FI110386B - Olennaisesti liukenematonta alkaliturpoavaa lateksia sisältävä vesipitoinen paperinpäällystyskoostumus - Google Patents

Description

110386 ]

Olennaisesti liukenematonta alkaliturpoavaa lateksia sisältävä vesipitoinen paperinpäällystyskoostumus 5 Tämän keksinnön kohteena on vesipitoinen paperinpäällystyskoostumus, joka sisältää veteen olennaisesti liukenematonta alkaliturpoavaa lateksia.

10

Paperinpäällystyskoostumuksilla tarkoitetaan yleisesti ottaen pinnan käsittelyyn tarkoitettuja vesipitoisia koostumuksia, jotka sisältävät pääasiassa täyteainetta (pigmenttiä), sideainetta ja mahdollisesti erilaisia lisäaineita.

15 Tällaisia koostumuksia levitetään papereille muuttamaan pinnan ominaisuuksia, erityisesti valkoisuutta, kiiltoa, painettavuut-ta jne.

20 Nykyisin paperiteollisuudessa käytetään usein sideaineena orgaanista tai synteettistä filmogeenistä polymerilateksia ve-siemulsion muodossa.

Erityisesti kuivumisen säätelyn ja painettavuuden parantamisen "‘.25 vuoksi on tärkeää, etteivät päällystekoostumuksen vesi tai tä-* » , , män veden sisältämät vesiliukoiset yhdisteet siirry nopeasti '; päällystyskoostumuksesta paperiaineksen sisään. Tämän vuoksi v * käytetään tavallisest jotain hydrokolloidia eli sakeutusainet-ta, joka voi olla luontoperäistä kuten karboksimetyyliselluloo- • * :/.-30 sa tai synteettistä, esimerkiksi polyvinyylialkoholia tai alka-liliukoisia latekseja.

* * · *',/, Paperinpäällystyskoostumuksen vedensitomiskyky on koostumuksen ·;* kyky vastustaa tätä veden siirtymistä.

:'35 * « * I » I * * » 2 110386

Veden sitomisen täytyy olla huomattavaa ja hallittua, sillä muutoin päällystyskoostumuksen sentesimaalinen koostumus vaih-telee nopeasti päällystyshetkellä, sen reologiset ominaisuudet muuttuvat täysin ja ajettavuus heikkenee.

5

Alkaliturpoavalla lateksilla tarkoitetaan tässä keksinnössä latekseja, jotka vesiemulsion sisältämien tai siihen lisättävien emästen (erityisesti sooda, kalium, ammoniakki) vaikutuksesta turpoavat. Näiden lateksien avulla saadaan valmistettua 10 päällystyskoostumuksia, joiden viskositeetti lisääntyy pH:n myötä alkalisella alueella.

Käyttämällä alkaliturpoavia latekseja saadaan parannettua päällystyskoostumuksen vedensitomiskykyä ja reologisia ominaisuuk-15 siä.

Tällaisia alkaliturpoavia liukenemattomia latekseja kuvaa esimerkiksi FR-A-2444114, siinä käytetään styreenin, butadieenin ja akryylihapon muodostamaa kopolymeeriä, jossa päällystysseok-20 sen viskositeetti stabiloituu polyalkyleeniglykolilisäyksellä; US-A-3793244:ssä akryylihappo on korvattu itakonihapolla.

* * · ;·. FR-A-2006324 kuvaa vesipitoista paperinpäällystyskoostumusta, jossa lateksiseos sisältää: '*\25 ' * - 80-99 paino% liukenematonta ei-alkaliturpoavaa lateksia ja '· - 1-20 paino% liukenematonta ja alkaliturpoavaa lateksia, jonka '.· * tekee liukenemattomaksi läsnäoleva 1,3-butadieeni .

: *.:30 1,3-butadieeni on kuitenkin erittäin vesipakoista, ja joudutaan käyttämään suuria määriä happomonomeerejä, jotka aiheuttavat polymeerin liukenemisen, seurauksena on seoksen viskositeetin huomattava lisääntyminen ja sitomiskyvyn heikkeneminen.

3 110386

Lisäksi tässä mainitussa patentissa ei kerrota lateksihiukkas-ten kokoa eikä sitä, että pigmentin täytyy sisältää vähintään 40 % CaC03.

5 Tämän keksinnön kohteena on paperinpäällystyskoostumus, jonka vedensitomiskyky ja ajettavuus ovat entistä paremmat.

Kohteena on myös päällystyskoostumus, jolla on entistä parempi ajettavuus, eli jolla on korkea kuivauutepitoisuus samoin kuin 10 sopiva viskositeetti, eli vähäinen, ja vain vähän päällystämisen aikana vaihteleva.

Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, jonka kiilto on entistä parempi karbonaatin käytöstä huolimatta, niin 15 paperin kuin painomusteen osalta.

Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, joka vähentää olennaisesti musteenhylkimistä ja nukkaantumista kosteana .

20

Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, jossa pigmentti sisältää vähintään 40 % Ca C03, kiiltävyys pysyy hy-;·. väksyttävänä, vedensitomiskyky on sopiva ja kuivauutepitoisuus ... on suuri.

”\25

Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, jonka *; / ei tarvitse sisältää lainkaan luonnon tai synteettisiä saostus-'·* ' aineita.

:/·|30 Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, jonka : sitova osa muodostuu seoksesta, joka sisältää kahta veteen liu- kenematonta lateksia, joista toinen on alkaliturpoava, ja seos pysyy stabiilina säilytyksessä pH:n ollessa neutraali tai lie-·;· västi hapan.

,,;:35 4 110386

Kohteena on myös mainituntyyppinen päällystyskoostumus, jonka vedensitorniskyky on erittäin hyvä ilman, että vesifaasin vis-kositeeetti kasvaisi samaan aikaan johtuen osittaisesta huomattavasta karboksyloidun alkaliturpoavan lateksin liukenemisesta.

5 Tähän ja muihin tavoitteisiin päästään tämän keksinnön avulla, joka tarkemmin sanoen koskee vesipitoista paperinpäällystys-koostumusta emäksisessä pH:ssa. Koostumuksen osat ovat: 10 - liukenematon ja ei-alkaliturpoava vinyylipolymeerilateksi A, jossa hiukkasten keskimääräinen läpimitta φΑ on 60-300 nm, - liukenematon alkaliturpoava polymeerilateksi B, jossa hiukkasten keskimääräinen läpimitta φΒ on 20-150 nm mitattuna pH:n 15 ollessa 2-4, ja joka pystyy turpoamaan läpimitaltaan vähintään 1,5-kertaisesti emäksisessä ympäristössä, - epäorgaaninen pigmenttiaine C, joka sisältää vähintään 40 paino% CaC03.

20

Edullisesti suhde φΑ/φΒ mitattuna pH:n ollessa 2-4 saisi olla 1,4-6, edullisemmin 1,8 - 3,0 ja vielä edullisemmin noin 2.

Lateksi A on filmogeeninen lateksi, joka on olennaisesti liu-"’,25 kenematon ja ei-alkaliturpoava aikalisissä liuoksissa, pH yli ] 8, edullisesti yli 9 ja alle 13.

:,* ‘ Lateksi A voi siis olla tavallisesti paperin päällystyksessä käytettävä orgaaninen polymeerilateksi, kunhan se on filmo-:/.:30 geenistä, olennaisesti liukenematonta ja ei-alkaliturpoavaa ja jossa hiukkasten keskimääräinen läpimitta φΑ on 60-300 nm.

;;; Edullisesti lateksi A saisi olla styreeni/1,3-butadieeni -pe-;·’ rustainen kopolymeeri. Erityisen sopivia ovat kopolymeerit, /35 joissa on 25-60 paino% butadieeniä, 40-75 paino% styreeniä ja ·:··· 0-6 paino% etyleenisesti tyydyttymättömiä monomeerejä, joilla 5 110386 on vähintään yksi karboksyylihappofunktio, ja niiden monoeste-reitä Cj-Cg-alkanolin kanssa.

Esimerkkejä sopivista karboksyylihappomonomeereistä ovat akryy-5 lihappo, metakryylihappo tai sen dimeeri, fumaarihappo, kro-tonihappo, itakonihappo, maleiinihappo sekä näiden happojen monoesterit Cj-Cg-alkanolien kuten metyyliakrylaatin, etyyliak-rylaatin, propyyliakrylaatin, n-butyyliakrylaatin, 2-etyylihek-syyliakrylaatin, metyylimetakrylaatin, etyylimetakrylaatin tai 10 n-butyylimetakrylaatin kanssa.

Alan asiantuntija tuntee nämä lateksit ja niiden valmistusmenetelmät, joita kuvataan useissa patenteissa. On tunnettua, että näiden lateksien valmistuksessa suositellaan lisättäväksi 15 0,1 -2 % suhteessa monomeerien kokonaispainoon ketjunsiirto-ainetta (ketjunrajoittimia), esimerkiksi tert-dodekyylimerkap-taania tai lauryylimerkaptaania tai hiilitetrakloridin kaltaisia halogenoituja johdannaisia.

20 Lateksi B saisi mieluiten olla kopolymeeri: etyleenisesti tyy- dyttymätön karboksyylihapon monoesteri/ etyleenisesti/vinyyli-aromaattisesti ja/tai nitriilivinyylisesti tyydyttymätön kar-boksyylihappo.

"',25 Etyleenisesti tyydyttymättömistä karboksyylihapon monoestereis-tä suositellaan käytettäväksi metyyli-, etyyli-, isopropioni-, '· y propioni-, isobutyyli-, n-butyyli-, tert-butyyli- tai 2-etyyli-1 heksyylialkoholien akrylaatteja, metakrylaatteja, fumaraatteja tai maleaatteja.

:\b°

Etyleenisesti tyydy ttymättömistä karboksyylihapoista voidaan lateksin A kanssa käyttää mainittuja happoja eli edullisimmin akryylihappoa, metakryylihappoa, itakonihappoa, fumaarihappoa tai maleiinihappoa tai niiden seoksia.

;!35 6 110386

Lateksissa B on lisäksi kolmatta monomeeriä, joka valitaan styreenin ja metyylistyreenin kaltaisista vinyyliaromaattisista monomeereistä ja/tai akrylonitriilin ja metakrylonitriilin kaltaisista vinylinitriilimonomeereistä.

5

Lateksi B sisältää myös monomeeriä, jossa vähintään 2 etyleeni-sesti tyydyttymätöntä kohtaa ja joka toimii monomeerien polyme-roinnin aikana lisättävänä silloittimena. Silloitusaine valitaan erityisesti ryhmästä etyleeniglykolidi(met)akrylaatti, 10 tripropyleeniglykolidiakrylaatti, trimetylolipropaanitri(met) -akrylaatti, allyyli(met)akrylaatti, diallyylimaleaatti, trial-lyylisyanuraatti, divinyylibentseeni ja metyleeni-bis-akryy-liamidi.

15 Silloitinta on edullista käyttää 0,1 -5 %, edullisemmin 0,2-1 % suhteessa monomeerien kokonaispainoon, suositeltavimpina sil-loittimina etyleeniglykolidimetakrylaatti ja divinyylibentseeni .

20 Alan asiantuntija, jolla on käytännön kokemusta, pystyy helposti sovittamaan silloitusaineen prosentuaalisen osuuden samoin kuin karboksyloidun monomeerin pitoisuuden ja lateksin B halu-;·. tun turpoamisasteen.

’",25 Erityisen sopiva lateksi B on kopolymeeri, joka sisältää 55-65 paino% tyydyttämättömän karboksyylihapon esteriä, edullisesti '* etyyliakrylaattia, 10-20 paino% tyydyttymätöntä karboksyylihap-

> I I

V * poa, edullisesti metakryylihappoa, 20-32 paino% styreeniä ja 0,1 -5 paino% silloitusainetta.

:/.|30

Erityisen sopiva monomeerien seos sisältää 58-60 paino% etyy-liakrylaattia, 14-16 paino% metakryylihapppoa ja 25-27 paino% t styreeniä ja 0,2 - 1 paino% silloitusainetta.

:35 Lateksin B polymerointi toteutetaan sinänsä tunnettuun tapaan : yhdessä tai useammassa vaiheessa.

7 110386

Voidaan käyttää mitä tahansa tavallista dispersiopolymerointi-tapaa.

Monomeerit voidaan siis emulgoida etukäteen vedellä anionisen 5 tai ionittoman emulgointiaineen läsnäollessa, jota tavallisesti käytetään noin 0,01 - 10 % laskettuna monomeerien kokonaispainosta. Vapaiden radikaalien kehittäjien tyyppistä polymeroin-ti-initiaattoria, esimerkiksi ammoniumpersulfaattia tai kalium-persulfaattia voidaan käyttää yksin tai yhdessä jonkin natrium-10 metabisulfiitin, natriumtiosulfaatin tai natriumsulfoksylaatti-formaldehydin kaltaisen kiihdyttimen samoin kuin metalli-ionien (rauta, koboltti, kupari) kanssa. Voidaan käyttää myös sellaisia vapaiden radikaalien kehittäjiä kuin atsoyhdisteet (esim.

2,2'-atsobisisobutyronitriili, 4,4'-atsobis-(4-syanovaleri-15 aanahappo) tai peroksidit kuten hapetettu vesi, tertiobutyyli-hydroperoksidia tai kumeenihydroperoksidia yhdessä jonkin pel-kistimen kanssa.

Initiaattoria ja kiihdytintä, jotka yhdessä muodostavat kata-20 lyytin, voidaan kumpaakin käyttää 0,1 - 2 % suhteessa kopolyme-roitavien monomeerien kokonaispainoon. Polymerointilämpötila voi olla 30-100 °C, edullisesti 50-90 "c.

t ♦ ·

Emulgoivista aineista voidaan mainita erityisesti alkalimetal-‘".25 li- ja ammoniumsuolat, alkyyli-, aryyli-, alkyyliaryyli- ja ’ * aryylialkyylisulfonaatit ja -sulfaatit sekä polyeetterisulfaa-’· " tit; vastaavat fosfaatit ja fosfonaatit; rasvahapot, esterit, :,· · alkoholit, amiinit, amidit ja etoksyloidut alkyylifenolit.

:\30 Polymeerit täytyy silloittaa polymeroinnin aikana. Tämän vuok-:’:‘: si lisätään silloitusaineita, jotka ovat monomeerejä, joilla on useampia, siis vähintään 2 etyleenisesti tyydyttymätöntä koh-taa, määrä 0,1- 5 %. Esimerkkeinä tällaisista monomeereistä ’···' ovat etyleeniglykolidi(met)akrylaatti, tripropyleeniglykoli-;35 diakrylaatti, trimetylolipropaanitri(met)akrylaatti, allyy- 110386

O

u li(met)akrylaatti, diallyylimaleaatti, triallyylisyanuraatti, divinyylibentseeni ja metyleeni-bis-akryyliamidi.

On mahdollista polymeroida yksi monomeeri tai osa monomeereistä 5 ensimmäisessä vaiheessa ja .lisätä sitten muut monomeerit heterogeenisten partikkeleiden aikaansaamiseksi. Näin siis voidaan lisätä karboksyylihappopohjäistä monomeeriä fraktioittain tai kerralla kokonaan jatkuvalla syötöllä tai fraktioina polyme-roinnin alkamisen jälkeen, jolloin saadaan varmistettua, että 10 polymeroinnin aikana muodostuvien polymeerihiukkasten pinnalle sijoittuu riittävästi happoryhmiä.

Polymeroinnin jälkeen voidaan lisätä lateksi B pH:n ollessa neutraali tai lievästi hapan, 4-7, käyttämällä apuna yhtä tai 15 useampaa emästä kuten alkalia hydroksideja, ammoniakkia, 2-ami-no-2-metyylipropanolin tai dietyyliaminoetanolin kaltaisia orgaanisia vesiliukoisia amiineja tai sitten tetrabutyyliam-moniumhydroksidin kaltaisia kvaternaarisia ammoniumeja.

20 On edullista käyttää 5-25 paino%, vielä edullisemmin 10-15 pai-no% lateksia B suhteessa lateksien A ja B sisältämien kuivauut-teiden kokonaismäärään. Jos lateksin B:n pitoisuus on alle 5 ;·. %, retentio ei ole riittävä, ja jos on yli 25 %, päällystys- ’ koostumus on liian viskoottista. Lisäksi sopiva vesipitoisen ”.25 päällystyskoostumuksen kuivauutepitoisuus eli kiinteiden ainei-| ’ den osuus (pigmentti plus lateksin A ja B hiukkaset) on 60-80 • paino%, edullisesti 65-75 paino%.

i I t

Lateksin A kuivauutepitoisuus voi olla 40-60 paino%, edullises-'.30 ti 50-55 paino%. Lateksin B edullinen kuivauutepitoisuus on : 30-50 paino%, vielä edullisempi 40-45 paino%.

Lisäksi kohti 100 osaa pigmenttiä on edullista käyttää 5-20 osaa lateksien A ja B kuivauutteita, edullisemmin 7-15 osaa.

: 3 5 9 110386 Vähintään 40 % pigmentin painosta on CaC03:af loput valitaan epäorgaanisista pigmenttiaineista, joita paperinpäällystyksessä tavallisesti käytetään, esimerkiksi luonnon tai kalsinoitu savi, kaoliini, bariumsulfaatti, titaanioksidi, talkki, hydratoi-5 tu alumiini, bentoniitti tai kalsiumsulfoaluminaatti (satiini-valkoinen). Edullisesti koko pigmentti saisi olla hienonnettua ja/tai saostettua CaC03:a mahdollisesti kalsiumstearaatin kaltaisella rasvahapolla käsiteltynä.

10 Erään erityisesti esipäällystykseen sopivan toteutusmuodon mukaan vähintään 50 paino% pigmentistä on raekooltaan alle 2 μιη, edullisesti alle 1 μιη, jäljelle jäävän osan raekoko 2-10 μιη.

Hienojakoiset pigmentit on edullista muodostaa käyttämällä 15 saostus-CaC03:a, kaoliinia, kalsinoitua savea tai hydratoitua alumiinia, raekooltaan karkeammat pigmentit puolestaan ovat yleensä CaC03:a ja baryyttiä (hienonnettua luonnon bariumsul- faattia).

20 Keksinnön mukaisilla päällystyskoostumuksilla, ennen alkali- lisäystä (edullisesti NH„ OH tai NaOH, niin että pH:ksi tulee 8-13, mieluiten 9-10), näennäiviskositeetti on 50 -1000 mPa.s 25 :·. °C:ssa.

"‘,25 Alkalilisäyksen jälkeen näiden samojen koostumusten näennäis-<1*1* ’ ’ viskositeetti on yleisesti ottaen 4000-25000 mPa.s 25 "Crssa, " edullisesti 5000-10000 mPa.s (Brookfield 10 kierrosta/min).

i ·

On mahdollista korvata kaikki mineraalipigmentti tai osa siitä, : ·;30 kunhan vähintään 40 % pigmenttiaineesta on CaC03:a, raekooltaan : 0,05 - 1 um:n muovipolymeereillä, joita kuvaavat esimerkiksi FR-A-2009372 ja US-A-4069188 .

’ Sideaineen valmistamiseksi valmistetaan lateksin A emulsio ja ;*35 lateksin B emulsio, ja on suositeltavaa lisätä homogenoimalla 10 110386 lateksin B emulsio lateksin A emulsioon, jonka pH on etukäteen säädetty alueelle 4-7, edullisesti alueella 5,5 -6,5.

Lateksien A ja B, jotka on edullisesti valmistettu kuvattuun 5 tapaan, seos pysyy stabiilina useamman kuukauden ajan varastoinnin aikana pH:n ollessa 5-7. Stabiiliudella varastoinnin aikana tarkoitetaan tämän keksinnön yhteydessä, ettei mitään olennaista muutosta ilmene viskositeetissa, emulsioiden raekoossa tai seoksen pH:ssa. Näiden lateksien seokseen lisätään 10 määritellyn kaltainen CaC03-pigmenttidispersio yksinkertaisesti sekoittamalla ja ilman erityisiä varotoimenpiteitä. pH säädetään alueelle 8-13, edullisesti alueelle 9-10, ja päällystys-koostumus on valmis käytettäväksi.

15 Keksinnön mukaisia päällystyskoostumuksia voidaan käyttää sellaisenaan, lisäämättä tavallisia luonnon sideaineita kuten kaseiinia, tärkkelystä, karboksimetyyliselluloosaa tai synteettisiä saostusaineita kuten polyvinyylialkoholia tai alkaliliukoi-sia latekseja kuten kuvaa esimerkiksi US-A-4397984, ja erityi-20 sesti niitä voidaan suositella käytettäväksi päällystettävään paperiin, joita käytetään erityisesti rotaatiolaakapainossa, laakapainossa ja kivipainossa.

Keksinnön mukaisia koostumuksia voidaan käyttää 5-30 g, edulli-"'.25 sesti 10-20 g koostumusta per m2 (1 puoli) paperia.

Voidaan käyttää yhtä ainoaa tai useampaa kerrosta, myös esi-' päällystettyä paperia.

:/:30 Seuraavassa, ellei toisin ilmoiteta, viskositeetit ovat Brook-field-viskositeettejä, jotka on mitattu 23 °C:ssa. Lisäksi, » ellei toisin mainita, kaikki prosentit ja osat ovat paino-// prosentteja ja paino-osia.

/ /35 11 110386

Esimerkki 1

LATEKSIN B VALMISTAMINEN

Lateksi B valmistetaan ruostumatonta terästä olevassa reakto-5 rissa, jossa on kaksoisvaippa ja siipiratastyyppinen sekoitin. Kylmään reaktoriin pannaan seuraavat aineosat: vesi : 164 paino-osaa alkyylibentseenisulfonaatti : 0,5 paino-osaa.

10 Tämä emulgointiliuos kuumennetaan 82 C° reen ja lisätän peräjälkeen ammoniumpersulfaatti :0,2 paino-osaa 15 vesi : 1 paino-osa, ja sen jälkeen monomeeriseos vakiovirtausnopeudella keston ollessa 4 h 30 min: 20 etyyliakrylaatti : 59 paino-osaa styreeni : 24,5 paino-osaa ··· metakryylihappo : 16 paino-osaa ^ etyleeniglykolidimetakry- laatti : 0,5 paino-osaa.

'’.25 , . 15 minuutin kuluttua monomeeriseoksen lisäämisestä lisätään 4 h ’ * 45 minuutin aikana vesiliuos, joka sisältää: vesi : 4 paino-osaa , * 30 ammoniumsulfaattialkyyli- v : aryylieetteri (25 molekyyliä etyleenioksidia : 1 paino-osa M! ammoniumpersulfaatti : 0,2 paino-osaa.

.,.•'35 Reaktioseoksen lämpötila pidetään vakiona 82 °C:ssa koko poly-meroinnin keston ajan.

Kaksi tuntia katalysaattorin sisältämän liuoksen ja emulgointi- aineen lisäämisestä lateksi jäähdytetään huoneenlämpöiseksi.

12 110386

Lateksin B ominaisuudet: 5

Kuivauute : 40,2

Viskositeetti (Brookfield 50 kierrosta/min) : 400 mPa.s pH : 2,3

Raekoko : noin 60 nm (transmissioelektronimikroskopia).

10

Esimerkki 2

LATEKSIN B TURPOAMINEN PH:N SUHTEEN

Esimerkin 1 mukaisesti saatu lateksi B neutraloidaan laimenne-15 tulla ammoniakilla (2 %).

Mitataan hiukkasten koon kehittymistä pH:n suhteen kvasi-elas-tisen valon diffuusiota hyväksi käyttäen (laitteena Nano-Sizer, Societe Coulter).

20

Lateksin pH:n pitämiseksi vakiona diluoidaan se puskuriliuok- ·. siin, joiden pH on sama kuin lateksilla. Puskuriliuokset vai-‘ · * · mistetaan tavalla, jota kuvataan teoksessa Handbook of Chemistry and Physics, Section D.

25

Tulokset on koottu taulukkoon 1.

» I

• I

t I

> t t TAULUKKO 1 13 110386 pH Raekoko (nm) 2.3 68 5 4 69 5,6 77 6.4 82 7.2 93 8.2 112 10 8,5 132 9,2 170 10 175 15

Esimerki 3 ia 5 ia vertailevat esimerkit 4 ia 6 Päällystyskoostumuksen valmistuksessa käytettävät aineosat: . Lateksi A: 20 Lähtölateksin A koostumus on: i , | 1 styreeni : 59,5 paino% 1,3-butadieeni : 37,0 paino% : akryylihappo : 3,5 paino%.

» < · 1 1 t · *,25 Lisäksi polymeeri sisältää 1 painoprosentin tertdodekyylimer- * t 1 ’·’ kaptaania suhteessa näiden kolmen monomeerin kokonaisoainoon.

t i I

Keskimääräinen raekoko : 130 nm * 1 ' '1 pH : 5,5 V '30 Viskositeetti (50 kierr/min) : 300 mPa.s ’ 1 » ϊ Tämä lateksi A on olennaisesti liukenematon ja turpoamaton am- i ·’ moniumhydroksidin vesidispersiossa (liete) pH 9:ssä * i · lilt t tili '35 14 110386 . Kalsiumkarbonaatti: Käytetään kahta erilaista kalsiumkarbonaattia, Cx ja C2, 70 painot karbonaattia sisältävässä vesilietteessä.

5 Ca sisältää 90 % hiukkasia, joiden raekoko on alle 2 μχη ja 60 % hiukkasia, joiden raekoko on alle 1 μπι.

C2 sisältää 95 % hiukkasia, joiden raekoko on alle 2 μιη ja 78 % hiukkasia, joiden raekoko on alle 1 μπι.

10 . Karboksimetyyliselluloosa: vertailevissa esimerkeissä 4 ja 6 käytetään lateksin B asemesta CMC:tä.

•Dispex N40R : pienimolekyylipainoinen polyakrylaatin natrium-15 suola.

Esimerkin 3 päällystyskoostumus valmistetaan sekoittamalla seu-raava aineosat, paino-osat laskettuna kuiva-aineina: 20 Ci : 100 osaa

Di 0,30 osaa .·. Lateksi A : 8,50 osaa ;·. Lateksi B : 1,50 osaa ,·, Kuivauute : 73,50 (%) ’/.25 PH : 9,5 , , Viskositeetti (10 kierr./min) : 4400 mPA.s //· Viskositeetti (100 kierr./min) : 1050 mPa.s ! Vedensitomiskyky : 40 sekuntia

Lapapaine : 4. (suhteellinen yksikkö) :/.50 : i : Ci dispergoidaan veteen nopeassa sekoittimessa Di:n läsnäolles- sa, joka toimii Ci:n dispergointiaineena, ja lisätään lateksin A // ja lateksin B seos, lateksin A pH etukäteen säädettynä arvoon 6 - 6,5.

,,/35 1(1·» 15 110386

Kiinteän aineen pitoisuus säädetään 73,50 painoprosenttiin, seoksen pH arvoon 9-10 lisäämällä ammoniakki1iuosta, ja seoksen viskositeetti ja vedensitomiskyky mitataan.

5 Vedensitomiskykyä mitataan konduktometristä analyysiä käyttäen, päällystysseosta sisältävän veden kulkunopeus imupaperin läpi. Testi tunnetaan Warrenin kokeen nimellä ja sitä kuvataan TAPPI-lehdessä, Volume 41, n:o 2, Feb. 1958, s. 77.

10 Paperi päällystetään suurinopeuksisella teräpäällystyskoneella (Bachofen), teräkulma 45°, päällystysnopeus 300 m/min, värite-lan pyörimisnopeus 70 m/min, ilmakuivaus 185 °C, 11 g/m2 kuiva-ainetta. Päällystettävän paperin suhteellinen kosteus 4,5 %.

15 Päällystetystä ja painetusta paperista mitataan 24 tuntia kuivaamisen jälkeen paperin kiilto (75°) ja musteen kiilto (75°) kiiltomittarilla (Erichsen) ja puristimella (Prufbau) jonka painopuristus on säädetty arvoon 800 N.

20 Arvioidaan myös päällystetyn paperin nukkauslujuus TAPPI T-499 -standardin mukaisesti. Musteena Lorilleux 3805 tai 3808, • ·· sähköpainokone IGT, jonka lopullinen nopeus säädetään arvoon 2 ;·. m/s.

"25 Nykkauslujuutta kosteassa mitattaessa musteena on Lorilleux . . 3801, painokoneena Prufbau, painopuristus 800 N ja nopeus 0,5 m/s.

Mitataan optinen tiheys kostealtalla mustan musteen alueelta /'•30 sekä märkänukkautuneen alueen optinen tiheys. Märkänukkausarvo : : : on annettu märän alueen optisen tiheyden suhteena kuivan alueen optiseen tiheyteen.

Musteenhylkimisen mittaamisessa arvioidaan kostean päällystetyn t/;35 paperin veden musteenhylkimistä laakapainon aikana. Käytetään 16 110386 painokonetta (Prufbau, musteena Huber n:o 1) jossa on kostutus™ laite, painopuristus 800 N.

Mitataan kuivan mustealueen optinen tiheys samoin kuin kostean 5 alueen optinen tiheys.

Musteenhylkimisarvo on siis keskimääräinen kuivan alueen optisen tiheyden suhde kostean alueen keskimääräiseen optiseen tiheyteen .

10

Tulokset on koottu taulukkoon 2.

Valmistettaessa vertailevan esimerkin 4 ja esimerkin 5 päällys-tyskoostumuksia toimitaan muutoin samoin kuin esimerkissä 3, 15 mutta päällystyskoostumusta muutetaan taulukon 2 mukaisesti. Tulokset näkyvät taulukosta 2.

Taulukon 2 mukaan korvaamalla CMC lateksilla B kuivauutepitoi-suus on hieman parempi ja ennen kaikkea vedensitorniskyky on 2 20 kertaa suurempi.

Myös paperin ja musteen kiilto on parempi, erityisesti kohdassa Ci. Lisäksi päällystyskerroksen sitomiskyky on esimerkeissä 3 [ ja 5 vähintään vastaava, ellei parempi (kuivanukkaus) kuin ver- '"25 tailevien esimerkkien 4 ja 6 koostumuksissa, jotka sisältävät , . CMC:n asemesta lateksia B.

17 110386 TAULUKKO 2 5 ESIMERKKI__3__4__5__6_

Ca (osaa)__100__100__0__0_ C2 (osaa)__0__0__100__100

Dispex N40 0,30 0,30 0,30 0,30 (osaa)_ 10 Lateksi A 8,50 9,50 8,50 9,50 (osaa)

Lateksi B 1,50 0 1,50 0 (osaa) CMC (osaa)__0__0,50__0__0,50 15 Kuivauute%__73,5__71,2__66__66 pH__9^5__8^5__9^5__8,5 viskositeetti 4400 5200 7300 10500 (10 kierr./min)_

Viskositeetti 1050 1000 1400 1600 20 (100 kierr./min)

Vedensitominen (s)__40__20__25_ 12

Lapapaine (suht. 4,0 4,0 2,0 3,0 , yksikkö)_

Paperin kiilto%, 60 58 66 63 ! *··25 75°_

Musteen kiilto%, 74 69 60 60 75°_____ : Kuivanukkautuvuus *· · (cm/s) \Ύΰ0 muste 3805 70 50 muste 3 808_ - - 130 130 . , Märkänukkautuvuus 9,5 9,5 8,5 8,5 ·.*·· muste 3 801 v : Musteenhylkiminen 1,3 1,0 5 4 1:.35

Claims (13)

110386 Pat ent t ivaat iraukset

1. Vesipitoinen koostumus paperin päällystämiseksi emäksisessä pH:ssa, tunnettu siitä, että sen osat ovat: 5. liukenematon ja ei-alkaliturpoava polymeerilateksi A, jossa hiukkasten keskimääräinen läpimitta φΑ on 60 - 300 nm, - liukenematon alkaliturpoava polymeerilateksi B, jossa hiukkasten keskimääräinen läpimitta φΒ on 20 - 150 nm mitattuna pH:n ollessa 2-4, ja joka pystyy emäksisessä ympäristössä 10 turpoamaan läpimitaltaan vähintään 1,5-kertaisesti, jolloin mainittu lateksi B sisältää silloitusainetta, joka on ainakin kaksi etyleenityydyttämättömyyttä sisältävä monomeeri ja joka on valittu etyleeniglykolidi(met)akrylaatista, tripropyleeni-glykolidiakrylaatista, trimetylolipropaanitri(met)akrylaatista, 15 allyyli(met)akrylaatista, diallyylimaleaatista, triallyylisyan-uraatista, divinyylibentseenistä ja/tai bis-metyleeniakryyli-amidista - epäorgaaninen pigmenttiaine C, joka sisältää vähintään 40 paino-% CaC03-pigmenttiä. 20. « · ·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koostumus tunnettu siitä, t · : ·* että lateksi B sisältää 0,1-5 paino-%, edullisesti 0,2 - 1 paino-% silloitusainetta. t • · 2*5: 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen koostumus, tunnettu • * siitä, että suhde φΑ/φΒ mitattuna pH:n ollessa 2 - 5 on 1,8 -3,0. • · ·

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen koostumus, tunnettu siitä, 3£f että suhde φΑ/φΒ on noin 2. * • · · • · · » t · ί ; 5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen koostumus, .Λ. tunnettu siitä, että lateksi A on styreeni/1,3-butadieeniseka- • I I polymeeri. 35' 110386

6. Patenttivaatimuksen 4 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että lateksi A on sekapolymeeri, joka sisältää 25-60 paino-% I, 3-butadieeniä, 40-75 paino-% styreeniä ja 0-6 paino-% etyleenisesti tyydyttymättömiä monomeerejä, joilla on vähintään 5 yksi karboksyylihappofunktio ja niiden monoestereitä C^-Cg-alkanolin kanssa.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen koostumus, tunnettu siitä, että lateksi A sisältää 0-6 % karboksyylihappoa, joka valitaan 10 ryhmästä akryylihappo, metakryylihappo tai sen dimeeri, itakonihappo, fumaarihappo ja maleiinihappo.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että lateksi B on kopolymeeri, joka sisältää 15 55-65 paino-% etyleenisesti tyydyttymättömän karboksyylihapon monoesteriä, 10-20 paino-% etyleenisesti tyydyttymätöntä karboksyylihappoa, 20-32 paino-% styreeniä ja 0,1 - 5 paino-% mainittua silloitusainetta. 20i 9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen koostumus, tunnettu siitä, I · c ·>·· että lateksi B on sekapolymeeri, joka sisältää 58-60 paino-% : ’·· etyyliakrylaattia, 14-16 paino-% metakryylihappoa, 25-27 paino- % styreeniä ja 0,2 - 1 paino-% etyleeniglykolidimetakrylaattia *:‘: tai divinyylibentseeniä. 25: • ·

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen koostumus, tunnettu siitä, että siinä käytetään 5-25 paino-%, edullisesti /, : 10-15 paino-% lateksia B suhteessa lateksien A ja B sisältämien kuivauutteiden kokonaismäärään. 3P* II. Patenttivaatimuksen 10 mukainen koostumus, tunnettu siitä, * * · : että sen kuivauutepitoisuus on 60-80 paino-%, edullisesti 65-75 paino-%. i · · • I

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen koostumus, tunnettu siitä, 20 110386 että 100 osaa pigmenttiä kohti käytetään 5-20 osaa latekseja A ja B, edullisesti 7-15 osaa.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen koostumus, 5 tunnettu siitä, että vähintään 50 paino-% pigmentistä on raekooltaan alle 2 pm, jäljelle jäävän osan raekoko on 2-10 pm.