Состав для мелования бумаги Советский патент 1979 года по МПК D21H1/10 C09D3/74 

Изобретение относится к полимерным составам, используемым в качестве покрытий, например, для бумаги. Известен состав для мелования бум ги на основе виниловых эфиров карбоновых кислот и сопутствующих добавок. Данный состав высоковязкий, что не обеспечивает хорошего качества по крытия 1 . Наиболее близким к предложенному составу по технической сущности является состав для мелования бумаги, включающий казеин или крахмал, синт тическое связующее, пигменты, эмульгатор, диспергатор для пигментов и воду (2). Однако указанный состав обладает низкими реологическими свойствами, а готовое покрытие - низкими физикомеханическими свойствами. Цель изобретения - снижение вязкости состава и повышение сопротив- ления отделению волокон. Это достигается тем, что состав, включающий казеин или крахмал, пигменты, эмульгатор, диспергатор для пигментов и воду, в качестве связующего содержит сополимер 70-95 вес.% винилацетата и 5-30 вес,% этилакрилата и/или сложного винилового эфира неразветвленных монокарбоновых кислот, а в качестве эмульгатора - смесь 5-95 вес.% сульфированного продукта взаимодействия 1 моля алкилфенола с неразветвленным или разветвленным алкильным остатком с 6-20 атомг1ми углерода с 2-8 молями этиленоксида или пропиленоксида и 5-95 вес.% продукта взаимодействия 1 моля алкилфенола с неразветвленным или разветвленным алкильным остатком с 6-20 атомами углерода с 1-40 молями этиленоксида или пропиленоксида и/или соединения общей формулы HO-(CH2-CH.j-o- |g-{CH-CHj-o-У(СН.,-СН,-О-)Н , где 01 «2-40, , с-2-40, при следуняцем соотношении компонентов состава, вес.% Казеин или крахмал 2,5-20 Синтетическое связующее 1 -15 Эмульгатор0,02-0,45 Пигменты25-47,5 Диспергатор для пигментов 0,05-0,15 ВодаОстальное. Найдено, что существенно улучшает не только стабильность массы дпя мап вания бумаги, особенно сопротивление сдвигу, но и сопротивление отделению волокон от поверхности полученной ме лованной бумаги без неблагоприятного изменения вязкости массы для мшюван содержащей крахмал, если в сополимер образующий дисперсию, дополнительно ввести винилсульфокислоту или/и стиролсульфокислоту в количестве 0,1-5% предпочтителр но около 2S, от носит ель но мономерной смеси Однако применение этих соединений в полимерных дис персиях наряду с их значительно улуч шенной стабильностью существенно улу шает сопротивление отделению волокон от поверхности мелованной бумаги, не оказывая этим вредного влияния на реологические свойства, прежде всего при использовании крахмала как натурального связующего, В качестве сомо номера с винилацетатом применяют винилпропионат или высший эфир нераэветвленной монокарбоновой кислоты с числом атомов углерода до 12 или этилакрйлат или их смесь. Количестванное соотносиение винилацетата к сомономеру может составлять 70:3095:5, преимущественно 80:20-90:10. Под высшими винилов)Ши эфирами, подразумевают, например, винилбутира винилкапронат, виниллаурат, В качестве катализаторов при полимеризации преимущественно применяют редокс системы перекисей сульфатов аммония или щелочных металлов и бисульфатов аммония или щелочных металлов, или аскорбиновой кислоты. Для получения дисперсии могут быть эмульгированы все компоненты реакции. Часть эмульс загружают в реакционный сосуд, добав ляют перекись редокссистемы и смесь нагревают до температуры реакции. Остаток эмульсии смешивают со вторым компонентом редокссистемы и. эту смес вводят непрерывно. Одна из главных проблем, при использовании поливинилацетатной дисперсии состоит в том, что приготовленная так масса для мелования бумаги при пр}1мешивании крах мала в качестве натурального связующего имеет слишком высокую вязкость и поэтому не может обрабатываться современнЕлми быстроходными агрегата,ми для мелования. В противоположност этому сами массы для мелования бума ги, которые получены по предлагаем му способу и содержат поливинилацетатную дисперсию, маловязки при содержании твердого вещества выше 50%. Вязкость незначительно изменяется после 24 ч выдерживания. Кроме того, массы для мелования тер1.к устойчявЫ(, устойчивы к хранению и к электролитам. Прежде всего они устойчивы к напряжению сдвига. Поэтому они особенно пригодны для обработки вальцами и ракельными установками для мелования. Массы для мелования имеют преимущественно 25-55% твердой фазы. Доля сополимера 2-;30%, содержание пигмента наполнителя 50-95% от общего количества твердого вещества, содержащегося в массе для мелования. Масса для мелования бумаги может состоять из натуральных связукмдих до 40% растворимого крахмала или казеина или смеси этих веществ (относительно содержания твердой фазы). К употребляемым наполнителям, которые добавляются в массу для мелования, относятся каолин, китайский глинозем, сульфат бария, карбонат кальция, двуокись титана и т.д. Кроме того, в массе для мелования содержится диспергатор для пигментов и может содержаться оптический осветлитель, пеногаситель, воск или пластификатор, В качестве диспергаторов применяют, например,соли полиакриловой кислоты, высокомолекулярные водорастворимые полифосфаты, В приведенных примерах описывается получение массы для мелования бумаги при применении дисперсий, которые составлены следующим образом. Дисперсия А: 50%-ная водная сополимерная дисперсия из 600 вес.ч. винилацетата и 148 вес.ч. винилпропионата, полученная при применении 11,3 вес.ч. прореагировавшего с 2 молями этиленоксида и затем сульфированного октилфенола и 8,4 вес.ч. прореагировавшего с 8 молями этиленоксида нонилфенола в качестве эмульгаторов и пероксидисульфатов a 1мoния и калия и бисульфита натрия в качестве катализатора. Дисперсия Б: 50%-ная водная сополимерная дисперсия из 600 вес.ч. винилацетата и 148 вес,ч.:.ч этилакрилата с такими же эмульгаторами и катализаторами, как в дисперсии А. Дисперсия В: 50%-ная водная сополимерная дисперсия из 600 вес.ч, винилацетата и 148 вес.ч. винилпропионата. Смесь эмульгаторов: 11,3 вес.ч. прореагировавшего с 6 молями этиленоксида и затем сульфированного октилфенола и 8,4 вес.ч. прореагировавшего с 40 молями этиленоксида октилфенола. Дисперсия Г: 50%-ная водная сополимерная дисперсия из 600 вес.ч. винилацетата и 148 вес,ч. винилпропионата. Эмульгаторы: 11,3 вес.ч. прореагировавшего с 2 молями этиленоксида и затем сульфированного нонилфенола и 8,4 вес.ч. эмульгатора общей формулы HO-(CH2-CH2-O-)Q-(CH-CH2-0-)-(CH2-CH., СНз с 10% полиоксиэтилена, причем палиоксипропилен, содержащийся в нем, имеет мсЗл.вёс I 1750,

Пример 1,

A. Диспергатор для пигмента растворяют в 50 вес.ч, воды. При быстром перемешивании подмешивают 100 вес.ч китайского глинозема.. После этого добавляют 10 вес.ч. 20%-ного раствора крахмала при комнатной температуре (растворенный при 80-90 с) .Из это извести приготавливают с 10 вес,ч. дисперсий А-Г и воды массу для мелования бумаги с содержанием твердого вещества 45 вес.%.

Результаты приведены в табл.1.

Б. 45%-ную массу для мелования получают из 5 вес.ч. одной из дисперсий Б,в,Г и 15 вес.ч. крахмала согласно примеру 1А.

Результаты приведены в табл.2.

.Пример 2. Из дисперсии Д и Г по примеру 1Л получают массу для Мелования с содержанием твердой фазы 50 вес.%.

Результаты приведены в табл. 3.

Пример 3. Казеиновую массу для мелования с содержанием 50%-ной твердой фазы получают из следующих компонентов: 70 вес.ч. китайской глины, 30 вес.ч. карбоната кальция, 5 вес.ч. казеина, 12,5 вес.ч. полимерной дисперсии Л или Б. Перед смешиванием с раствором едкого натрия казеин разваривают в течение 30 мин при . Значение рН в массе для мелования доводят до 9 раствором едкого натрия.

Результаты приведены в табл.4.

Массой для мелования покрывают бумагу-основу из расчета 9 г/см. Бумагу с нанесенным слоем сатинируют суперкаландром и затем выдерживают 24 ч при и 65% относительной влажности. Способность связывать наполнитель измеряют на пробном печатном станке Института полиграфической техники (Нидерланды).

Результаты приведены в табл.5.

Приготовление дисперсий.

В размешивающем механизме в воде эмульгируют приведенные в табл.6 смеси эмульгаторов и мономеров, . 100 вес.ч. этой смеси загружают в полимеризационный разметиваняций аппарат, добавляют 2 вес.ч. персульфата аммония и нагревают до . Основну часть эмульсии смешивают с 2 вес.ч. бисульфита натрия. Смесь в течение 90 мин добавляют к заложенному количеству, причем температуру медленно повышают до . По окончании добавления температуру медленно повышают до и в заключение вьадерживают еще 30 мин при продувании над ней воздуха.

В табл.6 применены следующие обозначения.

Эмульгаторы 1-6 г

1.Октилфенол, замещенный 2 молями этиленоксида и затем .сульфированный.

2.. Октилфенол, замещенный 16 молями этиленоксида и затем сульфированный.

3. Октилфенол, замещенный 6 молями этилено1ссида и затем сульфированный.

4. (онилфенол, замещенный 8 молями этиленоксида.

5.Октилфенол, замещенный 40 мо.пями этиленоксида.

б.Плюроник 61 Вайандот Кемикэлз: эмульгатор, содержащий 10% полиоксиэтилена и полиоксипропилена, причем часть полиоксипропилена имеет мол.вес 1750.

Мономеры:

VA - винилацетйт; VP - аинилпропионат; ЕА - этилактилат,NV5 - ви0нилсульфонат натрия.

Пример 4.

Состав а. Диспергирующее сре.цство для пигмента растворяют в 50 вес.ч.

5 воды. Б быстроходном размешивающем аппарате размеишвают 100 вес.ч. каолина. Затем при комнатной температуре добавляют 10 вес.ч. 20%-ного pacfвора крахмала(замешивают при 80-90 0.

0 Из этой массы берут 10 вес.ч. дисперсии и соответствующее количество воды и используют в качестве состава для мелования бумаги.

Состав Ь. Состав для мелования

5 готовят из 5 вес.ч, дисперсии и 15 вес.ч. крахмала по примеру 1А.

Состав с. Составляют казеиновый состав с содержанием твердого вещества из следующих компонентов:

0 70 вес.ч. каолина, 30 вес.ч. карбоната кальция, 5 вес.ч. казеина, 12,5 вес.ч. полимеризатной дисперсии. Казеин перед сйешиванием выдерживают в течение 30 мин с натронной щелочью

5 при 50с. С помощью натронной щелочи состав для мелования доводят до рН 9.

Составом для мелования покрывают сырую бумагу, причем расход 9 г/м.

0 Покрытую бумагу сатинируют на суперкаландре и в заключение выдерживают 24 ч при и 65% относительной влажности воздуха. Способность принимать пигмент измеряется посредством

5 печатного прибора для пробной печати ОСТ. Полученные величины - относительная мера способности принимать пигмент.

Результаты, полученные с различ0ными составами для мелования бумаги, приведены в табл.7.

Таблица 1

Таблица 6

Т а б л и ц а Примечание : Формула изобретения Состав для мелования бумаги, вклю чающий казеин или крахмал, сиитетиче кое связующее,пигменты, эмульгатор, диспергат- - для пигмеятов и воду,отличагощ.ийсй ,с целью снижения вязкости состава и повышения сопротивления отделению волокон в качестве синтетического связующего он содержит сополимер 70-95 вес.% винилацетата и 5-30 вес.% этил акрилата и/или сложного винилового эфира;неразветвленных монокарбоновых кислот. В качестве эмульгатора смесь 5-95 вес.% сульфированного продукта взаимодействия 1 моля алкилфенола.с неразветвленным или разветвленным алкильным остатком с 6-20 атомами углерода с 2-8 молями этиленоксида или пропиле ноксида и 5-95 вес,% продук та взаимодействия 1 моля алкилфенола с нераэветвленнБпч или разветвленным FKR содержание твердого вещества; FORD 4 - FORD-BECHER О 4/20С; BROOKF - вискозиметр реакции BROOKF3ELD, X - дисперсия по патенту ОНИ № 3282866 обороты шпинделя-5100 об/мин; (для сравнения). алкильным остатком с6-20 атомами углерода с 1-40 молями этиленоксида или пропиленоксида и/или соединейня общей формулы HO-(CH2-CH.j-0-7a-CCH-CVO-V V 2-3 cM. гдеая2 40, , cs2-40, ри следующем соотношении всех омпонентов состава, вес.%: Казеин или крахмал 2,5-20 Синтетическое связующее 1-15 Эмульгатор 0,02-0,45 Пигменты 25 -47,5 Диспергатор для пигментов 0,05-0,15 Вода .Остальное Источники информации, принятые вб . нимание при экспертизе . - 1. Патент Франции № 1497368, кл, D 21 Н, 1971. 2. Патент США W 3282866, кл. 260-8, 1966.