JP2011057854A - 共重合体ラテックス、紙塗工用組成物及び塗工紙 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】特定範囲の組成を有する単量体混合物を乳化重合して得られる共重合体ラテックスであって、前記の乳化重合はその重合温度に関し、降温を行う事を特徴とする製造方法で得られた共重合体ラテックス。
【選択図】なし
Description
[1] (a)共役ジエン系単量体30〜60質量%、(b)エチレン系不飽和カルボン酸単量体1.5〜7質量%、(c)シアン化ビニル系単量体10〜40質量%、および(d)その他共重合可能な単量体3〜58.5質量%(但し(a)+(b)+(c)+(d)=100質量%)から成る単量体混合物を乳化重合して得られる共重合体ラテックスであって、前記の乳化重合の間に重合温度の降温が行われる共重合体ラテックス。
[2] 前記重合温度の降温は、重合開始時から全単量体に対する重合転化率が3〜20質量%の範囲に至るまでの間に開始され、全単量体に対する重合転化率が60質量%に至るまでに終了され、前記降温における重合温度の降下速度は1〜10℃/hrの範囲である、上記[1]記載の共重合体ラテックス。
[3] 降温が開始された時の重合温度と降温が終了された時の重合温度の差が5℃以上である、上記[1]または[2]記載の共重合体ラテックス。
[4] 重合温度の降温が連続的に行われる、上記[1]から[3]のいずれかに記載の共重合体ラテックス。
[5] 単量体混合物の70質量%以上が連続又は間欠的に重合の系内に添加され、重合温度の降温が開始された時までに添加される単量体混合物には(a)共役ジエン系単量体を含まない、上記[1]から[4]のいずれかに記載の共重合体ラテックス。
[6] 全単量体に対する重合転化率が70質量%以上になるまで、降温が終了された時の温度で重合が行われる、上記[1]から[5]のいずれかに記載の共重合体ラテックス。
[7] 上記[1]から[6]のいずれかに記載の共重合体ラテックスを含む紙塗工用組成物。
[8] 上記[7]に記載の紙塗工用組成物を用いて製造される塗工紙。
すなわち、共重合体ラテックスを製造するに際し、単量体単位の組成を特定範囲に規定するとともに、温度を降下させる工程を設けて重合が行われることにこそ、本発明の本質が存するのである。
また、本発明の紙塗工用組成物及び塗工紙によれば、塗工紙のピック強度、湿潤ピック強度、印刷光沢を著しく優れるものにする事ができる。
重合温度の降温を終了した後の重合反応は、降温終了時の重合温度で継続する事が好ましいが、重合温度は適宜調整してもよい。また、重合転化率が少なくとも70質量%に達するまで、前記降温終了時の重合温度で重合反応を継続する事はより好ましい。更に好ましくは74質量%以上、最も好ましくは77質量%以上に到達するまで、前記重合温度で重合反応を継続することである。これらの重合転化率に到達するまで、降温終了時の重合温度で重合反応を継続する事により、ピック強度により優れた共重合体ラテックスを得る事ができる。
共重合体ラテックスには、その効果を損ねない限り、必要に応じて各種添加剤を添加すること、あるいは他のラテックスを混合して用いることが可能であり、例えば分散剤、消泡剤、老化防止剤、耐水化剤、殺菌剤、印刷適性向上剤および滑剤などを添加することが可能であり、アルカリ感応型ラテックスまたは有機顔料などを混合して用いることもできる。
まず、本発明の共重合体ラテックスを塗工紙用のバインダーとして使用する場合について説明するに、かかる場合には、まず紙塗工用組成物を調製する。該紙塗工用組成物は、通常行われている実施態様で製造することができる。すなわち、分散剤を溶解させた水中に、カオリンクレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホワイトおよびタルク等の無機顔料、プラスチックピグメントやバインダーピグメントとして知られる有機顔料、澱粉、カゼイン、ポリビニルアルコールおよびカルボキシメチルセルロース等の水溶性高分子、ならびに増粘剤、染料、消泡剤、防腐剤、耐水化剤、滑剤、印刷適性向上剤、pH調整剤および保水剤等の各種添加剤とともに共重合体ラテックスを添加して混合し、均一な分散液(紙塗工用組成物)とする。
(1)ピック強度:
RI印刷試験機(明製作所製)を用いて、印刷インク(東洋インキ製造社製 PRINTING INK;タック15)(商品名)0.4ccを1回刷りし、ゴムロールに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その状態を観察した。評価は相対的な10点評価法とし、ピッキング現象の少ないものほど高得点とした。
(2)湿潤ピック強度:
RI印刷試験機(明製作所製)を用いてスリーブロールで塗工紙表面に給水し、その直後に印刷インク(東洋インキ製造社製 PRINTING INK;タック10)0.4cc1回刷りし、ゴムロールに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その状態を観察した。評価は相対的な10点評価法とし、ピッキング現象の少ないものほど高得点とした。
(3)印刷光沢:
RI印刷試験機(明製作所製)を用いて、オフセット輪転印刷用インキ0.5ccを、インターバル15secをおいて塗工紙サンプルに2回印刷し、24hr経過後に光沢度計を使用して印刷光沢の値を測定した。数値が大きいものほど印刷光沢が優れる。
共重合体ラテックスを、No.12のワイヤーバーでPETフィルムに塗布して130℃で30秒乾燥した。このフィルムを30℃の水中に5秒間浸漬させた後、黒ラシャ紙と重ね合わせ、温度60℃、線圧19600N/mのスーパーカレンダーを通過させた後、黒ラシャ紙を剥離する。この黒ラシャ紙繊維のラテックスフィルムのベタツキによる転移状態を目視評価した。評価は10点評価法で行ない、転移の少ないものほど高得点とした。
(5)共重合体ラテックスの粒子径:
共重合体ラテックスを透過型電子顕微鏡で観察し、画像処理装置を用いて平均粒子径を算出した。
(6)共重合体ラテックスのトルエン不溶分の測定:
共重合体ラテックスのpHを8に調整した後、130℃で30分乾燥させて成膜させる。このフィルム0.5gをトルエン30ccに浸せきし、3時間振とう後目開き45μmの金属網にてろ過して不溶分を採取し、130℃で1時間乾燥させて不溶分の質量を測定し、次式でトルエン不溶分(質量%)を求める。
(乾燥後のトルエン不溶分質量/浸せき前に採取したフィルム質量)×100
重合途中でサンプリングしたラテックスを2g精秤後、130℃で30分間乾燥し、乾燥前後の質量を測定して固形分(質量%)を求める。次に以下の式にて全単量体に対する重合転化率(質量%)を算出する。
(固形分(質量%)−不揮発分(質量%))/全仕込み原料中の単量体分(質量%)
×100
ここで不揮発分とは、サンプリングしたラテックス中に含まれる、乳化剤や開始剤等の不揮発分の割合(質量%)である。また全仕込み原料中の単量体分とは、水、単量体、開始剤、乳化剤など全ての仕込み原料の総量に対する、単量体の量の割合(質量%)を示す。
(8)ラテックスの機械的安定性:
マロン式機械的安定性試験機にて測定した。固形分50質量%に調整した共重合体ラテックス200gを精秤し、温度60℃、荷重30Kg/cm2、回転数1,000rpmの条件で30分間処理し、325メッシュ金網で濾過した後、金網上に残った凝集物の乾燥重量を測定した。重量が少ないものほど、優れた機械的安定性を有する。
共重合体ラテックスAの製造
攪はん機と内部温度調整用の温水ジャケット、及び各種原材料の定量添加設備を備えた耐圧反応器に、重合初期の原料として水78質量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム0.1質量部、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.1質量部、α−メチルスチレンダイマー0.3質量部からなる重合初期原料を一括して仕込み、78℃にて充分に攪拌した。次いで、第一重合工程用として調製しておいた、イタコン酸2.5質量部、フマル酸0.2質量部、スチレン6.8質量部、メタクリル酸メチル0.06質量部、アクリロニトリル2.4質量部、ヒドロキシエチルアクリレート0.3質量部、アクリル酸0.3質量部、t−ドデシルメルカプタン0.02質量部、α−メチルスチレンダイマー0.45質量部から成る、第一重合工程用の単量体及び連鎖移動剤混合物をこの耐圧反応容器内に一括して仕込み、攪拌混合後、濃度30質量%のペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液0.2質量部(固形分換算)を耐圧容器内に5分間かけて添加して重合反応を開始させた。
次に、このようにして得られた共重合体ラテックスAについて、耐湿潤ベタツキ性と機械的安定性の評価を行った。その結果、優れた結果が得られた(表1)。
次に、得られた共重合体ラテックスと以下の構成材料とを使用し、均一に混合して紙塗工用組成物を調製した。尚、以下の配合(質量部)は、水を除いて、全て固形分に換算した値である。
重質炭酸カルシウム 65質量部
ポリアクリル酸ナトリウム 0.05質量部
水酸化ナトリウム 0.06質量部
酸化でんぷん 3.0質量部
共重合体ラテックスA 8質量部
水(塗工液の全固形分濃度が66質量%となるように添加)
表1〜表3に示した様に共重合体ラテックスの原料組成、重合温度、降温条件を変更した事以外は実施例1と同様な方法で共重合体ラテックスB〜Oを得た。重合の各段階での重合転化率、耐湿潤ベタツキ性、機械的安定性の評価結果、及びそれぞれの得られた共重合体ラテックスを使用し、実施例1と同様の条件で調製した塗工紙の物性結果を表1〜表3に記載した。いずれも優れた結果が得られた。
表3及び表4に示した様に共重合体ラテックスの原料組成、重合温度、降温条件を変更した事以外は実施例1と同様な方法で共重合体ラテックスa〜fを得た。重合の各段階での重合転化率、耐湿潤ベタツキ性、機械的安定性の評価結果、及びそれぞれの得られた共重合体ラテックスを使用し、実施例1と同様の条件で調製した塗工紙の物性結果を表3及び表4に記載した。
比較例1〜比較例6においては、共重合体ラテックスを構成する単量体成分の割合が本発明の範囲から外れており、塗工紙のピック強度、共重合体ラテックスの湿潤ベタツキ性、機械的安定性のいずれかの物性が劣っていた。
表4に示す如く、重合中に重合温度の降温を行わずに共重合体ラテックスを製造した。そのように重合温度を変更した事以外は実施例1と同様の方法にて共重合体ラテックスgを得た。更に実施例1と同様の方法にて塗工紙を調製した。塗工紙のピック強度、湿潤ピック強度は劣っていた。また、共重合体ラテックスgの耐湿潤ベタツキ性も劣っていた。
Claims (8)
- (a)共役ジエン系単量体30〜60質量%、(b)エチレン系不飽和カルボン酸単量体1.5〜7質量%、(c)シアン化ビニル系単量体10〜40質量%、および(d)その他共重合可能な単量体3〜58.5質量%(但し(a)+(b)+(c)+(d)=100質量%)から成る単量体混合物を乳化重合して得られる共重合体ラテックスであって、前記の乳化重合の間に重合温度の降温が行われる共重合体ラテックス。
- 前記重合温度の降温は、重合開始時から全単量体に対する重合転化率が3〜20質量%の範囲に至るまでの間に開始され、全単量体に対する重合転化率が60質量%に至るまでに終了され、前記降温における重合温度の降下速度は1〜10℃/hrの範囲である、請求項1記載の共重合体ラテックス。
- 降温が開始された時の重合温度と降温が終了された時の重合温度の差が5℃以上である、請求項1または2記載の共重合体ラテックス。
- 重合温度の降温が連続的に行われる、請求項1から3のいずれか一項に記載の共重合体ラテックス。
- 単量体混合物の70質量%以上が連続又は間欠的に重合の系内に添加され、重合温度の降温が開始された時までに添加される単量体混合物には(a)共役ジエン系単量体を含まない、請求項1から4のいずれか一項に記載の共重合体ラテックス。
- 全単量体に対する重合転化率が70質量%以上になるまで、降温が終了された時の温度で重合が行われる、請求項1から5のいずれか一項に記載の共重合体ラテックス。
- 請求項1から6のいずれかに記載の共重合体ラテックスを含む紙塗工用組成物。
- 請求項7に記載の紙塗工用組成物を用いて製造される塗工紙。
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