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JP2700499B2 - 塗被紙用組成物 - Google Patents

塗被紙用組成物

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JP2700499B2
JP2700499B2 JP33982689A JP33982689A JP2700499B2 JP 2700499 B2 JP2700499 B2 JP 2700499B2 JP 33982689 A JP33982689 A JP 33982689A JP 33982689 A JP33982689 A JP 33982689A JP 2700499 B2 JP2700499 B2 JP 2700499B2
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Japan
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monomer
weight
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latex
coated paper
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明 中上
次雄 本田
賢一 中根
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三井東圧化学株式会社
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  • Polymerisation Methods In General (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は接着強度及び剛度に優れる塗被紙用組成物に
関し、詳しくは、脂肪族共役ジエン系単量体の添加法に
工夫を加えて重合してなる共重合体ラテックス及び顔料
を含む塗被紙用組成物に関する。
[従来技術及び発明が解決しようとする課題] 従来からカルボキシル化スチレン−ブタジエン系共重
合体ラテックスは単独或いはカゼイン、澱粉、ポリビニ
ルアルコール等の天然又は合成バインダーと併用して紙
の顔料塗工用バインダーとして広く使用され、このカル
ボキシル化スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス
を含有する塗被紙用組成物で処理した顔料塗被紙は白色
度、光沢等の諸性質に優れている為、大量に使用されて
いる。
近年、顔料塗被紙(コート紙)に対する需要の伸びは
著しく、それに伴って一層の高速塗工化、更には塗工時
の乾燥エネルギー節減による低コスト化等の目的でカラ
ーの高濃度化が進められている。これら高速塗工及び高
濃度化に伴い、塗被紙用組成物にも種々の性質が要求さ
れるようになってきている。例えば、高濃度化において
は、塗被紙用組成物(カラー)の粘度が高くなり流動性
が悪化し、その結果、作業性が低下するのみならず、得
られた塗被紙の品質低下という問題が生じる。塗被紙品
質向上の手段として、バインダー面からは増粘作用の大
きいカゼイン、澱粉等の天然バインダーを減少させ相対
的にラテックスがリッチな組成にする方法が一般的に用
いられている(TAPPI Coating Conference '79 etc)。
しかしながら、天然水溶性バインダーの使用量を減少
させるか、或いは全く使用しない塗被紙においては剛度
が低下し、印刷行程における高速給紙、或いは印刷後の
紙揃え作業などにおいて問題が生じ、印刷効率の低下等
の原因となる。
また、最近のオフセット印刷において高速化に伴う印
刷時に発生する塗被紙表面からの顔料粒子の脱落及び塗
被層の基紙からの剥離を防止し、美麗な印刷を可能とす
るために優れた接着力を有するバインダーが求められて
いる。
接着力を向上させる方法としては、共重合ラテックス
のスチレン/ブタジエン比率をコントロールする方法が
あるが、ブタジエン量を増すと接着力は向上するが剛度
の低下を招く。
これら相反する性質をバランスよく改良する目的で、
二段ステージフィード重合により剛度の高いスチレンが
リッチな核(コア)と接着力に富むブタジエンがリッチ
な殻層(シェル)とからなる二重構造ラテックスが開発
されている(特開昭56−43310号、同56−120717号及び
同57−153011号)が、接着力と剛度のバランス改良には
まだまだ十分とは言えない。
[課題を解決するための手段] そこで本発明者らは、上記の相反する性質をバランス
よく改良すべく検討を重ねた結果、共重合体ラテックス
の製造時において脂肪族共役ジエン系単量体の添加方法
を工夫することにより、全体の単量体組成が同じでも接
着力と剛度をバランスよく向上せしめることができるこ
とを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明に係る塗被紙用組成物は、脂肪族共役ジ
エン系単量体20〜60重量部、芳香族ビニル系単量体15〜
70重量部、エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステ
ル単量体5〜50重量部、シアン化ビニル系単量体0〜40
重量部、エチレン系不飽和酸単量体1〜10重量部、その
他共重合可能な単量体0〜5重量部の組成からなる単量
体混合物(合計100重量部)を乳化重合せしめて得られ
る共重合ラテックスを用いてなる塗被紙用組成物であっ
て、 上記共重合ラテックスが、 (イ)単量体の反応器へ連続添加重合によって製造され
る物であり、その際、 (ロ)単位時間当りに添加される単量体混合物100重量
部のうち脂肪族共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単
量体の合計量及び該二種以上の単量体の量は添加終了時
まで一定であるが、 (ハ)脂肪族共役ジエン系単量体は単量体添加時間帯
では減少するように添加され、単量体添加開始時には
単量体混合物100重量部中20〜70重量部、単量体添加終
了時には30重量部未満となるように連続添加され、乳化
重合せしめてなる共重合体ラテックスであることを特徴
とする。
以下、本発明について更に詳しく説明する。
反応器に単位時間当り添加される単量体混合物100重
量部中の前記単量体中脂肪族共役ジエン系単量体と芳香
族ビニル系単量体の合計量及び前記二種の単量体以外の
単量体は、添加時より終了時まで一定となるように連続
に添加される。更に、単量体100重量部中の脂肪族共役
ジエン系単量体の量は、単量体添加時間帯内では減少す
るように添加され、単量体添加開始時には20〜70重量
部、添加時間体の終了時においては30重量部未満となる
ように連続添加されることが必要である。単量体混合物
の脂肪族共役ジエン系単量体は、単量体添加開始時より
添加終了時にわたって減少するように添加されることが
必要であるが、減少のさせ方については前記の条件を満
たす限り特に制限されず、任意の経過時間までは時間に
よらず一定で、その時間以後は時間と共に減少させる方
法も含まれる。脂肪族共役ジエン系単量体の添加量が前
記条件を満たさない場合には、得られた共重合体ラテッ
クスをバインダーとする塗被紙の強度と剛度とを同時に
改善することはできず、本発明の目的は達せられない。
本発明の塗被紙用組成物に用いられる共重合体ラテッ
クスを構成する単量体の内、脂肪族共役ジエン系単量体
としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジ
エン、2−クロロ−1,3−ブタジエン等が挙げられ、こ
れら単独で或いは二種以上を組合せ使用することができ
る。これら単量体は共重合体に適度の弾性を与えるもの
えあり、その使用量は全単量体混合物100重量部中20〜6
0重量部である。20重量部未満では共重合体ラテックス
のガラス転移温度が高くなり、接着力が低下し、60重量
部を越えると剛度及び耐水性が低下する。好ましくは25
〜50重量部である。
芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、α−メチ
ルスチレン、ビニルトルエン等が挙げられ、共重合体に
適度の硬さ及び耐水性を与えるものである。その使用量
は全単量体100重量部中15〜70重量部であり、15重量部
未満では剛度及び耐水性が不足し、70重量部を越えると
接着力が低下する。好ましくは25〜50重量部である。
エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体
としては、メチルアクリレート、エチルアクリレート等
のアクリル酸エステル類、メチルメタアクリレート等の
メタクリル酸エステル類、及びジエチルフマレート、デ
メチルイタコネート等が挙げられ、単独で或いは二種以
上を組合せ使用することができる。これらの単量体はイ
ンキ転移性を向上させるために必要で、全単量体混合物
100重量部中5〜50重量部の範囲で使用される。5重量
部未満ではインキ転移性が不足し、50重量部を越えると
耐水性、接着力が低下する。好ましくは10〜40重量部で
ある。
エチレン系不飽和酸単量体としては、アクリル酸、メ
タクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、フマール酸及び
マレイン酸等の不飽和カルボン酸、更にイタコン酸モノ
エチルエステル、フマル酸モノブチルエステル及びマレ
イン酸モノプロピルエステル等の不飽和ジカルボン酸の
モノアルキルエステル類、2−スルホエチルアクリレー
ト、スチレンスルホン酸、アクリルアミドプロパンスル
ホン酸等の不飽和スルホン酸等が挙げられ、単独で或い
は二種以上を組合せ使用することができる。これらの単
量体は共重合体ラテックスの顔料及び原紙への接着力を
高めると同時に、共重合体ラテックスの機械的安定性を
向上させるもので、その使用量は全単量体混合物100重
量部中1〜10重量部である。1重量部未満ではその目的
を達成することは困難であり、10重量部を越えると共重
合体ラテックスの粘度が高くなり作業性が低下するばか
りでなく、耐水性も低下する。好ましくは1〜6重量部
である。
シアン化ビニル系単量体としては、アクリロニトリ
ル、α−クロロアクリロニトリル、メタクリロニトリル
等が挙げられ、単独で或いは二種以上を組合せ使用する
ことができる。これらの単量体は塗工紙の印刷時の光沢
を向上させるために使用され、全単量体混合物100重量
部中0〜40重量部の範囲で使用される。40重量部を越え
ると、接着力及びインキ転移性が著しく低下する。好ま
しくは5〜30重量部である。
その他共重合可能な単量体としてはアクリルアミド、
メタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド等の
エチレン系不飽和カルボン酸アミド及びそのN置換化合
物、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、グリシジルメタクリレート等
の官能性アルキルエステル化合物及び酢酸ビニル等のビ
ニルエステル類等が挙げられ、これらの単量体を必要に
応じ一種以上を、全単量体100重量部中0〜5重量部の
範囲で使用することができる。
本発明において使用する共重合体ラテックスを得るに
は、前記した条件下で単量体を反応容器に連続添加する
ことを除けば、公知の乳化重合法に従えば特に限定され
ない。
乳化剤としては、高級アルコール硫酸エステル、アル
キルベンゼンスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩等のア
ニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコールのアルキ
ルエステル型、アルキルフェニルエーテル型、アルキル
エーテル型等のノニオン性界面活性剤、及びベタイン型
等の両性界面活性剤が単独または二種以上組合せて用い
られる。これら界面活性剤の使用量は得られる共重合体
ラテックスの耐水性を考慮すると、全単量体混合物100
重量部当り1重量部以下であることが望ましい。
重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸アンモ
ニウム、過硫酸ソーダ等の水溶性開始剤、過酸化ベンゾ
イル、アゾビスイソブチロニトリル等の油溶性開始剤、
或いはレドックス系開始剤が使用できる。
連鎖移動剤としては、オクチルメルカプタン、n−ド
デシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン等のメ
ルカプタン類、テトラエチルチウラムスルフィド等のス
ルフィド類、四塩化炭素、塩化メチレン、クロロホル
ム、ブロモホルム等のハロゲン化アルキル類があり、こ
れらを単独または二種以上を併用してもよい。
本発明の塗被紙用組成物は、共重合体ラテックスと顔
料以外に、分散剤、耐水化剤、粘度調整剤、消泡剤等種
々の添加剤を含むことができる。本発明で使用すること
ができる顔料としては、クレー、炭酸カルシウム、水酸
化アルミニウム、チタン白、サチン白、タルク等の無機
顔料、ポリスチレン及びフェノール樹脂等の有機顔料が
あるが、中でもカオリナイトクレーが望ましい。又、バ
インダーとしては本発明の共重合体ラテックスの他に必
要に応じて、澱粉、カゼイン、ポリビニルアルコール等
の水溶性ポリマー、ポリ酢酸ビニル、アクリル酸エステ
ル共重合体等のラテックスを併用することができる。本
発明の共重合体ラテックスは、顔料(固形分)に対して
通常5〜30重量部(固形分)の範囲で用いられる。
以下に実施例を挙げて本発明について具体的に説明す
る。なお実施例、比較例中の部数は特に断わりのない限
り重量部を意味する。
[実施例] 共重合体ラテックスAの製造例 ラテックスの製造装置の概略を第1図に示した。内容
積30の撹拌機付きオートクレーブに次の組成を仕込
み、十分に混合した。
水 100 重量部 重炭酸ソーダ 0.1重量部 ラウリル硫酸ソーダ 0.1重量部 過硫酸カリウム 1 重量部 イタコン酸 1 重量部 第1表に単量体組成を示した。この組成中、ブタジエ
ンを原料タンク1に、スチレンを原料タンク2に、他の
油溶性単量体と連鎖移動剤との混合物を原料タンク3
に、ラウリル硫酸ソーダと水と水溶性単量体を原料タン
ク4に入れ、ブタジエンとスチレンについては第2図に
示した添加パターンとなるように、他の原料については
一定の添加速度で6時間にわたってオートクレーブに添
加した。原料の添加終了後、更に4時間反応させ、計10
時間で反応を終了した。原料の添加開始時より重合終了
までオートクレーブの内温を75℃に保った。
重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.0に調整した
後、スチームストリッピングにより未反応の単量体を除
去し、この共重合体ラテックスを本発明ラテックスAと
する。
共重合体ラテックスB〜Iの製造例 製造例1と全く同様な方法で、第1表に示す単量体組
成と第2図〜第8図に示す単量体添加パターンにより、
共重合体ラテックスB〜Iを製造した。ラテックスB〜
Dを本発明ラテックス、E〜Iを比較ラテックスとす
る。
以上製造した共重合体ラテックスは、単量体の最終添
加率が98%以上であった。これら共重合体ラテックスは
重合終了後、水酸化ナトリウムでpH8.0に調整した後、
スチームストリッピングにより未反応の単量体を除去
し、以下の実施例に供した。
先に製造した共重合体ラテックスA〜Dを用いて、以
下に示す配合処方により塗被紙用組成物を調整し、塗料
−1〜4を得た。ラテックスNo.と塗料No.の関係は第2
表に示す通りである。
<<配合処方>> No.1カオリンクレー 70 重量部 重質炭カル 30 重量部 分散剤 0.3重量部 NaOH 0.1重量部 酸化澱粉 2 重量部 共重合体ラテックス 13 重量部 カラー濃度 62% 上記組成物を更に、次に示す条件にて試験用塗被紙を
調整した。
(1)強度試験用塗被紙の調整 上記塗被組成物を上質紙に片面塗工量が乾燥重量で15
g/m2となるように適当なクリアランスのアプリケーター
バーにて手塗りにて塗工し、直ちにボックス型熱風乾燥
機にて120℃・20秒乾燥を行う。得られた塗被紙は更に2
0℃相対湿度65%の条件にて一昼夜シーズニングを行
い、その後60℃線圧100kg/cmの条件にてスーパーカレン
ダー処理を2回行い、これにて得られた塗被紙を強度試
験に供した。
(2)剛度試験用塗被紙の調整 上記塗被組成物を秤量65g/m2の上質紙に片面塗工量が
乾燥重量で35g/m2となるように適当なクリアランスのア
プリケーターバーにて手塗りにて塗工し、直ちにボック
ス型熱風乾燥機にて120℃・35秒乾燥を行う。得られた
塗被紙は更に20℃相対湿度65%の条件にて一昼夜シーズ
ニングを行い、その後60%線圧100kg/cmの条件にてスー
パーカレンダー処理を2回行い、これにて得られた塗被
紙を剛度試験に供した。
得られた塗被紙は以下に示す試験法に従って評価を行
い、その結果を第2図に示す。
(1)ドライピック強度試験 RI印刷適性試験機(明製作所社製)を用い、タックイ
ンキ(東洋インキ社SMXタック15)の印刷にて紙むけ状
態を目視にて判定し、10点法(10点を優、1点を劣)で
評価した。
(2)剛度試験 ガーレー剛度計にてTAPPIスタンダードT543に従い測
定を行い、縦方向と横方向の和で評価を行った。
比較例 実施例の内、共重合体ラテックスに本発明の比較対象
として製造したE〜Iを用い、同様の条件にて比較塗料
−1〜5を調整した。更に実施例と同様の条件にて塗被
紙の製造と評価を行い、その結果を第2表に実施例と併
せて示した。
[発明の効果] 第2表の値は、本発明内にある実施例の塗被紙用組成
物により得られた塗被紙は接着強度及び剛度に優れるこ
とを示し、本発明が塗被紙用組成物として従来にない有
用なものであることが判る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例で用いたラテックス製造装置の
概略図、第2図〜第8図は本発明の実施例で用いた単量
体添加パターンを示すグラフである。 1〜4:原料タンク 5:定量ポンプ 6:乳化機 7:重合槽

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】脂肪族共役ジエン系単量体20〜60重量部、
    芳香族ビニル系単量体15〜70重量部、エチレン系不飽和
    カルボン酸アルキルエステル単量体5〜50重量部、シア
    ン化ビニル系単量体0〜40重量部、エチレン系不飽和酸
    単量体1〜10重量部、その他共重合可能な単量体0〜5
    重量部の組成からなる単量体混合物(合計100重量部)
    を乳化重合せしめて得られる共重合ラテックスを用いて
    なる塗被紙用組成物であって、 上記共重合ラテックスが、 (イ)単量体の反応器へ連続添加重合によって製造され
    る物であり、その際、 (ロ)単位時間当りに添加される単量体混合物100重量
    部のうち脂肪族共役ジエン系単量体と芳香族ビニル系単
    量体の合計量及び該二種以上の単量体の量は添加終了時
    まで一定であるが、 (ハ)脂肪族共役ジエン系単量体は単量体添加時間帯
    では減少するように添加され、単量体添加開始時には
    単量体混合物100重量部中20〜70重量部、単量体添加終
    了時には30重量部未満となるように連続添加され、乳化
    重合せしめてなる共重合体ラテックスであることを特徴
    とする塗被紙用組成物。
  2. 【請求項2】前記共重合ラテックスが、前記単量体混合
    物中の脂肪族共役ジエン系単量体を単量体添加時間と共
    に直線的に減少するように添加し乳化重合してなる共重
    合体ラテックスである請求項1記載の塗被紙用組成物。
  3. 【請求項3】前記共重合ラテックスが、前記単量体混合
    物中の脂肪族共役ジエン系単量体を単量体添加時間帯の
    50%未満の任意の経過時間までは20重量部乃至70重量部
    の範囲で一定で、その後添加時間と共に減少するように
    添加し乳化重合してなる共重合体ラテックスである請求
    項1記載の塗被紙用組成物。
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EP2289991A1 (en) * 2009-08-26 2011-03-02 University Of Waterloo Nano-sized diene-based polymer latex particles

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