JPH0533294A

JPH0533294A - 微塗工紙用塗料組成物および微塗工紙

Info

Publication number: JPH0533294A
Application number: JP18742591A
Authority: JP
Inventors: Haruki Tsutsumi; 春樹堤; Akihiro Takahashi; 昭博高橋; Kenji Nojiri; 健司野尻; Takao Mizogami; 貴夫溝上
Original assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1991-07-26
Publication date: 1993-02-09

Abstract

(57)【要約】【構成】一次粒径が０．０１〜２μｍ、平均二次粒
子径（平均会合体径）が０．５〜５μｍであり、かつ吸
油量が１００〜３００ｍｌ／１００ｇ及び／または、保
水度が２００〜４５０％を有する尿素ホルムアルデヒド
粒子会合体を１０％以上含有する顔料と接着剤とを含有
してなる微塗工紙用塗料組成物及びそれを用いてなる微
塗工紙。【効果】白色度、白紙不透明度、印刷後不透明度、イ
ンク着肉性、あるいは表面強度低下率の小さい、優れた
光学物性、強度物性を付与する塗工紙を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微塗工紙用塗料組成物及
び微塗工紙に関する。更に詳細には、特定の一次粒径及
び平均二次粒子径でかつ特定の吸油量及び保水度を有す
る尿素ホルムアルデヒド粒子会合体を１０％以上含有す
る顔料と、接着剤を含有してなる微塗工紙用塗料組成
物、及び該微塗工紙用塗料組成物を紙に塗工し、均一吸
油性及び均一吸水性の高い塗工紙を得ることによって、
微塗工で、紙の光学物性、強度物性を向上させることを
特徴とした微塗工紙用塗料組成物及び微塗工紙に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、塗工紙は、紙の上に顔料と接
着剤からなる塗料組成物を塗工して塗工層を作り、紙の
光学物性や印刷適正、紙としての外観等を向上させるこ
とを目的としていた。これらの塗工紙は、一般的には中
質紙、上質紙等の上に施され、しかも顔料としては、無
機系顔料を用いるのが一般的であった。近年、時代の趨
勢から、紙の軽量化が図られるようになり、新聞用紙、
書籍用紙、各種雑誌用紙等、抄紙機や印刷技術の発展に
ともなって、各種の軽量化が検討され、“薄く不透明度
が高く丈夫な紙”のイメージが定着され始めている。紙
の性質上、軽量化、即ち、薄くなるに従って、紙の不透
明性が低下し、印刷の裏移りが大きな問題となってい
る。しかも近年、特に新聞用紙に於いては、印刷方式の
改革により、従来の凸版印刷から、水との関わりの大き
いオフセット印刷に切り替わりつつある。このような中
にあって、従来、薄い紙の不透明度向上には、一般的無
機填料、あるいは、顔料を紙の製造時に抄き込み、ある
いは塗工して対処していた。しかしこれら無機顔料、例
えば、カオリン、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、水酸
化アルミニウム、二酸化チタン、ホワイトカーボン、焼
成クレー等を顔料として塗料を作り塗工する場合、特に
新聞用紙に於いては、一般的二次加工紙とは異なり、塗
工量が非常に少ないのが特徴である。従って、これらわ
ずかな無機顔料の塗工層で紙の不透明度、白色度、印刷
適正など新聞用紙に要求される諸物性を向上させること
は非常に難しい。さらには、オフセット印刷が主流にな
りつつある新聞用紙に於いては、湿し水との関わりが重
要になる。即ち、これら無機顔料は吸水性が乏しく、吸
水ムラからくる微少な紙荒れがおこりやすい。紙荒れは
印刷適正を悪くする。一方、有機顔料を紙の製造時に塗
工する方法として、例えば、特願昭63-190093 号、特願
昭62-333938 号等の提案がなされている。しかしなが
ら、これら公知方法は印刷時にしばしば発生し問題とな
るブリスター対策、又は高速印刷に於ける多色カラー印
刷に適した工夫がなされた提案であって、紙の不透明度
等の光学物性の向上を図ることを目的とする本発明とは
異なるものでこれ等の問題を解決したものは無く、未だ
十分満足すべき物ではない。このように、従来の無機顔
料又は有機顔料を微塗工することでは、もはや光学物性
や紙質を改善することが難しくなりつつある今日、高い
技術の紙製品を求められる時代にあって、未だ満足すべ
き顔料が見あたらないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、これら
の課題を解決すべく鋭意検討した結果、有機顔料として
特定の尿素ホルムアルデヒド粒子会合体を顔料として用
いることに着目し、これと接着剤とからなる水分散性塗
料をつくり、紙に微塗工することにより、従来の顔料で
は得られなかった均一吸水性のある、不透明度や白色度
の卓越した塗工紙を得ることが可能であることを見いだ
し、本発明に到達した。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、次のと
おりである。（イ）一次粒径が０．０１〜２μｍ、平均二次粒子径
（平均会合体径）が０．５〜５μｍであり、かつ吸油量
が１００〜３００ｍｌ／１００ｇ及び／または、保水度
が２００〜４５０％を有する尿素ホルムアルデヒド粒子
会合体を１０％以上含有する顔料と接着剤とを含有して
なる微塗工紙用塗料組成物。（ロ）接着剤の含有割合が、塗料乾燥分全重量中５〜
５０重量％である前記 (イ) の微塗工紙用塗料組成物。（ハ）前記 (イ) 又は (ロ) の微塗工紙用塗料組成物
を支持体に保持してなる微塗工紙。（ニ）支持体が特にメカニカルパルプ、あるいはメカ
ニカルパルプを主体とした紙である前記 (ハ) の微塗工
紙用塗料組成物。本発明の特定の有機顔料によれば、従来の無機顔料に比
べて白色度、白紙不透明度、印刷後不透明度、インク着
肉性、あるいは表面強度低下率の小さい塗料を作り、新
聞用紙等に微塗工し、優れた光学物性、強度物性を付与
するための塗工紙用塗料組成物および塗工紙を得ること
ができる。

【０００５】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明の微塗工用紙塗料組成物及びそれを微塗工した紙と
は、上記の有機顔料を単独あるいは他の顔料との併用に
於て、接着剤と水分散性塗料をつくった微塗工用紙塗料
組成物及び、これを紙、特に薄い紙で、更に塗工量の小
さいところで機能を発揮する新聞用紙、書籍用紙、各種
雑誌用紙等に塗工し、紙の白色度、不透明度、印刷後不
透明度、インキ着肉性等々の物性を向上させるための塗
料組成物であり、又、該塗料組成物を機械的に塗工、乾
燥した紙をいう。本発明の尿素ホルムアルデヒド粒子会
合体は、公知の任意の方法で容易に製造することができ
る。例えば、尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会合体
は、１行程または２行程を用いて得られ、そのいずれの
方法においても、ポリマー粒子は尿素とホルムアルデヒ
ドのモル比が１：１〜１：３の範囲内で製造される。更
に詳述すれば、２行程法は、先ず尿素とホルムアルデヒ
ドとの水溶性の初期縮合物を形成し、次いで適当な酸触
媒の存在下で、かつ高温で初期縮合物を硬化させること
により、ポリマー粒子の会合体を形成する。その際に、
一次粒径０．０１〜２μｍの範囲にコントロールするた
めに、予め初期縮合物中に、ポリビニルアルコール、カ
ルボキシメチルセルロースのナトリウム塩、でんぷん、
ゼラチン等の保護コロイド剤を添加しておく必要があ
る。添加する量は目的とするポリマ−粒子の粒子径、初
期縮合物の尿素とホルムアルデヒドのモル比や濃度にも
よるが、一般に尿素およびホルムアルデヒド反応成分重
量に対して約０．１〜１０重量％、好ましくは０．５〜
５％の範囲である。また一行程による場合は、反応に用
いる全ての成分及び添加物を最初に加え、直接ポリマー
粒子の会合体の形成まで反応を進行させる。どちらの場
合にも、生成する尿素ホルムアルデヒドポリマー粒子会
合体を中和し、水洗して残留遊離ホルムアルデヒドを除
去するか、中和前に尿素、アンモニア、亜硫酸ソーダ等
を添加して化学処理をして、遊離ホルムアルデヒドを除
去し中和するのが好ましい。次いで反応生成物を、この
まま湿式で、ハンマーミルや自由粉砕機で粗砕した後、
アトライター等で、所要粒子径まで、微粉砕する。ま
た、この段階で反応生成物をろ過、遠心分離等で脱水
後、空気乾燥等常法に従って乾燥を行った後、ボールミ
ル、ジェットミル、ピンミル等の粉砕機を用いて調整す
ることもできる。かくして調整された尿素ホルムアルデ
ヒドポリマー粒子会合体は、全顔料の単独あるいは１０
％以上含有する顔料として、接着剤とからなる水分散性
塗料として提供される。

【０００６】併用する顔料としては、カオリンが最も好
ましいが、他にも例えば、炭酸カルシウム、水酸化アル
ミニウム、二酸化チタン、硫酸バリウム等を、白色度、
白紙不透明度、印刷不透明度、印刷適正、コスト等の観
点から単独または二種以上を併用して用いることができ
る。本発明では、上述したように尿素ホルムアルデヒド
ポリマー粒子会合体を単独あるいは全顔料の１０％以上
添加することに特徴を持つが、微塗工紙用塗料としては
この他に接着剤と、必要に応じて、更に助剤が配合され
る。接着剤としては、種々の等級および型のでんぷん、
カゼイン、大豆蛋白、ポリビニールアルコール並びに酢
酸ビニル、スチレンブタジエン共重合体、及び種々のア
クリル型ポリマーのラテックス、カルボキシメチルセル
ロース等のセルロース誘導体等の一般の塗工紙用に用い
られる接着剤を、単独あるいは併用することができる。
その使用量は、顔料１００に対して、一般に５〜５０好
ましくは１０〜３０重量％である。助剤としては、染
料、分散剤、離型剤、粘度調節剤、消泡剤等を目的に応
じて使うことができる。これらの助剤の使用量はその種
類や使用目的に応じて異なるが、乾燥重量で全顔料１０
０部に対して、合計で０〜５部が一般的である。本発明
の塗料組成物は、上記各成分と水を、通常固形分が１％
〜５０％、粘度がＢ型粘度計で１０〜２０００ｃｐｓと
なるように常法にて混合する。このようにして、調整さ
れる塗料組成物は、一般の塗工紙の場合には、３５〜５
０ｇ／ｍ²の坪量の原紙に乾燥重量で０．５〜３ｇ／ｍ
²程度となるように塗布される。

【０００７】本発明の尿素ホルムアルデヒド粒子会合体
の一粒径が０．０１〜２μｍ、好ましくは０．０５〜１
μｍ、会合体の平均粒径が０．５〜５μｍ好ましくは
０．７〜２．５μｍとしたのは、一次粒子の粒径が会合
体粒径を決定し、更に白色度や白紙不透明度、印刷後不
透明度等の光学物性を決定する光散乱係数の重要な因子
となり、更に微塗工紙用顔料として、紙粉等の対策を勘
案すると二次粒子の粒径はおのずと前記した通りであ
る。本発明でいう吸油量が１００〜３００ｍｌ／１００
ｇ、好ましくは１１０〜２５０ｍｌ／１００ｇとは、
紙の試験法ＴＡＰＰＩ−Ｔ−４６２に規定された試験法
によるもので、吸油量が１００ｍｌ／１００ｇ以下にな
ると印刷インキ中のビヒクルの移行が小さくなり、印刷
面上のインキ残量が多くなり、従ってインキ乾燥に難を
きたし、汚れが生じやすく、又吸油量が３００ｍｌ／１
００ｇ以上になるとインキ吸収能が大きくなり、インキ
裏抜けや適正インキ量などに問題が生じて好ましくな
い。また保水度が２００〜４５０％好ましくは２１０〜
４００％とは、紙の試験法Ｊ−ＴＡＰＰＩ−ＮＯ．２６
−７８に規定された試験法によるもので、保水度が２０
０％以下の場合には、紙中に分散した顔料と紙の間に吸
水ムラが生じやすくなり、従ってモットル現象が大きく
なり、紙質を悪くする。また保水度が４５０％以上にな
ると、顔料粒子のみが高吸水性になり、同様に紙との間
に吸水ムラが生じやすくなり、同様モットル現象が大き
くなり好ましくない。従って吸油量や保水度が印刷イン
キや湿し水に対してかかる範囲が重要となる由縁であ
る。

【０００８】本発明では、塗料中に含有する顔料のう
ち、尿素ホルムアルデヒド粒子会合体単独使用が好まし
いのであるが、微塗工紙用顔料として、例えば他の無機
顔料との併用も行うができる。例えば塗料粘度を変化さ
せたり、塗工量調整のため濃度を変化させたりする場合
がよくある。このような場合、もちろん接着剤の種類や
量によっても対応が可能であるが、顔料の性質等を利用
する場合は、特に他の顔料を併用することによって、種
種の機能を付与することが可能となり有効な手段とな
る。かかることから、尿素ホルムアルデヒド粒子会合体
単独使用から１０％以上、好ましくは２０％以上含有す
る塗料とすることが好ましい。ここで、尿素ホルムアル
デヒド粒子会合体の含有割合を、塗料乾燥分全重量中５
０〜９５重量％、好ましくは７０〜９０重量％としたの
は、接着剤や助剤の量で規制したものであって、顔料の
量が５０％以下だと、光学物性や他の物性の向上が小さ
く、また９５％以上の場合接着性や助剤の機能性を引き
出すことが難しくなるからである。このようにして得ら
れた塗料を、メカニカルパルプ、あるいはメカニカルパ
ルプを主体とした紙、即ち新聞紙上に微塗工し、光学物
性や他の物性を改善することが可能になる。本発明の、
有機顔料である尿素ホルムアルデヒド粒子会合体を、塗
料化して、紙に微塗工することによって、従来から用い
られてきた一般的な無機顔料に比較して、紙の光学物
性、たとえば白色度や白紙不透明度、印刷後不透明度及
び印刷適正等を大幅に向上することが判明した。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を、更に具体的に説明するため
に実施例、合成例、比較例を挙げて説明するが、本発明
はこれらの例によって制限されるものではない。尚、
％、部は特記しない限り、重量％、重量部である。合成例１３７重量％（以下％は全て重量％とする）ホルムアルデ
ヒド水溶液３８．４部、尿素１８．９部、カルボキシメ
チルセルロース０．７部、水４２．０部を混合し、２０
％苛性ソーダ溶液でｐＨを７．０±０．５に調整しつ
つ、７０℃で２時間反応させ、初期縮合物を得た。この
初期縮合物１００部と３．０％硫酸水溶液１００重量部
を速やかに均一に混合した後、６０分放置して固形物を
得た。この固形物を１〜２ｍｍの粒子サイズに粉砕し、
１００部の水を加えてスラリー状とし、２０％苛性ソー
ダでｐＨ７．０に中和し、更に粉砕機で粉砕し、濾過、
水洗、脱水して、白色の尿素ホルムアルデヒドポリマー
粒子会合体のケーキ状物を得た。このケーキの一部を、
１０５℃の熱風乾燥機で２時間乾燥し、尿素ホルムアル
デヒドポリマー粒子会合体の濃度を測定したところ、２
０．１％であった。得られた尿素ホルムアルデヒドポリ
マ−粒子会合体の一次平均粒子径は、電子顕微鏡によれ
ば０．３μｍであり、会合体粒子の粒径は、レーザー式
粒度分布測定機（マイクロトラック、日機装社製）の測
定によれば８μｍであった。また、保水度が４８０％、
吸油量が３１０ｍｌ／１００ｇであった。これをサンプ
ル（Ａ）とする。

【００１０】合成例２合成例１で得た、サンプル（Ａ）１００ｇと水１００ｇ
を５００ｍｌ容ステンレスビーカーに採取し、１．５φ
ガラスビ−ズ５０ｇを加え、スリーワンモーターで３時
間粉砕した。このものの会合体粒子の粒径は４．６μ
ｍ、保水度が３５０％、吸油量が２９０ｍｌ／１００ｇ
であった。これをサンプル（Ｂ）とする。合成例３サンプル（Ａ）を合成例２と同様の方法で６時間粉砕
し、得られた会合体粒子の粒径が２．０μｍ、保水度２
３０％、吸油量２００ｍｌ／１００ｇであった。これを
サンプル（Ｃ）とする。合成例４サンプル（Ａ）１００ｇと水１００ｇを、５００ｍｌ容
ステンレスビーカーに採り、超音波粉砕機（日本精機）
３００μＡで延べ時間で２５時間粉砕し、得られた会合
体粒子の粒径は０．４μｍ、保水度１５０％、吸油量８
５ｍｌ／１００ｇであった。これをサンプル（Ｄ）とす
る。

【００１１】製造例１合成例３で得たサンプル（Ｃ）を固形分で７０％、予め
溶解しておいたＰＶＡ−１１７（以下ＰＶＡと記す）を
固形分３０％の割合で塗料を作り、得られた塗料の固形
分は５％であった。このものは、有機顔料：尿素ホルム
アルデヒド粒子会合体１００％であり、且つ顔料と接着
剤の割合が７０％対３０％である。これを塗料（１）と
する。製造例２顔料１００％の内訳を、サンプル（Ｃ）７０％と炭酸カ
ルシウム３０％の割合で用いた以外、製造例１の方法に
従って塗料を得た。これを塗料（２）とする。製造例３顔料１００％の内訳を、サンプル（Ｃ）２０％と炭酸カ
ルシウム８０％の割合で用いた以外、製造例１の方法に
従って塗料を得た。これを塗料（３）とする。

【００１２】製造例４顔料１００％の内訳を、サンプル（Ｃ）５％と炭酸カル
シウム９５％の割合で用いた以外、製造例１の方法に従
って塗料を得た。これを塗料（４）とする。製造例５有機顔料である尿素ホルムアルデヒド粒子会合体、即ち
合成例３で得たサンプル（Ｃ）と接着剤の割合を、顔
料：接着剤＝４０％：６０％にした以外、製造例１の方
法に従って塗料を得た。これを塗料（５）とする。製造例６サンプル（Ｃ）と接着剤の割合を、９０％：１０％にし
た以外、製造例１の方法に従って塗料を得た。これを塗
料（６）とする。製造例７サンプル（Ｃ）と接着剤の割合を、９９％：１％にした
以外、製造例１の方法に従って塗料を得た。これを塗料
（７）とする。製造例８合成例１で得たサンプル（Ａ）を固形分で７０％、予め
溶解しておいたＰＶＡ−１１７（以下ＰＶＡと記す）を
固形分３０％の割合で塗料を作り、得られた塗料の固形
分は５％であった。このものは、有機顔料：尿素ホルム
アルデヒド粒子会合体１００％であり、且つ、顔料と接
着剤の割合が７０％対３０％である。これを塗料（８）
とする。

【００１３】製造例９合成例２で得たサンプル（Ｂ）を固形分で７０％、予め
溶解しておいたＰＶＡ−１１７（以下ＰＶＡと記す）を
固形分３０％の割合で塗料を作り、得られた塗料の固形
分は５％であった。このものは、有機顔料：尿素ホルム
アルデヒド粒子会合体１００％であり、且つ、顔料と接
着剤の割合が７０％対３０％である。これを塗料（９）
とする。製造例１０合成例４で得たサンプル（Ｄ）を固形分で７０％、予め
溶解しておいたＰＶＡ−１１７（以下ＰＶＡと記す）を
固形分３０％の割合で塗料を作り、得られた塗料の固形
分は５％であった。このものは、有機顔料：尿素ホルム
アルデヒド粒子会合体１００％であり、且つ、顔料と接
着剤の割合が７０％対３０％である。これを塗料（１
０）とする。以下、合成例１〜４によって得た製造例１
〜１０（塗料１〜１０）を、まとめて表−１に示す。

【００１４】

【表１】

【００１５】実施例１縦３５ｃｍ、２５ｃｍの新聞原紙（山陽国策パルプＫＫ
製）坪量５０ｇ／ｍ²に、予め水試験によって含浸量を
掴み、次ぎに、製造例１（塗料ＮＯ．１）をコーテング
ロッドＮＯ．１０で、固形分１ｇ／ｍ²になるように塗
工し、速やかに１１０℃のドラムドライヤ−で乾燥す
る。これを恒温２０℃、恒湿６５％下で２４時間シーズ
ニングし、紙料を得た。これを紙サンプル（１）とす
る。実施例２〜５製造例２、３、６、９で得た塗料ＮＯ．２、３、６、９
を用いた以外は、全て実施例１の方法で、紙サンプル
２、３、６、９を得た。比較例１〜５製造例４、５、７、８、１０で得た、塗料ＮＯ４、５、
７、８、１０を用いた以外は、全て、実施例１の方法
で、紙サンプル４、５、７、８、１０を得た。以上、実
施例１〜５及び比較例１〜５について物性試験を行っ
た。その結果を表−２に示す。

【００１６】

【表２】

【００１７】［測定条件］１．紙粉：大蔵省印刷局紙粉テスター数値大＝紙粉量大
（１００段階評価）２．白紙不透明度：ＪＩＳ−Ｐ−８１３８に準ずる。３．インキ着肉：インキ：オフ輪用、量：０．１５ｇ、
印刷機：ＲＩテスター３０ｒｐｍ、濃度：マクベス値４．白色度：ＪＩＳ−Ｐ−８１２３に準ずる。

【００１８】

【発明の効果】表−２に示した如く、本発明の有機顔料
より、粒径が大きすぎても、又小さすぎても、塗工層の
表面から紙粉として剥離され好ましくない。即ち、比較
例４、５がそれである。又、比較例１は、本発明の有機
顔料の含有割合が少なく、比較例２、３は顔料に対する
接着剤の量が多かったり少なかったりして、紙の光学物
性及び紙粉に対して効果が低い。これに比較して、実施
例１〜５は紙粉に対して抵抗性があり、又光学物性も高
く、本発明の有機顔料が紙の微塗工紙用塗料及び微塗工
紙に有効であることは明白である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者溝上貴夫北海道砂川市豊沼町１番地三井東圧化学株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一次粒径が０．０１〜２μｍ、平均二次
粒子径（平均会合体径）が０．５〜５μｍであり、かつ
吸油量が１００〜３００ｍｌ／１００ｇ及び／または、
保水度が２００〜４５０％を有する尿素ホルムアルデヒ
ド粒子会合体を１０％以上含有する顔料と接着剤とを含
有してなる微塗工紙用塗料組成物。
【請求項２】接着剤の含有割合が、塗料乾燥分全重量
中５〜５０重量％である請求項１記載の微塗工紙用塗料
組成物。
【請求項３】請求項１又は２記載の微塗工紙用塗料組
成物を支持体に保持してなる微塗工紙。
【請求項４】支持体が特にメカニカルパルプ、あるい
はメカニカルパルプを主体とした紙である請求項３記載
の微塗工紙用塗料組成物。