(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が５〜１００μｍのワックス成分を水に分散してなるワックス分散液組成物１００重量部において、（Ａ）ワックス成分を１０〜６０重量部、（Ｂ）発酵性高分子多糖類を０．０２〜１重量部、（Ｃ）分散剤成分を０．１〜５重量部含有することを特徴とする塗工紙用潤滑・離型剤。
【請求項２】
ワックス成分がポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エチレン−プロピレン共重合ワックス、フィッシャー・トロプシュワックスまたはそれらの変成物、脂肪酸アミド、脂肪酸金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の塗工紙用潤滑・離型剤。
【請求項３】
発酵性高分子多糖類がデキストラン、キサンタンガム、ラムザンガム、ウエランガム、ジェランガム、レオザン、ケルザン、カードラン、プルランまたはこれらの混合物である請求項１又は２記載の塗工紙用潤滑・離型剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粗大粒子のワックス分散液組成物に関する。更に詳しくは、ワックス分散液組成物の経時安定性が良く、短時間でほとんど分離することが無いワックス分散液組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粒子径が５〜１００μｍの粗大粒子のワックスは安定な分散液化が困難であり、そのまま粉末の状態で使用されることが多かった。しかしながら水性媒体の混合性の向上、取り扱い時の粉末の飛散防止、静電気発生防止等の問題から、あらかじめ水に分散させた分散液に対するニーズが増えつつある。そこで、粗大粒子ワックスを分散剤のみで単純に水中に分散させた分散液が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、粗大粒子ワックスを分散剤のみを用いて単純に水中に分散させた従来の分散液は、経時安定性が悪く、長期保存時にワックスが分離してしまうため、使用時に攪拌して再分散させなければならないという問題があった。また、分散後に凝集したものは再分散が不可能になり、取り扱いが困難になるという問題もあった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来の課題を解決し長期分散安定性を有する粗大粒子ワックスの分散液組成物を提供することを目的とし、鋭意検討した結果本発明を完成するに至った。すなわち本発明は、平均粒子径が５〜１００μｍのワックス成分を水に分散してなるワックス分散液組成物１００重量部において、（Ａ）ワックス成分を１０〜６０重量部、（Ｂ）発酵性高分子多糖類を０．０２〜１重量部、（Ｃ）分散剤成分を０．１〜５重量部含有することを特徴とする塗工紙用潤滑・離型剤である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
平均粒子径が５〜１００μｍのワックスは、特に紙塗工、ペイント、インキ、コンクリート、セメントボードなどの用途において、潤滑剤、離型剤、摩擦係数低減剤、磨耗防止剤、艶消し剤、擦れ汚れ防止剤、ブロッキング防止剤、撥水剤、耐水化剤などの目的で使用されている。これらの用途では、ワックスが添加された物質の表面で効果を発揮する場合が多いが、表面で効果を発揮させるためには粒子が表面に突出することが重要であり、小さい粒子のものでは内部に入り込んで表面に存在しにくくなるため、大きな粒子のものが必要となってくる。
【０００６】
本発明のワックス分散液組成物に使用し得るワックス成分としては、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エチレン−プロピレン共重合ワックス、フィッシャー・トロプシュワックスおよびそれらの部分酸化物あるいはエチレン性不飽和カルボン酸との共重合物等の合成炭化水素系ワックス、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロクリスタリンワックス誘導体等の変成ワックス、硬化ひまし油、硬化ひまし油誘導体等の水素化ワックス、セチルアルコール、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸およびアルコール、グリセリルステアレート、ポリエチレングリコールステアレート等のエステル系ワックス、ステアリン酸アミド、脂肪酸金属塩、無水フタル酸イミド、塩素化炭化水素等が挙げられる。
これらのうち好ましいものは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エチレン−プロピレン共重合ワックス、フィッシャー・トロプシュワックスおよびそれらの部分酸化物あるいはエチレン性不飽和カルボン酸との共重合物等の合成炭化水素系ワックス、モンタンワックス誘導体、パラフィンワックス誘導体、マイクロスタリンワックス誘導体等の変成ワックス、セチルアルコール、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸およびアルコール、ステアリン酸アミド、脂肪酸金属塩、更に好ましいものは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エチレン−プロピレン共重合ワックス、フィッシャー・トロプシュワックスおよびそれらの部分酸化物あるいはエチレン性不飽和カルボン酸との共重合物等の合成炭化水素系ワックス、ステアリン酸アミド、脂肪酸金属塩、特に好ましいものは、ポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス、エチレン−プロピレン共重合ワックス、フィッシャー・トロプシュワックスおよびそれらの部分酸化物あるいはエチレン性不飽和カルボン酸との共重合物等の合成炭化水素系ワックス、セチルアルコール、ステアリン酸、１２−ヒドロキシステアリン酸等の高級脂肪酸およびアルコール、ステアリン酸アミド、脂肪酸金属塩である。
【０００７】
ワックスの粒子径としては、５〜１００μｍ、好ましくは１０〜５０μｍ、更に好ましくは１５〜３０μｍである。粒子径が１００μｍを超えると潤滑性、離型性、磨耗防止性などの効果を発揮しにくくなり、更にコーティングカラー、塗料表面の平滑性、触感などが低下する。
５μｍより小さい場合では、擦れ汚れ防止、ブロッキング防止性能などの効果が低下する。
【０００８】
ワックスの使用量は、ワックス分散液組成物１００重量部に対し１０〜６０重量部、好ましくは２０〜６０重量部、更に好ましくは２０〜４０重量部である。使用量が６０重量部を超えると流動性が極めて悪化しハンドリングが困難になり、１０重量部以下では濃度が低くなりすぎ、実用上あまり好ましくない。
【０００９】
本発明の発酵性高分子多糖類とは、微生物のキサントモナス・キャンペストリス等を菌株として炭水化物、窒素化合物、適当な栄養素等を含んだ培地に接種し発酵させることで製造されたものであり、例えばデキストラン、キサンタンガム、ラムザンガム、ウエランガム、ジェランガム、レオザン、ケルザン、カードラン、プルラン等の名称や商標で呼ばれているものが挙げられる。これらのうち好ましいものは、キサンタンガム、ラムザンガム、ウエランガム、レオザン、ケルザンであり、更に好ましくはキサンタンガム、ラムザンガム、レオザン、ケルザンであり、特に好ましくはラムザンガム、ケルザンである。
【００１０】
発酵性高分子多糖類を用いることで初めて粗大粒子ワックスの分散安定性が得られ、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリル酸ソーダ、デンプン等の水溶性高分子ではこのような効果を発揮することができない。
【００１１】
発酵性高分子多糖類の添加量は、分散液１００重量部に対し、０．０２〜１重量部、好ましくは０．０５〜０．５重量部、更に好ましくは０．０５〜０．３重量部である。添加量が０．０２重量部より少ないと十分な分散安定性が得られず、１重量部を超える場合はワックス分散液組成物の粘度が高いため取り扱い難くなり好ましくない。
【００１２】
分散剤としては、ワックスを水中に分散できるものであれば特に限定されず、非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤等が使用できる。具体的には、非イオン界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル（ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等）、ポリオキシエチレンアルキルエーテル（ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン第２級トリデシルエーテル等）、脂肪酸ポリエチレングリコールエステル（ラウリン酸ポリエチレングリコールエステル、オレイン酸ポリエチレングリコールエステル等）、脂肪酸アルカノールアミド（ラウリン酸ジエタノールアミド、ステアリン酸モノエタノールアミド等）、脂肪酸ソルビタンエステル（オレイン酸ソルビタンエステル、ポリオキシエチレンラウリン酸ソルビタンエステル等）が挙げられる。
【００１３】
アニオン界面活性剤としては、スルホン酸塩（ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルエステルナトリウム塩、アルファオレフィンスルホン酸ナトリウム、第２級アルカンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物、アンモニウム塩等）、硫酸エステル塩（ラウリルアルコール硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルナトリウム塩等）、リン酸エステル塩（ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルリン酸エステルナトリウム塩等）、脂肪酸エステルアルカリ金属塩、（ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム等）等が挙げられる。
【００１４】
両性界面活性剤としては、アミノ酸型（ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウム等）、ベタイン型（ステアリルジメチルベタイン、ラウリルジヒドロキシエチルベタイン等）等が挙げられる。
【００１５】
上記の分散剤は、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ポリエチレングリコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ソーダ等の高分子量界面活性剤と併用しても良い。
【００１６】
分散剤の添加量は、分散液１００重量部に対して通常０．１〜５重量部、好ましくは０．１〜３重量部、更に好ましくは０．３〜２重量部である。分散剤量が０．１重量部より少ないとワックスが十分に水に分散されず、３重量部を超える添加は不要であり、分散させる際の泡立ちが激しくなるなどの問題が生じる。
【００１７】
本発明のワックス分散液組成物の粘度は、１０００〜５００００ｍＰａ・ｓ（Ｂ型粘度計、０．６ｒｐｍ）であり、好ましくは５０００〜３００００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは７０００〜２００００ｍＰａ・ｓである。１０００ｍＰａ・ｓ未満の場合は十分な分散安定性が得られず、５００００ｍＰａ・ｓを超える場合は粘度が高すぎるため取り扱い難くなり好ましくない。
【００１８】
本発明のワックス分散液組成物は、▲１▼水、ワックス、水溶性高分子、分散剤を反応容器に入れ、ワックスの融点以上に加熱し、攪拌によって分散後冷却するか、▲２▼分散剤存在下の水にあらかじめ粒子化したワックスを分散させることで得られる。使用する水溶性高分子は、上記の水に添加しても良いし、ワックスと同時に添加しても良いが、溶け残りを生じないよう攪拌下少しずつ添加するのが望ましい。
【００１９】
本発明の組成物には、緩衝剤、流動性改良剤等の助剤を添加することができる。特に本発明中に使用する発酵性高分子多糖類は腐敗しやすいため、ソルビン酸、デヒドロ酢酸、メチルナフトキノン、ｐ−オキシ安息香酸エステル等の防腐剤、防黴剤を添加することが望ましい。
【００２０】
攪拌混合する温度は特に制限されないが、通常２０〜９５℃が好ましい。また、攪拌時間は配合物を均一に分散できれば良く特に制限されないが、通常１０分〜１０時間である。
【００２１】
攪拌混合機としては通常、プロペラ型攪拌機、ディゾルバー、ホモミキサー、ボールミル、サンドミル、超音波分散機、ニーダー、ラインミキサー等が使用できる。
【００２２】
分散機としては、プロペラ型攪拌機、ピストン型高圧乳化機、ホモミキサー、超音波式乳化分散機、加圧ノズル式乳化機、高速回転高せん断型攪拌分散機、コロイドミル、ガラスビーズ、スチールボール等種々の媒体を使用して粉砕分散させるメディア型分散機、例えばサンドグラインダー、アジテーターミル、ボールミル、アトライター等が使用でき、これらの２種以上の設備を組み合わせて使用することができる。
【００２３】
本発明のワックス分散液組成物は、紙パルプ工業、塗料工業、建材工業、化学工業などの加工工程などに対して幅広く使用される。特に紙塗工、ペイント、インキ、コンクリート、セメントボードなどの用途において、潤滑剤、離型剤、摩擦係数低減剤、磨耗防止剤、艶消し剤、擦れ汚れ防止剤、ブロッキング防止剤、撥水剤、耐水化剤などの目的で使用することができる。  例えば紙塗工用途においては、カオリンクレー、デラミネーテッドクレー、炭酸カルシウム、サチンホワイト、酸化チタン、水酸化アルミニウム、タルク、シリカ、硫酸カルシウム、プラスチックピグメントなどの一種または二種以上の顔料、ラテックス、デンプン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコールなどの一種または二種以上の接着剤および、消泡剤、分散剤、着色剤、防腐剤、保水剤、耐水化剤、流動性改良剤などのその他助剤を水に分散させてなる塗工液中に、本発明のワックス分散液組成物がそれぞれの用途で添加される。例えば、普通塗工紙にはカレンダーがけ工程での潤滑・離型剤として、マット、ダル塗工紙等の艶消し塗工紙、キャストコート紙等には、印刷時または製本時等に印刷部分のインキが白紙部分に転移して白紙部分を汚すことを防ぐ擦れ汚れ防止剤として、またインクジェット用紙等には、重ねた紙の滑りを良くすることで紙送りがスムーズになり、紙多重送りを防ぐことを目的とした摩擦係数低減剤として、顔料１００重量部に対し分散液の固形分で０．１〜５重量部添加して使用される。
【００２４】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。尚、各成分はワックス分散液１００重量部に対する重量部であり、実施例及び比較例で得られたワックス分散液組成物の製造直後の粘度と分散安定性を表４に記載した。
【００２５】
粘度はＢ型粘度型を用いて測定し、２５℃にて０．６ｒｐｍで２分間回転後の目盛りを判読した。
【００２６】
実施例および比較例で得られたワックス分散液組成物を室温で６ヶ月間放置し、ワックス成分が分離するまでに要した日数で分散安定性を評価した。
【００２７】
実施例１、２、比較例１、２
水７８．７３重量部に、表２に記載した分散剤１重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．２７重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分２０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類を含まないワックス分散液組成物（比較例１）、また発酵性高分子多糖類の代わりにカルボキシメチルセルロース（第一工業製薬、セロゲンＰＲ）０．２７重量部使用したもの（比較例２）を作製した。
【００２８】
実施例３、４
水７７．８重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．２重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分２０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。
【００２９】
実施例５〜７、比較例３、４
水６７．８重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．２重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分３０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類を含まないワックス分散液組成物（比較例３）、発酵性高分子多糖類の代わりにポリアクリル酸ソーダ（サンノプコ、モディコールＶＤ−Ｓ）０．２重量部使用したもの（比較例４）も作製した。
【００３０】
実施例８、９、比較例５
水６７．８５重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．１５重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分３０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類の代わりにポリエチレングリコール（三洋化成工業、ＰＥＧ２００００）０．１５重量部使用したもの（比較例５）も作製した。
【００３１】
実施例１０、１１、比較例６、７
水５７．８５重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．１５重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分４０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類を含まないワックス分散液組成物（比較例６）、発酵性高分子多糖類の代わりにヒドロキシエチルセルロース（ダイセル化学工業、ＨＥＣダイセルＳＰ６００）０．１５重量部使用したもの（比較例７）も作製した。
【００３２】
実施例１２、１３、比較例８
水５７．９重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．１重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分４０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類の代わりにポリアクリルアミド（栗田工業、ハイホルダー１０１）０．１重量部使用したもの（比較例８）も作製した。
【００３３】
実施例１４、１５、比較例９
水５７．９４重量部に、表２に記載した分散剤２重量部、表３に記載した発酵性高分子多糖類０．０６重量部を溶解させたものに、表１に記載したワックス成分４０重量部を加えプロペラ型攪拌機で分散した。比較のため、発酵性高分子多糖類の代わりに酸化デンプン（日本食品加工、ＭＳ−３６００）０．０６重量部使用したもの（比較例９）も作製した。
【００３４】
【表１】
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【００３５】
【表２】
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【００３６】
【表３】
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【００３７】
【表４】
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【００３８】
【試験例】
上記本発明で作製したワックス分散液組成物（実施例７〜１０）について、テスター産業（株）製摩擦係数測定装置を用いてワックス分散液組成物の入った塗工紙の摩擦係数を測定した。塗被組成物は次の方法により作製した。固形分換算でカオリン（エンゲルハード，ＵＷ−９０）３０重量部、軽質炭酸カルシウム（奥多摩工業、タマパールＴＰ−２２２−Ｈ）４０重量部、重質炭酸カルシウム（三共製粉、エスカロン＃２０００）３０重量部の合計１００重量部を、水酸化ナトリウム０．１重量部、ポリアクリル酸ソーダ（サンノプコ、ＳＮディスパーサント５０４０）０．１５重量部を溶解させた水にホモミキサーを用いて分散させ固形分濃度、７２％の顔料スラリーを得た。これに接着剤として酸化デンプン（日本食品加工、ＭＳ−３６００）４重量部、スチレン−ブタジエンラテックス（日本合成ゴム、ＪＳＲ０６９６）１２重量部を加え、更に実施例７〜１０のワックス分散液組成物２．５重量部加え、固形分濃度を６４％に調製した塗被組成物を作製した。この塗被組成物を坪量６４ｇ／ｍ２の市販上質紙に塗被量が１６ｇ／ｍ２になるようにブレードコーターを用いて塗布後、１３０℃にて１５秒乾燥して顔料塗被紙を作製した。比較のため、ワックス成分として平均粒子径２．３μｍの酸化ポリエチレンワックスの入った顔料塗被紙（比較例１１）、ワックス成分を含まない顔料塗被紙（比較例１２）も作製し、摩擦係数を測定した。またＲ１−Ｉ型印刷試験機を用い、大日本インキオフセット用インキ（グラフ−Ｇ  墨）０．５ｃｃを使用して顔料塗被紙の塗被面に印刷を行い、一昼夜放置した。テスター産業（株）製摩擦係数測定装置を用い、印刷した試験紙と白紙とを接触させて荷重１０００ｇ、速度２００ｍ／分で５回擦り合わせ、印刷した紙から白紙に転移したインキの濃度を目視で判定し、擦れ汚れ防止効果を評価した。その結果を表５に示す。
◎  インキの転移がほとんど無いもの
○  わずかにインキが転移するもの
△  インキの転移が多いもの
×  インキの転移が非常に多いもの
【００３９】
【表５】
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【００４０】
【発明の効果】
表４から明らかなように本発明のワックス分散液組成物は、分散後の経時安定性が良く短時間で分離してしまうという問題を防止する効果の高いものであり、また表５から明らかなように、潤滑剤、離型剤、摩擦係数低減剤、磨耗防止剤、艶消し剤、擦れ汚れ防止剤、ブロッキング防止剤、撥水剤、耐水化剤などの目的で使用することができ実用上極めて有用である。