JP2004168938A - 有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 - Google Patents
有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004168938A JP2004168938A JP2002338312A JP2002338312A JP2004168938A JP 2004168938 A JP2004168938 A JP 2004168938A JP 2002338312 A JP2002338312 A JP 2002338312A JP 2002338312 A JP2002338312 A JP 2002338312A JP 2004168938 A JP2004168938 A JP 2004168938A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- paper
- organic pigment
- coating composition
- coated paper
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Paper (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
【課題】白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好な塗被紙を製造するのに好適な有機顔料、該有機顔料を含有する紙塗被組成物、および該紙塗被組成物を塗被してなる塗被紙を提供する。
【解決手段】特定組成の単量体混合物100重量部を乳化共重合して得られる重量平均粒子径が150〜400nmの有機顔料であって、該有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度が40〜80℃、細管式レオメータで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃である有機顔料を含有する紙塗被組成物を原紙に塗被する。
【解決手段】特定組成の単量体混合物100重量部を乳化共重合して得られる重量平均粒子径が150〜400nmの有機顔料であって、該有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度が40〜80℃、細管式レオメータで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃である有機顔料を含有する紙塗被組成物を原紙に塗被する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機顔料を含有する紙塗被組成物を紙に塗工して、塗被紙の白紙光沢及び印刷光沢を改善することは従来から行われている。
有機顔料を含有する紙塗被組成物としては、例えば、共役ジエン単量体を20重量%以下で含有する単量体混合物を乳化共重合して得られるガラス転移温度が30〜105℃、平均粒子径が150〜400nmの有機顔料と共役ジエン単量体25〜55重量%を含む単量体混合物を乳化共重合して得られる共重合体ラテックスとからなり、該有機顔料と該共重合体ラテックスとを10/90〜60/40の重量比で含有する紙塗被組成物が提案されている(特許文献1参照)。このような紙塗被組成物を用いると、カレンダーロール汚れの発生を抑制しながら、表面強度および印刷光沢に優れる塗被紙が得られるものの、インクセット性に劣るため多色印刷において不具合を生じ易く、しかも実際に確認されている塗被紙の白紙光沢はせいぜい70%程度に過ぎない。
【0003】
また、紙塗被組成物に含有させる有機顔料としては、例えば、共役ジエン単量体を80重量%以上含有する単量体を重合して得られる重合体20〜60重量部の存在下に、芳香族ビニル単量体および(メタ)アクリロニトリルを含有する単量体80〜40重量部を重合してなる有機顔料が提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、このような有機顔料を用いると、印刷光沢に優れる塗被紙が得られるものの、白紙光沢のレベルは不十分であり、インクセット性に劣る。
【0004】
さらに、紙塗被組成物に含有させる有機顔料としては、例えば、芳香族ビニル単量体及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体を含有する単量体を重合して得られる重合体30〜70重量部の存在下に、共役ジエン単量体を30〜80重量%含有する単量体70〜30重量部を重合して得られる、ミクロドメイン構造を有する有機顔料が提案されている(特許文献3参照)。このような有機顔料を用いると、表面強度、白紙光沢および印刷光沢に比較的優れる塗被紙が得られるものの、耐ブロッキング性に劣り、カレンダー処理を施した際にカレンダーロール汚れを発生し易い問題がある。
【0005】
【特許文献1】
特開昭61−225395号公報
【特許文献2】
特開昭63−303195号公報
【特許文献3】
特開平3−167398号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のものに比して、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好な塗被紙を製造するのに好適な有機顔料、該有機顔料を含有する紙塗被組成物、および該紙塗被組成物を塗被してなる塗被紙を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、以下の(1)〜(4)に記載の方法により解決された。
(1)共役ジエン単量体5〜25重量%、芳香族ビニル単量体50〜94.5重量%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能なその他の単量体0〜44.5重量%からなる単量体混合物100重量部を乳化共重合して得られる重量平均粒子径が150〜400nmの有機顔料であって、該有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度が40〜80℃、細管式レオメータで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃である有機顔料。
(2)無機顔料97〜50重量%および(1)記載の有機顔料3〜50重量%からなる顔料100重量部と、接着剤として、重量平均粒子径30〜100nm、ガラス転移温度−50〜+30℃の共重合体ラテックス(固形分換算)3〜20重量部とを含有してなる紙塗被組成物。
(3)有機顔料と共重合体ラテックスとの重量比が、固形分換算で、20/80〜90/10である(2)記載の紙塗被組成物。
(4)(2)又は(3)記載の紙塗被組成物を原紙に塗被してなる塗被紙。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の有機顔料は、共役ジエン単量体、芳香族ビニル単量体、エチレン性不飽和カルボン酸単量体及びこれらと共重合可能な他の単量体よりなる単量体混合物を乳化共重合して得られるものである。
【0009】
共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン及びクロロプレン等を挙げることができる。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、1,3−ブタジエンが好適である。共役ジエン単量体の使用量は、全単量体の5〜25重量%、好ましくは8〜20重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性が低下する。
【0010】
芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。なかでもスチレンが好適である。芳香族ビニル単量体の使用量は、全単量体の50〜94.5重量%、好ましくは65〜85重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の耐ブロッキング性が低下し、逆に多いと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣る。
【0011】
エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、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;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ブテントリカルボン酸などの不飽和多価カルボン酸;マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチルなどのエチレン性不飽和多価カルボン酸の部分エステル化物などが挙げられる。これらのエチレン性不飽和カルボン酸単量体はアルカリ金属塩又はアンモニウム塩として用いることもできる。これらのエチレン性不飽和カルボン酸単量体は、単独で、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、全単量体の0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%である。この使用量が少ないと、有機顔料の製造時のコロイド安定性が低下して凝集物が多量に発生したり、塗被紙の表面強度が低下したりする。逆にこの使用量が多いと、塗被紙の表面強度が低下する。
【0012】
上記の単量体と共重合可能なその他の単量体としては、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体;エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体;エチレン性不飽和ニトリル単量体;架橋性単量体;エチレン性不飽和カルボン酸単量体以外のエチレン性不飽和酸単量体等が挙げられる。
【0013】
エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、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−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジブチル、マレイン酸ジエチル、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエトキシエチル、(メタ)アクリル酸シアノメチル、(メタ)アクリル酸2−シアノエチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
【0014】
エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0015】
エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル、フマロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−シアノエチルアクリロニトリル等が挙げられる。
【0016】
架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン等の共役ジビニル化合物;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
【0017】
エチレン性不飽和カルボン酸単量体以外のエチレン性不飽和酸単量体は、スルホン酸基、ホスフィニル基等の酸基を有するエチレン性不飽和単量体であれば特に限定されず、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などのエチレン性不飽和スルホン酸単量体;(メタ)アクリル酸−3−クロロ−2−リン酸プロピル、(メタ)アクリル酸−2−リン酸エチル、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンリン酸などのエチレン性不飽和リン酸単量体;が挙げられる。
【0018】
これらの単量体のうち、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体およびエチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体が好適に用いられる。これらの単量体の量は、全単量体の0〜44.5重量%、好ましくは0〜26重量%である。
【0019】
有機顔料の重量平均粒子径は、150〜400nm、好ましくは180〜320nmである。粒子径が大きくても、小さくても白紙光沢及び表面強度のバランスが低下する。
なお、この粒子径は、乳化剤および重合開始剤の使用量を調節したり、シードラテックスの粒子径やその使用量を調整するなどして、所望の値に制御できる。
【0020】
本発明の有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度は、40〜80℃、好ましくは45〜75℃である。ガラス転移温度が低いと塗被紙の白紙光沢に劣り、逆に高いと塗被紙の表面強度に劣る。
【0021】
本発明の有機顔料を構成する共重合体は、細管式レオメーターで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃のものである。
細管式レオメーターは、各種流動性材料の温度、圧力に対するフローレートを測定し、粘度を算出する装置である。細管(ダイ)上に試料を置き、一定の割合で昇温しながら、ピストンで試料に一定の力を加えることで、試料が固体域から遷移域、ゴム状弾性域を経て流動域に至るまでの過程を流動曲線として連続的に測定することができる。
図1に、細管式レオメーターで測定した流動曲線の概念図を示す。
試料は、圧縮荷重を受けて変形し、内部空げきが次第に減少していく(AB:軟化領域)。次いで、内部空げきが消失し、不均一な応力の分布をもったまま外観均一な1個の透明体あるいは相になる。この
内部空げきが消失し、不均一な応力の分布をもったまま外観均一な1個の透明体あるいは相になるときの温度を軟化温度(Ts)とする。
さらに、有限な時間内ではピストンの位置に明瞭な変化がなく、かつ試料のダイからの明らかな流出は認めがたい領域(BC:停止領域)を経て、試料が明らかに流出する領域(CDE:流出領域)に至る。試料が流出し始める温度を流出開始温度(Tfb)とする。
【0022】
本発明の有機顔料を構成する共重合体は、細管式レオメーターで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃であるが、40〜130℃が好ましい。この差が小さいと塗被紙の耐ブロッキング性に劣り、逆に大きいと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣る。
なお、このΔTを調節するには、後述する有機顔料の製造時における分子量調整剤の使用量を調節することが肝要である。
【0023】
本発明の有機顔料は、前記の単量体混合物を乳化共重合して得られる。乳化共重合の方法は、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。
単量体の添加方法としては、例えば、反応容器に使用する単量体を一括して添加する方法、重合の進行に従って連続的または断続的に添加する方法、単量体の一部を添加して特定の転化率まで反応させ、その後、残りの単量体を連続的または断続的に添加して重合する方法等が挙げられ、いずれの方法を採用してもよい。単量体を混合して連続的または断続的に添加する場合、混合物の組成は、一定としても、あるいは変化させてもよい。
また、各単量体は、使用する各種単量体を予め混合してから反応容器に添加しても、あるいは別々に反応容器に添加してもよい。
【0024】
さらに、重合にあたって、シード重合方法を採用してもよい。この方法を採用すると、有機顔料の重量平均粒子径の制御が容易で、より安定に重合反応を行なうことができる点で好ましい。シード重合方法を採用する場合、シードラテックスの組成は特に限定されず、前述した有機顔料の製造に用いる単量体混合物の組成と同じであっても、異なってもよい。シードラテックスの粒子径および使用量は、最終的に得る有機顔料の重量平均粒子径が所望の値になるように適宜調整すればよい。
【0025】
有機顔料の製造には、通常用いられる、乳化剤、重合開始剤、分子量調整剤等を使用することができる。これら重合副資材の添加方法は特に限定されず、初期一括添加法、分割添加法、連続添加法などいずれの方法でも採用することができる。
【0026】
乳化剤は、特に限定されないが、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコールの硫酸エステル塩等のアニオン系乳化剤;ポリエチレングリコールアルキルエーテル型、ポリエチレングリコールアルキルエステル型、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル型等のノニオン系乳化剤;アニオン部分としてカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸塩又はリン酸エステル塩等を、カチオン部分としてアミン塩又は第4級アンモニウム塩等を持つ両性界面活性剤等を挙げることができる。
乳化剤の使用量は、全単量体100重量部に対して、通常、0.1〜5重量部、好ましくは0.15〜2重量部、より好ましくは0.2〜1重量部である。
【0027】
重合開始剤は、特に限定されないが、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム、過酸化水素等の無機過酸化物;t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル等のアゾ化合物等を挙げることができる。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。過酸化物は重亜硫酸ナトリウム等の還元剤と組み合わせて、レドックス系重合開始剤として使用することもできる。
重合開始剤の使用量は、全単量体100重量部に対して、通常、0.1〜2重量部、好ましくは0.5〜1.5重量部である。
【0028】
分子量調整剤は、特に限定されないが、例えば、α−メチルスチレンダイマー;t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、塩化メチレン、臭化メチレン等のハロゲン化炭化水素;テトラエチルチウラムダイサルファイド、ジペンタメチレンチウラムダイサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンダイサルファイド等の含硫黄化合物等が挙げられる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種類以上組み合わせて併用することもできる。なかでも、メルカプタン類が好ましく、t−ドデシルメルカプタンがより好ましく使用できる。
【0029】
分子量調整剤の使用量は、その種類によって異なるが、全単量体100重量部に対して、好ましくは0.1〜0.8重量部、より好ましくは0.2〜0.7重量部の範囲である。この範囲で分子量調整剤を使用すると、有機顔料を構成する共重合体の前記ΔTを所望の値に調節できる。
【0030】
さらに、必要に応じて、キレート剤、分散剤、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、抗菌剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等の重合副資材を用いることができ、これらは種類、使用量とも特に限定されない。
【0031】
重合温度は特に限定されないが、通常、0〜100℃、好ましくは40〜90℃である。
【0032】
重合を開始した後、所定の重合転化率で、重合系を冷却したり、重合停止剤を添加して、重合反応を停止し、未反応単量体を除去して、有機顔料を含有するラテックスを得る。
重合反応を停止する際の重合転化率は、90重量%以上、好ましくは95重量%以上であることが好ましい。
【0033】
本発明の紙塗被組成物は、無機顔料97〜50重量%および本発明の有機顔料3〜50重量%からなる顔料100重量部と、接着剤として、重量平均粒子径30〜100nm、ガラス転移温度−50℃〜30℃の共重合体ラテックス(固形分換算)3〜20重量部とを含有してなる。
【0034】
無機顔料としてはクレイ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、サチンホワイト、水酸化アルミニウム、シリカ、雲母などが挙げられる。これらは単独もしくは二種以上組み合わせて使用することができる。この中でも、クレイや炭酸カルシウムが好ましい。
【0035】
無機顔料の使用量は、全顔料の97〜50重量%、好ましくは95〜70重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣り、逆に多いと塗被紙の白紙光沢および印刷光沢に劣る。
【0036】
本発明の有機顔料の使用量は、全顔料の3〜50重量%、好ましくは5〜30重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の白紙光沢および印刷光沢に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣る。
【0037】
本発明の効果を実質的に阻害しない限り、本発明の有機顔料以外の有機顔料を併用することもできる。
【0038】
本発明で接着剤として用いる共重合体ラテックスの重量平均粒子径は、30〜100nm、好ましくは50〜90nmである。この粒子径が小さいと塗被紙のインクセット性に劣り、逆に大きいと塗被紙の表面強度に劣る。
【0039】
本発明で用いる共重合体ラテックスを構成する共重合体のガラス転移温度は、−50℃〜30℃、好ましくは−40〜20℃である。ガラス転移温度が低いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣り、逆に高いと塗被紙の表面強度に劣る。
【0040】
共重合体ラテックスの使用量は、全顔料100重量部に対する固形分換算で、3〜20重量部、好ましくは4〜10重量部である。この使用量が少ないと塗被紙の表面強度に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣る。
また、共重合体ラテックスは、有機顔料と共重合体ラテックスとの重量比が、固形分換算で、20/80〜90/10、より好ましくは50/50〜85/15、特に好ましくは65/35〜80/20となるように使用することが好ましい。
【0041】
上記の共重合体ラテックスは、重量平均粒子径およびガラス転移温度が特定範囲にある点を除き、紙塗被組成物用の接着剤として一般に使用されているものを用いればよい。
【0042】
本発明の紙塗被組成物には、紙塗被組成物に一般に使用される水溶性接着剤を併用してもよい。水溶性接着剤としては、例えば、澱粉、酸化澱粉、カゼイン、大豆蛋白、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。水溶性接着剤の使用量は、全顔料100重量部に対して、通常、1重量部以上、好ましくは3〜20重量部である。
【0043】
本発明の紙塗被組成物には、必要に応じて、pH調整剤、顔料分散剤、耐水化剤、消泡剤、染料、滑剤、保水性向上剤、防腐剤、抗菌剤、有機溶剤などを配合することができる。
【0044】
本発明の塗被紙は、上記の紙塗被組成物を原紙に塗被してなる。
原紙としては、特に限定されず、機械パルプ、化学パルプ、古紙パルプ等のパルプからなる原紙を用いることができる。また、原紙の坪量は特に限定されず、通常、40〜220g/m2のものが使用される。
【0045】
塗工の方法は特に限定されず、例えば、ブレードコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、ショートドウェルコーターなどの塗工装置を用いて塗工することができる。塗工量は、通常、紙塗被組成物が固形分換算で、通常、片面あたり3〜30g/m2、好ましくは5〜25g/m2になる範囲である。
塗工後は乾燥することにより塗被紙が得られる。乾燥温度は、通常、50℃以上である。
【0046】
塗被紙は、ソフトニップカレンダー、スーパーカレンダー、グロスカレンダーなどの仕上げ装置を通すことにより、より高い白紙光沢を呈するようになる。
【0047】
【実施例】
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、実施例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。
【0048】
有機顔料、共重合体ラテックスおよび塗被紙の評価は以下のように行なった。
(1)重量平均粒子径
透過型電子顕微鏡を用いて、重合体ラテックス粒子200個の粒子径を測定して、その重量平均値(nm)で示す。
(2)共重合体のガラス転移温度
ラテックスを枠付きガラス板に流延し、温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内で、48時間放置してフィルムまたは乾燥物を得た。このサンプルについて示差走査熱量計(DSC、セイコー電子工業(株)社製:DSC2200)を用いて、開始温度−100℃、昇温速度10℃/分の条件で測定し、共重合体のガラス転移温度(℃)を求めた。
【0049】
(3)有機顔料の軟化温度(Ts)および流出開始温度(Tfb)
有機顔料のラテックスを枠付きガラス板に流延し、温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内で、48時間放置して乾燥物を得た。この乾燥物の軟化温度(Ts)および流出開始温度(Tfb)を、定荷重押出し型細管式レオメータ(CFT−500C;(株)島津製作所製)を用いて、以下の条件で測定した。
サンプル量:1g
シリンダー荷重:30Kgf/cm2
ダイ穴直径:1mm
ダイ長さ:1mm
測定開始温度:30℃
昇温速度:3℃/分
【0050】
(4)白紙光沢
塗被紙について、グロスメーター(村上色彩社製、GM−26D)を用いて、入射角75度、反射角75度の条件で、塗被紙の光の反射率(%)を測定した。
(5)印刷光沢
塗被紙に、RI印刷試験機(明石製作所製)を用いて、藍色インキをベタ塗りした後、白紙光沢の測定方法と同じ方法で測定した。
(6)ドライピック強度
印刷インク(タック値20)0.4cm3をRI印刷試験機(明石製作所社製)のゴムロールに付着させた後、このRI印刷試験機を用いて塗被紙に4回重ね刷りした。紙面の剥がれ(ピッキング)状態を観察し5点法で評価し。点数が高いほど、ドライピック強度に優れる。
【0051】
(7)ウェットピック強度
塗被紙に、モルトンロールで水を塗布し、次に印刷インク(タック値14)0.4cm3をゴムロールに付着させたRI印刷試験機を用いてベタ刷りした。紙面の剥がれ(ピッキング)状態をドライピック強度の評価方法と同様にして5点法で評価した。点数が高いほど、ウェットピック強度に優れる。
【0052】
(8)インクセット性
RI印刷試験機を使用して、印刷インク(東洋インキ社製、マークV藍)0.6cm3を塗被紙にベタ刷りした直後、コート紙を重ねて圧着し、ベタ刷り印刷面からコート紙へインクを転移させた。このコート紙へ転移したインクの転移量を、反射濃度計(GRETAG D196D19C;Gretag−Macbeth AG社製)で測定し、インク濃度値で示す。この数値が小さい程、インクセット性に優れており、多色印刷に好適であることを示す。
(9)耐ブロッキング性
塗被紙の塗被面に市販の中質紙を重ね、それを120℃、60MPaのグロスカレンダーに3回通した。その後、塗被紙から中質紙を剥がし、塗被面への中質紙の付着度合いを観察した。全く付着していないものを5点、全面に付着しているものを1点とし、塗被面への中質紙の付着度合いにより5点法で採点した。
【0053】
(合成例1)
攪拌装置を備えた耐圧反応器に、シードラテックス(スチレン38%、1,3−ブタジエン30%、メチルメタクリレート28%およびメタクリル酸4%からなる単量体混合物を乳化共重合して得られた重量平均粒子径35nmの共重合体ラテックス)を固形分換算で4部、イオン交換水60部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.3部、イタコン酸1部、エチレンジアミンテトラ酢酸四ナトリウム塩0.05部を添加し、反応器内部を窒素で置換した後、攪拌しながら、80℃に昇温した。
【0054】
次いで、イオン交換水40部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.3部、スチレン19部、ブタジエン40部、メチルメタクリレート19部、アクリロニトリル18部、イタコン酸2部、アクリルアミド1部、t−ドデシルメルカプタン0.7部、α−メチルスチレンダイマー1部からなる単量体エマルジョンの連続添加を開始すると同時に、過硫酸カリウム1部を含む水溶液を添加した。単量体エマルジョンの連続添加は210分間に亘って行い、単量体エマルジョンの添加終了後、さらに85℃で反応を6時間継続した。重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.5に調整し、水蒸気蒸留により未反応単量体を除去し、接着剤として用いる共重合体ラテックスを得た。この共重合体ラテックスのガラス転移温度は0℃、重量平均粒子径は80nmであった。
【0055】
(実施例1)
攪拌装置を備えた耐圧反応器に、シードラテックス(スチレン40%、ブタジエン56%およびメタクリル酸4%からなる単量体混合物を乳化重合して得られた重量平均粒子径が55nmの共重合体ラテックス)を固形分換算で2部、イオン交換水60部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.1部、イタコン酸1部、エチレンジアミンテトラ酢酸四ナトリウム塩0.05部を添加し、反応器内部を窒素で置換した後、攪拌しながら、80℃に昇温した。
【0056】
次いで、イオン交換水40部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.2部、スチレン82部、ブタジエン15部、アクリル酸3部、t−ドデシルメルカプタン0.5部からなる単量体エマルジョンの連続添加を開始すると同時に、過硫酸カリウム1部を含む水溶液を添加した。単量体エマルジョンの連続添加は270分間に亘って行い、添加終了後、さらに85℃で反応を6時間継続した。重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.5に調整し、水蒸気蒸留により未反応単量体を除去し、固形分濃度50%の有機顔料Aを含有するラテックスを得た。
有機顔料Aの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0057】
(実施例2〜4および比較例1〜3)
表1に示す単量体組成およびt−ドデシルメルカプタン量に変更する以外は、実施例1と同様に乳化共重合して、有機顔料B〜Gを含有するラテックスを得た。これらの有機顔料の重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0058】
(比較例4)
シードラテックスの使用量を固形分で2部から13部に変更し、分子量調整剤の量を0.8部に変更する以外は、実施例2と同様に乳化共重合して、有機顔料Hを含有するラテックスを得た。この有機顔料Hの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
(比較例5)
実施例4で得られた有機顔料Dをシードラテックスとして、固形分で7部使用し、分子量調整剤の量を0.4部に変更する以外は、実施例2と同様に乳化共重合して、有機顔料Iを含有するラテックスを得た。この有機顔料Iの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
(実施例5)
有機顔料Aを15部(固形分換算)、カオリンクレイ(UW−90:エンゲルハルド社製)45部、湿式重質炭酸カルシウム(カービタール90:イメリス ミネラルズ ジャパン社製)40部、分散剤(アロンT−40:東亜合成社製)を固形分換算で0.1部、水酸化ナトリウム0.1部、リン酸エステル化デンプン(MS4600:日本食品化工(株)製)3部、および合成例1で製造した共重合体ラテックス5部(固形分換算)を混合して攪拌し、固形分濃度65%に調整して紙塗被組成物を得た。この紙塗被組成物を市販の上質紙に、乾燥後の固形分で片面あたり15g/m2になるようにブレード塗工し、塗工直後に140℃の熱風で10秒間乾燥し、得られた塗被紙を温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内に一夜放置した。その後、温度40℃、線圧63kg/cmの条件で2回スーパーカレンダー処理を行って塗被紙を得た。
塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
【0061】
(実施例6〜8)
有機顔料Aを表2に示す有機顔料B〜Dに代える以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
(実施例9)
有機顔料Aを有機顔料Cに変更し、共重合体ラテックスの使用量を固形分換算で5部から7部に変更する以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
(比較例6〜10)
有機顔料Aを表2に示す有機顔料E〜Iに代える以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
【0062】
【表2】
【0063】
表2から以下のようなことがわかる。
ガラス転移温度が本発明で規定する範囲より高い有機顔料Eを用いた比較例6の塗被紙は、印刷光沢および表面強度に劣る。
ガラス転移温度が本発明で規定する範囲より低い有機顔料Fを用いた比較例7の塗被紙は、白紙光沢およびインクセット性に劣る。
流出開始温度と軟化温度との差が本発明で規定する範囲より小さい有機顔料Gを用いた比較例8の塗被紙は、耐ブロッキング性に極めて劣る。
重量平均粒子径が本発明で規定する範囲より小さい有機顔料Hを用いた比較例9の塗被紙は、白紙光沢が低下し、インクセット性に劣る。
重量平均粒子径が本発明で規定する範囲より大きい有機顔料Iを用いた比較例10の塗被紙は、白紙光沢に劣る。
【0064】
これらの比較例に比べ、本発明で規定する範囲内の有機顔料を用いた実施例の塗被紙は、いずれも、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好である。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好な塗被紙を製造するのに好適な有機顔料、該有機顔料を含有する紙塗被組成物、および該紙塗被組成物を塗被してなる塗被紙が提供される。
【0066】
【図面の簡単な説明】
【図1】細管式レオメーターで測定した流動曲線の概念図である。
【符号の説明】
Ts 軟化温度
Tfb 流出開始温度
AB 軟化領域
BC 停止領域
CDE 流出領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙に関する。
【0002】
【従来の技術】
有機顔料を含有する紙塗被組成物を紙に塗工して、塗被紙の白紙光沢及び印刷光沢を改善することは従来から行われている。
有機顔料を含有する紙塗被組成物としては、例えば、共役ジエン単量体を20重量%以下で含有する単量体混合物を乳化共重合して得られるガラス転移温度が30〜105℃、平均粒子径が150〜400nmの有機顔料と共役ジエン単量体25〜55重量%を含む単量体混合物を乳化共重合して得られる共重合体ラテックスとからなり、該有機顔料と該共重合体ラテックスとを10/90〜60/40の重量比で含有する紙塗被組成物が提案されている(特許文献1参照)。このような紙塗被組成物を用いると、カレンダーロール汚れの発生を抑制しながら、表面強度および印刷光沢に優れる塗被紙が得られるものの、インクセット性に劣るため多色印刷において不具合を生じ易く、しかも実際に確認されている塗被紙の白紙光沢はせいぜい70%程度に過ぎない。
【0003】
また、紙塗被組成物に含有させる有機顔料としては、例えば、共役ジエン単量体を80重量%以上含有する単量体を重合して得られる重合体20〜60重量部の存在下に、芳香族ビニル単量体および(メタ)アクリロニトリルを含有する単量体80〜40重量部を重合してなる有機顔料が提案されている(特許文献2参照)。しかしながら、このような有機顔料を用いると、印刷光沢に優れる塗被紙が得られるものの、白紙光沢のレベルは不十分であり、インクセット性に劣る。
【0004】
さらに、紙塗被組成物に含有させる有機顔料としては、例えば、芳香族ビニル単量体及びエチレン性不飽和カルボン酸単量体を含有する単量体を重合して得られる重合体30〜70重量部の存在下に、共役ジエン単量体を30〜80重量%含有する単量体70〜30重量部を重合して得られる、ミクロドメイン構造を有する有機顔料が提案されている(特許文献3参照)。このような有機顔料を用いると、表面強度、白紙光沢および印刷光沢に比較的優れる塗被紙が得られるものの、耐ブロッキング性に劣り、カレンダー処理を施した際にカレンダーロール汚れを発生し易い問題がある。
【0005】
【特許文献1】
特開昭61−225395号公報
【特許文献2】
特開昭63−303195号公報
【特許文献3】
特開平3−167398号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来のものに比して、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好な塗被紙を製造するのに好適な有機顔料、該有機顔料を含有する紙塗被組成物、および該紙塗被組成物を塗被してなる塗被紙を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、以下の(1)〜(4)に記載の方法により解決された。
(1)共役ジエン単量体5〜25重量%、芳香族ビニル単量体50〜94.5重量%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能なその他の単量体0〜44.5重量%からなる単量体混合物100重量部を乳化共重合して得られる重量平均粒子径が150〜400nmの有機顔料であって、該有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度が40〜80℃、細管式レオメータで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃である有機顔料。
(2)無機顔料97〜50重量%および(1)記載の有機顔料3〜50重量%からなる顔料100重量部と、接着剤として、重量平均粒子径30〜100nm、ガラス転移温度−50〜+30℃の共重合体ラテックス(固形分換算)3〜20重量部とを含有してなる紙塗被組成物。
(3)有機顔料と共重合体ラテックスとの重量比が、固形分換算で、20/80〜90/10である(2)記載の紙塗被組成物。
(4)(2)又は(3)記載の紙塗被組成物を原紙に塗被してなる塗被紙。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の有機顔料は、共役ジエン単量体、芳香族ビニル単量体、エチレン性不飽和カルボン酸単量体及びこれらと共重合可能な他の単量体よりなる単量体混合物を乳化共重合して得られるものである。
【0009】
共役ジエン単量体としては、1,3−ブタジエン、イソプレン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−エチル−1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン及びクロロプレン等を挙げることができる。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。なかでも、1,3−ブタジエンが好適である。共役ジエン単量体の使用量は、全単量体の5〜25重量%、好ましくは8〜20重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性が低下する。
【0010】
芳香族ビニル単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、p−メチルスチレン、ヒドロキシメチルスチレン等が挙げられる。これらは単独で、又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。なかでもスチレンが好適である。芳香族ビニル単量体の使用量は、全単量体の50〜94.5重量%、好ましくは65〜85重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の耐ブロッキング性が低下し、逆に多いと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣る。
【0011】
エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、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;フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、ブテントリカルボン酸などの不飽和多価カルボン酸;マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチルなどのエチレン性不飽和多価カルボン酸の部分エステル化物などが挙げられる。これらのエチレン性不飽和カルボン酸単量体はアルカリ金属塩又はアンモニウム塩として用いることもできる。これらのエチレン性不飽和カルボン酸単量体は、単独で、又は2種類以上を組み合わせて用いることができる。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の使用量は、全単量体の0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%である。この使用量が少ないと、有機顔料の製造時のコロイド安定性が低下して凝集物が多量に発生したり、塗被紙の表面強度が低下したりする。逆にこの使用量が多いと、塗被紙の表面強度が低下する。
【0012】
上記の単量体と共重合可能なその他の単量体としては、例えば、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体;エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体;エチレン性不飽和ニトリル単量体;架橋性単量体;エチレン性不飽和カルボン酸単量体以外のエチレン性不飽和酸単量体等が挙げられる。
【0013】
エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体としては、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−2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸トリフルオロエチル、(メタ)アクリル酸テトラフルオロプロピル、マレイン酸ジブチル、フマル酸ジブチル、マレイン酸ジエチル、(メタ)アクリル酸メトキシメチル、(メタ)アクリル酸エトキシエチル、(メタ)アクリル酸メトキシエトキシエチル、(メタ)アクリル酸シアノメチル、(メタ)アクリル酸2−シアノエチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジル等が挙げられる。
【0014】
エチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチロール(メタ)アクリルアミド、N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0015】
エチレン性不飽和ニトリル単量体としては、例えば、(メタ)アクリロニトリル、フマロニトリル、α−クロロアクリロニトリル、α−シアノエチルアクリロニトリル等が挙げられる。
【0016】
架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン等の共役ジビニル化合物;ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート類;トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等のポリ(メタ)アクリレート類等が挙げられる。
【0017】
エチレン性不飽和カルボン酸単量体以外のエチレン性不飽和酸単量体は、スルホン酸基、ホスフィニル基等の酸基を有するエチレン性不飽和単量体であれば特に限定されず、例えば、ビニルスルホン酸、メチルビニルスルホン酸、スチレンスルホン酸、(メタ)アリルスルホン酸、(メタ)アクリル酸−2−スルホン酸エチル、2−アクリルアミド−2−ヒドロキシプロパンスルホン酸などのエチレン性不飽和スルホン酸単量体;(メタ)アクリル酸−3−クロロ−2−リン酸プロピル、(メタ)アクリル酸−2−リン酸エチル、3−アリロキシ−2−ヒドロキシプロパンリン酸などのエチレン性不飽和リン酸単量体;が挙げられる。
【0018】
これらの単量体のうち、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体およびエチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体が好適に用いられる。これらの単量体の量は、全単量体の0〜44.5重量%、好ましくは0〜26重量%である。
【0019】
有機顔料の重量平均粒子径は、150〜400nm、好ましくは180〜320nmである。粒子径が大きくても、小さくても白紙光沢及び表面強度のバランスが低下する。
なお、この粒子径は、乳化剤および重合開始剤の使用量を調節したり、シードラテックスの粒子径やその使用量を調整するなどして、所望の値に制御できる。
【0020】
本発明の有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度は、40〜80℃、好ましくは45〜75℃である。ガラス転移温度が低いと塗被紙の白紙光沢に劣り、逆に高いと塗被紙の表面強度に劣る。
【0021】
本発明の有機顔料を構成する共重合体は、細管式レオメーターで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃のものである。
細管式レオメーターは、各種流動性材料の温度、圧力に対するフローレートを測定し、粘度を算出する装置である。細管(ダイ)上に試料を置き、一定の割合で昇温しながら、ピストンで試料に一定の力を加えることで、試料が固体域から遷移域、ゴム状弾性域を経て流動域に至るまでの過程を流動曲線として連続的に測定することができる。
図1に、細管式レオメーターで測定した流動曲線の概念図を示す。
試料は、圧縮荷重を受けて変形し、内部空げきが次第に減少していく(AB:軟化領域)。次いで、内部空げきが消失し、不均一な応力の分布をもったまま外観均一な1個の透明体あるいは相になる。この
内部空げきが消失し、不均一な応力の分布をもったまま外観均一な1個の透明体あるいは相になるときの温度を軟化温度(Ts)とする。
さらに、有限な時間内ではピストンの位置に明瞭な変化がなく、かつ試料のダイからの明らかな流出は認めがたい領域(BC:停止領域)を経て、試料が明らかに流出する領域(CDE:流出領域)に至る。試料が流出し始める温度を流出開始温度(Tfb)とする。
【0022】
本発明の有機顔料を構成する共重合体は、細管式レオメーターで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃であるが、40〜130℃が好ましい。この差が小さいと塗被紙の耐ブロッキング性に劣り、逆に大きいと塗被紙の白紙光沢および表面強度に劣る。
なお、このΔTを調節するには、後述する有機顔料の製造時における分子量調整剤の使用量を調節することが肝要である。
【0023】
本発明の有機顔料は、前記の単量体混合物を乳化共重合して得られる。乳化共重合の方法は、特に限定はなく、公知の方法を採用できる。
単量体の添加方法としては、例えば、反応容器に使用する単量体を一括して添加する方法、重合の進行に従って連続的または断続的に添加する方法、単量体の一部を添加して特定の転化率まで反応させ、その後、残りの単量体を連続的または断続的に添加して重合する方法等が挙げられ、いずれの方法を採用してもよい。単量体を混合して連続的または断続的に添加する場合、混合物の組成は、一定としても、あるいは変化させてもよい。
また、各単量体は、使用する各種単量体を予め混合してから反応容器に添加しても、あるいは別々に反応容器に添加してもよい。
【0024】
さらに、重合にあたって、シード重合方法を採用してもよい。この方法を採用すると、有機顔料の重量平均粒子径の制御が容易で、より安定に重合反応を行なうことができる点で好ましい。シード重合方法を採用する場合、シードラテックスの組成は特に限定されず、前述した有機顔料の製造に用いる単量体混合物の組成と同じであっても、異なってもよい。シードラテックスの粒子径および使用量は、最終的に得る有機顔料の重量平均粒子径が所望の値になるように適宜調整すればよい。
【0025】
有機顔料の製造には、通常用いられる、乳化剤、重合開始剤、分子量調整剤等を使用することができる。これら重合副資材の添加方法は特に限定されず、初期一括添加法、分割添加法、連続添加法などいずれの方法でも採用することができる。
【0026】
乳化剤は、特に限定されないが、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、高級アルコールの硫酸エステル塩等のアニオン系乳化剤;ポリエチレングリコールアルキルエーテル型、ポリエチレングリコールアルキルエステル型、ポリエチレングリコールアルキルフェニルエーテル型等のノニオン系乳化剤;アニオン部分としてカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルホン酸塩、リン酸塩又はリン酸エステル塩等を、カチオン部分としてアミン塩又は第4級アンモニウム塩等を持つ両性界面活性剤等を挙げることができる。
乳化剤の使用量は、全単量体100重量部に対して、通常、0.1〜5重量部、好ましくは0.15〜2重量部、より好ましくは0.2〜1重量部である。
【0027】
重合開始剤は、特に限定されないが、例えば、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム、過リン酸カリウム、過酸化水素等の無機過酸化物;t−ブチルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、p−メンタンハイドロパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、アセチルパーオキサイド、イソブチリルパーオキサイド、オクタノイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、3,5,5−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、t−ブチルパーオキシイソブチレート等の有機過酸化物;アゾビスイソブチロニトリル、アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、アゾビスシクロヘキサンカルボニトリル、アゾビスイソ酪酸メチル等のアゾ化合物等を挙げることができる。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で、あるいは2種類以上を組み合わせて使用することができる。過酸化物は重亜硫酸ナトリウム等の還元剤と組み合わせて、レドックス系重合開始剤として使用することもできる。
重合開始剤の使用量は、全単量体100重量部に対して、通常、0.1〜2重量部、好ましくは0.5〜1.5重量部である。
【0028】
分子量調整剤は、特に限定されないが、例えば、α−メチルスチレンダイマー;t−ドデシルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、オクチルメルカプタン等のメルカプタン類;四塩化炭素、塩化メチレン、臭化メチレン等のハロゲン化炭化水素;テトラエチルチウラムダイサルファイド、ジペンタメチレンチウラムダイサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンダイサルファイド等の含硫黄化合物等が挙げられる。これらは、それぞれ単独で、あるいは2種類以上組み合わせて併用することもできる。なかでも、メルカプタン類が好ましく、t−ドデシルメルカプタンがより好ましく使用できる。
【0029】
分子量調整剤の使用量は、その種類によって異なるが、全単量体100重量部に対して、好ましくは0.1〜0.8重量部、より好ましくは0.2〜0.7重量部の範囲である。この範囲で分子量調整剤を使用すると、有機顔料を構成する共重合体の前記ΔTを所望の値に調節できる。
【0030】
さらに、必要に応じて、キレート剤、分散剤、pH調整剤、消泡剤、防腐剤、抗菌剤、老化防止剤、紫外線吸収剤等の重合副資材を用いることができ、これらは種類、使用量とも特に限定されない。
【0031】
重合温度は特に限定されないが、通常、0〜100℃、好ましくは40〜90℃である。
【0032】
重合を開始した後、所定の重合転化率で、重合系を冷却したり、重合停止剤を添加して、重合反応を停止し、未反応単量体を除去して、有機顔料を含有するラテックスを得る。
重合反応を停止する際の重合転化率は、90重量%以上、好ましくは95重量%以上であることが好ましい。
【0033】
本発明の紙塗被組成物は、無機顔料97〜50重量%および本発明の有機顔料3〜50重量%からなる顔料100重量部と、接着剤として、重量平均粒子径30〜100nm、ガラス転移温度−50℃〜30℃の共重合体ラテックス(固形分換算)3〜20重量部とを含有してなる。
【0034】
無機顔料としてはクレイ、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、タルク、酸化チタン、サチンホワイト、水酸化アルミニウム、シリカ、雲母などが挙げられる。これらは単独もしくは二種以上組み合わせて使用することができる。この中でも、クレイや炭酸カルシウムが好ましい。
【0035】
無機顔料の使用量は、全顔料の97〜50重量%、好ましくは95〜70重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣り、逆に多いと塗被紙の白紙光沢および印刷光沢に劣る。
【0036】
本発明の有機顔料の使用量は、全顔料の3〜50重量%、好ましくは5〜30重量%である。この使用量が少ないと塗被紙の白紙光沢および印刷光沢に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣る。
【0037】
本発明の効果を実質的に阻害しない限り、本発明の有機顔料以外の有機顔料を併用することもできる。
【0038】
本発明で接着剤として用いる共重合体ラテックスの重量平均粒子径は、30〜100nm、好ましくは50〜90nmである。この粒子径が小さいと塗被紙のインクセット性に劣り、逆に大きいと塗被紙の表面強度に劣る。
【0039】
本発明で用いる共重合体ラテックスを構成する共重合体のガラス転移温度は、−50℃〜30℃、好ましくは−40〜20℃である。ガラス転移温度が低いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣り、逆に高いと塗被紙の表面強度に劣る。
【0040】
共重合体ラテックスの使用量は、全顔料100重量部に対する固形分換算で、3〜20重量部、好ましくは4〜10重量部である。この使用量が少ないと塗被紙の表面強度に劣り、逆に多いと塗被紙の耐ブロッキング性およびインクセット性に劣る。
また、共重合体ラテックスは、有機顔料と共重合体ラテックスとの重量比が、固形分換算で、20/80〜90/10、より好ましくは50/50〜85/15、特に好ましくは65/35〜80/20となるように使用することが好ましい。
【0041】
上記の共重合体ラテックスは、重量平均粒子径およびガラス転移温度が特定範囲にある点を除き、紙塗被組成物用の接着剤として一般に使用されているものを用いればよい。
【0042】
本発明の紙塗被組成物には、紙塗被組成物に一般に使用される水溶性接着剤を併用してもよい。水溶性接着剤としては、例えば、澱粉、酸化澱粉、カゼイン、大豆蛋白、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。水溶性接着剤の使用量は、全顔料100重量部に対して、通常、1重量部以上、好ましくは3〜20重量部である。
【0043】
本発明の紙塗被組成物には、必要に応じて、pH調整剤、顔料分散剤、耐水化剤、消泡剤、染料、滑剤、保水性向上剤、防腐剤、抗菌剤、有機溶剤などを配合することができる。
【0044】
本発明の塗被紙は、上記の紙塗被組成物を原紙に塗被してなる。
原紙としては、特に限定されず、機械パルプ、化学パルプ、古紙パルプ等のパルプからなる原紙を用いることができる。また、原紙の坪量は特に限定されず、通常、40〜220g/m2のものが使用される。
【0045】
塗工の方法は特に限定されず、例えば、ブレードコーター、ロールコーター、エアナイフコーター、ショートドウェルコーターなどの塗工装置を用いて塗工することができる。塗工量は、通常、紙塗被組成物が固形分換算で、通常、片面あたり3〜30g/m2、好ましくは5〜25g/m2になる範囲である。
塗工後は乾燥することにより塗被紙が得られる。乾燥温度は、通常、50℃以上である。
【0046】
塗被紙は、ソフトニップカレンダー、スーパーカレンダー、グロスカレンダーなどの仕上げ装置を通すことにより、より高い白紙光沢を呈するようになる。
【0047】
【実施例】
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、実施例中の部及び%は、特に断りのない限り、重量基準である。
【0048】
有機顔料、共重合体ラテックスおよび塗被紙の評価は以下のように行なった。
(1)重量平均粒子径
透過型電子顕微鏡を用いて、重合体ラテックス粒子200個の粒子径を測定して、その重量平均値(nm)で示す。
(2)共重合体のガラス転移温度
ラテックスを枠付きガラス板に流延し、温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内で、48時間放置してフィルムまたは乾燥物を得た。このサンプルについて示差走査熱量計(DSC、セイコー電子工業(株)社製:DSC2200)を用いて、開始温度−100℃、昇温速度10℃/分の条件で測定し、共重合体のガラス転移温度(℃)を求めた。
【0049】
(3)有機顔料の軟化温度(Ts)および流出開始温度(Tfb)
有機顔料のラテックスを枠付きガラス板に流延し、温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内で、48時間放置して乾燥物を得た。この乾燥物の軟化温度(Ts)および流出開始温度(Tfb)を、定荷重押出し型細管式レオメータ(CFT−500C;(株)島津製作所製)を用いて、以下の条件で測定した。
サンプル量:1g
シリンダー荷重:30Kgf/cm2
ダイ穴直径:1mm
ダイ長さ:1mm
測定開始温度:30℃
昇温速度:3℃/分
【0050】
(4)白紙光沢
塗被紙について、グロスメーター(村上色彩社製、GM−26D)を用いて、入射角75度、反射角75度の条件で、塗被紙の光の反射率(%)を測定した。
(5)印刷光沢
塗被紙に、RI印刷試験機(明石製作所製)を用いて、藍色インキをベタ塗りした後、白紙光沢の測定方法と同じ方法で測定した。
(6)ドライピック強度
印刷インク(タック値20)0.4cm3をRI印刷試験機(明石製作所社製)のゴムロールに付着させた後、このRI印刷試験機を用いて塗被紙に4回重ね刷りした。紙面の剥がれ(ピッキング)状態を観察し5点法で評価し。点数が高いほど、ドライピック強度に優れる。
【0051】
(7)ウェットピック強度
塗被紙に、モルトンロールで水を塗布し、次に印刷インク(タック値14)0.4cm3をゴムロールに付着させたRI印刷試験機を用いてベタ刷りした。紙面の剥がれ(ピッキング)状態をドライピック強度の評価方法と同様にして5点法で評価した。点数が高いほど、ウェットピック強度に優れる。
【0052】
(8)インクセット性
RI印刷試験機を使用して、印刷インク(東洋インキ社製、マークV藍)0.6cm3を塗被紙にベタ刷りした直後、コート紙を重ねて圧着し、ベタ刷り印刷面からコート紙へインクを転移させた。このコート紙へ転移したインクの転移量を、反射濃度計(GRETAG D196D19C;Gretag−Macbeth AG社製)で測定し、インク濃度値で示す。この数値が小さい程、インクセット性に優れており、多色印刷に好適であることを示す。
(9)耐ブロッキング性
塗被紙の塗被面に市販の中質紙を重ね、それを120℃、60MPaのグロスカレンダーに3回通した。その後、塗被紙から中質紙を剥がし、塗被面への中質紙の付着度合いを観察した。全く付着していないものを5点、全面に付着しているものを1点とし、塗被面への中質紙の付着度合いにより5点法で採点した。
【0053】
(合成例1)
攪拌装置を備えた耐圧反応器に、シードラテックス(スチレン38%、1,3−ブタジエン30%、メチルメタクリレート28%およびメタクリル酸4%からなる単量体混合物を乳化共重合して得られた重量平均粒子径35nmの共重合体ラテックス)を固形分換算で4部、イオン交換水60部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.3部、イタコン酸1部、エチレンジアミンテトラ酢酸四ナトリウム塩0.05部を添加し、反応器内部を窒素で置換した後、攪拌しながら、80℃に昇温した。
【0054】
次いで、イオン交換水40部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.3部、スチレン19部、ブタジエン40部、メチルメタクリレート19部、アクリロニトリル18部、イタコン酸2部、アクリルアミド1部、t−ドデシルメルカプタン0.7部、α−メチルスチレンダイマー1部からなる単量体エマルジョンの連続添加を開始すると同時に、過硫酸カリウム1部を含む水溶液を添加した。単量体エマルジョンの連続添加は210分間に亘って行い、単量体エマルジョンの添加終了後、さらに85℃で反応を6時間継続した。重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.5に調整し、水蒸気蒸留により未反応単量体を除去し、接着剤として用いる共重合体ラテックスを得た。この共重合体ラテックスのガラス転移温度は0℃、重量平均粒子径は80nmであった。
【0055】
(実施例1)
攪拌装置を備えた耐圧反応器に、シードラテックス(スチレン40%、ブタジエン56%およびメタクリル酸4%からなる単量体混合物を乳化重合して得られた重量平均粒子径が55nmの共重合体ラテックス)を固形分換算で2部、イオン交換水60部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.1部、イタコン酸1部、エチレンジアミンテトラ酢酸四ナトリウム塩0.05部を添加し、反応器内部を窒素で置換した後、攪拌しながら、80℃に昇温した。
【0056】
次いで、イオン交換水40部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.2部、スチレン82部、ブタジエン15部、アクリル酸3部、t−ドデシルメルカプタン0.5部からなる単量体エマルジョンの連続添加を開始すると同時に、過硫酸カリウム1部を含む水溶液を添加した。単量体エマルジョンの連続添加は270分間に亘って行い、添加終了後、さらに85℃で反応を6時間継続した。重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.5に調整し、水蒸気蒸留により未反応単量体を除去し、固形分濃度50%の有機顔料Aを含有するラテックスを得た。
有機顔料Aの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0057】
(実施例2〜4および比較例1〜3)
表1に示す単量体組成およびt−ドデシルメルカプタン量に変更する以外は、実施例1と同様に乳化共重合して、有機顔料B〜Gを含有するラテックスを得た。これらの有機顔料の重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0058】
(比較例4)
シードラテックスの使用量を固形分で2部から13部に変更し、分子量調整剤の量を0.8部に変更する以外は、実施例2と同様に乳化共重合して、有機顔料Hを含有するラテックスを得た。この有機顔料Hの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
(比較例5)
実施例4で得られた有機顔料Dをシードラテックスとして、固形分で7部使用し、分子量調整剤の量を0.4部に変更する以外は、実施例2と同様に乳化共重合して、有機顔料Iを含有するラテックスを得た。この有機顔料Iの重量平均粒子径、ガラス転移温度、軟化温度および流出開始温度を測定し、その結果を表1に示す。
【0059】
【表1】
【0060】
(実施例5)
有機顔料Aを15部(固形分換算)、カオリンクレイ(UW−90:エンゲルハルド社製)45部、湿式重質炭酸カルシウム(カービタール90:イメリス ミネラルズ ジャパン社製)40部、分散剤(アロンT−40:東亜合成社製)を固形分換算で0.1部、水酸化ナトリウム0.1部、リン酸エステル化デンプン(MS4600:日本食品化工(株)製)3部、および合成例1で製造した共重合体ラテックス5部(固形分換算)を混合して攪拌し、固形分濃度65%に調整して紙塗被組成物を得た。この紙塗被組成物を市販の上質紙に、乾燥後の固形分で片面あたり15g/m2になるようにブレード塗工し、塗工直後に140℃の熱風で10秒間乾燥し、得られた塗被紙を温度23℃、相対湿度65%の恒温恒湿室内に一夜放置した。その後、温度40℃、線圧63kg/cmの条件で2回スーパーカレンダー処理を行って塗被紙を得た。
塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
【0061】
(実施例6〜8)
有機顔料Aを表2に示す有機顔料B〜Dに代える以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
(実施例9)
有機顔料Aを有機顔料Cに変更し、共重合体ラテックスの使用量を固形分換算で5部から7部に変更する以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
(比較例6〜10)
有機顔料Aを表2に示す有機顔料E〜Iに代える以外は、実施例5と同様に紙塗被組成物の調製および塗被紙の製造を行なった。得られた塗被紙の物性を測定し、その結果を表2に示す。
【0062】
【表2】
【0063】
表2から以下のようなことがわかる。
ガラス転移温度が本発明で規定する範囲より高い有機顔料Eを用いた比較例6の塗被紙は、印刷光沢および表面強度に劣る。
ガラス転移温度が本発明で規定する範囲より低い有機顔料Fを用いた比較例7の塗被紙は、白紙光沢およびインクセット性に劣る。
流出開始温度と軟化温度との差が本発明で規定する範囲より小さい有機顔料Gを用いた比較例8の塗被紙は、耐ブロッキング性に極めて劣る。
重量平均粒子径が本発明で規定する範囲より小さい有機顔料Hを用いた比較例9の塗被紙は、白紙光沢が低下し、インクセット性に劣る。
重量平均粒子径が本発明で規定する範囲より大きい有機顔料Iを用いた比較例10の塗被紙は、白紙光沢に劣る。
【0064】
これらの比較例に比べ、本発明で規定する範囲内の有機顔料を用いた実施例の塗被紙は、いずれも、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好である。
【0065】
【発明の効果】
本発明によれば、白紙光沢および印刷光沢に優れ、十分な表面強度とインクセット性を有し、耐ブロッキング性も良好な塗被紙を製造するのに好適な有機顔料、該有機顔料を含有する紙塗被組成物、および該紙塗被組成物を塗被してなる塗被紙が提供される。
【0066】
【図面の簡単な説明】
【図1】細管式レオメーターで測定した流動曲線の概念図である。
【符号の説明】
Ts 軟化温度
Tfb 流出開始温度
AB 軟化領域
BC 停止領域
CDE 流出領域
Claims (4)
- 共役ジエン単量体5〜25重量%、芳香族ビニル単量体50〜94.5重量%、エチレン性不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能なその他の単量体0〜44.5重量%からなる単量体混合物100重量部を乳化共重合して得られる重量平均粒子径が150〜400nmの有機顔料であって、該有機顔料を構成する共重合体のガラス転移温度が40〜80℃、細管式レオメータで測定される流出開始温度(Tfb)と軟化温度(Ts)との差(ΔT=Tfb−Ts)が35〜150℃である有機顔料。
- 無機顔料97〜50重量%および請求項1記載の有機顔料3〜50重量%からなる顔料100重量部と、接着剤として、重量平均粒子径30〜100nm、ガラス転移温度−50〜+30℃の共重合体ラテックス(固形分換算)3〜20重量部とを含有してなる紙塗被組成物。
- 有機顔料と共重合体ラテックスとの重量比が、固形分換算で、20/80〜90/10である請求項2記載の紙塗被組成物。
- 請求項2又は3記載の紙塗被組成物を原紙に塗被してなる塗被紙。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002338312A JP2004168938A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002338312A JP2004168938A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004168938A true JP2004168938A (ja) | 2004-06-17 |
Family
ID=32701574
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002338312A Pending JP2004168938A (ja) | 2002-11-21 | 2002-11-21 | 有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004168938A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407983A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 羧基丁苯乳胶及其制备方法和应用 |
-
2002
- 2002-11-21 JP JP2002338312A patent/JP2004168938A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110407983A (zh) * | 2018-04-26 | 2019-11-05 | 中国石油化工股份有限公司 | 羧基丁苯乳胶及其制备方法和应用 |
CN110407983B (zh) * | 2018-04-26 | 2022-05-24 | 中国石油化工股份有限公司 | 羧基丁苯乳胶及其制备方法和应用 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JPH0776324B2 (ja) | 塗被用組成物 | |
WO1993014131A1 (en) | Process for producing copolymer latex and use thereof | |
JP4381595B2 (ja) | 共重合体ラテックスの製造方法 | |
JP3203122B2 (ja) | 共役ジエン系共重合体ラテックス、その製造法およびこれを用いた紙用塗布組成物 | |
JP5034284B2 (ja) | 顔料分散液及び該顔料分散液を含有する塗被紙用組成物 | |
JP2005154695A (ja) | 有機顔料、紙塗工用組成物及びこれを用いた塗工紙 | |
JP2004168938A (ja) | 有機顔料、紙塗被組成物及びこれを用いた塗被紙 | |
JP4123919B2 (ja) | 共重合体ラテックス及びその製造方法並びに紙塗工用組成物 | |
JP3975096B2 (ja) | 共重合体ラテックスおよび紙塗工用組成物 | |
JP2005133009A (ja) | 有機顔料、紙塗工用組成物及びこれを用いた塗工紙 | |
JPH1192509A (ja) | 共役ジエン系共重合体ラテックス、その製造方法およびこれを用いた紙塗工用組成物 | |
JP2005154658A (ja) | 有機顔料、紙塗工用組成物及びこれを用いた塗工紙 | |
JP3339124B2 (ja) | 共重合体粒子の水分散液及び紙塗被用組成物 | |
JP3975098B2 (ja) | 共重合体ラテックス、その製造方法および紙塗工用組成物 | |
JP2820128B2 (ja) | 塗被用組成物 | |
JP3904074B2 (ja) | 重合体ラテックス、その製造方法および紙塗被用組成物 | |
JP2004182943A (ja) | 紙塗工用共重合体ラテックスおよび共重合体ラテックスの製造方法 | |
JP4126540B2 (ja) | 耐油紙用重合体ラテックス及び耐油紙 | |
JP3452099B2 (ja) | 紙塗被用ラテックス組成物及び紙塗被用組成物 | |
JP2004323771A (ja) | 共重合体ラテックスの製造方法、紙塗工用共重合体ラテックス、紙塗工用組成物および塗工紙 | |
JP4806931B2 (ja) | 共重合体ラテックス及びその製造方法並びに紙塗工用組成物 | |
JPH0381379A (ja) | オフセット輪転印刷紙用塗工組成物 | |
JPH0541756B2 (ja) | ||
JPH05171597A (ja) | 紙塗工用組成物 | |
JP5103971B2 (ja) | 共重合体ラテックス組成物、紙塗工用組成物、及び塗工紙 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050818 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080715 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20081111 |