Effect of synthetic modifiers on the rheology of coating colours

Abstract

The effect of synthetic modifiers on the coating colour rheology was studied. Also the influence of the pigment system was studied. Six different polymers were studied in two pigment systems. In the solely ground calcium carbonate (GCC)-containing formulation polymers were studied with three different addition levels. GCC/clay-based formulation was tested with one polymer addition level in order to study rheology; water retention, Brookfield viscosity and Hercules high shear were measured. Study showed that increase in high shear decreased water retention. The effect on rheology was the greater the more modifier was added to the coating colour. There were differences among hydrophobic alkali-swellable emulsion (HASE) type thickeners. Clay-containing coating colour had larger thickening effect. HASE type modifier increases low shear viscosity, and decreases high shear. Influence on dewatering rate is moderate. Alkali-swellable emulsion (ASE) thickener improved water retention, and left the high shear value on lower level than HASE. The surface of the plays a significant role in the thickening effect of the modifier.

Insinöörityön tarkoituksena oli tutkia paperin ja kartongin päällystyksessä käytettyjen synteettisten lisäaineiden vaikutusta pastan reologiaan. Työssä tutkittiin myös, miten pigmenttisysteemi vaikuttaa synteettisten paksuntajien tehoon. Kokeellisessa osuudessa vertailtiin kuutta eri lisäainetta, joista viisi oli paksuntajia ja yksi sideaine. Paksuntajat olivat tyyppejä HASE (hydrophobic alkali-swellable emulsion) ja ASE (alkali-swellable emulsion). Pigmentteinä jauhettuja karbonaatteja sisältäneessä reseptissä lisäaineita tutkittiin kolmella eri annostasolla. Karbonaatti/kaoliini pigmenttisysteemissä lisäaineiden toimintaa arvoitiin yhden annostason avulla. Vaikutuksia reologiaan tutkittiin mittaamalla vesiretentio, matalan leikkausnopeuden Brookfield-viskositeetti ja korkean leikkausnopeuden Hercules-viskositeetti. Yleisesti ottaen vesirention parantuessa korkean leikkausnopeuden viskostiteetti nousee. Muutos on sitä suurempi, mitä enemmän lisäainetta on käytetty. Lisäaineiden välillä oli toiminnallisia eroja. HASE nostaa viskositeettia matalilla leikkausvoimilla ja laskee korkean leikkausnopeuden viskositeettia. ASE paksuntajalla korkean leikkausnopeuden viskositeetti jäi matalammalle tasolle kuin HASE:lla. Kaoliinia sisältävä pasta paksuuntui suhteessa enemmän, koska pigmenttien pinnan muodot vaikuttavat merkittävästi polymeerin kiinnittymisen. Sillä oli myös merkittävästi parempi vesiretentio.