JPS5937306B2

JPS5937306B2 - 顔料分散体

Info

Publication number: JPS5937306B2
Application number: JP7178280A
Authority: JP
Inventors: 晴吉北村; 吉朗中島; 弘二柴崎
Original assignee: Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd
Current assignee: Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd
Priority date: 1980-05-28
Filing date: 1980-05-28
Publication date: 1984-09-08
Also published as: JPS56167760A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、塗工紙用の塗被組成物（カラー）を調製する
に際して有用な原料となる顔料分散体に関する。

サチンホワイトは３Ｃａ０−Ａｌ２Ｏ３・３ＣａＳ０４・３１〜３２
Ｈ２０なる化学式で表わされるスルホアルミン酸カルシ
ウムで、塗工紙用として風合あるいは重量感等の言葉で
賞賛され、通常の測定値を超えた高い商品価値的要素を
含む、きわめて優れた光沢性および不透明性、または高
白色度等の特性を紙に与える最高級顔料の一つとして、
アート紙、高級板紙等の分野でユニークな地位を占めて
おり、一般的には巾０．１〜０．５μｍ）長径０．５〜
５μｍの柱状結晶体である。

しかし、上記サチンホワイトには取扱いハンドリング上
の難点が多く、それらの欠点克服が焦眉の課題となつて
いる。

まず第一の欠点は、この水酸化カルシウムと硫酸バンド
との水系反応物であるサチンホワイトの希薄懸濁液をフ
ィルタープレスで機械的に脱水濃縮する場合、比較的大
きな粒子であるにもかかわらず、その表面性質に起因す
る影響のためか非常に脱水性が悪く、同様の方法で脱水
した０．０１〜１．０ｔｔｍ（７）Ｉ方形炭酸カルシウ
ムの固形分５０重量％（以下、重量％はすべて％と記す
。また固型分の測定は１０５℃、１時間の条件で乾燥し
、測定した。以下、固型分の表示はこの測定方法による
。）、０．５〜１．５μｍの薄片状クレーの６０％に較
べ、サチンホワイトは２５％程度しか脱水できない。な
お、このサチンホワイトの水分をさらに除去するため、
他の顔料の如く品温を４０℃以上に上げる乾燥方式で粉
末化しようとすると結晶水の分解が起り、本来の高光沢
性等の優れた特性が全く消滅してしまう。したがつて、
固形分の約３倍に相当する水分を含有させたまま塗工剤
として使用せさるをえず、塗工紙用顔料素材としての大
きなマイナス点になつている。第二の欠点としては、そ
のプレス脱水品が強い水和層に被われているためか非常
に高粘度で、分散剤として現在主に使用されているポリ
アクリル酸系の分散剤が塗工紙用の炭酸カルシウムの場
合の３〜５倍量必要であり、経済的な面は勿論、分散剤
そのものが最終の紙応用物性に何らの効果も与えず、む
しろ余分な分散剤が表面強度、印刷適性的にマイナスに
なり、品質面でもデメリツトにつながるものとされてい
る。

さらに第三の欠点としては、そのスラリー化時の粘度低
下があまりにも急勾配で、絶対値が低過ぎることであり
、例えば固形分１００重量部（以下、重量部はすべて部
と記す）に対し３部のポリアクリル酸ソーダを適正量と
するサチンホワイトの場合、２．８部添加時の６０回転
／分（Ｒ．ｐ．ｍ）Ｂ型粘度が１００００ｃ．ｐ．ｓで
非常に粘度が高く、引続き０．１部の添加により急に５
〜１０ｃ．ｐ．ｓまで低下するのである。

これに反し、炭酸カルシウム等他の顔料の例では、０．
８部添加時に５０００ｃ．ｐ．ｓの場合、０．９部で１
０００１１．０部で７００、１．１部で３００、また１
．２部で３００ｃ．ｐ．ｓの如く緩かな勾配であり、こ
の場合２５０ｃ．ｐ．ｓ以下には低下しない。上記の２
例で経日変化も加味して、実際工業的には、サチンホワ
イトで３．０部、炭酸カルシウムでは１．２部の分散剤
の添加を原則とするが、通常のスラリー系で粘度を５０
ｅ．ｐ．ｓ未満に下げると結晶粒子の沈降が早くなり、
ましてサチンホワイトの場合は粒子が大きく、強いダイ
ラタンシ一性を示すため沈降も非常に早く、かつその沈
降層は硬く再分散が困難であり、貯蔵あるいは輸送工程
での沈降安定性の不良が大きな難点になつている。現在
、製紙会社では原価の低減、生産性の向上のため、可及
的塗工速度の上昇を計るべく塗工紙用顔料組成物の高濃
度化、低粘度化が重点課題になつているが、そのために
も上記サチンホワイトを使用する高級紙製造上、まず前
述の３欠点を是正することが急務となる。

そこで本発明者らは、各種顔料の併用系における塗工紙
用顔料組成物について鋭意研究した結果、上記欠点を一
挙に除去しうると時に、均一な予備講合、分散剤使用総
量の減少効果とあいまつて品質的にも有意義な相乗効果
が得られることを見出し、本発明を完成するに至つた。
すなわち本発明は、サチンホワイトスラリーの保有する
多量の水分、およびサチンホワイトの分散には必要不可
欠で、その機能を果した後は余分なものとなり、かつさ
らに偕力―料の分散に利用可能な分散剤を最大限に有効
利用するため、サチンホワイトスラリーを製造後直ちに
、沈降あるいは再凝集を起させることなく強力撹拌しな
がら、これに２μｍ以下の塗工紙用炭酸カルシウム粉末
を固形分重量比でサチンホワイト１００部に対し８０〜
２５０部添加混合してなる顔料分散体に関するものであ
る、サチンホワイト中の水分による塗工剤の濃度低下が
避けられ、高濃度、低粘度で、対顔料当りの分散剤使用
率が少なく、さらに貯蔵安定性、輸送安定性に優れる等
の顕著な効果を有するものである。

塗工紙用の炭酸カルシウムとしては、粒径が２μｍ以下
で０．０４μｍ程度のものまで使用されているが、０．
１μｍ以下になると乾燥凝集性が強くなり、本発明に利
用しうる粉末品に限定されると、特殊な乾燥方法あるい
は凝集防止剤を用いたものを除けば、０．１〜２μｍの
範囲のものが主としてその対象になる。

なお、２μｍを超える粒度になると、サチンホワイトと
の混合スラリー系での経日沈降量が多くなると共にその
沈降物は硬く再分散が非常に困難となり、さらに最終塗
工紙の光沢等物性面での低下が著しくなる、，また、サ
チンホワイトあるいは炭酸カルシウムそれぞれの平均粒
度もしくは粒度分布等によつてもその混合率は異なるが
、本発明の目的をすべて満足しうる範囲はサチンホワイ
ト１００部に対し炭酸カルシウム８０〜２５０部、より
好ましくは１５０〜２３０部、顔料固形分が３５〜６０
％でその混合比での６０ｒ．ｐ．ｍにおけるＢ型粘度と
しては、沈降安定性がよくポンプアツプ等ハンドリング
土に支障のない５０〜１０００ｃ．ｐ．ｓ１より好まし
くは８０〜５００ｃ．ｐ．ｓにすることが望ましい。

その場合のアクリル系分散剤使用量はサチンホワイト単
独時に較べて２５〜６５％で足り、３５〜７５％の低減
になる。なお、炭酸カルシウム以外に塗工紙用填剤とし
て知られているカオリン、クレー、水酸化アルミニウム
もしくはチタンホワイト等の１種または２種以上を使用
する場合、勿論最終塗工紙の物性に問題はないが、サチ
ンホワイトの保有する水分および分散剤を有効利用して
他の顔料を分散させ、サチンホワイトの沈降安定性を改
善する本発明の目的から見れば、ＰＨ、粒度、粒形等の
影響からか沈降安定性が悪い上にその沈降層も硬く、炭
酸カルシウムには遠く及ばない。

しかし、顔料固形分が３５〜６０％で６０ｒ．ｐ．ｍに
おけるＢ型粘度が５０〜１０００ｃ．ｐ．ｓの条件を満
足する範囲で、炭酸カルシウムの１０％程度代替なら使
用可能である。本発明において使用する分散剤に特別の
制限はなく、市販のポリアクリル酸ソーダで通常問題は
ないが、本発明の目的をより効果的に達成するためには
、分散効果の点から下記に示すモノマーを構成成分とし
て含有する共重合体を分散剤として使用することが好ま
しい。

（式中のＸ．ＹはＨまたはＣＨ３、Ｍはアルカリ金属、
アミン、Ｈ１アンモニア、ｎは１〜１０の整数である。

）上記一般式で示すモノマーとアクリル酸（アルカリ金
属、アミン、アンモニア等による塩も含む）およびその
エステル（Ｃ１〜８）、あるいは他の不飽和モノまたは
ジカルボン酸およびエステルとの共重合体がよい。

一般式に示されるヒドロキシアルキルアクリレートおよ
びヒドロキシアルキルメタクリレートのリン酸エステル
塩としては具体的にはヒドロキシエチルアクリレート、
ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシエチルメ
タクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート等の
モノリン酸エステル塩がある。該リン酸エステル塩は、
単独のポリマーでよいが、他のアクリル酸、あるいは他
の不飽和モノまたはジカルボン酸およびそれらのエステ
ルとの共重合体でもよい。すなわち、アクリル酸以外の
他の不飽和カルボン酸およびエステルとしては、イタコ
ン酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸およびそれ
ぞれのモノエステル、ジエステル等があり、その他従来
より分散剤として使用されてきた公知のモノマーすべて
が上記リン酸エステル塩モノマーと共重合して効果を発
揮することができる。共重合範囲としては０．１〜１０
０％の範囲で有効である。上記リン酸エステル塩を構成
成分として使用する効果としては、分散剤の濃度が少な
くて済むことに加えて、スラリーの安定性が市販のポリ
アクリル酸ソーダ系分散剤に比較して良好なことである
。以下に本発明の実施例を記載すると共に該実施例に係
る顔料分散体の組成、粘度、沈降安定性等の物性を表１
に、また塗工紙物性を表２に、各々複数の比較例と対比
させて示し、本発明の構成、効果をさらに明確にする。
実施例１水酸化カルシウム懸濁液と硫酸バンド水溶液とを８％、
９０℃で、ＣａＯ／Ａｌ２Ｏ３のモル比が７．５になる
割合で混合反応させて得たサチンホワイト懸濁液を、フ
イルタープレスで脱水し２５％のケーキ状サチンホワイ
トを得た。

分散剤としてサチンホワイト固形分１００部に対し３部
に相当する２０％濃度の市販ポリアクリル酸ソーダ３７
．５ｋｇと水３５．４ｋ９を入れた強力攪拌機付の分散
槽に、上記２５％のサチンホワイト１０００ｋ９を添加
し、１時間強力攪拌することにより、２４％濃度（サチ
ンホワイト固形分十分散剤純分の濃度）の８ｃ．ｐ．ｓ
サチンホワイトスラリーを得た。

つぎに、市販の塗工紙用０．１μｍ立方形炭酸カルシウ
ム粉末を３７５ｋ９加え、３０分間さらに強力撹拌を続
けることにより、均一に混合されたサチンホワイト対炭
酸カルシウムの重量比が１００：１５０の塗工紙用顔料
分散体組成物を得た。

実施例２実施例１と同様にサチンホワイトスラリーを
調整し、炭酸カルシウムの添加量を実施例１における３
７５ｋ９の代りに５７５ｋｇにしたもので、サチンホワ
イト対炭酸カルシウムの重量比が１００：２３０の製紙
用顔料組成物を得た。

比較例１実施例１における炭酸カルシウムの添加量を１２５ｋ９
にしたもので、サチンホワイト対炭酸カルシウムの重量
比が１００：５０のスラリーを調整した。

比較例２実施例１における炭酸カルシウムの添加量を７５０ｋｇ
にしたもので、サチンホワイト対炭酸カルシウムの重量
比が１００：３００のスラリーを調整した。

比較例３サチンホワイト対炭酸カルシウムの重量比は１００：１
５０で実施例１と同じであるが添加方法が異なり、サチ
ンホワイトスラリーの中へ炭酸カルシウムの粉末を混合
して行く方法ではなく、それぞれ別々に分散させた後混
合して得たスラリーである。

すなわち、サチンホワイトスラリーの調整は実施例１と
同様であるが、炭酸カルシウムは１．２部（対炭酸カル
シウム１００部）の分散剤を使用し、業的に可能な最高
濃度である６５％スラリーにしたものとの混合スラリー
を得た。

比較例４実施例１における炭酸カルシウムの代りに塗工紙用の市
販カオリンを同量（３７５ｋｇ）加え、サチンホワイト
対カオリンの重量比が１００Ｚ１５０のスラリーを調整
した。

比較例５実施例１で使用した２４％濃度のサチンホワイト単独ス
ラリーを調整した。

比較例６比較例３で使用した６５％濃度の炭酸カルシウム単独ス
ラリーを調整した。

顔料分散体物性後記の表１から明らかなように、実施例１および実施例
２の場合ほ、高い顔料固形分濃度と適度の粘度を有する
と共に経日沈降安定性、あるいは沈降物の再分散性にも
優れ、工業的に有効に利用しうることがわかる。

これに反し、比較例５あるいは比較例１の場合の如く、
炭酸カルシウムを全く添加しないもの、あるいは添加量
が不足しているものでは顔料固形分濃度、粘度共に低く
、経日沈降安定性および沈降物の再分散性も不良であり
、特に比較例１における如き炭酸カルシウムの添加量で
は、サチンホワイトの沈降安定性の改善は殆ど達成され
ていない。

また逆に、比較例２の場合の如く炭酸カルシウムの添加
量が過剰のものでは粘度が異常に高く、ハンドリングが
困難であり、炭酸カルシウムの分散性にも問題がある。
さらに、比較例３の場合の如く各顔料成分を別分散させ
た後混合したものでは、顔料固形分濃度、粘度共に低く
、経日沈降安定性も不良であり、分散剤゛も実施例１の
場合より５割以上多量に使用することになる。

また、比較例４の場合の如く炭酸カルシウムの代りにカ
オリンを添加したものでは、粘度が低く、経日沈降安定
性も悪い。塗工紙物性後記の表２は実施例１および実施例２と比較例３、比較
例５、比較例６につき、紙塗工物性を比較表示したもの
であるが、不透明度および白紙、印刷光沢面で相乗効果
の出ていることがわかる。

紙塗工物性は、塗工紙用顔料組成物に常法通り糊剤を加
え、塗被組成物（カラー）を調整後、測定した。（１）
カラー調整法上記の塗工紙用顔料組成物１００部（以下、すべて固形
分または純分）、ラテツクス（住友ノーガタツク（株）
製ＳＮ３Ｏ４）１０部、リン酸デンプン（日本食品加工
（株）製ＮＳ＃４６００）１０部を均一に混合し、カラ
ーを調整した。

（２）塗工紙の調整法調整したカラーを坪量７０ｆ７／
イの基紙の片面に、アプリケーターバ一により２０ｒ／
ＷＩの割合で塗被し、風乾後、２４時間にわたり２０℃
、６０％ＲＨで調整し、さらにスーパーカレンダー仕上
げした。

（３）塗工紙物性の測定法１．白紙光沢、印刷光沢：ＧｌＯｓｓｍｅｔｅｒによる
入射角（反射角）７５度のＳｐｅｃｕｌａｒｇｌＯｓｓ
を測定する。

２、白色度：ＪＩＳＰ８ｌ２３′紙およびパルプのハン
ダ一白色度試験方法２による。

３．不透明度：ＪＩＳＰ８ｌ２３ゞ紙の不透明度試験方
法２による。

４．ＩＧＴピツク値：ピツキングオイル′Ｌ″（ＴＶ＝
１０）を使用し、ＩＧＴ印刷適正試験機（熊谷理機製）
により測定する。

Claims

【特許請求の範囲】

１サチンホワイト固形分１００重量部を含むサチンホ
ワイトスラリーに粒径０．１〜２μｍの炭酸カルシウム
粉末８０〜２５０重量部を混合してなり、顔料固形分が
３５〜６０重量％、６０回転／分におけるＢ型粘度が５
０〜１０００ｃ．ｐ．ｓである顔料分散体。