JPH11293589A - 紙用コート剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バリヤー性および表面強度の改善効果に優
れ、なおかつ工業的生産性も優れた紙用コート剤を提供
する。 【解決手段】 鹸化度９８モル％以上のポリビニルアル
コール系樹脂の水溶液の表面張力が、固形分濃度２重量
％の水溶液を用いて２０℃で測定したときに、４５〜５
５ｄｙｎｅ／ｃｍとなるように調整してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はポリビニルアルコー
ル系樹脂の紙用コート剤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと
略す）が造膜性および紙の表面強度において他の紙コー
ト剤に比べて優れた性能を示すことは広く知られてい
る。そのため、紙の表面強度、平滑度、光沢度等の表面
特性を改良するためのクリアコート剤や顔料コートにお
けるバインダー、剥離紙原紙用のアンダーコート剤等に
広く利用されている。中でも、高いバリヤー性が要求さ
れる剥離紙用原紙のアンダーコート剤として使用する場
合は、鹸化度９０モル％前後の部分鹸化ＰＶＡが使用さ
れているが、バリヤー性は必ずしも十分とはいえず、塗
工後の乾燥工程におけるドライヤーロールやカレンダー
ロールへの汚れが著しい。このような汚れは紙の表面特
性を低下させるばかりでなく、紙切れ等のトラブルの原
因となり、大幅な生産性の低下をきたす。この汚れ防止
対策としては、予めコート剤の水溶液にＷＡＸ等の離型
剤を添加する方法も行われているが、バリヤー性および
表面強度の低下が大きくなる。一方、ＰＶＡの中でも、
添加度９８モル％以上の完全鹸化ＰＶＡは部分鹸化ＰＶ
Ａに比べ、表面強度の改善効果が高く、塗工後の乾燥工
程でのロール汚れは格段に少なくなるが、バリヤー性に
劣っている。必ずしも解明されているわけではないが、
部分鹸化ＰＶＡと完全鹸化ＰＶＡでのバリヤー性の違い
は、主に紙に塗工された時のコート液の濡れ性が部分鹸
化ＰＶＡの方が良いため、紙表面で被膜形成する際のピ
ンホールの発生量が少ないものと思われる。

【０００３】さらに、従来は剥離処理剤には溶剤希釈型
やエマルジョン型シリコーンが使用されていたが、近
年、省エネルギー化、省資源化、さらに環境への配慮か
ら無溶剤型シリコーンの使用が増加している。無溶剤型
の場合は、シリコーン純分が１００％であり、非常に高
価でもあるため、バリヤー性が従来以上のものでなけれ
ば十分性能が発揮されないばかりでなく、甚だ不経済で
ある。ところが部分鹸化ＰＶＡを用いた剥離紙原紙でも
バリヤー性が十分でないため、それを補うためには塗工
量を多くすると、乾燥ドライヤーへの付着汚れが一層激
しくなる。

【０００４】したがって、現状ではバリヤー性および表
面強度の改善効果に優れ、なおかつ工業的生産性に優れ
た紙用コート剤は見出されていないのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、紙に塗工す
ることによって優れたバリヤー性および表面強度を付与
することができ、なおかつ、塗工後の乾燥時におけるロ
ール等への付着汚れが少ないなど工業的生産性に優れた
紙用コート剤を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の紙用コート剤
は、上記目的を達成するものであって、鹸化度９８モル
％以上のＰＶＡ系樹脂（Ａ）の水溶液の表面張力を、固
形分濃度２重量％の水溶液を用いて２０℃で測定したと
きに、４５〜５５ｄｙｎｅ／ｃｍとなるように調整した
ことを特徴とするものである。なお、前記表面張力は、
表面張力調整剤（Ｂ）を使用して調整されることが望ま
しい。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。本発明に使用するＰＶＡ系樹脂は、脂肪族ビニ
ルエステルを塊状、溶液、懸濁あるいは乳化重合などの
公知の方法で重合したものを、例えばメタノール等のア
ルコール類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類と
アルコール類との混合溶媒中で、水酸化ナトリウムなど
のアルカリ金属の水酸化物やナトリウムメチラートなど
のアルコラート等を鹸化触媒として用いた公知の方法に
よって鹸化することによって得られる。鹸化物の乾燥、
粉砕方法は各種の公知の方法で行われる。

【０００８】脂肪族ビニルエステル類としては、ギ酸ビ
ニル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ピバリン酸ビ
ニル等が挙げられるが、工業的には酢酸ビニルが好まし
い。なお、後述のように、脂肪族ビニルエステルと共重
合可能な他の単量体との共重合を行ってもよい。

【０００９】本発明に使用されるＰＶＡ系樹脂の鹸化度
は９８モル％以上である。鹸化度が９８モル％より低い
場合には、乾燥時のロール等への付着汚れが多くなる。
また、本発明で使用されるＰＶＡ系樹脂の重合度は２０
０〜５０００のものが好ましく、重合度６００〜２５０
０のものがさらに好ましい。ＰＶＡ系樹脂の重合度が２
００未満の場合には、紙のバリヤー性および表面強度が
低くなる傾向にある。逆に、重合度が５０００を超える
場合には、粘度が高くなりすぎ、塗工性が悪くなる傾向
にある。さらに、本発明に使用されるＰＶＡ系樹脂は、
異なる２種類以上のＰＶＡをブレンドして使用してもよ
い。ブレンドは粉体の状態でも、水溶液の状態でも、さ
らには、ケン化前のポリビニルエステルの状態で行って
もよい。

【００１０】本発明の紙用コート剤は、上記のＰＶＡ系
樹脂を水に溶解して使用されるが、ＰＶＡ水溶液の表面
張力が、固形分濃度２重量％の水溶液を用いて２０℃で
測定したときに、４５〜５５ｄｙｎｅ／ｃｍとなるよう
に調整されていることが必要である。ＰＶＡ水溶液の表
面張力が４５ｄｙｎｅ／ｃｍ未満である場合および５５
ｄｙｎｅ／ｃｍを越える場合には、紙のバリヤー性が低
下するという欠点がある。

【００１１】ＰＶＡ水溶液の表面張力を、上述のように
調整する手段としては、例えば使用するＰＶＡ系樹脂と
して、前記の脂肪族ビニルエステルと共重合可能な他の
単量体との共重合体のうち、表面張力が４５〜５５ｄｙ
ｎｅ／ｃｍとなる共重合体を選択して使用することがで
きる。ここで、他の単量体としては、例えば、エチレ
ン、プロピレン等のα−オレフィン類やクロトン酸、ア
クリル酸等の不飽和ー塩基酸またはその塩、マレイン
酸、イタコン酸、フマル酸等の不飽和二塩基酸またはそ
の塩、あるいはマレイン酸モノメチル、イタコン酸モノ
メチル等の不飽和二塩基酸モノアルキルエステル類、
（メタ）アクリル酸エステル類、アクリルアミド、ジメ
チルアクリルアミド、Ｎ−メチロ−ルアクリルアミド、
Ｎ−ビニル−２−ピロリドン等のアミド基含有単量体、
ラウリルビニルエーテル、ステアリルビニルエーテル等
のアルキルビニルエーテル、トリメトキシビニルシラン
等のシリル基含有単量体、アリルアルコール、ジメチル
アリルアルコール、イソプロペニルアリルアルコール等
の水酸基含有単量体、アリルアセテート、ジメチルアリ
ルアセテート、イソプロペニルアリルアセテート等のア
セチル基含有単量体、ビニルスルホン酸ソーダ、アクリ
ルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ソーダのビニ
ルスルホン酸基含有単量体、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン等のハロゲン含有単量体、スチレン等の芳香族系単量
体を挙げることができるが、これに限らない。

【００１２】ＰＶＡ水溶液の表面張力を調整する他の手
段としては、例えば表面張力調整剤の使用をあげること
ができる。ここで、使用される表面張力調整剤として
は、水溶性であって、該ＰＶＡ系樹脂水溶液に対して実
質的に相溶可能なものであればよく、例えば、エチレン
グリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、メチ
ルグリコール、エチルグリコール、ポリエチレングリコ
ール（以下ＰＥＧと略記）２００、ＰＥＧ６００、ＰＥ
Ｇ１０００等のグリコール類や市販のアニオン界面活性
剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、ノニオン界
面活性剤等を挙げることができる。この中でも、グリコ
ール類または消泡効果のある界面活性剤が好ましい。

【００１３】また、上記の表面張力調整剤の配合量は、
ＰＶＡ系樹脂１００重量部に対して０．００１〜０．３
重量部が好ましく、０．００３〜０．２重量部がさらに
好ましい。表面張力調整剤の配合量が０．００１重量部
未満の場合には、ＰＶＡ系樹脂水溶液の表面張力の調整
がしづらくなる。逆に０．３重量部を超えるとＰＶＡ系
樹脂水溶液の表面張力が４５〜５５ｄｙｅ／ｃｍであっ
てもバリヤー性および表面強度が低下する恐れがある。

【００１４】ＰＶＡ系重合体（Ａ）と表面張力調整剤
（Ｂ）との配合は、ＰＶＡ系重合体（Ａ）と表面張力調
整剤（Ｂ）をあらかじめ混合しておいたものを水に投入
して溶解してもよく、（Ａ）と（Ｂ）とを別々に溶解し
たものを混合してもよく、また（Ａ）の水溶液に（Ｂ）
を添加してもよい。

【００１５】本発明の紙用コート剤には、本発明の効果
を損なわない範囲で他のコート剤、例えば、酸化澱粉、
リン酸化澱粉、エステル化澱粉、カルボキシメチル化澱
粉等のデンプン類、メチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の水溶液
セルロース誘導体、アルギン酸ソーダ、カラギーナン等
の海草多糖類、あるいはＳＢＲ等の各種合成樹脂エマル
ジョン、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアマイ
ド、無機顔料、有機顔料等を混合することができる。

【００１６】本発明の紙用コート剤は各種の紙に塗工す
ることができ、例えば剥離紙原紙や情報処理用紙、一般
上質紙、中質紙、グラビア紙、新聞紙等の印刷用紙、マ
ニラボール、白ボール等の板紙などに好適に塗工するこ
とができる。

【００１７】かかる紙に紙用コート剤を塗工する場合の
水溶液の濃度としては、固形分として３０重量％以下、
好ましくは１〜２０重量％が適当である。これを塗工す
るにあたっては、ゲートロールコーター、サイズプレ
ス、エアナイフコーター、ブレードコーター等の各種の
公知の塗工機を使用する方法が採用される。本発明の紙
用コート剤の塗工量は、特に制限はないが、目的に応じ
て通常０．０１〜３０ｇ／m²程度塗工される。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。なお、以下で「部」および「％」は、特に断
らない限り、それぞれ「重量部」および「重量％」を意
味する。鹸化度については、ＪＩＳ Ｋ ６７２６に準
じて測定を行った時の値を示した。また、特に断らない
限り、各実施例および比較例における（Ｂ）成分の使用
量は、いずれも（Ａ）成分１００重量部に対するもので
ある。

【００１９】得られたコート液の評価は、以下の方法で
行った。 （１）コート液の表面張力測定 コート液を２０℃に調整し、全自動平衡式エレクトロ表
面張力計〔ウイルヘルミー法、協和科学（株）製〕を用
いて測定した。

【００２０】（２）塗工紙の作成方法 コート液を未塗工の上質紙（坪量６５ｇ／m²）の片面
に、塗工量が０．５ｇ（固形分）／m²になるようロール
コーターを用いて塗工した。塗工後直ちにドラム乾燥機
を用いて９５℃で１分間乾燥した。その後、２０℃，６
５％ＲＨの雰囲気中で２４時間調湿したものを塗工紙と
し、物性の評価を行った。

【００２１】（３）塗工紙の物性測定 （透気度）塗工紙の透気度を王研式平滑度透気度測定試
験機〔熊谷理機工業（株）製〕を用いて、Ｊ．ＴＡＰＰ
Ｉ Ｎｏ．５に準じて測定した。 （表面強度）２０℃，６５％ＲＨ下でＩＧＴ印刷適性試
験機〔熊谷理機工業（株）製〕により、ＳＭＸ タック
グレード２５〔東洋インキ（株）製〕を用いて印圧３５
ｋｇ／ｃｍ、スプリングドライブＭの条件下でＩＧＴピ
ックを測定した。

【００２２】（４）コート液の乾燥時のロール汚れ試験 コート液を上質紙（長さ３０ｃｍ、幅２５ｃｍ、坪量６
５ｇ／m²）の片面にバーコーターを用いて塗工量が１．
６ｇ（固形分）／m²となるよう塗工し、直ちに４０℃に
調整したドラム型乾燥機（ロール径：３０ｃｍ、表面：
クロムめっき塗装）に塗工面を５ｃｍ／ｓｅｃの速度で
ロール１回転分接触させ乾燥した。コート剤を塗工した
紙がロール面に接触する場所は一定でこの操作を繰り返
し、ロール面に汚れが現れ始める枚数を測定し、コート
液の乾燥時のロール汚れ評価を行った。

【００２３】（５）総合評価 塗工紙のバリヤー性および表面強度と、コート液の乾燥
時のロール汚れ全てを総合して、下記の３段階で評価し
た。 ○：優れている △：やや悪い ×：悪い

【００２４】実施例１ （Ａ）成分としての重合度１７８０、鹸化度９９．５モ
ル％のＰＶＡ１００重量部に（Ｂ）成分としてのＰＥＧ
６００を０．１重量部混合してコート剤を得た。このコ
ート剤を水に分散させた後、９０℃で加熱溶解し、濃度
７重量％の水溶液に調整したものをコート液とした。

【００２５】このコート液を濃度２重量％に希釈して前
記の（１）の方法により表面張力を測定したところ、５
０．５ｄｙｎｅ／ｃｍであった。また、このコート液を
用いて前記の（２）の方法により塗工紙を作成し、
（３）の方法によりこの塗工紙のバリヤー性（透気度の
測定）および表面強度の評価を行ったところ、表２に示
すようにバリヤー性および表面強度ともに非常に優れて
いた。さらに、このコート液を用いて前記の（４）の方
法により塗工液の乾燥時のロール汚れ試験を行ったとこ
ろ、５０回繰り返しても汚れは認められず（この状態を
表２では５０以上と表示した）、汚れにくかった。以上
の結果が示す通り、このコート液を使用すると、バリヤ
ー性および表面強度の改善効果が非常に高く、なおかつ
乾燥時におけるドライヤーロール面への汚れも生じにく
く、総合評価は優れていた。

【００２６】実施例２〜５ 表１に示す性状および使用量の（Ａ）成分、（Ｂ）成分
を用いたこと以外は実施例１と同様に試験を行った。表
２に記載の結果の通り、バリヤー性および表面強度の改
善効果が非常に高く、なおかつ乾燥時のロール面も汚れ
にくく、総合評価は優れていた。

【００２７】実施例６〜９ 表１に示す性状および使用量の（Ａ）成分、（Ｂ）成分
を用いて、まず、（Ａ）成分を水に分散させ、９０℃で
加熱溶解した後、その水溶液に（Ｂ）成分を添加し、濃
度７重量％の水溶液に調整したものをコート液とした。
また、表面張力測定用に濃度２重量％に希釈したコート
液を作成した。これらのコート液を使用して実施例１と
同様に試験を行った。表２に記載の結果の通り、バリヤ
ー性および表面強度の改善効果が非常に高く、なおかつ
乾燥時のロール面も汚れにくく、総合評価は優れてい
た。なお、（Ｂ）成分の界面活性剤の配合量は、純分換
算値である。

【００２８】実施例１０ 表１に記載の通り、（Ａ）成分のみに、重合度１７８
０、鹸化度９９．３モル％のエチレン５モル％変性のＰ
ＶＡを使用した。これを水に分散させた後、９０℃で加
熱溶解し、濃度７重量％の水溶液に調製したものをコー
ト液とした。また、表面張力測定用に濃度２重量％の水
溶液を調整した。表２に記載の結果の通り、バリヤー性
および表面強度の改善効果が高く、なおかつ乾燥時のロ
ール面も汚れにくく、総合評価は優れていた。

【００２９】実施例１１ 表１の記載の通り、（Ａ）成分のみに、重合度１７８
０、鹸化度９９．０モル％のラウリルビニルエーテル
０．５モル％変性のＰＶＡを使用した。これを水に分散
させた後、９０℃で加熱溶解し、濃度７重量％の水溶液
に調製したものをコート液とした。また、表面張力測定
用に濃度２重量％の水溶液を調整した。表２の記載の結
果の通り、バリヤー性および表面強度の改善効果が高
く、なおかつ乾燥時のロール面も汚れにくく、総合評価
は優れていた。

【００３０】実施例１２ 実施例１０で使用した（Ａ）成分の他に、表１に記載の
（Ｂ）成分を使用した以外は実施例１と同様に試験を行
った。表２に記載の結果の通り、バリヤー性および表面
強度の改善効果が非常に高く、なおかつ乾燥時のロール
面も汚れにくく、総合評価は優れていた。

【００３１】実施例１３ 実施例１で配合したコート剤１００部に対し、さらに第
３成分としてカルボキシメチルセルロース３部〔商品
名：セロゲン４Ｈ、製造会社：第ー工業製薬（株）〕を
添加混合してコート剤を得た。これを水に分散させ、９
０℃で加熱溶解した後、濃度７重量％の水溶液に調整し
たものをコート液とした。このコート液を使用して実施
例１と同様に試験を行った。表２に記載の結果の通り、
バリヤー性および表面強度の改善効果が非常に高く、な
おかつ乾燥時のドライヤーロールも汚れにくく、総合評
価は優れていた。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】比較例１〜４ （Ｂ）成分は使用せず、表３に記載の（Ａ）成分のみを
使用し、これを実施例１と同様にして試験を行った。表
４に記載の結果の通り、バリヤー性、表面強度および乾
燥時のドライヤーロールの付着汚れのいずれかに劣って
おり、総合評価は悪かった。

【００３５】比較例５〜１１ （Ａ）成分、（Ｂ）成分の性状および使用量を表３に記
載のようにしたこと以外は実施例１と同様に試験を行っ
た。表４に記載の結果の通り、バリヤー性、表面強度お
よび乾燥時のドライヤーロールへの付着汚れのいずれか
に劣っており、総合評価は悪かった。

【００３６】比較例１２ 表３に記載の（Ａ）成分および（Ｂ）成分を混合してコ
ート剤を得た。これを水に分散させ、９０℃で加熱溶解
した後、濃度７重量％の水溶液に調整しコート液とし
た。このコート液を使用して実施例１と同様に試験しよ
うとしたが、粘度が高すぎるため塗工不可能であった。

【００３７】比較例１３ 各実施例および比較例で使用した未塗工の上質紙（坪量
６５ｇ／m²）の透気度および表面強度を実施例１と同様
に測定した。結果を表４に示す。

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の紙用コート剤を使用すると、バリヤー性、表面強度を
従来以上に高くすることができ、なおかつ、塗工後の乾
燥時におけるロール等への付着汚れが少なく、作業性や
生産性も向上するため、工業的に非常に有効である。特
に、高いバリヤー性を要求される剥離紙原紙では、シリ
コーン樹脂等の剥離剤の塗工ロスが非常に少なくなり経
済的である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鹸化度９８モル％以上のポリビニルアル
   コール系樹脂（Ａ）の水溶液の表面張力が、固形分濃度
   ２重量％の水溶液を用いて２０℃で測定したときに、４
   ５〜５５ｄｙｎｅ／ｃｍとなるように調整されてなるこ
   とを特徴とする紙用コート剤。
2. 【請求項２】 表面張力調整剤（Ｂ）を使用して表面張
   力が調整されてなることを特徴とする請求項１記載の紙
   用コート剤。