[发明专利]用于碳酸钙颜料的聚乙烯醇粘合剂

说明书

                      发明背景

纸工业使用纸涂料组合物，以向制成的纸赋予所需强度和装饰性能。涂料组合物典型地是主要由矿物质颜料和颜料粘合剂组成的水分散体，矿物质颜料是如粘土、碳酸钙、二氧化硅、和二氧化钛，颜料粘合剂是如淀粉和合成聚合物乳液。涂料组合物也可包含低水平的添加剂，如增稠剂、湿润剂和润滑剂。

通常通过高速涂敷机，如叶片涂敷机、气刀涂敷机、棒式涂敷机和辊式涂敷机，将涂料组合物涂敷到纤维素材料的连续纤网，如纸上。趋势是使用更快的涂敷机，以增加生产率和使用更高固含量的涂料组合物，以减少干燥成本和改进粘合剂分布，从而提高纸质量。

包含细粒子尺寸颜料，如碳酸钙的涂料已经显示，特别可用于改进喷墨记录纸的性能。U.S.5,643,631(Donigian等，1997)和U.S.5,783,038(Donigian等，1998)公开了热喷墨记录纸，引入热老化的沉淀碳酸钙和粘合剂，如聚乙烯醇、淀粉、和羧甲基纤维素。在聚乙烯醇或淀粉溶液中，采用细粒子尺寸碳酸钙淤浆的涂料组合物，进行纸的处理，导致喷墨印刷物的改进的光密度。合适的聚乙烯醇粘合剂的例子是Airvol107聚乙烯醇，它是98-98.8％水解的。在加入颜料淤浆之前，“蒸煮”粘合剂以获得溶液。

在喷墨涂料体系中使用聚乙烯醇及其衍生物作为粘合剂是本领域公知的。例如，C.A.Finch在聚乙烯醇-开发Wiley，1992，555-556页的文章描述了使用聚乙烯醇作为粘合剂，用于喷墨打印纸。据报导，一般使用98-99％水解的和4％粘度为25-31cP(Poval-PVA-117)的聚乙烯醇。

在Tappi杂志，80卷，NO.1，1997年1月，68-70页，John Boylan的题目为“在喷墨打印纸中使用聚乙烯醇”的文章中，描述了使用各种等级的聚乙烯醇，用于涂敷纸。注意到当在纸涂料中与二氧化硅颜料一起使用时，在油墨光密度和干燥时间方面，部分水解等级的聚乙烯醇提供最好的印刷性能。然而，聚乙烯醇/二氧化硅涂料的最终粘度随固体的少量增加而急剧增加。由于粘度的增加，根据聚乙烯醇的等级，最大固含量约为25-30％。部分水解的低/中等分子量级别使得可以获得最高水平的涂料固含量。

在使用聚乙烯醇作为颜料粘合剂用于纸涂料方面，有许多专利。例如：

U.S.4,478,910(Oshima等，1984)公开了喷墨记录纸，该纸包括具有特定上胶程度的基础片材，该片材含有涂层，该涂层包括水溶性聚合物粘合剂和细二氧化硅粒子。二氧化硅粒子具有大于200m²/g的特定表面积，和由于它们的光密度，聚乙烯醇或其衍生物作为粘合剂是所需的。在实施例中使用PVA117，由Kuraray制造。

U.S.4,780,356(Otouma等，1988)公开了记录片材，该记录片材包括在纸表面上含有多孔粒子的纸片材。多孔粒子(如二氧化硅、二氧化硅-氧化铝、氧化铝、和二氧化硅-氧化硼)的平均孔尺寸为10-5000埃，孔体积为0.05-3.0cc/g，和平均粒子尺寸为0.1-50μm。作为粒子的粘合剂，聚乙烯醇的使用量可以为5-60wt％(优选20-40wt％)，基于粘合剂和粒子的总重量。在实施例中使用PVA117，由Kuraray制造。

U.S.5,057,570(Miller等，1991)公开了制备高固含量的含水纸涂料组合物的方法，其中将部分水解的低分子量聚乙烯醇的干燥微粒固体加入到高固含量的含水颜料分散体中并混合，没有外部加热，直到溶解。含水颜料分散体典型地包含固体水平为70-76％的粘土和/或碳酸钙。

U.S.5,270,103(Oliver，1993)公开了含有涂料和适于采用水基油墨印刷的接收器片材，包括颜料，聚乙烯醇粘合剂，和另外的粘合剂组分。聚乙烯醇是至少87摩尔％水解的，优选至少99摩尔％水解的。

JP11-4983(1999)公开了将聚乙烯醇与有机和/或无机粉末混合，和将混合物与水结合，以获得具有高浓度聚乙烯醇的非结块分散体。据报导，分散体是有用的粘合剂和油漆。聚乙烯醇粉末的平均粒子为500μm或更小，聚合度为500-3000(优选100-2500)，和是75-95摩尔％(优选75-90摩尔％)水解的。以1/0.2-1/15的聚乙烯醇/有机和/或无机粒子体积比共混两种材料。无机粒子的例子是粘土、二氧化硅、碳酸钙、和硫酸钡。