CN104540994A - 由复合结构形成的用于纸或纸板的轻滑涂料或油漆涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及包含具有多糖主体的复合结构的涂料组合物，碳酸盐已经沉积在多糖主体中。本发明还涉及涂布的纸或纸板产品，所述组合物已经在所述涂布的纸或纸板产品的一侧或两侧上铺展成一层或多层；以及由本发明的涂料组合物形成或含有所述组合物的油漆。
Description
发明领域
本发明涉及采用复合结构的涂料，其主体由多糖组成，碳酸盐沉积到多糖中。具体而言，本发明涉及这种碳酸盐多糖结构在纸或纸板的涂布层中、在油漆的涂层中或在与油漆类似的材料中(例如，在清漆中)的用途。所述结构改善成品纸或纸板的涂布层或油漆涂层的光滑度、厚度、色斑、强度、不透明度和亮度以及油墨的光学密度和涂布的纸或纸张的挺度和施胶能力。
现有技术描述
在纸和纸板制造中使用的最常见的涂布颜料为高岭土、滑石、石膏、重质碳酸钙(GCC)和沉积碳酸钙(PCC)。另外，存在更昂贵的专用颜料，诸如沉积硅酸铝、缎光白和二氧化钛。在纸和纸板的制造中，优选使用涂布颜料，因为它们改善纸和纸板的光学性质和印刷油墨的凝固(适印性)，且具体地讲，如果涂层的覆盖率良好的话，使得可以降低纸坯料、纸板或涂布层的基重。良好的覆盖率在人眼看来没有色斑。
油漆采用如上提到的涂布颜料。然而，与在纸或纸板的涂料中相比，使用显著大量的钛。与纸和纸板的涂料相比较，另一重大差别在于，特别是，在乳胶漆中，胶乳显著更常作为连接料使用，而不是作为颜料使用。对于油漆，目的在于在欲涂漆的表面上形成尽可能为固态且具有良好不透明度的耐磨薄膜涂层。另外，在油漆中使用改善薄膜形成、软化胶乳粒子并帮助形成固态漆膜的各种添加剂。
在两种涂料应用中，即，在纸和纸板的涂料中和在油漆中，连接料的目的是使颜料附着到欲涂布的基底和附着到涂层。在油漆中，形成固态涂层，而在纸和纸板的涂料中，使用连接料的目的在于保证涂料的颜料和实际涂料在印刷期间保持附着到纸或纸板。在纸和纸板的涂料中，由于较小量的连接料而没有固态薄膜表面。多孔表面等的目的在于提供油墨对于各种印刷方法(例如，胶印、凹版印刷、凸版印刷、喷墨)的合适沉降速度。
目的在于使原纸或纸板的表面尽可能平滑，从而通过使用尽可能少量的涂料获得尽可能好的覆盖率。出于该原因，通常在涂布之前首先将原纸或纸板预压光。在机器压光机中，在纸或纸板的两侧上有金属轧辊；这保持厚度标准，但密度变化。在软性压光机中，纸或纸板在硬、涂有橡胶的轧辊之间行进。它的一个优点在于密度变化较小。在两种类型的压光机中，通常将一个金属轧辊加热。还存在超级压光机和多辊压光机，其包括超过10个轧辊，纸或纸板在这些轧辊之间行进。在预压光中，常存在两个轧辊，而在完工压光(超级或多辊压光)中，常存在超过十个轧辊。在压光中，将纸或纸板的顶面和底面彼此相对地机械挤压。进行完工压光等以提供改善的预涂层或可印刷的正面涂层(front coat)。压光的最大缺点是其减小涂布的纸或纸板的厚度，即，其增加产品的密度。其他缺点包括减弱刚性水平、强度性质和光学性质。
涂布的纸或纸板的不良光滑度表现为不良覆盖率且需要较大的涂料量来填充在欲涂布的表面上的孔。在印刷涂布表面时，涂层的不良覆盖率常被视为不均匀的印刷品质，即所谓的色斑。涂层的不良光滑度或所产生的不良覆盖率也可导致在有光泽的涂布纸或纸板等级中的光泽色斑或光泽度不均匀。这也称作涂层的不透明度和亮度色斑。关于印刷品的色斑等，可区分以下类型的色斑：反牵力(back trap)、疏水性、单色、密度和干燥色斑。认为色斑是由涂料结构中的微孔度差别或连接料在涂料中的不均匀分布所引起。当在纸或纸板的色斑区域中吸收比邻近区域多或少的油墨时，产生印刷品的色斑。
除了压光之外，还必须进行努力以通过向滑泥(slip)中加入塑性颜料而对粗糙原纸或纸板的不均匀性作出响应。使用其的目的尤其在于增加涂料对基底的不规则性作出反应的能力，以通过压光中的较小压光机负载而维持涂布的纸或纸板的轻结构。通常，该轻结构可看似为印刷品的改善的不透明度、亮度和光学密度。理想地，在压光之后，涂层将具有良好的覆盖率，即，尽可能少的色斑，其将为轻的，即其厚度高，光滑度良好，且纸或纸板的其他品质如光泽度将处于目标水平且色斑将较小。如果一些涂料比其他涂料更易于提供所要的光滑度水平，则可减小压光的压夹压力。在那种情况下，获得更轻、更硬且更坚固的涂层，其仍然具有所要水平的光滑度，并且我们将更接近上述理想。
在用油漆的情况下，没有压光，而且在该涂料应用中，借助于较光滑的油漆涂层获得欲涂漆的表面的改善的覆盖率。这意味着用较小量的油漆可获得足够的覆盖率，由此可特别地节约昂贵的钛。
纸和纸板的涂层的拉毛(picking)，即纤维、颜料或涂层表面本身的剥离，是在品质、特别是印刷方面非常有害的缺陷。在印刷机中，已经从涂层剥离的材料聚积在印刷品表面上且特别是聚积在第一印刷单元(在彩色印刷中)的润版液中。在印刷的纸或纸板中，这被视为色斑、漏失斑点、涂层剥离及其他品质问题。涂层表面的拉毛最常导致单纤维和纤维束的剥离；在最坏的情况下，可能发生一部分涂层的剥落。在印刷中的拉毛是由，为了使油墨在印刷压夹中分流，垂直于涂层表面的力超过在印刷压夹的出口处涂层表面的局部强度而引起。使用连接料以尝试防止这些品质问题。这些连接料的实例包括淀粉。
淀粉形成涂料的连接强度的能力由它的大量羟基引起，这增加了其形成氢键的能力。在油漆中，可见在制造过程期间分离的小(2-150μm)颗粒形式的淀粉。所有植物都含有淀粉。然而，淀粉在商业上由马铃薯、木薯、大麦、小麦、稻米和玉米生成，且在某种程度上，由块茎根、豆科植物、果实和混合物(hybrid)生成。
通常，淀粉不溶于冷水。这归因于淀粉聚合物以通过淀粉颗粒中的氢键结合的组织良好的形式。在加热淀粉水溶液时，淀粉颗粒首先溶胀，然后单个的淀粉聚合物自彼此释放。
常将淀粉处理以使淀粉为阳离子淀粉，在较高干物质含量下溶液的稳定性增加和/或其流变性质改善。作为多元醇，淀粉的化学形成产物通常为醚或酯。这些处理供选方案包括羟基-烷基化、阳离子化、羧甲基化、乙酰化、热机械处理、酶处理、过氧化氢处理、次氯酸钠处理和酸处理。溶于冷水的淀粉，即所谓的冷溶性淀粉，也通过处理淀粉来提供。
天然(未处理的)淀粉为阴离子的；因此，在纸和纸板制造过程期间在没有阳离子处理的情况下其对纤维的附着不良。目前，阳离子淀粉为使用含有季铵基团的环氧化学品制造的醚。阳离子化淀粉为最大量使用的处理过的淀粉。
通常，在淀粉颗粒内的淀粉聚合物将通过加到热水中或蒸煮淀粉水溶液来释放。上文提到的冷溶性淀粉构成它的一个特例。通常，在纸或纸板的涂布中使用的涂布滑泥的目的在于提供尽可能高的干物质含量。通常，随后实现改善的保水性、走纸性和品质性质。因此，在使用淀粉时，进行尝试以使在淀粉的制造过程中需要的水量减至最小。
除了淀粉外，还使用了其他强度改善添加剂。瓜耳胶为最常使用的植物胶。瓜耳胶和刺槐豆胶为种子胶且由半乳甘露聚糖组成。刺槐树胶具有更复杂的结构；其为分支多糖。蔬菜胶的使用受它们高于淀粉的价格限制。它们也比淀粉更难以处理。
纤维素和纳米纤维素也属于多糖。纳米纤维素或微纤维化纤维素可由含有纤维的所有材料如木材制造。纳米纤维素的结构比正常纤维素聚合物的结构显著小，因此，其含有显著更大量的形成氢键的羟基。纳米纤维素也被称为微纤维化纤维素、纳米纤维化纤维素、纳米纤维和微纤维。
因此，需要纸或纸板的较轻涂层或油漆涂层，其提供良好的覆盖率并改善必要的品质性质。轻的光滑涂层给予纸或纸板制造商获得提供高品质印刷结果并降低所需涂布材料成本的光滑成品的可能性。具有良好覆盖率的涂层也可在某种程度上减小原纸或纸板的基重。另外，在纸和纸板的着色中，特别是，与已知解决方案相比较，可实现改善的预涂布。
发明简述
本发明的一个目的在于提供适合纸和纸板产品和油漆、改善它们的光滑度、强度、色斑、覆盖率、不透明度、亮度、印刷品的光学密度及其施胶能力的新涂布颜料。
本发明的目的特别是提供在其涂料结构中含有碳酸盐多糖复合材料的涂布颜料。
讨论的涂布颜料的目的在于提供改善的光滑度和厚度，同时保持纸或纸板产品且特别是油漆的亮度和不透明度在良好的水平上。厚度增加提供较轻的涂布结构。
因此，本发明涉及用于纸或纸板产品的涂布、着色或表面施胶的含有所述复合结构的涂料组合物。该组合物尤其适合用作上述应用的涂布颜料。
更精确地说，根据本发明的涂料组合物通过权利要求1的特征部分表征；其作为油漆的用途通过权利要求9表征；且所述油漆在欲涂漆的表面上的应用通过权利要求19表征。
相应地，根据本发明的涂布的纸或纸板产品通过权利要求10的特征部分表征，且其制造方法通过权利要求14的特征部分表征。
本发明为多功能的且改善各种性质。根据本发明的复合结构尤其提供各种应用的产品的光滑度性质的改善及其色斑的减少以及涂层均匀度的改善。
在纤维产品的情况下，也可将它们的重要性质如亮度、不透明度和适印性保持在良好的水平上，同时由于根据本发明的涂布颜料的较轻结构，可将涂料的一部分原料用根据本发明的涂布颜料替换。通过使用根据本发明的复合材料产生的轻结构和光滑度能够减小在压夹中的压光压力，由此可降低纸或纸板的压实。
附图简述
图1显示涂层的SEM图像，其中根据本发明的碳酸盐淀粉复合材料施用在LWC原纸的表面上(图1A)，而参考涂料使用GCC(图1B)。
本发明优选实施方案的详述
本发明涉及包含复合结构的涂料组合物，其主体由多糖组成，碳酸盐沉积到多糖中。
在该复合结构中多糖相对于碳酸盐的量可宽泛围地改变，尤其是基于其不同的最终用途及使用其的方式而改变。然而，根据一个典型的实例，其量在1/20-2/1范围内，优选为1/15-1/1且最合适地为1/15-1/5。
并且，该复合结构的尺寸可广泛改变，且通常≤700μm。
本发明还涉及涂布的纸或纸板产品，所述组合物在其一个表面或两个表面上铺展成一层或多层。
根据本发明的另一应用包括油漆，其为某些种类的涂料且相应地可由根据本发明的涂料组合物组成或含有所述组合物。
所述多糖优选选自淀粉、羧基-甲基纤维素、瓜耳胶、果胶、壳聚糖、糊精、半乳甘露聚糖、海藻酸盐或纳米纤维素或任何上述物质的混合物，更优选选自淀粉或纳米纤维素，最合适地选自淀粉或冷溶性淀粉。
在淀粉的情况下，可将其粒子处理，之后将其用于所述复合结构中，从而使粒子膨胀或甚至完全或部分地断裂。通常，这通过加热进行，在本发明的情况下，其可例如在含有碳酸盐离子或在占优势的pH下碳酸盐的其他状态的溶液中(即，在所谓的碳酸盐离子溶液中)进行。
碳酸钙和/或碳酸镁借助于低压、加热、混合、配以含有碱或任何上述物质的混合物的添加剂而从碳酸盐离子溶液沉积到冷溶性淀粉、纳米纤维素或其混合物中。
在该复合结构中包括且沉积到多糖中的碳酸盐优选为碳酸钙或碳酸镁或其混合物，由此碳酸盐离子溶液还含有钙或镁离子或其混合物。
关于它们的晶体结构，沉积碳酸钙通常为方解石(calcite)、文石(aragonite)或球霰石(vaterite)。通常，方解石作为片状和立方晶体形式见到。通过改变沉积条件如消石灰的浓度和反应温度也可能获得偏三角面体、菱面体、针状、球形和棱形晶体形式。
根据本发明的复合结构的制造描述在专利申请20125569中，且该申请的发明涉及根据上文提到的申请的复合结构在纸或纸板的涂料中或在油漆中的用途。
“碳酸盐离子溶液(carbonate ion solution)”是指可含有碳酸盐根离子(CO3 2-)、碳酸氢盐离子(HCO3 -)、碳酸(H2CO3)和甚至二氧化碳(CO2)的碳酸盐体系，但该含量和这些状态的相互比率可根据溶液的pH而改变。
因此，碳酸盐体系是指不同碳酸盐状态根据pH的改变。主要状态如下：
H2CO3
↔
HCO3 -↔ CO3 2-。
在酸性pH下，可溶性二氧化碳(CO2)和在较少程度上碳酸(H2CO3)为碳酸盐的主要状态。在中性(pH
7的两侧)和碱性范围内，直至pH约10，碳酸氢盐或碳酸氢盐(HCO3 -)为碳酸盐的主要状态。在高度碱性范围(pH > 10)，碳酸盐(CO3 2-)为主要状态。碳酸盐的碱度是指可用其滴定水溶液至酚酞的终点的强酸的含量。此时，所有CO3 2-都已经转化成离子状态HCO3 -。这在pH约8.3下发生。在纸和纸板制造方法的最重要的pH范围内，pH 6-8，碳酸氢盐(HCO3 -)为最占优势的状态。此外，合理地充分溶解的二氧化碳和一些碳酸及胶态碳酸盐已经从pH范围的酸性范围达到该pH范围。在酸性pH范围的溶液在本文中称为酸性碳酸盐离子溶液。
通过增加pH或温度，碳酸氢盐离子可从碳酸盐离子溶液中变成碳酸盐粒子。相应地，当温度升高时，释放二氧化碳且碳酸氢盐与游离的钙或镁离子根据以下反应方程式反应：
Ca2+ +
2HCO3 -→ CaCO3↓+ CO2↑+ H2O↑。
当足够热的碳酸盐离子溶液经受低压或离心力时，上述反应也会发生，从而二氧化碳从溶液释放到空气中。
当pH用碱、例如用NaOH或Ca(OH)2增加时，碳酸盐粒子可根据以下反应方程式沉积：
Ca2+ +
2HCO3 -+ 2NaOH →CaCO3↓+ Na2CO3
+ 2H2O。
Ca2+ +
2HCO3 -+ Ca(OH)2 →2CaCO3↓+ 2OH-。
认为在酸性碳酸盐离子溶液中的碳酸氢盐帮助所产生的碳酸盐填料附着到多糖聚合物。因而碳酸氢盐离子包括形成氢键的可能性，这对于使多糖附着到纤维尤其重要。人们认为碳酸氢盐在沉积成碳酸盐之前控制着对多糖羟基的附着。
当使用用阳离子化处理的多糖时，在本发明中，也许是阳离子基团帮助所产生的碳酸盐多糖结构附着到涂料的其他组分。由于这些原因，复合颜料能够增强涂料的连接料与所使用的颜料的强烈连接。
如上所提，例如，可将淀粉、羧基-甲基纤维素、瓜耳胶或纳米纤维素或任何上述物质的混合物、更优选淀粉或纳米纤维素、最合适地淀粉用作该多糖。
两性淀粉在比阳离子淀粉宽的pH范围内起作用。因此，它们是将在本发明中使用的有利的多糖。淀粉的其他形成供选方案包括羟基-烷基化、阳离子化、羧甲基化、乙酰化、热机械处理、酶处理、过氧化氢处理、次氯酸钠处理和酸处理。
蔬菜胶比淀粉更难以处理。相应地，聚丙烯酰胺(PAM)、纳米纤维素和羧基-甲基纤维素(CMC)不必处理，因为PAM已经以阳离子形式或阴离子形式见到，且其他已经含有足够量的形成氢键的羟基。因此，以它们未处理的形式，它们非常适合用作本发明中的多糖。
上文提到的根据本发明的复合结构的应用可包括纸的涂料、纸板的涂料和油漆。通常，该复合结构因此充当在最终产品中的涂布颜料。
在纸或纸板涂料或油漆涂料中，该复合结构可与其他涂布颜料一起使用或作为单一涂布颜料使用。
该复合结构最适合以尽可能高的干物质含量配料到油漆或涂布滑泥中。
欲制造的纤维产品可为涂布、表面施胶或着色的印刷纸、包装纸板、牛皮纸或使用机械纸浆或化学纸浆纤维或两者的另一纸等级。
专利申请20125569显示，通过升高处于酸性pH的碳酸盐离子溶液的pH到中性范围，当多糖在酸性碳酸盐离子溶液(pH>6.5)中时，借助于加热、配以含有碱性添加剂的添加剂、低压、混合或任何上述或上述所有的组合，碳酸盐可沉积在多糖上。另外，可以使用影响沉积碳酸盐的晶型和结构的任何已知的添加剂，诸如酸。描述在所述专利申请中且特别地描述在其权利要求中的使碳酸盐沉积在多糖上的方法因此也可结合本发明的涂料组合物的形成而实施。在纸或纸板的制造中，除了不透明度、亮度和适印性(油墨吸收性质的改善)之外，沉积碳酸盐和多糖的该复合结构还给出表面施胶、着色或涂布的最终产品或乳胶漆最重要的色斑减少和光滑度改善。
通常，根据本发明的碳酸盐多糖复合材料根据以下供选例(A-D)用于纸或纸板的涂布、表面施胶或着色中并用于油漆中。涂布、表面施胶或着色可在一侧或两侧上一次或多次地或者使用一种或多种机上或离机涂布单元进行。当涂布进行多次时，可在涂布层之间进行干燥，或可在湿涂层之上直接施用新涂布层。涂布层在本文中是指通过涂布、着色或表面施胶提供在原纸或纸板上的涂布层。该原纸或纸板可被预压光或未被压光。
A) 将根据本发明的复合材料与涂布滑泥以及在该滑泥中使用的其他颜料、连接料和其他添加剂混合，使得该滑泥的干物质含量为至少55%。将该纸或纸板用该滑泥涂布至少一次。此后，可将干燥并涂布的纸或纸板压光到所要的目标光滑度和厚度。涂布或着色的其他可能层在滑泥中未必含有根据本发明的复合材料。当将该纸或纸板用多于一个涂布层涂布时，在将新涂布层铺展在先前涂布层之上之前，可将先前涂布层干燥和/或压光。或者，也可将新涂布层直接铺展在先前层之上，而无需干燥和/或压光。
B) 将根据本发明的复合材料与着色糊浆以及在该糊浆中使用的其他颜料、连接料和其他添加剂混合，使得该糊浆的干物质含量为至少20%。将该纸或纸板用该糊浆着色至少一次。此后，可将干燥并着色的纸或纸板压光到所要的目标光滑度和厚度。可将着色一次或多次的原纸或纸板根据供选例A用一个或多个涂布层涂布，或用不含所述复合材料的一个或多个涂布层涂布。当将纸或纸板用多于一个涂布层涂布时，在将新涂布层铺展在先前涂布层之上之前，可将先前涂布层干燥和/或压光。或者，也可将新涂布层直接铺展在先前层之上，而无需干燥和/或压光。
C) 在表面施胶中，使用根据本发明的复合材料，由此可控制表面的拉毛问题，且获得涂层，其改善印刷品的亮度、不透明度和光学密度。当在表面施胶中使用根据本发明的复合材料时，也可以将其他颜料、连接料和添加剂用于表面施胶糊浆中。在供选例B的着色和/或供选例A的涂布之前或在铺展不含复合材料的着色层或涂布层之前，可将表面施胶用作在原纸或纸板上的第一涂布。当将该纸或纸板用多于一个涂布层涂布时，在将新涂布层铺展在先前涂布层之上之前，可将先前涂布层干燥和/或压光。或者，也可将新涂布层直接铺展在先前层之上，而无需干燥和/或压光。
因此，一个或多个着色层或一个或多个涂布层或一个或多个表面施胶层含有根据本发明的复合材料，而其他层可含有所述复合材料或不含所述复合材料。
D) 在油漆中使用根据本发明的复合材料，特别是，由于改善的覆盖率而降低所需的油漆量，而没有减弱油漆层的拉毛强度、不透明度或耐磨性。
上文提到的其他添加剂包括其他颜料、连接料和添加剂，诸如胶乳、聚乙烯醇、CMC、淀粉、蛋白质、酪蛋白或分散剂、防沫剂、除沫剂、pH调节剂、硬化剂、保水性和流变学的调节剂、合成增稠剂、润滑剂、光学澄清剂、着色剂和杀微生物剂。
胶乳是在纸或纸板应用和油漆应用中最常使用的连接料。通常，胶乳为苯乙烯丁二烯、聚乙酸乙烯酯和丙烯酸酯胶乳的组合或它们的不同共聚物的组合。在两种上述应用中，已经尝试降低胶乳在涂布滑泥或油漆中的份数以降低成本。
胶乳的量根据印刷方法而改变。在胶版印刷中，纸的表面通过水润湿，由此拉毛强度(特别是湿强度)具有重要性且通常需要10-15份胶乳。在凹版印刷中，不使用润版溶液，但纸的光滑度是一项重要性质。在那种情况下，胶乳的量通常为4-5份胶乳。
最常见的其他连接料为淀粉、羧基-甲基纤维素(CMC)、聚乙烯醇、蛋白质和酪蛋白。聚乙烯醇和CMC产生最佳连接强度，但比胶乳昂贵，它们并不以较大程度使用。
关于在涂布滑泥中使用的其他添加剂包括分散剂、防沫剂、除沫剂、pH调节剂、硬化剂、保水性和流变学的调节剂、合成增稠剂、润滑剂、光学澄清剂、着色剂和杀微生物剂。
用上文提到的复合结构涂布的原纸或纸板特别是含有化学纸浆纤维和/或木质纤维和/或合成纤维。在本发明中，所述纤维可为任何天然纤维和/或合成纤维。特别是，所述纤维可包括化学纸浆或机械纸浆或其混合物。例如，硫酸盐和亚硫酸盐纤维素纤维、溶解纸浆、纳米纤维素、化学-机械纸浆(CTMP)、热机械(TMP)压力磨木浆(PWG)、磨木浆、再循环纤维或脱墨纸浆的纤维可包含固态物质。通常，硫酸盐和亚硫酸盐纤维素被称作化学纸浆，且热机械纸浆、压力磨木浆和磨木纸浆被称为机械纸浆。
除了涂布、表面施胶或着色的印刷纸和包装材料外，不同的专用等级纸(例如，壁纸原纸和牛皮纸)和不同的油漆构成良好的应用，因为，在这些产品中，涂布层的光滑度和色斑具有极大的重要性。在这些应用中，特别是，表面施胶和着色是必要的。
本发明还涉及制造涂布的纸或纸板产品的方法，其中将上文提到的涂料组合物在未涂布的纸或纸板产品的一侧或两侧上铺展以形成一层或多层。
所述涂布方法，即铺展所述组合物的方法可采用在涂布期间接触纸或纸板的方法或非接触式涂布方法。最重要的非接触式方法为幕涂和喷涂。刮涂、棒涂、气刷涂布和薄膜转移涂布是最重要的接触式涂布方法。刮涂可进一步分成长停留时间、短停留时间和喷射应用。在上文提到的这些方法中，涂布滑泥用水溶液制备，在涂布之后将其干燥。在纸和纸板的涂布中，干燥通常用热空气或红外灯进行。通常，油漆通过空气干燥来干燥。还有无水或粉末涂布方法，其意欲制备附着到欲涂布的表面上的带电干燥颜料。这些方法还可采用连接料的使用。涂布也可在所制造的纸或纸板的表面上直接施用，而无需单独的中间油墨辊轧(机上涂布)，或在中间油墨辊轧之后在单独的涂布头(机外涂布)上施用。纸或纸板的两侧可同时或在不同阶段涂布。涂布可进行一次或多次，由此干燥可在不同的涂布操作之间进行。通常，涂布滑泥的干物质含量为约60%或更多，且涂层的量为10-30g/m2/侧。另外，进行表面施胶和着色，其中糊浆的组成更简单，且涂料的干物质含量和所要量更低。
在表面施胶中，纸或纸板的拉毛强度和硬度增强，且任何部分松散的纤维及其他组分都可结合到表面上。这还改善光滑度、孔隙度、光泽度和油墨的吸收。表面施胶还可构成欲涂布的纸和纸板的预处理。淀粉因而可用于干物质含量为约10%的表面施胶糊浆中。在表面施胶中，在原纸或纸板表面上的表面施胶量通常为0.5…3g/m2/侧。在表面施胶中常规使用池式施胶机或Sym-Sizer施胶涂布机。
轻涂布，即着色，改善纸/纸板的表面的性质和适印性。该糊浆常含有加到淀粉溶液中的颜料，常为碳酸钙，和可能的添加剂。在着色中的干物质含量为约20-55%。根据纸和纸板等级和使用目的，涂料量为1…10g/m2/侧。
关于涂层的覆盖率，与例如气刷涂布、薄膜转移涂布和非接触式涂布法相比，刮涂在粗糙原纸或纸板上提供具有不良覆盖率的表面。这归因于刮涂没有追随欲涂布表面的不规则性的能力。
以下非限制性实施例说明本发明及其优点。
实施例
实施例
1
制备碳酸盐离子溶液，因此在55℃下将170g生石灰(CaO)与1000g水混合。使这样产生的Ca(OH)2-浆料在混合物中与通至其中的二氧化碳反应，因此最终pH为6.2。使该溶液沉降48小时，然后将澄清溶液与沉降的成分分离。该溶液的干物质含量为42%。将这样制备的碳酸盐离子溶液在如下所述的试验中用作蒸煮涂料淀粉的原料。
实施例
2
在该实施例中将根据先前实施例制备的碳酸盐离子溶液用作淀粉的蒸煮水。在试验点A，将20份淀粉与实施例1的碳酸盐离子溶液一起蒸煮(95℃，30℃，混合)，使得糊浆的最终干物质含量为50%。所使用的淀粉为来自Chemigate Oy的马铃薯淀粉(涂料品质)。在试验点B，使用与在试验点A相同的淀粉。在试验点B，首先将淀粉蒸煮(95℃，30分钟，混合)且通过温和地混合向其中加入重质碳酸钙(Hydrocarb
90, Omya)，使得淀粉的比例为20份且最终干物质含量为50%。
使用三个不同的棒来涂布80g/m2的未涂布复印纸(copying paper)到三种不同的涂布重量。该涂布通过实验室涂布机(RK K303 multicoater)使用速度6来进行。此后，将纸张在调适室中在23℃和50%相对湿度下干燥48小时。此后，确定它们的涂布重量且将它们在以下条件下软压光：
• 50℃
• 两个压夹
• 压力200kN/m。
测定压光样品的以下性质：
• ISO亮度(Minolta分光光度计3610d)，ISO 2470
• 不透明度(Minolta分光光度计3610d)，ISO 2471
• 厚度(L & W测厚仪SE51)，ISO 534
• 纸的拉毛强度(蜡粘试验(Wax
pick test))，T 459 OM 93
• 光滑度(派克印刷表面(Parker print
surface))，ISO 8791-4。
结果示于表1中。将所有结果标准化到8g/m2的涂布重量。
表1. 标准化到8g/m2的涂布重量的结果
表1显示，当可将涂料的结构保持轻(高厚度)且使涂层的表面光滑时，还实现了优异的亮度和不透明性质。如果这两个试验点的涂布样品已经被压光到相同的光滑度水平，则根据本发明的涂料(试验点A)的性质甚至将更佳，因为压光可在较低压夹压力下进行。
实施例
3
在该实施例中将根据实施例1制备的碳酸盐离子溶液用作蒸煮淀粉的蒸煮水。在这些试验中使用的马铃薯淀粉得自Chemigate Oy
(Raisamyl)。
在试验点A，将35份淀粉与实施例1的碳酸盐离子溶液一起蒸煮(95℃，30分钟，混合)，使得糊浆的最终干物质含量为40%。在试验点B，使用与在试验点A相同的淀粉。在试验点B，首先将淀粉蒸煮(95℃，30分钟，混合)且通过温和地混合向其中加入重质碳酸钙(Hydrocarb
90, Omya)，使得淀粉的比例为35份且最终干物质含量为40%。
三种不同量的涂布通过CLC涂布机(CLC 6000)在40g/m2的LWC原纸上进行。在该涂布中使用刮涂单元和800m/min的速度。目标涂布量为3-9g/m2。此后，在测量之前，将纸张在23℃和50%的相对湿度下调适48小时。此后，证实其涂布量且将它们在与先前实施例2相同的条件下压光。测定压光样品的以下性质：
• ISO亮度(Minolta分光光度计3610d)，ISO 2470
• 不透明度(Minolta分光光度计3610d)，ISO 2471
• 厚度(L & W测厚仪SE51)，ISO 534
• IGT拉毛(AIC2-5)，4m/s，中等粘性油，ISO
3783
• 光滑度(派克印刷表面)，ISO 8791-4。
如下评估色斑。样品使用圆点在60l/cm的四色热定形-偏移线(Heatset-offset line)频率下印刷。测量在样品两侧上的“色斑”区域上的C70和B70框，从而围绕它们的一些纸也包括在图像中。在本文中，使用聚类方法，其中色斑(0.5-10mm)通过阈值方法寻找且根据尺寸和对比度分组。作为测量仪器，使用Hewlett-Packard ScanJet
7400C台式扫描器，其中使用3.02版的Hewlett-Packard
Precision Scan Pro系统软件。在该测量中，系统软件的设置根据表2。
表2. 用于测定色斑的Precision Scan pro软件的设置
结果示于表3中。将所有结果标准化到8g/m2的涂布重量。
表3. 标准化到8g/m2的涂布重量的结果
表3显示，当可将涂料的结构保持轻(高厚度)且使涂层的表面光滑时，还改善了色斑指数(较低的值)。色斑指数为通过数值强调色斑的尺寸和对比度的指数。如果这两个试验点的涂布样品已经被压光到相同的光滑度水平，则根据本发明的涂料(试验点A)的性质甚至将更佳，因为压光可在较低压夹压力下进行。
原纸的选择明显地影响亮度的水平。任何其他选择也已经提供改善的亮度结果。
图1的SEM图像显示本发明的复合材料(试验点A)提供由小颗粒组成的表面(图1A)。含有重质碳酸钙的涂料(试验点B)明显构成比根据本发明的试验点A(图1A)更致密且更粗糙的表面(图1B)。这些图的放大显著小于人眼的分辨力。当视觉检查时，较小的颗粒由于其均质性和小颗粒而提供改善的覆盖率。
Claims (19)
1. 用于对纸或纸板产品进行涂布、着色或表面施胶的涂料组合物，其特征在于其含有具有多糖主体的复合结构，碳酸盐已经沉积到多糖主体中。
2. 权利要求1的涂料组合物，其特征在于所述多糖为淀粉、冷溶性淀粉、羧基-甲基纤维素、瓜耳胶或纳米纤维素或任何上述物质的混合物，优选淀粉或纳米纤维素，最优选冷溶性淀粉，由此所述多糖主体的形状优选为溶胀的或部分或完全断裂的。
3. 权利要求1或2的涂料组合物，其特征在于所沉积的碳酸盐为碳酸钙或碳酸镁或其组合，且所述碳酸盐的至少一部分优选从溶液直接沉积到所述多糖主体中。
4. 权利要求3的涂料组合物，其特征在于所述碳酸盐的一部分为加入的碳酸盐，其优选为碳酸钙，例如沉积碳酸钙(PCC)或重质碳酸钙(GCC)或其混合物。
5. 前述权利要求中任一项的涂料组合物，其特征在于其还包含其他颜料、连接料和添加剂，诸如胶乳、聚乙烯醇、CMC、淀粉、高岭土、煅烧高岭土、滑石、二氧化钛、复合颜料、颗粒颜料、蛋白质、酪蛋白、分散剂、防沫剂、除沫剂、pH调节剂、硬化剂、保水性和流变学的调节剂、合成增稠剂、润滑剂、光学澄清剂、着色剂和/或杀微生物剂。
6. 权利要求1-5中任一项的涂料组合物，其特征在于其为具有至少55%的干物质含量的涂布滑泥。
7. 权利要求1-5中任一项的涂料组合物，其特征在于其为具有至少20%的干物质含量的着色糊浆。
8. 权利要求1-5中任一项的涂料组合物，其特征在于其为具有至少2%的干物质含量的表面施胶糊浆。
9. 权利要求1-8中任一项的涂料组合物作为油漆的用途。
10. 涂布的纸或纸板产品，其特征在于，权利要求1-8中任一项的组合物在其一个或两个表面上铺展成一层或多层。
11. 权利要求10的涂布的纸或纸板产品，其特征在于其他涂布、着色或表面施胶糊浆的一层或多层铺展在其一个或两个表面上。
12. 权利要求10或11的涂布的纸或纸板产品，其特征在于已经铺展在其表面上的涂料组合物在干燥涂布、着色或表面施胶的一层或多层之后已经形成，其基重为至少0.05g/m2。
13. 权利要求10-12中任一项的涂布的纸或纸板产品，其特征在于其为表面施胶或着色的印刷纸或填充材料或诸如壁纸原纸或牛皮纸的专用等级纸。
14. 制造权利要求10-13中任一项的涂布的纸或纸板产品的方法，其特征在于权利要求1-9中任一项的涂料组合物在未涂布的纸或纸板产品的一侧或两侧上铺展成一层或多层。
15. 权利要求14的方法，其特征在于使用接触或非接触式涂布方法以铺展所述涂料组合物，其中所述非接触式方法选自幕涂和喷涂、电场辅助涂布和干粉涂布；且所述接触式方法选自刮涂、棒涂和气刷涂布和薄膜转移涂布。
16. 权利要求14或15的方法，其特征在于所述涂料组合物用水溶液制备，且在铺展到所述纸或纸板产品上之后，过量的水通过干燥、优选用热空气或红外灯干燥而除去。
17. 权利要求14-16中任一项的方法，其特征在于所述涂布在没有单独的中间辊轧的情况下进行。
18. 权利要求14-17中任一项的方法，其特征在于所述涂布在中间辊轧之后在单独的涂布站进行。
19. 使油漆铺展在欲涂漆的表面上的方法，其特征在于将权利要求1-9中任一项的涂料组合物与任选的添加剂和连接料混合，然后将所述组合物用轧辊或通过喷雾以润湿形式或通过粉末涂漆以干燥形式铺展到所述表面上，然后将油漆涂层干燥。
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