[发明专利]用于纤维网的淀粉基填充剂和涂布颜料组合物及其制备方法

说明书

依据权利要求1的前序部分，本发明涉及制备淀粉基填充剂和涂 布颜料组合物的方法。

在该种方法中，在干相利用合适的精制方法将淀粉基原料或相应 的有机聚合物精制至所需颗粒大小。

本发明还涉及权利要求10的填充剂和涂布颜料组合物。

在纸的制备中，通常使用不同颜料以改善纸的亮度和不透明度。 一般而言，这些颜料为无机的，同时其密度为约2.1-5.6kg/dm³。然而， 也已长时间使用密度分别为1.1和1.05的尿素-福尔马林树脂颜料和 聚苯乙烯颜料等有机颜料。然而，这些有机颜料存在某些问题。因此， 聚苯乙烯颜料不能经受住造纸厂干燥区的热量而不熔化，同时UF颜 料易分解并放出福尔马林。

当将颜料用作造纸填料时，当从纸上去除水时如何使颜料保持在 纤维网中，即颜料保留，通常就是一个挑战。密度间的巨大差异降低 了保留，必须通过加入几种助剂予以抵消。因此，造纸一般优选其密 度与造纸纤维或水的密度相近(即约1000kg/m³)的颜料。

多年来，已在得到具有高光散射系数和高亮度的颜料方面作了尝 试。此外，喷墨打印机的使用给了所述颜料全新的作用。在这些设备 中，图片或文本由体积为几皮升的墨滴产生。此时，非常有利的是颜 料或纤维吸收着色剂中的溶剂从而使墨滴中的着色剂不会随着扩散 的进行而散开。这特别适用于具有颜料涂层的纸。

我们先前的申请(FI专利申请20040741)描述了由淀粉基原料制 备多孔颗粒的方法。在该方法中，利用两步法制备所述颗粒，其中首 先将淀粉基原料溶解在有机溶剂或有机溶剂和非溶剂(例如水)的混合 物中，接着通过用非溶剂稀释所述溶液使淀粉组分从所述混合物中沉 淀出来。

该方法得到基本上为圆形的多孔颗粒。这些颗粒适于用作例如用 于纸的填充剂和颜料。所述衍生物为热塑性(T_g通常为约150-160℃)， 这是有利的，因为所述颗粒在压延过程中经历塑型，从而使纸变得光 滑。当与天然淀粉进行比较时，酯化(例如乙酰化)提高产物的热稳定 性。当所述产物在高温下用作颜料时这点尤其有利。

本发明目的在于提供制备多孔淀粉衍生物颗粒的另一种解决方 案。

本发明基于以下想法：冷却固体淀粉基原料，然后在喷射精制机 中精制至所需细度。该方法得到颗粒大小分布窄和具有多孔表面结构 的颗粒，同时所述颗粒具有非常好的光学性能。这些颗粒可用于涂布 和填充纸。如果需要，可同时精制有机颗粒和无机颗粒。

结果，本发明得到了用于涂布和填充包括纸或纸板的纤维网的颜 料，所述颜料包含有机聚合物，该有机聚合物表面结构为多孔性的， 所述多孔性通过在低温喷射精制所述产物获得，特别是在-50至 -195℃温度加料。

更具体地，本发明方法的特征主要在于权利要求1特征部分所述 内容。

而本发明产物的特征在于权利要求10特征部分所述内容。

本发明可获得明显的优势。本发明解决方案也适用于不溶于易汽 化的有机溶剂的原料。因此，可将淀粉聚合物(例如乙酰基的，DS＝1) 用作原料，其较取代度高的衍生物明显易得，同时其在现有技术中不 适于用作颜料的原料(溶解/沉淀法)，因为其几乎完全不溶于水和有机 溶剂。

依据本发明另一个优选的实施方案，制备取代度为1-3的淀粉乙 酸酯，并利用喷射精制将其精制至约1-约100μm的颗粒大小。虽然 最初通过沉淀制备了所述产物，但当使用非常冷的原料进行喷射精制 时，本发明已观察到意想不到的有利变化。

可作为淀粉衍生物(例如淀粉乙酸酯)制备方法的延续进行精制。

在本发明的一个应用中，可为待制备糊状物组合物选择所需的淀 粉乙酸酯/矿物颜料比率，例如碳酸钙/淀粉乙酸酯比率。以下事实示 例了所述方法的实用范围：淀粉原料精制过程中的无机组分可为可溶 于水的盐，例如乙酸钠。

应当引起注意的是淀粉加工公司和造纸工业均对有机颜料尤其 是淀粉基颜料十分感兴趣，因为其具有可燃性、质轻并具有良好的技 术性能。

下文将在所附图片和详细解释的帮助下对本发明进行更详细地 考察。

图1从用于本发明应用的设备的正面示出了基本结构，

图2示出了淀粉乙酸酯的SEM图，所述淀粉乙酸酯已利用液氮 冷却的喷磨机精制过，和