JP5886843B2

JP5886843B2 - コーティング用途での色調整用水性組成物

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Publication number: JP5886843B2
Application number: JP2013517067A
Authority: JP
Inventors: グレーター−シェーネ・ハイドルン; プッディファット・デイビット
Original assignee: クラリアント・ファイナンス・（ビーブイアイ）・リミテッド
Priority date: 2010-07-01
Filing date: 2011-06-21
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2031-06-21
Also published as: CA2804061A1; AR081793A1; EP2588667B1; ZA201208497B; US8945718B2; BR112012033469A2; CN102959155B; EP2588667A1; PL2588667T3; JP2013534959A; CA2804061C; HK1182424A1; CN102959155A; US20130209821A1; BR112012033469B1; RU2013104202A; TW201217609A; WO2012000625A1; AU2011273961A1; ES2675576T3

Description

本発明は、高い白色度及び明度を有する色調整（ｓｈａｄｅ）されたコーティングされた基材を供するのに使用することができる、或る種の色調整用染料、白色顔料、主バインダー、任意に及び副バインダーを含む水性コーティング組成物に関する。

コート紙の白色度及びそれ故魅力を、コーティング組成物に色調整用染料を加えることによって向上できることは周知である。

ＷＯ０２１８７０５Ａ１（特許文献１）は、白色度には有利な効果を有する色調整用染料または顔料の使用が、明度には負の影響があることを教示している（例えばＣ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＶｉｏｌｅｔ３５及びＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３によって例示される）。色調整用染料を使用する時の明度の低下の問題は、広く知られた問題である。

コート紙に対するより高い白色度及び明度の要求を満たすために、より効率の高い色調整用組成物への要望がある。

ＷＯ０２１８７０５Ａ１

驚くべきことに、製紙業者が高いレベルの白色度及び明度に到達することを可能にするために、白色顔料、主バインダー、任意に及び副バインダーを含むコーティング組成物に使用することができる、明度には僅かな影響しかないかまたは全く影響がないながらも白色度に対して大きな有利な効果を持つ或る種の色調整用染料がここに見出された。

それ故、本発明の目的は、技術水準として把握される色調整用染料（明度の損失）または顔料（より低い白色度発展）の使用が特徴とする欠点を避けながら、増強された高い白色度レベルを与える、或る種の色調整用染料、白色顔料、主バインダー、任意に及び副バインダーを含む、水性コーティング組成物を提供することである。

それ故、本発明は、基材、好ましくは紙の色調整のための水性コーティング組成物であって、
（ａ）次式（Ｉ）で表される少なくとも一種の色調整用染料

［式中、
Ｒ_１は、Ｈ、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２は、パラメトキシフェニル、メチルまたはエチルを示し、
Ｍは、水素、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属、アンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示し、
（ｂ）少なくとも一種の白色顔料、
（ｃ）少なくとも一種の主バインダー、
（ｄ）任意に、一種またはそれ以上の副バインダー、及び
（ｅ）水
を含む、前記水性コーティング組成物を提供する。

式（Ｉ）の好ましい化合物は、
Ｒ_１が、Ｈ、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２が、パラメトキシフェニル、メチルまたはエチルを示し、
Ｍが、水素、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記の化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
ものである。

式（Ｉ）のより好ましい化合物は、
Ｒ_１が、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２が、メチルまたはエチルを示し、
Ｍが、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、１／２Ｃａ^２＋、１／２Ｍｇ^２＋、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記の化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
ものである。

式（Ｉ）の就中好ましい化合物は、
Ｒ_１が、メチルを示し、
Ｒ_２が、メチルを示し、
Ｍが、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、トリエタノールアンモニウム、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアンモニウムまたは上記化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
ものである。

式（Ｉ）の化合物は、典型的には０．００００１〜０．０１重量％の量で、好ましくは０．００００５〜０．００５重量％の範囲で使用され、この際、重量％は、乾燥白色顔料の全重量を基準とする。

白色顔料を含まないコーティング組成物を製造することは可能であるが、印刷のための最良の白色の基材は、１０〜７０重量％の白色顔料、好ましくは４０〜６０重量％の白色顔料を含む不透明のコーティング組成物を用いて作製され、この際、重量％は、コーティング組成物の全重量を基準とする。このような白色の顔料は、通常、無機顔料、例えばケイ酸アルミニウム類（カオリン、他にはチャイナクレーとも知られる）、炭酸カルシウム（チョーク）、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、炭酸バリウム、硫酸バリウムまたは硫酸カルシウム（石膏）である。好ましくは、１０〜２０重量％のクレーと３０〜４０重量％のチョークとの混合物が白色顔料として使用され、この際、重量％は、コーティング組成物の全重量を基準とする。

バインダーは、コーティング組成物の製造のために製紙工業で通常使用されるもののうちの任意のものでよく、そして単一のバインダーからなるか、または主バインダーと副バインダーとの混合物からなることができる。

唯一のまたは主たるバインダーは、好ましくは、合成ラテックス、典型的にはスチレン−ブタジエンポリマー、酢酸ビニルポリマー、スチレンアクリル系ポリマー、ビニルアクリル系ポリマーまたはエチレン酢酸ビニルポリマーである。好ましい主バインダーはラテックスバインダーである。

唯一のまたは主たるバインダーは、典型的には２〜２５重量％、好ましくは４〜２０重量％の範囲の量で使用され、この際、重量％は、白色顔料の全重量を基準とする。

任意選択に使用し得る副バインダーは、例えば、デンプン、カルボキシメチルセルロース、カゼイン、ソイポリマー（ｓｏｙｐｏｌｙｍｅｒｓ）、ポリビニルアルコールまたは上記の任意のものの混合物であることができる。場合により使用され得る好ましい副バインダーはポリビニルアルコールバインダーである。

該コーティング組成物中に副バインダーとして場合により使用し得るポリビニルアルコールは、好ましくは、６０％またはそれ超の加水分解度及び２〜８０ｍＰａ．ｓのブルックフィールド粘度（２０℃で４％水溶液）を有する。より好ましくは、ポリビニルアルコールは、８０％またはそれ超の加水分解度及び２〜４０ｍＰａ．ｓのブルックフィールド粘度（２０℃で４％水溶液）を有する。

場合により使用される時、副バインダーは、典型的には０．１〜２０重量％、好ましくは０．２〜８重量％、より好ましくは０．３〜６重量％の範囲の量で使用され、この際、重量％は、白色顔料の全重量を基準とする。

該コーティング組成物のｐＨ値は、典型的には、５〜１３、好ましくは６〜１１、より好ましくは７〜１０の範囲である。コーティング組成物のｐＨを調節することが必要な場合には、酸または塩基を使用し得る。使用し得る酸の例には、限定はされないが、塩酸、硫酸、ギ酸及び酢酸などが挙げられる。使用し得る塩基の例には、限定はされないが、アルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物または炭酸塩類、アンモニアまたはアミン類などが挙げられる。

式（Ｉ）の一種またはそれ以上の化合物、一種またはそれ以上の白色顔料、一種またはそれ以上のバインダー、任意選択の一種またはそれ以上の副バインダー、及び水の他に、該コーティング組成物は、式（Ｉ）の化合物の製造の間に生ずる副生成物や、他の慣用の紙用添加剤を含み得る。このような添加剤の例は、例えば、凍結防止剤、分散剤、合成もしくは天然増粘剤、キャリア、消泡剤、ワックスエマルション、染料、無機塩、可溶化助剤、防腐剤、錯化剤、抗生剤、架橋剤、顔料、特殊樹脂などである。

該コーティング組成物は、式（Ｉ）の一種またはそれ以上の化合物を、一種またはそれ以上のバインダー、任意に及び一種またはそれ以上の副バインダー、及び一種またはそれ以上の白色顔料の予め調製した水性分散物に加えることによって製造できる。

式（Ｉ）の一種またはそれ以上の化合物、任意に及び一種またはそれ以上の副バインダーを、固形物としてまたは予め調製した水溶液として、一種またはそれ以上の白色顔料の予め調製した水性分散物に加えることができる。

本発明は更に、紙基材の色調整のための方法であって、式（Ｉ）の少なくとも一種の色調整用染料、少なくとも一種の白色顔料、少なくとも一種のバインダー、任意に及び少なくとも一種の副バインダーを含む水性コーティング組成物を使用することを特徴とする前記方法にも関する。

予め調製した水溶液として使用する場合には、水中での式（Ｉ）の化合物の濃度は、好ましくは０．００１〜３０重量％、より好ましくは０．０１〜２５重量％、更により好ましくは０．０２〜２０重量％であり、この際、重量％は、式（Ｉ）の化合物を含む予め調製した水溶液の全重量を基準とする。

予め調製した水溶液として使用する場合には、水中での副バインダーの濃度は、好ましくは１〜５０重量％、より好ましくは２〜４０重量％、更により好ましくは５〜３０重量％であり、この際、重量％は、副バインダーを含む予め調製した水溶液の全重量を基準とする。

以下の例は、本発明をより詳細に説明するものである。本願において、他に記載がなければ、“部”は“重量部”を、“％”は“重量％”を意味する。

調製例１
式（１）の化合物５０部を、水４５０部に対し、効率よく攪拌しながら室温でゆっくりと加えることによって、式（１）の化合物を含む水性色調整用溶液（Ｓ１）を調製する。得られた溶液を１時間攪拌し、そして濾過して、不溶性の粒子を除去する。生ずる色調整用溶液（Ｓ１）は６．０〜７．０の範囲のｐＨを有し、そして式（Ｉ）の化合物１０重量％を含む。ここで、重量％は、最終の水性色調整用溶液（Ｓ１）の全重量を基準とする。

応用例１
７０部のチョーク（ＯＭＹＡからＨｙｄｒｏｃａｒｂ９０の商品名で商業的に入手可能）、３０部のクレー（ＩＭＥＲＹＳからＫａｏｌｉｎＳＰＳの商品名で商業的に入手可能）、４２．８部の水、０．６部の分散剤（ＢＡＳＦからＰｏｌｙｓａｌｚＳの商品名で商業的に入手可能なポリアクリル酸のナトリウム塩）、２０部の５０％ラテックス（ＤｏｗからＤＬ９２１の商品名で商業的に入手できるスチレンブタジエンコポリマー）、及び９８〜９９％の加水分解度及び４．０〜５．０ｍＰａ．ｓのブルックフィールド粘度（２０℃で４％水溶液）を有する０．８部のポリビニルアルコールを含むコーティング組成物を調製する。このコーティング組成物の固形物含有率を水の添加によって約６５％に調節し、そしてｐＨを水酸化ナトリウムで８〜９に調製する。調製例１に従い調製した水性色調整用溶液（Ｓ１）を水で１部から１０００部に希釈する。

こうして調製した希釈水溶液を、０〜２０重量％の濃度範囲（乾燥固形物ベースで式（１）の化合物０〜０．００２重量％）で、攪拌した前記コーティング組成物に加える。ここで、重量％は、乾燥顔料の全重量を基準とする。

次いでこの色調製されたコーティング組成物を、商業的な７５ｇｓｍ中性サイズ白紙ベースシートに、自動ワイヤ・ワウンド・バー・アプリケータ（ｗｉｒｅ−ｗｏｕｎｄｂａｒａｐｐｌｉｃａｔｏｒ）を用いて標準的な速度設定及び標準的なバー負荷で、塗布する。次いで、コート紙を、熱空気流中で５分間乾燥する。その後、この紙を、状態調節させ（ａｌｌｏｗｅｄｔｏｃｏｎｄｉｔｉｏｎ）、次いでキャリブレートしたミノルタスペクトロフォトメータでＣＩＥ白色度及び明度について測定する。結果を、それぞれ表１及び２に示す。これらの結果は、本発明が、より高いレベルの白色度を提供しながらも、色調整用染料の最も高い添加レベルでも明度の損失は僅か０．２％であることを明らかに示している。

比較応用例１ａ
水性色調整用溶液（Ｓ１）の代わりにＣ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＶｉｏｌｅｔ３５の１０重量％水溶液を用いることのみを違いとして、比較応用例１ａを応用例１に記載の通りに行った。ここで、重量％は、Ｃ．Ｉ．ＤｉｒｅｃｔＶｉｏｌｅｔ３５水溶液の全重量を基準とする。

ＣＩＥ白色度及び明度を、キャリブレートしたミノルタスペクトロフォトメータで測定する。結果をそれぞれ表１及び表２に示す。これらの結果は、従来技術に属する色調整用染料の使用が、より低い白色度レベルをもたらし、その上、最大０．７％の明度の損失の原因となることを明らかに示している。

比較応用例１ｂ
水性色調整用溶液（Ｓ１）の代わりにＣ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３の１０重量％水性分散物を使用したことのみを違いとして、比較応用例１ｂを応用例１に記載の通りに行った。ここで、重量％は、Ｃ．Ｉ．ＰｉｇｍｅｎｔＶｉｏｌｅｔ２３水性分散物の全重量を基準とする。ＣＩＥ白色度及び明度を、キャリブレートしたミノルタスペクトロフォトメータで測定する。結果をそれぞれ表１及び表２に示す。これらの結果は、従来技術に属する色調整用顔料の使用が、かなりより低い白色度レベルを招くことを明らかに示している。

Claims

紙基材の色調整のための水性コーティング組成物であって、
（ａ）式（Ｉ）の少なくとも一種の色調整用染料、

［式中、
Ｒ_１は、Ｈ、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２は、パラメトキシフェニル、メチルまたはエチルを示し、
Ｍは、水素、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属、アンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記の化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す］
（ｂ）少なくとも一種の白色顔料、
（ｃ）少なくとも一種の主バインダー、
（ｄ）任意に、一種またはそれ以上の副バインダー、及び
（ｅ）水、
を含み、
乾燥白色顔料の全重量を基準にして式（１）の化合物０．００００１〜０．０１重量％を含み、
ここで、前記主バインダーは、スチレン−ブタジエンポリマー、酢酸ビニルポリマー、スチレンアクリル系ポリマー、ビニルアクリル系ポリマー及びエチレン酢酸ビニルポリマーからなる群から選択される合成ラテックスであり、
前記主バインダーは、白色顔料の全重量を基準にして、２〜２５重量％の範囲の量で使用される、前記水性コーティング組成物。
前記式（Ｉ）において、
Ｒ_１が、Ｈ、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２が、パラメトキシフェニル、メチルまたはエチルを示し、
Ｍが、水素、アルカリ金属カチオン、アルカリ土類金属、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
請求項１に記載の水性コーティング組成物。
前記式（Ｉ）において、
Ｒ_１が、メチルまたはエチルを示し、
Ｒ_２が、メチルまたはエチルを示し、
Ｍが、Ｌｉ^＋、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、１／２Ｃａ^２＋、１／２Ｍｇ^２＋、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基によってモノ−、ジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、Ｃ_１−Ｃ_４線状もしくは分枝状アルキル基と線状もしくは分枝状ヒドロキシアルキル基との混合物によってジ−、トリ−もしくはテトラ置換されたアンモニウム、または上記化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
請求項１に記載の水性コーティング組成物。
前記式（Ｉ）において、
Ｒ_１が、メチルを示し、
Ｒ_２が、メチルを示し、
Ｍが、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、トリエタノールアンモニウム、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジメチルアンモニウム、Ｎ−ヒドロキシエチル−Ｎ，Ｎ−ジエチルアンモニウムまたは上記化合物の混合物からなる群から選択されるカチオンを示す、
請求項１に記載の水性コーティング組成物。
白色顔料１０〜７０％を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
白色顔料が無機顔料である、請求項５に記載の水性コーティング組成物。
副バインダーが、デンプン、カルボキシメチルセルロース、カゼイン、ソイポリマー、ポリビニルアルコールまたはこれらのバインダーの混合物である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
前記水性コーティング組成物のｐＨが５〜１３の範囲である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の水性コーティング組成物。
紙基材の色調整のための、請求項１に記載の水性コーティング組成物の使用。
前記コーティング組成物が、予め調製された溶液として使用され、この溶液が、その全重量を基準にして０．００１〜３０重量％の濃度で式（Ｉ）の化合物を含む、請求項９に記載の使用。
請求項１に記載の水性コーティング組成物を紙基材上にコーティングする、紙基材の色調整方法。