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JPH0686577B2 - 無機顔料混合物の水性懸濁液 - Google Patents

無機顔料混合物の水性懸濁液

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JPH0686577B2
JPH0686577B2 JP61196472A JP19647286A JPH0686577B2 JP H0686577 B2 JPH0686577 B2 JP H0686577B2 JP 61196472 A JP61196472 A JP 61196472A JP 19647286 A JP19647286 A JP 19647286A JP H0686577 B2 JPH0686577 B2 JP H0686577B2
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weight
suspension
pigment
mixed
dispersant
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JP61196472A
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イアン レイド ポール
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イ−シ−シ− インタ−ナシヨナル リミテツド
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    • C09C3/006—Combinations of treatments provided for in groups C09C3/04 - C09C3/12
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は無機顔料の混合物の水性懸濁液、特に、限定す
るわけではないが一方の成分が硫酸カルシウムでありも
う一方の成分がカオリン及び／又は炭酸カルシウムであ
る無機顔料の混合物に関する。本発明は特に製紙用塗布
剤組成物に使用するための無機顔料の混合物の水性懸濁
液に関する。
今日では多くの種類の表面被覆された製紙が製造されて
いる。それらは主として、結合剤としても知られている
接着剤と顔料を本質的に含む、塗料として知られている
組成物が塗布されている。製紙用塗布剤組成物の成分及
びそのような組成物を製紙に塗布する方法については、
“Pulp and Paper :Chemistry and Technology"という
題のJames P.Caseyによる著書の第２版の第３巻第19章
に考察されている。使用される接着剤は、たとえばデン
プン、カゼイン又は合成樹脂ラテックスであり、使用さ
れる特定の接着剤は、たとえば使用される印刷方法に依
存するであろう。たとえば、オフセット平板印刷法は水
に不溶性の接着剤を必要とする。一般に、顔料は粘土と
60重量％未満の一種以上のその他の成分、たとえば炭酸
カルシウム、硫酸カルシウム、リトポン、硫酸バリウ
ム、チタン顔料、タルク又はサテンホワイトから成る。
多くの場合二種以上の無機顔料を含む製紙用塗布剤組成
物は、一種のみの顔料を含む組成物に比べて性質が改良
されている。たとえば、第一の顔料が製紙用塗布剤組成
物に光沢のある塗膜を提供する性質を付与するが塗布剤
組成物を非常に粘性とし、第二の顔料が光沢は不十分で
あるが高濃度の顔料を含む非常に流動性の水性懸濁液を
形成する性質を有するとすれば、適する割合の二つの顔
料の混合物を含む製紙用塗布剤組成物は良好な光沢と許
容しうるレオロジー性の調和がとれるであろう。
しかしながら、一方の顔料が他方の顔料や、他方の顔料
を解膠するために使用される分散剤に干渉するために二
種以上の無機顔料の水性懸濁液を調製することが困難で
あることがしばしばある。一方の顔料が硫酸カルシウム
の場合にはこの問題は特に一般的である。というのは、
硫酸カルシウムは水１当り約2.4g程度溶け、カルシウ
ムイオンは水性懸濁液中でコロイド粒子を凝固させる性
質が知られているからである。
硫酸カルシウムの解膠された水性懸濁液を従来の分散剤
で解膠したカオリン又は炭酸カルシウムを含む懸濁液と
混合すると、製紙用塗布剤業界では“ショック”として
知られている現象がしばしば観察される。ショックと
は、一種以上の顔料を含む水性懸濁液の粘度が迅速かつ
顕著に増大することとして定義されている。この粘度の
増加は製紙用塗布剤組成物において生ずると特に重大で
ある。というのは組成物が一般に少くとも60重量％の無
機顔料を含んでいるからである。他の顔料の重量に対し
て減少量の、典型的には１乃至５重量％の硫酸カルシウ
ムを添加すればショックが誘導される。混合物中の硫酸
カルシウムの割合が増加すると懸濁液の粘度はわずかに
低下するが、高濃度の顔料混合物を含み、許容しうる粘
度を有する懸濁液を調製することは非常に困難である。
DE−Ａ−3203067によれば、製紙用塗布剤組成物に単独
の無機顔料として硫酸カルシウムを使用する場合には硫
酸カルシウムの分散剤としてカルボキシメチルセルロー
スを単独で、又はデンプン、酸化デンプン又は合成ポリ
マーと組合せて使用することが記載されている。高濃度
の硫酸カルシウムを含み、かつ許容しうる粘度を有する
製紙用塗布剤組成物が形成されうる。
本発明の一面によれば、硫酸カルシウムと一種以上のそ
の他の顔料を含み、前者又は前記他の顔料が懸濁液に混
合する前に（ｉ）燐酸エステル又は（ii）カルボン酸基
の15％以上がエステル化されているポリアクリル酸の水
溶性塩である分散剤で処理されている無機顔料の混合物
を55重量％以上含む水性懸濁液が提供される。
本発明の水性懸濁液は比較的低粘度であり、製紙用塗布
剤組成物の製造に使用しうる。それ故、本発明の別の面
においては硫酸カルシウムと一種以上のその他の顔料を
含み、前者又は前記他の顔料が懸濁液に混合する前に
（ｉ）燐酸エステル又は（ii）カルボン酸基の15％以上
がエステル化されているポリアクリル酸の水溶性塩であ
る分散剤で処理されている混合顔料が組成物の55重量％
以上であり、接着剤を含む水性媒体中に分散された分散
液を含む製紙用塗布剤組成物が提供される。
好ましくは、本発明のこの面の組成物は固体の総量、す
なわち乾燥混合顔料と乾燥接着剤が60重量％以上であ
る。
無機顔料の混合物は硫酸カルシウム（たとえば石膏）
と、炭酸カルシウムとカオリンのいずれか一方又は双方
を含むのが有利である。
好ましくは、硫酸カルシウムは水性懸濁液に混合する前
に（ｉ）燐酸エステル又は（ii）ポリアクリル酸のカル
ボン酸基が15％以上エステル化されている水溶性塩であ
る分散剤で処理されている。
燐酸エステル分散剤は、構造式 の燐酸エステルが有利である。但し、式中のR1及びR2は
同種又は異種のアルキル基、アリール基、アラルキル基
又はアルカリール基である。好ましくは、アルキル、ア
リール、アラルキル又はアルカリール基は10個より多い
炭素原子を含まない。
分散剤が、カルボン酸基の15％以上がエステル化されて
いるポリアクリル酸の水溶性塩である場合には、エステ
ル基はたとえばアルキルアルコール、アラルキルアルコ
ール又はフェノールから誘導されるのが有利である。好
ましくは、アルキルアルコール、アラルキルアルコール
又はフェノールは10個より多い炭素原子を含まない。
使用する分散剤の量は、好ましくは乾燥顔料の0.2乃至
5.0重量％である。
懸濁液は、好ましくは硫酸カルシウムの水性懸濁液を前
記一種以上のその他の顔料の水性懸濁液と混合すること
により調製する。
本発明を以下の例により説明する。
例１（比較例） 80重量％以上の粒子の等価球径が２μより小さい粒度分
布のカオリン粘土を十分な水と混合して、56重量％の乾
燥カオリン及び乾燥カオリンの重量に対して0.3重量％
のポリアクリル酸ナトリウム分散剤（数平均分子量165
0）を含む懸濁液を形成した。
70重量％以上の粒子の等価球径が２μより小さい粒度分
布の粉末天然石膏を十分な水と混合して、56重量％の乾
燥石膏及び石膏の分散剤として乾燥石膏の重量に対して
３重量％のカルボキシメチルセルロース（CMC）を含む
懸濁液を形成した。
石膏懸濁液をカオリンに添加し手で混合することにより
２つの懸濁液を種々の割合で混合した。すべての石膏を
添加した後２分間混合を継続し、混合懸濁液の粘度を10
0回／分のスピンドル速度のＢ型粘度計で測定した。カ
オリン懸濁液単独及び石膏懸濁液単独の粘度も同様にし
て測定した。
結果を第１表に示す。
これらの結果は、わずか１重量部の石膏懸濁液でもカオ
リン懸濁液に添加すれば顕著なショックをひきおこすこ
とを示す。石膏の割合が10重量％を越えた場合には粘度
は再び減少しはじめるが、カオリン懸濁液単独の粘度よ
りかなり大きい。
例２（比較例） DE−Ａ−3203067の開示に従って、乾燥石膏の重量に対
して１重量％のCMC及び２重量％のデンプンで石膏を処
理する以外例１の実験を繰返した。結果を第２表に示
す。
この分散剤の系でひきおこされたショック度は、例１で
観察されたショック度より小さくないことが判る。
例３（比較例） カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して0.3重量％の、アクリ
ル酸と構造式 を有する第二のモノマーとのコポリマーの可溶性塩から
成る分散剤で置きかえること以外例１の実験を繰返し
た。
結果を第３表に示す。
例１及び２の結果と比べてショック度はわずかに減少し
ているが、なお非常に顕著である。
例 ４ カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して0.365重量％の以下の
繰返し単位 から成る、β−ヒドロキシプロパノールで部分的にエス
テル化されたポリアクリル酸のナトリウム塩で置きかえ
ること以外例１の実験を繰返した。
約33％のカルボン酸基がエステル化されていた。
結果を第４表に示す。
混合顔料の懸濁液によるショック度は減少した。
例 ５ カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して４重量％のＡ型燐酸エ
ステルで置きかえること以外例１の実験を繰返した。
結果を第５表に示す。
懸濁液のショック度は非常に小さな値に低下した。
例 ６ カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して約４重量％のＢ型燐酸
エステルで置きかえること以外例１の実験を繰返した。
結果を第６表に示す。
この場合、ショックは完全に除去された。
例 ７ カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して約４重量％のＡ型燐酸
エステルで、石膏に使用したCMC分散剤を、乾燥石膏の
重量に対して2.6重量％の同一Ａ型燐酸エステルで置き
かえること以外例１の実験を繰返した。
結果を第７表に示す。
以上に小さなショック度が観察された。
例 ８ カオリンに使用したポリアクリル酸ナトリウム分散剤
を、乾燥カオリンの重量に対して４重量％のＢ型燐酸エ
ステルで、石膏に使用したCMC分散剤を、乾燥石膏の重
量に対して２重量％の同一Ｂ型燐酸エステルで置きかえ
ること以外例１の実験を繰返した。
結果を第８表に示す。
この場合のショックは実質的に完全に除去された。
例９（比較例） 乾燥カオリンの重量に対して0.3重量％の同一ポリアク
リル酸ナトリウム分散剤をカオリンに使用するが、石膏
に使用したCMC分散剤を、乾燥石膏に対して2.6重量％の
Ａ型燐酸エステルで置きかえて例１の実験を繰返した。
結果を第９表に示す。
この場合非常に重大なショック度が観察され、カオリン
を石膏懸濁液と混合する前に本発明による分散剤で処理
しなければならないことを示す。
例 10 等価球径が２μより小さい粒子が86重量％であるような
粒度分布を有する粉末天然炭酸カルシウムを十分な水と
混合して、56重量％の乾燥炭酸カルシウム及び乾燥炭酸
カルシウムの重量に対して２重量％のＡ型燐酸エステル
を含む懸濁液を形成した。
例１〜９で使用したものと同一の粉末天然石膏を十分な
水と混合して、56重量％の乾燥石膏及び石膏の分散剤と
して乾燥石膏の重量に対して３重量％のCMCを含む懸濁
液を形成した。
炭酸カルシウム懸濁液単独及び石膏懸濁液単独の粘度
を、100回／分のスピンドル速度のＢ型粘度計で測定し
た。次いで、石膏懸濁液を炭酸カルシウム懸濁液に添加
し手で混合することにより２つの懸濁液を種々の割合で
混合した。全ての石膏を添加した後２分間混合を継続
し、混合懸濁液の粘度をＢ型粘度計により測定した。
結果を第10表に示す。
非常に小さいショック度が観察された。
例 11 石膏に使用したCMC分散剤を、乾燥石膏の重量に対して
2.6重量％の、炭酸カルシウムに使用したものと同一の
Ａ型燐酸エステルで置きかえること以外例10の実験を繰
返した。
結果を第11表に示す。
観察されたショック度はこの場合も非常に小さかった。
例 12 炭酸カルシウムに使用したＡ型燐酸エステル分散剤を、
乾燥炭酸カルシウムの重量に対して２重量％のＢ型燐酸
エステルで置きかえ、かつ石膏に使用したCMC分散剤
を、乾燥石膏の重量に対して1.25重量％の同一Ｂ型燐酸
エステルで置きかえること以外例10の実験を繰返した。
結果を第12表に示す。
この場合ショックは完全に除去された。
例13（比較例） 炭酸カルシウムに使用したＡ型燐酸エステル分散剤を、
乾燥炭酸カルシウムの重量に対して0.3重量％の、例１
で使用したものと同一のポリアクリル酸ナトリウムで置
きかえ、かつ石膏に使用したCMC分散剤を、乾燥石膏の
重量に対して2.6重量％のＡ型燐酸エステル分散剤で置
きかえること以外例10の実験を繰返した。
結果を第13表に示す。
この場合有意性のショック度が観察された。
市販の製紙用塗布剤組成物は一般に60重量％以上の乾燥
重量を含むことに注目すべきである。前述の例では石膏
のその他の顔料に対する割合（重量）の全範囲にわたっ
て粘度を測定可能とするために乾燥固体含量が56重量％
の水性懸濁液を調製した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 17/00 ＰＵＪ 7415−4Ｊ Ｄ２１Ｈ 19/38

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】無機顔料の混合物を55重量％以上含む水性
    懸濁液であって、前記無機顔料の混合物が、硫酸カルシ
    ウムと一種以上のその他の顔料とを含み、前記硫酸カル
    シウム又は前記他の顔料が、前記懸濁液に混合される前
    に（ｉ）燐酸エステル又は（ii）カルボン酸基の15％以
    上がエステル化されているポリアクリル酸の水溶性塩で
    ある分散剤で処理されている懸濁液。
  2. 【請求項２】前記無機顔料の混合物が（ａ）硫酸カルシ
    ウム及び（ｂ）炭酸カルシウム及び／又はカオリンを含
    む特許請求の範囲第（１）項記載の懸濁液。
  3. 【請求項３】前記分散剤が構造式： の燐酸エステルであって、式中のR1及びR2が同種又は異
    種のアルキル基、アリール基、アラルキル基又はアルカ
    リール基である特許請求の範囲第（１）項又は第（２）
    項記載の懸濁液。
  4. 【請求項４】前記硫酸カルシウムが、前記懸濁液に混合
    される前に（ｉ）燐酸エステル又は（ii）カルボン酸基
    の15％以上がエステル化されているポリアクリル酸の水
    溶性塩である分散剤で処理されている特許請求の範囲第
    （１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の懸濁液。
  5. 【請求項５】接着剤を含む水性媒体中の混合顔料の分散
    液を含む製紙用塗布剤組成物であって、前記混合顔料が
    前記組成物の55重量％以上を構成し、かつ硫酸カルシウ
    ムと一種以上のその他の顔料とを含み、前記硫酸カルシ
    ウム又は前記他の顔料が前記懸濁液に混合される前に
    （ｉ）燐酸エステル又は（ii）カルボン酸基の15％以上
    がエステル化されているポリアクリル酸の水溶性塩であ
    る分散剤で処理されている組成物。
JP61196472A 1985-08-23 1986-08-21 無機顔料混合物の水性懸濁液 Expired - Lifetime JPH0686577B2 (ja)

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GB8521131 1985-08-23
GB858521131A GB8521131D0 (en) 1985-08-23 1985-08-23 Aqueous suspensions of mixtures

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Publication Number Publication Date
JPS6250365A JPS6250365A (ja) 1987-03-05
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JP (1) JPH0686577B2 (ja)
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DE (1) DE3671459D1 (ja)
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GB (2) GB8521131D0 (ja)

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