JP3975096B2 - 共重合体ラテックスおよび紙塗工用組成物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ジエン系共重合体ラテックス、およびそれを用いる紙塗工用組成物に関し、さらに詳しくは、オフセット印刷、グラビア印刷に供される塗工紙あるいは塗工板紙その他に使用する紙塗工用のバインダーとして好適な、高性能のジエン系共重合体ラテックス、およびそれを用いる紙塗工用組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、合成共重合体ラテックスは、例えば、紙塗工用バインダー、カーペットバックサイジング用バインダー、不織布や人工皮革などの繊維結合用バインダー、あるいは各種材料の粘接着剤などとして広く用いられている。共重合体ラテックスがこのような用途に用いられる場合、共重合体ラテックスには、接着強度が強く、耐水性、乾燥加熱による耐ブリスター性などに優れていることが要求される。
塗工紙は、紙の印刷適性の向上および光沢などの光学特性の向上を目的として、抄造された原紙表面に、カオリンクレー、炭酸カルシウム、サチンホワイト、タルク、酸化チタンなどの顔料、それらのバインダーとしての共重合体ラテックスおよび粘度調整剤あるいは補助バインダーとしてのスターチ、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子を主構成成分とする紙塗工用組成物が塗工されているものである。
【０００３】
ここで、バインダーとしての共重合体ラテックスとしては従来からスチレンとブタジエンを主要モノマー成分として乳化重合されたスチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス、いわゆるＳＢ系ラテックスが汎用的に用いられている。
近年、カラー印刷された雑誌類やパンフレット、広告類の需要の拡大に伴って印刷速度の高速化が進められており、塗工紙および顔料バインダーに対する要求水準はますます高度化している。その中でも、特にインクピック抵抗性、いわゆるピック強度と、湿し水が塗布された後のインクピック抵抗性、いわゆる湿潤ピック強度の向上が強く求められている。これらのピック強度性能自体が負の相関関係にあるだけでなく、他の印刷物性、すなわち耐ブリスター性、網点再現性などとも負の相関関係にあるため、これらの諸物性を高水準にバランス化させる改良が一段と要求されている。これらの相反する物性は、顔料バインダーとして用いられているジエン系共重合体ラテックスの性能に強く依存することから、これまでジエン系共重合体ラテックスについて種々の検討がなされてきた。
【０００４】
例えば、これらの諸物性の高バランス化を目指し、２段もしくは多段重合法において特定のモノマー組成で重合する方法を用いたラテックスの改良が提案されている。（第１４２７９９０号公報，特開昭６２−１１７８９７号公報，特開平６−２４０５５９号公報，特開平７−２５８３０８号公報，特開平７−３２４１１２号公報，特開平７−３２４１１３号公報，特開平９−３１１４１号公報，特開平９−３１８９５号公報）しかしながら近年における本技術分野においては、より高度な物性バランスの達成が要求されており、いずれの方法も塗工紙におけるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性や紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性を向上させる方法として十分とは言い難かった。
【０００５】
一方、塗工紙の生産能力を向上するために近年高速塗工化が進んでおり、塗工液においては塗工の高速化に伴う乾燥能力の低下への対応および生産効率を高める目的で塗工液の高固形分化が進められている。塗工液を高固形分化するには、重質炭酸カルシウムの配合率を高める等の顔料面からの流動性の改良とスターチ等の増粘性の大きい水溶性バインダーを減らしラテックスを増量することによるバインダー面からの改良が採られている。しかし、炭酸カルシウム比率を高める顔料面からの流動性の改良では、白紙光沢が低下し好ましくない。また、ラテックス量を増量するバインダー面からの流動性の改良では、塗工紙表面のベタツキ性を増大させるため、バッキングロール汚れやスーパーカレンダー汚れなどの問題を発生させ好ましくない。
【０００６】
これらの問題を解決するために共重合体ラテックスを重合するにあたり、２段重合で第２段目にシアン化ビニル単量体、アミド基含有エチレン性不飽和単量体を重合することが提案されている（特開平４−２４０２９７号公報，特開平５−２３９１１３号公報）が、これらの方法では塗工紙の印刷適性と共重合体ラテックスの耐ベタツキ性は改善されるものの十分とは言い難く高速塗工のための高固形分条件下での塗工液の流動性は満足し得るものではなかった。
【０００７】
さらに、共重合ラテックスを重合するにあたり、２段重合を行い第２段目にメタクリロニトリルをある添加速度で連続的に添加重合することにより、塗工紙の印刷適性と高速塗工のための高固形分の塗工液の流動性に優れることが提案されている（特開平１０−１８２７０９）が、この方法でも塗工紙の印刷適性と紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性が満足し得るものではなかった。
このように、従来の技術では印刷と塗工紙の製造の一層の高速化に対応することができず、生産性を高め高品質の塗工紙の製造を可能にするバインダーとしての共重合体ラテックスの出現が強く求められているのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記の通り、従来の紙塗工用バインダーは、これを用いた塗工紙のピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性および操業性における要求を同時に満足させることはできなかった。本発明はこのような事情のもとで、塗工紙におけるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性に優れ、かつ紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性に優れる高性能の共重合体ラテックスを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような従来技術の持つ問題点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、単量体組成、乳化重合条件を特定することにより得られる特定のジエン系共重合体ラテックスが目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、以下の共重合体ラテックス、及び紙塗工用組成物を提供する。
［１］共役ジエン系単量体、およびこのものと共重合可能なその他の単量体を三段重合法により乳化重合して得られる共重合体ラテックスであって、第一工程で添加する単量体混合物（Ａ）が共役ジエン系単量体２０〜５０重量％およびこのものと共重合可能なその他の単量体５０〜８０重量％から成り、かつ、第二工程で添加する単量体混合物（Ｂ）が共役ジエン系単量体５０〜９０重量％およびこのものと共重合可能なその他の単量体１０〜５０重量％から成り、かつ、第三工程で添加する単量体混合物（Ｃ）が、（Ｃ）のみを重合して得られる共重合体のガラス転移点が８０℃以上となる単量体から成る共重合体ラテックスであって、単量体混合物（Ａ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＡ）と単量体混合物（Ｂ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＢ）とが、下記式（１）を満たす共重合体ラテックス。
０．８＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜４ （１）
［２］前記単量体混合物（Ａ）が、共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体としてシアン化ビニル系単量体を２０〜６０重量％含有する［１］記載の共重合体ラテックス。
［３］顔料１００重量部に対し、［１］又は［２］記載の共重合体ラテックスを３〜３０重量部用いた紙塗工用組成物。
【００１０】
本発明について以下にさらに詳しく説明する。
本発明の共重合体ラテックスは、三段階重合法を用いて乳化重合することによって製造される。
本発明の第一工程で添加される単量体混合物（Ａ）は、共役ジエン系単量体、およびこのものと共重合可能なその他の単量体から成るが、特に共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体としてシアン化ビニル系単量体を２０〜６０重量％含有することが好ましい。
【００１１】
第一工程に用いられる共役ジエン系単量体としては、例えば１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル１，３−ブタジエン、２−エチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、クロロプレン、２−クロル−１，３−ブタジエン、シクロペンタジエン等を挙げることができるが、好ましくは１，３−ブタジエンである。これらの共役ジエン系単量体は、１種あるいは２種以上を組み合わせて使用される。
これらの共役ジエン系単量体の好ましい使用量は、単量体混合物（Ａ）の２０〜５０重量％、さらに好ましくは２５〜４０重量％である。この使用量が２０重量％未満では得られる重合体が脆くなり、塗工紙のピック強度の改良効果が十分に得られない。また、５０重量％を超えると、紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の指標となる共重合体ラテックスの耐ベタツキ性改良効果、および塗工紙の湿潤ピック強度の改良効果が十分に出現されず、本発明の目的が十分に達せられない。
【００１２】
第一工程で使用される共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体としては、シアン化ビニル系単量体、芳香族ビニル系単量体、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、（メタ）アクリル酸アルキルエステル単量体、（メタ）アクリルアミド系単量体、酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル類、塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどのアミノ基含有エチレン性単量体類、スチレンスルホン酸ナトリウムなどを挙げることができる。これらの共重合可能な単量体は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用される。
【００１３】
シアン化ビニル系単量体としては、例えばアクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリルニトリルなどを挙げることができるが、特にアクリロニトリルが好ましい。これらのシアン化ビニル系単量体は１種あるいは２種以上組み合わせてもよく、また、その好ましい使用量は単量体混合物（Ａ）の２０〜６０重量％、さらに好ましくは２５〜５０重量％である。その使用量が２０重量％未満では、紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の指標となる共重合体ラテックスの耐ベタツキ性改良効果、および塗工紙の湿潤ピック強度の改良効果が十分に出現されない。また、６０重量％を越えるとラテックスの重合安定性に劣り好ましくない。
【００１４】
芳香族ビニル系単量体としては、例えばスチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、ｐ−メチルスチレン、ｏ−メチルスチレン、ｍ−メチルスチレン、エチルスチレン、ビニルキシレン、ブロモスチレン、ビニルベンジルクロリド、ｐ−ｔ−ブチルスチレン、クロロスチレン、アルキルスチレン、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼンなどが挙げられるが、特にスチレンが好ましい。
エチレン性不飽和カルボン酸単量体としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸などが挙げられる。これらのエチレン性不飽和カルボン酸単量体は１種あるいは２種以上組み合わせてもよく、その好ましい使用量は、全単量体の重量に基づき０．５〜１０重量部、さらに好ましくは１〜７重量部の範囲で選ばれる。この量が０．５重量部未満では、ラテックスの分散安定性が十分でなく、塗工液調整や塗工時において種々の問題が生じ、かつピック強度も低い。１０重量部を超えるとラテックスや塗工液の粘度が高くなり過ぎると共に、湿潤ピック強度が低下する傾向が見られ好ましくない。
【００１５】
（メタ）アクリル酸アルキルエステル単量体としては、例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、ｎ−アミル（メタ）アクリレート、イソアミルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ノニル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、２−エチル−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、グリシジル（メタ）アクリレート、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，４−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、１，５−ペンタンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールエトキシアクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、テトラエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、テトラメチロールメタンテトラ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、ビス（４−アクリロキシポリエトキシフェニル）プロパン、メトキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、２，２−ビス［４−（（メタ）アクリロキシエトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（（メタ）アクリロキシ・ジエトキシ）フェニル］プロパン、２，２−ビス［４−（（メタ）アクリロキシ・ポリエトキシ）フェニル］プロパン、イソボルニル（メタ）アクリレートなどが挙げられる。
【００１６】
（メタ）アクリルアミド系単量体としては、例えば（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミドなどのＮ−モノアルキル（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドなどのＮ、Ｎ−ジアルキル（メタ）アクリルアミド、グリシジルメタアクリルアミド、Ｎ−アルコキシ（メタ）アクリルアミド、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸などが挙げられ、その好ましい使用量は全単量体の重量に基づき１０重量部以下、さらに好ましくは７重量部以下である。１０重量部を超えて使用するとラテックスおよび紙塗工組成物の低せん断粘度を上げてしまい作業性を悪化させてしまうので好ましくない。
【００１７】
本発明の第二工程で添加される単量体混合物（Ｂ）は、共役ジエン系単量体、およびこのものと共重合可能なその他の単量体から成る。
第二工程に用いられる共役ジエン系単量体は第一工程で用いられる共役ジエン系単量体例と同様であり、例えば１，３−ブタジエン、イソプレン、２，３−ジメチル１，３−ブタジエン、２−エチル−１，３−ブタジエン、２−メチル−１，３−ブタジエン、１，３−ペンタジエン、クロロプレン、２−クロル−１，３−ブタジエン、シクロペンタジエン等を挙げることができるが、好ましくは１，３−ブタジエンである。これらの共役ジエン系単量体は、１種あるいは２種以上を組み合わせて使用される。
これらの共役ジエン系単量体の好ましい使用量は、単量体混合物（Ｂ）の５０〜９０重量％、さらに好ましくは５５〜８０重量％である。この使用量が５０重量％未満では得られる重合体が脆くなりすぎ、十分に高いピック強度が得られ難い。また、９０重量％を超えると、要求される耐ベタツキ性を達成することが難しく、本発明の目的が十分に達せられない。
【００１８】
第二工程で使用される共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体は、第一工程で用いられる共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体例と同様であり、シアン化ビニル系単量体、芳香族ビニル系単量体、エチレン性不飽和カルボン酸単量体、（メタ）アクリル酸アルキルエステル単量体、（メタ）アクリルアミド系単量体、酢酸ビニルなどのカルボン酸ビニルエステル類、塩化ビニルなどのハロゲン化ビニル類、アミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどのアミノ基含有エチレン性単量体類、スチレンスルホン酸ナトリウムなどを挙げることができる。これらの共重合可能な単量体は１種あるいは２種以上を組み合わせて使用される。
【００１９】
本発明の第三工程で添加される単量体混合物（Ｃ）は、（Ｃ）のみを重合して得られる共重合体のガラス転移点が８０℃以上となる単量体から成る。
第三工程で用いられる単量体としては、例えば、スチレン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メタクリル酸メチル、２−ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、アクリル酸、メタクリル酸などが挙げられ、混合物を用いる場合は、下記式より計算される混合物のガラス転移点：Ｔｇが８０℃以上で無ければならない。
１／Ｔｇ＝Σ｛Ｗ（ｉ）／Ｔｇ（ｉ）｝
ここで、Ｗ（ｉ）は単量体混合物（Ｃ）中の単量体ｉの重量分率であり、Ｔｇ（ｉ）は単量体（ｉ）の単独重合体のガラス転移点を絶対温度であらわした値である。
【００２０】
単量体混合物（Ｃ）の組成が（Ｃ）のみを重合して得られる共重合体のガラス転移点が８０℃以下では、本発明の効果であるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性バランスに優れ、かつ紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性に優れる高性能の共重合体ラテックスを得ることができない
本発明の共重合体ラテックスは、三段階重合法を用いて乳化重合するにあたり、第一工程で添加する単量体混合物（Ａ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＡ）と第二工程で添加する単量体混合物（Ｂ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＢ）とが、下記式（１）を満たすことが必須である。
０．８＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜４ （１）
【００２１】
これを満たすことにより、本発明の効果であるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性バランスに優れ、かつ紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性に優れる高性能の共重合体ラテックスを得ることができる。（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）が０．８以下では、特に湿潤ピック強度と紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性が十分でなく、また、（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）が４以上では、特にピック強度と耐ブリスター性が不十分で本発明の目的が達せられない。また、好ましい範囲は１．２＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜３である。
なお、共重合体の溶解パラメータ（ＳＰＡ）および（ＳＰＢ）は、Ｒｏｂｅｒｔ Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓが規定する方法により、各々の単量体化合物構造と単量体組成から算出することができる。（ＰＯＬＹＭＥＲ ＥＮＧＩＮＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤ ＳＣＩＥＮＣＥ，１９７４，Ｖｏｌ．１４，Ｎｏ．２，１４７−１５４ｐａｇｅ参照）
【００２２】
本発明では、本発明の効果を出現させる上で、第一工程に添加された単量体混合物（Ａ）の第二工程の重合を開始する時点での重合転化率は５０〜９０重量％であることが好ましく、さらには６０〜８０重量％であることが好ましい。重合転化率が５０重量％未満では特に湿潤ピック強度と紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の向上が十分に認められず、９０重量％を超えるとピック強度の向上が十分に認められない。
また、第一、第二工程に添加された単量体混合物（Ａ）、（Ｂ）の第三工程の重合を開始する時点での重合転化率は８０〜９５重量％であることが好ましく、さらには８５〜９０重量％であることが好ましい。重合転化率が８０重量％未満では紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の向上が十分に認められず、９５重量％を超えると重合不安定となり重合残さが多量に発生し好ましくない。
【００２３】
本発明の第一工程で添加される単量体混合物（Ａ）と第二工程で添加される単量体混合物（Ｂ）の重量比（Ａ）／（Ｂ）は、（Ａ）、（Ｂ）の組成内容、重合転化率、および各々の混合物由来の共重合体間の相溶性により一概に決定できないが、通常１／９〜９／１までが選択され、好ましくは３／７〜７／３の範囲である。重量比（Ａ）／（Ｂ）が１／９未満では湿潤ピック強度、耐ベタツキ性の改良効果が十分でなく、また、９／１を超えると特にピック強度の改良効果が十分でなく、いずれも本発明の効果であるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性バランスの向上が十分に認められず好ましくない。
また、本発明の第三工程で添加される単量体混合物（Ｃ）の割合は、全体の２０％未満が好ましく、より好ましくは３％〜１０％の範囲である。単量体混合物（Ｃ）が２０％以上だと十分なピック強度が得られず、好ましくない。
【００２４】
本発明で使用される単量体を乳化重合するに際しては、特に制限はなく、従来公知の方法で、水性媒体中で前記の単量体、連鎖移動剤と界面活性剤、ラジカル重合開始剤と必要に応じて用いられる他の添加剤成分を基本構成成分とする分散系において単量体を重合させて、共重合体粒子の水性分散液、すなわちジエン系共重合体ラテックスを製造する方法などが用いられる。
このジエン系共重合体ラテックス中の共重合体の濃度は４０〜６０重量％の範囲で選ばれ、また、その平均粒子径は０．０４〜０．４μｍの範囲にあることが望ましく、さらに０．０５〜０．２μｍの範囲にあることが好ましい。平均粒子径はシードラテックスや界面活性剤の使用割合などによって調整することができ、一般にその使用割合を高くするほど生成共重合体ラテックスの平均粒子径は小さくなる傾向がある。シードラテックスの重合は、本発明のラテックスの重合に先だって同一反応容器で行っても、異なる反応容器で重合したシードラテックスを用いても良い。
【００２５】
単量体組成物の添加方法としては、各重合工程とも、単量体組成物の一括添加法、単量体組成物の一部を添加した後に重合の進行に従って断続的もしくは連続的に添加する法、また、単量体組成物を連続的に添加する法等のいずれでもよい。また、単量体組成物を連続的に添加する場合の添加速度にも、特に制限はない。
本発明のジエン系共重合体ラテックスは、一般の乳化重合に使用されている公知の連鎖移動剤を使用することができる。例えば、α−メチルスチレンダイマーなどの核置換α−メチルスチレンの二量体類、ｎ−ブチルメルカプタン、ｎ−オクチルメルカプタン、ｎ−ラウリルメルカプタン、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔ−ドデシルメルカプタンなどのメルカプタン類、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィドなどのジスルフィド類、四塩化炭素、四臭化炭素などのハロゲン化誘導体、２−エチルヘキシルチオグリコレート、ターピノーレンなどを挙げられ、これらの１種または２種以上が使用される。
【００２６】
連鎖移動剤としては特にα−メチルスチレンダイマ−およびｔ−ドデシルメルカプタンが好ましい。連鎖移動剤は単量体１００重量部あたり０．２〜１０重量部の範囲内で使用することが好ましい。この範囲を外れるとピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性のバランスが低下し本発明の効果を出現させることが難しくなる。α−メチルスチレンダイマーには、異性体として２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテン、２，４−ジフェニル−４−メチル−２−ペンテンおよび１，１，３−トリメチル−３−フェニルインダンがあるが、本発明で使用されるα−メチルスチレンダイマーとしては、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテンの比率が６０重量％以上であることが好ましく、特に好ましくは、２，４−ジフェニル−４−メチル−１−ペンテンの比率が８０重量％以上である。
【００２７】
界面活性剤としては、一般の乳化重合に使用されている公知の界面活性剤を使用することができる。例えば、脂肪族セッケン、ロジン酸セッケン、アルキルスルホン酸塩、ジアルキルアリールスルホン酸塩、アルキルスルホコハク酸塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸塩などのアニオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマーなどのノニオン性界面活性剤、スチレンスルホン酸ナトリウムの様な単量体との反応性を有する官能基を持った反応性界面活性剤、さらに必要に応じてベタイン型などの両性界面活性剤などが挙げられ、これらの１種または２種以上が使用される。この界面活性剤は通常、アニオン性界面活性剤単独、反応性界面活性剤単独、アニオン性／反応性またはアニオン性／ノニオン性の混合系で用いられ、その使用量は全単量体の重量に基づき、通常０．０５〜２重量％の範囲で選ばれる。
【００２８】
前記ラジカル重合開始剤は、熱または還元性物質の存在下ラジカル分解して単量体の付加重合を開始させるものであり、無機系開始剤および有機系開始剤のいずれも使用できる。このようなものとしては、例えば水溶性又は油溶性のペルオキソ二硫酸塩、過酸化物、アゾビス化合物等、具体的にはペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム、過酸化水素、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、過酸化ベンゾイル、２，２−アゾビスブチロニトリル、クメンハイドロパーオキサイドなどがあり、また他に、ＰＯＬＹＭＥＲ ＨＡＮＤＢＯＯＫ（３ｒｄ ｅｄｉｔｉｏｎ）、Ｊ．ＢｒａｎｄｒｕｐおよびＥ．Ｈ．Ｉｍｍｅｒｇｕｔ著、Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｌｙ ＆ Ｓｏｎｓ刊（１９８９）に記載されている化合物が挙げられる。
【００２９】
また、酸性亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸やその塩、エリソルビン酸やその塩、ロンガリットなどの還元剤を重合開始剤に組み合わせて用いる、いわゆるレドックス重合法を採用することもできる。第一工程では特に無機系のラジカル重合開始剤を使用することが好ましく、さらには重合の全工程において無機系のラジカル重合開始剤を使用することが好ましい。これらの中で特にペルオキソ二硫酸塩が重合開始剤として好適である。この重合開始剤の使用量は、全単量体の重量に基づき、通常０．１〜５．０重量％の範囲から、好ましくは０．２〜３．０重量％の範囲から選ばれる。
【００３０】
この乳化重合における重合温度は、通常６０〜１００℃の範囲で選ばれるが、前記レドックス重合法等により、より低い温度で重合を行っても良い。また、各重合工程での重合温度は同じでも異なっていても良い。重合時間は、通常５〜３０時間である。また、本発明の第二工程終了後にさらに単量体を添加し、重合工程を重ねても良い。
本発明においては、必要に応じ各種重合調整剤を添加することができる。例えば、ｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウムなどのｐＨ調整剤を添加することができ、この中でも水酸化カリウムがピック強度と湿潤ピック強度のバランスを高める点で特に好ましく、重合後のｐＨ調整剤としては好適である。また、エチレンジアミン四酢酸ナトリウムなどの各種キレート剤なども重合調整剤として添加することもできる。また、必要に応じ本発明の共重合体ラテックスにアルカリ感応ラテックスを添加してもさしつかえない。
【００３１】
本発明のジエン系共重合体ラテックスを紙塗工用塗料のバインダーとして用いる場合には、通常行われている実施態様で行うことができる。すなわち、分散剤を溶解させた水中に、カオリンクレー、炭酸カルシウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、サチンホワイト、タルク等の無機顔料、プラスチックピグメントやバインダーピグメントとして知られる有機顔料、澱粉、カゼイン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等の水溶性高分子、増粘剤、染料、消泡剤、防腐剤、耐水化剤、滑剤、印刷適性向上剤、保水剤等の各種添加剤とともにジエン系共重合体ラテックスを添加して混合し、均一な分散液とする態様である。
顔料と本発明のジエン系共重合体ラテックスの使用割合は組成物の使用目的によって適宜決定することが出来るが、好ましくは顔料１００重量部に対してラテックス３〜３０重量部である。そして、この紙塗工液は、各種ブレードコーター、ロールコーター、エアーナイフコーター、バーコーターなどを用いる通常の方法によって原紙に塗工することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、実施例により本発明を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制約を受けるものではない。なお、各特性は次のようにして求めた。
（１）共重合体ラテックスの性状
（い）粒径
光散乱法粒度分析計（シーエヌウッド社製モデル６０００）により共重合体ラテックス粒子の平均直径を測定した。
（ろ）耐ベタツキ性
マイラーフィルムにラテックスをＮｏ１３ワイヤーバーにて塗布した後、１３０℃で６０秒乾燥する。黒ラシャ紙と重ね合わせ、温度７０℃、線圧２０ｋｇ／ｃｍのスーパーカレンダーを通す。黒ラシャ紙をマイラーフィルムより剥離し、ラシャ紙繊維のラテックスフィルム上への転移を肉眼で観察した。評価は１０点評価法で行い、転移の少ないものほど高得点とした。
【００３３】
（２）紙塗工性能評価
（い）ピック強度
ＲＩ印刷試験機（明製作所）を用いて、中央部に塗工紙（１．５ｃｍ×２０ｃｍ）をならべて貼った台紙（３０ｃｍ×２５．５ｃｍ）に、印刷インク（東華色素社製、商品名：ＳＤスーパーデラックス５０紅Ｂ（タック１８のもの）０．４ｃｃを２５ｃｍ×２１ｃｍの印刷面積で台紙ごと印刷し塗工紙に重ね刷りした。ゴムロールに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その状態を観察した。評価は１０点評価法で行い、ピッキング現象の少ないものほど高得点とした。
【００３４】
（ろ）湿潤ピック強度
ＲＩ印刷試験機（明製作所）を用いて、中央部に塗工紙（１．５ｃｍ×２０ｃｍ）ならべて貼った台紙（３０ｃｍ×２５．５ｃｍ）にモルトンロールで塗工紙表面に給水を行い、その直後に印刷インク（東華色素社製、商品名：ＳＤスーパーデラックス５０紅Ｂ（タック１５のもの）０．４ｃｃを２５ｃｍ×２１ｃｍの印刷面積で１回刷りを行い、ゴムロールに現れたピッキング状態を別の台紙に裏取りし、その状態を観察した。評価は１０点評価法で行い、ピッキング現象の少ないものほど高得点とした。
【００３５】
（は）耐ブリスター性
ＲＩ印刷試験機（明製作所）を用いて、台紙（３０ｃｍ×２５．５ｃｍ）の中央部に塗工紙（２０ｃｍ×２０ｃｍ）を貼り、印刷インク（大日本インキ社製、商品名：Ｗｅｂｂ Ｚｅｔｔ 黄）０．３ｃｃを２５ｃｍ×２１ｃｍの印刷面積で台紙ごとべた刷りした。この条件で両面印刷された塗工紙を適当な大きさに裁断し、その試験片を所定の温度に調整したシリコンオイル恒温槽に浸してブリスターが発生するか否かを観察した。恒温槽の温度を変化させてこの試験を行った。ブリスター発生温度が高いものほど耐ブリスター性に優れる。
【００３６】
【実施例１】
平均直径０．０３５μｍのシード粒子の水性分散体（シード固形分濃度重量３５％）３．０重量部を撹拌装置と温度調節用ジャケットを取り付けた耐圧反応容器に入れ、さらに水７０重量部、ラウリル硫酸ナトリウム０．１重量部、表１に示す第一工程用単量体の内のイタコン酸とフマール酸の組成（重量部）に第一工程の添加比率（重量％）を乗じた部数を仕込み、内温を８０℃に昇温した。次いで表１に示す第一工程重合用単量体の内のイタコン酸とフマール酸を除く単量体と連鎖移動剤の組成（重量部）に第一工程の添加比率（重量％）を乗じた部数を混合した単量体組成物と、水１５重量部、ペルオキソ二硫酸ナトリウム１重量部、ラウリル硫酸ナトリウム０．１重量部、水酸化ナトリウム０．２重量部からなる開始剤系水溶液を、それぞれ２時間および３時間かけて一定の流速で添加した。
【００３７】
第一工程重合用単量体混合物の添加終了から１時間後より表１に示す第二工程重合用単量体の組成（重量部）に第二工程の添加比率（重量％）を乗じた部数を混合した単量体組成物を３時間かけて連続的に添加した。次に表１に示す第三工程重合用単量体を第二工程重合用単量体混合物の添加終了直後より２時間かけて連続的に添加した。そして８０℃の温度をそのまま４時間保ったのち冷却した。次いで生成したジエン系共重合体ラテックスに水酸化ナトリウムを添加してｐＨを８とした。次に、スチームストリッピング法により未反応単量体を除去し、２００メッシュの金網で濾過した。このジエン系共重合体ラテックスは最終的には固形分濃度５０重量％に調整した。このようにして得られたジエン系共重合体ラテックスをラテックス（イ）とする。
【００３８】
【実施例２〜４】
表１に示した単量体成分、連鎖移動剤を用い、単量体組成物の添加時間を各工程の添加比率に応じて増減した以外は実施例１と同様の方法でラテックス（ロ）〜（ニ）を得た。
【００３９】
【比較例１〜４】
表１に示した単量体成分、連鎖移動剤を用い、単量体組成物の添加時間を各工程の添加比率に応じて増減した以外は実施例１と同様の方法でラテックス（ホ）〜（チ）を得た。
【００４０】
【表１】

【００４１】
【実施例５〜８】
ラテックス（イ）〜（ニ）を用いて下記の配合で紙塗工用組成物を調整した。（配合処方）
カオリンクレー ７０ 重量部
炭酸カルシウム ３０ 重量部
ポリアクリル酸ソーダ ０．２ 重量部
水酸化ナトリウム ０．１ 重量部
リン酸エステル化デンプン ２．５ 重量部
共重合体ラテックス １２ 重量部
水（全固形分が６４％になるように添加）
【００４２】
なお、カオリンクレーとしてはウルトラホワイト９０（ＥＮＧＥＬＨＡＲＤ社製）を、炭酸カルシウムとしてはカービタル９０（ＥＣＣ社製）を、ポリアクリル酸ソーダとしてはアロンＴ−４０（東亜合成社製）を、リン酸エステル化デンプンとしてはＭＳ−４６００（日本食品化工社製）をそれぞれ使用した。
得られた紙塗工用組成物を坪量７５ｇ／ｍ²の塗工原紙に塗工量が片面１４ｇ／ｍ²になるように両面ブレード塗工して、塗工紙を得た。この塗工紙を用いて行った評価結果を表２に示す。
【００４３】
【比較例５〜８】
ラテックスとして、（ホ）〜（チ）を用いた以外は実施例８〜１４と同様にして塗工紙を得た。この塗工紙を用いて行った評価結果を表２に示す。
【００４４】
【表２】

【００４５】
表２から明らかなように、本発明の共重合体ラテックス（イ）〜（ニ）をバインダーとして用いた塗工紙（実施例５〜８）は、いずれも塗工紙におけるピック強度、湿潤ピック強度等の塗工紙物性に優れ、かつ紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の指標となる耐ベタツキ性に優れていることが分かる。
第三工程のないラテックス（ホ）、第三工程で添加される単量体のＴｇが低いラテックス（へ）では、湿順ピック強度、耐ベタツキ性に劣る（比較例５、６）。
【００４６】
第一工程で添加する単量体混合物（Ａ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＡ）と第二工程で添加する単量体混合物（Ｂ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＢ）とが、本発明の請求範囲である
０．８＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜４の小さいほうに範囲外であるラテックス（ト）では、特に湿潤ピック強度と耐べたつき性に劣る（比較例７）。
（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）が本発明の範囲外で、大きすぎるラテックス（チ）では、特にピック強度に劣る（比較例８）。
【００４７】
【実施例９〜１２】
内温を７５℃に昇温、その温度で重合を行い、表３に示した単量体成分、連鎖移動剤を用い、単量体組成物の添加時間を各工程の添加比率に応じて増減した以外は実施例１と同様の方法でラテックス（リ）〜（ヲ）を得た。
【００４８】
【比較例９〜１２】
内温を７５℃に昇温、その温度で重合を行い、表３に示した単量体成分、連鎖移動剤を用い、単量体組成物の添加時間を各工程の添加比率に応じて増減した以外は実施例１と同様の方法でラテックス（ワ）〜（タ）を得た。
【００４９】
【表３】

【００５０】
【実施例１３〜１６】
ラテックスとして、（リ）〜（ヲ）を用いた以外は実施例５〜８と同様にして塗工紙を得た。この塗工紙を用いて行った評価結果を表４に示す。
【００５１】
【比較例１３〜１６】
ラテックスとして、（ワ）〜（タ）を用いた以外は実施例５〜８と同様にして塗工紙を得た。この塗工紙を用いて行った評価結果を表４に示す。
【００５２】
【表４】

【００５３】
表４から明らかなように、本発明の共重合体ラテックス（リ）〜（ヲ）をバインダーとして用いた塗工紙（実施例１３〜１６）は、いずれも塗工紙におけるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性に優れ、かつ紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性の指標となる耐ベタツキ性に優れていることが分かる。
第三工程のないラテックス（ワ）、第三工程で添加される単量体のＴｇが低いラテックス（カ）では、湿順ピック強度、耐ベタツキ性に劣る（比較例１３、１４）。
【００５４】
第一工程で添加する単量体混合物（Ａ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＡ）と第二工程で添加する単量体混合物（Ｂ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＢ）とが、本発明の請求範囲である
０．８＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜４の小さいほうに範囲外であるラテックス（ヨ）では、特に湿潤ピック強度と耐べたつき性に劣る（比較例１５）。
（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）が本発明の範囲外で、大きすぎるラテックス（タ）では、特にピック強度に劣る（比較例１６）。
【００５５】
【発明の効果】
塗工紙におけるピック強度、湿潤ピック強度、耐ブリスター性等の塗工紙物性をバランス良く向上することができる。また、紙塗工における耐バッキングロール汚れ特性を向上することができる。

Claims (3)

1. 共役ジエン系単量体、およびこのものと共重合可能なその他の単量体を三段重合法により乳化重合して得られる共重合体ラテックスであって、第一工程で添加する単量体混合物（Ａ）が共役ジエン系単量体２０〜５０重量％およびこのものと共重合可能なその他の単量体５０〜８０重量％から成り、かつ、第二工程で添加する単量体混合物（Ｂ）が共役ジエン系単量体５０〜９０重量％およびこのものと共重合可能なその他の単量体１０〜５０重量％から成り、かつ、第三工程で添加する単量体混合物（Ｃ）が、（Ｃ）のみを重合して得られる共重合体のガラス転移点が８０℃以上となる単量体から成る共重合体ラテックスであって、単量体混合物（Ａ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＡ）と単量体混合物（Ｂ）の組成から得られる共重合体の溶解性パラメータ（ＳＰＢ）とが、下記式（１）を満たす共重合体ラテックス。
   ０．８＜（ＳＰＡ）−（ＳＰＢ）＜４ （１）
2. 前記単量体混合物（Ａ）が、共役ジエン系単量体と共重合可能なその他の単量体としてシアン化ビニル系単量体を２０〜６０重量％含有する請求項１記載の共重合体ラテックス。
3. 顔料１００重量部に対し、請求項１又は２記載の共重合体ラテックスを３〜３０重量部用いた紙塗工用組成物。