水基乳胶涂料应用中的阳离子湿强树脂改性颜料的制作方法
专利名称：水基乳胶涂料应用中的阳离子湿强树脂改性颜料的制作方法
水基乳胶涂料应用中的阳离子湿强树脂改性颜料
背景技术：
纸板在全世界广泛用于包装应用中。纸板可以印刷和折叠成引人注目并具有功能性的容器，其是便宜的，保护其内容物，并基于可再生和可循环利用的原材料。纸板的弱隔离性限制了其在食品包装中的应用，尤其是需要对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电具有高度隔离性的应用。为了克服这种限制，人们为纸板添加了额外的功能层，从而增加了纸板的隔离性。例如，已知层压薄膜、挤出聚合物涂层和蜡涂层可以改善纸板对液态水和水蒸气的抵抗性。这些涂层需要额外的加工，相对于未处理的纸板成本高，并且使纸板更难被循环利用。然而，近来，已经可以得到可循环利用水基乳胶隔离涂层，其改善了纸板的隔离性，同时保持纸板的可循环利用性。这些可循环利用的隔离材料形成连续薄膜，覆盖纸或纸板，赋予其对于高要求包装应用所需要的性质。水基隔离涂层通常由阴离子乳胶和任选存在的颜料组成。最广泛应用的水基乳胶是苯乙烯丁二烯乳胶和苯乙烯丙烯酸酯乳胶。最广泛应用的颜料是高岭土、重质碳酸钙、滑石和云母。水基乳胶隔离涂层的实例可以容易地从 Michelman Inc.，Cincinnati，OH 和 Spectra-Kote，Gettysburg，PA 购得。这些可循环利用功能性聚合物涂层还需要额外的加工，并且相对于未处理的纸板的成本而言是昂贵的。对于许多高要求的食品包装和其它高要求应用，必须施加至少两层功能性隔离外涂层，这进一步增加了最终产品的成本。随后的涂层必须消除气孔并增加纸板的总强度和性能。在工业上众所周知的是，可以施加便宜且较少功能性的基础涂层，以降低纸板的总气孔度和所需功能性外涂层的量。最通常使用的基础涂层包括，但不限于，高岭土、滑石、或用乳胶粘合剂如苯乙烯丁二烯、苯乙烯-丙烯酸酯、和聚氨酯乳胶改性的煅烧黏土。例如，高岭土和苯乙烯-丁二烯乳胶的基础涂层需要9-27g/m2的涂层重量，以改善Popil的功能性外涂层的CcAb施胶度。阳离子颜料也是在工业上熟知的，并已知可以赋予其相对于阴离子形式的相同颜料改善的性质。在工业上，基于颜料的干重，大多数阳离子湿强树脂处理的颜料已经在小于 10%的树脂添加水平上进行处理。通常，这些涂层已被用作外涂层。然而，在工业上仍有对成本效益好的方式的需求，以为需要高抗隔离性的过程提供纸板产品。水基颜料涂层通常还添加到纸或纸板的一面或两面上，以改善纸或纸板的外观， 或改善印刷质量。作为实例，将5号含磨木的轻量涂布的平版印刷纸张用高岭土 /GCC/乳胶的混合物涂布，其提供70%的亮度、50%的光泽度、和1.20的Parker Print Surf光滑度。水基颜料涂层通常由一种颜料或多种阴离子颜料的混合物，和阴离子乳胶粘合剂组成。 最广泛使用的颜料是高岭土、重质碳酸钙和二氧化钛。最广泛使用的合成粘合剂是苯乙烯丁二烯(SB)乳胶和苯乙烯丙烯酸酯(SA)乳胶。通常使用的SB乳胶的一些实例包括Dow RAP316, Dow 620、BASF Styronal 4681，而 SA 乳胶的实例包括 BASF Acronal S504。在高要求的应用中，需要二到三层颜料涂层，以得到期望的外观和印刷质量。也需要减少涂覆步骤并降低得到期望的外观和印刷质量所需要的颜料涂层的量。
发明内容
通常，本发明涉及以下令人惊奇的发现向阴离子颜料中显著增加阳离子湿强聚合物树脂的添加量可以产生用于涂布加工的分散体，当用作纸或纸板的基础涂层时，其具有卓越的隔离性。这个发现可以成本效益高地生产高抗性纸板，用于需要耐久性和对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电的高度隔离性的应用。所述发现还可以生产具有改善的外观和印刷质量的颜料涂布纸或纸板。本发明还涉及通过使用阳离子颜料分散体作为功能性隔离涂层或颜料外涂层之下的基础涂层，来改善纸或纸板的性能并降低成本的方法。本发明的一个实施方案包括一种用于增加纸或纸板的一个或多个隔离性能的方法，其包括用具有阳离子ζ电势的分散体以约0. lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，和( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；将涂布的纸或纸板干燥；和用乳胶基功能性隔离外涂层涂布干燥的纸或纸板，所述外涂层用于提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、O) 水蒸气、(3)食物油、(4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、或(7)静电。本发明的第二实施方案包括一种用于改善纸或纸板的外观或可印刷性的方法，其包括用具有阳离子ζ电势的分散体以约O. lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，和( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；将涂布的纸或纸板干燥；和用水基颜料涂层涂布干燥的纸或纸板。本发明的另一个实施方案是具有阳离子ζ电势的分散体，以及用所述分散体涂布的纸或纸板，所述分散体用作纸或纸板的基础涂层作为功能性隔离外涂层的底层，该分散体包含(a) —种或多种阴离子颜料，其量为含阴离子颜料的混合物的干重的至少约 20%，和(b) —种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
具体实施例方式在此所用的单数术语“一种”可以与“一种或多种”或“至少一种”互换使用，除非上下文中明确表示相反的含义。因此，例如，在此或在所附权利要求中提及“一种化合物”可以表示一种化合物或超过一种化合物。另外，所有数值，除非另外特别注释，均被理解为用词语“约”修饰。除非另外指出，术语“干重％”表示仅含有阴离子电荷颜料和任选存在的水溶性聚合物粘合剂的混合物的干重百分比，而不包括聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂的重量。除非另外指出，所有比率为阳离子树脂和阴离子颜料间的重量比，而不包括任何任选存在的水溶性粘合剂的重量。依据本发明的不同实施方案的组合物和方法适用于涂布纸或纸板，以增加其隔离性或改善其外观或印刷质量。本发明包括阴离子颜料、聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂、和任选存在的中性或阳离子的天然或合成聚合物粘合剂的分散体组合物。本发明还包括一种改善具有对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电的高度隔离性的纸张和纸板性能并降低其制造成本的方法。该方法还可以用于降低具有改善的外观或印刷质量的颜料涂布的纸或纸板的制造成本。所述方法包括三个步骤(1)用由(i)含有一种或多种阴离子颜料和，任选存在的一种或多种水溶性聚合物粘合剂的混合物与(ii)聚胺表卤醇阳离子湿强树脂混合形成的分散体的基础涂层涂布纸或纸板；( 干燥涂布的纸或纸板；和C3)施加功能性隔离外涂层，所述外涂层抵抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电，或施加赋予改善的不透明性、亮度、或可印刷性的阴离子乳胶基颜料涂层。可以相信，基础涂层降低了纸或纸板的气孔度，因为分散体中的颜料沉积在纸或纸板的天然孔隙中。这减少了得到期望的隔离性所需要的功能性隔离外涂层的量。相信添加基础涂层可以减少得到纸或纸板的均勻一致的覆盖层所需要的颜料涂层的量。均勻的涂层覆盖使涂布的板的表面平滑，改善其外观并减少印刷斑点。这降低了制造高隔离性纸或纸板或颜料涂布的纸或纸板的总成本。可以在基础纸页(base sheet)的一面或两面上施加基础涂层。功能性隔离外涂层或颜料涂层的性能随着基础涂层的涂层重量增加而改善。优选，用分散体以每面约0. 1-约 20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板。更优选，用分散体以每面约1-约10g/m2的涂层重量涂布纸或纸板。最优选，用分散体以每面约1.5-约5. Og/m2的涂层重量涂布纸或纸板。以上所述的涂层重量基于干燥涂层的重量。分散体的颜料可以是任何用于造纸、纸张涂层或油漆应用中的合成或天然颜料。 优选颜料是滑石、高岭土、膨润土或锂皂石(Iaponite)。更优选颜料是膨润土或滑石。最优选颜料是滑石。得到期望的隔离性改善所需要的阴离子颜料和水溶性聚合物粘合剂的混合物中的颜料的百分比，取决于颜料的粒径和纵横比。通常，当小粒径、高纵横比的颜料如锂皂石或膨润土用于本发明时，混合物含有的颜料添加水平为至少约20%干重的混合物(混合物中剩余的为水溶性聚合物粘合剂)，以得到期望的利益。优选混合物含有约25% -约100% 干重的锂皂石或膨润土。更优选，当使用锂皂石作为颜料时，混合物含有约25% -约50% 干重的锂皂石。更优选，当使用膨润土作为颜料时，混合物含有约25% -约75%干重的膨润土和75% -25%的水溶性聚合物粘合剂。当大粒径、较低纵横比的颜料如高岭土或滑石用于本发明时，混合物含有的颜料添加水平为至少约25%干重的混合物，以得到期望的利益。更优选，当使用高岭土或滑石作为颜料时，混合物含有约50% -约100%干重的高岭土或滑石。最优选，当使用高岭土或滑石作为颜料时，混合物含有约75%干重的高岭土或滑石。聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂可以是任何广泛用于为纸张、液体包装板、或纸板赋予暂时或永久湿强度的树脂。这些树脂的实例是在工业上已知的，如在美国专利 7,081,512,6, 554, 961和5，668，M6中公开的，所述公开在此并入作为参考。本发明的聚胺-表商醇阳离子湿强树脂包括，但不限于，聚胺聚酰胺-表商醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、氨基聚酰胺-表卤醇树脂、 聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂；和聚胺亚脲基-表卤醇树脂，共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂，聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。在本发明的优选实施方案中，表卤醇是表氯醇。优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂是聚胺亚脲基-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、聚胺-表卤醇树脂、或聚烷基二烯丙基胺-表卤醇树脂，所有均购自 Hercules Incorporated, Wilmington, DE。更优选阳离子湿强树脂是聚胺聚酰胺-表卤醇树脂。
聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂添加水平应该足以逆转颜料的阴离子电荷，并为颜料赋予阳离子(正)ζ电势，并足以提供水分散性涂层。逆转颜料的阴离子电荷所需的聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂的量取决于阳离子树脂和阴离子颜料的电荷密度。当分散体含有高电荷密度、高表面积颜料如锂皂石或膨润土时，优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.5 1-约2 1。优选，当分散体含有锂皂石时，聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约1.5 1。优选，当分散液含有膨润土时，聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.6 1-约0.8 1。当分散体含有低电荷密度、低表面积颜料如高岭土或滑石时，优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.01 1-约0.2 1。更优选，当分散体含有高岭土或滑石时，阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.03 1-约0. 1 1。分散体任选含有一种或多种中性或阳离子的天然或合成的水溶性聚合物粘合齐U。所述粘合剂在造纸工业中是常见的，典型地用于湿部干强度、施胶压榨干强度、和纸张涂层共粘合剂应用中。所述聚合物粘合剂的实例在美国专利6，429，253,6, 359，040、和 6，030，443中公开，所述公开在此并入作为参考。粘合剂增加了涂布的纸或纸板产品的强度和物理完整性。在此，粘合剂可以改善基础涂层对纸板的附着力，并增加基础涂层本身的强度和物理完整性。天然水溶性粘合剂的实例包括，但不限于，淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、海藻酸盐、蛋白质如酪蛋白；纤维素衍生物，如羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素或羟丙基瓜尔胶纤维素；及其混合物。合成水溶性粘合剂的实例包括，但不限于，聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的中性和阳离子共聚物、乙醛酸聚丙烯酰胺、聚二烯丙基胺、聚二甲基二烯丙基胺、和聚二烯丙基胺或聚二甲基二烯丙基胺的共聚物。优选含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的锂皂石或膨润土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约0% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂， 和约25%-约100%干重的锂皂石或膨润土颜料。更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的锂皂石的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约50% -约 75%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约25% -约50%干重的锂皂石颜料。还更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的膨润土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的， 所述混合物含有约25% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约25% -约75%干重的膨润土颜料。以上所述的干重百分比指所述含阴离子颜料的混合物的干重，不包括阳离子湿强树脂。优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的滑石或高岭土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约0% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂， 和约25% -约100%干重的滑石或高岭土颜料。更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的滑石或高岭土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约 25% -约50%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约50% -约75%干重的滑石或高岭土颜料。 以上所述的干重百分数指所述含阴离子颜料的混合物的干重，不包括阳离子湿强树脂。对于纸或纸板的表面处理应用，使用在工业上通常的设备施加基础涂层并干燥。这包括，但不限于，造纸机施胶机、喷管、水匣、在线(on-machine)涂敷器、和离线(off-machine)涂敷器。功能性隔离外涂层可以是任何在造纸工业中通常使用的涂层，如购自Michelman Inc. ， Cincinnati, OH 白勺 Vaporcoat 1500 禾P Vaporcoat 2200, $ _ 自 Spectra-Kote, Gettysburg,PA的Spectra-Guard 763。功能性隔离外涂层含有至少一种水基聚合物乳胶。 功能性隔离外涂层可以任选含有一种或多种天然或合成水溶性聚合物，如淀粉、乙基化淀粉、琥珀酸酐改性淀粉、聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、或聚乳酸。另外，功能性隔离外涂层还可以包含一种或多种颜料、蜡、交联剂、耐水施胶剂、和耐油和油脂施胶剂。颜料涂层可以是任何在造纸工业中通常使用的涂层。水基颜料涂层主要由一种颜料或多种颜料的混合物，和阴离子聚合物乳胶粘合剂组成。典型的颜料包括高岭土、煅烧高岭土、二氧化钛、滑石、沉淀碳酸钙、和重质碳酸钙。最广泛使用的乳胶粘合剂是苯乙烯 / 丁二烯、苯乙烯丙烯酸酯、和聚乙酸乙烯酯乳胶。在颜料涂层中通常还包括水溶性聚合物增稠剂和粘合剂，如淀粉、聚乙烯醇、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素(CMC)。在涂层配方中还通常包括其它添加剂，如分散剂、消泡剂、防腐剂、润滑剂、和交联剂。本领域技术人员要认可的，本发明在需要高度功能性隔离外涂层的应用中是有用的，所述涂层可以对抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、油和油脂、气体、滑动、和静电。 本发明在高要求的涂布纸或纸板应用中也是有用的。实施例对于下面每个实施例，如果分散体由水溶性粘合剂、颜料和阳离子湿强树脂组成， 那么使用下列命名约定χχ YY粘合剂颜料树脂，其中XX是含有阴离子颜料的混合物中粘合剂的干重％，YY是含有阴离子颜料的混合物中颜料的干重％，均不包括阳离子湿强树脂。如之前公开的，干重％是粘合剂/颜料混合物的重量，不包括阳离子湿强树脂。实施例1-4 阳离子聚合物改性颜料的制备通过将不同量的阳离子湿强树脂添加到阴离子颜料中，制备阳离子聚合物改性颜料的样品。对于每个样品，使用购自Hercules Incorporated, Wilmington, DE的Kymene 阳7(聚胺聚酰胺-表卤醇)(1%固含量)。在实施例1中，所用的颜料是分层Hydrogloss 90高岭土(0. 5微米的平均粒径；96%小于2微米)，购自J. M. Huber, Macon, GA。在实施例 2 中，所用颜料是滑石(1-2 微米)，购自 Rio Tinto-Talc de Luzenac, Toulouse Cedex, Fiance。在实施例3中，所用颜料是膨润土 O00-300纳米)，购自Southern Clay Products Inc.，Gonzalez，TX。在实施例4中，所用颜料是Laponite RD (25纳米)，一种购自Southern Clay Products he.，Gonzalez，TX的合成颜料。每个颜料都以1 %固含量的分散体使用。对于每个实施例，相应于颜料的干重百分比添加不同量的Kymene 557。在每个添加后，测量每个样品的ζ电势。一旦阴离子颜料上的电荷逆转，添加额外的Kymene 557以确定最佳Kymene 557水平，以得到平均粒径分布类似于阴离子颜料分散体的良好分散的颜料分散体。每个实施例的结果列于表1中。除非另外注明，具有星号(*)的分散体是随后的实施例中所指的分散体。这些实施例显示，当ζ电势接近O时，四种阴离子颜料都开始絮凝。然而，一旦颜料逆转电荷，其开始重新分散。一旦分散体的平均粒径大约与原始阴离子颜料分散体相当时，分散体就被认为是“良好分散的”。得到这种分散体所需的聚胺-表卤醇树脂的量为约
的颜料干重-约200%的颜料干重。通常，具有较低电荷密度的颜料需要较少的聚胺-表卤醇树脂来逆转电荷，并形成良好分散的阳离子颜料。表1.阳离子聚合物改性颜料的制备
权利要求
1.一种涂布纸或纸板的方法，其包括(a)用具有阳离子ζ电势的分散体以约0.lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，以及( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；和(b)将涂布的纸或纸板干燥。
2.权利要求1的方法，其还包括用功能性隔离外涂层涂布所述干燥的纸或纸板，所述功能性隔离外涂层用于提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、(2)水蒸气、(3)油、 (4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、或(7)静电。
3.权利要求1的方法，其还包括用水基颜料涂层涂布所述干燥的纸或纸板。
4.权利要求1的方法，其中所述颜料占所述含阴离子颜料的混合物的干重的至少约 20 %，该颜料选自滑石、高岭土、膨润土和锂皂石。
5.权利要求1的方法，其中水溶性粘合剂占所述含阴离子颜料的混合物的干重的至多约80 %，所述粘合剂选自中性天然水溶性聚合物粘合剂、阳离子天然水溶性聚合物粘合剂、 中性合成水溶性聚合物粘合剂、和阳离子合成聚合物粘合剂。
6.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含约25%-约100%混合物干重的膨润土或者锂皂石。
7.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含至少约25%混合物干重的高岭土或者滑石。
8.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含约50%-约100%混合物干重的高岭土或者滑石。
9.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 01 1-约 2 1。
10.权利要求1的方法，其中所述聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂选自聚胺聚酰胺-表卤醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、 氨基聚酰胺-表卤醇树脂、和聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂；聚胺亚脲基-表卤醇树脂；共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂；和聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。
11.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比最高为约1. 5 1。
12.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 6 1-约 0. 8 1。
13.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 01 1-约 0. 2 1。
14.权利要求5的方法，其中所述水溶性聚合物粘合剂是选自以下组中的一种或多种 淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、海藻酸盐、酪蛋白、纤维素衍生物、 聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物、乙醛酸聚丙烯酰胺、聚二烯丙基胺、聚二烯丙基胺共聚物、聚二甲基二烯丙基胺、和聚二甲基二烯丙基胺共聚物。
15.权利要求14的方法，其中所述纤维素衍生物为选自以下组中的一种或多种羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、和羟丙基瓜尔胶。
16.权利要求2的方法，其中所述功能性隔离外涂层含有水基聚合物乳胶，和任选含有选自以下组中的一种或多种物质(1)天然或合成水溶性聚合物、⑵颜料、⑶蜡、⑷交联剂、和(5)施胶剂。
17.权利要求16的方法，其中所述天然或合成水溶性聚合物是选自以下组中的一种或多种淀粉、乙基化淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、琥珀酸酐改性淀粉、聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、或聚乳酸。
18.权利要求2的方法，其中以不超过约25g/m2的涂层重量施加所述功能性隔离外涂层。
19.权利要求3的方法，其中所述水基颜料涂层包含阴离子聚合物乳胶粘合剂和至少一种颜料。
20.具有阳离子ζ电势的分散体，其用作纸或纸板的基础涂层，所述基础涂层用作功能性隔离外涂层的底层，所述分散体包含(a)含有阴离子颜料的混合物，所述混合物包含至少约20%混合物干重的一种或多种阴离子颜料，和(b)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
21.权利要求20的分散体，其中所述阴离子颜料是滑石或高岭土，以及颜料阳离子湿强树脂的重量比为约0.03 1-约0.2 1。
22.权利要求20的分散体，其中所述阴离子颜料是膨润土，以及颜料阳离子湿强树脂的重量比为约0.6 1-约0.8 1。
23.权利要求20的分散体，其中所述聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂选自聚胺聚酰胺-表卤醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、氨基聚酰胺-表卤醇树脂、和聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂 ’聚胺亚脲基-表卤醇树脂；共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂；和聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。
24.层压制品，其包含第一层纸层，所述第一层纸层用以下第二层涂布(a)具有阳离子ζ电势的分散体，其包含至少约20%混合物干重的一种或多种阴离子颜料，和(b)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
25.权利要求对的层压制品，其中所述第二层用第三层涂布，所述第三层包含乳胶功能性隔离涂层，该涂层用以提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、( 水蒸气、(3) 油、(4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、(7)静电。
26.权利要求对的层压制品，其还包含在所述第二层上的第三层，所述第三层包含阴离子乳胶颜料涂层。
全文摘要
本发明涉及用于改善纸或纸板的一个或多个表面性质的方法，所述方法包括(a)用具有阳离子ζ电势的分散体以约0.1g/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体是通过混合(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物与(2)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂而形成的；(b)将涂布的纸或纸板干燥；(c)施加功能性隔离外涂层，所述外涂层抵抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动、和静电，或施加阴离子乳胶基颜料涂层，其赋予改善的不透明度、亮度或可印刷性。本发明还包括所述分散体以及用所述分散体涂布的纸或纸板。
文档编号D21H19/82GK102459758SQ201080024587
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月2日 优先权日2009年6月3日
发明者C·L·布兰加德特 申请人:赫尔克里士公司
水基乳胶涂料应用中的阳离子湿强树脂改性颜料
背景技术：
纸板在全世界广泛用于包装应用中。纸板可以印刷和折叠成引人注目并具有功能性的容器，其是便宜的，保护其内容物，并基于可再生和可循环利用的原材料。纸板的弱隔离性限制了其在食品包装中的应用，尤其是需要对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电具有高度隔离性的应用。为了克服这种限制，人们为纸板添加了额外的功能层，从而增加了纸板的隔离性。例如，已知层压薄膜、挤出聚合物涂层和蜡涂层可以改善纸板对液态水和水蒸气的抵抗性。这些涂层需要额外的加工，相对于未处理的纸板成本高，并且使纸板更难被循环利用。然而，近来，已经可以得到可循环利用水基乳胶隔离涂层，其改善了纸板的隔离性，同时保持纸板的可循环利用性。这些可循环利用的隔离材料形成连续薄膜，覆盖纸或纸板，赋予其对于高要求包装应用所需要的性质。水基隔离涂层通常由阴离子乳胶和任选存在的颜料组成。最广泛应用的水基乳胶是苯乙烯丁二烯乳胶和苯乙烯丙烯酸酯乳胶。最广泛应用的颜料是高岭土、重质碳酸钙、滑石和云母。水基乳胶隔离涂层的实例可以容易地从 Michelman Inc.，Cincinnati，OH 和 Spectra-Kote，Gettysburg，PA 购得。这些可循环利用功能性聚合物涂层还需要额外的加工，并且相对于未处理的纸板的成本而言是昂贵的。对于许多高要求的食品包装和其它高要求应用，必须施加至少两层功能性隔离外涂层，这进一步增加了最终产品的成本。随后的涂层必须消除气孔并增加纸板的总强度和性能。在工业上众所周知的是，可以施加便宜且较少功能性的基础涂层，以降低纸板的总气孔度和所需功能性外涂层的量。最通常使用的基础涂层包括，但不限于，高岭土、滑石、或用乳胶粘合剂如苯乙烯丁二烯、苯乙烯-丙烯酸酯、和聚氨酯乳胶改性的煅烧黏土。例如，高岭土和苯乙烯-丁二烯乳胶的基础涂层需要9-27g/m2的涂层重量，以改善Popil的功能性外涂层的CcAb施胶度。阳离子颜料也是在工业上熟知的，并已知可以赋予其相对于阴离子形式的相同颜料改善的性质。在工业上，基于颜料的干重，大多数阳离子湿强树脂处理的颜料已经在小于 10%的树脂添加水平上进行处理。通常，这些涂层已被用作外涂层。然而，在工业上仍有对成本效益好的方式的需求，以为需要高抗隔离性的过程提供纸板产品。水基颜料涂层通常还添加到纸或纸板的一面或两面上，以改善纸或纸板的外观， 或改善印刷质量。作为实例，将5号含磨木的轻量涂布的平版印刷纸张用高岭土 /GCC/乳胶的混合物涂布，其提供70%的亮度、50%的光泽度、和1.20的Parker Print Surf光滑度。水基颜料涂层通常由一种颜料或多种阴离子颜料的混合物，和阴离子乳胶粘合剂组成。 最广泛使用的颜料是高岭土、重质碳酸钙和二氧化钛。最广泛使用的合成粘合剂是苯乙烯丁二烯(SB)乳胶和苯乙烯丙烯酸酯(SA)乳胶。通常使用的SB乳胶的一些实例包括Dow RAP316, Dow 620、BASF Styronal 4681，而 SA 乳胶的实例包括 BASF Acronal S504。在高要求的应用中，需要二到三层颜料涂层，以得到期望的外观和印刷质量。也需要减少涂覆步骤并降低得到期望的外观和印刷质量所需要的颜料涂层的量。
发明内容
通常，本发明涉及以下令人惊奇的发现向阴离子颜料中显著增加阳离子湿强聚合物树脂的添加量可以产生用于涂布加工的分散体，当用作纸或纸板的基础涂层时，其具有卓越的隔离性。这个发现可以成本效益高地生产高抗性纸板，用于需要耐久性和对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电的高度隔离性的应用。所述发现还可以生产具有改善的外观和印刷质量的颜料涂布纸或纸板。本发明还涉及通过使用阳离子颜料分散体作为功能性隔离涂层或颜料外涂层之下的基础涂层，来改善纸或纸板的性能并降低成本的方法。本发明的一个实施方案包括一种用于增加纸或纸板的一个或多个隔离性能的方法，其包括用具有阳离子ζ电势的分散体以约0. lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，和( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；将涂布的纸或纸板干燥；和用乳胶基功能性隔离外涂层涂布干燥的纸或纸板，所述外涂层用于提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、O) 水蒸气、(3)食物油、(4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、或(7)静电。本发明的第二实施方案包括一种用于改善纸或纸板的外观或可印刷性的方法，其包括用具有阳离子ζ电势的分散体以约O. lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，和( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；将涂布的纸或纸板干燥；和用水基颜料涂层涂布干燥的纸或纸板。本发明的另一个实施方案是具有阳离子ζ电势的分散体，以及用所述分散体涂布的纸或纸板，所述分散体用作纸或纸板的基础涂层作为功能性隔离外涂层的底层，该分散体包含(a) —种或多种阴离子颜料，其量为含阴离子颜料的混合物的干重的至少约 20%，和(b) —种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
具体实施例方式在此所用的单数术语“一种”可以与“一种或多种”或“至少一种”互换使用，除非上下文中明确表示相反的含义。因此，例如，在此或在所附权利要求中提及“一种化合物”可以表示一种化合物或超过一种化合物。另外，所有数值，除非另外特别注释，均被理解为用词语“约”修饰。除非另外指出，术语“干重％”表示仅含有阴离子电荷颜料和任选存在的水溶性聚合物粘合剂的混合物的干重百分比，而不包括聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂的重量。除非另外指出，所有比率为阳离子树脂和阴离子颜料间的重量比，而不包括任何任选存在的水溶性粘合剂的重量。依据本发明的不同实施方案的组合物和方法适用于涂布纸或纸板，以增加其隔离性或改善其外观或印刷质量。本发明包括阴离子颜料、聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂、和任选存在的中性或阳离子的天然或合成聚合物粘合剂的分散体组合物。本发明还包括一种改善具有对液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电的高度隔离性的纸张和纸板性能并降低其制造成本的方法。该方法还可以用于降低具有改善的外观或印刷质量的颜料涂布的纸或纸板的制造成本。所述方法包括三个步骤(1)用由(i)含有一种或多种阴离子颜料和，任选存在的一种或多种水溶性聚合物粘合剂的混合物与(ii)聚胺表卤醇阳离子湿强树脂混合形成的分散体的基础涂层涂布纸或纸板；( 干燥涂布的纸或纸板；和C3)施加功能性隔离外涂层，所述外涂层抵抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动和静电，或施加赋予改善的不透明性、亮度、或可印刷性的阴离子乳胶基颜料涂层。可以相信，基础涂层降低了纸或纸板的气孔度，因为分散体中的颜料沉积在纸或纸板的天然孔隙中。这减少了得到期望的隔离性所需要的功能性隔离外涂层的量。相信添加基础涂层可以减少得到纸或纸板的均勻一致的覆盖层所需要的颜料涂层的量。均勻的涂层覆盖使涂布的板的表面平滑，改善其外观并减少印刷斑点。这降低了制造高隔离性纸或纸板或颜料涂布的纸或纸板的总成本。可以在基础纸页(base sheet)的一面或两面上施加基础涂层。功能性隔离外涂层或颜料涂层的性能随着基础涂层的涂层重量增加而改善。优选，用分散体以每面约0. 1-约 20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板。更优选，用分散体以每面约1-约10g/m2的涂层重量涂布纸或纸板。最优选，用分散体以每面约1.5-约5. Og/m2的涂层重量涂布纸或纸板。以上所述的涂层重量基于干燥涂层的重量。分散体的颜料可以是任何用于造纸、纸张涂层或油漆应用中的合成或天然颜料。 优选颜料是滑石、高岭土、膨润土或锂皂石(Iaponite)。更优选颜料是膨润土或滑石。最优选颜料是滑石。得到期望的隔离性改善所需要的阴离子颜料和水溶性聚合物粘合剂的混合物中的颜料的百分比，取决于颜料的粒径和纵横比。通常，当小粒径、高纵横比的颜料如锂皂石或膨润土用于本发明时，混合物含有的颜料添加水平为至少约20%干重的混合物(混合物中剩余的为水溶性聚合物粘合剂)，以得到期望的利益。优选混合物含有约25% -约100% 干重的锂皂石或膨润土。更优选，当使用锂皂石作为颜料时，混合物含有约25% -约50% 干重的锂皂石。更优选，当使用膨润土作为颜料时，混合物含有约25% -约75%干重的膨润土和75% -25%的水溶性聚合物粘合剂。当大粒径、较低纵横比的颜料如高岭土或滑石用于本发明时，混合物含有的颜料添加水平为至少约25%干重的混合物，以得到期望的利益。更优选，当使用高岭土或滑石作为颜料时，混合物含有约50% -约100%干重的高岭土或滑石。最优选，当使用高岭土或滑石作为颜料时，混合物含有约75%干重的高岭土或滑石。聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂可以是任何广泛用于为纸张、液体包装板、或纸板赋予暂时或永久湿强度的树脂。这些树脂的实例是在工业上已知的，如在美国专利 7,081,512,6, 554, 961和5，668，M6中公开的，所述公开在此并入作为参考。本发明的聚胺-表商醇阳离子湿强树脂包括，但不限于，聚胺聚酰胺-表商醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、氨基聚酰胺-表卤醇树脂、 聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂；和聚胺亚脲基-表卤醇树脂，共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂，聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。在本发明的优选实施方案中，表卤醇是表氯醇。优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂是聚胺亚脲基-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、聚胺-表卤醇树脂、或聚烷基二烯丙基胺-表卤醇树脂，所有均购自 Hercules Incorporated, Wilmington, DE。更优选阳离子湿强树脂是聚胺聚酰胺-表卤醇树脂。
聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂添加水平应该足以逆转颜料的阴离子电荷，并为颜料赋予阳离子(正)ζ电势，并足以提供水分散性涂层。逆转颜料的阴离子电荷所需的聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂的量取决于阳离子树脂和阴离子颜料的电荷密度。当分散体含有高电荷密度、高表面积颜料如锂皂石或膨润土时，优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.5 1-约2 1。优选，当分散体含有锂皂石时，聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约1.5 1。优选，当分散液含有膨润土时，聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.6 1-约0.8 1。当分散体含有低电荷密度、低表面积颜料如高岭土或滑石时，优选聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.01 1-约0.2 1。更优选，当分散体含有高岭土或滑石时，阳离子湿强树脂阴离子颜料的比率为约0.03 1-约0. 1 1。分散体任选含有一种或多种中性或阳离子的天然或合成的水溶性聚合物粘合齐U。所述粘合剂在造纸工业中是常见的，典型地用于湿部干强度、施胶压榨干强度、和纸张涂层共粘合剂应用中。所述聚合物粘合剂的实例在美国专利6，429，253,6, 359，040、和 6，030，443中公开，所述公开在此并入作为参考。粘合剂增加了涂布的纸或纸板产品的强度和物理完整性。在此，粘合剂可以改善基础涂层对纸板的附着力，并增加基础涂层本身的强度和物理完整性。天然水溶性粘合剂的实例包括，但不限于，淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、海藻酸盐、蛋白质如酪蛋白；纤维素衍生物，如羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素或羟丙基瓜尔胶纤维素；及其混合物。合成水溶性粘合剂的实例包括，但不限于，聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的中性和阳离子共聚物、乙醛酸聚丙烯酰胺、聚二烯丙基胺、聚二甲基二烯丙基胺、和聚二烯丙基胺或聚二甲基二烯丙基胺的共聚物。优选含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的锂皂石或膨润土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约0% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂， 和约25%-约100%干重的锂皂石或膨润土颜料。更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的锂皂石的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约50% -约 75%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约25% -约50%干重的锂皂石颜料。还更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的膨润土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的， 所述混合物含有约25% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约25% -约75%干重的膨润土颜料。以上所述的干重百分比指所述含阴离子颜料的混合物的干重，不包括阳离子湿强树脂。优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的滑石或高岭土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约0% -约75%干重的水溶性聚合物粘合剂， 和约25% -约100%干重的滑石或高岭土颜料。更优选，含有聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂改性的滑石或高岭土的分散体是由含阴离子颜料的混合物制成的，所述混合物含有约 25% -约50%干重的水溶性聚合物粘合剂，和约50% -约75%干重的滑石或高岭土颜料。 以上所述的干重百分数指所述含阴离子颜料的混合物的干重，不包括阳离子湿强树脂。对于纸或纸板的表面处理应用，使用在工业上通常的设备施加基础涂层并干燥。这包括，但不限于，造纸机施胶机、喷管、水匣、在线(on-machine)涂敷器、和离线(off-machine)涂敷器。功能性隔离外涂层可以是任何在造纸工业中通常使用的涂层，如购自Michelman Inc. ， Cincinnati, OH 白勺 Vaporcoat 1500 禾P Vaporcoat 2200, $ _ 自 Spectra-Kote, Gettysburg,PA的Spectra-Guard 763。功能性隔离外涂层含有至少一种水基聚合物乳胶。 功能性隔离外涂层可以任选含有一种或多种天然或合成水溶性聚合物，如淀粉、乙基化淀粉、琥珀酸酐改性淀粉、聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、或聚乳酸。另外，功能性隔离外涂层还可以包含一种或多种颜料、蜡、交联剂、耐水施胶剂、和耐油和油脂施胶剂。颜料涂层可以是任何在造纸工业中通常使用的涂层。水基颜料涂层主要由一种颜料或多种颜料的混合物，和阴离子聚合物乳胶粘合剂组成。典型的颜料包括高岭土、煅烧高岭土、二氧化钛、滑石、沉淀碳酸钙、和重质碳酸钙。最广泛使用的乳胶粘合剂是苯乙烯 / 丁二烯、苯乙烯丙烯酸酯、和聚乙酸乙烯酯乳胶。在颜料涂层中通常还包括水溶性聚合物增稠剂和粘合剂，如淀粉、聚乙烯醇、羟乙基纤维素和羧甲基纤维素(CMC)。在涂层配方中还通常包括其它添加剂，如分散剂、消泡剂、防腐剂、润滑剂、和交联剂。本领域技术人员要认可的，本发明在需要高度功能性隔离外涂层的应用中是有用的，所述涂层可以对抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、油和油脂、气体、滑动、和静电。 本发明在高要求的涂布纸或纸板应用中也是有用的。实施例对于下面每个实施例，如果分散体由水溶性粘合剂、颜料和阳离子湿强树脂组成， 那么使用下列命名约定χχ YY粘合剂颜料树脂，其中XX是含有阴离子颜料的混合物中粘合剂的干重％，YY是含有阴离子颜料的混合物中颜料的干重％，均不包括阳离子湿强树脂。如之前公开的，干重％是粘合剂/颜料混合物的重量，不包括阳离子湿强树脂。实施例1-4 阳离子聚合物改性颜料的制备通过将不同量的阳离子湿强树脂添加到阴离子颜料中，制备阳离子聚合物改性颜料的样品。对于每个样品，使用购自Hercules Incorporated, Wilmington, DE的Kymene 阳7(聚胺聚酰胺-表卤醇)(1%固含量)。在实施例1中，所用的颜料是分层Hydrogloss 90高岭土(0. 5微米的平均粒径；96%小于2微米)，购自J. M. Huber, Macon, GA。在实施例 2 中，所用颜料是滑石(1-2 微米)，购自 Rio Tinto-Talc de Luzenac, Toulouse Cedex, Fiance。在实施例3中，所用颜料是膨润土 O00-300纳米)，购自Southern Clay Products Inc.，Gonzalez，TX。在实施例4中，所用颜料是Laponite RD (25纳米)，一种购自Southern Clay Products he.，Gonzalez，TX的合成颜料。每个颜料都以1 %固含量的分散体使用。对于每个实施例，相应于颜料的干重百分比添加不同量的Kymene 557。在每个添加后，测量每个样品的ζ电势。一旦阴离子颜料上的电荷逆转，添加额外的Kymene 557以确定最佳Kymene 557水平，以得到平均粒径分布类似于阴离子颜料分散体的良好分散的颜料分散体。每个实施例的结果列于表1中。除非另外注明，具有星号(*)的分散体是随后的实施例中所指的分散体。这些实施例显示，当ζ电势接近O时，四种阴离子颜料都开始絮凝。然而，一旦颜料逆转电荷，其开始重新分散。一旦分散体的平均粒径大约与原始阴离子颜料分散体相当时，分散体就被认为是“良好分散的”。得到这种分散体所需的聚胺-表卤醇树脂的量为约
的颜料干重-约200%的颜料干重。通常，具有较低电荷密度的颜料需要较少的聚胺-表卤醇树脂来逆转电荷，并形成良好分散的阳离子颜料。表1.阳离子聚合物改性颜料的制备
权利要求
1.一种涂布纸或纸板的方法，其包括(a)用具有阳离子ζ电势的分散体以约0.lg/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体包含(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物，以及( 一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂；和(b)将涂布的纸或纸板干燥。
2.权利要求1的方法，其还包括用功能性隔离外涂层涂布所述干燥的纸或纸板，所述功能性隔离外涂层用于提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、(2)水蒸气、(3)油、 (4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、或(7)静电。
3.权利要求1的方法，其还包括用水基颜料涂层涂布所述干燥的纸或纸板。
4.权利要求1的方法，其中所述颜料占所述含阴离子颜料的混合物的干重的至少约 20 %，该颜料选自滑石、高岭土、膨润土和锂皂石。
5.权利要求1的方法，其中水溶性粘合剂占所述含阴离子颜料的混合物的干重的至多约80 %，所述粘合剂选自中性天然水溶性聚合物粘合剂、阳离子天然水溶性聚合物粘合剂、 中性合成水溶性聚合物粘合剂、和阳离子合成聚合物粘合剂。
6.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含约25%-约100%混合物干重的膨润土或者锂皂石。
7.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含至少约25%混合物干重的高岭土或者滑石。
8.权利要求1的方法，其中所述含阴离子颜料的混合物包含约50%-约100%混合物干重的高岭土或者滑石。
9.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 01 1-约 2 1。
10.权利要求1的方法，其中所述聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂选自聚胺聚酰胺-表卤醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、 氨基聚酰胺-表卤醇树脂、和聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂；聚胺亚脲基-表卤醇树脂；共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂；和聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。
11.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比最高为约1. 5 1。
12.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 6 1-约 0. 8 1。
13.权利要求1的方法，其中聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂阴离子颜料的重量比为约 0. 01 1-约 0. 2 1。
14.权利要求5的方法，其中所述水溶性聚合物粘合剂是选自以下组中的一种或多种 淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、海藻酸盐、酪蛋白、纤维素衍生物、 聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、聚乙烯胺、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物、乙醛酸聚丙烯酰胺、聚二烯丙基胺、聚二烯丙基胺共聚物、聚二甲基二烯丙基胺、和聚二甲基二烯丙基胺共聚物。
15.权利要求14的方法，其中所述纤维素衍生物为选自以下组中的一种或多种羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基纤维素、和羟丙基瓜尔胶。
16.权利要求2的方法，其中所述功能性隔离外涂层含有水基聚合物乳胶，和任选含有选自以下组中的一种或多种物质(1)天然或合成水溶性聚合物、⑵颜料、⑶蜡、⑷交联剂、和(5)施胶剂。
17.权利要求16的方法，其中所述天然或合成水溶性聚合物是选自以下组中的一种或多种淀粉、乙基化淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、琥珀酸酐改性淀粉、聚乙烯醇、乙烯/乙烯醇共聚物、或聚乳酸。
18.权利要求2的方法，其中以不超过约25g/m2的涂层重量施加所述功能性隔离外涂层。
19.权利要求3的方法，其中所述水基颜料涂层包含阴离子聚合物乳胶粘合剂和至少一种颜料。
20.具有阳离子ζ电势的分散体，其用作纸或纸板的基础涂层，所述基础涂层用作功能性隔离外涂层的底层，所述分散体包含(a)含有阴离子颜料的混合物，所述混合物包含至少约20%混合物干重的一种或多种阴离子颜料，和(b)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
21.权利要求20的分散体，其中所述阴离子颜料是滑石或高岭土，以及颜料阳离子湿强树脂的重量比为约0.03 1-约0.2 1。
22.权利要求20的分散体，其中所述阴离子颜料是膨润土，以及颜料阳离子湿强树脂的重量比为约0.6 1-约0.8 1。
23.权利要求20的分散体，其中所述聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂选自聚胺聚酰胺-表卤醇树脂，如聚胺酰胺-表卤醇树脂、聚酰胺聚胺-表卤醇树脂、聚胺聚酰胺-表卤醇树脂、氨基聚酰胺-表卤醇树脂、和聚酰胺-表卤醇树脂；聚亚烷基聚胺-表卤醇树脂 ’聚胺亚脲基-表卤醇树脂；共聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂；和聚酰胺-聚亚脲基-表氯醇树脂。
24.层压制品，其包含第一层纸层，所述第一层纸层用以下第二层涂布(a)具有阳离子ζ电势的分散体，其包含至少约20%混合物干重的一种或多种阴离子颜料，和(b)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂。
25.权利要求对的层压制品，其中所述第二层用第三层涂布，所述第三层包含乳胶功能性隔离涂层，该涂层用以提供对下列一个或多个的抵抗性(1)液态水、( 水蒸气、(3) 油、(4)油脂、(5)透气性、(6)滑动、(7)静电。
26.权利要求对的层压制品，其还包含在所述第二层上的第三层，所述第三层包含阴离子乳胶颜料涂层。
全文摘要
本发明涉及用于改善纸或纸板的一个或多个表面性质的方法，所述方法包括(a)用具有阳离子ζ电势的分散体以约0.1g/m2-约20g/m2的涂层重量涂布纸或纸板的至少一面，所述分散体是通过混合(1)含有一种或多种阴离子颜料的混合物与(2)一种或多种聚胺-表卤醇阳离子湿强树脂而形成的；(b)将涂布的纸或纸板干燥；(c)施加功能性隔离外涂层，所述外涂层抵抗下列的一个或多个液态水、水蒸气、透气性、油和油脂、滑动、和静电，或施加阴离子乳胶基颜料涂层，其赋予改善的不透明度、亮度或可印刷性。本发明还包括所述分散体以及用所述分散体涂布的纸或纸板。
文档编号D21H19/82GK102459758SQ201080024587
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月2日 优先权日2009年6月3日
发明者C·L·布兰加德特 申请人:赫尔克里士公司
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