JPH07189190A

JPH07189190A - 紙塗工用組成物

Info

Publication number: JPH07189190A
Application number: JP33239593A
Authority: JP
Inventors: Saburo Hayano; 三郎早野; Kazunori Kamata; 一則鎌田
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【目的】粘性に優れる新規なアルカリ増粘型共重合体
ラテックスからなる接着剤、並びに該接着剤を主成分と
する、表面強度の大きい、ロール付着性の低い塗工紙を
得ることのできる紙塗工用組成物を提供する。【構成】紙塗工用組成物の接着剤として、重合種ラテ
ックスを、予め特定の単量体成分とαメチルスチレンダ
イマーの存在下に重合させ、該重合種ラテックスを乳化
重合の核として、別途、特定の単量体成分を後添加重合
させることにより目的とする接着剤（アルカリ増粘型共
重合体ラテックス）、並びに該接着剤を主成分とする紙
塗工用組成物が提供される。【効果】紙塗工用組成物のハイシェア粘度が低く、得
られる塗工紙も接着性に優れ、耐ロール付着性が良好な
ことから、高速塗工が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顔料及び接着剤を主成
分とする紙塗工用組成物に関し、更に詳しくは該接着剤
が、新規なアルカリ増粘型共重合ラテックスであり、高
速塗工時に優れた粘性を発現し、塗工作業性に優れ、且
つ表面強度（ドライ強度、及びウエット強度）の大なる
塗工紙を得ることを可能とする紙塗工用組成物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、製紙関連業界においては、生産性
の向上を目的として、従来に比べ一段と高速な塗工を意
図する傾向になりつつある。そして現在は、このような
高速塗工に適合する好適な粘性を有する紙塗工用組成物
の開発が待望され、重要な課題となっている。

【０００３】従来、高速塗工用組成物の接着剤として、
デンプンと共重合体ラテックスの組み合わせが広く用い
られている。デンプンには、接着剤としての機能があ
り、一般的に粘性調整剤としての役割も大きい。即ち、
デンプンを使用することによって、ローシェア粘度が高
く保水性があり、一方ハイシェア粘度が低いという、或
る程度の高速塗工に適した紙塗工用組成物を得ることが
比較的容易である。

【０００４】然しながら、デンプンは天然高分子であ
り、各種変性による分子量の調整や改質にも限度があ
る。又実際に、使用する直前に、溶解・糊化操作が必要
であり、その場合、高濃度での溶解ができず、紙塗工用
組成物の固形分の配合比を高く設定できないという制約
がある。従って、共重合体ラテックスのみを単独で接着
剤に用いることが、従来より検討されてきた。然し、通
常の共重合体ラテックスを単独で用いた紙塗工用組成物
には、ローシェア粘性が低く、又保水性にも欠けるとい
う問題点がある。

【０００５】そのため、接着剤として共重合体ラテック
スを単独で用いても、紙塗工用組成物に好ましい粘性を
もたらすようにするため、下記の２方法が提案されてい
る。

【０００６】第１の方法は、増粘剤と呼ばれる成分を、
紙塗工用組成物に添加する方法である。一般に知られて
いる増粘剤には、カルボキシセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、アルギン酸ソーダ、ポリビニルアルコ
ール、ポリアクリル酸ソーダ等がある。然し、これらを
用いて粘性調整を行った紙塗工用組成物から得られる塗
工紙の光沢や強度等の発現性は、好ましいものではな
い。

【０００７】第２の方法は、共重合体ラテックス自体に
増粘機能を付与させておく方法である。これらは、特公
平１−４９１６１号に紹介されているように、アルカリ
増粘型、もしくはアルカリ膨潤型共重合ラテックスと呼
ばれるものである。このようなアルカリ増粘型共重合ラ
テックスを用いた紙塗工用組成物は、紙塗工用としての
粘性に優れ、且つ得られる塗工紙の強度等の物性も良好
である。

【０００８】然しながら、従来のアルカリ増粘型共重合
ラテックスは、高速塗工時に大きな問題となる塗工作業
性に対する配慮に欠ける面があった。即ち、塗工マシン
のロール汚れは、塗工時における紙塗工用組成物の付着
性が高い場合に、その一部がロールに付着することによ
って発生する。

【０００９】一般にこの現象は、塗工速度が早くなれば
なるほど発生し易くなる。ロール付着性は、アルカリ増
粘型共重合体ラテックス自体の付着性が特に大きく関与
しており、塗工紙表面強度の大なるものは、付着性もま
た顕著であるという相関性を有している。従来のアルカ
リ増粘型共重合ラテックスのこの欠点は、高速塗工時の
重要な解決課題となっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
課題を解決すべく鋭意研究の結果、顔料及び接着剤を主
成分とする紙塗工用組成物の接着剤として、新規なアル
カリ増粘型共重合体ラテックスを用いた紙塗工用組成物
が、粘性に優れ、而も該組成物を用いて得られる塗工紙
も、塗工紙としての表面強度が大きく、且つロール付着
性も低いということを見い出し、本発明を完成させるに
至った。本発明の目的は、上記の新規なアルカリ増粘型
共重合体ラテックスを用いて得られる、粘性に優れた紙
塗工用組成物を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。即ち、本発明は、顔料及
び接着剤を主成分とする紙塗工用組成物において、該接
着剤が、重合構成単量体（Ａ）として、エチレン系不飽
和カルボン酸単量体（Ａ１）２０〜７０重量部、エチレ
ン系不飽和モノカルボン酸エステル単量体（Ａ２）２０
〜５０重量部、脂肪族共役ジオレフィン系単量体（Ａ
３）０〜３０重量部、及びその他の共重合可能な不飽和
単量体（Ａ４）０〜６０重量部を用い、α−メチルスチ
レンダイマー０．５〜５重量部の存在下に重合させ、ｐ
Ｈ５における粒子径が０．１μｍ以下である共重合物を
重合種ラテックス（Ｐ）とし、該重合種ラテックス
（Ｐ）を固形分として１〜５０重量部使用し、重合構成
単量体（Ｂ）として、脂肪族共役ジオレフィン単量体
（Ｂ１）３０〜６０重量部、その他の共重合可能な不飽
和単量体（Ｂ２）２９〜６９重量部を用いて後添加重合
することにより得られるアルカリ増粘型共重合体ラテッ
クス（Ｑ）であることを特徴とする、顔料及び接着剤を
主成分とする紙塗工用組成物である。

【００１２】以下、本発明をより詳細に説明する。本発
明において、紙塗工用組成物の接着剤として使用するア
ルカリ増粘型共重合体ラテックス（Ｑ）は、重合種ラテ
ックス（（Ｐ）、シードラテックスとも言う）を予め特
定の単量体成分とαメチルスチレンダイマーの存在下で
重合した後、その重合種ラテックス（Ｐ）を乳化重合の
核とし、これとは別に特定の単量体成分を後添加重合す
ることによって得られることを特徴とするものである。

【００１３】本発明のアルカリ増粘型共重合体ラテック
ス（Ｑ）を得るための重合種ラテックス（Ｐ）の作製に
おいては、下記の単量体並びに添加剤を使用することが
できる。

【００１４】エチレン系不飽和カルボン酸単量体（Ａ
１）としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸、イタコン酸、フマ−ル酸及びマレイン酸等が使用さ
れ、これらは、２０〜７０重量部の範囲で使用される。
２０部より少ないと紙塗工用組成物のローシェア粘性が
低く、又７０部を超えると重合の安定性が悪くなり重合
種ラテックス（Ｐ）の製造が困難となる。

【００１５】エチレン系不飽和モノカルボン酸エステル
単量体（Ａ２）としては、メチルアクリレート、エチル
アクリレート、ブチルアクリレート等のアクリル酸エス
テル類、メチルメタクリレート等のメタクリル酸エステ
ル類、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、グリシジルメタクリレート等の
官能性アルキルエステル類が使用される。これらは適度
な重合安定性、粘度安定性を付与するために必須のもの
であり、このため、２０〜５０重量部の範囲で使用され
るが、この範囲を逸脱すると重合種ラテックス（Ｐ）の
適度な重合安定性、並びに粘度安定性が得られない。

【００１６】脂肪族共役ジオレフィン系単量体（Ａ３）
としては、１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−
ブタジエン、２−クロロ−１，３−ブタジエン等が使用
されるが、これらを単独、或いは２種以上を組合せて使
用することができる。これら単量体は共重合体に適度の
架橋性を与えるものであり、その使用量は構成重合体に
対して３０重量部以下である。３０重量部を越えると重
合種ラテックス（Ｐ）の製造が困難となる。

【００１７】その他の共重合可能な不飽和単量体（Ａ
４）として、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビ
ニルトルエン等のオレフィン系芳香族単量体、アクリロ
ニトリル、α−クロルアクリロニトリル、メタクリロニ
トリル等のシアン化ビニル系化合物やアクリルアミド、
メタクリルアミド、N-メチロ−ルアクリルアミド等のオ
レフィン系不飽和カルボン酸アミド及びそのＮ置換化合
物、及び酢酸ビニル等のビニルエステル類、ジメチルイ
タコネート等のオレフィン系不飽和カルボン酸アルキル
エステル化合物類、又イタコン酸モノエチルエステル、
フマール酸モノブチルエステル及びマレイン酸モノプロ
ピルエステル等の不飽和ジカルボン酸のモノアルキルエ
ステル類、２−スルホエチルアクリレート、スチレンス
ルホン酸、アクリルアミドプロパンスルホン酸等の不飽
和スルホン酸類、及びジビニルベンゼン、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等のジ（或いはトリ）
ビニル類等が使用される。これらは、０〜６０重量部の
範囲で使用されるが、６０重量部を越えると重合種ラテ
ックス（Ｐ）の製造が困難となる。

【００１８】本発明においては、重合種ラテックス
（Ｐ）の製造時に、連鎖移動剤として、α−メチルスチ
レンダイマーを０．５部〜５部の範囲で使用することが
必須である。これによって共重合ラテックスは望ましい
粘性を示し、且つ耐ロール付着性の顕著な改善効果が得
られる。０．５部より少ないとこの改善効果がなく、５
部を超えると重合種ラテックス（Ｐ）の重合が不良とな
る。

【００１９】尚ブチルメルカプタン、オクチルメルカプ
タン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカ
プタン等のメルカプタン類、テトラエチルチウラムスル
フィド等のスルフィド類、塩化メチレン、クロロホル
ム、ブロモホルム等のハロゲン化アルキル類等のその他
の連鎖移動剤を、α−メチルスチレンダイマーと併用す
ることもできる一方、開始剤としては、過硫酸カリウ
ム、過硫酸アンモニウム、過硫酸ソ−ダ等の水溶性開始
剤、過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル等
の油溶性開始剤、或いはレドックス系開始剤を使用する
ことができる。

【００２０】乳化剤としては、高級アルコール硫酸エス
テル、アルキルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン
酸塩等のアニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコー
ルのアルキルエステル型、アルキルフェニルエーテル
型、アルキルエーテル型等のノニオン性界面活性剤、ベ
タイン型等の両性界面活性剤、及びアニオン性、ノニオ
ン性、カチオン性の反応性界面活性剤が、単独又は２種
以上組み合わせて用いられる。これら界面活性剤の使用
量は、得られるアルカリ増粘型共重合体ラテックス
（Ｑ）の強度、光沢発現性を考慮すると、構成重合体に
対して５重量％以下であることが望ましい。

【００２１】本発明の重合種ラテックス（Ｐ）の製造に
おいては、公知の乳化重合法に従えばよく特に限定はさ
れない。全単量体やその他の原料の添加は、一括もしく
は連続して行うことが可能である。但し、重合中はｐＨ
を５以下に保持する必要がある。この重合種ラテックス
（Ｐ）は、ｐＨ５において、その粒子径が０．１μｍ以
下であることを必要とする。０．１μｍを超えると、後
工程である後添加重合により得られるアルカリ増粘型共
重合体ラテックス（Ｑ）を使用した紙塗工用組成物は、
望ましいハイシェア粘性を示さない。

【００２２】上記の方法により作製された重合種ラテッ
クス（Ｐ）を用いて、下記の後添加重合によりアルカリ
増粘型共重合体ラテックス（Ｑ）が完成される。後添加
重合は、最終固形分１００重量部のうち、重合種ラテッ
クス（Ｐ）を１〜５０重量部用いて行われる。

【００２３】後添加される重合構成単量体（Ｂ）とし
て、脂肪族共役ジオレフィン単量体（Ｂ１）は、前記の
脂肪族共役ジオレフィン単量体（Ａ３）と同様である
が、後添加重合構成単量体のうち３０〜６０重量部の範
囲で用いられる。３０重量部より少ないと、共重合ラテ
ックスの接着性が不足し、６０部を超えると、後添加重
合時の重合安定性が悪化する。

【００２４】又その他の共重合可能な不飽和単量体（Ｂ
２）は、前記（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ４）の各単量体
が使用可能であり、２９〜６９重量部が用いられるが、
この範囲を逸脱すると共重合ラテックスの接着性が不足
したり、後添加重合時の重合安定性が悪化したりする。

【００２５】上記の連鎖移動剤、開始剤、乳化剤等の単
量体以外の成分は、前記の重合構成単量体（Ａ）が使用
可能であるが、後添加重合においては、α−メチルスチ
レンダイマーの添加は必須ではない。

【００２６】後添加重合終了の後、通常、中和剤により
ｐＨ４〜６に調整される。使用される中和剤としては、
水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等
のアルカリ金属水酸化物又は水酸化カルシウム、水酸化
マグネシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、アンモニ
ア等の塩基性物質があり、これらの単独、或いは２種以
上を併用することができる。

【００２７】本発明の紙塗工用組成物はアルカリ増粘型
共重合体ラテックス（Ｑ）と顔料以外に、分散剤、耐水
化剤、粘度調整剤、消泡剤等種々の添加剤を含むことが
できる。本発明で使用することができる顔料としては、
クレ−、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、チタン
白、サチン白、タルク等の無機顔料、ポリスチレン及び
フェノ−ル樹脂等の有機顔料があるが、とりわけクレ−
及び炭酸カルシウムの併用が望ましい。又その他の接着
剤としては、本発明のアルカリ増粘型共重合体ラテック
ス（Ｑ）以外に必要に応じて、他の製法による共重合体
ラテックス及びポリ酢酸ビニル、アクリル酸エステル共
重合体等のエマルションを併用することができる。

【００２８】本発明の紙塗工用組成物においては、上記
のアルカリ増粘型共重合体ラテックス（Ｑ）が、顔料に
対して通常５〜３０重量部の範囲で用いられる。このよ
うにして得られた紙塗工用組成物は、各種コーターによ
って、通常の塗工紙製造法と同様の方法により塗工され
る。

【００２９】又、塗工紙には、坪量４０〜３００ｇ／ｍ
²の上質紙、中質紙、板紙、及び、これらに予め片面、
又は両面に紙塗工用組成物を塗工したコート紙等が原紙
として用いられる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明を実施例並びに比較例に基いて
更に詳述するが、本発明がこれらにより何等限定される
ものではない。尚、特記のない限り、部数及び％の標記
は重量基準を表わす。

【００３１】製造例１（重合種ラテックスＰ１の製造）窒素置換した攪拌機付きオートクレーブ中において、脱
イオン水４１４．４部、ラウリル硫酸ソーダ１部、過硫
酸カリウム０．６部、α−メチルスチレンダイマー２
部、及び単量体としてメタクリル酸３０部、メチルメタ
クリレート３０部、ブタジエン２０部、スチレン２０部
（計１００部）を用いて、７０℃、２時間重合し、重合
種ラテックスＰ１を得た。

【００３２】製造例２〜３（重合種ラテックスＰ２〜Ｐ
３の製造）表１に示した原料、方法により重合種ラテックス製造例
１と同条件で製造し、それぞれ重合種ラテックスＰ２及
びＰ３を得た。

【００３３】

【表１】実施例１（アルカリ増粘型共重合体ラテックスＱ１の製
造）製造例１で得られた重合種Ｐ１を５０部（固形分で１０
部）に、ブタジエン４０部、アクリル酸１部、メチルメ
タクリレート１５部、ヒドロキシエチルメタクリレート
１部、アクリロニトリル５部、及びスチレン２８部並び
にｔ−ドデシルメルカプタン０．５部、脱イオン水１５
２．１部、ラウリル硫酸ソーダ０．３部、及び過硫酸カ
リウム０．６部を加えて、７０℃、８時間重合し、アル
カリ増粘型共重合体ラテックスＱ１を得た。

【００３４】実施例２〜６（アルカリ増粘型共重合体ラ
テックスＱ２〜Ｑ６の製造）表１に示した原料、方法により実施例１と同条件で製造
し、それぞれ重合種ラテックスＰ１〜Ｐ３を用いて、ア
ルカリ増粘型共重合体ラテックスＱ２〜Ｑ６を得た。

【００３５】比較例１〜５表１に示した原料、方法により重合種ラテックス製造例
１、又はアルカリ増粘型共重合体ラテックス実施例１と
同条件で製造し、それぞれ重合種ラテックスｐ１〜ｐ
３、並びにアルカリ増粘型共重合体ラテックスｑ１〜ｑ
５を得た。（紙塗工用組成物の調製）アルカリ増粘型共重合体ラテ
ックスＱ１〜Ｑ６及びｑ１〜ｑ５を用いて、下記の表２
に示す処方により紙塗工用組成物を作製し、評価を行っ
た。

【００３６】

【表２】（塗工用組成物の評価）ローシェア粘度：ＢＭ型粘度計（60rpm 、No.4ロータ
ー）により測定した。ハイシェア粘度：ハーキュレス・ハイシェアビスコメー
ター(4400rpm、Ｆボブ）により測定した。上記組成物を用いて更に、次に示す条件にて試験用塗工
紙を作製した。（印刷試験用塗工紙の作製）上記紙塗工用組成物を、上
質紙に片面の塗工量が乾燥重量で１５g/m²となるように
ＣＬＣ−６０００（Cylindrical Laboratory Coater:We
yerhaeuser社製）にて塗工速度１０００ｍ／分で塗工
し、赤外線乾燥装置によって２０秒乾燥を行い塗工紙を
得た。得られた塗工紙を更に２０℃相対湿度６５％の条
件にて一昼夜シーズニングを行い、その後６０℃線圧１
００kg/cm の条件にてスーパーキャレンダー処理を２回
行い、これにて得られた塗工紙を下記印刷試験法に供し
た。（塗工紙の評価）ドライピック強度試験：ＲＩ印刷適性
試験機（明製作所製）を用い、タックインキ（東洋イン
キ製ＳＭＸタック１５）の印刷にて紙剥げ状態を目視に
て判定し、１０点法（１０点を優、１点を劣）で評価し
た。ウェット強度試験：ＲＩ印刷適性試験機でモルトンロー
ルを用いて湿し水を与え、タックインク（東洋インキ製
ＳＭＸタック１０）の印刷にて紙剥げの状態を目視にて
判定し、１０点法（１０点を優、１点を劣）で評価し
た。（共重合体ラテックスの耐ロール付着性の評価）付着性試験：上質紙にラテックス原液をワイヤーバーに
て片面塗工量１５g/m²となるように塗布し、ボックス型
熱風乾燥機にて８０℃、３０秒乾燥し２０℃、６５％、
１時間調湿した。塗布面に黒ラシャ紙をあてて、カレン
ダーに常温、５０kg/cm の条件で通し黒ラシャ紙の付着
性を比較した。判定は目視で行い、○×法（優から劣ま
で◎、○、△、×の順序）によって評価し、結果を一括
して表１に示す。

【００３７】

【発明の効果】表１に示される通り、本発明の紙塗工用
組成物は、ハイシェア粘度が低く、得られる塗工紙も接
着強度に優れ、又耐ロール付着性も良好である。本発明
の紙塗工用組成物を用いることにより、表面強度（ドラ
イ強度、及びウエット強度）の大なる、従来にない有用
な塗工紙を得ることが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料及び接着剤を主成分とする紙塗工用
組成物において、該接着剤が、重合構成単量体（Ａ）と
して、エチレン系不飽和カルボン酸単量体（Ａ１）２０
〜７０重量部、エチレン系不飽和モノカルボン酸エステ
ル単量体（Ａ２）２０〜５０重量部、脂肪族共役ジオレ
フィン系単量体（Ａ３）０〜３０重量部、及びその他の
共重合可能な不飽和単量体（Ａ４）０〜６０重量部を用
い、α−メチルスチレンダイマー０．５〜５重量部の存
在下に重合させ、ｐＨ５における粒子径が０．１μｍ以
下である共重合物を重合種ラテックス（Ｐ）とし、該重
合種ラテックス（Ｐ）を固形分として１〜５０重量部使
用し、重合構成単量体（Ｂ）として、脂肪族共役ジオレ
フィン単量体（Ｂ１）３０〜６０重量部、その他の共重
合可能な不飽和単量体（Ｂ２）２９〜６９重量部を用い
て後添加重合することにより得られるアルカリ増粘型共
重合体ラテックス（Ｑ）であることを特徴とする、顔料
及び接着剤を主成分とする紙塗工用組成物。