JPH04343793A

JPH04343793A - 脱イオン粘土、脱イオン炭酸カルシウムおよびそれらを含有するペーパーコーティング物質

Info

Publication number: JPH04343793A
Application number: JP3143984A
Authority: JP
Inventors: P Fujitto Garry; ゲーリー　ピー・フジット; J Woorun-Shau Michael; マイケル　ジェー・ウォールン−シャウ; B Urigu Dale; デール　ビー・ウリグ; H Taylor Dean; ディーン　エッチ・テイラー
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Mead Corp
Priority date: 1991-05-20
Filing date: 1991-05-20
Publication date: 1992-11-30

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン強度の低いカオリ
ン粘土顔料およびイオン強度の低い粉状炭酸カルシウム
顔料に関する。これらの顔料はよく洗浄されて遊離塩が
除去されたものである。また、本発明は上記顔料（すな
わち、脱イオン粘土および／または脱イオン炭酸カルシ
ウム）のスラリー、ならびに上記顔料および他の低イオ
ン強度成分を使用して生成されるペーパーコーティング
物質に関する。本発明のペーパーコーティング物質は優
れたレオロジー的性質を有し、かつ、このペーパーコー
ティング物質を使用して形成されたコーティングは優れ
た光沢を有することを特徴とする。

【０００２】

【従来の技術】ペーパーコーティング物質は、製紙工業
においてグレードの高い印刷面を形成するために広範囲
に使用されている。これらのペーパーコーティング物質
のうち、これまで使用されているものは鉱物または有機
顔料を主成分とし、かつ、フィルム形成用ポリマーのラ
テックスである結合剤を少量含むものである。有機顔料
としては、微粉状の粘土、サテンホワイトとして知られ
るスルホアルミン酸カルシウム、チタン酸化物、アルミ
ニウム、シリコンと亜鉛、炭酸カルシウム、および結合
剤に可溶である高軟化点ポリマーの微粒子を含むものが
使用されている。結合剤としては、常温以上の温度でフ
ィルム形成が可能なポリマーが使用されている。このよ
うなコーティング物質は、ローラー塗布機、トレールブ
レード（ｔｒａｉｌｉｎｇ　ｂｌａｄｅ）、エアナイフ
、ブラシまたはその他の公知手段により紙の表面に塗布
され、乾燥させられた後にカレンダー仕上げされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、光沢度が高いコーティングを形成し、かつ優れた
レオロジー的性質を有するペーパーコーテイング物質を
得にくい点である。

【０００４】

【課題を解決するための手段および作用】本発明のカオ
リン粘土顔料または粉状炭酸カルシウム顔料は、洗浄処
理により遊離塩が除去されてイオン強度が低下した顔料
である。また、本発明のスラリーおよびペーパーコーテ
ィング物質は上記の低イオン強度顔料を成分とするもの
である。本発明により提供される低イオン強度顔料のス
ラリーは凝集しにくく、中央粒径が小さく、かつ、粒子
のコロイド安定性が高い。低イオン強度顔料のスラリー
は実質的に優れたレオロジー的性質を有する。

【０００５】低イオン強度の顔料のみを含むペーパーコ
ーティング物質および顔料部分の主要成分（３０重量％
以上）として低イオン強度の顔料を使用するペーパーコ
ーティング物質は特有の性質をもつ。本発明のペーパー
コーティング物質は、低イオン強度の顔料を含まない類
似のペーパーコーティング物質と比較した場合、その粘
度が実質的に低い。従って、固形分濃度が３〜４重量％
高い状態において、低イオン強度顔料を含まないペーパ
ーコーティング物質と同等のレオロジー的性質を示す。本発明のペーパーコーティング物質は、低イオン強度の
顔料を含まないものと比較して、紙に塗布したときの光
沢と多孔度が実質的に高い。

【０００６】本願発明の発明者は、ペーパーコーティン
グ物質中に脱イオン粘土または脱イオン炭酸カルシウム
を含ませた場合、ペーパーコーティング物質が優れたレ
オロジー的性質と光沢とを示すことを見いだした。「脱
イオン」という語は、含有イオンの少なくとも一部を除
去する処理を受けた低イオン強度の粘土または低イオン
強度の炭酸カルシウムを意味する。イオンの除去処理を
受ける前の粘土または炭酸カルシウムの原材料は以下に
「未処理」と表現される。従って、本願において、市販
の粘土は未処理の材料とみなされる。本発明のペーパー
コーティング物質は、好ましくはイオン交換樹脂を使用
することにより、または脱イオン水または蒸留水を使用
して複数回洗浄することにより脱イオンされたものであ
る。

【０００７】粘土粒子の粒径分布、形状および粒子の凝
集状態が、ペーパーコーティング物質の性能に強い影響
を与えることはよく知られている。本発明は、ペーパー
コーティング物質中の粘土粒子の凝集状態がコーティン
グ物質の性能に及ぼす影響をさらに良く理解しようとす
る研究の結果為されたものである。この研究には粘土の
粒径分布の分析が含まれており、分析の際に非常に低濃
度（固形分濃度７重量％）の粘土スラリーを利用するこ
とが必要となった。これは高濃度のスラリーを分析する
ことが不可能であったためである。通常の出荷時の固形
分濃度である７０重量％から測定時の固形分濃度である
７重量％へ粘土スラリーを希釈することが粘土の粒径に
影響したか否かを判断するために、脱イオン水、および
粘土スラリーの上澄み液により希釈された２種類の粘土
スラリー試料が各々用意された。その結果、脱イオン水
により希釈された粘土スラリー中の粘土の粒径分布は、
種々の塩類および分散剤等を含む粘土スラリー（製造業
者により供給されたもの）の上澄み液により希釈された
ものの粒径分布と実質的に異なることが見いだされた。脱イオン水により薄められた粘土は、小粒径粒子の割合
が非常に高く、粒径分布が狭く、かつ優れたコロイド安
定性を示した。

【０００８】粘土を脱イオンすることにより、粘土粒子
の凝集を防止または抑制することができ、かつ、これに
より粘土粒子の粒径を小さくすることができる。ただし
、これは粘度を脱イオンすることの効果の一つにすぎな
い。脱イオンされない粘土であってかつ同等の粒径を有
する粘土からペーパーコーティング物質が生成された場
合、そのペーパーコーティング物質は本発明のペーパー
コーティング物質ほど優れた光沢も、あるいはレオロジ
ー的性質も発揮しない。ちなみに、粘土粒径の減少は、
従来、ペーパーコーティング物質の粘度を増大させ、か
つそのコーティングの不透明度および明度を低下させる
ものであった。このような現象は本発明のペーパーコー
ティング物質の場合には起こらない。本発明のペーパー
コーティング物質の場合、粘度は低下し、また多くの場
合、そのコーティングの不透明度あるいは明度の低下も
生じない。

【０００９】本発明の低イオン強度の粘土スラリーはカ
オリン粘土のスラリーである。このカオリン粘土スラリ
ーは従来の未処理の粘土スラリーに比べ、成分として溶
存する塩類の濃度が実質的に低くなるように良く洗浄さ
れたものである。このカオリン粘土スラリーの固形分濃
度は６０〜７５重量％、好ましくは７０〜７２重量％で
ある。本発明の粘土スラリーは、固形分濃度が７０重量
％のときに１５００マイクロモー未満の電気伝導率、好
ましくは１３００マイクロモー未満の電気伝導率を示す
点に特徴がある。従来の類似の粘土スラリーの電気伝導
率は、固形分濃度が７０重量％のとき３０００マイクロ
モーを越える値である。液相のイオン強度が低いことに
より粘土スラリーは独特の性質をもつようになる。すな
わち、低イオン強度のスラリー中の粘土粒子は、測定さ
れるゼータ電位（界面動電電位）で示されるように、高
いコロイド安定性を示す。ゼータ電位の上昇により原料
粘土スラリー中に存在する凝集粒子が分離する。これに
より、粘土粒子の中央粒径が実質的に減少し、粒子の分
散系がより単分散系に近いものになる。イオン強度が低
い粘土スラリーは、そのハーキュリー粘度（高速攪拌時
の粘度）およびダイラタンシーが実質的に低いことから
わかるようように、優れたレオロジー的性質を有する。つまり、低イオン強度の粘土スラリーは未処理の粘土ス
ラリーより約２重量％高い固形分濃度において、未処理
の粘土スラリーと同等なレオロジー的性質をもつ。この
ような低イオン強度の粘土スラリーから製造した乾燥粘
土も本発明の範囲に含まれる。

【００１０】本発明の低イオン強度の粉状炭酸カルシウ
ムスラリーは、従来の粉状炭酸カルシウムスラリーより
も溶存塩類の濃度が実質的に低くなるように良く洗浄さ
れたものである。この炭酸カルシウムスラリーの固形分
濃度は７０〜８０重量％、好ましくは７５〜８０重量％
である。本発明の炭酸カルシウムスラリーはその固形分
濃度が７０重量％のときに７００マイクロモー未満、好
ましくは５００マイクロモー未満の電気伝導率を有する
点を特徴とする。液相のイオン強度が低いことにより、
粉状炭酸カルシウムスラリーは独特の性質を示す。すな
わち、炭酸カルシウムの粒子は、測定されるゼータ電位
で示されるように、高いコロイド安定性を示す。このゼ
ータ電位の上昇により、原料炭酸カルシウムスラリー中
に存在する凝集粒子が分離する。これにより、炭酸カル
シウム粒子の中央粒径が実質的に低下し、粒子の分散系
が、より単分散系に近いものになる。イオン強度の低い
粉状炭酸カルシウムスラリーは、そのハーキュリー粘土
およびダイラタンシーが実質的に低いことからわかるよ
うに優れたレオロジー的性質を示す。つまり、低イオン
強度の炭酸カルシウムスラリーは、未処理の炭酸カルシ
ウムスラリーより１〜２重量％高い固形分濃度において
、未処理の炭酸カルシウムと同等のレオロジー的性質を
もつ。このような炭酸カルシウムスラリーから生成され
る乾燥炭酸カルシウムも本発明の範囲に含まれる。

【００１１】本発明のペーパーコーティング物質は、従
来の（未処理の）ペーパーコーティング物質と同等の粘
土濃度または炭酸カルシウム濃度において、より高い光
沢を示す。また、従来のペーパーコーティング物質より
高い固形分濃度で使用することができる。本発明のペー
パーコーティング物質を光学的に平滑な黒色のガラス板
上にコーティングした場合、従来のものに比べ光沢にお
いて２０ポイントまでの改善がみられる。前述の黒色ガ
ラス板は、表面粗さの干渉を受けずに顔料またはコーテ
ィング物質の性質をみるための理想的な基板として使用
されるものである。本発明のペーパーコーティング物質
を紙にコーティングした場合、高い光沢が示されるだけ
でなく、わずかな艶出し処理で従来と同等の光沢を得る
ことも可能である。

【００１２】本発明のペーパーコーティング物質を極め
て簡潔に表現すれば、脱イオン粘土または脱イオン炭酸
カルシウム、およびラテックス（結合剤）を成分とする
ペーパーコーティング物質である。本発明のペーパーコ
ーティング物質は、上記成分の他に、分散剤、消泡剤、
水素イオン指数調整剤、潤滑剤、他の結合剤（例えば澱
粉）等、ペーパーコーティングに通常使用される添加剤
を含むのが好ましい。

【００１３】脱イオン粘土または脱イオン炭酸カルシウ
ムは、イオン強度の低いラテックスとともに使用される
のが好ましい。このようなラテックスは、塩類および遊
離界面活性剤の濃度が低くなるよう製造されるか、また
は市販のラテックスをイオン交換樹脂で処理してイオン
を除去することにより得られる。

【００１４】また、本発明によれば、脱イオン粘土およ
び脱イオン炭酸カルシウムのスラリー、および脱イオン
粘土および脱イオン炭酸カルシウム自体が提供される。

【００１５】

【実施例】本発明に有用な粘土は、か焼（かしょう）さ
れたもの、か焼されていないもの、前もって媒質に分散
されたもの、分散されないもの、または物理的に剥離さ
れたもの等である。本発明に使用される代表的な粘土は
、〒０８８１７米国ニュージャージー州エジソンにある
インゲルハードミネラルズアンドケミカルズ社（Ｅｎｇ
ｅｌｈａｒｄ　Ｍｉｎｅｒａｌｓ　＆　Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌｓ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のウルトラグロス９０
（Ｕｌｔｒａｇｒｏｓｓ　９０）およびウルトラホワイ
ト９０（Ｕｌｔｒａｗｈｉｔｅ　９０）；〒０８８３７
米国ニュージャージー州メンロパークにあるジェー・エ
ム・ヒューバー社（Ｊ．Ｍ．　Ｈｕｂｅｒ　Ｃｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎ）のハイドラグロス９０（Ｈｙｄｒａｇｌ
ｏｓｓ　９０）、ハイドラテックス（Ｈｙｄｒａｔｅｘ
）、およびハイドラファイン（Ｈｙｄｒａｆｉｎｅ）；
〒１００１７米国ニューヨーク州ニューヨーク市にある
フリーポートカオリン社（Ｆｒｅｅｐｏｒｔ　Ｋａｏｌ
ｉｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ）のニュークレイ（Ｎｕｃｌａｙ
）およびラストラクレイ（Ｌｕｓｔｒａ　Ｃｌａｙ）等
である。これらの粘土のうち１番粘土、２番粘土、細粒
粘土、および剥離粘土等が使用される。

【００１６】ペーパーコーティング用粘土は、他の公知
の顔料とともに使用することができる。このような顔料
としては、二酸化チタン、タルク、サテンホワイト、二
酸化チタンの体質顔料として通常使用されるアルミナ水
和物、および炭酸カルシウム（脱イオンされたものが好
ましい）等が上げられる。これらの顔料は３０重量％以
下の割合まで使用することができる。

【００１７】上記のような粘土および炭酸カルシウムは
、脱イオン水中に標準処理粘土の濾過ケーキまたは炭酸
カルシウムを懸濁させ、この懸濁液を濾過し、次いで同
様な懸濁〜濾過工程を０〜３回繰り返し、最後に約０．
３重量％のポリアクリル酸ナトリウム（分子量が１００
０〜５０００のもの）を使用して解膠させることにより
脱イオンされる。他の公知の分散剤を使用して解膠させ
てもよい。ただし、その他の脱イオン技術を利用しても
よいことは言うまでもない。

【００１８】粘土および炭酸カルシウムの脱イオンは、
粘土、水、およびイオン交換樹脂を含むスラリーを調製
し、粘土が脱イオンされた後、イオン交換樹脂をふるい
を使用して除去することにより行っても良い。この操作
は実験例４に示される。

【００１９】粘土あるいは炭酸カルシウムの脱イオン処
理（洗浄）には、約３重量部の粘土または炭酸カルシウ
ムに対し約７重量部の水を使用する。洗浄は室温で行わ
れるのが好ましいが、それより高温または低温であって
もさしつかえない。洗浄は脱イオンが所望の程度まです
すむまで継続される。

【００２０】脱イオン粘土はその中央粒径、モード粒径
および粒径分布に特徴がある。これらの値は沈降分離に
より測定され、かつセディグラフ５１００分粒機を使用
して質量分布として表現される。測定試料は、試料自体
の上澄み液を使用して固形分濃度７重量％のスラリーに
なるまで希釈される。脱イオン粘土は未処理（非脱イオ
ン）粘土と比べた場合、その粒径および粒径分布が異な
る。典型的な粒径の測定結果は表１に示される。

【表１】

【００２１】本発明に使用されるラテックスはこの技術
分野で通常使用されるラテックスである。特に好ましい
ラテックスは、ゴム状ポリマーとして知られるゴム弾性
樹脂、例えばスチレン−ブタジエン共重合体、スチレン
−イソプレン共重合体、またはこれらどちらかの共重合
体のうち、３〜１０重量％のアクリル酸を使用してわず
かにカルボキシル化されたもの等である。市販のラテッ
クスのうち好適であるのは、ダウケミカル社（Ｄｏｗ　
Ｃｈａｍｉｃａｌ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のラテッ
クス３１６，６２０号および３１６，６４０号である。これらのラテックスを一般的に表現すれば、４〜１０個
の炭素原子を有するジエンの単独重合体または共重合体
のラテックスである。前記ジエンは、例えばブタジエン
、２−メチルブタジエン、ペンタジエン−１，３等であ
る。前記ジエンと共重合するモノマーとしては、ビニル
モノマー、例えばスチレン、アクリル酸、アクリル酸エ
ステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、ニトリ
ル、アミド等が挙げられる。必要であれば、ゴム状ポリ
マーのラテックスを、高い融点を有する少量の硬質ポリ
マーラテックスまたは樹脂状ポリマーラテックスと混ぜ
てもよい。硬質または樹脂状ポリマーとしては、例えば
、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメ
タクリル酸化合物、ある種の共重合体（例えばスチレン
−アクリロニトリル樹脂、スチレンが全体重量の７０％
以上を占めるスチレン−ブタジエン共重合体）等が挙げ
られる。好ましいラテックスは、その共重合体成分が、
約０〜６０重量％の共役ジエン（炭素原子数４〜６）と
、約４０〜９９重量％のスチレンと、約０．１〜５重量
％の重合性不飽和モノマー（カルボキシル基等の極性基
をその構造中に有するもの）とで構成されるラテックス
である。このようなラテックスの固形分濃度はおおよそ
２０〜５５重量％である。

【００２２】上記のラテックスは、イオン強度を最小限
に止めるための添加剤を使用して生成しても良いし、あ
るいは市販のラテックスをイオン強度が低下するように
処理して生成しても良い。

【００２３】市販のラテックスを脱イオンまたは低イオ
ン強度化するために利用される技術には次の方法がある
。まず、ラテックスを脱イオン水により固形分濃度が約
３４重量％になるまで希釈し、アニオン性イオン交換樹
脂とカチオン性イオン交換樹脂の混合物〔例えばダウＭ
Ｒ３（Ｄｏｗ　ＭＲ３）またはロームアンドハースアン
バーライト１５０（Ｒｏｈｍ　ａｎｄ　Ｈａａｓ　Ａｍ
ｂｅｒｌｉｔｅ　１５０）〕をラテックスに対して０．
１：１〜２：１の割合（乾燥重量）で添加する。約１〜
２時間後にこのラテックスを漉してイオン交換樹脂を分
離する。ラテックスの水素イオン指数は、約６．０〜１
０．０であるのが好ましい。

【００２４】本発明のペーパーコーティング物質は、ヒ
ドロコロイドを含んでいてもよい。このヒドロコロイド
も同様に脱イオンされるのが好ましい。従来のペーパー
コーティング用ヒドロコロイド、例えば澱粉、ポリビニ
ルアルコール、タンパク質等が使用可能である。

【００２５】本発明に使用できる澱粉はこの技術分野で
通常使用される澱粉である。市販の澱粉のうち、製紙工
業用に製造されたものは全て使用可能である。これらの
澱粉は、脱イオン水により濃度が５重量％になるまで希
釈された後、１回濾過されるか、または濃度が１０〜２
０重量％になるまで希釈された後、２〜３回濾過される
ことにより脱イオンされるのが好ましい。このような澱
粉（ヒドロコロイド）の電気伝導率は、２３℃かつ固形
分濃度２０重量％のときに０．５ミリモー未満であるの
が好ましい。

【００２６】脱イオン粘土に１〜１０重量％の脱イオン
澱粉を添加すると、その後の添加剤の添加により粘土が
再凝集するのを防止することができる。

【００２７】脱イオン粘土をラテックス中に分散させる
ために、脱イオン粘土を分散剤で処理してもよい。この
処理には従来の非イオン分散剤（例えばポリアクリル酸
化合物）が使用できる。

【００２８】本発明のペーパーコーティング物質は、約
６０〜８５重量％の顔料（顔料のうち５０〜１００重量
％が脱イオン粘土および／または脱イオン炭酸カルシウ
ム）と、約１〜４０重量％、好ましくは３〜２０重量％
のラテックスと、約０〜５重量％の澱粉（または他のヒ
ドロコロイド）とを含むのが好ましい。粘土および炭酸
カルシウムは、ペーパーコーティング物質中にほぼ７：
１〜３：１の割合で共用されるのが一般的である。

【００２９】顔料およびラテックス結合剤の両成分に加
えて、必要であれば他の公知の添加剤をペーパーコーテ
ィング物質に添加しても良い。公知の添加物とは、例え
ば他の結合剤（例えばタンパク質）、粘度調整剤（例え
ばポリアクリル酸ナトリウム）、消泡剤、水素イオン指
数調整剤（好ましいペーパーコーティング物質のｐＨは
６〜１０）、潤滑剤、他のフィルム形成用ラテックス等
である。

【００３０】本発明の粘土を含むペーパーコーティング
物質（すなわち、粘土、ラテックス、顔料または澱粉ま
たは他の添加剤の混合物）は、２３℃で総固形分濃度６
０重量％のときに１．３ミリモー未満の電気伝導率を示
すものが好ましい。炭酸カルシウムを含むペーパーコー
ティング物質は、２３℃で総固形分濃度６０重量％のと
きに０．８ミリモー未満の電気伝導率を示すものが好ま
しい。

【００３１】本発明のペーパーコーティング物質は、そ
の成分であるラテックスとヒドロコロイド、ならびに粘
土と炭酸カルシウムが全て脱イオンされた際に望ましい
性質を示す。しかしながら、ラテックスとヒドロコロイ
ドの脱イオン処理は、ペーパーコーティング物質の値段
を高くするため、商業的にはあまり好ましくない。従っ
て、最も好ましいのは粘土と炭酸カルシウムだけを脱イ
オンすることである。しかし、商業的に望まれるのであ
れば、ラテックスとヒドロコロイドの脱イオン処理によ
りさらに優れたレオロジー的性質および光沢を得るよう
にしてもよい。

【００３２】本発明のペーパーコーティング物質は、公
知のコーティング技術により従来のベースストック紙（
コーティング処理されていない紙）に塗布され、かつ、
必要であれば塗布面にカレンダー仕上げ（艶出し）が施
される。このペーパーコーティング物質は従来と同様の
コーティング量（単位面積当たりのコーティング物質の
重量）で塗布することができる。

【００３３】以下、実験例をあげて本発明をさらに詳細
に説明する。

【００３４】［実験例１］三種類の脱イオン粘土の試料
を用意した。試料Ａは、遠心分離された粘土沈殿物を再
度脱イオン水に懸濁させることにより得られた標準１番
粘土であった。遠心分離〜再懸濁工程は２回繰り返され
た。得られた粘土には分散剤であるポリアクリル酸化合
物が添加された。分散剤の添加はブルックフィールド粘
土（低速攪拌時の粘度）が最低となるまで続けられた。試料Ｂは標準１番粘土を脱イオン水により３回洗浄する
ことにより得られた粘土であった。得られた粘土には分
散剤であるポリアクリル酸化合物が添加された。分散剤
の添加はブルックフィールド粘度が最低となるまで続け
られた。試料Ｃは高明度の１番粘土を混合イオン交換樹
脂と１：０．１乾燥重量比で混合することにより得られ
たものであった。粘土とイオン交換樹脂の混合物は２時
間混ぜ合わされた後、６５メッシュのふるいにかけられ
てイオン交換樹脂が除去された。得られた粘土に分散剤
であるポリアクリル酸化合物が添加された。分散剤の添
加はブルックフィールド粘度が最低になるまで続けられ
た。表２および表３は各粘土試料の電気伝導率、ハーキ
ュリー（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ）粘度、およびブルックフィ
ールド（Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ）粘度を未処理の同様な
粘土と比較したものである。

【表２】

【００３５】上記の実験例から明らかなように、脱イオ
ン粘土のハーキュリー粘度は著しく低下する。この低下
の程度は固形分濃度が増すにつれて増大する。ハーキュ
リー粘度はスラリーのポンパビリティーに最も大きく影
響する重要な媒介変数である。つまり、本発明の脱イオ
ン粘土は、その粘度スラリーのポンパビリティーに悪影
響を与えずに、未処理の粘土より２重量％高い固形分濃
度で出荷ないし取り扱いが可能である。

【表３】

【００３６】表２および表３から明らかなように、粘土
が複数回の遠心分離〜再懸濁処理により脱イオンされる
か、複数回の洗浄により脱イオンされるか、あるいはま
たイオン交換樹脂の使用により脱イオンされるかに関わ
らず、粘土を脱イオンすることによりハーキュリー粘度
は低下する。

【００３７】［実験例２］ジェー・エム・ヒューバー社
の１番カオリン粘土であるハイドラファインを脱イオン
水で２回洗浄することにより脱イオンした。ダウケミカ
ル社のスチレン−ブタジエンラテックスであるダウＲＡ
Ｐ３１６を固形分濃度が３４重量％になるまで希釈し、
得られたラテックスにイオン交換樹脂（ダウケミカル社
のカチオン性樹脂−アニオン性樹脂混合物であるダウＭ
Ｒ３）を乾燥重量比１：１で添加混合した。この混合物
を４時間攪拌した後、６５メッシュのふるいにかけてイ
オン交換樹脂を除去した。得られたラテックスの固形分
濃度は３０重量％であった。このラテックスの水素イオ
ン指数をアンモニアを用いて８．５に調整した。上記粘
土の７４重量％濃度スラリーを調製してこれを脱イオン
澱粉と混合し、しかる後に上記ラテックスを添加するこ
とにより表４に示す組成のペーパーコーティング物質の
試料２を調製した。

【表４】

【００３８】表４の各試料の電気伝導率をコンダクタン
スメーター（ＹＳＩモデル３２）を用いて測定した。コ
ンダクタンスメーターの測定範囲は０．０１〜２０００
０マイクロオームであった。測定はすべて室温で行われ
た。さらに、これら試料を光学的に滑らかな黒色ガラス
上に塗布し、光沢度計（ハンター７５）を用いて塗布試
料の光沢を測定した。その結果を表５に示す。

【表５】

【００３９】上記の表から明らかなように、脱イオン粘
土、脱イオンラテックス、および脱イオン澱粉を用いて
調製された本発明のペーパーコーティング物質は、脱イ
オン粘土および脱イオンラテックスを用いずに生成され
たペーパーコーティング物質よりも優れた光沢と優れた
レオロジー的性質を有する。脱イオンペーパーコーティ
ング物質は４重量％高い固形分濃度で、未処理のペーパ
ーコーティング物質と同等もしくはそれ以上のレオロジ
ー的性質を維持する。

【００４０】［実験例３］実験例２で説明したペーパー
コーティング物質試料１、２および新たな試料３を硬質
ブレード塗布機を使用して紙に塗布した。試料３は脱イ
オン粘土および未処理のラテックスおよび未処理の澱粉
を含むペーパーコーティング物質であった。使用した紙
のローストック（完全に未処理の原紙）は木材を使用し
ないシートであり、塗布速度は毎分２０００フィートで
あった。各試料について、下塗りを使用した場合と使用
しない場合、カレンダー仕上げした場合としない場合の
光沢を表６に示す。ただし、下塗りは、２番粘土と粗目
の炭酸カルシウムを５０：５０の比率で混ぜて生成した
ものであった。

【表６】注）ｒｍ＝連（３０００平方フィート）

【００４１】表
６から明らかなように、脱イオンペーパーコーティング
物質（試料２）は、下塗りされない紙および下塗りされ
た紙にコーティングされた場合、光沢度で３〜８の上昇
をみせる。

【００４２】［実験例４］実験室において、２０００ｇ
の噴霧乾燥した市販の１番粘土を８５７ｇの蒸留水に加
えカウルミキサー（Ｃｏｗｌｅｓ　ｍｉｘｅｒ）で１０
分間攪拌した。こうして得られた固形分濃度７０重量％
のスラリーを高速ブレンダーに入れて２分間攪拌し、第
１のバッチの粘土スラリーを得た。同様の手順で第２の
バッチの粘土スラリーを調製した。第１のバッチの粘土
スラリーを攪拌しながら固形分濃度が４０重量％になる
まで希釈し、これに２００ｇの混合イオン交換樹脂を添
加した。粘土とイオン交換樹脂を２時間混合し続けた後、混合ス
ラリーを１００メッシュのふるいで漉してスラリーから
イオン交換樹脂を除去した。得られたスラリーに分散剤
であるポリアクリル酸化合物を０．３％の割合（乾燥粘
土に対する重量％）で添加した。得られた脱イオン粘土
スラリーの約半分を乾燥させた後、これを残りの半分の
スラリーに加えて固形分濃度７３重量％の脱イオン粘土
スラリーを生成した。このスラリーを第２のバッチの粘
土スラリーとの比較した。上述と同様の方法で、２種類
の固形分濃度７６重量％の粉状炭酸カルシウムスラリー
（９０％が粒径２ミクロン未満の粒子）を調整した。一
方のスラリーを５０重量％濃度に希釈した後、混合イオ
ン交換樹脂を添加した（乾燥イオン交換樹脂：乾燥炭酸
カルシウム＝１：１０）。得られたスラリーを２時間攪
拌した後、これを漉してイオン交換樹脂を除去した。分
散剤であるポリアクリル酸化合物を乾燥炭酸カルシウム
に対して０．０１５重量％の割合で添加した。得られた
脱イオン炭酸カルシウムスラリーの一部を乾燥させてか
ら残りのスラリーに加えることにより固形分濃度７８重
量％の脱イオン炭酸カルシウムスラリーを生成した。こ
のスラリーを他方の未処理炭酸カルシウムスラリー（固
形分濃度７６重量％）と比較した。これらのスラリーを
比較した結果を表７および表８に示す。粒径はセディグ
ラフ５１００分粒機を使用して測定した。ゼータ電位は
レーザーＺインストラメントを使用して測定した。粒径
およびゼータ電位測定用の試料は試料自体の上澄み液を
使用して希釈した。これらの結果は、脱イオン顔料が従
来の未処理の顔料に比べて低いハーキュリー粘度を有し
、かつ高い固形分濃度で従来と同等のレオロジー的性質
を有することを示している。粒径の減少は顔料スラリー
中で解膠が生じること意味している。この解膠はゼータ
電位の変化によりわかりようにコロイド安定性が上昇し
たことに起因するものである。

【表７】

【表８】

【００４３】［実験例５］実験例１に示した方法により
脱イオン粘土スラリーおよび脱イオン炭酸カルシウムス
ラリーを生成した。スチレン−ブタジエンラテックスを
固形分濃度が４０重量％になるまで希釈し、イオン交換
樹脂をラテックスに対して１：１０の割合で添加するこ
とにより脱イオンラテックスを生成した。この混合物を
１時間攪拌した後、チーズクロスを用いてこれを漉すこ
とによりイオン交換樹脂を除去した。同じ手順により脱
イオンポリスチレンプラスチック顔料を生成した。市販
の加熱されていないエチレン澱粉を蒸留水を用いて固形
分濃度５重量％に希釈し、しかる後に濾過して水分を除
去することにより脱イオン澱粉を生成した。得られた脱
イオン澱粉を公知の方法により加熱した。粘土、二酸化
チタン、炭酸カルシウム、プラスチック顔料、ラテック
スおよび澱粉を種々の割合で混ぜることにより５種類の
互いに異なるペーパーコーティング物質の試料（脱イオ
ン成分および未処理成分の両者を使用した）を生成した
。これらの試料を光学的に平滑なガラス板（理想的基板
）に塗布し、乾燥後、形成されたコーティングフィルム
の光沢を測定した。その結果を表９および表１０に示す
。これらの表から明らかなように、脱イオン成分を含む
ペーパーコーティング物質は未処理のペーパーコーティ
ング物質に比べ、ブルックフィールド粘度が低く、かつ
光沢が高い。ハーキュリー粘度についてはおおよそ同等
である。試料Ｂ、Ｄ、Ｈ、Ｋから言えることは、部分的
に脱イオンされた顔料組成を有するペーパーコーティン
グ物質も長所を持つということである。

【表９】

【表１０】

【００４４】［実験例６］表１１に示す組成をもつ未処
理の粘土ペーパーコーティング物質、およびこれと類似
の脱イオン粘土ペーパーコーティング物質を調製した。これらのペーパーコーティング物質を高速試験用塗布機
の硬質ブレードを使用して毎分１５００フィートの速度
で、木材を使用しないベースシートに塗布した（塗布量
＝約９ポンド／ｒｍ）。コーティングが施されたベース
シートをハンドシートスーパーカレンダー装置でスーパ
ーカレンダー仕上げした。表１１から明らかなように、
固形分濃度が６４重量％の脱イオンペーパーコーティン
グ物質は固形分濃度が６０．５重量％の未処理のペーパ
ーコーティング物質と等しいハーキュリー粘度を示した
。ちなみに、脱イオンペーパーコーティング物質を使用
し、かつスーパーカレンダー仕上げしたベースシートは
光沢が高く、かつ平滑性と多孔度が優れていた。

【００４５】

【表１１】注）上記表の値は、総乾燥重量に対する百分率である。

【００４６】［実験例７］表１２に示す組成をもつ未処
理の炭酸カルシウムを主成分とするペーパーコーティン
グ物質、およびそれと類似の脱イオンペーパーコーティ
ング物質を生成した。これら２種類のコーティング物質
を高速試験用塗布機のベントブレードを用いて毎分１５
００フィートの速度で木材を使用しないベースシートに
塗布した（塗布量＝１０ポンド／ｒｍ）。コーティング
を施したベースシートをハンドシートスーパーカレンダ
ー装置を用いてスーパーカレンダー仕上げした。表１２
から明らかなように、固形分濃度が６９重量％の脱イオ
ンコーティング物質は固形分濃度が６７重量％の未処理
のコーティング物質と比べてブルックフィールド粘度が
低い。ハーキュリー粘度に関しては同等である。ちなみ
に、脱イオンコーティングを有し、かつスーパーカレン
ダー仕上げしたベースシートは高い光沢を示した。

【表１２】＊上記表の値は、総乾燥重量に対する百分率である。

【００４７】以上、本発明を特定の実施例に基づいて詳
細に説明したが、本願の特許請求の範囲に記載された発
明の範囲を逸脱しない限り、本発明の実施例に対する多
くの変更が可能であることは自明である。

【００４８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の低イオン強
度顔料およびそのスラリーは、凝集しにくく、中央粒径
が小さく、かつコロイド安定性が高い。また、優れたレ
オロジー的性質を示す。本発明のペーパーコーテイング
物質は粘度が低く、未処理のペーパーコーテイング物質
より高い固形分濃度でこれと同等のレオロジー的性質を
示す。また、紙に塗布した場合の光沢と多孔度が優れて
いる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　脱イオン粘土および／または脱イオン
炭酸カルシウムおよびラテックスを含み、前記脱イオン
粘土は固形分濃度７０重量％のスラリーであるときに約
１５００マイクロモー未満の電気伝導率を有し、前記炭
酸カルシウムは固形分濃度７０重量％のスラリーである
ときに約７００マイクロモー未満の電気伝導率を有する
ことを特徴とするペーパーコーティング組成物。
【請求項２】　　約１〜３５乾燥重量％の二酸化チタン
を含む請求項１のペーパーコーティング組成物。
【請求項３】　　前記脱イオン粘土を含む請求項１のペ
ーパーコーティング組成物。
【請求項４】　　前記脱イオン炭酸カルシウムを含む請
求項１のペーパーコーティング組成物。
【請求項５】　　前記ラテックスが脱イオンラテックス
である請求項１のペーパーコーティング組成物。
【請求項６】　　ハイドロコロイドを含む請求項１のペ
ーパーコーティング組成物。
【請求項７】　　温度２３℃で固形分濃度６０重量％の
ときに約１．３ミリモー未満の電気伝導率を有する請求
項３のペーパーコーティング組成物。
【請求項８】　　温度２３℃で固形分濃度６０重量％の
ときに約０．８ミリモー未満の電気伝導率を有する請求
項４のペーパーコーティング組成物。
【請求項９】　　前記ハイドロコロイドは、温度２３℃
で固形分濃度２重量％のときに約０．５ミリモー未満の
電気伝導率を有する請求項６のペーパーコーティング組
成物。
【請求項１０】　　前記ラテックスは、スチレン−ブタ
ジエンラテックス、アクリルラテックス、酢酸ポリビニ
ルラテックスのうちから選択されるラテックスである請
求項１のペーパーコーティング組成物。
【請求項１１】　　総含有顔料に対して約３０〜１００
重量％の脱イオン粘土または脱イオン炭酸カルシウムを
含む請求項９のペーパーコーティング組成物。
【請求項１２】　　総固形分に対して約１０〜４０重量
％のラテックスを含む請求項１０のペーパーコーティン
グ組成物。
【請求項１３】　　総固形分に対して約１〜１０重量％
の澱粉を含む請求項６のペーパーコーティング組成物。
【請求項１４】　　前記粘土がカオリン粘土である請求
項３のペーパーコーティング組成物。
【請求項１５】　　約６０〜７５重量％の脱イオン粘土
を含み、かつ固形分濃度が７０重量％のときに約１５０
０マイクロモー未満の電気伝導率を有することを特徴と
する脱イオン粘土スラリー。
【請求項１６】　　請求項１５の脱イオン粘土スラリー
を乾燥させて得られる脱イオン粘土。
【請求項１７】　　約７０〜８０重量％の脱イオン炭酸
カルシウムを含み、固形分濃度が７０重量％のときに約
７００マイクロモー未満の電気伝導率を有することを特
徴とする脱イオン炭酸カルシウムスラリー。
【請求項１８】　　請求項１７の脱イオン炭酸カルシウ
ムスラリーを乾燥させて得られる脱イオン炭酸カルシウ
ム。