JPH0949193A - 塗被紙用顔料分散剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は高濃度かつ低粘度で経時的にも安定
な塗被紙用顔料分散液を、より少量の使用量で調製する
ことが出来る分散剤を提供するものである。 【解決手段】 アクリル酸、スルホ基含有単量体、炭素
数１〜４のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエ
ステルおよびマレイン酸またはイタコン酸を構成単量体
とする共重合体のアルカリ中和塩を塗被紙用顔料分散剤
とする。 【効果】 本発明による分散剤を使用することで、高濃
度かつ低粘度で経時的に安定な塗被紙用顔料分散液を、
より少量の使用量で得ることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗被紙用顔料の分
散剤に関するものであり、さらに詳しくは高濃度かつ低
粘度で経時的にも安定な塗被紙用顔料分散液を、より少
量の使用量で調製することが出来る分散剤に関するもの
であり、製紙技術および分散剤製造技術(アクリル系重
合体製造技術)に属するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からカオリン、炭酸カルシウム、ク
レー、サチンホワイト、水酸化アルミニウム、酸化チタ
ン等のような各種顔料を使用して、塗被加工紙が製造さ
れていることは周知である。すなわち塗被加工紙は、一
般に上記の様な顔料に分散剤を添加し、水分散化し、こ
れに顔料バインダーとして、カゼイン、澱粉またはビニ
ル系合成ラテックス等の単独もしくは混合物を添加して
得た塗被液を原紙に塗布し、次いで乾燥し、更にスーパ
ーカレンダーにかける等の機械的処理を施して製造され
ている。これら塗被紙の製造において、最良の印刷適性
効果を得るためおよび経済的に安価な塗被加工紙の製造
行うために種々の点に考慮が払われている。その一環と
して、顔料分散液の調整に当たっても、一種類の顔料だ
けが使用されることはなく、各種の異なった顔料が混合
物として使用される傾向になったこと、水分含有量の少
ない高濃度の顔料分散液の調製が望まれるようになった
ことおよび塗布加工法も高速度のブレードコーターの如
きコーティングマシンで塗工される傾向にあることか
ら、そこで用いられる塗被紙用顔料分散剤に対しても、
次のような点に優れているものが広く求められ、また要
求されている。 （１）各種の広範囲な顔料に有効な分散効果を示すも
の。 （２）経済性および塗被紙の品質の点で、より少量の使
用量で、高濃度の顔料分散液の調製が可能なもの。 （３）顔料分散液の粘度が経時的にも熱的にも安定性の
点で優れていること。特に高速度のコーティングマシン
による塗布の場合の様に、ハイスピードの塗布時におい
ては、顔料の分散状態の不良な塗被液が使用されると、
粘度の増大と流動性の低下により良好な塗布が行えない
ばかりか、得られた塗被紙の印刷適性が劣悪であって、
目的とする塗被紙を得ることは出来ない。この様な顔料
の分散状態の不良は、使用した分散剤の機能が劣るこ
と、即ち、性能の劣る分散剤の配合された顔料分散液は
配合直後の粘度が高いか、あるいはたとえ配合直後には
塗布作業にほぼ適用し得るような粘度のものであって
も、経時的に粘度を増加させてしまうことによりもたら
されるのである。従来、塗被紙用の顔料に好適な分散剤
として、ヘキサメタリン酸ソーダおよび界面活性剤、例
えばある種の非イオン界面活性剤およびナフタレン縮合
物などが使用されており、また、有機系高分子分散剤と
して、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリアク
リル酸のアルカリ金属塩が良好な分散剤として広く知ら
れているが、前述の通り、今日要求されている塗被紙用
顔料に対して格別に優れた分散剤としては未だ不満足な
ものである。従って、当業界においては、更に好適な分
散剤を求めて種々の検討が行われ、既知の分散剤である
ポリアクリル酸アルカリ金属塩の改良分散剤として、ア
クリル酸／マレイン酸、α，β−不飽和カルボン酸／
(メタ)アクリル酸エステル系等ビニル単量体、アクリル
酸／不飽和ジカルボン酸／スチレンスルホン酸ナトリウ
ム、アクリル酸／不飽和ジカルボン酸／(メタ)アリルス
ルホン酸、α,β-不飽和カルボン酸／(メタ)アクリル酸
エステル系ビニル単量体／スルホ系単量体等を成分とす
る共重合体の塩などが提案されているが、これらとて
も、広範囲な種々の顔料への適応性や、高固形分顔料塗
料化時の塗料の安定性、流動性(塗工性)などの点で十分
満足な結果を得るには至っていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記既
知の有機系高分子分散剤の周辺技術を更に深く検討を押
し進めることにより、既知の分散剤のもつ欠点の改良、
即ちより広範な顔料に適用性を有し、しかもより高固形
分の塗料化が可能な、しかも塗料の安定性、流動性(塗
工性)の優れた塗工液の製造を可能とする分散剤の提供
を目的として研究を行ったものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記既知の
分散剤が有する問題点(欠点)が、下記に詳述するアクリ
ル酸を含む特定成分および特定組成比を有する共重合物
の塩の適用により解決されることを見い出し、本発明を
完成した。即ち、本発明は、アクリル酸１００重量部あ
たり、スルホ基含有単量体５〜４０重量部、炭素数１〜
４のアルキル基を有するメタクリル酸アルキルエステル
１〜１５重量部およびマレイン酸またはイタコン酸０〜
２５重量部を構成単量体とする共重合体のアルカリ中和
塩からなることを特徴とする塗被紙用顔料分散剤に関す
るものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の分散剤は、分散剤を構成
する共重合体の必須構成成分(単量体)の種類を、不飽和
モノカルボン酸としてのアクリル酸に、これと構造的に
異質であるスルホ基含有単量体およびアルキル基の炭素
数が１〜４のメタクリル酸アルキルエステルに限定して
なるものである。また、広範な顔料への適応性、例えば
粒径のより細かい顔料への適応性を考慮する場合には、
不飽和ジカルボン酸であるマレイン酸、イタコン酸を併
用してなるものである。これら構成単量体の種類が限定
され且つ前記した単量体の配合割合にある共重合体を用
いることによって、初めて本発明は極めて優れた特長を
発揮するものである。本発明分散剤についてさらに詳述
すると、本発明の分散剤における前記共重合体構成成分
の内、アクリル酸と共重合されるスルホ基含有単量体と
しては、スルホ基を有する重合性単量体であれば何でも
よく、例えば、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンス
ルホン酸、スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸、メ
タリルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタクリル酸エ
チルスルホン酸等およびそれらの塩が代表的なものであ
るが、その他一般に既知のものが使用できる。これら単
量体の内、重合性や経済性、取扱の容易さを考慮する
と、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸お
よびそれらの塩の使用が好適である。また、アルキル基
の炭素数が１〜４のメタクリル酸アルキルエステルとし
ては、メタクリル酸のメチル、エチル、ブチル、イソブ
チルエステルが用いられるが、重合性や分散剤の水への
溶解性、分散効果(特に塗料の高剪断下の流動特性)の点
を考慮するとメタクリル酸メチルの使用が好ましい。本
発明の分散剤は前記した通り、アクリル酸／スルホ基含
有単量体／特定のメタクリル酸アルキルエステルまたは
これらと特定の不飽和ジカルボン酸との共重合体からな
るものであり、これら成分およびその組成割合の限定に
より、これらの共重合体の塩を塗被紙用顔料分散剤とし
て使用した場合、各種広範な顔料への適合性、塗料の高
固形分化(塗料の粘度低下能)、塗料の粘度安定化、さら
には塗工時の高剪断力下の流動性(塗工性)など汎用性と
優れた機能効果が発揮されるのである。本発明におい
て、共重合体の構成単量体としてアクリル酸以外の不飽
和モノカルボン酸を使用した場合、顔料の分散性が悪く
なる、即ち、塗料粘度低下能が劣る。また、アルキル基
の炭素数が４を超えるメタクリル酸アルキルエステルを
用いた場合も、顔料分散性が悪くなる、即ち、塗料の粘
度安定性や流動性付与効果が劣る。また、例えば各種ア
クリル酸エステル、酢酸ビニル、スチレン、アクリロニ
トリル、アクリルアミド等の他のビニル単量体を、アル
キル基の炭素数が１〜４のメタクリル酸アルキルエステ
ルの代わりに用いた場合も同様である。アルキル基の炭
素数１〜４のメタクリル酸アルキルエステルの使用は、
アクリル酸１００重量部あたり１〜１５重量部となるこ
とが必要であり、さらに望ましくは、５〜１０重量部で
ある。それらの組成割合が１重量部未満および１５重量
部を超える場合は、何れも従来使用されてきたものに比
べて塗料の流動性付与効果などにおいて際だった分散性
の向上は認められない。また、スルホ基含有単量体の組
成割合は、アクリル酸１００重量部あたり、５〜４０重
量部とすることが必要であり、さらに望ましくは、１０
〜２５重量部である。その組成割合が５重量部未満およ
び４０重量部を超える場合は、顔料分散液の経時的およ
び熱的安定性などに対する効果が不十分となる。また、
微粒子顔料、特に炭酸カルシウムなどへの分散適合性を
考慮した場合はマレイン酸、イタコン酸のジカルボン酸
が併用され、その組成割合はアクリル酸１００重量部あ
たり２５重量部以下であり、好ましくは１〜１５重量部
である。その組成割合が２５重量部を超えた場合、汎用
的な分散性の欠如が見られ、また、塗料の流動性(塗工
性)を低下させるので好ましくない。本発明の分散剤
は、前記した如く、アクリル酸／スルホ基含有単量体／
特定のメタクリル酸アルキルエステルまたはそれらと特
定の不飽和ジカルボン酸との共重合体のアルカリ中和塩
からなるものであるが、中和するために有用なものとし
ては、アルカリ金属含有化合物やアンモニアが挙げら
れ、アルカリ金属含有化合物の具体例としては、ナトリ
ウム、カリウム、リチウムなど一般に既知のアルカリ金
属の水酸化物を挙げることが出来る。また、本発明の分
散剤としては、４０％水溶液とした場合のpＨが４以上
１１以下であるのが望ましく、より望ましくは５以上１
１以下であり、その範囲のものは特に分散剤としての能
力に優れるものである。本発明の分散剤を構成するため
の重合体成分は通常既知の方法で容易に製造できる。す
なわち、重合性を有する不飽和カルボン酸／スルホ基含
有単量体／メタクリル酸アルキルエステルからなる単量
体を通常の重合開始剤、例えばアンモニウムまたはアル
カリ金属の過硫酸塩、あるいはアゾビスイソブチロニト
リル、過酸化水素等の重合開始剤を単量体に対して、例
えば０.１〜１０重量％程度の範囲で用い、水またはア
ルコール系などの溶媒中でほぼ５０〜１５０℃で１〜１
０時間程度で重合させ、必要に応じて溶媒の一部または
全部を留出させることにより、所定の濃度の重合体が得
られる。その際の重合率としては９０％以上が好まし
く、９５％以上がさらに好ましい。また、上記重合体水
溶液に、水酸化ナトリウムなどのようなアルカリ金属含
有化合物および／またはアンモニアの水溶液を添加し
て、共重合体におけるカルボン酸およびスルホン酸単位
の所定量を中和し、ｐＨを調整することで前記共重合体
のアルカリ中和塩を容易に得ることが出来る。また、中
和は完全中和である必要はなく、必要に応じて酸基を部
分的に残存させてもよい。重合体とアルカリ金属含有化
合物および／またはアンモニアとの中和反応は、上述の
ような共重合体の形成後に行わせるのが一般的である
が、単量体の状態にある不飽和カルボン酸、スルホ基含
有単量体をあらかじめ中和しておいてから共重合する方
法によっても可能であり、本発明においては同様な効果
を得ることができる。また、上記の共重合体としては、
ＧＰＣで測定した共重合体の重量平均分子量が５００〜
３００００の範囲であればどのような方法で合成しても
特に性能上大きな差は見られないが、２０００〜２００
００の範囲の共重合体にすると特に優れた性能を示す。
さらに、上記共重合体として、必須成分であるアクリル
酸の一部を、他のビニル系単量体、例えばアクリル酸ア
ルキルエステル、不飽和ヒドロキシエステル、(メタ)ア
クリロニトリル、スチレン等の芳香族系単量体、酢酸ビ
ニル、不飽和カルボン酸エステル類、各種(メタ)アクリ
ル酸アルキレングリコールエステル類、メタクリル酸、
クロトン酸、フマル酸等その他のα,β不飽和カルボン
酸等で、本発明の効果を損なわない範囲で置き換えるこ
とが出来る。

【０００６】

【作用】この様にして得られた共重合体の塩よりなる本
発明の分散剤は、塗被加工紙に使用されている各種の顔
料、例えば、クレー、カオリン、炭酸カルシウム、サチ
ンホワイト、酸化チタン、水酸化アルミニウム等の広範
囲な顔料に対して適用性を有し、また、従来の分散剤に
比べてより少量の添加量で効果を発揮する。即ち水系顔
料配合物の粘度低下能が大きく、より高固形分の顔料ス
ラリー、塗被紙用塗料の製造が可能であり、これらに粘
度の経時的、熱的安定性に優れ良好な塗料の流動性を付
与することにより、優れた塗工性を発揮するので、得ら
れる塗被紙の印刷適性が良好となる。

【０００７】

【実施例】以下に実施例および比較例を挙げ、本発明を
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。なお、以下において、重量部
および重量％は、それぞれ単に部または％と表記する。 （実施例１） （比較例１）市販サチンホワイトペースト(固形分２５
％)に、表１に示した分散剤を１.５％(純分／サチンホ
ワイト換算)とサチンホワイト固形分が２０％となるよ
うに水を加えて調製し、混錬機にて２０分間攪拌した。
得られた分散スラリーの攪拌直後の粘度と、常温にて一
日静置した後６０℃に加熱したときの粘度を測定し、ス
ラリー粘度の経時安定性を試験した。結果を表２に示
す。 （実施例２） （比較例２）市販の平均粒径０.１４μｍの軽質炭酸カ
ルシウム(乾粉)に、表１に示した分散剤を０.８％(純分
／炭酸カルシウム換算)と炭酸カルシウム固形分が６２
％となるように水を加えて調製し、混錬機にて２０分間
攪拌した。得られた分散スラリーの攪拌直後の粘度と、
常温にて一日静置した後７０℃に加熱したときの粘度を
測定し、スラリー粘度の経時安定性を試験した。結果を
表２に示す。

【０００８】

【表１】

【０００９】尚、表１における略号は以下のものを示
す。 略号 ＡＡ；アクリル酸 ＭＬＡ；マレイン酸 ＩＴＡ；イタコン酸 ＡＰＳ；2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン
酸 ＳＶＳ；ビニルスルホン酸ナトリウム ＮaＳ；スチレンスルホン酸ナトリウム ＭＭＡ；メタクリル酸メチル ＥＭＡ；メタクリル酸エチル ＢＭＡ；メタクリル酸ブチル ＭＡ；アクリル酸メチル ＡＮ；アクリロニトリル Ｓt ；スチレン ＡＭＤ；アクリルアミド ＯＭＡ；メタクリル酸2-エチルヘキシル ＭＡＡ；メタクリル酸

【００１０】

【表２】

【００１１】

【発明の効果】以上の結果に見られる通り、本発明によ
る分散剤を使用した場合、サチンホワイト及び炭酸カル
シウムのいずれも本発明範囲外にある分散剤の使用に比
べ、分散スラリーは低粘度を示し、かつ、粘度の経時安
定性も良好であった。しかるに、本発明の範囲外の分散
剤を使用した場合は、サチンホワイト及び炭酸カルシウ
ム双方共に、あるいはそのいずれかの顔料の場合におい
ても、分散スラリーの粘度は高く、粘度の経時安定性も
劣った。従って、本発明による分散剤を使用すること
で、高濃度かつ低粘度で経時的に安定な塗被紙用顔料分
散液を、より少量の使用量で得ることが出来る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクリル酸１００重量部あたり、スルホ基
   含有単量体５〜４０重量部、炭素数１〜４のアルキル基
   を有するメタクリル酸アルキルエステル１〜１５重量部
   およびマレイン酸またはイタコン酸０〜２５重量部を構
   成単量体とする共重合体のアルカリ中和塩からなること
   を特徴とする塗被紙用顔料分散剤。