Кроющий материал
Изобретение относится к пигментным кроющим композициям, пригодным при получении мелованной бумаги, картона и других целлюлозных материалов. Описывается композиция кроющего материала, содержащая водную дисперсию (a) пигмента,(b) связующего вещества,
(c) флуоресцентного отбеливающего вещества и (d) растворимого в воде полимера, образованного из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров, причем растворимый в воде полимер содержит по существу (i) 90-100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев, и (ii) 0-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев и имеет среднюю молекулярную массу от 50000 до 500000. Описывается также изделие из бумаги и картона, покрытое указанной композицией, и вышеуказанный растворимый в воде пролимер. Предложенная композиция обладает оптимальными реологическими свойствами, при этом покрытие данной композицией обладает улучшенными оптическими свойствами. 3 н. и 7 з.п. ф-лы, 13 табл.
Настоящее изобретение относится к пигментным кроющим композициям, пригодным при получении мелованной бумаги, картона и других целлюлозных материалов, в частности реологически улучшенным кроющим композициям. Изобретение также относится к изделиям с покрытием, полученным из указанных кроющих композиций, и к новым полимерам, которые могут быть использованы в указанных кроющих композициях.
Известно наложение пигментных кроющих композиций на поверхность сформованной бумаги или картона, например, для улучшения пригодности для печатания, лоска и оптических характеристик. Эта пигментная кроющая композиция известна как кроющий материал. Обычно кроющий материал наносят в виде водной дисперсии, содержащей смесь пигмента (пигментов) со связующим веществом.
Как правило, композиция кроющего материала содержит одни или несколько пигментов, флуоресцентное отбеливающее вещество (ФОВ), связующее вещество, вещество, модифицирующее реологию и, по выбору, другие химические вещества. Обычно пигментом является неорганическое корпускулярное вещество белого цвета, например карбонат кальция или каолин, которое содержит, по крайней мере, 75 мас.%, часто, по крайней мере, 85 мас.% диспергированных твердых тел в композиции кроющего материала. Флуоресцентное отбеливающее вещество (ФОВ), также известное как оптический отбеливатель (ОО), улучшает светоотражательную способность, тем самым повышая степень белизны и яркости покрытого полотна. Связующее вещество присутствует для того, чтобы "прикреплять" пигмент к мелованному бумажному или картонному полотну, и обычно представляет собой клейкое полимерное вещество. Связующим веществом может быть водный латекс, содержащий диспергированные частицы нерастворимого в воде клейкого полимера. Альтернативно связующим веществом может быть водная композиция, содержащая растворимый в воде крахмал. Также возможно, что связующее вещество содержит одновременно
водный латексный полимер и крахмал. Реологию композиции кроющего материала обычно регулируют в зависимости от конкретного применения. Как правило, композицию кроющего материала наносят на поверхность бумажного или картонного полотна при помощи машины для нанесения покрытий (аппликатор), которой может быть прутковое или ножевое устройство. Ножевые устройства для нанесения покрытий популярны потому, что они позволяют наносить покрытия со скоростью, превышающей 1200 м/мин (3930 фут/мин), и используют кроющие твердые тела в количестве до 70%. Кроме того, ножевое устройство создает равномерное распределение покрытия по поверхности бумажного или картонного полотна, а избыточное покрытие удаляется, оставляя ровную и плоскую покрытую поверхность. Важно, чтобы покрытие имело ровную и плоскую покрытую поверхность, что повышает пригодность для печатания.
Обычно необходимо регулировать реологию до довольно узких параметров, чтобы достигнуть реологии, наиболее пригодной для нанесения. Так как нанесение композиции кроющего материала обычно предполагает ее выдержку в условиях высокого сдвига, важно, чтобы кроющая композиция обладала правильными характеристиками текучести и свойствами равновесного влагопоглощения. По этой причине стандартная практика заключается во введении модификаторов реологии в композицию кроющего материала. Способность равновесного влагопоглощения композиции кроющего материала относится к способности композиции удерживать воду. Высвобождение воды в бумажное или картонное полотно должно быть относительно медленным, чтобы поверхность покрытия сохранялась ровной. Быстрое проникновение воды в бумажное или картонное полотно привело бы к избыточным количествам воды, удаляемым из покрытия до того, как оно достигнет ножевого устройства, что ухудшило бы способность ножевого устройства выравнивать покрытие должным образом. Кроме того, избыточное высвобождение воды в полотно может привести к неравномерному распределению связующего вещества, зачастую известному как миграция связующего вещества. Обычно миграция связующего вещества происходит в z-направлении покрытия. Последствием миграции связующего вещества является ухудшение поверхностных свойств.
Различные полимерные материалы используются в целях улучшения реологии и характеристик равновесного влагопоглощения композиций кроющих материалов и покрытий на их основе. Хорошо известно нанесение натуральных полимеров, таких как карбоксиметилцеллюлоза натрия, гидроксиэтилцеллюлоза, метилцеллюлоза и альгинат натрия. Для этих целей также предлагаются различные синтетические полимеры, в том числе поливиниловый спирт и акриловые полимеры. Например, в патенте США №4423118 описывается композиция кроющего материала, содержащая в качестве загустителя сополимер этилен ненасыщенной карбоновой кислоты, этиленненасыщенный амид и гидрофобный мономер, имеющий ограниченную растворимость в воде. Предпочтительные сополимеры содержат от 30 до 97% мас. акриловой кислоты, от 1 до 50% мас. акриламида и от 2 до 70% мас. акрилонитрила.
При достижении оптимальных характеристик текучести и равновесного влагопоглощения для композиции кроющего материала бумажное или картонное полотно с покрытием может отличаться недостаточными оптическими свойствами. Поэтому было бы желательно предложить композицию кроющего материала, которая все же обладает оптимальными реологическими свойствами, проявляет высокую степень равновесного влагопоглощения, и при этом бумажное или картонное полотно с покрытием имеет улучшенные оптические свойства.
В соответствии с настоящим изобретением предлагается композиция кроющего материала, содержащая водную дисперсию
(a) пигмента,
(b) связующего вещества,
(c) флуоресцентного отбеливающего вещества и
(d) растворимого в воде полимера, образованного из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров,
отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит по существу
(i) 90-100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев и имеет среднюю молекулярную массу от 50000 до 500000.
Пигментами могут быть неорганические вещества, такие как карбонат кальция, каолиновая глина, силикаты алюминия или магния, такие как фарфоровая глина, сульфат бария, белый пигмент (т.е. смесь гидроокиси алюминия, извести и сернокислого кальция), диоксид титана, тальк, гипс и калиевая слюда. Альтернативно пигментом может быть полимерный пластиковый пигмент, содержащий микросферы, например, диаметром 0,1-1,0 мкм, которые являются или полыми, или твердыми. Такие полимерные пластиковые пигменты могут в своей основе иметь полистирол, при этом иногда полимер содержит бутадиен или акриловые компоненты. Однако предпочтительно пигмент представляет собой неорганическое соединение, более предпочтительно карбонат кальция или глины, такие как каолин, или смеси карбоната кальция с глиной. Выбор пигмента или смеси пигментов обычно определяется конкретным применением. Например, одностороннее мелование с пигментным компонентом для бумаги с малой массой покрытия может состоять исключительно из глины. Также может быть желательным наносить множество слоев покрытия на поверхность бумаги или картона. Первые покровные слои (предварительное покрытие) могут предпочтительно содержать 100% карбоната кальция в качестве пигментного компонента, тогда как для верхних слоев желательно использовать смеси карбоната кальция с глиной в качестве пигментного компонента. Обычно пигмент поставляется в виде водной дисперсии с содержанием твердых тел в количестве, по крайней мере, 40 или 50%. Предпочтительно пигментная дисперсия содержит, по крайней мере, 60 или 70% твердых тел, и это содержание может достигать 80%. Особенно предпочтительная пигментная дисперсия содержит от 70 до 72% карбоната кальция.
В целях содействия стабильности пигментной дисперсии иногда желательно добавлять диспергирующий агент. Диспергирующим агентом может быть, например, поверхностно-активное вещество, хотя более предпочтительно иметь полимерный диспергирующий агент, например растворимый в воде анионный полимер с относительно низкой молекулярной массой. Особенно предпочтительны полиакрилаты натрия с молекулярной массой в диапазоне от 1000 до 6 000. Они описаны, например, в ЕР 129329.
Обычно пигмент содержит, по крайней мере, 75 мас.%, например, по крайней мере, 85 или 90 мас.% всех твердых тел, присутствующих в композиции кроющего материала.
Связующим веществом может быть, например, водная дисперсия латексного полимера на основе сополимеров бутадиена/стирола, акрилонитрила/бутадиена/стирола, сложных эфиров акриловой кислоты, акриловой кислоты и эфиров/стирола/акрилонитрила, этилена/винилхлорида и этилена/винилацетата; или гомополимеров, таких как поливинилхлорид, поливинилиденхлорид, полиэтилен и поливинилацетат или полиуретаны. Дисперсия связующего вещества может быть получена водной эмульсионной полимеризацией. Предпочтительные связующие вещества включают сополимеры стирола/бутилакрилата или стирола/бутадиена/акриловой кислоты либо каучуки на основе стирола/бутадиена. Другие полимерные латексы, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением, описаны, например, в патентах США №3265654, №3657174, №3547899 и №3240740. Обычно дисперсии содержат частицы, имеющие размер в диапазоне от 0,05 до 2 мкм и содержание связующего вещества в количестве от 40 до 55 мас.%.
Флуоресцентное отбеливающее вещество (ФОВ) может быть любым химическим веществом с флуоресцентной способностью реагировать на свету из ультрафиолетовой части светового спектра и испускать его в видимом спектре. Предпочтительно флуоресцентные отбеливатели представляют собой флуоресцентные отбеливающие вещества на основе стильбена, такие, которые описаны в патенте Великобритании №2026566 и патенте Великобритании №2026054, или флуоресцентные отбеливающие вещества на основе бис-стильбена, такие, которые описаны в ЕР №624687. Флуоресцентное отбеливающее вещество включает в себя производные диаминостильбендисульфокислоты и производные дистиролбифенила. Предпочтительно флуоресцентные отбеливающие вещества предлагаются в виде водной концентрированной суспензии, обычно в количестве, по крайней мере, 30 мас.%, например, около 60 мас.%.
Состав кроющего материала в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно содержит от 10 до 70 мас.% пигмента. Связующее вещество предпочтительно используется в количестве, достаточном для получения сухого содержания полимерного соединения от 1 до 30 мас.%, предпочтительно от 5 до 25 мас.%, более предпочтительно от 7 до 20 мас.%. Количество флуоресцентного отбеливающего вещества, используемого в соответствии с настоящим изобретением, рассчитывают так, чтобы флуоресцентное отбеливающее вещество присутствовало предпочтительно в количествах от 0,01 до 1 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 1 мас.% на основе массы пигмента. Модификатор реологии предпочтительно используют в количестве от 0,01 до 5 мас.%, более предпочтительно от 0,05 до 2 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,1 до 2 мас.%. Водная дисперсия может содержать от 50 до 80% твердых тел на основе общей массы дисперсии, хотя предпочтительно дисперсии содержат около 70% твердых тел.
Предпочтительный способ получения композиции кроющего материала в соответствии с настоящим изобретением заключается в объединении водной эмульсии связующего вещества с водной дисперсией пигмента в количествах, необходимых для получения соответствующих пропорций пигмента и связующего вещества, с последующим добавлением водной дисперсии флуоресцентного отбеливающего вещества при тщательном перемешивании, обеспечивающем равномерное распределение частиц пигмента, связующего вещества и флуоресцентного отбеливающего вещества в водной среде. Затем может возникнуть необходимость добавления большего количества воды для получения правильного содержания твердых тел. Предпочтительно растворимый в воде полимер (компонент (d)) добавляют в водную дисперсию после того, как другие компоненты перемешаны в достаточной степени, обеспечивающей равномерное распределение других компонентов, и, при необходимости, добавлено дополнительное количество воды. Однако перемешивание компонентов можно осуществлять другим способом. Например, рецептуру флуоресцентного отбеливателя можно вводить в связующие вещества, например, при помощи эмульгирования в расплаве.
Композиция кроющего материала в соответствии с настоящим изобретением проявляет оптимальные реологические свойства, в том числе хорошие свойства равновесного влагопоглощения, и приводит к получению бумажного или картонного полотна с покрытием, имеющего улучшенные оптические свойства, в частности улучшенную степень белизны и яркости. Неожиданный отличительный признак изобретения заключается в том, что эти улучшения являются следствием использования полимера (компонент (d)), который обладает специальным сочетанием признаков, а именно:
1) содержанием по существу от 90 до 100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев, и от 0 до 10 молярных % анионных повторяющихся звеньев, а также
2) молекулярной массой в пределах специфического диапазона от 50000 до 500000.
Растворимый в воде полимер (компонент (d)) в соответствии с настоящим изобретением выполняет функцию модификатора реологии или добавки для повышения равновесного влагопоглощения в композиции кроющего материала. Однако ясно, что полимер также улучшает оптические свойства мелованной бумаги или картона и поэтому не рассматривается исключительно как модификатор реологии. На самом деле растворимый в воде полимер (компонент (d)) можно считать также выполняющим функцию присадки для улучшения оптических свойств.
Растворимый в воде полимер в соответствии с настоящим изобретением формуют из растворимого в воде мономера или смеси мономеров. Желательно, чтобы растворимость в воде мономера или мономеров была выше 5 г/100 мл, хотя предпочтительным значением является, по крайней мере, 10 г/100 мл. Мономер или смесь мономеров не должны содержать по существу никакого количества нерастворимых в воде мономеров, поскольку это могло бы привести к ухудшению эксплуатационных качеств композиции кроющего материала.
Компонент на основе растворимого в воде полимера в соответствии с настоящим изобретением содержит по существу 90-100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев, и 0-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев. Полимер может быть получен из смеси неионного этиленненасыщенного мономера и растворимого в воде анионного этиленненасыщенного мономера. Альтернативно анионные повторяющиеся звенья могут быть получены путем последующего взаимодействия повторяющихся звеньев, которые способны превращаться в анионные группы. Например, повторяющиеся звенья, содержащие боковые амидные группы, могут быть гидролизованы под действием щелочи с получением соответствующей карбоновой кислоты.
Растворимый в воде полимер предпочтительно получают в виде водного раствора с концентрацией, например, от 10 до 25%, наиболее предпочтительно от 15 до 20%. Полимер может быть сформован при помощи любой пригодной методики полимеризации, такой как полимеризация в геле, суспензионная (гранульная) полимеризация, обращенно-фазовая эмульсионная полимеризация или предпочтительно полимеризация в растворе. Так полимеры могут быть получены в форме порошка, гранул, водного раствора, обращенно-фазовой эмульсии или в виде обезвоженной обращенно-фазовой эмульсии (жидкий дисперсный полимер).
Гидрофильные, в основном неионные повторяющиеся звенья компонента на основе растворимого в воде полимера, предпочтительно получают из растворимого в воде мономера или смеси мономеров, выбранных из группы, состоящей из акриламида, метакриламида, N-винилпирролидона, N-винилкапролактама, гидроксиэтилакрилата и гидроксиэтилметакрилата.
Анионные повторяющиеся звенья компонента на основе растворимого в воде полимера желательно получать из растворимого в воде анионного мономера или смеси мономеров, выбранных из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, кротоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты, аллилсульфокислоты и винилсульфокислоты. Анионный мономер (мономеры) могут присутствовать в форме свободной кислоты или растворимой в воде соли щелочного металла или аммония.
В своей предпочтительной форме водорастворимый полимерный компонент композиции кроющего материала содержит по существу
(i) 90-99,5, более предпочтительно 92,5-99 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0,5-10, более предпочтительно 1-7,5 молярных % анионных повторяющихся звеньев.
Обнаружено, что эксплуатационные качества композиции кроющего материала более улучшаются, если водорастворимый полимерный компонент содержит 2,5-5 молярных % анионных повторяющихся звеньев. Таким образом, в особо предпочтительной форме композиция кроющего материала в соответствии с настоящим изобретением состоит из растворимого в воде полимера, содержащего по существу
(i) 95-97,5 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 2,5-5 молярных % анионных повторяющихся звеньев.
Предпочтительно водорастворимый полимерный компонент композиции кроющего материала имеет среднюю молекулярную массу от 50000 до 300000, более предпочтительно от 100000 до 250000, в частности от 150000 до 250000, особенно от 180000 до 230000, наиболее предпочтительно около 200000.
Другой аспект предлагаемого изобретения касается изделия из бумаги и картона, покрытого композицией кроющего материала, содержащей водную дисперсию
(a) пигмента,
(b) связующего вещества,
(c) флуоресцентного отбеливающего вещества и
(d) растворимого в воде полимера, образованного из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров,
отличающегося тем, что растворимый в воде полимер содержит по
существу
(i) 90-100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(и) 0-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев
и имеет среднюю молекулярную массу от 50000 до 500000.
Изделие из бумаги и картона с покрытием в соответствии с настоящим изобретением включает любой предпочтительный вариант, описываемый в заявке. Изделие с покрытием в соответствии с этим аспектом изобретения сочетает в себе улучшенные характеристики пригодности для печатания, лоска, степени белизны и яркости.
Обычно изделие из бумаги и картона с покрытием можно получать путем пропускания непокрытого изделия через машину для нанесения покрытий, из которой можно наносить покровный материал. Покрытие выдерживают для сушки, по выбору с использованием сушильных приспособлений с нагретым воздухом. При желании на изделие можно наносить несколько слоев покрытия. В предпочтительной форме, если изделие с покрытием представляет собой мелованную бумагу или картон, непокрытое полотно бумаги или картона можно пропустить через машину для нанесения покрытий, которой может служить прутковое или ножевое устройство, и из которой композиция кроющего материала наносится на поверхность бумаги или картона. Желательно, чтобы покрытие на бумаге или картоне подвергалось сушке с использованием сушильных приспособлений с нагретым воздухом. Затем на непокрытую поверхность бумаги или картона можно наносить дополнительный покровный слой. Также может быть желательным наносить несколько слоев на поверхность бумаги или картона с образованием многослойного покрытия. Покрытие можно полировать, например, с использованием каландрового приспособления. Обычно покрытое полотно бумаги или картона пропускают между двумя роликами, один из которых скользит по мелованной поверхности, подвергаемой лощению. Этот эффект скольжения предназначен для создания чрезвычайно лощеной поверхности мелованного полотна.
В другом аспекте предлагаемого изобретения полимерный компонент композиции кроющего материала представляет собой новое соединение. Таким образом, этот аспект изобретения направлен на получение водорастворимого полимера, сформованного из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров, отличающегося тем, что растворимый в воде полимер содержит по существу
(i) 90-99,5 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0,5-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев
и имеет среднюю молекулярную массу от 50000 до 500000.
Кроме того, все предпочтительные формы полимерного компонента композиции кроющего материала также введены в этот аспект настоящего изобретения.
Растворимый в воде полимер предпочтительно предлагается в виде водного раствора с концентрацией, например, от 10 до 25%, наиболее предпочтительно от 15 до 20%. Полимер может быть сформован при помощи любой пригодной методики полимеризации, такой как полимеризация в геле, суспензионная (гранульная) полимеризация или полимеризация в растворе. Однако полимеризация водного раствора мономера или смеси мономеров может быть наиболее удобной методикой, поскольку она устраняет необходимость проведения дополнительной стадии растворения, которая иначе потребовалась бы для получения полимера с правильной концентрацией. Поэтому водный раствор растворимого в воде полимера может быть удобно приготовлен путем добавления водного раствора инициаторов, например персульфата аммония, к 15-20% водному раствору мономера или смеси мономеров при перемешивании с целью обеспечения соответствующего распределения инициаторов и полимеризующегося материала и проведения полимеризации.
Предлагаемое изобретение иллюстрируют следующие примеры.
Пример 1
Получение полимера А
Смесь мономеров получают с содержанием 720 кг акриламида и 18 кг акриловой кислоты, растворенных в 735 кг воды. В реактор загружают 2300 кг воды с последующим добавлением 0,12 кг персульфата аммония, растворенного в 6 кг воды. Затем смесь перемешивают. Смесь мономеров добавляют в реактор в течение 1,5 часа, перемешивая содержимое реактора. Одновременно с началом добавления мономеров 1,41 кг персульфата аммония, растворенного в 150 кг воды, добавляют в реактор в течение 2 часов. По завершении полимеризации рН полученного водного полимерного раствора регулируют, используя 46% раствор гидроокиси натрия.
Получение полимера В
Описанный процесс получения полимера А повторяют за исключением того, что используют 702 кг акриламида и 36 кг акриловой кислоты.
Характеристики полимерных компонентов, используемых при получении кроющего материала.
Полимеры А и В являются сополимерами акриламида с акрилатом натрия, как указывается в приведенных выше методах их получения. Полимер С представляет собой сополимер акриламида с акрилатом аммония, а полимер D представляет собой сополимер 50 маc.% этилакрилата и 50 маc.% метакриловой кислоты, полученный в виде водной эмульсии с последующим растворением в водном растворе гидроокиси натрия для омыления групп сложного эфира.
Характеристики полимеров сведены в таблице 1.
Пример 2
Получение и испытание композиции кроющего материала
| Рецептура 1 | Кол-во по массе |
| Карбонат кальция (размер частиц 95% ниже 2 мкм) | 50 частей |
| Каолин (размер частиц 90% ниже 2 мкм) | 50 частей |
| Латексный полимер на основе стиролбутадиена | |
| (Dow DL 935) | 10 частей |
| Флуоресцентное отбеливающее вещество | |
| (диаминостильбенгексасульфокислота Tinopal SPP) | 1 часть |
Композицию кроющего материала получают путем смешивания каолина и карбоната кальция в виде водных дисперсий. Затем примешивают латексный полимер на основе стирола/бутадиена вместе с пигментной дисперсией, после чего добавляют 1 часть флуоресцентного отбеливающего вещества диаминостильбенгексасульфокислота (Tinopal SPP, полученный от компании Ciba Specialty Chemicals).
Отбирают четыре пробы дисперсии и добавляют к каждому из полимеров A-D при определенной дозе, дающей вязкость по Брукфилду от 1800 до 2000 мПа·с. Пробы композиции кроющего материала имеют содержание твердых тел на уровне 62% и значение рН 8,2. Оптимальная доза для каждого полимера приведена в таблице 2.
| Таблица 2 | |
| Полимер | Доза (мас.% на основе пигмента) |
| А | 0,80 |
| В | 1,00 |
| С | 1,00 |
| D | 0,35 |
Равновесное влагопоглощение (г/см)
Значения равновесного влагопоглощения измеряют в г/см на гравиметрическом измерителе равновесного влагопоглощения, используя параметры времени пребывания материала в установке, равного 2 мин, давления 1,5 бар и мембранные фильтры из поликарбоната толщиной 5 мкм. Измерения проводят в отношении каждой пробы, содержащей полимеры A-D.
Результаты измерения равновесного влагопоглощения приведены в таблице 3.
| Таблица 3 | |
| Полимер | Равновесное влагопоглощение (г/см) |
| А | 130 |
| В | 110 |
| С | 130 |
| D | 144 |
Вязкость при высоком сдвиге
Вязкость при высоком сдвиге измеряют в мПа·с на конусном и пластинчатом вискозиметре ICI при 10000 с-1. Результаты измерения вязкости для каждой пробы, содержащей полимеры A-D, приведены в таблице 4.
| Таблица 4 | |
| Полимер | Вязкость при высоком сдвиге (мПа·с)@ 10000 с-1 |
| А | 220 |
| В | 145 |
| С | 105 |
| D | 60 |
Оптические характеристики
Пробы композиции кроющего материала, содержащего полимеры A-D, соответственно наносят на бумагу, используя k-прут 3, с получением покровного слоя массой 20 г/м3. Степень яркости и белизны измеряют на устройстве Technibrite ERIC 950.
Результаты измерения яркости и белизны приведены в таблице 5.
| Таблица 5 | ||
| Полимер | Яркость по ИСО (%) | Белизна по CIE (%) |
| А | 81,65 | 74,24 |
| В | 81,35 | 72,7 |
| С | 81,0 | 72,65 |
| D | 79,98 | 71,0 |
Пример 3
Получение и испытание композиции кроющего материала
| Рецептура 2 | Кол-во по массе |
| Карбонат кальция (размер частиц 75% ниже 2 мкм) | 100 частей |
| Стиролакриловый латексный полимер | 11 частей |
| Флуоресцентное отбеливающее вещество (диаминостильбентетрасульфокислота) | 1 часть |
Кроющий материал в соответствии с рецептурой 2 получают путем смешивания соответствующих компонентов аналогично получению, показанному в Примере 2.
Отбирают четыре пробы дисперсии и добавляют к каждому из полимеров A-D при определенной дозе, дающей вязкость по Брукфилду от 1100 до 1400 мПа·с. Пробы композиции кроющего материала имеют содержание твердых тел на уровне 70% и значение рН 9,0. Оптимальная доза для каждого полимера приведена в таблице 6.
| Таблица 6 | |
| Полимер | Доза (мас.% на основе пигмента) |
| А | 0,65 |
| В | 0,41 |
| С | 0,32 |
| D | 0,15 |
Равновесное влагопоглощение (г/см)
Значения равновесного влагопоглощения измеряют так, как описано в Примере 2. Результаты измерения равновесного влагопоглощения приведены в таблице 7.
| Таблица 7 | |
| Полимер | Равновесное влагопоглощение (г/см) |
| А | 180 |
| В | 190 |
| С | 200 |
| D | 191 |
Вязкость при высоком сдвиге
Вязкость при высоком сдвиге измеряют так, как описано в Примере 2. Результаты измерения вязкости при высоком сдвиге приведены в таблице 8.
| Таблица 8 | |
| Полимер | Вязкость при высоком сдвиге (мПа·с)@ 10000 с-1 |
| А | 80 |
| В | 65 |
| С | 75 |
| D | 80 |
Оптические характеристики
Пробы композиции кроющего материала, содержащего полимеры A-D, соответственно наносят на бумагу. Степень яркости и белизны измеряют так, как описано в Примере 2. Результаты измерения яркости и белизны приведены в таблице 9.
| Таблица 9 | ||
| Полимер | Яркость по ИСО (%) | Белизна по СIЕ (%) |
| А | 86,7 | 82,75 |
| В | 86,2 | 81,35 |
| С | 85,9 | 80,65 |
| D | 83,38 | 77,40 |
Пример 4
Получение и испытание композиции кроющего материала
Рецептура 3 Кол-во по массе
Карбонат кальция (размер
частиц 99% ниже 2 мкм) 20 частей
Каолин 80 частей
Стиролбутадиенакрилонитриловый
латексный полимер 12 частей
Флуоресцентное отбеливающее вещество
(диаминостильбенгексасульфокислота Tinopal SPP) 1 часть
Кроющий материал в соответствии с рецептурой 3 получают путем смешивания соответствующих компонентов аналогично получению, показанному в Примере 2.
Отбирают четыре пробы дисперсии и добавляют к каждому из полимеров A-D при определенной дозе, дающей вязкость по Брукфилду от 1800 до 2000 мПа·с. Пробы композиции кроющего материала имеют содержание твердых тел на уровне 61,6% и значение рН 7,5. Оптимальная доза для каждого полимера приведена в таблице 10.
| Таблица 10 | |
| Полимер | Доза (мас.% на основе пигмента) |
| А | 0,43 |
| В | 0,48 |
| С | 0,35 |
| D | 0,225 |
Равновесное влагопоглощение (г/см)
Значения равновесного влагопоглощения измеряют так, как описано в Примере 2.
Результаты измерения равновесного влагопоглощения приведены в таблице 11.
| Таблица 11 | |
| Полимер | Равновесное влагопоглощение (г/см) |
| А | 130 |
| В | 110 |
| С | 130 |
| D | 120 |
Вязкость при высоком сдвиге
Вязкость при высоком сдвиге измеряют так, как описано в Примере 2. Результаты измерения вязкости при высоком сдвиге приведены в таблице 12.
| Таблица 12 | |
| Полимер | Вязкость при высоком сдвиге (мПа·с) @ 10 000 с-1 |
| А | 435 |
| В | 250 |
| С | 100 |
| D | 135 |
Оптические характеристики
Пробы композиции кроющего материала, содержащего полимеры A-D, соответственно наносят на бумагу. Степень яркости и белизны измеряют так, как описано в Примере 2.
Результаты измерения яркости и белизны приведены в таблице 13.
| Таблица 13 | ||
| Полимер | Яркость по ИСО (%) | Белизна по CIE (%) |
| А | 80,5 | 77,7 |
| В | 79,88 | 77 |
| С | 79,28 | 76,7 |
| D | 77,90 | 74,4 |
Результаты испытаний ясно показывают, что полимеры А и В обладают самыми лучшими эксплуатационными качествами с точки зрения реологии и белизны в отношении различных композиций кроющего материала, содержащих разные типы пигментов.
1. Композиция кроющего материала для изделий из бумаги и картона, содержащая водную дисперсию
(a) пигмента,
(b) связующего вещества,
(c) флуоресцентного отбеливающего вещества и
(d) растворимого в воде полимера, образованного из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит, по существу,
(i) 90-100 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев и имеет среднюю молекулярную массу от 50 000 до 500 000.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит гидрофильные, в основном неионные повторяющиеся звенья, которые получены из растворимых в воде мономеров, выбранных из группы, состоящей из акриламида, метакриламида, N-винилпирролидона, N-винилкапролактама, гидроксиэтилакрилата и гидроксиэтилметакрилата.
3. Композиция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит анионные повторяющиеся звенья, полученные из растворимого в воде анионного мономера, выбранного из группы, состоящей из акриловой кислоты, метакриловой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты, кротоновой кислоты, 2-акриламидо-2-метилпропансульфокислоты, аллилсульфокислоты и винилсульфокислоты, причем мономер присутствует в форме свободной кислоты или растворимой в воде соли щелочного металла или аммония.
4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит, по существу,
(i) 90-99,5 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0,5-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев.
5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит, по существу,
(i) 92,5-99 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 1-7,5 молярных % анионных повторяющихся звеньев.
6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер содержит, по существу,
(i) 95-97,5 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 2,5-5 молярных % анионных повторяющихся звеньев.
7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер имеет среднюю молекулярную массу от 50 000 до 300 000.
8. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что растворимый в воде полимер имеет среднюю молекулярную массу от 100 000 до 250 000.
9. Изделие из бумаги и картона, которое покрыто композицией кроющего материала по любому из пп.1-8.
10. Растворимый в воде полимер, сформованный из растворимого в воде этиленненасыщенного мономера или смеси мономеров, отличающийся тем, что растворимый в воде полимер содержит, по существу,
(i) 90-99,5 молярных % гидрофильных, в основном неионных повторяющихся звеньев и
(ii) 0,5-10 молярных % анионных повторяющихся звеньев и имеет среднюю молекулярную массу от 50 000 до 500 000.
