紙組合物和其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有提高的光散射效率的紙組合物和其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 包含顏料的組合物廣泛用于建筑、汽車和工業(yè)應(yīng)用中。顏料與分散劑在水中混合 W使得顏料聚結(jié)物經(jīng)潤(rùn)濕和分散為較小顏料粒子，即顏料研磨物。機(jī)械剪切通常用于將顏 料聚結(jié)物分解成分離的個(gè)別顏料粒子且分離的個(gè)別顏料粒子轉(zhuǎn)而通過分散劑穩(wěn)定化W使 顏料的光散射能力，即不透明度最大化。在高顏料含量組合物中，顏料粒子傾向于易于再聚 結(jié)且其光散射效率減小。為了補(bǔ)償再聚結(jié)，將需要甚至更高的顏料負(fù)載W獲得令人滿意的 光散射效率。
[0003] 裝飾紙組合物需要約30重量％到50重量％的顏料負(fù)載。在制造方法期間的顏料 負(fù)載水平甚至更高。裝飾紙組合物中的顏料的再聚結(jié)顯著減小顏料的光散射效率，且組合 物將需要更多顏料W獲得令人滿意的光散射效率。
[0004] 因此需要提供一種受顏料再聚結(jié)影響較小的高顏料含量紙組合物。本發(fā)明的紙組 合物提供比當(dāng)前可商購(gòu)的紙組合物顯著較高的光散射效率。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)0化]本發(fā)明提供一種紙組合物，其按紙組合物的總重量計(jì)包含a) 15重量％到70重 量％隱藏復(fù)合物，其按隱藏復(fù)合物的總重量計(jì)包含30重量％到75重量％顏料粒子和25重 量％到70重量％熱塑性聚合物，其中顏料粒子經(jīng)疏水性處理，顏料粒子的表面張力為0. 1 到50mN/m，且顏料粒子與熱塑性聚合物之間的表面張力差小于40mN/m;和b) 30重量％到 85重量％紙漿。
[0006] 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種制備紙組合物的方法，其包含：a)通過W下各者制備隱藏 復(fù)合物：i)預(yù)混合按隱藏復(fù)合物的總重量計(jì)30重量％到75重量％的顏料粒子；和25重 量％到70重量％的熱塑性聚合物W形成預(yù)混合物；ii)烙融捏合預(yù)混合物與按隱藏復(fù)合物 的總重量計(jì)1重量％到50重量％的第一穩(wěn)定劑；和1重量％到10重量％的低抑穩(wěn)定第二 穩(wěn)定劑；其中顏料粒子經(jīng)疏水性處理，且顏料粒子的表面張力為0. 1到50mN/m，且顏料粒子 與熱塑性聚合物之間的表面張力差小于40mN/m;和b)混合隱藏復(fù)合物與紙漿和水；其中隱 藏復(fù)合物為按紙組合物的總重量計(jì)的15重量％到70重量％，且紙漿為30重量％到85重 量％。
[0007] 在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，顏料粒子的表面張力為0.5到40mN/m且顏料粒子與熱塑性 聚合物之間的表面張力差小于35mN/m。
[0008] 在一些優(yōu)選實(shí)施例中，顏料粒子選自硫酸領(lǐng)、鋒領(lǐng)白、憐酸鋒、Ti〇2、ZnO或其混合 物。
[0009] 在另一實(shí)施例中，熱塑性聚合物選自a-締控、聚締控、苯乙締、聚乙締、聚醋、聚 碳酸醋、乙締醋、樹脂或其混合物的均聚物或共聚物。
【具體實(shí)施方式】
[0010] W下測(cè)試方法縮寫和標(biāo)識(shí)符應(yīng)用于本文中：ASTM指的是ASTM國(guó)際；GB指的是國(guó) 標(biāo)（GuoBiao),也就是中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 W11] 如本文所用，術(shù)語(yǔ)"Tg"應(yīng)意指使用20°C/min的加熱速率且將熱分析圖中的拐點(diǎn) 當(dāng)作Tg值的通過差示掃描熱量測(cè)定值SC)測(cè)量的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。術(shù)語(yǔ)"所計(jì)算的Tg"是指 通過?？怂狗匠淌剑‵oxequationHT.G.?？怂够疓.化X)，《美國(guó)物理學(xué)會(huì)學(xué)報(bào)》度Ull. Am.PhysicsSoc.)，第1卷，第3期，第123頁(yè)（1956))所測(cè)定的聚合物的Tg。均聚物的Tg 可W例如在由J.布蘭德魯普（J.化an化啡）和E.H.伊默古特巧.比Immergut)所編的《聚 合物手冊(cè)》（PolymerHanclbook),綜合科學(xué)出版社（IntersciencePublishers)中找到。
[0012] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在擠壓機(jī)中烙融捏合一種或多種疏水性處理的顏 料粒子、一種或多種熱塑性聚合物、一種或多種第一分散劑和一種或多種第二分散劑連同 水和中和劑，如氨、氨氧化鐘或兩個(gè)的組合W形成含有均勻顏料-聚合物復(fù)合物的穩(wěn)定分 散液。
[0013] 可W使用所屬領(lǐng)域中已知的任何烙融捏合方法。在一些實(shí)施例中，使用具有單螺 桿擠壓機(jī)或多螺桿擠壓機(jī)，例如雙螺桿擠壓機(jī)的捏合機(jī)或段ANBURY?|混合器。本發(fā)明的隱 藏復(fù)合物分散液（在下文中也稱為"分散液"）可W用所屬領(lǐng)域中已知的任何方法制得，例 如通過使用擠壓機(jī)或在某些實(shí)施例中，雙螺桿擠壓機(jī)，所述擠壓機(jī)禪合到背壓調(diào)節(jié)器、烙體 累或齒輪累。示例性實(shí)施例還提供堿儲(chǔ)存器和初始水儲(chǔ)存器，其中的每一個(gè)包括累。分別從 堿儲(chǔ)存器和初始水儲(chǔ)存器提供所需量的堿和初始水?？蒞使用任何合適的累。在一些實(shí)施 例中，在50己的壓力下提供約lOOcc/min的流速的累用于將堿和初始水提供到擠壓機(jī)中。 在其它實(shí)施例中，液體注入累在40己下提供150cc/min的流速或在35己下提供200cc/min 的流速。在一些實(shí)施例中，在預(yù)熱器中預(yù)加熱堿和初始水。
[0014] 取決于采用的熱塑性聚合物或分散劑的類型，形成分散液的處理溫度在室溫到 200°C范圍內(nèi)變化。為了滿足裝飾紙制造方法和原紙?jiān)傺h(huán)要求，熱塑性聚合物的烙融溫度 優(yōu)選地在100°CW上。
[0015] 疏水性處理的顏料粒子W按隱藏復(fù)合物的總重量計(jì)30重量％到75重量％，優(yōu)選 地40重量％到70重量％，更優(yōu)選地45重量％到60重量％的固體含量的用量。
[0016] "疏水性處理的顏料粒子"意指通過處理，具有疏水性表面的顏料，其中其表面張 力為0. 1到50mN/m，優(yōu)選地0. 5到40mN/m，且更優(yōu)選地5到35mN/m。
[0017] 顏料粒子為無(wú)機(jī)顏料粒子和/或增量劑。
[001引"無(wú)機(jī)顏料粒子"是指能夠顯著地有助于組合物的不透明度（即隱藏能力）的顆粒 無(wú)機(jī)材料。此類材料通常具有大于1. 8的折射率，且包括二氧化鐵（Ti化)、氧化鋒、硫化鋒、 硫酸領(lǐng)、碳酸領(lǐng)和鋒領(lǐng)白。二氧化鐵（Ti02)為優(yōu)選的。
[0019] 術(shù)語(yǔ)"增量劑"是指具有小于或等于1. 8且大于1. 3的折射率的顆粒無(wú)機(jī)材料， 且包括例如碳酸巧、粘±、硫酸巧、侶娃酸鹽、娃酸鹽、沸石、云母、娃藻±、Al2〇3、憐酸鋒、實(shí) 屯、或中空玻璃和瓷珠。具有大于60°C的Tg的實(shí)屯、或中空聚合物粒子在本文中分類為增量 劑。此類聚合物粒子的細(xì)節(jié)描述于EP22633、EP915108、EP959176、EP404184、US5360827、W0 00/68304和US20100063171中。聚合物粒子具有1到50微米，優(yōu)選地5到20微米的粒度。
[0020]優(yōu)選地，顏料粒子選自由W下組成的群組：硫酸領(lǐng)、鋒領(lǐng)白、憐酸鋒、碳酸巧、Ti〇2、 化0、Si〇2、AI2O3和其混合物。更優(yōu)選地，顏料粒子為TiO 2。
[0021] 可商購(gòu)的疏水性處理的顏料的實(shí)例包括復(fù)合級(jí)Ti化，例如可商購(gòu)自美國(guó)杜邦公 司化Ldu化ntde化moursandCompany;"DuPont")的TI-PURE?R-104 和TI-PURE R-105Ti〇2。顏料粒子的疏水處理的方法公開于許多出版物，如維圖茨基（Witucki),"硅烷 引物：烷氧基硅烷的化學(xué)性質(zhì)和應(yīng)用（ASilanePrimer:QiemistryandApplicationsof A化oxySilanes)"《涂布技術(shù)雜志》（JournalofCoatingsTechnology) 65 :822 第 57-60 頁(yè)（1993年7月）；和美國(guó)專利第4, 801，445號(hào)中。所有運(yùn)些方法可W用于本發(fā)明。 陽(yáng)0巧在本發(fā)明中，熱塑性聚合物W按隱藏復(fù)合物的總重量計(jì)25重量％到70重量％，優(yōu) 選地30重量％到60重量％，更優(yōu)選地40重量％到55重量％的固體含量的用量。
[0023] 熱塑性聚合物的實(shí)例包括W下各者的均聚物和共聚物（包括彈性體）：a-締 控，如乙締、丙締、1-下締、3-甲基-1-下締、4-甲基-1-戊締、3-甲基-1-戊締、1-庚締、 1-己締、1-辛締、1-癸締和1-十二碳締，如通常由聚乙締、聚丙締、聚-1-下締、聚-3-甲 基-1-下締、聚-3-甲基-1-戊締、聚-4-甲基-1-戊締、乙締-丙締共聚物、乙締-1-下締共 聚物和丙締-1-下締共聚物表示；a-締控與共輛或非共輛二締的共聚物（包括），如通常 由乙締-下二締共聚物和乙締-亞乙基降冰片締共聚物表示；和聚締控（包括彈性體），如 兩種或更多種a-締控共輛或非共輛二締的共聚物，如通常由乙締-丙締-下二締共聚物、 乙締-丙締-二環(huán)戊二締共聚物、乙締-丙締-1，5-己二締共聚物和乙締-丙締-亞乙基 降冰片締共聚物表示；乙締-乙締基化合物共聚物，如乙締-乙酸乙締醋共聚物、乙締-乙 締醇共聚物、乙締-氯乙締共聚物、乙締丙締酸