Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest pigmentowa kompozycja pow lokowa, zastosowanie tej kompozycji oraz polimer rozpuszczalny w wodzie. W szczególno sci, przedmiotem wynalazku jest kompozycja pigmentowa do powlekania artyku lów celulozowych, zw laszcza do preparowania papieru, kartonu, i innych materia lów celulozowych. Wynalazek dotyczy te z nowych polimerów, które mog a by c stoso- wane w kompozycjach pow lokowych. Znane jest nanoszenie pigmentowych kompozycji pow lokowych na powierzchni e uformowane- go papieru lub kartonu, na przyk lad w celu poprawienia charakterystyk drukowno sci, po lysku i charak- terystyk optycznych. Taka pigmentowa kompozycja pow lokowa jest znana jako pow loka pigmentowa. Zwykle pow loka pigmentowa jest nanoszona jako wodna dyspersja zawieraj aca mieszank e pigmen- tu(ów) ze spoiwem. Ogólnie pigmentowa kompozycja pow lokowa zawiera jeden lub wi ecej pigmentów, fluorescen- cyjny rozja sniacz (FWA), spoiwo, modyfikator reologiczny i ewentualnie inne srodki chemiczne. Pig- mentem jest zwykle bia ly, nieorganiczny materia l ziarnisty, na przyk lad w eglan wapnia lub kaolin, i zwykle stanowi co najmniej 75%, cz esto co najmniej 85% wagowych zdyspergowanych cia l sta lych w pigmentowej kompozycji pow lokowej. Fluorescencyjne rozja sniacze (FWA), znane równie z jako wybielacze optyczne (OBA) zwi ekszaj a jako sc odbijania swiat la, a zatem ulepszaj a bia lo sc i jaskra- wo sc powlekanego arkusza. Zadaniem spoiwa jest przymocowanie pigmentu do powlekanego arku- sza papieru lub kartonu i zwykle spoiwem jest adhezyjny materia l polimerowy. Spoiwem mo ze by c wodny lateks zawieraj acy zdyspergowane cz astki nierozpuszczalnego w wodzie adhezyjnego polime- ru. Alternatywnie spoiwem mo ze by c wodna kompozycja zawieraj aca skrobi e rozpuszczaln a w wo- dzie. Mo zliwe jest równie z, ze spoiwo zawiera zarówno wodny lateks polimerowy jak i skrobi e. Reologi e pigmentowej kompozycji pow lokowej zwykle koryguje si e tak, aby dostosowa c do specyfiki nanoszenia. Zwykle pigmentowa kompozycja pow lokowa jest nanoszona na powierzchni e arkusza papieru lub kartonu za pomoc a aplikatora pigmentu, którym mo ze by c pr et lub ostrze. Ostrza pigmentowe s a popularne, poniewa z mog a powleka c przy szybko sciach przekraczaj acych 1200 m/min. (3930 stóp/min,) i wykorzystuj a powlekaj ace cia lo sta le w do 70%. Ponadto, ostrze daje równomierne rozprowadzenie pow loki na powierzchni arkusza papieru lub kartonu, a nadmiar pow loki jest usuwany pozostawiaj ac g ladk a, p lask a powleczon a powierzchni e. Wa zne jest, aby pow loka mia la g ladk a p lask a powierzchni e, aby ulepszy c drukowno sc. Zwykle jest konieczne skorygowanie reologii w obr ebie stosunkowo w askiego zakresu parame- trów, aby osi agnac najbardziej w la sciw a reologi e do nanoszenia. Poniewa z nanoszenie kompozycji pow lokowej zazwyczaj wiaze si e z eksponowaniem jej na silne scinanie, to jest bardzo istotne, aby kompozycja pow lokowa wykazywa la odpowiednie w la sciwo sci p lynno sci i w la sciwo sci retencji wody. Z tego powodu standardow a praktyk a jest do laczanie modyfikatorów reologicznych do pigmentowej kompozycji pow lokowej. Zdolno sc do zatrzymywania wody pigmentowej kompozycji pow lokowej wi aze sie ze zdolno sci a kompozycji do utrzymywania wody. Uwalnianie wody do arkusza papieru lub kartonu musi by c stosunkowo powolne, aby uzyska c g ladk a powierzchni e pow loki. Szybka penetracja wody do arkusza papieru lub kartonu spowodowa laby usuwanie nadmiernych ilo sci wody z pow loki, zanim pow loka zetknie si e z ostrzem, co ograniczy loby zdolnosc ostrza do odpowiedniego wyg ladzenia po- w loki. Co wi ecej, nadmierne uwalnianie wody do arkusza mo ze prowadzi c do nierównomiernego roz- prowadzenia spoiwa, zwanego cz esto migracj a spoiwa. Zwykle migracja spoiwa zachodzi w kierunku z pow loki. Konsekwencj a migracji spoiwa jest uszkodzenie w la sciwo sci powierzchni. Rozmaite materia ly polimerowe s a stosowane w celu ulepszenia charakterystyk reologicznych i retencji wody pigmentowych kompozycji pow lokowych oraz powsta lych z nich pow lok. Ogólnie znane jest stosowanie polimerów naturalnych, takich jak karboksymetyloceluloza sodowa, hydroksyetylocelu- loza, metyloceluloza i alginian sodu. Ponadto proponowano do tego celu rozmaite polimery syntetycz- ne, a w tym alkohol poliwinylowy i polimery akrylowe. Na przyk lad opis patentowy U.S. 4.423.118 ujawnia pigmentow a kompozycj e pow lokow a zawieraj ac a jako zag estnik kopolimer etylenowo niena- syconego kwasu karboksylowego, etylenowo nienasyconego amidu i hydrofobowego monomeru o ograniczonej rozpuszczalno sci w wodzie. Korzystne kopolimery zawieraj a pomi edzy 30 i 97% wa- gowych kwasu akrylowego, 1 do 50% wagowych akrylamidu i 2 do 70% wagowych akrylonitrylu. Przy uzyskiwaniu optymalnych charakterystyk p lynno sci i retencji wody pigmentowej kompozycji pow lokowej, powlekany arkusz papieru lub kartonu mo ze by c nara zony na pogorszenia w la sciwo sci optycznych. A zatem jest pozadane dostarczenie pigmentowej kompozycji pow lokowej, któr a wciazPL 203 673 B1 3 wykazuj ac optymalne w la sciwo sci reologiczne z wysokim stopniem retencji wody, pozwoli zapewnic, aby powlekany arkusz papieru lub kartonu mia l ulepszone w la sciwo sci optyczne. Wed lug wynalazku, pigmentowa kompozycja pow lokowa zawieraj aca wodn a dyspersj e: (a) pigmentu, (b) spoiwa, (c) fluorescencyjnego rozja sniacza oraz (d) rozpuszczalnego w wodzie polimeru utworzonego z rozpuszczalnego w wodzie etylenowo nienasyconego monomeru lub mieszanki monomerowej, charakteryzuje si e tym, ze tym, ze rozpuszczalny w wodzie polimer z lozony jest z: (i) 90 do 100% molowych hydrofilowych, niejonowych, powtarzaj acych si e jednostek oraz (ii) 0 do 10% molowych powtarzaj acych si e jednostek anionowych i ma przeci etny ci ezar cz a- steczkowy pomi edzy 50.000 i 500.000. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer zawiera hydrofilowe, niejonowe powtarzaj ace si e jednostki, które pochodz a z rozpuszczalnych w wodzie monomerów wybranych z grupy obejmuj acej akrylamid, metakrylamid, N-winylopirolidon, N-winylokaprolaktam, akrylan hydroksyetylu i metakrylan hydroksyetylu. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer zawiera anionowe powtarzaj ace si e jednostki, które pochodz a z rozpuszczalnego w wodzie anionowego monomeru wybranego z grupy obejmuj acej kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas maleinowy, kwas itakonowy, kwas krotonowy, kwas 2-akrylamido- -2-metylopropanosulfonowy, kwas allilosulfonowy i kwas winylosulfonowy, oraz który to monomer znajduje si e w postaci wolnego kwasu lub rozpuszczalnej w wodzie soli metalu alkalicznego lub amonowej/amoniowej. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer jest z lo zony z: (i) 90 do 99,5% molowych hydrofilowych, niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 0,5 do 10% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer jest z lo zony z: (i) 92,5 do 99% molowych hydrofilowych, niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 1 do 7,5% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer jest z lo zony z: (i) 95 do 97,5% molowych hydrofilowych, niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 2,5 do 5% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer ma przeci etny ciezar cz asteczkowy pomi edzy 50.000 i 300.000. Korzystnie, rozpuszczalny w wodzie polimer ma przeci etny ciezar cz asteczkowy pomi edzy 100.000 i 250.000. Wed lug wynalazku, pigmentowa kompozycja pow lokowa, okre slona powy zej, jest stosowana do powlekania artyku lów celulozowych. Wed lug wynalazku, polimer rozpuszczalny w wodzie, utworzony z mieszanki rozpuszczalnych w wodzie etylenowo nienasyconych monomerów, charakteryzuje si e tym, ze polimer rozpuszczalny w wodzie jest z lozony z: (i) 90 do 99,5% molowych hydrofilowych, niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 0,5 do 10% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz ma ci ezar cz asteczkowy pomi edzy 50.000 i 500.000. Pigmentami, zawartymi w kompozycji, mog a by c materia ly nieorganiczne, takie jak w eglan wapnia, glinka kaolinowa, krzemiany glinu lub magnezu, takie jak glinka bia la, siarczan baru, biel sa- tynowa, dwutlenek tytanu, talk, gips i mika potasowa. Alternatywnie pigmentem mo ze by c polimerycz- ny pigment plastyczny zawieraj acy mikrosfery, na przyk lad o srednicy 0,1-1,0 µm, które s a zarówno puste w srodku jak i wype lnione. Takie polimerowe pigmenty plastyczne mog a by c na bazie polistyre- nu, z polimerami niekiedy zawieraj acymi komponenty butadienowe lub akrylowe. Jednak ze korzystnie, pigmentem jest zwi azek nieorganiczny, bardziej korzystnie w eglan wapnia lub glinki, takie jak kaolin, lub mieszanki weglanu wapnia z glink a. Wybór pigmentu lub mieszanki pigmentów jest zwykle zde- terminowany przez konkretne zastosowanie. Na przyk lad komponent pigmentowy pojedynczych po- w lok do papierów lekko powlekanych (LWC) mo ze by c z lo zony wy lacznie z glinki. Mo ze by c równie z wymagane nanoszenie warstw wielokrotnych pow loki na powierzchnie papieru lub kartonu. Pierwsze pow loki (warstwy podk ladowe) mog a dogodnie sk lada c si e w 100% z w eglanu wapnia jako kompo- nenta pigmentowego, natomiast do zewn etrznych pow lok zgodnie z oczekiwaniem mog a by c stoso- wane mieszanki w eglanu wapnia i glinki, jako komponent pow lokowy. Pigment jest zwykle dostarcza-PL 203 673 B1 4 ny jako wodna dyspersja o zawarto sci zwykle co najmniej 40 lub 50% cia l sta lych. Korzystnie dysper- sja pigmentowa zawiera co najmniej 60 lub 70% cia l sta lych, które mog a stanowi c a z do 80%. Szcze- gólnie korzystna dyspersja pigmentowa zawiera od 70 do 72% w eglanu wapnia. W celu wspomo zenia stabilno sci dyspersji pigmentowej niekiedy jest celowe do laczenie srodka dysperguj acego. Srodkiem dysperguj acym mo ze by c surfaktant, aczkolwiek bardziej korzystnym srod- kiem dysperguj acym jest polimerowy srodek dysperguj acy, na przyk lad o stosunkowo niskim ciezarze cz asteczkowym polimer anionowy rozpuszczalny w wodzie. Szczególnie korzystne s a poliakrylany sodu o ciezarze cz asteczkowym w zakresie 1.000 do 6.000, na przyk lad ujawnione w EP-B-129329. Pigment zwykle stanowi co najmniej 75% wagowych, na przyk lad co najmniej 85% lub 90% wa- gowych ca lo sci substancji sta lych znajduj acych si e w pigmentowej kompozycji pow lokowej. Spoiwem mo ze by c na przyk lad wodna lateksowa dyspersja polimerowa oparta na polimerach butadieno/styrenowych, akrylonitrylo/butadieno/styrenowych, estrów kwasu akrylowego, kwasu akry- lowego i estrów/styreno/akrylonitrylowych, etyleno/chlorku winylu i etyleno/octanu winylu; lub homopo- limerach, takich jak polichlorek winylu, polichlorek winylidenu, polietylen i polioctan winylu lub poliure- tany. Dyspersje spoiw mog a by c otrzymywane drog a polimeryzacji emulsyjnej. Korzystne spoiwa za- wieraja kopolimery styreno/akrylanu butylu lub styreno/butadieno/kwasu akrylowego lub kauczuki sty- reno/butadienowe. Inne lateksy polimerowe, które mog a by c stosowane w wynalazku, s a ujawnione na przyk lad w opisach patentowych U.S. 3.265.654, 3.657.174, 3.547.899 1 3.240.740. Zwykle dyspersje zawieraj a cz astki o rozmiarach od 0,05 do 2 mikronów, a zawarto sc spoiwa wynosi 40 do 55% wagowych. Fluorescencyjnym rozja sniaczem (FWA) mo ze by c jakakolwiek substancja chemiczna o zdolno- sci fluorescencyjnej do poch laniania swiat la w zakresie ultrafioletowym widma swiat la i emitowania w zakresie widzialnym. Korzystnie fluorescencyjnymi rozja sniaczami s a stilbenowe rozja sniacze flu- orescencyjne, takie jak ujawnione w GB-A-2026566 i GB-A-2026054 lub bis-stilbenowe rozja sniacze fluorescencyjne, takie jak ujawnione w EP-A-624687. Fluorescencyjny rozja sniacz zawiera pochodne kwasu diaminostilbeno-disulfonowego oraz pochodne distyrylo-bifenylu. Korzystnie fluorescencyjne rozja sniacze s a dostarczane w postaci st ezonej wodnej zawiesiny, zwykle o zawarto sci co najmniej 30% wagowych, na przyk lad oko lo 60% wagowych. Pigmentowa kompozycja pow lokowa wed lug niniejszego wynalazku korzystnie zawiera 10 do 70% wagowych pigmentu. Spoiwo jest korzystnie stosowane w ilo sci, jaka jest wystarczaj aca do uzy- skania suchej zawarto sci zwi azku polimerowego pomi edzy 1 i 30% wagowych, korzystnie 5 do 25% wagowych, bardziej korzystnie 7 do 20% wagowych pigmentu. Stosowana ilo sc fluorescencyjnego rozja sniacza jest tak obliczona, aby fluorescencyjny rozja sniacz znajdowa l si e korzystnie w ilo sciach od 0,01 do 1% wagowego, bardziej korzystnie 0,05 do 1% wagowego wzgl edem ci ezaru pigmentu. Modyfikator reologiczny korzystnie jest stosowany w ilo sci 0,01 do 5% wagowych, korzystnie 0,05 do 2% wagowych, bardziej korzystnie 0,1 do 2% wagowych wzgl edem pigmentu. Wodna dyspersja mo ze zawiera c 50 do 80% cia l sta lych wzgl edem ca lo sci ci ezaru dyspersji, aczkolwiek korzystnie dyspersje zawieraj a oko lo 70% cia l sta lych. Korzystny sposób przygotowania pigmentowej kompozycji pow lokowej wed lug wynalazku pole- ga na polaczeniu wodnej emulsji spoiwa i wodnej dyspersji pigmentu w ilo sciach, które zapewniaj a w la sciwe proporcje pigmentu i spoiwa, a nast epnie dodanie wodnej dyspersji fluorescencyjnego rozja- sniacza przy energicznym mieszaniu, aby pigment, spoiwo i fluorescencyjny rozja sniacza zosta ly rów- nomiernie rozprowadzone w srodowisku wodnym. Nast epnie mo ze by c konieczne dodanie dalszej ilo sci wody w celu uzyskania wla sciwej zawarto sci cia l sta lych. Korzystnie polimer rozpuszczalny w wodzie (komponent (d)) jest dodawany do wodnej dyspersji po tym, jak inne komponenty zostan a wystarczaj aco wymieszane, aby zapewni c równomierne rozprowadzenie innych komponentów, a je sli konieczne dodaje si e wi ecej wody. Jednak ze, mo zliwe jest zmieszanie komponentów razem w inny sposób. Na przyk lad preparat rozja sniacza fluorescencyjnego mo ze by c do laczony do spoiw, na przy- k lad za pomoc a emulgowania w stopie. Pigmentowa kompozycja pow lokowa wed lug wynalazku wykazuje optymalne w la sciwo sci re- ologiczne, a w tym dobre w la sciwo sci retencji wody, i dostarcza arkusz papieru lub kartonu o ulepszo- nych w la sciwo sciach optycznych, zw laszcza ulepszonej jaskrawo sci i bia lo sci. Nieoczekiwan a cech a wynalazku jest to, ze te ulepszenia stanowi a konsekwencj e wykorzystania polimeru (komponenta (d)), który ma szczególn a kombinacj e cech 1) zawiera zasadniczo 90 do 100% molowych hydrofilowych zasadniczo niejonowych powtarzaj acych si e jednostek i 0 do 10% molowych anionowych powtarzaj a- cych si e jednostek oraz 2) ma ciezar cz asteczkowy w konkretnym zakresie 50000 do 500000.PL 203 673 B1 5 Rozpuszczalny w wodzie polimer, komponent (d), spe lnia rol e modyfikatora reologicznego lub srodka wspomagaj acego retencj e wody w pigmentowej kompozycji pow lokowej. Jednak ze jest oczy- wiste, ze ten polimer równie z ulepsza w lasciwo sci optyczne powlekanego papieru lub kartonu, a za- tem nie powinien by c uwa zany wy lacznie za modyfikator reologiczny. W rezultacie rozpuszczalny w wodzie polimer (komponent (d)) mo ze by c traktowany jako funkcjonuj acy adiuwant ulepszaj acy w la sciwo sci optyczne. Rozpuszczalny w wodzie polimer jest tworzony z mieszanki rozpuszczalnych w wodzie mono- merów. Korzystnie, rozpuszczalno sc w wodzie monomerów wynosi powy zej 5 g/100 ml, bardziej ko- rzystnie co najmniej 10 g/100 ml. Zasadniczo, mieszanka monomerowa nie powinien zawiera c monome- rów nierozpuszczalnych w wodzie, gdy z to mo ze os labi c sprawno sc pigmentowej kompozycji pow lokowej. Rozpuszczalny w wodzie komponent polimerowy, w kompozycji pow lokowej wed lug wynalazku, sk lada si e zasadniczo z 90 do 100% molowych hydrofilowych zasadniczo niejonowych powtarzaj a- cych si e jednostek oraz 0 do 10% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Polimer mo ze by c pochodn a mieszanki rozpuszczalnego w wodzie etylenowo nienasyconego monomeru z rozpusz- czalnym w wodzie anionowym etylenowo nienasyconym monomerem. Alternatywnie, anionowe po- wtarzaj ace si e jednostki mog a by c generowane z poreakcyjnych powtarzaj acych si e jednostek, które mog a by c przekszta lcone w grupy anionowe. Na przyk lad powtarzaj ace si e jednostki zawieraj ace boczn a grup e amidow a mog a by c zhydrolizowane pod dzia laniem alkaliów z wytworzeniem odpowia- daj acego kwasu karboksylowego. Rozpuszczalny w wodzie polimer jest korzystnie dostarczany jako wodny roztwór, na przyk lad o stezeniu 10 do 25%, bardziej korzystnie 15 do 20%. Polimer mo ze by c wytworzony za pomoc a ja- kiekolwiek odpowiedniej techniki polimeryzacji, takiej jak polimeryzacja zelowa, pere lkowa, emulsyjna w fazach odwróconych lub korzystnie w roztworze. A zatem polimer mo ze by c dostarczony w postaci proszku, pere lek, wodnego roztworu, emulsji w fazach odwróconych lub jako odwodniona emulsja w fazach odwróconych (ciek la dyspersja polimerowa). Hydrofilowe zasadniczo niejonowe powtarzaj ace si e jednostki rozpuszczalnego w wodzie kom- ponenta polimerowego korzystnie pochodz a od rozpuszczalnego w wodzie monomeru lub mieszanki monomerów wybranych z grupy obejmuj acej akrylamid, metakrylamid, N-winylopirolidon, N-winylo- kaprolaktam, akrylan hydroksyetylu i metakrylan hydroksyetylu. Dogodnie anionowe powtarzaj ace si e jednostki rozpuszczalnego w wodzie komponenta polime- rowego pochodz a od rozpuszczalnego w wodzie anionowego monomeru lub mieszanki monomerów wybranych z grupy obejmuj acej kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas maleinowy, kwas itakonowy, kwas krotonowy, kwas 2-akrylamido-2-metylopropanosulfonowy, kwas allilosulfonowy i kwas winylo- sulfonowy. Monomer(y) anionowy(e) mo ze znajdowa c si e w postaci wolnego kwasu lub rozpuszczal- nej w wodzie soli metalu alkalicznego lub amonowej/amoniowej. W korzystnej postaci, rozpuszczany w wodzie komponent polimerowy pigmentowej kompozycji pow lokowej jest zasadniczo z lo zony z: (i) 90 do 99,5, bardziej korzystnie 92,5 do 99% molowych hydrofilowych zasadniczo niejono- wych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 0,5 do 10, bardziej korzystnie 1 do 7,5% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Stwierdzono, ze sprawno sc pigmentowej kompozycji pow lokowej jest dalej zwi ekszana, je sli rozpuszczalny w wodzie komponent polimerowy zawiera pomi edzy 2,5 i 5% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. A zatem w szczególnie korzystnej postaci, pigmentowa kompozycja pow lokowa wed lug wynalazku zawiera rozpuszczalny w wodzie polimer z lo zony zasadniczo z: (i) 95 do 97,5% molowych hydrofilowych zasadniczo niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 2,5 do 5% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek. Korzystnie rozpuszczalny w wodzie komponent polimerowy pigmentowej kompozycji pow loko- wej ma przeci etny ciezar cz asteczkowy mi edzy 50.000 i 300.000, bardziej korzystnie mi edzy 100.000 i 250.000, zw laszcza w zakresie 150.000 do 250.000, szczególnie 180.000 do 230.000, a najbardziej korzystnie oko lo 200.000. Artyku ly celulozowe, powleczone okre slon a powy zej pigmentow a kompozycj a pow lokow a, po- siadaj a ulepszone charakterystyki drukowno sci, po lysku, jaskrawo sci i bia lo sci. Korzystnie powleczo- nym artyku lem celulozowym jest powleczony papier lub powleczony karton. Zwykle powleczony artyku l celulozowy mo ze by c dostarczony poprzez przepuszczenie nie po- wleczonego artyku lu nad aplikatorem powlekaj acym, z którego mo ze by c naniesiona pigmentowaPL 203 673 B1 6 pow loka. Pow lok e pozostawia si e do wyschni ecia, ewentualnie z u zyciem podgrzewanych suszarni powietrznych. W korzystnej postaci, gdy powlekanym artyku lem celulozowym jest powlekany papier lub powlekany karton, nie powleczony arkusz papieru lub kartonu mo ze by c przepuszczany nad apli- katorem powlekaj acym, którym mo ze by c powlekaj acy pr et lub ostrze, z którego pigmentowa kompo- zycja pow lokowa jest nanoszona na powierzchnie papieru lub kartonu. Dogodnie pow loka na papierze lub kartonie jest suszona z u zyciem podgrzewanych suszarni powietrznych. Dodatkowa warstwa po- w lokowa mo ze by c nast epnie dogodnie naniesiona na nie powleczon a powierzchni e papieru lub kar- tonu. Dogodne mo ze by c równie z nanoszenie kilku pow lok na powierzchnie papieru lub kartonu w celu wytworzenia powloki wielowarstwowej. Dogodne mo ze by c równie z polerowanie pow loki, na przyk lad z u zyciem urz adzenia kalandruj acego. Zwykle powleczony arkusz papieru lub kartonu jest przepuszczany pomi edzy dwoma walcami, z których jeden jest przeznaczony do slizgania si e wzgl e- dem powleczonej powierzchni, która ma by c polerowana. Ten efekt po slizgowy jest zaprojektowany w celu dostarczenia wysoce wypolerowanej powierzchni powleczonemu arkuszowi. Komponent polimerowy pigmentowej kompozycji pow lokowej jest zwi azkiem nowym. A zatem ten aspekt wynalazku jest nakierowany na rozpuszczalny w wodzie polimer utworzony z mieszanki rozpuszczalnych w wodzie etylenowo nienasyconych monomerów, i charakteryzuje si e tym, ze roz- puszczalny w wodzie polimer jest zasadniczo z lo zony z (i) 90 do 99,5% molowych hydrofilowych zasadniczo niejonowych powtarzaj acych si e jednostek, oraz (ii) 0,5 do 10% molowych anionowych powtarzaj acych si e jednostek i ma przeci etny ciezar cz asteczkowy pomi edzy 50.000 i 500.000. Ponadto, wszystkie korzystne posta- cie komponenta polimerowego pigmentowej kompozycji pow lokowej s a równie z wlaczone do tego aspektu wed lug wynalazku. Rozpuszczalny w wodzie polimer jest korzystnie dostarczany jako wodny roztwór, na przyk lad o stezeniu pomi edzy 10 i 25%, najbardziej korzystnie 15 do 20%. Polimer mo ze by c wytwarzany za pomoc a jakiejkolwiek odpowiedniej techniki polimeryzacji, takie jak polimeryzacja zelowa, pere lkowa lub w roztworze. Jednak ze, polimeryzacja w wodnym roztworze monomeru lub mieszanki monomerów mo ze by c najbardziej dogodn a technik a, poniewa z unika si e dodatkowego etapu rozpuszczania, który by lby wymagany, aby dostarczy c polimer o w la sciwym stezeniu do nanoszenia. A zatem wodny roz- twór rozpuszczalnego w wodzie polimeru mo ze by c dogodnie dostarczony poprzez dodanie wodnego roztworu inicjatorów, na przyk lad nadsiarczanu amonu, do 15 do 20% wodnego roztworu monomerów lub mieszanki monomerów, mieszanego dla zapewnienia w la sciwego rozprowadzenia inicjatorów i mate- ria lu polimeryzuj acego i, umo zliwiaj ac zaj scie polimeryzacji. Poni zsze przyk lady ilustruj a wynalazek. P r z y k l a d 1 Otrzymywanie polimeru A Przygotowano mieszank e monomerow a zawieraj ac a 720 kg akrylamidu i 18 kg kwasu akrylo- wego rozpuszczonych w 735 kg wody. 2300 kg wody za ladowano do reaktora i dodano do niej 0,12 kg nadsiarczanu amonu rozpuszczonego w 6 kg wody, i mieszanin e starannie wymieszano. Mieszanke monomerow a dodawano do reaktora przez 1,5 godziny kontynuuj ac mieszanie w reaktorze. Jedno- cze snie z rozpoczeciem dodawania monomeru, dodawano 1,41 kg nadsiarczanu amonu rozpuszczo- nego w 150 kg wody przez 2 godziny. Po zako nczeniu polimeryzacji pH uzyskanego wodnego roztwo- ru polimeru skorygowano z u zyciem 46% roztworu wodorotlenku sodu. Otrzymywanie polimeru B Powtórzono procedur e ujawnion a w przypadku otrzymywania polimeru A, z tym, ze u zyto 702 kg akrylamidu i 36 kg kwasu akrylowego. Charakterystyka komponentów polimerowych u zytych do przygotowania pow loki pigmentowej. Polimerami A i B s a kopolimery akrylamidu z akrylanem sodu, jak podano w preparatyce powy- zej. Polimerem C jest kopolimer akrylamidu z akrylanem amonu a polimerem D jest kopolimer 50% wagowych akrylanu etylu i 50% wagowych kwasu metakrylowego otrzymany jako wodna emulsja, a nast epnie rozpuszczony w wodnym wodorotlenku sodu w celu zmydlenia grup estrowych. Charakte- rystyki polimerów s a zestawione w tablicy 1.PL 203 673 B1 7 T a b l i c a 1 Kompozycja (% molowy) Polimer AA ACM EA MAA St ezenie polimeru (% wag.) Przeci etny ci ezar czasteczkowy A 2,5 jako sól Na 97,5 19,8 216.000 B 5 jako sól Na 95 19,6 242.000 C 20 jako sól NH 3 80 16 450.000 D - - 46,2 53,8 30 250.000 Obja snienia AA kwas akrylowy ACM akrylamid EA akrylan etylu MAA kwas metakrylowy P r z y k l a d 2 Przygotowanie i testowanie pigmentowej kompozycji pow lokowej Receptura 1 Ilo sci wagowo W eglan wapnia (rozmiar cz astek: 95% poni zej 2 mikronów) 50 cz esci Kaolin (rozmiar cz astek: 90% poni zej 2 mikronów) 50 cz esci Lateks polimeru styreno-butadienowego (Dow DL 935) 10 cz esci Fluorescencyjny rozja sniacz (kwas diaminostilbeno-heksasulfonowy Tinopal SPP) 1 cz es c Pigmentow a kompozycj e pow lokow a przygotowano poprzez zmieszanie kaolinu i w eglanu wapnia w postaci wodnych dyspersji. Nast epnie lateks polimerowy styrenowo/butadienowy zmieszano z dyspersj a pigmentów i do ca lo sci dodano 1 cz esc fluorescencyjnego rozja sniacza, kwasu diamino- stilbeno-heksasulfonowego (Tinopal SPP dost epny z Ciba Specialty Chemicals). Pobrano cztery próbki dyspersji i dodano do ka zdego z polimerów A do D w takiej dawce, aby zapewni c lepko sc Brookfield'a mi edzy 1800 i 2000 mPa.s. Próbki preparatów pow loki pigmentowej wykazywa ly 62% cia l sta lych i pH 8,2. Optymalna dawka dla ka zdego polimeru jest przedstawiona w tablicy 2. T a b l i c a 2 Polimer Dawka (% wagowy wzgl edem pigmentu) A 0,80 B 1,00 C 1,00 D 0,35 Retencja wody GWR (gsm) Warto sci retencji wody GWR mierzono w gsm grawimetrycznym miernikiem retencji wody z u zyciem parametrów: czas przebywania 2 minuty, ci snienie 1,5 bara, filtry - 5 µm membrana poliw e- glanowa. Przedstawiono pomiary dla ka zdej próbki zawieraj acej polimery A do D. Pomiary retencji wody przedstawiono w tablicy 3. T a b l i c a 3 Polimer Retencja wody GWR (gsm) A 130 B 110 C 130 D 144PL 203 673 B1 8 Lepko sc silnego scinania Lepko sc solnego scinania zmierzono w mPa.s na sto zku ICI i wiskozymetrze p lytkowym przy 10000 s -1 . Pomiar lepko sci dla ka zdej próbki zawieraj acej polimery A do D przedstawiono w tablicy 4. T a b l i c a 4 Polimer Lepko sc silnego scinania (mPa.s) @ 10000 s -1 A 220 B 145 C 105 D 60 Sprawno sc optyczna Próbkami pigmentowych kompozycji pow lokowych, które zawieraj a odpowiednio polimery A do D, powleczono papier z u zyciem pr eta k-3, dostarczaj ac pow lok e o gramaturze 20 g/m 2 i zmierzono jaskrawo sc optyczn a i bia losc za pomoc a Technibrite ERIC 950. Pomiary jaskrawo sci i bia lo sci przed- stawiono w tablicy 5. T a b l i c a 5 Polimer Jaskrawo sc ISO (%) Bia lo sc CIE (%) A 81,65 74,24 B 81,35 72,7 C 81,0 72,65 D 79,98 71,0 P r z y k l a d 3 Przygotowanie i testowanie pigmentowej kompozycji pow lokowej Receptura 2 Ilo sci wagowo W eglan wapnia (rozmiar cz astek: 75% poni zej 2 mikronów) 100 cz esci Lateks polimeru styreno-akrylowego 11 cz esci Fluorescencyjny rozja sniacz kwas diaminostilbeno-tetrasulfonowy 1 cz esc Pigmentow a kompozycj e pow lokow a wed lug receptury 2 przygotowano poprzez zmieszanie odpowiednich komponentów w sposób analogiczny jak podano w przyk ladzie 2. Pobrano cztery próbki dyspersji i dodano do ka zdego z polimerów A do D w takiej dawce, aby zapewni c lepko sc Brookfield'a mi edzy 1100 i 1400 mPa.s. Próbki preparatów pow loki pigmentowej wykazywa ly 70% cia l sta lych i pH 9,0. Optymalna dawka dla ka zdego polimeru jest przedstawiona w tablicy 6. T a b l i c a 6 Polimer Dawka (% wagowy wzgl edem pigmentu) A 0,65 B 1,41 C 0,32 D 0,15 Retencja wody GWR (gsm) Warto sci retencji wody GWR mierzono tak jak w przyk ladzie 2. Pomiary retencji wody przed- stawiono w tablicy 7.PL 203 673 B1 9 T a b l i c a 7 Polimer Retencja wody GWR (gsm) A 180 B 190 C 200 D 191 Lepko sc silnego scinania Lepko sc silnego scinania zmierzono tak, jak podano w przyk ladzie 2. Pomiary lepko sci silnego scinania przedstawiono w tablicy 8. T a b l i c a 8 Polimer Lepko sc silnego scinania (mPa.s) @ 10000 s -1 A 80 B 65 C 75 D 80 Sprawno sc optyczna Próbkami pigmentowych kompozycji pow lokowych, które zawieraj a odpowiednio polimery A do D, powleczono papier i zmierzono jaskrawosc optyczn a i bia losc, tak jak podano w przyk ladzie 2. Po- miary przedstawiono w tablicy 9. T a b l i c a 9 Polimer Jaskrawo sc ISO (%) Bia lo sc CIE (%) A 86,7 82,75 B 86,2 81,35 C 85,9 80,65 D 83,38 77,40 P r z y k l a d 4 Przygotowanie i testowanie pigmentowej kompozycji pow lokowej Receptura 3 Ilo sci wagowo W eglan wapnia (rozmiar cz astek: 99% poni zej 2 mikronów) 20 cz esci Kaolin 80 cz esci Lateks polimeru butadieno-akrylonitrylowego 12 cz esci Fluorescencyjny rozja sniacz kwas diaminostilbeno-heksasulfonowy (Tinopal SPP) 1 cz es c Pigmentow a kompozycj e pow lokow a wed lug receptury 3 przygotowano poprzez zmieszanie od- powiednich komponentów w sposób analogiczny jak podano w przyk ladzie 2. Pobrano cztery próbki dys- persji i dodano do ka zdego z polimerów A do D w takiej dawce, aby zapewni c lepko sc Brookfield'a mi edzy 1800 i 2000 mPa.s. Próbki preparatów pow loki pigmentowej wykazywa ly 61,6% cia l sta lych i pH 7,5. Optymalna dawka dla ka zdego polimeru jest przedstawiona w tablicy 10.PL 203 673 B1 10 T a b l i c a 10 Polimer Dawka (% wagowy wzgl edem pigmentu) A 0,43 B 0,48 C 0,35 D 0,225 Retencja wody GWR (gsm) Warto sci retencji wody GWR mierzono tak jak w przyk ladzie 2. Pomiary retencji wody przed- stawiono w tablicy 11. T a b l i c a 11 Polimer Retencja wody GWR (gsm) A 130 B 110 C 130 D 120 Lepko sc silnego scinania Lepko sc silnego scinania zmierzono tak, jak podano w przyk ladzie 2. Pomiary lepko sci silnego scinania przedstawiono w tablicy 12. T a b l i c a 12 Polimer Lepko sc silnego scinania (mPa.s) @ 10000 s -1 A 435 B 250 C 100 D 135 Sprawno sc optyczna Próbkami pigmentowych kompozycji pow lokowych, które zawieraj a odpowiednio polimery A do D, powleczono papier i zmierzono jaskrawosc optyczn a i bia losc, tak jak podano w przyk ladzie 2. Po- miary przedstawiono w tablicy 13. T a b l i c a 13 Polimer Jaskrawo sc ISO (%) Bia lo sc CIE (%) A 80,5 77,7 B 79,88 77 C 79,28 76,7 D 77,90 74,4 Wyniki jasno dowodz a, ze polimery A i B zapewniaj a najlepsz a sprawno sc we wszystkich te- stach w kategoriach reologii i jaskrawo sci dla ró znych pigmentowych kompozycji pow lokowych, zawie- rajacych ró zne rodzaje pigmentów.PL 203 673 B1 11 PL