JPS6163795A

JPS6163795A - 紙被覆組成物

Info

Publication number: JPS6163795A
Application number: JP59182782A
Authority: JP
Inventors: 弘吉田; 浜口　千里; 平井　晴弘
Original assignee: Japan Synthetic Rubber Co Ltd
Current assignee: JSR Corp
Priority date: 1984-09-03
Filing date: 1984-09-03
Publication date: 1986-04-01
Also published as: JPH0541757B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は改善された紙被覆組成物に関し、更に詳しくハ
サイズグレスコータ、グートロールコーターなどのロー
ルコータ−を用いて塗工するさい操業性が極めて良好で
かつ紙塗工用として品質のすぐれたロールコータ−用に
好適な紙被覆組成物に関する。

〔従来技術〕

従来、顔料、充填剤、分散剤及び結合剤からなる水性分
散組成物は紙被覆組成物として広く使用されている。

近年、上質紙、中質紙の印刷適性を改善するためサイズ
プレスコーター、グー）ロールコータ−などのオンマシ
ンロールコータ−に！り１〜１５み漏２の軽量で紙の両
面塗工をする方法が設備を大幅に改造することなくかつ
高い生産性でもって実施されている。

これらの塗工方式は他のブレードコーター、エアーナイ
フコーターなどとは異なυ、ロール両面から塗料を紙に
押しつけて塗布されるので塗工時に大きな剪断力がかか
るため操業上及び紙質上植種の問題点が発生する。サイ
ズプレスコーター、グートロールコーターなどのロール
コータ−用紙被覆組成物に要求される性能として以下の
点が挙げられる。

（リ　機械的安定性が良好であること：これらのロール
コータ−によれば塗工時に塗工液に機械的な高い剪断力
が加えられるので操業時ガムアップないしロール汚れな
どの問題を生じる。

このため紙被覆組成物は機械的安定性が良好でちること
が必要である。

（２）　　流動性がよく良好なレベリング性を与えるこ
と：サイズプレスコーター、ｆ−）ロールコータ−の場合、
ロールコータ−特有の梨地模用が発生し易く、平滑な塗
工面が得られにくい。従って紙被覆組成物は良好な流動
性、レベリング性を与える性能を有していることが必要
である。

（３）　　強度（接着強度及び耐水性）が良好であるこ
と：サイズプレスコーター、ｆ−）ロールコータ−の場合、
他の塗工方式に比べ高い剪断力が加えられたり、またサ
イズプレスコーターの場合紙塗工液の濃度が低いことも
あシ、顔料の結合剤がかなシ紙基質層内に移行するので
、接着強度や耐水性が低下することになる。これを改良
するため結合剤を多量に使用する必要があるが、強度が
すぐれた顔料の結合剤を使用すればその使用量は少量で
すむことになる。

（４）塗工表面のカバリング性が良好であること：上記
のロールコータ−を用いて軽食塗工をする場合、塗工量
が少ないのでブレード塗工の場合の如き緻密な塗工面を
形成しにぐいため、印刷光沢発現性かよくない。従って
紙被覆組成物は表面のカバリング性良好で透気性が高く
インキ浸透性の低い塗工面を与える性能を有することが
必要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

紙被覆組成物中の顔料結合剤としては澱粉、変性澱粉な
どの天然結合剤；スチレ／−ブタジェン系共重合体ラテ
ックス、カル♂キシ変性スチレンープタゾエ／系共重合
体ラテックス、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、アクリル
酸エステル系（共）　！合体ラテックス、メタクリル酸
エステル系（共）　重合体ラテックス、ポリクロログレ
ンラテックス、ポリビニルアルコールなどの合成結合剤
が使用されている。しかし軽量塗工の場合、紙被覆組成
物の結合剤として上記の結合剤を用いると、機械的安定
性、流動性、紙面強度が劣り、緻密な塗工面を形成しに
くいという問題があった。

本発明の目的は良好な機械的安定性、流動性、接着強度
、耐水性を有しかつ塗工面にすぐれた光沢発現性を付与
する紙被覆組成物″ｆ：提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の紙被覆組成物は顔料１００重量部に対して、中　エチレン系不飽和カルデン酸５〜４０重量％、脂肪
族共役シェフ５〜４０重ｆ％、エチレン系不飽和カルは
ン酸アルキルエステル１０〜５０重量％及びアルケニル
芳香族化合物１０〜７０重量％からなる単量体混合物（
イ）５〜３５ｉｉ量部を乳化重合させ、（ｉｉ）得られた共重合体ラテックスの存在下、脂肪族
共役ジエン２０〜７０重量％、アルケニル芳香族化合物
３０〜８０重量％及びエチレン系不飽和カルボン酸アル
キルエステルとシアン化ビニルから選ばれる１種以上の
単量体０〜５０重量％からなる単量体混合物（０）６３
二９４重量部を添加し重合させ、（ｉｉＤ　　上記（ｉｉ）の単量体混合物の重合の開始
後であってかつ重合が実質的に終了しない間において不
飽和アミド（ハ）１．５〜６重量部を（イ）、（ロ）、
（ハ）の合計１００重量部になるよう添加し重合させて
得られた共重合体ラテックスであってかつその平均粒子
径が０．０６〜０．３５μｍでトルエン不溶分が５５〜
９８重ｆｉｔ％である共重合体ラテックスを上記顔料結
合剤として１０〜３５重量部含有することを特徴とする
ものである。

尚ここでトルエン不溶分とは共重合体に含まれるトルエ
ン不溶分を全共重合体に対して重量百分率で示したもの
でありその測定法は実施例に記載のとおりである。

本発明に使用する顔料としてはたとえばクレー、硫酸バ
リウム、酸化チタン、サチンホワイト、水酸化アルミニ
ウム、及び炭酸カルシウム等が挙げられる。

本発明の第１段階で重合される単量体においてエチレン
系不飽和カル？ン酸としてはたとえばアクリル酸、メタ
クリル酸、７マル酸、マレイン酸およびイタコン酸等が
挙げられる。これらは−遣又は二種以上を使用すること
ができる。エチレン系不飽和カルぜン酸は５〜４０重量
％の範囲で用いられるが、５重量％未満では接着強度の
低下、ラテックスの安定性の低下を来し４０貢ｆ％を越
えるとラテックスの粘度が高くなりすぎるので塗工性及
び取扱いの面からみて好ましくない。

脂肪族共役ジエン単量体としてはたとえば１，３−ブタ
ジェン、イソプレン、２−メチル−１，３−ブタノエン
及び２−クロル−１，３−ブタジェン等が挙げられる。

脂肪族共役ジエンは５〜４０爪量チで用いられるが、５
重Ｍ％未満では接着強度が低下し４０重ｉ％を越えると
接着強度、耐水性が低下する。

エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステルとしては
たとえばメチルアクリレート、メチルメタクリレート、
エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ブチルア
クリレート、２−エチルへキシルアクリレート、グリシ
ツルメタクリレート、ツメチルフマレート、ジエチルフ
マレート、ツメチルマレエート、ジエチルマレエート、
ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、および
モノエチルフマレート等が挙げられる。エチレン系不飽
和カルボン酸アルキルエステルは１０〜５０重量−で用
いられるが、１０重量％未満では得られた共重合体ラテ
ックスを用いた塗工紙の耐光性が低下し、５０重量％を
越えると接着強度、耐水性が低下する。

アルケニル芳香族化合物としてはたとえばスチレン、ア
ルファメチルスチレン、およびビニルトルエン等が挙げ
られる。アルケニル芳香族化合物は１０〜７０重量％で
用いられるが１０重量−未満では接着強度、耐水性が低
下する。７０重量−を越えると接着強度が低下する。

第１段階の重合に用てられる単量体混合物（イ）は５〜
３５重量部であ＃）５重量部未満ではラテックスの安定
性が低下する。また３５．重量部を越えると得られた共
重合体ラテックスを用いた塗工紙の耐水性が低下する。

次いで第２段階で重合する単量体のうち脂肪族共役ツエ
ンは２０〜７０重量％で用いられるが２０重量−未満で
は接着強度が低下し７０重量％を越えると接着強度及び
耐水性が低下する。アルケニル芳香族化合物は３０〜８
０重量％で用いられるが３０重ｆ％未満では接着強度、
耐水性が低下する。８０重ｔチを越えると接着強度が低
下する。

ここでエチレン系不飽和カルエン酸エステル及びアクリ
ロニトリル等のシアン化ビニルから選ばれる１種以上の
単量体を５０重量−以下、好ましくは３０重ｉ％以下を
共重合させ、接着強度の向上をはかることもできるが、
耐水性を特に必要とする場合には使用しないことが好ま
しい。

第２段階で用いられる単量体混合物（ロ）は６３〜９４
重量部用いられるが６３重量部未満ではラテ、クスの安
定性が低下し９４重量部を越えると得られた共重合体ラ
テックスを用いた塗工紙の耐水性が低下する。

さらに該単量体混合物の重合開始後であって゛かつ重合
が実質的に終了しない間（重合転化率的５〜９５％、好
適には１０〜７０チの範囲）において不飽和酸アミド１
．５〜６重量部を添加し重合が行われる。不飽和酸アミ
ドとしてはアクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メ
チロールアクリルアミド、Ｎ−メチロールメタクリルア
ミド、Ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド等が挙げられ
る。

不飽和酸アミドは１．５〜６重址部好ましくは２〜５重
量部用いられるが、１．５重量部未満ではラテックスの
安定性が低下し、６重量部を越えるとラテックス粘度が
高くなシすぎる。また不飽和酸アミドの重合反応系への
添加は第２段目の重合に使用する脂肪族共役ツエンとア
ルケニル芳香族化合物と混合して、又は混合しないで同
時に行なってよい。また不飽和酸アミドは第２段目の重
合が実質的に終了する前に好ましくは重合転化率が約９
５チに達する前に一括してもしくは分割して、または連
続して重合反応系に加えてもよい。第２段目の重合終了
後に添加するとラテックス粘度が高くなったり塗工紙の
耐水性、着肉性が悪くなる。

本発明の共重合体ラテックスの製造法においては第１段
階、第２段階のいずれも公知の一括、分割、連続添加重
合法が行なわれる。また重合に際しては公知の乳化剤、
重合開始剤、連鎖移動剤等が用いられる。重合＠度は通
常５〜９５℃、好ましくは５０〜８０℃である。

本発明における共重合体ラテックスはその平均粒子径が
０．０６〜０゜３５μ好まじくは０．１〜０．３μの範
囲でロールコータ−用の紙被覆組成物の顔料結合剤とし
て用いた場合、機械的安定性、流動性１　レベリング性
等で優れた性能を得ることが出来る。平均粒子径が０．
０６μ未満では梨地模様が発生し、インキ乾燥性の低下
を来し０．３５μを越えると流動性の低下、および塗工
紙の接着強度が低下する。

本発明ではトルエン不溶分は５５〜９８％、好ましくは
６０〜９５％の範囲においてロールコータ−用の紙被覆
、組成物の顔料結合剤として用いた場合良好な機械的安
定性、かつ接着強度の優れた塗工紙が得られる。トルエ
ン不溶分が５５％未満であると接着強度の低下、かつ紙
被覆組成物の機械的安定性が低下する。一方トルエン不
溶分が９８％を越えると接着強度、及び耐水性が低下す
る。

本発明の共重合体ラテックスの好ましい使用量はロール
コータ−の塗工方式によっても異なる。

例えばサイズプレスコーターの場合顔料１００重量部に
対して１０〜３５重量部、又？−トロールコーターの場
合顔料１００重量部に対して１０〜２５重量部使用する
のが好ましい。共重合体ラテックス以外に水溶性結合剤
として澱粉、酸化殿粉、／Ｉｊヒニルアルコール等があ
るが、これらの中から選ばれた１種以上の水溶性結合剤
を共重合体ラテックスとともに紙被覆１組成物に配合す
ることもできる。水溶性結合剤の使用量はサイズプレス
コーターの場合１０〜３０重量部、又ダートロールコー
タ−の場合５〜２０重量部使用するのが好ましい。実施
例における試験方法は以下のとおりである。

（１）紙被覆組成物の粘度測定方法：ＢＭ型粘度計を用いて２５℃、　６０　ｒｐｍにおける
粘度で表示。

（２）　　高速流動性の見掛は粘度測定方法：熊ケ谷理
機工業製バーキュレス高剪断粘反計を用い回転数８８０
０ｒｐｍ、＆ブＦ、トルクレンジ２０条件で測定したｅ
　Ｔｍａｘ　（ｄｙｎｅ　−ｃｍ）　ｆ用いて次式よシ
算出する。

高速塗工の塗工性の指標となるもので数値が大きいと塗
工性が劣る傾向にある。

（３）　　ガムアップテストの測定方法：ロール汚れ性
の指標となるもので熊ケ谷理機製造のがムアッグテスタ
ーを用いて塗工液をゴムロールで練シ機械的剪断をかけ
てコ９ムロール上に凝固物が発生するまでの時間（分）
を測定する。時間が長い方が良好である。

（４）　　機械的安定性の測定方法二マーカン安定度試験機を用いて回転数１１００Ｏｒｐ、
圧力１（１？、時間１０分、塗工液の温度を７０℃の条
件で発生する凝集物の量を乾燥重量比で表示。数値は小
さいほど良好。

（５）梨地模様の測定方法：熊ケ谷理機製造のテストサイズプレスコーターを用いて
塗工液全紙基質に塗工した後塗工表面にカーボン粉を塗
布し塗工表面の状態を観察する。

○（良）：Δ（やや梨地模様発生）；×（梨地模様発生
）（６）　　塗工及び仕上げ方法： ■サイズプレス処方の場合熊ケ谷理機のテストサイズプレスコーターを用いて塗工
液を紙基質に塗工し塗工紙を得る。

次に熱風乾燥機を用い温度１２０℃、時間３０秒の条件
で塗工紙を乾燥し更にスー・譬−カレンダーを用いロー
ル温度７０℃、回転数４５Ｏｒｐｍ、線圧カフ　０　’
ｑ／ｃｍ、通紙回数２回で仕上げを行なった。

■グートロール処方の場合コーティングロッドム４を用いて塗工液を紙基質に塗工
し塗工紙を得る。以下乾燥条件、スーパーカレンダー条
件はサイズブレス処方の条件と同じである・上記で得られたそれぞれの塗工紙を用いて以下のく７）
〜α追のテストを行なった・（７）Ｒ１ドライ強度試験：塗工紙の接着強度の指標となるもので明製作所Ｒ１−１
型印刷機を用いて東洋インキＳＭＸ　ＴＶ　＝　１５の
インキを用いて印刷した。塗工紙接着強度は次の評価基
準で判定した。

○（良）　　　ピッキング発生せず Δ（やや不良）　ピッキング少量発生 ×（不良）　　ピッキング多量発生（８）Ｒ［ウェット強度試験：塗工紙の耐水性の指標となるもので明製作所Ｒ１−Ｉ型
印刷機でモルトンロールを用い湿し水を与えて印刷した
時のピッキングの程度を次の評価基準で判定した。なお
インキは東洋インキＳＭＸ　ＴＶ冨１５を用いた。

○（良）　　　ピッキング発生せず Δ（やや不良）　ピッキング少量発生 ×（不良）　　　ピッキング多量発生（９）　　インキ乾燥性試験：明製作所Ｒ１−１１型印刷機を用いて東洋インキ・　プ
ライト墨インキを使用して印刷した後印刷物にｇを押し
当てインキの裏移りの程度を次の評価基準で判定した。

Ｏ（良）　　　インキの裏移りなし Δ（やや不良）　インキの裏移り若干有シ×（不良）　
　　インキの裏移シ多く有りα１　印刷光沢発現性：明製作所Ｒ１−１１型印刷機を用いて東洋インキラ２イ
ト藍インキを使用して印刷した後自然乾燥させる。得ら
れた印刷物を村上式光沢度計を使用して光沢度を測定す
乙。数値は高い程良好。

αや　透気性試験二′ 塗工紙の緻密性の指標となるもので王研式透気度試験機
を用いて一定量のエアーが塗工紙を通過するまでの時間
（秒）を測定する。時間が長い程緻密な塗工面を形成し
ているといえる。

ＣＬａ　　ラテックスの平均粒子径測定方法：共重合体
ラテックスをオスミクム酸で処理し電子顕微鏡写真（３
００００倍）をとり粒子５００個の粒子径を測定し’＆
Ｍ平均して求めた。

亜　ラテックスのトルエン不溶分の測定方法：水酸化ナ
トＩＪウムでＰＨ６〜８に調整した共重合体ラテックス
をメタノールで凝固し、洗浄、乾燥した後約０．３．ｐ
の試料全１００ｒ／Ｌｌのトルエンに２０時間浸漬した
後トルエン不溶分を測定し試料に対する重量％で示した
。

実施例１く共重合体ラテックスの製造〉水１６０部、ア
ルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．５部、炭酸水
素ナトリウム０゜６部、過硫酸カリウム０．５部を容債
１００１のオートクレーブに仕込んだ。次いでブタジェ
ン４部、スチレン１３部、メチルメタクリレート５部、
アクリル酸１部、フマル酸２部からなる単量体を一括添
加し四塩化炭素３部とともに仕込み、攪拌しながら７０
℃まで加温し重合させた。２時間後ブタノエン２７部、
スチレン４′５部からなる単量体混合物の均一な連続添
加を開始し１５時間連続添加重合を継続した。この間第
２段階の重合開始３時間後（第２段階の転化率１８％）
にアクリルアミド３部全一括添加し重合させた“。重合
時間２４時間で重合転化率が１００９６に達した。得ら
れた共重合体ラテックスは重合様態が良好で、凝固物の
発生も少なかった。この共重合体２チツク２に水酸化ナ
トリウム溶液を添加しｐＨ４−７に調節した後モノマー
ストリ′ツピング、減圧蒸留により濃縮した。

実施例２，３＜共重合体ラテックスの製造〉表１に示す
実施例２及び３は実施例１と同様の製造法であるが、但
し実施例２は不飽和酸アミドであるアクリルアミドを５
部、又実施例３はメタクリルアミドを２部用いて重合し
たものである。

又実施例２，３とも平均粒子径の調節は重合用水、及び
乳化剤を変量させることによシ行ない、トルエン不溶分
については分子量調節剤を変量させて共重合体ラテック
スを得た。

本発明の範囲内で得られた共重合体ラテックスの平均粒
子径、及びトルエン不溶分を変量させたものを用いて以
下に示すロールコータ−用塗工液を作成した。

塗工液の組成（乾燥重量部）サイズプレス配合（表２）グートロール配合（表３）カ
オリンクレー　　７０部　　　　　７０部炭酸カルシウ
ム　　３０＃　　　　　　３０＃酸　化　澱　粉　　１
３部　　　　１０部共重合体ラテックス　　　ｌ　７　
ｔｔ　　　　　　　　１５　／／塗工腹嬢度　４・０％
　　　５５％この塗工ａを用いて先に示した試験法により本発明の目
的とする紙被覆組成物の高速塗工での流動性、及び塗工
性、機械的安定性、及び塗工紙の性能について評価しそ
の結果全表２（サイズプレス配合）表３（ｆ−トロール
配合）にまとめた。

本発明の目的とする塗工液物性、及び印刷特性のものが
得られた。

比較例１．２比較例１，２は実施例１と同様の製造法である。

比較例１は共重合体ラテックスの平均粒子径が本発明の
範囲より小さい場合であり、一方比較例２は逆に大きい
平均粒子径の共重合体ラテックスを使用した例である。

平均粒子径の調節は重合用水、及び乳化剤を変量させる
ことにより行われる。

比較例１は塗工族のガムア、グ適性が劣り、梨地模様も
発生する又印刷特性としてインキ乾燥性が劣る。一方比
較例２は塗工液の粘性、及び高速流動性が劣り印刷特性
として接着強度、耐水性が劣り好ましくない。

比較例３．４比較例３，４は実施例１と同様の製造法であるが比較例
３は本発明の共重合体ラテックスのトルエン不溶分が本
発明で規定された範囲より少ない例であり一方比較例４
は逆にトルエン不溶分が多い共重合体ラテックスを使用
し・た例である。トルエン不溶分の調節は分子量調節剤
を変量させることにより行なわれる。比較例３は塗工液
の機械的安定性、がムア、グ適性−が劣シ印刷特性とし
て接着強度が劣る。一方比較例４は印刷特性として接着
強度、耐水性、及びインキ乾燥性が劣り好ましくない。

比較例５，６比較例５，６は実施例１と同様の製造法であるが比較例
５は本発明の共重合体ラテックスに使用した不飽和酸ア
ミドが本発明で規定された範囲より少ない例であり一方
比較例６は逆に不飽和酸アミドが多い共重合体ラテック
スを使用した例である。

比較例５は塗工液の機械的安定性、ガムア、ｆ適性が劣
シ梨地模様も若干発生する。印刷適性として接着強度、
耐水性、インキ乾燥性、及び印刷光沢が劣り好ましくな
い。一方比較例６は塗工液の粘度、高速流動性が劣り好
ましくない。

比較例７，８　　　　　　′ 比較例７，８は実施例１の共重合体ラテックスを用いそ
の使用量を変えた例である。

比較例７は共重合体ラテックスの使用量を本発明で規定
された範囲より少なくした例であシ、一方比較例８は逆
に多く使用した例である。比較例７は印刷特性として接
着強度、耐水性が劣る。一方比較例８は塗工液のがムア
ッグ適性が劣り梨地模様も発生する。又印刷特性として
インキ乾燥性が劣シ好ましくない。

〔発明の効果〕

前記の実施例及び比較例より明らかであるとおり、本発
明のロールコータ−用紙被覆組成物は良好な機械的安定
性、接着強度、耐水性を示し、高速塗工における流動性
ないし塗工性にすぐれ、また塗工面に良好な光沢発現性
を付与する。

Claims

【特許請求の範囲】顔料１００重量部に対して、（ｉ）エチレン系不飽和カルボン酸５〜４０重量％、脂
肪族共役ジエン５〜４０重量％、エチレン系不飽和カル
ボン酸アルキルエステル１０〜５０重量％及びアルケニ
ル芳香族化合物１０〜７０重量％からなる単量体混合物
（イ）５〜３５重量部を乳化重合させ、（ｉｉ）得られた共重合体ラテックスの存在下、脂肪族
共役ジエン２０〜７０重量％、アルケニル芳香族化合物
３０〜８０重量％及びエチレン系不飽和カルボン酸アル
キルエステルとシアン化ビニルから選ばれる１種以上の
単量体０〜５０重量％からなる単量体混合物（ロ）６３
〜９４重量部を添加し重合させ、（ｉｉｉ）上記（ｉｉ）の単量体混合物の重合の開始後
であってかつ重合が実質的に終了しない間において不飽
和酸アミド（ハ）１．５〜６重量部を（イ）、（ロ）、
（ハ）の合計１００重量部になるよう添加し重合させて
得られた共重合体ラテックスであってかつその平均粒子
径が０．０６〜０．３５μｍでトルエン不溶分が５５〜
９８重量％である共重合体ラテックスを上記顔料結合剤
として１０〜３５重量部含有することを特徴とする紙被
覆組成物。