[发明专利]尺寸为100nm的苯乙烯颗粒的胶乳在用于造纸的涂料液中作为流变剂的用途、涂料液以及用于获得涂有该涂料液的纸的方法

说明书

本发明涉及纸领域，更尤其涉及被称为“流变改性剂”的某些添加剂。这些添加剂涉及涂料液的制剂，所述制剂为旨在施用于纸张表面的水性制剂。

本发明更尤其涉及施用具有利用低剪切速率增加这些涂料的粘度并且在高速率下降低该粘度的特性的流变改性剂。这种折衷方案对应于获得可加工的(增加低梯度粘度)并且可以在高速下或具有高固体含量用于涂布(增加高梯度粘度，以平衡叶片压力的增加)的涂料液。

根据本发明的流变改性剂除了制造简便之外，还产生现有技术的流变改性剂从未达到的性能水平：尽管这些调节剂使具有高剪切速率的涂料继续增稠(虽然很微弱)，但是本发明的流变改性剂在这个应力范围中表现如同增塑剂。

后续将看到，上述特性在高速涂布方法(1000至2000m/s)或施用高固体含量涂料(大于其总重量的70％)的那些方法或特征在于低沉积的那些方法，或者这些方法的组合中尤其具有优势。另外，这些结果可通过利用本发明的流变改性剂直接地替换涂料的主要粘合剂的一部分(尤其是昂贵的化合物)来获得：结果，该制剂的成本得到了显著改进。

在通过涂布来制造纸的背景中，在使用胶版印刷法或凹面印刷法时，将称为“涂料液”的水性组合物沉积在纸基的表面上，该水性组合物的功能在于使得所述纸张具有一定数目的特性，如不透明度、亮度、白度或可印刷性。

这些涂料液由水、一种或更多种矿物填料(如天然的或合成的碳酸钙、高岭土、滑石或二氧化钛)、一种或更多种水溶的或者水不溶的天然来源(如淀粉、酪蛋白或羧甲基纤维素(CMC))和/或合成来源(如苯乙烯-丁二烯胶乳乳液或苯乙烯-丙烯酸酯胶乳乳液和乙烯共聚物)的粘合剂，以及各种添加剂(如分散剂、保水剂、光学增白剂等)构成。

在这些添加剂中的一种特定类别使得能够优化涂料的与涂布方法的参数相关以及与所述涂料期望特性相关的流变特性，即流变改性剂。如名称所表示的，这些产品的目的是调节涂料液的流变性(即调整其粘度)，以适于施于其的应力。

为此，最重要的是，涂料液可被简单地泵送和滤入涂布方法的供应线路中，并且不会有形成泡沫或飞溅的趋势和过于快速沉降的趋势。在涂料液不会过稀的情况下，这个要求对应于增加使用Brookfield^TM粘度设备在100转/分钟和25℃下测量的低剪切速率粘度或布鲁克费尔德(Brookfield)粘度。

另一个主要的流变特性是通过使用毛细管粘度计在25℃测量的由ACAV粘度值表示的高剪切速率粘度，其中在施用涂布叶片刮去过多沉积涂料液时，涂料可经受与在涂布法期间所观察的那些相同数量级的高剪切速率(10⁵至3×10⁶s^-1)。高剪切速率粘度是其中施用叶片压力的决定因素。高剪切速率粘度越大，叶片压力就必须越大以控制沉积的涂层重量。

因此，由于它们具有经济和/或品质优势，所以数年来已经观察到增加的涂料液固体含量和增加的涂布速度的趋势。这是因为增加的涂料液固体含量能够降低成本：从而降低干燥涂料液所需要的能量。该增加还使得能够改善纸的品质：降低涂料液向纸基的渗透，这有利于改善亮度。然而，干固体含量的增加导致剪切粘度的增加，从而导致必需叶片压力的增加。

较快的涂布速度产生叶片水力的增加，从而产生待施加的压力的增加。之后叶片压力的增加可达到不可接受的水平，通常伴随已知表述为“流出”或“珠(pearl)”的涂料溢出。

因此，对于本领域技术人员来说，具有本发明流变改性剂变得很有用，该流变改性剂使得能够达到必需的低剪切速率粘度并降低高剪切速率粘度，以在没有超出其工艺限制同时还避免形成溢出的情况下利用提高速度或提高涂料液固体含量的益处。该事项在文献WO 84/04491中有述。

在现有技术的流变改性剂中，将天然来源产品(其中最普遍的是羧甲基纤维素(或CMC))和合成来源的那些之间进行区分。在后者中，众所周知的是丙烯酸聚合物，包括ASE(碱膨胀乳液)和HASE(疏水改性碱膨胀乳液)聚合物。乳液中的第一指定化学品是(甲基)丙烯酸与这些酸的酯的均聚物或共聚物，乳液中的第二指定化学品是基于(甲基)丙烯酸、这些酸的酯和疏水单体的共聚物。

不考虑应力水平或剪切速率，所有这些流变改性剂均表现如同增稠剂。最近已出现的CMC、以及ASE或HASE聚合物不但增加了布鲁克费尔德粘度，而且总是增加高剪切速率粘度。

因此，文献EP 1,611,238一般性地描述了ASE和HASE以及优选的相关增稠剂(包含少于以重量计10％疏水单体)的该性能。我们注意到，此类产品已经在文献W099/33890公开。