JPS61275497A

JPS61275497A - 塗被紙用組成物

Info

Publication number: JPS61275497A
Application number: JP11076485A
Authority: JP
Inventors: 土井　克広; 中村　照雄; 和彦鈴木
Original assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kanzaki Paper Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1985-05-23
Filing date: 1985-05-23
Publication date: 1986-12-05
Also published as: JPH0314960B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、優れた印刷適性を有する塗被紙を極めて効率
良く製造することが出来る塗被紙用組成物に関し、特に
塗被紙表面の平滑性を著しく向上せしめる塗被紙用組成
物に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、印刷物の視覚化、高級化に伴い、高速印刷条件下
でも優れた印刷適性を有する塗被紙が要求されており、
特にインキの均一な転移性、良好な受理性といった特性
が必要なため、塗被紙表面の平滑性が極めて重要な因子
として注目されている。

一方、印刷用塗被紙の生産性の向上及び省エネルギーを
達成するために、塗被液の濃度を高濃度化する要求も高
まっており、塗被液を構成する顔料や接着剤等について
各種の検討がなされている。中でも、微粒重質炭酸カル
シウムは高濃度スラリーの調製が可能であり、得られる
塗被液の高剪断応力下での粘度を下げることもできるた
め、塗被紙用顔料として注目されている。

ところが、微粒重質炭酸カルシウムを含む高濃度塗料は
、省エネルギー、生産性向上、白色変向上等においては
優れた効果を発揮するものの、得られる塗被紙表面の平
滑性や印刷面の平滑性を低下させてしまうため、上記の
如き印刷物の高級化指向に伴う要求を充分溝たし得ない
でいるのが現状である。

塗被紙表面の平滑性が低下する傾向は、微粒重質炭酸カ
ルシウムの配合率が多、くなるほど顕著となるが、その
原因としては、微粒重質炭酸カルシウムの性質が、本質
的にカオリンに比較してアスペクト比が低く、表面エネ
ルギーや保水性が低いことが挙げられる。これらの性質
は高濃度の顔料スラリーや塗被液を調製するためには好
ましい傾向であるが、得られる塗被層が緻密で嵩の低い
ものとなり、原紙繊維面の被覆性にも劣っているため、
仕上げ工程でのスーパーキャレンダーやグロスキャレン
ダーによる平滑化効果が低下して、最終製品の塗被層及
び印刷面の平滑性が低下するものと思われる。

従来から、塗被紙表面の平滑性を改善するために、塗被
量を増やしたり、顔料としてアスペクト比の大きなデラ
ミネートカオリン等を配合して被覆性を改良する方法や
、塗被液の高濃度化、塩や凝集剤の添加によって塗被液
を不安定化することによって、乾燥工程での水分蒸発に
よる塗被層の収縮を少なくして被覆性を改良する方法等
が提案されている。

しかし、これらの方法では塗被紙表面の平滑性改良に伴
って新たな欠陥が付随するため必ずしも満足すべき結果
は得られていない。例えばアスペクト比の大きな顔料を
使用した場合にはインキ受理性が低下し、塗被液を高濃
度化すると塗被時にストリークやスクラッチトラブルが
発生し易くなる。また、塗被液に塩や凝集剤を添加する
方法では塗被液の流動性、保水性が損なわれて高速塗工
時にストリーク、スクラッチ、塗りムラが発生し易くな
り、塗被層の表面強度が低下して印刷時に塗被層の祇ム
ケ等が発生する。

接着剤として、カチオン、アニオンの両性を有する共重
合体ラテックスを使用して嵩高い塗被層を形成し、キャ
レンダー効果を高める方法も提案されている。しかし、
従来の両性ラテツクスはエチレン系不飽和カルボン酸の
アニオンと、エチレン系不飽和アミンのカチオンを利用
しているため、カオリン、クレーとの相互作用は強いが
、表面エネルギーの低い重質炭酸カルシウムに対しては
相互作用が弱く、結果的に重質炭酸カルシウムを配合し
た塗被液では、満足すべき嵩高さを得ることは困難であ
った。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる現状に鑑み、本発明者等は重質炭酸カルシウムを
配合した塗被液であっても、充分満足すべき嵩高さを備
えた塗被層を形成し得る塗被紙用組成物を開発するべく
鋭意研究の結果、顔料として特定の粒度分布を有する重
質炭酸カルシウムを選択し、且つ、接着剤として特定の
両性共重合体ラテックスを使用すると、両者の相互作用
によって、重質炭酸カルシウムを高率配合した塗被組成
物であっても、充分に嵩高い塗被層が形成されることを
見出し本発明を完成するに至った。

かくして形成される塗被層は、満足すべきキャレンダー
効果を発現し、得られる塗被紙の塗被面及び印刷面の平
滑性不良という従来技術の重大欠陥を顕著に改良し得る
ものである。

［問題点を解決するための手段］本発明は、（ａｌ顔料として、１μ以下の粒子含有率が
５５〜９５重量％で、０．２μ以下の微粒子が３０重量
％以下である重質炭酸カルシウムを２０〜１００重量部
含有し、（ｂｌ接着剤として、少なくとも一種の両性界面活性剤
１〜１０重量部を乳化剤として使用し・脂肪族共役ジエ
ン化合物　　　　３０〜７０重量部・エチレン系不飽和
カルボン酸　０．５〜５重量部・エチレン系不飽和アミ
ン　　　０．２〜５重量部・アミド結合を含有する共重
合性不飽和化合物　　　　　　　　１〜５重量部・水酸基
を含有する不飽和カルボン酸エステル　　　　　　　　１〜５重量部および、・これらと共重合可能な単量体　１０〜６７．３重量部
からなる単量体混合物１００重量部をＰＨ６以上で乳化
重合して得られる共重合体ラテックスを３〜２０重量部
含有することを特徴とする塗被紙用組成物である。

〔作用〕

本発明の塗被紙用組成物に配合される重質炭酸カルシウ
ムは、上記の如く１μ以下の粒子含有率が５５〜９５重
量％で、０．２μ以下の微粒子が３０重量％以下、より
好ましくは２５重量％以下である、特定の粒度分布を有
するものが選択的に使用される。

０．２μ以下の微粒子を３０重量％以上含む重質炭酸カ
ルシウムでは、微小粒子が大きな粒子の隙間を充填する
充填効果によって緻密で嵩の低い塗被層を形成するため
、本発明の特定のラテックスを併用しても、充分な相乗
効果が得られず、目的とする塗被紙の平滑性改良効果を
得ることは困難となる。

かかる特定の粒度分布を有する重質炭酸カルシウムは、
石灰石、大理石、チョーク等を機械的に微粉砕し、分級
する方法等で製造されるが、例えば特公昭５６−１５８
３４号公報に記載の方法等が採用できる。

本発明の塗被紙用組成物においては、顔料として、上記
特定の重質炭酸カルシウムを２０重量％以上、１００重
量％まで含有せしめることが可能であり、多量に重質炭
酸カルシウムを配合することによって得られる前述の如
き各種の優れた作用効果が発現されるものである。なお
、上記特定の重質炭酸カルシウム以外の顔料については
、特に限定するものではなく、例えばカオリン、タルク
、水酸化アルミニウム、二酸化チタン、サチンホワイト
、軽質炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が適宜併用され
る。

本発明の塗被紙用組成物において、かかる顔料の接着剤
成分として用いられる特定の共重合体ラテックスは、少
なくとも一種の両性界面活性剤１〜１０重量部を乳化剤
として使用し・脂肪族共役ジエン化合物　　　　３０〜７０重量部・
エチレン系不飽和カルボン酸　０．５〜５重量部・エチ
レン系不飽和アミン　　　０．２〜５重量部・アミド結
合を含有する共重合性不飽和化合物　　　　　　　　１〜５重量部・水酸基
を含有する不飽和カルボン酸エステル　　　　　　　　１〜５重量部および、・これらと共重合可能な単量体　１０〜６７．３重量部
からなる単量体混合物１００重量部をＰＨ６以上で乳化
重合することによって製造される。

本発明において使用される両性界面活性剤は、同一分子
内にアニオン部分とカチオン部分の親木基をあわせ持つ
界面活性剤であり、アニオン部分としてはカルボン酸塩
、硫酸エステル塩、スルフォン酸塩、りん酸エステル塩
が、またカチオン部分としてはアミン塩、第４級アンモ
ニウム塩が挙げられる。具体的には、アルキルベタイン
の塩としてラウリルベタイン、ステアリルベタイン、コ
コアミドプロピルベタイン、２−ウンデシル−ヒドロキ
シエチルイミダゾリニウムベタインの各々の塩、アミノ
酸タイプのものとしてラウリル−β−アラニン、ステア
リル−β−アラニン、ラウリルジ（アミノエチル）グリ
シン、オクチルジ（アミノエチル）グリシン、ジオクチ
ルジ（アミノエチル）グリシンの各々の塩等が挙げられ
る。

両性界面活性剤はアニオン系又は非イオン系の界面活性
剤に比べ耐水性の低下が少なく、白紙光沢および印刷適
性のすぐれたものが得られる。これらの両性界面活性剤
を単独または二種以上併用して、重合時の乳化剤として
使用することによって本発明の効果が発現される。他に
アニオン性、カチオン性、ノニオン性界面活性剤等を組
合せて使用してもかまわないが、他の界面活性剤を使用
して乳化重合された共重合体ラテックスに、単に両性界
面活性剤を後添加しても本発明の効果は得られない。

両性界面活性剤の使用量は単量体混合物１００重量部当
たり１〜１０重量部、好ましくは２〜６重量部であり、
１ｆｆｉ量部未満では本発明の目的が達成されず、また
１０重量部を越えると印刷用塗被紙として必要な耐水性
を維持することが困難になる。

上記の両性界面活性剤を少なくとも一種含む乳化剤を用
い、単量体として塗被組成物の塗膜に適度な弾性を与え
る脂肪族共役ジエン化合物と共にエチレン系不飽和カル
ボン酸、エチレン系不飽和アミン、アミド結合を含有す
る共重合性不飽和化合物および水酸基を含有する不飽和
カルボン酸エステルを重合することで、本発明の効果は
一層大きく発現され、特に良好な接着強度を有する塗被
層が形成されるものである。

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−クロル−１，３−ブタジェン、ｌ−クロル−
１，３−ブタジェン等が用いられるが、ブタジェンが特
に好ましい。使用量が３０重量％未満では十分な弾性や
接着力が得られず、７０重量％を越えると粘着性が大き
くなりすぎる・そのため、好ましくは３５〜６５重量％
の範囲で調節される。

エチレン系不飽和カルボン酸としてはアクリル酸、メタ
クリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸、イタ
コン酸等のモノまたはジカルボン酸が用いられるが、ジ
カルボン酸の酸無水物やモノアルキルエステルも使用で
きる。

エチレン系不飽和カルボン酸は、０．５〜５重量％、好
ましくは１〜３重量％使用される。０．５重量％未満で
は接着力、機械的安定性が低下し、５重量％を越えると
耐水性が低下する。

エチレン系不飽和アミンとしては、メチルアミノエチル
（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メタ）
アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレ
ートなどのエチレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキ
ルエステル、メチルアミノエチル（メタ）アクリルアミ
ド、ジメチルアミノエチル（メタ）アクリルアミド、ジ
メチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどのエ
チレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミドおよ
び２−ビニルピリジン、４−ビニルピリジン、２−メチ
ル−５−ビニルピリジンなどのアルケニルピリジン類な
どが挙げられる。

エチレン系不飽和アミンは０．２〜５重量％、好ましく
は０．５〜３重量％使用される。０．２重量％未満では
印刷適性が低下し、５重量％を越えると接着力が低下す
る。

アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物としては、
アクリルアミド、メタアクリルアミド、Ｎ−メチロール
アクリルアミド、Ｎ−ブトキシアクリルアミド、ダイア
セトンアクリルアミドなどが挙げられ、１〜５重量％、
好ましくは１．５〜３重量％の割合で使用される。１重
量％未満では印刷適性が低下し、５重量％を越えるとラ
テックスの粘度が著しく大きくなってハンドリングが困
難となる。

水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステルとしては、
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキ
シプロピル（メタ）アクリレート、ヒドロキシブチル（
メタ）アクリレート、ジー（エチレングリコール）イタ
コネート、ジー（エチレングリコール）マレエート、２
−ヒドロキシエチルマレエートおよび２−ヒドロキシエ
チルメチルフマレート等が挙げられ、１〜５重量％、よ
り好ましくはｌ、５〜３重量％の割合で使用される。

１重量％未満では分散安定性、接着力が低下し、５重量
％を越えると耐水性が低下する。

これらと共重合可能な他の単量体としては、スチレン、
α−メチルスチレン、ビニルトルエン、パラメチルスチ
レン等の芳香族ビニル化合物、アクリル酸メチル、アク
リル酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチ
ルヘキシル、メタクリル酸メチル等のアクリル酸あるい
はメタクリル酸のアルキルエステル類、グリシジル（メ
タ）アクリート等の不飽和脂肪酸グリシジルエステル、
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビニルシ
アン化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデン、ビニルメチ
ルエチルケトン、ビニルメチルエーテル、酢酸ビニル、
ギ酸ビニル、アリルアセテート、メタアリルアセテート
、アクロレイン、アリルアルコールなどが挙げられる。

その使用量は１０〜６７．３重量％、好ましくは２３〜
６１．５重量％である。

本発明の共重合体ラテックスの重合は、公知の方法に従
って、水性媒体中で乳化剤、重合開始剤、連鎖移動剤を
用いて実施できるが、重合系内のＰＨを６以上、より好
ましくは７．５以上に維持する必要がある。ＰＨ６未満
で重合した場合には重合系の重合安定性が著しく悪化し
てしまう。

乳化剤としては、前述の如く必須成分の両性界面活性剤
に必要に応じてアニオン性、カチオン性、ノニオン性界
面活性剤等が併用されるが、アニオン性界面活性剤また
はノニオン性界面活性剤の併用が好ましい。アニオン性
界面活性剤としては、例えば高級アルコールの硫酸エス
テル、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、脂肪族スルフ
ォン酸塩などが挙げられ、ノニオン性界面活性剤として
は、通常のポリエチレングリコールのアルキルエステル
型、アルキルエーテル型、アルキルフェニルエーテル型
などが挙げられる。

開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、
過硫酸アンモニウム等の水溶性開始剤、過酸化ベンゾイ
ル等の油溶性開始剤さらにはレドックス系開始剤等が使
用される。連鎖移動剤、キレート剤、無機塩等も乳化重
合用として公知のものが用いられる。

本発明で用いられる特定の共重合体ラテックスは、重合
温度が５〜１００℃の通常の乳化重合法によって、バッ
チ式、セミパッチ式、連続重合方式などで製造される。

かくして得られた特定の共重合体ラテックスは、前記特
定の微粒重質炭酸カルシウムを含有する顔料１００重量
部に対して、固型分として３〜２０重量部の割合で配合
される。３重量部未満では本発明の所望の効果を得るこ
とはできず、２０重量部を越えると、塗被紙の仕上げ工
程で平滑性が低下する恐れがある。

なお、カゼイン、大豆蛋白、石油蛋白などの蛋白質系接
着剤、酸化澱粉、エーテル化澱粉、エステル化澱粉など
の澱粉系接着剤、その他のラテックス系接着剤など公知
の各種塗被組成物用接着剤を併用することも勿論可能で
ある。また、本発明の塗被組成物中には、増粘剤、保水
剤、流動変性剤、分散剤、消泡剤、染料、滑剤、耐水化
剤など各種助剤を適宜配合することができる。

かくして調製される本発明の塗被紙用組成物は、一般に
固型分濃度が５５重量％以上となるように調製されるが
、特に顔料として特定の粒度分布を有する微粒重質炭酸
カルシウムが選択的に使用されており、しかも接着剤成
分として特定の共重合体ラテックスが使用されているた
め、６０重重量以上の高濃度塗料として調製しても、優
れた流動性、保水性を備えており、塗被後の乾燥工程で
は塗被層が速やかに不動化して極めて嵩高い塗被層が形
成されるものである。

〔実施例〕

以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する
が、勿論これらに限定されるものではない。なお、例中
の部および％はそれぞれ重量部および重量％を意味する
。

実施例１３２５メツシユ以下の粒子含量が９８％で、平均粒子径
が１９μの原料重質炭酸カルシウムを、分散剤を用いて
固型分濃度７３％のスラリーとし、サンドミル処理して
固型分濃度７２％、１μ以下の粒子含有率が６３％で、
０．２μ以下の微粒子含量が１５％である微粒重質炭酸
カルシウムスラリーを得た。

一方、下記の如き単量体を重合開始剤、重合調節剤、水
の存在下でＰ　Ｈ７，９で重合し、さらに濃縮して固型
分濃度４５％、平均粒子径が０．２０μである共重合体
ラテックスを得た。

・ブタジェン　　　　　　　　　　　　　３９部・スチ
レン　　　　　　　　　　　　　　３１部・メチルメタ
アクリレート　　　　　　　２３部・イタコン酸　　　
　　　　　　　　　　　２部・ブエチルアミノエチルメ
タアクリレート　１部・アクリルアミド　　　　　　　
　　　　　　２部・ヒドロキシエチルメタアクリレート
　　　２部なお、乳化剤として両性界面活性剤であるラ
ウリルベタインのナトリウム塩を２．５部使用した。

かくして得られた重質炭酸カルシウムスラリーと共重合
体ラテックスを用い、以下の如き配合割合で、固型分濃
度が６０％となるように希釈水を添加して塗被紙用組成
物を調製した。

・カオリン（市販Ｎａｌグレード）　　　　　２０部・
重質炭酸カルシウムスラリー（固型分）８０部・分散剤
（ポリアクリル酸ナトリウム）０．３部・酸化澱粉糊液
（固型分）　　　　　　　　３部・共重合体ラテックス
（固型分）　　　　　　９部得られた組成物を６４　ｇ
／ｒｄの上質紙に、乾燥Ｍ量が２０　ｇ／ｒｌとなるよ
う塗被乾燥し、スーパーキャレンダー処理をして片面コ
ート紙を得た。

得られたコート紙は、塗被面および印刷面平滑性に優れ
ており、白紙光沢、紙面強度とも良好であった・実施例２　、第１表に示すような単量体混合物を乳化重合して得られ
た共重合体ラテックスを使用した以外は、実施例Ｉと同
様にして塗被紙用組成物を調製し、同様に片面コート紙
を得てその品質評価結果を第１表に記載した。

実施例３〜５粒子径が５〜１０鶴である原料重質炭酸カルシを乾燥粉
砕し、空気分級によって粗粒子を取り除いて平均粒子径
が５μである重質炭酸カルシウムを得た。分散剤を用い
て固型分濃度７５％のスラリーとした後サンドミル処理
し、固型分濃度７４％、１μ以下の粒子含有率が８５％
で、０．２μ以下の微粒子含量が２５％である微粒重質
炭酸カルシウムスラリーを得た。

第１表に示すような単量体混合物を乳化重合して得られ
た共重合体ラテックスを使用した以外は、実施例１と同
様にして塗被紙用組成物を調製し、同様に片面コート紙
を得てその品質評価結果を第１表に記載した。

比較例１３２５メツシユ以下の粒子含量が６０％で、平均粒子径
が２５μの原料重質炭酸カルシウムを、分散剤を用いて
固型分濃度７３％のスラリーとし、サンドミル処理して
固型分濃度７２％、１μ以下の粒子含有率が７５％で、
０．２μ以下の微粒子含量が３５％である微粒重質炭酸
カルシウムスラリーを得た。

この微粒重質炭酸カルシウムを使用し、実施例３と同様
の共重合体ラテックスを用いた以外は、実施例１と同様
にして塗被紙用組成物を調製し、同様に片面コート紙を
得てその品質評価結果を第１表に記載した。得られたコ
ート紙は、印刷面平滑性が悪く、印刷再現性に劣ってお
り高級印刷物としては使用出来ないものであった。

比較例２比較例１で使用した重質炭酸カルシウムを使用し、第１
表に示すような単量体混合物を乳化重合して得られた共
重合体ラテックスを使用した以外は、実施例１と同様に
して塗被紙用組成物を調製し、同様に片面コート紙を得
てその品質評価結果を第１表に記載した。得られたコー
ト紙は、印刷面平滑性が悪く、印刷再現性に劣っており
、粗悪な印刷効果しか得られておらず高級印刷物として
は使用出来ないものであった。

比較例３〜７実施例１で使用した重質炭酸カルシウムを使用し、第１
表に示すような単量体混合物を乳化重合して得られた共
重合体ラテックスを使用した以外は、実施例１と同様に
して塗被紙用組成物を調製し、同様に片面コート紙を得
てその品質評価結果を第１表に記載した。

なお、第１表における各種の測定および評価方法は以下
のとおりである。

■　重質炭酸カルシウムの粒度及び粒度分布は、セディ
グラフ５０００　（島津製作所製）を用いて測定した。

■　白紙光沢は、ＪＩＳ法によって測定した。

■　印刷面平滑性は、ＲＩ印刷機（明製作所製）で印刷
した印刷面の状態を目視判定した。

評価基準は、インキが紙面に充分転移してインキムラの
ない印刷面を５とし、インキ転移ムラがあって転移不良
のものをｌとした。

■　紙面強度は、ＲＩ印刷機で印刷し、標準紙の表面が
祇ムケを生じるまで祇ムケが殆ど起こらないものを５と
し、祇ムケが多発したものを１として評価した。

〔作用効果〕

第１表の結果から明らかなように、本発明の塗被紙用組
成物を用いて製造された塗被紙は、微粒重質炭酸カルシ
ウムを多量に含有しているにもかかわらず、いずれも優
れた印刷適性を備えており、特に塗被紙表面および印刷
面の平滑性に優れていた。

Claims

【特許請求の範囲】（ａ）顔料として、１μ以下の粒子含有率が５５〜９５
重量％で、０．２μ以下の微粒子が３０重量％以下であ
る重質炭酸カルシウムを２０〜１００重量部含有し、（ｂ）接着剤として、少なくとも一種の両性界面活性剤
１〜１０重量部を乳化剤として使用し・脂肪族共役ジエ
ン化合物３０〜７０重量部・エチレン系不飽和カルボン
酸０．５〜５重量部・エチレン系不飽和アミン０．２〜
５重量部・アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物１〜５重量部・水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステル１〜５重量部および、・これらと共重合可能な単量体１０〜６７．３重量部か
らなる単量体混合物１００重量部をＰＨ６以上で乳化重
合して得られる共重合体ラテックスを３〜２０重量部含
有することを特徴とする塗被紙用組成物。