JPH01139897A - 紙表面サイズ剤組成物 - Google Patents

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〕 本発明は紙表面サイズ剤組成物に関するものである。さ
らに詳しくは低粘度で表面張力が低（て祇への浸透性に
優れ、かつ良好なサイズ効果を付与し得る紙表面サイズ
剤組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

紙表面サイズ剤は内添サイズ剤に比較して歩留りが高く
てサイズ効果が大きく、紙の表面強度が向上し、さらに
紙に光沢を賦与するとともに印刷適性に優れているとい
った特長があり、その工業的利用が増大している。従来
、水溶性の紙表面サイズ剤としては、スチレン−無水マ
レイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸共重合体、メ
タクリル酸メチル−スチレン−メタクリル酸共重合体等
が提案されている。しかしながら、これらの表面サイズ
剤は、粘度や表面張力が太き（て祇への浸透が遅く、高
速加工処理に不適で、サイズ効果もいまだ不充分である
ため、実用工種々の制約を受けているのが実情である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、液の粘度とｉ面張力が低くて、紙へ硬さ）と
耐ブロッキング性（紙同士力４付着しない性質）を賦与
するとともに必要な強度と剛性を得るための原紙坪量を
減少でき、サイズ加工のコストを低減し得る優れた紙表
面サイズ剤の提供を目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、メタクリル酸ブチル５〜２５重量
％、メタクリル酸メチル３０〜７５重量％、α。

β−不飽和カルボン酸２０〜４０重量％、およびラジカ
ル重合可能な架橋型モノマー０．０５〜５重量％を水溶
性有機溶剤の中でラジカル重合して生成する一共重合体
を揮発性塩基にて中和することによって達成される。メ
タクリル酸ブチルはサイズ効果（耐水度）を向上させる
ために必要であり、その共重合量は５〜２５重量％、好
ましくは１０〜２０重量％である。５重量％未満ではサ
イズ効果が低下し、２５重量％以上では前記共重合体の
水希釈性が低下するとともに、紙の剛性が不良となる。

メタクリル酸メチルは紙の剛性と光沢及び耐ブロッキン
グ性を賦与するために必要であり、その共重合量は３０
〜７５重量％、３０重量％未満では紙の剛性と耐ブロッ
キング性が不良となり、７５重量％以上では前記共重合
体の水への溶解性と密着力が低下する。

α、β−不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタ
クリル酸、クロトン酸等の一塩基酸、フマール酸、マレ
イン酸、イタコン酸等の゛二塩基酸があり、特に好まし
くはメタクリル酸である。α。

β−不飽和カルボン酸の共重合量は２０〜４０重量％で
ある。その量が２０重量％未満では前記共重合体の水へ
の溶解性が不良となり、４０重量％以上ではサイズ効果
が不良となる。

ラジカル重合が可能な架橋型モノマーとしては、ルマレ
エート、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソシア
ヌレート、エチレングリコール、ジメタクリレート、ジ
エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレング
リコールジメタクリレート、ネオペンチルグリコールジ
メタクリレート、ブタンジオールジメタクリレート、ヘ
キサンジオールジメタクリレート、トリメチロールプロ
パントリメタクリレート、アクリル酸アリル、メタクリ
ル酸アリル、ジビニルベンゼン、メチレンビスアクリル
アミド、メチレンビスメタクリルアミド等があり、特に
好ましくはＮ−メチロールアクリルアミドとジアリルフ
タレートである。該架橋型モノマーの共重合量は０．０
５〜５重量％である。その量が０．０５重量％未満では
サイズ効果が低下し、５重量％以上では、前記共重合体
の水への溶解性が不良となるかあるいは溶液の粘度が上
昇して、紙への浸透性がわる（なって、サイズ効果を低
下させる０重合時に使用する水溶性有機溶剤としては、
例えば王タノール、ブタノール、ｎ−プロパツール、イ
ソプロパツール等の脂肪族低級アルコール、メチルセロ
ソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ類、Ｎ、Ｎ−
ジメチルホルムアミド、メチルエチルケトン、アセトン
等が挙げられる。

重合時に使用する水溶性有機溶剤量はモノマー１００重
量部に対し、１００〜１５０重量部が好ましい。

ラジカル重合は公知のアクリル酸エステル系溶剤重合法
が適している。より詳しく説明すると、ジャケット等に
より内部温度の調節が可能な攪拌機つきの反応釜に上記
各モノマーを入れて常圧で重合反応を行なう０反応温度
は一般的には水溶性有機溶剤の還流温度で通常３〜９時
間行なう、この重合反応に際しては、重合開始剤を使用
するが、必要に応じて連鎖移動剤を反応系内に添加する
ことができる。

重合開始剤としては、例えば、ｔ−ブチルパーオキシ２
エチルヘキサノエート、【−ブチルパーオキシラウレー
ト、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキ
サイド等を挙げることができる。また、連鎖移動剤とし
ては、例えばオクチルｌメルカプタン、ラウリルメルカ
プタン、ドダシルカブタン、ヘキサデシルメルタブタン
等のメルカプタン類、四塩化炭素、臭化エチレン、ペン
タフェニルエタン、アクロレイン、メタクロレイン等を
挙げることができる。ラジカル重合によって生成する前
記共重合体溶液の中和に使用する塩基は、紙のサイズ効
果を向上させる点から、揮発性のものが好ましく、アン
モニア水が最も良好である。アミノエチルプロパノール
、トリエタノールアミン等のアミン類が使用できる。中
和に使用する塩基の量は、共重合するα、β−不飽和カ
ルボン酸量１００重量部に対し、１０〜３０重量部が好
ましく、紙表面サイズ剤組成物のｐｉを８．０以上にす
ることが必要である。　ＰＲが８．０未満ではポリマー
の水への溶解性が不良となる。

かくして、得られた紙表面サイズ剤組成物は、通常、適
量の水で稀釈して、紙の表面サイズ加工に適用される。

〔発明の効果〕

本発明の表面サイズ剤組成物は、メタクリル酸必要な強
度を得るための原紙坪量を減少でき、コスト低減を図る
ことができる。しかも、α、β−不飽和カルボン酸を共
重合し、揮発性塩基で中和することによって、前記共重
合体の水への溶解性を容易にし、紙に表面サイズ加工を
施した後の乾に寄与している。さらにこの紙表面サイズ
剤組成物は粘度と表面張力が低く、紙への浸透性に優れ
ており、紙表面サイジングの高速加工処理が可能となる
等、その工業的意義および商品価値が極めて高い。

〔実施例〕

次に実施例及び比較例によって、本発明を更に詳細に説
明する。

（試験方法） 紙表面サイズ剤組成物は、固型分濃度０．５％と１％に
希釈して３０℃における粘度（ＣＰＳ）　　と表面張力
（ダイン／ａｍ）を常法で測定した６紙のような多孔性
物質に対する液体の浸透性については、表面からの浸透
距離が紙の毛管径と液体の表面張力の積の平方根に比例
し、液体の粘度の平方根に逆比例する０紙表面サイズ剤
の物性としては、表面張力と粘度が重要であり、浸透性
を表わす因子として 浸透係数−！！　Ｗ　！　、ＩＩＪ　／　＊＆　ｌ〔単
位−〔（ダイン／値・ＣＰＳ）Ａ〕〕で評価した。

紙の表面サイズプレス加工は、原紙として、阻１３１の
濾紙（東洋濾紙型、１３７ｇ／　ｎｆ　）を使用し、ロ
ール直径がＬｏａｍφ、圧力可変のサイズプレス機で、
低速８０■／分にて加工した。乾燥は熱風循環型乾燥器
で１３０℃×３分の条件で行った。

表面サイズプレス加工紙の剛性度はＪＩＳ、Ｐ−８１２
５に従って、テーバ式剛性度の曲げモーメント（ｇ・１
）を測定した。サイズ度はＪＩＳ、Ｐ−８１２２に従っ
て、ステキヒトサイズ度（ｓｅｔ）を測定した。ステキ
ヒトサイズ度は紙の表面からのサイズ効果を示すのに対
し、小口方向からのサイズ効果を調べるべく、表面サイ
ズプレス加工紙の表面及び小口をセロテープで完全にシ
ールし、小口を切断して、アゾ染料を熔かした水中に３
３の深さに浸漬し、１０分後の小口下端から着色部分ま
での吸水距離（ｆｉ）を（実施例１） 攪拌機、温度計、還流コンデンサー、滴下ロート、窒素
吹込管を備えた重合装置にメタノール１５０部（重量部
、以下同じ）を仕込み、窒素気流中で撹拌しながら６７
℃の還流温度まで昇温した。

メタクリル酸ブチル１５部、メタクリル酸メチル５３．
５部、メタクリル酸３０部、Ｎ−メチロールアクリルマ
イト１．５部からなる混合物を４時間にわたって均等に
滴下し、同時にｔ−ブチルパーオキシ２エチルヘキサノ
エート１．２部をメタノール９部に溶解して４時間１０
分にわたって均等に滴下した。

滴下終了後更に４時間熟成反応を行った０本重合物はこ
のままでは室温で固化するので、約５０℃以下に冷却し
た後、２５％アンモニア水２６部と水２３部を添加して
中和し、さらに４０℃以下に冷却した。

得られた紙表面サイズ剤の物性は次の通りであった。

固型分温度　　　　　　　　　　　　　＝３２％粘度（
ＢＭ型粘度計、３０℃、以下同じ）　＋２０００ｃｐｓ
Ｐ　Ｈ：　９．０ （比較例１） スチレン４部、メタクリル酸メチル８８．５部、メタク
リル酸７．５部、　　ドデシルメルカプタン２部及びア
ゾビスイソニトリル２．３部からなる混合物を、８０℃
に加温したイソプロピルアルコール中に４時間で均一に
滴下し、更に同温度で５時間重合した０次いで５５℃以
下に冷却した後、２８％アンモニア水４部で中和し、水
２４部を添加して水溶性のスチレン−メタクリル酸メチ
ル−メタクリル酸共た。

固型分濃度　　　　　４０％ 粘度　　　　　：　　１４００ｃｐｓ ＰＨ＋　　　８４１ 実施例１と同様にして、スチレン−メタクリル酸メチル
−メタクリル酸共重合体の粘度と表面張力を測定し、浸
透係数を算出した。更に、表面サイズプレス加工を行っ
て剛性度及びサイズ度を測定した。

上記の実施例１．比較例１の結果を第１表に示した。

第１表から、実施例１の表面サイズ剤組成物は　　（゛
浸透係数が大きくて紙への浸透性が早く、表面サイジン
グの高速加工処理に通しており、表面サイ　　よズブレ
ス加工紙の剛性度が大きい、サイズ性能に　　第関して
は、表面方向からの水の浸透に対する抵抗を示すステキ
ヒトサイズ度が大きく、小口からの実施例２〜８．比較
例２〜５） 重合用七ツマー混合物の組成を下記の第２表のうに変え
、それ以外は実施例１と同様にして、２表に示す物性の
表面サイズ剤組成物を得た。

実施例１と同様にして、表面サイズ剤組成物の度と表面
張力を測定し、浸透係数を算出した。

に、表面サイズプレス加工を行って、剛性度及サイズ度
を測定した。

これらの結果を第３表に示した。

７′τ−゛・ 第３表の結果から、本発明の表面サイズ剤組成物は、紙
への浸透が早くて表面サイジングの高速加工に通してお
り、紙の剛性度及びサイズ効果も優れていることがわか
る。メタクリル酸ブチルは紙のサイズ効果を向上させ、
メタクリル酸メチルは紙の剛性度を向上させる。メタク
リル酸は共重合量が少ないと比較例４のように共重合体
が水に不溶性となり、さらに揮発性塩基によ°る中和が
不充分であると水に不溶性′となることがらα−β不飽
和カルボン酸を共重合し、揮発性塩基で中和することに
よって、共重合体の水への溶解性を向上する。

（実施例９〜１３．比較例６〜８） 重合用モノマー混合物の組成を下記の第２表のように変
え、溶剤としてエタノールを使用し、還流温度の７８℃
で反応させる以外は実施例１と同様にして、第４表に示
す物性の表面サイズ剤組成物を得た。

実施例１と同様にして、表面サイズ剤組成物の粘度と表
面張力を測定し、浸透係数を算出した。

更にサイズプレス加工を行って剛性度及びサイズ度を測
定した。これらの結果を第５表に示した。

＼厄、／ 第５表の結果から、架橋型モノマーの共重合により、紙
の剛性度及びサイズ度が向上する。しかし、比較例７と
比較例８のように共重合量が５重量％以上になると、モ
ノマーの重合率が低下するため、紙の剛性度及びサイズ
度が低下する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）メタクリル酸ブチル５〜２５重量％、メタクリル
   酸メチル３０〜７５重量％、α，β−不飽和カルボン酸
   ２０〜４０重量％およびラジカル重合可能な架橋型モノ
   マー０．０５〜５重量％を水溶性有機溶剤の中でラジカ
   ル重合して生成する共重合体を揮発性塩基で中和してな
   る紙表面サイズ剤組成物。
2. （２）α，β−不飽和カルボン酸が、メタクリル酸であ
   る、特許請求の範囲第（１）項記載の紙表面サイズ剤組
   成物。
3. （３）ラジカル重合可能な架橋型モノマーがＮ−メチロ
   ールアクリルアミドまたはジアリルフタレートである、
   特許請求の範囲第（１）項記載の紙表面サイズ剤組成物
   。 （３）メタクリル酸ブチルの共重合量が、１０〜２０重
   量％である、特許請求の範囲第（１）項記載の紙表面サ
   イズ剤組成物。