【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は塗工紙用顔料の分散剤に関するもので
ある。更に詳しくはアクリル酸70−98モル％とス
チレンスルホン酸２−30モル％との共重合物のア
ルカリ金属塩からなる塗工紙用顔料の分散剤に関
するものである。
従来よりアート紙、コート紙等の塗工紙は、カ
オリン、クレー、炭酸カルシウム、酸化チタン、
サチンホワイト等の顔料にある種の分散剤を添加
して水に分散させ、これに顔料バインダーとして
合成ラテツクス、でんぷん、カゼイン等を、更に
必要に応じて、メラミン樹脂、尿素樹脂、グリオ
キザール、ポリアミド−ホルムアルデヒド樹脂等
の耐水化剤を添加して塗工液を調製し、この液を
原紙に塗布し、次いで乾燥することにより製造さ
れている。
今日、塗工紙の製造において、印刷適性の向上
等を目的として各種の顔料が混合使用されるよう
になり、このため分散剤としては各種の顔料に対
してより巾広い分散能を有することが必要であ
る。またこれとあわせて塗工液の塗布後、乾燥エ
ネルギーを低減させるべく、水分含有量の少ない
高濃度の顔料分散液の調製が望まれている。更
に、長時間の貯蔵に対しても顔料分散液の粘度が
変化しないことが求められている。
これらの要求に対して、今日では一般にポリア
クリル酸のアルカリ金属塩が使用されているが、
これではまだ不十分であつた。
本発明者等は、分散剤について更に深く検討し
た結果、アクリル酸とスチレンスルホン酸との特
定の比率の共重合物のアルカリ金属塩が従来より
使用されているポリアクリル酸の単独重合物のア
ルカリ金属塩及びスチレンスルホン酸の単独重合
物のアクリル金属塩のいずれよりも著しく優れた
顔料分散効果を有することを見い出し本発明を完
成した。
すなわち本発明は、アクリル酸70〜98モル％と
スチレンスルホン酸２〜30モル％との共重合物の
アルカリ金属塩からなる塗工紙用顔料の分散剤に
関するものである。
本発明における共重合体のアルカリ金属塩とし
ては、リチウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩等
の単独又はこれらの混合物が挙げられる。
本発明におけるアクリル酸とスチレンスルホン
酸との共重合物は、通常の重合方法により製造す
ることができる。例えば、アクリル酸のアルカリ
金属塩とスチレンスルホン酸のアルカリ金属塩を
水に溶解させ、過硫酸カリウム等の水溶性ラジカ
ル重合用開始剤の存在下、水中で共重合させる方
法を挙げることができる。
本発明においてアクリル酸とスチレンスルホン
酸との共重合比率が共重合物の顔料分散効果に及
ぼす影響は非常に大きく、共重合させるスチレン
スルホン酸は２〜30モル％の範囲とすることが必
要である。この場合スチレンスルホン酸が２モル
％より少ないと、実質的にポリアクリル酸のアル
カリ金属塩に比べ分散効果の改良が示されない。
又30モル％を越えると顔料分散液調製時の初期の
粘度が高くなるばかりか経時によりその粘度が上
昇するので好ましくない。スチレンスルホン酸が
２〜30モル％の範囲にある共重合物のアルカリ金
属塩は、ポリアクリル酸及びポリスチレンスルホ
ン酸それぞれの単独重合体のアルカリ金属塩より
も顔料分散液の粘度が低く、且つ経時による粘土
上昇も小さい。また本発明の共重合物は、その20
重量％水溶液の粘度が50cps（25℃）以下、好まし
くは５〜30cpsである時良好な分散性能を有する。
本発明の分散剤は、一般に使用されているポリ
アクリル酸のアルカリ金属塩に比べて、より少な
い使用量で低粘度の顔料分散液が得られる。従つ
てより高濃度の分散液を調製することができ、し
かも優れた粘度安定性を示す。本発明の分散剤
は、単独で使用できる他従来から公知の分散剤と
の併用も可能である。
以下に本発明を参考例、実施例により説明す
る。
参考例 １
〔分散剤の調製〕
アクリル酸ナトリウム（AA−Naと略す）84.6
ｇ（0.9モル）とスチレンスルホン酸ナトリウム
（St−Naと略す）20.6ｇ（0.1モル）をイオン交換
水に溶解させ、過硫酸カリウムを開始剤として用
いて、90〜95℃にて５時間共重合させる。濃度20
重量％、粘度14.5cpsの共重合体水溶液を得た。
共重合体組成は、実質的にアクリル酸ナトリウム
90モル％、スチレンスルホン酸ナトリウム10モル
％である。これを分散剤Ａとする。同様にしてモ
ル比をかえたものおよびアクリル酸カリウム
（AA−Ｋと略す）を使用して表−１に示したよ
うな組成の共重合体水溶液又は単独重合体水溶液
を調製した。
The present invention relates to a dispersant for pigments for coated paper. More specifically, the present invention relates to a dispersant for coated paper pigments comprising an alkali metal salt of a copolymer of 70-98 mol% acrylic acid and 2-30 mol% styrene sulfonic acid. Coated papers such as art paper and coated paper have traditionally been made of kaolin, clay, calcium carbonate, titanium oxide,
A certain type of dispersant is added to a pigment such as Sachin White and dispersed in water. Synthetic latex, starch, casein, etc. are added as a pigment binder to this, and if necessary, melamine resin, urea resin, glyoxal, polyamide, etc. It is manufactured by adding a waterproofing agent such as formaldehyde resin to prepare a coating solution, applying this solution to base paper, and then drying it. Today, in the production of coated paper, various pigments are mixed and used for the purpose of improving printability, etc. Therefore, it is necessary for dispersants to have a wider range of dispersion ability for various pigments. is necessary. In addition, in order to reduce drying energy after application of a coating liquid, it is desired to prepare a highly concentrated pigment dispersion liquid with a low water content. Furthermore, it is required that the viscosity of the pigment dispersion liquid does not change even when stored for a long time. To meet these demands, alkali metal salts of polyacrylic acid are generally used today;
This was still insufficient. As a result of further investigation into dispersants, the present inventors discovered that the alkali metal salt of a copolymer of acrylic acid and styrene sulfonic acid in a specific ratio was The present invention was completed based on the discovery that the pigment dispersion effect is significantly superior to both metal salts and acrylic metal salts of homopolymers of styrene sulfonic acid. That is, the present invention relates to a dispersant for pigments for coated paper, which is composed of an alkali metal salt of a copolymer of 70 to 98 mol% of acrylic acid and 2 to 30 mol% of styrene sulfonic acid. Examples of the alkali metal salt of the copolymer in the present invention include lithium salts, sodium salts, potassium salts, etc. alone or in mixtures thereof. The copolymer of acrylic acid and styrene sulfonic acid in the present invention can be produced by a conventional polymerization method. For example, a method can be mentioned in which an alkali metal salt of acrylic acid and an alkali metal salt of styrene sulfonic acid are dissolved in water and copolymerized in water in the presence of a water-soluble radical polymerization initiator such as potassium persulfate. In the present invention, the copolymerization ratio of acrylic acid and styrene sulfonic acid has a very large influence on the pigment dispersion effect of the copolymer, and the amount of styrene sulfonic acid to be copolymerized must be in the range of 2 to 30 mol%. be. In this case, if the amount of styrene sulfonic acid is less than 2 mol %, no substantial improvement in dispersion effect is shown compared to an alkali metal salt of polyacrylic acid.
Moreover, if it exceeds 30 mol %, the initial viscosity during preparation of the pigment dispersion not only increases, but also increases over time, which is not preferable. The alkali metal salt of the copolymer containing styrene sulfonic acid in the range of 2 to 30 mol% has a lower viscosity of the pigment dispersion than the alkali metal salt of the homopolymer of polyacrylic acid and polystyrene sulfonic acid, and The rise in clay caused by this is also small. Moreover, the copolymer of the present invention has 20
When the viscosity of the weight % aqueous solution is 50 cps (25° C.) or less, preferably 5 to 30 cps, it has good dispersion performance. The dispersant of the present invention can provide a pigment dispersion with a lower viscosity with a smaller amount than the commonly used alkali metal salt of polyacrylic acid. Therefore, dispersions with higher concentrations can be prepared and yet exhibit excellent viscosity stability. The dispersant of the present invention can be used alone or in combination with conventionally known dispersants. The present invention will be explained below using reference examples and examples. Reference example 1 [Preparation of dispersant] Sodium acrylate (abbreviated as AA-Na) 84.6
(0.9 mol) and 20.6 g (0.1 mol) of sodium styrene sulfonate (abbreviated as St-Na) were dissolved in ion-exchanged water and incubated at 90-95°C for 5 hours using potassium persulfate as an initiator. Polymerize. concentration 20
A copolymer aqueous solution having a weight percent and a viscosity of 14.5 cps was obtained.
Copolymer composition is essentially sodium acrylate
90 mol%, sodium styrene sulfonate 10 mol%. This is called dispersant A. Similarly, copolymer aqueous solutions or homopolymer aqueous solutions having the compositions shown in Table 1 were prepared using different molar ratios and potassium acrylate (abbreviated as AA-K).
【表】
実施例 １
所定量の水に分散剤（Ａ〜Ｉ）を溶解させ、ラ
ボミキサーにて撹拌しながら、炭酸カルシウム
（白艶華PZ；白石カルシウム工業社製）を添加
し、分散させ、顔料濃度60重量％の分散液を調製
した。ついで25℃における粘度をブルツクフイー
ルド粘度計にて測定した。
結果を表−２に示した。なお、表中の添加量は
顔料に対する分散剤固型分である。本発明の分散
剤を使用した顔料分散液はいずれも粘度が低かつ
た。[Table] Example 1 Dispersants (A to I) were dissolved in a predetermined amount of water, and while stirring with a lab mixer, calcium carbonate (Hairoenka PZ; manufactured by Shiroishi Calcium Industries Co., Ltd.) was added and dispersed to form a pigment. A dispersion liquid having a concentration of 60% by weight was prepared. Then, the viscosity at 25°C was measured using a Bruckfield viscometer. The results are shown in Table-2. Note that the amount added in the table is the solid content of the dispersant relative to the pigment. All pigment dispersions using the dispersant of the present invention had low viscosity.
【表】
実施例 ２
実施例１と同様にして、重質炭酸カルシウム
（ホワイトンSSB、白色カルシウム工業社製）20
部、カオリンクレー（ウルトラホワイト90、ミネ
ラスアンドケミカルズ社製）80部、分散剤0.1重
量％（対顔料）からなる濃度70重量％の分散液を
調製した。分散液の粘度安定性を調べるべく、25
℃にて48時間放置後の粘度をブルツクフイールド
粘度計で測定した。結果を表−３に示した。
本発明の分散剤を使用した顔料分散液はいずれ
もすぐれた経時安定性を示した。[Table] Example 2 In the same manner as in Example 1, heavy calcium carbonate (Whiten SSB, manufactured by Shiroi Calcium Kogyo Co., Ltd.) 20
A dispersion liquid having a concentration of 70% by weight was prepared, consisting of 80 parts of kaolin clay (Ultra White 90, manufactured by Minerals & Chemicals) and 0.1% by weight of a dispersant (based on the pigment). In order to investigate the viscosity stability of the dispersion, 25
The viscosity after standing at ℃ for 48 hours was measured using a Bruckfield viscometer. The results are shown in Table-3. All pigment dispersions using the dispersant of the present invention showed excellent stability over time.
【表】
実施例 ３
実施例１と同様にして、サチンホワイトの20％
分散液を調製した。但し、分散剤はサチンホワイ
トに対し３重量％使用した。実施例２と同様にし
て分散液の粘度安定性を調べた。結果を表−４に
示す。本発明の分散剤を使用した顔料液はいずれ
もすぐれた経時安定性を示した。[Table] Example 3 Same as Example 1, 20% of Sachin White
A dispersion was prepared. However, the dispersant used was 3% by weight based on Sachin White. The viscosity stability of the dispersion was examined in the same manner as in Example 2. The results are shown in Table 4. All pigment liquids using the dispersant of the present invention showed excellent stability over time.
【表】【table】
【表】
実施施例 ４
実施例１と同様にして調製した下記顔料のスラ
リーに、20重量％でんぷん溶液およびスチレン−
ブタジエン系ラテツクスを混合して以下に示す配
合比の塗工組成液を調合した（固型分で表示）。
塗工液
組成カオリンクレー
（ウルトラホワイト90）
炭酸カルシウム
（白艶華PZ）
分散剤（Ａ〜Ｉ）
酸化でんぷん（王子エース
Ａ；王子ナシヨナル社製）
スチレン−ブタジエン系ラ
テツクス（SN−307：住
友ノーガタツク社製）
85部
15部
0.25部
５部
10部
塗工液濃度は60重量％であつた。各塗工液を25
℃に放置しその粘度安定性を調べた。結果を表−
５に示した。本発明の分散剤を用いた塗工液はい
ずれもすぐれた安定性を示した。[Table] Example 4 A 20% by weight starch solution and a styrene-based slurry of the following pigment prepared in the same manner as in Example 1 were added.
A butadiene latex was mixed to prepare a coating composition liquid having the following compounding ratio (expressed in solid content). Coating liquid composition Kaolin clay (Ultra White 90) Calcium carbonate (Shiroenka PZ) Dispersant (A to I) Oxidized starch (Oji Ace A; manufactured by Oji National Co., Ltd.) Styrene-butadiene latex (SN-307: manufactured by Sumitomo Nogatatsu Co., Ltd.) ) 85 parts 15 parts 0.25 parts 5 parts 10 parts The coating liquid concentration was 60% by weight. 25% of each coating fluid
The viscosity stability was examined after being left at ℃. Display the results -
5. All coating solutions using the dispersant of the present invention showed excellent stability.
【表】【table】