[发明专利]两亲性和非水溶性梳形(甲基)丙烯酸聚合物在纸涂料液中的用途

说明书

本发明涉及纸张的领域，并且更具体地涉及以表述“流变改性剂”和“保水剂”为人所知的某些添加剂。这些添加剂包含在纸涂料制剂(旨在应用于纸片表面的水性制剂)中。

本发明更具体地涉及应用具有以下特性的某些聚合物添加剂：在低剪切梯度下增加涂料粘度和在高梯度下降低涂料粘度，同时提高所述涂料的保水性。这种折中方案对应于获得这样的涂料：

-易加工的(增加低梯度粘度)，

-可用于高速或高固含量应用(降低高梯度粘度，以抵消刀片压力的增加)，

-其水和水溶性物质很少渗透到纸片中(以这种方式限制应用工艺期间未使用和再循环的涂料中的流变变化)。

这些添加剂是具有(甲基)丙烯酸骨架的梳形非水溶性聚合物，所述甲基)丙烯酸骨架上接枝有包含至少一种苯乙烯或C1-C4(甲基)丙烯酸酯类的疏水性单体和至少一种羟基-或甲氧基-聚亚烷基二醇单体的侧链。因为所述聚合物既富含疏水性单体又富含聚亚烷基二醇单体，所以所述单体的含有使得所述聚合物具有两亲性。

在通过涂布制造纸片的情况中，称为纸涂料的水性组合物沉积在基底纸张表面上，其作用是在使用胶版(offset)印刷或日光胶版(heliography)印刷方法时赋予所述纸片一些特性，例如不透明性、亮度、白度或可印刷性。

这些制剂由水、一种或更多种矿物填料(mineral load)、一种或更多种粘合剂(无论是否溶于水)以及多种添加剂(例如分散剂、保水剂、荧光增白剂、流变改性剂等)组成。

在涂料流变性中，首要的是拥有这样的产品：其在应用工艺的供应系统内易于泵送和过滤，并且既没有形成泡沫或飞溅的趋势，也不会过快沉降。这种需要对应于增加低剪切速率粘度或通过Brookfield^TM装置在100转份钟和25℃下测量的Brookfield^TM粘度，否则所述纸涂料液体性太大。

另一个主要的流变学特征是高剪切速率粘度，其通过在毛细管粘度计中在25℃下测量的ACAV粘度来表示，在所述毛细管粘度计中所述涂料可经受高剪切速率(10⁵至3×10⁶s^-1)，其数量级与使用涂料刀片刮掉过量沉积的纸涂料的涂布方法中观测到的那些速率相同。高剪切速率粘度是施加的刀片压力的决定因素。该粘度越大，为控制沉积层的重量所需的刀片压力越高。

增加涂料的干固含量和涂布速度是近年来观察到的趋势，因为它产生了经济和/或定性优势。但是，干固含量的这种增加导致剪切粘度增加，并因此导致必需的刀片压力增加。同时，较高的涂布速度引起刀片上的液压增加，并因此使施加的压力增加，从而可导致涂料溢流(以术语“渗出(bleeding)”或“珠状物(pearls)”为人所知)。文件WO 84/04491中描述了该问题。

该双重需求需要降低水和水溶性物质迁移穿过纸张的现象。试图使这种迁移尽可能地减少，从而防止应用工艺期间未使用和再循环的涂料中的流变变化。这被称为试图改善(即增加)的保水现象。

在流变改性剂和保水剂方面，近年来开发了特定类型的具有(甲基)丙烯酸骨架的梳形聚合物，所述(甲基)丙烯酸骨架具有可包含疏水性单体(如丙烯酸乙酯或丙烯酸丁酯)的羟基-或甲氧基-聚亚烷基二醇侧链。这些是水溶性聚合物的水溶液，特别是例如由公司COATEX^TM在纸张领域的Rheocarb^TM产品范围中开发的那些。

目前，若干专利描述了这些结构在纸涂料中的应用特性：WO01/96007A1、WO 04/044022A1、WO 04/041883A1、WO 07/069037A1和WO 08/149226A1。这些聚合物可借助经其改善流变的矿物材料的悬浮液引入到纸涂料中(WO 01/96007A1)。这些聚合物除了能增加涂料的Brookfield^TM粘度之外，还可改善其光学白度(WO 04/044022A1)和亮度(WO 04/041883A1)。还已知聚合物不仅增加涂料的保水性(WO 07/069037A1)，还增加聚合物的高剪切梯度粘度(WO 08/149226A1)。

本申请人在这些文件中强调：

-疏水丙烯酸乙酯或苯乙烯单体总是任选的(特别如WO 01/96007A1、WO 04/044022A1、WO 04/041883A1和WO 07/069037A1中所指出的)；