BR112012033469B1 - Composição aquosa de revestimento para sombreamento de substratos, seu uso e processo para sombreamento de substratos de papel - Google Patents
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Abstract
composição aquosa de revestimento para sombreamento de substratos, seu uso e processo para sombreamento de substratos de papel. a presente invenção refere-se à composição aquosa de revestimento para sombreamento de substratos, preferivelmente o papel, compreendendo (a) pelo menos uma tintura de sombreamento da fórmula (i) na qual r1 significa h, metila ou etila, r2 significa o parametoxifenila, metila ou etila, m significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em hidrogênio, um cátion de metal alcalino, metal alcalinoterroso, amônio, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical alquila c1-c4 linear ou ramificado, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila c1-c4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou te trassubstituído por uma mistura de radical alquila c1-c4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou misturas dos ditos compostos, (b) pelo menos um pigmento branco, (c) pelo menos um ligante primário, (d) opcionalmente um ou mais ligantes secundários e (e) água.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÃO AQUOSA DE REVESTIMENTO PARA SOMBREAMENTO DE SUBSTRATOS, SEU USO E PROCESSO PARA SOMBREAMENTO DE SUBSTRATOS DE PAPEL.
A presente invenção refere-se a composições aquosas de revestimento compreendendo certas tinturas de sombreamento, pigmentos brancos, ligantes primários, e opcionalmente ligantes secundários que podem ser usados para fornecer substratos revestidos sombreados de alta brancura e brilho. Antecedentes da Invenção
É bem conhecido que a brancura, e por meio da mesma, a atratividade, de papéis revestidos pode ser melhorada pela adição de tinturas de sombreamento à composição de revestimento.
A patente WO 0218705 A1, entretanto, ensina que o uso de tinturas de sombreamento ou pigmento, tendo um efeito positivo sobre a brancura, tem um impacto negativo sobre o brilho (exemplificado pelos C.I. Direct Violet 35 e C.I. Pigmento Violeta 23). O problema da redução do brilho enquanto se utilizam tinturas de sombreamento é um problema amplamente conhecido.
Para satisfazer a demanda por papéis revestidos de maiores brancura e brilho, há uma necessidade de composições de sombreamento mais eficientes.
Surpreendentemente, descobriram-se agora certas tinturas de sombreamento que têm um efeito fortemente positivo sobre a brancura tendo muito pouco ou nenhum efeito sobre o brilho, e que podem ser usadas em composições de revestimento compreendendo pigmentos brancos, ligantes primários, e opcionalmente ligantes secundários de modo a capacitar o fabricante de papel a atingir altos níveis de brancura e brilho.
Desse modo, a meta da presente invenção é fornecer composições aquosas revestidas contendo certas tinturas de sombreamento, pigmentos brancos, ligantes primários, e opcionalmente ligantes secundários, que fornecem altos níveis de brancura realçados enquanto evita as desvantagens caracterizadas pelo uso de tinturas de sombreamento (perda do briPetição 870190039806, de 26/04/2019, pág. 5/12
2/9
Iho) ou pigmentos (construção de brancura mais fraca) reconhecida como sendo o estado da arte.
Descrição da Invenção
A presente invenção, desse modo, fornece composições aquosas de revestimento para sombreamento de substratos, preferivelmente papel, compreendendo (a) pelo menos uma tintura de sombreamento da fórmula (I)
(I) em que
Ri significa H, metila ou etila,
R2 significa a parametoxifenila, metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em hidrogênio, um cátion de metal alcalino, metal alcalinoterroso, amônio, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical alquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou as misturas dos ditos compostos, (b) pelo menos um pigmento branco, (c) pelo menos um ligante primário,
3/9 (d) opcionalmente um ou mais ligantes secundários e (e) água.
Os compostos preferidos da fórmula (I) são aqueles em que
Rí significa H, metila ou etila,
R2 significa a parametoxifenila, metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em hidrogênio, um cátion de metal alcalino, metal alcalinoterroso, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou as misturas dos ditos compostos.
Os compostos mais preferidos da fórmula (I) são aqueles em que
R1 significa metila ou etila,
R2 significa metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em Li+, Na+, K+, 1Z> Ca2+, % Mg2+, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou misturas dos ditos compostos.
Os compostos especialmente preferidos da fórmula (I) são aqueles em que
Rí significa metila,
R2 significa metila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em Na+, K+, trietanolamônio, N-hidroxietil-N,N-dimetilamônio, N-hidroxietilΝ,Ν-dietilamônio ou misturas dos ditos compostos.
O composto da fórmula (I) é usado em uma quantidade tipicamente de 0,00001 a 0,01 % em peso, preferivelmente na faixa da 0,00005 a 0,005 % em peso, o % em peso sendo baseado no peso total do pigmento branco seco.
4/9
Embora seja possível produzir composições de revestimento que sejam livres de pigmentos brancos, os melhores substratos brancos para impressão são feitos usando composições de revestimento opacas contendo de 10 a 70 % em peso de pigmentos brancos, preferivelmente de 40 a 60 % em peso de pigmentos brancos, o % em peso sendo baseado no peso total da composição de revestimento. Tais pigmentos brancos são pigmentos geralmente inorgânicos, por exemplo, silicato de alumínio (caulim, de outra maneira conhecido como argila de porcelana), carbonato de cálcio (giz), dióxido de titânio, hidróxido de alumínio, carbonato de bário, sulfato de bário, ou sulfato de cálcio (gesso). Preferivelmente uma mistura de 10 a 20 % em peso de argila e de 30 a 40 % em peso de giz é usada como pigmentos brancos, o % em peso sendo baseado no peso total da composição de revestimento.
Os ligantes podem ser algum dos comumente usados na indústria de papel para a produção de composições de revestimento e podem compor-se de um ligante único ou de uma mistura de ligantes primários e secundários.
O ligante único ou primário é preferivelmente um látex sintético, tipicamente um estireno-butadieno, acetato de vinila, estireno acrílico, vinil acrílico ou polímero etileno acetato de vinila. O ligante primário preferido é um ligante de látex.
O ligante único ou primário é usado em uma quantidade tipicamente na faixa de 2 a 25 % em peso, preferivelmente de 4 a 20 % em peso, o % em peso sendo baseado no peso total do pigmento branco.
O ligante secundário que pode ser opcionalmente usado pode ser, por exemplo, amido, carboximetilcelulose, caseínico, polímero de soja, álcool polivinilico ou uma mistura de algum do acima. O ligante secundário preferido que pode ser opcionalmente usado é um ligante de álcool polivinilico.
O álcool polivinilico que pode ser opcionalmente usado na composição de revestimento como ligante secundário tem preferivelmente um grau da hidrólise maior do que ou igual a 60 % e uma viscosidade Brookfield
5/9 de 2 a 80 mPa.s (solução aquosa de 4 % a 20°C). Mais preferivelmente, o álcool polivinílico tem um grau da hidrólise maior do que ou igual a 80 % e uma viscosidade Brookfield de 2 a 40 mPa.s (solução aquosa de 4 % a 20°C).
Quando opcionalmente usado, o ligante secundário é usado em uma quantidade tipicamente na faixa de 0,1 a 20 % em peso, preferivelmente de 0,2 a 8 % em peso, mais preferivelmente de 0,3 a 6 % em peso, o % em peso sendo baseado no peso total do pigmento branco.
O valor do pH da composição de revestimento está tipicamente na faixa de 5 a 13, preferivelmente de 6 a 11, mais preferivelmente de 7 a
10. Onde é necessário ajustar o pH da composição de revestimento, ácidos ou bases podem ser empregados. Exemplos de ácidos que podem ser empregados incluem, mas não estão restritos a ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fórmico, e ácido acético. Exemplos de bases que podem ser empregadas incluem, mas não são restritos a hidróxido de metal alcalino e de metal alcalino terroso ou carbonates, amônia ou aminas.
Em adição a um ou mais compostos da fórmula (I), um ou mais pigmentos brancos, um ou mais ligantes, opcionalmente um ou mais ligantes secundários e água, a composição de revestimento pode conter subprodutos formados durante a preparação de compostos da fórmula (I) bem como outros aditivos de papel convencionais. Os exemplos de tais aditivos são por exemplo, anticongelantes, agentes dispersantes, espessantes sintéticos ou naturais, transportadores, antiespumantes, emulsões de cera, tinturas, sais inorgânicos, auxiliares de solubilização, preservativos, agentes complexantes, biocidas, reticuladores, pigmentos, resinas especiais etc.
A composição de revestimento pode ser preparada acrescentando um ou mais os compostos da fórmula (I) a uma dispersão aquosa préformada de um ou mais ligantes, opcionalmente um ou mais ligantes secundários e um ou mais pigmentos brancos.
Um ou mais os compostos da fórmula (I) e opcionalmente um ou mais ligantes secundários podem ser acrescentados como sólidos ou como soluções aquosas pré-formadas à dispersão aquosa pré-formada de um ou
6/9 mais pigmentos brancos.
A presente invenção adicionalmente fornece um processo do sombreamento de substratos de papel caracterizados pelo fato de que uma composição aquosa de revestimento compreende pelo menos uma tintura de sombreamento da fórmula (I), pelo menos um pigmento branco, pelo menos um ligante e opcionalmente pelo menos um ligante secundário é usado.
Quando usado como uma solução aquosa pré-formada, a concentração do composto da fórmula (I) na água é preferivelmente de 0,001 a 30 % em peso, mais preferivelmente de 0,01 a 25 % em peso, ainda mais preferivelmente de 0,02 a 20 % em peso, o % em peso sendo baseado no peso total da solução aquosa pré-formada que contém o composto da fórmula (OQuando usado como uma solução aquosa pré-formada, a concentração de ligantes secundários na água é preferivelmente de 1 a 50 % em peso, mais preferivelmente de 2 a 40 % em peso, ainda mais preferivelmente de 5 a 30 % em peso, o % em peso sendo baseado no peso total da solução aquosa pré-formada que contém os ligantes secundários.
Os seguintes exemplos devem demonstrar a presente invenção mais detalhadamente. No presente pedido, se não indicado de outra maneira, as partes significarem partes em peso e% significa % em peso. EXEMPLOS.
Exemplo Preparativo 1.
A solução aquosa (S1) de sombreamento que contém o composto da fórmula (1) é preparada acrescentando lentamente 50 partes do composto da fórmula (1) a 450 partes de água na temperatura ambiente com agitação eficiente. A solução obtida é agitada durante 1 hora e filtrada para retirar qualquer partícula insolúvel. A solução (S1) de sombreamento resultante tem um pH na faixa de 6,0 a 7,0 e contém 10 % em peso do composto da fórmula (1), o % em peso sendo baseado no peso total da solução aquosa (S1) de sombreamento final.
7/9
Exemplo de Aplicação 1.
Uma composição de revestimento é preparada contendo 70 partes de giz (comercialmente disponível sob o nome comercial Hydrocarb 90 da OMYA), 30 partes de argila (comercialmente disponível sob o nome comercial de Kaolin SPS da IMERYS), 42,8 partes de água, 0,6 partes de agente dispersante (um sal de sódio de um ácido poliacrílico comercialmente disponível sob o nome comercial Polysalz S da BASF), 20 partes de látex a 50 % (um copolímero de butadieno e estireno comercialmente disponível sob o nome comercial DL 921 de Dow) e 0,8 partes de um álcool polivinílico que têm um grau de hidrólise de 98 - 99 % e uma viscosidade Brookfield de 4,0 5,0 mPa.s (solução aquosa a 4 % em 20°C). O teor de sólidos da composição de revestimento é ajustado a aproximadamente 65 % pela adição de água, e o pH é ajustado de 8 a 9 com o hidróxido de sódio.
A solução aquosa de sombreamento (S1) preparada de acordo com o Exemplo preparativo 1 é diluída com 1 parte para 1000 partes de água.
A solução aquosa diluída assim formada é acrescentada à composição de revestimento agitada em uma faixa de concentrações de 0 a 20 % em peso (de 0 a 0,002 % em peso do composto da fórmula (1) baseado no sólido seco), o % em peso sendo baseado no peso total do pigmento se8/9 co.
A composição de revestimento de sombreamento é depois aplicada a uma folha de papel branco comercial neutralizado de gramatura 75 usando um aplicador de barra de bobina automática com um ajuste de velocidade padrão e uma carga padrão na barra. O papel revestido é depois seco durante 5 minutos em um fluxo de ar quente. Posteriormente o papel é deixado em condição e depois medido para Brancura CIE e brilho em um espectrofotômetro Minolta calibrado. Os resultados são mostrados na Tabela 1 e a Tabela 2 respectivamente e claramente mostram que a presente invenção fornece um nível mais alto de brancura, enquanto a perda de brilho no nível de adição mais alto da tintura de sombreamento é de somente 0,2 %.
Exemplo de Aplicação Comparativo 1a.
O exemplo de aplicação comparativo 1a foi conduzido como no exemplo de aplicação 1 com a única diferença que a solução aquosa a 10 % em peso da C.l. Direct Violet 35 é usada em vez da solução aquosa de sombreamento (S1), o % em peso sendo baseado no peso total da solução aquosa de C.l. Direct Violet 35.
A Brancura de CIE e o brilho são medidos em um espectrofotômetro Minolta calibrado. Os resultados são mostrados na Tabela 1 e na Tabela 2 respectivamente e claramente mostram que o uso de uma tintura de sombreamento representando o estado da arte fornece um nível de brancura mais baixo enquanto conta com uma perda de brilho de 0,7%. Exemplo de Aplicação Comparativa 1b.
O exemplo de aplicação comparativo 1b foi conduzido como no exemplo de aplicação 1 com a única diferença de que 10 % em peso da dispersão aquosa de C.l. Pigmento Violeta 23 é usado em vez da solução aquosa de sombreamento (S1), o % em peso sendo baseado no peso total da dispersão aquosa do C.l. Pigmento Violeta 23. A Brancura de CIE e o brilho são medidos em um espectrofotômetro Minolta calibrado.
Os resultados são mostrados na Tabela 1 e na Tabela 2 respectivamente e claramente mostram que o uso de um pigmento de sombrea
9/9 mento que representa o estado da arte fornece níveis de brancura significativamente mais baixos.
Tabela 1.
| Conccentração de corante ou pigmento (baseado no sólido seco) [%] | Brancura | ||
| Exemplo de Aplicação 1 | Exemplo de Aplicação Comparativo 1a | Exemplo de Aplicação Comparativo 1b | |
| 0 | 65,5 | 65,5 | 65,5 |
| 0,0005 | 67,2 | 66,7 | 66,3 |
| 0,001 | 68,7 | 68,0 | 66,9 |
| 0,0015 | 70,1 | 69,2 | 67,5 |
| 0,002 | 71,2 | 70,3 | 68,2 |
Tabela 2
| Concentração de corante ou pigmento (baseado no sólido seco) [%] | Brilho | ||
| Exemplo de Aplicação 1 | Exemplo de Aplicação Comparativo 1a | Exemplo de Aplicação Comparativo 1b | |
| 0 | 84,6 | 84,6 | 84,6 |
| 0,0005 | 84,6 | 84,4 | 84,5 |
| 0,001 | 84,6 | 84,2 | 84,4 |
| 0,0015 | 84,5 | 84,1 | 84,3 |
| 0,002 | 84,4 | 84,0 | 84,3 |
1/3
Claims (13)
1. Composição aquosa de revestimento para sombreamento de substratos, preferivelmente papel, caracterizada pelo fato de que compreende (a) pelo menos uma tintura de sombreamento da fórmula (I)
na qual
Ri significa H, metila ou etila,
R2 significa o parametoxifenila, metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em hidrogênio, um cátion de metal alcalino, metal alcalinoterroso, amônio, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical alquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou as misturas dos ditos compostos, (b) pelo menos um pigmento branco, (c) pelo menos um aglutinante primário, (d) opcionalmente um ou mais aglutinantes secundários e (e) água,
Petição 870190039806, de 26/04/2019, pág. 6/12
2/3 em que a composição aquosa compreende de 0,00001 a 0,01 % em peso do composto da fórmula (I) baseado no peso total do pigmento branco seco.
2. Composição aquosa de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que na fórmula (I)
Ri significa H, metila ou etila,
R2 significa o parametoxifenila, metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em hidrogênio, um cátion de metal alcalino, metal alcalinoterroso, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou as misturas dos ditos compostos.
3. Composição aquosa de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que na fórmula (I)
Ri significa metila ou etila,
R2 significa metila ou etila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em Li+, Na+, K+, 1/2Ca2+, 1/2Mg2+, amônio que é mono-, di-, tri- ou tetrassubstituído por um radical hidroxialquila C1-C4 linear ou ramificado, amônio que é di-, tri- ou tetrassubstituído por uma mistura de radical alquila C1-C4 linear ou ramificado e radical hidroxialquila linear ou ramificado ou misturas dos ditos compostos.
4. Composição aquosa de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que na fórmula (I)
Ri significa metila,
R2 significa metila,
M significa um cátion selecionado a partir do grupo consistindo em Na+, K+, trietanolamônio, N-hidroxietil-N,N-dimetilamônio, N-hidroxietilN,N-dietilamônio ou misturas dos ditos compostos.
5. Composição aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que compreende 10 a 70 % de pigmentos brancos.
Petição 870190039806, de 26/04/2019, pág. 7/12
3/3
6. Composição aquosa de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os pigmentos brancos são pigmentos inorgânicos.
7. Composição aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o aglutinante primário é um látex sintético, preferivelmente um estireno-butadieno, acetato de vinila, estireno acrílico, vinil acrílico ou polímero etileno acetato de vinila.
8. Composição aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o único aglutinante primário é usado em uma quantidade na faixa de 2 a 25 % em peso, baseado no peso total do pigmento branco.
9. Composição aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que, o aglutinante secundário é amido, carboximetilcelulose, caseína, polímero de soja, álcool polivinílico ou uma mistura destes aglutinantes.
10. Composição aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que o pH da composição de revestimento está na faixa de 5 a 13.
11. Uso da composição aquosa de revestimento como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é para sombreamento de substratos de papel.
12. Uso de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a composição de revestimento é usada como uma solução préformada compreendendo o composto da fórmula (I) em uma concentração de 0,001 a 30 % em peso baseado no peso total da solução aquosa préformada.
13. Processo para sombreamento de substratos de papel, caracterizado pelo fato de que uma composição de revestimento como definida na reivindicação 1 é revestida sobre o substrato.
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