JP3457387B2 - 紙用コーティング剤 - Google Patents
紙用コーティング剤Info
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Description
し、特にブレードコーターあるいはロールコーター適性
に著しく優れた紙用コーティング剤に関する。
VAと略記する)は紙の表面強度,平滑度,光沢あるい
はバリヤー性の向上など表面特性を改善するためのクリ
アーコーティング剤として、また顔料コーティングにお
けるバインダーとして広く使用されている。PVAは、
造膜性および強度において他の糊剤の追随を許さぬ優れ
た性能を有することが広く知られている。しかしなが
ら、近年、塗布スピードの上昇あるいはロールコーター
による塗布など塗布方法の変更にともない、従来の如き
水溶液による塗布では、例えばブレードコーターにおけ
る高剪断速度条件下での粘度上昇(ダイラタンシー)、
あるいは高速ロール塗布におけるスジ状塗膜の発生、霧
状飛散の発生など問題点が多く、安定した均一塗布がで
きないという状況に至っている。
PVAの造膜性および強度などの特徴を維持したまま、
塗布適性に著しくすぐれた紙用コーティング剤を提供す
るものである。
題を解決するため鋭意検討した結果、平均粒子径が0.
01〜1μmの微粒子状PVAを用いることにより、特
に冷水には実質的に不溶でスラリー状態を維持し、塗布
後の乾燥過程で溶解し、皮膜を形成する性質をもった微
粒子PVAを用いることにより、上記課題が達成できる
ことを見出した。本発明はこのような知見に基いて完成
したものである。すなわち、本発明は平均粒子径0.0
1〜1μm(好ましくは0.1〜1μm、より好ましく
は0.2〜0.9μm)の微粒子PVAよりなる紙用コ
ーティング剤を提供するものである。本発明に用いられ
る微粒子状PVAの粘度平均重合度(以下、重合度と略
記する)としては、特に制限はないが、塗工紙の強度物
性の点からは550以上が好ましく、700以上がより
好ましく、1000以上が特に好ましい。重合度の上限
についても特に制限はないが、30000以下が好まし
く、20000以下がより好ましい。微粒子状PVAの
けん化度としては、特に制限はないが、70〜100モ
ル%が好ましく、80〜100モル%がより好ましく、
90〜100モル%が一層好ましく、けん化度は高い方
がより好ましい。微粒子状PVAの粒子径が1μmより
大きい場合には、塗布後の乾燥過程で微粒子PVAの溶
解が充分には起こらないため、本発明の効果が充分得ら
れない。また、微粒子PVAの粒子径が0.01μmより
小さい場合には、水スラリー粘度が高くなりやすく、本
発明の目的には適さない。
法としては、例えば、ビニルエステル、特に酢酸ビニ
ルの分散重合あるいはエマルジョン重合によって0.0
1〜1μmのポリビニルエステル微粒子を作成し、これ
をアルコール中あるいはパラフィン等の溶剤中でけん化
する方法、通常の溶液重合法によって得られるポリビ
ニルエステルをスプレードライ等により粒子径0.01
〜1μmとし、これをアルコール中あるいはパラフィン
等の溶剤中でけん化する方法等が挙げられるが、これら
の方法に限定されるものではない。
は、ビニルエステルと共重合可能な他の不飽和単量体、
例えばスチレン,アルキルビニルエーテル,バーサチッ
ク酸ビニル,(メタ)アクリルアミド,エチレン,プロ
ピレン,α−ヘキセン,α−オクテン等のオレフィン、
(メタ)アクリル酸,クロトン酸,(無水)マレイン
酸,フマル酸,イタコン酸等の不飽和酸並びにそのアル
キルエステル及びアルカリ金属塩,2−アクリルアミド
−2−メチルプロパンスルホン酸等のスルホン酸含有単
量体及びそのアルカリ金属塩、トリメチル−3−(1−
アクリルアミド−1,1−ジメチルプロピル)アンモニ
ウムクロリド,トリメチル−3−(1−アクリルアミド
プロピル)アンモニウムクロリド,1−ビニル−2−メ
チルイミダゾール及びその4級化物等のカチオン性単量
体、トリメトキシビニルシラン等のシリル基含有単量体
等を少割合で共重合させたポリビニルエステルも使用可
能である。
0℃以上での通常の乾燥、100℃以上での空気中での
熱処理または100℃以上でのオートクレーブを用いた
メタノール中での熱処理により、実質的に冷水不溶性と
することができる。ここで、実質的に冷水不溶性とは、
20℃の水への溶解度が50%以下であることを意味す
る。これまで、重合度500以下のPVAを粉砕するこ
とによって得られる平均粒子径30μm程度の微粒子P
VAについては知られているが、粉砕法によって得られ
るPVAの粒子径はいずれも1μmを越えるものであ
り、このような粒子径のPVAは冷水不溶性と塗布後の
乾燥中での溶解性との両方の性質を同時に満たすことは
できず、また重合度500以下では強度物性が充分でな
いため、本発明の目的には適さない。
てグリオキザール,尿素樹脂等の耐水化剤、グリコール
類やグリセリン等の可塑剤、アンモニア,カセイソー
ダ,炭酸ソーダあるいはリン酸等のpH調節剤、消泡
剤,離型剤,界面活性剤等公知の添加剤を添加すること
もできる。さらに他のコーティング剤、例えばPVA,
変性PVA(例えば、カルボキシル基変性PVA,スル
ホン酸基変性PVA,アクリルアミド変性PVA,カチ
オン基変性PVA,長鎖アルキル基変性PVA),澱
粉,変性澱粉,カゼイン,カルボキシメチルセルロース
(CMC)あるいは合成樹脂エマルジョン(スチレン−
ブタジエンラテックス,ポリアクリル酸エステルエマル
ジョン,酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合エマル
ジョン,酢酸ビニル−エチレン共重合エマルジョン)等
を混合することもできる。
ティング剤,顔料コーティング剤として用いることがで
き、特に高速ロールコーター,ブレードコーターによる
塗布において効果が顕著であるが、それに限定されるも
のではない。本発明のコーティング剤を水性スラリーと
して用いる場合は、水性スラリー中の上記微粒子PVA
の濃度は、0.5〜50重量%が好ましく、1〜40重
量%がより好ましく、2〜30重量%が特に好ましい。
また、顔料コーティング剤として用いる場合の水性スラ
リー中の顔料の濃度は、2〜70重量%が好ましく、5
〜60重量%がより好ましく、10〜50重量%が特に
好ましい。本発明のコーティング剤における微粒子PV
Aの紙表面への固形分塗布量としては1〜30g/m2
が好ましい。本発明のコーティング剤を水性スラリーと
して、紙に塗工する場合の塗工速度としては特に制限は
ないが、100〜2000m/分が好ましく、300〜
1500m/分がより好ましい。本発明のコーティング
剤を水性スラリーとして、紙に塗工した後の乾燥温度
(空気の温度)としては特に制限はないが、90〜30
0℃が好ましく、100〜200℃がより好ましく、1
00〜180℃がさらにより好ましい。本発明のコーテ
ィング剤が、上述の如く著しく優れている理由について
は以下の如く推定される。すなわち、塗布時には粒子と
して挙動するため、粘度が低く、溶液状のPVAの場合
に比べて塗布適性が著しくよく、塗布後の乾燥時に容易
に溶解するため、PVAとしての特徴、すなわち造膜
性,強度等を発現するためと推定される。
グ剤について更に詳しく説明する。以下「部」又は
「%」とあるのは断りのないかぎり重量基準である。
子PVA4部を投入し、30分間攪拌後、遠心分離によ
って粒子を分離し、上澄液中のPVA濃度より算出し
た。 冷水溶解性(%)=(溶解したPVAの量)/(微粒子
PVAの量)×100 ハイシアー粘度:直径0.5mm,長さ5.0mmのキ
ャピラリーからなる押出し粘度計を用い、20℃で測
定。 表面強度:IGT印刷適性試験機を用い、インクM,ス
ピードPで測定。 透気度:王研式透気度測定機により測定。 微粒子PVAの平均粒子径:微粒子PVAをアセトン中
に分散し、大塚電子(株)製の電気泳動光散乱光度計
(ELS−800)によりキュムラント法を用いて測
定。
2μmで20℃の水への溶解度が1%の微粒子PVA1
0部を、カオリンクレー100部を水110部に分散し
たスラリー中に投入し、固形分50%のコーティング組
成物を調製した。このコーティング組成物のハイシアー
粘度(剪断速度=5×105sec-1)は50センチポ
イズ(cp)(20℃)であった。このコーティング組
成物を、20℃にてブレードコーターを用いて上質紙原
紙に固形分塗布量が20g/m2となるように塗布した
後、105℃で2分間乾燥し、表面温度80℃,線圧1
00kg/cmの条件下にカレンダー仕上げを行った。
得られた塗布紙を、温度20℃,相対湿度65%の恒温
度で72時間調湿した後、その性能を評価した。結果を
表1に示す。
VAを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を行っ
た。結果を併せて表1に示す。
不可能
てゲートロールコーター(3本ロールコーター)を用い
て300m/分の速度で透気度10秒の紙に固形分塗布
量4g/m2 となるように塗布し、105℃,2分間乾
燥後、透気度を測定した。結果を表2に示す。
PVAを用いたこと以外は実施例2と同様の操作を行っ
た。結果を併せて表2に示す。
る。
4%水スラリーを調製した。この水スラリーを3本ロー
ルコーターの第1ロールと第2ロールとの間に連続的に
投入し、500m/分の速度で回転し、第2ロールと第
3ロールとの間からの水スラリーの飛散状況を観察し
た。飛散は殆どなく、液はロール上に均一に転写した。
度1750,けん化度98.5モル%のPVAの4%水
溶液を用いたこと以外は実施例5と同様の操作を行っ
た。この場合、PVA水溶液が霧状に飛散した。
粒子PVAを用いたこと以外は実施例1と同様の操作を
行った。結果を表3に示す。
の造膜性および強度などの特徴を維持しつつ、塗布適
性、特にブレードコーターあるいはロールコーター適性
に著しく優れている。すなわち、本発明の紙用コーティ
ング剤は、高速塗工性に優れており、かつ表面強度およ
びバリアー性に優れた塗工紙が得られる。
Claims (3)
- 【請求項1】 けん化度が80モル%以上であり、20
℃の水への溶解度が50%以下である平均粒子径0.0
1〜1μmの微粒子ポリビニルアルコールよりなる紙用
コーティング剤。 - 【請求項2】 けん化度が80モル%以上であり、20
℃の水への溶解度が50%以下である平均粒子径0.0
1〜1μmの微粒子ポリビニルアルコールを分散質とす
る水性スラリーからなる紙用コーティング剤。 - 【請求項3】 請求項1記載の紙用コーティング剤を紙
の表面に塗工後、90〜300℃で乾燥することを特徴
とする塗工紙の製造方法。
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