CN1522327A - 颜料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种颜料颗粒的含水浆液或分散液，含有至少部分地吸附于颜料颗粒中的两亲型聚合物作为分散剂，其中浆液或分散液以如下方式显示温度依赖性粘度，即当温度从约20℃升高至约100℃时，粘度增加至少约2倍。本发明还涉及浆液或分散液的制备、涂布用彩色组合物、其制备方法、涂布纸或纸板的制备方法和可通过此方法获得的纸或纸板。

Description

颜料组合物
本发明涉及一种颜料颗粒的浆液或分散液及其制备，其中所说的浆液或分散液中含有两亲型聚合物作为分散剂。本发明还涉及一种涂布用彩色组合物、其制备方法、用于制备涂布纸或纸板的方法及可通过此方法获得的纸或纸板。
纸经常需要涂布，以便给纸赋予某些所需的性能。例如，表面适宜于印刷或具有改进光泽特性经常是人们所期望的。
通常人们所期望的是，纸的表面应当显出某种程度的光泽，以便产生美学愉快性，并且从印刷的角度考虑也需要如此。光泽可以通过纸的轧光来机械性赋予。然而，在轧光过程中，纸的体积会减小，导致纸结构缺少刚性，更易弯曲和柔软。广度轧光的其次效果是为获得光泽，但总是不合意的。
常规用于纸的涂布用彩色组合物中通常含有颜料颗粒的浆液或分散液以及各种添加剂。涂布用彩色组合物的制备通常是通过首先提供与一种或多种分散剂一起的颜料颗粒的分散液或浆液，然后将这种分散液或浆液与添加剂如粘合剂(例如，胶乳或淀粉)和流变剂如助粘合剂或增稠剂(例如，CMC)混合。除此之外，可以含有光学增白剂和其它常规使用的添加剂，如pH调节剂、抑泡剂，润滑剂，防腐剂，不溶粘料(insolubilisers)等等。
使用高固形物含量的涂布用色料一般来说可以减少干燥涂布纸所需的能量，并且可以降低水和粘合剂迁移至纸幅中的趋势。由此使总体涂布操作更快。
颜料颗粒通常是小的、带弱电荷的颗粒，例如，平均直径为约0.2-约1μm。当悬浮于水中时，颗粒由于吸引力而如果这些吸引力强于排斥力的话具有聚集的趋势。由此，当颜料浆液的固形物含量增加时，可能会发生附聚或分散颜料的其它问题。因此，添加一种或多种分散剂是必要的。常用的分散剂以阴离子、带电荷聚合物为主，如聚丙烯酸(PAA)和多磷酸盐。一般来说，添加分散剂会使粘度降低至某种程度，之后分散剂的任何进一步添加，由于分散剂所固有的粘度，都会导致粘度明显增加。由此，通常是分散剂的最佳浓度对应于一定固形物含量的颜料浆液的最低粘度。对一定的分散剂来说，这种浓度很大程度上取决于所用颜料的类型。
此外，如果，例如，大量地使用带大量电荷的分散剂(例如，PAA)，则所获得的任何涂布废纸都会含有高含量的带重电荷的物质，这些物质，当再引入造纸机的湿端时，会干扰其中所用的絮凝剂和其它试剂的功能。
很多在溶液中的聚合物，特别是不带电荷的聚合物，都以如下方式显示温度依赖性粘度，即大于某个温度时溶液的粘度明显增加，并且由于聚合物链的缔合而使聚合物最终开始胶凝或沉淀。粘度的明显增加解释为聚合物链之间的疏水性相互作用，这种疏水性相互作用是由包围在聚合物周围的水外壳逐渐摧毁所引起的。随着温度进一步升高，氢键继而消失并且由此释放水分子。还形成缔合聚合物链的更大聚集体，从而减少了聚合物链与水接触的总面积。在不带电荷的聚合物情况时，可以通过添加表面活性剂来提高使粘性开始明显增加的温度，从而凭借其中所吸引的表面活性剂离子，使不带电荷的聚合物分子具有像带电分子那样的性能，并且在低于例如100℃时不会发生粘度的明显增加。
US 6117491和US 6123996中公开了使用聚合物，其粘度在加热时增加，作为纸涂布用组合物的增稠剂。EP-A-359349中也公开了类似的组合物。
本发明的目的是提供一种颜料颗粒的分散液或浆液，所说的分散液或浆液具有低粘度但具有高固体含量。
本发明的另一个目的是提供一种以分散液或浆液为基料的涂布用彩色组合物，其中所说的分散液或浆液能够快速固定在纸或纸板表面。
本发明的再一个目的是提供一种涂布纸或纸板的制备方法，其中所说的涂布纸或纸板的表面适宜于印刷或具有高度光泽特性，所说的制备方法无需，例如，广度轧光(extensive calendering)。
本发明的一个方面涉及一种颜料颗粒的含水浆液或分散液，该含水浆液或分散液中含有两亲型聚合物作为分散剂，其中两亲型聚合物至少部分地吸附于颜料颗粒上，其中浆液或分散液以如下方式显示温度依赖性粘度，即当温度从约20℃升高至约100℃，优选从约30℃升高至约80℃，首选从约40℃升高至约70℃时，粘度增加至少约2倍，优选至少约5倍，首选至少约10倍。继续加热至更高温度，最终导致系统失稳定并且强烈聚集。
浆液或分散液的固体含量大于约60wt％是适宜的，优选大于约70wt％。上限仅由粘度来决定，低于约20℃、优选低于约30℃对可以将浆液或分散液泵抽来说应当是足够低的。低于约20℃时，布鲁克菲尔德粘度优选为约50-约1000mPa，首选约50-约200mPa。实际中，提供固体含量超过约80wt％的可用浆液或分散液可能是困难的。
适宜地，颜料颗粒是带弱电荷的，并且优选是无机的，如粘土(例如，高岭土)、TiO2、碳酸钙或其混合物。通过使用粘土，通常可以较容易地给纸赋予光泽。另一方面，碳酸钙成本较低并且经常固有地显出较亮的颜色。碳酸钙可以，例如，以沉淀碳酸钙(PCC)或重质碳酸钙(GCC)的形式使用，例如，重质石灰石、大理石或白垩。本发明发现，当使用PCC作为颜料颗粒时，本发明特别有利，这种颗粒由于具有狭窄颗粒粒度分布而通常难以分散。
适宜地，颜料颗粒的平均颗粒直径为约0.1-约2μm，优选约0.2-约1μm。
本文中所用的术语“分散剂”是指参与颜料颗粒的解絮凝过程的化学物质。由此，分散剂降低了将颜料分离成离散颗粒、提供稳定性防止储藏时附聚和降低高固体含量下的粘度所必需的能量。与通常分类为表面活性剂的化学物质不同，分散剂优选对表面张力只具有很少作用、只具有很少的润湿作用、低起泡性，但具有高解絮凝能力。与正常情况下完全溶解于水中的增稠剂不同，本发明的分散剂至少部分地吸附于颜料颗粒上。
用作分散剂的两亲型聚合物，其平均分子量优选为约2000-约200000，更优选约3000至约100000，并且首选约5000-约20000。
本发明中所用的分散剂具有与PAA不同的结构，并且与亲水型PAA不同，它是两亲型聚合物，即同时含有亲水和疏水基团。亲水基团优选选自带电荷的阴离子部分、PEO/PPO(聚环氧乙烷/聚环氧丙烷)或其混合物。在优选类型的聚合物中，至少一些亲水基团是带电荷的，这些基团首选选自无机或有机酸的残基，如磺酸根、膦酸根、羧酸根或其混合物。优选的聚合物是含有亲水和疏水残基的共聚物，其中亲水和疏水残基优选是沿着主链而交替的，同时亲水(优选带电荷的)的连结基团(anchoring group)位于主链上。疏水残基优选是C4-C20、首选C4-C18碳链。适宜地，亲水残基沿聚合物主链含有PEO/PPO链或链段。亲水残基优选含有约5-约50个EO/PO单元，首选约20-约50个EO/PO单元。
据发现，本发明的两亲型聚合物在约20-约100℃之间本身并不显示明显的粘度增加，但当部分地吸附于颜料颗粒上则显出明显的粘度增加。如果聚合物是带电荷的话，据信一些电荷通过吸附于颜料颗粒的表面而被中和，而聚合物凭借残余的电荷仍能保持其的分散作用。由此，通过部分电中和而吸附于表面并且在侧链上仍保留电荷是本发明优选聚合物的一个特征。然而，在约20-约100℃之间本身就显示明显粘度增加的两亲型聚合物也可以用于本发明，前提条件是它们作为分散剂是有效的并且当至少部分地吸附于颜料颗粒上时也显示这种温度依赖性粘度特性。
在低于约20℃的温度下，聚合物的亲水和疏水尾基从颜料颗粒的表面伸出，由此产生电位阻或空间位阻稳定。凭借后者形式的稳定，仅仅依靠借助于电荷的稳定化作用，本发明的聚合物据信对盐的存在比对聚合物的存在更不敏感。
根据一个优选的实施方案，分散剂是丙烯酸酯共聚物，该共聚物具有疏水侧链、亲水侧链并且具有膦酸或羧酸作为阴离子。疏水侧链优选是C4-C20、并且首选C4-C18碳链。所说的亲水链优选含有环氧烷基团，优选EO(环氧乙烷)和/或PO(环氧丙烷)基团，更优选2-50个并且首选10-30个EO和/或PO基团。优选，环氧烷基团仅是EO基团或者基本上仅是EO基团。聚合物中的膦酸根基团导致对碳酸钙颗粒的强烈吸附。
根据另一个优选的实施方案，分散剂选自疏水改性的羧甲基纤维素(HM-CMC)。特别优选的HM-CMC聚合物是可通过以下方法获得的聚合物：包括将碱金属纤维素与至少三种烷基化试剂A，B和C反应；
-一种或多种试剂A，选自卤代乙酸、碱金属卤代乙酸盐、碱金属乙烯基磺酸盐和乙烯基磺酸；
-一种或多种试剂B，具有式R’-(OCH2CH(R2))n-P，其中R’表示C2-C7基团，R2是氢或甲基，n是0-2并且P表示缩水甘油醚基团、3-卤代-2-羟基丙基醚基团、1，2-环氧基团或卤素；和
-一种或多种试剂C，具有式R3-(OCH2CH(R2))m-P，其中R3表示C8-C30基团，m是0-10，并且R2和P具有如上所述的含义。这种HM-CMC聚合物可详见WO 98/56825。
或者，可以使用以聚氨酯化学结构为基础的共聚物作为分散剂，如US4096127或US4777224所述，即，显示至少一个羧酸残基作为阴离子部分的聚氨酯共聚物。作为另一种替代，可以使用以α-烯烃/马来酸酐化学结构为基础的共聚物作为分散剂，如US 4931197中所述，特别是其中的实施例1中所述，即，显示至少一个羧酸残基作为阴离子部分的α-烯烃/马来酸共聚物。
用作分散剂的聚合物也可以是以任何化学结构为基础的，其中所说的化学结构能够产生具有相似疏水和亲水部分的共聚物，其中阴离子连结基团可以含有任何适宜的酸性官能团，例如，通过沿主链引入带电荷基团或者与疏水和亲水尾基接枝而改性的天然聚合物，诸如碳水化合物，其实例为前面所提及的疏水改性的羧甲基纤维素。
应当理解的是，浆液或分散液可以含有一种或多种如上所述的两亲型聚合物，非必须地与一种或多种其它分散剂联用。
适宜地，浆液或分散液的固体含量为约40-约80wt％，优选约60-约75wt％，固体的主要部分，优选基本上所有，由颜料颗粒所构成。适宜地，它含有以干颜料计约0.1-约4wt％、优选以干颜料计约0.1-约2wt％的一种或多种如上所述的两亲型聚合物作为分散剂。含水量以干颜料计为约20-约60wt％是适宜的，优选以干颜料计约25-约40wt％。其它组分的含量以干颜料计优选小于约0.5wt％，首选小于约0.1wt％。
本发明还涉及如上所述的浆液或分散液的制备方法，该方法包括将颜料颗粒、水和两亲型聚合物混合的步骤，其中所说的两亲型聚合物至少部分地吸附于颜料颗粒上，以便获得如前所述的显示温度依赖性粘度的浆液或分散液。
本发明还涉及一种涂布用彩色组合物，该组合物含有如上所述的浆液或分散液和至少一种选自如下的添加剂：粘合剂、助粘合剂，流变改良剂，抑泡剂，光学增白剂，pH调节剂，润滑剂，防腐剂和不溶粘料，其中涂布用彩色组合物显示如上浆液或分散液中所述的温度依赖性粘度。由此，当温度从约20℃升高至约100℃，优选从约30℃升高至约80℃，首选从约40℃升高至约70℃时，粘度增加至少约2倍，优选至少约5倍，首选至少约10倍。
就浆液或分散液本身而言，如上所述，在约20-约100℃之间显示明显粘度增加的性能取决于两亲型聚合物作为分散剂的存在，其中所说的两亲型聚合物至少部分地吸附于颜料颗粒上。
涂布用彩色组合物的固体含量大于约50wt％是适宜的，优选大于约60wt％。上限仅由粘度来决定，低于约20℃、优选低于约30℃对能够将组合物涂敷于纸或纸板的表面应当是足够低的。低于约20℃时，布鲁克菲尔德粘度优选为约50-约5000mPa，首选约50-约3000mpa。实际中，提供固体含量超过约80wt％的可用浆液或分散液可能是困难的。
用作分散剂的两亲型聚合物在涂布用彩色组合物中的存在量，以100pph(每百份之份数)颜料颗粒计，为约0.05-约10pph，优选约0.1-约5pph，首选约0.1-约2pph。如果固体含量较低，例如低于约60 wt％，则分散剂的量在某些情形中也可能低于上述数值，而较高含量对高固体含量的组合物而言有时是必要的。在各自情况中所含的分散剂的适宜量可以由本领域技术人员仅仅通过常规实验便可以确定。
组合物中优选含有约5-约25pph的一种或多种粘合剂。任何常规的粘合剂都可以使用，如淀粉、胶乳、蛋白质、聚乙烯醇及其混合物。
组合物中优选含有约0.1-约5pph的一种或多种助粘合剂或流变改良剂。任何常规的助粘合剂都可以使用，如羧甲基纤维素(CMC)、其它纤维素衍生物、聚乙烯醇、藻酸钠、碱溶胀性聚丙烯酸盐及其混合物。
组合物中优选含有约0.1-约5pph的其它添加剂。任何常规的添加剂都可以使用，如抑泡剂，分散剂(除至少部分地吸附于颜料颗粒上的两亲型聚合物外)，光学增白剂(OBA)，润滑剂，pH调节剂，不溶粘料等等。所有这些添加剂都是常规的并且可以是本领域技术人员容易选择的。
本发明的一个特别优选的组合物中含有，以100份颜料计并且按干固体含量以重量基准计算：颜料，100pph；作为分散剂的两亲型聚合物，约0.1-约4wt pph，首选约0.1-约2pph；粘合剂，约5-约25pph，首选约10-约15pph；助粘合剂或流变改良剂，约0.1-约4pph，首选约0.5-约2pph；其它添加剂，约0.1-约5pph，首选约0.1-约2pph。
本发明还涉及本发明涂布用彩色组合物的制备方法，该方法包括将如前所述的颜料颗粒的浆液或分散液与选自粘合剂、助粘合剂、流变改良剂、抑泡剂、光学增白剂、pH调节剂、润滑剂、防腐剂和不溶粘料中至少一种添加剂混合的步骤。
本发明还涉及涂布纸或纸板的制备方法，该方法包括以下步骤：将如上所述的涂布用彩色组合物涂敷至纸或纸板幅，随后使所说的涂布用彩色组合物达到足以导致粘度增加至少约2倍、优选至少约5倍、首选至少约10倍的温度，适宜地，所说的温度大于约20℃，优选大于约30℃，首选大于约40℃。由此使涂层能够快速固定在纸或纸板上，防止涂层成分的任何流动。
涂敷量不是关键，并且可以是任何常规使用量，例如约1-约50g/m2，优选约3-约25g/m2，按纸或纸板每面的干固体进行计算。
涂布可以联机进行或者脱机进行。在任一情形中，可以使用不同类型的涂布方法，其中的一些方法更适宜在脱机涂布的情形中适宜，并且另一些适宜在联机的情形中适宜。例如，刮板涂布在两种情形中都方便使用，而气刀涂布、辊涂、上浆压涂(size press coating)和浇注涂布通常情况下只在联机涂布中使用。然而，主要使用的方法是刮板涂布。
在涂布过程中，通常情况下一开始给纸表面涂敷明显过量的色料，例如通过将纸幅在辊上经过一装有涂布用色料的托盘，如借助于辊式涂敷器。或者，可以使用喷射式涂敷器。在刮板涂布情形中，通过刮板的刮擦或擦拭作用，连续挤压至辊或圆筒的表面，将过量的涂布用色料从纸上除去，其中所说的刮板通常情形下是金属。刮板涂布装置已开发有不同的很多种，但是刮板涂布的基本原理基本上是相同的。本发明的涂布用色料可以在所有常规的涂布方法中使用，无论是联机还是脱机方法，其中刮板涂布和上浆压涂，特别是刮板涂布，是优选的。
涂布之后，将纸干燥，在联机涂布情形中，干燥通常是在机器的干燥区所完成。在干燥区所常规使用的干燥方式，可以使用如红外辐射、热空气、加热圆筒或其任何组合。对本发明来说，干燥方式并非关键。当对纸进行加热处理以便使其干燥，例如借助于红外辐射时，优选达到使粘度明显增加、从而导致涂布用色料固色的温度。
通过使用本发明的特定聚合物作为对颜料颗粒的分散剂，意想不到地发现可以显著改进光泽。其它品质也意想不到地得到改进。例如，在涂布纸表面上的色料粘合剂得到更均匀的分布，导致斑点现象减少。当在纸上进行印刷时，所获得的颜色密度也得到提高。据观察，涂敷并干燥的涂层内的内聚性也得到改进。由此，当将本发明的纸折叠或弄皱时，据观察涂层的开裂减少。
当吸附至颜料颗粒上时(与在不含这种颗粒的溶液中时的情形不同)，本发明的很多聚合物，加热时的储能模量(G’)在流变仪上于低振荡剪切条件下测定可能会增加约100倍或1000倍甚至10000倍或更高。此时，水相基本上被排出涂布用色料，产生凝胶状结构。
此外，通过使用本发明的聚合物作为分散剂，当加热时可以使涂层基本上瞬时固定在纸表面上。因此，本发明的涂布体系可以设计成在所需的温度下固定，并且由此可以根据各自独立的造纸机进行定制。
此外，通过使用本发明的涂布用色料，可以本质上降低斑点现象，斑点现象部分归因于涂布后粘合剂和颜料从涂层中迁移至纸基中，以及降低在将涂布纸干燥的过程中任何额外的反向迁移。
在一些情形中，制备高固形物含量的涂布用彩色组合物也可能是可行的，由此在涂布之后干燥所需要的时间缩短，从而加速了制造过程并且导致能量消耗降低。然而，在如此高固形物含量下，结合造纸机的高速度，就必须确保当受到高剪切力时应当避免颜色的剪切稠化。
如上所提及的，相比用现有技术的方法，本发明可以制备出性能更好的纸或纸板。由此，本发明还涉及可通过上述方法获得的纸或纸板。
下面，将通过以下的实施例对本发明作进一步描述。使用DispexTM作为参照分散剂，其含有常规的阴离子，聚丙烯酸钠。按重量基准进行计算，为达到同样低的粘度，本发明分散剂需要较高的量。按电荷基准进行计算，本发明的分散剂更有效。在实施例中，涂布在中式规模的涂布机以及在实验室涂布机中均进行实施。如果没有其它说明，所有的百分数和份数均指重量百分数和重量份。
实施例1(对比)：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将3.38g(0.9％)聚丙烯酸钠分散剂(DispexTMN40，Ciba SpecialtyChemicals制造)的40％水溶液、86.32g去离子水、0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、150g偏三角面体沉淀碳酸钙(HuberEngineered Materials制造)、33.33g(11％)SB胶乳(BaystalP7105，Eka Polymer Latex制造)的50％分散液和8.40g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例2(对比)：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将1.08g(0.15％)聚丙烯酸钠分散剂(DispexTMN40，Ciba SpecialtyChemicals制造)的10％水溶液、48.98g去离子水、0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、72g菱形六面体沉淀碳酸钙(HuberEngineered Materials制造)、16.06g(11％)SB胶乳(BaystalP7105，Eka Polymer Latex制造)的50％分散液和4.02g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例3：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将30.0g(2％)含有PEO/PPO梳形链段并且含有膦酸作为连结基团的分子量分布为5000-30000g/mol的苯乙烯丙烯酸丁酯梳形共聚物的10％水溶液分散剂、62.68g去离子水，0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、150g偏三角面体沉淀碳酸钙(Huber Engineered Materials制造)、33.33g(11％)SB胶乳(Baystal P7105，Eka Polymer Latex制造)的50％分散液和8.48g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例4：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将9.90g(1.1％)含有PEO链段、C16烷基并且含有羧酸作为连结基团的聚氨酯基共聚物(如US 4777224中所述)的17％水溶液分散剂、87.30g去离子水，0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、150g菱形六面体沉淀碳酸钙(Huber Engineered Materials制造)和33.33g(11％)SB胶乳(BaystalTMP7105，Eka Polymer latex)的50％分散液均匀共混。
实施例5：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将2.74g(0.75％)聚氨酯共聚物(JetsizeTMAP15，Eka Chemicals制造)的20％胶态分散液、48.03g去离子水，0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)，72g菱形六面体沉淀碳酸钙(Huber Engineered Materials制造)、16.06g(11％)SB胶乳(BaystalTMP7105，Eka Polymer latex制造)的50％分散液和4.04g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例6(对比)：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将0.96g(0.15％)聚丙烯酸钠分散剂(DispexTMN40，Ciba SpecialtyChemicals制造)的10％水溶液、2.43g(0.75％)聚氨酯共聚物(JetsizeTMAP15，Eka Chemicals制造)的20％胶态分散液、50.78g去离子水、0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、64g菱形六面体沉淀碳酸钙(Huber Engineered Materials制造)、14.28g(11％)SB胶乳(BaystalTMP7105，Eka Polymer Latex制造)的50％分散液和3.60g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例7(对比)：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将0.56g(0.3％)聚丙烯酸钠分散剂(DispexTMN40，Ciba SpecialtyChemicals制造)的40％水溶液、43.46g去离子水、0.1g消泡剂(CoatosilTM1378，Witco制造)、75g高岭粘土(SpeswhiteTM，Imerys制造)、16.67g(11％)SB胶乳(BaystaTMP7105，Eka Polymer latex制造)的50％分散液和4.18g(0.6％)CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混。
实施例8：在本实施例中，使用PAAR Physica出品的UDS200型流变仪，检测实施例3的PCC色料和常规PCC色料(对比实施例1)的温度依赖性能。温度试验在属于线形粘弹性区域的25-85℃之间进行。
表1、对比实施例1和实施例3的涂料在各种温度下的储能模量
       对比实施例1的涂料           实施例3的涂料
   温度(℃) 储能模量，G’(Pa)    温度(℃) 储能模量，G’(Pa)
      25       155       25       11
      35       47       35       13
      45       47       45       22
      55       64       55       171
      65       68       65       2110
      75       64       75       4820
      85       81       85       9010
另一方面，在实施例3中用作分散剂的1wt％的聚合物的水溶液，在温度从25℃增加至95℃的过程没有任何视觉可见沉淀，即，没有观察到混浊。
实施例9：在本实施例中，将实施例3的含本发明聚合物的PCC色料和常规PCC色料(对比实施例1)，根据表2所示的条件各自涂敷至一张纸上，并且在干燥后测定涂布纸的物理性能。
表2、涂敷条件
涂敷 Helicoater，1000rpm
干燥 红外加热和热空气
涂布量 14g/m2
轧光 Kleinenefers-轧光机，200m/min，80℃，200kN/m
按照SCAN-P 21测定表面粗糙度(PPS-10)。使用BYK-Gardner出品的微光泽75°计测定光泽。颜色密度是使用GretagMacbeth出品的GRETAG D19C密度计在喷墨打印纸上测定的黄色、蓝绿色、品红色和黑色的平均值。10秒后，使用Fibro出品的DAT 1100测定接触角。使用Shimadzu(日本)出品的色谱扫描仪，分析表面上的胶乳的变化。数值高说明胶乳分布不均匀。还测定斑点，胶版印刷时的不均匀油墨吸收。数值高说明油墨吸收不均匀。测试结果示于表3。
表3、涂布纸张的物理性能
      没有轧光的              经过轧光的
   分散剂     PPS-10(μm)   光泽单位(％)    颜色密度  10秒后的接触角(°)   胶乳量的标准偏差     斑点1-8mm
  对比实施例1     4.62     38.7     0.85       64     4853     5.09
  实施例3     3.76     42.0     0.90       81     2875     4.66
实施例10：在本实施例中，使用PAAR Physica出品的UDS200型流变仪，检测实施例4的PCC色料和常规PCC色料(对比实施例1)的温度依赖性能。温度试验在属于线形粘弹性区域的25-85℃之间进行。
表4、对比实施例1和实施例4的涂料在各种温度下的储能模量
         对比实施例1             实施例4
温度(℃)  储能模量，G’(Pa)  温度(℃)  储能模量，G’(Pa)
25  155  25  81
35  47  35  246
45  47  45  1060
55  64  55  2740
65  68  65  6320
75  64  75  9700
85  81  85  15000
实施例11：在本实施例中，比较实施例5的PCC色料、对比实施例6的PCC色料(含有本发明的聚合物和常规分散剂的组合)和常规对比实施例2的PCC色料。使用刮板涂布式涂敷器将色料各自涂敷至一张纸上，并且在干燥和软轧光后测定涂布纸张的光泽值。结果示于表5。
光泽使用BYK-Gardner出品的微光泽75°计来测定光泽。10秒后，使用Fibro出品的DAT 1100测定接触角。颜色密度是使用GretagMacbeth出品的GRETAG D19C密度计在喷墨打印纸上测定的黄色、蓝绿色、品红色和黑色的平均值。
表5、涂布纸的光泽值
指定色料  软轧光纸的光泽值  颜色密度  10秒时的接触角(°)
对比实施例2  34  1.13  91
实施例5  39  1.14  95
对比实施例6  35  1.10  84
正如表5中看出的，虽然在对比实施例6中使用了本发明的聚合物(聚氨酯共聚物(JetsizeTMAP15，Eka Chemicals制造)的胶态分散液)，但没有获得合意性能的涂层。据推断归因于本发明中所用的聚合物的合意作用由于存在干扰实现这种作用的基本机理的物质而受到防碍。如上所提及的，所说的作用目前据信是基于本发明聚合物与颜料颗粒的缔合，由此，可能是由于色料中存在常规的聚丙烯酸盐分散剂而防碍了合意结果的产生。因此，优选，在本发明涂布用色料中只使用本发明的聚合物作为分散剂。
实施例12：在本实施例中，将本发明的PCC色料(实施例3)和常规的PCC色料(对比实施例1)各自涂敷于塑料膜上。可从膜上分离涂层，并且使用Lorentzon & Wettre出品的Alwetron TH1测定机械性能。测定伸长率和拉伸能量吸收。
表6、涂布层的伸长率
指定色料  伸长率(％)  拉伸能量吸收(J/m2)
对比实施例1  0.6  0.6
实施例3  2.9  1.8
实施例13：在本实施例中，将本发明实施例3的PCC色料和对比实施例1的常规PCC色料，按实施例9各自涂敷至一张纸上。干燥并轧光后，将涂布纸张折叠并且检查皱折处。与常规涂层相比，本发明的涂层显出明显降低数量的裂纹。
实施例14：在本实施例中，使用刮板涂布式涂敷器涂布纸，并且将用本发明实施例3的涂布用色料获得的光泽与常规高岭粘土色料(对比实施例7)的光泽进行比较，其中使用Dispex作为分散剂，PCC用粘土代替以便改进光泽。在轻度(light)轧光后，使用含PCC色料的涂布纸相比使用含粘土色料的涂布纸显出更高的光泽。
表7、涂布纸的光泽值
指定色料  光泽单位
实施例3  44.3
对比实施例7  40.7
实施例15：如下制备总固体含量60wt％的涂布用色料，即将0.42g(0.30％)WO 98/56825中所述的疏水改性的羧甲基纤维素(HM-CMC)、46.96g of去离子水、150g固体含量为80.5％的菱形六面体沉淀碳酸钙(Huber Engineered Materials制造)，26.83g(11％)SB胶乳(BaystaTMP7105，Eka Polymer latex制造)的50％分散液和1.13g(0.75％)固体含量为89.4％的CMC(FinnfixTM10，Noviant制造)的10％水溶液均匀共混，其中所说的羧甲基纤维素(HM-CMC)中，羧甲基的取代度为大约0.95，C4烷基取代度为大约0.1，C14烷基的取代度为大约0.006，分子量分布为20000-70000g/mol之间并且固体含量为86.3％。
使用PAAR Physica出品的UDS200型流变仪，检测含HM-CMC的PCC色料的温度依赖性能。温度试验在属于线形粘弹性区域的25-85℃之间进行。
表8、含HM-CMC的涂料在各种温度下的储能模量
    温度(℃)     储能模量，G’(Pa)
    25     100
    35     187
    45     254
    55     421
    65     573
    75     726
    85     1180
还将含有HM-CMC的PCC色料与对比实施例2的常规PCC色料进行比较。使用刮板涂布式涂敷器将色料各自涂敷至一张纸上，并且在干燥和软轧光后测定涂布纸张的光泽值。
表8、涂布纸的光泽值
指定色料 软轧光纸的光泽值
对比实施例2 34
含HM-CMC的实施例 43
可以看出，使用HM-CMC作为分散剂的涂布用色料与实施例2的常规涂布用色料相比，可以达到更高的光泽。

Claims (22)

1、一种颜料颗粒的含水浆液或分散液，含有至少部分地吸附于颜料颗粒上的两亲型聚合物作为分散剂，其中浆液或分散液以如下方式显示温度依赖性粘度，即当温度从约20℃升高至约100℃时，粘度增加至少约2倍。
2、权利要求1的浆液或分散液，其中当温度从约30℃升高至约80℃时，粘度增加至少约5倍。
3、权利要求1-2任一项的浆液或分散液，其中浆液或分散液的固体含量大于约60wt％。
4、权利要求1-3任一项的浆液或分散液，其中低于20℃的布鲁克菲尔德粘度为约50-约5000mPa。
5、权利要求1-4任一项的浆液或分散液，其中颜料颗粒是无机的和带弱电荷的。
6、权利要求5的浆液或分散液，其中颜料颗粒选自粘土、TiO2、碳酸钙及其混合物。
7、权利要求1-6任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物的平均分子量为约2000-约200000。
8、权利要求1-7任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物含有选自带电荷阴离子部分、PEO/PPO及其混合基团的亲水基团。
9、权利要求8的浆液或分散液，其中两亲型聚合物含有亲水基团，其中至少一些亲水基团是带电荷的。
10、权利要求9的浆液或分散液，其中带电荷的亲水基团选自磺酸根、膦酸根、羧酸根及其混合物。
11、权利要求1-9任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物选自沿主链交替含有疏水和亲水残基的共聚物。
12、权利要求11的浆液或分散液，其中亲水连结基团位于主链上。
13、权利要求11-12任一项的浆液或分散液，其中疏水残基是C1-C20碳链。
14、权利要求1-13任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物选自具有疏水侧链、亲水侧链并且具有膦酸或羧酸作为阴离子的丙烯酸酯共聚物。
15、权利要求1-13任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物选自疏水改性的羧甲基纤维素。
16、权利要求1-13任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物选自具有至少一个羧酸残基作为阴离子部分的聚氨酯共聚物。
17、权利要求1-13任一项的浆液或分散液，其中两亲型聚合物选自具有至少一个羧酸残基作为阴离子部分的α-烯烃/马来酸共聚物。
18、权利要求1-17任一项浆液或分散液的制备方法，包括将颜料颗粒、水和两亲型聚合物混合的步骤，其中所说的两亲型聚合物至少部分地吸附于颜料颗粒上，以便获得以如下方式显示温度依赖性粘度的浆液或分散液，即当温度从约20℃升高至约100℃时，粘度增加至少约2倍。
19、一种涂布用彩色组合物，含有权利要求1-17任一项的浆液或分散液和至少一种选自以下的添加剂：粘合剂，助粘合剂，流变改良剂，抑泡剂，光学增白剂，pH调节剂，润滑剂，防腐剂和不溶粘料，其中涂布用彩色组合物以如下方式显示温度依赖性粘度，即当温度从约20℃升高至约100℃时，粘度增加至少约2倍。
20、本发明的涂布用彩色组合物的制备方法，包括将权利要求1-17任一项的颜料颗粒的浆液或分散液与至少一种选自以下的添加剂混合的步骤：粘合剂，助粘合剂，流变改良剂，抑泡剂，光学增白剂，pH调节剂，润滑剂，防腐剂和不溶粘料。
21、一种涂布纸或纸板的制备方法，包括将权利要求19的涂布用彩色组合物涂敷至纸或纸板幅，随后使所说的涂布用彩色组合物达到足以导致粘度增加至少约2倍的温度。
22、可通过权利要求21的方法获得的纸或纸板。
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