JPH0791799B2 - 紙塗被用組成物 - Google Patents

紙塗被用組成物

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JPH0791799B2
JPH0791799B2 JP60048569A JP4856985A JPH0791799B2 JP H0791799 B2 JPH0791799 B2 JP H0791799B2 JP 60048569 A JP60048569 A JP 60048569A JP 4856985 A JP4856985 A JP 4856985A JP H0791799 B2 JPH0791799 B2 JP H0791799B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は耐ブリスター性、印刷光沢の良好な紙塗被用組
成物に関するものである。さらに詳しくは、エチレン系
不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体の添加方法に
工夫を加えて重合してなる共重合体ラテックスおよび顔
料を含む紙塗被用組成物に関するものである。
(従来の技術及び発明が解決しようとする問題点) 従来からカルボキシル化スチレン−ブタジエン系共重合
体ラテックスをバインダーとして用いた顔料塗工紙は、
白色度、光沢、耐水性、接着強度等々のすぐれた特徴を
有する為、印刷用紙として使用されているが、オフセッ
ト輪転方式(オフ輪)の普及に伴って、その使用量が加
速度的に増加している。オフ輪用塗工紙に使用される該
共重合体ラテックスに要求される重要な性能として耐ブ
リスター性があり、これを改良する方法として該共重合
体ラテックスのゲル量をコントロールする方法がある
(特公昭−54−6575)。ところが、単に連鎖移動剤の量
を増やしてゲル量を減らすと、耐ブリスター性は向上す
るが、印刷光沢、接着強度の低下を招く。一方、ラテッ
クス粒子内に単量体の組成分布を持たせるべく、二段ス
テージフィード重合においてアクリロニトリルの使用方
法を検討した例もあるが、耐ブリスター性、印刷光沢の
バランス改良には十分でない。
(問題点を解決するための手段) そこで本発明者らは、上記逆バランスを解消すべく検討
を重ねた結果、共重合体ラテックスの製造時のエチレン
系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体の添加方法
に工夫を加えれば、全体の単量体組成が同じでも、耐ブ
リスター性、印刷光沢が向上し、接着強度も十分に維持
できることを見出し、本発明の完成に到った。
即ち、本発明は、 (1) 脂肪族共役ジエン系単量体 20〜50重量% (2) 芳香族ビニル系単量体 15〜69重量% (3) エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル
単量体 10〜30重量% (4) エチレン系不飽和酸単量体 1〜10重量% (5) シアン化ビニル系単量体 0〜30重量% の組成からなる単量体混合物(合計100重量%)を重合
せしめて得られる共重合体ラテックスおよび顔料を含む
紙塗被用組成物であって、上記共重合体ラテックスが、
(イ)単量体の反応器への連続添加重合によって製造さ
れるものであり、その際、(ロ)単位時間当たりに添加
される単量体混合物100重量部当たりのエチレン系不飽
和カルボン酸アルキルエステル単量体と芳香族ビニル系
単量体との合計量及び該2種以外の単量体の量は単量体
添加開始時から添加終了時まで一定であるが、(ハ)エ
チレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体は、
単位時間当たりに添加される単量体混合物100重量部当
たりの量が、(i)単量体添加開始時より添加終了時
にわたって直線的に増加又は指数関数的に漸増する様
に、又は(ii)単量体添加所要時間の85%未満の任意の
経過時間までは0重量部乃至40重量部未満の範囲で一定
で、その後は添加時間の経過と共に増加する様に、単
量体添加所要時間の85%が経過した時点で40重量部未
満、単量体添加終了時には25〜79重量部となる様に、
連続添加されて成る共重合体ラテックスであることを特
徴とする耐ブリスター性及び印刷光沢の良好な紙塗被用
組成物を提供するものである。
本発明の特徴は、前記の単量体を連続的に反応器に添加
して重合する際、添加する単量体組成を連続的に変化さ
せつつ重合せしめた共重合体ラテックスをバインダーと
して使用することにある。
さらに詳しく説明すると、反応器に単位時間当り添加さ
れる単量体混合物100重量部中の前記の単量体中エチレ
ン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体と芳香族
ビニル系単量体との合計量及び前記2種の単量体以外の
単量体の量は添加開始時より終了時まで一定となる様連
続添加される。更に、単位時間当たりに添加される単量
体混合物100重量部当たりのエチレン系不飽和カルボン
酸アルキルエステル単量体の量は単量体添加所要時間内
では増加する様に添加され、単量体添加の85%が経過し
た時点で40重量部未満となる様に連続添加され、添加時
間帯の終了時においては25重量部〜79重量部となる様に
連続添加されることが必要である。
又、単位時間当たりに添加される単量体混合物100重量
部当たりのエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステ
ル単量体の量が、(i)単量体添加開始時より添加終了
時にわたって直線的に増加又は指数関数的に漸増する様
に、又は(ii)単量体添加所要時間の85%未満の任意の
経過時間までは0重量部乃至40重量部未満の範囲で一定
で、その後は添加時間の経過と共に増加する様に、添加
することが必要である。
エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体の
添加量が単量体添加時間帯の85%経過時に単位時間当た
りに添加される単量体混合物100重量部中40重量部以
上、又は添加終了時に25重量部未満では、添加単量体混
合物中のエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル
単量体の量の増加率が小さくなり、得られた共重合体ラ
テックスをバインダーとする塗被紙の耐ブリスター性と
印刷光沢を同時に改善することはできず、本発明の目的
は達成されない。
この様なエチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル
の添加方法により得られる本発明の共重合体ラテックス
の使用は、使用全単量体の単量体組成は同じであるが、
単量体を均一に添加したり粒子内に単量体組成変化を持
たせ、異層粒子構造とする従来の方法で得られる共重合
体ラテックスの使用では達成されない優れた耐ブリスタ
ー性性と印刷光沢とのバランスを可能とするものであ
る。
次に本発明の紙塗被用組成物に用いる共重合体ラテック
スの製造法について説明する。
本発明の紙塗被用組成物に用いる共重合体ラテックスを
構成する単量体のうち、脂肪族共役ジエン系単量体とし
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−ブタジエン等が挙げられ、これ
らは単独であるいは2種以上混合して使用することがで
きる。これらの単量体は共重合体に適度な可とう性を与
えるものであり、その使用量は全単量体混合物100重量
%中20〜50重量%である。20重量%未満では共重合体ラ
テックスのガラス転移温度が高くなり、フィルム形成性
が乏しくなって接着力が低下し、50重量%を超えると耐
水性が低下する。好ましくは、25〜40重量%である。
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。これらの単
量体は共重合体に適度な硬さを与えるとともに、オフセ
ット印刷時に重要な耐水性を付与するものであり、使用
量は全単量体混合物100重量%中15〜75重量%である。1
5重量%未満では耐水性が不足し、75重量%を超えると
共重合体ラテックスのフィルム形成性が乏しくなり、接
着力が低下する。好ましくは30〜60重量%である。
エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体と
してはメチルアクリレート、メチルメタアクリレート、
エチルアクリレート、エチルメタアクリレート、ブチル
アクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、ジエ
チルフマレート、ジメチルイタコネート、モノエチルフ
マレート等が挙げられ、単独であるいは2種以上混合し
て使用することができる。これらの単量体は、インク転
移性を向上させるために必要で、全単量体混合物100重
量%中5〜30重量%の範囲で使用される。5重量%未満
ではインク転移性が不足し、40重量%を超えると、耐水
性、接着力が低下する。好ましくは5〜25重量%であ
る。
エチレン系不飽和酸単量体としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、クロトン酸、ケイ皮酸、イタコン酸、フマル
酸およびマレイン酸などの不飽和カルボン酸、 イタコン酸モノエチルエステル、フマル酸モノブチルエ
ステルおよびマレイン酸モノプロピルエステルなどの不
飽和ジカルボン酸のモノアルキルエステル、2−スルホ
エチルアクリレート、2−スルホプロピルメタクリレー
ト、アクリルアミドプロパンスルホン酸、スチレンスル
ホン酸などの不飽和スルホン酸などが挙げられ、単独で
あるいは2種以上混合して使用することができる。これ
らの単量体は共重合体ラテックスの顔料および原紙への
接着力を高めると同時に、共重合体ラテックスの機械的
安定性を向上させるもので、使用量は全単量体混合物10
0重量%中0.5〜10重量%である。0.5重量%未満では、
その使用目的を達成することが困難であり、10重量%を
超えると共重合体ラテックスがアルカリ感応性となる
為、作業性の点で問題となるばかりでなく、耐水性も低
下する。好ましくは1〜5重量%である。
シアン化ビニル系単量体としては、アクリロニトリル、
α−クロルアクリロニトリル、メタアクリロニトリル、
α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられ、単独であ
るいは2種以上混合して使用することができる。これら
の単量体は塗工紙の光沢を向上させるが、全単量体混合
物100重量%中0〜30重量%の範囲で使用される。30重
量%を超えると、接着力、インク転移性が著しく低下す
る。好ましくは0〜20重量%である。
上記以外の単量体として、アクリルアミド、メタクリル
アミド、N−メチロールアクリルアミドなどのエチレン
系不飽和カルボン酸アミドおよびそのN置換化合物、ア
リルアルコール等の不飽和アルコールおよびアクリル酸
β−ヒドロキシエチル、メタクリル酸グリシジルなどの
官能性アルキルエステル化合物などを1種以上、全単量
体混合物100重量%中10重量%を限度に使用することが
可能である。
本発明において使用する共重合体ラテックスを得るに
は、前記した如くに単量体を反応容器に連続添加するこ
とを除けば、公知の乳化重合法に従えば良く特に限定さ
れない。
単量体は、予め乳化剤により乳化せしめて使用するのが
望ましい。乳化剤としては、高級アルコールの硫酸エス
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、お
よびベタイン型等の両性界面活性剤が単独または2種以
上で用いられる。得られる共重合体ラテックスの耐水性
を考慮すると、用いられる乳化剤の量は単量体混合物10
0重量%当り1重量%以下であることが望ましい。
重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニ
ウム等の水溶性開始剤、レドックス系開始剤、あるいは
過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリル等の油
溶性開始剤が使用できる。連鎖移動剤としては、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、n−テトラデシルメルカプタン、t
−テトラデシルメルカプタン、n−ヘキサデシルメルカ
プタン、t−ヘキサ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、ジペンタメチ
レンチウラムヘキサスルフィド、ジイソプロピルキサン
トゲンジスルフィド等のスルフィド類、四塩化炭素、塩
化メチレン、四臭化炭素、臭化エチレン等のハロゲン化
アルキル類があり、これらを単独または二種以上で使用
することが可能である。
本発明の紙塗被用組成物は前記した共重合体ラテックス
と顔料の他に、必須ではないが一般に使用されている種
々の配合剤、例えば耐水性向上剤、分散剤、粘度調整
剤、着色顔料、螢光染料、pH調整剤などを含むことがで
きる。
本発明で使用することができる顔料としては、クレイ、
炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、チタン白、硫酸
バリウム、サチン白、およびタルクなどの鉱物性顔料、
ポリスチレンおよびフェノール樹脂などの有機顔料があ
るが、中でもクレイ、特にカオリナイト系クレイが望ま
しい。
又、バインダーとしては本発明の重合体ラテックスの他
に必要に応じてデンプン、カゼイン、ポリビニルアルコ
ール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、アルギン酸ソーダ等の水溶性ポリマー、スチレン/
ブタジエン共重合体、メチルメタアクリレート/ブタジ
エン共重合体、ポリ酢酸ビニル、アクリル酸エステル共
重合体などのラテックスが使用できる。
本発明の重合体ラテックスは、顔料およびバインダーの
合計量(固型分)に対して通常3〜40重量%の範囲で用
いられる。
以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明す
る。なお、実施例、比較例中の部数はとくに断りのない
かぎり重量基準である。
共重合体ラテックス製造例1 内容積30の撹拌機付きオートクレーブに次の組成を仕
込み十分に混合した。
水 32 重量部 エチレンジアミン四酢酸の四ナトリウム塩 0.1重量部 ラウリル硫酸ソーダ 0.1重量部 過硫酸カリウム 1.0重量部 イタコン酸 1.0重量部 第1表の組成中スチレンとメタクリル酸メチルを除いた
単量体のエマルジョンを2等分し、その一方にスチレン
を添加して調製した単量体エマルジョンを第1図中の原
料タンク2に入れ、又他方にメタクリル酸メチルを添加
して調製した単量体エマルジョンを原料タンク1に入
れ、第2図に示した添加パターンとなる様に8時間にわ
たってオートクレーブに添加した。単量体エマルジョン
の添加終了後、過硫酸アンモニウム0.1部を仕込んでさ
らに4時間反応させ、計12時間で反応は終了した。単量
体添加開始時より重合反応終了までオートクレーブの内
温を80℃に保った。単量体転化率は80%以上で推移し
た。
ストリッピングにより未反応の単量体を除去した後、水
酸化ナトリウムでpHを8.0に調整した。この共重合体ラ
テックスを本発明ラテックスAとする。
共重合体ラテックス製造例2 製造例1と全く同様な手法で、第1表に示す単量体組成
と第3〜10図に示す単量体添加パターンにより共重合体
ラテックスを製造し、それらのラテックスを本発明ラテ
ックスB〜F、比較ラテックスG〜Mとする。
以上製造した共重合体ラテックスは、単量体の最終転化
率が、すべて98%以上であった。これらを、ストリッピ
ングにより未反応単量体を除去した後、水酸化ナトリウ
ムでpHを8.0に調整して、以下の実施例を供した。
実施例1 先に製造した共重合体ラテックスA−Mを用いて、以下
の配合処方によって紙塗被用組成物を調整した。
配合処方 カオリンクレイ 70 (重量部) 炭酸カルシウム 30 (重量部) 分散剤 0.3(重量部) 水酸化ナトリウム 0.2(重量部) 変性でんぷん 6.0(重量部) 共重合体ラテックス(固形分) 12 (重量部) これらの組成物をコート紙用原紙に塗工量が14g/m2とな
るようにブレードコータを用いて塗工し、直ちに130
℃、1m/sec、20秒の条件で熱風乾燥した。得られた塗工
紙を20℃、相対湿度65%の条件で一昼夜調湿した後、60
℃、線圧100kg/cmの条件でスーパーカレンダー処理を2
回行って塗被紙を調製した。
得られた塗被紙を以下に示す試験法にしたがって評価し
た。結果を第1表に示す。
〔試験法〕
ドライピック(接着強度) 明製作所製のRIテスターとオフセット用インタ(タック
の高いもの)を使用して5回重ね刷りを行ない、ピック
の程度を肉眼で判定し、5点法で採点した。
(5点:十分に強い、1点:全く弱い) 印刷光沢 電動RIテスターを使用してオフセット用インク0.3ccを
用いて試料にベタ刷りし乾燥後、60゜鏡面光沢を測定し
た。測定値は試料5枚の平均値。
耐ブリスター性 TAPPIスタンダードT−526により作成した試験片を種々
の温度に設定されたシリコーンオイルバスの各々に約3
秒間浸漬する。試験片を乾燥後、ブリスターの有無を確
認し、ブリスターの発生する最低温度で表示する。
この結果から、本発明の共重合体ラテックスを使用する
ことにより、耐ブリスター性、印刷光沢の良好な塗工紙
が得られることが分る。
【図面の簡単な説明】 第1図は共重合体ラテックス製造例1及び2で使用した
装置の概略図である。 第2図〜第10図にスチレン(ST)及びメタクリル酸メチ
ル(MMA)の添加パターンを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−161194(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1)脂肪族共役ジエン系単量体20〜50重
    量% (2)芳香族ビニル系単量体 15〜69重量% (3)エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単
    量体 10〜30重量% (4)エチレン系不飽和酸単量体 1〜10重量% (5)シアン化ビニル系単量体 0〜30重量% の組成からなる単量体混合物(合計100重量%)を重合
    せしめて得られる共重合体ラテックスおよび顔料を含む
    紙塗被用組成物であって、上記共重合体ラテックスが、
    (イ)単量体の反応器への連続添加重合によって製造さ
    れるものであり、その際、(ロ)単位時間当たりに添加
    される単量体混合物100重量部当たりのエチレン系不飽
    和カルボン酸アルキルエステル単量体と芳香族ビニル系
    単量体との合計量及び該2種以外の単量体の量は単量体
    添加開始時から添加終了時まで一定であるが、(ハ)エ
    チレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体は、
    単位時間当たりに添加される単量体混合物100重量部当
    たりの量が、(i)単量体添加開始時より添加終了時
    にわたって直線的に増加又は指数関数的に漸増する様
    に、又は(ii)単量体添加所要時間の85%未満の任意の
    経過時間までは0重量部乃至40重量部未満の範囲で一定
    で、その後は添加時間の経過と共に増加する様に、単
    量体添加所要時間の85%が経過した時点で40重量部未
    満、単量体添加終了時には25〜79重量部となる様に、
    連続添加されて成る共重合体ラテックスであることを特
    徴とする紙塗被用組成物。
  2. 【請求項2】該共重合体ラテックスが、(1)〜(5)
    の単量体に加えて、(6)これらと共重合可能な単量体
    を更に含む単量体混合物を重合して成る共重合体ラテッ
    クスである特許請求の範囲第〔1〕項記載の紙塗被用組
    成物。
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