JP3047144B2 - 紙被覆用組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた白紙光沢および
印刷光沢を有する塗工紙を得るための紙被覆用組成物に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術および問題点】クレーや炭酸カルシウム等
に代表される白色系顔料をバインダーと共に原紙表面に
塗被する、いわゆる顔料塗工は現在広く行われている。
このような顔料塗工を施した塗工紙は、顔料塗工を施さ
ない非塗工紙に比べて優れた印刷適性と外観を備えてお
り、現在では高級印刷物のほとんどに塗工紙が用いられ
ている。特に最近では、雑誌のビジュアル化、高級化指
向により、さらに優れた外観、すなわちより高い光沢を
有する紙が求められるようになってきた。

【０００３】このような高い光沢を得るため、従来よ
り、顔料塗工に要する塗工量を増やしたり、塗工表面を
平滑にすべくスーパーカレンダー処理を強化したりする
方法が取られているが、これらの方法ではなるほど光沢
は向上するが、生産性の低下や他の紙質の低下、例え
ば、塗工量の増大は紙の重量の増大を、又、スーパーカ
レンダー処理の強化は紙の剛度の低下を引起し、いずれ
も問題があった。

【０００４】又、バインダーによる改良としては、特公
昭６０−１７８７９に示されるように特定のラテックス
を用いる方法が提案されているが、この方法では印刷光
沢（インクグロス）は改良されるが、本発明のように白
紙光沢と印刷光沢の両方を改良するものではなかった。

【０００５】

【問題点を解決するための手段】本発明者らは上記の問
題点につき鋭意検討の結果、特定の組成、粒子径を有す
る共重合体ラテックスと、特定の粒子径、Ｔｇを有する
マイクロポリマーエマルジョンを特定の割合で用いた紙
被覆用組成物が、塗工紙の白紙光沢並びに印刷光沢を向
上させることを見い出し、本発明に至った。

【０００６】すなわち、本発明は、下記共重合体ラテッ
クス（Ａ）８０〜９９．５重量％（固形分換算）および
マイクロポリマーエマルジョン（Ｂ）０．５〜２０重量
％（固形分換算）を主たるバインダーとして含有するこ
とを特徴とする紙被覆用組成物を提供するものである。 共重合体ラテックス（Ａ） 共役ジエン系単量体 ２０〜７５重量％ エチレン系不飽和カルボン酸単量体 ０．５〜２０重量％ 他の共重合可能な単量体 ５〜７９．５重量％ からなり、数平均粒子径が８０〜３００ｎｍである共重
合体ラテックスマイクロポリマーエマルジョン（Ｂ） ガラス転移温度が３０℃以下で、数平均粒子径が５０ｎ
ｍ以下のマイクロポリマーエマルジョン

【０００７】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００８】本発明における共重合体ラテックス（Ａ）
に用いる各単量体としては下記のものが挙げられる。脂
肪族共役ジエン系単量体としては、１，３−ブタジエ
ン、２−メチル−１，３−ブタジエン、２，３−ジメチ
ル−１，３ブタジエン、２−クロル−１，３−ブタジエ
ン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役
ヘキサジエン類などが挙げられ、１種または２種以上用
いることができる。特に１，３−ブタジエンが好まし
い。

【０００９】エチレン系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、フマール酸、イタコン酸などのモノまたはジカルボ
ン酸（無水物）を挙げることができる。

【００１０】これらと共重合可能な他の単量体として
は、アルケニル芳香族単量体、不飽和カルボン酸アルキ
ルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不
飽和単量体、シアン化ビニル単量体、不飽和カルボン酸
アミド単量体等が挙げられる。

【００１１】アルケニル芳香族単量体としては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、メチルα−メチルスチレン、
ビニルトルエンおよびジビニルベンゼン等が挙げられ、
１種または２種以上用いることができる。特にスチレン
が好ましい。

【００１２】不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体
としては、メチルアクリレート、メチルメタクリレー
ト、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチ
ルアクリレート、グリシジルメタクリレート、ジメチル
フマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエー
ト、ジエチルマルエート、ジメチルイタコネート、モノ
メチルフマレート、モノエチルフマレート、２−エチル
ヘキシルアクリレート等が挙げられ、１種または２種以
上用いることができる。特にメチルメタクリレートが好
ましい。

【００１３】ヒドロシキアルキル基を含有する不飽和単
量体としては、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β
−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピ
ルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、
ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタ
クリレート、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルメタ
クリレート、ジ−（エチレングリコール）マレエート、
ジ−（エチレングリコール）イタコネート、２−ヒドロ
キシエチルマレエート、ビス（２−ヒドロキシエチル）
マレエート、２−ヒドロキシエチルメチルフマレートな
どが挙げられ、１種または２種以上用いることができ
る。特にβ−ヒドロキシエチルアクリレートが好まし
い。

【００１４】シアン化ビニル単量体としては、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニ
トリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられ、
１種または２種以上用いることができる。特にアクリロ
ニトリルが好ましい。

【００１５】不飽和カルボン酸アミド単量体としては、
アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールア
クリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルアクリルアミド等が挙げられ、１種または
２種以上用いることができる。特にアクリルアミドが好
ましい。

【００１６】共役ジエン系単量体は、２０重量％〜７５
重量％の範囲で用いられる。この範囲外では、得られた
塗工紙の印刷強度が低下し好ましくない。好ましくは２
５〜６５重量％である。

【００１７】エチレン系不飽和カルボン酸単量体は、
０．５重量％〜２０重量％の範囲で用いられる。０．５
重量％未満では共重合体ラテックスの安定性が劣り、
又、２０重量％を超えると得られた塗工紙の印刷強度が
劣り、いずれも好ましくない。好ましくは１〜１０重量
％である。

【００１８】その他共重合可能な単量体は、５重量％〜
７９．５重量％の範囲で用いられる。この範囲外では得
られた塗工紙の印刷強度が低下し好ましくない。好まし
くは１５〜７４．５重量％である。

【００１９】これら単量体を用いて共重合体ラテックス
を製造するに当たっては、乳化剤、開始剤等を用いてな
る通常の乳化重合法を採用することができる。

【００２０】乳化剤としては高級アルコールの硫酸エス
テル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフ
ェニルエーテルスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、脂
肪族カルボン酸塩、非イオン性界面活性剤の硫酸エステ
ル塩等のアニオン性界面活性剤あるいはポリエチレング
リコールのアルキルエステル型、アルキルフェニルエー
テル型、アルキルエーテル型等のノニオン性界面活性剤
が１種又は２種以上で用いられる。

【００２１】開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸
アンモニウム、過硫酸ナトリウム等の水溶性開始剤、レ
ドックス系開始剤あるいは、過酸化ベンゾイル等の油溶
性開始剤が使用できる。

【００２２】さらに、通常用いられている連鎖移動剤、
電解質、キレート剤等も必要に応じて使用することが出
来る。

【００２３】本発明における上記各種成分の添加方法に
ついては特に制限するものではなく、一括添加方法、分
割添加方法、連続添加方法の何れでも採用することがで
きる。

【００２４】また、本発明においては、一段重合、二段
重合又は多段階重合等何れでも採用することができる。

【００２５】又、共重合体ラテックス（Ａ）は、数平均
粒子径が８０〜３００ｎｍの範囲、好ましくは８０〜２
５０ｎｍの範囲にある必要がある。数平均粒子径が８０
ｎｍ未満では得られた塗工紙の白紙光沢が劣り、３００
ｎｍを超えると得られた塗工紙の印刷強度が劣り好まし
くない。

【００２６】本発明のもう一方の必須成分であるマイク
ロポリマーエマルジョン（Ｂ）については、ガラス転移
温度が３０℃以下であり、かつ、数平均粒子径が５０ｎ
ｍ以下であることが必須条件である。マイクロポリマー
エマルジョン（Ｂ）のガラス転移温度が３０℃を超え
る、または数平均粒子径が５０ｎｍを超えると、本発明
の特徴の一つである優れた印刷光沢を有する塗工紙が得
られず好ましくない。

【００２７】本発明のマイクロポリマーエマルジョン
（Ｂ）は、上記のようにガラス転移温度が３０℃以下で
あり、かつ、数平均粒子径が５０ｎｍ以下のものであれ
ばよく、ポリマーの種類や組成については特に制限はな
いが、例えばアクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エ
マルジョン、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテック
ス、メチルメタクリート−ブタジエン系共重合体ラテッ
クス、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ラテック
ス等が挙げられ、特にアクリル系エマルジョンが好まし
い。

【００２８】これらマイクロポリマーエマルジョン
（Ｂ）の製造に当たっては、共重合体ラテックス（Ａ）
と同様に乳化重合を採用することができる。その際、単
量体の種類および組成を調整することによりガラス転移
温度を、また、重合時に使用する水や乳化剤の単量体に
対する割合を大きくすることで比較的容易に粒子径を低
下させることができる。

【００２９】上記共重合体ラテックス（Ａ）およびポリ
マーマイクロエマルジョン（Ｂ）を紙被覆用組成物のバ
インダーとして用いるに際しては、それぞれ共重合体ラ
テックス（Ａ）８０〜９９．５重量％およびマイクロポ
リマーエマルジョン（Ｂ）０．５〜２０重量％となる割
合で使用する必要がある。マイクロポリマーエマルジョ
ン（Ｂ）が０．５重量％未満では本発明の特徴である優
れた白紙光沢および印刷光沢が得られず、また２０重量
％を超えるとバインダーとしての機能である接着強度が
低下し好ましくない。

【００３０】本発明の紙被覆用組成物は、上記共重合体
ラテックス（Ａ）およびマイクロポリマーエマルジョン
（Ｂ）に顔料、さらに必要に応じてその他の結合剤とと
もに水性分散液として調整される。

【００３１】この際、固形分換算で顔料１００重量部に
対し、上記共重合体ラテックス（Ａ）およびマイクロポ
リマーエマルジョン（Ｂ）の合計量で２〜１００重量
部、好ましくは５〜３０重量部、その他の結合剤が０〜
３０重量部使用できる。

【００３２】ここで、顔料としては、カオリンクレー、
タルク、硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、
水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、サチンホワイトなどの
無機顔料、あるいはポリスチレンラテックスのような有
機顔料が挙げられ、これらは単独または混合して使用さ
れる。

【００３３】また、その他の結合剤としては、澱粉、酸
化澱粉、エステル化澱粉等の変性澱粉、大豆蛋白、カゼ
インなどの天然バインダー、あるいはポリビニルアルコ
ール、ポリ酢酸ビニルラテックスなどの合成ラテックス
が使用される。

【００３４】本発明の紙被覆用組成物を調整するには、
さらにその他の助剤、例えば分散剤（ピロリン酸ナトリ
ウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナ
トリウムなど）、消泡剤（ポリグリコール、脂肪酸エス
テル、リン酸エステル、シリコーンオイルなど）、レベ
リング剤（ロート油、ジシアンジアミド、尿素など）、
防腐剤、耐水化剤（ホルマリン、ヘキサミン、メラミン
樹脂、尿素樹脂、グリオキサルなど）、離型剤（ステア
リン酸カルシウム、パラフィンエマルジョンなど）、蛍
光染料、カラー保水性向上剤（カルボキシメチルセルロ
ース、アルギン酸ナトリウムなど）が必要に応じて添加
される。

【００３５】本発明の紙被覆用組成物を塗工用紙へ塗布
する方法は、公知の技術、例えばエアナイフコーター、
ブレードコーター、ロールコーター、バーコーターなど
の塗布機によって行なわれる。また、塗布後、表面を乾
燥し、カレンダーリングなどにより仕上げる。

【００３６】〔実施例〕以下、実施例を挙げ本発明をさ
らに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお
実施例中、割合を示す部および％は重量基準によるもの
である。また実施例における諸物性の測定は次の方法に
拠った。

【００３７】ゲル含有量 室温乾燥にてラテックスフィルムを作成する。次いでラ
テックスフィルム約１．０ｇを正確に秤量後、４００ｃ
ｃのトルエンに入れ４８時間放置した後、３００メッシ
ュの金網でろ過後、乾燥し、金網上のトルエン不溶物
（ゲル）重量を測定し、ゲル含有量を算出する。

【００３８】ガラス転移温度 室温乾燥にて作成したラテックスまたはエマルジョンフ
ィルムを用い、示差走査熱量計により求める。

【００３９】数平均粒子径 ラテックスまたはエマルジョンを純水にて希釈した後、
ダイナミック光散乱光度計にて数平均粒子径を求める。

【００４０】ＲＩドライピック ＲＩ印刷機で印刷した時のピッキングの程度を肉眼で判
定し、５級（最も良い）から１級（最も悪い）の５段階
法で評価した。６回の平均値を示す。

【００４１】ＲＩウエットピック ＲＩ印刷機で湿し水を用いて印刷した時のピッキングの
程度を肉眼で判定し、５級（最も良い）から１級（最も
悪い）の５段階法で評価した。６回の平均値を示す。

【００４２】白紙光沢 ＪＩＳ Ｐ−８１４２の方法に準じて、印刷前の試料表
面の光沢を測定する。数値の大きい方が光沢に優れる。

【００４３】印刷光沢 ＲＩ印刷機を用い、市販オフセット印刷用紅インクを使
用して、定速印刷を行い試料を作成する。試料の印刷面
の光沢を測定角度６０°とした以外はＪＩＳＰ−８１４
２の方法に準じて測定する。数値の大きい方が光沢に優
れる。

【００４４】共重合体ラテックスの製造 １０リットルのオートクレーブに、水９０部、ドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５部、炭酸水素ナト
リウム０．５部、過硫酸カリウム１．０部および表１に
示す１段目の単量体混合物、連鎖移動剤を仕込み６５℃
で１段目の重合を行った。１段目の乳化重合の転化率が
７０％に達した時点で２段目の単量体混合物、連鎖移動
剤を７時間で連続添加し、２段目の重合を行なった。そ
の後、重合を完結させるため、さらに反応を継続し重合
転化率９８％で重合を終了した。得られた共重合体ラテ
ックスを水酸化ナトリウムを用いてｐＨ８に調整した
後、水蒸気蒸留で未反応単量体を除去し共重合体ラテッ
クスＡ−１〜３およびａ−１〜２を得た。

【００４５】なお、表１中“／”をはさんで左側が１段
目、右側が２段目の量を示す。

【００４６】マイクロポリマーエマルジョンの製造 １０リットルのオートクレーブに、表２に示される量の
水、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、炭酸水素
ナトリウム、過硫酸カリウムの全量と１段目の単量体混
合物、連鎖移動剤を仕込み６５℃で１段目の重合を行っ
た。１段目の乳化重合の転化率が７０％に達した時点で
２段目の単量体混合物、連鎖移動剤を５時間で連続添加
し、２段目の重合を行なった。その後、重合を完結させ
るため、さらに反応を継続し重合転化率９８％で重合を
終了した。得られたマイクロポリマーエマルジョンを水
酸化ナトリウムを用いてｐＨ８に調整した後、水蒸気蒸
留で未反応単量体を除去しマイクロポリマーエマルジョ
ンＢ−１〜２およびｂ−１〜２を得た。

【００４７】なお、表２中“／”をはさんで左側が１段
目、右側が２段目の量を示す。

【００４８】紙被覆用組成物の調整〔Ｉ〕 下記の処方に基づき固形分濃度６２％となるよう純水を
用いて調整し、紙被覆用組成物１〜６を得た。なお、共
重合体ラテックスＡ−１およびマイクロポリマーエマル
ジョンＢ−１の使用割合は表３に示すとおりである。

【００４９】 （処方） 乾燥重量部 カオリンクレー ７０ 部 重質炭酸カルシウム ３０ 部 分散剤（ホ゜リアクリル酸ナトリウム ） ０．３ 部 水酸化ナトリウム ０．１５部 変性デンプン ６ 部 共重合体ラテックスＡ−１─┐混合物 １２ 部 マイクロホ゜リマーエマルシ゛ョンＢ−１ ─┘ ──────────────────────────── 固形分 ６２％

【００５０】紙被覆用組成物の調整〔II〕 下記の処方に基づき固形分濃度６２％となるよう純水を
用いて調整し、紙被覆用組成物７〜１４を得た。なお、
使用した共重合体ラテックスＡ−１〜３、ａ−１〜２お
よびマイクロポリマーエマルジョンＢ−１〜２、ｂ−１
〜２の組み合わせは表４に示すとおりである。

【００５１】 （処方） 乾燥重量部 カオリンクレー ７０ 部 重質炭酸カルシウム ３０ 部 分散剤（ホ゜リアクリル酸ナトリウム ） ０．３ 部 水酸化ナトリウム ０．１５部 変性デンプン ６ 部 共重合体ラテックス １０ 部 マイクロポリマーエマルジョン ０．５ 部 ─────────────────────────── 固形分 ６２％

【００５２】塗工紙の作製 市販の上質紙（６４ｇ／ｍ² ）に上記紙被覆用組成物の
塗被量が片面１２ｇ／ｍ² となるようにコーティングバ
ーを用いて塗工・乾燥した後、ロール温度５０℃、線圧
７０〜８０ｋｇ／ｃｍの条件でスーパーカレンダー処理
を行い塗工紙を得た。得られた塗工紙については、ＲＩ
ドライピック、ＲＩウエットピック、白紙光沢および印
刷光沢を測定した。結果を表３および表４に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】

【表３】

【００５６】

【表４】

【発明の効果】本発明の紙被覆用組成物を用いることに
より、印刷強度に優れ、また白紙光沢および印刷光沢に
優れた塗工紙を得ることができる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記共重合体ラテックス（Ａ）８０〜９
   ９．５重量％（固形分換算）およびマイクロポリマーエ
   マルジョン（Ｂ）０．５〜２０重量％（固形分換算）を
   主たるバインダーとして含有することを特徴とする紙被
   覆用組成物。 共重合体ラテックス（Ａ） 共役ジエン系単量体 ２０〜７５重量％ エチレン系不飽和カルボン酸単量体 ０．５〜２０重量％ 他の共重合可能な単量体 ５〜７９．５重量％ からなり、数平均粒子径が８０〜３００ｎｍである共重
   合体ラテックスマイクロポリマーエマルジョン（Ｂ） ガラス転移温度が３０℃以下で、数平均粒子径が５０ｎ
   ｍ以下のマイクロポリマーエマルジョン