JP2011012192A - 水性分散液とその製造方法、中空重合体粒子とその製造方法及び内添紙の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】内添紙用に適用した場合に、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、分散安定性が高い中空重合体粒子を含む水性分散液とその製造方法を提供する。
【解決手段】水性分散液の製造方法が、モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程を実施する。
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
【選択図】なし
【解決手段】水性分散液の製造方法が、モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程を実施する。
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
【選択図】なし
Description
本発明は、内添紙用に適用した場合に、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、分散安定性が高い中空重合体粒子を含む水性分散液とその製造方法、当該水性分散液を使用する内添紙の製造方法、当該水性分散液から分離される中空重合体粒子及びその製造方法に関する。
中空重合体粒子は、粒子中に密実均一に重合体が充填された重合体粒子よりも、光を散乱させ、光の透過性を低くするので、不透明度、白色度等の光学的性質に優れる有機顔料、隠蔽剤として、水系塗料、紙塗被組成物等の用途で使用されている。塩基を、少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加して、中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製し、次いで、当該中空重合体粒子表面にカチオン性を示す官能基を導入して、良好な不透明度、白色度、吸水性、インク転位性等の特性を示す中空重合体粒子を含有する水性分散液が検討された（例えば、特許文献１参照）。
近年、中空重合体粒子を含む水性分散液を含有する填料をパルプスラリーに添加して内添紙を抄造する際、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、分散安定性が高い水性分散液が希求されている。しかしながら、このような特性を有する中空重合体粒子を含む水性分散液は得られていなかった。
本発明が解決しようとする課題は、内添紙用に適用した場合に、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、分散安定性が高い中空重合体粒子を含む水性分散液とその製造方法の提供である。更に、本発明が解決しようとする別の課題は、当該水性分散液を使用する内添紙の製造方法、当該水性分散液から分離される中空重合体粒子及びその製造方法の提供である。
本発明が解決しようとする課題は、内添紙用に適用した場合に、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、分散安定性が高い中空重合体粒子を含む水性分散液とその製造方法の提供である。更に、本発明が解決しようとする別の課題は、当該水性分散液を使用する内添紙の製造方法、当該水性分散液から分離される中空重合体粒子及びその製造方法の提供である。
本発明の発明者は、上記課題を解決するため、中空重合体粒子を含む水性分散液の製造方法を鋭意検討した結果、モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物を、 中間層で包囲されたコア重合体粒子の存在下に、特定の界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層を実質的に包囲する外層を形成し、その後、塩基を、コア重合体粒子、中間層及び外層の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加し、当該水性分散液のｐＨを７以上にして中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製し、次いで、前記水性分散液のｐＨを酸性にした状態で、カチオン性を示す反応基を中空重合体粒子の表面に導入する水性分散液の製造方法が、上記課題を解決することを見出し、本発明を完成させるに至った。
本発明は、（１）酸性基含有単量体２０〜６０質量％及びこれと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体８０〜４０質量％からなる単量体混合物（ａ）を共重合してコア重合体粒子（Ａ）を調製する工程、
（２）モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）を、コア重合体粒子（Ａ）の存在下に重合又は共重合して、 コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）を形成する工程、
（３）モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程、
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
（４）塩基を、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加し、当該水性分散液のｐＨを７以上にして中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製する工程、
（５）前記水性分散液のｐＨを酸性にした状態で、カチオン性を示す反応基を中空重合体粒子の表面に導入する工程、を実施する水性分散液の製造方法を提供する。
（２）モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）を、コア重合体粒子（Ａ）の存在下に重合又は共重合して、 コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）を形成する工程、
（３）モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程、
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
（４）塩基を、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加し、当該水性分散液のｐＨを７以上にして中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製する工程、
（５）前記水性分散液のｐＨを酸性にした状態で、カチオン性を示す反応基を中空重合体粒子の表面に導入する工程、を実施する水性分散液の製造方法を提供する。
本発明は、上記水性分散液の製造方法で製造された水性分散液を提供する。
本発明は、水性分散液を含有する填料をパルプスラリーに添加して抄造する工程を実施する内添紙の製造方法を提供する。
本発明は、上記（１）〜（５）工程に加え、（６）中空重合体粒子を水性分散液から分離する工程を実施する中空重合体粒子の製造方法を提供する。
更に、本発明は、上記中空重合体粒子の製造方法で製造された中空重合体粒子を提供する。
本発明は、水性分散液を含有する填料をパルプスラリーに添加して抄造する工程を実施する内添紙の製造方法を提供する。
本発明は、上記（１）〜（５）工程に加え、（６）中空重合体粒子を水性分散液から分離する工程を実施する中空重合体粒子の製造方法を提供する。
更に、本発明は、上記中空重合体粒子の製造方法で製造された中空重合体粒子を提供する。
本発明の水性分散液は、内添紙用に適用した場合に、白色度及び不透明度が高い内添紙を与え、その分散安定性は高い。
コア重合体粒子（Ａ）
本発明の水性分散液の製造方法で調製されるコア重合体粒子（Ａ）は、酸性基含有単量体及びこれと重合可能なモノエチレン性不飽和単量体からなる単量体混合物（ａ）を共重合して得られる。酸性基含有単量体は、カルボキシル基、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り、特定の単量体に限定されない。エチレン性不飽和酸単量体の具体例は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、エチレン性不飽和スルホン酸単量体、エチレン性不飽和リン酸単量体等である。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の具体例は、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、シトラコン酸、メタコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ナジック酸、ブテントリカルボン酸などの不飽和多価カルボン酸；フマル酸モノブチル、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等である。
本発明の水性分散液の製造方法で調製されるコア重合体粒子（Ａ）は、酸性基含有単量体及びこれと重合可能なモノエチレン性不飽和単量体からなる単量体混合物（ａ）を共重合して得られる。酸性基含有単量体は、カルボキシル基、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り、特定の単量体に限定されない。エチレン性不飽和酸単量体の具体例は、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、エチレン性不飽和スルホン酸単量体、エチレン性不飽和リン酸単量体等である。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体の具体例は、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、シトラコン酸、メタコン酸、グルタコン酸、イタコン酸、テトラヒドロフタル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ナジック酸、ブテントリカルボン酸などの不飽和多価カルボン酸；フマル酸モノブチル、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等である。
エチレン性不飽和スルホン酸単量体の具体例は、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）アクリルスルホン酸、（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等である。
エチレン性不飽和リン酸単量体の具体例は、（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等である。
上記酸性基含有単量体のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩も用い得る。上記酸性基含有単量体１種又は２種以上の組み合わせを用いる。
エチレン性不飽和リン酸単量体の具体例は、（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等である。
上記酸性基含有単量体のアルカリ金属塩又はアンモニウム塩も用い得る。上記酸性基含有単量体１種又は２種以上の組み合わせを用いる。
好ましい酸性基含有単量体はエチレン性不飽和カルボン酸であり、更に好ましい酸性基含有単量体はエチレン性不飽和モノカルボン酸である。特に好ましい酸性基含有単量体はメタクリル酸である。
単量体混合物（ａ）中の酸性基含有単量体の使用割合は２０〜６０質量％であり、好ましくは２５〜５０質量％であり、更に好ましくは３０〜４０質量％である。当該使用割合が２０質量％より少ない場合、中空部分を重合体粒子中に形成しにくくなる。一方、当該使用割合が６０質量％より多い場合、酸性基がコア重合体粒子の表面に局在し、中間層（Ｂ）を形成しにくくなる。
単量体混合物（ａ）中の酸性基含有単量体の使用割合は２０〜６０質量％であり、好ましくは２５〜５０質量％であり、更に好ましくは３０〜４０質量％である。当該使用割合が２０質量％より少ない場合、中空部分を重合体粒子中に形成しにくくなる。一方、当該使用割合が６０質量％より多い場合、酸性基がコア重合体粒子の表面に局在し、中間層（Ｂ）を形成しにくくなる。
酸性基含有単量体と共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体の具体例は、スチレン、α−メチルスチレン、ｐ−メチルスチレン、ハロゲン化スチレンなどの芳香族ビニル単量体；アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのエチレン性不飽和ニトリル単量体；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、ラウリル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどのエチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体；（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−ブトキシメチル（メタ）アクリルアミドなどのエチレン性不飽和カルボン酸アミド単量体；ブタジエン、イソプレンなどの共役ジエン単量体；酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル単量体；塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル単量体；塩化ビニリデンなどのハロゲン化ビニリデン単量体；ビニルピリジン；等である。１種又は２種以上の単量体が使用される。好ましい単量体は、エチレン性不飽和カルボン酸エステル単量体であり、更に好ましい単量体はメチル（メタ）アクリレート及びブチル（メタ）アクリレートである。
好ましいコア重合体粒子（Ａ）は、メチルメタクリレート３５〜７７質量％、ブチルアクリレート３〜１５質量％及びメタクリル酸２０〜５０質量％からなる単量体混合物から形成される。より好ましいコア重合体粒子（Ａ）は、メチルメタクリレート４２〜７１質量％、ブチルアクリレート４〜１３質量％及びメタクリル酸２５〜４５質量％からなる単量体混合物から形成される。更に好ましいコア重合体粒子（Ａ）は、メチルメタクリレート５０〜６５質量％、ブチルアクリレート５〜１０質量％及びメタクリル酸３０〜４０質量％からなる単量体混合物から形成される。
ジビニルベンゼン、ジアリルフタレート、アリル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレートなどの架橋性単量体が、当該単量体混合物（ａ）の共重合時に使用され得る。ただし、多量の架橋性単量体が使用されると、当該コア重合体粒子内部の空隙の形成が困難になるので、その量は安定な空隙形成が維持できる範囲にとどめられる必要がある。
単量体混合物（ａ）の共重合は、通常、水性媒体中で行なわれる。通常、水が水性媒体として用いられ、製造時の重合体粒子の分散安定性を損なわない範囲で、メタノール、エタノールなどの水溶性有機溶媒も併用され得る。水性媒体の使用量は、単量体混合物（ａ）１００質量部に対して、通常、１００〜１０００質量部、好ましくは２００〜６００質量部である。水性媒体の使用量が少なすぎると、重合時の凝集物発生量が増加する傾向にあり、水性媒体の使用量が多すぎると、中空重合体粒子の生産性が劣る傾向にある。
当該単量体混合物（ａ）の共重合方法は、通常、乳化重合法である。重合方式は、回分式、半連続式、連続式のいずれの方式でもよい。重合圧力、重合温度および重合時間は格別限定されず、公知の条件が採られる。
乳化重合反応に一般に使用される、例えば、界面活性剤、重合開始剤、連鎖移動剤、キレート剤、電解質、脱酸素剤などの各種添加剤が、重合用副資材として使用され得る。
乳化重合反応に一般に使用される、例えば、界面活性剤、重合開始剤、連鎖移動剤、キレート剤、電解質、脱酸素剤などの各種添加剤が、重合用副資材として使用され得る。
当該単量体混合物（ａ）の共重合時に使用される界面活性剤としては、一般に公知の界面活性剤が併用され得る。具体的には、ロジン酸カリウム、ロジン酸ナトリウム等のロジン酸塩；オレイン酸カリウム、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等の脂肪酸塩；ラウリル硫酸ナトリウム等の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩；ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリルスルホン酸；などのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムなどのアルキルエーテル硫酸塩；ポリエチレングリコールのアルキルエステル、アルキルエーテル又はアルキルフェニルエーテルなどのノニオン性界面活性剤、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール等の親水性合成高分子物質；ゼラチン、水溶性でんぷん等の天然親水性高分子物質；カルボキシメチルセルロース等の親水性半合成高分子物質；などの分散安定剤などが挙げられる。
これらの界面活性剤は、１種又は２種以上が使用される。
中でも、重合安定性が良好であるため、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムなどのアルキルエーテル硫酸塩が好ましい。
界面活性剤の使用量は、当該単量体混合物（ａ）の全量に対して、０．１〜５質量％、好ましくは０．５〜３質量％である。この使用量が過小であると凝集物が生成し易く、逆に過大であると中空重合体粒子の空隙率が低くなる。
これらの界面活性剤は、１種又は２種以上が使用される。
中でも、重合安定性が良好であるため、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウムなどのアルキルエーテル硫酸塩が好ましい。
界面活性剤の使用量は、当該単量体混合物（ａ）の全量に対して、０．１〜５質量％、好ましくは０．５〜３質量％である。この使用量が過小であると凝集物が生成し易く、逆に過大であると中空重合体粒子の空隙率が低くなる。
当該単量体混合物（ａ）の共重合は、望ましくは、シードの存在下で行われる。シードの使用は、生成する重合体粒子の径の制御を容易にする。シードの組成は格別限定されない。重合反応における単量体混合物（ａ）の重合転化率は、通常、９０質量％以上、好ましくは９７質量％以上である。生成する共重合体の組成は、単量体混合物（ａ）の組成とほぼ同じである。
界面活性剤の添加方法は、特に限定されない。当該界面活性剤は、反応器に一括で、分割して、又は連続的に添加される。製造時の凝集物発生量がより少なくなる点で、好ましくは、界面活性剤が反応系に連続的に添加される。単量体混合物（ａ）と界面活性剤は、混合して反応系に添加されても、別々に反応系に添加されてもよい。好ましくは、単量体混合物（ａ）と上記界面活性剤と水性媒体が混合されて得られる乳化物が、反応系に添加される。
単量体混合物（ａ）は、好ましくは、少量の無機塩の存在下に共重合される。界面活性剤と無機塩が併用されると、凝集物の生成が抑制され、粒径分布が狭い中空重合体粒子を含む水性分散液が得られる。
無機塩は、特に限定されない。無機塩の具体例は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩；塩化カルシウム、硫酸バリウムなどのアルカリ土類金属塩；硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムである。なかでも、アルカリ金属塩が好ましく、トリポリリン酸ナトリウムがより好ましい。
無機塩は、特に限定されない。無機塩の具体例は、塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硝酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウムなどのアルカリ金属塩；塩化カルシウム、硫酸バリウムなどのアルカリ土類金属塩；硫酸アルミニウム、塩化アルミニウムである。なかでも、アルカリ金属塩が好ましく、トリポリリン酸ナトリウムがより好ましい。
無機塩の使用量は、単量体混合物（ａ）の全量に対して、０．０１〜１質量％、好ましくは０．０５〜０．５質量％である。使用量が過小であると、その効果が発現しにくく、逆に過大であると、凝集物の発生が助長される傾向にある。無機塩の添加方法は、特に限定されない。無機塩は、反応系に一括で、分割して、又は連続的に添加される。
コア重合体粒子（Ａ）の酸性基含有単量体単位の半径方向の分布は、特に限定されない。単量体混合物（ａ）の組成が逐次変化させられて重合反応系に添加されながら、共重合が行われ得る。このような重合方法によって、酸性基含有単量体単位の含有量の半径方向の分布がコア重合体粒子（Ａ）中に生じる場合、酸性基含有単量体単位の最も少ない部分が、当該部分を形成する全単量体単位に対して酸性基含有単量体単位を１０質量％以上、好ましくは１５質量％以上含有する。この割合が１０質量％未満では、中空重合体粒子の空隙の中に小粒子が生成し、空隙率が低くなることがある。
コア重合体（Ａ）の体積平均粒子径は、好ましくは１００〜６００ｎｍ、より好ましくは２５０〜５００ｎｍである。この粒子径が小さすぎると、空隙率が高くかつ粒子径が大きい中空重合体粒子の製造が困難になる傾向があり、逆に当該粒子径が大きすぎると、中間層（Ｂ）によるコア重合体粒子（Ａ）の被覆が困難になり、コア重合体粒子（Ａ）内の空隙の形成が困難になる傾向がある。
中間層（Ｂ）
中間層（Ｂ）は、実質的にコア重合体粒子（Ａ）を包囲している。モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）が、当該コア重合体粒子（Ａ）の存在下で共重合され、当該コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）が形成される。
中間層（Ｂ）は、実質的にコア重合体粒子（Ａ）を包囲している。モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）が、当該コア重合体粒子（Ａ）の存在下で共重合され、当該コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）が形成される。
単量体混合物（ｂ）に含まれる酸性基含有単量体は、単量体混合物（ａ）に含まれる酸性基含有単量体と同様である。単量体混合物（ｂ）に含まれる好ましい酸性基含有単量体はエチレン性不飽和モノカルボン酸であり、より好ましい当該酸性基含有単量体はアクリル酸及びメタクリル酸である。
単量体又は単量体混合物（ｂ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体は、単量体混合物（ａ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体と同様である。
単量体又は単量体混合物（ｂ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体は、単量体混合物（ａ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体と同様である。
好ましい中間層（Ｂ）は、メチルメタクリレート６８〜８９質量％、ブチルアクリレート１０〜２２質量％、メタクリル酸及び／又はアクリル酸１〜１０質量％からなる単量体混合物から形成され、より好ましい中間層（Ｂ）は、メチルメタクリレート７１〜８５質量％、ブチルアクリレート１２〜２０質量％、メタクリル酸及び／又はアクリル酸３〜９質量％からなる単量体混合物から形成され、更に好ましい中間層（Ｂ）は、メチルメタクリレート７４〜８１質量％、ブチルアクリレート１４〜１８質量％、メタクリル酸及び／又はアクリル酸５〜８質量％からなる単量体混合物から形成される。
単量体又は単量体混合物（ｂ）の共重合は、単量体又は単量体混合物（ｂ）の全量に対して、連鎖移動剤が、好ましくは０．１〜２質量％、より好ましくは０．１〜１．５質量％、特に好ましくは０．２〜１質量％の存在下に行なわれる。連鎖移動剤の量が過小であると、得られる中空重合体粒子の空隙率が低くなる傾向にあり、逆に連鎖移動剤の量が過大になると、重合時の凝集物発生量が増加する傾向があるだけでなく、空隙率も低くなる傾向にある。
一般の乳化重合に使用されている公知の連鎖移動剤が使用される。連鎖移動剤の具体例は、オクチルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−ヘキサデシルメルカプタン、ｎ−テトラデシルメルカプタン、ｔ−テトラデシルメルカプタンなどのメルカプタン類；ジメチルキサントゲンジスルフィド、ジエチルキサントゲンジスルフィド、ジイソプロピルキサントゲンジスルフィドなどのキサントゲンジスルフィド類；テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラブチルチウラムジスルフィドなどのチウラムジスルフィド類；四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化炭化水素類；ジフェニルエチレン、ペンタフェニルエタン、α−メチルスチレンダイマーなどの炭化水素類；アクロレイン、メタクロレイン、アリルアルコール、２−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノーレン、α−テルピネン、γ−テルピネン、ジペンテンである。１種又は２種以上の連鎖移動剤が使用される。好ましい連鎖移動剤はメルカプタン類およびα−メチルスチレンダイマーであり、より好ましい連鎖移動剤はメルカプタン類であり、特に好ましい連鎖移動剤はｔ−ドデシルメルカプタンである。
外層（Ｃ）
外層（Ｃ）は、実質的に中間層（Ｂ）を包囲している。モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）が、当該中間層（Ｂ）により実質的に包囲された当該コア重合体粒子（Ａ）の存在下で重合又は共重合され、当該中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）が形成される。
外層（Ｃ）は、実質的に中間層（Ｂ）を包囲している。モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）が、当該中間層（Ｂ）により実質的に包囲された当該コア重合体粒子（Ａ）の存在下で重合又は共重合され、当該中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）が形成される。
単量体又は単量体混合物（ｃ）に含まれる酸性基含有単量体は、単量体混合物（ａ）に含まれる酸性基含有単量体と同様である。単量体又は単量体混合物（ｃ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体は、単量体混合物（ａ）に含まれるモノエチレン性不飽和単量体と同様である。好ましい当該単量体は芳香族ビニル単量体、エチレン性不飽和モノカルボン酸エステル単量体であり、より好ましい当該単量体はスチレンである。芳香族ビニル単量体以外の単量体が併用される場合、好ましくは、単量体混合物（ｃ）に含まれる単量体の全量に対し９０質量％以上の芳香族ビニル単量体が使用される。
好ましい外層（Ｃ）は、メタクリル酸及び／又はアクリル酸０〜２．２質量％及びスチレン９７．８〜１００質量％からなる単量体混合物から形成され、より好ましい外層（Ｃ）は、メタクリル酸及び／又はアクリル酸０〜１．８質量％及びスチレン９８．２〜１００質量％からなる単量体混合物から形成され、更に好ましい外層（Ｃ）は、スチレン１００質量％からなる単量体混合物から形成される。
単量体混合物（ａ）、単量体又は単量体混合物（ｂ）及び単量体又は単量体混合物（ｃ）の質量比（質量部）は、好ましくは１〜２５／２〜６５／４０〜８５であり、より好ましくは３〜２０／３〜５５／４４〜８０であり、更に好ましくは５〜１５／５〜５０／４８〜７５の範囲である。単量体混合物（ａ）の割合が少なすぎると、空隙率の高い中空重合体粒子が得られ難い傾向があり、逆に単量体混合物（ａ）の割合が多すぎると、塩基処理の際に凝集物発生量が増大する傾向にある。
中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の形成は、通常、乳化重合により行なわれる。重合方式として、回分式、半連続式、連続式のいずれの方式も採用される。重合圧力、重合温度および重合時間は格別限定されず、公知の条件が採られる。
コア重合体粒子（Ａ）の形成において例示された重合用副資材が使用される。界面活性剤の種類は、外層（Ｃ）の形成時を除き、特に限定されず使用される。水性媒体が追加添加され得る。水性媒体の追加添加量は、通常、少なくとも３層構造を有する重合体粒子の固形分濃度が、１０〜５０質量％、好ましくは２０〜４０質量％となる範囲内である。
単量体又は単量体混合物（ｃ）を、当該中間層（Ｂ）により実質的に包囲された当該コア重合体粒子（Ａ）の存在下で重合又は共重合する際、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を使用する。
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
上記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤は市販されており、市販品の具体例は、花王（株）製ラムテル（登録商標）Ｅ−１５０である。
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
上記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤は市販されており、市販品の具体例は、花王（株）製ラムテル（登録商標）Ｅ−１５０である。
上記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤の使用量は、当該単量体混合物（ｃ）の全量に対して、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％である。この使用量が過小であると凝集物が生成し易く、逆に過大であると中空重合体粒子の空隙率が低くなる。
勿論、本発明の効果を実質的に阻害しない限り、上記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤以外の界面活性剤を併用することもできる。
勿論、本発明の効果を実質的に阻害しない限り、上記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤以外の界面活性剤を併用することもできる。
上記一般式（１）で示される界面活性剤の添加方法は、特に限定されない。当該界面活性剤は、反応器に一括で、分割して、又は連続的に添加される。製造時の凝集物発生量がより少なくなる点で、好ましくは、界面活性剤が反応系に連続的に添加される。単量体又は単量体混合物（ｃ）と界面活性剤は、混合して反応系に添加されても、別々に反応系に添加されてもよい。好ましくは、単量体又は単量体混合物（ｃ）と上記界面活性剤と水性媒体が混合されて得られる乳化物が、反応系に添加される。
塩基処理
塩基が、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加され、当該水性分散液のｐＨが７以上とされ、コア重合体粒子（Ａ）に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されて形成された少なくとも一つの空隙を有する中空重合体粒子が得られる。当該空隙は水性分散液を形成する水性媒体で充満されている。
塩基が、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加され、当該水性分散液のｐＨが７以上とされ、コア重合体粒子（Ａ）に含まれる酸性基の少なくとも一部が中和されて形成された少なくとも一つの空隙を有する中空重合体粒子が得られる。当該空隙は水性分散液を形成する水性媒体で充満されている。
当該塩基は、揮発性塩基及び／又は不揮発性塩基である。揮発性塩基の具体例は、アンモニア、水酸化アンモニウム、モルホリン、トリメチルアミン、トリエチルアミンである。不揮発性塩基の具体例は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物；水酸化カルシウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ土類金属水酸化物；炭酸ナトリウム、重炭酸カリウムなどのアルカリ金属（重）炭酸塩；炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウムなどの（重）炭酸アンモニウム塩である。好ましい塩基は揮発性塩基又はアルカリ金属水酸化物であり、より好ましい塩基はアンモニア、水酸化ナトリウムである。
塩基の使用量は、前記コア重合体粒子（Ａ）の酸性基の少なくとも一部を中和して、前記水性分散液のｐＨを７以上とする量である。塩基処理の際の水性分散液のｐＨは、好ましくは７．５〜１１、より好ましくは８〜１０の範囲である。ｐＨが低すぎると中空重合体粒子の空隙率が低くなる傾向があり、逆に高すぎると、次の酸処理工程で添加する酸の量が多くなり、粗大凝集物が生成し易い傾向がある。
塩基は、添加時の凝集物発生の抑制の観点から、好ましくは水溶液の状態で添加され、その濃度は、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％である。更に、上記観点から、塩基が添加される前又は添加されると同時に、アニオン界面活性剤及び／又は非イオン界面活性剤が添加され得る。
ここで用いる界面活性剤としては、前記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤が好ましく
挙げられる。この界面活性剤を、単量体混合物（ａ）、単量体又は単量体混合物（ｂ）及び単量体又は単量体混合物（ｃ）の全量に対して、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲で添加すると、塩基処理時のみならず、その後の工程においても、粗大凝集物の発生を効果的に抑制することができる。
塩基は、添加時の凝集物発生の抑制の観点から、好ましくは水溶液の状態で添加され、その濃度は、好ましくは０．５〜２０質量％、より好ましくは１〜１０質量％である。更に、上記観点から、塩基が添加される前又は添加されると同時に、アニオン界面活性剤及び／又は非イオン界面活性剤が添加され得る。
ここで用いる界面活性剤としては、前記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤が好ましく
挙げられる。この界面活性剤を、単量体混合物（ａ）、単量体又は単量体混合物（ｂ）及び単量体又は単量体混合物（ｃ）の全量に対して、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲で添加すると、塩基処理時のみならず、その後の工程においても、粗大凝集物の発生を効果的に抑制することができる。
重合体粒子内部の酸性基が、塩基の水性分散液への添加により中和されるためには、塩基が重合体粒子内部に拡散する時間が必要である。従って、望ましくは、塩基の添加後、時間をかけた攪拌が行われる。好ましい塩基処理温度は、重合体粒子が十分に軟化される温度以上であることが好ましく、７０℃以上が好ましく、７５〜９５℃の範囲であることがより好ましい。あまりに高い塩基処理温度に設定すると、水性媒体の蒸気圧に耐える圧力容器が必要となり、過大な設備費用がかかることになる。塩基添加後の塩基処理時間は、通常、５〜１８０分、好ましくは１０〜１２０分間である。
塩基が、特開平３−２６７２４号公報に開示されている方法に準じて、有機溶剤の存在下に添加され得る。重合体粒子は有機溶剤の使用によって軟化され、塩基の拡散が促進される。有機溶剤の具体例は、芳香族炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール類、エーテル類、ケトン類、飽和カルボン酸エステル類である。有機溶剤は、前記重合体粒子１００質量部に対して、通常、０．１〜１０００質量部の範囲で使用される。使用された有機溶剤は、塩基処理後、蒸発させられ、除去される。
上記有機溶剤のかわりに、重合性単量体が使用され得る。重合性単量体には酸性基を含む単量体を含んでも良く、前記重合体粒子１００質量部に対して、通常、１〜２０質量部、好ましくは２〜１０質量部の範囲で使用される。重合性単量体は新たに添加され得る。重合性単量体が中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の形成時に過剰に添加され、重合禁止剤または還元剤等の添加により重合反応が停止された状態で上記塩基処理が行われ得る。過剰の重合性単量体は、塩基処理後に重合開始剤を追加添加することにより重合される。
酸処理
塩基処理した水性分散液を、酸で処理して水性分散液のｐＨを酸性に調節する。この酸処理により、中空重合体粒子の粒子径及び空隙率を大きくすることができる。酸処理の際の水性分散液のｐＨは、３〜６．５の範囲にあることが好ましい。
酸処理に使用される酸は、特に限定されない。当該酸の具体例は、塩酸、硫酸などの鉱酸；酢酸、マロン酸などの有機酸である。酸処理工程において、酸性基含有単量体を酸として使用できる。酸性基含有単量体を酸として使用する場合、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）および外層（Ｃ）の形成に使用した単量体合計１００質量部に対して、通常０．０１〜２０質量部、好ましくは０．０５〜１０質量部、さらに好ましくは０．２〜５質量部の範囲の酸性基含有単量体を使用する。
塩基処理した水性分散液を、酸で処理して水性分散液のｐＨを酸性に調節する。この酸処理により、中空重合体粒子の粒子径及び空隙率を大きくすることができる。酸処理の際の水性分散液のｐＨは、３〜６．５の範囲にあることが好ましい。
酸処理に使用される酸は、特に限定されない。当該酸の具体例は、塩酸、硫酸などの鉱酸；酢酸、マロン酸などの有機酸である。酸処理工程において、酸性基含有単量体を酸として使用できる。酸性基含有単量体を酸として使用する場合、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）および外層（Ｃ）の形成に使用した単量体合計１００質量部に対して、通常０．０１〜２０質量部、好ましくは０．０５〜１０質量部、さらに好ましくは０．２〜５質量部の範囲の酸性基含有単量体を使用する。
ここで用いる酸性基含有単量体としては、単量体混合物（ａ）で用いるものと同様のものが挙げられ、好ましくはエチレン性不飽和カルボン酸であり、より好ましくはエチレン性不飽和モノカルボン酸、特に好ましくはメタクリル酸である。
酸処理工程において、酸性基含有単量体と共に、これと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を共存させてもよい。このモノエチレン性不飽和単量体としては、単量体混合物（ａ）で用いるものと同様のものが挙げられ、好ましくは芳香族ビニル単量体、より好ましくはスチレンが使用できる。
酸性基含有単量体とこれと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を使用する場合、その組成は、酸性基含有単量体が好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％、モノエチレン性不飽和単量体が好ましくは９９．５〜９０質量％、より好ましくは９９〜９５質量％の範囲である。酸性基含有単量体の含有割合が少なすぎると、酸処理のために酸性基含有単量体を含む単量体混合物を大量に添加する必要が生じ、その単量体混合物を重合した場合に、中空重合体粒子の空隙率が低下する傾向がある。また、酸性基含有単量体の含有割合が多すぎると、添加した酸性基含有単量体を含む単量体混合物を重合した場合に、親水性の高い重合体が生成して、水性分散液の粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難になったり、粗大凝集物が発生し易くなったりする場合がある。
酸性基含有単量体を含む単量体混合物を添加する場合の添加量は、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）および外層（Ｃ）の形成に使用した単量体合計１００質量部に対して、単量体混合物として、好ましくは２０〜１００質量部、より好ましくは４０〜８０質量部である。
酸処理工程において、酸性基含有単量体と共に、これと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を共存させてもよい。このモノエチレン性不飽和単量体としては、単量体混合物（ａ）で用いるものと同様のものが挙げられ、好ましくは芳香族ビニル単量体、より好ましくはスチレンが使用できる。
酸性基含有単量体とこれと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体を使用する場合、その組成は、酸性基含有単量体が好ましくは０．５〜１０質量％、より好ましくは１〜５質量％、モノエチレン性不飽和単量体が好ましくは９９．５〜９０質量％、より好ましくは９９〜９５質量％の範囲である。酸性基含有単量体の含有割合が少なすぎると、酸処理のために酸性基含有単量体を含む単量体混合物を大量に添加する必要が生じ、その単量体混合物を重合した場合に、中空重合体粒子の空隙率が低下する傾向がある。また、酸性基含有単量体の含有割合が多すぎると、添加した酸性基含有単量体を含む単量体混合物を重合した場合に、親水性の高い重合体が生成して、水性分散液の粘度が高くなりすぎて取り扱いが困難になったり、粗大凝集物が発生し易くなったりする場合がある。
酸性基含有単量体を含む単量体混合物を添加する場合の添加量は、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）および外層（Ｃ）の形成に使用した単量体合計１００質量部に対して、単量体混合物として、好ましくは２０〜１００質量部、より好ましくは４０〜８０質量部である。
酸処理工程の処理温度、処理時間などは、塩基処理の条件とほぼ同様である。酸の添加により水性分散液の安定性が低下することがあるが、これを防ぐために、酸を添加する前又は添加と同時に、アニオン界面活性剤、非イオン界面活性剤を単独または併用して添加してもよい。
ここで用いる界面活性剤としては、前記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤が好ましく
挙げられる。この界面活性剤を、単量体混合物（ａ）、単量体又は単量体混合物（ｂ）及び単量体又は単量体混合物（ｃ）の全量に対して、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲で添加すると、酸処理時のみならず、その後の工程においても、粗大凝集物の発生を効果的に抑制することができる。
酸として酸性基含有単量体を用いる場合、酸性基含有単量体を含む単量体混合物を界面活性剤の存在下で、水性媒体中で乳化し、得られた乳化物を添加する方法が、粗大凝集物の発生を効果的に抑制できる点から好ましく採用できる。
ここで用いる界面活性剤としては、前記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤が好ましく
挙げられる。この界面活性剤を、単量体混合物（ａ）、単量体又は単量体混合物（ｂ）及び単量体又は単量体混合物（ｃ）の全量に対して、好ましくは０．１〜５質量％、より好ましくは０．５〜３質量％の範囲で添加すると、酸処理時のみならず、その後の工程においても、粗大凝集物の発生を効果的に抑制することができる。
酸として酸性基含有単量体を用いる場合、酸性基含有単量体を含む単量体混合物を界面活性剤の存在下で、水性媒体中で乳化し、得られた乳化物を添加する方法が、粗大凝集物の発生を効果的に抑制できる点から好ましく採用できる。
最外層（Ｄ）
酸処理を行った後、所望により、上記外層（Ｃ）が形成された重合体粒子の存在下にモノエチレン系不飽和単量体を重合し、外層（Ｃ）の外周に最外層（Ｄ）を形成できる。最外層（Ｄ）の形成に用いる好ましい単量体は、芳香族ビニル単量体、または芳香族ビニル単量体９０重量％以上およびこれと共重合可能なモノエチレン系不飽和単量体１０重量％以下とからなる単量体混合物である。芳香族ビニル単量体またはそれを主成分とする単量体混合物の重合によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高い最外層（Ｄ）が形成され、得られる中空重合体粒子の不透明化効果が向上し、粒子同士の融着も防止される。
酸処理工程で、酸性基含有単量体を含む単量体混合物を用いた場合には、通常、該単量体混合物の重合も同時に進行するので、該単量体混合物から形成した重合体が最外層（Ｄ）を構成することになる。また、酸処理工程において、重合禁止剤などを添加して重合反応を抑制した場合には、その後にさらに重合開始剤を追加的に添加して、最外層（Ｄ）の形成を行ってもよい。
酸処理を行った後、所望により、上記外層（Ｃ）が形成された重合体粒子の存在下にモノエチレン系不飽和単量体を重合し、外層（Ｃ）の外周に最外層（Ｄ）を形成できる。最外層（Ｄ）の形成に用いる好ましい単量体は、芳香族ビニル単量体、または芳香族ビニル単量体９０重量％以上およびこれと共重合可能なモノエチレン系不飽和単量体１０重量％以下とからなる単量体混合物である。芳香族ビニル単量体またはそれを主成分とする単量体混合物の重合によって、ガラス転移温度（Ｔｇ）の高い最外層（Ｄ）が形成され、得られる中空重合体粒子の不透明化効果が向上し、粒子同士の融着も防止される。
酸処理工程で、酸性基含有単量体を含む単量体混合物を用いた場合には、通常、該単量体混合物の重合も同時に進行するので、該単量体混合物から形成した重合体が最外層（Ｄ）を構成することになる。また、酸処理工程において、重合禁止剤などを添加して重合反応を抑制した場合には、その後にさらに重合開始剤を追加的に添加して、最外層（Ｄ）の形成を行ってもよい。
コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）および外層（Ｃ）からなる重合体粒子と最外層（Ｄ）との質量比〔（コア重合体粒子（Ａ）＋中間層（Ｂ）＋外層（Ｃ））／最外層（Ｄ）〕は、通常１００／２０〜１００／１００、好ましくは１００／４０〜１００／８０である。所望ならば、少割合の架橋性単量体を最外層（Ｄ）形成用単量体混合物の一部として用い得る。最外層（Ｄ）を形成する重合方法は、他の層の場合と同様に、通常、乳化重合法であり、重合条件、重合用副資材も公知のものである。
カチオン性を示す反応基の導入
酸処理により、前記の水性分散液のｐＨは酸性になっており、その状態で、カチオン性を示す反応基（「官能基」という場合がある。）を中空重合体粒子の表面に導入する。
カチオン性を示す官能基は、酸性（特に好ましくは、ｐＨが６．５以下）で、カチオンを形成する基である。
カチオン性を示す官能基の具体例は、アミノ基、アンモニウム基などのオニウム塩を形成しうる基である。そのような官能基の導入量は、重合体１００ｇ当り通常、０．００２〜０．２ｇ当量、好ましくは０．００５〜０．１ｇ当量である。そのような官能基の導入に用いられる最も代表的な化合物であるジメチルアミノエチルメタクリレート単量体の量に換算すれば、重合体１００質量部当たり、通常、０．３〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。
酸処理により、前記の水性分散液のｐＨは酸性になっており、その状態で、カチオン性を示す反応基（「官能基」という場合がある。）を中空重合体粒子の表面に導入する。
カチオン性を示す官能基は、酸性（特に好ましくは、ｐＨが６．５以下）で、カチオンを形成する基である。
カチオン性を示す官能基の具体例は、アミノ基、アンモニウム基などのオニウム塩を形成しうる基である。そのような官能基の導入量は、重合体１００ｇ当り通常、０．００２〜０．２ｇ当量、好ましくは０．００５〜０．１ｇ当量である。そのような官能基の導入に用いられる最も代表的な化合物であるジメチルアミノエチルメタクリレート単量体の量に換算すれば、重合体１００質量部当たり、通常、０．３〜２０質量部、好ましくは０．５〜１０質量部である。
中空重合体粒子の表面に、カチオン性を示す官能基を導入する方法の具体例は、（１）中空重合体粒子の存在下にそのような官能基を有する重合性化合物を重合して官能基含有化合物をグラフトする方法、（２）そのような官能基を有する化合物を付加反応して結合せしめる方法等である。
前者の方法の場合、本発明の効果を実質的に阻害しない範囲で、重合性の官能基含有化合物以外のモノエチレン性不飽和単量体を併用することもできる。
上記グラフト重合反応および付加反応に用いられる官能基含有化合物の具体例は、下記式で表わされるエチレン系不飽和アミン、ビニルピリジン類である。
前者の方法の場合、本発明の効果を実質的に阻害しない範囲で、重合性の官能基含有化合物以外のモノエチレン性不飽和単量体を併用することもできる。
上記グラフト重合反応および付加反応に用いられる官能基含有化合物の具体例は、下記式で表わされるエチレン系不飽和アミン、ビニルピリジン類である。
（式中、Ｒ1は水素又はメチル基、Ｒ2は炭素数２〜１０のアルキレン基、Ｒ3及びＲ4は水素又は炭素数１〜１２のアルキル基、ＡはＣ（＝Ｏ）−Ｏ、Ｃ（＝Ｏ）−ＮＨ又はＯを表す）
上記式で表わされるエチレン系不飽和アミンの具体例は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチル（メタ）アクリレート、Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ−ｔ−ブチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチル−アミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、Ｎ，Ｎ−ジブチルアミノエチル（メタ）アクリレートなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルエステル；Ｎ−メチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミド；アミノエチルビニルエーテル、Ｎ−メチルアミノエチルビニルエーテル、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルビニルエーテルなどのアミノアルキルビニルエーテルなどが挙げられる。また、ビニルピリジン類としては、２−ビニルピリジル、４−ビニルピリジン、２−メチル−５−ビニルピリジン、２，４−ジエチル−５−ビニルピリジン等である。
コア重合体粒子（Ａ）の形成、中間層（Ｂ）の形成、外層（Ｃ）の形成、塩基処理、酸処理、必要に応じた最外層（Ｄ）の形成及びカチオン性を示す反応基の導入は、同一の反応器内で段階的に行なわれてもよく、前段階の工程後、前段階の生成物が別の反応器に移送され、その反応器内で次段階の工程が行なわれてもよい。
中空重合体粒子を含有する水性分散液の重合反応は、重合系の冷却、重合禁止剤の添加等により停止される。その後、所望により、未反応単量体が除去され、水性分散体のｐＨ及び固形分濃度が調整され、本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液が得られる。
本発明の水性分散液中の中空重合体粒子の数平均粒子径は、好ましくは１００ｎｍ〜１μｍ、より好ましくは３００〜８００ｎｍ、更に好ましくは５００〜６５０ｎｍである。当該数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡による中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径が単純平均された値である。
中空重合体粒子の空隙率は、好ましくは３０〜６５％、より好ましくは３５〜６０％、更に好ましくは４０〜５５％である。当該空隙率は、透過型電子顕微鏡による中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径と空隙の最大径の数値から計算により求められる空隙率が単純平均された値である。
中空重合体粒子
本発明の中空重合体粒子を、本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液からスプレー乾燥等の公知の方法によって分離できる。
本発明の中空重合体粒子を、本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液からスプレー乾燥等の公知の方法によって分離できる。
本発明の中空重合体粒子はその粒子表面にカチオンを有するため、低ｐＨ領域での分散安定性に優れ、中空重合体粒子を含む水性分散液に他のカチオン性物質を混合しても、凝集物を発生したりすることがなく、各種用途に適用できる。
例えば、印刷用塗工紙、インクジェット記録紙、感熱紙、感圧紙などの塗工紙用の塗工組成物に配合する有機顔料；感熱紙、感熱転写紙などにおける断熱層を形成するための材料；水性印刷インキ、水性インクジェット用インキなどの水性インキの隠蔽剤や顔料；内添紙の不透明度向上剤；などに用いることができる。なかでも、内添紙に用いた場合、白色度と不透明度に優れる内添紙を高い歩留率で製造することができる。
例えば、印刷用塗工紙、インクジェット記録紙、感熱紙、感圧紙などの塗工紙用の塗工組成物に配合する有機顔料；感熱紙、感熱転写紙などにおける断熱層を形成するための材料；水性印刷インキ、水性インクジェット用インキなどの水性インキの隠蔽剤や顔料；内添紙の不透明度向上剤；などに用いることができる。なかでも、内添紙に用いた場合、白色度と不透明度に優れる内添紙を高い歩留率で製造することができる。
内添紙の製造方法
本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液又は本発明の中空重合体粒子を含む填料を、水に分散したパルプに添加してスラリーを得、当該スラリーを抄紙して内添紙を製造できる。
本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液又は本発明の中空重合体粒子を含む填料を、水に分散したパルプに添加してスラリーを得、当該スラリーを抄紙して内添紙を製造できる。
上記パルプの具体例は、未晒しクラフトパルプ、晒しクラフトパルプなどのケミカルパルプ；メカニカルパルプ；セミケミカルパルプ；合成木材パルプ、回収古紙から得られるパルプ；非木材パルプ等である。所望により、これらのパルプと共に、ガラス繊維、ロックウール等の無機繊維；ポリエステル、ナイロン、ポリアクリロニトリルなどの合成繊維；セラミック繊維；麦藁、木綿くず等を併用できる。
パルプ及び複合中空重合体粒子以外に、充填剤、紙力向上剤、歩留向上剤、その他の添加剤を内添紙に所望量含有させられる。これらの各種添加剤の添加方法は制限はされない。
充填剤の具体例は、酸化チタン、シリカ、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化カルシウム、珪酸アルミニウム、珪藻土、クレー、水酸化マグネシウム、タルク等の無機充填剤；中空重合体粒子、お椀型重合体粒子、プラスチックピグメント等の有機充填剤である。
紙力向上剤の具体例は、澱粉、酸化澱粉、カチオン化澱粉、エステル化澱粉、グアーガム、変性グアーガム、アニオン性ポリアクリルアミド、カチオン性ポリアクリルアミド、両性ポリアクリルアミド、ポリアミドエピクロルヒドリン、ポリアミドエポキシ樹脂、メラミン樹脂等である。
歩留まり向上剤の具体例は、硫酸アルミニウム、ミョウバン、アルミン酸ナトリウム、カチオン化澱粉、カチオン性ポリアクリルアミド、両性ポリアクリルアミド等である。歩留まり向上剤の量は、特に限定されないが、通常、パルプに対して、３質量％以下、好ましくは２質量％以下である。
内添サイズ剤の具体例は、溶液ロジンサイズ剤、強化ロジンサイズ剤、ロジンエマルションサイズ剤、アルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸等である。
各種の添加剤の具体例は、界面活性剤、酸化防止剤、防かび剤、防腐剤、殺菌剤、ｐＨ調整剤、水溶性有機染料、水分散性着色顔料、メラミン−ホルムアルデヒド樹脂、尿素−ホルマリン樹脂、ワックスエマルション、難燃剤、可塑剤等である。
中空重合体粒子を含有するパルプスラリーの抄紙方法は、特に限定されない。当該抄紙方法の一例を、以下に示す。パルプを、所望ならば適宜叩解した後、所定量の水に分散し、中空重合体粒子を含む水性分散液又は中空重合体粒子を含有する填料をパルプの分散液に添加して撹拌する。次いで、歩留まり向上剤等の所望成分を添加して更に撹拌した後、スラリーの濃度を調整して紙料スラリーを得る。これを抄紙機にかけて、次いで乾燥して所望の内添紙を製造できる。抄紙後、必要に応じて、カレンダー処理を行い得る。
内添紙の坪量は、特に制限されないが、通常、２０〜５００ｇ／ｍ2の範囲で選ばれる。内添紙の厚さも、特に制限されない。
以下、実施例により本発明が詳細に説明されるが、本発明はこれらの実施例に限定されない。なお、以下の実施例における「部」及び「％」は、特に断らない限り質量基準である。
水性分散液、中空重合体粒子及び内添紙の物性は以下のように測定された。
水性分散液、中空重合体粒子及び内添紙の物性は以下のように測定された。
（１）水性分散液の安定性
得られた水性分散液を８０メッシュのろ布を用いてろ過し、ろ布上の残渣を、水洗後、乾燥して残渣分の質量を秤量した。ろ過した水性分散液中の固形分に対する、残渣分の割合を百分率で求め、以下の基準で判定した。残渣分が少ないほど、安定性に優れている。
評価 Ａ：残渣が０．１％未満
評価 Ｂ：残渣が０．１％以上、１％未満
評価 Ｃ：残渣が１％以上
得られた水性分散液を８０メッシュのろ布を用いてろ過し、ろ布上の残渣を、水洗後、乾燥して残渣分の質量を秤量した。ろ過した水性分散液中の固形分に対する、残渣分の割合を百分率で求め、以下の基準で判定した。残渣分が少ないほど、安定性に優れている。
評価 Ａ：残渣が０．１％未満
評価 Ｂ：残渣が０．１％以上、１％未満
評価 Ｃ：残渣が１％以上
（２）ゼータ電位
水性分散液中の中空重合体粒子のゼータ電位を、０．０１Ｎ ＫＣｌ及びｐＨ５．５の条件下で全自動界面動電現象解析装置（ＰｅｎＫｅｍ社製ＰｅｎKｅｍ Ｓｙｓｔｅｍ３０００）を使用して測定した。この測定条件下では、中空重合体粒子の電界による移動が検知される（高分子電解質は検出されない）。従って、プラスのゼータ電位が観測される場合、中空重合体粒子はプラスの電荷を有している。
水性分散液中の中空重合体粒子のゼータ電位を、０．０１Ｎ ＫＣｌ及びｐＨ５．５の条件下で全自動界面動電現象解析装置（ＰｅｎＫｅｍ社製ＰｅｎKｅｍ Ｓｙｓｔｅｍ３０００）を使用して測定した。この測定条件下では、中空重合体粒子の電界による移動が検知される（高分子電解質は検出されない）。従って、プラスのゼータ電位が観測される場合、中空重合体粒子はプラスの電荷を有している。
（３）中空重合体粒子の空隙率
中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径と空隙の最大径が、透過型電子顕微鏡（日立製作所製Ｈ−７５００）により測定され、以下の式により計算される空隙率が単純に平均された値が、中空重合体粒子の空隙率とされた。
中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径と空隙の最大径が、透過型電子顕微鏡（日立製作所製Ｈ−７５００）により測定され、以下の式により計算される空隙率が単純に平均された値が、中空重合体粒子の空隙率とされた。
（４）中空重合体粒子の数平均粒子径
中空重合体粒子の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡による中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径が単純平均されて求められた。
中空重合体粒子の数平均粒子径は、透過型電子顕微鏡による中空重合体粒子２００個各々の最大粒子径が単純平均されて求められた。
（５）中空重合体粒子の歩留率
スチレンピーク面積対中空重合体粒子質量の検量線を、スチレン含有量既知の中空重合体粒子と熱分解ガスクロマトグラフィーを用いて作成した。次に、中空重合体粒子を含有する内添紙約１ｇを冷凍粉砕器で紙粉化し、紙粉中の中空重合体粒子量を熱分解ガスクロマトグラフィーによって測定し、内添紙中の中空重合体粒子の含有率（質量％）を上記検量線により算出した。そして、内添紙中の中空重合体粒子の歩留率を下式により算出した。
歩留率＝（内添紙中の中空重合体粒子の質量）／（パルプスラリーに添加された中空重合体粒子の質量）×１００
スチレンピーク面積対中空重合体粒子質量の検量線を、スチレン含有量既知の中空重合体粒子と熱分解ガスクロマトグラフィーを用いて作成した。次に、中空重合体粒子を含有する内添紙約１ｇを冷凍粉砕器で紙粉化し、紙粉中の中空重合体粒子量を熱分解ガスクロマトグラフィーによって測定し、内添紙中の中空重合体粒子の含有率（質量％）を上記検量線により算出した。そして、内添紙中の中空重合体粒子の歩留率を下式により算出した。
歩留率＝（内添紙中の中空重合体粒子の質量）／（パルプスラリーに添加された中空重合体粒子の質量）×１００
（６）白色度
内添紙のＩＳＯ白色度（単位：％）を、ＪＩＳ Ｐ８１１３−１９７６に基づいて、分光色彩白色度計（日本電色工業社製ＰＦ１０）を用いて測定した。数値が大きいほど白色度が優れている。
内添紙のＩＳＯ白色度（単位：％）を、ＪＩＳ Ｐ８１１３−１９７６に基づいて、分光色彩白色度計（日本電色工業社製ＰＦ１０）を用いて測定した。数値が大きいほど白色度が優れている。
（７）不透明度
内添紙の不透明度（単位：％）を、ＪＩＳ Ｐ８１３８−１９７６に基づいて、分光色彩白色度計（日本電色工業社製ＰＦ１０）を用いて測定した。数値が大きいほど不透明度が優れている。
内添紙の不透明度（単位：％）を、ＪＩＳ Ｐ８１３８−１９７６に基づいて、分光色彩白色度計（日本電色工業社製ＰＦ１０）を用いて測定した。数値が大きいほど不透明度が優れている。
（８）裂断長
内添紙の裂断長を、ＪＩＳ Ｐ８１１３−１９７６に基づいて、次式で求める。
裂断長（ｋｍ）＝引張強さ／（試験片の幅×試験片の坪量）×１０００
内添紙の裂断長を、ＪＩＳ Ｐ８１１３−１９７６に基づいて、次式で求める。
裂断長（ｋｍ）＝引張強さ／（試験片の幅×試験片の坪量）×１０００
実施例１
単量体混合物の調整
メタクリル酸メチル６０％、アクリル酸ブチル５％及びメタクリル酸３５％を混合して、コア重合体粒子（Ａ）形成用単量体混合物（ａ）５部を調整した。メタクリル酸メチル７８％、アクリル酸ブチル１６％及びメタクリル酸６％を混合して、中間層（Ｂ）形成用単量体混合物（ｂ）４５部を調整した。スチレンからなる外層（Ｃ）形成用単量体（ｃ）７３部を調整した。スチレン９７％及びメタクリル酸メチル３％を混合して、酸処理及び最外層（Ｄ）形成用の単量体混合物（ｄ）７５部を調整した。
単量体混合物の調整
メタクリル酸メチル６０％、アクリル酸ブチル５％及びメタクリル酸３５％を混合して、コア重合体粒子（Ａ）形成用単量体混合物（ａ）５部を調整した。メタクリル酸メチル７８％、アクリル酸ブチル１６％及びメタクリル酸６％を混合して、中間層（Ｂ）形成用単量体混合物（ｂ）４５部を調整した。スチレンからなる外層（Ｃ）形成用単量体（ｃ）７３部を調整した。スチレン９７％及びメタクリル酸メチル３％を混合して、酸処理及び最外層（Ｄ）形成用の単量体混合物（ｄ）７５部を調整した。
コア重合体粒子（Ａ）の形成
単量体混合物（ａ）５部、イオン交換水４部及び乳化剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム（花王（株）製ペレックスＳＳ−Ｈ）０．０４５部を、混合、攪拌して、単量体混合物（ａ）の乳化物を調整した。
攪拌機、還流冷却管、温度計及び分液ロートを取り付けた反応器に、イオン交換水１３．２５部および数平均粒子径が３５ｎｍのアクリル系重合体シードを０．２部含有するラテックス（固形分濃度：１２％）を仕込み、８０℃に昇温した。
次いで、３％の過硫酸カリウム水溶液０．８５部を添加した後、単量体混合物（ａ）の乳化物を３時間に亘り、反応器に連続的に添加した。添加終了後、さらに、８０℃で重合反応を２時間行った。重合転化率は９８％であった。
単量体混合物（ａ）５部、イオン交換水４部及び乳化剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム（花王（株）製ペレックスＳＳ−Ｈ）０．０４５部を、混合、攪拌して、単量体混合物（ａ）の乳化物を調整した。
攪拌機、還流冷却管、温度計及び分液ロートを取り付けた反応器に、イオン交換水１３．２５部および数平均粒子径が３５ｎｍのアクリル系重合体シードを０．２部含有するラテックス（固形分濃度：１２％）を仕込み、８０℃に昇温した。
次いで、３％の過硫酸カリウム水溶液０．８５部を添加した後、単量体混合物（ａ）の乳化物を３時間に亘り、反応器に連続的に添加した。添加終了後、さらに、８０℃で重合反応を２時間行った。重合転化率は９８％であった。
中間層（Ｂ）の形成
３％の過硫酸カリウム水溶液７部を、コア重合体粒子（Ａ）を含む反応液に添加した後、８０℃で攪拌した。次いで、単量体混合物（ｂ）４５部及び乳化剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（花王（株）製ラムテルＥ−１５０、Ｃ12Ｈ25−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）47−ＳＯ3Ｎａ：Ｃ8Ｈ17−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）47−ＳＯ3Ｎａ＝５：１（モル比））０．３６部を２時間かけて反応液に連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体混合物（ｂ）の転化率は９８％であった。
３％の過硫酸カリウム水溶液７部を、コア重合体粒子（Ａ）を含む反応液に添加した後、８０℃で攪拌した。次いで、単量体混合物（ｂ）４５部及び乳化剤としてポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム（花王（株）製ラムテルＥ−１５０、Ｃ12Ｈ25−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）47−ＳＯ3Ｎａ：Ｃ8Ｈ17−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）47−ＳＯ3Ｎａ＝５：１（モル比））０．３６部を２時間かけて反応液に連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体混合物（ｂ）の転化率は９８％であった。
外層（Ｃ）の形成
３％の過硫酸カリウム水溶液１０部を、中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）を含む反応液に添加した後、８０℃で攪拌した。次いで、単量体（ｃ）７３部及びラムテルＥ−１５０ ０．５８４部を２時間かけて反応液に連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体（ｃ）の転化率は９８％であった。
３％の過硫酸カリウム水溶液１０部を、中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）を含む反応液に添加した後、８０℃で攪拌した。次いで、単量体（ｃ）７３部及びラムテルＥ−１５０ ０．５８４部を２時間かけて反応液に連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体（ｃ）の転化率は９８％であった。
塩基処理
重合反応終了直後、１０％の水酸化ナトリウム水溶液１５．４部及びラムテルＥ−１５０ ０．６部を分液ロートから添加し、塩基処理を８５℃で２時間行った。得られた水性分散液の一部を採取し、水性分散液のｐＨを室温で測定した。ｐＨは９．０であった。
重合反応終了直後、１０％の水酸化ナトリウム水溶液１５．４部及びラムテルＥ−１５０ ０．６部を分液ロートから添加し、塩基処理を８５℃で２時間行った。得られた水性分散液の一部を採取し、水性分散液のｐＨを室温で測定した。ｐＨは９．０であった。
酸処理及び最外層（Ｄ）の形成
単量体混合物（ｄ）７５部及びラムテルＥ−１５０ ０．６３７部を、上記水性分散液に２時間かけて連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体混合物（ｄ）の転化率は９８％であった。得られた水性分散液の一部を採取し、水性分散液のｐＨを室温で測定した。ｐＨは６．０であった。
単量体混合物（ｄ）７５部及びラムテルＥ−１５０ ０．６３７部を、上記水性分散液に２時間かけて連続的に添加し、更に重合反応を１時間行った。単量体混合物（ｄ）の転化率は９８％であった。得られた水性分散液の一部を採取し、水性分散液のｐＨを室温で測定した。ｐＨは６．０であった。
カチオン性を示す反応基の導入
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレート３．４部を、最外層（Ｄ）が形成された重合体粒子を含む水性分散液に添加し、８５℃で１０分間反応させた。次に、パーブチルＨ−６９水溶液（日油（株）製）０．０２部及び１％のＬ−アスコルビン酸水溶液５部を反応液に添加し、未反応単量体混合物を８５℃で１時間攪拌して共重合させた。最終段階の重合転化率は９９％であった。次いで、反応液のｐＨを０．１Ｎ塩酸で３．５に調整し、中空重合体粒子を含有する水性分散液を得た。得られた水性分散液の安定性、当該水性分散液に含まれる中空重合体粒子のゼータ電位、空隙率及び平均粒子径を測定した。
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレート３．４部を、最外層（Ｄ）が形成された重合体粒子を含む水性分散液に添加し、８５℃で１０分間反応させた。次に、パーブチルＨ−６９水溶液（日油（株）製）０．０２部及び１％のＬ−アスコルビン酸水溶液５部を反応液に添加し、未反応単量体混合物を８５℃で１時間攪拌して共重合させた。最終段階の重合転化率は９９％であった。次いで、反応液のｐＨを０．１Ｎ塩酸で３．５に調整し、中空重合体粒子を含有する水性分散液を得た。得られた水性分散液の安定性、当該水性分散液に含まれる中空重合体粒子のゼータ電位、空隙率及び平均粒子径を測定した。
内添紙の製造
ナイヤガラビーターで叩解された広葉樹晒しパルプとナイヤガラビーターで叩解された針葉樹晒しパルプを８０：２０の割合で混合し、濃度２．４％のカナディアンフリーネス（ＣＳＦ） ＪＩＳ Ｐ８１２１−１９７６）のパルプスラリーを調整した。上記中空重合体粒子を含む水性分散液を、パルプの絶乾質量に対して５％（固形分換算）となるように上記パルプスラリーに添加し、５分間攪拌した。その後、濃度１％の硫酸アルミニウム水溶液を、パルプの絶乾質量に対して０．５％（固形分換算）となるように上記パルプスラリーに添加し、２分間攪拌した。次いで、パルプスラリーを濃度０．０２％となるように水で希釈し、２分間攪拌して紙料スラリーを得た。当該紙料スラリーを、漉き箱中のパルプスラリー濃度が０．００４％となるように水を張ってある角型シート抄紙機の漉き箱に移して１００メッシュの金網で漉いてウェットシートを作製した。当該ウェットシートを線圧５〜８ｋｇ／ｃｍの絞りロールで脱水した後、９５〜１１０℃の回転式ドラムドライヤーで１分間乾燥し、次いで、線圧３５〜４０ｋｇ／ｃｍのスーパーカレンダーに通し、ＪＩＳ Ｐ８１２１−１９７６に基づいて２０℃、湿度６５％の雰囲気で２４時間調湿し、坪量６５ｇ／ｃｍ2の内添紙を作製し、当該内添紙中の中空重合体粒子の歩留率、内添紙の坪量、白色度、不透明度及び裂断長を測定した。結果を表１に示す。
ナイヤガラビーターで叩解された広葉樹晒しパルプとナイヤガラビーターで叩解された針葉樹晒しパルプを８０：２０の割合で混合し、濃度２．４％のカナディアンフリーネス（ＣＳＦ） ＪＩＳ Ｐ８１２１−１９７６）のパルプスラリーを調整した。上記中空重合体粒子を含む水性分散液を、パルプの絶乾質量に対して５％（固形分換算）となるように上記パルプスラリーに添加し、５分間攪拌した。その後、濃度１％の硫酸アルミニウム水溶液を、パルプの絶乾質量に対して０．５％（固形分換算）となるように上記パルプスラリーに添加し、２分間攪拌した。次いで、パルプスラリーを濃度０．０２％となるように水で希釈し、２分間攪拌して紙料スラリーを得た。当該紙料スラリーを、漉き箱中のパルプスラリー濃度が０．００４％となるように水を張ってある角型シート抄紙機の漉き箱に移して１００メッシュの金網で漉いてウェットシートを作製した。当該ウェットシートを線圧５〜８ｋｇ／ｃｍの絞りロールで脱水した後、９５〜１１０℃の回転式ドラムドライヤーで１分間乾燥し、次いで、線圧３５〜４０ｋｇ／ｃｍのスーパーカレンダーに通し、ＪＩＳ Ｐ８１２１−１９７６に基づいて２０℃、湿度６５％の雰囲気で２４時間調湿し、坪量６５ｇ／ｃｍ2の内添紙を作製し、当該内添紙中の中空重合体粒子の歩留率、内添紙の坪量、白色度、不透明度及び裂断長を測定した。結果を表１に示す。
実施例２
中間層（Ｂ）、外層（Ｃ）および最外層（Ｄ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
なお、ラムテルＥ−１１８Ｂ（花王（株）製）は、以下の構造を有する界面活性剤である。
Ｃ12Ｈ25−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）18−ＳＯ3Ｎａ
中間層（Ｂ）、外層（Ｃ）および最外層（Ｄ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
なお、ラムテルＥ−１１８Ｂ（花王（株）製）は、以下の構造を有する界面活性剤である。
Ｃ12Ｈ25−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）18−ＳＯ3Ｎａ
実施例３
中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更し、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレートの使用量を変更した以外は、実施例１と同様にした。
中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更し、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレートの使用量を変更した以外は、実施例１と同様にした。
比較例１
外層（Ｃ）及び最外層（Ｄ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性が極めて低く、中空重合体粒子の物性を測定できず、内添紙を製造できなかった。
外層（Ｃ）及び最外層（Ｄ）の形成において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性が極めて低く、中空重合体粒子の物性を測定できず、内添紙を製造できなかった。
比較例２
外層（Ｃ）、最外層（Ｄ）の形成及び塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性が極めて低く、中空重合体粒子の物性を測定できず、内添紙を製造できなかった。
外層（Ｃ）、最外層（Ｄ）の形成及び塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性が極めて低く、中空重合体粒子の物性を測定できず、内添紙を製造できなかった。
比較例３
中間層（Ｂ）、外層（Ｃ）および最外層（Ｄ）の形成、並びに塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性は良好であったが、内添紙の白色度と不透明度に劣っていた。
中間層（Ｂ）、外層（Ｃ）および最外層（Ｄ）の形成、並びに塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更した以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性は良好であったが、内添紙の白色度と不透明度に劣っていた。
比較例４
外層（Ｃ）の形成、並びに塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更し、塩基処理の直後に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレートを反応させた以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性は低下し、内添紙の白色度と不透明度に劣っていた。
外層（Ｃ）の形成、並びに塩基処理において、表１に示す界面活性剤の種類と使用量に変更し、塩基処理の直後に、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノメチルメタクリレートを反応させた以外は、実施例１と同様にした。
得られた水性分散液の安定性は低下し、内添紙の白色度と不透明度に劣っていた。
外層（Ｃ）の形成時に、本発明で規定する界面活性剤を使用せずに製造した水性分散液の安定性は低かった（比較例１および２）。
塩基処理および最外層（Ｄ）の形成において、特定の界面活性剤を使用したものの、外層（Ｃ）の形成時に、本発明で規定する界面活性剤を使用せずに製造した水性分散液は、中空重合体粒子の粒子径および空隙率が小さくなり、当該水性分散液を使用して得た内添紙中の中空重合体粒子の歩留率は低く、当該内添紙の白色度及び不透明度は低く、当該内添紙の裂断長は短かった（比較例３）。
カチオン性を示す反応基を導入する際のｐＨが７より高い条件で製造した水性分散液に含まれる中空重合体粒子のゼータ電位はマイナスであり、空隙率は小さく、該水性分散液を使用して得た内添紙中の中空重合体粒子の歩留率は低く、当該内添紙の白色度及び不透明度は低く、当該内添紙の裂断長は短かった（比較例４）。
塩基処理および最外層（Ｄ）の形成において、特定の界面活性剤を使用したものの、外層（Ｃ）の形成時に、本発明で規定する界面活性剤を使用せずに製造した水性分散液は、中空重合体粒子の粒子径および空隙率が小さくなり、当該水性分散液を使用して得た内添紙中の中空重合体粒子の歩留率は低く、当該内添紙の白色度及び不透明度は低く、当該内添紙の裂断長は短かった（比較例３）。
カチオン性を示す反応基を導入する際のｐＨが７より高い条件で製造した水性分散液に含まれる中空重合体粒子のゼータ電位はマイナスであり、空隙率は小さく、該水性分散液を使用して得た内添紙中の中空重合体粒子の歩留率は低く、当該内添紙の白色度及び不透明度は低く、当該内添紙の裂断長は短かった（比較例４）。
本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液は、紙、繊維、皮革等のコーティング；水性インキ、塗料等の用途における有機顔料、光散乱剤又は光散乱助剤、インクジェット紙の吸収性充填剤、製紙工程の内添充填剤、修正インキ又は修正リボン用の高隠蔽性顔料、マイクロカプセル材料、電子写真に用いられるトナーの中間材料、樹脂、セメント、コンクリートなどへの内添による軽量化などの空気による軽量化を利用する用途、半導体封止材料等に添加され、空気の低誘電性を利用する用途などに用いることができる。本発明の中空重合体粒子を含む水性分散液は、内添紙用填料に好適であり、白色度及び不透明度の高い内添紙の製造を可能にする。
Claims (5)
- （１）酸性基含有単量体２０〜６０質量％及びこれと共重合可能なモノエチレン性不飽和単量体８０〜４０質量％からなる単量体混合物（ａ）を共重合してコア重合体粒子（Ａ）を調製する工程、
（２）モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）を、コア重合体粒子（Ａ）の存在下に重合又は共重合して、 コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）を形成する工程、
（３）モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程、
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
（４）塩基を、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加し、当該水性分散液のｐＨを７以上にして中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製する工程、
（５）前記水性分散液のｐＨを酸性にした状態で、カチオン性を示す反応基を中空重合体粒子の表面に導入する工程、を実施する水性分散液の製造方法。 - 請求項１に記載された水性分散液の製造方法で製造された水性分散液。
- 請求項２に記載された水性分散液を含有する填料をパルプスラリーに添加して抄造する工程を実施する内添紙の製造方法。
- （１）酸性基含有重合体２０〜６０質量％及びこれと重合可能なモノエチレン性不飽和単量体８０〜４０質量％からなる単量体混合物（ａ）を共重合してコア重合体粒子（Ａ）を調製する工程、
（２）モノエチレン性不飽和単量体８８〜１００質量％及び酸性基含有重合体１２〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｂ）を、コア重合体粒子（Ａ）の存在下に重合又は共重合して、 コア重合体粒子（Ａ）を実質的に包囲する中間層（Ｂ）を形成する工程、
（３）モノエチレン性不飽和単量体９７〜１００質量％及び酸性基含有重合体３〜０質量％からなる単量体又は単量体混合物（ｃ）を、 中間層（Ｂ）で包囲されたコア重合体粒子（Ａ）の存在下に、下記一般式（Ｉ）で示される界面活性剤を用いて重合又は共重合して、中間層（Ｂ）を実質的に包囲する外層（Ｃ）を形成する工程、
Ｒ−Ｏ−（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）n−ＳＯ3Ｍ （Ｉ）
（式中、Ｒは炭素数８〜２０のアルキル基又はアルケニル基であり、Ｍはアルカリ金属イオン又はアンモニウムイオンであり、ｎは２０〜７０の整数である。）
（４）塩基を、コア重合体粒子（Ａ）、中間層（Ｂ）及び外層（Ｃ）の少なくとも３層構造を有する重合体粒子を含有する水性分散液に添加し、当該水性分散液のｐＨを７以上にして中空重合体粒子を含有する水性分散液を調製する工程、
（５）前記水性分散液のｐＨを酸性にした状態で、カチオン性を示す反応基を中空重合体粒子の表面に導入する工程、
（６）中空重合体粒子を水性分散液から分離する工程、を実施する中空重合体粒子の製造方法。 - 請求項４に記載された中空重合体粒子の製造方法で製造された中空重合体粒子。
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