JP3148315B2

JP3148315B2 - 紙塗工用組成物および塗工紙

Info

Publication number: JP3148315B2
Application number: JP34466591A
Authority: JP
Inventors: 三郎早野; 義博藤田; 栄介椎山; 顕雄田中
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 1991-12-26
Filing date: 1991-12-26
Publication date: 2001-03-19
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JPH05171598A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、優れた塗工適性を有し
かつ表面強度が大である塗工紙を得ることが可能な紙塗
工用組成物に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、製紙業界に於いては、塗工紙需要
の著しい伸びに伴い、品質に対する要求もより高くなっ
ている。特にドライ強度やウェット強度に対する品質向
上の要求は強く、接着強度の優れた紙塗工用組成物が必
要となってきた。また塗工紙の品質向上とともに、当然
ながら生産性向上のための高速塗工化がなされてきてい
る。多くの塗工マシンの速度は操業可能な限度で操業さ
れているため、しばしば塗工作業時にマシンの汚れ等の
トラブルが発生することが問題となる。高速塗工時のマ
シン汚れでもっとも問題となりやすいのは両面塗工機に
おいてはじめに片方の面が塗工された後に、その反対面
を塗工する第２コーターと称される塗工装置のバックア
ップロール部分である。この第２コーターのバックアッ
プロールには、はじめに塗工されて乾燥ゾーンを通った
直後の塗工面が直接接触しながら当たるため、塗工層構
成物の一部分が脱落し、ロール表面に汚れとして付着し
易い。またこの付着物を水で洗浄する目的で、バックア
ップロールには一般にフロークリーンドクターが設置さ
れている場合が多いが、この場合でも、付着した塗工層
構成物が水で分散しない性質であると、汚れとして残っ
てしまう。このような汚れが付着し堆積した場合に、塗
工の不均一性等により得られた塗工紙の物性、例えば表
面性や印刷適性の低下がおきたり、堆積がはなはだしい
場合には、操業を停止し堆積物を除去しなければならな
くなる事になる。このようなバックアップロール汚れを
防ぐには、紙塗工組成物はロールへの付着性が少ないよ
うな塗工組成物を用いること、また付着した場合でも、
フロークリーン洗浄水によって洗浄しやすいような性質
であることが必要となる。しかしながら、塗工紙が接着
強度に富むようなタイプの塗工組成物は、通常ロールへ
の付着性が強く、しかも洗浄水に対しての分散性が悪い
ものである例が多く、結果的にバックアップロール汚れ
となり易いという結果を招くことになる。耐バックアッ
プロール汚れ性を向上させる例としては、特開昭６３ー
８４３９号、特開昭６３ー１２６４７号のように、ラテ
ックスの耐ベタツキ性を向上させる方法が開示されてい
る。しかしながら、これらはまだ十分な汚れ防止方法と
いえず、積極的に紙塗工組成物の水に対する再分散性を
向上して洗浄し易くするものでない。以上のことより、
フロークリーン装置に用いられる紙塗工組成物が、水に
対する再分散性が高く、しかも塗工後の接着強度が大で
あるような紙塗工用組成物が強く必要とされるものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この問
題を解決すべく鋭意研究の結果、分子内にアリル基を含
有するアニオン性反応性界面活性剤を用いた脂肪族共役
ジオレフィン系共重合体ラテックスを、接着剤として使
用する紙塗工用組成物は、水に対する再分散性に優れし
かも塗工紙の接着強度が優れるという事を見い出し、本
発明を完成させるに至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は以下の通
りである。顔料及び接着剤を主成分とする紙塗工用組成
物に於いて、該接着剤の構成重合体成分が下記の（Ａ）
〜（Ｄ）であって、分子内にアリル基を含有するアニオ
ン性反応性界面活性剤を、構成重合体成分１００重量部
に対して０．１〜１０重量部用いた共重合体ラテックス
を含有してなる紙塗工用組成物およびそれを塗工してな
る塗工紙に関する。（Ａ）脂肪族共役ジオレフィン系単量体２０〜６０重量％（Ｂ）モノオレフィン系不飽和カルボン酸単量体１〜１０重量％（Ｃ）モノオレフィン系芳香族単量体１０〜７０重量％（Ｄ）その他の共重合可能な単量体０〜７０重量％

【０００５】以下、本発明に付き詳細に説明する。本発
明において紙塗工用組成物の該接着剤として使用する共
重合体ラテックスは、広義の意味では乳化共重合によっ
て作られるＳＢＲラテックス、ＭＢＲラテックス、ＳＭ
ＢＲラテックスなどと称される。本発明によって製造さ
れる共重合体ラテックスを構成する単量体のうち、脂肪
族共役ジオレフィン系単量体は、例えば、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、これらの単独あるいは２種以上
を組合せ使用することが出来る。これら単量体は、共重
合体に適度の弾性を与えるものであり、その使用量は、
構成重合体に対して２０〜６０重量％が適当である。２
０重量％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、得られた塗工紙の表面強度が低下しまた６
０重量％を越えると、これを用いた紙塗工用組成物の水
に対する再分散性が低下する。好ましくは２５〜５０重
量％である。本発明に用いられるモノオレフィン系不飽
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、クロトン酸、イタコン酸、フマール酸及び
マレイン酸などの不飽和カルボン酸類、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等が挙げられこれらの単独
あるいは２種以上を組合せ使用することが出来る。その
使用量は、構成重合体成分１００重量部に対して１〜１
０重量％が適当である。１重量％未満では共重合体ラテ
ックスの重合安定性が悪く、また、１０重量％を超える
と共重合体の粘度が高くなり使用する事が困難となる。
好ましくは２〜８重量％である。

【０００６】本発明に用いられるモノオレフィン系芳香
族単量体としては、例えば、スチレン、α−メチルスチ
レン、ビニルトルエン等が挙げられ、これらの単独ある
いは２種以上を組合せ使用することが出来る。その使用
量は、構成重合体の１０〜７０％が適当である。１０％
未満では共重合体ラテックスのガラス転移温度が低くな
り、これを用いた紙塗工用組成物の水に対する再分散性
が悪く、また７０％を超えると、得られた塗工紙の表面
強度が低下する。好ましくは２０〜６０重量％である。
またその他の共重合可能な単量体としては、例えば、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、ジエチルフマレート、ジメチルイタコネー
ト等のオレフィン系不飽和カルボン酸アルキルエステル
化合物類、アクリロニトリル、α- クロルアクリロニト
リル、メタクリロニトリル等のシアン化ビニル系化合物
類やアクリルアミド、メタアクリルアミド、N-メチロー
ルアクリルアミド等のオレフィン系不飽和カルボン酸ア
ミド類及びその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アクリレート、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
物類及び酢酸ビニル等のビニルエステル類等が挙げられ
る。これらその他の単量体は共重合体に適度の硬さをを
与えるものであり、単独あるいは２種以上を組合せ使用
することが出来る。使用量は、構成重合体に対して０〜
７０重量％が適当である。７０重量％を越える場合は、
得られた塗工紙の表面強度が低下する。好ましくは２０
〜５０重量部である。本発明に用いられるアリル基を含
有するアニオン性反応性界面活性剤は、下記一般式
（１）〜（６）のものが例として挙げられる。

【０００７】

【化７】

【０００８】

【化８】 [ 式(1) 又は式(2) 中、Ｒ₁は水素またはメチル基、Ｒ
₂は炭化水素基または置換基を有する炭化水素またはオ
キシアルキレン基を含む有機基、Ａは炭素数２〜４個の
アルキレン基または置換されたアルキレン基、ｎは０ま
たは正の数、Ｍは、アルカリまたはアルカリ土類金属、
ＮＨ₄、有機アミン塩基、または有機第四級アンモニウ
ム塩基などであるスルホコハク酸塩系化合物である。]

【０００９】

【化９】

【００１０】

【化１０】 [ 式(3) 又は式(4) 中、Ｒ₁は置換基を有しても良い炭
化水素基、フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基
を、Ｒ₂は水素原子またはメチル基を示し、Ａは炭素数
２〜４のアルキレン基を、ｎは０〜１００の正の数を示
し、Ｍは１価または２価の陽イオンを示すスルホコハク
酸塩系化合物である。]

【００１１】

【化１１】（式中、Ｒ₁は炭素数４〜１８のアルキル基、アルケニ
ル基、もしくはアラルキル基、Ｒ₂は水素または炭素数
４〜１８のアルキル基、アルケニル基、もしくはアラル
キル基、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、もしくは置
換アルキレン基、ｎは２〜２００の整数であり、Ｍはア
ルカリ金属原子、ＮＨ₄、アルカノールアミン残基であ
る化合物である。）

【００１２】

【化１２】（式中、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、もしくは置
換アルキレン基、またはアルキレンオキシ基で、ｎは１
〜１００の正の数を表し、Ｍはアルカリ金属原子ＮＨ₄
を表す化合物である。）

【００１３】これらのアニオン性反応性界面活性剤は公
知のものであり、例えば、特開昭６２ー２２１４３１
号、特開昭６３ー２３７２５号、特開平２ー４７１０７
号などに例示されており、アクアロンＨＳ−１０、ＲＮ
−２０（第一工業製薬（株））、ラテムルＳ−１８０、
Ｓ−１８０Ｓ（花王（株））、エレミノールＪＳ−２、
ＲＳ−３０（三洋化成工業（株））、ＡＮＴＯＸ−ＭＳ
−６０、ＭＳ−２Ｎ（日本乳化剤（株））などが市販さ
れている。これらアニオン性反応性界面活性剤は、乳化
共重合系内に構成重合体１００重量部に対して、０．１
〜１０重量部、好ましくは０．２〜５重量部の範囲で用
いることが適当である。特に、重合体に対して０．１〜
１０重量部と限定した理由は、構成重合体に対して１０
重量部以上になると、この紙塗工用組成物にて得られた
塗工紙の表面強度、特にウェット強度が低下する。ま
た、０．１重量部未満では本発明の紙塗工用組成物の水
に対する再分散性の改善効果が少ないためである。本発
明の共重合体ラテックスの製造方法においては、公知の
乳化重合法に従えば特に限定されない。乳化重合の際、
他の乳化剤は併用しなくてもよいが、併用可能な乳化剤
としては、例えば、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、またアニオン性反応性界面活性剤
以外の反応性界面活性剤、すなわちノニオン性、カチオ
ン性の反応性界面活性剤が単独または２種以上組み合わ
せることによりアニオン性反応性界面活性剤とともに用
いることができる。重合開始剤としては、例えば、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、ある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、例えば、ブチルメ
ルカプタン、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、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２種以上を併
用してもよい。上記単量体の重合の後、アルカリ金属化
合物にてｐＨ調整を行う際、用いる中和剤としては、例
えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチ
ウム、リン酸３ナトリウム、リン酸２ナトリウム、リン
酸３カリウム、リン酸２カリウム等であり、これらを単
独あるいは２種以上を併用することができる。以上のよ
うにしてラテックス粒子を作成するが、本発明において
該接着剤として添加するラテックスの粒子径は５０〜１
７０ｎｍであり、好ましくは９０〜１３０ｎｍである。
粒子径が５０ｎｍ未満のラテックスは作製が困難であ
り、１７０ｎｍを超えるものは得られた塗工紙に必要な
耐水強度が付与できない。なお本発明における粒子径
は、日科機製：COULTER N4SD粒子径測定機により測定し
た値である。

【００１４】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、必要により分散剤、耐水化剤、粘
度調整剤、消泡剤など種々の添加剤を含むことが出来
る。本発明で使用することが出来る顔料としては、例え
ば、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、タルクなどの無機顔料、ポリスチレ
ン及びフェノール樹脂など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
デンプン、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
体などのエマルションを併用することが出来る。本発明
の共重合体ラテックスは、顔料に対して通常５〜３０重
量部の範囲で用いられる。このようにして得られた紙塗
工用組成物は、例えば、エアナイフコーター、ブレード
コーター、ロールコーター、バーコーター等の塗工装置
によって、一般の塗工紙製造と同様に塗工されるが、本
発明の効果が顕著なのはマシン速度８００ｍ／ｍｉｎ以
上のブレードコーターによる両面塗工であり、この時の
紙塗工用組成物の固形分は、通常４０〜７０重量％であ
る。また、塗工紙には、坪量４０〜３００ｇ／ｍ²の上
質紙、中質紙、板紙や、これらに予め片面や両面に紙塗
工用組成物を塗工したコート紙などが原紙として用いら
れる。以下、本発明を、更に具体的に説明するため、実
施例及び比較例をあげて説明するが、本発明はこれらの
実施例に限定されるものではない。なお、以下例中にお
いて用いる部数および％は、特記のない限り重量基準を
示す。

【００１５】

【実施例】

（ラテックスＡの製造）製造例１窒素置換した撹拌機付きオートクレーブ中に、脱イオン
水１５０部、ラテムルＳ−１８０を０．３部、ラウリル
硫酸ソーダ０．２部、過硫酸カリウム０．６部、ノルマ
ルドデシルメルカプタン０．６部、および単量体として
ブタジエン４０部、スチレン２５部、メチルメタクリレ
ート２０部、アクリロニトリル１０部、イタコン酸１
部、アクリル酸２部、ヒドロキシエチルメタクリレート
２部の合計１００部を仕込み、７０℃、１０時間で、重
合率９８％の共重合体ラテックスを得た。次いで、２５
％苛性ソーダ水溶液にてｐＨを８．０に調節して、スチ
ームストリッピングを行い、未反応単量体を除去した
後、脱イオン水を添加して、固形分濃度を４６．０％に
してラテックスＡを得た。製造例２〜５表−１に記載した割合の原料を使用する以外は、製造例
１と同条件で製造し、それぞれ重合体ラテックスＢ、
Ｃ、Ｄ、Ｅを得た。製造比較例６〜９製造比較例は本発明の紙塗工用組成物と比較対象のため
のラテックス製造例である。表−１の原料を使用する以
外は、製造例１と同条件で製造し、それぞれ重合体ラテ
ックスＦ、Ｇ、Ｈ、Ｉを得た。

【００１６】（塗工評価）実施例１〜５、比較例１〜４（塗料の調製）先に製造した共重合体ラテックスＡ〜Ｉ
を用いて、以下に示す配合処方により塗工用組成物を調
整し、塗料を得た。《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ＮａＯＨ０．１重量部酸化デンプン４重量部共重合体ラテックス１２重量部 ──────────────────────── 塗料濃度６２％上記組成物を更に、次に示す条件にて試験用塗工紙を調
整した。（試験用塗工紙の作製）上記塗工用組成物を、上質紙に
片面の塗工量が乾燥重量で１５g/m²となる様に適当なク
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℃で２０秒
乾燥を行い塗工紙を得た。得られた塗工紙は、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
キャレンダー処理を２回行い、これにて得られた塗工紙
を印刷強度試験に供した。得られた塗工紙は以下に示す
試験法に従って評価を行い、その結果を表−２に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】（１）ドライピック強度試験ＲＩ印刷適性試験機（明製作所製）を用い、タックイン
キ（東洋インキ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）ウェット強度試験ＲＩ印刷適性試験機で、モルトンロールを用いて湿し水
を与え、タックインク（東洋インキＳＭＸタック１０）
の印刷にて紙むけの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。（３）白紙光沢スーパーキャレンダー処理後の塗工紙を、村上式グロス
メーターにて７５゜−７５゜反射率で測定した。（４）印刷光沢ＲＩ印刷適性試験機を用い、印刷用インキ（東洋インキ
ニューブライト藍）にて印刷後、村上式グロスメーター
にて７５゜−７５゜の反射率で測定した。（５）インキ着肉ＲＩ印刷適性試験機を用い、印刷用インキ（東洋インキ
ニューブライト藍）にて印刷を行うときに、金属ロー
ル、ゴムロール間に水を乗せて、インキと水が同時に介
在する条件で印刷を行い、マクベス濃度計にてインク濃
度を測定した。（６）吸水着肉ＲＩ印刷適性試験機を用い、モルトンロールで試験片に
水を塗布し、紙むけの起きない条件で、印刷用インク
（東洋インキニューブライト藍）にて印刷後、マクベス
濃度計にてインク濃度を測定した。（７）紙塗工用組成物の水に対する再分散性紙塗工用組成物を一定量ウレタンシートに塗工して、風
乾させた後、水につけて再分散して塗工層が脱落する様
子を目視で判定し、○×法（優から劣まで◎、○、△、
×の順序）で評価した。

【００１９】

【発明の効果】表−２の値は、本発明の限定範囲内にあ
る実施例の塗工紙用組成物により得られた塗工紙は接着
強度・再分散性に優れる事を示し、本発明が塗工紙用組
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。

フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−8439（ＪＰ，Ａ) 特開平３−90697（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−43310（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D21H 19/56 - 19/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】顔料及び接着剤を主成分とする紙塗工用
組成物に於いて、該接着剤の構成重合体成分が下記の
（Ａ）〜（Ｄ）であって、分子内にアリル基を含有する
アニオン性反応性界面活性剤を、構成重合体成分１００
重量部に対して０．１〜１０重量部用いた共重合体ラテ
ックスを含有してなることを特徴とする紙塗工用組成
物。（Ａ）脂肪族共役ジオレフィン系単量体２０〜６０重量％（Ｂ）モノオレフィン系不飽和カルボン酸単量体１〜１０重量％（Ｃ）モノオレフィン系芳香族単量体１０〜７０重量％（Ｄ）その他の共重合可能な単量体０〜７０重量％
【請求項２】脂肪族共役ジオレフィン系単量体が、1,
3-ブタジエン、 2-メチル-1,3- ブタジエンまたは 2-
クロロ-1,3- ブタジエンの単独あるいは２種以上の組合
せである請求項１記載の紙塗工用組成物。
【請求項３】モノオレフィン系不飽和カルボン酸単量
体が、不飽和カルボン酸類または不飽和ジカルボン酸の
モノアルキルエステル類の単独あるいは２種以上の組合
せである請求項１記載の紙塗工用組成物。
【請求項４】モノオレフィン系芳香族単量体が、スチ
レン、α−メチルスチレンまたはビニルトルエンの単独
あるいは２種以上の組合せでである請求項１記載の紙塗
工用組成物。
【請求項５】その他の共重合可能な単量体が、アクリ
ル酸エステル類、メタクリル酸エステル類、オレフィン
系不飽和カルボン酸アルキルエステル化合物類、シアン
化ビニル系化合物類、オレフィン系不飽和カルボン酸ア
ミド類及びそのＮ置換化合物、官能性アルキルエステル
化合物類またはビニルエステル類の単独あるいは２種以
上の組合せである請求項１記載の紙塗工用組成物。
【請求項６】分子内にアリル基を含有するアニオン性
反応性界面活性剤が下記の一般式（１）〜（６）で表さ
れる化合物の単独あるいは２種以上の組合せである請求
項１記載の紙塗工用組成物。【化１】【化２】 [式(1) 又は式(2) 中、Ｒ₁は水素またはメチル基、Ｒ
₂は炭化水素基または置換基を有する炭化水素またはオ
キシアルキレン基を含む有機基、Ａは炭素数２〜４個の
アルキレン基または置換されたアルキレン基、ｎは０ま
たは正の数、Ｍはアルカリまたはアルカリ土類金属、Ｎ
Ｈ₄、有機アミン塩基、または有機第四級アンモニウム
塩基などであるスルホコハク酸塩系化合物である。] 【化３】【化４】 [ 式(3) 又は式(4) 中、Ｒ₁は置換基を有しても良い炭
化水素基、フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基
を、Ｒ₂は水素原子またはメチル基を示し、Ａは炭素数
２〜４のアルキレン基を、ｎは０〜１００の正の数を示
し、Ｍは１価または２価の陽イオンを示すスルホコハク
酸塩系化合物である。] 【化５】（式中、Ｒ₁は炭素数４〜１８のアルキル基、アルケニ
ル基、もしくはアラルキル基、Ｒ₂は水素または炭素数
４〜１８のアルキル基、アルケニル基、もしくはアラル
キル基、Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、もしくは置
換アルキレン基、ｎは２〜２００の整数であり、Ｍはア
ルカリ金属原子、ＮＨ₄、アルカノールアミン残基であ
る化合物である。）【化６】（式中Ａは炭素数２〜４のアルキレン基、又は置換アル
キレン基またはアルキレンオキシ基で、ｎは１〜１００
の正の数を表し、Ｍはアルカリ金属原子、ＮＨ₄を表す
化合物である。）
【請求項７】請求項１〜６記載の何れかの紙塗工用組
成物を塗工して得られる塗工紙。