JP2014189941A - 紙用コーティング配合物 - Google Patents
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Abstract
【課題】ポリマーバインダ、ＴｉＯ２及びピロリン酸四カリウムを含む塗膜でコーティングされた塗工済み又は未塗工の板紙を含む優れた光学的性質を示す積層体の提供。
【解決手段】塗工済み又は未塗工の板紙と、前記塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含み、前記塗膜が（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、前記ポリマーバインダが酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマーを含む積層体。
【選択図】なし
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【選択図】なし
Description
本発明は、改善された白色度を有する着色紙用コーティング剤に関する。
二酸化チタン（ＴｉＯ２）は、光学的性質、例えば白色度、不透明度及び外観を改善するための、色の濃い基体、例えば再生ボール紙及び未晒クラフトボール紙上の板紙用コーティング剤における顔料として使用される。加えて、ＴｉＯ２は、不透明度を改善するために軽量コート紙、あるいは白色度及び外観を改善するためにプレミアムコート紙グレードで使用される。ＴｉＯ２はコストが高くつくことから、製紙業者は、その使用量を減少させる又はその効率を改善する又はその両方を行う方法を模索している。
分散剤等の改質剤の不在下ではＴｉＯ２粒子が密集し、非効率的な隠蔽につながる。しかしながら、ＴｉＯ２がよく分散したとしても、ＴｉＯ２レベルが上昇するにつれてＴｉＯ２粒子の密集は起こり得る。さらに、例えば、（２００１年に開催されたＴＡＰＰＩ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅで発表されたＩｍｅｒｙｓ社の“Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ Ｉｎ Ｂｌａｄｅ Ｃｏａｔｉｎｇ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ”についての論文、またＲ．Ｆ．Ｃｏｎｌｅｙによる“Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ：Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ａｎｄ Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｎｇ Ｓｌｕｒｒｉｅｓ”（Ｗｉｌｅｙ Ｐｒｅｓｓ）における“Ｉｎｏｒｇａｎｉｃ Ｓａｌｔ Ｄｉｓｐｅｒｓａｎｔｓ”についての第３章）コーティング剤の過分散は顔料粒子の凝集を引き起こし、これがコーティング剤の白色度における約０．５〜１．５ポイントの改善につながり得ることが知られている。しかしながら、白色度におけるこの改善はコーティング剤の空隙率が上昇し、それによって気泡からの光拡散量が増加することに起因するものであって、コーティング剤におけるＴｉＯ２分散効率の上昇に起因するものではない。さらに、高レベルの分散剤の使用によって実現される白色度におけるこの優位は、カレンダリング後には１ポイント未満にまで大きく低下する。これは分散剤を添加した際に形成された空隙がカレンダリング工程中に除去されるからである。
米国特許第８０４３４７６号明細書では、ホスフェート又はホスホネート官能化アクリルポリマーバインダ、ＴｉＯ２及びポリホスフェート分散剤を含む、改善された粘度安定性を有する紙又は板紙用コーティング配合物が開示されている。ホスフェート又はホスホネート官能性はＴｉＯ２へのバインダの吸着性を強化することでＴｉＯ２の使用効率を改善すると知られているが、ホスフェート又はホスホネートの存在は、バインダの粘度安定性及びコーティング剤の感水性に悪影響を及ぼすことが多い。さらに、一般に用いられるホスフェートモノマーであるホスホエチルメタクリレート（ＰＥＭ）から調製したラテックスは、食品と接触し得る製品を取り締まる政府規制機関（例えば、ＦＤＡ）が懸念する不純物を必ず含有する。このため、ホスフェート及びホスホネート官能化バインダの存在を必要としない、より高い白色度を有するコーティング剤を設計することは、紙及び板紙用コーティング配合物の分野における前進となり得る。
本発明は、塗工済み又は未塗工の板紙と、この塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含む積層体を提供することによって当該分野におけるニーズに取り組むものであって、塗膜は（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、ポリマーバインダは酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマーを含み、重量％は全て塗膜の重量を基準としている。
別の態様において、本発明は、厚さ５〜３５μｍの組成物の層を紙又は板紙に塗布するステップを含む方法であり、この組成物は、（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダ粒子と、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとの水性分散系を含み、ポリマーバインダ粒子は酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマー粒子を含み、重量％は全て組成物の全固形分の重量を基準としている。
ピロリン酸カリウム含有塗膜は、表面的には似ている他の分散剤を含有する塗膜と比較すると、多種多様なバインダ及び各種グレードのＴｉＯ２を使用しても、改善された白色度を示す。
本発明は、塗工済み又は未塗工の板紙と、この塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含む積層体を提供することによって当該分野におけるニーズに取り組むものであって、塗膜は（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、ポリマーバインダは酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマーを含み、重量％は全て塗膜の重量を基準としている。
好ましくは、組成物の全固形分の重量を基準としたバインダの重量％は５〜２５重量％である。バインダは最高８重量％のホスフェート又はホスホネート基を含有し得るが、好ましくはこれらの基は実質的に不在である。本明細書で使用の表現「ホスフェート又はホスホネート基が実質的に不在」とは、バインダ粒子が、バインダの重量を基準として、０．０５重量％未満、好ましくは０．０１重量％未満、より好ましくは０．００１重量％未満、最も好ましくは０重量％のホスフェート及びホスホネート基を含有することを意味する。
この水性組成物は好ましくは、組成物の全固形分の重量を基準として、５〜２５重量％、より好ましくは５〜２０重量％、最も好ましくは５〜１５重量％のＴｉＯ２を含む。ＴｉＯ２はルチル又は鋭錐石ＴｉＯ２であってもよく、また無処理であってもよく、あるいは無機シリカ又はアルミナ又はジルコニア又はこれらの組み合わせで処理されてもよい。
ピロリン酸四カリウムは好ましくは、組成物の重量を基準として、０．２〜０．８重量％で組成物中に存在する。
本発明の組成物は有利には、クレイ、炭酸カルシウム等の補助顔料、レオロジー調整剤、ＲＯＰＡＱＵＥＴＭＡＦ−１０５５中空球顔料（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社又はその系列会社の商標）等の中空球顔料、タンパク質、デンプン等の天然バインダ、蛍光増白剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤及びポリアクリル酸系分散剤等の他の分散剤を含めた他の添加剤を含む。本発明の組成物に有用な補助顔料の粒径は、Ｓｅｄｉｇｒａｐｈを使用した測定で好ましくは２μｍより細かく、より好ましくは２μｍより８０〜１００重量％細かい。この好ましい粒径範囲は、ペイント塗料において典型的に用いられるものよりかなり小さい。
膜厚は好ましくは、５μｍから、より好ましくは１０μｍから３５μｍまで、より好ましくは２０μｍまでの範囲にあり、これは典型的なペイント塗料の膜厚の約３分の１〜１０分の１である。
第２の態様において、本発明は、厚さ５〜３５μｍの組成物の層を紙又は板紙に塗布するステップを含む方法であり、この組成物は、（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダ粒子と、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとの水性分散系を含み、ポリマーバインダ粒子は酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマー粒子を含み、重量％は全て組成物の全固形分の重量を基準としている。バインダ粒子は好ましくは、５０ｎｍから、より好ましくは８０ｎｍから５００ｎｍまで、より好ましくは３００ｎｍまでの範囲の体積平均粒径を有する。
驚くべきことに、本発明の積層体は、ＴｉＯ２の追加投入を行うことなく且つ好ましくはホスフェート及びホスホネート基を実質的に又は完全に含有しないバインダを使用して紙又は板紙に白色度を付与すると判明している。さらに、以下の実施例で実証するように、驚くべきことに、ＴＫＰＰを含有する着色塗膜でコーティングされた紙又は板紙は、表面的には似ている分散剤（ＴＳＰＰ又はＫＴＰＰ）を含有する塗膜より優れた白色度を変わることなく提供すると判明している。優れた白色度になるこの傾向は総じて、多種多様なバインダ及びＴｉＯ２タイプにわたって観察された。
ＰＯＬＹＣＯ、ＲＨＯＰＬＥＸ及びＡＣＵＭＥＲは全て、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社又はその系列会社の商標である。
実施例１：ビニルアクリルラテックス及びＴＫＰＰを使用したコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例１：分散剤を使用しないビニルアクリルラテックスコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例２：ＴＳＰＰを使用したビニルアクリルラテックスコーティング剤の調製
実施例１の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例１の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
比較例３：ＫＴＰＰを使用したビニルアクリルラテックスコーティング剤の調製
実施例１の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例１の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例２：スチレンアクリルラテックス及びＴＫＰＰを使用したコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてスチレンアクリルラテックス（２０重量部、４６．５％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．８重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．２重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてスチレンアクリルラテックス（２０重量部、４６．５％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．８重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．２重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例４：分散剤を使用しないスチレンアクリルラテックスコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてスチレンアクリルラテックス（２０重量部、４６．５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いて０．２部のＲＭ−２３２Ｄ（２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７０．５８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてスチレンアクリルラテックス（２０重量部、４６．５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いて０．２部のＲＭ−２３２Ｄ（２８．２７％固形分）を添加した。
比較例５：ＴＳＰＰを使用したスチレンアクリルラテックスコーティング剤の調製
実施例２の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．８重量部、５％固形分）を、ＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例２の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．８重量部、５％固形分）を、ＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
比較例６：ＫＴＰＰを使用したスチレンアクリルラテックスコーティング剤の調製
実施例２の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．８重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例２の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．８重量部、５％固形分）をＴＫＰＰの代わりの分散剤として使用した。
実施例３及び比較例７〜９ではビニルアクリルラテックスバインダを２０６３ ＴｉＯ２と共に使用し、２０６３ ＴｉＯ２はＲＰＳ ＴｉＯ２より低いＴｉＯ２純度及び高い無機アルミナ表面処理濃度を有する。
実施例３：ビニルアクリルラテックス、２０６３ ＴｉＯ２及びＴＫＰＰを使用したコーティング剤の調製
２０６３ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７７．８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
２０６３ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７７．８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例７：分散剤を使用しないビニルアクリルラテックス／ＲＰＳ ＴｉＯ２コーティング剤の調製
２０６３ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７７．８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
２０６３ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７７．８％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例８：ビニルアクリルラテックス、２０６３ ＴｉＯ２及びＴＳＰＰを使用したコーティング剤の調製
実施例３の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例３の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
比較例９：ビニルアクリルラテックス、２０６３ ＴｉＯ２及びＫＴＰＰを使用したコーティング剤の調製
実施例３の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例３の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例４及び比較例１０〜１２ではビニルアクリルラテックスバインダをＲ−７４６ ＴｉＯ２と共に使用し、Ｒ−７４６ ＴｉＯ２は、ＲＰＳ ＴｉＯ２より純度が低いアルミナ／シリカ表面処理ＴｉＯ２である。
実施例４：ビニルアクリルラテックス、Ｒ−７４６ ＴｉＯ２及びＴＫＰＰを使用したコーティング剤の調製
Ｒ−７４６ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７６．８１％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、 ４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
Ｒ−７４６ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７６．８１％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、 ４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．３重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例１０：分散剤を使用しないビニルアクリルラテックス／Ｒ−７４６ ＴｉＯ２コーティング剤の調製
Ｒ−７４６ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７６．８１％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
Ｒ−７４６ ＴｉＯ２（１０．５重量部、７６．８１％固形分）をクレイ（８９．５重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例１１：ビニルアクリルラテックス、Ｒ−７４６ ＴｉＯ２及びＴＳＰＰを使用したコーティング剤の調製
実施例４の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例４の方法を用いた。ただし、ＴＳＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
比較例１２：ビニルアクリルラテックス、Ｒ−７４６ ＴｉＯ２及びＫＴＰＰを使用したコーティング剤の調製
実施例４の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例４の方法を用いた。ただし、ＫＴＰＰ（０．３重量部、５％固形分）をＴＫＰＰ分散剤の代わりの分散剤として使用した。
実施例５：ＲＰＳ ＴｉＯ２、ＡＦ−１０５５及びＴＫＰＰを使用したコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（９重量部、７０．５８％固形分）及びＡＦ−１０５５（２．１６重量部、２６．６１％固形分）をクレイ（８８．６重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．２４重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（９重量部、７０．５８％固形分）及びＡＦ−１０５５（２．１６重量部、２６．６１％固形分）をクレイ（８８．６重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）、次にＴＫＰＰ（０．２４重量部、５％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
比較例１３：分散剤なしでのＲＰＳ ＴｉＯ２及びＡＦ−１０５５を使用したコーティング剤の調製
ＲＰＳ ＴｉＯ２（９重量部、７０．５８％固形分）及びＡＦ−１０５５（２．４重量部、２６．６１％固形分）をクレイ（８８．６重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
ＲＰＳ ＴｉＯ２（９重量部、７０．５８％固形分）及びＡＦ−１０５５（２．４重量部、２６．６１％固形分）をクレイ（８８．６重量部、６８．２４％固形分）に添加し、続いてビニルアクリルラテックス（２０重量部、４９．８％固形分）を添加した。追加の脱イオン水を添加することで％固形分を４５％に調節した。次にＮａＯＨでｐＨを８〜８．５に調節し、続いてＲＭ−２３２Ｄ（０．６重量部、２８．２７％固形分）を添加した。
塗工済み試料の準備
コーティング剤を巻線ロッド１２番を使用してＬｅｎｅｔａ社のペイントスクラブパネル基体に手作業で塗布し、次に８３℃で３分間にわたって乾燥させた。白色度の測定を、Ｔｅｃｈｎｉｄｙｎｅ社のＭｉｃｒｏ Ｓ−５ Ｂｒｉｇｈｔｍｅｔｅｒを使用して行った。測定に先立って、白色度のキャリブレーションを標準（表示白色度８４．７）を用いて行った。試料１個あたり５回の測定を記録し、中央値を表１に示す。実施例１〜２及び比較例１〜６（Ｃ１〜Ｃ６）に関する白色度データを表１に示す。
コーティング剤を巻線ロッド１２番を使用してＬｅｎｅｔａ社のペイントスクラブパネル基体に手作業で塗布し、次に８３℃で３分間にわたって乾燥させた。白色度の測定を、Ｔｅｃｈｎｉｄｙｎｅ社のＭｉｃｒｏ Ｓ−５ Ｂｒｉｇｈｔｍｅｔｅｒを使用して行った。測定に先立って、白色度のキャリブレーションを標準（表示白色度８４．７）を用いて行った。試料１個あたり５回の測定を記録し、中央値を表１に示す。実施例１〜２及び比較例１〜６（Ｃ１〜Ｃ６）に関する白色度データを表１に示す。
結果から、ＴＫＰＰ含有塗膜（実施例１、２）がＴＳＰＰ含有塗膜（Ｃ２、Ｃ５）より優れた白色度を示すことがわかる。これらの結果から更に、スチレンアクリレートバインダにはＫＴＰＰよりＴＫＰＰのほうが良いことがわかる。ＴＫＰＰコーティング剤（実施例１、２）は分散剤を使用しないコーティング剤（Ｃ１、Ｃ４）より白色度において約５〜６ポイントの改善を示し、一方、ＴＳＰＰコーティング剤は白色度において約３〜４ポイントの改善しか示さない。
改質ＴｉＯ２がコーティング剤の性能に及ぼす影響を比較するために、塗工済みの基体を、２つのタイプの表面処理ＴｉＯ２、すなわちアルミナ処理ＴｉＯ２（２０６３）及びシリカ／アルミナ処理ＴｉＯ２（Ｒ７４６）を使用して準備した。２０６３ ＴｉＯ２系コーティング剤を、（ａ）ＴＫＰＰ（実施例３）、（ｂ）分散剤なし（Ｃ７）、（ｃ）ＴＳＰＰ（Ｃ８）及び（ｄ）ＫＴＰＰ（Ｃ９）で調製した。Ｒ−７４６ ＴｉＯ２系コーティング剤を、（ａ）ＴＫＰＰ（実施例４）、（ｂ）分散剤なし（Ｃ１０）、（ｃ）ＴＳＰＰ（Ｃ１１）及び（ｄ）ＫＴＰＰ（Ｃ１２）で調製した。結果を表２にまとめる。
データから、ＴＫＰＰ分散剤及びアルミナ処理ＴｉＯ２（２０６３）を含有する塗膜（実施例３）が比較例の塗膜より優れた白色度を示すことがわかる。ＴＳＰＰ含有塗膜（Ｃ８）は、分散剤を使用しない塗膜（Ｃ７）と比較して白色度において改善を示さず、一方、ＫＴＰＰ含有塗膜（Ｃ９）は白色度において約１ポイントの上昇を示す。比較すると、ＴＫＰＰ塗膜は、このアルミナ改質ＴｉＯ２の使用により白色度において約３ポイントの上昇を示す。
同様の傾向がアルミナ／シリカ表面処理ＴｉＯ２（Ｒ−７４６）において観察され、ＴＫＰＰ含有塗膜は比較例の塗膜より優れた白色度を示す。ＴＫＰＰ分散剤含有塗膜（実施例４）は、分散剤を使用しない塗膜（Ｃ１０）より白色度において約４ポイントの上昇を示す。比較すると、ＴＳＰＰ含有塗膜（Ｃ１１）及びＫＴＰＰ含有塗膜（Ｃ１２）は、白色度において約３ポイントの上昇を示す。
ＴｉＯ２及び中空球顔料を含有する塗膜におけるＴＫＰＰの影響を比較するために、２種のコーティング剤：（ａ）ＲＰＳ ＴｉＯ２、ＡＦ−１０５５及びＴＫＰＰを含有するコーティング剤（実施例５）及び（ｂ）ＲＰＳ ＴｉＯ２及びＡＦ−１０５５を含有するコーティング剤（Ｃ１３）を調製した。表３の結果は、ＴＫＰＰ含有コーティング剤（実施例３）の白色度性能がＴＫＰＰ不使用コーティング剤（Ｃ１３）より優れていることを示す。具体的には、ＴＫＰＰ含有塗膜は、ＴＫＰＰ不使用塗膜より白色度において約４ポイントの上昇を示す。
驚くべきことに、ＴＫＰＰを含有する着色塗膜でコーティングされた紙又は板紙は、表面的には似ている分散剤を含有する塗膜より優れた白色度を変わることなく提供すると判明している。際立って優れた白色度になるこの傾向は総じて、多種多様なバインダ及びＴｉＯ２にわたって観察された。
本発明は、塗工済み又は未塗工の板紙と、この塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含む積層体を提供することによって当該分野におけるニーズに取り組むものであって、塗膜は（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．０５〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、ポリマーバインダは酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル若しくはスチレン−ブタジエンポリマー又はそれらのブレンドを含み、重量％は全て塗膜の重量を基準としている。
別の態様において、本発明は、厚さ５〜３５μｍの組成物の層を紙又は板紙に塗布するステップを含む方法であり、この組成物は、（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダ粒子と、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．０５〜２重量％のピロリン酸四カリウムとの水性分散系を含み、ポリマーバインダ粒子は酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル若しくはスチレン−ブタジエンポリマー粒子又はそれらのブレンドを含み、重量％は全て組成物の全固形分の重量を基準としている。
本発明は、塗工済み又は未塗工の板紙と、この塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含む積層体を提供することによって当該分野におけるニーズに取り組むものであって、塗膜は（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．０５〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、ポリマーバインダは酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル若しくはスチレン−ブタジエンポリマー又はそれらのブレンドを含み、重量％は全て塗膜の重量を基準としている。
ピロリン酸四カリウムは好ましくは、組成物の重量を基準として、０．１〜０．８重量％で組成物中に存在する。
第２の態様において、本発明は、厚さ５〜３５μｍの組成物の層を紙又は板紙に塗布するステップを含む方法であり、この組成物は、（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダ粒子と、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．０５〜２重量％のピロリン酸四カリウムとの水性分散系を含み、ポリマーバインダ粒子は酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル若しくはスチレン−ブタジエンポリマー粒子又はそれらのブレンドを含み、重量％は全て組成物の全固形分の重量を基準としている。バインダ粒子は好ましくは、５０ｎｍから、より好ましくは８０ｎｍから５００ｎｍまで、より好ましくは３００ｎｍまでの範囲の体積平均粒径を有する。
Claims (9)
- 積層体であって、
塗工済み又は未塗工の板紙と、前記塗工済み又は未塗工の紙又は板紙に付着した厚さ５〜３５μｍの塗膜の層とを含み、
前記塗膜が（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダと、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとを含み、前記ポリマーバインダが酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマーを含み、重量％が全て前記塗膜の重量を基準としている、積層体。 - 前記ポリマーバインダが、前記バインダの重量を基準として、０．０５重量％未満のホスフェート及びホスホネート基を含有する、請求項１に記載の積層体。
- ピロリン酸四カリウムの濃度が、前記塗膜の全固形分の重量を基準として、０．２〜０．８重量％である、請求項１又は２に記載の積層体。
- 前記塗膜がクレイ又は炭酸カルシウム又はその両方を更に含む、請求項１〜３のいずれかに記載の積層体。
- 前記バインダが酢酸ビニルポリマーである、請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
- 前記バインダがスチレン−アクリルポリマーである、請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
- 前記バインダがスチレン−ブタジエンである、請求項１〜４のいずれかに記載の積層体。
- 前記塗膜が、レオロジー調整剤、中空球顔料、天然バインダ、蛍光増白剤、潤滑剤、消泡剤、架橋剤及びポリアクリル酸から成る群から選択される１種以上の添加剤を含む、請求項１〜７のいずれかに記載の積層体。
- 厚さ５〜３５μｍの組成物の層を紙又は板紙に塗布するステップを含み、
前記組成物が（ａ）３〜２５重量％のポリマーバインダ粒子と、（ｂ）５〜３５重量％のＴｉＯ２と、（ｃ）０．１〜２重量％のピロリン酸四カリウムとの水性分散系を含み、前記ポリマーバインダ粒子が酢酸ビニル、ビニル−アクリル、スチレン−アクリル又はスチレン−ブタジエンポリマー粒子を含み、重量％が全て前記組成物の全固形分の重量を基準としている、方法。
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