JPH06280198A

JPH06280198A - 紙用透明化処理剤

Info

Publication number: JPH06280198A
Application number: JP6686593A
Authority: JP
Inventors: Fumio Ito; 文男伊藤
Original assignee: Toyo Ink Mfg Co Ltd
Current assignee: Artience Co Ltd
Priority date: 1993-03-25
Filing date: 1993-03-25
Publication date: 1994-10-04

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は，上質紙のような不透明な紙の全部又
は一部を透明化するのに適した紙用透明化処理剤の提供
を目的とする。【構成】 (1)カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量
体 5〜95重量％および (2)スチレン類及び（メタ）アク
リル酸エステルから選ばれる少なくとも１種の単量体95
〜5 重量％を含む単量体混合物を共重合して得られる，
分子量2000以下，酸化60〜550 mg KOH/gの共重合体を，
塩基性化合物により中和してなる水性重合体を有効成分
とすることを特徴とする紙用透明化処理剤。【効果】本発明の透明化処理剤によれば，一般的に用い
られている上質紙のような不透明な紙の全部または一部
をムラなく廉価に透明化でき，更に，透明化した紙は表
面の耐ブロッキング性が良好で，強度が低下せず，寸法
安定性が良いと言う優れた効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，紙用透明化処理剤に関
するものである。さらに詳しくは，上質紙のような不透
明な紙の全部又は一部を透明化するための処理剤に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】紙は通常，不透明であるが，これは紙の
成分であるセルロースの中に空隙が存在し，セルロース
と空隙の屈折率の差により，光が屈折して直進できない
ためである。したがって，紙を透明化するには，屈折率
の異なるこの空隙を少なくするか，又は，その空隙をセ
ルロースと同じような屈折率を持つ物質で置換すること
が必要である。従来，紙を透明化する方法としては，
(a)パルプ繊維を高度に叩解し，空隙が少なくなるよう
にする方法， (b)紙に油類等の液体物質を含浸させる方
法， (c)紙に樹脂の有機溶剤溶液を含浸させた後，乾燥
する方法， (d)光硬化性樹脂溶液を含浸後，紫外線や電
子線を用いて硬化させる方法，更に (e)水性エマルショ
ンを含浸させた後，乾燥する方法等が知られている。

【０００３】紙の透明化処理においては，透明化後の紙
の透明性が高いこと，ムラないこと，表面の耐ブロッキ
ング性が良好なこと，強度が低下しないこと，寸法安定
性が良いこと，生産性が高く廉価なこと等が要求される
が，上記 (a)〜(e) の従来法の場合には以下のような問
題点を有する。(a)は，パルプ繊維を高度に叩解してい
るため繊維の強度が低下し，それを用いて抄紙した紙は
引き裂き強度が低く，また，透明性が不充分で寸法安定
性も悪い。更に，すでに抄紙された一般的な上質紙のよ
うな紙の一部分のみを透明化するといったことはできな
い。

【０００４】(b)は，液体物質を含浸させているため，
透明化後も含浸した液体が紙の中を移動し，透明化部分
が滲んだり，他の紙等に転移するといった問題がある。
また，液体物質の蒸発により，透明性が経時的に悪化す
る。(c)は，有機溶剤を取り扱うため，火災等の危険
性，溶剤の回収，作業者の安全衛生上あるいは環境上の
問題が生じる。(d)は，光硬化性樹脂のコストが高い。
また，紫外線，電子線の照射装置の設備に多大の費用が
かかるといった問題がある。(e)は，エマルションは粒
子であるため，パルプ繊維の空隙に充分含浸せず，透明
性が不充分である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果，特定組成の単量体
混合物を共重合して得られる特定の物性値を有する共重
合体を中和してなる水性重合体を透明化処理剤とした場
合には，水性塗布ができるので塗布時及び乾燥時におけ
る安全性及び作業性に優れているのは勿論，処理後の紙
の透明性が高く，また，紙の強度低下もなく均一な透明
化処理ができることを見い出し，本発明を完成するに至
った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち，本発明は，
(1)カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体 5〜95
重量％および (2)スチレン類及び（メタ）アクリル酸エ
ステルから選ばれる少なくとも１種の単量体95〜5 重量
％を含む単量体混合物を共重合して得られる，分子量20
00以下，酸化60〜550 mg KOH/gの共重合体を，塩基性化
合物により中和してなる水性重合体を有効成分とする紙
用透明化処理剤を提供する。以下，本発明の構成につき
詳細に説明する。

【０００７】(1)カルボキシル基含有エチレン性不飽和
単量体としては，アクリル酸，メタクリル酸，クロトン
酸などの一塩基酸，マレイン酸，イタコン酸，フマル酸
などの二塩基酸又はその半エステル等が挙げられ，特
に，アクリル酸，メタクリル酸が好適である。これら単
量体は，２種以上併用して使用してもよい。また，(2)
スチレン類及び（メタ）アクリル酸エステルとしては，
スチレン，α−メチルスチレン等のスチレン類及びアク
リル酸メチル，アクリル酸エチル，メタクリル酸メチ
ル，メタクリル酸エチル等の（メタ）アクリル酸低級ア
ルキルエステルが挙げられる。これら単量体は，２種以
上併用して使用してもよい。

【０００８】本発明の単量体混合物は，単量体(1) およ
び(2) を必須成分とするが，必要に応じてアクリルアミ
ド，メタアクリルアミド等の共重合可能な単量体(3) を
含んでもよい。これら単量体の使用割合は, 単量体(1)
が 5〜95重量％，好ましくは5〜50重量％，単量体(2)
が95〜5 重量％，好ましくは90〜50重量％であり，また
単量体(3) は 0〜50重量％，好ましくは 0〜20重量％で
ある。本発明では，後の中和処理により水溶または水分
散化が可能である特定の酸価を有する共重合体を製造す
る必要があるが，酸価は単量体の組成により決定される
ので，所望の酸価となるような単量体の組合せ及び使用
割合を上記範囲から選定する必要がある。

【０００９】本発明の共重合体は, 酸価が60〜550 mg K
OH/g，好ましくは60〜300 mg KOH/gのものである。酸価
が60mg KOH/gより低い場合には，後述する中和処理によ
っても共重合体を水溶または水分散化することができ
ず，逆に 550mg KOH/gより高い場合には，最終的に得ら
れる透明紙が黄色く着色するので好ましくない。また，
共重合体の分子量は, 2000以下，好ましくは 800〜1900
である。分子量が大きすぎると紙への浸透性が不良とな
り，紙の透明性を向上させることができない。なお，本
発明で言う分子量とは重量平均分子量で示される値であ
る。さらに，共重合体のガラス転移温度は 0〜150 ℃で
あることが好ましく, 30〜120℃であることがより好ま
しい。ガラス転移温度が低すぎると透明化処理剤を紙表
面に塗布した表面の耐ブロッキング性が不良となり，あ
まり高すぎると皮膜が脆くクラックが入り，紙に対して
良好な透明性を与えられなくなる。

【００１０】上記単量体混合物の重合方法としては特に
限定されるものではなく，公知の一般的な重合法を採用
することができる。例えば，単量体混合物をトルエンな
どの有機溶媒中に溶解し，重合開始剤の存在下で加熱重
合する溶液重合法が代表的方法として挙げられる。この
際の重合温度は単量体の組成によっても多少異なるが，
通常70〜170 ℃程度である。重合開始剤としては，有機
過酸化物系，アゾ系化合物系，レドックス系などの公知
のものが使用可能で，ベンゾイルパーオキサイドが一般
的である。重合開始剤の使用量は通常，全単量体に対し
て 0.1〜3 重量％，好ましくは 0.5〜2 重量％である。
重合開始剤の使用量があまり少ない場合には，重合が良
好に行なわれないばかりか，低分子量の共重合体を得る
のが難しくなる。

【００１１】重合後の混合物は，その溶媒を一般的な方
法で除去し, 生成した共重合体を得ることができる。重
合により得られた前記物性値を有する共重合体は水性の
重合体ではないので，本発明においては，この共重合体
を更に塩基性化合物によって中和し水性重合体とする必
要がある。塩基性化合物は有機化合物でも無機化合物で
もよく，有機化合物としては，モノエタノールアミン，
トリエチルアミン等が例示され，また，無機塩基として
は，アンモニア，水酸化ナトリウム，水酸化カリウム等
が例示される。中和において使用する塩基性化合物の量
は，必ずしも共重合体の酸価に対して等モル量である必
要はなく，共重合体が水溶または水分散性を示せば，等
モル量より少なくても多くても構わない。

【００１２】共重合体の中和は，共重合体に対して 0.3
〜3 重量倍，好ましくは 0.5〜2 重量倍の水及び所定量
の塩基性化合物を混合し均一攪拌処理することにより行
なうのが望ましい。この際，例えば，40〜90℃の温度で
10〜150 分程度，加熱攪拌を施すと中和反応が効率的に
促進されるので好ましい。本発明では, 中和処理により
得られた水性重合体を透明化処理剤として用いる。透明
化処理剤を実際に紙に施す場合，通常，重合体濃度が20
〜80重量％，好ましくは40〜70重量％で, 処理剤の粘度
が 700〜2500cps のものが好適である。また，該処理剤
のｐＨは 7.0〜10.0が好ましく， 7.5〜9.5 がより好ま
しい。

【００１３】従って，中和処理によって得られた水性重
合体は, 必要に応じて所望の濃度及び粘度に調整され
る。なお，透明化処理剤には, 必要に応じて消泡剤や剥
離剤などを適宜添加しても差し支えない。また，高速な
浸透，乾燥が必要な場合や，低い温度での乾燥が必要な
場合には，界面活性剤等の水性の浸透助剤や水性の乾燥
助剤等を添加することもできる。

【００１４】本発明の透明化処理剤は，通常必要とされ
る耐ブロッキング性をすでに持っているが，さらに高い
耐ブロッキング性が必要とされる場合には，架橋により
その表面強度を向上させることができる。それは，水性
重合体に含有されるカルボキシル基と架橋する，ジアミ
ン類，ポリアミン類，アジリジン誘導体，ジエポキシ化
合物，金属酸化物，有機酸金属塩および金属アルコキシ
ドから選ばれる少なくとも１種の架橋剤を添加すること
により達成される。架橋剤としては，例えば，エチレン
ジアミン，アジリジン，プロピレングリコールジグリシ
ジルエーテル，酸化亜鉛，ステアリン酸ジルコニル，ア
ルミニウムイソプロピレートが例示される。

【００１５】本発明の透明化処理剤は水溶液または水分
散体であるために，従来公知の印刷方法で紙に塗工する
ことが可能である。その後，加熱乾燥することにより透
明化剤が浸透し，透明な紙を得ることができる。紙に対
する塗布量は対象となる紙質，透明度及び水性重合体の
組成や濃度などにより異なるが，10〜100g/m²，好まし
くは20〜80g/m²程度である。また，加熱乾燥の条件は，
通常 100〜200 ℃の温度で30秒〜５分程度である。

【００１６】本発明の透明化処理剤は, 透明化する紙の
違い等に対しても，透明化処理剤中の共重合体濃度や，
中和に用いる塩基性化合物の種類，量等の条件を変える
ことにより，ムラがなく，透明性の高い透明紙を得るこ
とができる。また，前記架橋剤を添加した紙用透明化処
理剤を用いれば，その塗膜の表面強度を高めることがで
き，耐ブロッキング性も広範囲に設定することができ
る。

【００１７】

〔実施例１〕

（透明化処理剤の調整）メタクリル酸３１部メタクリル酸メチル３４部スチレン３５部からなる単量体混合物 100部を予めトルエン溶媒 100部
に溶解し，これに重合開始剤としてベンゾイルパーオキ
サイド１部を加えた溶液を, 内温を 100℃に制御したト
ルエン溶媒 100部中に５時間かけて定量的に滴下供給す
ることにより重合を行ない，次いで，重合混合物からト
ルエン溶媒を留去することにより共重合体を得た。この
共重合体は分子量1000で，酸価 130mg KOH/gであった。

【００１８】次に，この共重合体を下記割合でトリエチ
ルアミンと混合した。共重合体５５部トリエチルアミン１３部水３２部この混合物を80℃に１時間保つことにより中和処理を行
ない共重合体を水溶性化したのち冷却し，濃度55％，粘
度1280cps, pH8.5の重合体水溶液を得た。

【００１９】（紙の透明化処理）坪量62g/m²の上質紙の
表面に，上記重合体水溶液（本発明の透明化処理剤）を
50g/m²印刷塗布した後，これを熱風乾燥機で 150℃の温
度で１分間乾燥することにより上質紙の透明化処理を行
なった。その結果，不透明度24％の透明度を得ることが
できた。なお，不透明度は JISP8138 に基づく紙の不透
明度試験法により測定した。この透明紙を温度40℃，湿
度80％の恒温恒湿槽内に，500g/cm²の荷重をかけて８時
間放置したところ，ブロッキングを起こさず, 耐ブロッ
キング性は良好であった。また，透明化後も強度が低下
せず，寸法も塗工前後で変化がなかった。このことか
ら，本発明の透明化処理剤は非常に優れていることが理
解できる。

【００２０】〔実施例２〕（透明化処理剤の調製）アクリル酸２６部メアクリル酸メチル６４部アクリル酸エチル１０部からなる単量体混合物 100部を実施例１と同様な方法で
共重合することにより，分子量1800，酸価 180mg KOH/g
の共重合体を得た。次に，この共重合体を下記割合でア
ンモニア水と混合，溶解し中和処理することにより，濃
度55％，粘度2000cps, pH8.7の重合体水溶液を得た。共重合体５５部２５％アンモニア水１２部水３３部（紙の透明化処理）上記重合体水溶液を用いて，実施例
１と同様な方法で上質紙の透明化処理を行った結果，不
透明度21％の透明紙を得ることができた。また，この透
明紙の耐ブロッキング性, 強度及び寸法安定性も良好で
あった。

【００２１】〔実施例３〕（紙の透明化処理剤の調製）マレイン酸モノブチルエステル６３部スチレン３７部からなる単量体混合物 100部を実施例１と同様な方法で
共重合することにより，分子量1600，酸価 205mg KOH/g
の共重合体を得た。次に，この共重合体を下記割合でモ
ノエタノールアミノと混合，溶解し中和処理することに
より，濃度55％，粘度1050cps, pH7.8の共重合体水溶液
を得た。共重合体５５部モノエタノールアミン１３部水３２部（紙の透明化処理）上記重合体水溶液を用いて，実施例
１と同様な方法で上質紙の透明化処理を行った結果，不
透明度20％の透明紙を得ることができた。また，この透
明紙の耐ブロッキング性，強度，寸法安定性も良好であ
った。

【００２２】〔実施例４〕（透明化処理剤の調整）実施例２で得た重合体水溶液
に，下記の割合で架橋剤溶液を添加することにより，濃
度55％，粘度 980cps, pH8.8の架橋性共重合体水溶液を
得た。共重合体水溶液９８部 10％酸化亜鉛アンモニア水溶液２部（紙の透明化処理）上記架橋性重合体水溶液を用いて，
実施例１と同様な方法で上質紙の透明化処理を行った結
果，不透明度21％の透明紙を得ることができた。本実施
例および実施例２で得られた透明紙を温度60℃，湿度90
％の恒温恒湿槽内に，500g/cm²の荷重をかけて８時間放
置したところ，実施例２の透明紙はブロッキングを起こ
したが，本実施例の透明紙は厳しい条件下でもブロッキ
ングを起こさなかった。酸化亜鉛による架橋により表面
物性が向上したためである。また，この透明紙の強度も
向上し，寸法安定性は良好であった。

【００２３】〔比較例〕（透明化処理剤の調整）実施例１と同様な単量体混合物
100部をトルエン溶媒 100部に溶解し，これに重合開始
剤としてベンソイルパーオキサイド 0.5部を加えた溶液
を, 内温を 100℃に制御したトルエン溶媒 100部に５時
間かけて定量的に滴下供給することにより重合を行い，
次いで，重合混合物からトルエン溶媒を留去することに
より共重合体を得た。この共重合体は分子量2500で，酸
価は 133mg KOH/gであった。次に，この共重合体を実施
例１と同様な方法で水溶化し，濃度55％，粘度2100cps,
pH8.6の重合体水溶液を得た。（紙の透明化処理）上記重合体水溶液を用いて，実施例
１と同様な方法で上質紙の透明化処理を行ったが，得ら
れた透明紙の不透明度は41％で十分な透明性を得ること
ができなかった。これは，共重合体の分子量が大きいの
で紙の繊維中への浸透が悪くその空隙を充分埋めること
ができないためである。

【００２４】

【発明の効果】本発明の透明化処理剤によれば，一般的
に用いられている上質紙のような不透明な紙の全部また
は一部をムラなく透明化でき，更に，透明化した紙は表
面の耐ブロッキング性が良好で，強度が低下せず，寸法
安定性が良いと言う優れた効果を有する。また，本発明
の処理剤は水溶液であるため，印刷塗布，加熱乾燥によ
る通常の紙の透明化処理だけでよく，その結果，生産性
が高く，廉価に透明紙を生産できると言うメリットもあ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (1)カルボキシル基含有エチレン性不飽和
単量体 5〜95重量％および (2)スチレン類及び（メタ）
アクリル酸エステルから選ばれる少なくとも１種の単量
体95〜5 重量％を含む単量体混合物を共重合して得られ
る，分子量2000以下，酸化60〜550 mg KOH/gの共重合体
を，塩基性化合物により中和してなる水性重合体を有効
成分とすることを特徴とする紙用透明化処理剤。
【請求項２】ジアミン類，ポリアミン類，アジリジン誘
導体，ジエポキシ化合物，金属酸化物，有機酸金属塩お
よび金属アルコキシドから選ばれる少なくとも１種の架
橋剤を含むことを特徴とする請求項１記載の紙用透明化
処理剤。