱により膨張する有機微粒子は水系分散媒体中で、メタクリル酸とスチレンの共重合体、アクリロニトリルとスチレンの共重合体、塩化ビニリデン等の熱可塑性合成樹脂の微細粒子内部にブタン、ペンタン等の低沸点発泡剤が封入された構造を持つ。そのため、加熱による外殻の軟化と同時に内部の低沸点発泡剤が気化、膨張が起きて中空の独立気泡を形成する。膨張後は膨張前の数倍から百倍程度の体積を有する。そのため、膨張前の密度は１．０ｇ／ｃｍ3程度であるが、膨張後は０．１〜０．０２ｇ／ｃｍ3程度まで低下する。
【００２０】
白紙物性、印刷適性に与える効果は広く使用されている中空粒子と同等、もしくはそれ以上である。更に、現在広く使用されている有機顔料と比較すると、同質量当たりの塗工層に占める体積の割合が非常に大きい。つまり、同じ効果を出すためには少ない粒子数で済むことになる。
【００２１】
更に有利な点として、中空粒子と比較して余分な乾燥負荷がかからないことが挙げられる。中空粒子は有機顔料の能力が高い反面、乾燥ゾーンにおいて内部に含まれる水分を飛ばさなければならないためエネルギー負荷が大きくなる。そのため、中空粒子を多く含む塗液は乾燥限界濃度が低くなる。一方、熱により膨張する有機微粒子は内部の低沸点発泡剤は膨張して粒子を膨らませるだけなので、既存の中空粒子と異なり余計な乾燥負荷を掛けずに済み、環境にやさしい材料と言える。
【００２２】
該塗工層に含まれる熱により膨張する有機微粒子の粒径は、膨張前の平均粒径、外殻の組成、膨張剤等に依存する。膨張前の平均粒径は特に制限されないが、好ましくは１〜７μｍであると良い。この範囲であれば極めて良好に分散させることが出来、かつ膨張後の粒度分布がシャープなままである。塗液に添加する時点で粒径が大きすぎると、密度が小さいため分散不良が起こる、または膨張後の粒度分布が広くなってしまう可能性がある。
【００２３】
そして、熱により膨張する有機微粒子の膨張後の密度は０．１ｇ／ｃｍ3以下となることから、無機顔料との密度差が非常に大きい。一方、密実粒子及び内部に水を含む中空粒子は加熱しても粒径が変わらないことは良く知られている。つまり、塗工層中の無機顔料の一部を熱により膨張する有機微粒子で置き換えることにより、これまで一般に使用されてきた有機顔料とは比較にならないほどの低密度化が可能となる。置き換える量により、０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3の間の密度調整が出来る。
【００２４】
熱により膨張する有機微粒子としては、松本油脂製薬（株）のマイクロスフェアー、日本フェライトのエクスパンセル、呉羽化学工業（株）のクレハマイクロスフェアー等がある。
【００２５】
分散剤は、浸透性の良いアニオン性界面活性剤、コロイダルシリカなどの無機微粒子等を主に使用する。
【００２６】
熱により膨張する有機微粒子の塗工液への配合量は特に制限されない。少量でも加えることで、本発明の目的を得ることができる。好ましくは塗工層の５質量％以上、さらに好ましくは１０質量％以上加えると良い。もちろん、目的にかなえば、すべてが熱により膨張する有機微粒子だけであっても良いが、印刷用塗工シートとして用いる場合は、特殊な印刷方法に用いるのでなければ、この上に上塗り層を設ける必要がある。
【００２７】
本発明の塗工層の塗工量は特に制限されないが、好ましくは、５ｇ／ｍ2以上塗工することによってシート状基材に有効な美観を与えることが出来る。更に１０ｇ／ｍ2〜３０ｇ／ｍ2塗工することによって、高い光沢を有した塗工シートを製造することが可能となり、塗工層の強度の問題、乾燥負荷の問題、工程数の問題などにおいても好ましい。
【００２８】
本発明で規定する塗工層は多層で構成されていても良い。本発明で規定する塗工層は最上層になくても良く、何処にあっても良い。多層の中の少なくとも一層が本発明で規定される塗工層であればよい。塗工層を二層にする場合には、下塗り層は２〜２０ｇ／ｍ2であると良い。下塗り層が２ｇ／ｍ2〜２０ｇ／ｍ2であれば、原紙の凹凸をうまく塞ぐことができ、下塗りとしての効果が高く、最上層を設けた際の強度が高い。ここで示した範囲の下塗り層の存在によって、最上層の塗工層の表面をよりきれいに仕上げることができる。下塗り層を設けた際の最上層の塗工量は３〜３０ｇ／ｍ2であると良い。この範囲ならば、最上層が下塗り層を十分に覆うことができ、その強度は高い。
【００２９】
本発明による印刷用塗工シートの密度は０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。ここで示した範囲の密度ならば、空隙の多い塗工層が得られ、塗工層強度も高い。さらに、印刷適性の面でも優れている。
【００３０】
本発明における印刷用塗工シートは、湿式電子写真用記録シート、乾式電子写真用記録シート、オフセット印刷用シート、凸版印刷用シート、凹版印刷用シート、孔版印刷用シート、インクジェット印刷用シート、熱転写用シートなどとして、各種印刷方式に用いることができる。
【００３１】
本発明に用いられる印刷用塗工シートのシー状基材としては、木材パルプ、綿、麻、竹、サトウキビ、トウモロコシ、ケナフなどの植物繊維、羊毛、絹などの動物繊維、レーヨン、キュプラ、リヨセルなどのセルロース再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリアクリロニトリル系繊維、ポリビニールアルコール系繊維、ポリプロピレン系繊維、ポリ塩化ビニリデン系繊維、ポリウレタン系繊維などの化学繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維などの無機繊維をシート状にしたもの、またはその上に樹脂フィルム層を設けたものが使用される。
【００３２】
各繊維をシート状にする製法としては、一般的な抄紙工程、湿式法、乾式法、ケミカルボンド、サーマルボンド、スパンボンド、スパンレース、ウォータージェット、メルトブロー、ニードルパンチ、ステッチブロー、フラッシュ紡糸、トウ開維などの各工程から一つ以上が適宜選ばれる。
【００３３】
また、これらの繊維には、軽質炭酸カルシウム、重質炭酸カルシウム、タルク、クレー、カオリン、二酸化チタン、水酸化アルミなどの各種填料、バインダー、サイズ剤、定着剤、歩留り剤、紙力増強剤などの各種配合剤を各工程、各素材に合わせて好適に配合する。さらには、これらの繊維シートの上に樹脂コート層を設ける場合もある。
【００３４】
その他のシート状基材としては、上質紙、中質紙、色上質、書籍用紙、キャスト用紙、微塗工紙、軽量コート紙、コート紙、アート紙、中質コート紙、グラビア用紙、インディア紙、コートアイボリー、ノーコートアイボリー、アートポスト、コートポスト、ノーコートカード、特板、コートボール、トレーシングペーパー、タイプ紙、ＰＰＣ用紙、ＮＩＰ用紙、連続伝票用紙、フォーム用紙、複写紙、ノーカーボン紙、感熱紙、インクジェット用紙、熱転写用紙、合成紙、などの紙や板紙、不織布、または各種樹脂やプラスチック、金属をフィルム状に成形したものも含まれる。
【００３５】
塗工する前の基材は、必要とする密度、平滑度、透気度を得るために各種表面処理やカレンダー処理を施す場合がある。
【００３６】
本発明において、塗工層に用いられる顔料は、特に限定されるものではなく、例えば、各種カオリン、タルク、重質炭酸カルシウム（粉砕炭酸カルシウム）などの精製した天然鉱物顔料、軽質炭酸カルシウム（合成炭酸カルシウム）、炭酸カルシウムと他の親水性有機化合物との複合合成顔料、サチンホワイト、リトポン、酸化チタン、シリカ、アルミナ、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、炭酸マグネシウム、焼成カオリン、プラスチック顔料などが挙げられる。
【００３７】
塗工液に用いられる接着剤としては、天然植物から精製した澱紛、ヒドロキシエチル化澱粉、酸化澱紛、エーテル化澱紛、りん酸エステル化澱粉、酵素変性澱紛やそれらをフラッシュドライして得られる冷水可溶性澱粉、デキストリン、マンナン、キトサン、アラビノガラクタン、グリコーゲン、イヌリン、ペクチン、ヒアルロン酸、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどの天然多糖類およびそのオリゴマーさらにはその変性体が挙げられる。
【００３８】
さらに、ガゼイン、ゼラチン、大豆蛋白、コラーゲンなどの天然タンパク質およびその変性体、ポリ乳酸、ペプチドなどの合成高分子やオリゴマーが挙げられる。
【００３９】
加えてスチレン−ブタジエン系、アクリル系、ポリ酢酸ビニル、エチレン酢酸ビニルなどの各種共重合体ラテックス、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、ユリアまたはメラミン／ホルマリン樹脂、ポリエチレンイミン、ポリアミドポリアミン／エピクロルヒドリンなどの水溶性合成物などがあげれれる。これらは一種以上で使用することができる。この他、公知の天然、合成有機化合物を使用することは特に限定されない。
【００４０】
また、塗工液に用いられる増粘剤としては、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ソーダ、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カゼイン、ポリアクリル酸ソーダなどの水溶性高分子、ポリアクリル酸塩、スチレンマレイン酸無水共重合体などの合成重合体、珪酸塩などの無機重合体などが挙げられる。
【００４１】
また、必要に応じて、分散剤、消泡剤、耐水化剤、着色剤などの通常使用されている各種助剤、およびこれらの各種助剤をカチオン化したものが好適に用いられる。
【００４２】
本発明において、塗工層を塗工する方法は、特に限定されるものではなく、サイズプレス、ゲートロール、シムサイザーなどの各種フィルムトランスファーコーター、エアナイフコーター、ロッドコーター、ブレードコーター、ダイレクトファウンテンコーター、スプレーコーターの各方式を適宜使用する。
【００４３】
さらに、一連の操業で、塗工、乾燥された塗工シートは要求される、密度、平滑度、透気度、外観を得るために、必要に応じてカレンダー処理などの各種仕上げ処理が施される。
【実施例】
【００４４】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものでない。なお、実施例中の「％」および「部」は特に断りのない限り、それぞれ「質量％」および「質量部」を示す。
【００４５】
（実施例１）〜（実施例１０）および（比較例１）〜（比較例１４）
＜原紙＞  ＬＢＫＰ（フリーネス（ＣＳＦ）＝４２０ｍｌ）１００部のパルプスラリーに、填料として軽質炭酸カルシウム（商品名：ＴＰ１２１、奥多摩工業社製）を固形分質量比で１０部、硫酸バンドを０．６部、アルキルケテンダイマー（商品名：サイズパインＫ９０３、荒川化学工業社製）を０．０５部、両性でんぷん（商品名：Ｃａｔｏ３２１０、日本ＮＳＣ社製）を０．８部添加し、このスラリーをオントップ抄紙機を用いて抄紙し、得られた湿紙に、酸化澱粉（商品名：ＭＳ−３８００、日本食品加工社製）の液濃度６％のサイズプレス液を、塗工量が乾燥質量で２．０ｇ／ｍ2となるようにサイズプレス装置で塗工し、乾燥させ、得られた紙に、マシンカレンダーによりベック平滑度が４０秒になるように平滑処理を施し、坪量が７０ｇ／ｍ2の原紙１を得た。
【００４６】
＜塗工液＞  無機顔料、有機顔料及びラテックスバインダーの配合量以外は以下のとおりである。無機顔料及び有機顔料の配合量は表１に記載した。
市販重質炭酸カルシウム                                            別記
市販高白微粒カオリン                                              別記
有機顔料                                                          別記
スチレンブタジエン系ラテックスバインダー
（平均粒子径１００ｎｍ、ゲル含有量４０％、Ｔｇ５℃）              別記
市販燐酸エステル化澱粉                                            ３部
市販ポリアクリル酸系分散剤                                        適量
市販ステアリン酸カルシウム                                        適量
市販カルボキシメチルセルロース系増粘剤（ＣＭＣ）              ０．１部
市販アニオン性界面活性剤                                          適量
市販無機微粒子                                                    適量
水酸化ナトリウムにてｐＨ９．６に調整
【００４７】
上記の配合の塗工液を原紙１に対して、ブレード方式の塗工装置を用い、塗工液を片面１５ｇ／ｍ2の塗工量となるように塗工し、乾燥して塗工紙を得た。
【００４８】
得られた塗工紙に対し、スーパーカレンダー仕上げ装置を用いて線圧２００Ｋｇ／ｃｍでカレンダー処理を施し、印刷用塗工シートを製造した。
【００４９】
（実施例１１）
実施例１における塗工装置をエアナイフコーターとした以外は実施例１と同様にして製造した。
【００５０】
（実施例１２）
実施例１における塗工装置をロッドコーターとした以外は実施例１と同様にして製造した。
【００５１】
（実施例１３）
実施例１における塗工装置をフィルムプレスコーターとした以外は実施例１と同様にして製造した。
【００５２】
（実施例１４）
実施例１における塗工装置をカーテンコーターとした以外は実施例１と同様にして製造した。
【００５３】
実施例１〜１４および比較例１〜１４により得られた印刷用塗工シートについて、下記の評価方法により評価し、その結果を表２に示した。
【００５４】
＜印刷適性＞
ローランドオフセット印刷機で４色印刷し、印刷適性を総合的に評価した。
◎：適性が非常に高い。
○：適性が高い。
△：適性がある。
×：適性が低い。
【００５５】
＜分散安定性＞
塗工液の段階で安定に分散することが可能かを、塗工液をガラスビーカーに入れ、経時変化を目視で判断し、下記の基準で４段階評価した。
◎：分散安定性が高い（１２時間以上安定）。
○：分散安定性が良い（３時間以上安定）。
△：分散安定性がある（１時間以上安定）。
×：分散安定性が悪い（１時間以内に沈殿）。
【００５６】
＜塗工適性＞
先に述べた配合で調液した各塗液をブレードコーターで塗工したときに、サンプルを製造できる条件に従い、塗工適性を官能的に評価した。
◎：塗工適性が高い。
○：塗工適性が良い。
△：塗工適性がある。
×：塗工適性が悪い。
【００５７】
＜白紙面質＞
作製した塗工紙の面質を目視で判断し、下記の基準で４段階評価した。
◎：面の平滑感が高い。
○：面の平滑感が良い。
△：面の平滑感がある。
×：面の平滑感が悪い。
【００５８】
＜塗層強度＞
作製した塗工紙をＴＶ２０のオフセットインキを用いてＲＩ印刷試験機で２回印刷し、剥け具合を目視で判断し、下記の基準で４段階評価した。
◎：塗工層がほとんど剥離しない。
○：塗工層が全体の５％未満の面積部分で剥離する。
△：塗工層が全体の５〜１０％の面積部分で剥離する。
×：塗工層が全体の１０％を超えた面積部分で剥離する。
【００５９】
＜環境適性＞
有機顔料を塗工層に含有させることによってかかる環境負荷を総合的に下記の基準で４段階評価した。
◎：環境負荷が非常に低い。
○：環境負荷が低い。
△：環境負荷が高い。
×：環境負荷が非常に高い。
【００６０】
＜印刷用シートの密度＞
密度は、ＪＩＳ  Ｐ８１１８に準拠して測定した。
【００６１】
【表１】
2005314815.tif 000002
【００６２】
【表２】
2005314815.tif 000003
【００６３】
また、上記表１より、実施例１〜１４に示すとおり、熱により膨張する有機微粒子を含有することで、塗工適性、塗層強度、印刷適性を持った印刷用塗工シートを得ることができる。特に密度０．５〜１．２ｇ／ｃｍ3のものも良好である。一方、比較例１〜１４に示すとおり、他の有機顔料を用いたのでは、塗工適性がなかったり、塗層強度が弱かったり、密度が高かったりすることがある。また、実施例１と１１〜１４を比較するとわかるように、本発明は塗工方式によらず有効である。以上の結果からわかるように、熱により膨張する有機微粒子を使用することによって、優れた印刷適性、低密度性を持たせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
様々な印刷領域において、印刷用塗工シートとして用いることができる。