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JP3160400B2 - 塗被紙用組成物 - Google Patents

塗被紙用組成物

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JP3160400B2
JP3160400B2 JP34217692A JP34217692A JP3160400B2 JP 3160400 B2 JP3160400 B2 JP 3160400B2 JP 34217692 A JP34217692 A JP 34217692A JP 34217692 A JP34217692 A JP 34217692A JP 3160400 B2 JP3160400 B2 JP 3160400B2
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Japan
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coated paper
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lithium hydroxide
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田辺  敏雄
明 中上
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Mitsui Chemicals Inc
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Mitsui Chemicals Inc
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高せん断力下に於ける粘
度が優れる塗被紙用組成物に関するものである。更に詳
しくはカルボキシ変性ラテックスに水酸化リチウムを用
いてpH調整されたバインダ−と顔料を含む塗被紙用組
成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、顔料塗被紙(コ−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、
更には高濃度化による塗被紙の品質向上に合わせて、塗
工時の乾燥エネルギ−の節減による低コスト化やバイン
ダ−減の目的で塗被紙用組成物(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種の性質が要求されるようになっ
てきている。例えば高速塗工及び高濃度化に於いては、
塗被紙用組成物(カラ−)に高せん断応力が働き、その
結果塗工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。そこで従来ではこれら高
せん断下の応力を低下させる為(高せん断下の粘度低
減)の策として、顔料面からは重質炭酸カルシウムの多
量使用や、バインダ−面からは天然バインダ−であるス
タ−チ等の減少や、合成バインダ−であるカルボキシ変
性ラテックスに於いては、小粒子径化や、エチレン系不
飽和カルボン酸の重合方法が提案されている。この合成
バインダ−のpH調節剤として有機アミンであるアンモ
ニア水か、無機アルカリである水酸化カリウム、水酸化
ナトリウムが用いられているが、高せん断下の粘度低減
は十分ではなく、更に塗被紙用組成物の機械的安定性が
悪化してしまう。そこで塗被紙用組成物の機械的安定性
を十分に持ち、更に高せん断下の粘度低減が望まれてい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は上記
の高せん断下に於ける粘度を低くし、合わせて機械的安
定性も良好な塗被紙用組成物を得ることである。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで発明者らは、上記
目的を達成するため種種検討を重ねた結果、カルボキシ
変性ラテックスの製造時に於いて、pH調節剤に水酸化
リチウムを用いることによりこのバインダ−を含有して
なる塗被紙用組成物の性能を向上せしめることができる
ことを見いだし、本発明を完成するに至った。
【0005】即ち、本発明は全単量体の重量に基づき (a)エチレン系不飽和カルボン酸単量対 1〜10重量% (b)aと共重合可能な他の単量体 90〜99重量% の乳化重合反応成生物であって、水酸化リチウムを用い
てpHが5〜10に調節されていることを特徴とするラ
テックスを、バインダ−として含有してなる塗被紙用組
成物ある。
【0006】エチレン系不飽和カルボン酸共重合体ラテ
ックスのpH調節剤として水酸化リチウムを用いること
により、他のpH調節剤である有機アミンではアンモニ
ア水や、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムでは得られ
ない、カルボキシ変性ラテックスのpH調節による粒子
の膨張の抑制効果、即ち、ラテックスの小粒子径化と同
様の効果が得られる。又、小粒子径化で見られる塗被紙
用組成物の機械的安定性不良といった悪影響はでない。
【0007】以下、本発明について詳述する。
【0008】本発明においてエチレン系不飽和カルボン
酸は乳化重合反応成生物の主として機械的安定性を高め
るための必須成分であり、その使用量は全単量体の重量
に基づき1〜10重量%、好ましくは2〜5重量%の範
囲である。この量が1重量%未満では、塗被紙用組成物
に用いた時、機械的安定性が不十分となる。又、10重
量%を越えるとカルボキシ変性ラテックス及び、塗被紙
用組成物の粘度が著しく高くなって取扱いが困難なばか
りか、ラテックス皮膜の耐水性低下により塗被紙のウェ
ットピック強度が低下して好ましくない。
【0009】(a)エチレン系不飽和カルボン酸の好ま
しい例としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン
酸のごときモノカルボン酸、イタコン酸、マレイン酸、
フマル酸のごときジカルボン酸、又はその酸無水物や、
モノアルキルエステルなどがあげられる。これらのエチ
レン系不飽和カルボン酸単量体はそれぞれ単独で用いて
も、2種以上を組み合わせて用いてもかまわない。
【0010】(b)aと共重合可能な他の単量体とは、
軟質成分として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、クロロ
プレンなどの脂肪族共役ジエン単量体、メチルアクリレ
−ト、エチルアクリレ−ト、プロピルアクリレ−ト、ブ
チルアクリレ−ト、2−エチルアクリレ−トなどのアク
リル酸エステル類、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸2−エチ
ルヘキシルなどのメタクリル酸エステル類、硬質成分と
しては、メタクリル酸メチルやスチレン、αメチルスチ
レン、4−メチルスチレン、4−エチルスチレン、4−
エトキシスチレン、3,4−ジメチルスチレン、2−ク
ロロ−3−メチルスチレン、2,4ジクロロスチレンの
ような芳香族スチレン誘導体や、アクリロニトリル、メ
タクリロニトリルなどのシアン化ビニル単量体、カルボ
ン酸以外の官能性単量体としては、アクリルアミド、メ
タクリルアミド、N−メチロ−ルアクリルアミド、N−
メチロ−ルメタアクリルアミド、ヒドロキシエチルアク
リレ−ト、ヒドロキシエチルメタクリレ−ト、グリシジ
ルアクリレ−トなどであり、塗被紙の品質に応じて
(b)を単独で用いても2種以上の組合せで用いてもか
まわない。
【0011】本発明に於てpH調節剤として水酸化リチ
ウムの使用が必須である。水酸化リチウムによるpH調
節はカルボキシ変性ラテックスの重合中、又は重合終了
後の何れに於て行ってもかまわない。カルボキシ変性ラ
テックスのpHは5〜10、好ましくは6〜9に調節さ
れ、塗被紙用組成物中に供される。pHが5未満では満
足のいく高せん断下の粘度低減は見られない、又10を
越えると塗被紙のウェットピック強度が低下し好ましく
ない。
【0012】カルボキシ変性ラテックスのpH調節に用
いられた水酸化リチウムの定性及び定量は、発光分析な
どにより簡便に行うことができる。
【0013】次に本発明の塗被紙用組成物について述べ
る 本発明のカルボキシ変性ラテックスはエチレン系不飽和
カルボン酸単量体を含み、pH調節剤として水酸化リチ
ウムを用いて製造することを除き、その重合法はシ−ド
重合法や公知の乳化重合法の重合方法でよく、本発明は
重合方法によって制限されるものではない。この際の乳
化剤としては公知であるアニオン系界面活性剤、非イオ
ン系界面活性剤の単独又は、2つの混合系が用いられ
る。重合開始剤も公知の過酸化水素、過酸化アンモニウ
ム、過酸化カリウム、過酸化ナトリウム、あるいはレド
ックス系のものから任意のもの、又は2つ以上の混合系
でもかまわない。開始剤の添加方法にも特に制限するも
のではなく、初期一括添加、分割添加、連続添加などの
方法から任意に選択できる。又乳化重合に於て従来から
慣用されている他の各種添加剤として、無機塩類、キレ
−ト剤、連鎖移動剤なども必要により任意に選択して用
いることができる。
【0014】重合反応に於て単量体の添加方法について
も特に制限はなく、一括添加、分割添加、連続添加方法
の単独又は組合せで行ってもかまわない。温度は通常一
般に行われる30〜90℃程度であって好ましくは50
〜80℃である。乳化重合により生成する粒子の粒子径
も制限されない。
【0015】pH調節は重合初期、重合途中および/ま
たは重合終了後に水酸化リチウムによって行われ、pH
は5〜10である。
【0016】上記カルボキシ変性ラテックスをバインダ
−とした塗被紙用組成物は、その他バインダ−として酸
化澱粉、酵素化澱粉、エステル化澱粉などと併用して用
いられ、顔料には通常カオリナイト(クレ−)、炭酸カ
ルシウム、酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホ
ワイト、酸化アエン、水酸化バリウム、タルク、及びプ
ラスチッピグメントが用いられる。その他助剤として、
分散剤、滑剤、消泡剤、防腐剤、耐水化剤、青味剤、蛍
光染料、pH調節剤などが必要に応じて配合され、塗被
紙(シ−トオフセット印刷用、ウエ−ブオフセット印刷
用、グラビア印刷用、及びキャスト塗工紙、塗工板紙)
に塗工される。
【0017】次に実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定される
ものでない。
【0018】
【実施例】
実施例1 100L攪拌機付きのオ−トクレ−ブにイオン交換水3
3.2Kg、ラウリル硫酸ナトリウム45g、及びカル
ボキシ変性されたポリスチレンラテックス(平均粒子径
50NM、固形分濃度28重量%)をシ−ド粒子として
0.215Kg仕込み、窒素で系内を置換した後に、2
80rpmで攪拌しながら内温を75℃に上昇させ、こ
の温度を75℃に保ちながら、(A)ブタジエン11.
4Kg、スチレン12.6Kg、メタクリル酸メチル
4.2Kg、アクリロニトリル1.5Kg、タ−シャリ
−ドデシルメルカプタン240gの混合液、(B)イオ
ン交換水3.78Kg、ラウリル硫酸ナトリウム60
g、過硫酸ナトリウム300gを混合溶解した開始剤水
溶液をそれぞれ7時間かけて均一に連続添加した後に、
残モノマ−重合として4時間反応を継続し、室温まで冷
却して反応を終了させた。重量法によって求めて単量体
の重合転化率は96%であった。更に共重合体ラテック
ス中の残モノマ−を水蒸気蒸留により除去した、この共
重合体ラテックスをラテックスAとする。次に水酸化リ
チウムを用いてpHを9とし、本願発明のラテックスを
得た。
【0019】実施例2〜4および比較例1〜7 使用単量体およびその割合を表1に示すように変えた以
外は実施例1と同様な方法により、ラテックスB,C,
D,Eを得た。
【0020】
【表1】 更にラテックスB〜Eを表2に示すpH調節剤を用いて
pH調節し、実施例2〜4、比較例1〜7のラテックス
を得た。
【0021】
【表2】 ※LiOH→水酸化リチウム NH4OH→アンモニア水 KOH →水酸化カリウム NaOH→水酸化ナトリウム 次に、これらのラッテクスを含有してなる塗被紙用組成
物およびこれら塗被紙用組成物を塗工した塗被紙の物性
等について例示する。
【0022】実施例1〜4及び比較例1〜7を用いて下
記の配合で常法により、塗被紙用組成物を調整した。
【0023】 塗被紙用組成物(カラ−)配合 重量部(固形分) 1級クレ− UW−90 30 2級クレ− HT 20 重質炭酸カルシウム カ−ビタル90 50 分散剤 アロンT−40 0.2 酸化澱粉 コ−ンエ−スC 3 ラテックス 10 ,エンゲルハ−ド社製 富士カオリン社製 東亜合成化学社製 王子コ−ンスタ−チ社製 水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを9.5に調節
し、水を加えて固形分濃度を66重量%に調整した。
【0024】得られた塗被紙用組成物を、ブレ−ド式連
続巻取り塗工機(日本精機社製)により上質紙に片面の
塗工量が16g/m2となるように塗工した。塗工は速
度10m/分,乾燥は熱風150℃,6秒とドラム95
℃,6秒の条件である。この塗被紙を温度,20℃、湿
度65RHの恒温恒湿室にて20時間調湿し、温度60
℃,線圧120Kg/cmの条件下のス−パ−カレンダ
−に2回通しをして塗被紙の試料とした。
【0025】塗被紙用組成物および塗被紙試料の物性を
下記の方法にて測定し結果を一括して表3に示す。
【0026】(塗被紙用組成物 物性) 1)粘度 ブルックフィ−ルド粘度計を用いて4号ロ−タ−で60
rpmに於ける粘度の測定を行った。 2)高せん断力時の粘度 キャピラリ粘度計(Anton PAAR社製)を用い
て、5×106 1/Sの条件に於ける粘度の測定を行っ
た。 3)機械的安定性 マロン式試験機にかけ、発生した凝集物を300メッシ
ュ金網にて濾過採取し、乾燥重量の試料固形分に対する
重量%で求めた。(測定条件は50%に希釈した塗被紙
用組成物100gを50℃に加温し、温度を一定に保ち
ながら荷重15Kg,25分とした。) (塗被紙 物性) 4)ドライピック強度 RI印刷適性試験機(明製作所製)を用い、インキタッ
ク20の試験用インキにより紙むけが起こるまで重ね刷
りを行い、紙むけの程度を以下の基準により判定した。
【0027】 ◎ 非常に良好 ○ 良好 △ 普通 × 劣る 5)ウェットピック強度 RI印刷適性試験機を用いて、まずモルトンロ−ルで湿
し水を塗布したのちにインキタック15の試験用インキ
を用いてベタ印刷を行い、紙むけの程度をドライピック
強度と同様な基準で判定した。
【0028】
【表3】 表3から明かなように、本発明のカルボキシ変性ラテッ
クスにpH調節剤として水酸化リチウムを用いてpH5
〜10に調節されたラテックスを、バインダ−として含
有してなる塗被紙用組成物は高せん断力下の粘度が低
く、機械的安定性も良好で且つ、塗被紙物性でもウェッ
トピック強度の低下もない。実施例2と比べ比較例1〜
3のpH調節剤を使用すれば塗被紙用組成物の高せん断
力下の粘度は明かに高い。比較例4のpHが5未満の
時、即ち4では高せん断力下の粘度低減は見られない。
比較例5のpHが10を越えると、即ち11では、高せ
ん断力下の粘度は低減するものの、ウェットピック強度
が低下してしまう。比較例6のエチレン系不飽和カルボ
ン酸が1重量%未満の時、即ち0.5重量%では機械的
安定性が低下してしまう。比較例7のエチレン系不飽和
カルボン酸が10重量%を越えると、即ち11重量%で
は塗被紙用組成物の粘度が高くなると同時に塗被紙のウ
ェットピック強度が低下してしまう。これらより本発明
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
とは明かである。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗被紙用
組成物においては、限定された単量体の乳化重合反応生
成物を水酸化リチウムを用いてpHを5〜10に調節し
て組成物に含有させることにより、組成物の粘度および
機械的安定性を好適なものにすることができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−34224(JP,A) 特開 昭49−41612(JP,A) 特開 平3−227302(JP,A) 特開 平4−327298(JP,A) 特公 昭44−30739(JP,B1) 特公 昭45−18722(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D21H 11/00 - 27/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 全単量体の重量に基づき、(a)エチレ
    ン系不飽和カルボン酸単量体1〜10重量%、(b)a
    と共重合可能な他の単量体90〜99重量%の乳化重合
    反応生成物であって、水酸化リチウムを用いてpHが5
    〜10に調整されていることを特徴とするラテックス
    を、バインダ−として含有してなる塗被紙用組成物。
JP34217692A 1992-12-22 1992-12-22 塗被紙用組成物 Expired - Fee Related JP3160400B2 (ja)

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