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JP2008231262A - Method for producing copolymer latex for paper coating and composition for paper coating containing the copolymer latex - Google Patents

Method for producing copolymer latex for paper coating and composition for paper coating containing the copolymer latex Download PDF

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JP2008231262A
JP2008231262A JP2007073356A JP2007073356A JP2008231262A JP 2008231262 A JP2008231262 A JP 2008231262A JP 2007073356 A JP2007073356 A JP 2007073356A JP 2007073356 A JP2007073356 A JP 2007073356A JP 2008231262 A JP2008231262 A JP 2008231262A
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JP
Japan
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monomer
paper coating
copolymer latex
latex
weight
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007073356A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Nakamori
弘 中森
Takashi Hosoya
隆史 細谷
Yurie Nakajima
由吏江 中島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon A&L Inc
Original Assignee
Nippon A&L Inc
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Publication date
Application filed by Nippon A&L Inc filed Critical Nippon A&L Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a copolymer latex having good stickiness which causes smearing during operation, and excellent adhesive strengths. <P>SOLUTION: The method for producing the copolymer latex for paper coating is, in a copolymer latex prepared by polymerizing an aliphatic conjugate diene, an ethylene-based unsaturated carboxylic acid monomer and another copolymerizable monomer, to perform polymerization by adding the monomer separately in ≥2 steps so that a theoretical Tg derived by the Fox equation from the Tg of a homopolymer of the monomer added in each step is in a range of -30 to 30°C in a copolymer composition of the first step, and adding the monomer to have ≥±10°C difference in a copolymer composition after the second step in comparison with the theoretical Tg of the proceeding step. The obtained latex has one glass transition temperature (Tg) of the prepared latex measured by a differential scanning calorimeter, and the difference between T1 and T2 in the endothermic reaction in a chart is <20°C. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法ならびに該紙塗工用共重合体ラテックスを用いてなる紙塗工用組成物に関するものである。
詳しくは、ドライピック強度と操業性のバランスに優れた紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for producing a paper coating copolymer latex and a paper coating composition comprising the paper coating copolymer latex.
Specifically, the present invention relates to a method for producing a copolymer latex for paper coating having an excellent balance between dry pick strength and operability.

近年、塗工紙は、その印刷効果が高い等の理由から、非常に数多くの印刷物に利用されており、塗工紙は非塗工紙に比べ、白色度、光沢度、平滑度、印刷適性など多くの優れた点を有しているが、原紙を抄造したあとに紙塗工用組成物をブレードコーターやロールコーターなどを用いて塗工する工程が必要となるため、近年の塗工の高速化に伴い紙塗工用組成物には高いレベルの操業性の確保が求められている。   In recent years, coated paper has been used in a large number of printed materials because of its high printing effect, and coated paper has whiteness, gloss, smoothness, and printability compared to non-coated paper. However, since a process for coating a paper coating composition using a blade coater or a roll coater after making a base paper is necessary, As the speed increases, a high level of operability is required for a paper coating composition.

一般的に紙塗工用組成物は、クレーや炭酸カルシウムなどの白色顔料を水に分散した顔料分散液、顔料同士および顔料を原紙に接着固定するためのバインダー、およびその他の添加剤によって構成される水性塗料である。バインダーとしてはスチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスに代表されるような合成エマルションバインダーやデンプン、カゼインに代表されるような天然バインダーが使用される。その中でもスチレンーブタジエン系共重合体ラテックスは、品質設計の自由度が大きく、今日では紙塗工用組成物に最も適したバインダーとして広く使用されており、スチレンーブタジエン系共重合体ラテックスの性能が紙塗工用組成物あるいは最終的な塗工紙製品の性能であるドライピック強度などの接着強度に大きく影響する。   In general, a composition for paper coating is composed of a pigment dispersion in which a white pigment such as clay or calcium carbonate is dispersed in water, a binder for adhering and fixing the pigments to each other and a base paper, and other additives. It is a water-based paint. As the binder, a synthetic emulsion binder represented by styrene-butadiene copolymer latex and a natural binder represented by starch and casein are used. Among them, styrene-butadiene copolymer latex has a large degree of freedom in quality design and is widely used today as the most suitable binder for paper coating compositions. However, it greatly affects the adhesive strength such as the dry pick strength which is the performance of the paper coating composition or the final coated paper product.

しかしながら、一般的に接着強度を上げると操業性の指標のひとつとされるラテックスのベタツキ性が悪化するなど、強度と操業性は相反する要素となっている。   However, in general, increasing the adhesive strength deteriorates the stickiness of latex, which is one of the indicators of operability, and the strength and operability are contradictory elements.

そのため、紙塗工用スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックスの品質設計や製造方法に関しては強度と操業性を両立させるために、従来からコア・シェル技術など実に様々な改良技術が紹介されており、例えば特開平11−350389号公報(特許文献1)には重合前半と重合後半に添加するブタジエンの比率を規定して重合した共重合体ラテックスを用いることによって、接着強度と耐ブロッキング性に優れる紙塗工用組成物が得られるとの紹介がある。   Therefore, in order to achieve both strength and operability for the quality design and manufacturing method of styrene-butadiene copolymer latex for paper coating, various improved technologies such as core / shell technology have been introduced. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-350389 (Patent Document 1), a paper having excellent adhesion strength and blocking resistance is obtained by using a copolymer latex polymerized by specifying a ratio of butadiene added in the first half of polymerization and the second half of polymerization. There is an introduction that a composition for coating can be obtained.

しかし、これらの様々な改良技術は、未だ紙塗工用共重合体ラテックスに要求される性能を十分に満足するレベルには至っておらず、更なる改良が強く求められていた。特に、ラテックス粒子の外側を硬く、内側を柔らかくする異相構造においては外側の堅い層(シェル部とも言う。)で耐ブロッキング性を付与し、内側の柔らかい層(コア部とも言う)で強度を付与する設計となっており、均一な組成構造をもつ粒子に比べて強度と操業性のバランスが優れるが、粒子内に硬い成分をもつ層が存在するために、強度面での十分な性能が得られない傾向が散見される。
特開平11−350389号公報 特開2005−139309号公報
However, these various improvement techniques have not yet reached a level that sufficiently satisfies the performance required for the copolymer latex for paper coating, and further improvement has been strongly demanded. In particular, in a heterogeneous structure where the outer side of the latex particles is hard and the inner side is soft, the outer hard layer (also referred to as the shell part) provides blocking resistance, and the inner soft layer (also referred to as the core part) provides strength. The balance between strength and operability is superior to particles with a uniform composition structure, but there are layers with hard components in the particles, so sufficient performance in terms of strength is obtained. There is a tendency that is not possible.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-350389 JP 2005-139309 A

本発明の課題は、操業汚れの原因となるベタツキ性が良好で、かつ、優れた接着力を有する紙塗工用共重合体ラテックスを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a copolymer latex for paper coating that has good stickiness that causes operational stains and has excellent adhesion.

すなわち本発明は、脂肪族共役ジエン系単量体20〜65重量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体25〜79.5重量%(単量体合計100重量%)を重合して得られる共重合体ラテックスにおいて、単量体を2段階以上に分けて添加する多段重合を行うに際し、各段階において添加する単量体のホモポリマーのTgからFoxの式によって導かれる計算上の理論的ガラス転移温度(以下、理論Tgと記す)が、1段目の共重合体組成では−30〜30℃の範囲にあり、2段目以降の共重合体組成は前段の理論Tgと比較して±10℃以上の差になるように添加して重合を行い、かつ実際に得られたラテックスの示差捜査熱量計によるガラス転移温度(Tg)が一つであって、かつ該示差捜査熱量計から得られるチャートにおける吸熱反応の開始点T1と終点T2の差が20℃未満であることを特徴とする紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法を提供するものである。   That is, the present invention relates to an aliphatic conjugated diene monomer 20 to 65% by weight, an ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer 0.5 to 10% by weight and other monomers 25 to 79 copolymerizable therewith. In copolymer latex obtained by polymerizing 5% by weight (total monomer 100% by weight), when performing multistage polymerization in which monomers are added in two or more stages, a single amount added in each stage The theoretical glass transition temperature (hereinafter referred to as the theoretical Tg) derived from the Tg of the homopolymer of the body by the Fox equation is in the range of −30 to 30 ° C. in the first-stage copolymer composition, The copolymer composition of the second and subsequent stages is polymerized by adding a difference of ± 10 ° C. or more compared to the theoretical Tg of the previous stage, and the glass transition by the differential scanning calorimeter of the actually obtained latex The temperature (Tg) is one and the indication There is provided a method for producing a paper coating copolymer latex, wherein the difference between the start point T1 and end T2 of the endothermic reaction is less than 20 ° C. in the chart obtained from investigation calorimeter.

本発明は、上記の構成とすることにより、操業汚れの原因となるベタツキ性が良好で、かつ、優れた接着力を有する紙塗工用共重合体ラテックスが得られるという効果を奏するものである。   The present invention has an effect that, by adopting the above-described configuration, a copolymer latex for paper coating having good stickiness that causes operational stains and excellent adhesion can be obtained. .

以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明における脂肪族共役ジエン系単量体としては、1,3−ブタジエン、2−メチル−1,3−ブタジエン、2,3−ジメチル−1,3−ブタジエン、2−クロル−1,3−ブタジエン、置換直鎖共役ペンタジエン類、置換および側鎖共役ヘキサジエン類などが挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特に1,3−ブタジエンの使用が好ましい。
The present invention is described in detail below.
Examples of the aliphatic conjugated diene monomer in the present invention include 1,3-butadiene, 2-methyl-1,3-butadiene, 2,3-dimethyl-1,3-butadiene, and 2-chloro-1,3-butadiene. Examples include butadiene, substituted linear conjugated pentadienes, substituted and side chain conjugated hexadienes, and the like, and one or more of them can be used. In particular, the use of 1,3-butadiene is preferred.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸などのモノまたはジカルボン酸(無水物)が挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。   Examples of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include mono- or dicarboxylic acids (anhydrides) such as acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, fumaric acid, and itaconic acid. It can be used above.

上記脂肪族共役ジエン系単量体およびエチレン系不飽和カルボン酸単量体と共重合可能な他の単量体としては、アルケニル芳香族単量体、不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体、シアン化ビニル単量体、不飽和カルボン酸アミド単量体等が挙げられる。   Other monomers copolymerizable with the above aliphatic conjugated diene monomer and ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer include alkenyl aromatic monomers, unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers, hydroxy Examples thereof include unsaturated monomers containing an alkyl group, vinyl cyanide monomers, and unsaturated carboxylic acid amide monomers.

アルケニル芳香族単量体としては、スチレン、α−メチルスチレン、メチルα−メチルスチレン、ビニルトルエンおよびジビニルベンゼン等が挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特にスチレンの使用が好ましい。   Examples of the alkenyl aromatic monomer include styrene, α-methylstyrene, methyl α-methylstyrene, vinyltoluene and divinylbenzene, and these can be used alone or in combination. In particular, use of styrene is preferable.

不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体としては、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、グリシジルメタクリレート、ジメチルフマレート、ジエチルフマレート、ジメチルマレエート、ジエチルマルエート、ジメチルイタコネート、モノメチルフマレート、モノエチルフマレート、2−エチルヘキシルアクリレート等が挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特にメチルメタクリレートの使用が好ましい。   Examples of unsaturated carboxylic acid alkyl ester monomers include methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, butyl acrylate, glycidyl methacrylate, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dimethyl maleate, diethyl malate, dimethyl itaconate, Examples thereof include monomethyl fumarate, monoethyl fumarate, 2-ethylhexyl acrylate, and the like can be used alone or in combination of two or more. In particular, the use of methyl methacrylate is preferred.

ヒドロキシアルキル基を含有する不飽和単量体としては、β−ヒドロキシエチルアクリレート、β−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレート、3−クロロ−2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジ−(エチレングリコール)マレエート、ジ−(エチレングリコール)イタコネート、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレートなどが挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特にβ−ヒドロキシエチルアクリレートの使用が好ましい。   Examples of unsaturated monomers containing a hydroxyalkyl group include β-hydroxyethyl acrylate, β-hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl acrylate, hydroxybutyl methacrylate, and 3-chloro-2-hydroxypropyl. Methacrylate, di- (ethylene glycol) maleate, di- (ethylene glycol) itaconate, 2-hydroxyethyl maleate, bis (2-hydroxyethyl) maleate, 2-hydroxyethyl methyl fumarate, and the like. Or 2 or more types can be used. In particular, the use of β-hydroxyethyl acrylate is preferred.

シアン化ビニル単量体としては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル、α−エチルアクリロニトリルなどが挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特にアクリロニトリルまたはメタクリロニトリルの使用が好ましい。   Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, α-chloroacrylonitrile, α-ethylacrylonitrile, and the like, and one or more of these can be used. In particular, the use of acrylonitrile or methacrylonitrile is preferred.

不飽和カルボン酸アミド単量体としては、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,N−ジメチルアクリルアミドなどが挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。特にアクリルアミドまたはメタクリルアミドの使用が好ましい。   Examples of the unsaturated carboxylic acid amide monomer include acrylamide, methacrylamide, N-methylol acrylamide, N-methylol methacrylamide, N, N-dimethylacrylamide, and the like, and one or more of these may be used. it can. Particularly preferred is the use of acrylamide or methacrylamide.

上記の単量体組成は、脂肪族共役ジエン系単量体20〜65重量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体25〜79.5重量%である(ただし、単量体合計は100重量%である。)   The monomer composition is composed of 20 to 65% by weight of aliphatic conjugated diene monomer, 0.5 to 10% by weight of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer, and other monomers copolymerizable therewith. 25 to 79.5% by weight (however, the total monomer is 100% by weight)

脂肪族共役ジエン系単量体が20重量%未満では印刷時に必要とされるドライピック強度などの接着性が、また65重量%を超えると印刷時に必要とされるウェットピック強度などの湿潤接着性が劣り、好ましくない。さらに好ましくは30〜60重量%である。   If the aliphatic conjugated diene monomer is less than 20% by weight, the adhesiveness such as dry pick strength required at the time of printing, and if it exceeds 65% by weight, the wet adhesiveness such as the wet pick strength required at the time of printing. Is inferior and is not preferred. More preferably, it is 30 to 60% by weight.

エチレン系不飽和カルボン酸単量体が0.5重量%未満では共重合体ラテックス自身および紙塗工用組成物の機械的安定性が劣り、また10重量%を超えるとラテックスの粘度が高くなり、共重合体ラテックス自身の取り扱い上の問題を生じる可能性があるため、好ましくない。さらに好ましくは1〜7重量%である。   When the amount of the ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer is less than 0.5% by weight, the mechanical stability of the copolymer latex itself and the paper coating composition is inferior, and when it exceeds 10% by weight, the viscosity of the latex increases. This is not preferable because it may cause a problem in handling of the copolymer latex itself. More preferably, it is 1 to 7% by weight.

共重合可能な他の単量体が25重量%未満では前述の湿潤接着性が、また79.5重量%を超えるとドライピック強度などの接着性が劣り、好ましくない。さらに好ましくは33〜69重量%である。   If the other copolymerizable monomer is less than 25% by weight, the above-mentioned wet adhesiveness is not preferable, and if it exceeds 79.5% by weight, the adhesiveness such as dry pick strength is inferior. More preferably, it is 33 to 69% by weight.

また、本発明においては、上記単量体を重合するに際し、αメチルスチレンダイマー0.1〜4部と環内に1個の不飽和結合を有する不飽和環状炭化水素1〜40部を併用して乳化重合することが、本発明の目的とする紙塗工用共重合体ラテックスを得るうえで好ましい。   In the present invention, 0.1 to 4 parts of α-methylstyrene dimer and 1 to 40 parts of unsaturated cyclic hydrocarbon having one unsaturated bond in the ring are used in combination for polymerization of the monomer. Emulsion polymerization is preferable for obtaining a copolymer latex for paper coating which is an object of the present invention.

上記のα−メチルスチレンダイマーには、異性体として2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン、2,4−ジフェニル−4−メチル−2−ペンテンおよび1,1,3−トリメチル−3−フェニルインダンがあるが、本発明にて使用されるα−メチルスチレンダイマーとしては、2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテンの含有量が60重量%以上、特に80重量%以上であることが好ましい。   The above α-methylstyrene dimer includes 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene, 2,4-diphenyl-4-methyl-2-pentene and 1,1,3-trimethyl-3 as isomers. There is -phenylindane, but the α-methylstyrene dimer used in the present invention has a content of 2,4-diphenyl-4-methyl-1-pentene of 60% by weight or more, particularly 80% by weight or more. Preferably there is.

上記の環内に1個の不飽和結合を有する不飽和環状炭化水素としてはシクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、4−メチルシクロヘキセン、1−メチルシクロヘキセン等が挙げられるが特にシクロヘキセンが好ましい。また、その他にペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、シクロヘキサン、シクロヘプタン等の飽和炭化水素、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン等の不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素などの炭化水素化合物を併用しても良い。   Examples of the unsaturated cyclic hydrocarbon having one unsaturated bond in the ring include cyclopentene, cyclohexene, cycloheptene, 4-methylcyclohexene, 1-methylcyclohexene and the like, and cyclohexene is particularly preferable. In addition, hydrocarbon compounds such as saturated hydrocarbons such as pentane, hexane, heptane, octane, cyclohexane and cycloheptane, unsaturated hydrocarbons such as pentene, hexene and heptene, and aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene. May be used in combination.

本発明においては、α−メチルスチレンダイマー以外の公知の分子量調整剤、例えばn−ヘキシルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、t−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、t−ドデシルメルカプタン、n−ステアリルメルカプタン等のアルキルメルカプタン、ジメチルキサントゲンジサルファイド、ジイソプロピルキサントゲンジサルファイド等のキサントゲン化合物、ターピノレンや、テトラメチルチウラムジスルフィド、テトラエチルチウラムジスルフィド、テトラメチルチウラムモノスルフィド等のチウラム系化合物、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、スチレン化フェノール等のフェノール系化合物、アリルアルコール等のアリル化合物、ジクロルメタン、ジブロモメタン、四臭化炭素等のハロゲン化炭化水素化合物、α−ベンジルオキシスチレン、α−ベンジルオキシアクリロニトリル、α−ベンジルオキシアクリルアミド等のビニルエーテル、トリフェニルエタン、ペンタフェニルエタン、アクロレイン、メタアクロレイン、チオグリコール酸、チオリンゴ酸、2−エチルヘキシルチオグリコレート等が挙げられ、これらを1種または2種以上使用することができる。   In the present invention, known molecular weight modifiers other than α-methylstyrene dimer, such as n-hexyl mercaptan, n-octyl mercaptan, t-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, t-dodecyl mercaptan, n-stearyl mercaptan, etc. Xanthogen compounds such as alkyl mercaptan, dimethylxanthogen disulfide, diisopropylxanthogen disulfide, thiuram compounds such as terpinolene, tetramethylthiuram disulfide, tetraethylthiuram disulfide, tetramethylthiuram monosulfide, 2,6-di-t-butyl- Phenol compounds such as 4-methylphenol and styrenated phenol, allyl compounds such as allyl alcohol, dichloromethane, dibromomethane, carbon tetrabromide, etc. Halogenated hydrocarbon compounds, vinyl ethers such as α-benzyloxystyrene, α-benzyloxyacrylonitrile, α-benzyloxyacrylamide, triphenylethane, pentaphenylethane, acrolein, methacrolein, thioglycolic acid, thiomalic acid, 2-ethylhexyl A thioglycolate etc. are mentioned, These can be used 1 type or 2 or more types.

更に、乳化重合において、常用の乳化剤、重合開始剤、炭化水素系溶剤、電解質、重合促進剤、キレート剤等を使用することができる。
乳化剤としては高級アルコールの硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルジフェニルエーテルスルホン酸塩、脂肪族スルホン酸塩、脂肪族カルボン酸塩、非イオン性界面活性剤の硫酸エステル塩等のアニオン性界面活性剤あるいはポリエチレングリコールのアルキルエステル型、アルキルフェニルエーテル型、アルキルエーテル型等のノニオン性界面活性剤が挙げられ、これらを1種又は2種以上使用することができる。
Furthermore, in emulsion polymerization, conventional emulsifiers, polymerization initiators, hydrocarbon solvents, electrolytes, polymerization accelerators, chelating agents, and the like can be used.
As an emulsifier, anionic surfactants such as sulfate esters of higher alcohols, alkylbenzene sulfonates, alkyl diphenyl ether sulfonates, aliphatic sulfonates, aliphatic carboxylates, sulfate esters of nonionic surfactants, etc. Alternatively, nonionic surfactants such as an alkyl ester type, an alkyl phenyl ether type, and an alkyl ether type of polyethylene glycol can be used, and one or more of these can be used.

重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の水溶性重合開始剤、レドックス系重合開始剤、過酸化ベンゾイル等の油溶性重合開始剤を適宜用いることができる。特に水溶性重合開始剤の使用が好ましい。   As the polymerization initiator, water-soluble polymerization initiators such as potassium persulfate, sodium persulfate, and ammonium persulfate, redox polymerization initiators, and oil-soluble polymerization initiators such as benzoyl peroxide can be appropriately used. In particular, the use of a water-soluble polymerization initiator is preferred.

また、本発明においては、乳化重合に際して2段重合以上の多段階重合とすることが必要である。
すなわち所定の単量体の一部(1段目)をまず重合し、その後、2段目以降の単量体を順次重合する。
具体的には、1段目の単量体組成は、添加する単量体のホモポリマーのTgからFoxの式によって導かれる計算上の理論的ガラス転移温度(理論Tg)が−30℃〜+30℃であり、2段目の単量体組成が、同様の理論Tgが1段目の理論Tgに比べて±10℃以上の差があることが必要であり、さらに実際に得られたラテックスの示差捜査熱量計によるガラス転移温度(Tg)が一つであって、かつ該示差捜査熱量計から得られるチャートにおける吸熱反応の開始点T1と終点T2の差が20℃未満であることが必要である。そして、上記1段目と2段目の理論Tg差が10℃未満では、本発明の目的とする接着強度とベタツキ性のバランスに優れたラテックスが得られず、また上記の理論Tg差が10℃以上であり、かつ上記示差捜査熱量計によるガラス転移温度(Tg)が一つであったとしても、上記のT1とT2の差が20℃を超える場合には、同様に本発明の目的とする接着強度とベタツキ性のバランスに優れたラテックスが得られないため好ましくない。
なお、上記のFoxの式による理論Tgについては、例えば、高分子科学序論、第2版第172頁(1981年発行)に記載されている。
In the present invention, it is necessary to perform multi-stage polymerization of two or more stages in emulsion polymerization.
That is, a part of the predetermined monomer (first stage) is first polymerized, and then the second and subsequent monomers are sequentially polymerized.
Specifically, the monomer composition in the first stage has a theoretical glass transition temperature (theoretical Tg) derived from the Tg of the homopolymer of the monomer to be added by the Fox equation from −30 ° C. to + 30 ° C. And the second stage monomer composition should have a similar theoretical Tg of ± 10 ° C. or more compared to the first stage theoretical Tg. It is necessary that the glass transition temperature (Tg) by the differential search calorimeter is one and the difference between the end point T1 and the end point T2 of the endothermic reaction in the chart obtained from the differential search calorimeter is less than 20 ° C. is there. If the difference in theoretical Tg between the first stage and the second stage is less than 10 ° C., a latex having an excellent balance of adhesive strength and stickiness, which is an object of the present invention, cannot be obtained. Even if the glass transition temperature (Tg) measured by the differential scanning calorimeter is 1 ° C. or higher and the difference between T1 and T2 exceeds 20 ° C., the object of the present invention is It is not preferable because a latex having an excellent balance between adhesive strength and stickiness cannot be obtained.
The theory Tg based on the above Fox formula is described in, for example, Introduction to Polymer Science, Second Edition, page 172 (published in 1981).

また、本発明の目的とするラテックスを得るために、上記の2段目の単量体の添加は、1段目の単量体の重合転化率が5重量%以上40重量%未満の段階で開始することが好ましく、さらに前述のとおり、上記単量体を重合するに際し、αメチルスチレンダイマー0.1〜4部と環内に1個の不飽和結合を有する不飽和環状炭化水素1〜40部を併用して乳化重合することが好ましい。   In addition, in order to obtain the target latex of the present invention, the addition of the second-stage monomer is performed at a stage where the polymerization conversion of the first-stage monomer is 5% by weight or more and less than 40% by weight. In addition, as described above, when polymerizing the above monomer, 0.1 to 4 parts of α-methylstyrene dimer and 1 to 40 unsaturated cyclic hydrocarbons having one unsaturated bond in the ring. It is preferable to carry out emulsion polymerization using a part together.

また、紙塗工用組成物を調製する際に使用する顔料としては、例えば、カオリンクレー、タルク、硫酸バリウム、酸化チタン、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、サチンホワイトなどの無機顔料、あるいはポリスチレンラテックスのような有機顔料が挙げられ、これらは単独または混合して使用される。   Examples of the pigment used when preparing the paper coating composition include inorganic pigments such as kaolin clay, talc, barium sulfate, titanium oxide, calcium carbonate, aluminum hydroxide, zinc oxide, and satin white, or Examples thereof include organic pigments such as polystyrene latex, and these are used alone or in combination.

また、必要に応じて澱粉、酸化澱粉、エステル化澱粉等の変性澱粉、大豆蛋白、カゼインなどの天然バインダー、あるいはポリビニルアルコールなどの水溶性合成バインダーなどを使用しても差し支えない。さらに、ポリ酢酸ビニルラテックス、アクリル系ラテックスなどの合成ラテックス等を本発明の共重合体ラテックスと併用してもよいが、本発明の効果を高く発揮させるためには、これらの使用割合は全共重合体ラテックスの(固形分)50重量%未満に抑えることが望ましい。   If necessary, modified starch such as starch, oxidized starch and esterified starch, natural binder such as soybean protein and casein, or water-soluble synthetic binder such as polyvinyl alcohol may be used. In addition, synthetic latex such as polyvinyl acetate latex and acrylic latex may be used in combination with the copolymer latex of the present invention. It is desirable to keep it below 50% by weight (solid content) of the polymer latex.

さらにその他の助剤、例えば分散剤(ピロリン酸ナトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウムなど)、消泡剤(ポリグリコール、脂肪酸エステル、リン酸エステル、シリコーンオイルなど)、レベリング剤(ロート油、ジシアンジアミド、尿素など)、防腐剤、離型剤(ステアリン酸カルシウム、パラフィンエマルジョンなど)、蛍光染料、カラー保水性向上剤(カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウムなど)を必要に応じて添加しても良い。   Furthermore, other auxiliary agents such as dispersants (sodium pyrophosphate, sodium polyacrylate, sodium hexametaphosphate, etc.), antifoaming agents (polyglycol, fatty acid ester, phosphate ester, silicone oil, etc.), leveling agents (funnel oil, Dicyandiamide, urea, etc.), preservatives, mold release agents (calcium stearate, paraffin emulsion, etc.), fluorescent dyes, color water retention agents (carboxymethylcellulose, sodium alginate, etc.) may be added as necessary.

上記にて調製された紙塗工用組成物を塗工用紙へ塗布する方法には、公知の技術、例えばエアナイフコーター、ブレードコーター、ロールコーター、バーコーターなどのいずれの塗工機を使用しても差し支えない。また、塗工後、表面を乾燥し、カレンダーリングなどにより仕上げる。   As a method of applying the paper coating composition prepared above to a coated paper, any known technique such as an air knife coater, a blade coater, a roll coater, or a bar coater may be used. There is no problem. Also, after coating, the surface is dried and finished by calendaring or the like.

〔実施例〕
以下、実施例を挙げ本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、これらの実施例に限定されるものではない。なお実施例中、割合を示す部および%は特に断りのない限り重量基準によるものである。また実施例における諸物性の評価は次の方法に拠った。
〔Example〕
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited to these Examples, unless the summary is exceeded. In the examples, parts and percentages indicating percentages are based on weight unless otherwise specified. In addition, various physical properties in the examples were evaluated by the following methods.

ラテックスフィルムのベタツキ性
PETフィルム上にワイヤーバー#10を用いてラテックスフイルムを作成し、熱風循環式オーブン中で110℃×1分間乾燥してフィルムを得る。フィルムサンプルの上にNo.5ろ紙を置き、加圧式熱ロール装置にて圧着したのち、ろ紙をはずして、フィルム上に付着したろ紙の状態を肉眼で判定し、以下に示す◎(最も良い)から×(最も悪い)までを相対的に評価した。結果を表1に示した。
(優)◎ > ○ > △ > ×(劣)
A latex film is prepared on a sticky PET film of a latex film using a wire bar # 10 and dried in a hot air circulation oven at 110 ° C. for 1 minute to obtain a film. No. on the film sample. After placing 5 filter papers and pressure bonding with a pressure type hot roll device, remove the filter paper and judge the condition of the filter paper adhering to the film with the naked eye. From ◎ (best) to x (worst) shown below Was relatively evaluated. The results are shown in Table 1.
(Excellent) ◎>○>△> × (poor)

塗工紙のドライピック強度の評価
RI印刷機で各塗工紙試料を同時に印刷した際のピッキングの程度を肉眼で判定し、(優)◎ > ○ > △ > ×(劣)まで相対的に評価した。
Evaluation of dry pick strength of coated paper Judge the degree of picking when each coated paper sample is printed at the same time with an RI printer, and (excellent) ◎>○>△> × (poor) relatively evaluated.

共重合体ラテックスのTg及びT1、T2の測定
共重合体ラテックスをガラス板上に流延し70℃で4時間乾燥してフィルムを作製し、このフィルムをアルミパンに詰め、示差走査熱量計(DSC6200:セイコーインスツルメンツ社製)にセットする。
あらかじめ、予想されるTgより約50℃低い温度まで装置を冷却した後、加熱速度10℃/minで昇温し、DSC曲線を描かせる(図1参照)。
《ガラス転移温度(Tg)》
ガラス転移温度(Tg)は各ベースラインの延長した直線から縦軸方向に等距離にある直線とガラス転移の階段状変化部分変化部分の曲線とが交わる点の温度とする。
《T1(ガラス転移開始温度)、T2(ガラス転移終了温度)》
T1(ガラス転移開始温度)は低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるように引いた接線との交差の温度とする。
T2(ガラス転移終了温度)は高温側のベースラインを低温側に延長した直線と、ガラス転移の階段状変化部分の曲線の勾配が最大になるように引いた接線との交差の温度とする。
Measurement of Tg, T1, and T2 of copolymer latex Copolymer latex was cast on a glass plate and dried at 70C for 4 hours to prepare a film. Set on a scanning calorimeter (DSC6200: manufactured by Seiko Instruments Inc.).
The apparatus is cooled in advance to a temperature about 50 ° C. lower than the expected Tg, and then heated at a heating rate of 10 ° C./min to draw a DSC curve (see FIG. 1).
<< Glass transition temperature (Tg) >>
The glass transition temperature (Tg) is a temperature at a point where a straight line equidistant from the extended straight line of each base line in the vertical axis direction and the curve of the step-change portion of the glass transition intersect.
<< T1 (glass transition start temperature), T2 (glass transition end temperature) >>
T1 (glass transition start temperature) is a temperature at the intersection of a straight line obtained by extending the base line on the low temperature side to the high temperature side and a tangent drawn so that the slope of the step-like change portion of the glass transition is maximized.
T2 (glass transition end temperature) is a temperature at the intersection of a straight line obtained by extending the base line on the high temperature side to the low temperature side and a tangent drawn so that the slope of the step-like change portion of the glass transition is maximized.

共重合体ラテックスのゲル含有量の測定
室温雰囲気にてラテックスフィルムを作成する。その後ラテックスフィルムを
約1g秤量し、これを400ccのトルエンに入れ48時間膨張溶解させる。そ
の後、これを300メッシュの金網で濾過し、金網に捕捉されたトルエン不溶部
を乾燥後秤量し、この重量のはじめのラテックスフィルムの重量に占める割合を
ゲル含有量として重量%で算出した。
Measurement of gel content of copolymer latex A latex film is prepared at room temperature. Thereafter, about 1 g of the latex film is weighed and placed in 400 cc of toluene to be dissolved for 48 hours. Thereafter, this was filtered through a 300-mesh wire mesh, and the toluene insoluble portion captured by the wire mesh was dried and weighed, and the ratio of the weight to the weight of the first latex film was calculated as a gel content in wt%.

共重合体ラテックスの粒子径の測定
共重合体ラテックスの数平均粒子径を動的光散乱法により測定した。尚、測定に際しては、LPA−3000/3100(大塚電子製)を使用した。
Measurement of particle diameter of copolymer latex The number average particle diameter of the copolymer latex was measured by a dynamic light scattering method. In the measurement, LPA-3000 / 3100 (manufactured by Otsuka Electronics) was used.

共重合体ラテックスの作製
耐圧性の重合反応機に、重合水150部、乳化剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1.0部、炭酸ナトリウム0.2部、過硫酸カリウム1部を仕込み、十分攪拌した後、表1および表2に示す1段目に相当する各単量体を加えて重合を開始し、1段目の単量体の重合転化率が表1および表2に示す数値に達した後、2段目の単量体を添加して重合を続け、最終的な重合転化率が96%を越えた時点で重合を終了した。
次いで、これら共重合体ラテックスを苛性ソーダ水溶液でpHを7に調整した後、水蒸気蒸留により未反応単量体および他の低沸点化合物を除去し、共重合体ラテックスA〜Eを得た。
Preparation of copolymer latex In a pressure-resistant polymerization reactor, 150 parts of polymerization water, 1.0 part of sodium dodecylbenzenesulfonate as an emulsifier, 0.2 part of sodium carbonate and 1 part of potassium persulfate were charged and stirred sufficiently. After each monomer corresponding to the first stage shown in Table 1 and Table 2 was added to initiate polymerization, the polymerization conversion rate of the first stage monomer reached the values shown in Table 1 and Table 2. Polymerization was continued by adding the second-stage monomer, and the polymerization was terminated when the final polymerization conversion rate exceeded 96%.
Next, after adjusting the pH of these copolymer latexes to 7 with an aqueous caustic soda solution, unreacted monomers and other low-boiling compounds were removed by steam distillation to obtain copolymer latexes A to E.

紙塗工用組成物の作製と評価
下記に示した配合処方に従って、共重合体ラテックスA〜Dおよび共重合体ラテックスE〜Fを用いて、紙塗工用組成物を作製した。各紙塗工用組成物の評価結果を表1および表2に示した。
(紙塗工用組成物の配合処方)
カオリンクレー 50部
重質炭酸カルシウム 50部
変性デンプン 3部
共重合体ラテックス 9部
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
固形分濃度 65%
Production and Evaluation of Paper Coating Composition A paper coating composition was produced using copolymer latexes A to D and copolymer latexes E to F in accordance with the formulation shown below. The evaluation results of each paper coating composition are shown in Tables 1 and 2.
(Formulation formulation of paper coating composition)
Kaolin clay 50 parts Heavy calcium carbonate 50 parts Modified starch 3 parts Copolymer latex 9 parts ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・
Solid content 65%

塗工紙の作製と評価
塗工原紙(坪量67g/m)に、上記の紙塗工用組成物を片面当たりの塗被量が10g/mとなるようにワイヤーバーを用いて塗工し乾燥した後、線圧70kg/cm、温度50℃の条件でスーパーカレンダー処理を行い塗工紙を得た。得られた塗工紙は接着力を評価し、その結果を表1および表2に示した。
Preparation and Evaluation of Coated Paper Coated paper (basis weight 67 g / m 2 ) is coated with the above-mentioned composition for paper coating using a wire bar so that the coating amount per side is 10 g / m 2. After being worked and dried, a super calender treatment was performed under the conditions of a linear pressure of 70 kg / cm and a temperature of 50 ° C. to obtain a coated paper. The obtained coated paper was evaluated for adhesive strength, and the results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2008231262
Figure 2008231262

Figure 2008231262
Figure 2008231262

上記のとおり、本発明にて得られた紙塗工用共重合体ラテックスを使用することにより、操業汚れの原因となるベタツキ性が良好で、かつ、優れた接着力を発現することができるものであり、紙塗工用途に好適に使用することができるものである。   As described above, by using the copolymer latex for paper coating obtained in the present invention, it has good stickiness that causes operational stains and can exhibit excellent adhesive strength. It can be suitably used for paper coating applications.

示差走査熱量計によるDSC曲線である。It is a DSC curve by a differential scanning calorimeter.

符号の説明Explanation of symbols

T1:ガラス転移開始温度
T2:ガラス転移終了温度
Tg:ガラス転移温度
T1: Glass transition start temperature T2: Glass transition end temperature Tg: Glass transition temperature

Claims (5)

脂肪族共役ジエン系単量体20〜65重量%、エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.5〜10重量%およびこれらと共重合可能な他の単量体25〜79.5重量%(単量体合計100重量%)を重合して得られる共重合体ラテックスにおいて、単量体を2段階以上に分けて添加する多段重合を行うに際し、各段階において添加する単量体のホモポリマーのTgからFoxの式によって導かれる計算上の理論的ガラス転移温度(以下、理論Tgと記す)が、1段目の共重合体組成では−30〜30℃の範囲にあり、2段目以降の共重合体組成は前段の理論Tgと比較して±10℃以上の差になるように添加して重合を行い、かつ実際に得られたラテックスの示差捜査熱量計によるガラス転移温度(Tg)が一つであって、かつ該示差捜査熱量計から得られるチャートにおける吸熱反応の開始点T1と終点T2の差が20℃未満であることを特徴とする紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法。   20 to 65% by weight of aliphatic conjugated diene monomer, 0.5 to 10% by weight of ethylenically unsaturated carboxylic acid monomer and 25 to 79.5% by weight of other monomers copolymerizable therewith ( In the copolymer latex obtained by polymerizing a total of 100% by weight of the monomers, when performing multi-stage polymerization in which the monomer is added in two or more stages, the homopolymer of the monomer added in each stage The theoretical glass transition temperature (hereinafter referred to as the theoretical Tg) derived from the Tg by the Fox equation is in the range of −30 to 30 ° C. in the first stage copolymer composition, and the second and subsequent stages. The copolymer composition is added and polymerized so as to have a difference of ± 10 ° C. or more compared with the theoretical Tg of the previous stage, and the glass transition temperature (Tg) of the actually obtained latex by the differential scanning calorimeter is One and the differential search calorimeter The method of manufacturing the paper coating copolymer latex, wherein the difference between the start point T1 and end T2 of the endothermic reaction in the resulting chart is less than 20 ° C.. 1段目の重合における重合転化率が5重量%以上40重量%未満となった後に2段目以降の重合を開始してなる請求項1記載の紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法。   The method for producing a copolymer latex for paper coating according to claim 1, wherein the polymerization of the second and subsequent stages is started after the polymerization conversion in the first stage of polymerization is 5% by weight or more and less than 40% by weight. 各段階において添加する単量体として、シアン化ビニル単量体を含むことを特徴とする請求項1又は2記載の紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法。   The method for producing a copolymer latex for paper coating according to claim 1 or 2, wherein a vinyl cyanide monomer is included as a monomer to be added in each stage. αメチルスチレンダイマー0.1〜4部と環内に1個の不飽和結合を有する不飽和環状炭化水素1〜40部を併用して乳化重合することを特徴とする請求項1〜3何れかに記載の紙塗工用共重合体ラテックスの製造方法   4. Emulsion polymerization using 0.1 to 4 parts of α-methylstyrene dimer and 1 to 40 parts of unsaturated cyclic hydrocarbon having one unsaturated bond in the ring. Of Copolymer Latex for Paper Coating as described in 請求項1〜4の何れかに記載の紙塗工用共重合体ラテックスを含有することを特徴とする紙塗工用組成物。   A paper coating composition comprising the copolymer latex for paper coating according to any one of claims 1 to 4.
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