專利名稱：紙張或紙板用的水基涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及紙張或紙板用的水基著色涂料組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，其中顏料包括至少占該顏料重量50％的碳酸鈣和占該顏料重量1％-25％(干重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包括至少兩種不同粒徑的乳液聚合物，這些乳液聚合物中的至少一種包含至少一個空隙。本發(fā)明還涉及通過形成、涂覆、干燥和任選隨后砑光本發(fā)明的水基涂料組合物以增進紙張或紙板表面光澤的方法。
涂料紙和紙板通常要用于印刷，因而涂層必須表現(xiàn)出有效程度的光滑性和不透明性以及所要求的光澤和亮度和足以承受印刷操作的強度。涂層的不透明性和強度主要受涂層中所用聚合粘合劑和顏料的選擇和用量的影響，所用涂料的涂覆、干燥和精整方法也有一定影響。已發(fā)現(xiàn)，含有50％-100％(重量)碳酸鈣作為顏料的紙張或紙板用的水基著色涂料，能表現(xiàn)出理想的涂層性質。
美國專利4,567,099公開了具有兩種分別而不同粒徑分布的雙峰值膠乳。這些膠乳與礦物填料一起用于涂覆紙張。較大尺寸的微粒既含有較硬的芯，又含有較軟的殼區(qū)。較小尺寸的微?；蚴欠謩e形成并隨后混在一起或是在大尺寸微粒的殼區(qū)生成的同時或之后通過添加種子膠乳制備的。然而，最好有含空隙的微粒以及比這些涂料所能達到的固含量更高和更好的表面光澤。
日本專利5-170802公開了在紙用涂料中使用的乳膠微粒，該微粒包括在干燥時有空隙存在于微粒內部的一群空心微粒以及另外一群較小微粒。還公開了通過將小微粒添加到具有相同粒徑的空心微粒乳膠中所得的乳膠體系可以使光澤不致降低。
本發(fā)明人面對的問題是，提供紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，該組合物含有50％-100％(重量)碳酸鈣作為顏料，并具有增進了的涂層光澤。我們現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，包括雙峰值粒徑、且具有至少一種含空隙微粒群的乳液聚合物的本發(fā)明水基涂料組合物，在某些含碳酸鈣組合物的情況下，出乎意外地提供了更高的紙張光澤以及在實用粘度下更高的涂料固含量和較低的干燥能量需求。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，該組合物包括顏料，該顏料包括至少占該顏料重量50％的碳酸鈣和占該顏料重量1％-25％(干重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包括(a)95-25％重量的平均粒徑為150-3000納米的第一種乳液聚合物，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準，和(b)5-75％重量的平均粒徑為40-600納米的第二種乳液聚合物，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準其中第一種乳液聚合物的平均粒徑與第二種乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2-60，其中在干燥時至少第一種乳液聚合物微粒包含至少一個空隙，且其中第一種乳液聚合物是在第二種乳液聚合物存在下制備的或第二種乳液聚合物是在第一種乳液聚合物存在下制備的。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種增進涂料紙或紙板表面光澤的方法，該法包括生成一種紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，該組合物包括顏料，該顏料包括至少占該顏料重量50％的碳酸鈣和占該顏料重量1％-25％(干重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包括(a)95-25％重量的平均粒徑為150-3000納米的第一種乳液聚合物，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準，和(b)5-75％重量的平均粒徑為40-600納米的第二種乳液聚合物，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準其中第一種乳液聚合物的平均粒徑與第二種乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2-60，其中在干燥時至少第一種乳液聚合物微粒包含至少一個空隙，且其中第一種乳液聚合物是在第二種乳液聚合物存在下制備的或第二種乳液聚合物是在第一種乳液聚合物存在下制備的；將該涂料涂覆在紙張或紙板上；將涂覆了的涂層在50℃-100℃的溫度下干燥；以及任選將該涂料紙或紙板砑光。
本發(fā)明的紙張或紙板用的水基著色涂料組合物含有顏料，該顏料包括占該顏料重量50％-100％、優(yōu)選占該顏料重量70％-100％的碳酸鈣。還可包括其他無機或有機顏料例如粘土如層狀瓷土和煅燒粘土、二氧化鈦、滑石、固體有機著色顏料和固體聚苯乙烯微粒。
本發(fā)明的紙張或紙板用的水基著色涂料組合物含有占該顏料重量1％-25％(于重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體含有95-25％(重量，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準)的平均粒徑為150-3000納米的第一種乳液聚合物和5-75％(重量，以該水性聚合物分散體的固體重量為基準)的平均粒徑為40-600納米的第二種乳液聚合物，其中第一種乳液聚合物的平均粒徑與第二種乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2-60，其中在干燥時至少第一種乳液聚合物微粒包含至少一個空隙，且其中第一種乳液聚合物是在第二種乳液聚合物存在下制備的或第二種乳液聚合物是在第一種乳液聚合物存在下制備的。
本發(fā)明的水性聚合物分散體是通過順序乳液聚合制備的。在一個優(yōu)選的方法中，首先采用乳液聚合法制成干燥時含有空隙的、較大且多層的第一種聚合物微粒，隨后在該首先形成的微粒存在下再制成干燥時可能含有或不合有空隙的、較小的第二種聚合物微粒。該多層的第一種聚合物微粒包括至少一個親水的芯和至少一個疏水的殼。本發(fā)明第一個方面的第一種聚合物微粒的親水的芯聚合物是將5％至100％(重量，以該芯聚合物總重為基準)的親水性單烯鍵不飽和單體和0％至95％(重量，以該芯聚合物總重為基準)的至少一種非離子型單烯鍵不飽和單體進行乳液聚合的產物。
對本發(fā)明而言，含有至少5％(重量，以該芯聚合物總重為基準)的至少一種親水性單烯鍵不飽和單體的親水芯聚合物具有實際溶脹性。其中可能有這樣的情況，由于某些共聚用單體或其組合物的疏水程度連同特定酸性單體的疏水/親水平衡，以該芯聚合物總重為基準，該共聚物可能需要少于5％(重量)。親水性單體的含量以該芯聚合物總重為基準優(yōu)選為5％-100％(重量)、更優(yōu)選為20％-60％(重量)、且最優(yōu)選為25％-50％(重量)。該親水芯聚合物可采用單層或一步順序聚合制得或可依次通過多步制得。
該親水芯聚合物包括單獨聚合了的或與至少一種非離子型單烯鍵不飽和單體一起聚合了的至少一種親水性單烯鍵不飽和單體。術語“親水性單烯鍵不飽和單體”包括在疏水性殼聚合物聚合以前、聚合期間或聚合之后吸收在該芯聚合物中的、含有至少一個羧酸基的非聚合物，作為親水芯聚合物中的親水性單烯鍵不飽和單體的替代物，如美國專利4,880,842中所述。此外，本發(fā)明企圖使用潛伏親水單體，并將其包括在術語“親水性單烯鍵不飽和單體”之內，在此情況下該芯包含0％到少于5％(以芯聚合物總重為基準)的親水性單烯鍵不飽和單體，但如在美國專利5,041,464、5,157,084和5,216,044或其他化學轉化中所述，在將該芯聚合物水解時或水解之后它可溶脹成為本發(fā)明的親水性芯聚合物。
可用于生產芯聚合物的適宜的親水性單烯鍵不飽和單體包括含有酸性官能度的單烯鍵不飽和單體例如含有至少一個羧酸基的單體，這些單體包括(甲基)丙烯酸[本文的“(甲基)丙烯酸”是指丙烯酸或甲基丙烯酸]、(甲基)丙烯酰氧基丙酸、衣康酸、烏頭酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、馬來酸單甲酯、富馬酸單甲酯、衣康酸單甲酯等。還包括酸的前體如酐類例如馬來酸酐。優(yōu)選的是丙烯酸和甲基丙烯酸。
適宜的含有至少一個羧酸基的非聚合化合物包括C6-C12脂族或芳族一元羧酸和二羧酸例如苯甲酸、間甲苯甲酸、對氯苯甲酸、鄰乙酸基苯甲酸、壬二酸、癸二酸、辛酸、環(huán)己烷羧酸、月桂酸和鄰苯二甲酸單丁酯等。
適用于生產親水性芯聚合物的非離子型單烯鍵不飽和單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸的(C1-C20)烷基或(C3-C20)鏈烯基酯例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸(2-乙基己基)酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸油基酯、(甲基)丙烯酸棕櫚基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等。
采用單層法或包括幾層的方法制得的親水芯聚合物，在不溶脹的條件下的平均粒徑為40-2000納米，優(yōu)選為100-1000納米，更優(yōu)選為150-700納米。如果芯是由種子聚合物制得，則該種子聚合物的平均粒徑可為30-200納米。
親水芯聚合物也可任選包含0-60％、優(yōu)選0-20％、更優(yōu)選0.1-3％(重量，以芯聚合物總重為基準)共聚了的多烯鍵不飽和單體，其中所采用的量通常與所用的親水單烯鍵不飽和單體的量成比例。適宜的多烯鍵不飽和單體包括二丙烯酸亞烷基二醇酯和二甲基丙烯酸亞烷基二醇酯例如二丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、二丙烯酸丙二醇酯和三甘醇二甲基丙烯酸酯；1,3-甘油二甲基丙烯酸酯、1,1,1-三羥甲基丙烷二甲基丙烯酸酯、1,1,1-三羥甲基乙烷二甲基丙烯酸酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、1,2,6-己烷三丙烯酸酯(1,2,6-hexane triacrylate)、山梨醇五甲基丙烯酸酯、亞甲基雙-丙烯酰胺、亞甲基雙-甲基丙烯酰胺、二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、巴豆酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、乙烯基乙炔、三乙烯基苯、氰脲酸三烯丙酯、二乙烯基乙炔、二乙烯基乙烷、二乙烯基硫、二乙烯基醚、二乙烯基砜、二烯丙基氨腈、乙二醇二乙烯基醚、鄰苯二甲酸二烯丙酯、二乙烯基二甲基硅烷、甘油三乙烯基醚、己二酸二乙烯基酯、(甲基)丙烯酸二環(huán)戊烯基酯；(甲基)丙烯酸二環(huán)戊烯氧基酯；乙二醇單二環(huán)戊烯基醚的不飽和酯；具有烯鍵不飽和端基的、α,β-不飽和一元-和二羧酸的烯丙基酯，這類酯包括甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、馬來酸二烯丙酯、富馬酸二烯丙酯、衣康酸二烯丙酯、丁二烯等親水芯聚合物生成以后，可在該親水芯上再產生一層粘結層。特別是對粒徑尺寸小于280納米(nm)的親水芯聚合物而言，該粘結層(在一些以前的專利中稱為“形成外殼的第一層”)可以是使親水芯聚合物與一種或多種疏水殼聚合物相容的丙烯酸類聚合物。該粘結層可包括共聚了的親水性單體如含羧酸的單體例如1-8％(重量，以粘接層重量為基準)的甲基丙烯酸或更高含量的不太親水的單體例如10-50％(重量，以粘接層重量為基準)的甲基丙烯酸甲酯?？梢哉J為，在將硬基質用于空隙形成時，提高粘接層的親水性水平可增進該芯聚合物的溶脹?；蛘?，可采用如在美國專利5,494,971中講述的無粘接層法。
殼聚合物是由90％-99.9％(重量，以殼聚合物重量為基準)的至少一種非離子型單烯鍵不飽和單體和0.1％-10％(重量，以殼聚合物重量為基準)的有酸性官能的單烯鍵不飽和單體。
適用于生產疏水殼聚合物的非離子型單烯鍵不飽和單體包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯、乙酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙烯、丙烯腈、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸的(C1-C20)烷基或(C3-C20)鏈烯基酯例如(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸(2-乙基己基)酯、(甲基)丙烯酸芐酯、(甲基)丙烯酸月桂基酯、(甲基)丙烯酸油基酯、(甲基)丙烯酸棕櫚基酯、(甲基)丙烯酸硬脂基酯等。就殼聚合物而言，優(yōu)選的是苯乙烯。
適用于生產疏水聚合物殼的含酸性官能度的單烯鍵不飽和單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酰氧基丙酸、衣康酸、烏頭酸、馬來酸、富馬酸、巴豆酸、馬來酸單甲酯、富馬酸單甲酯、衣康酸單甲酯等。還包括酸的前體如酐類例如馬來酸酐。優(yōu)選的是丙烯酸和甲基丙烯酸。
根據(jù)美國專利5,409,776的講述，殼聚合物可完全包封該聚合物或可不完全包封該芯聚合物。優(yōu)選的是，該殼聚合物完全包封該芯聚合物。芯聚合物重量與殼聚合物重量之比為1∶2至1∶100。殼聚合物的玻璃化溫度(“Tg”)大于50℃。最初的殼聚合物的Tg優(yōu)選為大于90℃。任選的是，可能有另一殼聚合物完全或不完全地包封最初的殼聚合物或在生成最初的殼聚合物以后形成的粘結層。
本文中的玻璃化溫度(Tg)是采用Fox方程式計算的值，該方程式用以計算單體M1和M2的共聚物的Tg，其式為1/Tg(計算值)=w(M1)/Tg(M1)+w(M2)/Tg(M2)，式中Tg(計算值)是對共聚物計算的玻璃化溫度w(M1)是共聚物中單體M1的重量分數(shù)w(M2)是共聚物中單體M2的重量分數(shù)Tg(M1)是M1的均聚物的玻璃化溫度Tg(M2)是M2的均聚物的玻璃化溫度在本計算中所用的溫度都以°K表示。
均聚物的玻璃化溫度可以在例如由J.Brandrup和E.H.Immergut編輯、Interscience Publishers出版的“聚合物手冊(PolymerHandbook)”中查到。
本文中所用的術語“多級”或“順序”乳液聚合了的是指在水介質中采用乳液聚合法制得的聚合物(包括均聚物和共聚物)，在該乳液聚合法中，在一層或隨后的多層過程中，通過將單體進料一次或多次連續(xù)引入含有分散的預制膠乳微粒的介質內，使其聚合產物淀積在這些微粒上，從而使水介質中的分散的預制膠乳聚合物微?；颉胺N子”聚合物的尺寸增大。
用于本文的術語“種子”聚合物是指一種水性乳液聚合物分散體，它可以是初始形成的分散體，即單層乳液聚合的產物，或它可以是除了順序聚合末級以外的任一后續(xù)級結束時所得的乳液聚合物分散體。因此，試圖用殼包封的本發(fā)明的親水芯聚合物本身可稱之為下一級的種子聚合物，在下一級中成殼的聚合物被淀積在這類種子聚合物微粒上。
在需要或不需要粘結層的親水芯聚合物的聚合之后，該疏水殼聚合物可在單層或單段的順序聚合中制得或可依次通過許多級制得。本發(fā)明方法中乳液聚合的第一級可以是種子聚合物的制備，該種子聚合物含有不溶于該水性乳液聚合介質中的小而分散的聚合物微粒。該種子聚合物可以包含或不包含任何親水單體組分，但可提供形成核的微小粒子，在這種核上可形成具有或不具有非離子型共聚單體的親水芯聚合物。
在水性乳液聚合中采用水溶性自由基引發(fā)劑。適宜的水溶性自由基引發(fā)劑包括過氧化氫、叔丁基過氧化物、堿金屬例如鈉、鉀和鋰的過硫酸鹽、過硫酸銨以及這類引發(fā)劑與還原劑例如包括堿金屬的偏亞硫酸氫鹽、亞硫酸氫鹽和連二亞硫酸鹽的亞硫酸鹽、甲醛合次硫酸氫鈉和還原糖，形成氧化還原體系的混合物。引發(fā)劑的量可為單體進料的0.01％(重量)至2％(重量)，而在氧化還原體系時可采用相應范圍0.01％(重量)至2％(重量)的還原劑。溫度可為10℃-100℃。在過硫酸鹽體系時，該溫度優(yōu)選為60℃-95℃。在氧化還原體系時，優(yōu)選為30℃-85℃，更優(yōu)選為30℃-60℃。通常，在形成芯聚合物期間應將乳化劑的量保持在與特定單體體系的臨界膠束濃度相對應的量以下，盡管這種限度是優(yōu)選的且可產出單峰值產物，然而已發(fā)現(xiàn)在某些體系下可稍微超過乳化劑的臨界膠束濃度而不會形成不適宜的或過量的分散膠束和微粒。
可單獨或一起采用任何非離子型或陰離子型乳化劑。適宜的非離子型乳化劑的實例包括叔辛基苯氧乙基聚(39)乙氧基乙醇、聚乙二醇2000單油酸酯、乙氧基化蓖麻油、環(huán)氧丙烷和環(huán)氧乙烷的嵌段共聚物、聚氧乙烯(20)脫水山梨醇單月桂酸酯和壬基苯氧乙基聚(40)乙氧基乙醇。適宜的陰離子型乳化劑的實例包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、月桂基乙醚硫酸鈉、α-鏈烯(C14-C16)磺酸鈉、磺基琥珀酸酯衍生物的銨鹽或堿金屬鹽、脂肪酸例如硬脂酸、亞麻子油脂肪酸和椰子油脂肪酸的銨鹽或堿金屬鹽、乙氧基化壬基酚的磷酸酯的銨鹽或堿金屬鹽以及叔辛基苯氧乙氧基聚(39)乙氧基乙基硫酸的鈉鹽。在給定級形成的聚合物的粘均分子量可從100,000，或如果采用鏈轉移劑則較低，達到幾百萬的分子量。如果在生產親水芯聚合物時采用0.1％-20％(重量，以單體重量為基準)的上述多烯鍵不飽和單體，則無論是否發(fā)生交聯(lián)分子量都會增加。采用多烯鍵不飽和單體可降低芯聚合物在用芯溶脹劑處理該多層聚合物時的溶解傾向。如果需要生產分子量較低例如500,000低至20,000的親水芯聚合物，則經常最可行的是避免使用多烯鍵不飽和單體而以鏈轉移劑例如0.05％-2％或更多的烷基硫醇如仲丁硫醇代替。
殼聚合物的聚合可在進行生產親水芯聚合物的同一反應器中進行或將該親水芯聚合物轉移至另一反應器中。通常淀積形成殼聚合物的聚合物量是能使總粒徑達到100-2500納米、優(yōu)選為200-1500納米的未溶脹狀態(tài)(即通過中和將pH升至6或更高之前)的第一種乳液聚合物。
在一個實施方案中，第二種乳液聚合物是在第一種乳液聚合物存在下形成的；它可在與第一種乳液聚合物相同的反應器中形成，或在不同的地點或時間、或在與用于形成第一種乳液聚合物不同的條件下形成。無論如何在已添加0-100％(重量)第一種乳液聚合物殼的單體之后，或是通過添加其量足以形成新膠束和由此形成新微粒的表面活性劑，或是通過添加乳液聚合的、粒徑小于200納米的種子膠乳使第二種乳液聚合物的形成開始。優(yōu)選添加乳液聚合的、粒徑小于200納米的種子膠乳。然后添加其余的第一種乳液聚合物的殼用單體混合物和0-94％(重量，以水性聚合物分散體的固體重量為基準)的至少一種烯鍵不飽和單體。該單體可選自本文所列的作為適用于形成第一種乳液聚合物殼的非離子型和羧酸型單體，但應以其余的第一種乳液聚合物的殼用單體混合物和0-94％(重量，以水性聚合物分散體的固體重量為基準)的至少一種烯鍵不飽和單體的總組成符合第一種聚合物殼組成的要求為前提，這是因為這個階段的聚合是累積至第一種乳液聚合物的殼聚合物上以及至新形成的或引入的微粒上?？蓪⒊始儍魡误w或單體乳液狀態(tài)的單體一次注入、多次添加、連續(xù)添加或其組合方式添加。優(yōu)選以單體乳液的形式均勻連續(xù)地添加?？刹捎帽疚墓_的表面活性劑、引發(fā)劑和技術進行聚合以形成第一種乳液聚合物殼。至少99％(重量，以水性聚合物分散體的固體重量為基準)的所有加入的單體發(fā)生了聚合。
在一個可供選擇的實施方案中，可用以引發(fā)第二種乳液聚合物形成的、粒徑小于200納米的乳液聚合的種子膠乳具有符合第一種乳液聚合物的親水芯聚合物要求的組成，且其余的第一種乳液聚合物的殼用單體混合物和0-94％(重量，以水性聚合物分散體的固體重量為基準)的至少一種烯鍵不飽和單體的總組成符合第一種聚合物殼組成的要求，在此情況下，第二種乳液聚合物形成在干燥時含有空隙但粒徑不同于第一種乳液聚合物的微粒。
含有空隙的第一種乳液聚合物微粒和任選的第二種乳液聚合物微粒是通過在用疏水殼聚合物完全包封時將適宜的能透過疏水殼聚合物的溶脹劑添加到親水芯聚合物中形成的。
在一個優(yōu)選實施方案中，有空隙的聚合物微?？梢酝ㄟ^用適宜的共軛堿，和能透過殼聚合物的溶劑(當需要時)使芯聚合物溶脹，然后將這些溶脹的多層聚合物微粒干燥而形成。
在任何形成疏水殼聚合物中所用的單體及其相對比例應使該疏水殼聚合物對用于親水芯聚合物的液態(tài)、或氣態(tài)揮發(fā)的或不易揮發(fā)的堿性溶脹劑是能滲透的。用于生產疏水殼聚合物的單體混合物包含0.1％-10％(重量，以殼聚合物的總重為基準)的酸性官能的單烯鍵不飽和單體。然而，酸性官能的單烯鍵不飽和單體在任何殼聚合物中的含量不應超過其在芯聚合物中含量的三分之一。
當用堿性溶脹劑處理多層聚合物微粒時，該聚合物微粒的親水芯聚合物會溶脹，溶脹劑能滲透入該殼，至少部分中和(至pH至少為6-10)親水芯聚合物的親水官能度，從而通過親水芯聚合物的水合作用引起溶脹。這種膨脹可包括使該芯外邊緣并入該殼內邊緣的任何微孔中，而且使該殼以及整個微粒部分擴大或隆起。當通過干燥除去溶脹劑時，該芯的收縮有助于產生空隙，其程度取決于該殼防止其恢復至以前大小的阻力。本文中的“空隙”是指通常在水性分散體中被水充滿且在干燥的空心球形顏料中被空氣充滿的沒有聚合物的空間。
在一個優(yōu)選實施方案中，在基本上沒有聚合發(fā)生的條件下，將未反應的單體與堿性溶脹劑一起供給多層乳液聚合物微粒。有許多使單體聚合基本上不發(fā)生的方法，這些方法包括添加一種或多種阻聚劑、添加一種或多種還原劑、放置足夠時間直至基本沒有自由基流動、將反應器中的物料冷卻以限制自由基的反應活性，以及其組合。優(yōu)選的方法包括添加一種或多種阻聚劑例如N,N-二乙基羥胺、N-亞硝基二苯胺、2,4-二硝基苯肼、對苯二胺、吩噻嗪、別羅勒烯、亞磷酸三乙酯、4-亞硝基苯酚、2-硝基苯酚、對氨基苯酚、4-羥基-2,2,6,6-四甲基piperidinyloxy自由基、氫醌、對甲氧基氫醌、叔丁基-對-氫醌、2,5-二叔丁基-對-氫醌、1,4-萘二酚、4-叔丁基鄰苯二酚、硫酸銅、硝酸銅、甲酚和苯酚。在使用時，阻聚劑的用量應基本上有效地阻止聚合，一般為百萬分之25-5,000，優(yōu)選為百萬分之50-3500(以聚合物固含量為基準)。
適用于親水芯聚合物的溶脹劑包括揮發(fā)性堿例如氨、氫氧化銨和揮發(fā)性低級脂族胺例如嗎啉、三甲胺和三乙胺等；固定堿或永久堿例如氫氧化鉀、氫氧化鋰、鋅銨配合物、銅銨配合物、銀銨配合物、氫氧化鍶、氫氧化鋇等。可以添加溶劑例如乙醇、己醇、辛醇、Texanol溶劑以及美國專利4,594,363中所述的溶劑以促進固定堿或永久堿的滲透。
當親水芯聚合物被完全包封時，在室溫和1小時內不要用堿金屬堿在正常分析條件下滴定。為了證實完全包封，可在該殼聚合的過程中取出試樣并用氫氧化鈉滴定。
在一個可供選擇的實施方案中，可將親水芯聚合物溶脹至使完全包封的殼破裂的程度，這就提供了一種根據(jù)美國專利5,527,613所述的微粒，該微粒具有至少一個連通微粒表面與微粒內部即芯或空隙之間的孔。在另一個可供選擇的實施方案中，根據(jù)美國專利5,409,776所述形成的微?？砂ɑ旧系煌耆粴ぞ酆衔锇獾挠H水芯聚合物。在此情況下，可將該聚合物溶脹以提供一種微粒，該微粒具有至少一個連通微粒表面與微粒內部即芯或空隙之間的孔。
在一個可供選擇的實施方案中，在被殼聚合物完全或部分密封的微粒內形成多種空隙，本文中的多種空隙是指兩個或多個、分開的或與其他空隙相連的空隙、基本上是球形或非球形的，包括例如空隙通道、空隙和聚合物的互相貫通的網絡和海綿狀結構。
本發(fā)明的紙張或紙板用的水基涂料組合物除碳酸鈣以外通常還包含任選本領域中眾所周知的其他顏料和水性聚合物分散體、粘合劑、水以及涂料輔助劑。
粘合劑可以是呈溶液或水中分散體形式的天然或合成的聚合物例如淀粉、羥乙基化淀粉、蛋白質、聚乙酸乙烯酯、聚(苯乙烯/丙烯酸酯)和聚(苯乙烯/丁二烯)。在使用時，通常所用的粘合劑總量為3-20％(干重，以干顏料的重量為基準)。
在紙張或紙板用的涂料中采用的涂料輔助劑可任選包括交聯(lián)劑、潤滑劑、增稠劑、流變學改進劑、緩沖劑、生物殺傷劑、顏料分散劑、表面活性劑和蠟。
該水基涂料組合物是采用在紙張和紙板用涂料工藝中熟知的技術制備的。在由例如COWLES混合機提供的高剪切下將顏料充分地分散在水基介質中。然后，在低剪切攪拌下將水性聚合物分散體和粘合劑，按需要與其他涂料輔助劑一起加入。該水基著色涂料的固含量可以為40％-70％(重量)。當采用Brookfield粘度計(Model LVT用錠子No.3在12rpm下)測定時，該水基著色涂料組合物的粘度可以為1000mPs-5000mPs；適用于不同涂覆方法的粘度變化相當大。
涂料紙或紙板是在一面或兩面上涂覆通常為著色的水基涂料的紙或紙板。未涂覆的紙或紙板襯底的定量通常為20-350g/m2，采用常規(guī)涂覆方法例如拖刀涂布機、施膠機和氣刀涂布機涂覆的涂料量通常為每面4-30g/m2。
在本發(fā)明的第二方面中，提供了增進紙張和紙板表面光澤的方法，該法包括生成本發(fā)明的紙張或紙板用的水基著色涂料組合物、將該涂料涂覆在紙張或紙板上；將涂覆后的涂層在50℃-100℃的溫度下干燥；以及任選將該涂料紙或紙板在60℃-120℃的溫度和50-450千牛頓/米的輥隙線(nip lineal)負荷下砑光。
實驗方法粒徑測定 采用購自Matec Applied Sciences的商品儀器，CHDF 2000。該CHDF 2000配有來自Matec Applied Sciences的中等尺寸毛細管和220nm紫外光探測器。用苯甲酸鈉作參比標記。載液是通過用去離子水將從Matec Applied Sciences得到的GR-500(2X)濃縮物按1∶10稀釋制備的。該CHDF 2000是在保持于35℃下的中等尺寸毛細管和載液流速為1.4mL/min的情況下使用。該儀器采用市售的單分散聚苯乙烯膠乳(NIST可追蹤的粒徑標準)標定粒徑。為了進行CHDF分析，在注入毛細管以前，先將膠乳試樣用載液稀釋到0.25-0.5％(重量)。
根據(jù)該粒徑的標定，將原始的級分圖數(shù)據(jù)(fractogram data)轉換為微粒含量％(重量)對粒徑的曲線圖；存在微粒眾數(shù)的粒徑由該微粒含量％(重量)對粒徑的曲線圖中的峰確定，兩種眾數(shù)的相對量由其相對峰積分確定。離心測試法 將一部分聚合物分散體稀釋到總固含量為18％，并將35克稀釋了的分散體在50毫升離心試管中在能產生清澈上清液的條件下進行離心處理，傾析出上清液并稱重。在SorvalTMSA-300A旋轉器中于24000rpm下將試樣離心75分鐘通常是足夠的。按歐洲專利915108A所公開的從固體微粒的上清液數(shù)據(jù)推斷，上清液重量小于24.8克，表明有空心微粒存在。
本文所用的縮寫包括MMA=甲基丙烯酸甲酯；AA=丙烯酸；MAA=甲基丙烯酸；BA=丙烯酸丁酯；Sty=苯乙烯；DI水=去離子水。
實施例1．水性聚合物分散體的制備在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和216克400納米的膠乳種子的混合物，該膠乳種子是已根據(jù)美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為30.8％。制備了由135克DI水、1.65克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和786.2克Sty組成的第一種單體乳液。開始逐漸添加第一種單體乳液以及逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。在將該混合物保持在85℃下時，于25分鐘內添加4.4克丙烯酸在85克DI水中的溶液。將該丙烯酸溶液加完后，將17.3克固含量為45％的100納米的膠乳種子加到該反應器中。然后在反應溫度保持在92℃下繼續(xù)在77分鐘內添加第一種單體乳液直至余下123克第一種單體乳液，并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于38分鐘內將由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第二種單體乳液加入。隨后將阻聚劑、所保存的第一種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。將57.5克DI水中的40克氨水(28％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的溶液加入。20分鐘后，將5.9克DI水中的0.009克硫酸亞鐵七水合物和0.009克Versene的溶液加入，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，將24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液添加到反應器中。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有的凝結物。最終膠乳的固含量為35.5％,pH為9.2,Brookfield粘度為36厘泊。實施例2-7．水性聚合物分散體的制備實施例2-7是根據(jù)實施例1的方法制備的。實施例1-7的合成參數(shù)示于表3.1而實施例1-7的特性參數(shù)示于表3.2。表3.1實施例1-7的合成參數(shù)
表3.2實施例1-7的特性參數(shù)
實施例8-9．水性聚合物分散劑的制備實施例8采用下法制備。在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加896克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和4.5克固含量為33％的40納米1.3％(重量)MAA的種子膠乳的混合物。制備由135克DI水、1.65克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和786.2克Sty組成的第一種單體乳液。開始逐漸添加第一種單體乳液以及逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。將溫度保持在85℃。在將110克第一種單體乳液添加到反應器中之后，即停止添加單體乳液和過硫酸鈉溶液，并向該反應器中添加200克400納米的膠乳種子，該膠乳種子是已采用美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為31％。再開始逐漸添加第一種單體乳液和過硫酸鈉溶液并在該混合物保持在85℃時，于25分鐘內添加4.4克丙烯酸在85克DI水中的溶液。添加丙烯酸溶液完畢后，在反應溫度保持在94℃下再繼續(xù)添加第一種單體乳液60分鐘直至余下123克第一種單體乳液并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于40分鐘內添加由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第二種單體乳液。隨后將阻聚劑、所保存的第一種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。再添加57.5克DI水中的40克氨水(28％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的溶液。20分鐘后，添加5.9克DI水中的0.009克硫酸亞鐵七水合物和0.009克Versene的溶液，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，再向反應器中添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有形成的凝結物。
除了用67納米2.6％(重量)MAA的種子膠乳代替實施例8中所用的40納米1.3％(重量)MAA的種子膠乳以外，采用同樣方法制備實施例9。表8.1實施例8-9的特性
實施例10．水性聚合物分散體的制備實施例10，其中芯聚合物是通過將潛伏芯聚合物水解制備的，可按如下方法制備將5升圓底燒瓶配以槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器。在氮氣氣氛下，向該燒瓶內已加熱到84℃的2115克DI水中添加溶于25克水中的4.2克過硫酸鈉，接著添加26.9克丙烯酸種子聚合物分散體(45％固體，平均粒徑0.1微米)。將由235克DI水、0.8克十二烷基苯磺酸鈉、280克丙烯酸甲酯、126克BA、280克MMA、14克MAA和3.5克二乙烯基苯組成的單體乳液在85℃下于3小時內添加到該燒瓶中。單體進料添加完畢后，將該分散體在85℃下保持30分鐘，冷卻至25℃并加以過濾以去除凝結物。過濾后的分散體的pH應低于3，固含量約為22.5％而平均粒徑約為0.37微米。
在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和296克如上所述制備的潛伏芯膠乳的混合物。制備由300克DI水、5克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、500.0克Sty、26.6克MAA和5.3克丙烯酰胺組成的單體乳液。開始逐漸添加這種單體乳液以及逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉，同時將該混合物保持在85℃。在添加了單體總量的9％之后，即向反應器中添加8.6克丙烯酸種子聚合物分散體(45％固體，平均粒徑0.1微米)。然后在將反應溫度保持在85℃時繼續(xù)添加單體乳液，總添加時間為4小時。將該反應混合物在85℃下再保持2小時。將該混合物加熱至90℃并添加36克水中的9克氫氧化鈉。將該混合物在90℃下保持20小時。所得的分散體是較小的固體微粒和較大微粒的混合物，較大微粒在其內部具有許多空隙。實施例11-14．具有各種粘結層組合物的水性聚合物分散體的制備實施例11．(粘結層組成=95.5Sty/4.5AA)在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和216克400納米的膠乳種子的混合物，該膠乳種子是采用美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為30.8％。開始逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。在將該混合物保持在85℃時，于25分鐘內將由20克DI水、0.4克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、4.4克丙烯酸和93.6克Sty組成的第一種單體乳液逐漸添加至該反應瓶中。第一種單體乳液添加完畢后，將17.3克固含量為45％的100納米低含酸量的膠乳種子添加到該反應器中。在反應溫度保持在92℃下于77分鐘內添加由120克DI水、1.5克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和688.7克Sty組成的第二種單體乳液，直至余下123克第二種單體乳液并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于38分鐘內添加由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第三種單體乳液。隨后將阻聚劑、所保存的第二種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。再添加57.5克DI水中的53克氫氧化鈉水溶液(50％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的混合物。20分鐘后，添加5.9克DI水中的0.06克硫酸亞鐵七水合物和0.06克Versene的溶液，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，再向反應器中添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有形成的凝結物。最終膠乳的固含量為35.5％。
實施例12．(粘結層80.5Sty/15MMA/4.5AA)
在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和216克400納米的膠乳種子的混合物，該膠乳種子是采用美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為30.8％。開始逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。在將該混合物保持在85℃時，于25分鐘內將由20克DI水、0.4克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、14.7克MMA、4.4克丙烯酸和78.9克Sty組成的第一種單體乳液逐漸添加至該反應瓶中。第一種單體乳液添加完畢后，將17.3克固含量為45％的100納米低含酸量的膠乳種子添加到反應器中。在反應溫度保持在92℃下于77分鐘內添加由120克DI水、1.5克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和688.7克Sty組成的第二種單體乳液，直至余下123克第二種單體乳液并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于38分鐘內添加由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第三種單體乳液。隨后將阻聚劑、所保存的第二種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。再添加57.5克DI水中的53克氫氧化鈉水溶液(50％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的混合物。20分鐘后，添加5.9克DI水中的0.06克硫酸亞鐵七水合物和0.06克Versene的溶液，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，再向反應器中添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和在24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有形成的凝結物。最終膠乳的固含量為35.5％。相對于實施例11的膠乳，實施例12的膠乳的pH較低，這表明氫氧化鈉滲透較好，而通過離心測試法收集的上清液的重量較低，這表明大微粒眾數(shù)的溶脹較大。
實施例13．(粘結層90Sty/10MMA)在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和216克400納米的膠乳種子的混合物，該膠乳種子是采用美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為30.8％。開始逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。在將該混合物保持在85℃時，于25分鐘內將由20克DI水、0.4克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、9.8克MMA和88.2克Sty組成的第一種單體乳液逐漸添加至該反應瓶中。第一種單體乳液添加完畢后，將17.3克固含量為45％的100納米低含酸量的膠乳種子添加到反應器中。在反應溫度保持在92℃下于77分鐘內添加由120克DI水、1.5克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和688.7克Sty組成的第二種單體乳液，直至余下123克第二種單體乳液并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于38分鐘內添加由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第三種單體乳液。隨后將阻聚劑、所保存的第二種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。再添加57.5克DI水中的47克氫氧化鈉水溶液(50％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的混合物。20分鐘后，添加5.9克DI水中的0.06克硫酸亞鐵七水合物和0.06克Versene的溶液，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，再向反應器中添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有形成的凝結物。最終膠乳的固含量為35.5％。
實施例14．(粘結層65Sty/35MMA)在配有槳式攪拌器、熱電偶、氮氣進口和回流冷凝器的5升圓底燒瓶中添加921克熱DI水、1.2克過硫酸鈉和216克400納米的膠乳種子的混合物，該膠乳種子是采用美國專利5,494,971中實施例0的方法制備的，其聚合物組成為60MMA/40MAA且固含量為30.8％。開始逐漸添加18克DI水中的2.9克過硫酸鈉。在將該混合物保持在85℃時，于25分鐘內將由20克DI水、0.4克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、34.3克MMA和63.7克Sty組成的第一種單體乳液逐漸添加至該反應瓶中。第一種單體乳液添加完畢后，將17.3克固含量為45％的100納米低含酸量的膠乳種子添加到反應器中。在反應溫度保持在92℃下于77分鐘內添加由120克DI水、1.5克十二烷基苯磺酸鈉(23％)和688.7克Sty組成的第二種單體乳液，直至余下123克第二種單體乳液并將其加以保存。然后在反應溫度保持在94℃下于38分鐘內添加由26.4克DI水、25.8克十二烷基苯磺酸鈉(23％)、281.5克Sty和14.8克MAA組成的第三種單體乳液。隨后將阻聚劑、所保存的第二種單體乳液和200克DI水添加到保持在85℃下的反應器中。再添加57.5克DI水中的47克氫氧化鈉水溶液(50％)、29.9克十二烷基苯磺酸鈉和1.6克另一種表面活性劑的混合物。20分鐘后，添加5.9克DI水中的0.06克硫酸亞鐵七水合物和0.06克Versene的溶液，接著添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。15分鐘后，再向反應器中添加24克DI水中的1.4克叔丁基氫過氧化物(70％)的溶液和24克DI水中的1.7克異抗壞血酸的溶液。將反應混合物冷卻，添加生物殺傷劑，并將反應產物過濾以去除所有形成的凝結物。最終膠乳的固含量為35.5％。相對于實施例13的膠乳，本最終膠乳的pH較低，這表明氫氧化鈉滲透較好，而通過離心測試法收集的上清液的重量較低，這表明大微粒眾數(shù)的溶脹較大。實施例15．涂有水基涂料組合物的紙張的制備和評價制備了以下兩種紙用涂料并將其用氨中和至pH=8.5。按各組分的固體所能提供的最大固含量制備的涂料具有相同的干重。對比例A和實施例15的Brookfield粘度(#3,60)分別為1080厘泊和1560厘泊。
Hydrocarb HG是來自Omya,Inc.的超細研磨的碳酸鈣。漿體固含量=75.3％。Hydragloss 90是來自J.M.Huber Corporation,Macon,Georgia的高光澤#1粘土。漿體固含量=72％。Dow 620是來自Dow Chemical Company,Midland,Michigan的SBR粘合劑。固含量=49.4％。Rhoplex HP-1055是來自Rohm and Haas Company的單峰值空心球形顏料。固含量=26.5％。Rhoplex是Rohm and Haas Company的商標。Rhoplex ASE-75是來自Rohm and Haas Company的流變學改進劑。固含量=40％。Rhoplex是Rohm and Haas Company的商標。通過用繞有#3線的棒拖涂，將這些紙用涂料組合物涂覆在涂了底涂層的道林紙上。將這些涂層在80℃的烘箱中干燥1分鐘，然后在50％相對濕度和72°F下調濕。兩種涂料的頂涂層重量都是每3300平方英尺7磅。將試樣在實驗室光澤砑光機上砑光1次。砑光條件為130°F，每線性英寸壓力為1030磅，速度為每分鐘600英尺。75°下的光澤采用TAPPI Test Method T-480測定。
表15.1涂料紙的評價
與對比例A相比，本發(fā)明實施例15的涂料組合物在砑光前和砑光后都產生更顯著的表面光澤。實施例16-17．涂有水基涂料組合物的紙張的制備和評價實施例16是以下列紙用涂料組成(表16.1)按最大實際固含量(66％計算值)制備的，而實施例17則是按較低固含量(63％計算值)制備的，每種都增稠至大致相同的粘度。對比例B是以下列紙用涂料組成(表16.2)按最大實際固含量(65％計算值)制備的，而對比例C則是按較低固含量(62％計算值)制備的，每種都增稠至大致相同的粘度，該粘度是在Brookfield LVF Viscometer上用錠子No.4于60rpm下測定的。表16.1實施例16-17的配方90份(重量)Hydrocarb HG(固含量75.3％(重量))10份(重量)Hydrafine 90(固含量72％(重量))12份(重量)Dow 6206份(重量)實施例3Finnfix 5G至預定粘度表16.2對比例B-C的配方30份(重量)Hydrocarb HG(固含量75.3％(重量))70份(重量)Hydrafine 90(固含量72％(重量))12份(重量)Dow 6206份(重量)實施例3Finnfix 5G至預定粘度注Finnfix 5G是可從Mets-Serla Chemicals Oy,Finland購得的羧甲基纖維素。
通過用繞有#3線的棒拖涂，將這些紙用涂料組合物涂覆在涂了底涂層的道林紙上。將這些涂層在80℃的烘箱中干燥1分鐘，然后在50％相對濕度和72°F下調濕。兩種涂料的頂涂層重量都是每3300平方英尺7磅。將試樣在實驗室光澤砑光機上砑光1次。砑光條件為130°F，每線性英寸壓力為30磅，速度為每分鐘600英尺。75°下的光澤采用TAPPI Test Method T-480測定。
表16.3涂料紙的評價
在紙用水基著色涂料組合物含有占顏料50％-100％(重量)的碳酸鈣時，采用實施例3的水性聚合物分散體可制得的實施例16的最大實際固含量的紙用涂料組合物，與實施例17的紙用涂料組合物相比提供的砑光后表面光澤的增量(78.2-75.3=2.9單位)，顯著地高于在紙用水基著色涂料組合物所含的碳酸鈣不占顏料的50％-100％(重量)時，采用實施例3的水性聚合物分散體可制得的對比例B的最大實際固含量的紙用涂料組合物，與對比例C相比的增量(81.6-80.5=1.1單位)。本發(fā)明的紙用涂料組合物的極好亮度是顯而易見的。
權利要求
1．一種紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，該組合物包括顏料，該顏料包括占所述顏料重量50％-100％的碳酸鈣和占所述顏料重量1％-25％(干重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包括(a)95-25％重量的平均粒徑為150-3000納米的第一種乳液聚合物，以所述水性聚合物分散體的固體重量為基準，和(b)5-75％重量的平均粒徑為40-600納米的第二種乳液聚合物，以所述水性聚合物分散體的固體重量為基準其中所述第一種乳液聚合物的平均粒徑與所述第二種乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2-60，其中在干燥時至少所述第一種乳液聚合物微粒包含至少一個空隙，且其中所述第一種乳液聚合物是在所述第二種乳液聚合物存在下制備的或所述第二種乳液聚合物是在所述第一種乳液聚合物存在下制備的。
2．一種增進涂料紙或紙板表面光澤的方法，該法包括生成一種紙張或紙板用的水基著色涂料組合物，該組合物包括顏料，該顏料包括占所述顏料重量50％-100％的碳酸鈣和占所述顏料重量1％-25％(干重)的水性聚合物分散體，該水性聚合物分散體包括(a)95-25％重量的平均粒徑為150-3000納米的第一種乳液聚合物，以所述水性聚合物分散體的固體重量為基準，和(b)5-75％重量的平均粒徑為40-600納米的第二種乳液聚合物，以所述水性聚合物分散體的固體重量為基準其中所述第一種乳液聚合物的平均粒徑與所述第二種乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2-60，其中在干燥時至少所述第一種乳液聚合物微粒包含至少一個空隙，且其中第一種乳液聚合物是在第二種乳液聚合物存在下制備的或第二種乳液聚合物是在第一種乳液聚合物存在下制備的；將所述涂料涂覆在紙張或紙板上；將涂覆了的涂層在50℃-100℃的溫度下干燥；以及任選將該涂料紙或紙板砑光。
全文摘要
提供了一紙張或紙板用的水基著色涂料組合物及其增進光澤的方法,該組合物的顏料包括占該顏料重量50%－100%的碳酸鈣和占該顏料重量1%－25%(干重)的水性聚合物分散體,該水性聚合物分散體包括(a)95－25%(重量,以該水性聚合物分散體的固體重量為基準)的平均粒徑為150－3000納米的第一乳液聚合物和(b)5－75%(重量,以該水性聚合物分散體的固體重量為基準)的平均粒徑為40－600納米的第二乳液聚合物,其中第一與第二乳液聚合物的平均粒徑之比為1.2－60,在干燥時至少第一乳液聚合物微粒包含至少一個空隙,且其中第一乳液聚合物是在第二乳液聚合物下制備的或第二乳液聚合物是在第一乳液聚合物存在下制備的。
文檔編號D21H19/70GK1319629SQ011118
公開日2001年10月31日 申請日期2001年3月22日 優(yōu)先權日2000年3月30日
發(fā)明者B·R·鮑勃森, W·C·芬奇, D·A·格利森 申請人:羅姆和哈斯公司