用于层压薄页纸品的着色粘合剂组合物和用于生产这些组合物的方法

发明领域

本发明涉及用于层压多层纤维素纤维结构如薄页纸品的粘合剂组合 物、生产这些粘合剂组合物的方法以及使用这些粘合剂组合物层压的薄页 纸制品。

本发明的背景

纸品是日常生活中所熟知的。某些种类的纸品称作薄页纸，可用作纸 巾、擦面纸和浴纸。

薄页纸品可以仅含有一层，但通常含有两层或多层。本文所用的“层 (ply)”是指从成形网或其相当物上剥离的单独一层，且在没有向其中加入其 它纤维的情况下干燥。

当然，在每一层中，可用不同种类的纤维来分层。分层的好处在于， 中心层可含有相对强韧的纤维以赋予薄页纸品强度。中心层的外层可以是 较短的纤维，赋予使用者以柔软触感。分层可根据普通转让的USP 3,994,771(1976年11月30日授予Morgan，Jr.等人)而有利地完成，该专利作 为参考引入本文。

通常，将两层或多层连接在一起制备纸品。将多层连接在一起的好处 在于，所得层压品的弯曲模量比相同厚度的单层要低。此外，其好处还在 于使用者能够感觉到一种柔软触感。吸收性和厚度通常也有所提高。并且， 将三层连接在一起的纸品使层压品具有不同的中心层和外层以分别提供强 度和柔软性。

多层薄页纸品通常是纤维素质的。这里所用的“纤维素质的”指一种 纸品，它含有至少约50％重量或者至少约50％体积的纤维素纤维，包括(但 不限于)棉绒、人造纤维、蔗渣，更优选木浆，如软木(裸子植物或针叶树) 或者硬木(被子植物或阔叶树)，这些纤维可以再回收。其它的纤维可以是合 成纤维，如聚烯烃或聚酯。

纤维素层通常使用粘合剂连接在一起。纤维素层的粘合剂连接在普通 转让的USP 5,143,776(1992年9月1日授予Givens)中作了有利的叙述，将 该专利引入本文作为参考。

但是，将纸品中的多个纤维层用粘合剂连接可能而且已产生了不令人 满意的性能。特别是，用作纸巾、擦面纸和浴纸的纸品必须具有合适的层 合强度(ply bond strength)。这里所用的“层合强度”指，如下所述将两个相 邻层彼此分开所需的力。

薄纸品，特别是纸巾，在使用时被润湿。如果湿层合强度不足，则各 层在使用时分开，从而破坏了纸品。尽管简单提高湿层合强度看上去容易， 但是干层合强度与湿层合强度直接相关。在现有技术中，当湿层合强度提 高到合适程度时，干层合强度就会变得太大。当千层合强度太大时，柔软 性和吸水性往往会下降。

普通转让的美国专利申请顺序号08/835039(1997年3月27日，以Neal 等人的名义申请)公开了可赋予这些胶结层以干层合强度的非离子粘合剂、 以及可提供湿层合强度的阳离子湿强度树脂的混合物。已经发现，这些粘 合剂组合物可赋予粘合剂层压的多层纸品以合适的湿层合强度，而不会具 有太大的干层合强度。

还需要向使用者提示，纸品在使用期间润湿时，这种层压纸巾可保持 其湿层合强度。本领域已知，许多层压纸巾制品具有美学上令人愉悦的花 纹图案，而层压粘合剂则在这些花纹远端将这些层连接在一起。还已知， 花纹图案在纸巾润湿时消失。普通转让的美国专利申请顺序号 08/749708(1996年11月15日以Steinhardt等人的名义申请)公开了应用一种 指示装置以在纸巾润湿时保持一种愉悦的图案。其中所公开的一种指示装 置是另外包含不透明剂，如二氧化钛的层压粘合剂。但通常所得到的二氧 化钛颜料分散体往往还包含一种阴离子聚合物以帮助防止这些分散体发生 絮凝和沉降。将这些阴离子稳定分散体与已经发现能够提高湿层合强度的 阳离子湿强度树脂组合得到的粘合剂组合物还可产生一种湿层合强度增加 的视觉信号。但阴离子物质与阳离子物质的不相容性是本领域熟知的。

因此，需要还包含具有改进的增强的湿层合强度的一种阴离子稳定颜 料分散体的粘合剂组合物。还需要将阴离子稳定颜料分散体与阳离子湿强 度树脂混合成这种着色粘合剂组合物的方法。此外，还要求这些着色粘合 剂组合物具有最小的颜料颗粒聚集体以使这些着色粘合剂组合物的不透明 力最大化并且需要能够使这种聚集作用最小化的方法。

申请人已经发现，如果参考以下描述并结合所附实施例，能够满足这 些要求的特定组合物和方法就变得显而易见。

本发明概要

本发明提供了一种适用于将多层纤维素制品层压的粘合剂组合物。该 粘合剂组合物包含以下物质的混合物：

(a)约2-7％重量的水溶性或水可分散性干强度粘合剂；

(b)约0.05-5％重量的水溶性阳离子湿强度树脂；

(c)约7-30％重量的阴离子稳定颜料；和

(d)约58-91％重量的水。

该粘合剂组合物优选采用能够将至少约5瓦/千克传输给该粘合剂组合 物的供能装置来生产。这种传输可供给正在生产的组合物以足够的能量， 以将阳离子湿强度树脂和阴离子稳定颜料有效分离(即，供能装置可有效地 保持一种正电荷密度)，从而减少了颜料颗粒的聚集和随后的粘合剂不稳定 性(如，凝聚)。

除非另有所指，本发明的所有百分数、比率和比例都是重量计的。

以下更详细地描述本发明。

本发明的详细描述

尽管此说明书以特别指出并清楚地要求了本发明主题的权利要求书结 束，但通过阅读以下的详细描述和所附的实施例，据信可以更好地理解本 发明。

在此用到的术语“包含”是指，各种组分、成分或步骤都可结合用于 实施本发明。因此，术语“包含”包括了更限制性的术语“基本包括”和 “包括”。

本发明包括适于连接两层或多层的薄页制品以增加颜料不透明化性能 的着色粘合剂组合物、用于生产这些组合物的方法、以及使用这些组合物 层压的纸品。这些层如下所述是纤维素质的，而且可按照相同的生产方法 或按照不同的生产方法来制造。

层

每层可具有许多压花，这些压花从层面向相邻层突出。相邻层同样可 具有向第一层突出的相对突起。如果需要三层纸品，中心层可具有在两个 方向上向外伸出的压花，但中心层也可没有压花或只具有单向压花。

各层可以根据普通转让的美国专利4,637,859(1987年1月20日授予 Trokhan)或4,191,609(1980年3月4日授予Trokhan)来制备，将这两个专利 作为参考引入本文。另外，这些层可使用欧洲专利申请0617164A1(1994年 9月28日公开)所述的未皱化、空气干燥技术(through air dried technology) 来制造，或使用毛毡进行常规干燥，这是本领域已知的。

针对本发明，每层的定量是约8～30磅/3,000英尺2(13-48克/米2)、 优选约11～18磅/3,000英尺2(18-29克/米2)，每层优选具有根据本领域已 知的任何方式加工的硬木和/或软木组合物。

构成多层纸品的纤维优选是纤维素质的，如棉绒、人造纤维、蔗渣， 更优选木浆，如软木(裸子植物或针叶树)或者硬木(被子植物或阔叶树)。如 果层压的纸品含有至少约50％重量或者至少约50％体积的纤维素纤维， 那么这里所用的层压纸品被认为是“纤维素质的”，包括(但不限于)以上列 举的那些纤维。其它含有层压纸品的纤维可以是合成纤维，如聚烯烃或聚 酯。已经发现一种木浆纤维的纤维素混合物能够很好地用于本文所述层压 纸品，所述木浆纤维包含长度约2.0-4.5毫米且直径约25-50微米的软木纤 维、和长度小于约1.7毫米且直径约12-25微米的硬木纤维。

如果选择木浆纤维用于本发明的多层纸品，那么这些纤维可通过任何 制浆方法来生产，其中包括化学法，如亚硫酸盐、硫酸盐和碱法；以及机 械法，如石磨木浆。此外，将化学和机械方法结合也可制备纤维，或者通 过能回收废纸品的方法来制备纤维。所用纤维的类型、组合及加工过程对 于本发明来说并不重要。硬木和软木纤维可在整个层合纸品的厚度范围内 分层或均匀混入其中。

粘合剂组合物

多层纸品的各层使用按照本发明制备的着色粘合剂组合物用粘结剂连 接在一起。粘合剂组合物优选施用于至少一层的压花上。当然，粘合剂也 可以同时施用在两层的压花上。按照本发明的粘合剂包含干强度粘合剂 (如，完全水解的聚乙烯醇粘合剂)、阳离子湿强度树脂(如，热固性阳离子 树脂)、和阴离子稳定二氧化钛浆液的混合物。特别优选的粘合剂组合物包 含约58-90份水、2-7份干强度粘合剂固体物质、0.05-5份阳离子湿强度树 脂固体物质、和7-30份二氧化钛颜料。以下要详细描述这些化合物中的每 一种。

重要的是，为了在本发明成品层压薄页制品中达到令人满意的湿和千 层合强度以及令人满意的信号强度，必须将适当量的粘合剂组合物传送到 各层上。合适的传送方法在以下的“层压花和层压”章节中讨论。以合适 的比例加入粘合剂组合物的各组分也是重要的。本领域熟练技术人员可以 理解，只要传送到各层上的粘合剂固体物质足以产生令人满意的湿和干层 合强度和令人满意的信号强度，该组合物中各种固体组分的绝对浓度可在 一定的限度内变化(如，为了控制组合物的粘度)。具体地说，干强度粘合剂 固体物质与阳离子湿强度树脂固体物质的比率在可接受的范围内是重要的 以产生合适的湿层合强度，而干层合强度不会太大。阳离子带电固体物质 与阴离子带电固体物质的比率在可接受的范围内也是很重要的以得到具有 足够信号强度的稳定粘合剂组合物。

具体地说，申请人已经发现：

1)干强度粘合剂固体物质与湿强度树脂固体物质的比率应该不超过 约6∶1，这样可在湿层合强度与干层合强度之间达成可接受的平衡。该比率 优选小于约4∶1。

2)阴离子带电固体物质与阳离子带电固体物质的比率要使得最终粘 合剂组合物的电荷密度至少约25微当量/克(这是本领域熟练技术人员可理 解的，具体的重量比取决于各个物质的电荷密度)。对于本文所讨论的优选 物质，这意味着，阴离子带电颜料固体物质(颜料固体物质加上阴离子悬浮 助剂固体物质)与阳离子固体物质(湿强度树脂固体物质、或加入以保持净正 电荷密度的其它阳离子带电固体物质)应该小于约40∶1。阴离子固体物质与 阳离子固体物质的比率优选小于约30∶1。该比率更优选小于约15∶1。

干强粘合剂材料

本发明粘合剂组合物包含约2-7％，优选3.5％-6.5％重量的干强粘合 剂材料作为基本组分，选自：聚丙烯酰胺(如CyTec Industries of West Paterson，N.J.生产的Accostrength 711)；淀粉(如RediBOND5320、2005 和3030E，得自National Starch and Chemical Company，Bridgewater，新 泽西州；或者Amylose 1100、2200或Salvitose，得自Avebe America， Princeton，新泽西州)；聚乙烯醇(如Evanol 71-30，DuPont Corporation of Wilmington，Delaware有供应)；和/或瓜耳胶或者刺槐豆胶。干强粘合剂材料 优选自聚乙烯醇、淀粉基树脂及其混合物。干强粘合剂材料的作用是确保 本发明多层纸品具有足够的干层合强度。

在按照本发明的一个特别优选的粘合剂组合物中，干强度粘合剂包含 聚乙烯醇。聚乙烯醇组分可以是任何水溶性或者水分散性的，要求其分子 量足以形成粘合剂膜。通常，重均分子量优选在约40,000到120,000的范 围内，更优选在70,000至90,000的范围内。固态聚乙烯醇可以在几种商品 名下购得，例如Evanol(杜邦)，GELVATOL(Monsanto)，VINOL(Air Products)和POVAL(KURARAY)。这些等级产品的水解度在80％-100％的 范围内。本领域熟练技术人员可以理解，降低水解度和分子量会提高水溶 性但将会降低粘合力。因此，对于特定用途，聚乙烯醇的性质必须要优化。 特别优选的聚乙烯醇是由杜邦公司(Wilmington)供应的Evanol 71-30。 Evanol 71-30的分子量约为77,000，水解度大约99％。

另外，干强度粘合剂可包含一种淀粉。通常，适用于实施本发明的淀 粉的特征在于具有水溶性或形成亲水性的稳定分散体的能力。典型的淀粉 包括玉米淀粉和土豆淀粉，但这并不意味着限制合适淀粉材料的范围。优 选是工业上称作Amioca淀粉(支链淀粉)的蜡状玉米淀粉。Amioca淀粉与 普通玉米淀粉的区别在于，它是完全支链化的淀粉，而普通玉米淀粉同时 含有直链淀粉和支链淀粉。amioca淀粉的各种独有特征在《Amioca-来自 于蜡状玉米的淀粉》，H.H.Schopmeyer，《食品工业》，1945年12月， 106-108页(卷页码是1476-1478)中有进一步描述。淀粉可以是颗粒态或分散 态。一种优选的淀粉(RediBOND)是一种备用的分散物质。颗粒淀粉，如 Amylose1100优选充分蒸煮以使颗粒膨胀。更优选的是，淀粉颗粒在刚好分 散淀粉颗粒之前蒸煮膨胀到一定程度。这种高度膨胀的淀粉颗粒应该称作 “充分蒸煮的”。分散的条件通常根据淀粉颗粒的大小、颗粒的结晶度以及 存在的直链淀粉的数量而有所不同。充分蒸煮的amioca淀粉可以通过在华 氏190°(大约摄氏88°)加热稠度约4％的淀粉颗粒的水浆约30-40分钟 制备出。其它可被使用的典型的淀粉材料可从National Starch and Chemical Company(Bridgewater，NJ)获得，包括：改性的阳离子或阴离子淀粉，如 通过改性而具有如氨基和连接到氮上的羟甲基之类的那些含氮基。考虑到 这种改性的淀粉比未改性淀粉贵，通常优选后者。

湿强树脂材料

本发明的粘合剂组合物还可包含约0.05-5.0％，优选约0.1-2.5％重量 的湿强树脂材料作为基本组分，选自：聚酰胺-表氯醇树脂，乙醛酸化的聚 丙烯酰胺树脂，苯乙烯-丁二烯胶乳；不溶性的聚乙烯醇；脲-甲醛树脂；聚 乙烯亚胺；聚氨基葡糖聚合物及其混合物。湿强树脂优选为选自聚酰胺-表 氯醇树脂，乙醛酸化的聚丙烯酰胺树脂，聚乙烯亚胺树脂及其混合物的水 溶性阳离子树脂。

已经发现，聚酰胺-表氯醇树脂是一类特别有用的阳离子湿强树脂。聚 酰胺-表氯醇树脂优选包含表氯醇与具有仲氨基的水溶性聚酰胺的水溶性聚 合物反应产物。表氯醇与所述聚酰胺的仲氨基的比率优选约0.5∶1-2∶1。水 溶性聚酰胺优选衍生自聚亚烷基聚胺与包含约3-10个碳原子的饱和脂族二 元羧酸的反应。聚亚烷基与二元羧酸的摩尔比率优选为约0.8∶1-1.5∶1。饱和 脂族二元羧酸优选是己二酸，且聚亚烷基聚胺优选二亚乙基三胺。水溶性 聚酰胺最优选包含具有以下结构式的重复基团： 其中n和x分别是2或更高，R是含有3-10个碳原子的二元羧酸的二价烃 基。这类树脂可以商标KYMENE(Hercules，Inc.)和CASCAMID(Borden) 买到。这类树脂的基本特征在于，它与聚乙烯醇相容，即，它们在含水聚 乙烯醇存在下相互之间不发生相分离。

合适的这种类型的树脂在USP 3,700,623(1972年10月24日授予Keim) 和USP 3,772,076(1973年11月13日授予Keim)中有描述，这两篇专利作为 参考引入本文。这种有用的聚酰胺-表氯醇树脂商业来源之一是Hercules， Inc.(Wilmington，Delaware)，该公司以Kymene557H、Kymene557LX和 Kymene557ULX商标销售这类树脂，其中优选使用KymeneLX。

本发明中有用的碱-活化的聚酰胺-表氯醇树脂在Hercules，Inc. (Wilmington，Delaware)也有出售，其商标是KymemeTM450。碱-活化的聚酰 胺-表氯醇树脂的其它商业来源的实例是Monsanto Company(St.Louis， Missouri)以商标Santo Res销售，例如Santo Res 31。这些种类的材料一般 地在USP 3,855,158(1974年，12月1 7日授予Petrovich)，USP 3,899,388(1975年8月12日授予Petrovich)，USP 4,129,528(1978年12月 12日授予Petrovich)，USP 4,147,586(1979年4月3日授予Petrovich)，USP 4,222,921(1980年9月16日授予Van Eenam)中都有描述，所有这些专利均 被引入本文作为参考。

还已发现，乙醛酸化的聚丙烯酰胺树脂可用作湿强树脂。这些树脂在 USP 3,556,932(1971年1月19日授予Coscia等)和USP 3,556,933(1971.1.19 授予Williams等)中都有描述，这两篇专利被引入本文作为参考。聚丙烯酰 胺树脂的商业来源之一是Cytec(Stanford，Connecticut)，该公司以商标 ParezTM631NC销售一种这类树脂。

在本发明中还发现可以使用的其它水溶性的阳离子树脂是脲-甲醛树 脂和三聚氰胺甲醛树脂。这些多官能树脂中更普通的官能团是含氮基团， 如氨基和连接到氮上的羟甲基。聚乙烯亚胺类树脂也可用于本发明。

颜料

正如在以上的本发明背景部分所述，需要向使用者提示，在粘合层压 制品润湿时，保持如湿层合强度之类的所需性能。此外，如上所述以及前 述美国专利申请08/749708所述，层压包含颜料的粘合剂组合物可产生这种 信号，在此将其作为参考并入本发明。

人们熟知，折射指数是确定颜料不透明效力的一个主要因素。下表1 将常用于纸工业中的颜料的折射指数进行比较。

               表1     化合物     折射指数     二氧化钛     金红石型     2.72     锐钛矿型     2.55     氧化锌     2.02     高岭土     填料     1.57     煅烧型     1.57     碳酸钙     天然磨碎     1.56     PCC-方解石     1.66     滑石     1.57     沉淀硅石     1.45

为了适用作本发明的颜料，这些无机着色材料的折射指数应该大于约 1.4。该折射指数优选大于约1.7。特别优选的无机着色材料的折射指数大 于约2.0。

除了折射指数，不透明剂的粒径也对本发明粘合剂组合物的不透明性 产生主要影响。也就是说，对于粘合剂组合物中给定浓度的颜料，包含较 小粒径颜料的组合物更加不透明。适用于本发明的颜料具有小于约1.4微米 的中值未经声处理的粒径。该中值粒径优选小于约0.8微米、更优选小于约 0.6微米。以下在测试方法部分将给出测量中值未经声处理的粒径的方法。

特别优选的着色材料是二氧化钛(TiO2)。存在两种结晶态的TiO2：锐 钛矿和金红石。金红石型由于其折射指数较高而最不透明。在造纸领域中， 已知要达到给定的不透明性，所用的金红石通常比锐钛矿要少约15-2O％。 二氧化钛通常以干粉形式或作为在水中的浆液而售卖。就本发明而言，水 浆形式是优选的，因为与本发明粘合剂组合物的其它组分容易混合，而且 颜料颗粒更完全分散以提供更好的不透明性。

为了使TiO2保持悬浮，可在市售TiO2浆液中加入其它组分。尤其是， 可使用分散助剂以保证悬浮TiO2颗粒不会絮凝和沉降。分散助剂有两种： 硬脂稳定剂和静电稳定剂。硬脂稳定剂是用一层聚合物吸附层来包围悬浮 的TiO2颗粒。不同颗粒上聚合物层之间的硬脂相互作用可防止颗粒充分接 近而发生聚集。通常，硬脂稳定的浆液由于聚合物吸附层而非常粘稠。二 氧化钛颗粒还可以静电方式来稳定，即采用带电物质来包围这些颗粒。这 些物质可以是阳离子的或阴离子的。由于大多数TiO2用于油漆和造纸工 业，而这些工业都需要在其工艺中使用阴离子浆液，因此阳离子TiO2浆液 并不常见。合适的阴离子静电悬浮助剂的例子为聚丙烯酸钠，美国专利 4503172(1985年3月5日以Farrar等人的名义授权)对此进行了描述。这种 物质可由Allied Colloids of Suffolk，VA以Dispex N40X而得到。

合适的市售TiO2浆液为Ti-PureRPS Vantage Rutile Paper Slurry，得 自Wilmington，DE的Dupont Company。这种物质是金红石型TiO2在水中的 一种阴离子稳定浆液，其中公称TiO2固体含量为71.5％。这种物质的中值 未经声处理(unsonicated)的粒径通常小于0.5微米。

已经发现，这种TiO2浆液在按照本发明使用TiO2颜料时产生所需湿使 用性能的视觉信号。申请人已经发现，按照本发明的着色粘合剂组合物应 该包含至少约7％的TiO2固体物质以产生令人满意的所需湿性能的视觉信 号。大于30％的TiO2固体含量不会进一步提高信号强度。TiO2固体含量 优选应该约10-30％。TiO2固体含量更优选约15-25％。本领域熟练技术人 员应该理解，如果使用其它的颜料，那么就需要调整颜料量以产生令人满 意的视觉信号。如上所述，TiO2与可替代颜料间的相对折射指数可初步表 示需要的调整有多大。

此外，有机着色剂，如来自Rohm&Haas Corp.，Philadelphia，PA的 Ropaque HP91可用于替代至少部分二氧化钛。这种有机着色剂是作为水乳 液供应的中空聚合物球。由于这些球是中空的，光在通过这种颜料的分散 体时就多次弯曲。相对TiO2，多次弯曲所产生的表观折射指数可产生遮盖 力。由于这些有机着色剂也是阴离子稳定的，因此，如上所述，与阳离子 湿强度树脂的不相容性问题同样会影响包含有机着色剂的粘合剂组合物的 稳定性和不透明性。

可在本发明粘合剂组合物中用于替代至少部分二氧化钛的另一种无机 着色剂是硅石(如，热解法硅石、胶态硅石和类似物)。合适的热解法硅石 (fumed silica)为AEROSIL 300，得自Degussa Corp.of Ridgefield Park，NJ。 从实施例5可清楚地看出，包含这种替代无机着色剂的着色粘合剂组合物 可产生如上所述的所需浊度和粘度。申请人还相信，使用硅石替代部分二 氧化钛能够减少粘合剂混配和施用装置的摩损，因为硅石颗粒的基本粒径 小。例如，上述的AEROSIL 300的基本粒径为7纳米，而上述的TiO2颜 料则为0.5微米。

可选的阳离子添加剂

人们熟知，阳离子物质可携带正电荷，而阴离子物质则携带负电荷。 这些电荷的一种量度是电荷密度。以下在测试方法部分提供了用于测量电 荷密度的方法。申请人已经发现，按照本发明的合适粘合剂组合物应该具 有正电荷。即，按照本发明的合适粘合剂组合物至少是弱阳离子性的(正电 荷密度)。申请人相信，本发明方法的一个优点在于，在开始加入其它组分 之前就向该组合物中阴离子或阳离子组分之一供能可防止这样一种情形， 其中在加入该组合物中剩余带电组分时，部分混合物已具有负电荷密度(已 经发现，在低能条件下混合各组分时，这种负电荷密度会增加凝聚、分离 并造成不透明剂效力的损失)。通过向混合步骤中提供足够的能量，可明显 减少具有负电荷密度的大部分混合物和所得的凝聚的形成。

表2列出了适用于本发明粘合剂组合物的代表组分的电荷密度值。

                  表2

组分                      电荷密度(微当量/克)*

阳离子物质

Kymene557LX                       +3243

RediBond5320                       +264

阴离子物质

TiO2浆液(Ti-PureRPS)               -48

*100％固体物质为基础

这些组分在组合物中的相对量决定了该组合物的电荷密度。例如，已 经发现，包含约1.5％Kymene 557LX和按照本发明方法制备的约23％TiO2的组合物具有约+185微当量/克的电荷密度。另一方面，已经发现，包含约 0.3％Kymene 557LX和约23％TiO2的组合物具有约-1.7微当量/克的电荷 密度。成品着色粘合剂组合物中的电荷密度优选至少约+25微当量/克分散 固体物质。该电荷密度优选至少约+30微当量/克，更优选至少约+50微当量 /克。

以下将要讨论，本发明方法可特别有效地减少颜料在由此制备的着色 粘合剂组合物中的凝聚作用。但仍然需要在成品粘合剂组合物中保持最低 的正电荷密度，这样可使该组合物最为稳定。例如，一种特殊的粘合剂组 合物可以不含保持正电荷密度的足够的阳离子湿强度树脂，该正电荷密度 增加了凝聚和聚集的可能性。如果该组合物中的阳离子物质没有产生足够 的电荷密度，为了补偿这种不足的正电荷密度，可向该组合物中加入具有 正电荷密度的物质(即，阳离子添加剂)。合适的物质包括：阳离子淀粉(如， Celquat L200，得自National starch and Chemical Co.of Bridgewater，NJ)和季 铵化合物(如，得自Witco Chemical Co.of Dublin，OH的DP-SC-505-91)。特 别优选的阳离子添加剂为具有较高电荷密度的较低分子量的聚胺。特别优 选的这种物质是电荷密度约+6400微当量/克(100％固体物质为基)的Cypro 515，得自Cytec of Stamford，CT。例如，如果在加入TiO2之前将0.6％的 Cypro515加入0.3％的Kymene557LX溶液中，那么在加入TiO2之后 该组合物的电荷密度为+35微当量/克，而不是上述的-1.7微当量/克。已经 发现，这种电荷密度可产生足够稳定的悬浮液以用作层压粘合剂。

粘合剂的生产

如上所述，优选的湿强度树脂Kymene是高度阳离子性的，因此在将 Kymene与阴离子稳定TiO2浆液结合使用时，它可与粘合剂组合物，如阴 离子稳定颜料分散体中的阴离子组分进行反应，造成粘合剂组合物因凝聚 而分层和分离。以下实施例1对这种现象进行说明。

申请人已惊人地发现，通过适当混合上述组分，可以克服在生产稳定 组合物时将阳离子物质与阴离子物质结合的熟知难题。

具体地说，申请人已经发现，通过使用以下详细描述的方法，其中在 加入其它组分之前向该组合物中阴离子或阳离子组分之一供能，可得到明 显稳定的着色粘合剂组合物。如果“供能装置”能够在混合液体时提供至 少约5瓦/千克时，该液体就被“供能”。供能装置优选应该能够在混合液体 时传输至少约15瓦/千克。该供能装置更优选应该能够在混合液体时传输至 少约25瓦/千克。测试方法部分将给出一种确定所传输的能量(瓦数/千克) 的方法。

合适的供能装置包括：可产生高搅拌器桨尖速度的间歇式混合器，例 如，得自Sunbeam Corp.of Delray Beach，FL的混合器(商品名为Osterizer)； 转子/定子高剪切混合器，如得自Charles Ross&Son，Hauppauge，NY；和在 线混合器，如得自Quadro Inc.，Millburn，NJ，型号为Quadro ZC。特别优选 的供能装置是Breddo Likwifier，LOR型，由Breddo Likwifier of Kansas City， MO供应。

此外，申请人发现，在使用这些方法时，成品粘合剂组合物中颜料的 中值粒径可与原颜料分散体中颜料的中值未经声处理的粒径相比。即，本 发明方法以一种非常有效的方式采用这些颜料分散体，这样可得到具有最 高不透明性的粘合剂组合物。

表3非常清楚地给出了该效力，其中比较了按照以下实施例1和2所 述方法制备的着色粘合剂组合物的浊度(浊度是对不透明性的一种度量-测 试方法部分提供了一种测量浊度的方法)。

                                 表3   浊度(NTU)   中值未经声处理的粒径(微米) 按照实施例1方 法制备的组合物     1217*     双峰(2.2，17.1) 按照实施例2方 法制备的组合物     3467*     0.5

*在1000毫升水中0.5克粘合剂的浓度下测量。

可以清楚地看出，按照实施例2方法(本发明方法)制备的粘合剂组合物 具有明显比按照实施例1方法(低能混合)制备的粘合剂组合物更高的浊度 (更大的不透明性)和更低的中值粒径。

在不受理论局限的情况下，申请人相信，在加入具有相反电荷的组分 之前向组合物中的一种带电组分供能可保持颜料颗粒足够分离，这样可使 颜料颗粒的聚集最小化(而不会增加平均颜料粒径)。申请人已经发现，如果 按照本发明来制备着色粘合剂组合物，那么这些组合物中的颜料颗粒的平 均未经声处理的粒径就不超过颜料分散体中颜料的平均未经声处理的粒径 的约2.5倍。通常，着色粘合剂组合物中颜料的平均未经声处理的粒径小于 颜料分散体中颜料的平均未经声处理的粒径的约1.5倍。申请人还相信，在 正将第二组分加入第一组分时提供足够的机械能可减少阴离子物质与阳离 子物质之间的相互作用。即，使凝聚以及由此导致的组合物粘度显著增加 (即，分层和胶凝)最小化。

尽管如上所述在加入任何其它组分之前向粘合剂组合物的第一组分供 能意味着可减少凝聚和颜料颗粒的聚集，但加料顺序也可影响成品粘合剂 组合物的性能。以下将描述用于制备本发明粘合剂组合物的一种特别优选 的方法。

该优选方法的第一步是提供所需量的合适的阳离子湿强度树脂。例 如，为了制备100份本发明优选的粘合剂组合物，可提供约0.05-5份的聚 酰胺-表氯醇树脂。该树脂优选在包含约10-15％重量树脂固体物质的溶液 中。特别优选的方法提供约12份的12.5％重量的聚酰胺-表氯醇树脂溶液。 可选地，如果阳离子湿强度树脂的所需浓度太低而不能保持合适的电荷密 度(参见以上讨论)，那么可在向阳离子湿强度树脂供能之前提供一种上述的 替代阳离子物质。

然后通过上述的向其中提供机械能的合适装置，向这种聚酰胺-表氯醇 树脂溶液供能。重要的是，该供能步骤要提供足够的能量以引起树脂溶液 产生湍流。例如，树脂溶液不应粘度太高，否则大部分所提供的机械能会 转化成热量，造成溶液温度明显上升。具体地说，如果按照以下测试方法 部分所述的方法进行测量，树脂溶液的粘度应该小于约500厘泊。更优选 的是，该粘度应该小于约300厘泊。

如上所述，合适的供能装置能够通过第一步向树脂溶液提供至少约5 瓦/千克的能量。特别优选用于本发明的供能装置为Breddo Likwifier，LOR 型。

在向阳离子湿强度树脂供能之后，向其中加入颜料分散体。为了得到 100份的上述优选着色粘合剂组合物，在连续向溶液供能的同时加入约7-30 份的颜料分散体。对于上述特别优选的TiO2分散体，加入约32份的71.5 ％重量分散体。

颜料分散体优选以这样一种速率加入，以保证混合区中的本体物质包 括阳离子湿强度溶液或颜料在阳离子湿强度树脂溶液中的分散体。另外， 可以是不足的能量以保持颜料颗粒的分离并减少凝聚。本文所用的术语“混 合区”是由所选特定供能装置的几何所决定的，是指将能量由供能装置传 输给需供能的液体或分散体时的体积。申请人发现，一种对加入速率的有 用度量是传输数(Delivery Number)。本文所用的“传输数”是一种取决于 颜料分散体的加入速率、搅拌器的几何、以及搅拌器的旋转速率的无量纲 数，可按照下式计算： $Q=\frac{\left(\frac{\mathrm{PigWt}}{\mathrm{AddnTime}}\right)}{{\mathrm{nd}}^3\rho }$ $n=\frac{\mathrm{RotVel}}{60}$ 其中：

Q＝传输数

PigWt＝所加颜料分散体的重量(千克)

AddnTime＝加入颜料所需的时间(秒)

r＝颜料分散体的密度(克/厘米3)

RotVel＝搅拌器的旋转速率(rpm)

d＝搅拌器的直径(厘米)

例如，在制备一批本发明着色粘合剂组合物时，采用以下数据：

PigWt＝36.97千克；

AddnTime＝240秒

r＝2.2克/毫升(TiO2浆液，包含约72％TiO2固体物质)

RotVel＝1800rpm

d＝24.3厘米

所得传输数为1.63×10-4。从实施例3可以看出，该传输数表示，将 颜料分散体足够慢地加入混合区中以防聚集(即，中值未经声处理的粒径明 显低于1微米)。

在该优选方法中，最后的所需步骤是加入干强度粘合剂溶液(仍然连续 向液体供能)。干强度粘合剂溶液优选在其它组分之后加入，因为这些溶液 通常粘度高，因此难以在可接受的升温条件下向这些溶液供能。如上所述， 干强度粘合剂溶液优选包含淀粉基树脂或水中的聚乙烯醇。该水溶液中的 干强度粘合剂的浓度优选约2-14％，而且在制备100份成品粘合剂组合物 时，将约2-7份的粘合剂固体物质加入该粘合剂组合物中。

可选地，将其它组分在混合上述各物质之后加入。例如，为了控制最 终的粘度和固体含量，可以保留一部分稀释水，这样可补偿批次之间在各 原料上的差异。

其它的粘合剂生产方法

加料顺序

尽管上述方法由于能够使颜料颗粒最大分散并减少颗粒聚集而优选， 但其它方法，尤其是其它加料顺序也在本发明的范围内。例如，申请人可 以考虑这样一种加料顺序，其中包括以下步骤：1)提供一种干强度粘合剂 溶液；2)向该干强度粘合剂溶液供能；3)提供一种阴离子稳定颜料分散 体；4)将颜料分散体混入干强度粘合剂溶液中以形成一种着色粘合剂混合 物；5)提供一种阳离子湿强度树脂溶液；然后6)将湿强度树脂溶液混入着 色粘合剂混合物中。与低能混合方法相比，按照该替代方法制备的着色粘 合剂组合物明显不透明性提高，聚集减少而且稳定。具体地说，包含上述 优选TiO2颜料的粘合剂组合物的中值未经声处理的粒径为约1微米，而且 起始分离时间大于24小时。如果将这些结果与前面表2所示结果进行比 较，那么相对实施例1的低能混合方法，这种改进是显著的。

供能装置

适用于本发明其它供能装置是一种能够通过在液体介质中形成超声波 振动而向其供能的混合器(一种合适的装置由Sonic Corp.of Stratford，CT生 产的声谱显示仪)。声谱显示仪是一种在线体系，它通过一个有型孔以高线 速抽吸液体、液体混合物、或在液体中的固体分散体，这样可产生超声波 振动。液流撞击悬臂在液流中的叶片。流过叶片的液流在叶片中产生振动， 然后在液流中产生空化作用以将流动能转化成混合/分散能。

层压花和层压

在形成层的造纸过程结束之后，可以将一层或多层进行压花和层压。 如果使用本发明着色粘合剂组合物来进行压花/层压步骤，那么压花/层压就 是一种能够产生可用于对所需性能提供视觉显示的图案的方法。

可按照以下方法进行压花：节对节(knob-to-knob)压花法，这在普通转 让的USP 3,414,459(1968年12月3日授予Wells)中作了说明；嵌套压花法 (nested embossing process)，这在1971年1月19日授予Nystrand的USP 3,556,907中作了说明；或双层压花法(dual ply process)，这在普通转让的USP 5,294,475(1994年3月15日授予McNeil)中作了说明，将所有这些专利作为 参考引入本文。

对本发明描述和要求保护的实施方案来说，这些压花可以以0.05-0.07 英寸的间距间隔开，并且有0.001-0.100平方英寸的远端面积。每个压花可 在有许多节的辊上制成，这些节从辊表面突出0-0.120英寸。这些压花可以 是圆形、鹅卵形或不规则形状。

每个压花都具有远端，而且将本发明粘合剂组合物施用到远端的至少 一部分，形成按照本发明的层压薄页制品。粘合剂固体物质优选以约12-20 磅粘合剂固体物质/吨纸(6-10克粘合剂固体物质/千克纸)的速率施用到至少 一层薄页上的至少某些远端上以形成层压薄页制品。更优选施用约14-18 磅粘合剂固体物质/吨纸(7-9克/千克)。本文所用的术语“粘合剂固体物质” 是指本发明粘合剂组合物中的非水组分，其中包括湿强度树脂、干强度添 加剂、TiO2、和任何分散助剂或可加入该粘合剂组合物中的其它物质。

实施例4描述了一种特别优选用于压花或层压以生产按照本发明的层 压薄页制品的方法。

申请人相信，以下非限定性实施例用于说明本发明。

                     实施例

实施例1

该实施例用于说明使用常规混合方法制备的由阳离子湿强度树脂、和 阴离子稳定颜料分散体和干强度粘合剂溶液的凝聚混合物的性能。

按照以下方法制备出着色粘合剂组合物：1)提供约13份阳离子湿强度 树脂溶液，其中包含约12.5％Kymene557LX树脂且pH值为约3.0；2) 使用得自Lightnin of Rochester，NY的Lightnin TS2010型混合器(该混合器可 向溶液提供约1.7瓦/千克的能量)，开始搅拌湿强度树脂溶液；3)在连续搅 拌下，加入约23份的pH值约8.4的72％固体含量TiO2分散体(来自DuPont 的Ti-PureRPS Vantage金红石纸浆液)；4)在连续搅拌下，加入约64份 的树脂固体含量约7.4％的干强度添加剂(来自DuPont的ELVANOL 71-30) 溶液；然后5)在连续搅拌下，根据需要加入水至100份。

表4列出了评估该粘合剂组合物所得到的性能数据。

                 表4

        性能                   值

        pH值                   4.3 中值未经声处理的粒径(μm)

        第一峰                 17.1

        第二峰                 2.2

        浊度*                 1217

        起始分离时间           4小时

*在0.5克粘合剂在1000毫升水中的浓度下测定。

实施例2

该实施例采用了与实施例1相同的物质、浓度和加料顺序，但采用本 发明方法，得到了适于连接两层或多层薄页纸的着色层压粘合剂组合物。 具体地说，使用了能够向液体供能约110瓦/千克的实验室混合器(如，得自 Sunbeam Corp.of Delray Beach FL的Osterizer)。

表5列出了评估该粘合剂组合物所得到的性能数据。

                      表5

     性能                        值

     pH值                        4.3 中值未经声处理的粒径(μm)            0.5

     浊度*                      3467  

     起始分离时间                ＞4周

实施例3

该实施例用于说明使用工业规模混合装置来制备按照本发明的着色粘 合剂组合物。

装置：

混合器  Breddo Likwifier，LOR型，50加仑尺寸，30Hp马达，可调速 度(640-2300rpm)，得自Breddo Likwifier of Kansa City，MO

叶轮  1)标准盘-部件号8-711-0004

      2)有齿盘-部件号8-711-0691

组成

                 组分                  ％

          阳离子湿强度树脂溶液         12

          TiO2分散体                  32

          干强度添加剂溶液             55

          水                           1

          总计                         100

表6列出了按照各种工艺条件制备的几种着色粘合剂组合物批料的性 能。

                           表6 试验号 盘的 每批大小  速度  传输数  所加能量  中值未经声处理的粒径  浊度

   类型  (千克)  (rpm)           (瓦/千克)      (米)            (NTU)   1    标准   116    1800   1.6210-4   35.2         0.679           3567   2    有齿   116    1800   1.6210-4   90.3         0.566           3721   3    有齿   230    1800   5.1510-4   88.1         0.577          未得到

实施例4

该实施例讨论使用按照实施例2方法制备的着色粘合剂组合物层压多 层纸品的各种性能。这些纸品可由两层常用于Bounty牌纸巾的纤维素纤维 制成，这些纸巾由Procter&Gamble Company of Cincinnati，OH(本发明的受 让人)供应。每层由65％北方软木牛皮纸浆、35％CTMP制成，且其定量 为14磅/3000英尺2。每层在嵌套压花工艺中通过椭圆形突起来压花，这些 突起在远端具有0.084英寸的主轴、0.042英寸的副轴且突起高0.070英 寸。这些突起在45度节距的同心钻石图案中相距约0.118英寸。制备出两 互补层，然后在零间隙配合压区上连接起来，从而制成每层具有约33个突 起/英寸2的整体式层压品。

实施例3方法提供了一种包含5.75％总粘合剂固体物质(其中1.5％是 Kymene，4.25％是聚乙烯醇)的粘合剂组合物。该粘合剂组合物还包含 23％二氧化钛固体物质。将该粘合剂组合物施用到每层的突起上。将粘合 剂组合物中所有的固体物质都施用到纸品上。所得纸品的湿层合强度为5.5 克/英寸，干层合强度为10.4克/英寸。以下在测试方法部分描述用于测量湿 层合强度和干层合强度的方法。

在表7中，将用本发明制备的粘合剂组合物层压的纸巾产品与其它市 售纸巾进行湿层合强度和干层合强度比较。

                     表7

样品         制造商           湿层合强度    干层合强度

                              (克/英寸)     (克/英寸)

本发明        受让人             5.5          10.4

BOUNTY        受让人             3.9          10.1

BRAWNY*      James River        3.1          10.1

SPARKLE*     Georgia Pacific    3.0          7.0

MARDIS GRAS* Ft.Howard          3.4          7.6

VIVA-2-PLY*  Scott              3.0          4.4

HI-DRI*      Kimberly Clark     3.4          5.5

*数据来自美国专利申请08/835039。

表6中的每种湿和干层合强度都表示至少5个样品的平均值。当然， 对于干层合强度试验，5个样品中的每个都表示4个测试试样的平均值。 从表7的数据可清楚地看出，本发明的粘合剂组合物在保持可与市售纸巾 媲美的干层合强度的同时，提供基本上改进的湿层合强度。如果将使用本 发明粘剂组合物层压的纸巾浸渍在水中，那么着色粘合剂的图案就清晰可 见。如果类似地将表7所列市售纸巾进行浸渍，则没有清晰可见的图案。

实施例5

该实施例用于说明包含替代材料的本发明着色层压粘合剂的配方。表8 列出了按照本发明的层压粘合剂的组成，其中同时包含替代无机着色剂和可 选的阳离子添加剂。

                     表8

        组分                         浓度

                                 (重量百分数)

      干强度添加剂1                 4.5

      颜料2                         18.0

      阳离子湿强度树脂3             0.3

      可选的阳离子添加剂4           0.7

      替代颜料5                     1.0

      水                             足量至100％

1.ELVANOL71-30

2.由Ti-PureRPS Vantage金红石纸浆产生的固体物质

3.Kymene557LX

4.Cypro515

5.Aerosil300

基本上按照本发明的优选方法制备出组合物，其中在混合各组分时，使 用实验室混合器(Osterizer)向组合物供能。成品组合物评估如下：1)14天之 后没有可见的分离作用；2)可与本发明其它组合物媲美的浊度- 2600NTU；3)如果在将组合物施用到薄页底材上时使用计量杆(得自Paul N.Gardncr Co.，Inc.of Pompano Beach，FL，型号为size 8)以控制涂层厚度，那 么本实施例粘合剂组合物的薄层的白度就可与按照实施例2制备的采用相同 方式施用到薄页底材上的粘合剂组合物的白度相媲美；和4)粘度可与本发明 的其它组合物相媲美-170厘泊。

                     测试方法

                     干层合强度

提供四个纸成品的样品。在粘合剂体系完全固化之后，将这些样品老 化至少2周。从每个样品的中心切下沿样品总长度方向的一个三英寸条。 其中两条是沿着机器方向切下的，另两条是沿垂直机器的方向切下的(即， 在机器方向的孔之间或者垂直机器方向的边之间)。这些条沿着任何一个三 寸的边缘稍稍分离开，因此每一层与其它层独立开来。将各层手工分离开 来直到样品的计量长度为2英寸。

将各层放在拉伸机的夹片(jaw)内。合适的拉伸试验机为Model 1451- 24，由Thwing/Albert公司(Philadelphia，Pennsylvania)供应。直角机头分 离速度设置在20英寸/分钟，从起始的2.0英寸的间隔运行了7.5英寸。只 记录直角机头运行最后六英寸的数据。所有四个样品都要做张力测试。将 这四个数据平均后给出一个单一的层合强度值，该值即代表了所有四个样 品取自的产品的层合强度。

必须注意使被拉伸机分离的样品部分不接触拉伸机的较低的夹片或较 低的直角机头。如果发生这样的接触，将在测压仪上显示一不合理高的读 数。同样也要注意将要被分离的样品部分与各层已被拉伸机分离的样品部 分不接触。如果出现了这样的接触，表观层合强度将会不合理的升高。如 果出现了上面提到的任何一种提触，这个数据点就要被舍弃掉重新测试一 个新的样品。

                    湿层合强度

提供四种纸成品的样品。在粘合剂体系完全固化之后，将样品老化至 少2周。从每个样品的中心切下沿样品总长度方向的一个三英寸条(如，对 于已转化成市售纸巾的材料，在各孔之间)。其中两条是沿着机器方向切下 的，另两条是沿垂直机器的方向切下的(即，在机器方向的孔之间或者垂直 机器方向的边之间)。这些条沿着任何一个三寸的边缘稍稍分离开，因此每 一层与其它层独立开来。将各层手工分离开来直到样品的计量长度为2英 寸。

将各层沿样品的一个3英寸边分离开。将未被分离的样品部分，即未放 入拉伸机夹子中的部分浸在蒸馏水中。浸渍后，将样品立即从水中取出， 并使它在一沥水架上沥水60秒钟。沥水架上配有一尼龙线方筛，形成筛的 尼龙线的直径为0.015英寸，间隔0.25英寸。干燥架以相对于水平面45° 的角度放置。当在干燥架上干燥样品时，样品的放置应使得样品的长边向 下与干燥架的斜度一致。将该层分开的边一起收回到干燥架上从而使样品 尽可能地光滑，同时样品适当地沥干了多余的水分。以这种方式制成样品 后，在拉伸机上以上述测试干层合强度的方法测试该样品。

                     粘度

概述

该方法适用于测量作为剪切率函数的粘度。将样品放置在两个同心圆 柱体之间的窄环形体积中。内圆柱体以受控环形速度旋转，所得扭矩或由 两个圆柱体之间的样品所产生的力是放置在两者之间的样品的粘度的量 度。

装置

粘度计，一种合适的粘度计得自Paar Physica USA.Inc.of Edison，NJ， 型号MC1。

装置的设置

1)按照制造商的要求设定粘度计。

2)样品和装置的温度应该为23±1℃。

方法

1)使用待评估的样品，将外圆柱体填充到标定量。

2)将外圆柱体插入粘度计中，保证内圆柱体位于其中心并将外圆柱体 固定到位。在外圆柱体固定到位之后放置至少10秒，使样品填充到两个圆 柱体之间的环形体积中，然后开始扫描粘度。

3)将粘度计设定在10-1000秒-1之间进行扫描，然后使用斜升/斜降程序 (ramp up/ramp down protocol)进行粘度测量。在斜升部分测量50次，在斜降 部分测量50次。

数据的记录和分析

记录两个样品中每一个由程序的斜降部分，在10-1000秒-1剪切率下的 粘度。

                  电荷密度

概述

分散体或胶体溶液的电荷密度可通过测量一对间隔电极之间的电势 (泳动电势)而测定，其中一个电极与样品容器的一个表面相邻，在该样品容 器中，分散体的颗粒或胶体溶液的大分子已被吸附，而另一个电极则位于 样品容器的自由体积中。通过一个设定电势的振荡活塞，使所有带电颗粒 或大分子物质的抗衡离子流动。然后使用具有相反电荷的标准聚电解质， 将样品滴定至0泳动电势(即，至等电位)，测量电荷密度(以微当量/克计)。

装置

颗粒电荷检测器：一种适用于测量电荷密度的装置作为颗粒电荷检测 器PCD 02得自Mutek Analytic，Inc.of Marietta，GA。

滴定器：合适的滴定器是具有两个活塞滴定管的Mettler自动终点滴定 器DL21型，得自MUTEK Analytic，Inc.of Marietta，GA。

标准物质

标准聚电解质溶液也得自MUETEK Analytic。阳离子标准物是0.001N 的聚二烯丙基二甲基氯化铵。阴离子标准物是0.001N的聚乙烯硫酸钠。

操作

1)按照制造商的要求，设定并校正颗粒电荷检测器。重要的是，为了 测量准确，环境温度应该超过15℃，优选约25℃。

2)按照制造商的要求，设定并校正滴定器。

3)用样品清洗颗粒电荷检测器的样品池和活塞。可以过滤样品(100目 滤网)以去除大颗粒，否则会影响活塞的操作，尽管这只是一小部分带电物 质。

4)将受控量的样品分配到清洗的样品池中。可能需要进行初步滴定以 确定需要0.5-15毫升滴定剂的样品量。至少需要10毫升液体以覆盖两个电 极。样品可用去离子水进行稀释，得到需要0.5-15毫升滴定剂的至少10毫 升样品。

5)将活塞插入样品容器中，然后将容器放入颗粒电荷检测器中，确保 电极接触且使活塞与驱动结构啮合。

6)打开活塞，使泳动电势稳定(约2分钟)。

7)使用合适的聚电解质溶液来滴定样品至等电点。即，使用阴离子聚 电解质滴定阳离子样品，使用阳离子聚电解质滴定阴离子样品。

数据的记录和分析

1)记录将样品滴定至等电点所需的滴定剂量。

2)使用下式计算电荷密度(微当量/克)： $q=\frac{V\times C\times 1000}{W}$

其中：V是所需的滴定剂体积(毫升)；C是聚电解质浓度(微当量/毫 升)；且W是样品中的固体含量(如，对于0.1％TiO2悬浮液的10毫升样品， W＝0.01克)

3)报告所作的每次测量结果。

                     粒径分布

概述

使用光散射装置测量在本发明方法中形成的颜料颗粒的粒径分布。可 使用相干和非相干光源，这取决于粒径的预期范围。

装置

合适的装置得自Horiba Instruments，Inc.of Irvine，CA，型号LA910。 Horiba LA910可使用散射体系来测量粒径分布(PSD)。可使用相干光源(激 光)和非相干光源来测量宽范围内的PSD。该装置可测量给定样品的四个分 布(体积、数目、面积和长度)。将软件连接到计算机上以控制该装置，并将 实际测得的光强度数据转化成任何上述分布。优选体积分布应跟随结构变 化。中值粒径作为PSD的单值描述符而优选，这样可对背离正常分布的情 形进行适当描述。Horiba LA910能够采用低能声处理(约40瓦)以分离聚 集体。为了更好地理解可能由于特定混合工艺而导致的任何聚集作用，优 选在无需声处理下测量PSD。

标准物质

校正标准物：NanosphereTM标准聚苯乙烯颗粒，由Duke Scientific of Palo Alto，CA提供。这些标准物是可跟踪NIST的。

装置的设定

相对折射指数(RRI)：    2.00-0.00i

搅拌：                     3

循环：                     4

声处理：                  关闭

方法

1)按照制造商的要求，设定并校正该仪器。

2)用水填充样品池，然后单击计算机屏幕上的测量符号，测量空白(脱 气、去离子水)粒径分布以检查仪器的基线。

3)将150毫升脱气、去离子水放入样品池中，然后将该样品池插入装 置中。

4)滴加样品，直到通过该装置测得的透光比例(蓝色比例)为约70-75 ％。

5)单击计算机屏幕上的测量符号以收集样品数据，然后确定样品的粒 径分布。

数据的记录和分析

1)测量至少两个样品的粒径分布。

2)确定该分布是多分散的还是单分散的。

3)对于单分散分布，记录中值粒径。

4)对于多分散分布，记录由每个分布峰确定的粒径。

                           浊度

概述

浊度是对液体悬浮液不透明性/浑浊性的一种度量。浊度通过确定悬浮 颗粒的光散射量而测定。

仪器

浊度计：合适的浊度计得自HACH Company of Loveland，CO，型号 2100AN。

标准物质

浊度值低于0.1、20、200、1000、4000和7500浊度单位(NTU)的 标准浊度物质也得自HACH Company。

方法

1)按照制造商的要求，设定并校正浊度计。

2)用1000毫升水稀释0.4克着色粘合剂，然后混合1分钟。合适的磁 力搅拌器，如Corning PC-351型得自Corning Glass Works(Corning，NY)。

3)将稀释样品平衡1分钟。

4)将合适的体积(约30毫升)转移到样品池中。

5)按照制造商的要求测量浊度。

6)记录所测得的浊度。

数据的记录和分析

1)以浊度单位(NTU)记录浊度值。

                        混合能

概述

测定电流和电压，然后用于计算传输到供能装置上的功率。

仪器

功率分析仪：合适的功率分析仪得自Fluke Corp.of Everett，WA，型号 为41B Power Harmonics Analyzer。

安培探头：80I-1000s型，也得自Fluke Corp。

方法

1)保证按照制造商的要求来校正功率计。

2)将安培探头放在用于供能装置的供电线的三个导体之一附近。将电 压探头连接到供电线的其它两个导体上。Fluke 41B通过对平衡三导体负载 的简单的单相测量，计算出三相功率读数。使用随仪器提供的软件(Fluke View 3.0版)，将功率测量值传输并记录到Microsoft Excel Spread Sheet上。

3)将少量水放在底部封口附近，测量空罐时的功耗。测量待评估的特 定供能装置在整个速度范围内的功耗。

4)在上述粘合剂生产工艺的每次加料步骤中，每10秒钟由功率分析仪 记录功率读数至少5次。如果需要，可以将数据采集硬件和软件用于样品， 然后自动记录功率读数。

数据的记录和分析

1)由加料时的功耗减去在运行速度下的功耗，由此计算出每次加料步 骤的净功率。

2)将净功率除以加料步骤后需供能的材料的质量，由此计算出每次步 骤的单位质量的净功率。

3)记录每次记录步骤的净功率和单位质量的净功率。