JPS6252080B2 - - Google Patents
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- JPS6252080B2 JPS6252080B2 JP14041379A JP14041379A JPS6252080B2 JP S6252080 B2 JPS6252080 B2 JP S6252080B2 JP 14041379 A JP14041379 A JP 14041379A JP 14041379 A JP14041379 A JP 14041379A JP S6252080 B2 JPS6252080 B2 JP S6252080B2
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- calcium carbonate
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Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H19/00—Coated paper; Coating material
- D21H19/36—Coatings with pigments
- D21H19/38—Coatings with pigments characterised by the pigments
- D21H19/385—Oxides, hydroxides or carbonates
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
- D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- D21H21/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
- D21H21/50—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties characterised by form
- D21H21/52—Additives of definite length or shape
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/31504—Composite [nonstructural laminate]
- Y10T428/31855—Of addition polymer from unsaturated monomers
- Y10T428/3188—Next to cellulosic
- Y10T428/31895—Paper or wood
- Y10T428/31906—Ester, halide or nitrile of addition polymer
Landscapes
- Paper (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
本発明は高固形分濃度の新規コーテツド紙用コ
ーテイング剤（ハイソリツドコーテイング）に関
するものである。 ハイソリツドコーテイングとはコーテツドペー
パー産業で使用する固形分濃度70重量％以上のコ
ーテツド紙用コーテイング剤を意味する。 ハイソリツドコーテイングは既に公知である。
しかしながら、従来のハイソリツドコーテイング
は重大な欠点、特に粘度が高すぎるという欠点を
有するので、殆んど使用不可能である。さらに、
それらを使用する時コーテイング上の問題があ
る。これらの欠点は特に、これらのコーテイング
剤に従来使用された顔料では、超微細粒子、すな
わち、0.2μｍより小さい粒子の濃度が高すぎた
ことによるものである。 乾燥顔料の濃度が通常範囲である58〜60％の通
常のコーテイング化合物またはコーテイング剤を
使つてコーテツド紙を製造するためには、一般的
に以下の性質を有するカオリン粉末を顔料として
使用する：特に白い色相特性、充分な微細性（粒
子の80％が２μｍより小さい）、高い被覆力、圧
着コーテイングまたは非圧着コーテイング上での
印刷の容易さ。 カオリンの板状構造（アメリカカオリンの場合
は表面積／厚さの比が４〜８：１、イングリツシ
ユカオリンの場合は14〜20：１まで）はコーテツ
ド紙の光沢に重要な影響を及ぼす。 しかしながら、カオリンに加えて、他の顔料、
例えば、サテンホワイトおよび特に天然物由来の
種々のタイプの炭酸カルシウム（白亜、方解石
（カルク−スパー）、大理石〕または工業製の種々
のタイプの炭酸カルシウム（一般に石灰液にCO2
を作用させて得られる沈殿炭酸カルシウム）もま
た使用される。これらのカオリン以外の顔料は２
つの基本的性質すなわち、充分な微細性（少なく
とも粒子の70％は２μｍより小さくなければなら
ない）および充分な白色付与特性を有するもので
なければならない。しかしながら、微細性および
白色付与能だけでは、活版法またはオフセツト法
で最終的に印刷した時コーテツド紙に満足すべき
光沢を与えるのにまだ不充分である。 この理由のため、TAPPI78〔ジ アニユアル
コングレス オブ ザ テクニカル アソシエ
ーシヨン オブ ザ パルプ アンド ペーパー
インダストリー（the annual Congress of the
Technical Association of the Pulp and Paper
Industry）〕において、「ル ドウベロプマン ダ
ン カルボナート ドウ カルシウム フアン
プール クーシヤージユ デユ パピエ（Le
developpement d′uncarbonate de calcium fin
pour le couchage du papier：紙のコーテイン
グ用微細炭酸カルシウムの開発）」と題する論文
の第95〜103頁において、エス．アール．デニソ
ン（S.R.Dennison）は「非常に微細な炭酸カル
シウムでさえ、光沢コーテツド紙の単独顔料とし
て使用することができないことは明らかである。
そのような可能性は期待することができない。」
という結論を出した。 この結論を裏づけるため、第１表に従来の技術
により、固形分（カオリンまたは天然炭酸カルシ
ウム）を58％含有するコーテイング剤で得られた
比較結果を示す。コーテイング剤の成分は、顔料
100重量部当り、スチレン−アクリレートラテツ
クス14重量部およびカルボキシメチルセルロース
0.5重量部である。 第１表下段に示すコーテツド紙の光沢値につい
て比較すれば、単独顔料として天然炭酸カルシウ
ムを使用するときは、カオリンを使用するときに
比べて光沢がはるかに劣つている。このように従
来技術によつては、天然炭酸カルシウムを光沢コ
ーテツド紙の単独顔料として使用することはでき
なかつた。
ーテイング剤（ハイソリツドコーテイング）に関
するものである。 ハイソリツドコーテイングとはコーテツドペー
パー産業で使用する固形分濃度70重量％以上のコ
ーテツド紙用コーテイング剤を意味する。 ハイソリツドコーテイングは既に公知である。
しかしながら、従来のハイソリツドコーテイング
は重大な欠点、特に粘度が高すぎるという欠点を
有するので、殆んど使用不可能である。さらに、
それらを使用する時コーテイング上の問題があ
る。これらの欠点は特に、これらのコーテイング
剤に従来使用された顔料では、超微細粒子、すな
わち、0.2μｍより小さい粒子の濃度が高すぎた
ことによるものである。 乾燥顔料の濃度が通常範囲である58〜60％の通
常のコーテイング化合物またはコーテイング剤を
使つてコーテツド紙を製造するためには、一般的
に以下の性質を有するカオリン粉末を顔料として
使用する：特に白い色相特性、充分な微細性（粒
子の80％が２μｍより小さい）、高い被覆力、圧
着コーテイングまたは非圧着コーテイング上での
印刷の容易さ。 カオリンの板状構造（アメリカカオリンの場合
は表面積／厚さの比が４〜８：１、イングリツシ
ユカオリンの場合は14〜20：１まで）はコーテツ
ド紙の光沢に重要な影響を及ぼす。 しかしながら、カオリンに加えて、他の顔料、
例えば、サテンホワイトおよび特に天然物由来の
種々のタイプの炭酸カルシウム（白亜、方解石
（カルク−スパー）、大理石〕または工業製の種々
のタイプの炭酸カルシウム（一般に石灰液にCO2
を作用させて得られる沈殿炭酸カルシウム）もま
た使用される。これらのカオリン以外の顔料は２
つの基本的性質すなわち、充分な微細性（少なく
とも粒子の70％は２μｍより小さくなければなら
ない）および充分な白色付与特性を有するもので
なければならない。しかしながら、微細性および
白色付与能だけでは、活版法またはオフセツト法
で最終的に印刷した時コーテツド紙に満足すべき
光沢を与えるのにまだ不充分である。 この理由のため、TAPPI78〔ジ アニユアル
コングレス オブ ザ テクニカル アソシエ
ーシヨン オブ ザ パルプ アンド ペーパー
インダストリー（the annual Congress of the
Technical Association of the Pulp and Paper
Industry）〕において、「ル ドウベロプマン ダ
ン カルボナート ドウ カルシウム フアン
プール クーシヤージユ デユ パピエ（Le
developpement d′uncarbonate de calcium fin
pour le couchage du papier：紙のコーテイン
グ用微細炭酸カルシウムの開発）」と題する論文
の第95〜103頁において、エス．アール．デニソ
ン（S.R.Dennison）は「非常に微細な炭酸カル
シウムでさえ、光沢コーテツド紙の単独顔料とし
て使用することができないことは明らかである。
そのような可能性は期待することができない。」
という結論を出した。 この結論を裏づけるため、第１表に従来の技術
により、固形分（カオリンまたは天然炭酸カルシ
ウム）を58％含有するコーテイング剤で得られた
比較結果を示す。コーテイング剤の成分は、顔料
100重量部当り、スチレン−アクリレートラテツ
クス14重量部およびカルボキシメチルセルロース
0.5重量部である。 第１表下段に示すコーテツド紙の光沢値につい
て比較すれば、単独顔料として天然炭酸カルシウ
ムを使用するときは、カオリンを使用するときに
比べて光沢がはるかに劣つている。このように従
来技術によつては、天然炭酸カルシウムを光沢コ
ーテツド紙の単独顔料として使用することはでき
なかつた。
【表】
【表】
カオリンと炭酸カルシウムをともに含有し、炭
酸カルシウムが紙のある特性の改良および製造コ
ストの低下に役立つコーテイング剤もまた知られ
ている。しかしながら、前記第１表の結果からも
予期しうるとおり、公知の方法で得られるコーテ
ツド紙の光沢は、炭酸塩含量の増加とともに急激
に減少する。実際上、炭酸カルシウムの最大許容
量は、カオリン70部あたり30部であると言える。 下記第２表に、フランス国特許第7334897号に
従がつて統計的平均直径0.5〜0.9μｍ、比表面積
12m2／ｇの超微細炭酸カルシウム顔料を使用して
得られた結果をカオリンを使用して得られた結果
と比較して示す。コーテイングはワイパーブレー
ドを使用して12ｇ／m2の割合で800ｍ／分の速度
で行ない、その後12ローラーよりなる機械でカレ
ンダリングした。
酸カルシウムが紙のある特性の改良および製造コ
ストの低下に役立つコーテイング剤もまた知られ
ている。しかしながら、前記第１表の結果からも
予期しうるとおり、公知の方法で得られるコーテ
ツド紙の光沢は、炭酸塩含量の増加とともに急激
に減少する。実際上、炭酸カルシウムの最大許容
量は、カオリン70部あたり30部であると言える。 下記第２表に、フランス国特許第7334897号に
従がつて統計的平均直径0.5〜0.9μｍ、比表面積
12m2／ｇの超微細炭酸カルシウム顔料を使用して
得られた結果をカオリンを使用して得られた結果
と比較して示す。コーテイングはワイパーブレー
ドを使用して12ｇ／m2の割合で800ｍ／分の速度
で行ない、その後12ローラーよりなる機械でカレ
ンダリングした。
【表】
【表】
コーテイング剤中に高濃度の顔料を使用する光
沢改良方法は知られている（高濃度の固形分によ
る処理法またはHSC法として知られている）。こ
れらの方法によれば、コーテイング剤中の固形分
の最低濃度は70％に設定される。しかしながら、
このHSC法はコーテイング剤の粘度が高いの
で、その流動性に関して困難が生ずる。 顔料の流動性は、分散法、分散剤の種類および
量等の多くの因子の結果として決まるものである
が、特に顔料の構造特性さらに顔料の粒度分布に
よつて決まるものである。 カオリンは板状構造を有するため、高濃度の時
粘度を低めることができないという問題があり、
この問題はカオリン粒子の表面積／厚さの値が大
きくなるほど顕著になる。このため、カオリンを
単独で顔料として使用する時は、その流動性が乏
しく、ブレードによつて拡散させることが困難な
ために、コーテイング剤中に66％以上の濃度で使
用することはできない。さらにまた、そのような
濃度では光沢の改善効果はかえつて消失し、その
ためカオリンは実際上は最高の光沢を通常の濃度
（57−60％）でしか与えないものであることを強
調しなければならない。 沈降炭酸カルシウムの場合には、その粒子は棒
状であり、流動性は主としてその分散性によつて
決まる。しかしながら紙用のコーテイング剤とし
て使用するための充分微細な沈降炭酸カルシウム
は、コーテイング剤中で固形分濃度60％以上には
分散しない。 これに対して、天然の炭酸カルシウムは、種類
の如何（方解石、白亜、大理石）にかかわらず、
菱形構造を有するので、水中で高い固形分濃度と
することが可能である。これらは板状構造（カオ
リン）または棒状形態（沈降炭酸塩）の顔料と異
なり少量の水に分散し、しかもごく少量の分散剤
によつて分散する。 したがつて、75〜78％の高濃度で比較的安定な
水中顔料濃厚物を得ることが可能である。コーテ
イング剤にとつては、固形分濃度の高い（76％）
天然炭酸カルシウムの水性懸濁液を得ることは大
変重要である。HSC法の場合のように、最低70
％の固形分含量を有するコーテイング剤を得るた
めには、少なくとも76％の濃度の顔料懸濁液を調
製する必要がある。 しかしながら、従来HSC法で製造され、単独
の顔料として一方はカオリン、他方は超微細天然
炭酸カルシウム（２μｍより小さい粒子90％）を
有する二種のコーテイング剤によつて得られた結
果の比較では、炭酸カルシウムの場合は常に光沢
が劣つていた。 この事実を証するため下記第３表に、HSC法
によつて単独の顔料として使用したカオリンと二
種の天然炭酸カルシウムとの比較を示す。 コーテイング剤の組成はスチレン−アクリレー
トラテツクス14重量部および分散剤0.5重量部当
り顔料100部であるが、コーテイング剤の濃度
は：カオリンの場合64％（実質上、この顔料の最
大許容量である）そして天然炭酸カルシウムの場
合70％である。 第３表の結果から、高濃度の天然炭酸カルシウ
ムを顔料とするコーテイング剤では、低濃度の場
合に比べてコーテツド紙の光沢が若干改善される
が、しかしながら、カオリンを用いた場合の光沢
には遠く及ばないことが解る。
沢改良方法は知られている（高濃度の固形分によ
る処理法またはHSC法として知られている）。こ
れらの方法によれば、コーテイング剤中の固形分
の最低濃度は70％に設定される。しかしながら、
このHSC法はコーテイング剤の粘度が高いの
で、その流動性に関して困難が生ずる。 顔料の流動性は、分散法、分散剤の種類および
量等の多くの因子の結果として決まるものである
が、特に顔料の構造特性さらに顔料の粒度分布に
よつて決まるものである。 カオリンは板状構造を有するため、高濃度の時
粘度を低めることができないという問題があり、
この問題はカオリン粒子の表面積／厚さの値が大
きくなるほど顕著になる。このため、カオリンを
単独で顔料として使用する時は、その流動性が乏
しく、ブレードによつて拡散させることが困難な
ために、コーテイング剤中に66％以上の濃度で使
用することはできない。さらにまた、そのような
濃度では光沢の改善効果はかえつて消失し、その
ためカオリンは実際上は最高の光沢を通常の濃度
（57−60％）でしか与えないものであることを強
調しなければならない。 沈降炭酸カルシウムの場合には、その粒子は棒
状であり、流動性は主としてその分散性によつて
決まる。しかしながら紙用のコーテイング剤とし
て使用するための充分微細な沈降炭酸カルシウム
は、コーテイング剤中で固形分濃度60％以上には
分散しない。 これに対して、天然の炭酸カルシウムは、種類
の如何（方解石、白亜、大理石）にかかわらず、
菱形構造を有するので、水中で高い固形分濃度と
することが可能である。これらは板状構造（カオ
リン）または棒状形態（沈降炭酸塩）の顔料と異
なり少量の水に分散し、しかもごく少量の分散剤
によつて分散する。 したがつて、75〜78％の高濃度で比較的安定な
水中顔料濃厚物を得ることが可能である。コーテ
イング剤にとつては、固形分濃度の高い（76％）
天然炭酸カルシウムの水性懸濁液を得ることは大
変重要である。HSC法の場合のように、最低70
％の固形分含量を有するコーテイング剤を得るた
めには、少なくとも76％の濃度の顔料懸濁液を調
製する必要がある。 しかしながら、従来HSC法で製造され、単独
の顔料として一方はカオリン、他方は超微細天然
炭酸カルシウム（２μｍより小さい粒子90％）を
有する二種のコーテイング剤によつて得られた結
果の比較では、炭酸カルシウムの場合は常に光沢
が劣つていた。 この事実を証するため下記第３表に、HSC法
によつて単独の顔料として使用したカオリンと二
種の天然炭酸カルシウムとの比較を示す。 コーテイング剤の組成はスチレン−アクリレー
トラテツクス14重量部および分散剤0.5重量部当
り顔料100部であるが、コーテイング剤の濃度
は：カオリンの場合64％（実質上、この顔料の最
大許容量である）そして天然炭酸カルシウムの場
合70％である。 第３表の結果から、高濃度の天然炭酸カルシウ
ムを顔料とするコーテイング剤では、低濃度の場
合に比べてコーテツド紙の光沢が若干改善される
が、しかしながら、カオリンを用いた場合の光沢
には遠く及ばないことが解る。
【表】
したがつて、以上説明した従来技術の情況から
総合的に判断して、コーテツド紙の光沢に関して
は当業者の常識は次のとおりであつた： １ 天然炭酸カルシウムも他のいずれの工業製顔
料（サテンホワイト、沈降炭酸カルシウム等）
も、通常濃度のコーテイング剤に用いる時は、
顔料の微細度に関係なくカオリンに比べて特に
コーテツド紙の光沢の点で劣つている。 ２ しかしながら、カオリン使用量はHSC法で
66％より多くすることはできない。顔料濃度が
66％より高いコーテイング剤を得るため、天然
炭酸カルシウムを使用しても、通常粒子であれ
超微細粒子（粒子の90％までが２μｍより小さ
い）であれ、カオリンで得られるより劣つた光
沢しか得られない。 したがつて、エス．アール．デニソンが到達し
た前記の結論は、使用するコーテイング法に関係
なく充分確認された。 ハイソリツドコーテイングのために不都合なく
使用しうる無機充填剤は、ドイツ特許公開公報第
2808425号より公知である。これらの無機充填剤
は、粒子サイズに従つて粉砕または磨砕して製造
され、適する粒径の0.2μｍより小さい粒子を全
く含まないか、またはどの様な場合でも可能な限
り少量、最高で15重量％しか含まないことを特徴
とする。このドイツ特許公開公報中では、無機充
填剤として沈降炭酸カルシウム、ドロマイト、カ
オリン、タルク、硫酸バリウムおよび／または石
英が推奨されている。このドイツ特許公開公報に
よれば、0.2μｍより小さい適当な粒径の粒子を
８重量％以下含有する適する粒径の無機充填剤、
上限が２〜３μｍの適当な粒径を有する無機充填
剤および１μｍより小さい粒子を80−95重量％含
有する適当な粒径の無機充填剤が特に好ましい。 本発明は、コーテツド紙に対してカオリンをコ
ーテイングして得られるのと同程度またはそれ以
上の特に高い光沢を与える全く特別のハイソリツ
ドコーテイングを得るための難問を解決しようと
するものである。 長期にわたる広範な実験の結果、本発明者等は
驚くべきことに、特定の粒径分布を有する天然炭
酸カルシウムを高固形分濃度で使用することによ
り、前記当業者の常識に反する高い光沢を与える
コーテイング剤が得られることを見出した。 すなわち、本発明のペーパーコーテイング剤は
実質的に２μｍより大きい粒子を含まず、0.2μ
ｍより小さい粒子を最大で25重量％まで含む天然
炭酸カルシウムを使用することおよび固形分濃度
が72〜75重量％であることを特徴とする。 使用する天然炭酸カルシウムとして好ましいも
のは、粒度分布が、 ２μｍより小さい粒子 99.9ないし100重量％ １μｍより小さい粒子 60ないし85重量％ 0.2μｍより小さい粒子 10ないし25重量％ よりなるものであるが、 ２μｍより小さい粒子 99.9ないし100重量％ １μｍより小さい粒子 60ないし85重量％ 0.5μｍより小さい粒子 25ないし45重量％ 0.2μｍより小さい粒子 15ないし25重量％ の粒度分布を有するものがさらに好ましい。 本発明の特に好ましいペーパーコーテイング剤
は、 (a) 天然炭酸カルシウムを単独の顔料として含有
し、 (b) 使用する炭酸カルシウムの水中での濃度パー
セントは75ないし80％、好ましくは79.3％であ
り、 (c) 水中での炭酸カルシウムのPHは９ないし10、
好ましくは9.5であり、 (d) 炭酸カルシウムの粘度分布は ２μｍより小さい粒子の重量％＝99.9〜100
（好ましくは100） １μｍより小さい粒子の重量％＝60〜85
（好ましくは82.5） 0.2μｍより小さい粒子の重量％＝10〜25
（好ましくは14） であり、 (e) コーテイング剤の濃度は72〜75重量％、好ま
しくは72重量％であり、 (f) コーテイング剤は、スチレン−アクリレート
ラテツクスよりなる合成結合剤を、乾燥量で炭
酸カルシウム100重量部当り10ないし14重量
部、好ましくは12重量部含有するものである。 本発明のさらに別の特に好ましいペーパーコー
テイング剤は、 (a) 天然炭酸カルシウムを単独の顔料として含有
し、 (b) 使用する炭酸カルシウムの水中での濃度パー
セントは75ないし80％、好ましくは79.3％であ
り、 (c) 水中での炭酸カルシウムのPHは９ないし10、
好ましくは9.5であり、 (d) 炭酸カルシウムの粒度分布は、 ２μｍより小さい粒子の重量％＝99.9〜100 （好ましくは100） １μｍより小さい粒子の重量％＝60〜85 （好ましくは73） 0.5μｍより小さい粒子の重量％＝25〜45 （好ましくは30） 0.2μｍより小さい粒子の重量％＝15〜25 （好ましくは14） であり、 (e) コーテイング剤の濃度は72ないし75重量％、
好ましくは72重量％であり、 (f) 炭酸カルシウムの比表面積（m2／ｇ）は15な
いし20、好ましくは17であり、 (g) コーテイング剤は、スチレン−アクリレート
ラテツクスよりなる合成結合剤を、乾燥量で
炭酸カルシウム100重量部当り10ないし14重量
部、好ましくは12重量部含有するものである。 本発明で使用する天然炭酸カルシウムは異なる
由来のものであつてもよく、どの塩基性物質でも
結果は実質的に同一である。例としては、白亜
（石灰含有のココリツツ）、方解石（結晶構造）ま
たは白色大理石を上に列記した性質を満すように
粉砕したものが挙げられる。しかしながら、これ
らの物質中のCaCO3の最低含有量は、存在する
恐れのあるどの不純物もこれらの顔料に悪影響を
及ぼさないためには、98.5％以上であることが有
利である。 上記塩基性物質は乾燥状態、すなわち、本発明
の特性を有する粉末状として、これをコーテイン
グ剤を製造する前に通常の方法で通常の材料の存
在下で水性懸濁液にしてもよい。 既に知られている種類の懸濁液もまた使用する
ことができる：これらはHSC法で要求される高
濃度を得るために蒸発濃縮できる。 本発明のハイソリツドコーテイングの重要な利
点は、乾燥工程で必要とされるエネルギー量が大
巾に節約でき、また必要な結合剤の量が少なくて
すむ点にある。乾燥に要するエネルギーに関して
述べれば、コーテイング剤の濃度として58％の代
りに72％を使用することは、乾燥工程において、
製紙工場で必要なエネルギーのほぼ３分の１で節
約しうることを意味する。 必要な結合剤量に関して述べれば、顔料の粒度
およびコーテツド紙中への結合剤の浸透性等の
種々の因子が関係する。コーテイング用顔料の場
合には、必要な結合剤量は一般に粒子の平均直径
と相関を有する。本発明の組成物は良好な流動性
を保証し、結合剤の必要量を可能な限り少量にす
る。 さらにまた、本発明で用いる天然炭酸カルシウ
ムの単独顔料は、水分の乾燥に関してカオリンよ
りも良好な特性を与える。この事実は、コーテイ
ングに使用した時そのような炭酸塩が必要とする
結合剤の量がカオリンの場合よりも少なくてすむ
ことを示すものである。 最後に、本発明の組成物を使用するHSC法で
は、コーテイング剤中に存在する水の量が少ない
（最高30％）ので、乾燥が速いという点から考え
て、結合剤の浸透が起り難く、そのためコーテツ
ド紙の印刷性を良好にする。 以下、実施例によつて本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明は実施例のみに限定されるもの
ではない。実施例中、部およびパーセントはそれ
ぞれ重量部および重量パーセントを表わす。 実施例 １ （本発明の方法） 固形分含有量64％の天然炭酸カルシウムの水性
懸濁液（スラリー）を二重容器式のデリゼル
（Delisel）エバポレーター中で顔料濃度が79.3％
に達するまで蒸発させた。炭酸塩100部当りアク
リル系分散剤0.40を加えてホモジナイズした後、
ブルツクフイールド（Brookfield）粘度計による
100rpmでの粘度850mPasおよびPH9.5となつた。 スチレン−アクリレート ラテツクス〔ラテツ
クス アクロナール（Latex Acronal）S360D〕
よりなる合成結合剤を、乾燥量で炭酸カルシウム
100重量部当り12重量部および必要な少量の水
を、コーテイング剤の最終濃度が72％となるよう
に加えると、その粘度は760mPasとなつた。 下記の実施例２に記載する条件によつて16.8
ｇ／m2の割合でコーテイングを行なつた。次に得
られた生成物の光沢度を測定した。 驚くべきことに、66％の光沢度が得られた
〔TAPPIに従がい、入射光線および反射光線の角
度75゜でガードナー（Gardner）装置を用いて測
定した。〕。 本明細書に開示された組成物に基づいて本発明
のコーテツド紙用コーテイング剤を製造すること
は当業者にとつて非常に容易である。 本発明のコーテツド紙用コーテイング剤は、例
えば次の方法で製造される：炭酸カルシウム79.3
％スラリーを高速ミキサーに投入し、次にカルボ
キシメチルセルロースの様な増粘剤を例えば散布
して加え、次にスチレン−アクリレート結合剤を
加え、場合により螢光増白剤を加え、最後に
NaOHまたはNH4OHによつてPHを9.5に調整す
る。撹拌速度1300rpmで約10分間撹拌した後、粘
度300mPasのコーテイング剤が得られる。 実施例 ２（比較例） 分散剤0.22部の存在下で、カオリンデインキー
（Dinkie）A100重量部から固形分70％の水性懸濁
液を製造し、PHを6.7から7.2に上昇させるためカ
オリン１Kg当り約2.5mlのソーダ水を加えた。レ
イナリー（Rainery）タイプの高速ターボ撹拌機
で1300rpmで処理した後、懸濁液の粘度をブルツ
クフイールド粘度計で100rpmにて測定すると
300mPasであつた。ラテツクス アクロナール
S360D12部を加えて、顔料の含有量を65％、すな
わちカオリンコーテイング剤の濃度限界まで下げ
た。それによつてコーテイング剤の粘度は
550mPasとなつた。 この後、キーガン（Keegan）の製紙装置を使
用し、トレーリングブレード法（trailing blade
method）により、ブレードをコーテイングロー
ラーに対して45゜の角度に傾斜させてコーテイン
グを行なつた。この目的のために16.6ｇ／m2の層
が形成されるように圧力を調節した。その後得ら
れたコーテツド紙を20℃にて相対空気湿度65％で
48時間コンデイシヨニングし、次に室温にて線圧
135Kg／cmで５回カレンダリングした。 前記の条件でさらに24時間放置した後、この紙
の光沢度を光電装置を使用して75゜の角度で測定
した。得られた測定値は一方は紙の縦方向につい
て、他方は横方向について測定した２回の測定の
平均値で示す。 得られた結果を下記の第４表に示す。
総合的に判断して、コーテツド紙の光沢に関して
は当業者の常識は次のとおりであつた： １ 天然炭酸カルシウムも他のいずれの工業製顔
料（サテンホワイト、沈降炭酸カルシウム等）
も、通常濃度のコーテイング剤に用いる時は、
顔料の微細度に関係なくカオリンに比べて特に
コーテツド紙の光沢の点で劣つている。 ２ しかしながら、カオリン使用量はHSC法で
66％より多くすることはできない。顔料濃度が
66％より高いコーテイング剤を得るため、天然
炭酸カルシウムを使用しても、通常粒子であれ
超微細粒子（粒子の90％までが２μｍより小さ
い）であれ、カオリンで得られるより劣つた光
沢しか得られない。 したがつて、エス．アール．デニソンが到達し
た前記の結論は、使用するコーテイング法に関係
なく充分確認された。 ハイソリツドコーテイングのために不都合なく
使用しうる無機充填剤は、ドイツ特許公開公報第
2808425号より公知である。これらの無機充填剤
は、粒子サイズに従つて粉砕または磨砕して製造
され、適する粒径の0.2μｍより小さい粒子を全
く含まないか、またはどの様な場合でも可能な限
り少量、最高で15重量％しか含まないことを特徴
とする。このドイツ特許公開公報中では、無機充
填剤として沈降炭酸カルシウム、ドロマイト、カ
オリン、タルク、硫酸バリウムおよび／または石
英が推奨されている。このドイツ特許公開公報に
よれば、0.2μｍより小さい適当な粒径の粒子を
８重量％以下含有する適する粒径の無機充填剤、
上限が２〜３μｍの適当な粒径を有する無機充填
剤および１μｍより小さい粒子を80−95重量％含
有する適当な粒径の無機充填剤が特に好ましい。 本発明は、コーテツド紙に対してカオリンをコ
ーテイングして得られるのと同程度またはそれ以
上の特に高い光沢を与える全く特別のハイソリツ
ドコーテイングを得るための難問を解決しようと
するものである。 長期にわたる広範な実験の結果、本発明者等は
驚くべきことに、特定の粒径分布を有する天然炭
酸カルシウムを高固形分濃度で使用することによ
り、前記当業者の常識に反する高い光沢を与える
コーテイング剤が得られることを見出した。 すなわち、本発明のペーパーコーテイング剤は
実質的に２μｍより大きい粒子を含まず、0.2μ
ｍより小さい粒子を最大で25重量％まで含む天然
炭酸カルシウムを使用することおよび固形分濃度
が72〜75重量％であることを特徴とする。 使用する天然炭酸カルシウムとして好ましいも
のは、粒度分布が、 ２μｍより小さい粒子 99.9ないし100重量％ １μｍより小さい粒子 60ないし85重量％ 0.2μｍより小さい粒子 10ないし25重量％ よりなるものであるが、 ２μｍより小さい粒子 99.9ないし100重量％ １μｍより小さい粒子 60ないし85重量％ 0.5μｍより小さい粒子 25ないし45重量％ 0.2μｍより小さい粒子 15ないし25重量％ の粒度分布を有するものがさらに好ましい。 本発明の特に好ましいペーパーコーテイング剤
は、 (a) 天然炭酸カルシウムを単独の顔料として含有
し、 (b) 使用する炭酸カルシウムの水中での濃度パー
セントは75ないし80％、好ましくは79.3％であ
り、 (c) 水中での炭酸カルシウムのPHは９ないし10、
好ましくは9.5であり、 (d) 炭酸カルシウムの粘度分布は ２μｍより小さい粒子の重量％＝99.9〜100
（好ましくは100） １μｍより小さい粒子の重量％＝60〜85
（好ましくは82.5） 0.2μｍより小さい粒子の重量％＝10〜25
（好ましくは14） であり、 (e) コーテイング剤の濃度は72〜75重量％、好ま
しくは72重量％であり、 (f) コーテイング剤は、スチレン−アクリレート
ラテツクスよりなる合成結合剤を、乾燥量で炭
酸カルシウム100重量部当り10ないし14重量
部、好ましくは12重量部含有するものである。 本発明のさらに別の特に好ましいペーパーコー
テイング剤は、 (a) 天然炭酸カルシウムを単独の顔料として含有
し、 (b) 使用する炭酸カルシウムの水中での濃度パー
セントは75ないし80％、好ましくは79.3％であ
り、 (c) 水中での炭酸カルシウムのPHは９ないし10、
好ましくは9.5であり、 (d) 炭酸カルシウムの粒度分布は、 ２μｍより小さい粒子の重量％＝99.9〜100 （好ましくは100） １μｍより小さい粒子の重量％＝60〜85 （好ましくは73） 0.5μｍより小さい粒子の重量％＝25〜45 （好ましくは30） 0.2μｍより小さい粒子の重量％＝15〜25 （好ましくは14） であり、 (e) コーテイング剤の濃度は72ないし75重量％、
好ましくは72重量％であり、 (f) 炭酸カルシウムの比表面積（m2／ｇ）は15な
いし20、好ましくは17であり、 (g) コーテイング剤は、スチレン−アクリレート
ラテツクスよりなる合成結合剤を、乾燥量で
炭酸カルシウム100重量部当り10ないし14重量
部、好ましくは12重量部含有するものである。 本発明で使用する天然炭酸カルシウムは異なる
由来のものであつてもよく、どの塩基性物質でも
結果は実質的に同一である。例としては、白亜
（石灰含有のココリツツ）、方解石（結晶構造）ま
たは白色大理石を上に列記した性質を満すように
粉砕したものが挙げられる。しかしながら、これ
らの物質中のCaCO3の最低含有量は、存在する
恐れのあるどの不純物もこれらの顔料に悪影響を
及ぼさないためには、98.5％以上であることが有
利である。 上記塩基性物質は乾燥状態、すなわち、本発明
の特性を有する粉末状として、これをコーテイン
グ剤を製造する前に通常の方法で通常の材料の存
在下で水性懸濁液にしてもよい。 既に知られている種類の懸濁液もまた使用する
ことができる：これらはHSC法で要求される高
濃度を得るために蒸発濃縮できる。 本発明のハイソリツドコーテイングの重要な利
点は、乾燥工程で必要とされるエネルギー量が大
巾に節約でき、また必要な結合剤の量が少なくて
すむ点にある。乾燥に要するエネルギーに関して
述べれば、コーテイング剤の濃度として58％の代
りに72％を使用することは、乾燥工程において、
製紙工場で必要なエネルギーのほぼ３分の１で節
約しうることを意味する。 必要な結合剤量に関して述べれば、顔料の粒度
およびコーテツド紙中への結合剤の浸透性等の
種々の因子が関係する。コーテイング用顔料の場
合には、必要な結合剤量は一般に粒子の平均直径
と相関を有する。本発明の組成物は良好な流動性
を保証し、結合剤の必要量を可能な限り少量にす
る。 さらにまた、本発明で用いる天然炭酸カルシウ
ムの単独顔料は、水分の乾燥に関してカオリンよ
りも良好な特性を与える。この事実は、コーテイ
ングに使用した時そのような炭酸塩が必要とする
結合剤の量がカオリンの場合よりも少なくてすむ
ことを示すものである。 最後に、本発明の組成物を使用するHSC法で
は、コーテイング剤中に存在する水の量が少ない
（最高30％）ので、乾燥が速いという点から考え
て、結合剤の浸透が起り難く、そのためコーテツ
ド紙の印刷性を良好にする。 以下、実施例によつて本発明をさらに詳しく説
明するが、本発明は実施例のみに限定されるもの
ではない。実施例中、部およびパーセントはそれ
ぞれ重量部および重量パーセントを表わす。 実施例 １ （本発明の方法） 固形分含有量64％の天然炭酸カルシウムの水性
懸濁液（スラリー）を二重容器式のデリゼル
（Delisel）エバポレーター中で顔料濃度が79.3％
に達するまで蒸発させた。炭酸塩100部当りアク
リル系分散剤0.40を加えてホモジナイズした後、
ブルツクフイールド（Brookfield）粘度計による
100rpmでの粘度850mPasおよびPH9.5となつた。 スチレン−アクリレート ラテツクス〔ラテツ
クス アクロナール（Latex Acronal）S360D〕
よりなる合成結合剤を、乾燥量で炭酸カルシウム
100重量部当り12重量部および必要な少量の水
を、コーテイング剤の最終濃度が72％となるよう
に加えると、その粘度は760mPasとなつた。 下記の実施例２に記載する条件によつて16.8
ｇ／m2の割合でコーテイングを行なつた。次に得
られた生成物の光沢度を測定した。 驚くべきことに、66％の光沢度が得られた
〔TAPPIに従がい、入射光線および反射光線の角
度75゜でガードナー（Gardner）装置を用いて測
定した。〕。 本明細書に開示された組成物に基づいて本発明
のコーテツド紙用コーテイング剤を製造すること
は当業者にとつて非常に容易である。 本発明のコーテツド紙用コーテイング剤は、例
えば次の方法で製造される：炭酸カルシウム79.3
％スラリーを高速ミキサーに投入し、次にカルボ
キシメチルセルロースの様な増粘剤を例えば散布
して加え、次にスチレン−アクリレート結合剤を
加え、場合により螢光増白剤を加え、最後に
NaOHまたはNH4OHによつてPHを9.5に調整す
る。撹拌速度1300rpmで約10分間撹拌した後、粘
度300mPasのコーテイング剤が得られる。 実施例 ２（比較例） 分散剤0.22部の存在下で、カオリンデインキー
（Dinkie）A100重量部から固形分70％の水性懸濁
液を製造し、PHを6.7から7.2に上昇させるためカ
オリン１Kg当り約2.5mlのソーダ水を加えた。レ
イナリー（Rainery）タイプの高速ターボ撹拌機
で1300rpmで処理した後、懸濁液の粘度をブルツ
クフイールド粘度計で100rpmにて測定すると
300mPasであつた。ラテツクス アクロナール
S360D12部を加えて、顔料の含有量を65％、すな
わちカオリンコーテイング剤の濃度限界まで下げ
た。それによつてコーテイング剤の粘度は
550mPasとなつた。 この後、キーガン（Keegan）の製紙装置を使
用し、トレーリングブレード法（trailing blade
method）により、ブレードをコーテイングロー
ラーに対して45゜の角度に傾斜させてコーテイン
グを行なつた。この目的のために16.6ｇ／m2の層
が形成されるように圧力を調節した。その後得ら
れたコーテツド紙を20℃にて相対空気湿度65％で
48時間コンデイシヨニングし、次に室温にて線圧
135Kg／cmで５回カレンダリングした。 前記の条件でさらに24時間放置した後、この紙
の光沢度を光電装置を使用して75゜の角度で測定
した。得られた測定値は一方は紙の縦方向につい
て、他方は横方向について測定した２回の測定の
平均値で示す。 得られた結果を下記の第４表に示す。
【表】
【表】
第４表より明らかなとおり、HSC法を使用す
ることにより、本発明に相当する粒状特性の天然
炭酸カルシウムを単独の顔料として有する本発明
の組成物は、通常のカオリンよりも良好な光沢を
与えた。 前記で特定した特性を有する本発明のさらに別
のコーテツド紙用コーテイング剤を同様の方法で
製造し、その光沢度を同様の方法で測定してカオ
リンの場合と比較した。その結果を下記の第５表
に示す。
ることにより、本発明に相当する粒状特性の天然
炭酸カルシウムを単独の顔料として有する本発明
の組成物は、通常のカオリンよりも良好な光沢を
与えた。 前記で特定した特性を有する本発明のさらに別
のコーテツド紙用コーテイング剤を同様の方法で
製造し、その光沢度を同様の方法で測定してカオ
リンの場合と比較した。その結果を下記の第５表
に示す。
【表】
第５表より明らかなとおり、HSC法を使用す
ることにより、粘度特性が本発明の範囲に相当す
る天然炭酸カルシウムを単独の顔料として有する
本発明のもう一つの組成物は、通常のカオリンの
場合よりも良好な光沢を与えた。
ることにより、粘度特性が本発明の範囲に相当す
る天然炭酸カルシウムを単独の顔料として有する
本発明のもう一つの組成物は、通常のカオリンの
場合よりも良好な光沢を与えた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 天然炭酸カルシウムを単独の顔料とし、該炭
酸カルシウムは下記合成結合剤添加前には濃度75
ないし80重量％の水性分散物であり、該水性分散
物のPHは９ないし10であり、該炭酸カルシウムの
粒度分布は、 ２μｍより小さい粒子が実質的に100重量％、
１μｍより小さい粒子が60ないし85重量％、0.2
μｍより小さい粒子が10ないし25重量％、であ
り、該炭酸カルシウム100重量部当り、スチレン
−アクリレート ラテツクスよりなる合成結合剤
を乾燥量で10ないし14重量部含有し、そして固形
分濃度が約72ないし75重量％であることを特徴と
する高固形分濃度のペーパーコーテイング剤。 ２ 天然炭酸カルシウムが白亜、方解石または大
理石である特許請求の範囲第１項記載のペーパー
コーテイング剤。 ３ 天然炭酸カルシウムを単独の顔料とし、該炭
酸カルシウムは下記合成結合剤添加前には濃度75
ないし80重量％の水性分散物であり、該水性分散
物のPHは９ないし10であり、該炭酸カルシウムの
粒度分布は、 上限が２μｍ、２μｍより小さい粒子が実質的
に100重量％、１μｍより小さい粒子が60ないし
85重量％、0.5μｍより小さい粒子が25ないし45
重量％、0.2μｍより小さい粒子が15ないし25重
量％、であり、該炭酸カルシウムの比表面積は15
ないし20m2／ｇであり、該炭酸カルシウム100重
量部当り、スチレン−アクリレート ラテツクス
よりなる合成結合剤を乾燥量で10ないし14重量部
含有し、そして固形分濃度が約72ないし75重量％
であることを特徴とする高固形分濃度のペーパー
コーテイング剤。 ４ 天然炭酸カルシウムが白亜、方解石または大
理石である特許請求の範囲第３項記載のペーパー
コーテイング剤。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR7830723A FR2440436A1 (fr) | 1978-10-30 | 1978-10-30 | Procede de couchage du papier avec un carbonate de calcium naturel comme pigment unique |
Publications (2)
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