JPS59157399A - 紙用塗被組成物 - 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】 本発明は紙用塗被組成物に関し、さらに詳しくは、操業
性に優れ、かつ良好な印刷適性を有する紙用塗被組成物
に関するものである。

近年、出版用あるいは包装用として大量の顔料塗被紙、
顔料塗被板紙が使用されている。このように紙に顔料塗
被を行う目的は、白紙光沢等を高めて面質を向上し、か
つ印刷効果、ひいては商品価値を高めようとすることに
ある。

高光沢度の顔料塗被紙を得るための方法として、乾燥状
態まだは含水状態の塗被紙を、加熱されたロールないし
ドラムを有するクロスカレンダー装［、−Ｘ　−バー　
１ｙレンダ−装置またハキヤストコ−ティング装置を使
用して仕上げ加工する方法が知塑性変形を生せしめ、金
属ロールまたはドラム仕上表面を写し取らしめようとす
るものであるから、皐被層自体が加熱加圧下に塑性変形
し躬いことが望ましい。従って、塗被層中に充分に水を
含んでいるか、またはバインダーが熱可塑性であった方
が、加熱加圧下に直ちに塑性変形して、良好な光沢およ
び平滑性を得るのに有利である。

しかし、塗被層が塑性変形し易くなるにつれ、その表面
が仕上げロール面等に粘着する傾向が増大し、微小な異
物の堆積がやがて蓮続運転を不可能にするという問題が
ある。これは、生産性を高めるために、コーター速度お
よびスーパーカレンダー等の速度を大きくすると、仕上
ロール表面等の汚れはますます増大する傾向にあシ、そ
の解決が望まれるところであった。

また、顔料塗被紙の最も一般的な印刷方式である平版印
刷法、すなわちオフセット印刷法においては、多色印刷
にｉけるインキ転移性の問題があり、これは近年の印刷
の高速化に伴い、ますます重要になっている。オフセッ
ト印刷法による多色印刷におけるインキ転移性とは、多
色印刷の２色目以後のインキの紙に対する転移のし易さ
で６Ｄ、オフセット印刷状特有の湿し水が関与するため
、紙の吸水性が、当該紙の２色目以後のインキ転移性に
大きな影響を与える。すなわち、紙の吸水性が悪い場合
には八　１色目の印刷における湿し水による水分が紙面
に残り、これによって２色目以後のインキ転移性が悪く
なる。

これらの解決策として、スーパーカレンダー等の粘着傾
向を除くために、従来、ポリエチレンとパラフィンワッ
クスからなるエマルジョン、アルキルケテンダイマー、
アルキルフォスフェート、ポリエチレンエマルジョン、
アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、および／ま
だはシリコーン樹脂類等の添加剤が塗被組成物に添加さ
れたり、仕上ロールまたはドラムに連続して塗布する方
法がとられているが、仕上ロールまだはドラム表面に次
第に添加剤が堆積し、塗被紙の光沢が著しく低下したり
、これらの公知の添加剤は離型効呆が小さいので、多量
に使用しなければならず、印刷適性低下の原因となり、
必ずしも好ましい解決策とはいえなかった。

また印刷用紙のインキ転移性を高めるためには、例えば
、（１）紙用塗被組成物における顔料バインダーの比率
をできるだけ下げる、（２）非板状粒子の顔料を併用し
て顔料粒子間の空隙率を高める、（３）親水性の大きい
顔料またはバインダーを用いる、などの手段があυ、こ
れらは単独で、または組合せて利用されている。しかし
ながら、これらの手段を用いた場合には、当該紙の耐水
性が低下するようになり、その結果印刷−にウェットビ
ックの発生、またはパイリングと呼ばれる版汚れの発生
等のトラブルを生じ、重大な支障を招くこととなる。

本発明の目的は、上述の如き欠点を除き、光沢および平
滑性に優れ、かつ当該紙のインキ転移性等の印刷特性が
良好な顔料塗被紙を高速かつ良好な操業性をもって得ら
れる紙用塗被組成物を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明者らは、紙用塗被組
成物においてバインダーとして作用する共重合体ラテッ
クス、および添加剤として種々の化合物について鋭意検
討した結果、紙用塗被組成物中の共重合体ラテックスと
して特定のモノマー組成およびトルエン不溶分をもつも
のを使用し、かつ、添加剤として特定のベタイン化合物
を含有させることにより、光沢、および平滑性が侵れ、
かつ印刷適性の良好な顔料塗被紙を高速かつ良好な操業
性をもって得られることを見出し、本発明に到達したも
のである。

本発明は、顔料とバインダーを主成分とする紙用塗被組
成物において、該バインダーが共役ジエン１０〜６０　
ｆｆｔ　ｔｄ’、　９’　、アクリルアミド類０．５〜
１０重蓋チ、エチレン系不飽和カルボン酸０〜６重量％
、前記以外（すなわちアクリルアミド類とエチレン系不
飽和カルボン酸を除く）エチレン系不飽和単量体３５〜
８５重量％を共重合したもので、トルエン不溶分が６０
チ以上の共重合体ラテックス（４）１００重量部（固形
分換算）に、化学式（式中、ルは１〜３の整数、Ｒｓ　
ＸＲ２およびＲ，ｓは同一または異種である、炭素数１
〜３０の炭化水素基またはハロゲン化炭化水素基を意味
する）で表わされるベタイン化合物を１〜１０重量部含
有させたものであることを特徴とする特 本発明において、上式のＲｘ、ＲｚおよびＲ１は好まし
くは、アルキル基またはアリール基である。なお、ここ
でトルエン不溶分とは、共重合体に含まれるトルエン不
溶分を全共重合体に対して重蓋百分率で示しだものであ
り、その測定法は後記の実施例に記載したとおシである
。

本発明で使用する共役ジエンは、１，３−ブタジェン（
以下、ブタジェンと略称する）、インプレン、２−クロ
ル−１，３−７”タジエンナト、炭素数４〜５のものが
好適であシ、特にブタジェンが好ましい。その使用量は
共重合体中１０〜６０重量％、好ましくは２０〜５０重
量％である。１０重ｉ′−未満では硬くて、もろい共重
合体となり、一方、６０重ｔチを越えると、柔らかすぎ
て、塗被紙がロール等に付着し、さらに耐水強度が低下
する。

本発明で使用するアクリルアミド類とは、エチレン性不
飽和結合をもった１級アミド類であり、具体的にはアク
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、ジアセトンアクリルアミド、エタクリルアミ
ド、クロトンアミド、イタコンアミド、メチルイタコン
アミド、マレイン酸モノアミドなどが用いられ、特にア
クリルアミドが好ましい。これらは混合して使用するこ
ともできる。

その使用量は０．５〜１０重量％の範囲が好適である。

０．５重量−未満ではインキ転移性、光沢度が不充分で
おシ、１０重量％を越えると塗被組成物の粘度が上昇し
、操業性が低下するので好゛ましくない。

エチレン系不飽和カルボン酸は、エチレン性不飽和結合
を有するカルボ／酸であり、アクリル酸、メタクリル酸
、エタクリル酸、クロトン酸等のモノカルボン酸類、マ
レイン酸、フマール酸、イタコン酸、メチルイタコン酸
、メタコン酸、シトラコ酸等のジカルボン酸ならびにこ
れらの混合物等が好適例としてあげられる。その使用量
は０〜６重ｉチ、好ましくは１〜５重Ｍ′チである。６
］ｉ値チを越えると、塗被組成物の粘度が上昇し、操業
性が低下する。

本発明で使用するエチレン系不飽和単量体は、エチレン
性不飽和結合を有する単量体であシ、具体例としてアク
リルアミド類およびエチレン系不飽和カルボン酸を除く
共重合可能な単量体であり、スチレン、α−メチルスチ
レン、ｐ−メチルスチレン、ビニルトルエン（Ｏ−１ｍ
−１Ｐ−メチルスチレン、捷だけその混合物）等の芳香
族ビニル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタ
クリル酸メチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、
２−ヒドロキシメタクリレート等のアクリル酸まだはメ
タクリル酸エステル、アクリルニトリル、メタクリルニ
トリル等があけられる。これらの使用量は３５〜８５重
量％である。３５重量％未満では共重合体の硬さが不足
し、８５重量％を越えると硬すぎてもろくなる。

エチレン系不飽和単量体は混合使用することも可能であ
り、芳香族ビニルとアクリル酸エステルまたはメタクリ
ル酸エステルとの単量体混合物が好適である。そうする
ことによシ、共重合体ラテックス（４）の安定性接着性
、耐候性を一層すぐれたものになる。

本発明では、エチレン不飽和酸単量体°は他の単量体と
同様に重合のはじめから全量使用してもよいし、一部ま
だはその全景を重合の途中で添加してもよい。

本発明における共重合体ラテックス囚の平均粒子径は特
に限定されるものではないが、０．０５〜０．３μ程度
が好適である。またトルエン不溶分は６０チ以上、好ま
しくは７０〜９５チ橙良好な表面強度を有し、かつ塗被
組成物の機械的安定性が良く、操業性の良好なものが得
られる。

本発明における共重合体ラデツクス（４）の使用量は、
顔料１００重世部に対して通常、固形分として３〜２５
重量部、好ましくは５〜２０重借部である。

本発明で塗被組成物に添加されるベタイン化合物におい
て、ＲＩ、Ｒ２およびＲ３は同一または異種の炭素数１
〜３０の炭化水素基まだはこれらのハロゲン化炭化水素
基、好ましくはアルギル基またはアリール基であり、具
体例としてメチル基、エチル基、ループロピル基、Ｚ　
ｚ　ｏ−プロピル基、ループチル基、１ｚｏ−ブチル基
、オクチル基、７エ二ル基、ベンジル基、ラクリル基、
オレイル基、ステアリル基、エイコシル基、テトラコシ
ル基およびこれらの・・ロゲン化物（特に塩化物、臭化
物）等があけられる。これらのうち、特に好ましいもの
はＲ１，Ｒｇがメチル基、＆が炭素数６〜２４のアルキ
ル基のものである。Ｒｔ、＆、　Ｒｓ置換基の炭素数が
３０を越えると、そのベタイン化合物の水への溶解性が
小となシ、本発明の効果が低下する。

ベタイン化合物の化学式中のルは１〜３の範囲でおるが
特Ｋ　ｎ　＝　１が好適である、ルが４以上では離型性
およびインキ転移性の効果が低下する。

本発明の組成物中に含有させる上記ベタイン化合物の量
は、一般に共重合体ラテックス（４）の固形分１００重
量部に対して１〜１０重量部使用され、特に２〜６部が
好適である。添加量が１部以下では離型性およびインキ
転移性の効果が乏しく、１０部以上であると日光が低下
し、また顔料塗被紙のドライ強度が低下することがちる
。

本発明に用いるベタイン化合物は、単一物以外に二種以
上を併用して用いても、まだベタイン化合物は前人の基
本構造を有していれば、例えばその水和物等のような複
合物でもよい、本発明のベタイン化合物には他の公知の
離型剤、例えばワックス類、脂肪酸、アルキルケテンダ
イマー、アルキル燐酸、ポリエチレンエマルジョン、ア
ニオン界面活性剤、およびノニオン界面活性剤等の１ｆ
ｉｌ［以上と併用することも可能である。

これらの離型剤は、塗被組成物を調製する際に添加使用
してもよいし、また、バインダーとして使用する共重合
体ラテックスの重合の際、乳化剤としてベタイン化合物
を重合初期、重合途中および／まだは重合終了後、他の
離型剤と共にまたは単独で添加してもよい。

本発明に用いられる顔料は特に限定されるものでは々く
、クレー、カオリン、水酸化アルミニウム、炭酸カルシ
ウム、酸化チタン、硫酸バリウム、亜鉛華、サテンホワ
イト等、一般の塗被用顔料であればいずれでもよく、望
まれる品質に応じてこれらの顔料を適宜組合せて使用す
ることができる。

本発明の組成物においては１、使用に先立ち、所望によ
シカゼイン、大豆蛋白、澱粉、酸化澱粉、リン酸エステ
ル化澱粉、その他の変性澱粉、カルボキシメチルセルロ
ース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール、無水マレイン酸樹脂、メラミン樹脂等の水溶性の
天然または合成接着剤を、通常の紙用被覆組成物と同様
に添加することができる。その使用量は顔料１００重量
部に対して２０重音部以下、好ましくは１〜１５重量部
である。

さらに、本発明組成物中のバインダーには、所望によシ
、本発明で定義する共重合体ラテックス（４）以外の、
通常の紙用被覆組成物で使用する共重合体ラテックスω
）を併用することができる。共重合体ラテックス（６）
としては、スチレン、ブタジェン、イノプレン、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステル、（メタ）アクリ
ロニトリル等から選ばれる一種以上の七ツマ−の（共）
重合体またはそのカルボキシ変性物が挙げられる。これ
らの好ましい具体例は、カルボキシ変性ステレンーブニ
トリル共重合体などである。共重合体ラテックスの）の
使用量は、本発明の効果を失わないために、共重合体ラ
テックス囚よシも少ない世でよく、共重合体ラテックス
■、■の総量は、顔料１ｏｏ重量部に対して通常、固形
分にて３〜２５重証部の範囲内が好ましい。まだ、仕上
げられた高光沢紙の要求する品質に応じて助剤として消
泡剤、着色顔料、螢光染料、防腐剤停を配合使用するこ
とができる。

本発明の紙用塗被組成物は、上記の各配合物を秤量混合
し、例えばコーレス分散機またはケディーミルのような
分散機を用いて攪拌混合することによね容易に調製する
ことができる。得られた堕被組成物は、グレードコータ
ーまたはロールコータで未塗工原紙、−または５〜Ｌ５
１／？７／下塗りしｆｃ原ｆｔｒｆ、に５〜２０１１　
／　ｎ？塗工し、スーパーカレンダー、クロスカレンダ
ーまたはキャスト仕上するコトニヨシ、高光沢紙を得る
ことができる。なおキャスト仕上の方法は、ウェット法
、リウェツト法、およびゲル化法等のいずれの方法でも
よい。

以上、本発明によれば、紙用塗被組成物中に接着剤とし
ての共重合体ラテックスに、特定のモノマー組成および
トルエン不溶分を含有し、添加剤としてベタイン化合物
を含有させることによシ、光沢および平滑性が優れ、か
つ印刷適性の良好な顔料塗被紙を高速かつ良好な操業性
をもって得ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明を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
、実施例中で示す部およびチは各々重量部および重量部
を示す。

実施例１〜９、比較例１〜９ イ）共重合体ラテックスの製造 窒累ガスで置換したオートクレーブ中にブタジェン４５
部、スチレン４０部、メチルメタクリレート１０部、ア
クリル゛アミド３部、アクリル酸２部、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ソーダ０．３　部、四塩化炭素５部、過硫
酸アンモニウム０．７部、脱イオン水２５０部を仕込み
、７０℃で１８時間反応させたところ、重合率は９９襲
に達した。得られた共重合体ラテックスＡは、水酸化す
）　ＩＪウムでｐ　Ｈ６，５に調整した後、水蒸気を吹
き込んで残留モノマーを除去した。この共重合体ラテッ
クスＡの平均粒子径は０．１５μ、トルエン不溶分は７
０チであった。その他の共重合体ラテックスＢ〜工は、
モノマー組成、乳化剤、分子量調節剤、添加剤を第１表
に記載した部数で使用する以外は上記と同様の重合条件
で重合して得られたものである。これらの共重合体ラテ
ックスはいずれも９５−以上の重合率に達し、それぞれ
第１表に示す平均粒子径、およびゲル含量を有していた
。

口）塗工液および塗被紙の評価 得られだ共重合体ラテックスＡ、−Ｉを用いて紙用塗被
組成物をつくシ、その評価を行った。

実施例１では、クレー９０部、炭酸カルシウム１０部を
トリポリリン酸ソーダ０．５部で分散し、バインダーと
して、共重合体ラテックスＡｆｃｌＯ部と酸化でんぷん
２部の重合で添加して固形分を６３襲となるように塗被
組成物を調製した。該組成物を５３ｇ／−の上質原紙に
、塗工量１５１１／ｒｒｌを片面塗被し、乾燥した後、
スーパーカレンダー仕上して＠被紙を得た。上記塗被組
成物の粘度、および塗被紙の紙質、印刷適性、並びにス
ーパーカレンダー仕上適性のテストを行った。

実施例２．４〜９および比較例１〜９では、第２表およ
び第３表のピグメント組成、共重合体ラテックスおよび
添加剤を使用して、実施例１と同様の方法で塗被組成物
を調製し、同様に塗工して１、Ｉｆ価を行った１、実施
例３はカゼイン１０部使用し、固形分５０チの塗被組成
物を調製し、原紙に塗被後乾燥前にギヤストドラムに押
し当てて、キャスト仕上げを行い、評価を行った。実施
例１〜６および比較例１〜８の評価結果を第４表に示し
た。

実施［９１Ｊおよび比較例中のラテックスの平均粒子径
およびトルエン不溶分測定法、並びにその他の特性の評
価法は以下の通りである。

（１）ラテックスの平均粒子径 共重合体ラテックスをオスミウム酸で処理し、電顕写真
（３０，０００倍）をとり、粒子５００個の粒子径を測
定し、その重量平均を求めた。

（２）トルエン不溶分 水酸化ナトリウムでｐＨ６〜８に調整した共重合体ラテ
ックスをメタノールで凝固し、洗浄乾燥した彼、約０．
３１の試料を１００４のトルエンに２０時間浸漬した後
、トルエン不溶分を測定し、試料に対する重址チを求め
た。

（３）日光 測定角７５°−７５°で測定した。

（４）ドライおよびウェット強度 ＲＩ印刷試験機で印刷し、印刷状態を目視で判定した。

きわめて良好なものを５、不良のものを１とし、５点法
で評価した。

（５）インキ転移性 ＲＩ印刷試験機でモルトンロールで湿し水をつけだ後印
刷−し７９５′キ′転移の良否を評価した。きわめて良
好なものを５、不良を１とし、５点法で行った。

（６）スーパーカレンダーの汚れ 塗被、乾燥した塗被紙を調湿し、スーパーカレンダーの
表面温度７０℃、ニップ圧ｘｏｏｋｙ／ｃｍで５枚通紙
した後、シリンダー表面の汚れ共合を目視で判定した。

きわめて良好なものを５、不良を１とし、５点法で評価
した。

（７）キャストドラムの汚れ 湿潤状態にある塗被紙をキャストドラム面に押し当て、
剥離した後、キャストドラム面の汚れ具合を目視で判定
した。きわめて良好なものを５、不良なものを１とし、
５点法で評価した。

実施例１〜１０’（、、第２表、第４表参照）は、本発
明の範囲内で共重合体ラテックスのモノマー組成、トル
エン不溶分およびベタイン化合物の含有誓をそれぞれ変
化させた共重合体ラテックスおよび添加剤を用いた紙用
塗被組成物の白光、塗工適性、および塗被紙の印刷評価
（以下、印刷特性と記す）を行ったものであるが、本発
明の目的とする優れた塗工適性および印刷特性を有して
いることが明らかである。

次に比較例１（第３表、第４表）は、バインダーとして
使用する共重合体成分の共役ジエン単量体量が本発明の
範囲よシ少ない共重合体ラテックス鍬単曾体の減証分は
エチレン系不飽和単賦体鼠で補った）を使用した例であ
るが、印刷特性ではドライ強度およびウェット強度が劣
り、好ましくないことがわかる。

比較例２は、バインダーとして使用する共重合体ラテッ
クス成分中の共役ジエン単量体が本発明の範囲よシ多い
共重合体ラテックス（該単１２体の増門分はエチレン系
不飽和単狙体で調整）を使用した例であるが、印刷適性
のドライ強度およびウェット強度、並びに塗工適性のス
ーパーカレンダーの汚れが劣り、好ましくないことがわ
かる。

比較例３は、バインダーとして使用する共重合体ラテッ
クス成分中のアクリルアミド類単値体が本発明の範囲よ
シ少ない共重合体ラテックスを使用した例であるが、白
光が劣り、印刷特性のインキ転移性および塗工適性のス
ーパーカレンダーの汚れが劣り、好ましくないことがわ
かる。

比較例４は、接着剤として使用する共重合体ラテックス
成分中のアクリルアミド類単量体が本発明の範囲より多
い共重合体ラテックスを使用した例であるが、塗工適性
の塗工液粘度が高く、スーパーカレンダーの汚れも劣シ
、印刷特性のインキ転移性が劣るので好ましくない。

比較例５は、接着剤として使用する共重合体ラテックス
成分中のエチレン系不飽和カルボン酸単せ体が本発明の
範囲より多い共重合体ラテックスを使用した例であるが
、塗工液適性の塗工液粘度が高く、またスーパーカレン
ダーの汚れが劣り、□　好ましくないことがわかる。

比較例６け、バインダーとして使用する共重合体ラテッ
クスのトルエン不溶分が本発明の範囲より少ない例であ
るが、塗工適性のスーパーカレンダーの汚れが劣り、−
また印刷特性のドライ強度およびインキ転移性が劣るの
で好ましくない。

比較例７は、添加剤として使用するベタイン化合物（前
記式）のルが本発明の範囲より大きい例であるが、塗工
適性のスーパーカレンダーの汚れおよび印刷特性のイン
キ転移性が劣シ、好ましくないことがわかる。

比較例８は、添加剤として使用するベタイン化合物の使
用値が本発明の範囲より少ない範囲の場合、および比較
例９は、逆に多い範囲の場合であるが、比較例８では、
塗工適性のスーパーカレンダーの汚れおよび印刷特性と
してのインキ転移性が劣シ、また比較例９では、白光が
低く、まだ印刷特性としてドライ強度が劣り、いずれも
好ましくないことがわかる。

以下余白

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）顔料とバインダーを主成分とする紙用塗被組成物
   において、該バインダーが、共役ジエン１０〜６０重ｆ
   チ、アクリルアミド類０．５〜１０重量％、エチレン系
   不飽和カルボン酸０〜６重量％、および前記以外のエチ
   レン系不飽和単量体３５〜８５重蓋チを共重合したもの
   で、トルエン不溶分が６０チ以上の共重合体ラテックス
   １００重量部（固・　形分換算）に、化学式 式４ （式中、ルは１〜３の整数、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は同
   一まだは異種である、炭化水素基またはハロゲン化炭化
   水素基を意味する）で表わされるベタイン化合物を１〜
   １０重量部含有させたものであることを特徴とする紙用
   塗被組成物。