[发明专利]基于氧化钛和二氧化硅的混合遮光剂的制备和用途

说明书

本发明涉及作为遮光剂的特别是用于层压纸中的基于TiO₂的组合物及可获得所述组合物的制备方法。

层压纸，通称为装饰纸，是设计用于装饰工业的层压纸张的制备中所采用的具有不透明性和装饰性功能的表面元件。

装饰纸的一个特殊性在于它具有极高的TiO₂百分比，可高达干纸张质量的40％。

作为对比，印刷和书写纸中该含量最大值为10％。

事实上装饰纸所需的不透明性的程度是这一高TiO₂含量的理由。所述纸经过层合步骤，使得它变为透明。因为这与其不透明性和装饰性功能不相适应，必须通过添加遮光剂加以弥补。

二氧化钛通常用于这一应用，因为由于其高折射率它是可提供所需不透明程度的唯一白色颜料。

但WO89/08739申请提出用沉淀无定形二氧化硅以5至40wt％的比例来取代TiO₂，并使用对应的混合物作为造纸工业中原料，因为它们更便宜。

通常由纤维素纤维和分散于水中的其中主要部分为TiO₂的无机原料的混合物来制备纸张。这种混合物容纳于“胸箱(breastbox)”中，所述胸箱给帆布加料，在所述帆布上通过排水和过滤形成所述纸张。在过滤过程中，所述纤维素纤维和一部分无机原料被保留在所述帆布上，而无论是否与缠绕在一起的纤维发生相互作用。如此获得了“纤维垫”，在干燥后形成纸张。

事实上，业已证实，仅有一部分初始数量的TiO₂保留在所述纤维垫上，此外，这一部分通常过度附聚导致TiO₂无法展现最大不透明度。

为减少形成纤维垫过程中TiO₂的这一损失，造纸商一般向纤维素混合物中引入助留剂。这些试剂通常是阳离子聚合物，它们通过均质和异质絮凝(homo-and hetero-flocculation)现象使得所述，TiO₂颗粒固定在所述纤维上。

然而，在保留遮光载荷如二氧化钛的情况下，使用带电荷的聚合物由于絮凝过量及过于密集造成不透明功效损失。

因而，看起来简单地在所述纤维垫上保留TiO₂的作法导致遮光率不充分。还必需以充分分散的形态来在所述纤维垫上保留所述TiO₂，以便能够保留其颜料性能和形成良好不透明能力。有利的是，在使用较少TiO₂的情况下能够获得相同的不透明度。从而可显著增加TiO₂的遮光率。

为此，国际专利申请WO97/18268提出了处理TiO₂颗粒表面的方法。所述处理包括用单层无机颗粒如二氧化硅对其覆盖，所述无机粒径小于TiO₂颗粒。这种单层颗粒涂层可使得所述TiO₂颗粒互相产生间隔。

本发明具体地涉及满足上述所有要求的基于TiO₂的新型组合物。

更具体来说，本发明提出既能够改进纤维垫形成过程中TiO₂的保留特性、又能使TiO₂保留在对不透明度损害最小的絮凝结构中的新的遮光剂体系。

因此，本发明人证实，通过在TiO₂颗粒之间插入无论是否呈聚集态的称为无机间隔剂的颗粒来产生混合无机絮凝物，解决了无机填料凝聚问题。

按照本发明获得的混合无机絮凝物是有利的，其原因是：

-它们使得在纸张形成的各个步骤中所述TiO₂颗粒保留充分的分散，从而TiO₂可最大限度地发挥其颜料特性，并因此赋予干纸以不透明性。

-它们具有开放的结构，有利于更好地保留。

-它们还表现出对在纤维垫排水和干燥过程中发生的毛细管力和在纸张制造过程中可能发生的剪切作用具有足够的耐受力。

事实上，源于至少一种无机间隔剂与TiO₂缔合的混合无机絮凝物的内聚力依赖于在TiO₂与所述间隔剂之间建立的离子键的坚固性。这种内聚力直接来自用来制备所述混合无机絮凝物的方法。