JPH01185311A - アルカリ膨潤性のポリマー粒子、内部に孔を有するポリマー粒子およびこれらを用いた紙被覆用組成物 - Google Patents

アルカリ膨潤性のポリマー粒子、内部に孔を有するポリマー粒子およびこれらを用いた紙被覆用組成物

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JPH01185311A
JPH01185311A JP63010164A JP1016488A JPH01185311A JP H01185311 A JPH01185311 A JP H01185311A JP 63010164 A JP63010164 A JP 63010164A JP 1016488 A JP1016488 A JP 1016488A JP H01185311 A JPH01185311 A JP H01185311A
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冨士夫 桜井
Nobuo Kawahashi
信夫 川橋
Hiroshi Tadenuma
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、紙、繊維、皮革等のコーティング剤や塗料な
どに使用し得る光散乱剤あるいは光散乱助剤として有用
な内部に孔を有するポリマー粒子、このポリマー粒子の
製造に適用することができるアルカナ膨潤性のポリマー
粒子、およびこれらのポリマー粒子を用いた紙被覆用組
成物に関する。
[従来の技術] 粒子内部に孔を有するポリマー粒子は、その内孔に各種
の物質を内蔵させることにより、マイクロカプセル粒子
として、あるいはその内孔を中空にすることで例えば光
散乱剤として利用される中空ポリマー粒子などの有機素
材として利用されている。
従来、内孔を有するポリマー粒子を製造するための方法
とし、ては、 <I>ポリマー粒子中に発泡剤を含有させておき、後に
この発泡剤を発泡させる方法、 (If)ポリマーにブタン等の揮発性物質を封入してお
き、後にこの揮発性物質をガス化膨脹させる方法、 (III)ポリマーを溶解させ、これに空気等の気体ジ
ェットを吹き付け、気泡を封入する方法、(IV)ポリ
マー粒子の内部にアルカリ膨潤性の物質を浸透させてア
ルカリ膨潤性の物質を膨潤させる方法、 (V)水−油一水(W10/W)型モノマーエマルジョ
ンを作成し、重合を行う方法、 (VI)ポリメチルメタクリレートの微粒子をシード粒
子として用い、このシード粒子の存在下においてスチレ
ンを乳化重合する方法、 (■)不飽和ポリエステル溶液中に顔料を懸濁させた懸
濁液中でモノマーを重合する方法、(■)架橋ポリマー
粒子をシード粒子として用い、そのシード粒子の上に相
溶性の異なるポリマーを架橋重合する方法、 などが知られている。
しかし、これらの方法は、いずれも条件のコントロール
が難しく、所望の内孔を有するポリマー粒子を収率よく
確実に製造することが困難である。
また、これらの粒子を光散乱剤として塗膜形成物質に添
加した場合に要求される物性、すなわち隠蔽性、光沢、
塗膜強度、耐水性、耐アルカリ性、耐候性などをバラン
ス良く備えることが困難であるという問題を有する。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、以上のような従来技術の有する問題点を解決
し、塗工性が優れ、かつ塗膜の特性、例えば隠蔽性、光
沢、塗膜強度、耐水性、耐アルカリ性、耐候性などのバ
ランスが優れた塗膜形成物質として有用な内孔を有する
ポリマー粒子、およびこのポリマー粒子を簡易なプロセ
スによって収率良く製造することができるアルカリ膨潤
性のポリマー粒子、さらにこれらのポリマーを用いた紙
被覆用組成物を提供することを目的とする。
[問題点を解決するための手段] 本発明の第1の発明は、モノマー成分として不飽和カル
ボン酸モノマーを5重量%以上含むポリマー粒子0.5
〜90重量%の存在下において、下記の条件(a>およ
び(b)を満たすモノマー組成物10〜9つ、5重量%
を乳化重合して得られるアルカリ膨潤性のポリマー粒子
に関する。
条件; (a)不飽和カルボン酸モノマーが、モノマー組成物に
対し1〜80重量%の割合で含有されること。
(b)不飽和カルボン酸モノマーのうちの少なくとも1
種類は、カルボキシル基1個当りに対し100以上の分
子量を有すること。
本発明における第2の発明は、モノマー成分として不飽
和カルボン酸モノマーを5重量%以上含むポリマー粒子
0.5〜90重量%の存在下において、下記の条件(a
)および(b)を満たすモノマー組成′JfIA10〜
99.5重量%を乳化重合し、ついで得られたエマルジ
ョンを塩基によって中和させてポリマー粒子を膨潤させ
ることにより得られる内部に孔を有するポリマー粒子に
関する。
条件; (a)不飽和カルボン酸モノマーが、モノマー組成物に
対し1〜80重量%の割合で含有されること。
(b)不飽和カルボン酸モノマーのうちの少なくとも1
種類は、カルボキシル基1個当りに対し100以上の分
子量を有すること。
本発明の第3の発明は、前記第1の発明または第2の発
明、好ましくは第2の発明におけるポリマー粒子1〜5
0重量%および鉱物性顔料50〜99重量%からなる顔
料100重量部と、顔料結合剤3〜30重量部とを含有
する紙被覆用組成物に関する。
すなわち、この発明においては、不飽和カルボン酸モノ
マーを5重量%以上含むモノマー組成物を重合して得ら
れるポリマー粒子をコア粒子とし、このコア粒子0.5
〜90重量%の存在下において、前記条件(a)および
(b)を満たすシェル形成用のモノマー組成物99.5
〜10重量%を乳化重合することによりコアーシェル型
のアルカリ膨潤性ポリマー粒子を形成する。ついで塩基
によって中和させてポリマー粒子を膨潤させることによ
って内部に孔を有するポリマー粒子を製造することがで
きる。また、この内孔を有するポリマー粒子は、必要に
応じて乾煤処理をすることにより、粉末の状態とするこ
とができる。
これらのポリマー粒子は、いずれも各種のコーティング
剤やバインダーなどの塗膜形成物質としであるいはトナ
ーの製造における中間原料として有用であるが、特に内
孔を有するポリマー粒子は紙の塗膜形成物質として優れ
たものである。
本発明において、前記コア粒子を構成するポリマー粒子
は、通常、不飽和カルボン酸モノマー(A)、非イオン
性不飽和モノマー(B)、および必要に応じて加えられ
る架橋性モノマー(C)からなるモノマー組成物を乳化
重合することにより得られる。
前記不飽和カルボン酸モノマー(A)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、イタコン酸等のモノまたはジカルボン酸を挙げる
ことかで°き、さらにジカルボン酸の酸無水物またはモ
ノアルキルエステル、モノアミド類などがあり、これら
の1種または2種以上を組み合せて用いることができる
不飽和カルボン酸モノマー(A)は、コアポリマー粒子
を構成するためのモノマー組成物全体に対して5重量%
以上、好ましくは8〜90重量%、より好ましくは10
〜60重量%の割合で使用する。不飽和カルボン酸モノ
マー(A)の使用量が5重量%より少ないと、アルカリ
による膨潤作用が低く、内孔の形成が不十分となり、そ
の結果塗膜形成物質として用いたときにその隠蔽性が劣
ったものとなる。また、不飽和カルボン酸モノマー(A
)の使用量が90重量%を超えると、ポリマー粒子がい
びつな形状となるなど形態の面で劣り、また塗膜形成物
質として用いたときにその耐水性、耐アルカリ性が不十
分となる傾向があるので好ましくない。
前記非イオン性不飽和モノマーとしては親水性のものと
疎水性のものがある。
非イオン性親水性不飽和モノマーとしては、アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリ
ル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、2−ヒ
ドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメ
タクリレート等のアクリル酸あるいはメタクリル酸のア
ルキルエステル類、アクリロニトリル、メタアクリロニ
トリルなどのビニルシアン化合物、酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル、ステアリン酸ビニルなどの有機酸ビニル
、ビニルメチルエーテル、ビニルエチルエーテル、ビニ
ルイソブチルエーテル、ビニルフェニルエーテルなどの
ビニルエーテル、アクリルアミド、メタクリルアミド、
■−メチロールメタクリルアミド、ジアセトンアクリル
アミド、エタクリルアミド、クロトンアミド、イタコン
アミド、メチルイタコンアミド、マレイン酸モノアミド
、エチレンジアクリルアミド等のアミド系モノマー、ア
クリル酸β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸β−ヒド
ロキシエチル、■−ヒドロキシエチルアクリルアミド、
1−ヒドロキシプロビルアクリレ−ト、1−ヒドロキシ
プロピルメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシエチルメタクリレート等のヒドロキシル
基含有モノマー、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸
グリシジル等のグ刃シジル基含有モノマーなどが挙げら
れる。
また非イオン性疎水性不飽和モノマーとしては、スチレ
ン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、パラメチル
スチレン等の芳香族ビニル化合物、ブタジェン、イソプ
レン、2−クロル−1,3−ブタジェン、1−クロル−
1,3−ブタジェン等の脂肪族共役ジエン化合物、エチ
レン、プロピレン、ブチレン、4−メチルペンテン−1
等のα−オレフィン、フッ化ビニル、臭化ビニルなどの
ハロゲン化ビニルなどが挙げられる。これらのモノマー
は単独で使用することができ、また2種以上を併用する
こともできる。
前記非イオン性不飽和モノマーの使用量は、コアポリマ
ー粒子に要求されるアルカリ膨潤性と親水性のバランス
により決定される。非イオン性親水性不飽和モノマーは
、コアポリマー粒子を形成するための全モノマーに対し
て、好ましくは、+−0〜95重量%、さらに好ましく
は20〜90重量%、特に好ましくは40〜90重量%
使用される。
また、非イオン性疎水性不飽和モノマーは、コアポリマ
ー粒子を形成するための全モノマーに対して、好ましく
は40重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下で
使用される。
前記架橋性モノマー(C)としては、ジビニルベンゼン
、エチレングリコールジメタクリレート、1.3−ブチ
レングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、アリルメタクリレートなどの
ジビニル系モノマーあるいはトリビニル系モノマーを例
示することができ、特にジビニルベンゼン、エチレング
リコールジメタクリレートおよびトリメチロールプロパ
ントリメタクリレートが好ましい。この架橋性モノマー
(C)の使用量は、コアポリマー粒子を形成するための
モノマー組成物100重量部に対して、好ましくは01
1〜40重量部、さらに好ましくは0.1〜20重量部
である3、なお、ここにおける架橋性モノマー(C)の
使用量は、通常架橋性モノマー材料に含まれている不活
性溶剤および単官能の非架橋性モノマー成分を除いた純
品換算とする。
本発明において用いられるコアを構成するポリマー粒子
の粒子径は好ましくは0.01〜1.5μm、より好ま
しくは0.04〜1.0μmであり、またコアポリマー
粒子の製造においてはその固形分濃度が好ましくは5〜
60重量%、より好ましくは15〜50重量%とされる
コアポリマー粒子は、通常の乳化重合または懸濁重合で
製造することができる。アルカリ膨潤性または内部に孔
を有するポリマー粒子の目的とする粒子径が比較的大き
いときは、その重合に用いるコアポリマー粒子の粒子径
も比較的大きいものを用いるのが好まし5い。このよう
なときには、通常の1段だけの重合で得られるポリマー
粒子をそのままコアに用いるのではなく、1段目の重合
で得られたポリマー粒子をシードポリマー粒子として2
段目の重合を行って1段目のものよりさらに大きい粒子
径となったものをコアとして用いることが好ましい。コ
アポリマー粒子は、必要に応じて1段または2段、また
はさらに3段以上の重合を繰返し、て製造したものを使
用することができる。
また、コアを構成するポリマー粒子の使用量は、全ポリ
マーに対して0.5〜90重量%、好ましくは0.7〜
60重量%、より好まし、くは1.0〜40重量%であ
る。コアを構成するポリマー粒子の使用量が0.5重量
%未満では、最終的に得られる粒子において内孔の形成
が不十分となり、これを塗膜形成物質として用いた場合
にその隠蔽性が劣ったものとなる3、また、コアを構成
するポリマー粒子の使用量が90重量%を超えると、系
の重合安定性が低下するばかりでなく、最終的に得られ
る粒子の形状がいびつとなり、またこれを塗膜形成物質
として用いた場合にその配合安定性、隠蔽性、塗膜の耐
水性および耐アルカリ性などが劣ったものとなる。
本発明においては、上述したコアを構成するポリマー粒
子の存在下において以下に述べるようなモノマー組成物
を重合し、コアーシェル型のポリマー粒子を形成する。
本発明において用いられるシェルを形成するためのモノ
マーとしては、通常、不飽和カルボン酸モノマー(AN
、カルホ′キシlし基1イ固当り100以上の分子量を
有する高級不飽和カルボン酸モノマー(D)、非イオン
性不飽和モノマー(B−)および必要に応じて使用され
る架橋性モノマー(C−)が使用される。
そして、シェルを形成するためのモノマー組成物は、以
下の条件(a)、<b>を満なず必要がある。
<a)不飽和カルボン酸<A−)および高級不飽和カル
ボン酸(D)は両者を合せて、シェルを形成するための
モノマー組成物に対し1〜80重量%、好ましくは2〜
70重景%エンり好ましくは10〜60重量%の割合で
含有される。上記モノマー(ANおよび(D)の使用量
が1−重量%未満であると、重合安定性が悪く、また得
られるポリマー粒子を塗膜形成物質として用いた場合に
その隠蔽性と塗膜強度のバランスが劣ったものとなる。
まな上記モノマー(ANおよび<D)の使用量が80重
量%を超えると、得られたポリマー粒子を塗膜形成物質
として用いた場合にその配合安定性、塗工性、隠蔽性お
よび塗膜の耐水性、耐アルカリ性が劣るようになる。
(b)不飽和カルボン酸モノマーのうち少なくとも1種
類は高級不飽和カルボン酸(D>を使用する。この高級
不飽和カルボン酸(D)は単独で使用することもでき、
また不飽和カルボン酸(ANと併用することもできる。
高級不飽和カルボン酸<D)を用いずに不飽和カルボン
酸<ANのみを用いた場合には、得られるポリマー粒子
を塗膜形成物質として用いた場合にその光沢性、隠蔽性
および塗膜強度が劣ったものとなる。
前記不飽和カルボン酸(ANと高級不飽和カルボン酸(
D)の比率は上記条件(a)、(b)を満たせばどのよ
うなものであっても良いが、塗膜形成物質として用いた
場合の隠蔽性、耐水性、耐アルカリ性等の物性面からみ
て、好ましくはモノマー<AN/モノマー(D)=9/
1〜0/10、より好ましくは(AN/<D)−5/1
〜0/10、特に好ましくは(A−)/<D>=4/1
−〜0/10である。
高級不飽和カルボン酸<D>としては以下のようなもの
を例示することができる。
(R1、R2、R3;水素原子または炭素数1−〜20
のアルキル基) −17= (R4、R5、R6;水素原子または炭素数1〜12の
アルキル基、EO,エチレンオキサイド、PO;プロピ
レンオキサイド) (R7、Rg ;水素原子または炭素数1〜20のアル
キル基) 高級不飽和カルボン酸(D)としてはこれらに限られる
ものではなく、カルボキシル基1個当りの分子量がおお
よそ100以上、好ましくは150〜500であるもの
を用いることができる。
また、不飽和カルボン酸(A−)としては、前述したコ
アを構成するポリマー粒子のモノマーとして例示し、た
不飽和カルボン酸(A)と同様な千ツマ−を用いること
ができ、特にアクリル酸、メタクリル酸を好ましく用い
ることができる。
非イオン性不飽和モノマー(Biとしては、前述し、た
コアを構成するポリマー粒子のモノマーとして例示した
非イオン性不飽和モノマー(B)と同様なものを用いる
ことができる。非イオン性不飽和モノマー(Biの使用
量は、シェルを形成するためのモノマー組成物に対して
20〜99重量%、好ましくは30〜98重量%、より
好ましくは40〜90重量%である。
また、架橋性モノマー<C1としては、前述したコアを
構成するポリマー粒子の七ツマ−として例示した架橋性
モノマー(C)と同様なものを用いるものができる。架
橋性モノマー(C1を含むことは、形成されたポリマー
粒子の機械的強度や耐溶剤性などの点で好ましく、シェ
ルを形成するためのモノマー組成物に対し、好ましくは
0.1〜20重量%、より好ましくは0.1〜10重量
%の割合で使用される。架橋性モノマー(C−)の使用
量が30重量%を超えると、系の重合安定性が低下しポ
リマー粒子の製造が困難となる。
シェルを形成するためのモノマー組成物の使用量は、全
ポリマーに対して10〜9つ、5重量%、好ましくは4
0〜99.5重量%、より好ましくは60〜99.5重
量%である。シェルを形成するモノマー組成物の使用量
が10重量%未満であると、シェルの形成が不完全とな
り、一方99.5重量%を越えると相対的にコアを構成
するポリマー量が不十分となって内孔の形成が困難とな
る。
本発明のアルカナ膨潤性のポリマー粒子の重合において
は、通常、乳化剤および触媒が用いられる。
乳化剤としては、アニオン性界面活性剤、非イオン性界
面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤、有
機懸濁保護剤などの界面活性能を有する物質を挙げるこ
とができ、特にアニオン性界面活性剤や非イオン性界面
活性剤を好ましく用いることができる。これらの乳化剤
は1種を単独でもしくは2種以上組み合せて用いること
ができる。
アニオン性界面活性剤としては、ロジン酸カリウム、ロ
ジン酸ナトリウム等のロジン酸塩、オレイン酸カリウム
、ラウリン酸カリウム、ラウリン酸ナトリウム、ステア
リン酸ナトリウム、ステアリン酸カリウム等の脂肪酸の
ナトリウム塩もしくは、カリウム塩、ラウリル硫酸ナト
リウム等の脂肪族アルコールの硫酸エステル塩およびド
デシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルアリ
ルスルホン酸などを挙げることができる。
非イオン性界面活性剤としては、ポリエチレングリコー
ルのアルキルエステル、アルキルエーテル、アルキルフ
ェニルエーテルなどを挙げることができる。
有機懸濁保護剤としては、ポリアクリル酸、ポリメタク
リル酸、ポリビニルスルホン酸、ポリビニルアルコール
、ポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコールなど
の親水性合成高分子物質、ゼラチン、水溶性でんぷんな
どの天然親水性高分子物質、カルボキシメチルセルロー
スなどの親水性半合成高分子物質などを挙げることがで
きる。
前記重合開始剤としては、クメンハイドロパーオキサイ
ド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、
パラメンタンハイドロパーオキサイド等で代表される有
機ハイドロパーオキサイド類と含糖ピロリン酸処方、ス
ルホキシレート処方、含糖ピロリン酸処方/スルホキシ
レート処方の混合系処方等で代表される還元剤との組合
せによるレドックス系の開始剤、さらに過硫酸カリウム
、過硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、アゾビスイソブチ
ロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパ
ーオキサイド等を任意に使用することができ、特に好ま
しくは、過硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム等の亜硫
酸塩、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオ
キサイドに必要に応じて還元剤を組み合せたものである
重合を行わせる温度としては、通常5〜95℃が良好で
あり、特に50〜90℃が好ましい。
また、前述した各種のモノマーは、これを−括してもし
、くは分割して、あるいは連続的に滴下して系に加える
ことができる。
このようにして得られたアルカリ膨潤性のポリマー粒子
は、コアーシェル状の樹脂粒子であって、塩基によって
中和する前は内孔をほとんど有さないが、このポリマー
粒子を塩基による中和によって膨潤させることによって
内孔を有するポリマー粒子となる。
これらのアルカリ膨潤性のポリマー粒子および内孔を有
するポリマー粒子は分散体(エマルジョン)の状態で得
られ、必要に応じてポリマー粒子を分離して乾燥させる
ことにより、粉末状のポリマー粒子を得ることができる
乾燥前においては、前記内孔を有するポリマー粒子は通
常内孔に水が存在した状態をなしており、乾燥によって
内孔の水が除去されて空隙となって中空ポリマー粒子と
なる。
ポリマー粒子を乾燥させて粉末状のポリマー粒子を得る
方法としては、一般に行われているエマルジョンの粉末
化法を用いることができ、例えば噴霧乾燥法(135〜
155℃)、熱風乾燥機を用いた1〜レイ乾燥法(50
〜70℃)および流動床乾燥法(常温〜70℃)などを
用いることができる。
またアルカリ膨潤性のポリマー粒子の粒子径は、好まし
、くは0,08〜4μm、さらに好ましくは0.1〜3
μmであり、塩基による中和・膨潤の後のポリマー粒子
の粒子径は、好ましくは0.09〜5.7μm、さらに
好ましくは0,12〜4.3μmである。また内孔を有
するポリマー粒子における内孔の好ましい直径は、外径
の0.1〜0,9倍、さらに好ましくは0.2〜0.8
倍、特に好ましくは0.4〜0.75倍である。
本発明のポリマー粒子は紙被覆用組成物の顔料として好
適に用いることができる。特に、内孔を有するポリマー
粒子を鉱物顔料とともに、紙被覆用組成物の顔料の一部
として使用すると、得られる塗工紙は隠蔽性、光沢、表
面強度等の物性バランスが優れたものとなる。
鉱物顔料とポリマー粒子の組成割合は、前者と後者の比
が重量で50〜99/1〜50、好ましくは60〜97
/3〜40である。後者が1重量%未満であると、十分
な隠蔽性、光沢、表面強度が得られず、一方50重量%
を超えると印刷適性が劣るので好ましくない。
鉱物顔料としては、例えばカオリンクレー、タルク、硫
酸バリウム、酸化チタン(ルチル、アナターゼ)、炭酸
カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、サチンホ
ワイト等が挙げられる。
顔料結合剤としては、通常の紙被覆用組成物に使用され
る結合剤であれば特に制限されずに使用することができ
る。結合剤としては、例えば、デンプン、変性デンプン
、カゼイン等の天然結合剤、スチレン−ブタジェン系共
重合体ラテックス、カルボキシ変性スチレン−ブタジェ
ン系共重合体ラテックス、ポリ酢酸ビニルエマルジョン
、アクリル系重合体エマルジョン、ポリクロロプレンラ
テックス、ポリビニルアルコール等の合成結合剤が挙げ
られる。
以上に挙げた結合剤は単独または2桂以上で使用するこ
とができる。これらの顔料結合剤のうち、スチレン−ブ
タジェン系共重合体ラテックス、特にカルボキシ変性ス
チレン−ブタジェン共重合体ラテックスを単独またはデ
ンプン、カゼインなどの天然結合剤と併用することが好
まし、い。
結合剤の使用量は、顔料100重量部に対して3〜30
重量部、好ましくは5−25重量部である。
結合剤の使用量が3重量部未満であると、結合剤として
の効果が得られず、一方30重量部を超えると紙被覆用
組成物の粘度が上昇して塗工作業性が劣る。紙被覆用組
成物に配合する助剤とし、て、ピロリン酸ナトリウム、
ヘキサメタリン酸ナトリウム、ポリカルボン酸ナトリウ
ム等の顔料分散剤、ポリグリコール脂肪酸エステル、リ
ン酸エステル、シリコンオイルなどの消泡剤などを適宜
添加することができる。
原紙への紙被覆用組成物の塗工方法とし、では、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
−などの方法がある。
[実施例] 以下、実施例によって本発明を更に具体的に説明する。
以下の記載において1部」および「%」は重量部および
重量%を表す。なお、実施例および比較例における重合
はすべて窒素ガス雰囲気下において行った。また、ポリ
マー粒子の数平均粒子径および内孔の直径の数平均値は
、電子顕微鏡による観察において無作為に抽出した10
0個の粒子の測定結果による。
くコアエマルジョンB−1〜B−7の製造)容量21の
反応容器に水324.4部、乳化剤rf−65」 (花
王(株)製)016部および過硫酸アンモニウム0.3
4部を添加する。一方、アクリル酸n−ブチル46.5
部、メタクリル酸メチル36.8部、メタクリル酸2−
ヒドロキシエチル5部、メタクリル酸11,7部、乳化
剤f−650,045部および水29部8部を混合攪拌
してモノマーエマルジョンを調整する。このモノマーエ
マルジョンのうち21部を前記反応容器に添加し、反応
容器中で攪拌しながら温度85℃まで昇温しな。この反
応容器を85℃に保ちながら前記モノマーエマルジョン
の残りを連続的に2時間かけて反応容器に添加し、さら
に1時間熟成を行った。
得られたポリマーエマルジョンをシードエマルジョンA
−1とする。
次に、反応容器に水300.6部、過硫酸アンモニウム
0.6部、上記の方法で得られたシードエマルジョンA
−11.7部をし込み、撹拌しながら75℃まで昇温し
、た。
一方、メタクリル酸メチル69.6部、メタクリル酸2
9.9部、エチレングリコールジメタクリレート0.5
部、乳化剤I’−650.11部および水33.4部を
混合撹拌してモノマーエマルジョンを得た。このモノマ
ーエマルジョンを反応容器に連続的に添加しながら重合
系の温度を85℃まで昇温し、さらに系の温度を85℃
に保ちながらモノマーエマルジョンを合計2時間にわた
って添加した。その後さらに系の温度を85℃に保ちな
がら1時間熟成を行い、エマルジョンを得た。このよう
にして得られたエマルジョンをコアエマルジョンB−1
とする。
次に、モノマー組成、重合開始剤およびシードエマルジ
ョンの使用量(固形分)を第1表のようにしたほかは上
記コアエマルジョンB−1と同様な方法によって重合を
行い、3種のコアエマルジョンを得た。
これらのコアエマルジョンをそれぞれれB−3゜B−4
およびB−7とする。なおコアエマルジョンT3−7は
本発明の範囲に該当しないものである。
前記シードエマルジョンA−1の製造において反応開始
時に反応容器に直接添加される乳化剤F−65の使用量
を0,6部から0.8部に変えた他はシードエマルジョ
ンA−1の場合と同様な方法で重合を行った。
得られたポリマーエマルジョンをシードエマルジョンA
−2とする。
ついで、シードエマルジョンとして上記A−2を3.4
部使用した他は前述のコアエマルジョンB−1の場合と
同様な方法で重合を行いポリマーエマルジョンを得な。
このポリマーエマルジョンをコアエマルジョンB−2と
する。
コアエマルジョンB−5,B−6 容量21の反応容器に水250部、乳化剤F−650,
2部、ベンゾイルパーオキサイド0.7部およびピロ重
亜硫酸ナトリウム0.1部を添加した。
一方、アクリル酸メチル15部、アクリル酸n−ブチル
23.5部、メタクリル酸メチル25.6部、アクリロ
ニトリル10部、ジエチレングリコールジメタフリレー
50.5部、メタクリル125.4部、乳化剤F−65
0,11部および水33部4部を混合撹拌して七ツマー
エマルジョンを調整した。
このモノマーエマルジョン10部を前記反応容器に仕込
み、撹拌しながら系を50℃に昇温し、50℃で30分
間反応させた。その後、系を50℃に保ちながらモノマ
ーエマルジョンの残りを2時間にわたって連続的に添加
し、な。さらに温度を50℃に保ちながら1時間熟成を
行い、ポリマーエマルジョンを得た。
このポリマーエマルジョンをコアエマルジョンB−5と
する。
上記コアエマルジョンB−5の製造におけるモノマー組
成および重合開始剤を第1表に示したように変え、さら
に重合温度を65℃とした他はコアエマルジョンB−5
の場合と同様な方法で重合を行い、ポリマーエマルジョ
ンを得た。
このポリマーエマルジョンをコアエマルジョンB−6と
する。
実施例1 (1)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の合成容量51の反
応容器に水150部、コアエマルジョンB−15.6部
(固形分)および過硫酸アンモニウム0,39部を仕込
み、撹拌しながら85℃まで昇温しな。一方、スチレン
89部、高級不飽和カルボン酸「V−2000」(大阪
有機く株)製)11部、水30部および乳化剤「ハイテ
ノールNo。
8」 〈第一工業製薬〈株)製)0.1部を混合撹拌し
てモノマーエマルジョンを調整した。このモノマーエマ
ルジョンを内湯を85℃に保持した前記反応容器内に3
時間にわたって連続的に添加しな。
モノマーエマルジョンを添加した後、さらに1時間にわ
たって温度85℃で熟成を行った。このようにして得ら
れたエマルジョンにおけるアルカリ膨潤性ポリマー粒子
の平均粒子径は0.52μmであった。
(2)内孔を有するポリマー粒子の製造く1)で得られ
たアルカリ膨潤性ポリマー粒子のエマルジョンを25%
のアンモニア水で中和してpH9,0に調整した。その
後、このエマルジョンを70℃で2時間加熱した。得ら
れたエマルジョンにおけるポリマー粒子の数平均粒子径
は0.55μmであり、内部に数平均値で0.27μm
の直径を有する孔を有していることが確認された。
実施例2〜5.比較例1〜6,17 実施例1におけるスチレンおよび高級不飽和カルボン酸
V −2000の使用量を第2表(I)、<II)のよ
うに変えた他は実施例1と同様にして重合を行い、実施
例につき4種および比較例につき1種の内孔を有するポ
リマー粒子を製造した。
これらを実施例2〜5および比較例17とする。
また、実施例1における高級不飽和カルボン酸V−20
00の代わりにメタクリル酸を第2表(I>に示す割合
で用いて重合を行い、その後の中和・加熱処理における
加熱温度を70℃・−90℃に変えた他は実施例1と同
様にし、て内孔を有するポリマー粒子を得な。
これらを比較例1〜6とする。
実施例6 (1)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の製造容量31の反
応容器に水150部、コアエマルジョンB−15部(固
形分)、過硫酸カリウム0.5部、亜硫酸水素す1〜リ
ウム0.05部を仕込み、撹拌しながら70℃まで昇温
した。一方、メタクリル酸メチル15部、スチレン50
部、メタクリル酸5部、高級不飽和カルボン酸V−20
0030部、水28部および乳化剤ハイテノールNo、
80.1部を混合撹拌し、てモノマーエマルジョンを調
整した。
そして、前記反応容器の内温を70℃に保ちながら、モ
ノマーエマルジョンを3時間にわたって連続的に添加し
、た。さらに系を70℃に保ちながら45分間熟成を行
い、アルカリ膨潤性ポリマー粒子のエマルジョンを得な
〈2〉内孔を有するポリマー粒子の製造(1)で得られ
たエマルジョンに25%のアンモニア水を加えてpH9
,2に調整し、その後エマルジョンを80℃で2時間加
熱し、な。得られたエマルジョンのポリマー粒子は、数
平均粒子径が0.53μm、内孔の直径が数平均で0.
30μmであった。
実施例7〜9.比較例15.16 コアエマルジョンの種類および使用量を第2表(I>、
(It)のようにした他は実施例6(1)と同様にして
アルカリ膨潤性ポリマー粒子のエマルジョンを得、さら
に実施例6(2)と同様にして中和・加熱処理し、実施
例につき3種、比較例につき2種の内孔を有するポリマ
ー粒子を得な。
これらを実施例7〜9および比較例15.16とした。
実施例10 (1−)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の製造元に得られ
たコアエマルジョンB−320部(固形分〉、ベンゾイ
ルパーオキサイド04部、ピロ重亜硫酸ナトリウム0.
1部、乳化剤エマール1ON(花王(株)製)0.2部
および水100部を容量51の反応容器に仕込み、撹拌
しながら80℃まで昇温し、た。ついで、アクリロニト
リル5部、スチレン26.5部、1,3−ブタジェン3
8部、ジビニルベンゼン0,5部、イタコン酸3部、高
級不飽和カルボン酸rV−2100J  (大阪有機(
株〉製)25部、高級不飽和カルボン酸r P A−H
A M A J−35= (三菱レーヨンく株)製)2部からなるモノマー組成物
を、重合系の温度を65℃に保ちなから]−0時間にわ
たって連続的に反応容器に添加し、アルカリ膨潤性ポリ
マー粒子のエマルジョンを得な。
(2)内孔を有するポリマー粒子の製造(1〉で得られ
たエマルジョンに25%のアンモニア水を添加してpH
9,5に調整し、その後これを60°Cで2時間加熱処
理した。得られたエマルジョンのポリマー粒子は、数平
均粒子径が0.5μm、内孔の直径が数平均値で0.3
5μmであった。
実施例11 実施例10<1)におけるモノマー、コアエマルジョン
の種類と量を第2表(I>に示したように変えた他は実
施例10(1>と同様な方法で重合を行い、さらに実施
例10(2>と同様にして中和・加熱処理を行い、内孔
を有するポリマー粒子を得た。得られたポリマー粒子は
、数平均粒子径が0.75μ■1、内孔の直径の数平均
値が0.41μmであった。
−36= 実施例12 (]−)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の製造元に得られ
たコアエマルジョンB−54,5部(固形分)、過硫酸
アンモニウム0.5部および水150部を反応容器に仕
込み、撹拌しながら80℃まで昇温しな。一方、アクリ
ル酸n−ブチル12部、メタクリル酸メチル15部、メ
タクリル酸2−ヒドロキシエチル5部、N−メチロール
メタクリルアミド4,5部、エチレン27部、ジエチレ
ングリコールジメタクリレート1.5部、アクリル酸5
部、高級不飽和カルボン酸[アクリエステルHHJ (
三菱レーヨン(株)製)30部、水29.9部および乳
化剤ハイテノールNo、8 0.1部を混合撹拌してモ
ノマーエマルジョンを得た。そして内温を80℃に保っ
た前記反応容器に七ツマーエマルジョンを2時間30分
にわたって連続的に添加し、重合を行った。更に系の温
度を85℃に昇温し45分間熟成さぜな。
(2)内孔を有するポリマー粒子の製造(1)で得られ
たエマルジョンに25%のアンモニア水を添加してpH
9,0に調整し、ついでこれを80℃で2時間加熱処理
した。このようにして得られたエマルジョンのポリマー
粒子は、数平均粒子径が0654μm、内孔の直径が数
平均値で0.28μmであった。
実施例13 実施例12におけるコアエマルジョンB−5に変えてB
−6を用いた他は実施例1−2と同様にして重合を行い
、得られたエマルジョンについて実施例12<2)と同
様にして中和・加熱処理を行い、内孔を有するポリマー
粒子を得な。このポリマー粒子は、数平均粒子径が0.
52μm、内孔の直径の数平均値が0.15μTTIで
あった。
比較例7 (1)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の製造元に得られた
コアエマルジョンB−75部(固形分)、過硫酸アンモ
ニウム0.4部および水150部を容量5!の反応容器
に仕込み、撹拌しながら85°Cまで昇温しな。一方、
メタクリル酸メチル15部、スチレン53部、メタクリ
ル酸2部、高級不飽和カルボン酸V−200030部、
水30部および乳化剤ハイテノールNo、8 0.1部
を混合撹拌し、てモノマーエマルジョンを調整した。
ついで、内湯を85℃に保った反応容器に前記モノマー
エマルジョンを3時間にわたって連続的に添加し2、重
合を行った。さらに85℃で45分間熟成させ、アルカ
リ膨潤性ポリマー粒子のエマルジョンを得た。
(2)内孔を有するポリマー粒子の製造(1)で得られ
たエマルジョンに25%のアンモニア水を添加してpH
9,2に調整し、ついでこれを70℃で2時間加熱処理
を行った。
得られたエマルジョンのポリマー粒子は、平均粒子径が
0.59μm、内孔の直径が数平均値で0,13μmで
あった。
比較例8〜10 比較例7におけるモノマーの使用量を第2表(n)のよ
うにし、な他は比較例7(1)と同様に重合を行い、さ
らに比較例7(2)と同様に中和・加熱処理を行い、3
種のポリマー粒子を得な。
これらを比較例8〜10とする。各比較例8〜10にお
いて得られたポリマー粒子の数平均粒子径および内孔の
直径の数平均値を第2表(n)に示す。
実施例14 (1)アルカリ膨潤性ポリマー粒子の製造光に得られた
コアエマルジョンB−25部(固形分)、過硫酸アンモ
ニウム0.35部および水125部を反応容器に仕込み
、撹拌しながら80℃に昇温しな。一方、アクリル酸n
−ブチル15部、アクリル酸2−エチルヘキシル5部、
メタクリル酸25部、スチレン15部、メタクリル酸1
0部、高級不飽和カルボン酸PA−HEMA30部、水
30部および乳化剤ハイテノールNo、80.3部を混
合撹拌してモノマーエマルジョンを調整した。そし、て
、内温を80°Cに保った反応容器に前記モノマーエマ
ルジョンを3時間にわたって連続的に添加して重合を行
った。さらに系を85℃に昇温しで2時間熟成を行い、
アルカリ膨潤性ポリマー粒子のエマルジョンを得た。
(2)内孔を有するポリマー粒子の製造(1)で得られ
たエマルジョンに25%のアンモニア水を添加してpH
9,5に調整し、ついでこれを65℃で2時間加熱処理
した。得られたエマルジョンのポリマー粒子は、数平均
粒子径が0.33μm、内孔の直径が数平均値で0.2
μmであった。
実施例15〜18.比較例11〜14 実施例]−4におけるモノマーの使用量を第2表(n)
のように変えた他は実施例14 (1)と同様にして重
合を行い、ついで実施例14 (2>と同様に中和、加
熱処理を行い、実施例につき4種、比較例につき4種の
ポリマー粒子を得な。これらを実施例15〜18および
比較例11〜14とする。これらのポリマー粒子の数平
均粒子径および内孔の直径の数平均値を第2表(II>
に示す。なお、比較例11〜14においては、重合安定
性が悪く、ポリマー粒子を得ることができなかった。
実施例1つ 容量5I!の反応容器に水150部、コアエマルジョン
B−15,6部(固形分)および過硫酸アンモニウム0
,39部を仕込み撹拌しながら85℃まで昇温し、な。
一方、高級不飽和カルボン酸アクリエステルHH15部
、スチレン85部、水30部およびハイテノールNo、
8 0.1部を混合撹拌してモノマーエマルジョンを調
製しな。このモノマーエマルジョンを内温を85℃に保
持した前記反応容器内に3時間にわたって連続的に添加
しな。
モノマーエマルジョンを添加した後、さらに1時間にわ
たって温度85℃で熟成を行った。このようにして得ら
れたエマルジョンのp)(は2,0であり、このアルカ
リ膨潤性ポリマー粒子の平均粒子径は0.5μmであっ
た。これを実施例19とする。
実施例20 実施例1つで得られたアルカリ膨潤性ポリマー粒子のエ
マルジョンを25%のアンモニア水で中和してpH9,
0に調製した。その後、このエマルジョンを70℃で2
時間加熱した。得られたエマルジョンにおけるポリマー
粒子の数平均粒子径は0.55μmであり、内部に数平
均値で0129μmの直径を故する孔を有していること
が確認された。
ついで、得られた内孔を有するポリマー粒子のエマルジ
ョンをトレイに入れ熱風乾燥機を用いて55℃に保って
5時間で乾燥し、白色の粉体状のポリマー粒子を得な。
得られた粉体は内孔を有していることか確認された。
実施例21 実施例1つで得られたアルカリ膨潤性ポリマー粒子のエ
マルジョンを実施例20と同様に乾燥させて白色の粉体
状のポリマー粒子を得な。
なお、以下に実施例および比較例において用いた高級不
飽和カルボン酸の構造を示す。
P A−HE M A アクリエステルHH (適用例) 実施例3,6,8,10,15.19〜21および比較
例8,15,16,3.’17.6におい ′て得られ
たポリマー粒子を用い、以下の(1)に示す処方で紙被
覆用組成物を調整し、さらに(2)に示す塗工条件で塗
工紙を作成しな。そして、得られた塗工紙について(3
)に示す条件で塗工テストを行った。各紙被覆用組成物
におけるポリマー粒子の特性および塗工テストの結果を
第3表に示した。
(1)紙被覆用組成物の処方 ・ピグメント        (固形分重量部)カオリ
ンクレー         60(ミネラルケミカルフ
ィリップ社製) −A”;、   −− 一  44 − 重質炭酸カルシウム      30 ポリマ一粒子         10 ・バインダー ラテックス 061つ (日本合成ゴム■製)13 スターチ M、84600.、− −2く日本食品化工
■製) ・分散剤 アロンT−40 〈東亜合成化学工業■製)    0.12へキサメタ
リン酸ナトリウム   0,03・塩基 NH4OHO,1 ・耐水化剤 スミレーズー633        1,3(住友化学
■製) ・潤滑剤 ノブコートC−1040,1 (サンノプユ社製) ・総固形分濃度           62%(2〉塗
工条件 原 紙;市販の上雪紙(53,7g / rrf’ )
塗 工;ロッド手塗り 乾 燥;電気軸@機により120℃で10分間乾煤カレ
ンダー;スーパーカレンダ一方式を用い、50°C,1
100b/cmの条件で2回繰り返し行う。
(3)テスト条件 ドライビック ;TR印刷機を使用し、タックNo、 
9のインキで数回重ね刷りを行い、印刷面のピッキング
状態を肉眼で判定する〈5点満点で数値が大きいほうが
良好)。
ウェットピッグ;TR印刷機を使用し、モルトンロール
で試験片上に給水を行い、ピッキング状態を肉眼で判定
する(5点満点で数値の大きいほうが良好)。
インキセット ;TR印刷機を使用し1、インキ乾煤性
を比較する(5点満点で数値の大きいはど乾煤が早い)
白紙光沢   ;未印刷塗工紙を村山式光沢計を用い、
入射角75度2反射角75度で測定=  47  − する。
印刷光沢;TR印刷機を使用してウェブオフセット用イ
ンキをべた刷りし、村山式光沢計を用いて入射角75度
、反射角75度で測定する。
白色度    ;ハンター比色、白色度計を用いてブル
ーフイルターによって測定する。
不透明度   ;ハンター比色、白色度計を用いてグリ
ーンフィルターで測定する。
以上の試験結果より次のことが判明しな。
比較例8は、コアポリマー粒子における不飽和カルボン
酸モノマーの量が5重量%未満の場合の例であり、この
例においてはコアの膨潤性が低く、内孔の形成が不十分
であり、紙被覆用組成物とし。
て用いた場合に白色度、不透明度の点で劣る。
比較例1−5は、シェルを形成するモノマー組成物10
0重量部に対するコアポリマー粒子の使用量が0.5重
量部未満の場合であり、この例においてはコアの膨潤能
力がなく、内孔の形成が困難であり、紙被覆用組成物と
して用いた場合に光沢、白色度および不透明度の点で劣
る。
比較例16は、シェルを形成するモノマー組成物に対す
るコアポリマー粒子の使用量が過多である場合の例であ
る。この例においては塩基による中和・膨潤処理時の安
定性が悪く、また紙被覆用組成物の調整時にゲル化して
しまい、塗工ができなかった。
比較例17はシェル形成モノマー組成物中の不飽和カル
ボン酸モノマーの使用量が80重量%を越える場合の例
である。この例においては紙被覆用組成物の粘性が非常
に高くなって塗工性が不十分となり、また塗膜強度、光
沢、白色度、不透明度が著しく劣ったものとなる。
比較例3および比較例6は、シェル形成モノマー中に高
級不飽和カルボン酸モノマーを含まない例である。この
例においては紙被覆用組成物における塗膜強度、光沢、
白色度、不透明度などが劣ったものとなる。
(参考例) 本発明の紙被覆用組成物と比較するなめに、ピグメント
とし、て本発明のポリマー粒子のかわりに酸化チタンr
A−220J(石原産業■製)を用いたほかは前述した
適用例の場合と同じ条件で紙被覆用組成物を調製し、さ
らに得られた塗工紙について塗工テストを行なった。
その結果を参考例]−として第3表に示す。
また、ピグメン1〜としてポリマー粒子を用いずにカオ
リンクレーのみを用いた場合を参考例2とする。
第3表の結果より次のことが判明した。すなわち、本発
明の紙被覆用組成物は、ピグメントとしてカオリンクレ
ーのみを用いた場合よりウェットピックく塗膜強度)、
光沢、隠蔽性などの点で優れている。また、本発明の紙
被覆用組成物は、ピグメントの一部として酸化チタンを
用いた場合と比較して、隠蔽性く白色度、不透明度)に
おいてこれにせまる物性を有し、さらに塗膜強度、光沢
、軽量性の点ではこれをしのぐ物性を有している。
[発明の効果] 本発明によれば、塗工性が優れ、かつ塗膜の特性、たと
えば隠蔽性、光沢、塗膜強度、耐水性、耐アルカリ性、
耐光性などが優れた塗膜形成物質、特に紙被覆用組成物
として有用に用いることができる、内孔を有するポリマ
ー粒子を提供することができ、さらにこのポリマー粒子
を簡易なプロセスによって収率よく製造することができ
るアルカリ膨潤性のポリマー粒子を提供することができ
る。
本発明のポリマー粒子、特に内孔を有するポリマー粒子
は種々の用途に用いることができ、たとえば塗料、イン
キ、繊維・皮革処理剤、インクジェット紙の吸水性充填
剤、製紙工程の内添充填剤、修正インキ、修正リボン用
の高隠蔽性顔料、マイクロカプセル材料あるいは電子写
真に用いられるトナーの中間材料などとして利用するこ
とができる。
特許出願人 日本合成ゴム株式会社

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)モノマー成分として不飽和カルボン酸モノマーを
    5重量%以上含むポリマー粒子0.5〜90重量%の存
    在下において、下記の条件(a)および(b)を満たす
    モノマー組成物10〜99.5重量%を乳化重合して得
    られるアルカリ膨潤性のポリマー粒子。 条件; (a)不飽和カルボン酸モノマーが、モノマー組成物に
    対し1〜80重量%の割合で含有されること。 (b)不飽和カルボン酸モノマーのうちの少なくとも1
    種類は、カルボキシル基1個当りに対し100以上の分
    子量を有すること。
  2. (2)モノマー成分として不飽和カルボン酸モノマーを
    5重量%以上含むポリマー粒子0.5〜90重量%の存
    在下において、下記の条件(a)および(b)を満たす
    モノマー組成物10〜99.5重量%を乳化重合し、つ
    いで得られたエマルジョンを塩基によって中和させてポ
    リマー粒子を膨潤させることにより得られる内部に孔を
    有するポリマー粒子。条件; (a)不飽和カルボン酸モノマーが、モノマー組成物に
    対し1〜80重量%の割合で含有されること。 (b)不飽和カルボン酸モノマーのうちの少なくとも1
    種類は、カルボキシル基1個当りに対し100以上の分
    子量を有すること。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項記載のポリマ
    ー粒子を乾燥して得られる粉体状のポリマー粒子。
  4. (4)特許請求の範囲第1項、第2項または第3項記載
    のポリマー粒子1〜50重量%および鉱物性顔料50〜
    99重量%からなる顔料100重量部と、顔料結合剤3
    〜30重量部とを含有する紙被覆用組成物。
JP63010164A 1988-01-20 1988-01-20 アルカリ膨潤性のポリマー粒子、内部に孔を有するポリマー粒子およびこれらを用いた紙被覆用組成物 Expired - Lifetime JP2668909B2 (ja)

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