包含用基于苯乙烯的聚合物处理的高岭土的组合物和相关方法

包含用基于苯乙烯的聚合物处理的高岭土的组合物和相关方法
【专利摘要】本发明公开了矿物组合物和相关的方法。矿物组合物可包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物可用于在纸产品上的涂层，所述纸产品具有第一Cobb值，该第一Cobb值比具有缺乏所述矿物组合物的涂层的纸产品的第二Cobb值小。
【专利说明】包含用基于苯乙烯的聚合物处理的高岭土的组合物和相关方法
[0001]优先权要求
该PCT国际申请要求2011年9月15日提交的美国临时专利申请号61/535，241的优先权权益，其主题通过引用而全文结合到本文中。
[0002]公开领域
本公开涉及包含适用于纸产品的涂层的矿物的组合物。具体地，本公开涉及包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物的组合物，用于涂布纸产品，例如用于具有水阻隔性质的包装的纸板，以及与用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物相关的方法。
[0003]公开背景
矿物可用于纸涂层中的颜料和填充组合物。例如，高岭石(高岭土粘土(或高岭石粘土)的主要成分)为白色粘土矿物，其为铜版纸、纸板、超级压光纸和其它与纸相关的产品的表面赋予亮度、光泽、平滑度、可印刷性和/或其它期望的性质。矿物还可用于例如纸上的阻隔涂层，以赋予纸对例如水分、水蒸汽、油脂、油和空气的耐性。这样的涂层描述于例如，美国专利号7, 208，039,7, 214，264和7，226，005，均通过引用而全文结合到本文中。
[0004]波纹纸产品上的典型蜡涂层提供水阻隔性质，其可胜过用于波纹容器的其它保护性涂层。然而，蜡衍生自石油蒸馏副产物，其变得较少可用并且更昂贵。此外，可能不期望不能容易地再循环这些一次性使用蜡产品。
[0005]可重复使用的塑料容器可代替波纹纸产品用于非耐久的食物包装。然而，与可重复使用的塑料容器相比，可再循环的波纹容器由于能再循环而提供经济的优势。例如，用过的旧的波纹容器可以有利的价格卖掉用于再循环。
[0006]在一些情况下，用作蜡涂层替代物的胶乳涂层满足可再循环包装的零售商的可持续性要求。胶乳涂层可妨碍液体水吸收和水蒸汽传送。然而，在纸产品上应用胶乳要求另外的生产成本，例如离线或在线涂布，接着通过空气冲击、辐照或其它干燥过程或它们的组合而升高温度干燥。此外，胶乳的成本显著大于蜡，因此是不利的。
[0007]因此，期望提供用于涂布与纸相关的产品的组合物，其导致改进的阻隔性能。例如，期望提供涂层组合物，用于涂布纸、纸板或波纹衬板，以在多种条件下，例如，在湿的或冷冻条件下，提供结构完整性和强度。
[0008]公开概述
在以下描述中，某些方面和实施方案将变得明显。应理解的是，可按其最宽含义来实践这些方面和实施方案，而不具有这些方面和实施方案的一个或多个特征。应理解的是，这些方面和实施方案仅为示例性的。
[0009]根据一方面，一种用于纸产品上的涂层的矿物组合物可包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。所述纸产品可具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有缺乏所述矿物组合物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。
[0010]根据第二方面，一种用于制备矿物浆料的方法可包括在含水组合物中分散用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。
[0011]根据另一方面，一种用于制备纸产品的涂层的方法可包括在涂层中提供矿物浆料，其中所述纸产品具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有缺乏所述矿物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。
[0012]矿物可包括，例如，碳酸钙(由天然存在的材料合成、沉淀或研磨)、煅烧的高岭土、含水高岭土、滑石、云母、白云石、二氧化硅、沸石、石膏、缎光白、氧化钛、硫酸钙和/或塑料颜料。
[0013]所公开的实施方案的可能优势部分在以下描述中阐述，或者可通过实施方案的实践得知。
[0014]应理解的是，前述总体描述和以下详细说明二者仅为示例性和说明性的，并且不限制要求保护的本发明。
[0015]附图简述
图1为条形图，显示涂布有未经处理的高岭土和根据本发明的一个示例性实施方案用苯乙烯马来酸酐处理的高岭土的纸的Cobb值。
[0016]示例性实施方案的描述
现在详细参考本发明的示例性实施方案。
[0017]根据一些实施方案，用于纸产品上的涂层的矿物组合物可包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。例如，矿物可包括碳酸钙(由天然存在的材料合成、沉淀或研磨)、煅烧的高岭土、含水高岭土、滑石、云母、白云石、二氧化硅、沸石、石膏、缎光白、氧化钛、硫酸钙和/或塑料颜料。纸产品可具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有缺乏所述矿物组合物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。例如,在一个实施方案中，第一 Cobb值为约O g/m2-约100g/m2。在另一实施方案中,第一 Cobb值为约I g/m2-约75 g/m2。在另一实施方案中,第一Cobb值为约20 g/m2-约60 g/m2。在再一实施方案中，第一 Cobb值为约I g/m2-约25 g/m2。在又一实施方案中,第一 Cobb值为约I g/m2-约10 g/m2。在一个实施方案中，具有包括用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物的涂层的纸产品具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有包括未经处理的矿物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。
[0018]本文使用的“Cobb值”定义为样品的水吸收(以水的重量/单位面积计)。用于测定“Cobb值”的程序为:1)称重样品；2)将样品放置在具有适当环的夹具中；3)用水填充环；4)等待30分钟；5)倒掉水；和6)称重样品。通过从样品的最终重量减去样品的初始重量然后除以被水覆盖的样品面积，计算Cobb值。
[0019]在某些实施方案中，基于苯乙烯的聚合物包含苯乙烯马来酸酐、苯乙烯丁二烯、苯乙烯丙烯酸，或它们的组合。苯乙烯-马来酸酐可通过苯乙烯或苯乙烯单体和马来酸酐或其衍生物聚合而制备。例如，苯乙烯马来酸酐可为苯乙烯和马来酸酐的共聚物，其中苯乙烯与马来酸酐的比率由1:1变化至2:1和更大。
[0020]在一些实施方案中，矿物(例如，高岭土)用苯乙烯马来酸酐处理，其量为约5-约400磅苯乙烯马来酸酐/吨干矿物。在其它实施方案中，矿物用基于苯乙烯的聚合物处理，其量为约25-约100磅基于苯乙烯的聚合物/吨干矿物。在另一实施方案中，矿物用基于苯乙烯的聚合物处理，其量为约30-约50磅基于苯乙烯的聚合物/吨干矿物。本文使用的“经处理的”或“处理”可包括在矿物上或与矿物一起接触、涂布和/或分散基于苯乙烯的聚合物，或类似的过程。
[0021]在一些实施方案中，矿物(例如，高岭土)包含滤饼、蒸发器产物或细化(makedown)浆料。在某些实施方案中，矿物包含固含量为约45%-约60%重量的矿物滤饼。在特定的实施方案中，矿物滤饼的传导率小于约12，000 PS。在其它实施方案中，矿物滤饼的传导率小于约600 PS。在另一实施方案中，矿物滤饼的传导率小于约200 PS。例如，在用基于苯乙烯的聚合物处理前矿物可为具有特定传导率的矿物滤饼。
[0022]根据一方面，用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物(例如，高岭土)的形状因子可为至少约10、至少约20、至少约30、至少约40、至少约50、至少约60、至少约70或至少约80。在特定的实施方案中，用基于苯乙烯的聚合物(例如苯乙烯马来酸酐)处理的高形状因子矿物(例如，至少约45)在含有这样的矿物组合物的涂层的水阻隔性质方面提供意外的改进。
[0023]本文使用的“形状因子”为对于具有不同尺寸和形状的颗粒群，颗粒直径与颗粒厚度的比率的度量，使用在美国专利号5，576，617中描述的电导率方法、设备和等式测量，其通过引用结合到本文中。关于测定形状因子的技术在’617专利中进一步描述，当组合物流动通过容器时，测量在测试下取向颗粒的含水悬浮液的组合物的电导率。沿着容器的一个方向并且沿着容器的与第一方向横向的另一方向进行电导率的测量。使用两个传导率测量之间的差，测定在测试下颗粒材料的形状因子。
[0024]在某些实施方案中，矿物组合物(例如，高岭土组合物)还包含基本上缺乏或缺乏钠的含水溶液。在一些实施方案中，矿物组合物还包含pH调节剂。在一个实施方案中，pH调节剂包含氢氧化铵。在其它实施方案中，PH调节剂可包含钾和/或铵的氢氧化物或碳酸盐，或它们的组合。不束缚于具体的理论，认为在加入到涂层组合物之前，PH调节剂(例如铵)在处理(例如，喷雾干燥)期间闪蒸或蒸发，因此，不影响所得到的涂层的水阻隔性质。
[0025]在一些实施方案中，将矿物组合物的pH调节至约6.0-约9.0的pH或约6.5_约
8.5 的 pH。
[0026]在特定的实施方案中，矿物组合物(例如，高岭土组合物)还包含选自磷酸盐、硅酸盐和(聚)丙烯酸酯的分散剂，其中所述分散剂缺乏钠。在一些实施方案中，例如，矿物组合物还包含用作增稠剂的羧甲基纤维素。
[0027]在某些实施方案中，矿物组合物(例如，高岭土组合物)还包含选自以下的矿物:云母、滑石、石膏、硅藻土、碳酸钙、绿坡缕石、膨润土、蒙脱土和其它天然粘土(例如，无水或煅烧的高岭土粘土)或合成粘土。例如，矿物组合物可包含云母，其量为大于约O-约5
重量％。
[0028]在某些实施方案中，包括用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物(例如，高岭土)的涂层可印刷。
[0029]在另一方面，本发明包含用于制备矿物浆料(例如，高岭土浆料)的方法，所述方法包括在含水组合物中分散用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。意外地确定，在制备包括用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物的涂层前，向矿物滤饼和/或经选矿的矿物浆料(例如，细化浆料)中加入基于苯乙烯的聚合物用于随后输送或喷雾干燥，导致改进的涂层阻隔性能。在一些实施方案中，使用细化过程分散用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物，其中混合器用于在含水溶液中分散矿物和基于苯乙烯的聚合物。
[0030]在一些实施方案中，所述方法还包括向含水组合物中加入pH调节剂。例如，pH调节剂可包含钾和/或铵的氢氧化物或碳酸盐，或它们的组合。
[0031]在某些实施方案中，含水溶液基本上缺乏钠。不束缚于具体的理论，认为在矿物浆料(例如，高岭土浆料)中基本上不存在或不存在钠在所得到的包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物的涂层组合物中提供改进的水阻隔性质。特别是，由于缺乏钠(例如来自自典型分散剂)，实现改进的水性能，钠具有疏水性并且吸收水，并且，使用基于苯乙烯的聚合物来分散矿物，并且与矿物(例如，高岭土)组合，提供水阻隔性质。换言之，虽然不使用典型的含钠分散剂，但由于基于苯乙烯的聚合物处理，在涂层中赋予水阻隔性质的矿物浆料仍可在高固体含量下分散。在某些实施方案中，矿物浆料的固含量为约40%-约60%重量，或约47%-约53%重量。在一些实施方案中，分散步骤可在约75 0F -约150 0F的温度下进行。
[0032]根据另一方面，矿物浆料可为可输送的高岭土浆料或待喷雾干燥高岭土浆料的形式。所述方法还可包括输送矿物浆料或喷雾干燥的矿物。在一些实施方案中，矿物浆料可包括水，其量为矿物浆料的至少约20%重量。
[0033]本文使用的“可输送的矿物浆料”指矿物浆料，其包括充分经选矿的矿物，在足以从第一位置输送至第二远程位置的时间段内，其基本上耐沉降或偏析。倾倒测试可用作例如高岭土浆料的长期稳定性的指标。在倾倒测试中，将多个浆料样品倒入烧杯中并且称重。在所选的时间间隔，将一个烧杯颠倒，让样品倒出I分钟的时间段。随后再次称重烧杯，并且测定成功地从烧杯倒出的样品的百分比，作为总初始样品重量的百分比。通常，倾倒测试百分比越高，浆料抗沉降越稳定。稳定性测试可包括使用T-轴，经28天时间段，监测浆料的粘度。在28天后，测量在I分钟内从罐倒出的浆料的重量百分比，并且指定为第一倾倒。使样品返回至罐，并且振动几秒，再次倒出I分钟，以得到浆料重量百分比，为第二倾倒。例如，可输送的高岭土浆料28天倾倒测试结果可为至少约85%倾倒。对于在28天稳定性测试后(在第一次倒出前)得到的和由第二次倒出得到的最终浆料样品，还可分析在20-100rpm下的低剪切Brookfield粘度，使用适当的轴(通常为#1或#2轴)；和高剪切粘度，使用Hercules粘度计。对经老化的衆料的Brookfield和Hercules粘度测量可用作在输送和储存期间浆料流变学性质的指标/预示物。
[0034]根据另一方面，基材(例如纸产品)可涂布有涂层组合物，该组合物包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物(例如，高岭土)。例如，基底基材可包括纸、纸板或波纹衬板。
[0035]根据又一方面，涂层组合物可包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物(例如，高岭土)和粘合剂。例如，粘合剂可包括小麦、玉米、马铃薯和木薯淀粉中的至少之一。根据另一方面，粘合剂可包括丙烯酸胶乳、乙酸乙烯酯胶乳、干酪素、聚乙烯醇和聚乙酸乙烯酯中的至少之一。
[0036]根据其它方面，粘合剂可占涂层组合物的约3%_约30%重量。例如，粘合剂可占涂层组合物的约3%-约50%重量。根据其它方面，粘合剂可占涂层组合物的约10%-约40%重量。通过在涂层组合物中包含用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物(例如，高岭土)，可使实现与缺乏这样的矿物组合物的涂层相同的涂层性质所需的粘合剂的量降低。在某些实施方案中，涂层组合物可包含约20%-约70%固体重量，其中固体的70%重量为用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。
[0037]根据一些实施方案，矿物组合物(例如，高岭土组合物)可具有一个或多个以下特性:
A.粒径分布:d5Q为约0.2微米-约1.5微米，d90为约I微米-约10微米，约10%-约99%小于2微米，并且约20%-约80%小于0.25微米；
B.GE亮度:至少约89.0，有利地至少约90.0，和至少约92.0 ；
C.Brookfield粘度,在20 rpm下并且在小于或等于约65%固体下测量:约50-约700厘泊，在某些实施方案中，约200-约500厘泊；和
D.Hercules粘度,在18达因下并且在小于或等于约65%固体下测量:约200 rpm-约3500 rpm,在某些实施方案中，约500 rpm-约2000 rpm,和约700 rpm-约1000 rpm。
[0038]根据一些实施方案的矿物组合物(例如，高岭土组合物)还可任选呈现陡度(d3Q/d70X 100)为至少约30，该值随着实施方案变为至少约35、至少约40、至少约45和至少约50。
[0039]本文表述的“GE亮度”在TAPPI Standard T452中定义，是指根据本领域技术人员公知的方法，对457 nm波长光的反射率百分比。
[0040]本文使用的“粘度”是矿物(例如，高岭土粘土)的流变学性质的度量。特别是，粘度是矿物对流动变化的抗性的度量。本领域普通技术人员熟悉测量粘度的典型方式，粘度包括fcookfield粘度和Hercules粘度。
[0041]Brookfield粘度计提供矿物浆料的低剪切粘度的度量，以厘泊为单位表述。I厘泊等于I厘米-克-秒单位(I厘泊为泊的百分之一(1X10—2))。因此，所有其它情况相同，100厘泊样品具有比500厘泊样品较低的粘度。
[0042]Hercules粘度计提供矿物浆料(例如，高岭土浆料)的高剪切粘度的度量。Hercules粘度通常通过在样品矿物浆料中放置适当直径和长度(通常A-悬球)的圆柱体(悬球)而测量。通过保持样品的固体浓度的百分比、悬球尺寸和施加的力恒定，可比较各种样品的Hercules粘度。Hercules粘度计向悬球施加力,这导致其以受控的加速度旋转。当粘度计提高悬球旋转速率时，对杯的粘性曳力提高。比起具有“良好”的高剪切流变学的矿物浆料，具有差的高剪切流变学的矿物浆料(例如，粘土浆料)将在较低悬球rpm下对杯施加最大的可测量力。Hercules粘度因此通常按照悬球旋转速率或转/分钟(rpm)表述。“达因终点”是非常低的Hercules粘度的指标。在对杯施加最大可测量力之前，当悬球达到其最大rpm时,达到达因终点。
[0043]本文使用的“粒径”，例如，在粒径分布(psd)的语境中，根据等价球形直径(esd)测量。在本申请中提及的中值粒径(有时称为”值)和其它粒径性质可采用公知的方式测量，例如，使用由Micromeritics Corporat1n供应的SEDIGRAPH 5100机器,在含水介质中，在完全分散条件下通过颗粒材料的沉降。这样的机器可提供测量结果和尺寸小于给定的esd值(本领域称为“等价球形直径”(esd))的颗粒的累计重量百分比的图。平均粒径d5(l为可采用这种方式测量的颗粒esd的值，其中存在50%重量的颗粒，其esd小于该值。
[0044]本文使用的“陡度:(d3Q/d7QX 100) ”指粒径分布(psd)的陡度(或狭窄度)。这进而指本公开的颗粒高岭土的psd曲线的斜率。可按照100乘以d3(l:d7(l比率来测量本文使用的“陡度”，其中“d3(l”为有30%的颗粒比它小的颗粒esd值，“d7(l”为有70%的颗粒比它小的颗粒esd值,二者均可得自上述Sedigraph测量。
[0045]根据本文公开的示例性实施方案，涂层组合物可包含颗粒矿物(例如，颗粒高岭土粘土)，其为衍生自天然来源(例如，像未加工的天然高岭土粘土矿物)的经处理的材料。例如,经处理的高岭土粘土可通常含有至少约50%重量高岭石。例如，大多数工业重要的经处理的高岭土粘土含有大于约75%重量高岭石，并且可含有大于约90%，在一些情况下，大于约95%重量的高岭石。根据以下描述的示例性过程，可制备根据示例性的公开实施方案的高岭土组合物。
[0046]例如，粗进料高岭土粘土可首先用水搅拌。能提供具有期望的性质的产品的任何合适的高岭土进料可用作粗进料。然而，任何合适的高岭土粗进料可用作进料。
[0047]根据一些实施方案，用水搅拌在本领域技术人员称为“粘土混合机”的高能量混合机中将粗进料粘土(或其它矿物)与水混合。在用水搅拌期间，可加入足够量的水，以形成粗品的含水悬浮液。通常，用水搅拌的悬浮液含有约60%-约70%固体。然而，根据一些实施方案，用水搅拌可在低至约20%的固体下进行。
[0048]开始时和在用水搅拌期间，浆料的pH通常为约4.0-约9.5，或约6.5_约8.0。在用水搅拌期间，通常可将悬浮液的PH调节至中性的约0.5 pH单位以内，以帮助悬浮液反絮凝。通过加入任何已知的或后发现的化学品、气体或能使PH达到合适水平的其它剂，可调节pH。例如，pH调节化学品包括但不限于钠、钾和/或铵的氢氧化物或碳酸盐，例如，氢氧化钠或碳酸钠。可按需加入适量的pH调节剂，以实现目标pH,通常在约0.5-约5.0磅/吨的范围。
[0049]根据一些实施方案，在用水搅拌期间还可加入分散剂，以帮助形成含水悬浮液。合适的分散剂包括任何已知的或后发现的能有助于反絮凝的分散剂。例如，分散剂可包括六偏磷酸盐的铵或钾盐、聚磷酸盐、硅酸盐、聚丙烯酸酯和/或聚丙烯酰胺/丙烯酸酯共聚物。分散剂通常以约2-约10 Ibs磅/吨高岭土的剂量范围加入，基于干重。根据一些实施方案，剂量范围可为约3-约6磅/吨。
[0050]在用水搅拌后，粗悬浮液可按需分级为细和粗部分。分级(或分类)可使用任何已知的或后发现的方法进行。示例性方法包括重力沉降或淘析，使用任何类型的旋液分离器设备或实心鼓倾析器离心机、圆盘喷嘴离心机等。
[0051]已分离的粗部分(有时称为“b_部分”)通常具有这样的psd，使得具有小于2 Mffl的esd的颗粒的百分比为约20%-约40%。b_部分可稀释，使得小于2 Mm的esd为约10%-约60%，某些实施方案为约30%-约50%，示例性为约40%固体。b-部分还可与一种或多种前述分散剂混合。
[0052]b_部分可随后经历脱层。脱层可通过任何已知的或后发现的方法完成，例如，像沙或耗损研磨、珠磨和/或球磨。脱层可在任何专用的研磨机或市售可得的设备中实现，包括但不限于Denver磨损洗漆器、Drias磨、Netsch磨、Matter磨和vibo-能量磨。
[0053]脱层的b_部分和/或细部分可随后经历一个或多个选矿过程，以按需改进亮度和除去杂质。根据一些实施方案，脱层的b_部分和/或细部分可经历磁性分离和/或还原性漂白，以按需除去含铁和/或含钛杂质，以及其它杂质。适当的磁性分离器包括任何商品化或专用的“高强度”磁性分离器，具有最小施用的场强度，例如，0.5特斯拉。合适的设备可包括Carpco往复磁铁或PEM HIMS (高强度磁性分离器)。可采用永久磁铁系统、铜线圈电磁体系统和/或超导磁铁系统。
[0054]示例性还原性漂白剂包括亚硫酸氢钠(连二亚硫酸钠)，剂量为约0.5-约5磅/吨矿物(例如，高岭土)，例如，小于约4磅/吨，基于干重。可采用任何其它合适的还原性漂白剂，例如，像甲脒亚磺酸。使用连二亚硫酸钠的还原性漂白可优选在酸性PH中进行，例如，像pH在约2.0-约4.5范围。任何无机酸、有机酸和/或明矾溶液可用于调节pH至期望的值。例如，pH改性剂包括pH为约2.5-约3.5的硫酸和pH为约3.5-约4.5的明矾溶液。在两种情况下，亚硫酸氢钠可用作还原性漂白剂。根据一些实施方案，矿物浆料可与所选的酸化剂混合，使得PH达到期望的值，如动力学和其它考虑规定的。
[0055]完全选矿的矿物(例如，高岭土)可随后有利地过滤和再分散，以形成本文描述的含水浆料。
[0056]精炼的中性矿物可随后按需经历蒸发和/或喷雾干燥，并且将其固体水平调节至预期矿物组合物期望的流变学特性规定的上限。在根据示例性实施方案的矿物组合物的情况下，上限可为约65%固体，但是根据期望的规格，可达到更低的固体浓度。
[0057]根据一些实施方案，涂层组合物可包含矿物组合物，并且矿物组合物可用基于苯乙烯的聚合物处理。根据一些实施方案，完全选矿的矿物浆料可用基于苯乙烯的聚合物处理，例如，通过向完全选矿的矿物滤饼中加入基于苯乙烯的聚合物。
[0058]根据一些实施方案，可将基于苯乙烯的聚合物加入到矿物组合物中，而不期望大量或轻微改变矿物生产参数、生产过程和/或用于制备涂层组合物的配方。因此，用基于苯乙烯的聚合物处理矿物组合物对于矿物加工者和/或涂层制造商可为显而易见的。
[0059]根据一些实施方案，市售可得的高岭土组合物可用基于苯乙烯的聚合物处理，例如，通过向含有市售可得的高岭土组合物的组合物中加入基于苯乙烯的聚合物。
[0060]涂布有本文公开的涂层组合物的一些实施方案的纤维素基材可用于印刷过程。可任选使用普通的纸、LWC纸和/或ULWC纸或任何其它合适的基材。本文公开的产品和组合物可用于生产所有的纸级别，例如，从ULWC纸到涂布的或填充的板(例如，波纹衬板)。纸和纸板产品可包含涂层，其可改进铜版纸或涂布的板的亮度和/或不透明度。
[0061]根据一些实施方案，纸涂层组合物可包含矿物(例如，煅烧的高岭土)和通常用于生产纸涂层和纸填料的材料。例如，涂层组合物可包含粘合剂和颜料，例如，像Ti02。根据一些实施方案，涂层组合物可包含但不限于其它添加剂(例如，聚乙烯醇)，例如，像分散剂、交联剂、水保留助剂、粘度改性剂或增稠剂、润滑性或流延助剂、消泡剂/去沫剂、亮光油墨不吸收性添加剂(gloss-1nk hold-out additive)、干摩擦或湿摩擦改进或抗磨添加剂、干剥或湿剥改进添加剂(dry- or wet-pick improvement additive)、光学增白剂或突光增白剂、染料、生物杀灭剂、流平剂或平坦助剂、抗油脂或抗油添加剂、防水添加剂和/或不溶剂。
实施例
[0062]在该实施例中，在水吸收测试以确定铜版纸的Cobb值之前，使用市售可得的BARRISURF HX? (可得自MERYS of Roswell,Georgia)颗粒高岭土粘土，形成用于涂布纸的涂层组合物。下表列举在制备高岭土浆料的方法期间使用的参数，该浆料包括根据本发明的一个实施方案用基于苯乙烯的聚合物处理的高岭土。
[0063]BARRISURF HX?为市售可得的颗粒高岭土粘土，其形状因子为约90，d50为1.535，并且陡度为27。典型的粒径分布如下:62%重量小于2 Mm;37%重量小于I Mm;26%重量小于0.5 Mm ; 11%重量小于0.25 Mm。GE亮度为86。由滤饼制备经苯乙烯马来酸酐处理的高岭土样品(例如，用苯乙烯与马来酸酐比率为约1:1的苯乙烯马来酸酐处理)，并且在Cowles混合机中以2，000 rpm混合20分钟。以高固体生产样品。在环境温度下测定Brookfield粘度(#2轴)。
[0064]表
【权利要求】
1.一种用于在纸产品上的涂层的矿物组合物，所述组合物包含: 用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物，其中所述纸产品具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有缺乏所述矿物组合物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。
2.权利要求1的矿物组合物，所述组合物还包含基本上缺乏钠的含水溶液。
3.权利要求1的矿物组合物，其中所述第一Cobb值为约I g/m2-约25 g/m2。
4.权利要求1的矿物组合物，其中所述矿物的形状因子为至少约20。
5.权利要求1的矿物组合物，其中所述矿物组合物还包含pH调节剂。
6.权利要求5的矿物组合物，其中所述pH调节剂包含氢氧化铵。
7.权利要求1的矿物组合物，其中所述基于苯乙烯的聚合物为苯乙烯马来酸酐，其量为约5-约400磅苯乙烯马来酸酐/吨干高岭土。
8.权利要求1的矿物组合物,其中所述矿物的传导率小于约12,000PS。
9.权利要求1的矿物组合物，所述矿物选自高岭土、滑石、石膏、硅藻土、碳酸钙、绿坡缕石、膨润土、蒙脱土、天然粘土和合成粘土。
10.权利要求1的矿物组合物，所述组合物还包含选自磷酸盐、硅酸盐和丙烯酸酯的分散剂，其中所述分散剂缺乏钠。
11.权利要求1的矿物组合物，其中所述涂层可印刷。
12.一种用于制备矿物浆料的方法，所述方法包括: 在含水组合物中分散用基于苯乙烯的聚合物处理的矿物。
13.权利要求12的方法，其中所述含水溶液基本上缺乏钠。
14.一种用于制备纸产品的涂层的方法，所述方法包括: 在所述涂层中提供矿物浆料，其中所述纸产品具有第一 Cobb值，该第一 Cobb值比具有缺乏所述矿物的涂层的纸产品的第二 Cobb值小。
15.权利要求14的方法,其中所述第一Cobb值为约I g/m2-约25 g/m2。
16.权利要求12的方法，其中所述矿物的形状因子为至少约20。
17.权利要求12的方法，其中所述含水组合物还包含pH调节剂。
18.权利要求17的方法，其中所述pH调节剂包含氢氧化铵。
19.权利要求12的方法，其中所述基于苯乙烯的聚合物为苯乙烯马来酸酐，其量为约5-约400磅苯乙烯马来酸酐/吨矿物。
20.权利要求12的方法，其中所述矿物的传导率小于约12,000PS。
21.权利要求12的方法，其中所述矿物浆料包含选自滑石、石膏、硅藻土、碳酸钙、绿坡缕石、膨润土、蒙脱土、天然粘土和合成粘土的矿物。
22.权利要求12的方法，其中所述含水组合物包含选自磷酸盐、硅酸盐和丙烯酸酯的分散剂，并且其中所述分散剂缺乏钠。
23.权利要求14的方法，其中所述涂层可印刷。
24.权利要求1的矿物组合物，其中所述矿物包含高岭土和滑石至少之一。
25.权利要求12的方法，其中所述矿物包含高岭土和滑石中至少之一。
26.权利要求14的方法，其中所述矿物包含高岭土和滑石至少之一。
【文档编号】D21H19/64GK104080976SQ201280056276
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年9月12日 优先权日:2011年9月15日
【发明者】I.伊尔迪林, R.J.普吕特, P.M.梅扎尼斯 申请人:英默里斯颜料公司