FI89190C

FI89190C - Pigmentkompositionkomplexer foer bestrykning av papper

Info

Publication number: FI89190C
Application number: FI873622A
Authority: FI
Inventors: Olivier Gonnet; Jean Vallas
Original assignee: Coatex Sa
Priority date: 1986-08-22
Filing date: 1987-08-21
Publication date: 1993-08-25
Also published as: FI873622A; EP0261039B1; JPS6359497A; AU604251B2; AR242618A1; CA1289288C; AU7668387A; DE3766679D1; EP0261039A1; FR2603042B1; US4775420A; FI89190B; BR8704323A; ES2019965B3; FR2603042A1; ZA875892B; FI873622A0; ATE59069T1

Description

1 89190

Pigmenttiseoskompleksit paperin päällystämiseksi

Keksinnön kohteena ovat pigmenttiseoskompleksit paperin päällystämiseksi, jotka kompleksit sisältävät runsaasti yhtä tai useampaa alhaisen viskositeetin omaavaa ja ajan suhteen stabiilia pigmenttiainetta.

Alan ammattimies on jo pitkään käyttänyt paperin päällystämiseen pigmenttiseoksia, jotka sisältävät tietyn tyyppisiä pigmentti-aineita, kuten esimerkiksi kaoliinia, joka sisältää enemmän tai vähemmän savea, vesifaasin, johon pigmenttiaineet ovat disper-goituneet, vähintään yhtä sideainetta, joka voi olla veteen dispergoituvaa tai veteen liukenevaa, luonnon sideainetta, kuten tärkkelys, kaseiini ja karboksimetyyliselluloosa ja/tai synteettistä sideainetta, kuten styreenibutadieeni-, styreeni-akrylaatti- tai vinyylikopolymeeriemulsioita sekä jotain dis-pergoivaa ainetta, kuten polyfosfaattia.

Paperinpäällystystekniikat ovat kuitenkin kehittyneet nopeasti, sopivat menetelmät ovat parantuneet ja päällystysnopeudet ovat kasvaneet. Paperin pigmenttipäällystysseosten täytyisi samanaikaisesti sisältää mahdollisimman vähän vettä kuivauksen aikana tarvittavan lämpöenergian kulutuksen minimoimiseksi sekä olla mahdollisimman sopivia Teologisilta ominaisuuksiltaan päällystystä ajatellen eli olla heikkoviskoosista korkealla nopeus-gradientilla nopeamman päällystyksen sallimiseksi tai olla myös edelleen heikkoviskoosista hitaalla leikkausnopeudella, jotta päällystysseos olisi helposti käsiteltävissä, erityisesti ennen päällystämistä tapahtuvan seulonnan aikana.

Pigmenttipäällystysseokset ovat kehittyneet viime vuosina paljon vastauksena teknologian kehitykseen (nopeuksien suuri kasvu) sekä tuottavuuden, laadun ja hinnan asettamille vaatimuksille. Päällysteseosten kehitys ilmenee ei vain veden määrän vähenemisenä eli pigmenttiaineiden pitoisuuden kohoamisena vaan myös siinä, että dispergoivina aineina on alettu käyttää alkalimetalli- tai ammoniumpolyakrylaatteja. Näillä keinoin 2 89190 pigmenttiaineiden toivotaan pysyvän sopivassa dispergoitumisti-lassa mekaanisen hienonnuksen jälkeenkin, niin että päällyste-seos olisi tarpeeksi juoksevaa.

FR-hakemuksessa 2 185 721 kuvaillaankin paperin päällystämiseen tarkoitettuja pigmenttiseoksia, joiden dispergoiva aine on valittu alkalisella natriumhydroksidiliuoksella täydellisesti neutraloituja akryylihappopolymeerejä. Tällaisilla dispergoin-tiaineilla on kuitenkin haittapuolensa, jotka on katsottava vakaviksi, sillä aineet ovat osoittautuneet vaikeiksi käyttää tietyissä nykyään käytössä olevissa pigmenttipäällysteseok-sissa. Aineet näyttävät olevan hyvin herkkiä pH:n vaihteluille, joita tapahtuu sanottujen yhdisteiden ioniympäristön pigmentti-dispersion vesifaasissa, jota herkkyyttä korostaa nopea ja palautumaton viskositeetin nousu ja tietyissä tapauksissa pääl-lysteseosten kasautuminen.

Alan ammattimiehen nykyään käyttämien paperien pigmenttipääl-lystysseosten koostumus on nimittäin myöskin kehittynyt huomattavasti, niissä käytetään yhä useammin pigmenttiaineseok-sia, jotka sisältävät, ei enää pelkkää kaoliinia yksinään tai yhdistettyinä saviin, vaan kaoliinia ja/tai kalsiumkarbonaat-tipigmenttiä ja/tai talkkia ja/tai titaanidioksidia, jotka muuttavat vesifaasin ionitilaa, joka näkyy seosten valmistuksen ja ennen levitystä tapahtuvan sekoituksen ja/tai varastoinnin aikana kohonneena viskositeettina ja joissain tapauksissa sanottujen seosten kasautumiseen, varsinkin jos kyseessä on useamman pigmenttiaineen sekoitus.

Käytössä näillä dispergoivilla aineilla ei siis ole kyetty ratkaisemaan tai voittamaan ongelmia, joita paperin pigmenttipääl-lystysseoksissa ilmenee kun läsnä on paremmin tai huonommin yhteen sopivia pigmenttiaineseoksia, mutta joita kuitenkin tarvitaan sanotuissa seoksissa, jotta levityksen jälkeen saataisiin toivotunlaatuista paperia.

Eräässä toisessa yhteydessä on jo aiemmin törmätty viskositeetin lisääntymisilmiöön mineraallaineiden hienonnuksessa vesi- 3 89190 ympäristössä, ja on jo suositeltu erään hienonnusaineen, ety-leenipolymeerin, käyttöä, jonka avulla saadaan lisättyä mine-raaliaineksen pitoisuutta jauhettavassa suspensiossa niin, että viskositeetti pysyy alhaisena ja ajan suhteen stabiilina hienonnettujen suspensioiden jauhatuksen ja pidennetyn varastoinnin (yksi kuukausi) aikana.

FR-patenttihakemuksessa 2 531 444 onkin kuvattu hienonnusai-netta, joka koostuu etyleenihappojen polymeeristä ja/tai kopo-lymeeristä, jonka happoryhmät on osittain neutraloitu käyttäen vähintään yhtä neutralointiainetta, joka sisältää vähintään yhden yksiarvoisen kationin neutraloitumisasteen voidessa vaihdella 0,40-0,96 ja mieluiten 0,50-0,75, neutraloivan kationin luonteen ollessa toisarvoinen seikka, tärkeää sen sijaan on vapaa happoisuus neutraloinnin jälkeen.

Kun sanottu hienonnusaine ennestään tunnetulla tavalla lisätään paperin päällystämiseen tarkoitettuun pigmenttiseokseen, jonka pitoisuudesta suurin osa, esimerkiksi 70 %, muodostuu yhdestä ainoasta pigmenttiaineesta, esimerkiksi kaoliinista, tai useammasta pigmentistä kuten kalsiumkarbonaattipigmentistä ja titaanidioksidista, viskositeetti nousee huomattavasti, joissain tapauksissa niin paljon, että sanottu aine alkaa kasautua, vaikka sen käyttäytymisestä hienonnusaineena voisi odottaa viskositeetin laskua.

Myös FR-patenttihakemuksessa 2 539 137 kuvataan etyleenihappo-jen polymeeristä tai kopolymeeristä muodostuvaa hienonnusai-netta, jonka happoryhmät neutraloituvat täydellisesti ja yhtä aikaa käytettäessä vähintään yhtä yksiarvoista neutralointi-ainetta ja vähintään yhtä moniarvoista neutralointiainetta yksiarvoisen neutralointiaineen neutraloitumisasteen voidessa vaihdella välillä 0,40-0,95, mieluiten 0,60-0,90, moniarvoisen neutralointiaineen neutraloitusmisasteen voidessa vaihdella välillä 0,60-0,05, mieluiten 0,40-0,10.

Kun tätä hienonnusainetta käytetään alan ammattimiehen tuntemalla tavalla dispergoivana aineena sellaisiin paperin pigment- 4 89190 tipäällystysaineseoksiin, jotka sisältävät runsaasti yhtä ainoaa pigmenttiainetta (kaoliinia, esimerkiksi 60-prosenttinen Dinkie A lump) tai useampien pigmenttiaineiden seosta (kalsium-karbonaatti ja titaanidioksidi), näiden seosten Teologisissa ominaisuuksissa tapahtuu nopeita ja palautumattomia muutoksia, jotka ilmenevät seosten viskositeetin nousuna ja joissain tapauksissa kasaantumisena, erityisesti jos kyseessä on useamman pigmenttiaineen seos, silloinkin kun yhden aineen osuus on hyvin pieni.

Keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat käyttämällä paperin päällystykseen tarkoitettuja pigmenttiseoskom-plekseja, joissa on dispergoivaa ainetta, joka saa sanottujen seosten viskositeetin pysymään alhaisena ja ajan suhteen stabiilina, joissa eri pigmentit ovat sekoituskelpoisia eikä kasautumista tapahdu.

Keksinnön mukaiset paperin pigmenttipäällystysseoskompleksit sisältävät vesifaasin, vähintään yhtä mineraaliperäistä pigmenttiainetta, sideainetta, mahdollisesti joitakin tavanomaisia hyvin tunnettuja lisäaineita sekä dispergoivaa ainetta, joka muodostuu vesiliukoisista karboksyylipolymeereistä suolamuodos-sa, jotka on saatu tunnettuja polymerointimenetelmiä käyttäen. Keksinnön mukaisille seoskomplekseille on tunnusomaista, että a) dispergoivalla aineella on spesifinen viskositeetti, joka on välillä 0,25-2 (mitattuna natriumsuolamuodossa), b) dispergoiva aine on suolattu vähintään suhteeseen 0,60 käyttäen vähintään yhtä moniarvoista suolanmuodostusainetta.

Keksinnön kohteen selventämiseksi muistutettakoon tässä, että moniarvoisella suolanmuodostusaineella (suolausaineella) on kyky liittyä yhtä moneen polymeerin karboksyyliryhmään kuin sen kationilla on valensseja.

Jotta keksinnön koko laajuus tulisi esiin, täsmennettäköön, että käsitteellä "pigmenttiseoskompleksit" tarkoitetaan kaikkia pigmenttiaineiden seoksia, joissa yhden pigmenttiaineen pitoi- 5 89190 suus on suurempi kuin alalla aikaisemmin on käytetty, tai useampien pigmenttiaineiden seosta, joiden aineiden yhteensopimattomuus on ilmennyt kiistattomasti aikaisemmin alalla.

Pigmenttiaineista, joita keksinnössä käytetään yksin tai seoksena, voidaan mainita kaoliinit, titaanioksidit, talkit, luonnon tai saostetut karbonaatit, alumiinihydroksidit, satiini-valkoinen (hydratoitu, alumiinin ja kalsiumin kaksoissulfaat-ti), luonnon tai synteettiset kipsit.

Tutkittaessa dispergoivia aineita, jotka on tarkoitettu paperin pigmenttipäällystysseoksiin, samoin teollisia kokeita suoritettaessa, on huomattu ja myöhemmin näytetty toteen, että on mahdollista toteuttaa paperin pigmenttipäällystysseoksia, joiden kuiva-ainepitoisuus on suurempi kuin alalla aiemmin on käytetty; pigmenttiseoskomplekseissa käytetään eri pigmenttiaineiden seoksia, viskositeetti on alhainen ja erittäin stabiili ajan suhteen, kasaantumista ei tapahdu. Tämä voidaan saavuttaa kun dispergoiva aine on vesiliukoinen karboksyylipolymeeri, jonka karboksyyliryhmistä vähintään 60 % on suolattu sopivalla moniarvoisella suolanmuodostusaineella; jos näistä karboksyyliryhmistä suolautuu alle 60 % sanotun aineen kanssa, puhumattakaan yksiarvoisesta aineesta, paperin pigmenttipäällystysseos-ten dispergoivana aineena toimiva polymeeri saa aikaan seoksen viskositeetin kasvua ja joissain tapauksissa kasautumista.

Keksinnön mukaisen dispergoivan aineen muodostavat karboksyy-lipolymeerit on saatu polymeroimalla siirtoaineiden läsnäollessa tunnetuin menetelmin vesi-, alkoholi-, vesialkoholi-, aromaattisessa tai alifaattisessa ympäristössä vähintään yhtä seu-raavista monomeereistäi akryylihappo, metakryylihappo, itakonihappo, krotonihappo, fu-maarihappo, maleiinihappoanhydridi tai isokrotonihappo, ako-niittihappo, mesakonihappo, sinapiinihappo, undekyleenihappo, angeliikkahappo, hydroksiakryylihappo, akroleiini, akryyliami-di, akrylonitriili, akryyli- ja metakryylihappojen esterit ja erityisesti metyyli-, etyyli- ja propyyliakrylaatit ja -meta-krylaatit, dimetyyliaminoetyylimetakrylaatti, imidatsolit, 6 89190 vinyylipyrrolidoni, vinyylikaprolaktaami, etyleeni, propyleeni, isobutyleeni, di-isobutyleeni, vinyyliasetaatti, styreeni, alfametyylistyreeni ja metyylivinyyliketoni.

Polymeroinnin aikana käytettävät ketjunsiirtoaineet ovat alan ammattimiehen hyvin tuntemia, esimerkiksi isopropanoli, tertio-dodekyylimerkaptaani, tioglykolihappo ja sen esterit, n-dode-kyylimerkaptaani, 2-merkaptopropionihappo ja tiodietanoli.

Polymerointiympäristönä voi olla vesi, metanoli, etanoli, pro-panoli, isopropanoli, butanolit tai dimetyyliformamidi, dime-tyylisulfoksidi, tetrahydrofuraani, asetoni, metyylietyylike-toni, etyyliasetaatti, butyyliasetaatti, heksaani, heptaani, bentseeni, tolueeni, ksyleeni, etikka-, viini-, maito-, sitruuna-, glukoni- tai glukoheptonihapot, halogeeniliuottimet kuten hiilitetrakloridi, kloroformi, metyleenikloridi, metyylikloridi sekä etyleeniglykoli- ja propyleeniglykolieetterit.

Keksinnön mukaisilla vesiliukoisilla karboksyylipolymeereillä on yleensä spesifinen viskositeetti (mitattuna natriumsuolan muodossa), joka saisi mieluiten olla 0,30-1,0.

Karboksyylipolymeerien ja/tai -kopolymeerien spesifinen viskositeetti, jota symbolisoi "Π"# määritellään seuraavasti: valmistetaan 100-prosenttisesti neutraloitu karboksyylipolymee-ri ja/tai -kopolymeeri (neutraloitusmisaste: 1) käyttäen sopivasti natriumhydroksidia, liuotetaan 50 g kuivaa polymeeriä ja/tai kopolymeeriä litraan tislattua vettä, joka sisältää 60 g NaCl. Mitataan sitten kapillaariviskosimetrillä, Baumen vakio 0,000105 25°C:n termostaattikylvyssä, edellä mainitun karboksyy-lipolymeeriä ja/tai -kopolymeeriä sisältävän liuoksen annetun volyymin virtausaika, samoin kuin volyymiltään samanlaisen nat-riumkloridin vesiliuoksen virtausaika. Saadaan määriteltyä viskositeetti "f)" seuraavan suhteen avulla: (polymeeriliuoksen (NaCl-liuoksen η . virtausaika)_ virtausaika)

NaCl-liuoksen virtausaika 7 69190

Kapillaariputki valitaan yleensä siten, että polymeeriä ja/tai kopolymeeriä sisältämättömän NaCl-liuoksen virtausaika on noin 90-100 sekuntia, jolloin saadaan spesifisen viskositeetin mittaukset hyvinkin tarkoiksi.

Moniarvoinen suolanmuodostusaine valitaan ryhmästä, jonka jäsenistä vähintään yksi on kaksiarvoisia maa-alkalikationeja, erityisesti kalsium, magnesium, sinkki, kupari, lyijy, tai vähintään yksi on kolmiarvoisia kationeja, erityisesti alumiini, kromi tai vielä suurempiarvoisia kationeja.

Keksinnön mukaisen dispergointiaineen suolaus vähintään yhtä moniarvoista suolanmuodostaja-ainetta käyttäen voidaan toteuttaa suhteeseen välillä 0,6-1,0.

Kun vähintään 60 % happoryhmistä on suolautunut moniarvoisen suolanmuodostaja-aineen avulla, jäljelle jäävät happoryhmät voivat pysyä happomuodossaan tai ne voidaan suolata täydellisesti alan ammattimiehen tuntemalla tavalla millä tahansa yksiarvoisella suolanmuodostaja-aineella, esimerkiksi alkalisella kationilla, erityisesti litiumilla, natriumilla, kaliumilla tai vastaavasti ammoniumilla tai jollakin amiinilla.

Dispergointiainetta lisätään pigmenttiseoksiin pitoisuudella 0,10-1,5 ja mieluiten 0,15-1,0 painoprosenttia suhteessa kui--.· viin pigmenttiaineisiin.

Keksinnön mukaiset seokset sisältävät dispergointiaineen lisäksi pigmenttiaineita, yksin tai useampien pigmenttiaineiden seoksina, jotka aineet on valittu alan ammattimiehen hyvin tuntemista pigmenteistä kuten kaoliini, kalsiumkarbonaatti, talkki, titaanidioksidi ja alumiinihydroksidi.

Lisäksi keksinnön mukaisissa pigmenttiseoksissa on vähintään yhtä sideainetta ja/tai luonnon- tai synteettistä veden reten-tioainetta. Edellisistä voidaan mainita esimerkiksi tärkkelys, karboksimetyyliselluloosa, polyvinyylialkoholi, joka toimii myös veden retentioaineena vesiliuoksessa ollessaan, jälkimmäi- s 89190 sistä esimerkiksi styreenibutadieeni- tai styreeniakrylaatti-kopolymeerit vesiemulsiona.

Sideainetta ja/tai vedenpidätyskykyistä ainetta pannaan pig-menttiseoksiin annoksina, jotka vastaavat 7-20 painoprosenttia suhteessa kuivaan pigmenttiaineeseen.

Keksinnön mukaisissa pigmenttiseoksissa voi olla tunnettuun tapaan tavallisia lisäaineita, kuten esimerkiksi vaahdonesto-aineita, optisia vaalennusaineita, biosidisiä aineita, väriaineita tai alkalihydroksideja.

Tavallisia lisäaineita pannaan pigmenttiseoksiin määrinä, jotka vaihtelevat sen mukaan, mitä ominaisuuksia seoksen tekijä siltä haluaa; määrät ovat alan ammattimiehelle tutut.

Käytännön keksinnön mukaiset pigmenttiseokset voivat sisältää, ilmaistuna painoprosentteina suhteessa vedettömään mineraali-pohjäiseen pigmenttimassaan: a) 0,10-1,5 ja mieluiten 0,15-1,0 prosenttia dispergoivaa ainetta, b) 7-20 prosenttia sideainetta ja/tai veden retentioainetta, c) mahdollisesti tavanomaisia lisäaineita tunnettuina prosenttimäärinä .

Keksinnön mukaiset pigmenttiseokset valmistetaan alan ammattimiehen tuntemin menetelmin.

Keksinnön mukaisia pigmenttiseoksia voidaan pitää paperinpääl-lystysalalla todella huomattavana edistysaskeleena, ei vain siksi, että ne sisältävät useampien pigmenttiaineiden komplekseja (pigmenttien yhdistelmiä) ja että pitoisuudet ovat suuremmat, vaan myös siksi, että niiden reologiset ominaisuudet ovat paremmat päällystämishetkellä eli niillä on alhainen viskositeetti suurella nopeudella nopeusgradientilla, mutta ne ovat myös paremmat muissakin käsittelyvaiheissa kuten sihtauksessa ja pumppukuljetuksessa, pystytään siis ylläpitämään jatkuva alhainen viskositeetti alhaisella leikkausnopeusarvolla.

9 89190

Seuraava kuvaus selventää keksintöä esimerkkien avulla. Esimerkki 1 Tässä esimerkissä vertaillaan aikaisempaa käytäntöä ja keksintöä.

Valmistetaan tunnettuja menetelmiä käyttäen paperin pigmentti-päällystysseokset ja käytetään toisissa tunnettuja dispergoin-tiaineita ja toisissa keksinnön mukaisia dispergointiaineita.

Eneismmäisessä koeryhmässä (kokeet 1 ja 2) määriteltiin pH:n ollessa sama kuin paperiteollisuudessa yleisesti keksinnön mukaisen dispergointiaineen optimaalipitoisuusalue, jolla sanottujen seosten viskositeetti olisi hyvin heikko ja pysyvä.

Kokeessa 1 on pigmenttiseoksia, joissa pigmenttiänne, kaoliini Dinkie A lump (English China Clay, Yhdistynyt Kuningaskunta), pannaan suspensioksi veteen suhteessa 71 paino-% suhteessa kokonaismassaan, läsnä natriumpolyakrylaattia, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 (suolautumisaste 1), alalla aikaisemmin käytettyä dispergointiainetta lisätään sanottuihin seoksiin kasvavina määrinä, jotka on ilmoitettu painoprosentteina per kuiva-paino (paino/paino).

Kokeessa 2 on pigmenttiseoksia, jotka sisältävät 71 paino-% suhteessa kokonaismassaan kaoliinia Dinkie A lump suspensiona vedessä, läsnä akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeet- 2 ti 0,4, suolautumisaste 0,7 Ca :11a ja 0,3 Na+:lla, dispergointiainetta lisätään sanottuihin seoksiin kasvavina määrinä, jotka on ilmoitettu painoprosentteina per kuiva-aine (paino/ paino).

Seosten pH säädettiin 7,4 + 0,1 reen.

Kaikilta pigmenttiseoksilta mitattiin Brookfield-viskositeetti kierrosnopeuksilla 10 ja 100 kierr/min viskositeettien mukaisilla sekoittimilla, viskositeetit mitattiin valmistamisen jälkeen.

Kaikkia edellä mainittuja seoksia koskevat tulokset voidaan nähdä seuraavasta taulukosta I sekä myöhemmästä kuviosta 1.

10 891 90

Taulukko I

Viskositeetti Paino-% dispergointiainetta (paino/paino) Koe n:o Brookfield - _ (cP) 0,20 % 0,22 % 0,25 % 0,28 % 1 10 kierr/min 1100 1200 1400 1800 A.A 100 kierr/min 400 410 450 510 2 10 kierr/min 1100 900 980 1000 INV 100 kierr/min 390 340 340 380 A.A. = aikaisempi käytäntö INV = keksintö

Taulukosta I nähdään, että dispergointiaineiden yhtä suurina pitoisuuksina: - keksinnön mukaisten pigmenttiseosten viskositeetti on aina heikompi, - keksinnön mukaisten pigmenttiseosten viskositeetti pysyy vakiona välillä 0,22-0,25 paino-% paino/paino dispergoivaa ainetta, joka on edullisin käyttäjälle, kun taas aikaisemman käytännön seoksissa viskositeetti lisääntyy, kun dispergoivan aineen määrää lisätään.

Toisessa koeparissa (kokeet 3 ja 4) tutkittiin pH-arvojen intervallia dispergointiaineen vahvuuden ollessa annettu intervallin vastatessa paperiteollisuudessa päällysteseosten valmistuksessa käytettyjä pH-arvoja.

On tunnettua, että aiemman käytännön mukaan valmistetuissa pääl-lysteseoksissa alan ammattimies säätää kaoliiniseosten pH:n noin 7,3 reen, jolla arvolla viskositeetti on heikoin ja että säätämällä päällysteseokseen tulevien eri aineosien pH etukäteen vältytään pH:n erojen aiheuttamilta shokeilta, jotka ilmenevät epätoivottuna viskositeetin lisääntymisenä.

Kokeessa 3 on pigmenttiäineitä, jotka sisältävät 71 paino-% n 89190 suhteessa kokonaismassaan Dinkie A lump-kaoliinia suspensiona vedessä, läsnä samaa natriumpolyakrylaattia (suolautumisaste 1) kuin kokeessa 1, alalla aikaisemmin käytettyä dispergointiai-netta lisätään sanottuihin seoksiin vakiomäärinä 0,25 paino-%, jotka on ilmoitettu per kuivapaino (paino/paino), sanottujen seosten pH-arvot välillä 7,35-10,25.

Kokeessa 4 on myöskin pigmenttlaineita, jotka sisältävät samoin 71 paino-% suhteessa kokonaismassaan Dinkie A lump-kaoliinia suspensiona vedessä, läsnä samaa kalsium- ja natriumpolyakrylaattia (suolautumisaste 1) kuin kokeessa 2, aiemman käytännön mukaista dispergointiainetta lisätään sanottuihin seoksiin vakiomäärinä 0,25 paino-%, jotka on ilmoitettu per kuivapaino (paino/paino), sanottujen seosten pH-arvot välillä 7,35-10,25.

Kokeessa 4 on pigmenttiaineita, jotka sisältävät samoin 71 paino-% suhteessa kokonaismassaan Dinkie A lump-kaoliinia suspensiona vedessä, läsnä samaa kalsium- ja natriumpolyakrylaattia kuin kokeessa 2, keksinnön mukaista dispergointiainetta lisätään sanottuihin seoksiin vakiomäärinä 0,25 paino-%, jotka on ilmoitettu per kuivapaino (paino/paino), sanottujen seosten pH-arvot välillä 7,35-10,25.

Pigmenttiseoksille on tehty samanlaiset Brookfield-viskositee-tin mittaukset kuin kokeissa 1 ja 2.

Kaikkia edellä mainittuja seoksia koskevat tulokset voidaan nähdä seuraavasta taulukosta II sekä myöhemmästä kuviosta 2.

Taulukko II

Brookfield- _jdH_

Koe n:o viskositeetti _ (cP) 7,35 7,8 8,3 9,3 10,25 3 10 kierr/min 1400 1400 1500 1750 2350 A.A. 100 kierr/min 450 440 450 500 630 4 10 kierr/min 940 950 950 1000 1360 INV 100 kierr/min 320 340 340 350 400

Taulukosta II nähdään, että edellä mainittujen pigmenttiseosten 12 891 90 pH-arvon lisäätyessä dispergoivan aineen pitoisuuden pysyessä samana: - keksinnön mukaisten seosten viskositeetti on aina alhaisempi kuin aiemmassa käytännössä, olipa pH-arvo mikä tahansa, - keksinnön mukaisten seosten viskositeetti pysyy stabiilina olipa pH mikä tahansa, kun taas aiemman käytännön mukaisten seosten viskositeetti nousee pH:n mukana.

Esimerkki 2 Tässä esimerkissä, jonka tarkoituksena on kuvailla keksintöä, valmistetaan paperin pigmenttipäällystysseos, jossa käytetään dispergointiaineina akryylipolymeerejä, joilla on spesifinen viskositeetti (mitattuna natriumsuolamuodossa) mieluiten väliltä 0,3-1, suolattuna vähintään 0,60:een vähintään yhtä kaksiarvoisen funktion omaavaa suolanmuodostaja-ainetta käyttäen.

Kokeessa 5 käytetään paperin pigmenttipäällystysseosta, jonka painosta 72 % on TiC^ (anataasititaanidioksidi, Thann et Mulhou-se) suhteessa kokonaismassaan, läsnä 0,35 paino-% (suhteessa pigmenttimassaan) dispergointiaineita (akryylipolymeerejä), jotka on aiemman käytännön mukaisesti suolattu natriumionilla.

Kokeet 6-24 koskevat keksinnön mukaisia paperin pigmenttipääl-lystysseoksia, joissa on 72 paino-% T1O2 (anataasititaanidioksidi, Thann et Mulhouse) suhteessa kokonaismassaan, läsnä 0,35 paino-% (suhteessa pigmentin kuivapainoon) dispergoivia aineita (akryylipolymeerejä), jotka on suolattu ainakin 0,6:een kaksiarvoisen funktion omaavalla suolanmuodostaja-aineella.

Kaikille pigmenttiseoksille tehtiin Brookfield-viskositeetti-mittaukset kierrosnopeuksilla 10 ja 100 kierr/min viskositeettien mukaisilla sekoittimilla, viskositeetit mitattiin valmistamisen jälkeen.

(Paperi)tehtaan laitteistossa, erityisesti putkistoissa, pumpuissa ja varastointialtaissa ilmenee huomattavan vakavia ongelmia syötettäessä laitteistoihin peräjälkeen erilaisia pig-menttiseoksia, esimerkiksi kalsiumkarbonaattiin ja toisaalta titaanidioksidiin pohjautuvia seoksia. Näiden haittojen esille tuomiseksi suoritettiin laboratoriokoe osoittamaan näiden kah den seoksen sekoituskelpoisuutta.

13 891 90

Kokeessa pannaan titaanidioksidiin pohjautuvaan pigmenttiseok-seen hiukan (1 paino-% suhteessa TiC^-massaan) hienoksi jauhettua kalsiumkarbonaattia vesisuspensiona (H-90, Omya, Ranska), sanotun kalsiumkarbonaattisuspension pitoisuuden ollessa 75 paino-% suhteessa kokonaismassaan, ja seurataan sitten sanotun pigmenttiseoksen viskositeetin kehitystä lisäyksen jälkeen, joka kehitys saattoi jatkua kasautumiseen asti.

Kaikki edellä mainittuja seoksia koskevat parametrit ja tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon III.

14 891 90

Taulukko III

Dispergointiaine Pigmenttiseokset, 72 % anataasi- akryylipolymeeri_ TiO^, Thann et Mulhouse_

Koe n:o Spesifi- Viskositeetti cP Sekoitus- nen vis- Suolaus- Suolaus- 10 kierr/ 100 kierr/ kelpoisuus kositeetti aine aste min min CaCO^m _ _ _ _ _ _ kanssa

Ei mitattavissa, 5 A.A. 0,40 Na 1 erittäin paksu (C) seos 6 INV 0,40 Ca2+ 1 2200 385 7 INV 0,40 Ca2+/Na+ 0,7/0,3 3800 650 (A) 8 A.A. 0,40 Ca2+/Na+ 0,55/0,45 paksu massa 9 INV 0,40 Mg2+ 1 4500 750 10 INV 0,40 Mg2+/Na+ 0,7/0,3 12200 1380 (B) 11 INV 0,40 Mg2+/Na+ 0,6/0,4 24000 3200 12 INV 0,55 Ca2+ 1 1400 250 13 INV 0,55 Ca2+/Na+ 0,7/0,3 2600 450 (A) 14 INV 0,55 Ca2+/Na+ 0,6/0,4 5400 875 15 INV 0,55 Mg2+ 1 1900 345 16 INV 0,55 Mg2+/Na+ 0,7/0,3 2650 455 (A) 17 INV 0,55 Mg2+/Na+ 0,6/0,4 2700 470 18 INV 0,70 Ca2+ 1 1600 310 19 INV 0,70 Ca2+/Na+ 0,765/0,235 2000 350 2+ + <*> 20 INV 0,70 Ca /Na 0,7/0,3 2500 440 21 INV 0,70 Ca2+/Na+ 0,6/0,4 3450 600 22 INV 0,70 Mg2+ 1 2000 410 23 INV 0,70 Mg2+/Na+ 0,7/0,3 2400 435 (A) 24 INV 0,70 Mg2+/Na+ 0,6/0,4 2650 455 15 891 90 A.A. = aikaisempi käytäntö INV = keksintö (A) = ei viskositeetin lisäystä (B) = alle 20 prosentin viskositeetin lisäys (C) = kasautuminen

Taulukosta III nähdään koe 5 verrattuna kokeisiin 6-24: - huomattava viskositeetin väheneminen pigmenttiseoksilla, mitattavissa kun siirrytään aiemmasta käytännöstä keksinnön kohteeseen. Tämän vahvuisia pigmenttiseoksia voidaan käyttää päinvastoin kuin aikaisemmin, - dispergoivien aineiden suolauksella käytettäessä vähintään yhtä moniarvoista suolanmuodostaja-ainetta on erittäin suosiollinen vaikutus kun suolausaste on vähintään 0,6, - keksinnön mukaisten pigmenttiseosten pigmenttiaineiden (ana-taasititaanidioksidi ja kalsiumkarbonaatti) hyvä yhteensopivuus.

Esimerkki 3

Esimerkin tarkoituksena on osoittaa keksinnön laajaa luonnetta käyttämällä pigmenttiseoksissa eri alkuperää olevia titaanidioksideja.

Valmistettiin ennestään tunnetuin menetelmin paperin pigmentti-päällystysseos, jossa pigmenttiaineena on titaanidioksidi (kokeet 25-27: TiC^ AHR, Tioxide; kokeet 28-30: TiC>2 A, Kronos) suspensiona vedessä suhteessa 72 paino-% suhteessa kokonaismassaan, läsnä dispergointiainetta, joko natriumpolyakrylaatti (spesifinen viskositeetti 0,4 ja suolausaste 1) kokeissa, jotka tehtiin aiemman käytännön mukaisesti (kokeet 25, 26, 28, 29) tai akryylipolymeeri (spesifinen viskositeetti 0,4), suolattuna 0,7:ään Ca^+:lla ja 0,3:een Na+:lla tapauksissa, joissa oli kyse keksinnön mukaisesta kokeesta (kokeet 27 ja 30).

Kaikkien pigmenttiseosten viskositeetti on mitattu ja yhteensopivuus testattu kuten esimerkissä 2.

Kaikki edellä mainittuja seoksia koskevat tulokset voidaan nähdä seuraavasta taulukosta IV.

16 89190 ιΰ tn I en

<P G

<U td

X X

en 3 en fi p i ·· u u «ί u u <

•H 3 M

O en o

Jil-rlU

0) o td w ftu \ )-i l-i (1) O o o o

•H (N O rP

CP X LD P~ lO TT

0 cn o e (0 (ö +J -h o -h en en <u -P rH £ en en tn -P ro ni 0) e e O 0) \ <U CM .p p 3 3 tn o ή p en tn

P -r) 1/10) OOO X X G

P IH O -p m o o eeJ td m -P XX io o· CP CP o· COPtnceN-^rn cm O) -H o -H ,-ι £ CM >rlg Cri r~

•H

cp o. o tn c

> -H -H

H T3 Cd CP in in m in O oPfcJ'-'-t-imm i-i n co Λ! I 4-) O - - - *· - - ,* O -P G o o o ooo 3 c tu ·ρ iH -P G td 3 m -h a rö CP <tJ —· tr 1 to co tn - - (U -H O o o C P d ^ \

•P Q) t—I Q) r—i rP P- r-f r—I I

tO CU O -P

•p g 3 tn o o -P >1 en to G -h H o

Otti + +

tn -h tn tO tO

W -H 3 Z Z

<U >i td + + \ \ CPJ’iipeu to to + <o (0 +

tn lp O G Z Z cm Z ?5 CM

ΗΛ 3-H (0 (0 Q td en to u u

ί>ι -H ·Η -H

-P Ό Ό Ό -p -h -h -h tn tn tn

<u « tn « tn exi tn OOO

-p (N K A! K Ai K ,* < G < G < G

>iO < o < o S! o o o o :t0 ·Ρ -P -P -P lp lp S-i pjpjpj a: a: a: o · · · · ·· < < > < < >

G · · Z · · Z

C rt! M < H

O) O in id r-~ oo en o CM CM CM CM CM to 17 891 90 A.A. = aikaisempi käytäntö INV = keksintö (A) = ei viskositeetin lisäystä (B) = alle 20 prosentin viskositeetin lisäys (C) = kasautuminen

Taulukko IV vahvistaa esimerkin 2 taulukosta lii näkyvät tulokset, jotka olivat keksinnölle edulliset.

Esimerkki 4

Esimerkki osoittaa keksinnön laajuutta. Käytetään kaoliini-pigmenttiseoksissa eri alkuperää olevia pigmenttiaineita kuin esimerkissä 1.

Valmistettiin tunnetuin menetelmin paperin pigmenttipäällystys-seoksia, pohjana Alphacoat-kaoliini (Anglo American Clays Corp.) ja käytettiin toisissa aiemman käytännön mukaista dispergointi-ainetta ja toisissa keksinnön mukaista dispergointiainetta.

Kokeessa 31 on pigmenttiseoksia, joissa on Alphacoat-kaoliinia suspensiona vedessä suhteessa 68 paino-% suhteessa kokonaismassaan, sekä aiemman käytännön mukaista dispergointiainetta, nat-riumpolyakrylaattia, jolla on spesifinen viskositeetti 0,4, ja jota lisätään sanottuihin seoksiin kasvavina määrinä. Määrät on ilmaistu painoprosentteina paino/paino.

Kokeessa 32 on pigmenttiseoksia, joissa on samaa Alphacoat-kaoliinia suspensiona vedessä samana pitoisuutena, sekä keksinnön mukaista dispergointiainetta, akryylipolymeeriä, (spesifinen viskositeetti 0,4) suolattuna arvoon 0,7 Ca2+:lla ja arvoon 0,3 Na+:lla, jota lisätään sanottuihin seoksiin kasvavina määrinä.

Seosten pH oli säädetty 7,1 + 0,l:een.

Kaikkien pigmenttiseosten Brookfield-viskositeetit mitattiin ja seoksia koskevat tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon V sekä myöhempään kuvioon 3.

is 89190

Taulukko V

Brookfield- Paino-% dispergointiainetta (paino/paino) Koe n:o viskositeetti - (cP) 0,10 % 0,15 % 0,18 % 0,20% 0,22% 31 10 kierr/min 2500 2550 3000 2300 2850 A.A. 100 kierr/min 560 530 630 600 615 32 10 kierr/min 1850 1900 1850 2400 2300 INV 100 kierr/min 460 470 450 470 450

Taulukko vahvistaa tulokset, jotka ovat nähtävissä taulukossa I, kokeessa käytettiin Dinkie A lump-kaoliinia.

Kokeessa 33 pigmenttiaineita, jotka sisältävät samaa Alphacoat-kaoliinia suspensiona vedessä, samana 68-prosenttisena pitoisuutena, sekä samaa aikaisemman käytännön ja kokeen 31 mukaista dispergointiainetta lisätään sanottuihin seoksiin määrinä 0,25 paino-%, jotka on ilmoitettu per kuivapaino (paino/paino), sanottujen seosten pH-arvot välillä 6,7-10,25.

Kokeessa 34 on pigmenttiaineita, jotka sisältävät samaa Alpha-coat-kaoliinia suspensiona vedessä samana 68-prosenttisena pitoisuutena sekä samaa aikaisemman keksinnön ja kokeen 32 mukaista dispergointiainetta, kalsium- ja natriumpolyakrylaattia, lisätään sanottuihin seoksiin vakiomäärinä 0,25 paino-%, jotka on ilmoitettu per kuivapaino (paino/paino), sanottujen seosten pH-arvot välillä 6,5-10,0.

Näitä pigmenttiseoksia koskevat tulokset voidaan nähdä seuraa-vasta taulukosta VI sekä myöhemmästä kuviosta 4.

19 891 90

Taulukko VI

Brook- \ pH

Koe field-vis\ 6,7 7,1 7,8 8,9 9,4 10,25 n:o kositeetti\ (cP) \ 33 10 kierr/min 1650 2550 1400 1400 1650 2100 A.A. 100 kierr/min 400 530 335 320 360 430

Koe Brook- \ pH

n:o field-vis-\ 6,5 7,0 7,1 8,25 8,8 10,0 kositeetti \ (cP) \ 34 10 kierr/min 1650 1900 1300 1000 1050 1150 INV 100 kierr/min 405 470 335 265 275 290

Taulukko vahvistaa taulukosta II ilmenevät Dinkie A Lump-kao-liinia koskevat tulokset.

Esimerkki 5

Esimerkki, jossa kuvataan keksintöä verrattuna aikaisempaan käytäntöön, koskee paperin pigmenttiaineseosten valmistusta käytettäessä dispergointiaineena polymeeriakryylejä, joilla on spesifinen viskositeetti 0,4 (mitattuna natriumsuolamuo-dossa) .

Kokeissa 35 ja 37 on paperin pigmenttipäällystysseoksia, jotka sisältävät joko luonnon kalsiumkarbonaattia (Omya, spesifinen pinta BET 7 m /g: koe 35) tai saostettua kalsiumkarbonaattia o (Socal P3, Solvay: koe 37, spesifinen pinta BET 14 m /g), läsnä dispergointiainetta (saostettua akryylipolymeeriä), joka on aiemman käytännön mukaisesti suojattu täydellisesti natrium-ionilla .

Kokeissa 36 ja 38 on keksinnön mukaisia paperin pigmenttipääl- lystysvesiseoksia, jotka sisältävät näitä samoja luonnon- (koe 36) tai saostettuja- (koe 38) kalsiumkarbonaatteja, läsnä dispergointiainetta (saostettua akryylipolymeeriä), joka on 2 + keksinnön mukaisesti suolattu 0,7:ään Ca :11a ja 0,3:een Na +:11a.

20 891 90 Näitä seoksia koskevat tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon VII.

Taulukko VII

Dispergointiaine Paino-% Pignenttiseokset

Mineraa_ akryy 1 ipolyineeri __ viskositeetti cP

Koe lipig- Suolaus- Suolaus- Pain0//pain0 Pigment 10 kierr/ 100 kierr/ n:o nentti aine aste disp.aine tiaine min min 35 luonnon Na+ 1,0 0,25 73 1150 300 A.A. CaCOj 36 Ca2+/Na+ 0,7/0,3 0,25 73 1000 290

INV

37 saos- Na+ 1,0 0,80 68 1000 300 A.A. tettu

CaC03 38 Ca2+/Na+ 0,7/0,3 0,80 68 300 170

INV

Kokeiden 35 ja 37 (aiempi käytäntö) vertailu kokeiden 36 ja 38 (keksinnön mukainen) kanssa vahvistaa keksinnön aikaansaamat huomattavat parannukset, erityisesti kun pigmenttiaineiden spesifinen pinta BET kasvaa jatkuvasti aiheuttaen tunnettuja käyt-tövaikeuksia.

Esimerkki 6

Esimerkissä kuivaillaan keksinnön soveltamista pigmenttivesi-seoksessa, jossa on dispergointiaineena akryylipolymeeri, jolla on spesifinen viskositeetti 0,4 suolattuna osittain 0,7:ään Ca2+:lla muitten -COOH-funktioiden säilyessä vapaina.

Kokeessa 39 valmistetaan pigmenttivesiseos, joka sisältää 72 paino-% suhteessa kokonaismassaan Ti02 (anataasititaanidioksidi, Thann et Mulhouse), läsnä 35 paino-% suhteessa pigmentin kuiva-painoon dispergoivaa ainetta (akryylipolymeeri) saostettuna (Ca2 + /-COOH = 0,7/0,3) .

Seosta samoin kuin vertailuseosta (koe 5, aiempi käytäntö) koskevat tulokset ilmenevät seuraavasta taulukosta VIII.

21 89190

Taulukko VIII

Dispergointiaine Pigmenttiseokset

akryylipolymeeri_ viskositeetti cP

oe n.o suolaus- Suolaus- 10 kierr/min 100 kierr/min aine aste 5 A.A. Na 1 ei mitattavissa erittäin paksu seos 39 INV Ca2+/-COOH 0,7/0,3 5000 780

Sillä ahdolla, että dispergoiva aine (akryylipolymeeri) suolataan vähintään arvoon 0,6 moniarvoisen funktion omaavalla suo-lanmuodostaja-aineella, vapaat happofunktiot (-C00H) eivät missään tapauksessa vaikuta keksinnön mukaisten pigmenttiseosten erittäin positiivisiin ominaisuuksiin.

Esimerkki 7

Esimerkissä vertaillaan paperin pigmenttipäällystysseoskomplek-seja (kahden pigmenttiaineen seos), jotka on valmistettu aiemman käytännön tai keksinnön mukaisesti.

Ensin valmistettiin tunnetuin menetelmin pigmenttiseoskomplek-sit, joi ssa dispergointiaine oli toisissa ennestään tunnettu (natriumpolyakrylaatti), toisissa keksinnön mukainen suolattu polymeeri (suolausaste: 0,7 Ca+ ja 0,3 Na+).

Kokeessa 40 käytetään aiemman käytännön mukaista pigmentti-seoskompleksia, joka sisältää: - 70 paino-% Dinkie A lump-kaoliinia vesisuspensiona, jossa sanotun kaoliinin pitoisuus on 61 paino-%, dispergoivana aineena 0,25 paino-% kuiva-ainetta paino/paino natriumpolyakrylaattia, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 (suolausaste 1).

- 30 paino-% pigmenttikalsiumkarbonaattia vesisuspensiona, jossa sanotun kalsiumkarbonaatin pitoisuus on 74,3 paino-%, 0,6 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino) dispergointiainetta, ak-ryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,56, suolattuna arvoon 0,3 Ca2+-ionilla ja arvoon 0,7 Na+-ionilla alan ammattimiehen tuntemalla tavalla.

22 69190

Kokeessa 41 on keksinnön mukainen pigmenttiseoskompleksi, joka sisältää: - 70 paino-% Dinkie A lump-kaoliinia vesisuspensiossa, jossa sanotun kaoliinin pitoisuus on 71 paino-%, dispergoivana aineena 0,25 paino-% kuiva-ainetta (paino/paino) akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 suolattuna arvoon 0,7 Ca^+-ionilla ja rvoon 0,3 Na+-ionilla, - 30 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä vesisuspensiona kuten kokeessa 40.

Näistä pigmenttiseoskomplekseista valmistettiin paperin pääl-lystysseokset lisäämällä kokeen 40 (aiempi käytäntö) ja kokeen 41 (keksinnön mukainen) kompleksiin, kohti 100 paino-osaa kuivaa pigmenttiä: - 0,5 paino-osaa veden retardointiainetta (karboksimetyylisel-luloosa) , - 10,5 paino-osaa lateksia, anioninen akryylikopolymeerin ve-siemulsio, jota markkinoi PASF nimikkeellä Acronal S 360 D.

Päällysteseosten pH säädettiin arvoon 8,6 + 0,1 ja kuiva-aineiden pitoisuus painoprosentteina oli 69.

Päällysteseosten Brookfield-viskositeetit mitattiin kierrosno-peuksilla 10 ja 100 kierr/min sopivalla sekoittimella.

Kaikki seoksiin liittyvät tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon IX.

Taulukko IX

Viskositeetti ^___Brookf ield, cP 10 kierr/min 100 kierr/min

Koe n:o 40 A.A. 16 600 2880 41 INV 11 000 1900

Vertailtaessa taulukon kahta paperinpäällystysseosta huomataan, että pigmenttiaineen ja dispergoivien aineiden pitoisuuksien pysyessä samoina keksinnön mukaisten paperinpäällystysseosten viskositeettiarvot pysyvät aina selvästi alhaisempina (noin 23 89 1 90 60 %) kuin aiemman käytännön päällysteseoksilla.

Esimerkki 8

Esimerkissä vertaillaan paperin pigmenttipäällystysseoskomplek-seja, jotka on valmistettu tunnetuin menetelmin ja joissa toisissa käytetään aiemman käytännön mukaisia dispergointiainei-ta ja toisissa keksinnön mukaisia dispergointiaineita.

Kokeessa 42 on aiemman käytännön mukainen seoskompleksi, joka on valmistettu käyttämällä: a) ensin 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana aineena 0,1 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino) natriumpoly-akrylaattia, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 (suolausaste 1), b) sitten 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä kokeessa 40 selostetunlaisena vesisuspensiona, dispergoiva aine aikaisemman käytännön mukainen, c) lopuksi 70 paino-% kaoliinia kokeessa 40 selostetunlaisena vesisuspensiona, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen.

Kokeessa 43 on keksinnön mukainen seoskompleksi, joka on valmistettu käyttämällä: a) ensin 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana aineena 0,35 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino) keksinnön mukaista akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 suolattuna arvoon 0,7 Ca2+-ionilla ja arvoon 0,3 Na+-ionilla, b) sitten 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 42, kohta b), c) lopuksi 70 paino-% kaoliinia samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 42, kohta c).

Kokeessa 44 on keksinnön mukainen seoskompleksi, joka on saatu käyttämällä: a) ensin 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana 2* 89190 aineena 0,35 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino) keksinnön mukaista akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4, suolattuna arvoon 0,7 Ca2+-ionilla ja arvoon 0,3 Na+-ionilla, b) sitten 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 40, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, c) lopuksi 70 paino-% kaoliinia 71 paino-%:sena vesisuspensiona, dispergoivaa ainetta 0,25 paino-% kuiva-aineesta (paino/ paino), akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4, suolattuna arvoon 0,7 Ca2+-ionilla ja arvocn 0,3 Na+-ionilla.

Kokeessa 45 on aiemman käytännön mukainen kompleksiseos, joka on valmistettu käyttämällä: a) ensin 70 paino-% kaoliinia kokeen 40 selostetunlaisena vesi-suspensiona, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, b) seuraavaksi 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 40, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, c) lopuksi 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana aineena samoin 0,1 paino-% kuiva-ainetta (paino/paino) natrium-polyakrylaattia, jolla spesifinen viskositeetti 0,4 (sulautu-misaste 1).

Kokeessa 46 on keksinnön mukainen seoskompleksi, joka on valmistettu käyttämällä: a) ensin 70 paino-% kaoliinia kokeen 40 selostetunlaisena vesisuspensiona, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, b) seuraavaksi 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 40, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, c) lopuksi 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana aineena 0,35 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino) akryylipoly- 25 89190 raeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4, suolattuna arvoon 2+ + 0,7 Ca -ionilla ja arvoon 0,3 Na -ionilla.

Kokeessa 47 on keksinnön mukainen seoskompleksi, joka on valmistettu käyttämällä: a) aluksi 70 paino-% kaoliinia 71 paino-%:sena vesisuspensiona, dispergoivaa ainetta 0,25 paino-% kuiva-aineesta (paino/ paino), akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4, suolattuna arvoon 0,7 Ca^+-ionilla ja arvoon 0,3 Na+-ionilla, b) sitten 20 paino-% kalsiumkarbonaattipigmenttiä samanlaisena vesisuspensiona kuin kokeessa 40, dispergoiva aine aiemman käytännön mukainen, c) lopuksi 10 paino-% titaanidioksidia (Anatase ATI, Thann et Mulhouse) vesisuspensiona, pitoisuus 72 paino-%, dispergoivana aineena 0,35 paino-% kuiva-aineesta (paino/paino), akryylipolymeeriä, jolla spesifinen viskositeetti 0,4, suolattuna ar- 2+ ^ voon 0,7 Ca -ionilla ja arvoon 0,3 Na -ionilla.

Eri pigmenttiaineseosten jälkeen valmistettiin paperin pääl-lystysseokset lisäämällä kokeiden 42-47 komplekseihin, kohti 100 paino-osaa kuivaa pigmenttiainetta: - 0,5 paino-osaa veden retardointiainetta (karboksyylimetyyli-selluloosa), - 10,5 paino-osaa esimerkissä 7 kuvatunlaista lateksia.

Seosten pH säädettiin arvoon 8,6 + 0,1 ja kuiva-aineiden pitoisuus painoprosentteina oli 68,7 + 0,2.

Näin valmistetut päällysteseokset mitattiin Brookfield-visko-simetrillä kierrosnopeuksilla 10 ja 100 kierr/min.

Kaikki seoksiin liittyvät tulokset on koottu seuraavaan taulukkoon X.

26 8 9 1 90

Taulukko X

Viskositeetti ^ Brookfield, cP 10 kierr/min 100 kierr/min

Koe n: o 42 A.A. Kasautuminen 43 INV 11 400 1920 44 INV 9600 1720 45 A.A. 14 000 2400 46 INV 9800 1680 47 INV 9200 1560 Tästä taulukosta ja vertailtaessa kokeita, joissa käytetään keksinnön tai aiemman käytännön mukaisia komplekseja, ilmenee: - aiemmassa käytännössä valmistettaessa paperin pigmenttipääl-lystysseoskomplekseja pigmenttivesisuspensioiden lisäysjärjestys on hyvin tärkeä, sillä seurauksena saattaa olla seosten kasautuminen (koe 42) tai hyvin korkeat viskositeettiarvot (koe 45), joka osoittaa eri pigmenttiaineiden yhteensopimattomuuden, - keksinnön mukaan pigmenttivesisuspensiot, jotka on toteutettu kun läsnä on vähintään yhtä keksinnön mukaista dispergointi-ainetta, muuttuvat sekoituksina yhteensopiviksi sanotun aineen läsnäolon ansiosta. Tällaiset seokset eivät kasaannu olipa pigmenttisuspensioiden lisäysjärjestys mikä tahansa, ja tuloksena on sanottuja seoskomplekseja, joilla on näin valmistettuina selvästi heikommat viskositeettiarvot kuin aiempaa käytäntöä noudatettaessa.

Claims

27 89 1 90

1. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper innefattande en vattenfas, minst ett pigment av mineraliskt ursprung, ett bindemedel, eventuellt diverse sedvanliga till-satsmedel samt ett dispergermedel som utgöres av vattenlösliga karboxylpolymerer i saltbildad form erhällna genom kända poly-merisationsförfaranden, kännetecknade av att a) dispergermedlet besitter en specifik viskositet av mellan 0,25 och 2 (uppmätt i form av natriumsaltet), b) dispergermedlet är överfört till sait i ett förhällande av minst 0,6 medelst minst en polyvalent saltbildare.

1. Paperin pigmenttipMällystysseoskompleksit, jotka sisältävät vesifaasin, vähintään yhtä mineraaliperäistä pigmentti-ainetta, sideainetta, mahdollisesti joitakin tavanomaisia lisäaineita sekä dispergoivaa ainetta, joka muodostuu vesiliukoisista karboksyylipolymeereistä suolamuodossa, jotka on saatu tunnettuja polymerointimenetelmiä käyttäen, tunnetut siitä, että a) dispergoivalla aineella on spesifinen viskositeetti, joka on välillä 0,25-2 (mitattuna natriumsuolamuodossa), b) dispergoiva aine on suolattu vähintään suhteeseen 0,60 käyttäen vähintään yhtä moniarvoista suolanmuodostaja-ainetta.

2. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt patentkravet 1, kännetecknade av att dispergermedlet härrör frän polymerisation eller sampolymerisa- 30 891 90 tion enligt kända förfaranden av minst en av monomererna i gruppen akrylsyra, metakrylsyra, itakonsyra, krotonsyra, fumarsyra, maleinsyraanhydrid eller isokrotonsyra, akonitsyra, mesakonsyra, sinapinsyra, undecylensyra, angelikasyra, hydr-oxiakrylsyra, akrolein, akrylamid, akrylonitril, estrarna av akryl- och metakrylsyror och speciellt metyl-, etyl- och pro-pylakrylaterna och -metakrylaterna, metakrylatet av dimetyl-aminoetyl, imidazolerna, vinylpyrrolidon, vinylkaprolaktam, etylen, propylen, isobutylen, diisobutylen, vinylacetat, styren, alfametylstyren, metylvinylketon.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukaiset paperin pigmenttipäällys-tyskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoiva aine on saatu aikaan polymeroimalla tai kopolymeroimalla tunnettujen menetelmien mukaan vähintään yhtä seuraavista monomeereis-ta, jotka kuuluvat ryhmään: akryylihappo, metakryylihappo, itakonihappo, krotonihappo, fumaarihappo, maleiinihappoanhyd-ridi tai isokrotonihappo, akoniittihappo, mesakonihappo, sina-piinihappo, undekyleenihappo, angeliikkahappo, hydroksiakryy-lihappo, akroleiini, akryyliamidi, akrylonitriili, akryyli- ja metakryylihappojen esterit ja erityisesti metyyli-, etyyli- ja propyyliakrylaatit ja -metakrylaatit, dimetyyliaminoetyylime-takrylaatti, imidatsolit, vinyylipyrrolidoni, vinyylikaprolak-taami, etyleeni, propyleeni, isobutyleeni, di-isobutyleeni, vinyyliasetaatti, styreeni, alfametyylistyreeni ja metyylivi-nyyliketoni.

3. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt patentkravet 2, kännetecknade av att dis-pergermedlet härrör frän polymerisation eller sampolymerisa-tion enligt kända förfaranden företrädesvis av ätminstone en av monomererna akrylsyra, metakrylsyra, itakonsyra, krotonsyra, fumarsyra och maleinsyraanhydrid.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukaiset paperin pigmenttipäällys-tysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoiva aine on saatu polymeroimalla tai kopolymeroimalla tunnettujen menetelmien mukaan mieluiten vähintään yhtä seuraavista mono-meereistä: akryylihappo, metakryylihappo, itakonihappo, krotonihappo, fumaarihappo ja maleiinihappoanhydridi.

4. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt patentkravet 1 eller 3, kännetecknade av att dispergermedlet har en specifik viskositet uppmätt i form av natriumsaltet företrädesvis mellan 0,30 och 1,0.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukaiset paperin pigmentti-päällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dis- pergoivalla aineella on spesifinen viskositeetti, joka on mi tattu natriumsuolamuodossa, mieluiten välillä 0,30-1,0. 28 8 91 9 O

5. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 4, kännetecknade av att den polyvalenta saltbildaren utgöres av en divalent eller trivalent katjon, företrädesvis en katjon av kalcium, magnesium, zink, koppar, bly, aluminium eller krom.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että moniarvoinen suolanmuodostaja-aine on kaksiarvoinen tai kolmi-arvoinen kationi, edullisesti kalsium-, magnesium-, sinkki-, kupari-, lyijy-, alumiini- tai kromikationi.

6. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 5, kännetecknade av att saltbildningen av dispergermedlet medelst minst en polyvalent saltbildare utföres i ett förhällande av mellan 0,6 och 1.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoivan aineen suolaus vähintään yhdellä moniarvoisella suolanmuodostaja-aineella toteutetaan suhteeseen, joka on välillä 0,6-1.

7. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt patentkravet 6, kännetecknade av att 3i 89190 saltbildningen av dispergermedlet medelst ätminstone en polyvalent saltbildare utföres till ett förhällande av minst 0,6, varvid icke saltbildade syragrupper förblir i nämnda sura tillständ.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukaiset paperin pigmenttipäällys-tysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoivan aineen suolaus vähintään yhdellä moniarvoisella suolanmuodosta ja-aineella toteutetaan vähintään suhteeseen 0,6 suolautu-mattomien happoryhmien jäädessä sanottuun happotilaan.

8. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt patentkravet 6, kännetecknade av att saltbildningen av dispergermedlet medelst minst en polyvalent saltbildare utföres tili ett förhällande av minst 0,6, varvid de syragrupper som fortfarande är fria överföres tili salter medelst en monovalent saltbildare som är utvald ur gruppen bestäende av litium, natrium, kalium, ammonium och en amin.

8. Patenttivaatimuksen 6 mukaiset paperin pigmenttipäällys-tysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoivan aineen suolaus vähintään yhdellä moniarvoisella suolanmuodosta ja-aineella toteutetaan vähintään suhteeseen 0,6, jolloin vielä vapaat happoryhmät muutetaan suoloiksi yksiarvoisella suolanmuodostaja-aineella, joka on valittu ryhmästä, jonka muodostavat litium, natrium, kalium, ammonium ja jokin amiini.

9. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 8, kännetecknade av att dispergermedlet användes i nämnda komplexa kompositioner i en koncentration av 0,10-1,5 och företrädesvis 0,15-1 vikt-% i förhällande till torrt pigment.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että dispergoivaa ainetta käytetään sanotuissa seoskomplekseissa pitoisuuden ollessa 0,10-1,5 ja mieluiten 0,15-1 paino-% suhteessa kuivaan pigmenttiaineeseen.

10. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 9, kännetecknade av att de i viktprocent i förhällande tili den vat-tenfria mineralpigmentmassan utöver vattenfasen innehäller: a) 0,10-1,5 och företrädesvis 0,15-1,0 % dispergermedel, b) 7-20 % bindemedel och/eller vattenretentionsmedel, c) eventuellt sedvanliga tillsatsmedel allt efter kända procentuella mängder.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että 29 89190 ne sisältävät painoprosentteina suhteessa vedettömään mineraa-lipigmenttimassaan vesifaasin lisäksi: a) 0,10-1,5 ja mieluiten 0,15-1,0 % dispergoivaa ainetta, b) 7-20 % sideainetta ja/tai veden retentioainetta, c) mahdollisesti tavanomaisia lisäaineita ennestään tunnettuina prosenttimäärinä.

11. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 10, kännetecknade av att de pigment som användes var för sig eller i blandning är utvalda ur gruppen bestäende av kaoliner, titan-oxider, taik, naturliga eller utfällda karbonater, aluminium-hydroxider, hydratiserat dubbelsulfat av aluminium och av kal-cium.

11. Jonkin patenttivaatimuksista 1-10 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että yksin tai seoksina käytettävät pigmenttiaineet on valittu ryhmästä, jonka muodostavat kaoliinit, titaanioksidit, talkit, luonnon tai saostetut karbonaatit, alumiinihydroksidit ja hyd-ratoitu alumiinin ja kalsiumin kaksoissulfaatti.

12. Jonkin patenttivaatimuksista 1-11 mukaiset paperin pig-menttipäällystysseoskompleksit, tunnetut siitä, että sideaine ja/tai veden retentioaine on valittu ryhmästä, jonka muodostavat tärkkelys, karboksimetyyliselluloosa, polyvinyy-lialkoholi ja styreenibutadieeni- ja styreeniakrylaattikopo-lymeerit.

12. Komplexa pigmentkompositioner för bestrykning av papper enligt nägot av patentkraven 1 tili 11, känneteck- 32 89 1 90 n a d e av att bindemedlet och/eller vattenretentionsmedlet är utvalt ur gruppen bestäende av stärkelse, karboximetylcel-lulosa, polyvinylalkohol och sampolymerer av styrenbutadien och styrenakrylat.