JPH01289872A - 塗被紙用顔料分散剤 - Google Patents

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】 音束よ座机歴分災 本発明は、重質および軽質炭酸カルシウム、カオリン、
クレー、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、酸化チ
タン、タルク等の塗被紙用顔料の分散剤に関する。

災来夏艮肯 アート紙やコート紙等の塗工紙を製造するに際しては、
まず、カオリン、クレー、炭酸カルシウム等のいわゆる
塗被紙用顔料を分散剤と共に水に分散させ、この分散液
にバインダーとして合成ラテックス、でんぷん、カゼイ
ン等の高分子を加えて塗工液を調製し、この塗工液を原
紙に塗布乾燥する方法が一般に行われている。

そして、印刷適正向上等の目的のために、各種の顔料が
混合使用されている。そこで、塗被紙用顔料分散剤には
１次のような特性を具えていることが要求される。

■各種の顔料および混合顔料に対して有効な分散効果を
示すこと。

■経済性および塗工紙の品質の観点から、少量の使用量
で分散性の良い高濃度の顔料分散液が調製できること。

■顔料分散液の粘度の経日安定性が優れていること。

従来、塗被紙用顔料分散剤としては、トリポリリン酸ソ
ーダ、ヘキサメタリン酸ソーダ等のリン酸系ソーダ塩の
他、ポリアクリル酸ソーダ等の有機高分子系分散剤が用
いられている。しかしながら、このような分散剤は、分
散効果や経口安定性の点で未だ満足すべきものでない。

これらの欠点を解決すべく、特公昭５４−３６１６６号
公報および特公昭５６−４７１３１号公報には、アクリ
ル酸とマレイン酸との共重合物を、塗被紙用分散剤とし
て使用することが提案されている。

しかしこの分散剤も、その分散性能および経日安定性の
点で未だ不十分であった。

■が　決しようとする 本発明は、種々の塗被紙用顔料に対して少量の添加で十
分な分散効果を示し、しかも、高濃度で経口安定性に優
れた顔料分散液を調製することのできる分散剤を提供す
るものである。

見尻ムｌ撲 本発明の塗被紙用顔料分散剤は、（ａ）アクリル酸、（
ｂ）マレイン酸および（Ｃ）メタクリル酸の混合物であ
って、（ａ）アクリル酸と（ｂ）マレイン酸とのモル比
［（ａ）／（ｂ）］が５５／４５〜４５１５５であり、
（Ｃ）メタクリル酸を重合性モノマー全体［（ａ）＋（
ｂ）＋（ｃ）コに対して１〜２０モル％含む混合物の共
重合物の塩からなることを特徴とする。

アクリル酸とメタクリル酸とのモル比を上記範囲とし、
さらに第三成分としてメタクリル酸を特定量用いて共重
合させることにより、従来共重合が難しいとされてきた
マレイン酸の共重合性を高めることができ、また、良好
な分散効果と経口安定性を実現できる。

以下、本発明についてさらに詳細に説明する。

（ａ）アクリル酸と（ｂ）マレイン酸のモノマー組成モ
ル比は、（ａ）　／　（ｂ）　＝　５５／　４５〜４５
／　５５、好ましくは５３／４７〜４８１５２とする。

このモル比が５５／４５を超えると、マレイン酸の反応
率は高くなるが、共重合物の顔料に対する吸着性は低下
し、共重合物の顔料分散性が悪くなる。一方、モル比が
４５１５５未満となると、マレイン酸の反応率が低くな
り、共重合物の顔料分散性も悪くなる。

（Ｃ）メタクリル酸は、（ａ）アクリル酸、（ｂ）マレ
イン酸および（Ｃ）メタクリル酸からなるモノマー混合
物の１〜２０モル％、好ましくは２〜７モル％を占める
量で用いられる。この量が１モル％未満ではメタクリル
酸の配合効果が発揮されない。また、２０モル％を超え
るとメタクリル酸の持つ性質である疎水性が強くなり過
ぎ、顔料の分散性能が低下する。

共重合により得られる分散剤の４０％水溶液粘度は、２
５℃で、２０〜Ｉ　、　０００センチポイズが好適であ
り、好ましくは４０〜５００センチポイズである。

また、共重合物の平均分子量は、１　、０００〜１００
．０００が適当であり、好ましくはｓ、ｏｏｏ〜３０．
０００である。　１，０００未満では分散性能が劣り、
１００．０００を超えると逆に凝集力が強くなって好ま
しくない。

共重合物の製造法は、特に制限されず、従来公知の一般
的な重合法に従って実施することができ、水溶性重合開
始剤を用いて実施することができる。好ましくは、単独
重合が極めて困難なマレイン酸を塩の形で水溶液とし、
この水溶液にアクリル酸塩、メタクリル酸塩を滴下し、
重合時の反応液を弱酸性として反応を行うのがよい。

重合開始剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸アン
モニウムと過酸化水素との併用、過硫酸カリウム等の過
硫酸塩や、２，２Ｉ−アゾビス−２−アミジノプロパン
塩酸塩等のアゾ化合物の単独または２種以上の混合物が
使用される。

本発明における共重合物の塩としては、ナトリウム塩、
カリウム塩等のアルカリ金属塩やアンモニウム塩が好ま
しいが、その一部がマグネシウム、カルシウム等のアル
カリ土類金属塩で置換されていてもよく、また未中和部
分が残っていてもよく、全体として水溶性を示せばよい
。

また、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて
スチレンスルホン酸、ヒドロキシプロピルアクリレート
、ヒドロキシエチルアクリレート、メトキシポリエチレ
ングリコールメタクリレート、フェノキシポリエチレン
グリコールアクリレート、イタコン酸等の他の共重合性
モノマーを共重合させてもよく、この場合に、他の共重
合性子ツマ−は全体のモノマーの１０モル％以内とする
ことがよい。

このようにして得られた分散剤は、通常１０〜６０重量
％の水溶液として使用に供される。使用に際しては、水
と分散剤を添加し、次に所定量の顔料を添加後、パドル
型羽根、タービン羽根等の撹拌羽根を備えた撹拌機、ホ
モミキサーなどにより撹拌、混合して４０〜８０重量％
の顔料水分散液を得る。分散剤の使用量は、顔料に対し
て０．０１〜３．０重量％が好適である。なお、顔料、
水、分散剤水溶液の添加順序は、事情に応じて適宜変更
することができる。

見更勿夏果 本発明の分散剤は、塗被紙用顔料、例えば、重質および
軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、サテンホワイ
ト、水酸化アルミニウム、酸化チタン等の各顔料および
これらの混合物に対して、優れた分散効果を示し、少量
の使用量によって、高濃度で低粘度の顔料分散液を実現
でき、７０％以上の高濃度化も可能である。しがも、粘
度の経口安定性に優れており、顔料分散液を調製して長
期間放置しても、粘度の上昇を抑制することができる。

この理由としては、マレイン酸の反応率の向上により共
重合物の顔料への吸着が良くなったことと、アクリル酸
やマレイン酸に比べてやや疎水的なメタクリル酸を共重
合させることにより、得られた分散剤を使用した際の顔
料表面の水和層が薄くなり、自由水が増加して安定に低
粘度化が可能になったことが考えられる。

実施例１〜７および比較例１〜４ ［分散剤の調製］ まず、実施例１で用いた分散剤の調製方法を示す。

温度計、撹拌機および還流冷却器を備えた５００ｓ　ｎ
セパラブルフラスコに、無水マレイン酸９６．０　ｇ　
（０，９８モル）を水１４０．３　ｇに溶解後５０％水
酸化ナトリウム溶液７８．４　ｇ　（０，９８モル）を
仕込んで中和させ、マレイン酸モノナトリウム水溶液を
調製し、撹拌しながら、この水溶液を常圧下で沸騰温度
まで昇温した。

次に撹拌下に半中和したアクリル酸４５％水溶液１８０
．８　ｇ　（０，９８モル）および一部中和したメタク
リル酸４５％水溶液９．１　ｇ　（０，０４モル）、さ
らに過硫酸アンモニウム２５％水溶液３６．５　ｇ　（
４モル％）をそれぞれ別々のノズルより１時間を要して
連続的に滴下し、共重合反応せしめた。滴下終了後、系
の沸騰温度でさらに２時間撹拌し、共重合反応を終了し
、共重合物を得た。次に、７０〜８０℃にて、５０％水
酸化ナトリウム水溶液でｐＨが８．０になるように中和
し、中和後の共重合物の濃度が４０重量％となるように
水を加え、実施例１の分散剤水溶液とした。

以下、後記表−１に示すように１分散剤の組成および使
用開始剤を変化させる以外は、実施例１と同様の操作を
繰返し、実施例２〜７および比較例１〜４の分散剤を調
製した。

これらの各種分散剤について、その性状、およびそれを
用いた顔料スラリーの性状を評価し、それらの結果を後
記表−１にまとめた。

［分散剤の性状の評価方法］ ■粘度； 共重合物の４０重量％水溶液の粘度を、２５℃で、Ｂ型
回転粘度計（東京計器■製）を用いて測定した。

■分子量； 上記水溶液に再度水を添加して１％水溶液とし、ゲルパ
ーメーションクロマトグラフィー（トーンーー、ｃｐｇ
ｏｏｏ型）を用いて、以下の条件で測定し、流出量のト
ップピークの分子量をポリアクリル酸換算で示した。　
カラムニド−ソー浦、ＴＳ）［ｇｓｌ　Ｇ３０００Ｐｌ
ＩＸＬ　＋ＴＳＫｇｅｌ　Ｇ４０００ＰすＸＬ 移動相ニリン酸緩衝液＋０．１Ｍ食塩水■反応率； ＮＭＲによりマレイン酸の残存率を求め。

算出した。

［分散剤の性能評価方法］ 下記に示す顔料混合物を用いて、分散剤の性能試験を行
った。

軽質炭酸カルシウム　　　　　　　８７．５ｇ　（２５
ｗｔ％）（粒径０．３μｍ、立方体） カオリンクレー　　　　　　　　　　５２．５ｇ　（１
５ｗｔ％）径２μ■以下９５％以上　六　　状 イオン交換水１４６．９５　ｇを秤り、分散剤の４０重
量％水溶液５．２５　ｇ　（対顔料０．６％）を精秤し
、よく混合し、業務用ミキサーに仕込む。ヘンシル型の
撹拌羽根により９２５０ｒｐｍ（ロード無の状態）で上
記顔料と共に５分間撹拌し、７０重量％顔料スラリーを
調製し、２０℃にてＢ型回転粘度計（東京計器−１！り
で粘度を測定した。

さらに、調製した顔料スラリーの経日安定性を確認する
ために、−週間放置後に同一条件で粘度を測定した。ま
た、同様の趣旨から、−週間放置後の顔料スラリーの沈
降度を評価した。

２２５＋＋＋　２のガラス製サンプル瓶（高さ１１０　
ｍ　）に調製した顔料スラリーを入れ、−週間放置後に
直径４ＩＩＩＩ＋のガラス捧（重量５０ｇ）を差し込み
、底部の顔料の圧密を観察した。底部までガラス捧が届
けば「沈降度無し」、届かなければ「沈降度有り」とし
た。

（以下余白） 実施例８〜１１ 顔料の単品を用いた場合の分散性能評価結果を示す。

分散剤のモノマー組成（モル％）はアクリル酸／マレイ
ン酸／メタクリル酸＝４７．５／４７．５／　５であり
、重合開始剤として過硫酸アンモニウムをモノマーに対
して３モル％用いて反応させ、水酸化ナトリウムでｐＨ
８，０に中和し、４０重量％濃度の水溶液に調製した。

この分散剤の性状は、粘度３８６ｃｐ（２５℃）；分子
量はアクリル酸換算のトップピークで１１，５００　；
反応率は９０％であった。

後記表−２に示した各種顔料を単品で用いて、表記の顔
料濃度および分散剤添加量で、前述に準じて顔料スラリ
ーを調製し、このスラリーの性状を評価した。

（以下余白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリル酸、マレイン酸およびメタクリル酸の混合
   物であって、アクリル酸とマレイン酸とのモル比が５５
   ／４５〜４５／５５であり、メタクリル酸を重合性モノ
   マー全体に対して１〜２０モル％含む混合物の共重合物
   の塩からなることを特徴とする塗被紙用顔料分散剤。 ２、当該共重合物の塩の平均分子量が１，０００〜１０
   ０，０００である請求項１記載の塗被紙用顔料分散剤。