JPH0314960B2 - - Google Patents
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- JPH0314960B2 JPH0314960B2 JP60110764A JP11076485A JPH0314960B2 JP H0314960 B2 JPH0314960 B2 JP H0314960B2 JP 60110764 A JP60110764 A JP 60110764A JP 11076485 A JP11076485 A JP 11076485A JP H0314960 B2 JPH0314960 B2 JP H0314960B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- weight
- parts
- coated paper
- calcium carbonate
- heavy calcium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
- Paper (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polymerisation Methods In General (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、優れた印刷適性を有する塗被紙を極
めて効率良く製造することが出来る塗被紙用組成
物に関し、特に塗被紙表面の平滑性を著しく向上
せしめる塗被紙用組成物に関するものである。
〔従来の技術〕
近年、印刷物の視覚化、高級化に伴い、高速印
刷条件下でも優れた印刷適性を有する塗被紙が要
求されており、特にインキの均一な転移性、良好
な受理性といつた特性が必要なため、塗被紙表面
の平滑性が極めて重要な因子として注目されてい
る。
一方、印刷用塗被紙の生産性の向上及び省エネ
ルギーを達成するために、塗被液の濃度を高濃度
化する要求も高まつており、塗被液を構成する顔
料が接着剤等について各種の検討がなされてい
る。中でも、微粒重質炭酸カルシウムは高濃度ス
ラリーの調製が可能であり、得られる塗被液の高
剪断応力下での粘度を下げることもできるため、
塗被紙用顔料として注目されている。
ところが、微粒重質炭酸カルシウムを含む高濃
度塗料は、省エネルギー、生産性向上、白色度向
上等においては優れた効果を発揮するものの、得
られる塗被紙表面の平滑性や印刷面の平滑性を低
下させてしまうため、上記の如き印刷物の高級化
指向に伴う要求を充分満たし得ないでいるのが現
状である。
塗被紙表面の平滑性が低下する傾向は、微粒重
質炭酸カルシウムの配合率が多くなるほど顕著と
なるが、その原因としては、微粒重質炭酸カルシ
ウムの性質が、本質的にカオリンに比較してアス
ペクト比が低く、表面エネルギーや保水性が低い
ことが挙げられる。これらの性質は高濃度の顔料
スラリーや塗被液を調製するためには好ましい傾
向であるが、得られる塗被層が緻密で嵩の低いも
のとなり、原紙繊維面の被覆性にも劣つているた
め、仕上げ工程でのスーパーキヤレンダーやグロ
スキヤレンダーによる平滑化効果が低下して、最
終品の塗被層及び印刷面の平滑性が低下するもの
と思われる。
従来から、塗被紙表面の平滑性を改善するため
に、塗被量を増やしたり、顔料としてアスペクト
比に大きなデラミネートカオリン等を配合して被
覆性を改良する方法や、塗被液の高濃度化、塩や
凝集剤の添加によつて塗被液を不安定化すること
によつて、乾燥工程での水分蒸発による塗被層の
収縮を少なくして被覆性を改良する方法等が提案
されている。
しかし、これらの方法では塗被紙表面の平滑性
改良に伴つて新たな欠陥が付随するため必ずしも
満足すべき結果は得られていない。例えばアスペ
クト比の大きな顔料を使用した場合にはインキ受
理性が低下し、塗被液を高濃度化すると塗被時に
ストリークやスクラツチトラブルが発生し易くな
る。また、塗被液に塩や凝集剤を添加する方法で
は塗被液の流動性、保水性が損なわれて高速塗工
時にストリーク、スクラツチ、塗りムラが発生し
易くなり、塗被層の表面強度が低下して印刷時に
塗被層の紙ムケ等が発生する。
接着剤として、カチオン、アニオンの両性を有
する共重合体ラテツクスを使用して嵩高い塗被層
を形成し、キヤレンダー効果を高める方法も提案
されている。しかし、従来の両性ラテツクスはエ
チレン系不飽和カルボン酸のアニオンと、エチレ
ン系不飽和アミンのカチオンを利用しているた
め、カオリン、クレーの相互作用は強いが、表面
エネルギーの低い重質炭酸カルシウムに対しては
相互作用が弱く、結果的に重質炭酸カルシウムを
配合した塗被液では、満足すべき嵩高さを得るこ
とは困難であつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
かかる現状に鑑み、本発明者等は重質炭酸カル
シウムを配合した塗被液であつても、充分満足す
べき嵩高さを備えた塗被層を形成し得る塗被紙用
組成物を開発するべく鋭意研究の結果、顔料とし
て特定の粒度分布を有する重質炭酸カルシウムを
選択し、且つ、接着剤として特定の両性共重合体
ラテツクスを使用すると、両者の相互作用によつ
て、重質炭酸カルシウムを高率配合した塗被組成
物であつても、充分に嵩高い塗被層が形成される
ことを見出し本発明を完成するに至つた。
かくして形成される塗被層は、満足すべきキヤ
レンダー効果を発現し、得られる塗被紙の塗被面
及び印刷面の平滑性不良という従来技術の重大欠
陥を顕著に改良し得るものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、
(a) 顔料として、1μ以下の粒子含有率が55〜95
重量%で、0.2μ以下の微粒子が30重量%以下で
ある重質炭酸カルシウムを20〜100重量部含有
し、
(b) 接着剤として、少なくとも一種の両性界面活
性剤1〜10重量部を乳化剤として使用し
●脂肪族共役ジエン化合物 30〜70重量部
●エチレン系不飽和カルボン酸 0.5〜5重量部
●エチレン系不飽和アミン 0.2〜5重量部
●アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物
1〜5重量部
●水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステル
1〜5重量部
および、
●これらと共重合可能な単量体 10〜67.3重量部
からなる単量体混合物100重量部をPH6以上で乳
化重合して得られる共重合体ラテツクスを3〜20
重量部含有することを特徴とする塗被紙用組成物
である。
〔作用〕
本発明の塗被紙用組成物に配合される重質炭酸
カルシウムは、上記の如く1μ以下の粒子含有率
が55〜95重量%で、0.2μ以下の微粒子が30重量%
以下、より好ましくは25重量%以下である、特定
の粒度分布を有するものが選択的に使用される。
0.2μ以下の微粒子を30重量%以上含む重質炭酸
カルシウムでは、微小粒子が大きな粒子の隙間を
充填する充填効果によつて緻密で嵩の低い塗被層
を形成するため、本発明の特定のラテツクスを併
用しても、充分な相乗効果が得られず、目的とす
る塗被紙の平滑性改良効果を得ることは困難とな
る。
かかる特定の粒度分布を有する重質炭酸カルシ
ウムは、石灰石、大理石、チヨーク等を機械的に
微粉砕し、分級する方法等で製造されるが、例え
ば特公昭56−15834号公報に記載の方法等が採用
できる。
本発明の塗被紙用組成物においては、顔料とし
て、上記特定の重質炭酸カルシウムを20重量%以
上、100重量%まで含有せしめることが可能であ
り、多量に重質炭酸カルシウムを配合することに
よつて得られる前述の如き各種の優れた作用効果
が発現されるものである。なお、上記特定の重質
炭酸カルシウム以外の顔料については、特に限定
するものではなく、例えばカオリン、タルク、水
酸化アルミニウム、二酸化チタン、サチンホワイ
ト、軽質炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が適宜
併用される。
本発明の塗被紙用組成物において、かかる顔料
の接着剤成分として用いられる特定の共重合体ラ
テツクスは、少なくとも一種の両性界面活性剤1
〜10重量部を乳化剤として使用し
●脂肪族共役ジエン化合物 30〜70重量部
●エチレン系不飽和カルボン酸 0.5〜5重量部
●エチレン系不飽和アミン 0.2〜5重量部
●アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物
1〜5重量部
●水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステル
1〜5重量部
および、
●これらと共重合可能な単量体 10〜67.3重量部
からなる単量体混合物100重量部をPH6以上で乳
化重合することによつて製造される。
本発明において使用される両性界面活性剤は、
同一分子内にアニオン部分とカチオン部分の親水
基をあわせ持つ界面活性剤であり、アニオン部分
としてはカルボン酸塩、硫酸エステル塩、スルフ
オン酸塩、りん酸エステル塩が、またカチオン部
分としてはアミン塩、第4級アンモニウム塩が挙
げられる。具体的には、アルキルベタイン塩とし
てラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ココ
アミドプロピルベタイン、2−ウンデシル−ヒド
ロキシエチルイミダゾリウムベタインの各々の
塩、アミノ酸タイプのものとしてラウリル−β−
アラニン、ステアリル−β−アラニン、ラウリル
ジ(アミノエチル)グリシン、オクチルジ(アミ
ノエチル)グリシン、ジオクチルジ(アミノエチ
ル)グリシンの各々の塩等が挙げられる。
両性界面活性剤はアニオン系又は非イオン系の
界面活性剤に比べ耐水性の低下が少なく、白紙光
沢および印刷適性のすぐれたものが得られる。こ
れらの両性界面活性剤を単独または二種類以上併
用して、重合時の乳化剤として使用することによ
つて本発明の効果が発現される。他にアニオン
性、カチオン性、ノニオン性界面活性剤等を組合
せて使用してもかまわないが、他の界面活性剤を
使用して乳化重合された共重合体ラテツクスに、
単に両性界面活性剤を後添加しても本発明の効果
は得られない。
両性界面活性剤の使用量は単量体混合物100重
量部当たり1〜10重量部、好ましくは2〜6重量
部であり、1重量部未満では本発明の目的が達成
されず、また10重量部を越えると印刷用塗被紙と
して必要な耐水性を維持することが困難になる。
上記の両性界面活性剤を少なくとも一種含む乳
化剤を用い、単量体として塗被組成物の塗膜に適
度な弾性を与える脂肪族共役ジエン化合物と共に
エチレン系不飽和カルボン酸、エチレン系不飽和
アミン、アミド結合を含有する共重合性不飽和化
合物および水酸基を含有する不飽和カルボン酸エ
ステルを重合することで、本発明の効果は一層大
きく発現され、特に良好な接着強度を有する塗被
層が形成されものである。
脂肪族共役ジエン化合物としては、ブタジエ
ン、イソプレン、2−クロル−1,3−ブタジエ
ン、1−クロル−1,3−ブタジエン等が用いら
れるが、ブタジエンが特に好ましい。使用量が30
重量%未満では十分な弾性や接着力が得られず、
70重量%を越えると粘着性が大きくなりすぎる。
そのため、好ましくは35〜65重量%の範囲で調節
される。
エチレン系不飽和カルボン酸としてはアクリル
酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フ
マール酸、イタコン酸等のモノまたはジカルボン
酸が用いられるが、ジカルボン酸の酸無水物やモ
ノアルキルエステルも使用できる。
エチレン系不飽和カルボン酸は、0.5〜5重量
%、好ましくは1〜3重量%使用される。0.5重
量%未満では接着力、機械的安定性が低下し、5
重量%を越えると耐水性が低下する。
エチレン系不飽和アミンとしては、メチルアミ
ノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノ
エチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエ
チル(メタ)アクリレートなどのエチレン系不飽
和カルボン酸のアミノアルキルエステル、メチル
アミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチル
アミノエチル(メタ)アクリルアミド、ジメチル
アミノプロピル(メタ)アクリルアミドなどのエ
チレン系不飽和カルボン酸のアミノアルキルアミ
ドおよび2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジ
ン、2−メチル−5ビニルピリジンなどのアルケ
ニルピリジン類などが挙げられる。
エチレン系不飽和アミンは0.2〜5重量%、好
ましくは0.5〜3重量%使用される。0.2重量%未
満では印刷適性が低下し、5重量%を越えると接
着力が低下する。
アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物と
しては、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、N−ブドキシア
クリルアミド、ダイアセトンアクリルアミドなど
が挙げられ、1〜5重量%、好ましくは1.5〜3
重量%の割合で使用される。1重量%未満では印
刷適性が低下し、5重量%を越えるとラテツクス
の粘度が著しく大きくなつてハンドリングが困難
となる。
水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステルと
しては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ
ート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ジ
−(エチレングリコール)イタコネート、ジ−(エ
チレングリコール)マレエート、2−ヒドロキシ
エチルマレエートおよび2−ヒドロキシエチルメ
チルフマレート等が挙げられ、1〜5重量%、よ
り好ましくは1.5〜3重量%の割合で使用される。
1重量%未満では分散安定性、接着力が低下し、
5重量%を越えると耐水性が低下する。
これらと共重合可能な他の単量体としては、ス
チレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、
パラメチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシン、メタク
リル酸メチル等のアクリル酸あるいはメタクリル
酸のアルキルエステル類、グリシジル(メタ)ア
クリート等の不飽和脂肪酸グリシジルエステル、
アクリロニトリル、メタクリロニトリルなどのビ
ニルシアン化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデ
ン、ビニルメチルエチルケトン、ビニルメチルエ
ーテル、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、アリルアセテ
ート、メタアリルアセテート、アクロレイン、ア
リルアルコールなどが挙げられる。その使用量は
10〜67.3重量%、好ましくは23〜61.5重量%であ
る。
本発明の共重合体ラテツクスの重合は、公知の
方法に従つて、水性媒体中で乳化剤、重合開始
剤、連鎖移動剤を用いて実施できるが、重合系内
のPHを6以上、より好ましくは7.5以上に維持す
る必要がある。PH6未満で重合した場合には重合
系を重合安定性が著しく悪化してしまう。
乳化剤としては、前述の如く必須成分の両性界
面活性剤に必要に応じてアニオン性、カチオン
性、ノニオン性界面活性剤等が併用されるが、ア
ニオン性界面活性剤またはノニオン性界面活性剤
の併用が好ましい。アニオン性界面活性剤として
は、例えば高級アルコールの硫酸エステル、アル
キルベンゼンスルフオン酸塩、脂肪族スルフオン
酸塩などが挙げられ、ノニオン性界面活性剤とし
ては、通常のポリエチレングリコールのアルキル
エステル型、アルキンエーテル型、アルキルフエ
ニルエーテル型などが挙げられる。
開始剤としては、過硫酸ナトリウム、過硫酸カ
リウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性開始剤、
過酸化ベンゾイル等の油溶性開始剤さらにはレド
ツクス系開始剤等が使用される。連鎖移動剤、キ
レート剤、無機塩等も乳化重合用として公知のも
のが用いられる。
本発明で用いられる特定の共重合体ラテツクス
は、重合温度が5〜100℃の通常の乳化重合法に
よつて、バツチ式、セミバツチ式、連続重合方式
などで製造される。
かくして得られた特定の共重合体ラテツクス
は、前記特定の微粒重質炭酸カルシウムを含有す
る顔料100重量部に対して、固型分として3〜20
重量部の割合で配合される。3重量部末満では本
発明の所望の効果を得ることはできず、20重量部
を越えると、塗被紙の仕上げ工程で平滑性が低下
する恐れがある。
なお、カゼイン、大豆蛋白、石油蛋白などの蛋
白質系接着剤、酸化澱粉、エーテル化澱粉、エス
テル化澱粉などの澱粉系接着剤、その他のラテツ
クス系接着剤など公知の各種塗被紙組成物用接着
剤を併用することも勿論可能である。また、本発
明の塗被組成物中には、増粘剤、保水剤、流動変
性剤、分散剤、消泡剤、染料、滑剤、耐水化剤な
ど各種助剤を適宜配合することができる。
かくして調製される本発明の塗被紙用組成物
は、一般に固型分濃度が55重量%以上となるよう
に調製されるが、特に顔料として特定の粒度分布
を有する微粒重質炭酸カルシウムが選択的に使用
されており、しかも接着剤成分として特定の共重
合体ラテツクスが使用されているため、60重量%
以上の高濃度塗料として調製しても、優れた流動
性、保水性を備えており、塗被後の乾燥工程では
塗被層が速やかに不動化して極めて嵩高い塗被層
が形成されるものである。
〔実施例〕
以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的に
説明するが、勿論これらに限定されるものではな
い。なお、例中の部および%はそれぞれ重量部お
よび重量%を意味する。
実施例 1
325メツシユ以下の粒子含量が98%で、平均粒
子径が19μの原料重質炭酸カルシウムを、分散剤
を用いて固型分濃度73%のスラリーとし、サンド
ミル処理して固型分濃度72%、1μ以下の粒子含
有率が63%で、0.2μ以下の微粒子含量が15%であ
る微粒重質炭酸カルシウムスラリーを得た。
一方、下記の如き単量体を重合開始剤、重合調
節剤、水の存在下でPH7.9で重合し、さらに濃縮
して固型分濃度45%、平均粒子径が0.20μである
共重合体ラテツクスを得た。
●ブタジエン 39部
●スチレン 31部
●メチルメタアクリレート 23部
●イタコン酸 2部
●ブエチルアミノエチルメタアクリレート 1部
●アクリルアミド 2部
●ヒドロキシエチルメタアクリレート 2部
なお、乳化剤として両性界面活性剤であるラウ
リルベタインのナトリウム塩を2.5部使用した。
かくして得られた重質炭酸カルシウムスラリー
と共重合体ラテツクスを用い、以下の如き配合割
合で、固型分濃度が60%となるように希釈水を添
加して塗被紙用組成物を調製した。
●カオリン(市販No.1グレード) 20部
●重質炭酸カルシウムスラリー(固型分) 80部
●分散剤(ポリアクリル酸ナトリウム) 0.3部
●酸化澱粉糊液(固型分) 3部
●共重合体ラテツクス(固型分) 9部
得られた組成物を64g/m2の上質紙に、乾燥重
量が20g/m2となるよう塗被乾燥し、スーパーキ
ヤレンダー処理をして片面コート紙を得た。
得られたコート紙は、塗被面および印刷面平滑
性に優れており、白紙光沢、紙面強度とも良好で
あつた。
実施例 2
第1表に示すような単量体混合物を乳化重合し
て得られた共重合体ラテツクスを使用した以外
は、実施例1と同様にして塗被紙用組成物を調製
し、同様に片面コート紙を得てその品質評価結果
を第1表に記載した。
実施例 3〜5
粒子径が5〜10mmである原料重質炭酸カルシウ
ムを乾燥粉砕し、空気分級によつて粗粒子を取り
除いて平均粒子径が5μである重質炭酸カルシウ
ムを得た。分散剤を用いて固型分濃度75%のスラ
リーとした後サンドミル処理し、固型分濃度74
%、1μ以下の粒子含有率が85%で、0.2μ以下の微
粒子含量が25%である微粒重質炭酸カルシウムス
ラリーを得た。
第1表に示すような単量体混合物を乳化重合し
て得られた共重合体ラテツクスを使用した以外
は、実施例1と同様にして塗被紙用組成物を調製
し、同様に片面コート紙を得てその品質評価結果
を第1表に記載した。
比較例 1
325メツシユ以下の粒子含量が60%で、平均粒
子径が25μの原料重質炭酸カルシウムを、分散剤
を用いて固型分濃度73%のスラリーとし、サンド
ミル処理して固型分濃度72%、1μ以下の粒子含
有率が75%で、0.2μ以下の微粒子含量が35%であ
る微粒子重質炭酸カルシウムスラリーを得た。
この微粒重質炭酸カルシウムを使用し、実施例
3と同様の共重合体ラテツクスを用いた以外は、
実施例1と同様にして塗被紙用組成物を調製し、
同様に片面コート紙を得てその品質評価結果を第
1表に記載した。得られたコート紙は、印刷面平
滑性が悪く、印刷再現性に劣つており高級印刷物
としては使用出来ないものであつた。
比較例 2
比較例1で使用した重質炭酸カルシウムを使用
し、第1表に示すような単量体混合物を乳化重合
して得られた共重合体ラテツクスを使用した以外
は、実施例1と同様にして塗被紙用組成物を調製
し、同様に片面コート紙を得てその品質評価結果
を第1表に記載した。得られたコート紙は、印刷
平滑性が悪く、印刷再現性に劣つており、粗悪な
印刷効果しか得られておらず高級印刷物としては
使用出来ないものであつた。
比較例 3〜7
実施例1で使用した重質炭酸カルシウムを使用
し、第1表に示すような単量体混合物を乳化重合
して得られた共重合体ラテツクスを使用した以外
は、実施例1と同様にして塗被紙用組成物を調製
し、同様に片面コート紙を得てその品質評価結果
を第1表に記載した。
なお、第1表における各種の測定および評価方
法は以下のとおりである。
重質炭酸カルシウムの粒度及び粒度分布は、
セデイグラフ5000(島津製作所製)を用いて測
定した。
白紙光沢は、JIS法によつて測定した。
印刷面平滑性は、RI印刷機(明製作所製)
で印刷した印刷面の状態を目視判定した。
評価基準は、インキが紙面に充分転移してイ
ンキムラのない印刷面を5とし、インキ転移ム
ラがあつも転移不良のものを1とした。
紙面強度は、RI印刷機で印刷し、標準紙の
表面が紙ムラを生じるまで紙ムラが殆ど起こら
ないものを5とし、紙ムケが多発したものを1
として評価した。
〔作用効果〕
第1表の結果から明らかなように、本発明の塗
被紙用組成物を用いて製造された塗被紙は、微粒
重質炭酸カルシウムを多量に含有しているにもか
かわらず、いずれも優れた印刷適性を備えてお
り、特に塗被紙表面および印刷面の平滑性に優れ
ていた。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a composition for coated paper that can extremely efficiently produce coated paper having excellent printability, and particularly to a composition for coated paper that significantly improves the smoothness of the surface of coated paper. The present invention relates to a paper coating composition. [Prior Art] In recent years, as printed matter has become more visible and sophisticated, there has been a demand for coated paper that has excellent printability even under high-speed printing conditions. Because of the required characteristics, the smoothness of the surface of the coated paper is attracting attention as an extremely important factor. On the other hand, in order to improve the productivity and save energy of coated paper for printing, there is an increasing demand for higher concentrations of coating liquids, and the pigments that make up the coating liquids are used in various types of adhesives, etc. are being considered. Among them, fine grained heavy calcium carbonate can be used to prepare a highly concentrated slurry and can lower the viscosity of the resulting coating liquid under high shear stress.
It is attracting attention as a pigment for coated paper. However, although highly concentrated paints containing fine particles of heavy calcium carbonate exhibit excellent effects in terms of energy saving, productivity improvement, and whiteness improvement, they have problems with the smoothness of the coated paper surface and the smoothness of the printed surface. As a result, the current situation is that it is not possible to sufficiently satisfy the demands associated with the trend toward higher quality printed materials as described above. The tendency for the smoothness of the coated paper surface to decrease becomes more pronounced as the proportion of fine-grained heavy calcium carbonate increases, but the reason for this is that the properties of fine-grained heavy calcium carbonate essentially These include a low aspect ratio, low surface energy, and low water retention. Although these properties are favorable for preparing highly concentrated pigment slurries and coating liquids, the resulting coating layer is dense and low in bulk, and the coverage of the base paper fiber surface is also poor. Therefore, it is thought that the smoothing effect of super calender or gloss calender in the finishing process is reduced, and the smoothness of the coated layer and printed surface of the final product is reduced. Conventionally, in order to improve the smoothness of the coated paper surface, there have been methods such as increasing the coating amount, adding pigments such as delaminated kaolin with a large aspect ratio to improve coating properties, and increasing the coating liquid. A method has been proposed to improve coating properties by reducing the shrinkage of the coating layer due to water evaporation during the drying process by destabilizing the coating liquid by increasing the concentration or adding salt or coagulants. has been done. However, these methods do not necessarily give satisfactory results because new defects are created as the smoothness of the surface of the coated paper is improved. For example, when a pigment with a large aspect ratio is used, ink receptivity decreases, and when the coating liquid is made highly concentrated, streaks and scratch troubles are likely to occur during coating. In addition, adding salt or flocculants to the coating solution impairs the fluidity and water retention of the coating solution, which tends to cause streaks, scratches, and uneven coating during high-speed coating, and increases the surface strength of the coating layer. As a result, paper smearing occurs in the coated layer during printing. A method has also been proposed in which a copolymer latex having cationic and anionic amphoteric properties is used as an adhesive to form a bulky coating layer to enhance the calendering effect. However, since conventional amphoteric latexes use an anion of an ethylenically unsaturated carboxylic acid and a cation of an ethylenically unsaturated amine, the interaction between kaolin and clay is strong, but heavy calcium carbonate, which has a low surface energy, On the other hand, the interaction was weak, and as a result, it was difficult to obtain a satisfactory bulk with a coating liquid containing heavy calcium carbonate. [Problems to be Solved by the Invention] In view of the current situation, the present inventors have attempted to form a coating layer with sufficiently satisfactory bulk even with a coating liquid containing heavy calcium carbonate. As a result of intensive research to develop a composition for coated paper, it was found that by selecting heavy calcium carbonate with a specific particle size distribution as the pigment and using a specific amphoteric copolymer latex as the adhesive, both The present inventors have discovered that, due to the interaction, a sufficiently bulky coating layer can be formed even in a coating composition containing a high proportion of heavy calcium carbonate, leading to the completion of the present invention. The coating layer thus formed exhibits a satisfactory calendering effect and can significantly improve the serious defect of the prior art, which is the poor smoothness of the coated and printed surfaces of the resulting coated paper. [Means for solving the problems] The present invention provides (a) a pigment having a particle content of 55 to 95 μm or less;
(b) Contains 20 to 100 parts by weight of heavy calcium carbonate having 30% by weight or less of fine particles of 0.2μ or less; (b) 1 to 10 parts by weight of at least one amphoteric surfactant as an adhesive; ●Aliphatic conjugated diene compound 30-70 parts by weight●Ethylenically unsaturated carboxylic acid 0.5-5 parts by weight●Ethylenically unsaturated amine 0.2-5 parts by weight●Copolymerizable unsaturated compound containing an amide bond
1 to 5 parts by weight ●Unsaturated carboxylic acid ester containing a hydroxyl group
A copolymer latex obtained by emulsion polymerizing 100 parts by weight of a monomer mixture consisting of 1 to 5 parts by weight and 10 to 67.3 parts by weight of a monomer copolymerizable with these at a pH of 6 or higher.
A composition for coated paper, characterized in that it contains parts by weight. [Function] As mentioned above, the heavy calcium carbonate blended into the coated paper composition of the present invention has a particle content of 55 to 95% by weight of 1μ or less, and 30% by weight of fine particles of 0.2μ or less.
Hereinafter, those having a specific particle size distribution, more preferably 25% by weight or less, are selectively used. With heavy calcium carbonate containing 30% by weight or more of fine particles with a size of 0.2μ or less, the fine particles form a dense and low-volume coating layer due to the filling effect of filling the gaps between large particles. Even if a latex is used in combination, a sufficient synergistic effect cannot be obtained, making it difficult to obtain the desired effect of improving the smoothness of coated paper. Heavy calcium carbonate having such a specific particle size distribution is produced by mechanically pulverizing and classifying limestone, marble, chiyok, etc., for example, by the method described in Japanese Patent Publication No. 15834/1983. can be adopted. In the coated paper composition of the present invention, it is possible to contain the above-mentioned specific heavy calcium carbonate as a pigment in an amount of 20% by weight or more and up to 100% by weight, and a large amount of heavy calcium carbonate may be blended. The above-mentioned various excellent effects obtained by this method are realized. Pigments other than the above-mentioned specific heavy calcium carbonate are not particularly limited, and for example, kaolin, talc, aluminum hydroxide, titanium dioxide, satin white, light calcium carbonate, barium sulfate, etc. are used in combination as appropriate. In the coated paper composition of the present invention, the specific copolymer latex used as the adhesive component of the pigment contains at least one amphoteric surfactant.
~10 parts by weight is used as an emulsifier, ●Aliphatic conjugated diene compound 30-70 parts by weight●Ethylenically unsaturated carboxylic acid 0.5-5 parts by weight●Ethylenically unsaturated amine 0.2-5 parts by weight●Co-containing an amide bond Polymerizable unsaturated compound
1 to 5 parts by weight ●Unsaturated carboxylic acid ester containing a hydroxyl group
It is produced by emulsion polymerizing 100 parts by weight of a monomer mixture consisting of 1 to 5 parts by weight and 10 to 67.3 parts by weight of a monomer copolymerizable with these at a pH of 6 or higher. The amphoteric surfactant used in the present invention is
It is a surfactant that has both an anionic and a cationic hydrophilic group in the same molecule, and the anionic part is a carboxylate, sulfuric acid ester salt, sulfonate, and phosphoric acid ester salt, and the cationic part is an amine salt. , quaternary ammonium salts. Specifically, the alkyl betaine salts include lauryl betaine, stearyl betaine, cocoamidopropyl betaine, and 2-undecyl-hydroxyethylimidazolium betaine, and the amino acid type includes lauryl-β-.
Examples include salts of alanine, stearyl-β-alanine, lauryldi(aminoethyl)glycine, octyldi(aminoethyl)glycine, and dioctyldi(aminoethyl)glycine. Ampholytic surfactants have less deterioration in water resistance than anionic or nonionic surfactants, and can provide white paper with excellent gloss and printability. The effects of the present invention can be achieved by using these amphoteric surfactants alone or in combination as an emulsifier during polymerization. Other anionic, cationic, nonionic surfactants, etc. may be used in combination, but copolymer latex emulsion polymerized using other surfactants,
Simply adding an amphoteric surfactant afterwards does not provide the effects of the present invention. The amount of the amphoteric surfactant to be used is 1 to 10 parts by weight, preferably 2 to 6 parts by weight, per 100 parts by weight of the monomer mixture. If it exceeds this, it becomes difficult to maintain the water resistance required for coated paper for printing. Using an emulsifier containing at least one of the above amphoteric surfactants, ethylenically unsaturated carboxylic acid, ethylenically unsaturated amine, together with an aliphatic conjugated diene compound as a monomer that provides appropriate elasticity to the coating film of the coating composition. By polymerizing a copolymerizable unsaturated compound containing an amide bond and an unsaturated carboxylic acid ester containing a hydroxyl group, the effects of the present invention can be further enhanced, and a coating layer having particularly good adhesive strength can be formed. It is something. As the aliphatic conjugated diene compound, butadiene, isoprene, 2-chloro-1,3-butadiene, 1-chloro-1,3-butadiene, etc. are used, but butadiene is particularly preferred. usage is 30
If it is less than % by weight, sufficient elasticity and adhesive strength cannot be obtained.
If it exceeds 70% by weight, the stickiness becomes too large.
Therefore, it is preferably adjusted within the range of 35 to 65% by weight. As the ethylenically unsaturated carboxylic acid, mono- or dicarboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid are used, but acid anhydrides and monoalkyl esters of dicarboxylic acids can also be used. The ethylenically unsaturated carboxylic acid is used in an amount of 0.5 to 5% by weight, preferably 1 to 3% by weight. If it is less than 0.5% by weight, the adhesive strength and mechanical stability will decrease.
If it exceeds % by weight, water resistance decreases. Examples of ethylenically unsaturated amines include aminoalkyl esters of ethylenically unsaturated carboxylic acids such as methylaminoethyl (meth)acrylate, dimethylaminoethyl (meth)acrylate, diethylaminoethyl (meth)acrylate, and methylaminoethyl (meth)acrylamide. , dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, dimethylaminopropyl (meth)acrylamide and other aminoalkylamides of ethylenically unsaturated carboxylic acids; and alkenylpyridines such as 2-vinylpyridine, 4-vinylpyridine and 2-methyl-5vinylpyridine. Examples include the following. The ethylenically unsaturated amine is used in an amount of 0.2 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight. If it is less than 0.2% by weight, printability will decrease, and if it exceeds 5% by weight, adhesive strength will decrease. Copolymerizable unsaturated compounds containing an amide bond include acrylamide, methacrylamide,
Examples include N-methylolacrylamide, N-butoxyacrylamide, diacetone acrylamide, etc., 1 to 5% by weight, preferably 1.5 to 3% by weight.
Used in proportions by weight. If it is less than 1% by weight, the printability will decrease, and if it exceeds 5% by weight, the viscosity of the latex will become extremely high and handling will become difficult. Examples of unsaturated carboxylic acid esters containing a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, hydroxybutyl (meth)acrylate, di-(ethylene glycol) itaconate, and di-(ethylene glycol) maleate. , 2-hydroxyethyl maleate, and 2-hydroxyethylmethyl fumarate, which are used in an amount of 1 to 5% by weight, more preferably 1.5 to 3% by weight.
If it is less than 1% by weight, dispersion stability and adhesive strength will decrease,
If it exceeds 5% by weight, water resistance will decrease. Other monomers that can be copolymerized with these include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene,
Aromatic vinyl compounds such as paramethylstyrene, alkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as methyl acrylate, ethyl acrylate, butyl acrylate, 2-ethylhexyne acrylate, methyl methacrylate, glycidyl (meth)acrylate, etc. unsaturated fatty acid glycidyl ester,
Examples include vinyl cyanide compounds such as acrylonitrile and methacrylonitrile, vinyl chloride, vinylidene chloride, vinyl methyl ethyl ketone, vinyl methyl ether, vinyl acetate, vinyl formate, allyl acetate, methalyl acetate, acrolein, and allyl alcohol. Its usage is
10 to 67.3% by weight, preferably 23 to 61.5% by weight. Polymerization of the copolymer latex of the present invention can be carried out in an aqueous medium using an emulsifier, a polymerization initiator, and a chain transfer agent according to a known method, but the pH in the polymerization system is preferably 6 or higher. Must be maintained at 7.5 or higher. If polymerization is carried out at a pH of less than 6, the stability of the polymerization system will be significantly deteriorated. As an emulsifier, as mentioned above, anionic, cationic, nonionic surfactants, etc. are used in combination with the essential component amphoteric surfactant, as required. is preferred. Examples of anionic surfactants include sulfuric esters of higher alcohols, alkylbenzene sulfonates, aliphatic sulfonates, etc. Nonionic surfactants include ordinary alkyl esters of polyethylene glycol, alkyne ethers, etc. type, alkyl phenyl ether type, etc. As an initiator, water-soluble initiators such as sodium persulfate, potassium persulfate, ammonium persulfate, etc.
Oil-soluble initiators such as benzoyl peroxide and redox-based initiators are used. Known chain transfer agents, chelating agents, inorganic salts, etc. for emulsion polymerization can also be used. The specific copolymer latex used in the present invention is produced by a conventional emulsion polymerization method at a polymerization temperature of 5 to 100° C. in a batch, semi-batch, or continuous polymerization method. The specific copolymer latex thus obtained has a solid content of 3 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the pigment containing the specific fine particulate heavy calcium carbonate.
It is blended in the proportion of parts by weight. If the amount is less than 3 parts by weight, the desired effect of the present invention cannot be obtained, and if it exceeds 20 parts by weight, the smoothness of the coated paper may deteriorate in the finishing process. In addition, adhesives for various well-known coated paper compositions such as protein-based adhesives such as casein, soybean protein, and petroleum protein, starch-based adhesives such as oxidized starch, etherified starch, and esterified starch, and other latex-based adhesives are also available. Of course, it is also possible to use agents in combination. Furthermore, various auxiliary agents such as thickeners, water retention agents, flow modifiers, dispersants, antifoaming agents, dyes, lubricants, and waterproofing agents can be appropriately incorporated into the coating composition of the present invention. The coated paper composition of the present invention thus prepared is generally prepared to have a solid content concentration of 55% by weight or more, and in particular, fine-grained heavy calcium carbonate having a specific particle size distribution is selected as the pigment. 60% by weight due to the fact that a specific copolymer latex is used as an adhesive component.
Even when prepared as a highly concentrated paint, it has excellent fluidity and water retention, and the coating layer quickly becomes immobile during the drying process after coating, forming an extremely bulky coating layer. It is. [Example] The present invention will be described in more detail with reference to Examples below, but the present invention is of course not limited to these. Note that parts and % in the examples mean parts by weight and % by weight, respectively. Example 1 Raw material heavy calcium carbonate with a particle content of 325 mesh or less of 98% and an average particle size of 19 μm was made into a slurry with a solid content concentration of 73% using a dispersant, and the solid content concentration was reduced by sand milling. A fine grained heavy calcium carbonate slurry was obtained, with a particle content of 72%, a particle content of 1μ or less being 63%, and a fine particle content of 0.2μ or less being 15%. On the other hand, the following monomers were polymerized at pH 7.9 in the presence of a polymerization initiator, a polymerization regulator, and water, and further concentrated to form a copolymer with a solid content concentration of 45% and an average particle size of 0.20μ. Obtained a combined latex. ●Butadiene 39 parts●Styrene 31 parts●Methyl methacrylate 23 parts●Itaconic acid 2 parts●Butylaminoethyl methacrylate 1 part●Acrylamide 2 parts●Hydroxyethyl methacrylate 2 parts Lauryl is an amphoteric surfactant used as an emulsifier. 2.5 parts of betaine sodium salt was used. Using the thus obtained heavy calcium carbonate slurry and copolymer latex, a composition for coated paper was prepared at the following blending ratio by adding dilution water so that the solid content concentration was 60%. . ●Kaolin (commercial No. 1 grade) 20 parts ●Heavy calcium carbonate slurry (solid content) 80 parts ●Dispersant (sodium polyacrylate) 0.3 parts ●Oxidized starch paste liquid (solid content) 3 parts ●Co-weight Combined latex (solid content) 9 parts The resulting composition was coated on 64 g/m 2 of high-quality paper to a dry weight of 20 g/m 2 and dried, supercalendered and coated on one side of the paper. Obtained. The obtained coated paper had excellent coated and printed surface smoothness, and had good white paper gloss and paper surface strength. Example 2 A coated paper composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that a copolymer latex obtained by emulsion polymerization of the monomer mixture shown in Table 1 was used. Single-sided coated paper was obtained and the quality evaluation results are listed in Table 1. Examples 3 to 5 Raw material heavy calcium carbonate having a particle size of 5 to 10 mm was dry-pulverized and coarse particles were removed by air classification to obtain heavy calcium carbonate having an average particle size of 5 μm. After using a dispersant to make a slurry with a solid content concentration of 75%, it was processed with a sand mill to make a solid content concentration of 74%.
%, a fine grained heavy calcium carbonate slurry was obtained in which the content of particles of 1μ or less was 85% and the content of fine particles of 0.2μ or less was 25%. A coated paper composition was prepared in the same manner as in Example 1, except that a copolymer latex obtained by emulsion polymerization of the monomer mixture shown in Table 1 was used, and one side was coated in the same manner. The paper was obtained and the quality evaluation results are listed in Table 1. Comparative Example 1 Raw material heavy calcium carbonate with a particle content of 325 mesh or less of 60% and an average particle size of 25μ is made into a slurry with a solid content concentration of 73% using a dispersant, and then sand milled to reduce the solid content concentration. A fine particle heavy calcium carbonate slurry was obtained, with a particle content of 72%, a particle content of 1μ or less being 75%, and a fine particle content of 0.2μ or less being 35%. Except for using this fine grained heavy calcium carbonate and using the same copolymer latex as in Example 3,
A coated paper composition was prepared in the same manner as in Example 1,
Similarly, single-sided coated paper was obtained and the quality evaluation results are shown in Table 1. The obtained coated paper had poor printing surface smoothness and poor printing reproducibility, and could not be used as high-quality printed matter. Comparative Example 2 The same procedure as Example 1 was used, except that the heavy calcium carbonate used in Comparative Example 1 was used and a copolymer latex obtained by emulsion polymerization of the monomer mixture shown in Table 1 was used. A coated paper composition was prepared in the same manner, and single-sided coated paper was obtained in the same manner, and the quality evaluation results are shown in Table 1. The obtained coated paper had poor printing smoothness, poor printing reproducibility, and poor printing effects, and could not be used as high-quality printed matter. Comparative Examples 3 to 7 Examples except that the heavy calcium carbonate used in Example 1 was used and a copolymer latex obtained by emulsion polymerization of the monomer mixture shown in Table 1 was used. A coated paper composition was prepared in the same manner as in Example 1, and single-sided coated paper was obtained in the same manner, and the quality evaluation results are shown in Table 1. The various measurement and evaluation methods in Table 1 are as follows. The particle size and particle size distribution of heavy calcium carbonate are:
Measurement was performed using Sedaygraph 5000 (manufactured by Shimadzu Corporation). White paper gloss was measured by JIS method. Printing surface smoothness was measured using RI printing machine (manufactured by Mei Seisakusho)
The condition of the printed surface was visually judged. As for the evaluation criteria, a printed surface with sufficient ink transfer to the paper surface and no ink unevenness was rated 5, and a printed surface with uneven ink transfer but poor transfer was rated 1. The paper surface strength is rated 5 when printed with an RI printing machine and has almost no paper unevenness on the surface of the standard paper, and 1 when there is a lot of paper unevenness.
It was evaluated as [Operation and Effect] As is clear from the results in Table 1, the coated paper produced using the coated paper composition of the present invention has a large amount of fine grained heavy calcium carbonate. All of them had excellent printability, especially the smoothness of the coated paper surface and the printing surface.
【表】【table】
【表】
* 重合後、後添加
[Table] *Post-addition after polymerization
Claims (1)
〜95重量%で、0.2μ以下の微粒子が30重量%以
下である重質炭酸カルシウムを20〜100重量部
含有し、 (b) 接着剤として、少なくとも一種の両性界面活
性剤1〜10重量部を乳化剤として使用し ●脂肪族共役ジエン化合物 30〜70重量部 ●エチレン系不飽和カルボン酸 0.5〜5重量部 ●エチレン系不飽和アミン 0.2〜5重量部 ●アミド結合を含有する共重合性不飽和化合物
1〜5重量部 ●水酸基を含有する不飽和カルボン酸エステル
1〜5重量部 および、 ●これらと共重合可能な単量体 10〜67.3重量部 からなる単量体混合物100重量部をPH6以上で乳
化重合して得られる共重合体ラテツクスを3〜20
重量部含有することを特徴とする塗被紙用組成
物。[Claims] 1 (a) As a pigment, the content of particles of 1 μ or less is 55
~95% by weight, containing 20 to 100 parts by weight of heavy calcium carbonate with not more than 30% by weight of fine particles of 0.2μ or less; (b) 1 to 10 parts by weight of at least one amphoteric surfactant as an adhesive; ●Aliphatic conjugated diene compound 30 to 70 parts by weight●Ethylenically unsaturated carboxylic acid 0.5 to 5 parts by weight●Ethylenically unsaturated amine 0.2 to 5 parts by weight●Copolymerizable unsaturated compound containing amide bond Compound
1 to 5 parts by weight ●Unsaturated carboxylic acid ester containing a hydroxyl group
A copolymer latex obtained by emulsion polymerization of 100 parts by weight of a monomer mixture consisting of 1 to 5 parts by weight and 10 to 67.3 parts by weight of a monomer copolymerizable with these at a pH of 6 or higher.
A composition for coated paper, characterized in that it contains parts by weight.
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| JPS61275497A JPS61275497A (en) | 1986-12-05 |
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