JP2002194011A - 水性ポリマー分散液を形成する方法 - Google Patents
水性ポリマー分散液を形成する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】特に炭酸カルシウムを含有する処方において高
いシート光沢性が得られ、乾燥エネルギーが低減される
新規なポリマー分散液の提供。 【解決手段】（１）親水性コアポリマー；（ｂ）第一シ
ェルポリマー；および（ｃ）第二シェルポリマー；を含
む乳化重合した多段第一ポリマー粒子を形成し；（２）
（ａ）コアポリマーの２重量％が形成された後、適当量
の界面活性剤を重合反応に添加し；（ｂ）次に、前記第
一エマルジョンポリマーの存在下で第二エマルジョンポ
リマーを形成し；（３）前記水性ポリマー分散液の固形
分重量に基づいて、すべてのモノマーの少なくとも９５
重量％の重合を行い；（４）形成された前記水性分散液
を塩基で中和してコアを膨潤させ、乾燥時に空隙を有す
る粒子を形成することを含む、水性ポリマー分散液を形
成する方法。
いシート光沢性が得られ、乾燥エネルギーが低減される
新規なポリマー分散液の提供。 【解決手段】（１）親水性コアポリマー；（ｂ）第一シ
ェルポリマー；および（ｃ）第二シェルポリマー；を含
む乳化重合した多段第一ポリマー粒子を形成し；（２）
（ａ）コアポリマーの２重量％が形成された後、適当量
の界面活性剤を重合反応に添加し；（ｂ）次に、前記第
一エマルジョンポリマーの存在下で第二エマルジョンポ
リマーを形成し；（３）前記水性ポリマー分散液の固形
分重量に基づいて、すべてのモノマーの少なくとも９５
重量％の重合を行い；（４）形成された前記水性分散液
を塩基で中和してコアを膨潤させ、乾燥時に空隙を有す
る粒子を形成することを含む、水性ポリマー分散液を形
成する方法。
Description
【０００１】本発明は、水性ポリマー分散液を形成する
プロセス、該プロセスにより形成される水性ポリマー分
散液、および例えば該水性ポリマー分散液を含む水性の
紙または板紙コーティング組成物あるいは塗料組成物な
どのコーティング組成物に関する。より詳細には、本発
明は、異なる粒子直径を有する少なくとも２つのエマル
ジョンポリマー（該エマルジョンポリマーのうちの少な
くとも一方は一つのコアと少なくとも二つのシェルを含
み、第一のシェルは５０度より高いガラス転移温度
（「Ｔｇ」）を有し、一番外側のシェルは１０℃〜−５
０℃のＴｇを有し、少なくとも一つの空隙（ｖｏｉｄ）
を有する）を含む水性マルチモーダル（ｍｕｌｔｉｍｏ
ｄａｌ）ポリマー分散液に関する。
プロセス、該プロセスにより形成される水性ポリマー分
散液、および例えば該水性ポリマー分散液を含む水性の
紙または板紙コーティング組成物あるいは塗料組成物な
どのコーティング組成物に関する。より詳細には、本発
明は、異なる粒子直径を有する少なくとも２つのエマル
ジョンポリマー（該エマルジョンポリマーのうちの少な
くとも一方は一つのコアと少なくとも二つのシェルを含
み、第一のシェルは５０度より高いガラス転移温度
（「Ｔｇ」）を有し、一番外側のシェルは１０℃〜−５
０℃のＴｇを有し、少なくとも一つの空隙（ｖｏｉｄ）
を有する）を含む水性マルチモーダル（ｍｕｌｔｉｍｏ
ｄａｌ）ポリマー分散液に関する。
【０００２】コートされた紙および板紙は通常印刷さ
れ、コーティングは有用なレベルのなめらかさと不透明
性ならびに印刷操作に耐えるのに十分な強度を示さなけ
ればならない。コーティング不透明性および強度はコー
ティングにおいて用いられるポリマーバインダーおよび
顔料の種類と量の選択により主に影響を受け、用いられ
るコーティング施用法、乾燥法および仕上げ加工法によ
り若干影響される。マルチモーダル粒子サイズ分布を有
する水性ポリマー分散液は、その性質が特に顔料として
多量の炭酸カルシウムを含む処方におけるシート光沢性
を向上させるのに有用である、より高い固形分のエマル
ジョンポリマー生成物およびより高い固形分の紙および
板紙コーティング組成物の利用可能性を提供する。バイ
モーダル粒子サイズ分布を有する水性ポリマー分散液
は、その性質が増粘剤の需要を低減し、より大きな処方
寛容度を提供するのに有用である、さらにより高い固形
分の塗料組成物、例えば建築基材の内装用および外装用
塗料の利用可能性を提供する。
れ、コーティングは有用なレベルのなめらかさと不透明
性ならびに印刷操作に耐えるのに十分な強度を示さなけ
ればならない。コーティング不透明性および強度はコー
ティングにおいて用いられるポリマーバインダーおよび
顔料の種類と量の選択により主に影響を受け、用いられ
るコーティング施用法、乾燥法および仕上げ加工法によ
り若干影響される。マルチモーダル粒子サイズ分布を有
する水性ポリマー分散液は、その性質が特に顔料として
多量の炭酸カルシウムを含む処方におけるシート光沢性
を向上させるのに有用である、より高い固形分のエマル
ジョンポリマー生成物およびより高い固形分の紙および
板紙コーティング組成物の利用可能性を提供する。バイ
モーダル粒子サイズ分布を有する水性ポリマー分散液
は、その性質が増粘剤の需要を低減し、より大きな処方
寛容度を提供するのに有用である、さらにより高い固形
分の塗料組成物、例えば建築基材の内装用および外装用
塗料の利用可能性を提供する。
【０００３】米国特許第４５６７０９９号は二つの別個
の粒子サイズ分布を有するバイモーダルラテックスを開
示している。ラテックスは無機フィラーと組み合わせて
コーティング紙において用いられる。より大きなサイズ
の粒子は比較的硬質のコアと比較的軟質のシェル領域を
含む。小さなサイズの粒子は、別に形成され、その後に
ブレンドされるか、あるいは大きなサイズの粒子のシェ
ル領域が形成されるのと同時にまたは形成された後にシ
ードラテックスを添加することにより形成される。しか
しながら、空隙を含む粒子およびこれらのコーティング
で達成できるよりも高い固形分が望ましい。
の粒子サイズ分布を有するバイモーダルラテックスを開
示している。ラテックスは無機フィラーと組み合わせて
コーティング紙において用いられる。より大きなサイズ
の粒子は比較的硬質のコアと比較的軟質のシェル領域を
含む。小さなサイズの粒子は、別に形成され、その後に
ブレンドされるか、あるいは大きなサイズの粒子のシェ
ル領域が形成されるのと同時にまたは形成された後にシ
ードラテックスを添加することにより形成される。しか
しながら、空隙を含む粒子およびこれらのコーティング
で達成できるよりも高い固形分が望ましい。
【０００４】ＪＰ５−１７０８２は、紙のコーティング
において用いられる乾燥中に粒子の内部に空隙が存在す
る中空粒子群と、さらに小さな粒子群を含むエマルジョ
ン粒子を開示している。
において用いられる乾燥中に粒子の内部に空隙が存在す
る中空粒子群と、さらに小さな粒子群を含むエマルジョ
ン粒子を開示している。
【０００５】ＥＰ９５９１７６は、紙または紙コーティ
ングにおいて用いられる、中空球有機顔料を開示し、該
中空球有機顔料は多段乳化重合により形成され、エマル
ジョンポリマー粒子は少なくとも一つのコアと二つのシ
ェルを有する。
ングにおいて用いられる、中空球有機顔料を開示し、該
中空球有機顔料は多段乳化重合により形成され、エマル
ジョンポリマー粒子は少なくとも一つのコアと二つのシ
ェルを有する。
【０００６】本発明者らが直面する問題は、コーティン
グ組成物、例えばコーティング紙および板紙用水性コー
ティング組成物および水性塗料組成物を形成するのに適
した水性ポリマー分散液を形成するプロセスを提供する
ことである。空隙を含むエマルジョンポリマー粒子は水
性コーティングにおいて使用されることが開示されてい
るが、かかる粒子は水で満たされた空隙を有するか、ま
たは乾燥により空気で満たされた空隙を含む。空隙が大
きいほど、粒子の有効密度が低くなり、エマルジョンポ
リマーの固形分が低くなり、その他が等しくても使用可
能な粘度でのコーティング組成物の最大固形分が低くな
る。本発明者らは、バイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）エ
マルジョンポリマー粒子サイズ分布（少なくとも一つの
粒子集団が空隙を含む）により得られる本発明の水性ポ
リマー分散液により、他の方法で形成されるよりも紙お
よび板紙コーティング組成物の固形分が高くなり、その
結果、特に炭酸カルシウムを含有する処方において高い
シート光沢性が得られ、乾燥エネルギーが低減されるこ
とを見いだした。本発明者らはさらに本発明の水性ポリ
マー分散液は塗料組成物を形成するのに適していること
を見いだした。
グ組成物、例えばコーティング紙および板紙用水性コー
ティング組成物および水性塗料組成物を形成するのに適
した水性ポリマー分散液を形成するプロセスを提供する
ことである。空隙を含むエマルジョンポリマー粒子は水
性コーティングにおいて使用されることが開示されてい
るが、かかる粒子は水で満たされた空隙を有するか、ま
たは乾燥により空気で満たされた空隙を含む。空隙が大
きいほど、粒子の有効密度が低くなり、エマルジョンポ
リマーの固形分が低くなり、その他が等しくても使用可
能な粘度でのコーティング組成物の最大固形分が低くな
る。本発明者らは、バイモーダル（ｂｉｍｏｄａｌ）エ
マルジョンポリマー粒子サイズ分布（少なくとも一つの
粒子集団が空隙を含む）により得られる本発明の水性ポ
リマー分散液により、他の方法で形成されるよりも紙お
よび板紙コーティング組成物の固形分が高くなり、その
結果、特に炭酸カルシウムを含有する処方において高い
シート光沢性が得られ、乾燥エネルギーが低減されるこ
とを見いだした。本発明者らはさらに本発明の水性ポリ
マー分散液は塗料組成物を形成するのに適していること
を見いだした。
【０００７】本発明の第一の態様によると、 （１）（ａ）コアポリマーの全重量に基づいて５重量％
から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９
５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエチレン性
不飽和モノマーから形成される親水性コアポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーの重量と前
記第一シェルポリマーの重量の比が１：２から１：１０
０であり、前記第一シェルポリマーは５０℃より高いガ
ラス転移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの全重
量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェルポ
リマー（ここに、前記第二シェルポリマーは前記第一シ
ェルポリマーの存在下で形成され、前記第二シェルポリ
マーは１０℃から−５０℃のガラス転移温度を有し；前
記第二シェルポリマーは前記第一シェルポリマーと前記
第二シェルポリマーの合計重量の少なくとも１０重量％
である）を有する乳化重合した多段第一ポリマー粒子を
形成する； （２）（ａ）コアポリマーが形成された後、２００ナノ
メートル未満の粒子直径を有する新しい粒子または乳化
重合したシードラテックスを得るのに十分な量の界面活
性剤を重合反応に添加する； （ｂ）次に、第一シェルポリマーモノマー混合物の残り
と、第二シェルポリマーモノマー混合物の残り、および
水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて０から９
０重量％の少なくとも一つのエチレン性不飽和モノマー
を添加することにより、第一エマルジョンポリマーの存
在下で第二エマルジョンポリマーを形成する； （３）水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて、
すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量％の
重合を行う；および （４）形成された水性分散液を塩基で中和して、前記コ
アを膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する粒子を形成
することを含む、水性ポリマー分散液を形成する方法が
提供される。
から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９
５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエチレン性
不飽和モノマーから形成される親水性コアポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーの重量と前
記第一シェルポリマーの重量の比が１：２から１：１０
０であり、前記第一シェルポリマーは５０℃より高いガ
ラス転移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの全重
量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェルポ
リマー（ここに、前記第二シェルポリマーは前記第一シ
ェルポリマーの存在下で形成され、前記第二シェルポリ
マーは１０℃から−５０℃のガラス転移温度を有し；前
記第二シェルポリマーは前記第一シェルポリマーと前記
第二シェルポリマーの合計重量の少なくとも１０重量％
である）を有する乳化重合した多段第一ポリマー粒子を
形成する； （２）（ａ）コアポリマーが形成された後、２００ナノ
メートル未満の粒子直径を有する新しい粒子または乳化
重合したシードラテックスを得るのに十分な量の界面活
性剤を重合反応に添加する； （ｂ）次に、第一シェルポリマーモノマー混合物の残り
と、第二シェルポリマーモノマー混合物の残り、および
水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて０から９
０重量％の少なくとも一つのエチレン性不飽和モノマー
を添加することにより、第一エマルジョンポリマーの存
在下で第二エマルジョンポリマーを形成する； （３）水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて、
すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量％の
重合を行う；および （４）形成された水性分散液を塩基で中和して、前記コ
アを膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する粒子を形成
することを含む、水性ポリマー分散液を形成する方法が
提供される。
【０００８】本発明の第二の態様によると、（１）少な
くとも一つのエチレン性不飽和モノマーから形成された
粒子を有する第一エマルジョンポリマーを形成する； （２）（ａ）コアポリマーの全重量に基づいて５重量％
から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９
５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエチレン性
不飽和モノマーから形成された親水性コアポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーの重量と前
記第一シェルポリマーの重量の比が１：２から１：１０
０であり、第一シェルポリマーは５０℃より高いガラス
転移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの全重
量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェルポ
リマー（ここに、第二シェルポリマーは第一シェルポリ
マーの存在下で形成され、第二シェルポリマーは１０℃
から−５０℃のガラス転移温度を有し；第二シェルポリ
マーは第一シェルポリマーと前記第二シェルポリマーの
合計重量の少なくとも１０重量％である）を含む乳化重
合した第二ポリマー粒子を形成する；および （３）水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて、
すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量％の
重合を行う；および （４）形成された水性分散液を塩基で中和して、コアを
膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する第２のエマルシ
ョンポリマー粒子を形成することを含む水性ポリマー分
散液を形成するプロセスが提供される。
くとも一つのエチレン性不飽和モノマーから形成された
粒子を有する第一エマルジョンポリマーを形成する； （２）（ａ）コアポリマーの全重量に基づいて５重量％
から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９
５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエチレン性
不飽和モノマーから形成された親水性コアポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーの重量と前
記第一シェルポリマーの重量の比が１：２から１：１０
０であり、第一シェルポリマーは５０℃より高いガラス
転移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの全重
量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェルポ
リマー（ここに、第二シェルポリマーは第一シェルポリ
マーの存在下で形成され、第二シェルポリマーは１０℃
から−５０℃のガラス転移温度を有し；第二シェルポリ
マーは第一シェルポリマーと前記第二シェルポリマーの
合計重量の少なくとも１０重量％である）を含む乳化重
合した第二ポリマー粒子を形成する；および （３）水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて、
すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量％の
重合を行う；および （４）形成された水性分散液を塩基で中和して、コアを
膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する第２のエマルシ
ョンポリマー粒子を形成することを含む水性ポリマー分
散液を形成するプロセスが提供される。
【０００９】本発明の第三の態様によると、（ａ）水性
ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて９５重量％〜
２５重量％の１５０から３０００ナノメートルの平均粒
子直径を有する第一エマルジョンポリマーおよび（ｂ）
水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて５重量％
〜７５重量％の４０〜６００ｎｍの平均粒子直径を有す
る第二エマルジョンポリマー（ここに、第一乳化重合ポ
リマーの平均粒子直径と第二乳化重合ポリマーの平均粒
子直径の比は１．２から６０であり、少なくとも第一エ
マルジョンポリマー粒子は乾燥した場合に少なくとも一
つの空隙を有し、水性ポリマー分散液は本発明の第一ま
たは第二の態様のプロセスにより形成される）を含む水
性ポリマー分散液が提供される。
ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて９５重量％〜
２５重量％の１５０から３０００ナノメートルの平均粒
子直径を有する第一エマルジョンポリマーおよび（ｂ）
水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて５重量％
〜７５重量％の４０〜６００ｎｍの平均粒子直径を有す
る第二エマルジョンポリマー（ここに、第一乳化重合ポ
リマーの平均粒子直径と第二乳化重合ポリマーの平均粒
子直径の比は１．２から６０であり、少なくとも第一エ
マルジョンポリマー粒子は乾燥した場合に少なくとも一
つの空隙を有し、水性ポリマー分散液は本発明の第一ま
たは第二の態様のプロセスにより形成される）を含む水
性ポリマー分散液が提供される。
【００１０】本発明の第四の態様によると、本発明の第
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性の紙または板
紙コーティング組成物が提供される。
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性の紙または板
紙コーティング組成物が提供される。
【００１１】本発明の第五の態様により、本発明の第三
の態様の水性ポリマー分散液を含む水性塗料組成物が提
供される。
の態様の水性ポリマー分散液を含む水性塗料組成物が提
供される。
【００１２】本発明の水性ポリマー分散液は、乾燥する
と空隙を含む多段ポリマー粒子を含み、空隙含有コアは
少なくとも二つのシェルにより封入され、他のポリマー
粒子は、中実粒子または空隙を含む粒子であり、平均粒
子直径が多段ポリマー粒子の平均粒子直径と異なる。
と空隙を含む多段ポリマー粒子を含み、空隙含有コアは
少なくとも二つのシェルにより封入され、他のポリマー
粒子は、中実粒子または空隙を含む粒子であり、平均粒
子直径が多段ポリマー粒子の平均粒子直径と異なる。
【００１３】本発明の水性ポリマー分散液は、シーケン
シャル乳化重合により調製される。本発明の第一の態様
のプロセスにおいて、乾燥した場合に空隙を含む多段粒
子は、まず乳化重合により形成され、続いて最初に形成
された粒子の存在下で比較的小さなポリマー粒子が形成
され、これは乾燥した場合に空隙を含んでも、含まなく
てもよい。本発明の第一の態様の第一ポリマー粒子の親
水性コアポリマーは、コアポリマーの全重量に基づいて
５重量％から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽
和モノマーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量
％から９５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーの乳化重合の生成物である。
シャル乳化重合により調製される。本発明の第一の態様
のプロセスにおいて、乾燥した場合に空隙を含む多段粒
子は、まず乳化重合により形成され、続いて最初に形成
された粒子の存在下で比較的小さなポリマー粒子が形成
され、これは乾燥した場合に空隙を含んでも、含まなく
てもよい。本発明の第一の態様の第一ポリマー粒子の親
水性コアポリマーは、コアポリマーの全重量に基づいて
５重量％から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽
和モノマーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量
％から９５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエ
チレン性不飽和モノマーの乳化重合の生成物である。
【００１４】本発明の多段ポリマー粒子の親水性コアポ
リマーは、コアポリマーの全重量に基づいて５重量％か
ら１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマー
と、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９５
重量％の少なくとも一つノニオン性モノエチレン性不飽
和モノマーの乳化重合の生成物である。
リマーは、コアポリマーの全重量に基づいて５重量％か
ら１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマー
と、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９５
重量％の少なくとも一つノニオン性モノエチレン性不飽
和モノマーの乳化重合の生成物である。
【００１５】コアポリマーの全重量に基づいて少なくと
も５重量％の少なくとも一つの親水性モノエチレン性不
飽和モノマーを含有する親水性コアポリマーは、本発明
の目的について実際的な膨潤性を有する。特定の酸モノ
マーの疎水性／親水性バランスとともにある種のコモノ
マーまたはその組合せの疎水性のために、コポリマーは
コアポリマーの全重量に基づいて５重量％未満を必要と
する場合がある。好ましくは、親水性モノマー量はコア
ポリマーの全重量に基づいて５重量％から１００重量％
であり；より好ましくは２０重量％から６０重量％であ
り；最も好ましくは３０重量％から５０重量％である。
親水性コアポリマーは単一段重合またはシーケンシャル
重合の一段階において製造できるか、または連続した複
数の段階により製造することができる。
も５重量％の少なくとも一つの親水性モノエチレン性不
飽和モノマーを含有する親水性コアポリマーは、本発明
の目的について実際的な膨潤性を有する。特定の酸モノ
マーの疎水性／親水性バランスとともにある種のコモノ
マーまたはその組合せの疎水性のために、コポリマーは
コアポリマーの全重量に基づいて５重量％未満を必要と
する場合がある。好ましくは、親水性モノマー量はコア
ポリマーの全重量に基づいて５重量％から１００重量％
であり；より好ましくは２０重量％から６０重量％であ
り；最も好ましくは３０重量％から５０重量％である。
親水性コアポリマーは単一段重合またはシーケンシャル
重合の一段階において製造できるか、または連続した複
数の段階により製造することができる。
【００１６】親水性コアポリマーは、単独または少なく
とも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマーと
重合される少なくとも一つの親水性モノエチレン性不飽
和モノマーを包含する。「親水性モノエチレン性不飽和
モノマー」なる用語は、米国特許第４８８０８４２号に
記載されているような、疎水性シェルポリマーの重合
前、重合中または重合後に、親水性コアポリマー中の親
水性モノエチレン性不飽和モノマーの代わりに、コアポ
リマー中に吸収される少なくとも一つのカルボン酸基を
含む非ポリマー化合物である。加えて、本発明は、「親
水性モノエチレン性不飽和モノマー」なる用語に、米国
特許第５１５７０８４号に記載されているような、親水
性モノエチレン性不飽和モノマーを含まないが、加水分
解により膨潤して親水性コアポリマーになる潜在的な親
水性コアポリマーの使用を意図し、包含する。
とも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマーと
重合される少なくとも一つの親水性モノエチレン性不飽
和モノマーを包含する。「親水性モノエチレン性不飽和
モノマー」なる用語は、米国特許第４８８０８４２号に
記載されているような、疎水性シェルポリマーの重合
前、重合中または重合後に、親水性コアポリマー中の親
水性モノエチレン性不飽和モノマーの代わりに、コアポ
リマー中に吸収される少なくとも一つのカルボン酸基を
含む非ポリマー化合物である。加えて、本発明は、「親
水性モノエチレン性不飽和モノマー」なる用語に、米国
特許第５１５７０８４号に記載されているような、親水
性モノエチレン性不飽和モノマーを含まないが、加水分
解により膨潤して親水性コアポリマーになる潜在的な親
水性コアポリマーの使用を意図し、包含する。
【００１７】コアポリマーを製造するのに有用な適当な
親水性モノエチレン性不飽和モノマーとしては、酸官能
基を含むモノエチレン性不飽和モノマー、たとえば（メ
タ）アクリル酸［本発明における「（メタ）アクリル」
なる用語は、アクリルまたはメタクリルを意味する］、
（メタ）アクリルオキシプロピオン酸、イタコン酸、ア
コニット酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、モノ
メチルマレエート、モノメチルフマレート、モノメチル
イタコネートなどを包含する少なくとも一つのカルボン
酸基を含むモノマーが挙げられる。酸前駆体、たとえば
無水物、例えば無水マレイン酸も含まれる。アクリル酸
およびメタクリル酸が好ましい。
親水性モノエチレン性不飽和モノマーとしては、酸官能
基を含むモノエチレン性不飽和モノマー、たとえば（メ
タ）アクリル酸［本発明における「（メタ）アクリル」
なる用語は、アクリルまたはメタクリルを意味する］、
（メタ）アクリルオキシプロピオン酸、イタコン酸、ア
コニット酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、モノ
メチルマレエート、モノメチルフマレート、モノメチル
イタコネートなどを包含する少なくとも一つのカルボン
酸基を含むモノマーが挙げられる。酸前駆体、たとえば
無水物、例えば無水マレイン酸も含まれる。アクリル酸
およびメタクリル酸が好ましい。
【００１８】少なくとも一つのカルボン酸基を含む適当
な非ポリマー化合物としては、Ｃ６−Ｃ１２脂肪族また
は芳香族モノカルボン酸およびジカルボン酸、例えば安
息香酸、ｍ−トルイル酸、ｐ−クロロ安息香酸、ｏ−ア
セトキシ安息香酸、アゼライン酸、セバシン酸、オクタ
ン酸、シクロヘキサンカルボン酸、ラウリン酸およびモ
ノブチルフタレートなどが挙げられる。
な非ポリマー化合物としては、Ｃ６−Ｃ１２脂肪族また
は芳香族モノカルボン酸およびジカルボン酸、例えば安
息香酸、ｍ−トルイル酸、ｐ−クロロ安息香酸、ｏ−ア
セトキシ安息香酸、アゼライン酸、セバシン酸、オクタ
ン酸、シクロヘキサンカルボン酸、ラウリン酸およびモ
ノブチルフタレートなどが挙げられる。
【００１９】親水性コアポリマーの製造に適当なノニオ
ン性モノエチレン性不飽和モノマーとしては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチレン、
ビニルアセテート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アク
リロニトリル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アク
リル酸の（Ｃ１−Ｃ２０）アルキルまたは（Ｃ３−Ｃ２
０）アルケニルエステル、たとえばメチル（メタ）アク
リレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メ
タ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリ
レート、ベンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メ
タ）アクリレート、オレイル（メタ）アクリレート、パ
ルミチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）ア
クリレート等が挙げられる。
ン性モノエチレン性不飽和モノマーとしては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチレン、
ビニルアセテート、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アク
リロニトリル、（メタ）アクリルアミド、（メタ）アク
リル酸の（Ｃ１−Ｃ２０）アルキルまたは（Ｃ３−Ｃ２
０）アルケニルエステル、たとえばメチル（メタ）アク
リレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メ
タ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリ
レート、ベンジル（メタ）アクリレート、ラウリル（メ
タ）アクリレート、オレイル（メタ）アクリレート、パ
ルミチル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）ア
クリレート等が挙げられる。
【００２０】親水性コアポリマーは、一段プロセスまた
は数段を含むプロセスのいずれにより得られる場合で
も、膨潤していない状態における直径の平均値が５０か
ら２００ナノメートル、好ましくは１００から１０００
ナノメートル、より好ましくは１５０から５００ナノメ
ートルである。コアがシードポリマーから得られる場
合、シードポリマーは平均粒子サイズが３０ｎｍから２
００ｎｍである。
は数段を含むプロセスのいずれにより得られる場合で
も、膨潤していない状態における直径の平均値が５０か
ら２００ナノメートル、好ましくは１００から１０００
ナノメートル、より好ましくは１５０から５００ナノメ
ートルである。コアがシードポリマーから得られる場
合、シードポリマーは平均粒子サイズが３０ｎｍから２
００ｎｍである。
【００２１】親水性コアポリマーは任意にコアポリマー
の全重量に基づいて２０重量％未満、好ましくは０．１
重量％から３重量％の多エチレン性不飽和モノマーを含
み、用いられる量は一般に用いられる親水性モノエチレ
ン性不飽和モノマーの量にほぼ正比例する。別法とし
て、親水性コアポリマーはコアポリマーの全重量に基づ
いて０．１重量から６０重量％のブタジエンを含むこと
ができる。
の全重量に基づいて２０重量％未満、好ましくは０．１
重量％から３重量％の多エチレン性不飽和モノマーを含
み、用いられる量は一般に用いられる親水性モノエチレ
ン性不飽和モノマーの量にほぼ正比例する。別法とし
て、親水性コアポリマーはコアポリマーの全重量に基づ
いて０．１重量から６０重量％のブタジエンを含むこと
ができる。
【００２２】適当な多エチレン性不飽和モノマーとして
は、アルキレングリコールジアクリレートおよびジメタ
クリレート、たとえばエチレングリコールジアクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブ
チレングリコールジアクリレート、１，４−ブチレング
リコールジアクリレート、プロピレングリコールジアク
リレートおよびトリエチレングリコールジメタクリレー
ト；１，３−グリセロールジメタクリレート；１，１，
１−トリメチロールプロパンジメタクリレート；１，
１，１−トリメチロールエタンジアクリレート；ペンタ
エリスリトールトリメタクリレート；１，２，６−ヘキ
サントリアクリレート；ソルビトールペンタメタクリレ
ート；メチレンビスアクリルアミド、メチレンビスメタ
クリルアミド、ジビニルベンゼン、ビニルメタクリレー
ト、ビニルクロトネート、ビニルアクリレート、ビニル
アセチレン、トリビニルベンゼン、トリアリルシアヌレ
ート、ジビニルアセチレン、ジビニルエタン、ジビニル
スルフィド、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、ジ
アリルシアナミド、エチレングリコールジビニルエーテ
ル、ジアリルフタレート、ジビニルジメチルシラン、グ
リセロールトリビニルエーテル、ジビニルアジぺート；
ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；ジシクロペ
ンテニルオキシ（メタ）アクリレート；グリコールモノ
ジシクロペンテニルエーテルの不飽和エステル；アリル
メタクリレート、アリルアクリレート、ジアリルマレエ
ート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネートなど
を包含する末端エチレン性不飽和を有するα，β−不飽
和モノおよびジカルボン酸のアリルエステルが挙げられ
る。
は、アルキレングリコールジアクリレートおよびジメタ
クリレート、たとえばエチレングリコールジアクリレー
ト、エチレングリコールジメタクリレート、１，３−ブ
チレングリコールジアクリレート、１，４−ブチレング
リコールジアクリレート、プロピレングリコールジアク
リレートおよびトリエチレングリコールジメタクリレー
ト；１，３−グリセロールジメタクリレート；１，１，
１−トリメチロールプロパンジメタクリレート；１，
１，１−トリメチロールエタンジアクリレート；ペンタ
エリスリトールトリメタクリレート；１，２，６−ヘキ
サントリアクリレート；ソルビトールペンタメタクリレ
ート；メチレンビスアクリルアミド、メチレンビスメタ
クリルアミド、ジビニルベンゼン、ビニルメタクリレー
ト、ビニルクロトネート、ビニルアクリレート、ビニル
アセチレン、トリビニルベンゼン、トリアリルシアヌレ
ート、ジビニルアセチレン、ジビニルエタン、ジビニル
スルフィド、ジビニルエーテル、ジビニルスルホン、ジ
アリルシアナミド、エチレングリコールジビニルエーテ
ル、ジアリルフタレート、ジビニルジメチルシラン、グ
リセロールトリビニルエーテル、ジビニルアジぺート；
ジシクロペンテニル（メタ）アクリレート；ジシクロペ
ンテニルオキシ（メタ）アクリレート；グリコールモノ
ジシクロペンテニルエーテルの不飽和エステル；アリル
メタクリレート、アリルアクリレート、ジアリルマレエ
ート、ジアリルフマレート、ジアリルイタコネートなど
を包含する末端エチレン性不飽和を有するα，β−不飽
和モノおよびジカルボン酸のアリルエステルが挙げられ
る。
【００２３】親水性コアポリマーが形成された後、タイ
コート（ｔｉｅ−ｃｏａｔ）が親水性コア上に形成され
る。タイコート（いくつかの先行特許においては「シー
ス形成の第一段」と称する）は，特に２８０ナノメート
ル（ｎｍ）未満の粒子サイズ直径を有する親水性コアポ
リマーについて、親水性コアポリマーを１またはそれ以
上の疎水性シェルポリマーと相溶化させるアクリル系ポ
リマーであってもよい。
コート（ｔｉｅ−ｃｏａｔ）が親水性コア上に形成され
る。タイコート（いくつかの先行特許においては「シー
ス形成の第一段」と称する）は，特に２８０ナノメート
ル（ｎｍ）未満の粒子サイズ直径を有する親水性コアポ
リマーについて、親水性コアポリマーを１またはそれ以
上の疎水性シェルポリマーと相溶化させるアクリル系ポ
リマーであってもよい。
【００２４】第一シェルポリマーはシェルポリマーの全
重量に基づいて９０重量％から９９．９重量％の少なく
とも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマーと
シェルポリマーの全重量に基づいて０．１重量％から１
０重量％の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーから
形成される。第二のシェルポリマーは、シェルポリマー
の全重量に基づいて９３重量％から９９．９重量％の少
なくとも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、シェルポリマーの全重量に基づいて０．１重量か
ら７重量％の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーか
ら形成される。
重量に基づいて９０重量％から９９．９重量％の少なく
とも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマーと
シェルポリマーの全重量に基づいて０．１重量％から１
０重量％の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーから
形成される。第二のシェルポリマーは、シェルポリマー
の全重量に基づいて９３重量％から９９．９重量％の少
なくとも一つのノニオン性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、シェルポリマーの全重量に基づいて０．１重量か
ら７重量％の酸官能性モノエチレン性不飽和モノマーか
ら形成される。
【００２５】第一および第二の疎水性シェルポリマーを
製造するのに適したノニオン性モノエチレン性不飽和モ
ノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニ
ルトルエン、エチレン、ビニルアセテート、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、（メタ）アク
リルアミド、（メタ）アクリル酸の（Ｃ１−Ｃ２０）ア
ルキルまたは（Ｃ３−Ｃ２０）アルケニルエステル、た
とえばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）ア
クリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチル
ヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アク
リレート、ラウリル（メタ）アクリレート、オレイル
（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレー
ト、ステアリル（メタ）アクリレートなどが挙げられ
る。第一シェルポリマーにはスチレンが好ましい。
製造するのに適したノニオン性モノエチレン性不飽和モ
ノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニ
ルトルエン、エチレン、ビニルアセテート、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、（メタ）アク
リルアミド、（メタ）アクリル酸の（Ｃ１−Ｃ２０）ア
ルキルまたは（Ｃ３−Ｃ２０）アルケニルエステル、た
とえばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）ア
クリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチル
ヘキシル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アク
リレート、ラウリル（メタ）アクリレート、オレイル
（メタ）アクリレート、パルミチル（メタ）アクリレー
ト、ステアリル（メタ）アクリレートなどが挙げられ
る。第一シェルポリマーにはスチレンが好ましい。
【００２６】第一および第二の疎水性ポリマーシェルを
製造するのに適した酸官能基を含むモノエチレン性不飽
和モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アク
リルオキシプロピオン酸、（メタ）アクリルオキシプロ
ピオン酸、イタコン酸、アコニット酸、マレイン酸、フ
マル酸、クロトン酸、モノメチルマレエート、モノメチ
ルフマレート、モノメチルイタコネートなどが挙げられ
る。酸前駆体、例えば無水物、例えば無水マレイン酸も
包含される。アクリル酸およびメタクリル酸が好まし
い。
製造するのに適した酸官能基を含むモノエチレン性不飽
和モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アク
リルオキシプロピオン酸、（メタ）アクリルオキシプロ
ピオン酸、イタコン酸、アコニット酸、マレイン酸、フ
マル酸、クロトン酸、モノメチルマレエート、モノメチ
ルフマレート、モノメチルイタコネートなどが挙げられ
る。酸前駆体、例えば無水物、例えば無水マレイン酸も
包含される。アクリル酸およびメタクリル酸が好まし
い。
【００２７】第一シェルポリマーはコアポリマーを完全
に封入する。コアポリマーの重量と第一シェルポリマー
の重量の比は１：２から１：１００である。第一シェル
ポリマーは５０℃より高いガラス転移温度（「Ｔｇ」）
を有する。第一シェルポリマーのＴｇが９０℃より高い
のが好ましい。
に封入する。コアポリマーの重量と第一シェルポリマー
の重量の比は１：２から１：１００である。第一シェル
ポリマーは５０℃より高いガラス転移温度（「Ｔｇ」）
を有する。第一シェルポリマーのＴｇが９０℃より高い
のが好ましい。
【００２８】第二のシェルポリマーは第一のシェルポリ
マーの存在下で形成される。第一のシェルポリマーが形
成された後に形成された他のシェルポリマー組成物また
は形成されたタイコートが存在してもよいが、いずれの
場合においてもこれらは第二のシェルポリマーが形成さ
れる前に形成される。第二のシェルポリマーは１０℃か
ら−５０℃のガラス転移温度を有し、第二のシェルポリ
マーは、第一のシェルポリマーと第二のシェルポリマー
の合計重量の少なくとも１０重量％である。
マーの存在下で形成される。第一のシェルポリマーが形
成された後に形成された他のシェルポリマー組成物また
は形成されたタイコートが存在してもよいが、いずれの
場合においてもこれらは第二のシェルポリマーが形成さ
れる前に形成される。第二のシェルポリマーは１０℃か
ら−５０℃のガラス転移温度を有し、第二のシェルポリ
マーは、第一のシェルポリマーと第二のシェルポリマー
の合計重量の少なくとも１０重量％である。
【００２９】本発明におけるガラス転移温度（Ｔｇ）
は、Ｆｏｘ式、すなわちモノマーＭ１とＭ２のコポリマ
ーのＴｇを計算するための式： １／Ｔｇ（計算値）＝ｗ（Ｍ１）／Ｔｇ（Ｍ１）＋ｗ
（Ｍ２）／Ｔｇ（Ｍ２） （式中、Ｔｇ（計算値）はコポリマーについて計算され
たガラス転移温度である ｗ（Ｍ１）はコポリマー中のモノマーＭ１の重量分率で
ある ｗ（Ｍ２）はコポリマー中のモノマーＭ２の重量分率で
ある Ｔｇ（Ｍ１）はＭ１のホモポリマーのガラス転移温度で
ある Ｔｇ（Ｍ２）はＭ２のホモポリマーのガラス転移温度で
ある この計算に用いるすべての温度は°Ｋで表す）により計
算される。
は、Ｆｏｘ式、すなわちモノマーＭ１とＭ２のコポリマ
ーのＴｇを計算するための式： １／Ｔｇ（計算値）＝ｗ（Ｍ１）／Ｔｇ（Ｍ１）＋ｗ
（Ｍ２）／Ｔｇ（Ｍ２） （式中、Ｔｇ（計算値）はコポリマーについて計算され
たガラス転移温度である ｗ（Ｍ１）はコポリマー中のモノマーＭ１の重量分率で
ある ｗ（Ｍ２）はコポリマー中のモノマーＭ２の重量分率で
ある Ｔｇ（Ｍ１）はＭ１のホモポリマーのガラス転移温度で
ある Ｔｇ（Ｍ２）はＭ２のホモポリマーのガラス転移温度で
ある この計算に用いるすべての温度は°Ｋで表す）により計
算される。
【００３０】ホモポリマーのガラス転移温度は、例え
ば、“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”Ｊ．Ｂｒａ
ｎｄｒｕｐおよびＥ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ編（Ｉｎｔ
ｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）に記載さ
れている。
ば、“Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ”Ｊ．Ｂｒａ
ｎｄｒｕｐおよびＥ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ編（Ｉｎｔ
ｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）に記載さ
れている。
【００３１】本発明において用いる場合、「多段」また
は「シーケンシャル」乳化重合なる用語は、水性媒体中
のあらかじめ形成されたラテックスまたは「シード」ポ
リマーの分散されたポリマー粒子が、１またはそれ以上
のその後の段階においてあらかじめ形成されたラテック
スの分散された粒子を含む媒体中に導入された１または
それ以上の連続したモノマー装入物の重合生成物が付着
することによりサイズが増大した、乳化重合プロセスに
より水性媒体中で調製されたポリマー（ホモポリマーお
よびコポリマーを包含する）を意味する。
は「シーケンシャル」乳化重合なる用語は、水性媒体中
のあらかじめ形成されたラテックスまたは「シード」ポ
リマーの分散されたポリマー粒子が、１またはそれ以上
のその後の段階においてあらかじめ形成されたラテック
スの分散された粒子を含む媒体中に導入された１または
それ以上の連続したモノマー装入物の重合生成物が付着
することによりサイズが増大した、乳化重合プロセスに
より水性媒体中で調製されたポリマー（ホモポリマーお
よびコポリマーを包含する）を意味する。
【００３２】「シード」ポリマーなる用語は、本発明に
おいては最初に形成された分散液である水性エマルジョ
ンポリマー分散液、すなわち、乳化重合の一段の生成物
を意味するか、または逐次重合の最終段階を除く任意の
その後の段階の最後で得られるエマルジョンポリマー分
散液であってもよい。したがって、本発明においては乳
化重合の少なくとも二つのその後の段階によりシェルで
完全に封入される親水性コアポリマーは、それ自体を、
シェル形成ポリマーがかかるシードポリマー粒子上に付
着する次の段階における、シードポリマーと称すること
ができる。
おいては最初に形成された分散液である水性エマルジョ
ンポリマー分散液、すなわち、乳化重合の一段の生成物
を意味するか、または逐次重合の最終段階を除く任意の
その後の段階の最後で得られるエマルジョンポリマー分
散液であってもよい。したがって、本発明においては乳
化重合の少なくとも二つのその後の段階によりシェルで
完全に封入される親水性コアポリマーは、それ自体を、
シェル形成ポリマーがかかるシードポリマー粒子上に付
着する次の段階における、シードポリマーと称すること
ができる。
【００３３】第一の疎水性シェルポリマーは単一段また
はシーケンシャル重合の一段階において製造されるか、
またはタイコート層を必要としないで親水性コアポリマ
ーの重合後の連続した複数の段階において製造すること
ができる。本発明のプロセスにおける乳化重合の第一段
階は、水性乳化重合媒体中に不溶性の小さな分散したポ
リマー粒子を含むシードポリマーの調製である。このシ
ードポリマーは親水性モノマー成分を含有するかどうか
によらず、ノニオン性コモノマーの有無に関わらず親水
性コアポリマーがその上に形成される核を形成する微細
なサイズの粒子を提供する。
はシーケンシャル重合の一段階において製造されるか、
またはタイコート層を必要としないで親水性コアポリマ
ーの重合後の連続した複数の段階において製造すること
ができる。本発明のプロセスにおける乳化重合の第一段
階は、水性乳化重合媒体中に不溶性の小さな分散したポ
リマー粒子を含むシードポリマーの調製である。このシ
ードポリマーは親水性モノマー成分を含有するかどうか
によらず、ノニオン性コモノマーの有無に関わらず親水
性コアポリマーがその上に形成される核を形成する微細
なサイズの粒子を提供する。
【００３４】水溶性フリーラジカル開始剤を水性乳化重
合において用いることができる。適当な水溶性フリーラ
ジカル開始剤としては、過酸化水素；ｔｅｒｔ−ブチル
ペルオキシド；アルカリ金属、たとえばナトリウム、カ
リウムおよびリチウムの過硫酸塩；過硫酸アンモニウ
ム；ならびにレドックス系を形成するためのかかる開始
剤と還元剤、例えばアルカリ金属メタ亜硫酸水素塩、ヒ
ドロ亜硫酸塩、および次亜硫酸塩をはじめとする亜硫酸
塩；ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート；お
よび還元糖の混合物が挙げられる。開始剤の量は、レド
ックス系中に導入されたモノマーの０．０１重量％から
２重量％であり、０．０１重量％から２重量％の還元剤
を用いることができる。温度は１０℃〜１００℃の範囲
である。過硫酸塩系の場合において、温度は６０℃から
９５℃の範囲であるのが好ましい。レドックス系におい
て、温度は好ましくは３０℃〜８５℃の範囲であり、６
０℃より低いのが好ましい。
合において用いることができる。適当な水溶性フリーラ
ジカル開始剤としては、過酸化水素；ｔｅｒｔ−ブチル
ペルオキシド；アルカリ金属、たとえばナトリウム、カ
リウムおよびリチウムの過硫酸塩；過硫酸アンモニウ
ム；ならびにレドックス系を形成するためのかかる開始
剤と還元剤、例えばアルカリ金属メタ亜硫酸水素塩、ヒ
ドロ亜硫酸塩、および次亜硫酸塩をはじめとする亜硫酸
塩；ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート；お
よび還元糖の混合物が挙げられる。開始剤の量は、レド
ックス系中に導入されたモノマーの０．０１重量％から
２重量％であり、０．０１重量％から２重量％の還元剤
を用いることができる。温度は１０℃〜１００℃の範囲
である。過硫酸塩系の場合において、温度は６０℃から
９５℃の範囲であるのが好ましい。レドックス系におい
て、温度は好ましくは３０℃〜８５℃の範囲であり、６
０℃より低いのが好ましい。
【００３５】任意のノニオン性またはアニオン性乳化剤
を単独または合わせて用いることができる。適当なノニ
オンタイプの乳化剤の例としては、ｔｅｒｔ−オクチル
フェノキシエチルポリ（３９）−エトキシエタノール、
ポリエチレングリコール２０００モノオレエート、エト
キシル化ヒマシ油、酸化プロピレンおよび酸化エチレン
のブロックコポリマー、ポリオキシエチレン（２０）ソ
ルビタンモノラウレート、およびノニルフェノキシエチ
ルポリ（４０）エトキシエタノールが挙げられる。適当
なアニオン性乳化剤の例としては、ラウリル硫酸ナトリ
ウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリ
ルエーテル硫酸ナトリウム、アルファ−オレフィン（Ｃ
１４−Ｃ１６）スルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸
誘導体のアンモニウムまたはアルカリ金属塩、脂肪酸、
たとえばステアリン酸、アマニ油脂肪酸、およびココナ
ツ油脂肪酸のアンモニウムまたはアルカリ金属塩、エト
キシル化ノニルフェノールのリン酸エステルのアンモニ
ウムまたはアルカリ金属塩、およびｔｅｒｔ−オクチル
フェノキシエトキシポリ（３９）エトキシエチルスルフ
ェートナトリウム塩が挙げられる。特定の段階において
形成されるポリマーの粘度平均分子量は１０００００、
または連鎖移動剤を用いる場合にはそれ以下から数百万
分子量までの範囲である。モノマーの重量に基づいて
０．１重量％から２０重量％の前記多エチレン性不飽和
モノマーを酸ポリマーの製造において用いる場合、分子
量は架橋が起こるかどうかに関わらず増加する。多エチ
レン性不飽和モノマーの使用は、多段ポリマーをコアの
膨潤剤で処理する場合にコアポリマーが溶解する傾向を
減少させる。範囲の低分子量部分、たとえば５００００
０から２００００までの分子量を有する親水性コアポリ
マーを製造するのが望ましいならば、多エチレン性不飽
和モノマーを避け、その代わりに連鎖移動剤を、例えば
０．０５％から２％またはそれ以上用いることが最も実
際的であり、その例は、アルキルメルカプタン、例えば
ｓｅｃ−ブチルメルカプタンである。
を単独または合わせて用いることができる。適当なノニ
オンタイプの乳化剤の例としては、ｔｅｒｔ−オクチル
フェノキシエチルポリ（３９）−エトキシエタノール、
ポリエチレングリコール２０００モノオレエート、エト
キシル化ヒマシ油、酸化プロピレンおよび酸化エチレン
のブロックコポリマー、ポリオキシエチレン（２０）ソ
ルビタンモノラウレート、およびノニルフェノキシエチ
ルポリ（４０）エトキシエタノールが挙げられる。適当
なアニオン性乳化剤の例としては、ラウリル硫酸ナトリ
ウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリ
ルエーテル硫酸ナトリウム、アルファ−オレフィン（Ｃ
１４−Ｃ１６）スルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸
誘導体のアンモニウムまたはアルカリ金属塩、脂肪酸、
たとえばステアリン酸、アマニ油脂肪酸、およびココナ
ツ油脂肪酸のアンモニウムまたはアルカリ金属塩、エト
キシル化ノニルフェノールのリン酸エステルのアンモニ
ウムまたはアルカリ金属塩、およびｔｅｒｔ−オクチル
フェノキシエトキシポリ（３９）エトキシエチルスルフ
ェートナトリウム塩が挙げられる。特定の段階において
形成されるポリマーの粘度平均分子量は１０００００、
または連鎖移動剤を用いる場合にはそれ以下から数百万
分子量までの範囲である。モノマーの重量に基づいて
０．１重量％から２０重量％の前記多エチレン性不飽和
モノマーを酸ポリマーの製造において用いる場合、分子
量は架橋が起こるかどうかに関わらず増加する。多エチ
レン性不飽和モノマーの使用は、多段ポリマーをコアの
膨潤剤で処理する場合にコアポリマーが溶解する傾向を
減少させる。範囲の低分子量部分、たとえば５００００
０から２００００までの分子量を有する親水性コアポリ
マーを製造するのが望ましいならば、多エチレン性不飽
和モノマーを避け、その代わりに連鎖移動剤を、例えば
０．０５％から２％またはそれ以上用いることが最も実
際的であり、その例は、アルキルメルカプタン、例えば
ｓｅｃ−ブチルメルカプタンである。
【００３６】第一シェルポリマーまたは第二シェルポリ
マーの重合は、同じ反応容器内で行うことができ、該容
器内で、コアの形成を行うかまたは分散されたコア粒子
を含む反応媒体を別の反応容器に移すことができる。
マーの重合は、同じ反応容器内で行うことができ、該容
器内で、コアの形成を行うかまたは分散されたコア粒子
を含む反応媒体を別の反応容器に移すことができる。
【００３７】シェルポリマーを形成するために付着させ
るポリマーの量は、シェルポリマーが２またはそれ以上
の段階で形成されるかどうかに関わらず、一般に多段ポ
リマー粒子の全体的なサイズが未膨潤状態（すなわち、
ｐＨを６またはそれ以上にあげる任意の中和の前）で１
００から２５００ナノメートル、好ましくは２００から
１５００ナノメートルになるようなものである。第二の
シェルポリマーは第一シェルポリマーおよび第二のシェ
ルポリマーの少なくとも１５重量％、好ましくは少なく
とも２０重量％である。
るポリマーの量は、シェルポリマーが２またはそれ以上
の段階で形成されるかどうかに関わらず、一般に多段ポ
リマー粒子の全体的なサイズが未膨潤状態（すなわち、
ｐＨを６またはそれ以上にあげる任意の中和の前）で１
００から２５００ナノメートル、好ましくは２００から
１５００ナノメートルになるようなものである。第二の
シェルポリマーは第一シェルポリマーおよび第二のシェ
ルポリマーの少なくとも１５重量％、好ましくは少なく
とも２０重量％である。
【００３８】多段ポリマー粒子中の空隙は、疎水性シェ
ルポリマーで完全に封入された親水性コアポリマーに、
疎水性シェルポリマーが透過性である適当な膨潤剤を添
加することにより形成することができる。
ルポリマーで完全に封入された親水性コアポリマーに、
疎水性シェルポリマーが透過性である適当な膨潤剤を添
加することにより形成することができる。
【００３９】好ましい態様において、空隙を有するポリ
マー粒子は、コアポリマーを適当な共役塩基および必要
ならばシェルポリマーを透過する溶媒で膨潤させ、その
後、膨潤した多段ポリマー粒子を乾燥することにより形
成することができる。
マー粒子は、コアポリマーを適当な共役塩基および必要
ならばシェルポリマーを透過する溶媒で膨潤させ、その
後、膨潤した多段ポリマー粒子を乾燥することにより形
成することができる。
【００４０】任意の形成された疎水性シェルポリマーに
おいて用いられるモノマーおよびその相対的割合は、親
水性コアポリマーの水性または気体状揮発性または固定
塩基（ｆｉｘｅｄ ｂａｓｅ）性膨潤剤に対して透過性
になるようなものである。疎水性シェルポリマーを製造
するためのモノマー混合物は、シェルポリマーの全重量
に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーを含む。しかしながら任意の
シェルポリマー中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノ
マーの割合は、コアポリマー中の割合の三分の一を越え
ない。シェルポリマー中の酸官能性モノエチレン性不飽
和モノマーの含量はいくつかの機能を果たす： （１）最終的なシーケンシャルポリマー分散液を安定化
させる； （２）疎水性シェルポリマーの親水性コアポリマーの膨
潤剤に対する透過性を確実にする；および （３）疎水性第一シェルポリマーを親水性コアポリマー
と相溶化させて、コアを第一シェルで完全に封入できる
ようにする。しかしながら、酸官能性モノマーの量が多
いと、紙または板紙コーティングにおいて望ましくない
感水性につながる可能性がある。
おいて用いられるモノマーおよびその相対的割合は、親
水性コアポリマーの水性または気体状揮発性または固定
塩基（ｆｉｘｅｄ ｂａｓｅ）性膨潤剤に対して透過性
になるようなものである。疎水性シェルポリマーを製造
するためのモノマー混合物は、シェルポリマーの全重量
に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能性モノ
エチレン性不飽和モノマーを含む。しかしながら任意の
シェルポリマー中の酸官能性モノエチレン性不飽和モノ
マーの割合は、コアポリマー中の割合の三分の一を越え
ない。シェルポリマー中の酸官能性モノエチレン性不飽
和モノマーの含量はいくつかの機能を果たす： （１）最終的なシーケンシャルポリマー分散液を安定化
させる； （２）疎水性シェルポリマーの親水性コアポリマーの膨
潤剤に対する透過性を確実にする；および （３）疎水性第一シェルポリマーを親水性コアポリマー
と相溶化させて、コアを第一シェルで完全に封入できる
ようにする。しかしながら、酸官能性モノマーの量が多
いと、紙または板紙コーティングにおいて望ましくない
感水性につながる可能性がある。
【００４１】シェルに浸透して親水性コアポリマーの親
水性官能基を少なくとも部分的に（ｐＨを少なくとも６
から１０に）中和し、これにより親水性コアポリマーを
水和させることにより膨潤させる塩基性膨潤剤でポリマ
ー粒子を処理する場合には、多段ポリマー粒子の親水性
コアポリマーを膨潤させる。膨張は、コアの外側周辺部
分がシェルの内側周辺の孔中に部分的に没入し、シェル
および粒子全体を部分的に拡大または膨らませる。膨潤
剤を乾燥により除去すると、コアの収縮により空隙が生
じやすくなり、その程度はシェルのもとのサイズへの復
元に対する抵抗力による。本発明において「空隙」と
は、典型的には水性分散液においては水で、乾燥した中
空球顔料においては空気で満たされたポリマーのない空
間を意味する。
水性官能基を少なくとも部分的に（ｐＨを少なくとも６
から１０に）中和し、これにより親水性コアポリマーを
水和させることにより膨潤させる塩基性膨潤剤でポリマ
ー粒子を処理する場合には、多段ポリマー粒子の親水性
コアポリマーを膨潤させる。膨張は、コアの外側周辺部
分がシェルの内側周辺の孔中に部分的に没入し、シェル
および粒子全体を部分的に拡大または膨らませる。膨潤
剤を乾燥により除去すると、コアの収縮により空隙が生
じやすくなり、その程度はシェルのもとのサイズへの復
元に対する抵抗力による。本発明において「空隙」と
は、典型的には水性分散液においては水で、乾燥した中
空球顔料においては空気で満たされたポリマーのない空
間を意味する。
【００４２】好ましい態様において、未反応モノマーは
実質的に重合が起こらないような条件下で膨潤剤と共に
多段エマルジョンポリマーに提供される。１またはそれ
以上の重合禁止剤の添加、１またはそれ以上の還元剤の
添加、実質的にラジカルフラックスがなくなるまで十分
な時間待つ、リアクターの中味を冷却してフリーラジカ
ルの反応性を制限する、またはその組合せを包含するモ
ノマーの実質的な重合が起こらないようにするための多
くの手段がある。好ましい手段は、１またはそれ以上の
重合禁止剤、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミ
ン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、２，４−ジニトロ
フェニルヒドラジン、ｐ−フェニレンジアミン、フェナ
チアジン、アロオシメン、トリエチルホスファイト、４
−ニトロソフェノール、２−ニトロフェノール、ｐ−ア
ミノフェノール、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テ
トラメチルピペリジニルオキシフリーラジカル、ヒドロ
キノン、ｐ−メトキシヒドロキノン、ｔ−ブチル−ｐ−
ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−ヒドロキ
ノン、１，４−ナフタレンジオール、４−ｔ−ブチルカ
テコール、硫酸銅、硝酸銅、クレゾール、およびフェノ
ールを添加することを含む。用いる場合、重合を実質的
に停止するのに有効な量、一般にポリマー固形分に基づ
いて２５から５０００ｐｐｍ、好ましくは５０から３５
００ｐｐｍの量において重合禁止剤を用いることができ
る。
実質的に重合が起こらないような条件下で膨潤剤と共に
多段エマルジョンポリマーに提供される。１またはそれ
以上の重合禁止剤の添加、１またはそれ以上の還元剤の
添加、実質的にラジカルフラックスがなくなるまで十分
な時間待つ、リアクターの中味を冷却してフリーラジカ
ルの反応性を制限する、またはその組合せを包含するモ
ノマーの実質的な重合が起こらないようにするための多
くの手段がある。好ましい手段は、１またはそれ以上の
重合禁止剤、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒドロキシルアミ
ン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、２，４−ジニトロ
フェニルヒドラジン、ｐ−フェニレンジアミン、フェナ
チアジン、アロオシメン、トリエチルホスファイト、４
−ニトロソフェノール、２−ニトロフェノール、ｐ−ア
ミノフェノール、４−ヒドロキシ−２，２，６，６−テ
トラメチルピペリジニルオキシフリーラジカル、ヒドロ
キノン、ｐ−メトキシヒドロキノン、ｔ−ブチル−ｐ−
ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−ヒドロキ
ノン、１，４−ナフタレンジオール、４−ｔ−ブチルカ
テコール、硫酸銅、硝酸銅、クレゾール、およびフェノ
ールを添加することを含む。用いる場合、重合を実質的
に停止するのに有効な量、一般にポリマー固形分に基づ
いて２５から５０００ｐｐｍ、好ましくは５０から３５
００ｐｐｍの量において重合禁止剤を用いることができ
る。
【００４３】親水性コアポリマーへの適当な膨潤剤とし
ては、揮発性塩基、例えばアンモニア、水酸化アンモニ
ウム、および揮発性低級脂肪族アミン、例えばモルホリ
ン、トリメチルアミン、およびトリエチルアミンなど；
固定または永久塩基、例えば水酸化カリウム、水酸化リ
チウム、亜鉛アンモニウム錯体、銅アンモニウム錯体、
銀アンモニウム錯体、水酸化ストロンチウム、水酸化バ
リウムなどが挙げられる。溶剤、例えばエタノール、ヘ
キサノール、オクタノール、ＴＥＸＡＮＯＬ溶剤および
米国特許第４５９４３６３号に記載されているものを、
固定または永久塩基の透過を助けるために添加すること
ができる。
ては、揮発性塩基、例えばアンモニア、水酸化アンモニ
ウム、および揮発性低級脂肪族アミン、例えばモルホリ
ン、トリメチルアミン、およびトリエチルアミンなど；
固定または永久塩基、例えば水酸化カリウム、水酸化リ
チウム、亜鉛アンモニウム錯体、銅アンモニウム錯体、
銀アンモニウム錯体、水酸化ストロンチウム、水酸化バ
リウムなどが挙げられる。溶剤、例えばエタノール、ヘ
キサノール、オクタノール、ＴＥＸＡＮＯＬ溶剤および
米国特許第４５９４３６３号に記載されているものを、
固定または永久塩基の透過を助けるために添加すること
ができる。
【００４４】親水性コアポリマーが完全に封入されてい
る場合、これは１時間および室温の通常の分析条件下で
アルカリ金属塩基で滴定されない。例において完全に封
入されていることを証明するために、サンプルをシェル
重合中に取り出し、水酸化ナトリウムで滴定することが
できる。
る場合、これは１時間および室温の通常の分析条件下で
アルカリ金属塩基で滴定されない。例において完全に封
入されていることを証明するために、サンプルをシェル
重合中に取り出し、水酸化ナトリウムで滴定することが
できる。
【００４５】第二のエマルジョンポリマーは、第一のエ
マルジョンポリマーの存在下で形成される；これは第一
のエマルジョンポリマーと同じ反応容器中で形成するこ
とができるか、または第一のエマルジョンポリマーの形
成において用いたのと異なる場所または時間または異な
る条件下で形成することもできる。いずれの場合におい
ても、第一のエマルジョンポリマーのコアポリマーが形
成された後に、新しいミセル、そしてそれから新しい粒
子を形成するのに十分な量の界面活性剤を導入するか、
あるいは２００ナノメートル未満の粒子直径を有する乳
化重合したシードラテックスを導入することにより、第
二のエマルジョンポリマーの形成を開始する。２００ナ
ノメートル未満の粒子直径を有する乳化重合したシード
ラテックスを導入するのが好ましい。次に、もしあれば
第一のエマルジョンポリマーシェルモノマー混合物の残
り、続いてもしあれば第二のエマルジョンポリマーシェ
ルモノマーの残り、そして水性ポリマー分散液の固形分
の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一つの
エチレン性不飽和モノマーを添加する。（１）第二のエ
マルジョンポリマーの形成が多段第一ポリマー粒子の第
二のシェルポリマーの形成中に始まるならば、この段階
での重合は第二のエマルジョンポリマーのシェルポリマ
ーならびに新しく形成されたかまたは導入された粒子に
対して蓄積するので、第二のエマルジョンポリマーシェ
ルモノマー混合物の残りおよび水性ポリマー分散液の固
形分の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一
つのエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成は、第二
のポリマーシェルの組成についての要件が満たされるよ
うなものである；あるいは（２）第二のエマルジョンポ
リマーの形成が多段第一エマルジョンポリマー粒子の第
一のシェルポリマーの形成中に開始するならば、この段
階での重合は第一エマルジョンポリマーの第一シェルポ
リマーならびに新しく形成されたかまたは導入された粒
子に蓄積するので、第一のエマルジョンポリマーシェル
モノマー混合物の残りおよび水性ポリマー分散液の固形
分の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一つ
のエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成は、第一の
ポリマーシェルの組成についての要件が満たされるよう
なものであり、かつ、この段階での重合は第一のエマル
ションポリマーの第二のシェルポリマーならびに新たに
形成されたかまたは導入された粒子に対して蓄積するの
で、第二のエマルションポリマーシェルモノマー混合物
の残り、および水性ポリマー分散液の固形分重量に基づ
いて０から９０重量％の少なくとも１つのエチレン性不
飽和モノマーの残りとの全体の組成が、第二のポリマー
シェルのための組成についての要件が満たされるような
ものであるいう条件付で、０から９０％モノマーは、第
一のエマルジョンポリマーシェルを形成するのに適して
いるとして本明細書において列挙するノニオン性および
カルボン酸モノマーから選択することができる。すなわ
ち、第二のエマルジョンポリマー粒子は２またはそれ以
上の段において形成されるポリマーを含有することがで
きるが、これらの段は幾何学的に付着する。各段中のモ
ノマーを純粋なモノマーとして、またはモノマーエマル
ジョンとして、ワンショット、複数回の添加、連続した
添加、またはその組合せにおいて添加することができ
る。好ましくは、連続的にモノマーエマルションを添加
する。重合は、界面活性剤、開始剤、および本発明にお
いて開示される第一エマルジョンポリマーシェルを形成
するための技術を用いて行われる。水性ポリマー分散液
の固形分の重量に基づいてすべての添加されたモノマー
の少なくとも９５％の重合が行われる。
マルジョンポリマーの存在下で形成される；これは第一
のエマルジョンポリマーと同じ反応容器中で形成するこ
とができるか、または第一のエマルジョンポリマーの形
成において用いたのと異なる場所または時間または異な
る条件下で形成することもできる。いずれの場合におい
ても、第一のエマルジョンポリマーのコアポリマーが形
成された後に、新しいミセル、そしてそれから新しい粒
子を形成するのに十分な量の界面活性剤を導入するか、
あるいは２００ナノメートル未満の粒子直径を有する乳
化重合したシードラテックスを導入することにより、第
二のエマルジョンポリマーの形成を開始する。２００ナ
ノメートル未満の粒子直径を有する乳化重合したシード
ラテックスを導入するのが好ましい。次に、もしあれば
第一のエマルジョンポリマーシェルモノマー混合物の残
り、続いてもしあれば第二のエマルジョンポリマーシェ
ルモノマーの残り、そして水性ポリマー分散液の固形分
の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一つの
エチレン性不飽和モノマーを添加する。（１）第二のエ
マルジョンポリマーの形成が多段第一ポリマー粒子の第
二のシェルポリマーの形成中に始まるならば、この段階
での重合は第二のエマルジョンポリマーのシェルポリマ
ーならびに新しく形成されたかまたは導入された粒子に
対して蓄積するので、第二のエマルジョンポリマーシェ
ルモノマー混合物の残りおよび水性ポリマー分散液の固
形分の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一
つのエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成は、第二
のポリマーシェルの組成についての要件が満たされるよ
うなものである；あるいは（２）第二のエマルジョンポ
リマーの形成が多段第一エマルジョンポリマー粒子の第
一のシェルポリマーの形成中に開始するならば、この段
階での重合は第一エマルジョンポリマーの第一シェルポ
リマーならびに新しく形成されたかまたは導入された粒
子に蓄積するので、第一のエマルジョンポリマーシェル
モノマー混合物の残りおよび水性ポリマー分散液の固形
分の重量に基づいて０から９０重量％の少なくとも一つ
のエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成は、第一の
ポリマーシェルの組成についての要件が満たされるよう
なものであり、かつ、この段階での重合は第一のエマル
ションポリマーの第二のシェルポリマーならびに新たに
形成されたかまたは導入された粒子に対して蓄積するの
で、第二のエマルションポリマーシェルモノマー混合物
の残り、および水性ポリマー分散液の固形分重量に基づ
いて０から９０重量％の少なくとも１つのエチレン性不
飽和モノマーの残りとの全体の組成が、第二のポリマー
シェルのための組成についての要件が満たされるような
ものであるいう条件付で、０から９０％モノマーは、第
一のエマルジョンポリマーシェルを形成するのに適して
いるとして本明細書において列挙するノニオン性および
カルボン酸モノマーから選択することができる。すなわ
ち、第二のエマルジョンポリマー粒子は２またはそれ以
上の段において形成されるポリマーを含有することがで
きるが、これらの段は幾何学的に付着する。各段中のモ
ノマーを純粋なモノマーとして、またはモノマーエマル
ジョンとして、ワンショット、複数回の添加、連続した
添加、またはその組合せにおいて添加することができ
る。好ましくは、連続的にモノマーエマルションを添加
する。重合は、界面活性剤、開始剤、および本発明にお
いて開示される第一エマルジョンポリマーシェルを形成
するための技術を用いて行われる。水性ポリマー分散液
の固形分の重量に基づいてすべての添加されたモノマー
の少なくとも９５％の重合が行われる。
【００４６】別の態様において、２００ナノメートル未
満の粒子直径を有する乳化重合したシードラテックスは
第二のエマルジョンポリマーの形成を開始するために用
いることができるが、第一のエマルジョンポリマーの親
水性コアポリマーの要件を満たし、第一のエマルジョン
ポリマーシェルモノマー混合物の残りと水性ポリマー分
散液の固形分の重量に基づいて０から９０重量％の少な
くとも一つのエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成
は、第一のポリマーシェル組成のの要件を満たす。この
場合において、第二のエマルジョンポリマーは、乾燥す
ると、水性ポリマー分散液の塩基での中和を行った場合
に空隙を有するが、第一のエマルジョンポリマーと異な
る粒子サイズを有する粒子を形成する。
満の粒子直径を有する乳化重合したシードラテックスは
第二のエマルジョンポリマーの形成を開始するために用
いることができるが、第一のエマルジョンポリマーの親
水性コアポリマーの要件を満たし、第一のエマルジョン
ポリマーシェルモノマー混合物の残りと水性ポリマー分
散液の固形分の重量に基づいて０から９０重量％の少な
くとも一つのエチレン性不飽和モノマーの全体的な組成
は、第一のポリマーシェル組成のの要件を満たす。この
場合において、第二のエマルジョンポリマーは、乾燥す
ると、水性ポリマー分散液の塩基での中和を行った場合
に空隙を有するが、第一のエマルジョンポリマーと異な
る粒子サイズを有する粒子を形成する。
【００４７】空隙を含む第一のエマルジョンポリマー粒
子、および任意に第二のエマルジョンポリマーは、疎水
性シェルポリマーで完全に封入されている場合に、親水
性コアポリマーに、疎水性シェルポリマーが透過性であ
る適当な膨潤剤を添加することにより形成される。
子、および任意に第二のエマルジョンポリマーは、疎水
性シェルポリマーで完全に封入されている場合に、親水
性コアポリマーに、疎水性シェルポリマーが透過性であ
る適当な膨潤剤を添加することにより形成される。
【００４８】好ましい態様において、空隙を有するポリ
マー粒子は、コアポリマーを適当な共役塩基および必要
ならばシェルポリマーが透過性である溶剤で膨潤させ、
その後膨潤した多段ポリマー粒子を乾燥することにより
形成することができる。
マー粒子は、コアポリマーを適当な共役塩基および必要
ならばシェルポリマーが透過性である溶剤で膨潤させ、
その後膨潤した多段ポリマー粒子を乾燥することにより
形成することができる。
【００４９】任意の形成される疎水性シェルポリマーに
おいて用いられるモノマーおよびその相対的割合は、親
水性コアポリマーの水性または気体状揮発性または固定
塩基性膨潤剤に対して透過性であるようなものでなけれ
ばならない。疎水性シェルポリマーを形成するためのモ
ノマー混合物は、シェルポリマーの全重量にもとづいて
０．１重量％から１０重量％の酸官能性モノエチレン性
不飽和モノマーを含有する。しかしながら、酸官能性モ
ノエチレン性不飽和モノマーの任意のシェルポリマー中
の割合は、コアポリマー中の割合の三分の一を超えな
い。
おいて用いられるモノマーおよびその相対的割合は、親
水性コアポリマーの水性または気体状揮発性または固定
塩基性膨潤剤に対して透過性であるようなものでなけれ
ばならない。疎水性シェルポリマーを形成するためのモ
ノマー混合物は、シェルポリマーの全重量にもとづいて
０．１重量％から１０重量％の酸官能性モノエチレン性
不飽和モノマーを含有する。しかしながら、酸官能性モ
ノエチレン性不飽和モノマーの任意のシェルポリマー中
の割合は、コアポリマー中の割合の三分の一を超えな
い。
【００５０】多段ポリマー粒子の親水性コアポリマー
は、シェルに浸透して少なくとも部分的に親水性コアポ
リマーの親水性官能基を（ｐＨを少なくとも６から１０
に）中和し、これにより親水性コアポリマーの水和によ
り膨潤させる塩基性膨潤剤でポリマー粒子を処理した場
合に膨潤する。膨張は、コアの外側周辺部分がシェルの
内部周辺の任意の孔中に部分的に没入し、さらにシェル
および粒子全体が部分的に膨張または膨らむことを包含
する。膨潤剤を乾燥により除去すると、コアの収縮によ
り空隙が生じる傾向があり、その程度はシェルがもとの
サイズに戻ろうとする抵抗力に依存する。本発明におい
て「空隙」とは、典型的には水性分散液においては水で
満たされた、または乾燥した中空球状顔料においては空
気で満たされたポリマーのない空間を意味する。
は、シェルに浸透して少なくとも部分的に親水性コアポ
リマーの親水性官能基を（ｐＨを少なくとも６から１０
に）中和し、これにより親水性コアポリマーの水和によ
り膨潤させる塩基性膨潤剤でポリマー粒子を処理した場
合に膨潤する。膨張は、コアの外側周辺部分がシェルの
内部周辺の任意の孔中に部分的に没入し、さらにシェル
および粒子全体が部分的に膨張または膨らむことを包含
する。膨潤剤を乾燥により除去すると、コアの収縮によ
り空隙が生じる傾向があり、その程度はシェルがもとの
サイズに戻ろうとする抵抗力に依存する。本発明におい
て「空隙」とは、典型的には水性分散液においては水で
満たされた、または乾燥した中空球状顔料においては空
気で満たされたポリマーのない空間を意味する。
【００５１】好ましい態様において、未反応モノマーは
実質的に重合が起こらないような条件下で塩基性膨潤剤
と共に多段エマルジョンポリマー粒子に提供される。１
またはそれ以上の重合禁止剤の添加、１またはそれ以上
の還元剤の添加、実質的にラジカルフラックスがなくな
るまで十分な時間待つ、反応容器の内容物を冷却してフ
リーラジカルの反応性を制限する、またはその組合せを
包含する、モノマーの実質的な重合が起こらないように
するための多くの手段がある。好ましい手段は、１また
はそれ以上の重合禁止剤、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒド
ロキシルアミン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、２，
４−ジニトロフェニルヒドラジン、ｐ−フェニレンジア
ミン、フェナチアジン、アロオシメン、トリエチルホス
ファイト、４−ニトロソフェノール、２−ニトロソフェ
ノール、ｐ−アミノフェノール、４−ヒドロキシ−２，
２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシフリーラ
ジカル、ヒドロキノン、ｐ−メトキシヒドロキノン、ｔ
−ブチル−ｐ−ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチル
−ｐ−ヒドロキノン、１，４−ナフタレンジオール、４
−ｔ−ブチルカテコール、硫酸銅、硝酸銅、クレゾー
ル、およびフェノールを添加することを含む。用いる場
合、重合を実質的に停止するのに有効な量、一般にポリ
マー固形分に基づいて２５から５０００ｐｐｍ、好まし
くは５０から３５００ｐｐｍの量において重合禁止剤を
用いる。
実質的に重合が起こらないような条件下で塩基性膨潤剤
と共に多段エマルジョンポリマー粒子に提供される。１
またはそれ以上の重合禁止剤の添加、１またはそれ以上
の還元剤の添加、実質的にラジカルフラックスがなくな
るまで十分な時間待つ、反応容器の内容物を冷却してフ
リーラジカルの反応性を制限する、またはその組合せを
包含する、モノマーの実質的な重合が起こらないように
するための多くの手段がある。好ましい手段は、１また
はそれ以上の重合禁止剤、例えばＮ，Ｎ−ジエチルヒド
ロキシルアミン、Ｎ−ニトロソジフェニルアミン、２，
４−ジニトロフェニルヒドラジン、ｐ−フェニレンジア
ミン、フェナチアジン、アロオシメン、トリエチルホス
ファイト、４−ニトロソフェノール、２−ニトロソフェ
ノール、ｐ−アミノフェノール、４−ヒドロキシ−２，
２，６，６−テトラメチルピペリジニルオキシフリーラ
ジカル、ヒドロキノン、ｐ−メトキシヒドロキノン、ｔ
−ブチル−ｐ−ヒドロキノン、２，５−ジ−ｔ−ブチル
−ｐ−ヒドロキノン、１，４−ナフタレンジオール、４
−ｔ−ブチルカテコール、硫酸銅、硝酸銅、クレゾー
ル、およびフェノールを添加することを含む。用いる場
合、重合を実質的に停止するのに有効な量、一般にポリ
マー固形分に基づいて２５から５０００ｐｐｍ、好まし
くは５０から３５００ｐｐｍの量において重合禁止剤を
用いる。
【００５２】親水性コアポリマーの適当な膨潤剤として
は、揮発性塩基、例えばアンモニア、水酸化アンモニウ
ム、および揮発性低級脂肪族アミン、例えばモルホリ
ン、トリメチルアミン、およびトリエチルアミンなど；
固定または永久塩基、例えば水酸化カリウム、水酸化リ
チウム、亜鉛アンモニウム錯体、銅アンモニウム錯体、
銀アンモニウム錯体、水酸化ストロンチウム、水酸化バ
リウムなどが挙げられる。溶剤、例えばエタノール、ヘ
キサノール、オクタノール、ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商
標）溶剤および米国特許第４５９４３６３号に記載され
ているものを、固定または永久塩基の透過を助けるため
に添加することができる。
は、揮発性塩基、例えばアンモニア、水酸化アンモニウ
ム、および揮発性低級脂肪族アミン、例えばモルホリ
ン、トリメチルアミン、およびトリエチルアミンなど；
固定または永久塩基、例えば水酸化カリウム、水酸化リ
チウム、亜鉛アンモニウム錯体、銅アンモニウム錯体、
銀アンモニウム錯体、水酸化ストロンチウム、水酸化バ
リウムなどが挙げられる。溶剤、例えばエタノール、ヘ
キサノール、オクタノール、ＴＥＸＡＮＯＬ（登録商
標）溶剤および米国特許第４５９４３６３号に記載され
ているものを、固定または永久塩基の透過を助けるため
に添加することができる。
【００５３】親水性コアポリマーが完全に封入されてい
る場合、これは１時間および室温の通常の分析条件下で
アルカリ金属塩基で滴定されない。例において完全に封
入されていることを証明するために、サンプルをシェル
重合中に取り出し、水酸化ナトリウムで滴定することが
できる。
る場合、これは１時間および室温の通常の分析条件下で
アルカリ金属塩基で滴定されない。例において完全に封
入されていることを証明するために、サンプルをシェル
重合中に取り出し、水酸化ナトリウムで滴定することが
できる。
【００５４】別の態様において、親水性コアポリマー
は、水性ポリマー分散液が塩基で中和される場合には、
米国特許第５５２７６１３号の記載にしたがって完全に
封入されたシェルが破裂して、粒子表面と内部、すなわ
ちコアまたは空隙、との間を連絡する少なくとも一つの
孔を有する粒子が生じる程度まで膨潤することができ、
それと共に異なる粒子サイズを有する第二のエマルジョ
ンポリマーが提供される。別の態様において、米国特許
第５４０９７７６号の記載にしたがって形成された粒子
は不完全であるが実質的にシェルポリマーにより封入さ
れた親水性コアポリマーを含む。この場合、ポリマーは
膨潤して、粒子の表面と粒子の内部、すなわちコアまた
は空隙、との間を連絡する少なくとも一つの孔を有する
粒子を提供することができ、異なる粒子サイズを有する
第二のエマルジョンポリマーがそれと共に提供される。
さらなる態様では、複数のコアが多段ポリマー粒子中に
提供され、これは、乾燥した場合に複数の空隙を有する
粒子を提供し、これと共に異なる粒子サイズを有する第
二のエマルジョンポリマーが提供される場合を意図す
る。さらに、コアポリマーが本発明の酸官能基含有コア
ポリマーの前駆体であり、その後、シェルポリマーの形
成前、形成中または形成後に米国特許第５０４１４６４
号；第５１５７０８４号；および第５２１６０４４号の
記載にしたがってコアポリマーを加水分解するなどの手
段により本発明の酸官能基含有コアポリマーに変換さ
れ、異なる粒子サイズを有する第二のエマルジョンポリ
マーがこれと共に提供されることも意図する。
は、水性ポリマー分散液が塩基で中和される場合には、
米国特許第５５２７６１３号の記載にしたがって完全に
封入されたシェルが破裂して、粒子表面と内部、すなわ
ちコアまたは空隙、との間を連絡する少なくとも一つの
孔を有する粒子が生じる程度まで膨潤することができ、
それと共に異なる粒子サイズを有する第二のエマルジョ
ンポリマーが提供される。別の態様において、米国特許
第５４０９７７６号の記載にしたがって形成された粒子
は不完全であるが実質的にシェルポリマーにより封入さ
れた親水性コアポリマーを含む。この場合、ポリマーは
膨潤して、粒子の表面と粒子の内部、すなわちコアまた
は空隙、との間を連絡する少なくとも一つの孔を有する
粒子を提供することができ、異なる粒子サイズを有する
第二のエマルジョンポリマーがそれと共に提供される。
さらなる態様では、複数のコアが多段ポリマー粒子中に
提供され、これは、乾燥した場合に複数の空隙を有する
粒子を提供し、これと共に異なる粒子サイズを有する第
二のエマルジョンポリマーが提供される場合を意図す
る。さらに、コアポリマーが本発明の酸官能基含有コア
ポリマーの前駆体であり、その後、シェルポリマーの形
成前、形成中または形成後に米国特許第５０４１４６４
号；第５１５７０８４号；および第５２１６０４４号の
記載にしたがってコアポリマーを加水分解するなどの手
段により本発明の酸官能基含有コアポリマーに変換さ
れ、異なる粒子サイズを有する第二のエマルジョンポリ
マーがこれと共に提供されることも意図する。
【００５５】本発明の第二の態様において、水性ポリマ
ー分散液を形成するプロセスが提供される。このプロセ
スにおいて、ポリマー粒子はまず乳化重合し、続いて最
初に形成された粒子の存在下で比較的大きな、乾燥した
場合に空隙を有する多段粒子を形成することにより形成
される。ポリマー組成物、乳化重合成分および技術、な
らびに膨潤工程は、本発明の第一の態様のプロセスの第
一のエマルジョンポリマーのコアおよびシェルポリマー
の形成と同じものである。
ー分散液を形成するプロセスが提供される。このプロセ
スにおいて、ポリマー粒子はまず乳化重合し、続いて最
初に形成された粒子の存在下で比較的大きな、乾燥した
場合に空隙を有する多段粒子を形成することにより形成
される。ポリマー組成物、乳化重合成分および技術、な
らびに膨潤工程は、本発明の第一の態様のプロセスの第
一のエマルジョンポリマーのコアおよびシェルポリマー
の形成と同じものである。
【００５６】本発明の第三の態様において、（ａ）水性
ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて９５−２５重
量％、好ましくは９０−４０重量％、より好ましくは８
５−５０重量％の１５０から３０００ナノメートル、好
ましくは２００−２０００ナノメートル、より好ましく
は２００−１５００ナノメートルの平均粒子直径を有す
る第一のエマルジョンポリマーと、（ｂ）水性ポリマー
分散液の固形分の重量に基づいて５−７５重量％、好ま
しくは１０−６０重量％、より好ましくは１５−５０重
量％の、４０から６００ナノメートル、好ましくは７５
−５００ナノメートル、より好ましくは１００−４００
ナノメートルの平均粒子直径を有する第二のエマルジョ
ンポリマーを含む水性ポリマー分散液であって、第一の
乳化重合ポリマーの平均粒子直径の第二の乳化重合ポリ
マーの平均粒子直径との比が１．２から６０、好ましく
は１．４から５０、より好ましくは１．９から４０であ
り、少なくとも第一のエマルジョンポリマー粒子は、乾
燥した場合に少なくとも一つの空隙を有し、該水性ポリ
マー分散液が本明細書に開示するような本発明の第一ま
たは第二の態様例のプロセスにより形成されている、水
性ポリマー分散液が提供される。
ポリマー分散液の固形分の重量に基づいて９５−２５重
量％、好ましくは９０−４０重量％、より好ましくは８
５−５０重量％の１５０から３０００ナノメートル、好
ましくは２００−２０００ナノメートル、より好ましく
は２００−１５００ナノメートルの平均粒子直径を有す
る第一のエマルジョンポリマーと、（ｂ）水性ポリマー
分散液の固形分の重量に基づいて５−７５重量％、好ま
しくは１０−６０重量％、より好ましくは１５−５０重
量％の、４０から６００ナノメートル、好ましくは７５
−５００ナノメートル、より好ましくは１００−４００
ナノメートルの平均粒子直径を有する第二のエマルジョ
ンポリマーを含む水性ポリマー分散液であって、第一の
乳化重合ポリマーの平均粒子直径の第二の乳化重合ポリ
マーの平均粒子直径との比が１．２から６０、好ましく
は１．４から５０、より好ましくは１．９から４０であ
り、少なくとも第一のエマルジョンポリマー粒子は、乾
燥した場合に少なくとも一つの空隙を有し、該水性ポリ
マー分散液が本明細書に開示するような本発明の第一ま
たは第二の態様例のプロセスにより形成されている、水
性ポリマー分散液が提供される。
【００５７】本発明の第四の態様において、本発明の第
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性紙または板紙
コーティング組成物が提供される。
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性紙または板紙
コーティング組成物が提供される。
【００５８】本発明の水性紙または板紙コーティング組
成物は、本発明の水性ポリマー分散液と、任意に当業界
で一般的であるバインダー、水、顔料およびコーティン
グ助剤を含む。紙および板紙コーティングにおいて用い
られる主な顔料は、典型的にはクレーおよび／または炭
酸カルシウムであるが、他の無機または有機顔料、例え
ば離層クレー、焼成クレー、二酸化チタン、炭酸カルシ
ウム、および固体ポリスチレン粒子なども包含されるこ
とができる。本発明のコーティングは、顔料を用いる場
合には、典型的には本発明の水性ポリマー分散液の乾燥
重量と紙または板紙コーティング中の顔料の乾燥重量に
基づいて２％から２５％の本発明の水性ポリマー分散液
を含む。
成物は、本発明の水性ポリマー分散液と、任意に当業界
で一般的であるバインダー、水、顔料およびコーティン
グ助剤を含む。紙および板紙コーティングにおいて用い
られる主な顔料は、典型的にはクレーおよび／または炭
酸カルシウムであるが、他の無機または有機顔料、例え
ば離層クレー、焼成クレー、二酸化チタン、炭酸カルシ
ウム、および固体ポリスチレン粒子なども包含されるこ
とができる。本発明のコーティングは、顔料を用いる場
合には、典型的には本発明の水性ポリマー分散液の乾燥
重量と紙または板紙コーティング中の顔料の乾燥重量に
基づいて２％から２５％の本発明の水性ポリマー分散液
を含む。
【００５９】紙または板紙コーティングにおいて用いら
れるバインダーは、水中溶液または分散液の形態の天然
または合成ポリマー、例えばデンプン、ヒドロキシエチ
ル化澱粉、タンパク質、ポリビニルアセテート、ポリ
（スチレン／アクリレート）およびポリ（スチレン／ブ
タジエン）である。バインダーは、用いられる場合に
は、全量が乾燥顔料の重量に基づいて乾燥重量の３−２
０％で典型的に用いられる。
れるバインダーは、水中溶液または分散液の形態の天然
または合成ポリマー、例えばデンプン、ヒドロキシエチ
ル化澱粉、タンパク質、ポリビニルアセテート、ポリ
（スチレン／アクリレート）およびポリ（スチレン／ブ
タジエン）である。バインダーは、用いられる場合に
は、全量が乾燥顔料の重量に基づいて乾燥重量の３−２
０％で典型的に用いられる。
【００６０】紙または板紙コーティングにおいて用いら
れるコーティングアジュバントは任意に架橋剤、潤滑
剤、増粘剤、レオロジー改良剤、緩衝剤、殺菌剤、顔料
分散剤、界面活性剤、およびワックスを含むことができ
る。
れるコーティングアジュバントは任意に架橋剤、潤滑
剤、増粘剤、レオロジー改良剤、緩衝剤、殺菌剤、顔料
分散剤、界面活性剤、およびワックスを含むことができ
る。
【００６１】水性コーティングは、紙および板紙コーテ
ィング分野で一般的な技術により製造される。着色コー
ティングについては、顔料を、例えばＣＯＷＥＬミキサ
ーにより得られるような高剪断下で水性メディア中によ
く分散させる。本発明の水性ポリマー分散液とバインダ
ーを低剪断撹拌下で所望により他のコーティングアジュ
バントと共に添加する。水性着色コーティングの固形分
は４０重量％から７０重量％である。水性着色コーティ
ング組成物の粘度はＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計（ＬＶ
Ｔ型、１２ｒｐｍでスピンドル＃３を使用）で測定して
１０００ｍＰｓから５０００ｍＰｓであり；用途により
適した粘度はかなり異なる。
ィング分野で一般的な技術により製造される。着色コー
ティングについては、顔料を、例えばＣＯＷＥＬミキサ
ーにより得られるような高剪断下で水性メディア中によ
く分散させる。本発明の水性ポリマー分散液とバインダ
ーを低剪断撹拌下で所望により他のコーティングアジュ
バントと共に添加する。水性着色コーティングの固形分
は４０重量％から７０重量％である。水性着色コーティ
ング組成物の粘度はＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度計（ＬＶ
Ｔ型、１２ｒｐｍでスピンドル＃３を使用）で測定して
１０００ｍＰｓから５０００ｍＰｓであり；用途により
適した粘度はかなり異なる。
【００６２】典型的には着色された水性コーティングを
有するコート紙または板紙は、片面または両面に施用さ
れる。未コート紙または板紙基体は典型的には２０−３
５０ｇ／ｍ２の基本重量を有し、コーティングは典型的
には片面あたり４−３０ｇ／ｍ２の量において公知のコ
ーティング法、たとえばトレーリングブレードコーター
（ｔｒａｉｌｉｎｔ ｂｌａｄｅ ｃｏａｔｅｒ）、サ
イズプレス（ｓｉｚｅｐｒｅｓｓ）、およびエアナイフ
コーター（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ ｃｏａｔｅｒ）を用い
て施用される。紙または板紙コーティングは、典型的に
は５０℃〜１００℃の温度で乾燥され、その後、常温ま
たは高温でカレンダー加工することができる。
有するコート紙または板紙は、片面または両面に施用さ
れる。未コート紙または板紙基体は典型的には２０−３
５０ｇ／ｍ２の基本重量を有し、コーティングは典型的
には片面あたり４−３０ｇ／ｍ２の量において公知のコ
ーティング法、たとえばトレーリングブレードコーター
（ｔｒａｉｌｉｎｔ ｂｌａｄｅ ｃｏａｔｅｒ）、サ
イズプレス（ｓｉｚｅｐｒｅｓｓ）、およびエアナイフ
コーター（ａｉｒ ｋｎｉｆｅ ｃｏａｔｅｒ）を用い
て施用される。紙または板紙コーティングは、典型的に
は５０℃〜１００℃の温度で乾燥され、その後、常温ま
たは高温でカレンダー加工することができる。
【００６３】別の態様において、本発明の水性ポリマー
分散液を、任意にさらなる成分と共に、例えばサイズプ
レスまたは含浸浴を用いて紙または板紙を処理すること
により紙または板紙のシート中に組み入れる。
分散液を、任意にさらなる成分と共に、例えばサイズプ
レスまたは含浸浴を用いて紙または板紙を処理すること
により紙または板紙のシート中に組み入れる。
【００６４】別の態様において、本発明の水性ポリマー
分散液を、形成された紙または板紙の湿潤、または未乾
燥シート中に組み入れることが意図される。すなわち、
本発明の水性ポリマー分散液は、繊維からシートまたは
ボードを形成する間にウェットエンドにおいてシート中
に組み入れられる。一般に、主にセルロース繊維パルプ
スラリーが提供され、本発明の水性ポリマー分散液を添
加し、混合し、変性されたスラリーを当業界で一般的な
技術により抄紙機で湿潤シートに形成し、該シートを乾
燥する。
分散液を、形成された紙または板紙の湿潤、または未乾
燥シート中に組み入れることが意図される。すなわち、
本発明の水性ポリマー分散液は、繊維からシートまたは
ボードを形成する間にウェットエンドにおいてシート中
に組み入れられる。一般に、主にセルロース繊維パルプ
スラリーが提供され、本発明の水性ポリマー分散液を添
加し、混合し、変性されたスラリーを当業界で一般的な
技術により抄紙機で湿潤シートに形成し、該シートを乾
燥する。
【００６５】本発明の第五の態様において、本発明の第
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性塗料組成物が
提供される。本発明の水性塗料分散液は本発明の水性ポ
リマー分散液と、当業界で一般的なように、任意にバイ
ンダー、水、顔料、およびコーティングアジュバントを
含む。水性塗料組成物は、コーティング分野で一般的な
技術により調製される。まず、所望により顔料を例えば
ＣＯＷＥＬＳミキサーにより得られるような高剪断下で
水性媒体中によく分散させるか、またはあらかじめ分散
させた着色料を用いるか、またはその両方を併用でき
る。次に、本発明の水性ポリマー分散液を低剪断撹拌下
で所望により他のコーティングアジュバントと共に添加
する。水性コーティング組成物は、本発明の水性ポリマ
ー分散液および任意の顔料に加えて、フィルム形成性ま
たは非フィルム形成性溶液またはラテックスポリマーを
多段エマルジョンポリマーの０重量％から５００重量％
の量において含み、また公知のコーティングアジュバン
ト、例えば乳化剤、造膜助剤、可塑剤、凍結防止剤、硬
化剤、緩衝剤、中和剤、増粘剤、レオロジー改良剤、保
湿剤、湿潤剤、殺菌剤、消泡剤、ＵＶ吸収剤、蛍光増白
剤、光または熱安定剤、殺菌剤、キレート化剤、分散
剤、着色剤、ワックス、撥水剤、および酸化防止剤を含
むことができる。
三の態様の水性ポリマー分散液を含む水性塗料組成物が
提供される。本発明の水性塗料分散液は本発明の水性ポ
リマー分散液と、当業界で一般的なように、任意にバイ
ンダー、水、顔料、およびコーティングアジュバントを
含む。水性塗料組成物は、コーティング分野で一般的な
技術により調製される。まず、所望により顔料を例えば
ＣＯＷＥＬＳミキサーにより得られるような高剪断下で
水性媒体中によく分散させるか、またはあらかじめ分散
させた着色料を用いるか、またはその両方を併用でき
る。次に、本発明の水性ポリマー分散液を低剪断撹拌下
で所望により他のコーティングアジュバントと共に添加
する。水性コーティング組成物は、本発明の水性ポリマ
ー分散液および任意の顔料に加えて、フィルム形成性ま
たは非フィルム形成性溶液またはラテックスポリマーを
多段エマルジョンポリマーの０重量％から５００重量％
の量において含み、また公知のコーティングアジュバン
ト、例えば乳化剤、造膜助剤、可塑剤、凍結防止剤、硬
化剤、緩衝剤、中和剤、増粘剤、レオロジー改良剤、保
湿剤、湿潤剤、殺菌剤、消泡剤、ＵＶ吸収剤、蛍光増白
剤、光または熱安定剤、殺菌剤、キレート化剤、分散
剤、着色剤、ワックス、撥水剤、および酸化防止剤を含
むことができる。
【００６６】水性塗料組成物の固形分は、１０体積％か
ら７０体積％である。水性塗料組成物の粘度は、Ｂｒｏ
ｏｋｆｉｅｌｄ粘度計で測定して５０センチポアズから
５００００センチポアズであり、用途により適した粘度
はかなり異なる。
ら７０体積％である。水性塗料組成物の粘度は、Ｂｒｏ
ｏｋｆｉｅｌｄ粘度計で測定して５０センチポアズから
５００００センチポアズであり、用途により適した粘度
はかなり異なる。
【００６７】公知のコーティング施用法、例えばブラッ
シング（ｂｌｕｓｈｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉ
ｎｇ）、およびスプレー法、例えばエアアトマイズドス
プレー（ａｉｒ−ａｔｏｚｅｄ ｓｐｒａｙ）、エアア
システッドスプレー（ａｉｒａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｐｒ
ａｙ）、エアレススプレー（ａｉｒｌｅｓｓ ｓｐｒａ
ｙ）、高体積低圧スプレー、およびエアアシステッドエ
アレススプレー（ａｉｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ａｉｒｌ
ｅｓｓ ｓｐｒａｙ）を用いることができる。水性塗料
組成物は、典型的には、基体、例えば木材、金属、プラ
スチック、セメンタイト基体、例えばコンクリート、ス
タッコ、およびモルタル、あらかじめ着色または下塗り
した表面、および風化した表面に施用される。基体に、
公知コーティング施用法、例えばブラシ、ペイントロー
ラー、およびスプレー法、例えばエアアトマイズドスプ
レー、エアアシステッドスプレー、エアレススプレー、
高体積低圧スプレー、およびエアアシステッドエアレス
スプレーにより水性塗料組成物を施用することができ
る。
シング（ｂｌｕｓｈｉｎｇ）、ローリング（ｒｏｌｌｉ
ｎｇ）、およびスプレー法、例えばエアアトマイズドス
プレー（ａｉｒ−ａｔｏｚｅｄ ｓｐｒａｙ）、エアア
システッドスプレー（ａｉｒａｓｓｉｓｔｅｄ ｓｐｒ
ａｙ）、エアレススプレー（ａｉｒｌｅｓｓ ｓｐｒａ
ｙ）、高体積低圧スプレー、およびエアアシステッドエ
アレススプレー（ａｉｒ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ａｉｒｌ
ｅｓｓ ｓｐｒａｙ）を用いることができる。水性塗料
組成物は、典型的には、基体、例えば木材、金属、プラ
スチック、セメンタイト基体、例えばコンクリート、ス
タッコ、およびモルタル、あらかじめ着色または下塗り
した表面、および風化した表面に施用される。基体に、
公知コーティング施用法、例えばブラシ、ペイントロー
ラー、およびスプレー法、例えばエアアトマイズドスプ
レー、エアアシステッドスプレー、エアレススプレー、
高体積低圧スプレー、およびエアアシステッドエアレス
スプレーにより水性塗料組成物を施用することができ
る。
【００６８】水性塗料組成物の乾燥は、周囲条件下、例
えば０℃〜３５℃で進行させることができ、あるいはコ
ーティングを高温、例えば３５℃〜１５０℃で乾燥させ
ることができる。
えば０℃〜３５℃で進行させることができ、あるいはコ
ーティングを高温、例えば３５℃〜１５０℃で乾燥させ
ることができる。
【００６９】実験法 粒子サイズの測定 市販の装置、ＣＨＤＦ２０００（Ｍａｔｅｃ Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅから入手可能）を用いた。ＣＨ
ＤＦ２０００はＭａｔｅｃ ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎ
ｃｅから入手した中程度の大きさのキャピラリーおよび
２２０ｎｍＵＶ光検出装置を備えていた。安息香酸ナト
リウムを基準マーカーとして用いた。Ｍａｔｅｃ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅから入手したＧＲ−５００
（２Ｘ）濃縮物を脱イオン水で１：１０に希釈すること
によりキャリヤー液を調製した。３５℃に維持した中程
度の大きさのキャピラリーを用い、キャリヤー液流量
１．４ｍＬ／分でＣＨＤＦ２０００を用いた。市販のＮ
ＩＳＴトレース可能な粒子サイズ標準単分散系ポリスチ
レンラテックスを用いて粒子サイズについて校正した。
ＣＨＤＦ分析のために、ラテックスサンプルをキャピラ
リーに注入する前にキャリヤー液で０．２５重量％から
０．５重量％に希釈した。
ｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅから入手可能）を用いた。ＣＨ
ＤＦ２０００はＭａｔｅｃ ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎ
ｃｅから入手した中程度の大きさのキャピラリーおよび
２２０ｎｍＵＶ光検出装置を備えていた。安息香酸ナト
リウムを基準マーカーとして用いた。Ｍａｔｅｃ Ａｐ
ｐｌｉｅｄ Ｓｃｉｅｎｃｅから入手したＧＲ−５００
（２Ｘ）濃縮物を脱イオン水で１：１０に希釈すること
によりキャリヤー液を調製した。３５℃に維持した中程
度の大きさのキャピラリーを用い、キャリヤー液流量
１．４ｍＬ／分でＣＨＤＦ２０００を用いた。市販のＮ
ＩＳＴトレース可能な粒子サイズ標準単分散系ポリスチ
レンラテックスを用いて粒子サイズについて校正した。
ＣＨＤＦ分析のために、ラテックスサンプルをキャピラ
リーに注入する前にキャリヤー液で０．２５重量％から
０．５重量％に希釈した。
【００７０】粒子サイズ校正に基づいて、未処理のフラ
クトグラムデータを粒子％（重量）対粒子サイズのプロ
ットに変換した。存在する粒子モードの粒子サイズを粒
子％対粒子サイズのプロットにおけるピークから決定
し、二つのモードの相対量を相対的なピークの積分値に
より求めた。
クトグラムデータを粒子％（重量）対粒子サイズのプロ
ットに変換した。存在する粒子モードの粒子サイズを粒
子％対粒子サイズのプロットにおけるピークから決定
し、二つのモードの相対量を相対的なピークの積分値に
より求めた。
【００７１】遠心試験法 ポリマー分散液の一部を全固形分１８％に希釈し、希釈
された分散液３５グラムを５０ｍｌ遠心管中で透明な上
清が得られるような条件下で遠心分離し、これをデカン
トし、秤量した。サンプルを２４０００ｒｐｍで７５分
間ＳｏｒｖａｌＳＡ−３００Ａローター中で遠心分離す
ることで典型的には十分である。ＥＰ９１５１０８Ａに
開示されているようにして固体粒子の上清データから外
挿して、上清の重量が２４．８グラムより少ないという
ことは、中空粒子が存在することを示す。 本発明において用いられる略号：ＭＭＡ＝メチルメタク
リレート；ＡＡ＝アクリル酸；ＭＡＡ＝メタクリル酸；
ＢＡ＝ブチルアクリレート；Ｓｔｙ＝スチレン
された分散液３５グラムを５０ｍｌ遠心管中で透明な上
清が得られるような条件下で遠心分離し、これをデカン
トし、秤量した。サンプルを２４０００ｒｐｍで７５分
間ＳｏｒｖａｌＳＡ−３００Ａローター中で遠心分離す
ることで典型的には十分である。ＥＰ９１５１０８Ａに
開示されているようにして固体粒子の上清データから外
挿して、上清の重量が２４．８グラムより少ないという
ことは、中空粒子が存在することを示す。 本発明において用いられる略号：ＭＭＡ＝メチルメタク
リレート；ＡＡ＝アクリル酸；ＭＡＡ＝メタクリル酸；
ＢＡ＝ブチルアクリレート；Ｓｔｙ＝スチレン
【００７２】実施例１ 水性ポリマー分散液の調製 櫂型攪拌機、熱電対、窒素導入口、および還流凝縮器を
備えた５リットルの丸底フラスコに、１１６１ｇの熱脱
イオン水、１．２ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３１％である３１８．４ｇの３９０ｎｍラ
テックスシードを導入した。１３５ｇの脱イオン水、
１．６５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７８６．２ｇのスチレンからなる第
一モノマーエマルジョンを調製した。この第一モノマー
エマルジョンをゆっくり添加し始め、同時に１０８ｇの
脱イオン水中２．９ｇの過硫酸ナトリウムをゆっくり添
加した。混合物を８５℃に維持しながら４．４ｇのアク
リル酸の８５ｇの脱イオン水中溶液を２５分かけて添加
した。１２３ｇのこの第一モノマーエマルジョンが残る
まで反応温度を９２℃に保ちながら、第一モノマーエマ
ルジョンの添加をさらに７７分間続け、残りのエマルジ
ョンを保存した。次に、固形分が３３％である１７．３
ｇの４０ｎｍラテックスシードをリアクターに添加し
た。２６．４ｇの脱イオン水、２５．８ｇのドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム（２３％）、２３７．２ｇ
のＢＡ、４４．５ｇのスチレン、および１４．８ｇのメ
タクリル酸からなる第二のモノマーエマルジョンを次
に、反応温度を９４℃に維持しながら３８分かけて添加
した。重合禁止剤、保存した第一モノマーエマルジョ
ン、および９６０グラムの脱イオン水を次に８５℃に維
持されたリアクターに添加した。４８ｇの水性アンモニ
ア（２８％）、２９．９ｇのドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム、および１．６ｇの界面活性剤の５７．５
ｇの脱イオン水中溶液を添加した。２０分後、０．００
９ｇの硫酸鉄六水和物と０．００９ｇＶｅｒｓｅｎｅの
５．９ｇの脱イオン水中溶液を添加し、続いて１．４ｇ
のｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド（７０％）の２
４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇのイソアスコル
ビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液を添加した。１５分
後、１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド
（７０％）の２４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇ
のイソアスコルビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液をリ
アクターに添加した。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添
加し、反応生成物をろ過して、すべての形成された凝縮
物を除去した。
備えた５リットルの丸底フラスコに、１１６１ｇの熱脱
イオン水、１．２ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３１％である３１８．４ｇの３９０ｎｍラ
テックスシードを導入した。１３５ｇの脱イオン水、
１．６５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７８６．２ｇのスチレンからなる第
一モノマーエマルジョンを調製した。この第一モノマー
エマルジョンをゆっくり添加し始め、同時に１０８ｇの
脱イオン水中２．９ｇの過硫酸ナトリウムをゆっくり添
加した。混合物を８５℃に維持しながら４．４ｇのアク
リル酸の８５ｇの脱イオン水中溶液を２５分かけて添加
した。１２３ｇのこの第一モノマーエマルジョンが残る
まで反応温度を９２℃に保ちながら、第一モノマーエマ
ルジョンの添加をさらに７７分間続け、残りのエマルジ
ョンを保存した。次に、固形分が３３％である１７．３
ｇの４０ｎｍラテックスシードをリアクターに添加し
た。２６．４ｇの脱イオン水、２５．８ｇのドデシルベ
ンゼンスルホン酸ナトリウム（２３％）、２３７．２ｇ
のＢＡ、４４．５ｇのスチレン、および１４．８ｇのメ
タクリル酸からなる第二のモノマーエマルジョンを次
に、反応温度を９４℃に維持しながら３８分かけて添加
した。重合禁止剤、保存した第一モノマーエマルジョ
ン、および９６０グラムの脱イオン水を次に８５℃に維
持されたリアクターに添加した。４８ｇの水性アンモニ
ア（２８％）、２９．９ｇのドデシルベンゼンスルホン
酸ナトリウム、および１．６ｇの界面活性剤の５７．５
ｇの脱イオン水中溶液を添加した。２０分後、０．００
９ｇの硫酸鉄六水和物と０．００９ｇＶｅｒｓｅｎｅの
５．９ｇの脱イオン水中溶液を添加し、続いて１．４ｇ
のｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド（７０％）の２
４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇのイソアスコル
ビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液を添加した。１５分
後、１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド
（７０％）の２４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇ
のイソアスコルビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液をリ
アクターに添加した。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添
加し、反応生成物をろ過して、すべての形成された凝縮
物を除去した。
【００７３】表１．１：実施例１の合成パラメータ
【表１】
【００７４】表１．２：実施例１の特性パラメータ
【表２】 注：水性ポリマー分散液を１８％固形分まで希釈し、透
明上清を得るために遠心分離し、デカントし、秤量する
ことにより遠心分離を行った。
明上清を得るために遠心分離し、デカントし、秤量する
ことにより遠心分離を行った。
【００７５】実施例２ 水性ポリマー分散液の調製 櫂型攪拌機、熱電対、窒素導入口、および還流凝縮器を
備えた５リットルの丸底フラスコに、１１６２ｇの熱脱
イオン水、１．２ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３１％である３１８．４ｇの３９０ｎｍラ
テックスシードを導入した。１３５ｇの脱イオン水、
１．６５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７８６．２ｇのスチレンからなる第
一モノマーエマルジョンを調製した。この第一モノマー
エマルジョンをゆっくり添加し始め、同時に１０８ｇの
脱イオン水中２．９ｇの過硫酸ナトリウムをゆっくり添
加した。混合物を８５℃に維持しながら４．４ｇのアク
リル酸の１０８ｇの脱イオン水中溶液を２５分かけて添
加た。１２３ｇのこの第一モノマーエマルジョンが残る
まで反応温度を９２℃に保ちながら、第一モノマーエマ
ルジョンの添加をさらに６５分間続け、残りのエマルジ
ョンを保存した。４７．３ｇのドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム（２３％）および６ｇの脱イオン水の溶
液をリアクターに添加した。２６．４ｇの脱イオン、２
５．８ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２
３％）、２３７．２ｇのブチルアクリレート、４４．５
ｇのスチレン、および１４．８ｇのメタクリル酸からな
る第二のモノマーエマルジョンを次に反応温度を９４℃
に維持しながら４０分かけて添加した。重合禁止剤、保
存した第一モノマーエマルジョン、および９６０グラム
の脱イオン水を次に８５℃に維持されたリアクターに添
加した。４０ｇの水性アンモニア（２８％）、２９．９
ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、および
１．６ｇの別の界面活性剤の５７．５ｇの脱イオン水中
溶液を添加した。２０分後、０．００９ｇの硫酸鉄六水
和物と０．００９ｇＶｅｒｓｅｎｅの９．８ｇの脱イオ
ン水中溶液を添加し、続いて１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチ
ルヒドロペルオキシド（７０％）の２４ｇの脱イオン水
中溶液および１．７ｇのイソアスコルビン酸の２４ｇの
脱イオン水中溶液をリアクターに添加した。１５分後、
１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド（７０
％）の２４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇのイソ
アスコルビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液をリアクタ
ーに添加した。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添加し、
反応生成物をろ過して、すべての形成された凝縮物を除
去した。
備えた５リットルの丸底フラスコに、１１６２ｇの熱脱
イオン水、１．２ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３１％である３１８．４ｇの３９０ｎｍラ
テックスシードを導入した。１３５ｇの脱イオン水、
１．６５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７８６．２ｇのスチレンからなる第
一モノマーエマルジョンを調製した。この第一モノマー
エマルジョンをゆっくり添加し始め、同時に１０８ｇの
脱イオン水中２．９ｇの過硫酸ナトリウムをゆっくり添
加した。混合物を８５℃に維持しながら４．４ｇのアク
リル酸の１０８ｇの脱イオン水中溶液を２５分かけて添
加た。１２３ｇのこの第一モノマーエマルジョンが残る
まで反応温度を９２℃に保ちながら、第一モノマーエマ
ルジョンの添加をさらに６５分間続け、残りのエマルジ
ョンを保存した。４７．３ｇのドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム（２３％）および６ｇの脱イオン水の溶
液をリアクターに添加した。２６．４ｇの脱イオン、２
５．８ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２
３％）、２３７．２ｇのブチルアクリレート、４４．５
ｇのスチレン、および１４．８ｇのメタクリル酸からな
る第二のモノマーエマルジョンを次に反応温度を９４℃
に維持しながら４０分かけて添加した。重合禁止剤、保
存した第一モノマーエマルジョン、および９６０グラム
の脱イオン水を次に８５℃に維持されたリアクターに添
加した。４０ｇの水性アンモニア（２８％）、２９．９
ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、および
１．６ｇの別の界面活性剤の５７．５ｇの脱イオン水中
溶液を添加した。２０分後、０．００９ｇの硫酸鉄六水
和物と０．００９ｇＶｅｒｓｅｎｅの９．８ｇの脱イオ
ン水中溶液を添加し、続いて１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチ
ルヒドロペルオキシド（７０％）の２４ｇの脱イオン水
中溶液および１．７ｇのイソアスコルビン酸の２４ｇの
脱イオン水中溶液をリアクターに添加した。１５分後、
１．４ｇのｔｅｒｔ−ブチルヒドロペルオキシド（７０
％）の２４ｇの脱イオン水中溶液および１．７ｇのイソ
アスコルビン酸の２４ｇの脱イオン水中溶液をリアクタ
ーに添加した。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添加し、
反応生成物をろ過して、すべての形成された凝縮物を除
去した。
【００７６】実施例３ 水性ポリマー分散液の調製 実施例３を実施例２のプロセスにしたがって調製した。
実施例２−３の合成パラメータを表３．１に示し、実施
例２−３の特性パラメータを表３．２に示す。
実施例２−３の合成パラメータを表３．１に示し、実施
例２−３の特性パラメータを表３．２に示す。
【００７７】表３．１ 実施例２−３の合成パラメータ
【表３】
【００７８】表３．２ 実施例２−３の特性
【表４】
【００７９】実施例４ 水性ポリマー分散液の調製 実施例４の調製 櫂型攪拌機、熱電対、窒素導入口、および還流凝縮器を
備えた５リットルの丸底フラスコに、１２００ｇの熱脱
イオン水、３．８ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３２．３％である１８６．０ｇの４００ｎ
ｍラテックスシードを導入した。２５ｇの脱イオン水、
１．５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２
３％）、５．４ｇのブチルメタクリレート、５３．４ｇ
のメチルメタクリレート、および１．２ｇのメタクリル
酸からなる第一モノマーエマルジョンを調製した。この
第一モノマーエマルジョンをリアクターにゆっくり添加
し、７８−８０℃で３５分で完了した。１４５ｇの脱イ
オン水、２．７ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム（２３％）、４０６．８ｇのスチレン、２．４ｇの
カルボン酸界面活性剤、および１．２ｇのアリルメタク
リレートからなる第二のモノマーエマルジョンを調製
し、温度を８８℃まで上昇させながら４５分かけてリア
クターに供給した。第二のモノマーエマルジョンと共
に、１．０ｇの過硫酸ナトリウムの１０ｇの脱イオン水
中コフィード溶液（ｃｏ−ｆｅｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏ
ｎ）をリアクターに供給した。モノマーエマルジョン＃
２およびコフィード溶液が完了したら、５２．４ｇのド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２３％）、およ
び５０ｇの脱イオン水の溶液をリアクターに添加した。
４０ｇの脱イオン水、２．０ｇのドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム（２３％）、５８．８ｇのブチルアク
リレート、５８．８ｇのスチレン、および２．４ｇのメ
タクリル酸からなる第三のモノマーエマルジョンを次に
反応温度を９１℃に上昇させながら１０分かけてリアク
ターに添加した。モノマーエマルジョン＃３が完了する
と、重合禁止剤をリアクターに添加し、２１ｇの脱イオ
ン水、１ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７２ｇのスチレンからなる第四のモ
ノマーエマルジョンを、反応を８５℃に維持しながらリ
アクターに５分かけて添加した。４２ｇの水性アンモニ
ア（２８％）、および５０ｇの脱イオン水の溶液を添加
した。１０分後、０．０２ｇの硫酸鉄六水和物と０．０
２ｇＶｅｒｓｅｎｅの２２ｇの脱イオン水中溶液をリア
クターに添加した。この後、１．５ｇのｔｅｒｔ−ブチ
ルヒドロペルオキシド（７０％）の３０ｇの脱イオン水
中溶液を添加した。次に０．７５ｇのイソアスコルビン
酸の３０ｇの脱イオン水中溶液をリアクターに添加し
た。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添加し、反応生成物
をろ過して、すべての形成された凝縮物を除去した。最
終ラテックスは、固形分２５．０％、ｐＨ９．９、Ｂｒ
ｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度１８０ｃｐｓであった。
備えた５リットルの丸底フラスコに、１２００ｇの熱脱
イオン水、３．８ｇの過硫酸ナトリウム、および米国特
許第５４９４９７１号の実施例０の手順に従って調製し
ておいたポリマー組成が６０ＭＭＡ／４０ＭＡＡであ
り、固形分が３２．３％である１８６．０ｇの４００ｎ
ｍラテックスシードを導入した。２５ｇの脱イオン水、
１．５ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２
３％）、５．４ｇのブチルメタクリレート、５３．４ｇ
のメチルメタクリレート、および１．２ｇのメタクリル
酸からなる第一モノマーエマルジョンを調製した。この
第一モノマーエマルジョンをリアクターにゆっくり添加
し、７８−８０℃で３５分で完了した。１４５ｇの脱イ
オン水、２．７ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム（２３％）、４０６．８ｇのスチレン、２．４ｇの
カルボン酸界面活性剤、および１．２ｇのアリルメタク
リレートからなる第二のモノマーエマルジョンを調製
し、温度を８８℃まで上昇させながら４５分かけてリア
クターに供給した。第二のモノマーエマルジョンと共
に、１．０ｇの過硫酸ナトリウムの１０ｇの脱イオン水
中コフィード溶液（ｃｏ−ｆｅｅｄ ｓｏｌｕｔｉｏ
ｎ）をリアクターに供給した。モノマーエマルジョン＃
２およびコフィード溶液が完了したら、５２．４ｇのド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（２３％）、およ
び５０ｇの脱イオン水の溶液をリアクターに添加した。
４０ｇの脱イオン水、２．０ｇのドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム（２３％）、５８．８ｇのブチルアク
リレート、５８．８ｇのスチレン、および２．４ｇのメ
タクリル酸からなる第三のモノマーエマルジョンを次に
反応温度を９１℃に上昇させながら１０分かけてリアク
ターに添加した。モノマーエマルジョン＃３が完了する
と、重合禁止剤をリアクターに添加し、２１ｇの脱イオ
ン水、１ｇのドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
（２３％）、および７２ｇのスチレンからなる第四のモ
ノマーエマルジョンを、反応を８５℃に維持しながらリ
アクターに５分かけて添加した。４２ｇの水性アンモニ
ア（２８％）、および５０ｇの脱イオン水の溶液を添加
した。１０分後、０．０２ｇの硫酸鉄六水和物と０．０
２ｇＶｅｒｓｅｎｅの２２ｇの脱イオン水中溶液をリア
クターに添加した。この後、１．５ｇのｔｅｒｔ−ブチ
ルヒドロペルオキシド（７０％）の３０ｇの脱イオン水
中溶液を添加した。次に０．７５ｇのイソアスコルビン
酸の３０ｇの脱イオン水中溶液をリアクターに添加し
た。反応混合物を冷却し、殺菌剤を添加し、反応生成物
をろ過して、すべての形成された凝縮物を除去した。最
終ラテックスは、固形分２５．０％、ｐＨ９．９、Ｂｒ
ｏｏｋｆｉｅｌｄ粘度１８０ｃｐｓであった。
【００８０】実施例５ 水性塗料組成物の調製および評
価 グラインド成分（顔料、分散剤、消泡剤、補助溶剤な
ど）を高速で混合した（Ｃｏｗｅｌｓミキサー）。低速
で、グラインド物をラテックス、バインダー、造膜助
剤、増粘剤、ならびに下記のさらなる消泡剤およびアン
モニア中和剤でレットダウンした。実施例４の水性ポリ
マー分散液サンプルを塗料中に混合し、これを所望の最
終固体体積になるように水で希釈した。２種の塗料を調
製し、一方は臨界未満ＰＶＣフラット／シーン（ｆｌａ
ｔ／ｓｈｅｅｎ）処方（表５．１）であり、他方は臨界
以上ＰＶＣフラット処方である（表５．２）。２種の塗
料のフィルムをドローダウンし、着色力（ｔｉｎ ｓｔ
ｒｅｎｇｔｈ）について試験した。さらに、前記臨界以
上ＰＶＣフラット塗料のフィルムを耐摩耗性について試
験した。
価 グラインド成分（顔料、分散剤、消泡剤、補助溶剤な
ど）を高速で混合した（Ｃｏｗｅｌｓミキサー）。低速
で、グラインド物をラテックス、バインダー、造膜助
剤、増粘剤、ならびに下記のさらなる消泡剤およびアン
モニア中和剤でレットダウンした。実施例４の水性ポリ
マー分散液サンプルを塗料中に混合し、これを所望の最
終固体体積になるように水で希釈した。２種の塗料を調
製し、一方は臨界未満ＰＶＣフラット／シーン（ｆｌａ
ｔ／ｓｈｅｅｎ）処方（表５．１）であり、他方は臨界
以上ＰＶＣフラット処方である（表５．２）。２種の塗
料のフィルムをドローダウンし、着色力（ｔｉｎ ｓｔ
ｒｅｎｇｔｈ）について試験した。さらに、前記臨界以
上ＰＶＣフラット塗料のフィルムを耐摩耗性について試
験した。
【００８１】 表５．１ 実施例４の水性ポリマー分散液を含むフラット／シーン処方 物質名 重量（ｇ） グラインド： 水 ３０．００ ポリエチレングリコール ６０．６１ 分散剤（ＴＡＭＯＬ １１２４）（５０．０％） ４．９２ 界面活性剤（ＴＲＩＴＯＮ ＣＦ−１０） １．００ 消泡剤（ＣＯＬＬＯＩＤ ６４３） ２．００ 殺菌剤（ＫＡＴＨＯＮ ＬＸ １．５％） ２．００ Ｒｏｚｏｎｅ ２０００ ６．００ 二酸化チタン（ＴＩ−ＰＵＲＥ Ｒ−７０６） ２００．００ ＭＩＮＥＸ ４ １００．００ ＤＩＡＦＩＬ ５２５ ２５．００ Ｌａｍｐｂｌａｃｋ（ＣＯＬＯＲＴＲＥＮＤ ８８０７） １０．４０ レットダウン： アクリル系ラテックス（ＲＨＯＰＬＥＸ ＭＬ−２００） ３０６．１３ 造膜助剤（ＴＥＸＡＮＯＬ） ９．５５ 消泡剤（ＣＯＬＬＯＩＤ ６４３） ２．００ 水性アンモニア（２８％） ２．００ 増粘剤（ＮＡＴＲＯＳＯＬ２５０ ＭＨＲ（２．５％）） １３４．２４ レオロジー改良剤（ＡＣＲＹＳＯＬ ＲＭ−２０２０） ９．４４ 水 ７５．００ 実施例４分散液 ８１．３３ 水 ３０．３５ 塗料特性 顔料体積含有量 ４９ 固形分体積 ３４．７ フィルム特性測定値 着色力 ４６．０
【００８２】本発明の実施例４の水性ポリマー分散液を
ペイントに処方して、許容できる着色力の塗料を得た。
ペイントに処方して、許容できる着色力の塗料を得た。
【００８３】 表５．２ 実施例４の水性ポリマー分散液を含むフラット処方 物質名 重量（ｇ） グラインド： 水 １００．００ 分散剤（ＴＡＭＯＬ ７３１Ａ（２５％）） ０．４４ ＫＴＰＰ（１００．０％） ０．９９ 界面活性剤（ＴＲＩＴＯＮ ＣＦ−１０） ０．１０ 消泡剤（ＣＯＬＬＯＩＤ ６４３） ０．１５ ポリエチレングリコール ０．８７ 水性アンモニア（２８％） ０．１５ レオロジー改良剤（ＡＣＲＹＳＯＬ ＴＴ−９３５） ０．６３ 二酸化チタン（ＴＩ−ＰＵＲＥ Ｒ−９０２） ６．４６ クレー（ＡＳＰ−４００） ６．６６ ＣＥＬＩＴＥ ２８１ １．３１ スノーフレーク炭酸カルシウム ７．５７ Ｌａｍｐｂｌａｃｋ（ＣＯＬＯＲＴＲＥＮＤ ８８０７） ０．５２ レットダウン： 水 ５．０２ Ｒｅｓ ６６１ ７．９９ ＴＥＸＡＮＯＬ ０．４０ レオロジー改良剤（ＡＣＲＹＳＯＬ ＴＴ−９３５） ０．１７ 塗料特性 顔料体積含有量 ７１ 固形分体積 ３２．０ フィルム特性測定値 着色力 ４８．３ スクラブ（第一カット） ４６ スクラブ（第一ライン） ５９ 実施例４分散液 ３．５０ 水 ５．０３
【００８４】本発明の実施例４の水性ポリマー分散液を
ペイントに処方して、許容できる着色力を有する塗料を
得た。
ペイントに処方して、許容できる着色力を有する塗料を
得た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 5/02 Ｃ０９Ｄ 5/02 151/00 151/00 (72)発明者 ロバート・ミッシェル・ブランケンシップ アメリカ合衆国ペンシルバニア州19438, ハーレーズビル，セント・クレア・レー ン・914 (72)発明者 ウィリアム・クリストファー・フィンチ アメリカ合衆国ペンシルバニア州19422, ブルー・ベル，ラムズゲート・コート・82 Ｆターム(参考） 4J011 AA05 KB19 4J026 AA12 AA17 AA18 AA24 AA25 AA31 AA38 AA39 AA40 AA43 AA44 AA45 AA46 AA49 AA50 AA53 AA54 AA55 AA61 AA62 AA63 AA72 AA74 AA76 BA02 BA05 BA10 BA20 BA25 BA27 BA28 BA31 BA32 BA34 BA35 BA36 BB03 BB04 DB04 DB22 DB24 FA07 GA06 GA08 4J038 CP041 CP061 CP071 GA02 GA06 GA09 GA10 GA12 GA13 MA08 MA10 MA14 PC10 4J100 AA02Q AA02R AB02Q AB02R AB03R AB04Q AB04R AC03Q AC03R AC04Q AC04R AG04Q AG04R AJ02P AL03Q AL03R AL04Q AL04R AL05Q AL05R AL08R AM02Q AM02R AM15Q AM15R BC43R CA05 CA29 CA31 DA05 DA25 EA07 EA09 HA31 HB39 HB43 HC45 HC64 JA01
Claims (5)
- 【請求項１】 （１）（ａ）コアポリマーの全重量に基
づいて５重量％から１００重量％の親水性モノエチレン
性不飽和モノマーと、コアポリマーの全重量に基づいて
０重量％から９５重量％の少なくとも一つのノニオン性
モノエチレン性不飽和モノマーから形成される親水性コ
アポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーと前記第一
シェルポリマーの重量比は１：２から１：１００であ
り、前記第一シェルポリマーは５０℃より高いガラス転
移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性
モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェ
ルポリマー（ここに、前記第二シェルポリマーは前記第
一シェルポリマーの存在下で形成され、前記第二シェル
ポリマーは１０℃から−５０℃のガラス転移温度を有
し；前記第二シェルポリマーは前記第一シェルポリマー
と前記第二シェルポリマーの合計重量の少なくとも１０
重量％である）；を含む乳化重合した多段第一ポリマー
粒子を形成し； （２）（ａ）前記コアポリマーの２重量％が形成された
後、２００ナノメートル未満の粒子直径を有する新しい
粒子または乳化重合したシードラテックスを得るのに十
分な量の界面活性剤を重合反応に添加し； （ｂ）次に、前記第一シェルポリマーモノマー混合物の
残りと、前記第二シェルポリマーモノマー混合物の残
り、および前記水性ポリマー分散液の固形分の重量に基
づいて０から９０重量％の少なくとも一つのエチレン性
不飽和モノマーを添加することにより、前記第一エマル
ジョンポリマーの存在下で第二エマルジョンポリマーを
形成し； （３）前記水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づい
て、すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量
％の重合を行い；および （４）形成された前記水性分散液を塩基で中和して、前
記コアを膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する粒子を
形成することを含む、水性ポリマー分散液を形成する方
法。 - 【請求項２】 （１）少なくとも一つのエチレン性不飽
和モノマーから形成された粒子を含む第一エマルジョン
ポリマーを形成し； （２）（ａ）コアポリマーの全重量に基づいて５重量％
から１００重量％の親水性モノエチレン性不飽和モノマ
ーと、コアポリマーの全重量に基づいて０重量％から９
５重量％の少なくとも一つのノニオン性モノエチレン性
不飽和モノマーから形成される親水性コアポリマー； （ｂ）第一シェルポリマーの全重量に基づいて９０重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第一シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から１０重量％の酸官能
性モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第一シ
ェルポリマー（ここに、第一シェルポリマーは前記コア
ポリマーを完全に封入し、前記コアポリマーと前記第一
シェルポリマーの重量比は１：２から１：１００であ
り、前記第一シェルポリマーは５０℃より高いガラス転
移温度を有する）；および （ｃ）第二シェルポリマーの全重量に基づいて９３重量
％から９９．９重量％の少なくとも一つのノニオン性モ
ノエチレン性不飽和モノマーと、第二シェルポリマーの
全重量に基づいて０．１重量％から７重量％の酸官能性
モノエチレン性不飽和モノマーから形成される第二シェ
ルポリマー（ここに、前記第二シェルポリマーは前記第
一シェルポリマーの存在下で形成され、前記第二シェル
ポリマーは１０℃から−５０℃のガラス転移温度を有
し、前記第二シェルポリマーは前記第一シェルポリマー
と前記第二シェルポリマーの合計重量の少なくとも１０
重量％である）を含む多段第二エマルジョンポリマー粒
子を形成し； （３）前記水性ポリマー分散液の固形分の重量に基づい
て、すべての添加されたモノマーの少なくとも９５重量
％の重合を行い；および （４）形成された前記水性分散液を塩基で中和して、前
記コアを膨潤させ、乾燥した場合に空隙を有する第２の
エマルションポリマー粒子を形成することを含む、水性
ポリマー分散液を形成するプロセス。 - 【請求項３】 （ａ）水性ポリマー分散液の固形分の重
量に基づいて９５重量％〜２５重量％の１５０から３０
００ナノメートルの平均粒子直径を有する第一エマルジ
ョンポリマーおよび（ｂ）水性ポリマー分散液の固形分
の重量に基づいて５重量％〜７５重量％の４０〜６００
ｎｍの平均粒子直径を有する第二エマルジョンポリマー
（ここに、前記第一乳化重合ポリマーの平均粒子直径と
前記第二乳化重合ポリマーの平均粒子直径の比は１．２
から６０であり、少なくとも前記第一エマルジョンポリ
マー粒子は乾燥した場合に少なくとも一つの空隙を有
し、前記水性ポリマー分散液は請求項１または２記載の
プロセスにより形成される）を含む水性ポリマー分散
液。 - 【請求項４】 請求項３記載の水性ポリマー分散液を含
む水性紙または板紙コーティング組成物。 - 【請求項５】 請求項３記載の水性ポリマー分散液を含
む水性塗料組成物。
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