JPS61275498A - 紙塗被用組成物 - Google Patents

紙塗被用組成物

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JPS61275498A
JPS61275498A JP11546685A JP11546685A JPS61275498A JP S61275498 A JPS61275498 A JP S61275498A JP 11546685 A JP11546685 A JP 11546685A JP 11546685 A JP11546685 A JP 11546685A JP S61275498 A JPS61275498 A JP S61275498A
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五十嵐 久夫
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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〕 本発明は紙塗被用組成物、特にインク着肉性などの印刷
適性および接着強度の点において優れた紙塗被用組成物
に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、印刷の高速化に伴い厳しい印刷条件下においても
優れた印刷適性を有することが、塗工紙の品質としてま
すます重要となっている。この印刷適性の改良を達成す
るには、原紙に対する被覆性が良好なかさ高い塗層を形
成し、スーパーカレンダーあるいはグロスカレンダーの
仕上げにより平滑性が向上する、いわゆるカレンダー効
果が大きいことが重要である。
このようなかさ高い塗層を形成子るための方法としては
、アスペクト比の大きい顔料を配合すること、あるいは
紙塗被用組成物の固形分濃度を大きくすることのほかに
、紙塗被用組成物に塩や凝集剤を添加して塗被液を不安
定化させて塗工後の塗層の不動化に至るまでの時間を速
めることなどが知られている二 また、紙塗被用組成物において接着剤として使用される
ラテックスの性質による改善方法としては、ラテックス
として、塗工後乾燥にいたるまでの水分が失われて行く
過程において、顔料との相互作用によって塗層の不動化
を速める効果を発現するものを用いることが考えられ、
このような効果が期待されるラテックスの一つとしてア
ニオン性およびカチオン性の両方の性質を有する両性ラ
テックスが知られている(例えば TAPPICoat
ing  Conference Preprints
 P、143 153・81参照)。
紙塗被用組成物において用いられる両性ラテックスとし
ては、例えば特開昭54−3091号公報および特開昭
58−48940号公報に開示されているように、カル
ボキシ変性ラテックスを製造するに際し、カチオン性七
ツマ−としてエチレン系不飽和アミン単量体を用い、ラ
テックスに両性を付与して塗工紙の性能の向上を図る方
法が提案されている。
しかし、本発明者らの研究によれば、この方法によって
製造されたラテックスを用いた紙塗被用組成物は、耐水
性、着肉性等の特性において確かに改良効果は認められ
るが、未だ十分に改善された印刷適性を有する塗工紙が
得られるまでには至っていない。これは、かかるラテッ
クスにおいては顔料との相互作用が不十分なため、十分
にかさ高い塗層を得ることができないことに起因するも
のと考えられる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、従来の紙塗被用組成物における、十分にかさ
高い塗層を形成することが困難であるという問題点を解
決し、優れた接着性を有する重合体ラテックスを含み、
印刷適性の高い塗工紙を得ることができる紙塗被用組成
物を提供することを目的とする。
c問題点を解決するための手段〕 上記問題点は、 a、エチレン系不飽和第4級アンモニウム塩単量体  
       0.1〜8重量%b、エチレン系不飽和
カルボン酸単量体0.5〜10重量% および C8これらと共重合可能な他の単量体 からなる単量体組成物を乳化重合することによって得ら
れる共重合体ラテックスを、顔料100重量部に対し固
形分で1〜30重量部含有することを特徴とする紙塗被
用組成物によって解決される。
以下、本発明の詳細な説明する。
本発明における共重合体ラテックスは、これを合成する
ための単量体組成物において、エチレン系不飽和第4級
アンモニウム塩単量体およびエチレン系不飽和カルボン
酸単量体を必須成分とする。
単量体成分としてエチレン系不飽和第4級アンモニウム
塩単量体を用いることにより、共重合体にカチオン性の
基が導入され、また単量体としてエチレン系不飽和カル
ボン酸単量体を用いることにより、共重合体にアニオン
性の基が導入され、その結果、共重合体ラテックスにカ
チオン性とアニオン性の両性が付与されることとなる。
この両性ラテックスは、後に詳述する鉱物性顔料に対す
る相互作用(イオン的な親和力)が大きく、したがって
塗工直後における塗層の安定化(不動化)を速やかに達
成し、かさ高い塗層を形成することができる。
本発明における共重合体ラテックスは、その共重合体成
分のガラス転移温度が+30℃以下であることが好まし
い。ガラス転移温度が+30℃を越えると、共重合体が
硬くてぜい性の大きなものとなり、共重合体ラテックス
の接着強度および耐水性が不十分となる問題を生ずる。
なお、本発明におけるガラス転移温度は、共重合体ラテ
ックスを乾燥して得られた試料を走査型差動熱量計によ
って測定した結果得られたものである。
また、本発明における共重合体ラテックスは、p■が5
以上の水系媒体におけるゼータ電位が一2CmV以下で
あることが好ましい。ゼータ電位が−20m Vより大
きいと、共重合体ラテックスの重合中に凝固物が発生し
やすく、分散安定性の良好なラテックスを得ることがで
きず、さらにこのラテックスを用いた紙塗被用組成物は
凝集を生じやすく、そのため塗工時における作業性の点
で劣るだけでなく均質な塗工層を形成することができな
いという問題を生じやすい。
ここにおいて、ゼータ電位(m V)とは、下記式(1
)で表わされるS tr+olchowsk+の式(例
えば一般成書「分散、乳化系の化学」北原、古沢、共著
P、86〜P、104参照)によって求められる電位を
いう。
式(1) %式% ζ : ゼータ電位 l : 媒体の粘度 ε : 媒体の誘電率 U : 易動度 式(1)における易動度Uは、ラテックス粒子の水系媒
体(電解質水溶液)における易動度であり、具体的には
、界面動電現象解析装置rPEN KEM3000J 
(PEN KH社製)を用い、以下の測定条件によって
求められたものである。
温度:25℃ 水系媒体:濃度0.1Mの塩化カリウム水溶液(比電導
度1.3Ω−IIll−1) 共重合体ラテックスの濃度: 10 ”重量%電場の強
さ: 2.6 X10’Vm”電流: 2.4 x 1
O−3A ゼータ電位は、ラテックス粒子の表面の荷電状態を表わ
すパラメータであり、共重合体ラテックスにおけるこの
ゼータ電位を上述の特定の範囲のものとすることにより
、ラテックス粒子の表面において負′R荷による適正な
荷電状態が形成される。
その結果、この負電荷の電気的反発によってラテックス
粒子が相互に凝集することなく、安定な状態で分散され
ることとなる。
次に本発明における共重合体ラテックスを製造するため
の単量体組成物および製造法について具体的に説明する
共重合体ラテックスの製造に用いられる単量体組成物は
、 a、Xチレン系不飽和第4級アンモニウム塩単量体  
       0.1〜8重量%b、エチレン系不飽和
カルボン酸単量体0.5〜lOM量% C1これらと共重合可能な他の単量体 より構成される。    ゛ 上記エチレン系不飽和第4級アンモニウム塩(以下、「
単量体a」ともいう。)としては、以下の(伺〜(ハ)
に示す化合物を挙げることができる。
(イ)一般式Aで表されるもの R1 (式中、R,は、水素原子またはメチル基、R2は、炭
素数2〜1oのアルキレン基、またはCl1z  CH
CHtなどの官nMを有するアルキレン基、 R3,R4およびR2は、炭素数1〜12のアルキル基
、またはフェニル基を有する炭素数1〜12のアルキル
基、 Aは、−C−O−1−C−NH−または−〇−1X は
、Cl−、Br−、I −,5O4H−、SOa”−1
C1l+SOs \CzllsSOa−またはC1l、
COO−1を表わす。) 一般弐Aで表わされるエチレン系不飽和第4級アンモニ
ウム塩は、例えば、以下に例示するアミノ化合物と、 ジメチル−アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチ
ルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミ
ノヒドロキシプロビル(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、ジブチルアミノエ
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;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;ジメチルアミノエチルビ
ニルエーテルなどのアミノアルキルビニルエーテル、 C1hC7!、C6115CII□Ct+などとを反応
させることによって得ることができる。なお、アミノ化
合物の例示物質名における「(メタ)」は、アクリレー
ト化合物およびメタクリレート化合物の両者を含むこと
を意味する。
(ロ)下記一般式Bで表わされるもの 一般式B (式中、R1は、水素原子またはメチル基、R2は、炭
素数2〜10のアルキレン基、またはCl1z  C1
l  CI2などの官能基を存するアルキレ0■ ンW、 Rx、Raは、炭素数1〜12のアルキル基、またはフ
ェニル基を有する炭素数1〜12のアルキル基、 R2は、炭素数1〜10のアルキレン基、v CHgCN1h−1 Y は、CI−、Br−、I−または−C−0−1を表
わす。) 一般式Bで表わされるエチレン系不飽和第4級アンモニ
ウム塩は、例えば、以下に例示するアミン化合物と、 ジメチル−アミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチ
ルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミ
ノヒドロキシプロビル(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、ジブチルアミノエ
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;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;ジメチルアミノエチルビニ
ルエーテルなどのアミノアルキルビニルエーテル、 C1,−0 Cj! CHzCOOfl 、CHz   C=Oまた
はCI  CHxCONIlzなどとを反応させ、ベタ
イン化することにより得ることができる。
(ハ)例えば下記一般式Cで表わされる、重合性の不飽
和結合を有するアルキルピリジニウム塩一般式C χ− (式中、Rはアルキル基、Roは水素原子または低級ア
ルキル基、Xは塩素、臭素などのハロゲン原子を表す。
) 単量体aとしては、上記(イ)〜(ハ)のうち・特に(
イ)および(ロ)のものが好ましい。
また、単量体aの使用割合は、単量体組成物全体に対し
0.1〜8重量%、好ましくは0.1〜6重量%である
。単量体aの使用割合が0.1重量%未満であると、イ
ンク着肉性等の印刷適性が低下し、一方便用割合が8重
量%を越えるとラテックスのゼータ電位が高くなってラ
テックスの分散安定性が悪くなり、またこれを用いた紙
塗被用組成物の安定性、流動性が低下して塗工時におけ
る操業に困難をきたす。
エチレン系不飽和カルボン酸(以下、「単量体b」とい
う。)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
はジカルボン酸を挙げることができ、さらにジカルボン
酸の酸無水物またはモノアルキルエステルも使用するこ
とができる。
単量体すの使用割合は、0.5〜10重量%、好ましく
は0.5〜8重量%である。使用割合が0.5重量%未
満では共重合体ラテックスの接着力、機械的安定性が低
下し、使用割合が10重量%を越えると重合様態が悪化
し、また共重合体ラテックスの耐水性が低下する。
上記単量体aおよび単量体すと共重合可能な単量体(以
下、「単量体C」という、)としては、ブタジェン、イ
ソプレン、2−クロル−1,3−ブタジェン等の脂肪族
共役ジエン:スチレン、α−メチルスチレン、ビニルト
ルエン等の芳香族ビニル化合物ニアクリル酸メチル、ア
クリル酸エチル、アクリル酸ブチル、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
シエチルメタクリレート、クリシジルメタクリレート等
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
類ニアクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロー
ルアクリルアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。
これらの単量体Cは、共重合体に適度の硬さ、弾性およ
び耐水性を付与するために、共重合体のガラス転移温度
が+30℃を越えない範囲で単量体組成物全体に対し8
2〜99.4重量%の割合で使用される。
共重合体ラテックスに優れた接着強度を付与し・本発明
の効果をより有効に発現するためには、単量体Cとして
、 脂肪族共役ジエン系単量体   25〜75重量%これ
と共重合可能な他の単量体   ・7〜74.4重量% を用いることが好ましい。
本発明における共重合体ラテックスの乳化重合に使用さ
れる重合開始剤としては、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あるいはレドックス系開始
剤のいずれも使用することができる。
また、共重合体ラテックスの重合に使用することができ
る界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、アニオ
ン−非イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、両
性界面活性剤を単独でまたは組合せて用いることができ
る。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、アルキルヘンゼンスルフオン酸塩、’脂肪
族スルフォン酸塩などのアニオン系界面活性剤、ポリエ
チレングリコールのアルキルエステル、アルキルエーテ
ルおよびアルキルフェニルエーテルなどの非イオン系界
面活性剤、ポリオキシエチレンアルキル碇酸エステル塩
、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩などのア
ニオン−非イオン系界面活性剤、アニオン部分としてカ
ルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルフォン酸塩、りん酸
エステル塩を、カチオン部分としてアミン塩、第4級ア
ンモニウム塩を有する両性界面活性剤などを挙げること
ができる。さらに、本発明の共重合体ラテックスの重合
においては、反応系に塩基性物質を添加して系のpoを
大きくすることが、重合中における凝固物の発生を防止
するうえで好ましい。しかし、このことは単量体aの使
用量が少ない場合には特に必要としない。上記塩基性物
質としては、水酸化ナトリウム、アンモニア水、リン酸
カリウム、重炭酸ナトリウム等を用いることができる。
共重合体ラテックスの重合においては、上述の物質の他
、連鎖移動剤、キレート剤等の乳化重合において用いら
れる公知のものを添加することができる。
本発明の共重合体ラテックスは、通常の乳化重合によっ
て製造することができ、重合法としてはバッチ重合、セ
ミパッチ重合、連続重合のいずれの方法を採用してもよ
い。
また、単量体a(エチレン系不飽和第4級アンモニウム
塩)の添加時期はとくに限定されず、単量体aを他の単
量体と混合して重合してもよいし、あるいは他の単量体
を共重合した後に単量体aを反応生成系に添加してさら
に重合してもよい。
本発明の紙塗被用組成物は、以上のようにして得られた
共重合体ラテックスを単独であるいは公知の紙塗被用組
成物に用いられる共重合体ラテックスと組合わせて用い
ることができ、これを各種クレー類、水酸化アルミニウ
ム、二酸化チタン、サテンホワイト、炭酸カルシウム等
の鉱物性顔料100重量部に対して固形分で1〜30重
量部の割合で用いることにより構成される。
本発明の紙塗被用組成物においては、さらに澱粉、カゼ
イン、ポリビニルアルコール等の他のツマインダーを組
合せて使用することができる。
〔実施例〕
本発明を実施例によってさらに詳細に説明するが、本発
明はこれらの実施例によって何ら制限されるものではで
い。なお、実施例の記載中における「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1・−8,比較例1〜5 (1)共重合体ラテックスの製造 (ラテックスA) ブタジェン            45  部スチレ
ン            26.5部メチルメタクリ
レート20  部 ヒドロキシエチルメタクリレート  5 部イタコン酸
            2 部アクリル酸     
        1 部ドデシルベンゼンスルフォン酸
ナトリウム0.15部 ter t−ドデシルメルカプタン    0.3 m
過硫酸カリウム          1.5部エチレン
ジアミンテトラ酢酸の4ナトリウム塩0.05部 水                     200
 部以上の物質を攪拌可能なオートクレーブに仕込み、
窒素ガス雰囲気下において50℃で重合を開始させた。
上記単量体の重合転化率が80%となった時点で、10
%の水酸化ナトリウム水溶液を加えて系のpHを6.0
とし、さらにメタクリルアミドプロピルトリメチルアン
モニウムクロライド(ジメチルアミノプロピルメタアク
リルアミドとCIl、CIとの反応により得られる第4
級アンモニウム化合物)0.5部および水4部を加えて
反応を4時間にわたって続行したところ、重合はほぼ完
結した。このようにして得られた共重谷体ラテックスを
「ラテックスA」とする。
ラテックスAのラテックス粒子の平均粒径は、1250
人であった。なお、ラテックス粒子の粒径はオスミウム
酸による処理後のラテックスを電子顕微鏡で観察して得
られた粒子500個の粒径の平均値である。
(ラテックスB) ブタジェン            45  部スチレ
ン             25  部メチルメタク
リレート       20  部ヒドロキシエチルメ
タクリレート  5 部イタコン酸         
   3 部アクリル酸            1 
部メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウムク
ロライド           1 部ポリオキシエチ
ンレンアルキルフェノールエーテル硫酸ナトリウム  
       1 部ter t−ドデシルメルカプタ
ン    0.3部過硫酸カリウム         
 1.5部エチレンジアミンテトラ酢酸の4ナトリウム
塩0.05部 水酸化アンモニウム        1 師承    
                  210 部以上
の物質を攪拌可能なオートクレーブに仕込み、窒素ガス
雰囲気下において50℃で15時間にわたって重合を行
い、単量体の重合転化率が99%以上に達したところで
重合を停止した。このようにして得られたラテックスを
「ラテックスB」とする、このラテックスBのラテック
ス粒子の平均粒径は1380人であった。
(ラテンクスC〜H,比較ラテックスa % e )第
1表(実施例)および第2表(比較例)に示す組成の物
質を用い、前述のラテックスAの場合と同様にして実施
例につき6種、比較例につき5種の共重合体ラテックス
を製造した。これらの共重合体ラテックスを「ラテック
スC」〜「ラテックスH」および「比較ラテックスa」
〜「比較ラテックスe」とする。
また、既述の方法によって得られた、各ラテックスのガ
ラス転移温度およびゼータ電位を第1表および第2表に
示す。
第1図は、水系媒体のpHの変化に伴いラテックスのゼ
ータ電位がどのように変化するのかを確認するために行
った実験の結果を示す曲線図である・第1図において、
よこ軸はpHまたて軸はゼータ電位であり、曲線に付し
た符号はラテックスの符号と一致する。この結果より明
らかなように、単量体aの使用量が大きくなると(曲線
す、A、D参照)ゼータ電位は増加し、また水系媒体の
pl+が大きくなるとゼータ電位は小さくなることが判
る。
(2)紙塗被用組成物の調製 以上のようにして得られた各共重合体ラテックスA−H
および各比較ラテックスb −y eを用い・下記の処
方により、実施例につき8種、比較例につき4種の紙塗
被用組成物を調製した。なお、ラテックスaは、エチレ
ン系不飽和第4級アンモニウム塩の使用量が過大である
ため凝固物の発生が著しく、紙塗被用組成物の調製が困
難であった。
(配合) クレー               50部重質炭酸
カルシウム         50部分散剤     
         0.5部共重合体ラテンクス   
     10部酸化デンプン           
 4部水   全固形分が60%になるような相当量(
3)紙塗被用組成物の特性 各紙塗被用組成物について以下の特性テストを行った。
■ドライピック 「ドライピック」はR1印刷試験機によって調べた。す
なわち、試験片をドラムに固定し、30rpmの回転速
度で一定時間くり返し印刷を続けた後に、試験片を目視
によって判定する0判定は完全に印刷できたものを5点
、殆んど印刷できなかったものを1点とし、各試料から
得た5個のデータを算術平均する。
0着肉性 「着肉性」はR1刷試験機によって調べた。すなわち、
ドラムに固定した試験片に水を1回ぬり、一定時間後に
1回印刷し、インクの着き具合を目視で判定した。イン
クの着きが良好なものを5点、インクの着きが劣るもの
を1点とし、各試料から得た5個のデータを算術平均す
る。
■白紙光沢 「白紙光沢」はJIS法による。
■印刷光沢 「印刷光沢」はJIS法による。
以上の結果を第3表に示す。
第3表の結果から明らかなように、本発明の実施例にお
いては、いずれの特性においても良好な結果が得られた
が、比較例においては、すべての特性において十分な結
果を得ることができなかった。
すなわち、比較例2においては、共重合体ラテックスの
単量体成分としてエチレン系不飽和第4級アンモニウム
塩を使用しないため、塗工紙におけるインク着肉性、印
刷■光沢の点で劣る。
比較例3.5においては、共重合体ラテックスの単量体
成分としてエチレン系不飽和カルボン酸を使用しないた
め、特に接着強度の点で劣る。
比較例4においては、エチレン系不飽和カルボン酸を本
発明の範囲を越えて使用したため、特に接着強度の点で
劣る。
〔発明の効果〕
本発明の紙塗被用組成物は、特定の単量体成分より得ら
れ、さらに好ましくは特定のガラス転移温度およびゼー
タ電位を有する共重合体ラテックスをバインダーとして
用いており、印刷光沢、インク着肉性などの印刷適性お
よび接着強度において優れた印刷用塗工紙を形成するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ラテックスにおける、水系媒体のpHとゼー
タ電位との関係を示す曲線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)a、エチレン系不飽和第4級アンモニウム塩単量体
    0.1〜8重量% b、エチレン系不飽和カルボン酸単量体 0.5〜10重量% および c、これらと共重合可能な他の単量体 からなる単量体組成物を乳化重合することによって得ら
    れる共重合体ラテックスを、顔料100重量部に対し固
    形分で1〜30重量部含有することを特徴とする紙塗被
    用組成物。 2)共重合体ラテックスが、pH5以上の水系媒体中に
    おけるゼータ電位が−20mV以下である特許請求の範
    囲第1項記載の紙塗被用組成物。 3)共重合体ラテックスが、 エチレン系不飽和第4級アンモニウム塩単量体0.1〜
    8重量% エチレン系不飽和カルボン酸単量体 0.5〜10重量% 脂肪族共役ジエン系単量体25〜75重量%およびこれ
    らと共重合可能な他の単量体 7〜74.4重量% からなる単量体組成物を乳化重合することによって得ら
    れる特許請求の範囲第1項記載の紙塗被用組成物。
JP11546685A 1985-05-30 1985-05-30 紙塗被用組成物 Expired - Lifetime JPH0615759B2 (ja)

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JPH01146907A (ja) * 1987-12-03 1989-06-08 Mitsui Saianamitsudo Kk 重合体エマルジョン及びその製造方法

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JPH0762052B2 (ja) * 1987-12-03 1995-07-05 三井サイテック株式会社 重合体エマルジョン及びその製造方法

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