NO883971L - Vesikulaere granuler av tverrbundet karboksylert polyesterharpiks. - Google Patents

Abstract

Vesikulære.granuler av tverrbundet karboksylert polyesterharpiks fremstilt ved friradikal-polymerisering av en dispersjon av en etylenisk umettet monomer, en karboksylert umettet polyesterharpiks som har et syretall på fra 5 til 50 mg KOH/g, og et alkyl-akryloyl-derivat. Vandige blandinger omfattende granulene anvendes sammen med fibrøse celluloseholdige eller ikke-celluloseholdige materialer for fremstilling av papir som inneholder de vesikulære polymergranuler dispergert deri.Papiret har forbedret optisk opasitet.

Description

Denne oppfinnelse vedrører vesikulære polymergranuler, vandige blandinger som omfatter slike granuler og slike blandinger som omfatter nevnte granuler og fibrøse materialer for anvendelse ved papirfremstilling.

Papir fremstilles typisk fra vandige suspensjoner av fibrøse celluloseholdige eller ikke-celluloseholdige materialer som kan ha blitt delignifisert og/eller bleket, f.eks. plante-stoffer, så som trær, bomull, bagasse og syntetiske polymerer,

så som rayon. Til de vandige fibrøse suspensjoner blir det vanligvis satt limingsmidler, våt- og tørr-styrkeadditiver, skumdempingsmidler, biocider, farvestoffer og spesielt retensjonshjelpemidler og fyllstoffer. Suspensjonen (massesammensetningen) overføres til en formevire for awanning for å konsent-rere faststoffene, og tørkes deretter til den ønskede basisvekt.

Utvikling av fibrøse systemer som har høy opasitet har alltid opptatt papirfabrikanter. Graden av opasitet for et spesielt substrat er et resultat av diffus lys-spredning som forekommer når synlig stråling reflekteres fra partikler på overflaten av substratet og i selve substratmediet. Det har vært vanlig å anvende uorganiske mineralfyllstoffer med høy densitet, så som kalsiumkarbonat og visse leirer, for å øke opasiteten i papirark. Anvendelse av slike fyllstoffer har dessverre flere ulemper ved fremstilling av papir. De fleste uorganiske mineralfyllstoffer har et lavt forhold mellom opasitet og vekt når de inluderes i papir. Dessuten resulterer den vanligvis lave retensjon av de uorganiske opasitetsgjørende mineraler i papir i et økonomisk tap på grunn av det dannede biproduktavfall fra viren under arkformingen. Mer betydnings-fullt er det at denne dårlige fyllstoff-retensjon resulterer i forurensning av elver, innsjøer og andre vannløp.

Det er vanlig å innlemme i den fortynnede papirmassesammensetning, like før formingen på viren, små mengder av polyelektrolytt-retensjonshjelpemidler for å oppnå forbedret retensjon av det fibrøse materiale, fyllstoffer og finstoffer på viren under arkdannelsen. Dette reduserer i noen grad tapet av fyllstoffer i biprodukt-avfallet.

Det har vært foreslått å innlemme mikroinnkapslede polymerer i papirark for å øke opasiteten. De i alt vesentlig kuleformede polymerer kan tilsettes i den fortynnede papirmassesammensetning før formingen på viren som erstatning for uorganiske mineralfyllstoffer. Disse mikrokapselformede opasitetsgjørende midler kan også innlemmes i belegninger for fibrøse eller ikke-fibrøse substrater. I kanadisk patentskrift nr. 856.861 beskrives for eksempel polymergranuler med en vesikulær struktur som kan benyttes i belegningspreparat og polymerfilmer for å gi en opasitet som er større enn den som fås av ikke-vesikulære granuler i det samme preparat.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe et middel for å øke retensjonen av pigmenterte og/eller ikke-pigmenterte vesikulære granuler i et papirark.

Et ytterligere formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en reduksjon i den mengde opasitetsgjørende middel som går tapt under forming av papir på formeviren.

Oppfinnelsen tilveiebringer følgelig vesikulære granuler av tverrbundet karboksylert polyesterharpiks av den type som fremstilles ved friradikalpolymerisering av en dispersjon som omfatter (a) en etylenisk umettet monomer, (b) en karboksylert umettet polyesterharpiks som har et syretall på fra 5 - 50 mg kOH/g, (c) vann og (d) en base, og som erkarakterisert vedat nevnte dispersjon ytterligere omfatter et polymeriserbart alkylakryloyl-derivat med formelen:

hvor R]_, R2og R3er valgt blant H og CH3 , E er NH eller 0, R4er Ci-g-alkyl substituert med Z, hvor Z er NR5R6, hvor R5er C1_4-alkyl og R6er H, eller R5og R6er uavhengig av hverandre C^_3-alkyl, og kvaternær C1_3~alkylsalter derav.

Alkyl-akryloyl-derivater har fortrinnsvis formelen:

hvor R±, R2 , R3og E er som foran angitt og n er 1-3.

De herved tilveiebrakte vesikulære perler har et sterkt tverrbundet polymerlegeme som fortrinnsvis utgjøres av en karboksyl-funksjonell umettet polyesterharpiks tverrbundet med en etylenisk umettet monomer og et alkyl-akryloyl-derivat kopolymerisert dermed.

Vi har i samsvar med foreliggende oppfinnelse funnet at kjemisk innlemming av en alkyl-akryloyl-derivat-elektrolytt inne i en pigmentert eller ikke-pigmentert vesikulær granul for å danne et polyelektrolytt-retensjons-hjelpemiddel tilveiebringer øket retensjon av nevnte granul, fyllstoff og finstoffer i et fibrøst celluloseholdig eller ikke-fibrøst celluloseholdig papirark. Det er overraskende funnet at når disse pigmenterte og/eller ikke-pigmenterte vesikulære granuler settes til en vandig papirmassesammensetning før denne formes til papirark på formeviren, fremviser det oppnådde papirark en øket opasitet.

Ved et ytterligere trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes således en vandig blanding som omfatter vesikulære granuler i henhold til oppfinnelsen, som tidligere definert, og et fibrøst celluloseholdig eller ikke-fibrøst celluloseholdig materiale i form av en papirmasse.

Ved et ytterligere trekk ved oppfinnelsen inneholder vesiklene partikkelformede faststoffer. De partikkelformede faststoffer kan være dispergert i en væske i hvilken polymeren er uløselig eller de kan være forbundet med i alt vesentlig gassformede komponenter alene. De partikkelformede faststoffer som anvendes i granulene kan for eksempel være hvilke som helst egnede organiske eller uorganiske fyllstoffer. Slike fyllstoffer inkluderer de findelte materialer som bekvemt er blitt anvendt med det formål å forbedre optiske egenskaper, så som opasitet,

i papirarket. Egnede fyllstoffer inkluderer for eksempel Ti02, CaC03, A1203'3H20, barytter (BaS04), leire, CaS04, CaSi03, talk og lignende. Foretrukne uorganiske fyllestoffer for formålet med foreliggende oppfinnelse er Ti02, CaC03, A1203*3H20, BaS04og leire, med titandioksyd som spesielt foretrukket.

Hvilken som helst fyllstoff-partikkelstørrelse kan anvendes, så lenge den er egnet for innlemmelse i den vesikulære struktur. Således er for eksempel titandioksyd, som har en gjennomsnittlig partikkelstørrelse på mellom 0,1 og 2,35 mikrometer, meget egnet for formålene ved denne oppfinnelse.

Den teknikk å fremstille porøse granuler fra karboksylert, umettet polyesterharpiks ved å emulgere vann inn i polyesterharpiksen i nærvær av en base og så polymerisere harpiksen, har vært kjent en tid. Bakgrunnen for gjenstanden er godt beskrevet i litteraturen, for eksempel i artikler av Kershaw (Australian OCCA Proceedings and News, 8, No. 8, 4 (1971)) og Treier

(TAPPI, 55, No. 5, (1972)). Det er også utstedt tallrike patenter som vedrører disse granuler, hvilke inkluderer U.S.-patentskrifter nr. 3.822.224, 3.879.314, 3.891.577, 3.933.579, 4.089.819 og 4.321.332 og spesielt kanadisk patent nr. 1.139.048. Selv om det ikke er meningen å begrense foreliggende oppfinnelse til noen spesiell fremstillingsprosess eller valg av karboksylerte umettede polyesterharpikser som de vesikulære perler skal omfatte, er den fremgangsmåte for fremstilling av vesikulære polyesterharpiks-granuler som er skissert i kanadisk patentskrift nr. 1.139.048, foretrukket. Ved fremstillingen av de tidligere kjente vesikulære granuler er det imidlertid kjent at det kreves et fortykningsmiddel til å stabilisere granulene etter dannelsen ved "dobbelt-emulsjons"-prosessen. I fravær av fortykningsmidlet, eller konstant agitering, vil granulene avsettes til et hardpakket lag på bunnen av beholderen. Denne tilbøyelighet til å avsettes eller aggregere er uønsket fordi det kan dannes "grovkornede" partikler, og det avsatte lag er vanskelig å resuspendere. En ytterligere ulempe er kravet om at systemet dessuten skal ha amin for å aktivere fortykningsmidlet, hvilket bidrar til uønsket lukt.

Vi har nå overraskende funnet at det er mulig å fremstille dimensjonsstabile granuler ved en dobbelt-emulsjons-prosess hvorfra alt suspenderende fortykningsmiddel og medfølgende amin kan elimineres.

Ved et ytterligere aspekt av oppfinnelsen tilveiebringes følgelig en vandig blanding som omfatter vesikulære granuler, som foran angitt.

Karboksylerte umettede polyestere som vil tverrbindes ved omsetning med etylenisk umettede monomerer, er velkjente.

Egnede polyesterharpikser er kondensasjonsproduktene av dikarboksylsyrer (eller deres tilsvarende anhydrider) og toverdige alkoholer, hvor polymeriserbar umettethet innføres i kjeden ved anvendelse av en andel av a, p<->etylenisk umettet syre. De polyesterharpikser som velges er kondensasjonsprodukter av flerbasiske syrer (eller deres tilsvarende anhydrider) og toverdige alkoholer. Polymeriserbar umettethet innføres i molekylet ved valg av en a, p<->etylenisk umettet syre, eventuelt i kombinasjon med en mettet syre eller anhydrid.

Egnede syrer er således f^r eksempel umettede alifatiske syrer, f.eks. malein-, fumar- og itakon-syrer, og mettede alifatiske syrer, f.eks. malon-, rav-, glutar-, adipin-, pimelin- og azelain-syrer.

Egnede toverdige alkoholer velges blant for eksempel etylenglykol, poly-(etylenglykoler), f.eks. dietylenglykol, heksan-1,6-diol, propylenglykol, di-cykloheksanol og neopentyl-glykol. Alternativt kan alkoholen være en som opprinnelig inneholder tre eller flere hydroksylgrupper, hvor gruppene med over to eventuelt er i det minste delvis foretret med for eksempel en enverdig alkohol, f.eks. metanol, etanol og n-butanol, eller forestret med monobasiske syrer, f.eks. benzosyre, p-tertiært-butyl-benzosyre og alifatiske syrer med lik kjede med opptil 18 karbonatomer i kjeden, f.eks. kokosnøttolje-monoglycerid.

Fremgangsmåtene hvorved de umettede polyestere av denne type blir sammenblandet og fremstilt, er velkjent på fagområdet. De harpikser som foretrekkes ved denne oppfinnelse, blir sammenblandet med et overskudd av en glykol. Glykol-overskuddet bestemmer den endelige viskositet.

Ved foreliggende oppfinnelse er det foretrukket at syretallet til polyesteren ligger innen visse grenser. Vi har funnet det foretrukket å velge polyestere som har verdier for syretall i området 5-50 mg KOH/g, fortrinnsvis 10-25 mg KOH/g, og mest foretrukket 15-20 mg KOH/g. Syretallverdier større enn 23 kan resultere i perler med lav opasitet ved anvendelse i belegninger. Dersom syretallene er mye lavere enn 15, kan det forekomme ustabilitet under herdetrinnet. Dette resulterer i dannelse av perle-aggregater og i ekstreme tilfeller i fullstendig aggregering av satsen.

Den umettede monomer i hvilken den umettede polyesterharpiks er oppløst og tverrbundet, må være i alt vesentlig vann-uløselig. Monomerer som har en løselighet ved 20°C på mindre enn- 5% (vekt/vekt) i vann ansees å være passende vann-uløselig for foreliggende formål. En enkelt monomer eller blandinger av monomerer kan anvendes, og vanligvis vil monomeren inneholde bare en enkelt polymeriserbar dobbeltbinding. Det er imidlertid kjent at polyfunksjonelle monomerer, det vil si monomerer som inneholder mer enn én polymeriserbar dobbeltbinding, også kan anvendes for å tverrbinde umettede polyesterharpikser. Slike polyfunksjonelle monomerer er imidlertid vanligvis bare til stede som en liten bestanddel i en blanding av monomerer, idet hovedandelen er monofunksjonell monomer. Blandinger som for eksempel omfatter divinylbenzen, kan følgelig anvendes ved utførelse av foreliggende oppfinnelse.

De foretrukne etylenisk umettede monomerer er valgt blant styren, de blandede isomerer av metylstyren som er tilgjengelig i handelen som 'vinyltoluen', og metylmetakrylat, på grunn av den letthet hvormed de kan kopolymeriseres med den umettede harpiks. For å oppnå de beste resultater er det foretrukket at monomeren omfatter minst 50 vekt% styren.

Valget av monomerer er imidlertid ikke begrenset til bare de ovennevnte monomerer. Ved å huske på kravene om at den totale monomer må være i alt vesentlig uløselig i vann og også være et løsningsmiddel for den umettede polyesterharpiks, kan det i mindre mengder være til stede andre polymeriserbare umettede monomerer også, f.eks. for å modifisere de fysikalske egenskaper til de koreagerte harpikser. Typiske ko-monomerer er for eksempel etylakrylat, n-butylmetakrylat og akrylnitril.

Alkyl-akryloyl-derivatet som blir dispergert i den umettede polyesterharpiks og umettet monomer, må være i alt vesentlig vannløselig, eller kunne gjøres vannløselig ved dannelse av en kvaternisert struktur eller ved andre metoder som er kjent på fagområdet. Et enkelt akryloyl-derivat eller en blanding av akryloyl-derivater kan anvendes og vanligvis vil akryloyl-rotstrukturen bare inneholde en enkelt polymeriserbar dobbeltbinding. I noen tilfeller kan akryloyl-rotstrukturen inneholde to eller flere dobbeltbindinger.

Typiske eksempler inkluderer

Vi har generelt funnet at den øvre grense for nytten av slike akryloyl-derivater er opptil 30 vekt% av den etylenisk umettede polyester, fortrinnsvis 20 vekt%, og mer foretrukket 15 vekt%, basert på den ikke-flyktige andel av både polyesterharpiksen og akryloyl-derivatene. Større konsentrasjoner av den akryloylderivat-kvaterniserte struktur kan for eksempel gi en destabiliserende effekt på emulsjonen.

Eventuelt kan noen få vektprosent av en ikke-polymeriserende organisk væske, f.eks. n-butanol eller toluen, blandes med monomeren for å øke løseligheten av polyesterharpiksen deri, eller kan innføres tilfeldig som en del av prosessen, f.eks. ved fremstilling av polyesteren.

Det er sterkt foretrukket at det i dispersjonene som anvendes ved denne oppfinnelse, inkluderes et overflateaktivt

middel valgt blant slike som er velkjente på fagområdet.

Typiske eksempler på egnede arter er sulfatene av nonylfenol-

og dodecylfenol-etoksylater hvor alkylenoksyd-kjeden omfatter minst 5 etylenoksydenheter. Den overflateaktive middel er typisk tilstede i et omfang av fra 0,75 til 7,5 vekt% (fortrinnsvis 3,0 - 4,5 vekt%) av dispergeringsmiddel-faststoffer pr. volum av totale granule-faststoffer, og kan tilsettes innled-ningsvis til hvilken som helst av fasene i dispersjonen før polymeriseringen.

Basen som anvendes ved denne oppfinnelse kan velges blant polyamin-baser av den mangfoldighet som er beskrevet i U.S.-patentskrifter nr. 3.879.314 og 3.923.704, eller metall-oksyd-,-hydroksyd- eller -salt-basene beskrevet i U.S.-patentskrift nr. 4.321.322. Vi har funnet at den foretrukne base er magnesiumoksyd. Når det anvendes en aminbase, bør det være til stede tilstrekkelig amin til at det er til stede fra 0,3 til 4,0, fortrinnsvis 1,3 - 3,2 amingrupper pr. polyester-karboksylgruppe. Når det anvendes en metalloksyd-, -hydroksyd- eller -salt-base, bør det være til stede tilstrekkelig base til at det er til stede fra 0,8 til 1,8 ekvivalenter av metallkation pr. ekvivalent av polyester-karboksylgruppe.

Partikkelformede faststoffer, som foran beskrevet, kan eventuelt inkluderes i dispersjonene i henhold til foreliggende oppfinnelse.

De partikkelformede fyllstoffer kan dispergeres i polyester-løsningen før emulgeringen av vann deri, eller i vannet som skal emulgeres deri eller i begge deler, og innlemmelsen i vann er en spesielt bekvem måte. Innlemmelsen av fyllstoffet eller fyllstoffene kan utføres ved anvendelse av metoder og disperger-ingsmidler som er kjent på fagområdet. En ytterligere metode for å oppnå pigmentering er tilsetning av base i overskudd av den mengde som behøves for fullstendig nøytralisering av karboksylgruppene i polyesterharpiksen. Alle de baser som foretrekkes ved foreliggende oppfinnelse er i stand til å virke som pigmentdrøyemidler, og noen av dem, for eksempel sinkoksyd, er først og fremst anvendt som opasitetsgjørende pigmenter. Tilsetning av en mengde av base som er større enn den som trenges for fullstendig nøytralisering av karboksylgruppene med det formål å pigmentere, innpasses således i foreliggende oppfinnelse.

Det kan frembringes uvanlige effekter i et materiale som omfatter granuler hvori fyllstoffet er i det minste delvis farvet. Fyllstoffet kan for eksempel omfatte jernoksyd, ftalocyanin, kinakridon eller lignende. Kjemiske eller fysikalske merkemidler kan inkluderes i vesiklene eller i dispersjonstrinnet, og inkludert er farvestoffer, ultrafiolette absorberingsmidler, slokkere eller lysgjørende, fluorescerende materialer og lignende additiver.

Konsentrasjonen av partikkelfaststoffene er fortrinnsvis ikke høyere enn 60 volum% av vesikkelet. Selv om størrelsen på de valgte partiklene avhenger av den aktuelle vesikkel-diameter, foretrekkes det at den maksimale partikkeldiameter skal være 10 mikrometer.

Den foretrukne fremgangsmåte for fremstilling av granuler er "dobbelt-emulsjons"-metoden som er referert til ovenfor. Det innledende trinn ved fremstillingen av de nye polymere vesikulære granuler er emulgering av vann i løsningen av etylenisk umettet monomer eller karboksylert umettet polyesterharpiks (løsningen i etylenisk umettet monomer av karboksylert umettet polyesterharpiks skal heretter refereres til som "polyester-løsningen"

og emulsjonen av vann i polyester-løsningen skal heretter refereres til som den "første emulsjon"). Alkyl-akryloyl-derivatet kan tilsettes til polyesterløsningen eller til vannet i den første fase ved mekanisk agitering. Den mengde av alkyl-akryloyl-derivat som settes til polyesterharpiks-løsningen er en del av den totale mengde som ønskes, slik at når den gjenværende del tilsettes til det annet emulsjons-trinn, opprettholdes den stabile dobbelt-emulsjon i systemet. Alkyl-akryloyl-derivatet bør tilsettes i forholdet fra 0 : 100 til 55 : 45 for første emulsjon : annen emulsjon på vektbasis. Den mekaniske agitering fortsetter inntil viskositeten i emulsjonen er i alt vesentlig konstant.

Agiteringen utføres i nærvær av basen, som kan være til stede i polyesterløsningen, vannet eller begge deler. Dersom det kreves pigmenterte granuler, kan pigmentet tilsettes i dette trinn, eller det kan settes til vannet, polyester-løsningen eller begge deler før dannelsen av den første emulsjon.

Den første emulsjon dispergeres i vann som inneholder den andre del av alkyl-akryloyl-derivatet og en stabilisator for de dispergerte partikler av den første emulsjon og røres inntil den ønskede granulstørrelse er oppnådd. Dette er "dobbelt-emulsjonen". Stabilisatoren kan velges blant en rekke materialer som er kjent for å være egnet for dette formål, men vi har funnet at et spesielt egnet materiale en en vannløselig delvis hydrolysert poly(vinylalkohol) med en hydrolysegrad på 86 til 89% og en viskositet på 44 - 50 centipoise (30°C, 4 vekt% løsning, viskosimeter av type BL). En konsentrasjon for stabilisatoren av størrelsesordenen 0,1 - 2,0 vekt% av den totale vann (vesikulært vann og vann i kontinuerlig fase) gir tilfredsstillende resultater.

Det overflateaktive middel kan tilsettes ved hvilket som helst trinn av fremgangsmåten før polymerisering av til hvilken som helst fase av dobbelt-emulsjonen.

Polymeriseringen av polyesterharpiksen utføres med friradikal-midler. Dette kan oppnås ved anvendelse av en friradikal-initiator, så som et organisk peroksyd, eller ved eksponering for en strålingskilde, så som ultrafiolett stråling eller et radioaktivt element. Når det anvendes en friradikal-initiator, kan den bekvemt oppløses i polyesterharpiks-løsningen før dispergeringen av løsningen i vann, eller den kan tilsettes til den kontinuerlige vannfase etter dannelse av dobbelt-emulsjonen.

Det foretrukne initiatorsystem er et redoks-system av dietylentriamin og kumenhydroperoksyd utløst med ferroioner avledet fra ferrosulfat. Disse tre materialer tilsettes i den følgende sekvensielle rekkefølge til den kontinuerlige fase: ferrosulfat, dietylentriamin og kumenhydroperoksyd.

Med innlemmelse av alkyl-akryloyl-derivatene i det første og det annet emulsjonstrinn får de vesikulære polyestergranuler som således dannes utmerket kolloidal stabilitet og anti-avsetnings-egenskaper. Denne lagringsholdbarhet til emulsjonen overskrider langt det som med rimelighet kunne forventes for granuler fremstilt uten akryloyl-derivatene. Den vandige oppslemming av vesikulære polyestergranuler som således dannes kan anvendes direkte i et vandig malingpreparat, eller i en papirbelegning, eller ved våt-sluttanvendelser ved fremstilling av papir. Den vandige oppslemning av vesikulære polyestergranuler kan avvannes på hvilken som helst bekvem måte, for eksempel på den måte som er beskrevet i U.S.-patentskrift nr. 4.154.923, og deretter redispergeres i et vandig eller ikke-vandig medium, eller innlemmes i en pasta, for eksempel for anvendelse som fyllstoff eller kitt, eller i en polymer-film.

Papir-blandingene fremstilt ved anvendelse av granuler som foran definert, har konsekvent forbedret "first-pass11-retensjon.

Papirfremstillingsprosessen kan utføres ved anvendelse av konvensjonell massesammensetning dannet helt eller delvis fra løwed, bartreved og resyklisert masse og/eller utskudd dersom det er ønsket å innlemme et indre limingsmiddel, for eksempel naturlig eller forsterket kolofonium eller en vandig ketendimer-emulsjon.

De vandige blandinger for anvendelse i samsvar med oppfinnelsen kan benyttes ved alkaliske papirfremstillings-systemer, det vil si systemer ved hvilke papirmassesammensetningen holdes ved en nøytral eller alkalisk pH-verdi, eller ved sure papirfremstillings-systemer, det vil si systemer ved hvilke papirmassesammensetningen holdes ved en sur pH-verdi.

Ved enda et ytterligere trekk ved oppfinnelsen tilveiebringes papir som inneholder inndispergert vesikulære polymergranuler, som foran definert.

Oppfinnelsen skal ytterligere beskrives ved de følgende eksempler, hvor alle deler uttrykkes ved vekt.

Eksempel 1

Dette eksempel illustrerer fremstilling av 10 mikrometers pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler hvorved alkyl-akryloyl-derivatet er i første og annet emulsjonstrinn. I dette eksempel var alkyl-akryloyl-derivatet MAPTAC.

(1) Dispergeringsmiddel: ammonium-nonylfenoksypolyetoksy-sulfat i etanol med 60 vekt% faststoffer. Fenopon<*>CO-436

(fra GAF Corp).

(2) Antiskummemiddel: blanding av mineralolje og overflateaktivt middel. Eiermerke Foamaster<*>NS1 (fra Diamond Shamrock). (3) Titandioksydpigment: rutil-kvalitet med organisk overflate-behandling på en aluminiumoksyd-basert uorganisk belegning.

Tioxide<*>RHD6-X (fra Tioxide).

(4) MAPTAC: en løsning i vann med 50 vekt% faststoffer.

Mhoromer* BM-613 (fra Rohm Tech.)

(5) Polyester: en løsning med 65 vekt% faststoffer av en 4,216/2,566/1,000 (molar) propylenglykol/maleinsyre-anhydrid/ftalsyreanhydrid-løsning i styren. (6) , Styren: materiale som er tilgjengelig i handelen (fra Dow

Chemical).

(7) Magnesiumoksyd: lett kvalitet som er tilgjengelig i handelen (fra BDH Chemicals). (8) Hydroksyetylcellulose: en vandig løsning med 1,5 vekt% faststoffer av hydroksyetylcellulose.

Natrosol* 250HR (fra Hercules)

spesifikasjon: i) viskositet = 1500-2500 cp.

Brookfield ved 25°C ved anvendelse av 1 vekt%ig løsning

ii) molar-substitusjon for etyl =2,5

(9) Poly(vinylalkohol): en i handelen tilgjengelig vandig løsning med 7,5 vekt% faststoffer av poly(vinylalkohol) BP-24 (fra Chang Chun Petrolchemical Co. Ltd., Taipei, Taiwan)

spesifikasjon: i) hydrolysegrad = 86-89%

ii) viskositet = 40-50 centipoise viskosimeter av type BL ved 30°C ved anvendelse av en 4

vekt%ig løsning.

(10) Ferrosulfat: materiale som er tilgjengelig i handelen (fra J.T. Baker Chemical Co.)

spesifikasjon: heptahydrat.

(11) Dietylentriamin: materiale som er tilgjengelig i handelen (fra Union Carbide). (12) Kumenhydroperoksyd: et 78% aktivt materiale som er tilgjengelig i handelen (fra Pennwalt). (13) Baktericid: en i handelen tilgjengelig 20 vekt% aktiv vandig dipropylen-glykol-løsning av 1,2-benzisotiazolin-3-on. Proxel* GXL (fra Imperial Chemical Industries PLC). (14) Ammoniakk: en i handelen tilgjengelig 30 vekt%ig løsning av ammoniumhydroksyd i vann (fra Stanchem).

* = varemerke

De pigmenterte vesikulære polyester-harpiksgranuler ble dannet som følger: Materialene "A" ble blandet og pigment "B" ble satt til "A" ved jevn hastighet og ved røring. Røringen ble øket til høy hastighet og ble fortsatt inntil pigmentet var fullstendig dispergert. Materiale "C" ble tilsatt under røring, og vannet "D" ble tilsatt for å gi en møllebase.

Materialene "F" ble blandet inntil magnesiumoksydet var fullstendig dispergert. Møllebasen ble vasket inn i "F" ved anvendelse av vannet "E". Dette ble blandet med høy rørehastig-het inntil de dispergerte partikler i møllebasen hadde en diameter på minst én mikrometer. Dette refereres til som "første emulsjon".

Materialene "G" ble blandet sammen og temperaturen justert slik at når den første emulsjon ble satt til materialene "G" , var den resulterende temperatur 25°C. Aktpågivenhet for den endelige temperatur ble funnet å være kritisk. Den første emulsjon ble satt til de temperatur-justerte materialer "G".

Det ble opprettholdt røring med høy hastighet inntil smådråpene i den første emulsjon i alt vesentlig hadde en diameter på 10 mikrometer eller mindre. Dette refereres til som den "annen emulsjon".

Hastigheten til blanderen ble nedsatt til sakte røring. Vann-temperaturen i trinn "H" ble justert slik at den resulterende temperatur, ved tilsetning til den doble emulsjon, ville nå 35°C. Dette "H"-trinn-vann ble satt til dobbelt-emulsjonen.

Materialene "I" ble satt til den annen emulsjon. Ferrosulfatet ble først oppløst i en liten mengde av varmt vann før tilsetningen.

Materiale "J" ble tilsatt, og så ble blanderen stanset. Dette ble så hensatt uforstyrret i minst 3 timer for å oppnå herding.

Materialer "K" ble tilsatt etter herding ved anvendelse av moderat rørehastighet.

Eksempel 2

Dette eksempel illustrerer fremstilling av 10 mikrometers pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler hvorved alkyl-akryloyl-derivatet bare er i første emulsjonstrinn. For formålene med dette eksempel ble det som alkyl-akryloyl-derivat valgt TMAEMC. Materialene var som beskrevet i eksempel 1, bortsett fra som anmerket.

De pigmenterte vesikulære polyestergranuler ble dannet som følger: Materialer "A" ble blandet og pigment "B" satt til "A" med jevn hastighet under omrøring. Røringen ble øket til høy hastighet og ble fortsatt inntil pigmentet var fullstendig dispergert. Vannet "C" ble tilsatt for å gi en møllebase.

Materialer "E" ble blandet inntil magnesiumoksydet var fullstendig dispergert. Møllebasen ble vasket inn i "E" ved anvendelse av vann "D". Dette ble blandet med røring med høy hastighet inntil de dispergerte partikler i møllebasen hadde en diameter på minst én mikrometer. Dette refereres til som "første emulsjon".

Materialer "F" ble blandet sammen og temperaturen ble justert slik at når den første emulsjon ble tilsatt til materialer "F", var den resulterende temperatur 25°C. Aktpågivenhet for den endelige temperatur ble funnet å være kritisk. Den første emulsjon ble tilsatt til de temperatur-justerte materialer "F". Det ble opprettholdt røring med høy hastighet inntil smådråpene i den første emulsjon hadde en diameter på i alt vesentlig ti mikrometer eller mindre. Dette refereres til som den "annen emulsjon".

Blandehastigheten ble nedsatt til langsom røring. Vann-temperaturen i "G"-trinnet ble justert slik at den resulterende temperatur, ved tilsetning til den doble emulsjon, ville nå 35°C. "G"-trinn-vannet ble satt til dobbelt-emulsjonen.

Materialer "H" ble tilsatt til den annen emulsjon. Ferrosulfatet ble først oppløst i en liten mengde varmt vann før tilsetningen.

Materiale "I" ble tilsatt, og så ble blanderen slått av, og emulsjonen ble hensatt uforstyrret i minst 3 timer for å oppnå herding.

Materialer "J" ble tilsatt etter herding ved anvendelse av moderat røring.

Tabell A skisserer noen av de fysikalske parametere som oppnås når pigmenterte vesikulære granuler fremstilles i samsvar med de foran angitte fremgangsmåter for fremstilling av granuler med diameter på 10 mikrometer.

Eksempel 3

Dette eksempel illustrerer fremstilling av 10 mikrometers pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler hvorved alkyl-akryloyl-derivatet er i første og annet emulsjonstrinn. For formålene med dette eksempel var det valgte alkyl-akryloyl-derivat MAPTAC. Sammensetningen er valgt som et eksempel på anvendelse ved papirfremstilling.

Materialene og fremstillingsmetodene er som for eksempel 1.

I de følgende forsøks-serier anvendes de følgende uttrykk: Freeness for masse er et mål for awanningsgraden for vann gjennom massen, og måles i samsvar med TAPPI (Technical Association of the Pulp Industry) Standard T227 om-75, og refereres også til som Canadian Standard Freeness.

Opasitet for papirarket uttrykkes som en lyssprednings-koeffisient (L.S.C.) og måles i samsvar med TAPPI Standard T 425 om-81 ved anvendelse av en bølgelengde på 572 nanometer.

Uttrykket håndark anvendes for å referere til et papirark dannet i samsvar med og ved anvendelse av utstyret beskrevet i TAPPI standard T205 om-81.

Kondisjonering refererer til en kondisjonerings-atmosfære ved 23,0°C pluss eller minus 1°C, og en relativ fuktighet på 50,0 +/~2,0%, som papirarkene utsettes for i samsvar med TAPPI standard T405 om-83.

Håndark ble fremstilt ved den følgende prosess.

Massesammensetningen eller faststoffene i masseoppslemningen omfattet 100 vekt% av en fullstendig bleket løwed/bartreved-blanding. Massen var en kommersielt fremstilt kraftmasse, og den ble deretter malt til en Canadian Standard Freeness på 415 ml. Etter maling ble enkeltvise prøver av masse desintegrert, rørt og tilsatt varierende mengder av pigmenterte vesikulære granuler.

Massesammensetningen ble deretter ført gjennom en arkdanner, og det resulterende håndark ble presset og kondisjonert.

Eksempel 4

Den generelle fremgangsmåte ovenfor for fremstilling av massesammensetninger ble foretatt for å fremstille massesammensetning omfattende en fullstendig bleket kraftmasse av kjemisk løwed/bartreved-blanding og et fyllstoff omfattende pigmenterte vesikulære polymergranuler (PVG), som beskrevet ved denne oppfinnelse, eller omfattende standard-fremstilte vesikulære polymergranuler (SPVG). Fyllstoffmaterialet var en emulsjonsform av de pigmenterte vesikulære granuler, som beskrevet i eksempel 1 for MAPTAC - PVG granuler, eller i eksempel 2 for TMAEMC-PVG-granuler.

Resultatene er vist i tabell B.

Tabell B i eksempel 4 viser at de pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler i hvilke alkyl-akryloyl-derivatet er MAPTAC, fremviser sterkt forbedret retensjon og høyere opasitet enn de standard-fremstilte pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler. Dersom man sammenligner forsøk nr. 3 og forsøk nr. 8, kan det ses at granulen som omfatter MAPTAC er blitt holdt tilbake i en mengde av 30,1% mens standard-granulen er blitt holdt tilbake med bare 3,0%. Denne forbedrede retensjon gjenspeiles i høyere opasiteter. Forsøk nr. 3, med granul som omfatter MAPTAC, har en opasitet på 686, mens forsøk nr. 8, med standard-fremstilt granul, har en opasitet på 497.

Tabell B i eksempel 4 viser også at de pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler i hvilke alkyl-akryloyl-derivatet er TMAEMC, fremviser sterkt forbedret retensjon og høyere opasitet enn de standard-fremstilte pigmenterte vesikulære polyesterharpiks-granuler. I forsøk nr. 6 anvendes en granul som omfatter TMAEMC tilsatt i en mengde på 3,6% i masse (vekt av faststoffer til vekt av faststoffer). Den oppnådde opasitet for dette forsøk var 589. Dette kan sammenlignes med forsøk 8 hvor det anvendes standard-fremstilte granuler med et tilset-ningsnivå på 32,2%, hvor den oppnådde opasitet var 497. Disse to forsøk viser klart at det oppnås en høyere opasitet, ved anvendelse av en mindre vektmengde av granuler, ved anvendelse av granuler som omfatter TMAEMC.

Claims (7)

1. Vesikulære granuler av tverrbundet karboksylert polyesterharpiks av den type som fremstilles ved friradikal-polymerisering av en dispersjon omfattende (a) en etylenisk umettet monomer,(b) en karboksylert umettet polyesterharpiks som har et syretall på fra 5 til 50 mg KOH/g, (c) vann og (d) en base, karakterisert ved at nevnte dispersjon ytterligere omfatter et alkyl-akryloyl-derivat med formelen:

hvor Rlf R2 og R3 er valgt blant H og CH3 , E er NH eller 0, R4 er C1 _6 -alkyl substituert med Z, hvor Z er NR5 R6 , hvor R5 er C1 _4 -alkyl og R6 er H, eller R5 og R6 uavhengig av hverandre er C1 _3 -alkyl, og kvaternære alkylsalter derav.

2. Vesikulære granuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte alkyl-akryloyl-derivat er en forbindelse med den generelle formel:

hvor Ri, R2 og R3 er valgt fra H og CH3 , E er NH eller 0, og n er 1-3.

3. Vesikulære granuler i henhold til krav 1, karakterisert ved at nevnte granuler inneholder opptil 65 vekt%, uttrykt som faststoff til faststoffdelen i granulen, av et partikkelformet materiale.

4. Vesikulære granuler i henhold til krav 3, karakterisert ved at nevnte partikkelformede materiale er et pigment.

5. Vandig blanding, karakterisert ved at den omfatter vesikulære granuler i henhold til kravene 1-4.

6. Vandig blanding, karakterisert ved at den omfatter vesikulære granuler i henhold til hvilket som helst av kravene 1-4 og et fibrøst celluloseholdig eller ikke-fibrøst celluloseholdig materiale i form av en papirmasse.

7. Papir, karakterisert ved at det inneholder inndispergert vesikulære polymergranuler i henhold til hvilket som helst av kravene 1-4.