JP2003049390A - 表面紙質向上剤 - Google Patents

表面紙質向上剤

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JP2003049390A
JP2003049390A JP2001231226A JP2001231226A JP2003049390A JP 2003049390 A JP2003049390 A JP 2003049390A JP 2001231226 A JP2001231226 A JP 2001231226A JP 2001231226 A JP2001231226 A JP 2001231226A JP 2003049390 A JP2003049390 A JP 2003049390A
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resin
coated
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JP2001231226A
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English (en)
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Toshishige Hamaguchi
利重 浜口
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Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 顔料と水性バインダーとからなる
塗工組成物を含有する塗工紙に用いられる表面紙質向上
剤において、紙への塗工適性に優れ、しかも、耐水性お
よび透気性に優れた塗工紙を与える表面紙質向上剤、該
剤と紙とを含有する塗工原紙、該塗工原紙に顔料および
水性バインダーからなる塗工組成物を塗工して得られる
塗工紙を提供する。 【解決手段】 本発明は、アニオン性樹脂を有効
成分とする塗工紙用表面紙質向上剤において、該樹脂の
数平均分子量が5,000〜50,000であることを特徴とする
表面紙質向上剤、該剤と紙とを含有する塗工原紙、該塗
工原紙に顔料および水性バインダーからなる塗工組成物
を塗工して得られる塗工紙。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アニオン性樹脂を
有効成分とする表面紙質向上剤、該剤と紙とを含有する
塗工原紙、該塗工原紙に顔料および水性バインダーから
なる塗工組成物を塗工して得られる塗工紙に関する。
【0002】
【従来の技術】顔料と水性バインダーを主体とした塗工
組成物を紙に塗工して得られる塗工紙は、その優れた印
刷効果などの特長から、商業印刷物や雑誌・書籍、化粧
箱等の包装材料などに広く用いられている。最近、耐水
性など、塗工紙の表面特性を改善するために、紙に塗工
組成物を塗工する前に、表面紙質向上剤として尿素類、
アクリルアミドおよびアニオン性官能基含有ビニルモノ
マーから得られるアニオン性樹脂を塗工することが特開
平5−302298号公報に報告されている。尚、得ら
れた塗工紙の透気性については、該公報には特に言及さ
れていない。一方、ポリアクリルアミドを表面紙質向上
剤(表面サイズ剤)として用いると、透気度が大幅に高
くなり、透気性としては著しく劣ることが報告されてい
る(最新 紙加工便覧(第474〜475頁、昭和63年8月
20日(株)テックタイムス発行)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記公報に記載のアニ
オン性樹脂を有効成分とする表面紙質向上剤は、粘度が
高いことから塗工が必ずしも容易ではなく、紙に表面紙
質向上剤を塗工する際の塗工適性をさらに向上せしめた
表面紙質向上剤が求められていた。本発明の目的は、顔
料と水性バインダーとからなる塗工組成物を含有する塗
工紙に用いられる表面紙質向上剤において、紙への塗工
適性に優れ、しかも、耐水性および透気性に優れた塗工
紙を与える表面紙質向上剤を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、アニオン性樹
脂を有効成分とする塗工紙用表面紙質向上剤において、
アニオン性樹脂の数平均分子量が5,000〜50,000である
ことを特徴とする表面紙質向上剤である。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明に用いられるアニオン性樹脂は、アニオン
性官能基含有モノマーを重合して得られる、数平均分子
量5,000〜50,000、好ましくは、数平均分子量10,000〜4
0,000の樹脂である。分子量が5,000以上であると、耐水
性が向上する傾向にあることから好ましく、分子量が5
0,000以下であると、塗工適性が向上する傾向にあるこ
とから好ましい。ここで、本発明で用いられる数平均分
子量とは、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラ
フィー)を用いて、数平均分子量が既知のポリエチレン
グリコールについて保持容量を測定し、数平均分子量と
保持容量の検量線を作成したのち、数平均分子量を求め
たい試料について、同一条件のGPCを用いて保持容量
を測定し、保持容量と検量線から該試料の数平均分子量
を求めることができる。
【0006】ここで、用いられるアニオン性官能基含有
モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸などの不飽和モノカルボン酸およびそれ
らの塩;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコ
ン酸などの不飽和ジカルボン酸およびそれらの塩;アコ
ニット酸、3−ブテン−1,2,3−トリカルボン酸、
4−ペンテン−1,2,4−トリカルボン酸などの不飽
和トリカルボン酸およびそれらの塩;1−ペンテン−
1,1,4,4−テトラカルボン酸、4−ペンテン−
1,2,3,4−テトラカルボン酸、3−ヘキセン−
1,1,6,6−テトラカルボン酸などの不飽和テトラ
カルボン酸およびそれらの塩;、ビニルスルホン酸、ス
チレンスルホン酸、2−アクリルアミド−2−メチルプ
ロパンスルホン酸などの不飽和スルホン酸およびそれら
の塩;ビニルホスホン酸、α−フェニルビニルホスホン
酸などの不飽和ホスホン酸およびそれらの塩などが挙げ
られる。
【0007】また、アニオン性官能基含有モノマーが塩
である場合、その塩としては、例えば、ナトリウム塩、
カリウム塩、アンモニウム塩などが挙げられる。アニオ
ン性樹脂に用いられるアニオン性官能基含有モノマーと
して、2種類以上のアニオン性官能基含有モノマーを用
いてもよい。アニオン性官能基含有モノマーとしては、
中でも、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマ
ル酸、イタコン酸およびそれらの塩が好適である。
【0008】アニオン性樹脂を与える反応溶液に、尿
素、チオ尿素、エチレン尿素、エチレンチオ尿素などの
尿素類をモノマーとして含有していてもよいが、該反応
溶液における尿素類の含有量は、アニオン性樹脂を構成
するすべてのモノマー単位100重量部に対して、5重
量部以下であり、好ましくは、実質的に尿素類単位を含
有しないことが好ましい。該反応溶液における尿素類単
位の含有量が5重量部を超えると、得られる表面紙質向
上剤の塗工適性が低下する傾向にあるので、好ましくな
い。
【0009】本発明に用いられるアニオン性樹脂は、ア
ニオン性官能基含有モノマー単位とは異なる、炭素・炭
素二重結合を有するモノマー単位を含有することが好ま
しい。炭素・炭素二重結合を有するモノマーとしては、
例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル
酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アク
リル酸ブチル、(メタ)アクリル酸アミル、(メタ)ア
クリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸ヘプチル、(メ
タ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸−2−エ
チルヘキシル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)ア
クリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル、ク
ロトン酸エステル、イタコン酸エステル、マレイン酸エ
ステルなどの不飽和カルボン酸エステル;無水クロトン
酸、無水イタコン酸、無水マレイン酸などの不飽和カル
ボン酸無水物;N−メチロールアクリルアミド、N−ブ
トキシメチルアクリルアミドなどのN−メチロール誘導
体モノマー;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、多
価アルコールのモノ(メタ)アクリレートや多価アルコ
ールのモノアリルエーテルなどのヒドロキシ基含有モノ
マー;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチル
アミノプロピルアクリルアミドなどのアミノ基含有モノ
マー;グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ
基含有モノマー;アクリルアミド、メタアクリルアミ
ド、マレインアミドなどのアミド基含有モノマー;トリ
アリルイソシアヌレート;塩化ビニルなどのハロゲン化
ビニル;(置換)スチレンなどの芳香族ビニル類;エチ
レン、プロピレンなどのα−オレフィン類;ブタジエ
ン、ジシクロペンタジエン、イソプレン等のジエン類;
酢酸ビニル等のビニルエステル類;ビニルホルムアミ
ド、ビニルアセトアミド、ビニルピロリドンなどのビニ
ルアミド類などが挙げられる。
【0010】炭素・炭素二重結合を有するモノマーとし
て、2種類以上の炭素・炭素二重結合を有するモノマー
を用いてもよい。炭素・炭素二重結合を有するモノマー
としては、中でも、アミド基含有モノマーが好ましく、
とりわけ、アクリルアミド及びメタクリルアミドが好適
である。アニオン性樹脂における炭素・炭素二重結合を
有するモノマー単位の含有量としては、アニオン性樹脂
を構成するすべてのモノマー単位100モル%に対し
て、通常、60〜99モル%程度であり、好ましくは、
70〜95モル%程度である。
【0011】アニオン性樹脂の製造方法としては、例え
ば、アニオン性官能基含有モノマーおよび炭素・炭素二
重結合を有するモノマー等のモノマーを5〜50重量
%、好ましくは、10〜40重量%含有する水溶液を調
製し、40〜100℃程度にて重合触媒を添加しなが
ら、1〜10時間程度重合せしめる方法;40〜100
℃程度の水溶液に重合触媒、アニオン性官能基含有モノ
マーおよび炭素・炭素二重結合を有するモノマー等を適
宜、添加せしめる方法などが挙げられる。
【0012】また、アニオン性樹脂の製造に使用される
重合触媒としては、例えば、ラジカル重合開始剤単独、
ラジカル重合開始剤と還元剤とからなるレドックス系重
合触媒などが挙げられる。ラジカル重合開始剤として
は、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウム等の過硫酸塩、過酸化ベンゾイル、tert−ブ
チルハイドロパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパ
ーオキサイド等の有機過酸化物、過酸化水素、2,2’
−アゾビス−2−アミジノプロパン塩酸塩、アゾビスイ
ソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメ
チルバレロニトリル、4,4’−アゾビス−4−シアノ
吉草酸、2,2’−アゾビス(2−アミジノプロパン)
塩酸塩等のアゾ化合物等が例示され、還元剤としては、
亜硫酸、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸水
素ナトリウム等の亜硫酸塩、ロンガリット等の亜硫酸
(塩)誘導体あるいはN,N,N’,N’−テトラメチ
ルエチレンジアミン等の有機アミン、硫酸鉄(II)等の
2価の鉄イオンを含む塩類等の還元性金属塩類、アルド
ース等の還元糖類などが例示される。アニオン性樹脂の
製造における重合触媒の使用量としては、使用されるモ
ノマーの合計量に対して、通常、0.01〜5重量%程
度である。
【0013】アニオン性樹脂の製造方法において、連鎖
移動剤を使用することが推奨される。連鎖移動剤として
は、例えば、アリルアルコール、アリルアミン、(メ
タ)アリルスルホン酸またはそのアルカリ金属塩などの
アリル化合物、メルカプトエタノール、チオグリコール
酸またはそのアルカリ金属塩やアンモニウム塩、イソプ
ロピルアルコール、次亜リン酸、次亜リン酸ナトリウ
ム、次亜リン酸カリウム等の次亜リン酸塩が挙げられ
る。これらの連鎖移動剤は、2種以上併用してもよい。
連鎖移動剤として、中でも次亜リン酸塩が好適である。
連鎖移動剤の使用量としては、通常、重合反応に使用さ
れるモノマーの合計量に対して、通常、0.01〜10
重量%程度である。
【0014】アニオン性樹脂の数平均分子量を5,000〜5
0,000に制御する方法としては、例えば、アニオン性樹
脂の製造におけるラジカル重合開始剤、還元剤、連鎖移
動剤などの使用量を適宜、変更する方法、反応温度を制
御する方法、反応濃度を制御する方法などが挙げられ
る。
【0015】本発明の表面紙質向上剤は、かくして得ら
れたアニオン性樹脂を有効成分とするものであり、該向
上剤の形状としては、通常、水、メタノール水などの水
性溶媒を溶媒とする水溶液である。表面紙質向上剤にお
けるアニオン性樹脂(固形分)の含有量としては、通
常、5〜50重量%程度、好ましくは、10〜40重量
%である。また、表面紙質向上剤の25℃におけるB型
粘度としては、通常、100mPa・s〜3000mP
a・s程度であり、好ましくは、500mPa・s〜2
500mPa・s程度である。粘度が100mPa・s
〜3000mPa・sの範囲であると塗工適性が向上す
る傾向にあることから、好ましい。
【0016】本発明の塗工原紙とは、本発明の表面紙質
向上剤と、紙あるいはプラスチックフィルムとを含有す
るものであり、中でも、表面紙質向上剤と紙とを含有す
るものが好適である。塗工原紙の製造方法について、紙
を用いる場合を具体例として説明すると、(ア)パルプ
分散水溶液に表面紙質向上剤を内添したのち抄紙する方
法、(イ)紙に表面紙質向上剤を含浸せしめる方法、
(ウ)紙に表面紙質向上剤を塗工せしめる方法などが挙
げられ、とりわけ、(イ)および(ウ)などの紙に後加
工する方法が好適である。ここで、紙とは、化学パル
プ、機械パルプ、故紙パルプなどのパルプを抄紙して得
られるものであり、必要により、填料、サイジング剤、
バンド剤、紙力増強剤、染料などの添加剤を含有せしめ
てもよい。
【0017】塗工原紙における表面紙質向上剤の含有量
としては、パルプの乾燥重量100部に対して、通常、
0.01〜30重量部程度であり、好ましくは、1〜2
0重量部程度である。
【0018】本発明に用いられる塗工組成物は、顔料お
よび水性バインダーを含有するものである。顔料として
は、例えば、カオリン、タルク、炭酸カルシウム(重質
又は軽質)、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、酸
化チタンなどの白色無機顔料;ポリスチレン、メラミン
−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂
などの白色有機顔料などが挙げられる。顔料として、2
種類以上の異なる顔料を使用しても良い。
【0019】本発明で用いられる水性バインダーとして
は、例えば、水溶性バインダー、水乳化系バインダーな
どが挙げられる。水溶性バインダーの具体例としては、
酸化でんぷん、リン酸エステル化でんぷんなどの無変
性、又は変性されたでんぷん類;カゼイン、ゼラチンな
どの水溶性プロテイン;カルボキシメチルセルロースな
どの変性セルロース類;部分または完全けん化されたポ
リビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール等が挙
げられる。水乳化系バインダーの具体例としては、カル
ボキシル基やニトリル基を有することもあるスチレン−
ブタジエン系樹脂(SBRラテックス)、アクリロニト
リル−ブタジエン系樹脂(NBRラテックス)、クロロ
プレン系樹脂(CRラテックス)、メチルメタクリレー
ト−ブタジエン系樹脂(MBRラテックス)、アクリル
系モノマー2種以上の共重合樹脂、アクリル系モノマー
と酢酸ビニルとの共重合樹脂、アクリル系モノマーとス
チレンとの共重合樹脂、酢酸ビニル樹脂、スチレン−酢
酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などが挙げら
れる。
【0020】水性バインダーとして、2種類以上の異な
る水性バインダーを使用しても良い。塗工組成物におけ
る水性バインダーの含有量としては、顔料100重量部
に対して、通常、1〜200重量部程度であり、好まし
くは5〜50重量部程度である。
【0021】塗工紙の印刷適性、耐水性、透気性を向上
せしめるため、塗工組成物に、印刷適性向上剤を含有せ
しめることが好ましい。印刷適性向上剤の具体例として
は、スミレーズレジン302(住友化学社製)、スミレ
ーズレジン712(住友化学社製)、スミレーズレジン
703(住友化学社製)、スミレーズレジン636(住
友化学社製)、スミレーズレジンSPI−100(住友
化学社製)、スミレーズレジンSPI−102A(住友
化学社製)、スミレーズレジンSPI−203(50)
(住友化学社製)、プリンティブA−700(旭化成社
製)、プリンティブA−600(旭化成社製)、PA−
620(日本PMC社製)、PA−626(日本PMC
社製)、PA−640NF(日本PMC社製)などが挙
げられる。印刷適性向上剤を含有する場合、塗工組成物
における印刷適性向上剤の含有量(固形分)としては、
通常、顔料100重量部に対して、0.05〜5重量部
程度、好ましくは0.1〜3重量部程度である。
【0022】塗工紙の耐水性を向上せしめるため、塗工
組成物に、例えば、スミレーズレジン633(住友化学
社製)、スミレーズレジン613(住友化学社製)、ス
ミレーズレジン5004(住友化学社製)、SI−61
7(日本PMC社製)などの耐水化剤を含有せしめても
よい。耐水化剤を含有する場合、塗工組成物における耐
水化剤の含有量(固形分)としては、通常、顔料100
重量部に対して、0.05〜5重量部程度、好ましくは
0.1〜3重量部程度である。さらに、塗工組成物に、
例えば、アロンT−40(東亞合成社製)、スミレーズ
レジン DS-10(住友化学社製)などの分散剤、粘度・流
動性調整剤、消泡剤、防腐剤、潤滑剤、保水剤、染料な
どを含有せしめても良い。
【0023】本発明の塗工紙とは、本発明の塗工原紙と
前記の塗工組成物とを含有するものである。本発明の塗
工紙の製造方法としては、例えば、塗工原紙に塗工組成
物を塗工する方法、塗工原紙に予め顔料又は水性バイン
ダーの一方を塗工し、次に残り塗工組成物の成分を塗工
する方法などが挙げられる。ここで、塗工方法として
は、例えば、ブレードコーター、エアーナイフコータ
ー、バーコーター、サイズプレスコーター、ゲートロー
ルコーター、キャストコーターなどのコーターを用いて
塗工組成物を塗工原紙に塗布し、その後、必要な乾燥を
行い、さらに必要に応じてスーパーカレンダーなどで平
滑化処理を施す方法などが挙げられる。
【0024】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明はこれらによって限定される物ではな
い。例中、部および%は、特に断わらないかぎり重量基
準である。また、固形分は、JIS K6828の4.
9に準じて乾燥することにより求めた蒸発残分である。
【0025】アニオン性樹脂の数平均分子量は、下記G
PC測定条件で測定した。 装置 :東ソーHLC-8020 カラム :TSK Gel G-6000PWXL+同G-5000PWXL+同G-3000PWXL 移動相 :0.15Mリン酸緩衝液(pH3) 流量 :1ml 検出器 :RI
【0026】<アニオン性樹脂の製造例>温度計、還流
冷却器、および撹拌棒を備えた反応容器に水105部を
仕込み、75℃に昇温し、過硫酸アンモニウム0.53
部(0.002モル比)を添加、溶解した後、アクリル
アミドを50%含有した水溶液149.4部(1.05
モル比)、アクリル酸を80%含有した水溶液10.5
2部(0.11モル比)、次亜リン酸ナトリウム0.2
7部(0.003モル比)の混合物を5時間かけて滴下
した。滴下終了後、更に75℃にて2時間攪拌した。そ
の後28%苛性ソーダ15.9部、水3.0部を加えア
ニオン性樹脂水溶液1を得た。得られたアニオン性樹脂
水溶液1は、固形分33.8%、粘度2.15Pa・
s、pH6.7であった。
【0027】<塗工組成物の製造例>表1および表2に
記載の重量比率で混合して塗工組成物1(表1)および
塗工組成物2(表2)を得た。
【0028】
【表1】(塗工組成物1)
【0029】
【表2】(塗工組成物2)
【0030】(実施例1) <表面紙質向上剤と塗工原紙の製造>前記のアニオン性
樹脂水溶液1に水を加えて、アニオン性樹脂の固形分濃
度が10%の表面紙質向上剤を得た。この表面紙質向上
剤に坪量80 g/m2の上質中性強サイズ紙を浸漬し、絞
液後、110℃の熱板プレス機で1分間プレスして塗工
原紙A−1を得た。表面紙質向上剤は紙に均一に塗工さ
れ、塗工適性に優れていた。なお、本処理における絞液
後のウェットピックアップを以下の算式により求めた。
【0031】 尚、ウェットピックアップは、紙への表面紙質向上剤の
付着率を表す。
【0032】<塗工紙の製造例>前項で得られた塗工原
紙A−1の片面に、表1に記載の塗工組成物1をMLC
(マルチラボラトリーコーター、熊谷理機社製)にてワ
イヤーロッドを用いて塗工量が15 g/m2となるように
塗布した。塗布後ただちに、130℃にて10秒間熱風
乾燥し、次いで温度23℃、相対湿度50%にて16時
間調湿し、さらに温度60℃、線圧60kN/cmの条
件で2回スーパーカレンダー処理を施して、塗工紙A−
11を得た。得られた塗工紙を強度試験に供した。な
お、試験方法は以下のとおりである。結果は表3にまと
めた。
【0033】(1) 耐水性:ウェットピック法(WP
法) RI試験機(明製作所製)を使用し、塗工面を給水ロー
ルで湿潤させた後に印刷し、紙むけ状態を肉眼で観察し
て判定した。判定基準は次のように行った。 耐水性 (劣)1〜5(優)
【0034】(2) 透気性:王研式透気度試験機(旭精
工(株)製)を使用し、測定した。
【0035】(実施例2からおよび3、比較例1)実施
例2および3については、実施例1で得られたアニオン
性樹脂の固形分濃度をそれぞれ5%、3%として表面紙
質向上剤として用い、塗工組成物2を用いて、塗工原紙
A−2およびA−3を製造した点以外は、実施例1と同
様に実施して、塗工原紙および塗工紙を得た。比較例1
は表面紙質向上剤を使用することなく、塗工組成物2の
みを塗工して塗工紙を得た。これらの結果を表3にまと
めた。
【0036】
【表3】 1)アニオン性樹脂製造時における反応溶液において、
アニオン性樹脂を構成するモノマー(アクリル酸および
アクリルアミド)の合計量100部に対する尿素の量
(部)
【0037】
【発明の効果】実施例からも明らかなように、本発明の
表面紙質向上剤は紙への塗工適性に優れ、得られた塗工
紙はウエットピック強度に優れることから耐水性に優れ
ることがわかる。しかも、このような優れた耐水性を有
しながら、透気性についても優れる塗工紙である。
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Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アニオン性樹脂を有効成分とする表面紙質
    向上剤において、該樹脂の数平均分子量が5,000〜50,00
    0であることを特徴とする表面紙質向上剤。
  2. 【請求項2】アニオン性樹脂が尿素類を含有していても
    よい反応溶液から得られるアニオン性樹脂であって、該
    反応溶液に含有される尿素類の含有量が、アニオン性樹
    脂を構成するすべてのモノマー単位100重量部に対し
    て、5重量部以下であることを特徴とする請求項1に記
    載の表面紙質向上剤。
  3. 【請求項3】アニオン性樹脂が、炭素・炭素二重結合を
    有するモノマー単位と、アニオン性基含有モノマー単位
    とを含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の
    表面紙質向上剤。
  4. 【請求項4】炭素・炭素二重結合を有するモノマー単位
    が、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドである
    ことを特徴とする請求項1〜3いずれかに記載の表面紙
    質向上剤。
  5. 【請求項5】請求項1〜4いずれかに記載の表面紙質向
    上剤と、紙あるいはプラスチックフィルムとを含有する
    ことを特徴とする塗工原紙。
  6. 【請求項6】請求項5に記載の塗工原紙に、顔料および
    水性バインダーからなる塗工組成物を塗工して得られる
    ことを特徴とする塗工紙。
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