(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
基材シートと、この基材シートの一方又は両方の表面に設けられた疑似接着剤層とを有し、この疑似接着剤層が接着剤と伴に微粒子充填剤を含む顔料インク印刷用の疑似接着シートであって、
前記微粒子充填剤として沈降法シリカが使用されており、
前記基材シートは、JIS P 8122に準拠して測定したステキヒトサイズ度が70〜110秒、ESTにおける初期吸水特性の超音波透過強度が100%に到達するまでの時間が0.1〜0.3秒の紙シートである、
ことを特徴とする顔料インク印刷用の疑似接着シート。
【発明を実施するための形態】
【0018】
次に、本発明を実施するための形態を説明する。
本形態の顔料インク印刷用の疑似接着シートは、基材シートと、この基材シートの一方又は両方の表面に設けられた疑似接着剤層とを有する。この疑似接着剤層は、基材シート表面の一部に設けられていても、全部(全面)に設けられていてもよい。基材シートや疑似接着剤層の表面には、適宜、親展情報等が印刷される。本形態の疑似接着シートは、当該印刷が顔料インクを使用したインクジェット印刷である場合にも好適に使用することができる。ただし、オフセット印刷等のその他の印刷も可能である。
【0019】
〔疑似接着剤層:接着剤〕
本形態の疑似接着剤層は、接着剤と伴に微粒子充填剤を含む。
接着剤としては、好ましくは水溶性接着剤であるポリビニルアルコール系接着剤を、より好ましくはポリビニルアルコール(PVA)を使用する。ポリビニルアルコール系接着剤は被膜性が高いため、ポリビニルアルコール系接着剤を使用すると疑似接着剤層の強度が向上する。
【0020】
上記ポリビニルアルコールとしては、ポリ酢酸ビニルを加水分解して得られる通常のポリビニルアルコールのほかに、例えば、末端をカチオン変性したポリビニルアルコールや、アニオン性基を有するアニオン変性ポリビニルアルコール、シリル変性ポリビニルアルコール等の変性ポリビニルアルコール等を使用することができる。
【0021】
ただし、ポリビニルアルコールとしては、ケン化度が90%以上のポリビニルアルコールを使用するのが好ましく、ケン化度が95%以上のポリビニルアルコールを使用するのがより好ましい。ケン化度が90%以上のポリビニルアルコールを使用すると、疑似接着剤層の強度が向上する。また、ケン化度が90%以上のポリビニルアルコールは基材シートに染み込み難く、被膜性に優れるため、当該ポリビニルアルコールを使用すると、顔料インクも基材シートに染み込み難くなり、印字濃度が向上する。
【0022】
また、ポリビニルアルコールとしては、重合度が500〜1500のポリビニルアルコールを使用するのが好ましく、重合度が800〜1200のポリビニルアルコールを使用するのがより好ましい。重合度が500〜1500のポリビニルアルコールは低粘調であるため、当該ポリビニルアルコールを使用すると沈降性シリカの分散性に優れる。
【0023】
接着剤としては、以上のポリビニルアルコール系接着剤のほか、例えば、天然ゴム、合成ゴム等の公知のラテックス系接着剤を使用、併用することもできる。ただし、ラテックス系接着剤としては、天然ゴムを無硫黄加硫し、メタアクリル酸メチルと混合した天然ゴムラテックス、天然ゴムにメタアクリル酸メチルをグラフト重合させて得られた天然ゴムラテックス、アクリル変性ゴムラテックス、ゴムラテックスと保護コロイド系アクリル共重合エマルジョンとの混合物を使用するのが好ましい。これらの接着剤を使用すると、耐ブロッキング性、耐経時劣化性が向上する。
【0024】
〔疑似接着剤層:微粒子充填剤〕
本形態においては、微粒子充填剤として湿式沈降(沈殿)法シリカを使用する。沈降法シリカを使用することで、前述したように疑似接着剤層の強度、特に表面強度が向上し、また、擦れ汚れ等が生じるのが防止される。
【0025】
沈降法シリカは、吸油量が150〜300ml/100gであるのが好ましく、240〜280ml/100gであるのがより好ましく、250〜270ml/100gであるのが特に好ましい。吸油量が150ml/100gを下回ると、印刷インク中の水分を十分に吸収せず、インクの滲みが生じるおそれがある。また、吸油量が150ml/100gを下回ると、インクの乾燥性が悪くなり、インクジェット印刷装置等を使用した高速印刷に適さなくなるおそれがある。他方、吸油量が300ml/100gを上回ると、印刷インク中の水分を吸収し過ぎるため、印刷インクが疑似接着剤層の表面ではなく、内部に落ち込んでしまい、印字濃度が不十分になるおそれがある。
【0026】
本明細書において、「吸油量」は、JIS K 5101‐13‐2記載の練り合わせ法によって算出した値を意味する。すなわち、105〜110℃で2時間乾燥した試料2〜5gを、ガラス板に取り、精製アマニ油(酸化4以下)をビュレットから少量ずつ試料の中央に滴下し、その都度ヘラで練り合わせる。この滴下・練り合わせの操作を繰り返し、全体が最初に1本の棒状にまとまった時を終点とし、この時点における精製アマニ油の滴下量(ml)を求め、下記の式によって吸油量(度)を算出する。
吸油量(ml/100g)=(アマニ油量(ml)×100)/試料(g)
【0027】
沈降法シリカは、平均粒子径が0.5〜10.0μmであるのが好ましく、1.0〜8.0μmであるのがより好ましく、2.0〜4.6μmであるのが特に好ましい。沈降法シリカの平均粒子径が0.5μmを下回ると、シーリングの汚損が生じ易くなり、また、表面強度が低下するおそれがある。他方、沈降法シリカの平均粒子径が10.0μmを上回ると、当該沈降法シリカの塗工液(疑似接着剤)中における分散性が悪く、沈降法シリカを基材シートの表面に均一に分散させることができなくなり、疑似接着性にばらつきが生じるおそれがある。
【0028】
本明細書において、「平均粒子径」は、レーザー粒度分布測定装置(レーザー解析式粒度分布測定装置「SALD−2200型」島津製作所社製)にて粒子径分布を測定し、全粒子の体積に対する累積体積が50%になるときの粒子径(D50)として求められる値を意味する。測定試料の調製に際しては、0.1%ヘキサメタ燐酸ソーダ水溶液に、当該試料を添加し、超音波で1分間分散する。
【0029】
沈降法シリカの配合量は、疑似接着剤層中の固形分換算(沈降法シリカ/擬似接着剤層×100)で、30〜60質量%とするのが好ましく、40〜60質量%とするのがより好ましく、45〜55質量%とするのが特に好ましい。沈降法シリカの配合量が30質量%を下回ると、擦れ汚れが生じ易くなり、また、印刷不透明度が低下するおそれがある。他方、沈降法シリカの配合量が60質量%を上回ると、シーリングの汚損が生じ易くなり、また、表面強度が低下するおそれがある。
【0030】
微粒子充填剤としては、本発明による作用効果を阻害しない範囲で、沈降法シリカ以外の微粒子充填剤も併用することができる。この沈降法シリカ以外の微粒子充填剤としては、例えば、クレー、炭酸カルシウム等を例示することができる。ただし、沈降法シリカ以外の微粒子充填剤としては、湿式ゲル法シリカを使用するのが好ましい。湿式ゲル法シリカは吸油度が高いため、疑似接着剤層のインク吸収性を補うことができる。
【0031】
また、微粒子充填剤としては、穀物澱粉を使用するのも好ましい。穀物澱粉は、表面が多孔性でないために接着剤の付着量が少なく、粒子自体に弾力性があることと相まって、穀物澱粉を使用すると疑似接着性(力)の調節が容易となる。また、接着剤の付着量が少ないために、ブロッキングが防止される、疑似接着剤層が紙のような手触り感になる等の効果も得られる。穀物澱粉は、平均粒子径が1〜30μmであるとより好ましく、5〜20μmであると特に好ましい。
【0032】
〔疑似接着剤層:その他〕
本形態において、疑似接着剤層には、以上の接着剤及び沈降性シリカのほか、インクの定着性を向上させるという目的で、定着剤を含ませることができる。この定着剤としては、例えば、二級アミン、三級アミンや、四級アンモニウム塩としてのポリエチレンイミン塩、ジメチルアミンエピハロヒドリン縮合体、ポリビニルアミン塩、ポリアリルアミン塩、ポリジメチルアミノエチルメタクリレート四級塩、ポリジアリルジメチルアンモニウム塩、ジアリルアミンアクリルアミド共重合体塩、ポリスチレンの四級アンモニウム塩等を例示することができる。
【0033】
また、定着剤のほか、助剤として、例えば、滑剤、印刷適性向上剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、導電剤、蛍光インク、着色インク、防腐剤、保湿剤等を、必要に応じて含ませることができる。
【0034】
本形態の疑似接着剤層は、以上の接着剤や微粒子充填剤等を含む疑似接着剤を、後述する基材シートの一方又は両方の表面に塗工、印刷等することで設けることができる。この疑似接着剤の塗工には、例えば、ベンドブレード、チップブレード、ロッドブレード等を使用したブレードコータや、コンマコータ、エアナイフコータ、ロールコータ、バーコータ、グラビアコータ、リップコータ、カーテンコータ、ダイコータ等を使用することができる。
【0035】
塗工により疑似接着剤層を形成した場合は、当該疑似接着剤層の表面を、1〜10kg/cm2で加圧するのが好ましく、3〜7kg/cm2で加圧するのがより好ましい。
【0036】
〔基材シート〕
本形態において、基材シートは、パルプ原料を主原料とする紙シートであるのが好ましい。この紙シートのパルプ原料としては、例えば、LBKPやNBKP等の化学パルプや、GP、TMP等の機械パルプ、DIP等の古紙パルプ等を使用することができる。
【0037】
また、基材シートが紙シートである場合は、ステキヒトサイズ度が70〜110秒であるのが好ましく、80〜100秒であるのがより好ましく、85〜95秒であるのが特に好ましい。ステキヒトサイズ度が70〜110秒であると、接着剤や顔料インクの基材シートに対する浸透が好ましいものとなる。この点、接着剤の浸透が多くなり過ぎると疑似接着剤層の強度が不十分になるおそれがあり、また、顔料インクの浸透が多くなり過ぎると印刷濃度が不十分になるおそれがある。他方、接着剤の浸透が少なくなり過ぎると、疑似接着剤層同士の剥離に際して、疑似接着剤層と基材シートとの境界が剥離面となってしまうおそれがある。
【0038】
本明細書において、「ステキヒトサイズ度」は、JIS P 8122に準拠して測定した値を意味する。
【0039】
さらに、基材シートが紙シートである場合は、ESTにおける初期吸水特性の超音波透過強度が100%に到達するまでの時間が0.1〜0.3秒であるのが好ましく、0.15〜0.25秒であるのがより好ましく、0.18〜0.22秒であるのが特に好ましい。ESTにおける初期吸水特性の超音波透過強度が100%に到達するまでの時間は瞬間的な吸水性を表す指標であり、測定値が0.1〜0.3秒であると、基材シートの表面に疑似接着剤を塗工や印刷した瞬間の浸透性が好ましいものとなる。
【0040】
本明細書においては、ESTにおける初期吸水特性の超音波透過強度が100%に到達するまでの時間を「EST測定値」とする。このEST測定値は、ESTサイズ度計(商品名:EST、Emtec社製)を用いて測定した値である。この測定においては、まず、試験紙(75mm×50mm)を両面テープでフォルダーに固定し、溶媒(水350ml)を満たした試験容器に沈める。この際、フォルダーは、試験容器内に設けられた、超音波の発信素子と受信素子との間に沈める。試験紙と溶媒とが接触してから0.025秒後に測定を開始する。超音波の透過強度は溶媒が試験紙中へ浸透するのに伴って変化するので、超音波透過強度(%)と経過時間(s)とのグラフがESTサイズ度計のモニターに表示される。このグラフを読みとることによって吸水時間を求めることができる。なお、測定用の超音波周波数は2MHzである。
【0041】
以上のステキヒトサイズ度やEST測定値の調節は、例えば、基材シートにサイズ剤を内添し、あるいは表面塗工することによっても行うことができるが、濾水度が450〜550ccのLBKP(広葉樹晒クラフトパルプ)と、濾水度が500〜650ccのNBKP(針葉樹晒クラフトパルプ)と、古紙パルプとを配合した濾水度が400〜500ccのパルプ原料を用いるのが好ましい。
【0042】
本明細書において、「濾水度」は、JIS P 8121に準拠して測定したカナディアンスタンダードフリーネス(CSF)を意味する。
【0043】
基材シートには、パルプ原料の他に、例えば、填料、接着剤、サイズ剤、定着剤、歩留り向上剤、カチオン化剤、紙力増強剤、染料、蛍光増白剤等を、必要により配合することができる。
【0044】
上記填料としては、例えば、非晶質シリカ、焼成カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタン、二酸化チタン、再生粒子、シリカ複合粒子等を使用することができるが、疑似接着剤層同士の剥離に際して、疑似接着剤層と基材シートとの境界が剥離面となってしまうのを防止するという観点からは、シリカ複合粒子を使用するのが好ましく、シリカ複合重質炭酸カルシウムを使用するのがより好ましい。
【0045】
〔シリカ複合重質炭酸カルシウム(填料)〕
シリカ複合重質炭酸カルシウムは、珪酸アルカリ塩及び鉱酸を使用して重質炭酸カルシウムにシリカを複合した填料である。
【0046】
(重質炭酸カルシウム)
填料として使用可能な炭酸カルシウムとしては、天然石灰石を乾式機械粉砕又は湿式機械粉砕して得られる重質炭酸カルシウムのほか、生石灰又は消石灰に二酸化炭素を吹き込み、中和反応させて得られる軽質炭酸カルシウム(沈降性炭酸カルシウム)が存在する。そして、一般に、軽質炭酸カルシウムは、重質炭酸カルシウムと比べて均一な結晶構造を有し、ワイヤー摩耗性が低いとの特性や、紙に高い白色度、不透明度を付与することができるとの特性を有するため、多用されている。
【0047】
しかるに、本形態においては、シリカ複合の対象となる無機粒子が重質炭酸カルシウムである方が好ましい。重質炭酸カルシウムは、天然石灰石を物理的に粉砕して得られたものであるために不定型であり、ワイヤー摩耗性が高く、また、ブロードな粒度分布を有する。しかるに、不定型であるが故に、基材シートに内添すると、当該基材シートに浸透してくる接着剤(疑似接着剤の構成成分)と強く絡み合い、当該接着剤が疑似接着剤層に対して有するアンカー効果が著しく大きなものとなる。したがって、填料として重質炭酸カルシウムやシリカ複合重質炭酸カルシウムを使用すると、前述した疑似接着剤層と基材シートとの境界が剥離面になってしまうとの問題を確実に防止することができる。また、白色度やワイヤー摩耗性等の問題は、後述するシリカの複合によって解決される。さらに、重質炭酸カルシウムは軽質炭酸カルシウムと比べて生産コストが安いため、重質炭酸カルシウムを使用することで、疑似接着シート全体の製造コストを抑えることができる。
【0048】
重質炭酸カルシウムは、粉砕や分級等して粒径調節することで、後述する凝結やシリカ複合を行い易くすることができる。重質炭酸カルシウムの粉砕は、例えば、ジェットミル、高速回転式ミル等の乾式粉砕機や、アトライター、サンドグラインダー、ボールミル等の湿式粉砕機等を使用して行うことができる。
【0049】
重質炭酸カルシウムの平均粒子径は、0.2〜10.0μmとするのが好ましく、1.0〜5.0μmとするのがより好ましい。平均粒子径が0.2μmを下回ると、後述する凝結を行って粒子径を大きくするとしても、当該凝結に多数の粒子が必要となり、凝結体が脆くなるため、抄紙に際して当該凝結体が崩れ、歩留りが低下するおそれがある。他方、平均粒子径が10.0μmを上回ると、粒度分布がブロードになってしまい、後述する凝結を行っても粒度分布がシャープにならず、シリカ複合やアルミニウム塩処理による表面改質効果が不十分になるおそれがある。また、平均粒子径が10.0μmを上回ると、基材シートの品質が劣化するおそれがある。なお、この平均粒子径の測定方法は、前述した沈降法シリカの場合と同様である。
【0050】
(凝結)
重質炭酸カルシウムは、シリカを複合するに先立って、凝結剤を使用して凝結体とするのが好ましい。凝結体とすることによって、粒度分布がシャープになり、また、基材シートに内添した際の歩留りが向上する。
【0051】
凝結剤としては、公知の合成系凝結剤を使用することができるが、カチオン性の凝結剤を使用するのが好ましい。カチオン性の凝結剤を使用すると、重質炭酸カルシウムの粒子径調節が容易である。カチオン性の凝結剤としては、例えば、ジアリルジメチルアンモニウムクロライドや、カチオン性ポリアクリルアミド等を使用することができる。
【0052】
凝結剤は、質量平均分子量が10万〜150万であるのが好ましく、20万〜80万であるのがより好ましい。凝結剤の質量平均分子量が10万を下回ると、十分な凝結力が得られないおそれがある。他方、凝結剤の質量平均分子量が150万を上回ると、過度に粒子径が大きい凝結体が形成されるおそれがあり、また、凝結剤を添加した際の粘度が高くなり過ぎて、作業性が低下するおそれがある。
【0053】
本明細書において、「質量平均分子量」は、ゲル浸透クロマトグラフィー法(GPC法)に準拠して測定した値を意味する。
【0054】
凝結剤は、カチオン電荷密度が3〜25meq/gであるのが好ましく、5〜20meq/gであるのがより好ましい。凝結剤のカチオン電荷密度が3meq/gを下回ると、十分な凝結力が得られないおそれがある。他方、凝結剤のカチオン電荷密度が25meq/gを上回ると、重質炭酸カルシウムの表面全体がカチオン電荷を帯び、この電荷による反発作用により、かえって凝結が生じ難くなるおそれがある。また、凝結剤のカチオン電荷密度が25meq/gを上回ると、場合によっては、過度に粒子径が大きい凝結体が形成されるおそれがある。
【0055】
本明細書において、「カチオン電荷密度」は、下記の測定方法により測定した値を意味する。なお、複数種の凝結剤を使用する場合は、凝結剤全体について下記の方法により測定した値を意味する。
(測定方法)
まず、試料をpH4.0の水溶液とした後、流動電位法に基づく粒子荷電測定装置(Muteck PCD−03)にて、1/1000規定のポリビニル硫酸カリウム水溶液を用いた滴定によって、アニオン要求量を測定する。次に、この測定により得られたアニオン要求量を用い、下記の式によって、試料1gあたりのカチオン電荷密度(meq/g)を算出する。
カチオン電荷密度=A/B×1000
ここで、式中のAは「pH4.0に調整した水溶液のアニオン要求量(μeq/l)であり、Bは「pH4.0に調整した水溶液の固形分濃度(g/l)」である。
【0056】
以上のように、凝結剤としては、質量平均分子量及びカチオン電荷密度の両者を規定するのが、重質炭酸カルシウムの凝結性及びスラリーの増粘抑制という点で好ましいが、この理由は、両者を規定すると重質炭酸カルシウム表面の電荷分布にバラツキが生じるため、電気的な凝結作用が効果的に発揮されるためであると考えられる。
【0057】
凝結剤による凝結は、凝結体の平均粒子径が重質炭酸カルシウムの平均粒子径の1.1〜10.0倍となるように行うのが好ましく、1.2〜8.0倍となるように行うのがより好ましく、1.3〜6.0倍となるように行うのが特に好ましい。
【0058】
また、凝結剤による凝結は、凝結体の平均粒子径が、0.45〜10.5μmとなるように行うのが好ましく、1.0〜8.4μmとなるように行うのがより好ましく、1.2〜6.2μmとなるように行うのが特に好ましい。
【0059】
凝結体の平均粒子径が、重質炭酸カルシウムの平均粒子径の1.1倍を下回り、又は0.45μmを下回ると、シリカ複合重質炭酸カルシウムの歩留りが十分に向上しないおそれがある。他方、凝結体の平均粒子径が、重質炭酸カルシウムの平均粒子径の10.0倍を上回ると、凝結体が脆くなるため、当該凝結体が抄紙工程において崩れ、シリカ複合重質炭酸カルシウムの歩留りが十分に向上しないおそれがある。また、凝結体の平均粒子径が10.5μmを上回ると、基材シートの表面性が低下するおそれがある。
【0060】
以上の凝結体の平均粒子径は、凝結剤の添加量や、重質炭酸カルシウムの平均粒子径等を調節することによって、調節することができる。なお、以上の平均粒子径の測定方法は、前述した沈降法シリカの場合と同様である。
【0061】
重質炭酸カルシウムを凝結するにあたっては、重質炭酸カルシウムを水に分散させて重質炭酸カルシウムのスラリーとし、このスラリーに凝結剤を添加して攪拌する方法を採用するのが好ましい。上記スラリーの攪拌は、例えば、プロペラ羽根、タービン羽根、パドル翼等を使用して行うことができる。
【0062】
また、上記スラリーの固形分濃度は、10〜30質量%とするのが好ましい。上記スラリーの固形分濃度が10質量%を下回ると、凝結剤を添加しても重質炭酸カルシウムが好適な大きさにまで凝結しないおそれがある。他方、上記スラリーの固形分濃度が30質量%を上回ると、粘度が高くなるため、作業性が低下したり、凝結体の粒度分布がブロードになったりするおそれがある。
【0063】
さらに、凝結剤は、水溶液として重質炭酸カルシウムのスラリーに添加するのが好ましい。この際、凝結剤の添加量は、重質炭酸カルシウムの固形分に対して、固形分換算で100〜3000ppmとするのが好ましい。凝結剤の添加量が100ppmを下回ると、重質炭酸カルシウムを十分に凝結させることができなくなるおそれがある。他方、凝結剤の添加量が3000ppmを上回ると、上記スラリーの増粘が顕著に生じるおそれや、三次、四次凝集が生じ、基材シートの紙力が低下するおそれがある。
【0064】
(シリカ複合)
重質炭酸カルシウムの凝結体は、珪酸アルカリ溶液及び鉱酸を使用してシリカを複合し、シリカ複合重質炭酸カルシウムとする。この複合は、1段で行っても、2段以上の多段で行ってもよい。以下、詳細な具体例を説明する。
【0065】
重質炭酸カルシウムの凝結体を珪酸アルカリ溶液に添加して分散させ、スラリーを調製する。その後、このスラリーの液温が70〜100℃となるように加熱攪拌しながら、密閉容器内で所定の圧力に保持して鉱酸を添加し、シリカゾルを生成させ、最終反応液のpHを8.0〜11.0の範囲に調整することによって、凝結体の表面にシリカを析出させることができる。この凝結体の表面に析出されるシリカは、珪酸アルカリを原料とし、鉱酸の希釈液と高温下で反応させ、加水分解反応と珪酸の重合化とにより得られるシリカゾル微粒子からなる。このシリカゾル微粒子の粒子径は、反応時の攪拌条件、鉱酸の添加条件等によって調節することができる。
【0066】
珪酸アルカリ溶液に硫酸等の鉱酸を添加することによって生成する数nm程度のシリカゾル微粒子を凝結体の表面全体を被覆するように付着させることによって、シリカゾルの結晶が成長し、凝結体の表面上のシリカゾル微粒子と凝結体が含有するカルシウムとの間で結合が生じ、凝結体の表面にシリカを析出させることができる。
【0067】
凝結体を珪酸アルカリ溶液に添加して分散させたスラリーにおける凝結体の濃度は、95〜300g/Lであるのが好ましく、100〜250g/Lであるのがより好ましく、105〜200g/Lであるのが特に好ましい。凝結体の濃度が95g/Lを下回ると、シリカ生成反応が鈍くなり、シリカ複合重質炭酸カルシウムの生産性が低下するおそれがある。他方、凝結体の濃度が300g/Lを上回ると、スラリーの粘度が高くなり、凝結体の分散性が低下するおそれがある。
【0068】
また、攪拌時におけるスラリーの温度は、シリカゾルの生成及び成長に影響を及ぼすため、上記したように70〜100℃とするのが好ましい。スラリーの温度が70℃を下回ると、シリカが生成されないおそれや、シリカゾルの生成及び成長の速度が遅くなってシリカが十分な強度で凝結体に複合されず、抄紙工程等においてシリカが凝結体から剥離するおそれがある。他方、スラリーの温度が100℃を上回ると、製造が困難になるほか、凝結体の表面に緻密にシリカが形成されるため、シリカ複合重質炭酸カルシウムの吸油度が不十分になるおそれがある。
【0069】
珪酸アルカリ溶液としては、例えば、入手容易な珪酸ナトリウム溶液(3号水ガラス)を使用することができる。
【0070】
珪酸アルカリ溶液中の珪酸濃度(SiO2換算)は、6〜18g/Lであるのが好ましく、8〜16g/Lであるのがより好ましく、10〜14g/Lであるのが特に好ましい。珪酸濃度が6g/Lを下回る場合は、シリカゾルが十分に生成されず、シリカが複合されないおそれがある。他方、珪酸濃度が18g/Lを上回る場合は、シリカゾルではなくホワイトカーボンが生成され、凝結体がホワイトカーボンによって被覆されるおそれがある。凝結体がホワイトカーボンによって被覆されると、凝結体の多孔性が失われ、基材シートの不透明度や吸油度が不十分になるおそれがある。
【0071】
珪酸アルカリ溶液と凝結体スラリーとを混合した後の混合液における珪酸濃度(SiO2換算)は、5〜15質量%であるのが好ましい。珪酸濃度が5質量%を下回ると、シリカ複合効果が弱化して、シリカ複合重質炭酸カルシウムを内添した基材シートの白色度、不透明度及び吸油度が不十分になるおそれがある。他方、珪酸濃度が15質量%を上回ると、シリカ複合重質炭酸カルシウムを内添した基材シートの吸収能力が高くなり過ぎ、疑似接着剤層の表面平滑性が低下するおそれがある。
【0072】
一方、鉱酸としては、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等を使用することができる。ただし、コスト及びハンドリングの観点から硫酸を使用するのが好ましい。
【0073】
また、鉱酸の濃度は、0.1〜5.0mol/Lであるのが好ましい。鉱酸の濃度が0.1mol/Lを下回ると、シリカの生成速度が遅くなってシリカが十分に形成されないおそれがある。他方、鉱酸の濃度が5.0mol/Lを上回ると、局部的な反応が生じ、シリカが偏在して形成されるおそれがある。
【0074】
例えば、シリカの複合を二段で行う場合、鉱酸の添加は第一段のみで行うこともできるが、第一段及び第二段に分けて行うのが好ましい。二段に分けて行うことで、ホワイトカーボンの析出を抑えながらシリカを複合することができる。
【0075】
鉱酸の添加量は、珪酸アルカリ中和率の50〜75%であるのが好ましい。また、鉱酸の添加は、シリカ析出時の反応液が、中性から弱アルカリ性となるように行うのが好ましく、pH8.0〜11.0となるように行うのがより好ましく、pH8.5〜10.5となるように行うのが特に好ましい。pHが8.0を下回ると、重質炭酸カルシウムが水酸化カルシウムに変化するおそれがあり、スラリーの粘度が高くなり過ぎるおそれがある。また、pHが8.0を下回ると、シリカゾルではなくホワイトカーボンが生成されるおそれがある。他方、pHが11.0を上回ると、珪酸アルカリと鉱酸との反応が鈍り、凝結体の表面にシリカが析出し難くなるおそれがある。
【0076】
シリカ複合重質炭酸カルシウムの平均粒子径は、0.5〜10.0μmであるのが好ましく、0.6〜9.7μmであるのがより好ましい。シリカ複合重質炭酸カルシウムの平均粒子径が0.5μmを下回ると、歩留りが不十分になり、シリカ複合重質炭酸カルシウム内添による効果が十分に得られないおそれがある。他方、シリカ複合重質炭酸カルシウムの平均粒子径が10.0μmを上回ると、基材シートの表面性が低下するおそれがある。なお、以上の平均粒子径の測定方法は、前述した沈降法シリカの場合と同様である。
【0077】
シリカ複合重質炭酸カルシウムの酸化物換算でのシリカの比率は、6.0〜42.0質量%であるのが好ましい。シリカの比率が6.0質量%を下回ると、凝結体の表面がシリカによって十分に被覆されていないおそれがあり、ワイヤー摩耗性や基材シートの白色度等の点で十分な効果が得られないおそれがある。他方、シリカの比率が42.0質量%を上回ると、シリカの析出が過度となり、基材シートの不透明度や吸油度等が不十分になるおそれがある。
【0078】
(アルミニウム処理)
シリカ複合重質炭酸カルシウムは、このまま基材シートに内添することもできるが、アルミニウム塩で処理するとより好ましいものとなる。アルミニウム塩で処理したシリカ複合重質炭酸カルシウムは、表面がカチオン性であるアルミニウムイオンで覆われているため(シリカのシラノール基にアルミニウムイオンが結合される)、アニオン性であるパルプ原料に対し自己定着性を有する。したがって、パルプスラリー中に均一に分散し、得られる基材シートの均質性が向上するのみならず、基材シートと疑似接着剤層との耐剥離性も均一に向上する。
【0079】
アルミニウム塩としては、硫酸バンド(硫酸アルミニウム)、アルミン酸ソーダ等を使用することができるが、硫酸バンドを使用するのが好ましい。硫酸バンドを使用すると、シリカ複合重質炭酸カルシウムの表面改質効果が高まると伴に、製造コストを抑えることができる。
【0080】
アルミニウム塩は、例えば、シリカ複合重質炭酸カルシウムのスラリーに添加することができる。この際、アルミニウム塩の添加は、反応完了時のpHが6.8〜9.2となるように行うのが好ましく、7.2〜9.0となるように行うのがより好ましい。
【0081】
また、アルミニウム塩の添加量は、シリカ複合重質炭酸カルシウム100質量部に対して、18〜48質量部とするのが好ましく、23〜43質量部とするのがより好ましく、28〜38質量部とするのが特に好ましい。アルミニウム塩の添加量が18質量部を下回ると、アルミニウム処理が不十分となり、前述したアルミニウム処理による効果が十分に得られないおそれがある。他方、アルミニウム塩の添加量が48質量部を上回ると、歩留り向上効果が頭打ちとなり、経済性が悪くなる。
【0082】
アルミニウム処理後のシリカ複合重質炭酸カルシウムの平均粒子径は、1.0〜10.5μmであるのが好ましく、1.3〜7.5μmであるのがより好ましい。平均粒子径が1.0μmを下回ると、歩留りが不十分になるおそれがある。他方、平均粒子径が10.5μmを上回ると、基材シートの吸収能力が高くなり過ぎ、疑似接着剤層の表面平坦性が悪くなるおそれや、疑似接着剤層の強度が不十分になるおそれがある。なお、以上の平均粒子径の測定方法は、前述した沈降法シリカの場合と同様である。
【0083】
アルミニウム処理後のシリカ複合重質炭酸カルシウムの吸油度は、50〜150ml/100gであるのが好ましく、70〜100ml/100gであるのがより好ましい。吸油度が50ml/100gを下回ると、基材シートに直接印刷がなされる場合において、インクの乾燥が遅く、高速印刷に対応できなくなるおそれがある。他方、吸油度が150ml/100gを上回ると、基材シートに直接印刷がなされる場合において、インクの吸収性が高くなり過ぎ、インクが沈み込んで印字濃度が不十分になるおそれがある。
【0084】
アルミニウム処理後のシリカ複合重質炭酸カルシウムにおけるアルミニウムの含有率は、1〜10質量%であるのが好ましく、2〜6%質量であるのがより好ましい。アルミニウムの含有率が1質量%を下回ると、上記したアルミニウム処理による効果が十分に得られなくなるおそれがある。他方、アルミニウムの含有率が10質量%を上回ると、pHが下がり過ぎて、重質炭酸カルシウムが溶け出すおそれがある。
【0085】
本形態においては、以上のようにシリカ複合処理とアルミニウム処理とを別に工程に分けて行う。両処理を同時に行うと、つまり、シリカを複合する際にアルミニウム塩を添加すると、アルミニウムイオンを核にしてシリカが凝集してしまうため、ホワイトカーボンが形成されてしまい、重質炭酸カルシウムにシリカを複合することができなくなるおそれがある。
【0086】
また、シリカ複合処理及びアルミニウム処理は、所定の処理量毎に処理を繰り返すバッチ式で行うことも、連続して処理を行う連続式で行うこともできるが、生産効率の観点からは、連続式で行う方が好ましい。
【0087】
シリカ複合重質炭酸カルシウムの内添量は、5〜300kg/パルプtとするのが好ましく、10〜250kg/パルプtとするのがより好ましく、20〜200kg/パルプtとするのが特に好ましい。内添量が5kg/パルプtを下回ると、シリカ複合重質炭酸カルシウムの不透明度向上効果や白色度向上効果を十分に得られないおそれがある。他方、内添量が300kg/パルプtを上回ると、パルプ繊維同士の結合を阻害しやすく表面強度が低下したり、シーリング汚れが発生したりするおそれがある。
【0088】
〔用途〕
本形態の疑似接着シートは、二つ折り葉書や三つ折り葉書等の折畳み型の葉書のほか、例えば、封筒や報告書、明細書等としても使用することができる。また、折畳み型ではなく、重ね合せ型の書類(用紙)等としても使用することができる。
【実施例】
【0089】
次に、本発明の実施例を説明する。
(実施例1)
LBKP、NBKP及びDIPを表1に示す割合で配合したパルプ原料に、表3の製造法1に示す条件で製造した填料を内添して、基材シートを得た。填料の内添量、得られた基材シートのステキヒトサイズ度及びEST測定値は、表1に示した。一方、表1に示す種類及び量のPVA及びラテックスを配合して得た接着剤と、表1に示す種類及び量の沈降法シリカからなる微粒子充填剤と、合計で100質量%となるよう糊剤(コアテックスDO−07、ムサシノケミカル株式会社製)とを練り混ぜて、疑似接着剤を得た。この疑似接着剤を、表1に示す塗工量で上記基材シートの表面に塗工し、疑似接着シートを得た。PVA、ラテックス及び沈降法シリカの詳細は、表1に示した。
【0090】
以上のようにして得た疑似接着シートについて、表面強度、シーリング汚れ、擦れ汚れ、不透明度、白色度及び剥離性を評価する試験を行った。結果は、表2に示した。なお、各種試験の評価方法は、次に示す通りである。
【0091】
《表面強度》
JIS K 5701に記載の転色試験機(明製作所:RI−II型)を用い、インキタック26の2回刷り条件で、擬似接着層取られの有無を目視にて判定した。表中の記号は、◎が取られが全くない場合を意味し、○が取られが僅かに発生する場合を意味し、△が部分的に取られが発生する場合を意味し、×が一面に取られが発生する場合を意味する。
【0092】
《シーリング時のロール汚れ》
大日本スクリーン製造株式会社製のTruepress Jet520にて顔料インクを用いて、印字速度:128m/min 乾燥温度:80℃で印字した後、メールシーラー(MS−900:大日本印刷株式会社製)を用いてロールギャップ30の設定で試験片3000枚を加圧して疑似接着した際に加圧ローラーへのインク転写汚れを目視にて確認した。表中の記号は、◎が加圧ローラーへのインク転写汚れが殆ど発生しない場合を意味し、○が加圧ローラーへのインク転写汚れが僅かに発生する場合を意味し、△が加圧ローラーへのインク転写汚れが部分的に発生する場合を意味し、×が加圧ローラーへのインク転写汚れが一面に発生する場合を意味する。
【0093】
《擦れ汚れ》
大日本スクリーン製造株式会社製のTruepress Jet520にて印字速度:128m/min、乾燥温度:80℃で印字(シアン、マゼンタ、イエロ、ブラック)した後、印字部に50kg/m2の加重を加えながらPPC用紙で擦った際のPPC用紙の汚れ程度を目視にて判定した。表中の記号は、◎が擦れ汚れが殆ど発生しない場合を意味し、○が擦れ汚れが僅かに発生する場合を意味し、△が擦れ汚れが部分的に発生する場合を意味し、×が一面に汚れが発生する場合を意味する。
【0094】
《不透明度》
JIS P 8138に基づいて不透明度を測定した。不透明度が80%以上であれば不透明性に特に優れ、75%以上であれば不透明性が良好であり、70%以上であれば不透明性があり、70%未満であれば不透明性に劣り実使用できないものである。
【0095】
《白色度》
JIS P 8148に基づいてISO白色度を測定した。白色度が75%以上であれば白色度に優れ、70%以上であれば白色度が良好であり、70%未満であれば白色度に劣り実使用できないものである。
【0096】
《剥離性》
二枚一組で一つの試料(幅50mm×長さ100mm)とし、その擬似接着剤層同士をメールシーラー(MS−900:大日本印刷株式会社製)を用いてロールギャップ14の設定で加圧して擬似接着し、5分間放置した後、T型剥離試験機を用いて、500mm/分の条件で長さ方向の端から剥離する試験を行った。各実施例及び各比較例それぞれについて試料10組を用意し試験した。評価は基紙層内で剥離した試料数により評価した。評価基準は、基紙層間剥離した試料がなかったものを◎、基紙層間剥離した試料が1〜2組あったものを○、基紙層間剥離した試料が3〜4組あったものを△、基紙層間剥離した試料が5組以上あったものを×とした。
【0097】
(実施例2〜24及び比較例1,2)
実施例1について、表1に示すように、各種条件を変化させて、疑似接着シートを得た。実施例1と同様の試験を行い、評価結果を表2に示した。
【0098】
(填料の製造法1)
石灰石を粗粉砕し、更にビーズミルを用いて平均粒子径(D50)が3.0μmとなるように微粉砕して、重質炭酸カルシウムからなる無機粒子を得た。この無機粒子を固形分濃度が20質量%のなるように、水に添加して、無機粒子スラリーを得た。この無機粒子スラリーに、粒径比(凝結剤添加後の平均粒子径/凝結剤添加前の平均粒子径)が2.0倍、かつ粒子径が3.5〜10.0μmとなるように、凝結剤Aを添加した。この凝結剤Aの添加量は、無機粒子の固形分に対する固形分換算で200ppmであった。また、凝結剤Aを添加した後の無機粒子スラリーの固形分濃度は25質量%、平均粒子径(D50)は6.0μmであった。
【0099】
次に、凝結剤を添加した後の無機粒子スラリーに、珪酸ナトリウム溶液を、無機粒子スラリー中の珪酸分(SiO2換算)が8質量%となるように添加した。さらに、この無機粒子スラリーに、濃度が0.2〜4.0mol/Lの希硫酸を、pHが9.0となるように添加し、無機粒子スラリーの液温を80℃に保ちつつミキサーを用いて攪拌し、シリカ複合粒子を得た。このシリカ複合粒子の平均粒子径(D50)は6.5μm、酸化物換算でのシリカの比率は18質量%であった。
【0100】
次に、このシリカ複合粒子のスラリーに、反応完了時のpHが8.0となるように硫酸バンド(住友化学工業株式会社製)を添加し、アルミニウム処理したシリカ複合粒子(填料)を得た。
【0101】
(填料の製造法2〜15)
製造法1について、表3に示すように、各種条件を変化させて、填料を得た。なお、上記実施例及び比較例において使用した填料は、製造法1及び製造法2のみであるが、他の製造法によっても、前述した作用効果を奏することが明らかであることを示すために、表3には、填料の物性や歩留り、吸油度及びワイヤー摩耗度を測定した結果を示した。その他の詳細は、以下に示す通りである。
【0102】
《凝結剤A》
ハイモ株式会社製「ハイマックスSC−100」を使用した。この凝結剤は、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体からなり、質量平均分子量が30万、カチオン電荷密度が6.0meq/gであるとされている。
【0103】
《凝結剤B》
ハイモ株式会社製「ハイマックスSC−924」を使用した。この凝結剤は、ポリエチレンイミン変性体からなり、質量平均分子量が50万、カチオン電荷密度が18.0meq/gであるとされている。
【0104】
《凝結剤C》
BASF社製「カチオファストSF」を使用した。この凝結剤は、ポリエチレンイミンからなり、質量平均分子量が100〜120万、カチオン電荷密度が11.0meq/gであるとされている。
【0105】
《粒径(平均粒子径)》
サンプル10mgを超音波分散機(出力:80W)で3分間分散させた溶液を用いてレーザー粒径分布測定装置(日機装株式会社製、型番:マイクロトラックMT−3000I I)により粒子径を測定し、粒度分布が累積堆積分布の小径側から累積10%、累積50%、累積90%に相当する粒子径(D10、D50、D90)及び最大粒子径をそれぞれ算出した。
【0106】
《シリカ比率、アルミニウム含有率》
X線粉末回析装置(理学電気株式会社製、型番:RAD2)を用いたX線回析法によって測定した。測定条件は、Cu−Kα−湾曲モノクロメーターを40KV−40mA、発散スリットを1mm、散乱スリットを1mm、受光スリットを0.3mm、走査速度を0.8度/分、走査範囲を2θ=7〜85度、サンプリングを0.02度とした。
【0107】
《歩留り》
新聞古紙パルプ85%、サーモメカニカルパルプ15%からなるパルプ原料に、サンプル(複合粒子)を固形分基準で10質量%、カチオン化澱粉を1質量%、硫酸バンドを0.5質量%、中性サイズ剤(荒川化学工業株式会社製、品名:KW−504)を0.1質量%添加し、実験用角形手抄きシートマシン(熊谷理機工業株式会社製、ワイヤー25cm×25cm、80メッシュ)を用いて、JIS P 8222に準拠して手抄きシートを5枚作製し、プレスで水分調節した後、ドラムドライヤーで乾燥させて、坪量45g/m2の手抄きシートサンプルを作製した。このシートサンプルの灰分を、JIS P 8251に準拠して測定し、下記式によって歩留りを算出した。
歩留り=(灰分(%)/サンプル(複合粒子)添加量(%))×100
【0108】
《吸油量》
JIS K 5101−13−1に記載の「顔料試験方法−第13部:吸油量−第1節:精製あまに油法」に準拠し、以下の方法で測定した。105〜110℃で2時間乾燥したサンプル(複合粒子)2〜5gを、ガラス板にとり、精製あまに油(酸価4以下のもの)をビュレットから少量ずつサンプル(複合粒子)の中央に滴下するとともに、都度ヘラで練り合わせ、この作業を繰り返してサンプル(複合粒子)全体が滑らかな硬さを有する1本の棒状体に成形された時点の精製あまに油の滴下量を求め、下記式によって吸油量を算出した。
吸油量=(あまに油滴下量(ml)×100)/サンプル(複合粒子)質量(g)
【0109】
《ワイヤー摩耗度》
サンプル(複合粒子)を水に分散させて濃度が2質量%のスラリーを作製し、プラスチックワイヤー摩耗度計(日本フィルコン株式会社製)を用いて3時間摩耗試験を行った後に、摩耗度を測定した。
【0110】
【表1】
【0111】
【表2】
【0112】
【表3】