FI95299C - Paperinpäällystekoostumus - Google Patents

Description

Paperinpäällystekoostumus 1 95299 Tämä keksintö koskee yleisesti paperinpäällystekoostumusta, jota käytetään päällystettyjen papereiden valmistuksessa, ja etenkin vesipitoista päällystekoostumusta, jota levitetään paperin pinnalle sen pintaominaisuuksien, kuten pintasiley-den, kiillon ja painettavuuden parantamiseksi. Tämä keksintö koskee myös päällystettyä paperia, jossa on yllä esitetystä päällystekoostumuksesta muodostettu pintapäällystekerros.

Eräs tunnettu päällystekoostumus sisältää valkoista pigmenttiä, kuten kaoliinia, sideainetta, lateksia ja dispergointi-ainetta. Tällaisen koostumuksen viskositeetin, juoksevuuden ja vedenpidätyskyvyn kontrolloimiseksi on tunnettua lisätä siihen lisäainetta, kuten natriumalginaattia tai karboksime-tyyliselluloosaa.

Näissä tunnetuissa lisäaineissa on kuitenkin se haitta, että kun niitä käytetään riittävänä määränä halutun vedenpidätyskyvyn aikaansaamiseksi, saatavan koostumuksen viskositeetistä tulee niin korkea ja juoksevuus vähenee samanaikaisesti, että on mahdotonta saada aikaan nopea päällyste. Toisaalta päällystekoostumuksen vedenpidätyskyvystä ei tule riittävän hyvää silloin, kun lisäaineita käytetään sellaisena määränä, että saadaan aikaan sopiva viskositeetti ja juoksevuus.

' Heikko vedenpidätyskyky on haitallista, koska silloin, kun päällystekoostumus saatetaan kosketuksiin päällystettävän paperin kanssa, vesi pyrkii erottumaan päällystekoostumuksesta ja se tunkeutuu paperiin yhdessä sideaineen osan kanssa, niin että saatavan päällysteen sileydestä, painettavuu-desta ja vastaavista pintaominaisuuksista tulee heikkoja.

Tämän keksinnön tehtävänä on eliminoida tavanomaisten pape-rinpäällystekoostumusten edellä mainitut ongelmat.

2 95299 Tämän keksinnön mukaisesti saadaan aikaan patenttivaatimuksen 1 mukainen vesipitoinen päällystekoostumus, joka käsittää - valkoista pigmenttiä - sideainetta, - lisäainetta, joka on akryylihappo/metakryylihappokopoly-meeri ja/tai seuraavan kahden monomeerin kopolymeeri: (a) kaavan

CH2 = CR1COOH

mukainen tyydyttymätön happo, jossa R1 merkitsee vetyä tai metyyliryhmää, ja (b) kaavan ch2 = CR2COOR3 mukainen tyydyttymätön esteri, jossa R2 merkitsee vetyä tai metyyliryhmää ja R3 merkitsee 2-4 hiiliatomia sisältävää alkyyliryhmää, jolloin lisäainetta on läsnä 0,001 - 2 % valkoisen pigmentin painosta, ja - polyolia.

Tämän keksinnön mukaisesti saadaan aikaan edelleen päällystetty paperi, joka saadaan levittämällä yllä esitettyä koos-• tumusta paperin pinnalle.

Keksintöä selitetään seuraavassa yksityiskohtaisemmin.

Tämän keksinnön mukainen paperinpäällystekoostumus on tunnettu siitä, että se sisältää erityistä lisäainetta, s.o. akryylihappo/metakryylihappokopolymeeriä ja/tai (a) akryyli-hapon tai metakryylihapon ja (b) alkyyliakrylaatin tai al-kyylimetakrylaatin kopolymeeriä. Monomeerin (b), s.o. alkyyliakrylaatin tai -metakrylaatin alkyyliryhmässä on 2-4 hiiliatomia. Lisäaineen molekyylipaino on edullisesti 5.000 3 95299 - 500.000. On tärkeää, että lisäainetta on läsnä 0,001 - 2 %, etenkin 0,01 - 1 % valkoisen pigmentin painosta. Liian pieni lisäaineen määrä, joka on alle 0,001 paino-%, on riittämätön tämän keksinnön päämäärän saavuttamiseksi. Toisaalta, kun lisäaineen määrä on yli 2 paino-%, saatavan päällys-tekoostumuksen viskositeetistä tulee liian korkea tai koostumus voi geeliytyä.

Akryylihappo/metakryylihappokopolymeerissä ensiksi mainitun hapon moolisuhde viimeksi mainittuun happoon on edullisesti 9:1 - 3:2, etenkin 4:1 - 13:7 ja keskimääräinen molekyyli-paino on 10.000 - 100.000. Hapon (a) ja esterin (b) kopoly-meerissä hapon (a) moolisuhde esteriin (b) on edullisesti 19:1 - 1:1, etenkin 4:1 - 3:2 ja keskimääräinen molekyyli-paino on 60.000 - 300.000.

Tässä keksinnössä voidaan käyttää mitä tahansa tunnettua valkoista pigmenttiä, jota käytetään tavanomaisesti paperin-päällystekoostumuksessa. Esimerkkeinä sopivista pigmenteistä mainittakoon savi, kalsiumkarbonaatti, kaoliini, talkki, titaanioksidi, aluminiumhydroksidi, pii, sinkkioksidi, aktivoitu valkea kaoliini, hapan valkea kaoliini, lakka, piimää, muovipigmentit ja niiden seokset. Päällystekoostumuksen valkoisen pigmentin pitoisuus on yleensä 40 - 70 paino-%.

Sideaineena voidaan käyttää lateksia tai synteettisten tai luonnollisten korkean molekyylipainon omaavien polymeerien liuosta. Esimerkkeinä sopivista polymeereistä, joita voidaan käyttää sideaineena, mainittakoon styreeni/butadieenikopoly-meerit, styreeni/akryylikopolymeerit, vinyyliasetaatti/ak-ryylikopolymeerit, etyleeni/vinyyliasetaattikopolymeerit, butadieeni/metyylimetakrylaattikopolymeerit, vinyyliasetaat-ti/butyyliakrylaattikopolymeerit, styreeni/maleiinihappoan-hydridikopolymeerit, isobuteeni/maleiinihappoanhydridikopo- -¾ 4 95299 lymeerit, akryylihappo/metyylimetakrylaattikopolymeerit, vesiliukoinen tärkkelys, kaseiini ja soijaproteiini. Sideaineen pitoisuus on edullisesti 3 - 30 %, etenkin 7 - 20 % pigmentin painon suhteen.

Tämän keksinnön mukainen päällystekoostumus sisältää edullisesti dispergointiainetta, kuten natriumpolyakrylaattia, natriumheksametafosfaattia tai natriumpyrofosfaattia.

Koska lisäaineena käytetään erityistä kopolymeeriä, tämän keksinnön mukaisella päällystekoostumuksella on erinomainen vedenpidätyskyky, viskositeetti ja juoksevuus ja se voi tuottaa päällystetyn paperin, jolla on erinomaiset ominaisuudet, kuten painettavuus ja kiilto.

Tällaisia ominaisuuksia voidaan parantaa edelleen, kun kopo-lymeeriä käytetään yhdessä polyolin kanssa. Esimerkkeinä po-lyoleista mainittakoon glyseroli, alkyleeniglykolit, kuten etyleeniglykoli ja propyleeniglykoli, ja polyalkyleeniglyko-lit, kuten polyetyleeniglykoli ja polypropyleeniglykoli.

Etenkin käytetään edullisesti glyserolia. Polyolia käytetään edullisesti 1 - 20 %, etenkin 5 - 15 % kopolymeerin painon suhteen.

• Tämän keksinnön mukainen päällystekoostumus voidaan levittää paperin, kuten puuhiokkeettoman paperin, puuhiokepaperin tai kartongin toiselle tai molemmmille sivuille päällystetyn paperin tuottamiseksi. Päällystäminen voidaan saada aikaan sinänsä tunnetulla tavalla käyttämällä esimerkiksi teräpääl-lystintä, telapäällystintä, ilmakaavinpäällystintä tai vastaavaa päällystintä.

Seuraavat esimerkit havainnollistavat edelleen yllä esitettyä keksintöä.

«

II

Päällystenesteen valmistus: 5 95299

Esimerkki 1

Valmistettiin seuraavan koostumuksen omaava päällysteneste:

Aineosat Määrä (paino-osia) pigmenttiä savea 90 raskasta kalsiumkarbonaattia 10 sideainetta lateksiani 10 hapetettua tärkkelystä 7 dispergointiainetta*2 0,1 1isäainetta*3 0,1 vettä 7b *1 Styreeni/butadieenilateksi (L-1622, valmistaja Asahi Ka-sei Kogyo K. K.) *2 Natriumpolyakrylaatti (SDA-40N, valmistaja Somar Corp.) *3 Metakryylihappo/etyyliakrylaattikopolymeeri (valmistaja Rohm & Haas), seuraavassa kopolymeeri A.

Esimerkki 2 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine metakryylihappo/butyyliakrylaattikopolymeerillä (valmistaja Rohm & Haas, seuraavassa kopolymeeri B.)

Esimerkki 3 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine seoksella, jossa oli 10 paino-osaa metakryylihappo/etyy-liakrylaattikopolymeeriä (kopolymeeri A) ja 1 paino-osa glyserolia .

[ 95299

Esimerkki 4 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine seoksella, jossa oli 10 paino-osaa metakryylihappo/butyy-liakrylaattikopolymeeriä (kopolymeeri B) ja 1 paino-osa glyserolia .

Esimerkki 5 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 3 lisäaine seoksella, jossa oli 10 paino-osaa akryylihappo/metakryy-1ihappokopolymeeriä (kopolymeeri C, keskimääräinen molekyy-lipaino 70.000) ja 1 paino-osa glyserolia.

Esimerkki 6 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 5 kopolymeeri C akryylihappo/metakryylihappokopolymeerillä (kopolymeeri D, keskimääräinen molekyylipaino 40.000).

Vertailuesimerkki 1 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine karboksimetyyliselluloosalla (CMC)

Vertailuesimerkki 2 Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine natriumalginaati11a.

Vertailuesimerkki 3 « -11 * 1 1" Päällysteneste valmistettiin korvaamalla esimerkin 1 lisäaine vedellä.

Päällystenesteiden ominaisuudet 7 95299

Yllä esitettyjä päällystenesteitä testattiin niiden viskositeetin, juoksevuuden ja vedenpidätyskyvyn suhteen seuraaval-la tavalla: (1) B-tyypin viskositeetti (cps):

Mitattiin TAPPI-standardin T648 Su-72 mukaisesti kierrosno-peuden ollessa 60 rpm.

(2) HS- (High Share) viskositeetti (cps):

Mitattiin High Share-viskosimetrillä (valmistaja Seiki K.

K.) kierrosnopeuden ollessa 4000 rpm.

(3) Juoksevuus: Määritettiin seuraavalla yhtälöllä (mitä pienempi, sen parempi ) :

Juoksevuus = (päällystekoostumuksen viskositeetti)/(päällys-tekoostumuksen vesifaasin1 viskositeetti) * Koostumus erotetaan ensin neste- (vesi-) faasiksi ja kiinteäksi faasiksi sentrifugoimalla. Sitten mitataan nestefaasin viskositeetti.

Jokaista yllä esitetyistä päällystenesteistä levitettiin pa perin, jonka paperin neliömetripaino oli 60 g/m2, toiselle (4) Vedenpidätyskyky:

Mitattiin S & D Warren-menetelmän mukaisesti (mitä suurempi, sitä parempi).

Testitulokset on esitetty taulukossa 1.

Päällystetyn paperin valmistus: i 8 95299 puolelle ja kuivatettiin, jolloin saatiin päällystetty paperi, jonka neliömetripaino oli 75 g/m2.

Päällystetyn paperin ominaisuudet Näin valmistettuja päällystettyjä papereita testattiin niiden kiillon, kirkkauden, sileyden ja pintalujuuden suhteen seuraavalla tavalla: (1) Kiilto:

Mitattiin Japanin teollisuusstandardin JIS PÖ142 (1965) mukaisesti .

(2) Kirkkaus:

Mitattiin Japanin teollisuusstandardin JIS P8123 (1961) mukaisesti .

(3) Sileys:

Mitattiin Japanin teollisuusstandardin JIS P8119 (1976) mukaisesti .

(4) Pintalujuus:

Mitattiin kuivanukkautuminen ja märkänukkautuminen käyttämällä painokelpoisuustestilaitetta (RI-testilaite, valmistaja Akira Seisakusho K. K.) ja arvioitiin 5 tason luokitteluna (mitä suurempi, sen parempi).

Testitulokset on esitetty samoin taulukossa 1.

• ·

II

9 95299 S©»- ΟΊ » M M O © © i · · · · · · · » Ä 5 C « « 4P «·> » **·*· * s 5 β oo tn in e © ® o m • I · · · · · · · jjiijS m »n ^ *· «· »* λ M {0 «a e f-dl 1

MÄ Π+J

d e o vo e e ® o o vo CM ·· · · · ·♦·«

-H >1^ ΙΛ VO V0 f·- m fS) VÄ so <M

g ^ rn m m m ^ ^ tn λ m 5s-

K

S Ά oo tn e o ® «- <n o Ϊ0 ·« « · « ·«··.

S.* r- e- T- O O »- — ^ r» r» f** t>» r» m n· r» o·

SS

tn Ä g O M P* VO M O O ΙΛ © O-

CU rH (N (N M m *· VO O O

•h m ι/i m tn ui m *· *· in S__ oo f» ® oi o vo vn n* rHnS1 .· · · · ····

Sw »m «n in vo vo m m ©

-U φ >ι ϋ (N OI OI OI OI MOI MM

5 5|gl 3 3 i—i tn 3 ·Η 1 tom» o® m ® ® oi o o ® E-tdjgcq Me o» Ό in J £ -H o 3 M^· »— ^ » ^fOMin sss : : S <b -h S«s

mx! jKcf m M O «- M OO Ό M

0) H § vo vo vo vo vo vo o* voin c en 3 fr

Q) ffi 01 P tn > pH

»Hi q i _ _ Ä

:t0 -P -H , O O O O O O O O O

vj m o o m m Min o ·+ cu C_9 jj 'tr o e ® o- o vo as &* »- B1 W |j g, M - - - M M OI OI T— (fa ’> -P ~ + *H + *H +Ή +*H +} iH pH pH pH J_ Λ

oi }< J Λ L<P JLÄ P Lu P JLq 8 RS

ijj r-H-H I—I -P rH -rl 3 H P 8 I-H Ή Ö >H -H tl -H -H

4 au aa aas, aga aas. aa& g £# · I i r-t oi ro m vo >—i tN ro tn ω

SL ^ ·· · · · · III

d s S ·§ S -S -S S £ tj tj

Is 4 a s s a a I S S

( CU -P______-

Claims (15)

1. Vesipitoinen päällystekoostumus, joka käsittää: (i) valkoista pigmenttiä 5 (ii) sideainetta, ja (iii) lisäainetta, tunnettu siitä, että lisäaine (iii) on akryylihappo/metakryylihappokopolymeeri ja/tai seuraavan kahden monomeerin kopolymeeri: (a) kaavan 10 CH2 = CR1COOH mukainen tyydyttymätön happo, jossa R1 merkitsee vetyä tai metyyliryhmää, ja 15 (b) kaavan ch2 = CR2COOR3 mukainen tyydyttymätön esteri, jossa R2 merkitsee vetyä tai 20 metyyliryhmää ja R3 merkitsee 2-4 hiiliatomia sisältävää alkyy1iryhmää, jolloin lisäainetta on läsnä 0,001 - 2 % vai-: koisen pigmentin painosta, ja että koostumus lisäksi käsittää (iv) polyolia.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostumus, tunnet tu siitä, että lisäaine on hapon (a) ja esterin (b) kopolymeeri, jolloin hapon (a) moolisuhde esteriin (b) on 19.1 -1:1. 3C

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen päällystekoostumus, tunnet tu siitä, että lisäaine on akryylihapon ja metakryylihapon kopolymeeri, jolloin ensiksi mainitun hapon moolisuhde viimeksi mainittuun happoon on 9:1 - 6:4.

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste- koostumus, tunnettu siitä, että lisäaineen keskimääräinen mo-lekyylipaino on 5.000 - 500.000. li n 95299

5. Patenttivaatimuksen 4 ja patenttivaatimuksen 2 mukainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että hapon (a) ja esterin (b) kopolymeerin keskimääräinen molekyylipaino on 60.000 - 300.000. 5

6. Patenttivaatimuksen 4 ja patenttivaatimuksen 3 mukainen päällystekoostumus, tunnettu siitä, että akryylihappo/meta-kryylihappokopolymeerin keskimääräinen molekyylipaino on 10.000 - 100.000. 10

7. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että lisäaineen pitoisuus on 0,01 - 1 % pigmentin painosta.

8. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste- koostumus, tunnettu siitä, että valkoisena pigmenttinä on vähintään yksi seuraavista: savi, kalsiumkarbonaatti, kaoliini, talkki, titaanioksidi, aluminiumhydroksidi, piidioksidi, sinkkioksidi, aktivoitu valkea kaoliini, hapan valkea kaolii- 20 ni, lakka, piimää ja muovipigmentit. •« • ·

9. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että sideaineena on vähintään yksi seuraavista aineista: styreeni/butadieenikopolymeerit, sty- 25 reeni/akryylikopolymeerit, vinyyliasetaatti/akryylikopoly- meerit, etyleeni/vinyyliasetaattikopolymeerit, butadieeni/-·· metyylimetakrylaattikopolymeerit, vinyyliasetaatti/butyyli- akrylaattikopolymeerit, styreeni/maleiinihappoanhydridikopo-lymeerit, isobuteeni/maleiinihappoanhydridikopolymeerit, akr-3C yylihappo/metyylimetakrylaattikopolymeerit, vesiliukoinen tärkkelys, kaseiini ja soijaproteiini.

10. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että sideaineen pitoisuus on 35 edullisesti 3 - 30 % pigmentin painosta.

11. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi disper-gointiainetta. 95299 12

12. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että polyolina on etyleeniglykoli, propyleeniglykoli, polyetyleeniglykoli, polypropyleeniglykoli tai glyseroli. 5

13. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste-koostumus, tunnettu siitä, että polyolia käytetään 1 - 20 % kopolymeerin painosta. io

14. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen päällyste- koostumus, tunnettu siitä, että polyolia käytetään 5 - 15 % kopolymeerin painosta.

15. Päällystetty paperi, joka on valmistettu menetelmällä, 15 jossa jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukaista koostu musta levitetään paperin pinnalle ja saatava päällystetty kerros kuivatetaan. « • · 11 13 95299