可伸展涂层制造技术

本发明专利技术涉及用于纸应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物以及其作为纸和纸板应用中的可伸展涂层的用途，所述水性涂层组合物包含具有‑3℃或更低的Tg的至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂和具有1.0m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可伸展涂层本专利技术涉及用于纸应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物以及这样的水性涂层组合物作为纸应用中的可伸展涂层的用途。在造纸领域中，提供片状产品(例如由纸或塑料制成)受到极大关注，其可三维地成形，其可以通过压印纸或使其成形以获得容器(例如托盘或杯子)，其尤其有益于提供例如食品行业中的可回收产品。然而，不仅基材应为可3D成形的，而且出于不同原因(例如为了提供较好的可印刷性、抗裂纹形成、光学特性等)而将任何涂层施加至其表面。涂覆纸的涂覆层通常为一旦其变形超过其断裂极限就断裂的刚性结构。实例是无木涂覆纸或纸板的折叠裂纹或压印中的断裂。在纸的3D成形中，材料经历了非常高水平的伸长率。因此，不能使用常见的涂层，因为它们将由于其有限的可伸展性而断裂。涂层必须与其施用至的基材同样地可伸展，而不形成任何表面缺陷，例如裂纹，并且必须改善基材的表面，例如提供更高的白度，更高的平滑度等。此外，它们不能从基材剥离，这不仅考虑到功能丧失方面是不期望的，而且在食品应用中使用时尤其重要。这些和其他问题已经在先前技术中进行了研究，例如，在JP2004-034456A和JP2006-082384A中涉及包括基材(其可为纸或合成材料)和墨接收层的喷墨记录片材，其中基材是可成形材料。为了避免如裂纹等问题，建议将包含在任何情况下都具有0.1MPa至40MPa的100％伸长模量的任何种类的树脂的粘结剂与填料组合。在这种伸长稳定的墨接收层中的粘结剂的含量优选为30重量％至45重量％，即相对高，填料的含量优选为43重量％至50重量％。此外，可以添加增塑剂、阳离子物质和其它添加剂以实现期望的结果。考虑到用于提供涂层(其适合于在特定基材上进行以裂纹形成和对光学性质的负面影响最小的成形加工)的已知解决方案，仍然需要提供这样的涂层，其从环境和经济的角度来看非常需要以最小粘结剂水平适用于不同的基材，以及当使用需要吸收性涂覆层的印刷工艺时增强的可印刷性。已经发现，以一定重量比适当选择具有某些玻璃化转变温度(Tg)的粘结剂和具有一定BET比表面积的无机填料及其组合解决了上述问题。因此，本专利技术涉及用于纸和纸板应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物，包含：-具有-3℃或更低的Tg的至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂，和-具有1.0m2/g至30.0m2/g的BET比表面积的至少一种无机填料，其中，至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂相对至少一种无机填料的干重量比为15:100至20:100。通常，至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂可为包含丙烯酸和/或其盐和/或其衍生物的一种或更多种单体的任何常规粘结剂，例如，例如甲基丙烯酸盐/酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸丁酯，用于纸和纸板涂层、漆和涂层、织物处理以及浸渍的领域，具有-3℃或更低的Tg。除了丙烯酸类粘结剂之外，基于聚氨酯的粘结剂、基于乙酸乙烯酯的粘结剂和Tg<-3℃的聚酯树脂也可适用于纸和纸板应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物。“玻璃化转变温度(Tg)”是本领域技术人员公知的参数，并且是温度范围，其中热固性聚合物在冷却时从更柔韧、更顺从或“类橡胶”状态变为硬、刚性或“类玻璃”状态。通常使用差示扫描量热法(DSC)：ASTME1356，“StandardTestMethodforAssignmentoftheGlassTransitionTemperaturebyDifferentialScanningCalorimetry”测量Tg。Tg实际上是温度范围，而不是特定温度。然而，惯例是报告限定为温度范围的中点的单一温度，该温度范围由热流曲线的两个平坦区域的切线界定。出于本专利技术的目的，Tg低于-10℃、更优选低于-20℃、以及甚至更优选低于-30℃可能是有利的。其可以例如为-5℃至-46℃、优选-10℃至-40℃、更优选-15℃至-30℃、最优选-20℃至-25℃。在本专利技术的优选实施方案中，至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂选自包括以下的组：丙烯酸类均聚物；甲基丙烯酸类均聚物；以及由至少两种不同单体构成的共聚物，一种单体具有丙烯酸类或甲基丙烯酸类官能团而另一单体具有选自苯乙烯、乙烯基和烯丙基的官能团；及其混合物。尤其优选的是至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂为丙烯酸类均聚物、乙烯基-丙烯酸类共聚物、苯乙烯-丙烯酸类共聚物、或其混合物。本专利技术中使用的至少一种无机填料具有1m2/g至30m2/g的BET比表面积。在优选的实施方案中，其具有2m2/g至20m2/g、优选4m2/g至15m2/g、并且最优选为5m2/g至13m2/g的BET比表面积。本专利技术含义中的BET比表面积被限定为颗粒的表面积除以颗粒的质量。如本文中所使用的，通过使用BET等温线(ISO9277：1995)吸附测量比表面积并规定为以m2/g为单位。因此，使用具有较小比表面积的相对大的填料颗粒可以是有利的。此外，如果大量存在太细的颗粒，则它们可能形成增加涂层破裂倾向的薄片。因此，非常小的填料颗粒的量优选保持为低的。然而，如果填料颗粒太大或太粗，则印刷表面可能变得太粗糙，这可能导致不令人满意的光泽度和/或亮度。可能有利的是，至少一种无机填料具有0.1μm至5μm，优选0.3μm至3μm、更优选0.4μm至2μm、最优选0.5μm至1.5μm的重量中值粒径d50。此外，优选至少一种无机填料的粒径d98为1μm至20μm，优选2μm至12μm、最优选3μm至6μm。值dx表示相对于该直径x重量％的颗粒的直径小于dx的直径。这意指d98值是所有颗粒的98重量％小于其的粒径。d98值也被指定为“顶切(topcut)”。因此，d50值是重量中值粒径，即，所有颗粒的50重量％大于该粒径而剩余50重量％小于该粒径。出于本专利技术的目的，除非另有说明，否则粒径被指定为重量中值粒径d50。为了确定重量中值粒径d50值或顶切粒径d98值，可以使用来自美国Micromeritics公司的Sedigraph5100或5120装置。至少一种无机填料优选地选自包括以下的组：含碳酸钙的材料、滑石、高岭土、粘土、二氧化钛、缎白、膨润土及其混合物，并且优选地选自包括以下的组：含碳酸钙的材料、粘土、高岭土及其混合物，并且更优选为含碳酸钙的材料。如果至少一种无机填料是含碳酸钙的材料，则其优选地选自天然研磨碳酸钙(GCC)、沉淀碳酸钙(PCC)、白云石及其混合物，并且优选天然研磨碳酸钙(GCC)。在这方面，天然研磨碳酸钙可以选自大理石、石灰石、白垩及其混合物，沉淀碳酸钙选自R-PCC(菱面体PCC)、S-PCC(偏三角面体PCC)和A-PCC(文石PCC)。基于组合物的干重量，至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂和至少一种无机填料优选占组合物的至少90重量％、更优选至少92重量％、甚至更优选至少95重量％以及最优选至少98重量％。进一步发现在至少一种粘结剂相对至少一种无机填料的相对高的比率下，涂层的可伸展性得到改善。这样看来相对高的比率防止裂纹形成，因为当填料的量较低时，由粘结剂形成的膜较少中断。另一方面，如果比率太高，则涂覆表面的可印刷性可能不足。至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂相对至少一种无机填料的干重量比为15:100至20:100，优选16:100至19:100，更本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纸和纸板应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物，包含：‑具有‑3℃或更低的Tg的至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂，和‑具有1.0m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.03.31 EP 15161992.1;2015.06.10 US 62/173,6171.一种用于纸和纸板应用中的可伸展涂层的水性涂层组合物，包含：-具有-3℃或更低的Tg的至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂，和-具有1.0m2/g至30.0m2/g的BET比表面积的至少一种无机填料，其中，所述至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂相对所述至少一种无机填料的干重量比为15:100至20:100。2.根据权利要求1所述的涂层组合物，其中所述至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂具有-10℃或更低、优选-20℃或更低、更优选-30℃或更低的Tg，甚至更优选具有-5℃至-46℃、尤其优选-10℃至-40℃、最优选-15℃至-30℃以及特别地-20℃至-25℃的Tg。3.根据权利要求1所述的涂层组合物，其中所述至少一种无机填料具有2.0m2/g至20.0m2/g、优选4.0m2/g至15m2/g、以及最优选5.0m2/g至13m2/g的BET比表面积。4.根据权利要求1至3中任一项所述的涂层组合物，其中所述至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂选自包括以下的组：丙烯酸类均聚物；甲基丙烯酸类均聚物；以及由至少两种不同单体构成的共聚物，一种单体具有丙烯酸类或甲基丙烯酸类官能团而另一单体具有选自苯乙烯、乙烯基和烯丙基的官能团；及其混合物。5.根据权利要求4所述的涂层组合物，其中所述至少一种丙烯酸类聚合物粘结剂为丙烯酸类均聚物，乙烯基-丙烯酸类共聚物，苯乙烯-丙烯酸类共聚物，或其混合物。6.根据权利要求1至5中任一项所述的涂层组合物，其中所述至少一种无机填料具有0.1μm至5.0μm、优选0.3μm至3.0μm、更优选0.4μm至2.0μm、以及最优选0.5μm至1.5μm的重量中值粒径d50。7.根据权利要求1至6中任一项所述的涂层组合物，其中所述至少一种无机填料具有1.0μm至20.0μm、优选2.0μm至12.0μm以及最优选3.0μm至6.0μm的粒径d98。8.根据权利要求1至7中任一项所述的涂层组合物，其中所述至少一种无机填料...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼斯·克里特辛格，约阿希姆·舍尔科普夫，米卡埃尔·拉松，米卡埃尔·朗纳松，
申请(专利权)人：欧米亚国际集团，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH