專利名稱：用于印刷紙上涂層組合物中的顏料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的高嶺土質(zhì)粘土顏料，它用于制造涂層紙時的涂層組合物中，這些紙?zhí)貏e適用于通過膠版印刷或轉(zhuǎn)輪影印法進行印刷。在這里，術(shù)語“紙”是用于描述任何一種具有接受涂層組合物的一個表面的纖維卷材，并且包括板材。
用于印刷的涂層紙可以由多種不同的涂覆方法進行。但是當(dāng)要求以高速涂覆紙卷來制造涂層紙時，該涂層裝置在該紙卷的尾隨方向上通常配有一個刮刀，換句話說，在該刮刀的上游側(cè)它與紙卷形成了一個銳角，該刮刀的目的是起“輔助機構(gòu)”的作用，以除去多余的涂層組合物，以使在紙卷的整個寬度上產(chǎn)生光滑且均勻的所需涂層重量的涂層。
特別常用的兩種紙涂層裝置是滾筒施料器(roll aplicator)式涂覆機和短暫停留式(short-dwell)涂覆機。在滾筒施料器式涂覆機中，未涂覆紙卷在兩個滾筒的間隙中通過，其中一個滾筒部分浸入涂層組合物浴中，由此將涂層組合物轉(zhuǎn)移到紙卷的一側(cè)上，隨后，該紙卷以涂層面朝外而繞到一承壓滾筒上，該承壓滾筒上優(yōu)選地覆蓋一層彈性材料套層，并且尾隨刮刀對由該承壓滾筒支承的紙卷具有以一定壓力的偏壓，該壓力要求能獲得合格的涂層重量。尾隨刮刀一般裝在距滾筒施料器下游的200mm至1000mm處。目前短暫停留式涂層裝置的用途在不斷增加，在這種涂層裝置中，涂層組合物在少量正壓下被喂入寬度僅幾厘米的一個小室中，其一側(cè)壁由在紙卷尾隨方向上的刮刀形成，而另一側(cè)壁則由紙卷形成，利用這種裝置，在將涂層組合物施加到紙上并用尾隨刮刀除去過量涂層之間僅停留非常短的時間。
目前在紙涂層工業(yè)中有一種趨勢要在更快的速度下運轉(zhuǎn)涂覆機。當(dāng)?shù)谝慌_尾隨刮刀涂覆機在1955年引入時，紙卷的最高速度大約為600米/分，而在今天，工業(yè)涂覆機可以在1500米/分的紙卷速度下運轉(zhuǎn)，而示范的涂覆機可以在2000米/分以上的速度下運轉(zhuǎn)。
由于涂覆機在較高的紙卷速度下操作，就出現(xiàn)了一個問題，即人們所熟知的涂層組合物的“滲漏”，或者說在刮刀的下游邊緣形成“石筍”。這個問題表面為在刮刀邊緣處形成涂層組合物的沉積，其形狀類似石筍。這些沉積物勢必將引起過量涂層組合物在紙卷上局部沉積而形成條痕或斑點，在這些地方涂層厚度超過人們所要求的，或者在局部地方涂層厚度低于人們所要求的，或者沒有涂層，它表現(xiàn)為“刮痕”。涂層中的這些缺陷不僅難看，而且在條痕或斑點產(chǎn)生情況下會使位于刮刀下游的涂層裝置的部件，例如高度砑光機滾筒受到損害。
已經(jīng)提出了一種理論以解釋石筍的形成，認為在某種條件下，在刮刀處的涂層組合物會發(fā)生膜撕裂。通常，該涂層組合物以剪切流或塞流形式流經(jīng)刮刀和紙卷的間隙，換句話說，組合物以接近紙卷的速度從刮刀邊緣處分開或滑過。在某些情況下，刮刀邊緣處的組合物膜的速度可以降到零，結(jié)果在紙卷和刮刀之間存在一個陡變的速度梯度，它將導(dǎo)致膜撕裂以及在刮刀的下游邊緣處使涂層組合物產(chǎn)生堆積。
如果過量涂層組合物能沿刮刀的上游表面較容易地流動，則刮刀邊緣處涂層組合物膜的速度為零的情況就不太可能出現(xiàn)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能導(dǎo)致石筍形成的條件的產(chǎn)生是與涂層組合物的固體含量及性能、紙卷的速度、刮刀的角度以及所需的涂層重量有關(guān)。一般，當(dāng)涂層組合物中的固體含量和/或紙卷的速度增加時或者當(dāng)刮刀的角度降低時則會使石筍形成的可能性更大?？梢钥吹?，所有這三種變化都可能阻止過量涂層組合物在刮刀上游區(qū)域平滑流動，通過調(diào)節(jié)刮刀對移動紙卷所加偏壓的壓力可以控制涂層重量。通過裝備一個接觸刮刀的彈性材料管，在管內(nèi)部在高壓下充以流體，或者通過圍繞一個位于該管相同位置的軸而撓曲刮刀都可以有利于實現(xiàn)這一點。一般說來，彈性材料管中的流體壓力越大，或者該刮刀的撓曲越大，則刮刀對紙卷的偏壓越強，當(dāng)涂覆機使用時刮刀與紙卷之間開口的間隙則越小，涂層重量也將越輕。實踐中發(fā)現(xiàn)在彈性管的情況下刮刀壓力僅有一個相當(dāng)窄的范圍，舉例來說可以是1～2巴，盡管這些參數(shù)可以根據(jù)某種給定的涂層操作的特定參數(shù)而變化。通常發(fā)現(xiàn)，如果壓力超過某個上限值，例如2巴，則刮刀對紙卷的偏壓太強以致使輕量紙卷發(fā)生斷裂和/或刮刀發(fā)生過量磨損。然而如果壓力低于某一下限值，例如1巴，則就難于保持恒定的均勻的涂層重量。為了達到相當(dāng)高的涂層重量，如8g/m2，通常必須使用有高固體含量的組合物，但這樣會增加石筍形成的危險性。通常發(fā)現(xiàn)在高紙卷速度下難于達到高涂層重量，并且也難于采用高固體含量的組合物而又不會導(dǎo)致石筍形成。
影響石筍開始形成的條件的另一因素是水由涂層組合物中轉(zhuǎn)移到紙卷中的程度。當(dāng)涂層組合物通過滾筒施料器施加時，在涂層組合物上和在紙卷上運行的滾筒間隙中會施加一個壓力脈沖，該壓力脈沖的作用會引起水由涂層組合物中失去而進入紙卷中。對于紙卷上某個給定的小面積涂層來說，由施料點到刮刀通過所需的時間要比在短暫停留涂覆機中所用的時間長些，這樣水就會有更多的機會從涂層組合物中吸收入紙卷中，從而可以使留在紙卷上的涂層組合物中的固體增加。然后第二次壓力脈沖以類似方式施加在尾隨刮刀處，由此引起進一步的失水。也有許多滾筒施料器涂覆機的用戶向涂層組合物中加入一種增粘劑，該制劑可保證將合適涂層組合物量通過施料器滾筒由涂層組合物浴中轉(zhuǎn)移到紙卷上。增粘劑通常是一種親水聚合物，如淀粉或羧甲基纖維素鈉。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這些因素不管是單獨的還是組合的都會使石筍更可能形成。
雖然在短暫停留式涂覆機情況下短得多的時間有利于水從涂層組合物吸收入紙卷中，但在尾隨刮刀處的壓力脈沖仍存在，而且對失水有明顯影響，而且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生范圍除了其它以外與涂層組合物中所含的顏料的性能有關(guān)。
philip M.McGenity在文章“刮刀涂覆機的高速流動性”(“High speed runnabitity of blade Coaters”，Paper Technology，April1992，P14-18)中討論了紙涂層顏料中顆粒大小及形狀對在刮刀涂覆機中水由涂層組合物吸收入紙卷的程度的影響。
P.A.C.Gane，P.M.McGenity和P.Watters在文章“影響涂層色彩高速流動性的因素”(“Factors influencing the runnabitity of coating colours at high speed”，TAPPI Journal，Vol.75，No.5，May 1992，P61-73)中進一步列舉了顆粒形狀的影響。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種紙涂層顏料，它包括
(a)10%-100%重量的第一種紙涂層顏料，其顆粒大小分布為至少75%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm，和至少60%重量的顆粒其等效球體直徑小于1μm，具有等效球體直徑主要小于1μm的大小部分的平均顆粒縱橫比為25或25以上;和(b)高達90%重量的第二種紙涂層顏料。
優(yōu)選地，具有等效球體直徑主要小于1μm的大小部分的第一種紙涂層顏料其平均顆?？v橫比為30或30以上，更優(yōu)選地是40或40以上。
優(yōu)選地，第一種紙涂層顏料至少占全部顏料重量的20%，更優(yōu)選地是至少占全部顏料重量的40%。
第一種紙涂層顏料(可以是顏料混合物)最好是高嶺土質(zhì)粘土，但也可以采用其它無機材料，例如滑石、磨細的天然碳酸鈣、沉積的碳酸鈣、天然硫酸鈣，如石膏或合成硫酸鈣，只要它們能滿足上述縱橫比的要求即可。第二種紙涂層顏料(可以是顏料混合物)可以是任何一種適用于紙涂層的顏料，例如高嶺土質(zhì)粘土、滑石、磨細的天然碳酸鈣、沉積的碳酸鈣、天然硫酸鈣，如石膏或合成硫酸鈣。
當(dāng)將上述第一種紙涂層顏料用于紙涂層組合物中時，發(fā)現(xiàn)它能提高紙涂層組合物的水滯留性(表現(xiàn)在涂層組合物中固體濃度隨操作時間而增加較少)，并且可以在較寬的紙卷速度范圍內(nèi)達到相當(dāng)高的涂層重量(例如至少7g/m2)而不必在過高或過低的刮刀壓力下操作并且不會形成石筍。
當(dāng)將上述第一種紙涂層顏料用于紙涂層組合物中時，發(fā)現(xiàn)它能提高紙涂層組合物的水滯留性(表面在涂層組合物中固體濃度隨操作時間而增加較少)，并且可以在較寬的紙卷速度范圍內(nèi)達到相當(dāng)高的涂層重量(例如至少7g/m2)而不必在過高或過低的刮刀壓力下操作并且不會形成石筍。
在本發(fā)明的第一方面的優(yōu)選實施方案中，紙涂層顏料基本上具有下列特征顆粒大小分布是至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為如果將該顏料進行顆粒大小分離，則該顏料可以分為主要由等效球體直徑小于1μm的顆粒組成的第一部分和主要由等效球體直徑小于1μm的顆粒組成的第二部分，第一部分的平均縱橫比大于25，而第二部分的平均縱橫比大于25。
在本發(fā)明的第一方面的另一個優(yōu)選實施方案中，該紙涂層顏料基本上具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布是下列顏料大小部分中的每一種≤0.5μm＞0.5μm-1.0μm＞1.0μm-2.0μm＞2.0μm-5.0μm＞5.0μm-10.0μm＞10.0μm并且也會有適當(dāng)?shù)念伭项w粒比例，其平均縱橫比都是25或25以上。
在本發(fā)明的第一方面的另一個優(yōu)選實施方案中，紙涂層顏料基本上具有下列特點顆粒大小分布為，至少45%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為，任何含有一種適當(dāng)比例的顏料顆粒的顏料大小部分其平均縱橫比為25或25以上。
根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種紙涂層顏料，它包括顆粒大小分布為，至少45%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm;以及顆粒縱橫比分布為，如果將顏料進行顆粒大小分離，則該顏料可以分成主要由等效球體直徑大于1μm的顆粒組成的第一部分和主要由等效球體直徑小于1μm顆粒組成的第二部分，第一部分的平均縱橫比大于25，而第二部分的平均縱橫比也大于25。
在本發(fā)明的第二個方面的優(yōu)選實施方案中，紙涂層顏料具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為下列顏料尺寸部分中的一種≤0.5μm＞0.5μm-1.0μm＞1.0μm-2.0μm＞2.0μm-5.0μm＞5.0μm-10.0μm＞10.0μm而且也含有適當(dāng)?shù)念伭项w粒比例，其平均縱橫比為25或25以上。
在本發(fā)明第二方面的另一個優(yōu)選實施方案中，紙涂層顏料具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，以及顆?？v橫比的分布為任何含有適當(dāng)顏料顆粒比例的顏料大小部分其平均縱橫比為25或25以上。
所謂“大小部分”我們是指顏料的一個部分，在該部分中顆粒的等效球體直徑主要地落在由各個上限和下限確定的范圍中，例如“小于0.5μm大小部分”是主要含有等效球體直徑小于0.5μm的顆粒，同樣，“1μm～2μm大小部分”則主要含有等效球體直徑在1μm～2μm范圍內(nèi)的顆粒。
應(yīng)該明白，在紙涂層顏料領(lǐng)域內(nèi)，實際上不可能分離某一部分(一般采用沉積技術(shù))使該部分中的顆粒100%落在某個特定的大小范圍內(nèi)，但是該技術(shù)確實可以使要分離的部分中的絕大多數(shù)顆粒落在所需的范圍內(nèi)，因此在這里我們指的一個“部分”，其中在該部分中的顆粒的等效球體直徑“主要地”落在一個特定的大小范圍內(nèi)。所謂“主要地”在本文中我們是指該部分中至少90%的顆粒落在各個范圍中。
如上所述，顏料的“大小部分”必須含有適當(dāng)?shù)念伭项w粒比例。在紙涂層顏料領(lǐng)域，應(yīng)該明白從理論上講，分離的部分越小(數(shù)量上)，則含有越少的顆粒，含有很少顆粒的顏料的很小部分勢必不會對由基本顏料制成的紙涂層組合物的性能產(chǎn)生明顯影響，相信含有10%重量以上的基本顏料顆粒的大小部分，優(yōu)選地含有5%重量以上的基本顏料顆粒的大小部分在確定顆粒縱橫比分布時應(yīng)當(dāng)?shù)玫娇紤];換句話說，本發(fā)明的第一方面的顏料的顆?？v橫比分布優(yōu)選地應(yīng)該是任何一種含有至少10%顏料顆粒的顏料的大小部分其平均縱橫比為25或25以上，更優(yōu)選地應(yīng)該是任何一種含有至少5%顏料顆粒的顏料大小部分其平均縱橫比為25或25以上。
當(dāng)將如上所述的在1μm以上和1μm以下均具有較高平均縱橫比并且優(yōu)選地是在整個大小范圍內(nèi)均具有較高平均縱橫比的顏料用于紙涂層組合物中時，發(fā)現(xiàn)可以在較高的紙卷速度(例如至少1000米/分，優(yōu)選地至少為1400米/分)和相當(dāng)高的固體濃度下實現(xiàn)相當(dāng)高的涂層重量(例如至少7g/m2)，而不必在過高的或過低刮刀壓力下操作以及不會形成石筍。在這種高速紙涂層方法中，由紙涂層顏料的高固體水懸浮液組成的紙涂層組合物可以通過刮刀按已知方式施加到紙卷表面上。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種紙涂層組合物，它含有本發(fā)明第一或第二方面的紙涂層顏料和一種粘結(jié)劑的水懸浮液。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了本發(fā)明的紙涂層組合物在紙涂覆方法中的用途，以提高該組合物的水滯留性。
根據(jù)本發(fā)明又一方面，它提供了本發(fā)明的紙涂層組合物的應(yīng)用以在紙涂覆方法中改善其高速流動性，在該涂覆方法中，該紙涂層組合物是通過按予定速度以相對紙卷移動的刮刀而施料。
在某些更奇特的涂覆方法中，本發(fā)明的紙涂層組合物可以由少到10%重量(或甚至更少)的顏料組成;但是對于最常用的涂覆方法來說，該組合物將含有40%-70%重量范圍的顏料。當(dāng)然確切的值將取決于所用的顏料、所用的涂覆方法、紙卷通過涂覆機的速度以及本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它因素。
用于紙涂層組合物中的粘結(jié)劑通常是乳膠類的或者含有其有效比例的這類物質(zhì)，并且優(yōu)選地它們應(yīng)該是非增稠性的(或非堿性膨脹的)種類，例如丁苯乳膠，或者兩種類型的乳膠以任意比例混合的混合物。所用的乳膠量通常在每100份重量的無機材料中有4-18份重量的范圍內(nèi)。
在制備本發(fā)明的涂層組合物時，首先將乳膠及顏料制成分散懸浮液，有關(guān)的分散劑的選擇應(yīng)能使顏料分散液在乳膠存在下保持穩(wěn)定。顏料的分散劑可以是平均分子量低于10，000，優(yōu)選地在1000～5000范圍內(nèi)的聚(丙烯酸)或聚(甲基丙烯酸)的水溶性鹽。分散劑的用量是顏料干重的0.05%-5.0%。優(yōu)選的用量為顏料干重的0.2%-0.5%。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在紙涂覆方法中用于提高紙涂層組合物的水滯留性和/或改善其高速流動性的方法，該方法包括實際上增加紙涂層顏料小于1μm的大小部分的平均縱橫比。
在本發(fā)明的這個方面，紙涂層顏料中小于1μm的大小部分的平均縱橫比可以通過在顏料中引入一定比例的(優(yōu)選地至少10%重量)具有一定的顆粒大小分布的紙涂層顏料而提高，以使至少75%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，并且至少60%重量的顆粒的等效球體直徑小于1μm，等效球體直徑主要小于1μm的大小部分的平均顆?？v橫比為25或25以上。引入量應(yīng)使整個顏料中小于1μm大小部分的平均縱橫比增加到至少為25。
為此應(yīng)用的目的，顆粒的縱橫比的定義為具有與顆粒最大表面相同面積的圓的直徑與顆粒的最小直徑，一般是厚度的比例。使用電子顯微鏡、采用“電子顯微鏡技術(shù)”(“Techniques for Elect-ron Microscpy”，Desmond H.Kay編，Blackwell Scientific Publications Limited，Oxford，1968，P136-144)中所述的陰影技術(shù)可以很方便地測量顆粒材料的平均縱橫比。
下面將參照實施例對本發(fā)明進行描述實施例1根據(jù)下列配方制備適用于制造膠版印刷用涂層紙的三種涂層組合物。
100份量顏料11份重量丁苯乳膠粘結(jié)劑氫氧化鈉，使pH為8.5水，使起始固體濃度為65%重量。
采用了三種不同的顏料A.B.C顏料A是常用的高嶺土質(zhì)粘土產(chǎn)品，它適用于紙涂層顏料。該產(chǎn)品的顆粒大小分布為80%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm，并且65%重量的顆粒其等效球體直徑小于1μm。等效球體直徑大于1μm顆粒的第一部分顆粒的平均縱橫比為20，主要的等效球體直徑小于1μm的顆粒第二部分顆粒的平均縱橫比為40。
顏料B是常用的高嶺土質(zhì)粘土產(chǎn)品，其顆粒大小分布為80%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，并且65%重量的顆粒的等效球體直徑小于1μm。等效球體直徑大于1μm顆粒的第一部分顆粒的平均縱橫比為45，而主要等效球體直徑小于1μm的第二部分顆粒的平均縱橫比為15。
顏料C是按本發(fā)明的一種顏料，它由40%重量的顆粒大小分布為95%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，而且80%重量的顆粒的等效球體直徑小于1μm的高嶺土質(zhì)粘土，和60%重量的顆粒大小分布為80%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，而65%重量的顆粒的等效球體直徑小于1μm的高嶺土質(zhì)粘土所組成?；旌项伭项w粒的縱橫比分布為等效球體直徑大于1μm的第一部分顆粒的平均縱橫比為40，而主要的等效球體直徑小于1μm的第二部分顆粒的縱橫比為35。
將每一種組合物涂覆到重量為40g/m2的膠版印刷基紙上，它是通過在英國專利說明書No.2224673中所述的實施室涂覆機進行涂覆的，該機配有一個短暫停留涂覆頭，其刮刀角度為45°，紙速為1400米/分。
使用每一種涂層組合物的系列稀釋液來制備涂層紙樣品，以在固定的刮刀壓力下得到不同的涂層重量范圍。記錄每一種組合物在刮刀下游邊緣沒有任何組合物堆積，涂層缺陷如條紋或刮痕沉積情況下仍能達到的最高涂層重量?？梢詫⑦@種觀察視為作為組合物“流動性”的測量手段。
對每一個涂層紙樣品也測試其紙光澤度、膠版印刷光澤度和紙亮度，并且將每一種這些性能的值對這三種組合物中的每一種的涂層重量作圖。通過內(nèi)推法可以得到相當(dāng)于8g/m2涂層重量的性能值。
根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)No.T480ts-65，使用Humterlab D16光澤度儀在75°入射角和測試角(按垂直于紙計)下測量紙光澤度。
根據(jù)I.S.O.標(biāo)準(zhǔn)No.2470，使用Elrepho亮度儀(配有過濾器使之產(chǎn)生波長457nm的光)對光亮度進行測量。
印刷光澤度的測量是通過在IGT印刷測試儀上用約1g/m2品紅油墨印刷涂層紙樣的紙條而產(chǎn)生實心顏色塊而進行的。根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)No.T480ts-65，使用Hunterlab D16光澤度儀在75°入射角和測試角(按垂直于紙計)下對印刷面的光澤度進行測量。
結(jié)果示于表1中。
表1組合物 紙光擇 紙亮度 印刷光澤 最大涂層重量(TAPPI單位) (%) (TAPPI單位) (g/m2)A 59 69.4 75 7.5B 66 70.0 75 5.5C 70 69.4 80 9.0這些結(jié)果表明，本發(fā)明的顏料，即顏料C在與用含有兩種常用顏料的組合物制成的涂層紙的結(jié)果相比較時能夠制造紙光澤度及印刷光澤度兩方面都優(yōu)良的涂層紙，并且它還具有等同的亮度。此外，含有顏料C的涂層組合物可以按1400米/分紙速及1.2巴刮刀壓力下以高涂層重量施用，并且比含有常用顏料的兩種組合物具有優(yōu)良“流動性”。
實施例2根據(jù)下列配方由各種不同的顏料混合物制備四種另外的紙涂層組合物100份顏料混合物;
11份丁苯膠版印刷乳膠，顆粒大小為0.185微米;
0.5份CMC(取代度0.7，分子量34000);
水，加到高固體含量。
所用的基礎(chǔ)顏料如下顏料X-A高嶺土質(zhì)粘土，其80%重量的顆粒低于2μm，且65%重量的顆粒低于1μm，低于1μm的部分的平均縱橫比為40。
顏料Y-A磨細的碳酸鈣，其90%重量的顆粒低于2μm，且65%重量的顆粒低于1μm(且整個大小范圍內(nèi)的平均縱橫比為5)。
顏料Z-A高嶺土質(zhì)粘土，其93%重量的顆粒低于2μm，且75%重量的顆粒低于1μm，而低于1μm其平均縱橫比為15。
制備下列四種顏料混合物20%顏料Y∶80%顏料Z40%顏料Y∶60%顏料Z15%顏料Y∶85%顏料X30%顏料Y∶70%顏料X流動性試驗是在示范性規(guī)模紙涂覆機上以1200米/分速度，使用短暫停留涂覆機進行，給定的涂層重量為6.8和10g/m2。使用工業(yè)LWC膠版印刷基材質(zhì)重40g/m2，所用的紙涂層組合物為上述基于上述四種顏料的混合物。
刮刀涂覆機流動性的測量方法是按照“刮刀涂覆機的高速流動性”(“High Speed Runnability of Blade Coater”，Paper Technology，April (1992))中所述方法進行測試。在該方法中，涂覆機以恒速(如1200米/分)運轉(zhuǎn)，在所述范圍內(nèi)選擇3種涂層重量，涂層顏色以高固體含量引入，改變刮刀壓力以達到所需的全部三個涂層重量。在第一個涂層重量/刮刀壓力下，注意刮刀和涂層表面的情況(滲漏或無滲漏，石筍形成及涂層沉積)。然后將涂層顏色，按照顏色固體在每次稀釋時減少約0.5-1%重量的方式稀釋。每次稀釋后，注意達到每個所需涂層重量的所需刮刀壓力以及刮刀的情況，持續(xù)該過程直到對全部三個涂層重量來說顏色固體均低到使刮刀壓力過分地低(這樣涂層重量曲線控制較差)。
因此，由這樣的實驗，可以確定顏色固體范圍(“流動性窗”)，在該范圍內(nèi)，在給定的涂層重量下可以得到良好的涂層，該范圍或“流動性窗”的上限由出現(xiàn)刮刀滲漏、石筍形成及涂層沉積時的固體確定，而范圍的下限則由于刮刀壓力太低而不再能保持良好涂層重量曲線控制時的固體進行確定。
因此，“良好的流好性”是指固體范圍或者“流動性窗”較大的狀況，“流動性較差”是指“流動性窗”小或不存在的情況，這后者情況只在下列情況下會出現(xiàn)，即當(dāng)刮刀滲漏(以及石筍形成和涂層沉積)消除時，要求將固體降低到這樣的點值，即對于給定的涂層重量，刮刀壓力低到只能獲得較差的涂層重量曲線控制的時候。
用各種顏料混合物獲得的流動性窗(以固體重量百分比表示)列于下表2中。
表2顏料混合物 涂層重量6gsm 8gsm 10gsm20Y:80Z 0 0 040Y:60Z 0 0 015Y:85Z 3.8 5.1 4.930Y:70X 2.5 3.0 2.0
權(quán)利要求
1.一種紙涂層顏料，它包括(a)10%-100%重量的第一種紙涂層顏料，其顆粒大小分布為至少75%重量的顆粒的等效球體直徑小于2μm，且至少60%重量的顆粒的等效球體直徑小于1μm，等效球體直徑主要小于1μm的大小部分的平均顆?？v橫比為25或25以上；以及(b)最多達90%重量的第二種紙涂層顏料。
2.按照權(quán)利要求1的紙涂層顏料，其中具有等效球體直徑主要小于1μm的第一紙涂層顏料的大小部分其平均顆?？v橫比為30或30以上。
3.按照權(quán)利要求1的紙涂層顏料，其中具有等效球體直徑主要小于1μm第一紙涂層顏料的大小部分其平均顆粒縱橫比為40或40以上。
4.按照權(quán)利要求1、2或3的紙涂層顏料，其中第一紙涂層顏料至少占全部顏料重量的20%。
5.按照權(quán)利要求1、2或3的紙涂層顏料，其中第一紙涂層顏料至少占全部顏料重量的40%。
6.按照權(quán)利要求1、2、3或4的紙涂層顏料，其中第一紙涂層顏料由高嶺土質(zhì)粘土組成。
7.按照上述任一權(quán)利要求的紙涂層顏料，其中紙涂層顏料基本上具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為如果對顏料進行顆粒大小分離則顏料可以分成主要由等效球體直徑大于1μm的顆粒組成的第一部分，和主要由等效球體直徑小于1μm的顆粒組成的第二部分，第一部分的平均縱橫比大于25，而第二部分的平均縱橫比大于25。
8.按照權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求的紙涂層顏料，其中紙涂層顏料基本上具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆粒縱橫比分布為要使下列顏料大小部分的每一種≤0.5μm＞0.5μm-1.0μm＞1.0μm-2.0μm＞2.0μm-5.0μm＞5.0μm-10.0μm＞10.0μm而且它也含有合適的顏料顆粒比例，其平均縱橫比均為25或25以上。
9.按照權(quán)利要求1～6中任一權(quán)利要求的紙涂層顏料，其中紙涂層顏料基本上具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為含有適當(dāng)比例的顏料顆粒的任何一種大小部分其平均橫比為25或25以上。
10.一種紙涂層顏料，它包括顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為如果對顏料進行顆粒大小分離則該顏料可以分成主要由等效球體直徑大于1μm的顆粒組成的第一部分，和主要由等效球體直徑小于1μm的顆粒組成的第二部分，第一部分的平均縱橫比大于25，而第二部分的平均縱橫比大于25。
11.按照權(quán)利要求10的紙涂層顏料，它具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為下列顏料大小部分中的每一種≤0.5μm＞0.5μm-1.0μm＞1.0μm-2.0μm＞2.0μm-5.0μm＞5.0μm-10.0μm＞10.0μm并也具有適當(dāng)?shù)念伭项w粒比例，其平均縱橫比都為25或25以上。
12.按照權(quán)利要求10的紙涂層顏料，它具有下列特點顆粒大小分布為至少45%重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm;以及顆?？v橫比分布為含有適當(dāng)比例的顏料顆粒的任何一種顏料大小部分其平均縱橫比為25或25以上。
13.一種紙涂層組合物，它包括上述任一項或多項權(quán)利要求中所述的紙涂層顏料和粘結(jié)劑的水懸浮液。
14.權(quán)利要求13所述的紙涂層組合物在紙涂覆方法中的應(yīng)用，以提高組合物的水滯留性。
15.按照權(quán)利要求13中所述的紙涂層組合物的應(yīng)用以在紙涂層方法中改善高速流動性，其中，紙涂層組合物是通過一個按預(yù)定速度相對于紙卷運動的刮刀而施加的。
16.在紙涂覆方法中用于提高紙涂層組合物的水滯留性和/或改善其高速流動性的方法，它包括實際上增加紙涂層組合物中紙涂層顏料的小于1μm的大小部分的平均縱橫比的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種紙涂層顏料，它包括(a)10％-100％重量的第一種紙涂層顏料，其顆粒大小分布為至少75％重量的顆粒其等效球體直徑小于2μm，且至少60％重量的顆粒其等效球體直徑小于1μm，等效球體直徑主要小于1μm的大小部分的平均縱橫比為25或25以上；以及(b)最高達90％重量的第二種紙涂層顏料。
文檔編號D21H19/40GK1098756SQ941049
公開日1995年2月15日 申請日期1994年5月3日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月4日
發(fā)明者帕特里克·A·C·甘恩, 飛利浦·M·麥吉尼蒂 申請人:Ecc國際有限公司