JPS59219349A - 紙塗被液組成物 - 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】 本発明は塗工紙の製造に使用する塗被液組成物に関し、
さらに詳しくは高固形分濃度で使用して、良好な塗工が
でき、塗工表面の優れた、特に印刷用に適した塗工紙を
得ることのできる紙塗被液組成物に関する。

高固形分濃度の紙塗被液組成物による塗工は乾燥負荷を
軽減し、また塗工の生産性を高めるなどの利点があり、
その技術開発をめざして種々の試みがなされて来た。従
来紙塗工用に使われている塗料を単に高固形分にするだ
けでは塗料の粘度が大幅に増大し、流動性が悪化し、塗
工に適さなくなる。紙塗工用の塗料として具備すべき性
能としては塗工時の高剪断速度下における粘度が適当で
、流動性が良好であること、また低剪断速度下における
粘度も適当でなければならず、かつ保水性も適度に有し
ていなければならない。

このような紙塗被液組成物を得るには顔料に炭酸カルシ
ウムを多量に用い、カオリナイトクレーやサチン白を少
なく用いることが有効であるとされるが、炭酸カルシウ
ムを多量に用いると塗料粘度が低くなり過ぎたり、得ら
れる塗工紙の光沢や剛度の低下を招きやすい。

別な方法としては顔料の接着剤として紙塗被液組成物の
粘度を上昇させる傾向にあるデンプン、カゼイン、アル
ギン酸ソーダ、カルボキシメチルセルロース、メチルセ
ルロース等の保水性と接着性を有する天然または合成の
水溶性高分子の使用を少なくし、エマルジョン型合成樹
脂接着剤を単独または高比率で使用する。しかしながら
紙塗被液組成物の粘度増加を防ぐため、上述のような天
然または合成の水溶性高分子からなる保水剤を使用しな
いで紙塗被液組成物を製造すると、保水性が低下し、原
紙に塗工する際にストリーク、スクラッチ等の発生の原
因となり、正常な塗工ができなくなる。

これを改良するために天然または合成の保水剤を全く使
用せず、適当な保水性を維持するためにアルカリ側で溶
解または膨４’５１する合成エマルジョンを使用するこ
とも行なわれている（特開昭５７−６６１９５）が、保
水性に関してなお不十分である。そしてこれらの方法で
は粘度が低剪断速度領域では適当でも、高剪断速度領域
では高くなったり、逆に高剪断速度領域で適度であって
も、低剪断速度領域では低過ぎたり、また両剪断速度領
域で低過ぎたり、あるいは高過ぎたりするといったよう
に両剪断速度領域での粘度を適当に発現さぜることは非
祁に困鮒であ−クた。このため高濃度固形分の塗料のブ
レード塗工においては塗工状態と塗工量の制御が困難で
あった。

このように従来公知の塗−玉技術においては高濃度固形
分の塗料の保水性不足による前述のような塗工上の諸問
題を回避し、さらに低剪断および高剪断速度領域におい
て適切な流動性を塗料に付与して塗工作業性と塗工紙の
品質にすぐれた塗工を実現させることはきわめて困難で
あった。

本発明者らはこれらの問題を克服するために鋭意検討を
爪ねた結果、高固形分濃度の塗工において、特定量の不
飽和カルボン酸を含むラテックスと、きわめて少量の水
溶性高分子と、特定の顔料を組合せることにより、適当
な粘度と良好な保水性、流動性を保持し、塗工作業性が
良好で優れた塗工表面を有する塗被紙を得ることを見出
し、本発明を完成した。すなわち本発明は炭酸カルシウ
ムを少なくとも８０重Ｒ％を含む顔料１００重量部と水
溶性高分子０．０１〜１重液部とエヂレン系小胞和カル
ボン酸５〜１５置部チを含む単龍体混合物を重合してな
る共重合体ラテックスを固形分として５〜２０重（１ｔ
一部含有してなり、固形分濃度が６０車ｆ４ｔ％以上、
ｐ　ｌ−１が約８以上であることを特徴とする紙塗被液
組成物である。

本発明ｌこ使用されるｔ項料の中東なくとも３０重量％
を含む炭酸カルシウムは平均粒子径が５μ以下の重質炭
酸カルシウムおよび平均粒子径１μ以下の軽質炭酸カル
シウムが好適である。

炭酸カルシウム以外の顔料としては塗工に一般に用いら
れる各種のクレー、二酸化ヂクン、水酸化アルミニウム
、サチン白、ツルク、亜硫酸カルシウムその他の顔料を
配合することができる。炭酸カルシウムが顔料中８０重
ｆａ％未／１１〜では塗料の粘度増加と流動性の大幅な
低下を招き塗工作業性が極めて低下する。

顔料の接着剤として本発明にて使用される共重合体ラテ
ックスは５〜１５重ｎ％のエチレン系小胞第１１カルボ
ン酸とそれと共重合可能な単量体を乳化重合して得られ
る。

エチレン系小Ｒｑ　；！ＩＩノノルボン酸としてはアク
リルｅ、メククリル酸、イクコン酸などより選はれた少
ｌＸ　くとも］＋１Ｒの不飽和カルボン酸である。

丁ヂレン系不飽和カルボン酸の使用量は５〜１５屯−Ｍ
′係、好ましくは６〜１８爪量チ、さらに好ましくは６
〜ＩＯ重量％である。５重量％未満では粘度とイ１樗水
性が低くなり過ぎ、塗工性が悪くなる。１５重喰チを超
えれば逆に粘度が増加し過ぎるため塗工に適しなくなる
ウ エチレン系不飽和カルボン酸と共重合可能な単量体とし
ては脂肪族共役ジエン化合物、ビニル芳香族化合物、ア
ルキルアクＩＪ　Ｌ／　−ト％その他の共重合ＩＪＪ能
な化合物が挙げられ、その卯量体は合計で９５〜８５重
量％、好ましくは９４〜８７重鼠チ、さらに好ましくは
９４〜９０爪１１１チである。単量体の好ましい組成と
しては共重合可能な全単計体に対して脂肪族共役ジエン
化合物ｌＯ〜８０重址チ、ビニル芳香族化合物１０〜８
０重量％、アルキルアクリレートその他の共重合可能な
化合物０〜７０重゛Ｉαチより構成される。

脂肪族共役ジエン化合物としては、ブタジェン、イソプ
レン、２−クロロフタジエン、ｌ−クロロブクジエンな
どがあり、好ましくは、ブタジェンが使用される。使用
量が１０重量％未・　　満では十分な弾性や接着力が得
られず、８０重量％を超えれば粘着性が大きくなり過ぎ
る。また、この範囲外では、凝固物が生成しゃすくなっ
て好ましくない。

ビニル芳香族化合物としては、スチレン、置換ビニルス
チレン、核置換スチレン、ビニルナフタリンなどがあり
、好ましくは、スチレンが使用される。１１換ビニルス
チレンとしては、たとえば、ビニルトルエン、核ハロゲ
ン置換スチレンなどがある。使用量が１０７４ｔ″Ｌ％
未’Ａ’ｔ’＃では粘着性が大きすぎ、８０重量％より
多いと硬くなりすぎて十分な弾性が得られず、接着力も
乏しくなる。この範囲外では凝固物が生成し易く、好ま
しくない。

アルキルアクリレートとしては、アクリル酸またはメタ
クリル酸さ１価の脂肪族アルコールから形成されるエス
テル類で、メヂルアクリレート、エチルアクリレート、
ブチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリレート
、メチルセルロ−ス、エチルアクリレート、プチルメク
クリレート、２−エチルへキシルメタクリレートなどが
あり、好ましくはメヂルメククリレートが使用される。

使用ｆ片が７０取ｆｉ　％を超えろと凝固物の生成が多
くなり好ましくない。

その他共重合可能な化合物としては、アクリルニトリル
類、グリシジル基を有するビニル化合物、アミド基を有
するビニル化合物あるいはそのメチロール化合物を挙げ
ることができる。

水溶性高分子を保水性および低剪断（初期）粘度、高剪
断粘度のバランスをとるために、きわめて少敏使用する
ことが本発明の特徴である。

本発明で使用される水溶性高分子には、酸化デンプンな
どの変性デンプン、デンプン、カゼイン、ポリビニルア
ルコール、アルギン酸ソータ、カルボキシメチルセルロ
ース、メチルセルロース、ハイドロオキシセルロース等
の天然または合成水溶性高分子のいずれも使用可能であ
るが、変性デンプンの使用が好ましい。目的の物性を得
るために組合せても使用される。水溶性高分子の使用量
は０．０１−１電縫部、好ましくは０．０５〜０．５重
量部であり、０．０１重量部未満では粘度と保水性が十
分でなく、１重叶部を超えると粘度が高くなり塗工に適
さなくなる。

また水溶性高分子は水溶液で添加するため、添加量が多
くなると必然的に高固形分塗被液が得られなくなる。

本発明の紙塗被液組成物は固形分濃度を６０重量％以上
にする必要があり、好ましい固形分濃度は６６重量％以
上である。かかる高固形分濃度にかかわらず適当な粘度
、良好な流動性を有する。固形分濃度が６０重量％未満
では粘度、保水性が低過ぎ、また強度や光沢も低くなる
。

本発明の紙塗被液組成物のｐＨは約８以上で、塗工に適
した安矩した粘度が得られる。ｐＨが約８以下では粘度
、保水性が低く、１１以上では粘度が低く、また紙焼け
を起こすので好ましくない。

本発明の特徴として保水性を付与する物質を含めて水溶
性高分子の使用量が通常使用される縫にくらべ驚くほど
少ない量であるにもかかわらず、その保水性は通常の場
合と同等またはそれ以上の水準を有し、水溶性高分子の
使用量が少ないことは、それを溶解するための水量も少
なく、従って容易に高固形分濃度の紙塗被液が得られる
。そのため高固形分でありながら適正な粘度、保水性と
良好な流動性を有しているから塗工作業性がきわめて良
く、ストリーク、スクラッチ、ストラクタイト等の発生
は従来のものより著しく少ないつ また従来の紙塗被液組成物では炭酸カルシウムを使用す
ると、他の顔料、例えばクレー等を使用した場合にくら
べ塗工紙の仕上りゃ印刷適性が劣っていたのに対し、本
発明によって炭酸カルシウムを多１１社に使用してもク
レー等の」ξ）合と同等の塗工紙物性が得られるので、
安価な炭酸カルシウムの使用は紙塗被液組成物のコスト
を下げ得る。

また紙塗被液中の水の量が少ないため乾燥が速く、接着
剤の原紙への浸透が少なく、得られる塗工紙の塗膜の形
成が良好であり、表面強度、白紙および印刷紙の光沢、
不透明性、インキ受理性、インキ乾燥性などが優れてい
る。

かかる本発明の紙塗被液組成物のすぐれた効果はその発
現の理由は詳かではないが、接着剤として使用する共重
合体ラテックス中に含まれるカルボキシル基が塗被液の
アルカリ性雰囲気下で溶解し、溶解したカルボキシル基
と塗被液の水相中に溶解している水溶性高分子が相互作
用し、塗被液の粘度を適当に保ち、十分な保水性を有す
る現象を発現する。この相互作用は高剪断速度下では容
易に切断され、その結果、良好な流動性を示すものと考
えられる。

本発明の塗被液組成物はブレード塗工に使用した場合に
もっとも大きな効果を発揮するものであるが、その他の
塗工方式で１吏用しても、十分にその効果を発揮するも
のである。

以下に実施例をλｈばて本発明を説明するが、本発明は
これらの実施例によって限定されるものではない。ｔ、
にお実Ｍｌｉ例において示す部およびチは特に記載のな
い限り重欧部及び重量％を意味する。

〔共重合体ラテックスの製造〕 窒素置換し、た４が打機を備えた温度調節可能な耐圧反
応器に過酸化カリウム１４部、リン酸カリウム０．７部
、エヂ１／ンジアミン４酎酸ナトリ哉ン ラムＩＩＡ　ｏＯｏ　ｇ、アルキルベンスルホン酸ナト
リウム０．８部、四塩化炭素８部、水９０部を表−１に
示す。第１段階の乳化重合に使用する単量体とともに仕
込み、攪拌し、６０°Ｃに昇温した。第２段は共重合体
エマルジョンＡ・−Ｊ、Ｌについては連続的に第２段底
分Ｆｄ−を６時間で添加し、重合し、第１段目より１６
時間で重合を終了する。共Ｖｆｆ合体エマルジョンＫに
ついては第２段底分の組成を連続的に変化させながら、
反応速度以下の添加速度で７時間にわたって連続的に添
加する。これも又、・４１１段目より１６時間で重合を
終了する。

実施例１−４２及び比較例１〜７ 表−２１表−３に記載の割合でコーレス分故機中で顔料
、水溶性高分子剤と分散剤及び表−１の単量体組成より
得られた共重合体ラテックスを混合し、紙塗被液組成物
を得た。

これらの紙塗被液組成物を１６　ｇ／　７７１の塗工層
が形成されるように、ブレードコーク−で塗工し乾燥し
た後、スーパーカレンダーによって仕上げた。

これらの塗被液組成物の処方と対比して、塗料特性と得
られた塗工紙の品質を表−２、表−８に示した。

本発明による紙塗被液組成物は約７０％の高固形分濃度
であるにもかかわらず、比較例に示す塗被液組成物と対
比して、適度な粘度および高剪断速度下の塗料の流動性
は良好である。比較例２に示すような通常の処方の塗被
液組成物と対比して、塗料粘度は同程度でありながら高
剪断速度Ｆの塗料の流動性がきわめて優れている。しか
も、塗料の保水性は親水性の水溶性高分子剤を多量に含
む比較例２．８七同等の値を示す。また、得られた塗工
紙は、塗膜強度、着肉性、光沢、剛度等が良好であった
。

比較例１は顔料中の炭酸カルシウムが本発明の範囲以下
のもので、（低剪断時の）粘度、高剪断粘度がともに高
く、粘度バランスが悪い塗料となっている。このため塗
工時、塗膜にストリーク、ブッが発生し、又、平滑な塗
膜が得られに＜＜、塗膜量の制御が困難であった。さら
に着肉性も劣った。

比較例２．８は、従来型の紙被覆用共重合体ラテックス
とその酸化デンプン配合処方の列である。これらは高剪
断粘度が高（、ｒ′名料の固形分濃度を＾−めるのが雌
しい。また粘度バランスが悪く、着肉性も劣った。

比較例４は、比較例２．３と同じラテックスを用いて本
発明範囲の配合処方をしたものであるが、粘度が低く、
粘度バランスが悪く、保水性も劣った。

比較例５は、ラテックス中のカルボン酸七ツマ−が過大
の例であり、粘度、高剪断粘度がともに高く、適度な粘
度の塗料が得られなかった。

比較例６．７は水溶性高分子（酸化テンブン）が本発明
の範囲外のもので、粘度が病すぎたり、低すきたりし、
適度な粘度の塗料はいずれも得られなかった。

試験法 （１）粘　　　度；ＢＭ型粘度計（６０ｒｐｍ、　Ａ、
４スピンドル）により初期粘度を測定し た。

（２）　　高剪断粘度；バーキュレス・ハイシェア・ビ
スコメーター（８８００ｒｐｍ、Ｆボブ）により測定し
た。

（３）光　沢　度；７５°村上式光沢度計　表示チ（４
）　　ドライピック；　Ｒ，Ｉ印刷試験機使用。タンク
値１５インキで数回重ね刷りを行な い、印刷面のピッキング状態を ５点法でＩｌ目視判定る。

数字の高い方が良好。

（５）　　ウェットピック：１１．Ｉ印刷機ｌ史用。ピ
ルトン１］−ルで試験片上に給水を行ない、 その直後にタック高１６で印刷 し、ピッキングの度合いを５点 法で目視判定する。

数字の高い方が良好。

（６）インク血肉；Ｒ工印刷試験機使用。コム１つ−ル
で試験片上に給水を行ない、 その直後にオフセットインキで 印刷し、着肉の度合いを５点法 で目視判定する。数字の高い方 が良好。

（カ　カーレ→Ｉ１１度；ガーレー剛度測定器使用。

数字大が剛い。

（８）保　水　性；浸透発色法。水によって発色する染
料をｐ紙の片面にまぶし、 その面を上にして、塗液の表面 に静置する。塗液の水分が毛管 浸透により沖紙上面に辛し、染 料ζこ触れると染料が発色する。

塗液表面にｐ紙を（樅いてから、 発色するまでの時間を計測する。

数字は大きいほど良好。

（９）　　塗　工　性；熊谷理機工業■製ブレードコー
ターにて６００ｍ／分の速度で塗 被し、塗ニー歇の制御の難易、ス １−リークの発生程度の目視判定 により評価する。

◎：非常に良好　０：良好 △：やや劣　　　×：劣悪 特許出願人　日本合成ゴム株式会社 代理人　弁理士　伊　東　彰

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭酸カルシウムを少なくとも８０重ｔ％を含む顔料ｉｏ
   ｏ重量部と水溶性高分子０，０１〜１重量部とエチレン
   系不飽和カルボン酸５〜１５重ｔチを含む単量体混合物
   を重合してなる共重合体ラテックスを固形分として５〜
   ｚＯ重量部含有してなり、固形分濃度が６０重ｆ！：　
   １以上、ｐＨが約８以上であることを％４Ｊとする紙塗
   被液組成物。