JPS60501219A - 紙被覆用高固体ラテツクス - 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】 紙被覆用高固体ラテックス 発明の背景 本発明はラテックスおよびラテックス被膜に関する。

紙はしばしば粘土、炭酸力、ルシウムおよび２酸化チタンの様な鉱′物質充填剤 で充填畜れる。この充填剤は紙製品の不透明度を増すために使われる。製紙法に は被膜および（又は）結合剤を使うことも便利である。例えば蛋白質や澱粉の様 な合成ラテックス又は天然結合剤は紙強度増加のため単独被膜として又は顔料膜 成分として使われる。結合剤としての合成ラテックスの使用に上記ラテックスに よる好ましい性質の故に普及して米ている。

被膜は・しはしは高速被膜装置゛を使って紙の様な連続生地材料につけられる。

例えは刃型被覆機を使えば紙につけた膜性質は被覆機の刃厚さ又はその角度、刃 による被覆材料を押える使用圧又は膜それ自体の流動性を変えることによって変 更できる。

被燻機を使って付与されるラテックスはむりのない定行性をうるために互に分離 した安定な自由流動性粒子であることが望ましい。しかしラテックスを含む被覆 用組・　酸物が例えば刃型被覆機中における様な高剪断力をうけた時組成物は剪 断稀薄化又は剪断濃厚化性質を示す。剪断濃厚化は被覆用組成物中の固体含量の 減少によって軽減できる。固体量の減少は組成物の流動性を改良するが、えられ る膜の品質は低膜重量又は紙基質中への膜の過剰“潜入”によって悪影響をうけ る。印刷性能のよい紙をえる様紙の表面への膜“接続”がより多いことが望まし い。

固体が漸増的に高い被覆用組成物は高品位膜を生成する。一般に顔料スラリに乾 燥顔料を加えることによって高固体膜かえられる。しかし高固体ラテックスによ り乾更に高固体膜は生産速度増加とエネルギー費節約上も望ましい、普通の高固 体ラテックスは高剪断率において生ずる高い被覆用組成物粘度によってその用途 が制限される。これは刃型被覆機での走行性を低下させる。一般に走行性の悪さ は膜の傷やすし又は膜室量調節の不良（即ち高重量膜および（又＃′ｉ）不均一 膜）となってあられれる。

従来技術の欠点を考えると、刃型被覆機の様な装置で塗布する際、すぐれた走行 性を示す高固体合成ラテックスより成る組成物で被覆する紙の製法があれば非常 に好ましいといえる。

発明の要約 本発明は微粒鉱物質充填剤の機能的有効量と２つの分れた別個の粒径分布をもつ 高固体合成２頂形（バイモダル）ラテックスが分散している水性媒質より成る紙 被優用の改良高固体組成物である。ここで上記分布の各々は実質的に均一直径の 粒子より成り、それにより上記ラテックスを水性媒質中で上記充填剤と混合した とき上記うテックスは水性媒質、充填剤および単分散又は非常な多分散ラテック スより成る組成物によって示される固体含量よりも高い固体含量においても早処 理できない粘度にの小ラテックス粒子は２頂形ラテツクスの大ラテックス粒子分 布粒径と同じ粒径の単分散ラテックスより成る組成物よりも組成物の高剪断にお いて固体含量を増加しまた粘度を減少する。２頂形ラテツクスの大ラテックス粒 子分布は２頂形ラテツクスの小ラテックス粒子分布の粒径と同じ粒径よりも低剪 断において組成物の固体含量を本発明の他の態様は本発明の組成物を被覆用装置 を用いて被覆用紙に塗布することより成る被覆法に関する。

本発明の他のＮ様は不発明の組成物を繊維性シートの少なくも１面に連続塗布し た被覆物品に関する。

本発明の方法Ｆｉ、ＩＪ体量の高い、したがって高品質紙とする改良被覆用組成 物を与える。更に本発明の方法＃−１２頂形ラテックスによる低粘度、良走行性 および長高剪断レオロジーによって紙にラテックス膜を容易につける方法を与え る。

本発明の目的において“高固体”とは、分散相の容積割合が処理できる粘度を示 さない組成限界に近い様な分散相と連続相より成る組成物について用いられる。

同様に１高置体含量をもつラテックス”とはラテックス組成物の組成が処理でき る低剪断粘度をも羊水さない様な限度に近い量のラテックス粒子を含む組成物を 意味する。

同様に１高置体膜”とに天然結合剤、粘土、合成ラテックスの様な固体より成り 特定組成物について組成が処理できる高剪断粘度をも羊水さない様な限度に近い 量を含む被覆用組成物を意味する。′もはや処理できない粘度”とは組成物の粘 度が高すぎて標準紙被覆法では取扱いも使用もできないことを意味する。

発明の詳細な説明 本発明の２頂形ラテツクスはラテックス大粒子とラテックス小粒子の混合より成 る。小粒子の直径の約２．５乃至約１０倍、好ましくは約３乃至約４倍の直径を もつ大粒子を使うことが好ましい。ラテックス組成物中の大粒子重量シが小粒子 のそれ以上であることもまた好ましい。

例えば大粒子約５０乃至約９８重量％、好ましくは約６０乃至約８０重量％と小 粒子約２乃至約５０重量％、好ましくは約２０乃至約４０重量５より成るスチレ ン−ブタジェンラテックス組成物が使われる。使用組成物中の大粒子と小粒子比 率、粒径分布および固体量は使用する特定ラテックスおよび（叉ｔｉ）使われる 特定被覆機によるのである。

ラテックス大粒子の直径は約ｉ、ｓｏｏ乃至約ｉｏ、ｏｏ。

る。ラテックス小粒子の直径は約５００乃至約１，０００本発明のラテックス粒 子はできた粒子が紙被覆用途に十分な付着性をもつようにモノマーを組合せてつ くられる。紙被覆結合剤として使用できるまた２頂形組成物として製造できるど んなラテックスも事実上使いつる。コロイド安定性を増し、したがって紙と顔料 への結合効率を増すためにラテックスがカルボキシル化されることも望ましい。

本発明のラテックス製造に便利な代表的単量体と個々の粒子の製法は米国特許３ ，４０４，１１６号と３．３９９，０８０号に記載されている。これらの特許は 参考として本明細書に加えておく。本発明のラテックス製造に適する他の単量体 にはエチレンやプロピレンの様なオレフィン並びに塩化ビニルや塩化ビニリデン の様な単量体がある。特に好ましいラテックスには改良スチレン−ブタジェンラ テックス、例えはスチレン−ブタジェン−アクリル酸、スチレン−ブタジェン− アクリル酸〜イタコン酸、スチレン−ブタジェン−塩化ビニリデン、スチレン− ブタジェン−β−ヒドロキシエチルアクリル酸おヨヒ（又は）スチレン−ブタジ ェン−β−ヒドロ−’ｌ’ジエチルアクリレイトーアクリル酸がある。ラテック ス製造には粒子生成開始に比較的小重合体粒子（例えば”棟”ラテックス）を使 うこともよい。分れた別個の粒径をもつラテックスは共に混合されて２頂形ラテ ツクスとなる。

また２頂式ラテックスは普通の乳濁重合法中に徨ラテックスを中間添加すること によっても製造できる。

本発明の方法は望ましい２性質問の平衡を保つのである。ラテックスの走行性は 被覆機を使い簡単にして効果的に塗布するのに都合がよいことが望せしい。つ萱 り、ラテックス粘度が高剪断率において低いことが好ましい。

これは一般に小粒径範囲内のラテックス使用によってできる。しかしラテックス が高固体であることも好ましい。

高固体ラテックスは一般に比較的大粒子より成りまた巾広い粒径分布をもつ。し かしこの大粒子は高剪断条件のもとて相互のよい走行性を足場ない。これに反し ２頂形ラテツクスは高固体含量を示し使用可能な高い低剪断粘度をもつ。本発明 において°低剪断“とけ約１０００部秒より小さい剪断率を意味する。反対に“ 高剪断”とけ約１０，０００部秒以上の剪断率を意味する。一般に被覆用組成物 中の様な本明細書の２頂形ラテツクス使用は対応する単分散大粒子ラテックスよ りもずっとよい被覆走行性を与える。結果として対応する単分散ラテックスより も高い被覆用組成物固体が２ｙｉ形ラテツクスによって使用できる。更に２頂ラ テツクスは普通の小粒子単分散ラテックスに匹敵する又はよりよい被覆走行性（ 即ち高剪断において低粘度）を示す被覆用組成物を生成する。

本発明の被覆用組成物は水性媒質、多量の微粒砿物質充填剤および２頂形ラテツ クスより成る。砿物質充填剤には粘土、２酸化チタン等の様なこの分野で知られ たものがある。使われる充填剤の斂はその比重および望む被覆性によって変る。

一般に被覆用組成物は約１００重量部の充填剤および約２乃至約２０重量部、好 ましくは約１４乃至１８部の２頂形ラテツクスを含む。上記成分はいづれも水性 媒質と混合され固体約６０乃至約７５重量％の組成物を生成する。一般に本発明 の被覆用組成物は単分散又は非常な多分散のラテックスより成りかつ同等の粘度 を示している組成物より少なくも約１％高い固体をもつ。またこの分野で知られ た共結合剤、濃化剤、水分保持助剤などの他の添加剤も被覆用組成物に添加でき る。これらの添加剤は上記米国特許第３，３９９，０８０号に発表されている。

本明細書記載の被膜は１９７０年ルックウッド出版社のＯ，Ｌ、ＢｏｏｔｈのＣ ｏａｔｉｎｇ　Ｅｑｓｉｐｒｎｅｎｔ　ａｎｄ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓに記載され ている刃型被覆機の様な機械でう１く紙に塗布される。本発明の方法は例えは結 合剤、着色剤のようなラテックス被覆用組成物を紙に塗布する改良法となる。

紙に膜をつける他の方法には空気ナイフ塗布機、Ｓ塗布機、ローラー塗布機、等 の様な前記文献記載の被覆機の使用がある。

２頂形ラテツクスは紙用のすぐれた被膜として最も便利に使われる。しかしこれ に限らずこのラテックスはＲインドの様攻被覆用組成物における注入剤や接着組 成物等の最終用途に広く使用できる。この様な場合２頂形ラテツクスはえらんだ 最終用途に応じ他のラテックスについて普通債われる知られた技術と方法によっ て適切に使われる。

次の実施例は本発明を例証するためのもので、本発明の範囲を限定するものと解 釈すべきではない。特に断わらない限りすべてのパーセントと部は重量基準であ る。

実施例１ 望む単分散粒径又は望む２積形粒径と分布をえるためスチレン６３％、ブタジェ ン３５％およびアクリル酸−イタコン酸２％より成るラテックスを製造した。回 転式実験蒸発機を使って個々のラテックス又は混合ラテックスを濃縮した。カル ボキシル化ラテックスのｐＨが７となるまで各ラテックス組成物に十分な水酸化 ナトリウム液を加えた。濃縮したラテックス組成物の粘度１０００乃至１５００ 　ｃｐｔｔをもつ試料をつくるに十分な脱イオン水で組成物を稀釈した後Ｂｒｏ ｖｋｆｉｅｌｄ　ＲＶＴ粘度計の腐３スピンドルを用いて２２℃において２０τ ｐｍで各ラテックス組成物の低剪断粘度を測定した。各ラテックス組成物の粘度 １０００乃至１５００　ｃｐｓにおける固体パーセントを表１に示している。

上記のとおり製造した各濃縮ラテックス組成物をＨｙｄｒａｆｉｎｓ　４１粘土 （適度に分散させるため粘土１００部当りα１部のピロりん酸４ナトリウムおよ びアクリル酸ナトリウム分散剤と混合されている）と粘土１００部当りラテック ス固体１４部の量で混合し、水酸化ナトリウム液を用いてｐＨ８，５としまた固 体６７．５％の混合物とした。各組成物の非平衡瞬間粘度をＨｅｒｃｕ１ｇｓ高 剪断粘度計のＥｂｏｂを用いて最大４４００τｐｍｃ即ち剪断率４５８５０部秒 ）において測定した。各組成物の最高剪断における粘度を測定した結果を表■に 示してい９ る。

各ラテックス−粘土組成物を最高剪断における見かけ粘度が匹敵するまで少しづ つ脱イオン水で稀めた。即ち各組成物中の固体量を最高剪断見かけ粘度３４　ｃ ｐｓとなるまで減少した。結果を表■に示している。

１上 駐米　本発明実施例ではない。

１．２頂形および単分散組成物におけるラテックス粒径（Ａ）。

２、各２頂形組成物の大うテックス粒子数対小ラテックス粒子数の割合。

３、匹敵する被覆用色固体６７．５％を用いて高剪断における粘度（ｃｐｓ） ４、高剪断における３　４　ｃｐｓの見かけ粘度を生ずるラテックス−粘土組成 物中の固体量。（％）即ち同様の走行性における固体量を表わす。

表Ｉの結果＃：ｔ２頂形組成形組成物、％１−３）が対応する単分散ラテックス 組成物よりも低剪断においてより高い固体量を生ずることを示している。結果は また高固体と良走行性の様なよりよい性質の均衡を示している。例えば試料ｃ− ｉ＃ｉ高剪断（これは良走行性を示す）において非常な低粘度をもつ。試料Ｃ− １の固体含有量は高剪断において極めて高いが、低剪断の固体含量は非常に低い ６反対に試料Ｃ−３は高剪断比較的低固体含量において走行性がわるいと思われ る。反対に試料層１−３はいづれも高剪断また比較的高固体含量において比較的 低粘度を示している。これはよい高剪断走行性を示す。

実施例２ 実施例１に記載のとおりラテックスを製造し混合し濃縮した。各ラテックス組成 物のｐＨｕ水酸化ナトリウム溶液を使ってｐＨ７に調節した。濃縮したラテック ス組↓に 酸物をＨｙｄｒａｆｉｎｎ　／１６１粘土１００部当りラテックス固体１４部の 量の粘土と混合した。各ラテックス−粘土組成物の固体濃度６８％とした。

各組成物の高剪断における見かけ粘度を測定した結果表■のとおりである。各組 成物を実施例１のとおり脱イオン水でうすめて最高剪断における粘度を３４　ｃ ｐｓとした。この高剪断における固体パーセントの結果を表■に示している。

あとに刃のついたＢｌａｃｋ　Ｃ１ａｗｓｏｎ社被覆機を用いて粉砕木材のない 出版用紙に膜として各ラテックス−粘土組成物を塗布した。各組成物を刃全体圧 力および７００フィート／分の線速度で塗布した。各組成物の紙３３００平方フ ィート当りのラテックス−粘土膜量は表■に示すとおりである。

１３ １４　符表昭ＧＯ−５０１２１，９（５）表Ｈの結果は試料／１６１と２の良走 行性、高固体および良好膜重量の様な望ましい性質のよいバランスを示し良い高 剪断走行性を示している。試料／１６Ｃ−４はその単分散大粒子により走行性が 極めてわるくまた高剪断における固体量が比較的小さいが、膜重量は非常に高い 。この高膜重量は粗い凸凹膜を示している。試料／ｌｆ、ｃ−５Ｆ１非常に膜重 量が小さい。

国際調査報告 手続補正書（方式） ％式％ １事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８４１００７４４ ２発明の名称 紙被覆用真個体ラテックス ３補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ザ　ダウ　ケミカル　カンパニー住所　東京都港区赤坂１丁目１番１８号 赤坂大成ビル（電話５８２−７１６１）５、補正の対象 願書に添付の手書き明細書および請求の範囲の翻訳文の浄書 ６補正の内容 明細書、請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、機能的に有効な量の微粒硬物質充填剤と２つの分れた別個の粒径分布をもつ 高固体合成２頂形ラテツクスが分散している水性媒質より成り、上記分布の各々 に、上記ラテックスを上記水性媒質中で上記充填剤と混合した時上記ラテックス が水性媒質、充填剤および単分散又は非常な多分散ラテックスより成る組成物に よって足場れる固体含量よりも高い固体含量においても早処理できない粘度に近 い被覆用組成物を与えるように実質的に均一な直径をもつ粒子から成り：それに より２頂形ラテツクスの該分布の小ラテックス粒子が２頂形ラテツクスの大ラテ ックス粒子分布の粒径と同じ粒径全もつ単分散ラテックスより成る組成物よりも 組成物の高剪断において固体含量を増加し且つ粘度を減少すると共に、２頂形ラ テツクスの大ラテックス粒子分布が２頂形ラテツクスの小ラテックス粒子分布の 粒径と同じ粒径をもつ単分散ラテックスより成る組成物よりも低剪断において組 成物の固体含量を増加することを特徴とする紙被覆用改良高固体組成物。 ２、該２つの分れた別個の粒径をもつラテックスがそれぞれ直径約５００乃至約 １ｏｏｏＡの範囲および約１５００乃至１）１０，０ＯＯＡの範囲の粒径をもつ 請求の範囲第１項に記載の組成物。 ３、スチレン−ブタジェン、スチレン−ブタジェン−アクリル酸、スチレン−ブ タジェン−ビニリデンクロライ６ ドラテックス、スチレン−ブタジェン−β−ヒドロキシエチルアクリレイトおよ び（又は）スチレン−ブタジェン−β−ヒドロキシエチルアクリレイト−アクリ ル酸より成る２頂形ラテツクスからなる請求の範囲第１項に記載の組成物。 ４、スチレン−ブタジェン−アクリル酸−イタコン酸の２頂形ラテツクスより成 る請求の範囲第１項に記載の組成物。 ５、請求の範囲第１項に記載の組成物を紙に塗布することより成る紙の被覆方法 。 ６、刃型被覆機を用いて請求の範囲第１項に記載の組成物を紙に塗布することよ り成る紙被覆法。 ７、少なくも１面上に請求の範囲第１項に記載の組成物が連続塗布されている繊 維性シートより成る被覆された物品。 浄書（内容に変更なし）　１