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CN112334615A - 用于纸和纸板的涂料组合物 - Google Patents

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CN112334615A
CN112334615A CN201980033354.7A CN201980033354A CN112334615A CN 112334615 A CN112334615 A CN 112334615A CN 201980033354 A CN201980033354 A CN 201980033354A CN 112334615 A CN112334615 A CN 112334615A
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China
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coating
oba
paper
mixture
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CN201980033354.7A
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T.索卡
K.贝克福克
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Stora Enso Oyj
Original Assignee
Stora Enso Oyj
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Publication date
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Abstract

本发明涉及用于涂覆纸或纸板的涂料组合物，所述组合物包含：颜料，粘合剂，光学增亮剂(OBA)，着色剂，和糖醇，以及涉及用至少一层所述涂料组合物涂覆的纸或纸板。本发明进一步涉及一种制备所述涂料组合物的方法，以及涉及一种可用于制备涂料组合物的方法的OBA预混合物，所述预混合物包含OBA、糖醇和任选地着色剂，其中基于预混合物中的固体的总重量计，OBA和糖醇一起构成至少10重量％，优选至少20重量％。

Description

用于纸和纸板的涂料组合物
技术领域
本公开内容涉及用于改进纸或纸板的光学性质(特别是白度)的涂料组合物，其中该组合物至少包含颜料和光学增亮剂(OBA)。本公开内容进一步涉及制备这样的涂料组合物的方法，以及涉及用这样的涂料组合物涂覆的纸或纸板。
背景技术
光学性质在纸或纸板中是至关重要的。纸浆、填料和涂料颜料的亮度通常不足够高，以至于无法满足经涂覆的纸和纸板产品的要求。为了改进经涂覆的纸的亮度，通常使用称为光学增亮剂(OBA)的涂料添加剂。光学增亮剂也以光学增白剂或荧光增白剂(FWA)的名称为人所知。
OBA吸收人眼不可见的紫外光(波长为300-360nm)并且再发射(二次发生)处于人眼可见的波长下的光。再发射典型地在430-470nm的波长范围内，其中光具有蓝色调。人眼可感知该过程，就好像经涂覆的纸的亮度和/或白度增加了一样。
在造纸行业中使用的大多数(但不是全部)的OBA是基于茋(stilbene)分子的，并且典型地为Na-盐。主要区别是增溶的磺酸类基团的数量。二磺化的茋OBA具有两个磺酸基团；其他两个取代基可为亲水基团。该OBA对造纸中的纤维具有非常良好的亲和性，但溶解度有限。最常用的OBA是四磺化的茋OBA。四磺化的OBA是用途广泛的产品，因为它们提供了中等亲和性和良好溶解性的组合。六磺化的茋OBA是在需要高亮度的涂料或表面施胶应用中最常使用的特种产品。
OBA的性能取决于所谓的载体化学品或添加剂。载体典型地包括水溶性聚合物，例如羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇或淀粉。这些载体可“促进”OBA的效果，并且显著增加可见蓝光的发射。
众所周知，包含OBA的纸或纸板的光学性质将随着时间而降低，并且由于高度暴露于光而加速了性质的降低。还据信在升高的温度下降解/老化进一步加剧。例如，在制造过程期间将纸卷成卷时，升高的温度通常会在卷内部保持延长的一段时间。高温可降低白度或导致光学斑点。典型地，纸板变得比纸更热。这既是由于纸的干燥，也是由于热压延。
已经显示出，除了促进OBA的增亮效果之外，一些聚合物载体还可限制光诱导的OBA涂层的降解/老化。然而，由于这样的载体也会影响涂料组合物的性质(使得使用适用的涂覆方法来施加该组合物更加困难)的事实，因此必须限制这样的载体的添加。某些添加剂还可影响流变性质、固体含量以及涂层的脱水和固定行为。
因此，仍然需要这样的涂料组合物，其提供对光诱导以及热降解的高的稳定性和白度稳定性这两者。
具体实施方式
本公开内容的目的是提供用于纸和纸板的涂料组合物，其减轻了至少一些由于涂料的光学性质的光和/或热不稳定性而导致的经涂覆的纸或纸板的降低的白度/亮度的问题。
本公开内容的另一个目的是提供用于纸和纸板的涂料组合物，其提供了光学性质的热稳定性和高白度两者。
根据本文所述的第一方面，提供了一种用于涂覆纸或纸板的涂料组合物，所述组合物包含：
颜料，
粘合剂，
光学增亮剂(OBA)，
着色剂，和
糖醇。
在造纸中，术语涂覆是指一种纸涂饰(finishing，后整理/精整)操作，其中用一种组合物覆盖纸的表面，以赋予纸期望的光洁度(finish)或质感或改进其可印刷性或其他性质，例如光学或阻隔性质。涂料提供光滑的纸表面，并且还可增强例如纸的白度、不透明性和光泽度。
涂料典型地由作为主要成分的颜料和粘合剂(也称为胶粘剂)组成。颜料通常由以下制成：CaCO3(例如沉淀碳酸钙(PCC)或研磨碳酸钙(重质碳酸钙)(GCC))，粘土(例如高岭土或煅烧高岭土)，TiO2，滑石，塑料颜料，Al2O3，ATH，SiO2，或纳米颜料例如膨润土，或其混合物。添加粘合剂以提高颜料颗粒彼此之间以及与纸纤维的粘附。粘合剂通常由常见的天然物源(例如淀粉、蛋白质)制成，或由合成物源(例如苯乙烯-丁二烯和乙烯基丙烯酸类胶乳)制成。
涂料可例如为颜料涂料(颜料作为主要成分，其次是粘合剂)、颜料化涂料(粘合剂作为主要成分并且仅具有少量的颜料)或分散体涂料。
涂料组合物优选以合适的液体介质中的固体颗粒的分散体的形式存在。
液体介质可为基于水的或基于有机溶剂的，或者其可包含水或水溶液与有机溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，液体介质为基于水的，即其包含大于50重量％的水。在一个更优选的实施方案中，液体介质为水。
分散体可为稀分散体或高固体分散体。基于涂料组合物的总重量计，涂料组合物的固体含量可通常为至少10重量％。
已经发现使用糖醇来使OBA稳定化允许减少或消除典型地用于该目的的聚合物载体。因为糖醇与聚合物载体相比而言对涂料组合物的粘度的相对作用更低，所以可使用更高量的糖醇而不会对涂料组合物的加工性质有负面作用。与仅使用聚合物载体的传统涂料相比，这进而允许根据本公开内容的涂料组合物中的固体含量更高。
基于涂料组合物的总重量计，优选地，涂料组合物的固体含量为至少20重量％，更优选至少30重量％，至少40重量％或至少50重量％。基于涂料组合物的总重量计，涂料组合物的固体含量典型地为80重量％或更少，优选75重量％或更少，更优选70重量％或更少。
基于涂料组合物的总重量计，优选地，涂料组合物的固体含量在20-80重量％的范围内，更优选在20-75重量％的范围内，在30-75重量％的范围内，在40-75重量％的范围内，或在50-75重量％的范围内。
涂料组合物的配方可根据涂料和经涂覆的纸的预期用途而有很大变化。涂料组合物可包括宽范围的各种量的成分，以改进产品的最终性能或涂料的加工。
如上所述，涂料典型地由作为主要成分的颜料和粘合剂(也称为胶粘剂)组成。就质量分数而言，涂料组合物的主要成分通常是颜料，其次是粘合剂。但是，在某些情况下，粘合剂可为主要成分。因此，当颜料是主要成分时，涂料组合物中的成分的量通常以重量份表示，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计。除非另有说明，否则本文的所有涂料成分的量均以重量份表示，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计。
颜料优选为白色或不透明颜料。更优选地，颜料为白色颜料。白色或不透明颜料也可分别称为具有高或低亮度。
颜料可例如选自：CaCO3(例如PCC或GCC)，粘土(例如高岭土或煅烧的高岭土)，TiO2，滑石，塑料颜料，Al2O3，SiO2，或纳米颜料例如膨润土，或其混合物。在优选的实施方案中，颜料选自CaCO3和粘土或其混合物。
碳酸钙(CaCO3)是一种亮白色矿物，通常在纸浆中用作填料并且在涂料中用作颜料。碳酸钙比粘土更亮白，但不如二氧化钛亮。其价格低廉，并且通常代替更昂贵的二氧化钛使用。与碳酸钙相组合的粘土可在更低的涂层(涂料)重量下提供改进的覆盖率(覆盖)。粘土颜料典型地用于例如提供光泽，而粘土-CaCO3混合物提供结构化的涂层。颜料的选择基于最终要求，主要是可印刷性以及视觉外观。
根据本公开内容的涂料组合物包含粘合剂。在造纸中，术语粘合剂是指添加至涂料组合物中的颜料中以帮助颜料颗粒粘附至纸纤维的有机或无机材料。粘合剂可包括单一粘合剂或(主)粘合剂和助粘合剂的组合。单一粘合剂是一种单独的粘合剂，其在涂料中独自执行所需的粘合剂功能。然而，粘合剂体系通常包括负责粘合功能的主粘合剂和用于影响例如涂料的流变性和保水性质的助粘合剂的组合。粘合剂有时也称为胶粘剂。
常见的天然产生的粘合剂包括淀粉、酪蛋白和大豆蛋白。常见的合成粘合剂包括苯乙烯丁二烯胶乳(SB乳胶)、苯乙烯丙烯酸酯胶乳(SA乳胶)和聚乙酸乙烯酯胶乳(PVAc胶乳)。合成粘合剂可允许经涂覆的产品的更大的光泽度和柔韧性。
在优选的实施方案中，涂料组合物包含选自苯乙烯丁二烯胶乳、苯乙烯丙烯酸酯胶乳、聚乙酸乙烯酯胶乳和淀粉的粘合剂。在优选的实施方案中，粘合剂选自苯乙烯丁二烯胶乳、苯乙烯丙烯酸酯胶乳和聚乙酸乙烯酯胶乳。
基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，粘合剂可通常以1-30重量份、优选5-25重量份、更优选10-20重量份的量存在于涂料组合物中。在一些实施方案中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，粘合剂以4-18重量份、优选5-16重量份、更优选6-15重量份的量存在于涂料组合物中。
涂料组合物包含光学增亮剂(OBA)。OBA增强了涂层的颜色外观，通过吸收处于电磁波谱的紫外和紫色区域(通常为300-360nm)中的光并且通过荧光再发射处于蓝色区域(典型地为430-470nm)中的光来产生“增白”效果。
具有该性质的最常见类型的化合物是茋，例如4,4'-二氨基-2,2'-茋二磺酸，但也可使用其他类的化合物，例如二苯乙烯基联苯衍生物。
在涂料组合物的一些实施方案中，OBA选自茋和二苯乙烯基联苯衍生物。在一些实施方案中，OBA为二、四或六磺化的茋。在优选的实施方案中，OBA为四磺化的茋。四磺化的OBA是优选的，因为在根据本公开内容的涂料组合物中由于它们提供了中等亲和性和良好溶解性的组合。
基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，OBA可通常以0.05-3重量份、优选0.1-2重量份的量存在于涂料组合物中。
除了颜料、粘合剂和典型地存在于涂料组合物中的用于改进纸或纸板的白度/亮度的光学增亮剂(OBA)外，根据本公开内容的涂料组合物还包含着色剂和糖醇的组合。已经发现，当将着色剂和糖醇的组合添加至包含颜料和OBA的涂料组合物时，着色剂和糖醇的组合提供了一系列的有利效果。优点包括改进的OBA的热稳定性、改进的着色剂的热稳定性、增强/促进的OBA的效果以及增强/促进的着色剂的效果。增强/促进的OBA和/或着色剂的效果可能是由于糖醇的分散或活化作用。
根据本公开内容的涂料组合物包含糖醇。已经发现向涂料组合物添加糖醇同时改进了光学性质(特别是白度)的热稳定性和增强/促进的OBA以及着色剂的光学效果。
糖醇(也称为多元醇、多醇、醛糖醇(多羟糖醇，醛醇，alditols)或葡萄糖醇)是一类多元醇。糖醇是白色的水溶性固体，其可天然产生或从糖以工业方式生产。它们在食品工业中广泛用作增稠剂和甜味剂。二糖和单糖都可形成糖醇，并且分子的碳原子数典型地范围为3-24。糖醇的常见实例包括但不限于甘油(3-碳)、赤藓糖醇(4-碳)、苏糖醇(4-碳)、阿拉伯糖醇,(5-碳)、木糖醇(5-碳)、核糖醇(5-碳)、甘露糖醇(6-碳)、山梨糖醇(6-碳)、半乳糖醇(6-碳)、岩藻糖醇(6-碳)、艾杜糖醇(6-碳)、肌醇(6-碳)、庚七醇(volemitol)(7-碳)、异麦芽酮糖醇(12-碳)、麦芽糖醇(12-碳)、乳糖醇(12-碳)、麦芽三糖醇(18-碳)和麦芽四糖醇(24-碳)。
在涂料组合物的一些实施方案中，糖醇选自木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇或其混合物。在一些实施方案中糖醇选自木糖醇或山梨糖醇、甘露糖醇、甘油或其混合物。
在一个优选的实施方案中糖醇选自木糖醇和山梨糖醇或其混合物。已经发现木糖醇和山梨糖醇对于改进光学性质的热稳定性和增强/促进OBA以及着色剂的光学效果特别有效。
在一个更优选的实施方案中，糖醇为木糖醇。已经发现一些糖醇(包括山梨糖醇)对微生物敏感，其影响pH并且可引起例如Ca-络合物的沉积。这种对微生物的敏感性可在某些应用中引起问题。除了向OBA和着色剂提供热稳定性外，木糖醇还被认为产生较少的微生物的问题，使其尤其可用于这些应用。另外，木糖醇具有薄荷味，这有益于掩味。已经显示木糖醇与山梨糖醇具有相同的作用。
基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，糖醇可通常以0.05-10重量份、优选0.1-7重量份的量存在于涂料组合物中。
根据本公开内容的涂料组合物包含着色剂。着色剂进一步增强了涂层的颜色的外观。着色剂可为染料或颜料或其组合。
着色剂不是白色的。在一个优选的实施方案中，着色剂向用所述组合物涂覆的表面提供蓝色或紫色色彩。人眼可感知蓝色或紫色色彩，就好像经涂覆的纸的亮度和/或白度增加了一样。
在一些实施方案中，着色剂是彩色颜料。在一些实施方案中，着色剂是彩色染料。在根据本公开内容的涂料组合物中使用的着色剂优选包括颜料或非离子型或阴离子型直接染料。
在一些实施方案中，着色剂选自：
Figure BDA0002784206870000061
Violet MF 60，
Figure BDA0002784206870000062
Violet M60，
Figure BDA0002784206870000063
Violet BL-A，Direct Violet 35，Direct Blue 199，Direct blue 235，pigment violet 3，Pigment Blue 14，和Basic Violet 4，或其混合物。
在优选的实施方案中，着色剂选自
Figure BDA0002784206870000064
Violet MF 60和
Figure BDA0002784206870000065
VioletM 60。
一些染料，特别是阴离子型直接染料，在化学上类似于茋OBA，因为它们包括具有离域π-电子体系和一个或多个磺酸基团的大的平面/线性分子。这可至少部分地解释了在添加糖醇时，染料和OBA获得的同时的改进的光学性质的热稳定性和增强/促进的光学效果。
由于所需的量低，因此着色剂的量在本文中以g/t(克/吨)涂料组合物表示，而不是以用于其他组分的重量份表示。基于涂料组合物的总重量计，着色剂可通常以在1-5000g/t的范围内、优选在10-1000g/t的范围内、更优选在50-1000g/t的范围内的量存在于涂料组合物中。
在一些实施方案中，涂料组合物进一步包含至少一种聚合物载体。聚合物载体促进了OBA的增亮效果，并且还可进一步限制光诱导的涂层的降解/老化。聚合物载体可优选选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和淀粉或其混合物。在一个优选的实施方案中，聚合物载体为聚乙烯醇。
优选在适合于使用常规纸涂覆设备和技术(例如刮刀涂布机和棒涂布机)而施加至纸或纸板的配制物中提供涂料组合物。相应地，涂料组合物可包括各种添加剂以赋予合适的涂料特性。这样的涂料添加剂可包括但不限于分散剂(例如表面活性剂)、润滑剂(例如硬脂酸酯/盐)、流变改性剂、不溶粘料(insolubilizer)、湿润剂、阻隔化学品和pH调节剂(例如NaOH)。
已经发现，通过以特定顺序混合不同的组分来制备涂料组合物，获得了更稳定的涂料组合物，并且观察到较少的在UV光下检测到的光学斑点的问题。因此，根据一些实施方案，涂料组合物通过以下获得：
a)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b)将颜料与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得第二混合物，和
c)将第一混合物与第二混合物混合以获得涂料组合物；
或通过以下获得：
a1)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b1)将第一混合物与颜料混合以获得第二混合物，和
c1)将第二混合物与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得涂料组合物。
通过该方法(即通过首先混合OBA、糖醇和着色剂)而获得的涂料组合物比通过以其他顺序混合组分而获得的组合物更稳定并且呈现出更少的在UV光下检测到的光学斑点的问题。
在一个更具体的实施方案中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料(pph)计，涂料组合物包含，以重量份计：100pph的颜料，1-30pph的粘合剂，0.05-3pph的光学增亮剂(OBA)，0.05-2pph的着色剂，和0.05-10pph的糖醇。
在另一个更具体的实施方案中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料(pph)计，涂料组合物包含，以重量份计：100pph的颜料，5-25pph的粘合剂，0.1-2pph的光学增亮剂(OBA)，0.05-2pph的着色剂，和0.1-7pph的糖醇。
在另一个更具体的实施方案中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料(pph)计，涂料组合物包含，以重量份计：100pph的选自CaCO3或粘土或其混合物的颜料，5-25pph的选自苯乙烯丁二烯胶乳、苯乙烯丙烯酸酯胶乳和聚乙酸乙烯酯胶乳的粘合剂，0.1-2pph的光学增亮剂(OBA)，其中OBA是二、四或六磺化的茋，0.05-2pph的着色剂，和0.1-7pph的糖醇，其中糖醇为山梨糖醇或木糖醇。
根据本公开内容的涂料组合物可通过以任何可能想到的顺序混合颜料、粘合剂、OBA、着色剂和糖醇来制备。然而，本发明人已经发现，通过以特定顺序混合组分，可获得更稳定的涂料组合物。
根据本文所述的第二方面，提供了一种制备用于涂覆纸或纸板的涂料组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b)将颜料与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得第二混合物，和
c)将第一混合物与第二混合物混合以获得涂料组合物。
或者，作为替代方案：
a1)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b1)将第一混合物与颜料混合以获得第二混合物，和
c1)将第二混合物与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得涂料组合物。
通过该方法(即通过首先混合OBA、糖醇和着色剂)而获得的涂料组合物比通过以其他顺序混合组分而获得的组合物更稳定并且呈现出更少的在UV光下检测到的光学斑点的问题。
在根据第二方面的制备方法中使用的颜料、粘合剂、OBA、着色剂、糖醇和任选的其他涂料添加剂可如以上参考根据第一方面的涂料组合物所述而进一步定义。
根据本文所述的第三方面，提供了一种涂覆纸或纸板的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供纸或纸板，和
b)将至少一层参考第一方面如本文所定义的涂料组合物施加至所述纸或纸板的表面。
在根据第三方面的涂覆方法中使用的颜料、粘合剂、OBA、着色剂、糖醇和任选的其他涂料添加剂可如以上参考根据第一方面的涂料组合物所述而进一步定义。
所需的涂层重量或向纸的基料添加涂料的多少由纸的最终定量和预期最终用途来确定。颜料涂料的典型克重可在每层涂料3-15g/m2的范围内，而颜料化(低颜料浓度)涂料的典型克重可在每层涂料1-8g/m2的范围内。
涂料可为单层、双层或三层涂料，其中根据本公开内容的涂料组合物可在一层或多层中使用。
涂料可在造纸机上(机内涂覆)或在分开的机器上(机外涂覆)添加。可使用各种纸涂覆设备和技术来施加涂料组合物，例如刮刀涂布机、气刀涂布机和流延涂布机。可将涂料组合物施加至纸或纸板的一侧或两侧。
根据本文所述的第四方面，提供了一种纸或纸板，其涂覆有至少一层参考第一方面如本文所定义的涂料组合物。
第四方面的纸或纸板涂料的颜料、粘合剂、OBA、着色剂、糖醇和任选的其他涂料添加剂可如以上参考根据第一方面的涂料组合物所述而进一步定义。
经涂覆的纸或纸板的CIE白度(D65/10°+UV)优选高于120％，优选高于125％，更优选高于130％。经涂覆的纸或纸板的CIE b*(D65/10°+UV)可优选在-8至-12的范围内。
与没有糖醇的相同涂料的光学性质的热稳定性相比，该涂料的光学性质(特别是CIE白度)的热稳定性更好。
根据第四方面的经涂覆的纸或纸板还可进一步包含聚合物涂层。在一些实施方案中，根据第四方面的纸或纸板进一步包含至少一个聚合物涂层，优选地包含聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)和/或聚乳酸(PLA)，其布置为使得根据第一方面的涂料组合物夹在纸或纸板和聚合物涂层之间。还可使用适合于挤出或层压涂覆的其他聚合物。实例包括但不限于聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)和聚乙醇酸(PGA)。聚合物可为基于化石的或基于生物的。
可将聚合物涂层挤出涂覆或层压到涂覆有根据第一方面的涂料组合物的纸或纸板上。聚合物涂层优选通过将聚合物挤出涂覆到涂覆有根据第一方面的涂料组合物的纸或纸板上而形成。
本发明人已经发现，通过首先混合OBA、糖醇和着色剂而获得的涂料组合物比通过以其他顺序混合组分而获得的组合物更稳定并且呈现出更少的在UV光下检测到的光学斑点的问题。因此，根据本文所述的第五方面，提供了用于添加至涂料组合物的OBA预混合物，所述预混合物包含
OBA，
糖醇，和任选地
着色剂，
其中基于预混合物中的固体的总重量计，OBA和糖醇一起构成至少10重量％，优选至少20重量％，优选至少30重量％。
可将OBA预混合物添加至涂料组合物，以获得在稳定的配制物中的具有改进的热稳定性的高白度，所述稳定的配制物在UV光下检测到的光学斑点的问题较少。
在一些实施方案中，基于预混合物中的固体的总重量计，OBA和糖醇一起构成至少40重量％，50重量％，60重量％，70重量％或80重量％。
优选选择OBA预混合物中的OBA与糖醇的重量比例，使得在涂料组合物中获得合适的OBA与糖醇的重量比例。典型地，OBA预混合物中的OBA与糖醇的重量比例在1:200至60:1的范围内。
在一些实施方案中，OBA预混合物进一步包含着色剂。在一些实施方案中，着色剂是彩色颜料。在一些实施方案中，着色剂是彩色染料。在根据本公开内容的涂料组合物中使用的着色剂优选包括颜料或非离子型或阴离子型直接染料。
在一些实施方案中，着色剂选自：
Figure BDA0002784206870000101
Violet MF 60，
Figure BDA0002784206870000102
Violet M60，
Figure BDA0002784206870000103
Violet BL-A，Direct Violet 35，Direct Blue 199，Direct blue 235，pigment violet 3，Pigment Blue 14，和Basic Violet 4，或其混合物。
在优选的实施方案中，着色剂选自
Figure BDA0002784206870000104
Violet MF 60和
Figure BDA0002784206870000105
VioletM 60。
在一些实施方案中，OBA预混合物进一步包含至少一种聚合物载体。聚合物载体促进了OBA的增亮效果，并且还可进一步限制光诱导的涂层的降解/老化。聚合物载体可优选选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和淀粉或其混合物。在一个优选的实施方案中，聚合物载体为聚乙烯醇。
优选在适合于添加至涂料组合物的配制物中提供OBA预混合物。相应地，涂料组合物可包括各种添加剂以赋予合适的特性。这样的涂料添加剂可包括但不限于分散剂(例如表面活性剂)、润滑剂(例如硬脂酸酯/盐)、流变改性剂、不溶粘料、湿润剂、阻隔化学品和pH调节剂(例如NaOH)。
根据第五方面的OBA预混合物的OBA、糖醇和任选的添加剂可如以上参考根据第一方面的涂料组合物所述而进一步定义。
OBA预混合物可以在合适的液体介质中的固体颗粒的分散体的形式存在。
液体介质可为基于水的或基于有机溶剂的，或者其可包含水或水溶液与有机溶剂的混合物。在一个优选的实施方案中，液体介质为基于水的，即其包含大于50重量％的水。
分散体可为稀分散体或高固体分散体。基于OBA预混合物的总重量计，OBA预混合物的固体含量可通常为至少10重量％。
基于OBA预混合物的总重量计，优选地，OBA预混合物的固体含量为至少20重量％，更优选至少30重量％，至少40重量％或至少50重量％。
基于OBA预混合物的总重量计，优选地，OBA预混合物的固体含量在20-90重量％的范围内，更优选在30-80重量％的范围内，在40-80重量％的范围内，或在50-90重量％的范围内。
本文所指的光学性质根据以下方法和标准测量：
-C/2亮度(ISO-亮度)：基于ISO 2470-1标准。C/2未考虑在纸/纸板中使用的OBA和染料的影响。
-D65/10亮度：基于标准ISO 2470-2。D65考虑了在纸/纸板中使用的OBA和染料的影响。
-CIE白度C/2：基于ISO 11476标准和基于ISO 11475标准的CIE白度D65。
-L*a*b*C/2色度：基于ISO 5631-1标准和基于ISO 5631-2标准的L*a*b*D65色度。
虽然已经参考各种示例性实施方案描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种改变并且可用等同物代替其元素(元件)。另外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可做出许多修改以使特定的情况或材料适应于本发明的教导。因此，意图是本发明不限于为实现本发明来设想的最佳模式而公开的特别的实施方案，相反的是意图为本发明将包括落入所附权利要求的范围内的所有实施方案。
实施例
实施例1–涂料组合物和经涂覆的纸板的制备
通过混合表I中所列出的颜料浆料、胶乳乳液、OBA、着色剂和添加剂来制备涂料分散体。目标固体含量为67重量％，并且用NaOH控制pH并将其调节至9.0。分别在有和没有(“参考”)木糖醇(1A)和山梨糖醇(1B)的情况下制备配制物(参见表I)。木糖醇以干形式添加，而山梨糖醇作为浓缩糊料添加。除非另有说明，否则本文的所有涂料成分的量均以重量份表示，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计。
表I.预涂料(Pre-coat，底涂料)和顶涂料(top coat，面涂料)的组成。
Figure BDA0002784206870000121
使用棒式涂布机用两层涂料组合物涂覆250gsm SBS纸板的顶面(ts)，目标为每层约10.5-12.5g/m2，即目标为21-25g/m2的总涂层重量。将双面涂覆的纸板样品轻轻干燥，并且分析经涂覆的样品的光学性质。
分析的结果示于表Ⅱ。使用L&W Elrepho分光光度计(基于ISO 2469标准的仪表)测量CIE白度和色度(L*a*b*)值。在整个光谱(波长400-700nm)上确定亮度、白度和色度。另外，在有和没有UV光的两种情况下测量光学性质。
表Ⅱ显示参考具有高亮度，而用木糖醇(和山梨糖醇)的CIE白度更高。而且，色度更偏红和偏蓝。
所使用的测量标准是：
-C/2亮度(ISO-亮度)：基于ISO 2470-1标准。C/2未考虑在纸/纸板中使用的OBA和染料的影响。
-D65/10亮度：基于标准ISO 2470-2。D65考虑了在纸/纸板中使用的OBA和染料的影响。
-CIE白度C/2：基于ISO 11476标准和基于ISO 11475标准的CIE白度D65。
-L*a*b*C/2色度：基于ISO 5631-1标准和基于ISO 5631-2标准的L*a*b*D65色度。
表II.热处理前经涂覆的样品的光学性质。
Figure BDA0002784206870000131
实施例2–热处理后的涂料光学性质的分析
评价了涂料配制物的热稳定性。通过将在实施例1中制备的样品在烘箱中在65℃下储存7天来进行热处理，之后确定和比较光学性质。如实施例1中所述来进行光学测量。
在热处理之后，所获得的光学值显示包含糖醇的样品具有较高的热稳定性，即光学性质的变化较小。注意，热处理后的值报告为Δ值，即与热处理前测量的值相比的变化。因此，较低的绝对值意味着较少的白度降低。
表III.热处理后经涂覆的样品的光学性质。
性质 参考 1A 1B
D65/10°+UV,ts Δ 4,45 3,35 3,38
CIE D65/10°+UV,ts Δ 12 8,6 8,7
L*D65/10°+UV,ts Δ 0,29 0,23 0,23
a*D65/10°+UV,ts Δ 0,65 0,45 0,46
b*D65/10°+UV,ts Δ -2,6 -1,9 -1,9
(ts＝顶面，+UV＝用UV光测量)

Claims (22)

1.用于涂覆纸或纸板的涂料组合物，所述组合物包含：
颜料，
粘合剂，
光学增亮剂(OBA)，
着色剂，和
糖醇。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中颜料选自CaCO3、粘土、TiO2、滑石、塑料颜料、Al2O3、SiO2或纳米颜料例如膨润土或其混合物，优选地颜料选自CaCO3或粘土或其混合物。
3.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中粘合剂选自苯乙烯丁二烯胶乳、苯乙烯丙烯酸酯胶乳、聚乙酸乙烯酯胶乳和淀粉。
4.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中OBA选自茋和二苯乙烯基联苯衍生物，优选二、四或六磺化的茋，更优选四磺化的茋。
5.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中着色剂包括颜料或非离子型或阴离子型直接染料。
6.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中着色剂向用所述组合物涂覆的表面提供蓝色或紫色色彩。
7.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中糖醇选自木糖醇、山梨糖醇、甘露糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇或其混合物，优选木糖醇或山梨糖醇或其混合物，更优选木糖醇。
8.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，组合物中的OBA的量为0.05-3重量份，优选0.1-2重量份。
9.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中，基于涂料组合物的总重量计，涂料组合物中的着色剂的量在1-5000g/t的范围内，优选在10-1000g/t的范围内，更优选在50-1000g/t的范围内。
10.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中，基于组合物中所包括的100重量份的颜料计，组合物中的糖醇的量为0.05-10重量份，优选0.1-7重量份。
11.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其进一步包含至少一种聚合物载体，所述聚合物载体优选选自羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇和淀粉或其混合物。
12.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其进一步包含至少一种选自以下的涂料添加剂：分散剂，润滑剂，流变改性剂，不溶粘料，湿润剂，阻隔化学品和pH调节剂。
13.根据前述权利要求中任一项所述的涂料组合物，其中组合物通过以下获得：
a)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b)将颜料与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得第二混合物，和
c)将第一混合物与第二混合物混合以获得涂料组合物，
或通过以下获得：
a1)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b1)将第一混合物与颜料混合以获得第二混合物，和
c1)将第二混合物与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得涂料组合物。
14.制备用于涂覆纸或纸板的涂料组合物的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b)将颜料与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得第二混合物，和
c)将第一混合物与第二混合物混合以获得涂料组合物，
或以下步骤：
a1)将OBA、糖醇和着色剂混合以获得第一混合物，
b1)将第一混合物与颜料混合以获得第二混合物，和
c1)将第二混合物与粘合剂和任选地其他涂料添加剂混合以获得涂料组合物。
15.涂覆纸或纸板的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供纸或纸板，和
b)将至少一层根据权利要求1-13中任一项所述的涂料组合物施加至所述纸或纸板的表面。
16.用至少一层根据权利要求1-13中任一项所述的涂料组合物涂覆的纸或纸板。
17.根据权利要求16所述的纸或纸板，其中经涂覆的纸或纸板的CIE白度(D65/10°+UV)高于120％，优选高于125％，更优选高于130％。
18.根据权利要求16-17中任一项所述的纸或纸板，其中与没有糖醇的相同涂料的光学性质的热稳定性相比，所述涂料的光学性质的热稳定性更好。
19.根据权利要求16-18中任一项所述的纸或纸板，其进一步包含至少一个聚合物涂层，优选地包含聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)和/或聚乳酸(PLA)，其布置为使得根据权利要求1-13中任一项所述的涂料组合物夹在纸或纸板和聚合物涂层之间。
20.根据权利要求19所述的纸或纸板，其中聚合物涂层通过将聚合物挤出涂覆到涂覆有根据权利要求1-13中任一项所述的涂料组合物的纸或纸板上来形成。
21.用于添加至涂料组合物的OBA预混合物，所述预混合物包含
OBA，
糖醇，和任选地
着色剂，
其中基于预混合物中的固体的总重量计，OBA和糖醇一起构成至少10重量％，优选至少20重量％。
22.根据权利要求21所述的OBA预混合物，其中OBA与糖醇的重量比例在1:200至60:1的范围内。
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