JP4202600B2 - 紙サイジング用微粒子ポリマー分散液 - Google Patents

紙サイジング用微粒子ポリマー分散液

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Description

【0001】
本発明はスチレン/(メタ)アクリル酸エステルの共重合体を基とする水性微粒子ポリマー分散液(polymer dispersions)、それの製造方法およびそれを紙、ボール紙(cardboard)および板紙(board)用のサイズ(size)として用いることに関する。
【0002】
本発明に従うポリマー分散液は、特に、現代の印刷方法で用いられるグラフィック紙を製造する時のサイズとして用いるに適切である、と言うのは、それらはインクジェット印刷で良好な印刷画像をもたらしかつ例えばレーザープリンターまたはコピー機などにおける使用で要求される如き良好なトナー接着力(toner adhesion)を有するからである。
【0003】
スチレン/アクリル酸エステル分散液を基とする紙用サイズは公知である。
【0004】
このように、日本出願JP 58/115196には、水溶性の高分子量ポリヒドロキシ化合物(澱粉を包含)にグラフト化させた(grafted onto)スチレン/アクリル酸エステル共重合体を基とする水分散液がサイジング効果(sizing effect)を示す紙強化剤(paper strength agents)として記述されている。このようなグラフト共重合体は、スチレンとアクリル酸エステル、例えばアクリル酸n−ブチルなどの重合を澱粉水溶液の存在下で行うことで得られ、その結果として水分散液が生じる。その記述された方法で用いられた澱粉は高い分子量を有する形態であり、それにさらなる減成を重合前に受けさせていない。更に、用いられた開始剤、例えばペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウムまたは二塩酸2,2’−アゾビス(アミジノプロパン)などは満足されるグラフト化活性(grafting activity)を示さず、その結果として、得られるのは低いグラフト化収率(grafting yield)を示す粗い粒子の分散液のみであり、このような分散液は、強度の向上では使用可能であるが、それが示すサイジング効果は満足されるものでない。そのような生成物が示すサイジング効果は、特に、紙に前以てアルキルジケテン(AKD)または無水アルケニルこはく酸(ASA)(グラフフィック紙の製造で通常用いられる如き)を用いたエンジンサイズ処理を受けさせ(engine−sized)ておいた場合そして酸性インク(例えばサイジング効果を試験する時のHerculesサイジング試験などで用いられる如き)の場合には低下する。
【0005】
ヨーロッパ特許出願EP−A 257 412およびEP−A 276 770には澱粉を用いたアクリロニトリルとアクリル酸エステルのグラフト共重合体が請求されており、それらも同様に紙のサイジングで水性微粒子分散液の形態で用いられる。
【0006】
更に、例えばアクリロニトリル、アクリル酸ブチルまたはスチレンなどの如きモノマーの乳化重合をスルホ基含有アニオン性高分子乳化剤の存在下で行うことで得られるサイズ用微粒子分散液も公知である(EP−A 331 066およびEP−A 400 410を参照)。
【0007】
従来技術で知られるそのような分散液は特に中性およびチョーク含有紙で優れた性能特性を示す。しかしながら、それらが二価および三価カチオン、例えばCa2+またはAl3+などに対して示す安定性は低い。それによって、実際に好ましくない条件下ではサイズプレス内で沈澱が生じる可能性があり、従ってそれのサイジング効果が悪化する可能性がある。
【0008】
スチレン/(メタ)アクリル酸エステルを基としていて向上した性能特性を示す澱粉グラフト共重合体(starch graft copolymers)の微粒子ポリマー(fine−particled polymer)分散液をここに見い出した。
【0009】
本発明は、エチレン系不飽和モノマーのフリーラジカル乳化共重合を澱粉の存在下で行うことで入手可能な水性分散液に関し、ここでは、エチレン系不飽和モノマーとして、
(a)少なくとも1種の場合により置換されていてもよいスチレンを30から60重量%、
(b)少なくとも1種の(メタ)アクリル酸C1−C4−アルキルを60から30重量%、
(c)他の共重合し得るエチレン系不飽和モノマーを0から10重量%、
用い、澱粉として、
(d)分子量Mn=500から10,000になるように減成を受けさせておいた澱粉(degraded starch)を10から40重量%、
用い、ここで、(a)+(b)+(c)+(d)の合計は100%であり、そして
水溶性のグラフト結合用(graft−linking)酸化還元系をフリーラジカル乳化重合用のフリーラジカル開始剤として用いる、
ことを特徴とする。
【0010】
グループ(a)の適切なモノマーはスチレンおよび置換スチレン類、例えばα−メチルスチレンもしくはビニルトルエンまたはそれらの混合物である。
【0011】
グループ(b)の適切なモノマーはアクリル酸C1−C4−アルキル、メタアクリル酸C1−C4−アルキルまたはそれらの混合物、例えばアクリル酸n−ブチル、イソブチル、t−ブチルまたは2−ブチル、そして相当するメタアクリル酸ブチル類、そして更にアクリル酸メチル、メタアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタアクリル酸エチル、アクリル酸プロピルまたはメタアクリル酸プロピルなどである。少なくとも2種類の異性体であるアクリル酸ブチルの混合物が好適であり、それらの混合比を10:90から90:10にすることができる。アクリル酸n−ブチルとアクリル酸t−ブチルの混合物そしてアクリル酸n−ブチルとメタアクリル酸メチルの混合物が特に好適である。
【0012】
グループ(c)の適切なモノマーはさらなるエチレン系不飽和モノマー類、例えばアクリル酸エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、メタアクリル酸ステアリル、そして更に、C原子数が5以上のアルコールとアクリル酸のエステルおよびメタアクリル酸のエステル、そして更にアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、アクリルアミド、酢酸ビニル、またはアニオン性コモノマー類、例えばアクリル酸、メタアクリル酸、スチレンスルホン酸などである。グループ(c)の特に好適なモノマーはアクリル酸およびスチレンスルホン酸である。
【0013】
成分(a)から(d)の重量%は前記分散液に含まれる全固体含有量に関する、即ち成分(a)から(d)の重量の合計に関する。
【0014】
天然の澱粉、例えばジャガ芋、小麦、トウモロコシ、米またはタピオカの澱粉などが澱粉として用いるに適切であり、ジャガ芋澱粉が好適である。好適には80%以上の高いアミロペクチン含有量を有する種類の澱粉を用いる。アミロペクチン含有量が>95%のジャガ芋澱粉が特に好適である。
【0015】
また、化学的修飾を受けさせた澱粉、例えばヒドロキシエチルもしくはヒドロキシプロピル−澱粉、またはアニオン基を含有させた澱粉、例えばホスフェート澱粉など、または第四級アンモニウム基を含有させたカチオン性澱粉などを用いることも可能であり、置換度DS=0.01−0.2が好適である。この置換度DSは、澱粉に含まれているグルコース単位当たりのカチオン基の平均数を示す。第四級アンモニウム基とアニオン基(例えばカルボキシレートおよび/またはホスフェート基)の両方を含有する両性澱粉、そして場合によりまた化学的修飾、例えばヒドロキシアルキル化もしくはアルキルエステル化も受けさせておいてもよい両性澱粉が特に好適である。
【0016】
本発明に従って用いるべき澱粉(d)は、前記種類の澱粉に酸化、熱、酸または酵素による減成を受けさせることで得られる。前記澱粉に酸化的減成を受けさせるのが好適である。このような減成では次亜塩素酸塩、ペルオキソ二硫酸塩もしくは過酸化水素またはそれらの組み合わせの如き酸化剤の使用が適切であり好適にはこれらを逐次的に用いて澱粉の所望分子量を確立する。次亜塩素酸塩を用いた澱粉減成(通常は澱粉の溶解特性を向上させる目的で実施する如き)そして例えば過酸化水素を用いたさらなる減成が特に好適であり、このさらなる減成は、例えば、後で行うグラフト共重合の直前に実施可能である。この場合、過酸化水素(100%として計算)を使用する澱粉を基準にして0.3から5.0重量%の濃度で用いる。この過酸化水素の量は、澱粉に減成を受けさて到達させるべき分子量に依存する。
【0017】
このようにして減成を受けさせた澱粉(d)が好適には500から10,000の平均分子量Mnを持つようにし、その結果として、一方では前記乳化ポリマーの良好な分散が確保されかつ他方では重合バッチ(polymerization batch)の早すぎる架橋および沈澱が回避される。このような減成を受けさせた澱粉の平均分子量は、例えばデキストラン標準を用いた公知方法で較正を受けさせた後のゲルクロマトグラフィー分析方法を用いて容易に測定可能である。また、この特徴づけでは、例えば“Methods in Carbohydrate Chemistry”,IV巻,Academic Press New York および Frankfurt,1964,127頁”に記述されている如き粘度測定方法も適切である。このようにして測定した固有粘度が好適には0.05から0.12dl/gになるようにする。
【0018】
前記重合は、一般に、前記減成を受けさせた澱粉が入っている水溶液に前記モノマーの両方を個別または混合物として添加しかつ重合の開始で用いるに適したフリーラジカル開始剤を添加する手順を用いて実施可能である。
【0019】
分散効果を高める目的で、アニオン性もしくはノニオン性の低分子量乳化剤、例えばアルカンスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホこはく酸エステル、脂肪アルコールのポリグリコールエーテル類、アルキルアリールのポリグリコールエーテルなどを前記重合バッチに添加してもよいが、これらを添加すると一般にサイジング効果が悪化し、かつ一般的には望まれない泡形成が生じる傾向がある。従って、前記重合を好適には乳化剤の存在なしに実施する。
【0020】
しかしながら、スルホ基を含有するアニオン性高分子量乳化剤、例えば無水マレイン酸共重合体または星型オリゴウレタンを基とする乳化剤、例えばヨーロッパ特許出願EP−A 331 066およびEP−A 400 410などに記述されている如き乳化剤を用いることも可能である。
【0021】
前記重合を通常は酸素を存在させないで実施し、好適には不活性ガス雰囲気中、例えば窒素下で実施する。この重合中、適切な撹拌機を用いた徹底的な混合を確保すべきである。
【0022】
この重合はフィード方法(feed process)およびバッチ方法の両方で30から100℃、好適には70から95℃の温度で実施可能である。大気圧を越える圧力下の圧力反応槽を用いる場合には100℃を越える温度にすることも可能である。また、撹拌ケトルカスケード(stirred kettle cascade)またはフロー管(flow tube)内で連続重合を実施することも可能である。
【0023】
微粒子分散液を得ようとする場合に好適なフィード方法では、撹拌ケトルに入っている澱粉溶液に前記モノマーおよびフリーラジカル開始剤を計量して均一に入れる。特別な効果を達成しようとする場合には、また、個々の成分の不均一(nonuniform)または乱(staggered)添加を行うことも可能である。反応時間は0.5から10時間、好適には0.75から4時間である。
【0024】
前記重合の開始で水溶性のグラフト結合用酸化還元系を用いるのが適切である。この重合では、通常の水溶性開始剤、例えばペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素などを場合により通常の還元剤、例えば亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、アスコルビン酸およびヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム塩などの存在下で用いるのが適切であるが、それらを用いると粗い粒子の分散液がもたらされ、グラフト化の度合が充分でなくかつそれらが示すサイジング効果も満足されるものでない。更に、油溶性の有機パーオキサイドもアゾ開始剤も水に溶解する度合が僅かのみであることからフリーラジカル開始剤として用いるのはあまり適切でない、と言うのは、それらが与える分散液は凝塊を多量に含有していて安定でないことから所望目的で用いるには適さないからである。
【0025】
高いグラフト化活性を示す適切な水溶性開始剤系は、例えばHouben−Weyl“Methoden der organischen Chemie[Methods of Organic Chemistry]の第4版、E20巻の2168頁に記述されているような、過酸化水素と重金属イオン、例えばセリウム、マンガンまたは鉄(II)塩などを含んで成る酸化還元系である。このような過酸化水素と鉄(II)塩、例えば硫酸鉄(II)を含んで成る酸化還元系を用いると高いグラフト化収率を示す微粒子分散液が得られることから、このような酸化還元系が特に適切である。グラフト化収率は、重合が終了した後に澱粉に化学連成しているポリマーの比率を意味するとして理解する。微細な粒子が入っている有効な分散液を達成しようとする場合にはグラフト化収率をできるだけ高くすべきである。
【0026】
前記重合を、通常は、前記酸化還元系に含める重金属塩、例えば前記鉄(II)塩などを重合前のバッチに添加する一方で過酸化水素を前記モノマーの添加と同時ではあるが個別に計量して入れるような様式で実施する。鉄(II)塩を、通常は、Fe++イオンの濃度が分散液全体を基準にして1リットル当たり10−200mgになるように用いるが、また、より高い濃度または低い濃度を用いることも可能である。過酸化水素(100%として計算)をモノマーを基準にして0.2から2.0重量%の濃度で添加する。この量を澱粉の減成で用いた過酸化水素の量に加えるべきである。
【0027】
加うるに、この上に述べた通常の開始剤を同時に用いることも可能である。さらなる還元剤を添加するのが特に有利であり、これを好適には重合に先立って前記鉄塩と一緒に最初に導入しておく。適切な還元剤は、例えば亜硫酸ナトリウム、二亜硫酸ナトリウム、重亜硫酸ナトリウム、亜二チオン酸ナトリウム、アスコルビン酸およびヒドロキシメタンスルフィン酸ナトリウム塩などである。
【0028】
このグラフト化させるポリマーの分子量を、追加的に、連鎖移動剤または調節剤、例えばn−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、t−ブチルメルカプタンなどを付随的に用いて調節することも可能である。
【0029】
過酸化水素と重金属イオンを含んで成る酸化還元系を用いて重合を行うと良好なサイジング効果を示す微粒子分散液が生じる。しかしながら、この重合は、一般に、変換率が使用モノマーを基準にして例えば95から98%の時に止まり、その結果として残存モノマー含有量が比較的高いままであることから、例えば蒸留および真空下の揮発物除去などを用いた複雑なモノマー除去を行う必要がある。
【0030】
前記水溶性の酸化還元系を用いた重合を行った後に油溶性で水に難溶性のフリーラジカル開始剤を添加することで後で活性化を受けさせると、驚くべきことに、非常に高い変換率および非常に低い残存モノマー含有量になるまで重合が継続し得ることで重合が完結することを見い出した。
【0031】
適切な油溶性で水に難溶なフリーラジカル開始剤は、例えば通常の有機パーオキサイド類、例えばジベンゾイルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルヒドロパーオキサイド、クミルヒドロパーオキサイドまたはビス−シクロヘキシルパーオキシジカーボネートなどである。
【0032】
この場合、重合を最初に例えば過酸化水素と硫酸鉄(II)を用いて変換率が使用モノマーを基準にして約95から98%であると言った高いグラフト収率で実施した後、例えば油溶性で水に難溶な有機パーオキサイドを添加することで、それに後で活性化を受けさせることにより、>99.8%の変換率および<100ppmの残存モノマー含有量を達成することができることでモノマー除去段階をなくすことができる。
【0033】
ここで、水に難溶は、前記有機パーオキサイドが室温の水に完全に溶解する度合が1%未満であることを意味することを意図する。
【0034】
後で活性化を受けさせない重合方法では残存モノマー含有量があまりにも高いことから、残存モノマー含有量を要求される限界以下に保持しかつ使用中に嫌な臭気が発生しないようにする目的で、例えば蒸気を用いた蒸留でか或は気体流れに通すことなどで後でモノマーを除去する必要がある。従って、水溶性の酸化還元系、例えば過酸化水素と硫酸鉄(II)などを用いたグラフト化反応の後に水に難溶な有機パーオキサイド、例えばt−ブチルヒドロパーオキサイドなどを用いた活性化を行うのが特に好適である。このようにすると、<100mg/kgの残存モノマー含有量を得ることができることから複雑なモノマー除去段階をなくすことができ、それによって、前記分散液の品質が悪影響を受けることが回避される。
【0035】
前記重合を2.5から9のpH値、好適には弱酸性の範囲である3から5.5のpH値で実施する。このpH値は重合前または重合中に通常の酸、例えば塩酸、硫酸または酢酸を用いるか或は塩基、例えば水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液、アンモニア、炭酸アンモニウムなどを用いて所望値に調整可能である。重合後に水酸化ナトリウム溶液、水酸化カリウム溶液またはアンモニアを用いてpH値を5から7に調整するのが好適である。
【0036】
本発明に従う分散液に持たせる濃度は10から40重量%、好適には18から30重量%の範囲である。25%濃度の分散液が示す粘度は3から30mPasの範囲である。
【0037】
本発明に従う分散液に含まれる粒子のサイズは非常に小さく、100nm未満、好適には50から90nmである。この粒子サイズの測定は例えばレーザー相関分光測定(laser correlation spectroscopy)または濁度測定などで実施可能である。本発明に従うポリマー分散液の濁度測定で、本分散液を活性材料含有量が2.5%(1:10)になるように希釈して1cmのセルに入れて660nmで測定した時、これが示す吸光度は0.25から1.2の範囲である。
【0038】
貯蔵寿命(shelf−life)を長くしようとする場合には、前記酸化還元系で用いた重金属イオンを重合の後に錯化剤(complexing agents)と結合させるのが有利であり、この目的でエチレンジアミンテトラ酢酸、ニトリロトリ酢酸、ジエチレントリアミンペンタ酢酸、ポリアスパラギン酸、イミノジこはく酸、クエン酸またはそれらの塩の如き錯化剤を用いるのが適切である。使用する錯化剤の量は用いた重金属塩の量に依存する。このような錯化剤を通常は重金属イオン1モル当たり1から10モルの濃度、好適には1.1から5モルの濃度で用いる。
【0039】
本発明に従うポリマー分散液は、弱アニオン性、両性またはカチオン性電荷特性(charge character)を有しかつ泡を形成する傾向がほとんどない表面サイズ(surface sizes)であり、これは幅広い用途スペクトル(application spectrum)を示す。それらは、実際に製造される全品質の紙、例えばみょうばんを含有する原紙(raw papers)、みょうばんを含まない原紙、カオリンまたはチョークが充填されている原紙、そして粉砕木または廃棄紙を含有させた原紙[これらは酸性条件下および中性もしくはアルカリ性条件下で製造されたものであってもよく、そしてサイズ処理を受けていない(unsized)ものであってもよいか、或は紙パルプの状態で例えばアルキルケテン二量体または無水アルケニルこはく酸を用いたサイズ処理を前以て受けているものであってもよい]の表面サイジングで用いるに適切である。特に、本発明に従って少なくとも2種類の異性体(メタ)アクリル酸(C1−C4)エステルの混合物をモノマー成分として含有させたポリマー分散液は、前以てエンジンサイズ処理を受けさせておいた紙に関して卓越したサイジング効果を示しかつ酸性インクに関して実質的に向上したサイジング効果を示すことで区別される。
【0040】
本発明に従う分散液に表面サイジングに通常の全ての方法を用いた処理を受けさせてもよく、そしてこれをサイズプレスリカー(size press liquor)に入れて紙の表面に付着させてもよい。サイズプレスまたは現代の塗布装置(application units)、例えばフィルムプレス、スピードサイザーまたはゲートロール(gate−roll)などでは、5から20重量%の澱粉および任意の顔料および光学白色化剤(brighteners)など一緒に水溶液に入れて用いるのが通常である。このようなリカーに入れるサイズの量は仕上げ処理を受けさせるべき紙で望まれるサイジング度に依存する。前記リカー中の本発明に従う分散液の濃度を通常は固体物質が0.1から2.0重量%、好適には0.2から1.0重量%の範囲になるような濃度にする。紙に付着する量は、場合により前以てサイズ処理を受けさせていてもよい紙が吸収する液体の量で決定される。このような液体の吸収は、乾燥繊維が吸収し得るサイズプレスリカー量(乾燥繊維を基準)を意味すると理解されるべきであり、この量はとりわけ紙パルプ中で前以て行うサイズ処理の影響を受け得る。紙が吸収するサイズの量は、そのような液体吸収に応じて、乾燥繊維を基準にした固体物質が0.03から1.2重量%、好適には0.1から0.8重量%の範囲である。
【0041】
加うるに、印刷性を向上させる目的で、前記サイズプレスリカーに微粒子顔料、例えばチョーク、沈澱させた炭酸カルシウム、カオリン、二酸化チタン、硫酸バリウムまたは石膏などを入れることも可能である。グラフィック紙で用いる場合には、更に、白色度を向上させる光学白色化剤を場合により担体、例えばポリエチレングリコール、ポリビニルアルコールまたはポリビニルピロリドンなどの添加と一緒に添加するのが通常である。本発明に従う分散液と光学白色化剤が良好な相溶性を示すことで白色度が高い紙を得ることができることも特に有利である。また、光学白色化剤と一緒に用いる分散液に両性およびカチオン性電荷特性を持たせると、驚くべきことに、通常のカチオン性サイズとは対照的に、沈澱の発生も白色度の低下も観察されることなくそれらを一緒に用いることができる。
【0042】
また、本発明に従う分散液が電解質、例えばNa、CaまたはAlイオンなど(これらは、多くの場合、例えば、処理を受けさせるべき原紙から移行することでサイズプレスリカーに入り込み得るか或は導電性を向上させる目的で故意に添加される)の添加に敏感でないことも特に有利である。
【0043】
本発明に従うサイズ分散液(size dispersions)は、現代の通常の印刷方法の全部で用いられているグラフィック紙の製造で用いるに特に適している。例えばインクジェット印刷(inkjet printing)では、インク吸着率が高くかつ乾燥が迅速で裏抜け(strike−through)がないことに加えてインクのホールドアウト(hold−out)が良好で高いインク密度がもたらされかつ解像度が高くそして耐くず塗料性(smudge resistance)および耐水性が良好なことが要求される。カラー印刷では、縁が鮮明(crisp edges)であることが要求され、かつ個々の色付きインクが互いに流れ込むことがあってはならず、高い色強度、輝度および光堅牢度を示すべきである。本発明に従う分散液を用いるとそのような要求を卓越した様式で満足させることができる。インクジェット染料の固定をより良好にすることを通してインクジェット印刷の水堅牢度をより良好にしようとする場合には、分散液に両性またはカチオン性電荷特性を持たせるのが特に有利である。
【0044】
本発明に従う分散液を用いた処理を受けさせた紙を電子写真印刷方法、例えばレーザープリンターまたはコピー機などで用いる場合にはトナーの接着力が良好であることが同時に要求される、即ち紙にトナーが高い耐くず塗料性を伴って接着すべきである。また、例えばアルキルジケテンなどを用いたサイズ処理を前以て受けさせておいた紙で本発明に従う分散液を用いた時にもそのような要求を卓越した様式で満足させることができる。
【0045】
【製造実施例】
実施例1
平削り連結部(plane−ground joint)を有する2リットルのフラスコに撹拌機、還流コンデンサおよび加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を985g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を124.5g分散させて窒素下で86℃に加熱することで溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を42.7g(1.54ミリモル)そして3%濃度の過酸化水素溶液を116g加えた後、撹拌を86℃で15分間実施する。
【0046】
15分後、下記の2つの計量溶液を同時であるが個別に一定の計量速度で計量して86℃で90分間かけて入れる:
1)スチレンが160.6gでアクリル酸n−ブチルが80.3gでアクリル酸t−ブチルが80.3gの混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を93.7g。
【0047】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを2g添加することにより、後で活性化を受けさせる。86℃で更に60分後、冷却を行って室温にした後、エチレンジアミンテトラ酢酸がテトラナトリウム塩の形態で10%の濃度で入っている溶液を10g添加した後、10%の水酸化ナトリウム溶液を13g用いて6.5のpH値を確立する。
【0048】
100μmの濾過布を用いた濾過を行うことで固体含有量が25.0%の微粒子分散液を得る。
【0049】
この微粒子分散液の残存モノマー含有量はスチレンが80mg/kgでアクリル酸n−ブチルが90mg/kgでアクリル酸t−ブチルが50mg/kgである。
2.5%に希釈した分散液が示した濁度値:A=0.63(660nm、1cmのセル)
平均粒子サイズ74.5nm(レーザー相関分光測定で測定)
実施例2
還流コンデンサが備わっている2リットルの3つ口フラスコに脱イオン水を536g入れて撹拌しながらこれに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[Perfectamyl(商標)A 4692]を67.0g分散させる。これを85℃に加熱することで前記澱粉を溶解させた後、逐次的にFeSO4・7H2Oの1%濃度水溶液を20.0g(0.72ミリモル)そして35%濃度の過酸化水素を4.0g加える。15分後に澱粉の減成が完了する。次に、下記のモノマーおよび開始剤の個別供給を85℃で開始して90分かけて行う。
溶液1: スチレンが86.6gでアクリル酸n−ブチルが43.3gでアクリル酸t−ブチルが43.3g、
溶液2: 過酸化水素(35%濃度)が4.3gで水が127g。
【0050】
この計量添加が終了して10分後、更にt−ブチルヒドロパーオキサイドを0.7g添加することにより、後で活性化を受けさせた後、撹拌を更に60分間実施する。
【0051】
その後、冷却を行って室温にし、100μmの布を用いた濾過を行った後、水酸化ナトリウム溶液(20%濃度)を用いてpHを6に調整する。
【0052】
固体含有量が24.9%で濁度値A=0.380(1:10に希釈、660nm)の微粒子ポリマー分散液を得る。レーザー相関分光測定で測定した平均粒子サイズは62nmである。
実施例3
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機、還流コンデンサおよび加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を1005g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を124.5g分散させて窒素下で86℃に加熱することで溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を42.7g(1.54ミリモル)そして3%濃度の過酸化水素溶液を116g加えた後、撹拌を86℃で15分間実施する。
【0053】
15分後に澱粉の減成が完了する。下記の2つの計量溶液を同時であるが個別に一定の計量速度で計量して86℃で90分間かけて入れる:
1)スチレンが167gでアクリル酸n−ブチルが68.5gでアクリル酸t−ブチルが68.5gでアクリル酸が17.1gの混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を93.7g。
【0054】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを1.2g添加することにより、後で活性化を受けさせる。86℃で更に60分後、冷却を行って室温にした後、アンモニアを用いて6.5のpH値を確立する。
【0055】
100μmの濾過布を用いた濾過を行うことで固体含有量が24.7%の微粒子分散液を得る。
2.5%に希釈した分散液が示した濁度値:A=0.93(660nm、1cmのセル)
平均粒子サイズ78.6nm(レーザー相関分光測定で測定)
実施例4
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機、還流コンデンサおよび加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を985g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を124.5g分散させて窒素下で86℃に加熱することで溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を42.7g(1.54ミリモル)そして3%濃度の過酸化水素溶液を116g加えた後、撹拌を86℃で15分間実施する。
【0056】
15分後、下記の2つの計量溶液を同時であるが個別に一定の計量速度で計量して86℃で90分間かけて入れる:
1)スチレンが171.3gでアクリル酸n−ブチルが85.6gでアクリル酸t−ブチルが64.2gの混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を93.7g。
【0057】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを1.2g添加することにより、後で活性化を受けさせる。86℃で更に60分後、冷却を行って室温にした後、アンモニアを用いて6.5のpH値を確立する。
【0058】
100μmの濾過布を用いた濾過を行うことで固体含有量が24.9%の微粒子分散液を得る。
2.5%に希釈した分散液が示した濁度値:A=0.69(660nm、1cmのセル)
平均粒子サイズ74.7nm(レーザー相関分光測定で測定)
実施例5
グラフト共重合で1種類のみのアクリル酸ブチルを用いて実施例1を繰り返す。
【0059】
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機および加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を985g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を124.5g分散させて窒素下で86℃に加熱することで溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を42.7g(1.54ミリモル)そして3%濃度の過酸化水素溶液を116g加えた後、撹拌を86℃で15分間実施する。
【0060】
15分後、下記の2つの計量溶液を同時であるが個別に一定の計量速度で計量して90分間かけて入れる:
1)スチレンが160.6gでアクリル酸n−ブチルが160.6gの混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を93.7g。
【0061】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを2g添加することにより、後で活性化を受けさせる。86℃で更に60分後、冷却を行って室温にした後、エチレンジアミンテトラ酢酸がテトラナトリウム塩の形態で10%の濃度で入っている溶液を10g添加した後、10%濃度の水酸化ナトリウム溶液を13g用いて6.5のpH値を確立する。
【0062】
100μmの濾過布を用いた濾過を行うことで固体含有量が24.9%の微粒子分散液を得る。
2.5%に希釈した分散液が示した濁度値:A=0.57(660nm、1cmのセル)
平均粒子サイズ65.8nm(レーザー相関分光測定で測定)
実施例6 後で活性化を受けさせる時にH22を使用
後で活性化を受けさせる時に過酸化水素を0.6g用いる以外は実施例2を繰り返す。
【0063】
容認されるサイジング値を示す微粒子分散液を得る(表1)。しかしながら、この分散液の残存モノマー含有量は高く、スチレンが1675mg/kgでアクリル酸n−ブチルが960mg/kgでアクリル酸t−ブチルが980mg/kgである。
実施例7
スチレンを171.3gおよびアクリル酸n−ブチルを149.8g用いて実施例4を繰り返す。
【0064】
固体含有量が24.8%で濁度値A=0.97(1:10に希釈、660nm、1cmのセル)の微粒子分散液を得る。
実施例8
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機および加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を1065.5g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるカチオン性ジャガ芋澱粉[AvebeのAmylofax(商標)15]を109.5g分散させて撹拌しながら窒素下で86℃に加熱することで前記澱粉を溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を23.2gそして3%濃度の過酸化水素溶液を105.1g加えた後、撹拌を86℃で更に15分間実施する。
【0065】
その後、下記の2つの計量溶液を同時に一定の計量速度で計量して90分間かけて入れる:
1)スチレンを167.0gとアクリル酸n−ブチルを83.5gとアクリル酸t−ブチルを83.5g含んで成るモノマー混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を97.4g。
【0066】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを2g添加することにより、後の活性化を実施する。86℃で更に60分間撹拌した後、この分散液を冷却して室温にし、エチレンジアミンテトラ酢酸(テトラナトリウム塩の形態)の10%濃度溶液を9.9g添加した後、10%の水酸化ナトリウム溶液を16g用いてpHを6.5に調整する。
【0067】
メッシュサイズが100μmのポリアミド製フィルターを用いた濾過を行うことで固体含有量が24.6%の微粒子分散液を得る。これから生じさせた2.5%の溶液が示した吸光度は0.805(660nm、1cmのセル)である。
実施例9
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機および加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を1062g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を109.2g分散させて撹拌しながら窒素下で86℃に加熱することで前記澱粉を溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を23.2gそして3%濃度の過酸化水素溶液を71.4g加えた後、撹拌を86℃で更に15分間実施する。
【0068】
その後、下記の2つの計量溶液を同時に一定の計量速度で計量して90分間かけて入れる:
1)スチレンを145.6gとアクリル酸n−ブチルを102.8gとメタアクリル酸メチルを85.6g含んで成るモノマー混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を97.4g。
【0069】
この計量添加が終了した後、撹拌を86℃で更に15分間実施し、次にt−ブチルヒドロパーオキサイドを2g添加することにより、後の活性化を実施する。86℃で更に60分間撹拌した後、この分散液を冷却して室温にし、エチレンジアミンテトラ酢酸(テトラナトリウム塩の形態)の10%濃度溶液を10g添加した後、10%濃度の水酸化ナトリウム溶液を11.3g用いてpHを6.5に調整する。
【0070】
メッシュサイズが100μmのポリアミド製フィルターを用いた濾過を行うことで固体含有量が25.0%の微粒子分散液を得る。これから生じさせた2.5%濃度の溶液が示した吸光度は0.884(660nm、1cmのセル)である。
実施例10
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機および加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を926g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるカチオン性ジャガ芋澱粉[AvebeのAmylofax(商標)15]を100.2g分散させて撹拌しながら窒素下で86℃に加熱することで前記澱粉を溶解させる。逐次的に1%濃度の硫酸鉄(II)溶液を23.2gそして3%濃度の過酸化水素溶液を67.4g加えた後、撹拌を86℃で更に15分間実施する。
【0071】
その後、下記の2つの計量溶液を同時に一定の計量速度で計量して90分間かけて入れる:
1)スチレンを168.75gとアクリル酸n−ブチルを78.75gとメタアクリル酸メチルを45.0g含んで成るモノマー混合物、
2)3%濃度の過酸化水素溶液を85.3g。
【0072】
この計量添加が終了した後、この反応バッチに脱イオン水を350g添加して撹拌を70℃で更に15分間実施する。次に、t−ブチルヒドロパーオキサイドを2g添加することにより、後の活性化を実施する。70℃で更に60分間撹拌した後、この分散液を冷却して室温にし、エチレンジアミンテトラ酢酸(テトラナトリウム塩の形態)の10%濃度溶液を10g添加した後、10%濃度の水酸化ナトリウム溶液を12g用いてpHを6.5に調整する。
【0073】
メッシュサイズが100μmのポリアミド製フィルターを用いた濾過を行うことで固体含有量が19.8%の微粒子分散液を得る。これから生じさせた2.5%の溶液が示した吸光度は0.900(660nm、1cmのセル)である。
使用実施例:
本発明に従う分散液を用いていろいろな試験紙の表面処理をMathis(Zuerich)から入手可能な実験室用サイズプレス(タイプHF)で実施した。使用したサイズリカーは、酸化を受けさせたジャガ芋澱粉[Perfectamyl(商標)A 4692]を5重量部と本発明に従って実施例1−10で生じさせた分散液を0.8から1.8部入れて水で100部にした溶液であった。
【0074】
本発明に従うサイズが示すサイジング効果を下記の紙に関して試験した:
紙a) AKDを用いたサイズ処理を前以て受けさせておいた基本重量が80g/m2で液吸収率が72%のボディー紙(body paper)を含んで成るもの。
紙b) サイズ処理を受けさせていない基本重量が80g/m2で液吸収率が80%の充填材含有原紙。
紙c) サイズ処理を受けさせていない基本重量が80g/m2で液吸収率が70%の粘土およびチョーク含有紙。
【0075】
表面にサイズ処理を受けさせた(surface−sized)紙を約100℃の乾燥用シリンダー(drying cylinder)上で1分かけて乾燥させた。サイジング試験を行うに先立って、前記紙に条件付けを室温で2時間受けさせた。
【0076】
この表面にサイズ処理を受けさせた紙のサイジング度(degree fo sizing)を評価する目的で、DIN 53122に従うCobb価を測定した。このCobb価を、紙シートが60秒の湿潤時間過程(course of a wetting time)中に示す水吸収率として定義し、これをg/m2で示す。前記処理を受けさせた紙のサイジング度はCobb価が低ければ低いほど良好である。
【0077】
更に、Herculesのサイジング試験(Tappi T 530 pm−89に従う試験方法)で裏抜け(strike−through)の時間を測定した。前記処理を受けさせた紙のサイジング度は裏抜けの時間が長ければ長いほど有利である。
【0078】
このような性能試験の結果を表1および2に示す。
比較実施例1
(本発明に従わない):開始剤としてペルオキソ二硫酸塩
過酸化水素の代わりにペルオキソ二硫酸カリウムを用いる以外は実施例2を繰り返す。
【0079】
還流コンデンサが備わっている2リットルの3つ口フラスコに脱イオン水を536g入れてこれに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[Perfectamyl(商標)A 4692]を67.0g分散させる。これを85℃に加熱することで前記澱粉を溶解させた後、逐次的にFeSO4・7H2Oの1%濃度水溶液を20.0gそして35%濃度の過酸化水素水溶液を4.0g加える。15分後に澱粉の減成が完了する。次に、下記のモノマーおよび開始剤の個別供給を85℃で開始して90分かけて行う。
溶液1: スチレンが86.6gでアクリル酸n−ブチルが43.3gでアクリル酸t−ブチルが43.3g、
溶液2: 6.0gのペルオキソ二硫酸カリウムが127gの水に入っている。
【0080】
この計量添加が終了して10分後、更にt−ブチルヒドロパーオキサイドを0.7g添加することにより、後で活性化を受けさせた後、撹拌を更に60分間実施する。
【0081】
その後、冷却を行って室温にし、100μmの布を用いた濾過を行った後、水酸化ナトリウム溶液(20%濃度)を用いてpHを6に調整する。
【0082】
固体含有量が25.7%で2.5%濃度に希釈した時の濁度値A=1.65(1:10に希釈、660nm)(660nm、1cmのセル)の安定なポリマー分散液を得る。
【0083】
レーザー相関分光測定で測定した粒子サイズは104nmである。
【0084】
この分散液に含まれる粒子の大きさは実施例2のそれに比較して実質的に粗くかつそれが示すサイジング効果も表1に示すように劣る。
比較実施例2
(本発明に従わない):開始剤としてt−ブチルヒドロパーオキサイド
下記の計量溶液を用いて比較実施例2を繰り返す。
溶液1: スチレンが86.6gでアクリル酸n−ブチルが43.3gでアクリル酸t−ブチルが43.3g、
溶液2: 10.1gのt−ブチルヒドロパーオキサイドが127gの水に入っている。
【0085】
固体含有量が24.3%で2.5%濃度に希釈した時の濁度値A=2.8(660nm、1cmのセル)の安定なポリマー分散液を得る。レーザー相関分光測定で測定した粒子サイズは112nmである。
【0086】
この分散液の粒子も実施例2のそれに比較して実質的に粗くかつそれが示すサイジング効果も実質的に劣る。
比較実施例3(本発明に従わない):
日本出願JP 58/115196の実施例1を下記の如く再実施する:
平削り連結部を有する2リットルのフラスコに撹拌機、還流コンデンサおよび加熱用ジャケットを取り付けて、これに脱イオン水を1024g入れた後、これに酸化的減成を受けさせるジャガ芋澱粉[AvebeのPerfectamyl(商標)A 4692]を48g分散させて窒素下で90℃に加熱することで溶解させた。
【0087】
90℃で15分後、冷却を行って30℃にした後、撹拌しながら逐次的に148.5gのスチレンそして111.4gのアクリル酸n−ブチルを添加する。
【0088】
10分後、2.56gのペルオキソ二硫酸カリウムが128gの水に入っている溶液を添加し、加熱を行って80℃にした後、この温度で撹拌を3時間実施する。その後、撹拌を90℃で更に3時間実施した後、室温に冷却する。
【0089】
100μmの布を用いた濾過を行った後、粗い粒子が入っていて固体含有量が20.8%の分散液を得る。
【0090】
濁度値A=0.60(1:100に希釈、660nm)。レーザー相関分光測定で測定した平均粒子サイズは148nmである。
【0091】
表1に示すように、この分散液が示したサイジング効果は充分でない。
【0092】
【表1】
Figure 0004202600
【0093】
【表2】
Figure 0004202600

Claims (3)

  1. エチレン系不飽和モノマーのフリーラジカル乳化共重合を澱粉の存在下で行うことで入手可能な100nm未満の粒子サイズを有する水性ポリマー分散液であって、エチレン系不飽和モノマーとして、
    (a) 少なくとも1種の場合により置換されていてもよいスチレンを30から60重量%、
    (b) 少なくとも1種の(メタ)アクリル酸C1−C4−アルキルを60から30重量%、
    (c) 他の共重合し得るエチレン系不飽和モノマーを0から10重量%、
    用い、澱粉として、
    (d) 平均分子量Mn=500から10,000になるように減成を受けさせておいた澱粉を10から40重量%、
    用い、ここで、(a)+(b)+(c)+(d)の合計は分散液の固体含有量として100%であり、そして
    水溶性のグラフト結合用酸化還元系をフリーラジカル乳化重合用フリーラジカル開始剤として用いる、
    ことを特徴とする水性ポリマー分散液。
  2. 請求項1記載の100nm未満の粒子サイズを有する水性ポリマー分散液を製造する方法であって、(a)+(b)+(c)+(d)の合計が分散液の固体含有量として100%になるように
    (a) 少なくとも1種の場合により置換されていてもよいスチレンを30から60重量%、
    (b) 少なくとも1種の(メタ)アクリル酸C1−C4−アルキルを60から30重量%、
    (c) 他の共重合し得るエチレン系不飽和モノマーを0から10重量%、および
    (d) 平均分子量Mn=500から10,000になるように減成を受けさせておいた澱粉を10から40重量%、
    用いてこれらを水溶性のグラフト結合用酸化還元系の存在下で重合させることを特徴とする方法。
  3. 請求項1記載の水性ポリマー分散液の使用であって、紙、板紙およびボール紙用の表面サイズとしての使用。
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Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI105565B (fi) 1999-02-05 2000-09-15 Raisio Chem Oy Polymeeridispersio ja menetelmä sen valmistamiseksi
WO2001029091A1 (de) * 1999-10-19 2001-04-26 Südzucker Aktiengesellschaft Mannheim/Ochsenfurt Emulsionspolymerisationsverfahren
US20040226675A1 (en) * 2000-01-11 2004-11-18 Raisio Chemicals Ltd. Method for improving printability and coatability of paper and board
DE60140347D1 (de) * 2000-01-11 2009-12-17 Basf Se Verfahren zur verbesserung drückfähigkeit und streichfähigkeit von papier und karton
FI117716B (fi) 2000-04-18 2007-01-31 Ciba Sc Holding Ag Menetelmä täyteaineen esikäsittelemiseksi, modifioitu täyteaine ja sen käyttö
DE10039388A1 (de) * 2000-08-11 2002-02-21 Basf Ag Stärkehaltige Polymerdispersionen
EP1321574A1 (de) * 2001-12-18 2003-06-25 Chemische Fabrik Brühl Mare GmbH Oberflächenleimungsmittel
DE10217677A1 (de) * 2002-04-19 2003-11-06 Bayer Ag Verwendung von Aufhellern zur Herstellung von Streichmassen
WO2004078807A2 (en) * 2003-02-28 2004-09-16 Dow Global Technologies Inc. Starch-based polymers
US8163133B2 (en) * 2003-04-01 2012-04-24 Akzo Nobel N.V. Dispersion
EP1611285A2 (en) 2003-04-07 2006-01-04 International Paper Company Papers for liquid electrophotographic printing and method for making same
BRPI0410262A (pt) * 2003-05-16 2006-05-16 Basf Ag material para embalagem, e, uso dos produtos de papel
DE102005030787A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-11 Basf Ag Feinteilige, stärkehaltige Polymerdispersionen
DE102005030789A1 (de) * 2005-06-29 2007-01-11 Basf Ag Feinteilige, stärkehaltige Polymerdispersionen
JP5377979B2 (ja) * 2006-01-26 2013-12-25 チバ ホールディング インコーポレーテッド 紙の表面着色のための組成物
CN100344830C (zh) * 2006-05-16 2007-10-24 上海迪纺纺织科技有限公司 冷转移印花纸用色素隔离剂
WO2008019966A1 (de) * 2006-08-17 2008-02-21 Basf Se Wässrige dispersionen von vernetzten, tertiäre estergruppen enthaltenden emulsionspolymerisaten und daraus hergestellte wasserabsorbierende materialien auf einem trägermaterial
JP4843042B2 (ja) * 2006-08-31 2011-12-21 ハリマ化成株式会社 表面サイズ剤およびその用途
EP2121780A2 (de) * 2006-11-10 2009-11-25 Basf Se Feinteilige, stärkehaltige polymerdispersionen
US7999040B2 (en) * 2007-09-25 2011-08-16 Nanochem Solutions, Inc. Method of making graft copolymers from sodium poly(aspartate) and the resulting graft copolymer
US8613834B2 (en) 2008-04-03 2013-12-24 Basf Se Paper coating or binding formulations and methods of making and using same
WO2010036521A1 (en) 2008-09-26 2010-04-01 International Paper Company Composition suitable for multifunctional printing and recording sheet containing same
FI124806B (fi) * 2008-12-18 2015-01-30 Kemira Oyj Päällystyspastakoostumus ja sillä päällystetty paperi tai kartonki
FI122694B (fi) 2008-12-18 2012-05-31 Kemira Oyj Menetelmä vesipitoisen pigmenttilietteen reologisten ominaisuuksien parantamiseksi ja dispergointiaine
PT2302132E (pt) 2009-09-17 2012-09-10 Blankophor Gmbh & Co Kg Agentes de branqueamento fluorescentes tipo dissulfo
CN102656192B (zh) 2009-10-02 2016-06-01 巴斯夫欧洲公司 含淀粉的细碎聚合物分散体、其生产方法及其在造纸中作为施胶剂的用途
US8679826B2 (en) 2009-10-26 2014-03-25 Basf Se Method for recycling paper products coated with polyester polymers
PT2593604E (pt) 2010-07-13 2014-08-22 Chem Fab Br Hl Mare Gmbh Colagem superficial de papel
CN102444049B (zh) * 2010-10-15 2015-09-02 中国海洋石油总公司 一种乳液型纸张用助剂及其制备方法以及包含其的纸张
SI2651993T1 (sl) * 2010-12-15 2016-11-30 Kemira Oyj Vodna polimerna disperzija, vsebujoča škrob, za papirno uporabo
JP5879042B2 (ja) * 2011-03-29 2016-03-08 ハリマ化成株式会社 カチオン性表面サイズ剤の製造方法および該方法により得られるサイズ剤
JP5879041B2 (ja) * 2011-03-29 2016-03-08 ハリマ化成株式会社 カチオン性表面サイズ剤の製造方法およびその方法で得られるサイズ剤
EP2766403B1 (en) 2011-10-14 2016-08-24 Basf Se Finely divided, starch-containing polymer dispersions, processes for their preparation and use as sizes in papermaking
FI123696B (en) * 2012-01-12 2013-09-30 Kemira Oyj A method for controlling the size distribution of polymer particles in the preparation of an aqueous polymer dispersion, an aqueous polymer dispersion and its use
JP6090657B2 (ja) * 2013-02-22 2017-03-08 荒川化学工業株式会社 製紙用表面サイズ剤および該サイズ剤を塗工してなる紙
US10202551B2 (en) * 2013-03-15 2019-02-12 Dober Chemical Corp Dewatering compositions and methods
WO2016001016A1 (de) 2014-07-03 2016-01-07 Basf Se Wässriges oberflächenbeschichtungsmittel für papier und pappe
CN104404818B (zh) * 2014-10-23 2016-08-24 广东比伦生活用纸有限公司 一种超韧卷纸及其生产方法
JP6546799B2 (ja) * 2015-07-10 2019-07-17 ハリマ化成株式会社 表面サイズ剤の製造方法、表面サイズ剤および紙
US11286621B2 (en) 2015-08-14 2022-03-29 Basf Se Aqueous surface treatment composition for paper and board
FI20165235A (fi) 2016-03-22 2017-09-23 Kemira Oyj Koostumus päällystyspastan reologian modifioimiseksi, sen käyttö ja päällystyspasta
FI126948B (en) 2016-03-22 2017-08-31 Kemira Oyj Aqueous polymer dispersion, its use and a process for preparing an aqueous polymer dispersion
CN106554465A (zh) * 2016-06-29 2017-04-05 宁夏海诚电化信息科技有限公司 一种表面施胶剂生产工艺
CA3057775A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 Kemira Oyj A surface sizing composition, method of production, and use thereof
JP6721866B2 (ja) * 2017-03-30 2020-07-15 荒川化学工業株式会社 製紙用表面サイズ剤、製紙用表面サイズ剤の製造方法及び表面塗工紙
JP6760344B2 (ja) * 2018-09-18 2020-09-23 栗田工業株式会社 製紙用表面サイズ剤
JP7156089B2 (ja) * 2019-03-01 2022-10-19 荒川化学工業株式会社 製紙用表面サイズ剤、塗工紙
WO2020249706A1 (en) 2019-06-14 2020-12-17 Basf Se Aqueous polymer dispersions suitable as opacifiers in liquid formulations
CN114402044A (zh) * 2019-09-20 2022-04-26 巴斯夫欧洲公司 具有改善的粘附性的涂料
EP4088898B1 (en) 2021-05-14 2024-03-27 ecobrain AG Process for manufacturing components from shredded polymer-coated paper products
EP4148174A1 (en) 2021-09-09 2023-03-15 ecobrain AG Process for manufacturing non-woven fabric-like composite materials from shredded polymer-coated paper products and coffee grounds

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL114122C (ja) 1959-03-13
GB932389A (en) * 1959-08-24 1963-07-24 Vinyl Products Ltd Improvements in or relating to polymer emulsions or dispersions
GB1466064A (en) * 1974-03-06 1977-03-02 Ferguson Sons Ltd J Production of emulsion polymers
JPS58115196A (ja) * 1981-12-26 1983-07-08 日本カ−リツト株式会社 サイズ効果を有する紙力増強剤
DE3627594A1 (de) 1986-08-14 1988-02-18 Basf Ag Leimungsmittel fuer papier auf basis feinteiliger waessriger dispersionen
DE3702712A1 (de) 1987-01-30 1988-08-11 Basf Ag Leimungsmittel fuer papier auf basis feinteiliger waessriger dispersionen
DE3730887A1 (de) 1987-09-15 1989-03-23 Basf Ag Verfahren zur verbesserung der bedruckbarkeit von papier
DE3803450A1 (de) 1988-02-05 1989-08-17 Hoechst Ag Emissionsarme dispersionsfarben, anstrichmittel und kunststoffdispersionsputze sowie verfahren zu ihrer herstellung
DE3807097A1 (de) 1988-03-04 1989-09-14 Bayer Ag Polymerisate
US5013794A (en) 1988-03-04 1991-05-07 Bayer Aktiengesellschaft Polymers of diisobutylene-sulfonate alkane maleic acid derivatives
DE3917647A1 (de) 1989-05-31 1990-12-06 Bayer Ag Papierleimungsmittel
DE4133193A1 (de) 1991-10-07 1993-04-08 Basf Ag Waessrige polymerisatdispersionen
DE4338486A1 (de) 1993-11-11 1995-08-10 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Aufzeichnungsmaterialien für Tintenstrahldrucker
DE19548038A1 (de) 1995-12-21 1997-06-26 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Polymerisaten durch Emulsionspolymerisation
DE19756372A1 (de) 1997-12-18 1999-06-24 Bayer Ag Verbesserte Leimungsmittel für Papier

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