JP2008088624A - 中空有機顔料コアバインダーでコーティングされた紙または板紙物品およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】乾燥時に少なくとも1つのボイドを有する第一ポリマーを含む中空コアバインダーの水性分散物を含む板紙用コーティングであって、前記第一ポリマーは、−15℃以上、30℃以下の範囲のガラス転移温度(Tg)を有する少なくとも1種の第二ポリマーにより実質的に封入され、ここで、前記第二ポリマーと前記第一ポリマーの重量比は、1:1〜4:1の範囲である。第一ポリマーおよび第二ポリマーの一方または両方は、重合単位として、少なくとも1種のエチレン性不飽和モノマーから形成することができる。中空コアバインダーは、光沢があり、鮮やかで、滑らかな板紙コーティングを可能にし、同時に、かかるコーティング特性を達成するために必要なバインダーおよび不透明顔料の量を低減させる。本発明はさらに、コーティングされた板紙物品、ならびにパルプと本発明の中空コアバインダーとの混合物から作られる紙および板紙も提供する。
【選択図】なし
Description
1/Tg=Σ[w(Mi)/Tg、(Mi)]
(式中、w(Mi)は各モノマーの重量分率であり、Tg、(Mi)はMiのホモポリマーのガラス転移温度である。任意の多段ポリマーの場合、記載されたTgは、全多段ポリマーを製造するために用いられる全てのモノマーから計算されるTgを表す。
PVC(%)=(顔料の体積+増量剤体積)×100/塗料の合計乾燥体積
により計算される量を意味する。
BAはブチルアクリレートである;
MMAはメチルメタクリレートである;
MAAはメタクリル酸である;
t−BHPはt−ブチルヒドロペルオキシド(70%)である;
SDSはドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム(23%)である;
DIは脱イオン化である;
SPSは過硫酸ナトリウムである;
ALMAはアリルメタクリレートである;
Lはリットル;wtは重量;volは体積;gはグラム;minは分である。
Kubelka−Munk散乱係数(S/Mil)測定:
水性分散物を黒色ビニルスクラブチャート上にドローダウンして、湿ったフィルムを形成し、これを相対湿度30%で乾燥させた。乾燥フィルム(厚さ〜2milまたは〜50ミクロン)上で、P.B.MittonおよびA.E.Jacobson(Off.Digest,Sept.1963,p871−911)の方法によりSを決定した。単位厚さあたりの散乱係数(S/μmおよびS/mil)は、45/0ジオメトリーのY−反射率計を用いて測定された。Y反射率計は、XYZカラースケールのY成分を測定する光反射率測定器であり;45/0ジオメトリーは、光が法線から45度の角度でコーティングに入射し、散乱した光が法線から0度の角度で集められることを示す。
測定は、Matec CHDF−2000(キャピラリー流体力学的分別法);Matec Applied Sciences,Northborough,MAおよびA BI−90粒子サイズ分析器(Brookhaven Instruments Corp.(Holtsville,NY))を用いてCHDFにより行った。
未膨潤第一ポリマーの製造
5Lの四口丸底フラスコに、パドルスターラー、温度計、窒素インレット、および還流凝縮器を取り付けた。DI水(950g)を釜に添加し、窒素雰囲気下、89℃に加熱した。加熱された釜水に、30gのDI水中に溶解させた6.0gの過硫酸ナトリウムを添加した。この直後に397gのポリマーコアを添加した。125gのDI水、8.3gのSDS(ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、23%)、125.0gのスチレン、110.0gのMMA、および15.0gのMAAを混合することにより製造されたモノマーエマルジョン(ME I)を60分にわたって78℃の温度で釜に添加した。ME Iの添加後、500gのDI水、22.5gのSDS(23%)、1462.5gのスチレン、22.5gのメタクリル酸、7.5gのアマニ油脂肪酸(LOFA)、および18.8gのジビニルベンゼン(80%活性)を混合することにより、第二モノマーエマルジョン(ME II)を製造した。90gのDI水中に溶解させた1.6gの過硫酸ナトリウムの別の混合物とともに、モノマーエマルジョンII(ME II)を60分にわたって釜に添加した。反応混合物の温度を92℃に上昇させた。ME IIおよび同時供給が完了したら、反応混合物を30分間85℃で保持し、次いで室温に冷却し、濾過して、形成された凝集物を除去した。最終未中和ラテックスは、45.5%の固形分、375nmの平均粒子サイズ、および2.2のpHを有していた。
ポリマー粒子の水性分散物の形成
実施例1におけるのと同じ装置を用いて、220gのDI水とともに1318.7gの実施例1の第一ポリマーを釜に添加し、温度を25℃に調節した。306gのDI水、17.0gのSDS、416.4gのMMA、12.0gのMAA、および591.6gのBAを混合することにより、モノマーエマルジョン(ME I)を製造した。釜の温度25℃で、2gの1%エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム塩(Versene(商標)(Dow Corp.,Midland MI)として入手可能)と混合された、20gの0.1%硫酸鉄の溶液を釜に添加した。次に、100.0gのDI水と混合された3.7gのt−BHP(70%)の溶液を、100.0gのDI水と混合された2.6gのイソアスコルビン酸の別の溶液とともに含む同時供給物を釜にどちらも1.2g/分の速度で添加した。同時供給溶液の開始2分後、あらかじめ製造されたME Iを釜に15g/分の速度で添加した。反応に外部熱は加えられなかった。ME供給の期間にわたって釜の温度を上昇させた。30分後、ME I供給速度を30g/分に増加させた。ME Iが完了したら、同時供給を停止し、反応物を5分間保持した。この時点での反応物の温度は78℃であった。次に、400gの熱DI水(90℃)を釜に添加した。54gのDI水、3.0gのSDS、75.6gのMMA、104.4gのBAおよび2.5gの4−ヒドロキシTEMPO(4−ヒドロキシ2,2,6,6−テトラメチルピペリジニルオキシラジカル)を混合することにより第二モノマーエマルジョン(ME II)を製造し、完了するまで40g/分の速度で釜に添加した。ME II供給の完了直後に、40gのDI水と混合された40gの水酸化アンモニウム(28%)を釜に添加した。反応を5分間保持した。同時供給溶液を完了するまで1.2g/分の速度で再開した。分散物を次いで25℃に冷却し、濾過して、凝塊を除去した。濾過された分散物は、45.5%の固形分、および480nmの平均粒子サイズを有していた。乾燥ポリマーフィルム上でKubelka−Munk散乱係数を測定し、40.6S/μm(1.60S/Mil)であることが判明した。
ポリマー粒子の水性分散物の形成
実施例1におけるのと同じ装置を用いて、180gのDI水とともに1055gの実施例1の第一ポリマーを釜に添加し、温度を25℃に調節した。367gのDI水、20.4gのSDS、499.7gのMMA、14.4gのMAA、および709.9gのBAを混合することにより、モノマーエマルジョン(ME I)を製造した。釜の温度25℃で、2gの1%Versene(Dow Corp.)と混合された、20gの0.1%硫酸鉄の溶液を釜に添加した。次に、120.0gのDI水と混合された4.5gのt−BHP(70%)の溶液を、120.0gのDI水と混合された3.2gのイソアスコルビン酸の別の溶液とともに含む同時供給物を、どちらも1.0グラム/分の速度で釜に添加した。同時供給溶液の開始2分後、あらかじめ製造されたME Iを釜に10.0g/分の速度で添加した。反応に外部熱は加えられなかった。ME供給の期間にわたって釜の温度を上昇させた。30分後、ME I供給速度を20g/分に増加させた。ME Iが完了したら、同時供給を停止し、反応物を5分間保持した。次に、525gの熱DI水(90℃)を釜に添加した。65gのDI水、3.6gのSDS、90.7gのMMA、125.3gのBAおよび3.0gの4−ヒドロキシTEMPOを混合することにより第二モノマーエマルジョン(ME II)を製造し、完了するまで40g/分の速度で釜に添加した。ME II供給の完了直後に、48gのDI水と混合された48gの水酸化アンモニウム(28%)を釜に添加した。反応を5分間保持した。同時供給溶液を次に、完了するまで1.0g/分の速度で再開した。分散物を次いで25℃に冷却し、濾過して、凝塊を除去した。濾過された分散物は、45.7%の固形分および540nmの平均粒子サイズを有していた。乾燥ポリマーフィルム上でKubelka−Munk散乱係数を測定し、29.7S/μm(1.17S/Mil)であることが判明した。
以下の実施例において、板紙コーティングを製造し、巻線型ロッドを用いて実験ドローダウンとして適用した。実施例8および9は、通常のエアナイフコーターを有するOmnova、Inc.Akron、OHパイロットコーター設備で適用した。実験ドローダウンにおいて用いられるベースストックはプレコーティングされたリサイクル板紙および/またはプレコーティングされた固体・無漂白・亜硫酸塩(SUS)ボードであった。
2.POLYCO(商標)P−3103NPバインダー、Rohm and Haas Company、Philadelphia、PA;
3.Gen Flo(商標)5128、Omnova、Akron、OH;
4.ACRYSOL(商標)Ase−75増粘剤、Rohm and Haas Company、Philadelphia、PA;および
5.Procote 400、DuPont、Wilington、DE
2.POLYCO(商標)P−3103NPバインダー、Rohm and Haas Company、Philadelphia、PA;
3.ACRYSOL(商標)Ase−75増粘剤、Rohm and Haas Company、Philadelphia、PA;および
4.Procote 400、DuPont、Wilington、DE
Claims (9)
- 板紙物品であって、1以上のボイドを含有する第一ポリマーの1種以上の中空コアバインダーを含むコーティングをその上に有し、前記第一ポリマーは第二ポリマーにより実質的に封入され、前記第一ポリマーおよび前記第二ポリマーの一方または両方は、重合単位として、1種以上のエチレン性不飽和モノマーから形成され、さらに、前記第二ポリマーは−15℃以上、30℃以下の範囲のガラス転移温度(Tg)を有し、さらに前記第二ポリマーと前記第一ポリマーの重量比は1:1〜4:1の範囲である板紙物品。
- 紙またはラミネート紙であって、前記ラミネート紙の1以上の層中にセルロース繊維パルプ、フィラーおよび1種以上の中空コアバインダーを含み、前記中空コアバインダーは1以上のボイドを含有する第一ポリマーを含み、前記第一ポリマーは第二ポリマーにより実質的に封入され、前記第一ポリマーおよび前記第二ポリマーの一方または両方は、重合単位として1種以上のエチレン性不飽和モノマーから形成され、さらに前記第二ポリマーは−15℃以上、30℃以下の範囲のガラス転移温度(Tg)を有し、さらに、前記第二ポリマーと前記第一ポリマーの重量比が1:1〜4:1の範囲である紙またはラミネート紙。
- 前記中空コアバインダーの前記第二ポリマーが、重合単位として、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレートおよびその混合物から形成される請求項1記載のコーティングされた板紙。
- 前記中空コアバインダーの前記第二ポリマーが、重合単位として、ブチルアクリレート、エチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレートおよびその混合物から形成される請求項2記載の紙またはラミネート紙。
- 前記第一ポリマーのTgが50℃以上であり、前記中空コアバインダーの前記第一ポリマーが多段ポリマーを含み、多段ポリマーが重合単位として1種以上のエチレン性不飽和モノマーから形成され、かつボイド含有コア段を有する、請求項1記載のコーティングされた板紙。
- 前記第一ポリマーのTgが50℃以上であり、前記中空コアバインダーの前記第一ポリマーが多段ポリマーを含み、多段ポリマーが重合単位として1種以上のエチレン性不飽和モノマーから形成され、かつボイド含有コア段を有する、請求項2記載の紙またはラミネート紙。
- コーティングされた板紙を形成する方法であって、
コーティング組成物を板紙基体に適用し(前記コーティング組成物は、1以上のボイドを含有する第一ポリマーの1種以上の中空コアバインダーの水性分散物を含み、前記第一ポリマーは第二ポリマーにより実質的に封入され、前記第一ポリマーおよび前記第二ポリマーの一方または両方は、重合単位として、1種以上のエチレン性不飽和モノマーから形成され、さらに、前記第二ポリマーは−15℃以上、30℃以下の範囲のガラス転移温度(Tg)を有し、さらに前記第二ポリマーと前記第一ポリマーの重量比は1:1〜4:1の範囲である);および
乾燥および/または硬化させて、コーティングを形成すること:を含む方法。 - 前記コーティング組成物が、1種以上のバインダーポリマー、1種以上の不透明顔料、またはその混合物をさらに含む請求項7記載のコーティングされた板紙を形成する方法。
- 前記中空コアバインダー中の前記第二ポリマーと前記第一ポリマーの前記重量比が2:1〜3:1の範囲である請求項7記載のコーティングされた板紙を形成する方法。
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