JP2958841B2 - 紙塗工用ラテックス - Google Patents

紙塗工用ラテックス

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は紙塗工用ラテックスに関
する。更に詳しくは高い剛度と高い接着強度とを併せも
ち且つ光沢、耐ブリスター性に優れる塗工紙を得るため
の紙塗工用ラテックスに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、印刷技術の急速な発達に伴い、塗
工紙に要求される性能もきびしくなっており、例えば、
塗工紙の接着強度と剛度との相矛盾した特性を両方とも
向上させ、そのバランスが良好な紙塗工用ラテックスが
求められている。従来、紙塗工用ラテックスとしては、
グリシジル基やヒドロキシル基を含有するカルボキシ変
性ジエン系共重合体のラテックスが知られている(特開
昭61−34297号公報、特開昭57−51703号
公報)。しかし、これらの紙塗工用ラテックスは接着強
度、耐ブリスター性及び光沢のバランスは良いのである
が、剛度が低く、上記要求を満足するものではなかっ
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高い
剛度と高い接着強度とを併せもち且つ光沢、耐ブリスタ
ー性に優れる塗工紙を得るための紙塗工用ラテックスを
提供することにある。本発明者は、塗工紙の剛度及び接
着強度の特性をともに向上させるために検討を行った。
その結果、塗工紙の剛度を向上させるためにはガラス転
移温度の高い重合体ラテックスを塗工することが有効で
あった。しかし、この塗工紙は接着強度が低くなる欠点
があった。また、塗工紙の接着強度を向上させるために
は、ガラス転移温度の低い重合体ラテックス、ゲル含量
の多い重合体ラテックスまたはラテックス粒子の平均粒
子径が小さい重合体ラテックスを塗工することが有効で
あった。しかし、ガラス転移温度の低い重合体ラテック
スでは、塗工紙の剛度が低下することが、ゲル含量の多
い重合体ラテックスでは耐ブリスター性が低下すること
が、また平均粒子径の小さい重合体ラテックスでは光沢
が低下することがそれぞれ判明した。
【0004】ところが、ガラス転移温度が高く、ゲル含
量が少なく且つラテックス粒子の平均粒子径が大きいカ
ルボキシ変性ジエン系共重合体ラテックスと、ガラス転
移温度が低く、ゲル含量が高く且つラテックス粒子の平
均粒子径が小さいカルボキシ変性ジエン系共重合体ラテ
ックスとを混合することによって、本目的を達成できる
ことを見いだし、本発明を完成するに到った。
【0005】
【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、ガラス転移温度が20〜50℃、テトラヒドロフラ
ン不溶解分が20〜50重量%、且つ平均粒子径が0.
11〜0.14μmであるカルボキシ変性ジエン系共重
合体(A)と、ガラス転移温度が0〜30℃、テトラヒ
ドロフラン不溶解分が51〜80重量%、且つ平均粒子
径が0.08〜0.11μmであるカルボキシ変性ジエ
ン系共重合体(B)とを含有する紙塗工用ラテックスが
提供される。
【0006】本発明の紙塗工用ラテックスはカルボキシ
変性ジエン系共重合体(A)とカルボキシ変性ジエン系
共重合体(B)とを含有するものである。
【0007】本発明の紙塗工用ラテックスにおいて、カ
ルボキシ変性ジエン系共重合体(A)は、そのガラス転
移温度が20〜50℃、好ましくは25〜40℃であ
る。ガラス転移温度が低すぎると紙塗工用ラテックスを
塗工して得られる塗工紙の剛度が低くなる。逆に高すぎ
ると塗工紙の接着強度が低くなる。
【0008】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)
は、そのテトラヒドロフラン不溶解分(以下、単に「ゲ
ル含量」という。)が20〜50重量%、好ましくは2
5〜40重量%である。ゲル含量が少なくなると塗工紙
の接着強度が低くなる。逆にゲル含量が多くなると塗工
紙の耐ブリスター性が低下する。
【0009】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)
は、そのラテックス粒子の平均粒子径が0.11〜0.
14μm、好ましくは0.11〜0.13μmである。
粒子径が小さくなると塗工紙の光沢が低下し、大きくな
ると塗工紙の接着強度が低下してくる。
【0010】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)と
しては、そのラテックス粒子が芯部と殻部とからなるコ
ア−シェル構造の重合体粒子であり且つ芯部の重合体の
ガラス転移温度が殻部の重合体のガラス転移温度より、
1〜40℃、好ましくは1〜20℃高いものが、塗工紙
の接着強度および剛度がともに高くなるので好適に用い
られる。ガラス転移温度の差が40℃を超えると塗工紙
の接着強度又は耐ブリスター性が低下することがある。
芯部と殻部との重量比率は通常5:5〜9:1であり、
好ましくは6:4〜9:1である。
【0011】本発明の紙塗工用ラテックスにおいて、カ
ルボキシ変性ジエン系共重合体(B)は、そのガラス転
移温度が0〜30℃、好ましくは0〜15℃である。ガ
ラス転移温度が低すぎると塗工紙の剛度が低くなる。逆
に高すぎると塗工紙の接着強度が低くなる。
【0012】カルボキシ変性ジエン系共重合体(B)
は、そのゲル含量が51〜80重量%、好ましくは60
〜75重量%である。ゲル含量が少なくなると塗工紙の
接着強度が低くなる。逆にゲル含量が多くなると塗工紙
の耐ブリスター性が低下する。
【0013】カルボキシ変性ジエン系共重合体(B)
は、そのラテックス粒子の平均粒子径が0.08〜0.
11μm、好ましくは0.09〜0.11μmである。
粒子径が小さくなると塗工紙の光沢が低下し、大きくな
ると塗工紙の接着強度が低下してくる。
【0014】カルボキシ変性ジエン系共重合体(B)と
して、そのラテックス粒子が芯部と殻部とからなるコア
−シェル構造の重合体粒子であり且つ芯部の重合体のガ
ラス転移温度が殻部の重合体のガラス転移温度より、1
〜40℃、好ましくは1〜20℃高いものが、塗工紙の
接着強度および剛度がともに高くなるので好適に用いら
れる。ガラス転移温度の差が40℃を超えると塗工紙の
接着強度又は耐ブリスター性が低下することがある。芯
部と殻部との重量比率は通常5:5〜9:1であり、好
ましくは6:4〜9:1である。
【0015】本発明において、カルボキシ変性ジエン系
共重合体(A)のガラス転移温度は、カルボキシ変性ジ
エン系共重合体(B)のガラス転移温度より、10℃以
上、特に20℃以上高いことが好ましい。ガラス転移温
度の差が10℃未満では塗工紙の接着強度、剛度および
耐ブリスター性のバランスが悪くなることがある。
【0016】また、カルボキシ変性ジエン系共重合体
(A)のラテックス粒子の平均粒子径は、カルボキシ変
性ジエン系共重合体(B)のラテックス粒子の平均粒子
径より、0.010μm以上、特に0.015μm以上
高いことが好ましい。平均粒子径の差が0.010μm
未満では塗工紙の接着強度、剛度および耐ブリスター性
のバランスが悪くなることがある。
【0017】本発明において、カルボキシ変性ジエン系
共重合体(A)及びカルボキシ変性ジエン系共重合体
(B)はともに、共役ジエン単量体、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単量体とを
重合して得られるものである。
【0018】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。
【0019】エチレン性不飽和カルボン酸単量体として
はアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン
酸、イタコン酸などが挙げられる。
【0020】脂肪族共役ジエン単量体およびエチレン性
不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な単量体として
は、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、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のシアノ基含有エチレン性不飽和
単量体;スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニ
ル単量体;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリ
ル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等のエチレン性
不飽和カルボン酸エステル;(メタ)アクリルアミド、
N−メチロール(メタ)アクリルアミド等のエチレン性
不飽和アミドなどが挙げられる。これらの単量体は、接
着強度、着肉性などの塗工紙物性を向上させるために適
宜組み合わせて使用される。
【0021】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)を
得るために用いる各単量体の量は、全単量体100重量
部のうち、共役ジエン単量体が10〜30重量部、エチ
レン性不飽和カルボン酸単量体が1〜5重量部及びこれ
らと共重合可能な単量体が30〜90重量部であり、好
ましくは共役ジエン単量体が15〜30重量部、エチレ
ン性不飽和カルボン酸単量体が2〜4重量部及びこれら
と共重合可能な単量体が60〜85重量部である。この
範囲外では、接着強度、着肉性などの塗工紙物性が低下
することがある。
【0022】また、カルボキシ変性ジエン系共重合体
(B)を得るために用いる各単量体の量は、全単量体1
00重量部のうち、共役ジエン単量体が20〜50重量
部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体が1〜5重量部
及びこれらと共重合可能な単量体が50〜80重量部で
あり、好ましくは共役ジエン単量体が25〜40重量
部、エチレン性不飽和カルボン酸単量体が2〜4重量部
及びこれらと共重合可能な単量体が50〜75重量部で
ある。この範囲外では、接着強度、着肉性などの塗工紙
物性が低下することがある。
【0023】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)及
びカルボキシ変性ジエン系共重合体(B)は公知の重合
方法によって得られる。単量体の添加方法、重合温度、
重合副資材(重合開始剤、乳化剤、分子量調整剤など)
は特に限定されない。
【0024】本発明の紙塗工用ラテックスは、カルボキ
シ変性ジエン系共重合体(A)のラテックスとカルボキ
シ変性ジエン系共重合体(B)のラテックスとを混合す
ることにより得られる。
【0025】カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)と
カルボキシ変性ジエン系共重合体(B)との重量比率
は、99:1〜50:50、好ましくは95:5〜6
0:40である。第一成分としてのカルボキシ変性ジエ
ン系共重合体が多すぎると塗工紙の接着強度が低くなる
ことがあり、少なすぎると塗工紙の剛度が低くなること
がある。
【0026】なお、カルボキシ変性ジエン系共重合体
(A)のラテックスとカルボキシ変性ジエン系共重合体
(B)のラテックスとを混合する前に、カルボキシ変性
ジエン系共重合体(A)のラテックス及びカルボキシ変
性ジエン系共重合体(B)のラテックスのpHをともに
7〜10、好ましくは8〜9に調整することが好まし
い。pHが低いと混合したときに凝集物を生じることが
ある。
【0027】本発明の紙塗工用ラテックスは、紙塗工用
に一般的に用いられる顔料、分散剤、補助結合剤、耐水
化剤、消泡剤、染料、滑剤などと混合し攪拌して、紙に
塗布される。顔料としてはクレー、炭酸カルシウム、タ
ルク、酸化チタン、サチンホワイトなどの無機顔料;プ
ラスチックピグメント等の有機顔料が挙げられる。顔料
と紙塗工用ラテックスとの使用比率は、顔料100重量
部に対して紙塗工用ラテックス(固形分)が通常3〜4
0重量部、好ましくは5〜30重量部である。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、高い剛度と高い接着強
度とを併せもち且つ光沢、耐ブリスター性に優れる塗工
紙を得るための紙塗工用ラテックスが得られる。
【0029】
【実施例】以下、本発明を実施例により、さらに詳細に
説明する。なお、実施例中の部及び%は特に断わりのな
い限り、重量基準である。
【0030】評価は以下の方法により行った。 (ラテックス物性) ガラス転移温度 示差走査熱量計(DSC[セイコー電子工業(株)製:
SSC5200])を用いて昇温速度10℃/分、開始
温度−100℃の条件で測定した。 ゲル含量 ラテックスのpHを8.0に調整した後、枠付きガラス
板に流延し、100℃にて減圧乾燥してフィルムを得
た。このフィルム0.5gを80メッシュの金網のかご
に入れて、それを20℃のテトラヒドロフラン100m
lに24時間浸漬した後、金網のかごに残るフィルムを
100℃で減圧乾燥し、残存率を計算してゲル含量を求
めた。 平均粒子径 電子顕微鏡で観察し、重合体の粒子径を500個測定し
その数平均値で表した。
【0031】参考例1 攪拌機付きタンクに、水35部、ラウリル硫酸ソーダ
0.14部、重炭酸ソーダ0.35部、t−ドデシルメ
ルカプタン0.5部、スチレン30.7部、メタクリル
酸メチル22.9部、イタコン酸2部、アクリルアミド
0.6部及びブタジエン13.9部を仕込み第一段階用
モノマーエマルジョンを得た。別の攪拌機付きタンク
に、水15部、ラウリル硫酸ソーダ0.06部、重炭酸
ソーダ0.15部、t−ドデシルメルカプタン0.2
部、スチレン12.4部、メタクリル酸メチル9.8
部、イタコン酸0.8部、アクリルアミド0.2部及び
ブタジエン6.7部を仕込み第二段階用モノマーエマル
ジョンを得た。一方攪拌機付きオートクレーブに水34
部、エチレンジアミンテトラ酢酸四ナトリウム塩0.1
部、ラウリル硫酸ソーダ0.1部及び過硫酸カリウム
0.2部を仕込み、80℃に加熱し、前記第一段階用モ
ノマーエマルジョンのうち14%をオートクレーブに添
加し、1時間反応させた。その後過硫酸カリウム0.8
部及び水20部を添加した後、残りの第一段階用モノマ
ーエマルジョンを3時間かけて連続的に添加した。第一
段階用モノマーエマルジョンの添加終了後、第二段階用
モノマーエマルジョンを2時間かけて連続的に添加し
た。この間オートクレーブは80℃に維持した。第二段
階用モノマーエマルジョン添加終了後、更に4時間、8
0℃を維持した後、水蒸気を吹き込み、未反応の単量体
を除去し、5%の水酸化ナトリウム水溶液を添加してp
Hを8.5に調整して、カルボキシ変性ジエン系共重合
体(A)のラテックスとしてコア−シェル構造のラテッ
クスA1を得た。
【0032】参考例2〜12 参考例1において、モノマーエマルジョンに用いる単量
体組成を表1及び表2に示す処方に変えた他は参考例1
と同じ方法で、カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)
のラテックスとしてラテックスA2〜A7を得、またカ
ルボキシ変性ジエン系共重合体(B)のラテックスとし
てラテックスB1〜B6を得た。ラテックスA1〜A7
及びラテックスB1〜B6の評価結果を表1及び表2に
示した。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】実施例1 70部(固形分換算)のラテックスA1と30部(固形
分換算)のラテックスB1とを混合し攪拌して本発明の
紙塗工用ラテックスを得た。
【0036】実施例2〜7 表3に示す配合処方に変えた他は実施例1と同じ方法で
本発明の紙塗工用ラテックスを得た。
【0037】比較例1〜7 表4に示す配合処方に変えた他は実施例1と同じ方法で
紙塗工用ラテックスを得た。
【0038】参考例13 以下の方法に従って、実施例1〜7及び比較例1〜7に
より得られた紙塗工用ラテックスを用いて塗工紙を得
た。 (塗工紙の作製)カオリンクレー(エンゲルハルド社製、
UW90)70部、炭酸カルシウム(三共製粉社製、エ
スカロン#2000)30部、分散剤(東亜合成社製、
アロンT−40)0.15部、水酸化ナトリウム0.1
5部、酸化デンプン3部及び紙塗工用ラテックス10部
(固形分)を混合して攪拌し、固形分濃度65%、pH
9.5の紙塗工用組成物を得た。この組成物を上質紙に
塗工量が片面当り15g/m2となるように塗布し、塗
布直後に140℃の熱風で4秒間乾燥し、20℃、65
%R.H.の恒温恒湿室内に一夜放置した。その後温度
40℃、線圧40Kg/cmの条件で2回スーパーカレ
ンダー処理を行った。
【0039】これらの塗工紙を、以下の方法で評価し、
その結果を表3及び表4に示した。 (塗工紙の評価) ドライピック(接着強度) 塗工紙にRIテスター(明石製作所製)を用いて、印刷
インク(タック値16)を4回重ね刷りした後、塗工紙
の剥がれ状態を観察し5点法で評価した。点数の高いほ
うがドライピックが高い。 剛度 クラーク剛度試験機(熊谷(株)社製)を用いて測定し
た。 光沢 塗工紙に印刷インク(タック値16)を1回刷りした
後、グロスメーターを用いて、入射角60度の条件にお
いて測定した。 耐ブリスター性 塗工紙を約6%に調湿した後、加熱したオイルバスに投
げ込み、ブリスターの発生する最低オイルバス温度で示
した。
【0040】
【表3】
【0041】
【表4】
【0042】表3及び表4から、ゲル含量の多いラテッ
クスA4を配合したもの(比較例1)では耐ブリスター
性が低くなることがわかる。ガラス転移温度の低いラテ
ックスA5を配合したもの(比較例2)又はラテックス
B4を配合したもの(比較例5)では剛度が低くくなる
ことがわかる。ガラス転移温度が高いラテックスA6を
配合したもの(比較例3)又はラテックスB5を配合し
たものではドライピックが低くなることがわかる。平均
粒子径の小さいラテックスA7を配合したもの(比較例
4)では光沢が低くなることがわかる。平均粒子径が大
きいラテックスB6を配合したもの(比較例7)ではド
ライピックが低くなることがわかる。これに対して、本
発明に従えば、高い剛度と高い接着強度とを併せもち且
つ光沢、耐ブリスター性に優れ、各特性のバランスよい
ことがわかる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−209895(JP,A) 特開 平3−64597(JP,A) 特開 平2−70714(JP,A) 特開 昭62−231096(JP,A) 特開 昭61−34297(JP,A) 特開 平3−90699(JP,A) 特開 平5−295695(JP,A) 特開 平5−321196(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08D 109/10 C08L 9/10 D21H 17/31

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス転移温度が20〜50℃、テトラ
    ヒドロフラン不溶解分が20〜50重量%、且つラテッ
    クス粒子の平均粒子径が0.11〜0.14μmである
    カルボキシ変性ジエン系共重合体(A)と、ガラス転移
    温度が0〜30℃、テトラヒドロフラン不溶解分が51
    〜80重量%、且つラテックス粒子の平均粒子径が0.
    08〜0.11μmであるカルボキシ変性ジエン系共重
    合体(B)とを含有する紙塗工用ラテックス。
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