專利名稱：紙的涂層組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含有納米沉淀碳酸鈣(NPCC)的紙的涂層組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
顏料常用于造紙和紙的涂層，以改善紙的外觀、光學(xué)性能和可打印性。通常所使用的顏料包括高嶺土、沸石、碳酸鈣、二氧化硅、二氧化鈦、三水合氧化鋁和聚苯乙烯。這些顏料用于生產(chǎn)常規(guī)的打印紙和手寫紙，以及通過包括平版印刷術(shù)、凹版印刷術(shù)和靜電復(fù)印術(shù)的普通方法進(jìn)行打印和成像的紙板。近年來開發(fā)的成像技術(shù)，對(duì)具有使用常規(guī)顏料不能獲得的性能的新型涂層紙和非涂層紙產(chǎn)生了需求。噴墨打印就是一個(gè)很好的例子。
噴墨打印機(jī)是近年來才成為家用或辦公用的主流數(shù)字打印機(jī)。由于提供的噴墨打印機(jī)變得越來越廣，越來越快，并傾向于占據(jù)所有的打印市場(chǎng)，人們?cè)絹碓叫枰嘤眉堃詫?shí)現(xiàn)這些新型打印機(jī)的有效使用，而同時(shí)滿足日常生活的使用。
在現(xiàn)在市場(chǎng)上的大多數(shù)多用紙是未涂層的或表面施膠級(jí)(sizedgrade)的。由于造紙?jiān)O(shè)備速度的不斷增長(zhǎng)，這些紙的造價(jià)較低。然而，盡管這些紙張適合大多數(shù)日常應(yīng)用，但是未涂層和標(biāo)準(zhǔn)的表面施膠級(jí)的紙并不能滿足高端打印和圖像外觀的需要。
在另一個(gè)極端，有一些高度光澤的高端紙，如攝影用噴墨打印紙。為了滿足現(xiàn)在或未來的數(shù)字打印用途(其要求高質(zhì)量的打印圖像)的要求，噴墨打印技術(shù)幾經(jīng)變化。高質(zhì)量的噴墨打印一般使用涂布紙；因此，為了獲得高質(zhì)量的打印圖像，必須考慮涂層的組分和油墨配方。
數(shù)碼相機(jī)成本的不斷降低，拍照手機(jī)的不斷發(fā)展，也有助于驅(qū)使對(duì)更高質(zhì)量和低成本的多用途噴墨打印(印刷)紙的需求，以滿足大量銷售的需求。如果使用目前市場(chǎng)上用于涂布紙的組分，則高質(zhì)量的涂層噴墨打印紙必須脫機(jī)涂層，并不經(jīng)濟(jì)有效。生產(chǎn)具有理想性能的紙張是很困難的，因?yàn)樾枰业郊饶芤陨虡I(yè)有利的速度、又不降低質(zhì)量的在機(jī)涂層噴墨打印紙的方法。優(yōu)選的成品噴墨打印紙應(yīng)該是平滑的、堅(jiān)韌的、不透明的、鮮亮的，而能夠滿足噴墨打印的需求，同時(shí)提供優(yōu)良的打印效果，如優(yōu)良的油墨黏附性、高度耐刮和耐墨性，以及對(duì)銳邊的滲色控制(bleed control)。
對(duì)于噴墨打印質(zhì)量紙比基本的未涂布紙或淀粉施膠壓榨紙具有改善性能的需求，導(dǎo)致了人們?cè)絹碓疥P(guān)注用于這些用途的絨面紙。絨面紙由包含絨面珠的外涂層組成，該外涂層用于提供上光和印版保護(hù)。直到最近，幾乎所有的噴墨打印絨面成品紙的涂層都含有無定形二氧化硅顏料-初級(jí)沉淀二氧化硅(PPt二氧化硅)，以及氣相二氧化硅(白碳黑)和凝膠二氧化硅，以提供所需的對(duì)于油墨液體的高吸收力。盡管二氧化硅一旦涂覆于紙上就有效，但是二氧化硅顏料會(huì)引起生產(chǎn)上的問題，以致紙必須以相對(duì)慢的速度涂層(即脫機(jī)涂層)。PPt二氧化硅的性能是高吸墨性能和高光亮性。然而，PPt二氧化硅造價(jià)昂貴，密度低，并可能造成流變問題。
涂層固體級(jí)別是PPt二氧化硅顏料的主要限制因素。由于這些因素的原因，在該技術(shù)領(lǐng)域需要生產(chǎn)低成本級(jí)打印紙的技術(shù)，該打印紙能夠與不斷改進(jìn)的家用和辦公用噴墨打印機(jī)的提高的性能相匹配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于解決上述問題，具體而言，本發(fā)明提供一種新組合物，其含有粒徑為10～100nm，一般為15～40nm的沉淀碳酸鈣(PCC)顆粒和至少一種粘合劑。粒徑為10～110nm，尤其是15～40nm的沉淀碳酸鈣(PCC)顆粒，在此處將稱為納米沉淀碳酸鈣(NPCC)。
根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明的組合物是一種用于涂布非可溶載體的組合物。固體載體的一個(gè)非限制性實(shí)例是纖維素載體。更具體而言，該載體是紙。該載體包括正面和反面。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明的載體在其正面或反面或兩面被涂以含有NPCC和至少一種粘合劑的組合物。
NPCC顆粒的粒徑為10～100nm，尤其是15～40nm。更具體而言，NPCC顆粒的平均粒徑基本上為30nm。NPCC顆?？赡苁歉鞣N形狀，但尤其是立體(立方)晶形材料。因此，本發(fā)明組合物含有基本上為立體晶形的NPCC顆粒。
根據(jù)另一方面，用于制備本發(fā)明組合物的粘合劑是用于紙張涂層組合物的粘合劑。
具體而言，該粘合劑選自以下構(gòu)成的組淀粉；氧化淀粉；酶轉(zhuǎn)化淀粉；陽(yáng)離子改性氧化淀粉；兩性淀粉；合成聚合物膠乳；含羥基、羧基或酰胺基的淀粉；蛋白質(zhì)；及其它們的混合物。然而，粘合劑并不僅限于所列出的物質(zhì)，也可以使用對(duì)技術(shù)人員顯而易見的其它合適的粘合劑。
根據(jù)本發(fā)明具體的方面，粘合劑是淀粉。例如，氧化淀粉，尤其是陽(yáng)離子改性氧化淀粉。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明組合物進(jìn)一步含有下列合成聚合物膠乳中的至少一種聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-丁二烯、聚醋酸乙烯酯-丙烯酸酯、聚丙烯酸烷基酯均聚物和共聚物，或它們的混合物。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種制備組合物的方法，其包括將本發(fā)明的NPCC和至少一種粘合劑混合。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供一種向非可溶載體表面涂層的方法，包括在非可溶載體的表面涂布本發(fā)明的組合物。
非可溶載體可以是纖維素基的載體，尤其是紙，例如，噴墨打印紙。
該涂層組合物施用于載體上是通過任何合適的方法進(jìn)行的，例如，通過把組合物噴到載體表面和/或通過施膠壓榨的方法。
涂布的載體可以進(jìn)行一面或兩面的涂層。


圖1顯示的是根據(jù)實(shí)施例2制備的不同NPCC涂層組合物的測(cè)試圖。打印測(cè)試結(jié)果是通過兩種打印機(jī)即HP950和EPSON980獲得的。
圖2顯示的是NPCC顆粒的粒徑分布。
具體實(shí)施例方式
紙張的涂層通常含有顏料、粘合劑和添加劑，將其施用于紙張表面以改善紙張的性能。油墨與涂層相互作用，以產(chǎn)生高質(zhì)量圖像。涂層防止油墨滲入基體。更具體而言，涂層能夠優(yōu)化高含水量染料的干燥時(shí)間，而把水溶性有機(jī)染料從水載體中分離出來，并使染料停留在表面以致染料不會(huì)進(jìn)入原紙。涂層的光滑度和厚度是影響打印質(zhì)量的兩個(gè)重要物理性能?？捉Y(jié)構(gòu)和接觸角可潤(rùn)濕性通過阻止油墨鋪展而影響打印質(zhì)量。為了防止芯吸和洇紙，涂層的厚度在深度上均勻到幾個(gè)微米級(jí)是很重要的，這在高傳遞速率和任何水存在下有利于油墨連續(xù)液滴的吸收。
打印紙技術(shù)的一個(gè)重要方面是生產(chǎn)速度以及各個(gè)層和涂層的厚度。這兩方面在照相打印紙生產(chǎn)工藝的經(jīng)濟(jì)性方面是很重要的?？锥慈毕莼虬枷莸男纬桑呀?jīng)證實(shí)是強(qiáng)烈地依賴于這些方面。
不考慮打印機(jī)應(yīng)用，油墨與所涂覆的基體之間的相互作用，在產(chǎn)生持久的、清晰并且高強(qiáng)度圖像方面，起著至關(guān)重要的作用。主要的相互作用發(fā)生在基體的表面，其中發(fā)生在顏料和介質(zhì)之間的粘結(jié)類型決定著最終的打印質(zhì)量。
已經(jīng)嘗試通過以高壓在金屬輥之間砑光紙張，來提高原紙的光滑度。
當(dāng)油墨固定于紙表面時(shí)，為了產(chǎn)生高質(zhì)量的打印圖像，紙張必須表現(xiàn)出獨(dú)特的性能。一旦紙張接受墨滴，油墨必須黏附于紙張，在各個(gè)方向上擴(kuò)展最小，以便為了打印對(duì)比度和圖像保真度而得到清晰邊沿。紙張必須是平滑的，以獲得較高的打印密度。另外，紙張應(yīng)該最小化滲色和芯吸，同時(shí)促進(jìn)油墨吸收而把染料固定于所涂覆的表面，因?yàn)檫@能夠促進(jìn)更高的打印密度。噴墨液滴必須快速吸收，以避免圖像拖尾和多滴濺潑。染料應(yīng)該沉積于紙張表面附近，以最大化顏色密度和對(duì)比度，同時(shí)將表層穿透最小化。
具有黯淡、無光澤涂飾面的涂料紙稱作“布紋紙”。顏色在布紋紙上經(jīng)常顯得更加柔和。直到最近，幾乎所有的噴墨布紋飾面紙的涂料都含有無定形氧化硅顏料一初級(jí)沉淀二氧化硅(例如，現(xiàn)在在美國(guó)市場(chǎng)上由PPG公司以商標(biāo)名為Sansil系列銷售的市售產(chǎn)品)，以及氣相二氧化硅(白碳黑)和凝膠二氧化硅，以提供所需的對(duì)于油墨液體的高吸收力。盡管二氧化硅一旦涂覆于紙上就有效，但是二氧化硅顏料會(huì)引起生產(chǎn)上的問題，因?yàn)榧埍仨氁韵鄬?duì)慢的速度涂層(即脫機(jī)涂層)。所提供的無定形二氧化硅的關(guān)鍵性能是其高吸墨性能和高亮度。然而，無定形二氧化硅很昂貴，密度低，并會(huì)導(dǎo)致流變問題。
市場(chǎng)上出售的傳統(tǒng)沉淀碳酸鈣(PCC)，已經(jīng)在紙張生產(chǎn)中作為紙張?zhí)盍鲜褂?，也用作傳統(tǒng)的涂料顏料。PCC顆粒粒徑在1～10um(微米級(jí))的范圍。如果這些顆粒的尺寸對(duì)于涂料顏料的制備來說太大，在涂層機(jī)器上不能有效使用。事實(shí)上，PCC涂料顏料是以較慢的速度涂布在紙上的。一些含PCC的產(chǎn)品是靠機(jī)械力從微米級(jí)的PCC碾磨而制成的，并已經(jīng)用在強(qiáng)化合成橡膠和家用漆應(yīng)用中。然而，PCC通常具有寬的粒徑分布，貨源的質(zhì)量相當(dāng)不穩(wěn)定。
納米沉淀碳酸鈣(NPCC)由具有納米尺寸的PCC顆粒組成。所得產(chǎn)品的顆粒尺寸一般在10～100nm(納米)的范圍，尤其是15～40nm，更特別的是30nm。NPCC能夠通過以下方法生產(chǎn)二氧化碳與石灰在高速攪拌下反應(yīng)，沉淀，并通過旋轉(zhuǎn)床技術(shù)分離(Synthesis of Nano CaCO3inNovel RPB Reactor，Chemical Reaction Engineering & Technology，1997，13(2)，141-146；Synthesis and Characterisation of Nano Cubic CaCO3particle in High Gravity Field，Chinese Journal of Chemical Physics，1997，10(5)，457-460；Synthesis of Nano Cubic CaCO3particle by HGRP，PowerScience & Technology，1998，4(4)，5-11)。NPCC已經(jīng)作為添加劑與染料組合，用于打印油墨。NPCC-401Premium Grade打印油墨就是由新加坡納米材料技術(shù)公司(http://www.sinonmc.com/corporatee/index.htm.)出售的。
NPCC的粒徑分布顯示于圖2中。
NPCC的特征參數(shù)顯示于表1中表1NPCC規(guī)格


本發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，NPCC能夠用于制備有用的組合物，例如作為噴墨打印工業(yè)中的顏料。
因此，本發(fā)明提供了一種新的組合物，其含有粒徑為10～100nm，尤其是15～40nm，更具體地為30nm的沉淀碳酸鈣(PCC)顆粒和至少一種粘合劑。具有10～100nm，尤其是15～40nm，更具體地30nm粒徑的沉淀碳酸鈣(PCC)顆粒在在本文中稱為納米沉淀碳酸鈣(NPCC)。
在更特別的情況下，包含于本發(fā)明組合物中的NPCC顆粒的粒徑被認(rèn)為基本上為30nm左右，特別是基本為30nm。術(shù)語(yǔ)“基本上”的意思是，大部分的NPCC顆粒具有30nm左右的粒徑(參見圖2)。
本發(fā)明組合物能夠用作涂料和/或填料組合物。具體而言，組合物是紙張涂層組合物。
包含于組合物中的粘合劑可以是任何用于填充或涂層組合物的常用粘合劑。具體而言，本領(lǐng)域已知的作為紙張涂層組合物的任何粘合劑都能使用。例如，可以使用公開于US 4,544,609中的粘合劑，此處引入作為參考。
例如，粘合劑選自下列構(gòu)成的組淀粉；氧化淀粉；酶轉(zhuǎn)化淀粉；陽(yáng)離子改性氧化淀粉；兩性淀粉；合成聚合物膠乳；具有羥基、羧基或酰胺基的淀粉；蛋白質(zhì)；及其混合物。特別地，該粘合劑是淀粉。例如，氧化淀粉，諸如陽(yáng)離子改性氧化淀粉或帶電荷、其中陽(yáng)離子電荷更多的兩性淀粉。
這種氧化淀粉是由過氧化氫方法和酶方法制備的。氧化淀粉也可以由木薯塊根、玉米和小麥制得。任何其他適用于本發(fā)明目的的淀粉也落入此處使用的粘合劑范圍中。也可以使用的另一種類型的淀粉就是所謂的噴墨淀粉，其基本上是兩性淀粉，偏向陽(yáng)離子一邊，即具有更高水平陽(yáng)離子基團(tuán)(陽(yáng)離子基團(tuán)含量超過陰離子基團(tuán)含量)的氧化淀粉。幾種類型的淀粉實(shí)例，包括適用于本發(fā)明目的的氧化淀粉，可以從GPC(GrainProcessing Corporation-http://www.sinonmc.com/corporatee/index.htm.)獲得。另外的可能的淀粉是所謂的“陽(yáng)離子濕端淀粉”。例如，噴墨淀粉和陽(yáng)離子濕端淀粉可以從Cerestar公司(http://www.cerestar.com)購(gòu)買到。然而，其他的低電荷、低粘度陽(yáng)離子淀粉也可以使用。
合成聚合物膠乳可以是聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-丁二烯、聚醋酸乙烯酯-丙烯酸酯、聚丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物，或及其混合物。
本發(fā)明的組合物可以通過采用本領(lǐng)域已知的任何合適的方法將NPCC顆粒和至少一種粘合劑混合而制備。例如，把NPCC分散于粘合劑溶液，例如，煮好的粘合劑溶液(象煮好的淀粉溶液，即淀粉分子充分水合并均勻分散于整個(gè)漿液中)。在這種方法中，固體含量(即NPCC顆粒的含量)不超過約50％。具體而言，在以傳統(tǒng)方式進(jìn)行典型壓榨機(jī)施膠壓榨操作中可操作的粘度下，固體含量為10～50％，更特別地為約30％。
混合物NPCC/粘合劑的重量比應(yīng)該朝著粘合劑方向更占優(yōu)勢(shì)。具體而言，對(duì)于每份NPCC，應(yīng)該使用1.5～2.0份的粘合劑。例如，NPCC顆粒/粘合劑的比為1/1.5。然而，對(duì)于技術(shù)人員很明顯的任何合適的NPCC/粘合劑比都可以使用。這也要視組合物的具體用途而定。
該組合物可以進(jìn)一步包括無機(jī)分散劑和/或有機(jī)分散劑。使用分散劑的理由是幫助NPCC均勻分散于整個(gè)顏料-粘合劑體系。無機(jī)分散劑可以是焦聚磷酸鹽。有機(jī)分散劑可以是低分子量(＞7000MW)聚丙烯酸酯。然而，本領(lǐng)域所熟知的適用于本組合物目的的任何其他無機(jī)和/或有機(jī)的分散劑都可以使用。
該組合物可以另外包括至少一種增稠劑和/或一種粘度調(diào)節(jié)劑。粘度調(diào)節(jié)劑可以是聚丙烯酸酯或任何交聯(lián)聚醇。聚丙烯酸酯可以是交聯(lián)聚丙烯酸酯。然而，本領(lǐng)域熟知的并適用于本發(fā)明目的任何其他的增稠劑和/或粘度調(diào)節(jié)劑都可以使用。也可以加入增稠劑和/或粘度調(diào)節(jié)劑，以調(diào)節(jié)組合物的粘度。例如，把組合物粘度調(diào)節(jié)到低于1000cps(用Brookfield粘度計(jì)測(cè)定)。
本發(fā)明組合物基本上是微粒形式。具體而言，NPCC顆粒具有立體形狀。本發(fā)明組合物并不是大塊形式，像大塊形式的PPT二氧化硅那樣。
本發(fā)明組合物也可以含有染料。
關(guān)于將本發(fā)明組合物作為涂層組合物的用途，將涂層組合物施加于非可溶性載體上，例如，纖維素基載體。纖維素基載體可以是紙，如打印紙、噴墨打印紙或照片打印紙或其他來自于諸如糖渣(bygass)(由蔗糖廢物制得)、棉花或合成纖維原材料的打印紙的基體。
本發(fā)明涂層組合物可以僅涂覆于載體的一個(gè)面(頂面或背面)，或兩個(gè)面都涂覆。例如，布紋紙通常是可雙面打印的。
本發(fā)明涂層組合物可以根據(jù)本領(lǐng)域任何已知的方法，例如通過噴涂，施加于載體上。涂層組合物也可以施膠壓榨于載體上。因此，合適的方法可以是傳統(tǒng)的噴桿(spray bar)、復(fù)雜的計(jì)量施膠壓榨、Sym Seizer(其為一種特殊設(shè)計(jì)的施膠壓榨涂覆機(jī)的商品名，例如Voith公司生產(chǎn)的)、Gate Roll、Meter Size Press、HSM和/或Speedsizer。施膠壓榨設(shè)備可以用于把涂層組合物沉積于快速移動(dòng)的支持網(wǎng)上，同時(shí)在干燥之前仍處于濕的形式。
“施膠壓榨”涂布一般在高速機(jī)器上進(jìn)行，其中固體涂層材料的含量低于30％，或以正常速度脫機(jī)(也稱為“紙”涂層)進(jìn)行，其中固體涂層材料含量高于30％。涂覆該涂層組合物的方法進(jìn)一步包括干燥該涂層。施加于載體上的涂層可以根據(jù)本領(lǐng)域熟知的任何標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行干燥。例如，把紙板或紙放置于爐中在高達(dá)90℃的溫度下干燥。溫度可以升高到110℃，然而，一般來說，不要超過150℃。干燥紙的其他方法如紅外線法或空氣干燥法也可以使用。干燥之后，涂層可以進(jìn)一步砑光(砑光機(jī)由一疊不銹鋼金屬輥組成)，和/或拋光處理。這種技術(shù)在造紙工業(yè)上是眾所周知的。
因此，本發(fā)明也提供涂有本發(fā)明涂層組合物的非可溶載體。該載體可以僅在其一面或兩面施加涂層。載體可以是基于纖維素基載體，或基本上是基于纖維素的載體。載體可以是紙，例如，打印紙、噴墨打印紙或照片打印紙。
根據(jù)本發(fā)明的涂覆載體包括用本發(fā)明涂層組合物涂覆的本領(lǐng)域可獲得的任何載體。該涂覆載體也包括用根據(jù)本發(fā)明方法涂覆的本領(lǐng)域可獲得的任何載體。
NPCC顆粒，具有10～100nm，特別是15～40nm，更特別是30nm的小粒徑，為立體形材料，微帶陰離子并且具有疏水的表面性質(zhì)，該顆粒是制備涂層組合物(或噴墨顏料)的理想物質(zhì)。一旦在高速造紙方法中經(jīng)由施膠壓榨步驟用粘合劑如淀粉或其他成膜膠乳乳液涂層于紙張上，顏料傾向于遷移至涂布紙的表面。這樣，在紙表面的上層就形成了相當(dāng)均勻的凝聚微粒層。該NPCC微粒薄層將凝聚在涂布的表面，在基體例如紙張基體上層產(chǎn)生大量的超細(xì)毛細(xì)通道。因此，吸墨性能、光學(xué)亮度和不透明性將大大增加。由于在粒徑上如此精細(xì)，因而所涂布薄紙的表面特性顯示出特別光滑的效果，這對(duì)于打印和書寫等級(jí)的紙張是理想的。
用于制備本發(fā)明組合物的NPCC與噴墨應(yīng)用中已知的顏料組合物的對(duì)照物理性質(zhì)顯示于表2中。
表2

NPCC能夠從一個(gè)或多個(gè)下列生產(chǎn)商處購(gòu)買GP納米技術(shù)集團(tuán)有限公司(恩坪，廣東)，中國(guó)；山東盛大技術(shù)有限公司(泰山經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū))中國(guó)；納米材料技術(shù)Pte有限公司(新加坡)。
已經(jīng)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了大致描述，但是通過參照以下以舉例說明的方式而給出的實(shí)施例，更加容易理解本發(fā)明，但是這些實(shí)施例并非用于限制本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1涂層組合物的制備NPCC從GP納米技術(shù)集團(tuán)有限公司(恩坪，廣東，中國(guó))購(gòu)買。
涂層組合物根據(jù)下面描述的配方制備。
制備用于組合物的NPCC涂料的實(shí)驗(yàn)過程(配方I))a)把1.5g氧化淀粉(或噴墨淀粉，或兩性淀粉)溶解于100ml(g)水中；b)緩慢攪拌淀粉，并加熱至60℃；c)在淀粉淤漿變成勻和的淤漿之后，適時(shí)記錄淤漿的溫度和pH值。如果pH值低于6.0，使用苛性堿溶液將pH值調(diào)回到6.0～8.0；d)使用低速攪拌把1.0g NPCC(納米沉淀碳酸鈣)良好分散于淀粉淤漿；e)當(dāng)形成均一穩(wěn)定的NPCC/淀粉溶液時(shí)，將25ml的該NPCC/淀粉溶液鋪展于基重為80g的市售原紙上。原紙的大小為0.25平方米(m2)；f)使用實(shí)驗(yàn)室涂布棒把NPCC/淀粉淤漿均勻鋪展于所裁尺寸的紙上；
g)然后把所得的NPCC/淀粉涂布紙片放入爐中，在高達(dá)90℃的溫度下干燥；h)一旦干燥，就裁剪紙片，放進(jìn)打印機(jī)以進(jìn)行光學(xué)密度測(cè)定，并記錄結(jié)果。
其他三種配方根據(jù)以下組成制備配方II)使用100g(100mL)水，3.0g NPCC和4.5g氧化淀粉。
配方III)使用100g(100mL)水，4.0g NPCC和6.0g氧化淀粉。
配方IV)使用100g水，5.0g NPCC和7.5g氧化淀粉。
涂料配方II)、III)和IV)采用與上述配方I)相同的技術(shù)和操作施加于原紙上。
在本操作中使用的淀粉一般是低粘度的氧化淀粉或噴墨淀粉。然而，根據(jù)造紙機(jī)所裝配的施膠壓榨涂布器的類型，如門輥(gate roll)，或SymSizer，或計(jì)量施膠機(jī)(Meter Size Press)等，也可以使用更高粘度的淀粉。
實(shí)施例2像實(shí)施例1中那樣制備和涂覆涂層組合物，采用高速施膠壓榨涂覆施用于平面打印紙上。
涂布紙用兩種類型的打印機(jī)即HP950和EPSON980進(jìn)行打印測(cè)試。
圖1顯示了分別涂覆含以下物質(zhì)的組合物的紙的測(cè)試結(jié)果
(◆)NPCC；(■)標(biāo)準(zhǔn)(氧化)淀粉；(▲)NPCC；和(●)NPCC和噴墨(專用)淀粉。
圖1的測(cè)試結(jié)果也報(bào)告于表3。以CMY(青色、深紅色(magenta)、黃色)總和測(cè)定的光學(xué)密度值與顏色強(qiáng)度和從0至5的圖像清晰度有關(guān)。表3涂層組合物的效果總結(jié)

油墨的滲色不到1.0％，遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)可接受水平的2.5％。
使用0-5的任意標(biāo)度，是彩色圖像清晰度度量值的光學(xué)密度值被充分提高。在測(cè)試中，含NPCC和噴墨(專用)淀粉(●)的涂料與僅僅含有(標(biāo)準(zhǔn))淀粉(標(biāo)準(zhǔn)涂料或現(xiàn)有技術(shù)涂料)的涂料進(jìn)行了比較。一般來說，當(dāng)施加該涂料時(shí)，光學(xué)密度會(huì)降低。然而，在用淀粉和NPCC涂布的紙中，圖1中示出的光學(xué)密度清楚地顯示了隨NPCC劑量的增加而產(chǎn)生上升趨勢(shì)。從圖1和表3的結(jié)果表明油墨接收性的增強(qiáng)，這是由于在紙張表面形成了NPCC顏料凝聚，并形成了特別大量的毛細(xì)通道，這因而增加了噴墨打印過程中的快速油墨接收。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種用于涂布的組合物，包括一種顏料和至少一種粘合劑，其中所述顏料是具有15～40nm尺寸的納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒。
2.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述NPCC顆粒具有30nm的平均尺寸。
3.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述NPCC顆粒具有基本為30nm的尺寸。
4.權(quán)利要求1～3所述的組合物，其中所述組合物用于涂布一載體。
5.權(quán)利要求1～4所述的組合物，其中所述組合物用于紙的涂布。
6.權(quán)利要求1～5所述的組合物，其中所述粘合劑選自由下列構(gòu)成的組噴墨淀粉；氧化淀粉；酶轉(zhuǎn)化淀粉；陽(yáng)離子改性氧化淀粉；兩性淀粉；合成聚合物膠乳；具有羥基、羧基或酰胺基的淀粉；蛋白質(zhì)；及其混合物。
7.權(quán)利要求1～6所述的組合物，其中所述粘合劑是氧化淀粉。
8.權(quán)利要求1～7所述的組合物，其中所述粘合劑是陽(yáng)離子改性氧化淀粉9.權(quán)利要求6所述的組合物，其中所述合成聚合物膠乳是聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-丁二烯、聚醋酸乙烯酯-丙烯酸酯、聚丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物、或其混合物。
10.權(quán)利要求1～9所述的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量不超過50％。
11.權(quán)利要求1～9所述的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量為10～50％。
12.權(quán)利要求1～9所述的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量為30％。
13.權(quán)利要求1～12所述的組合物，其中NPCC顆粒/粘合劑的比率為1/1.5～2.0。
14.權(quán)利要求13所述的組合物，其中所述NPCC顆粒/粘合劑的比率為1/1.515.權(quán)利要求1～14所述的組合物，進(jìn)一步包括無機(jī)分散劑和/或有機(jī)分散劑。
16.權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述無機(jī)分散劑為焦聚磷酸鹽。
17.權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述有機(jī)分散劑是分子量大于7000的聚丙烯酸酯。
18.權(quán)利要求1～17所述的組合物，進(jìn)一步包括至少一種增稠劑和/或粘度調(diào)節(jié)劑。
19.權(quán)利要求18所述的組合物，其中所述粘度調(diào)節(jié)劑是聚丙烯酸酯。
20.權(quán)利要求19所述的組合物，其中所述聚丙烯酸酯是交聯(lián)的聚丙烯酸酯。
21.權(quán)利要求1～20所述的組合物，其中所述粘度被調(diào)節(jié)至小于500cps。
22.權(quán)利要求1～21所述的組合物，其中所述組合物基本上是微粒形式。
23.權(quán)利要求1～22所述的組合物，其是非聚結(jié)塊形式。
24.權(quán)利要求1～23所述的組合物，其中所述納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒具有15～40nm的尺寸，是采用旋轉(zhuǎn)床技術(shù)制備的。
25.權(quán)利要求1～24所述的組合物，其中所述組合物被施膠壓榨于一載體上。
26.權(quán)利要求25所述的組合物，其中所述組合物被施膠壓榨在所述載體的單面或雙面。
27.權(quán)利要求25～26所述的組合物，其中在施膠壓榨于載體上的所述組合物的表面存在毛細(xì)通道。
28.一種制備權(quán)利要求1～27中任一項(xiàng)所述組合物的方法，包括將一種顏料和至少一種粘合劑混合，其中所述顏料是納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒，其具有15～40nm的尺寸。
29.權(quán)利要求28所述的方法，其中所述NPCC顆粒具有30nm的平均尺寸。
30.權(quán)利要求28所述的方法，其中所述NPCC顆粒具有基本上為30nm的尺寸。
31.權(quán)利要求28～30所述的方法，其中所述NPCC具有立體形狀，并且由于所述NPCC顆粒的立體形狀，所述組合物維持良好的分離狀態(tài)。
32.權(quán)利要求28～31所述的方法，包括將所述NPCC顆粒分散在所述粘合劑溶液中。
33.一種涂布非可溶載體表面的方法，包括在非可溶載體一側(cè)或兩側(cè)的表面施加權(quán)利要求1～24任一項(xiàng)所述的組合物。
34.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述組合物被施膠壓榨在所述載體的單面或雙面。
35.權(quán)利要求33所述的方法，其中所述涂料組合物的施加是通過將所述組合物噴到所述載體的單面或雙面。
36.權(quán)利要求33的方法，其中所述涂料組合物是通過噴桿噴霧、計(jì)量施膠壓榨和/或sym seizer被施加到所述載體的單面或雙面。
37.權(quán)利要求33～36所述的方法，進(jìn)一步包括干燥該涂布的組合物。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述干燥是在不超過150℃的溫度下進(jìn)行的。
39.權(quán)利要求37～38所述的方法，其中該干燥的涂層進(jìn)一步經(jīng)過砑光和/或拋光。
40.權(quán)利要求33～39所述的方法，其中所述載體是纖維素基載體。
41.權(quán)利要求40的方法，其中所述載體是紙。
42.一種單面或雙面被涂布以權(quán)利要求1～24任一項(xiàng)所述的組合物的非可溶載體。
43.權(quán)利要求42所述的被涂布載體，其中所述被涂布載體是被涂布的纖維素基載體。
44.權(quán)利要求42～43所述的被涂布載體，其中所述載體是紙。
45.權(quán)利要求44所述的被涂布載體，其中該涂布紙是用于打印的噴墨紙。
46.權(quán)利要求43～45所述的被涂布載體，其中所述載體被單面或雙面涂布。
權(quán)利要求
1.一種包括納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒的組合物，其具有10～100nm的尺寸。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述NPCC顆粒具有15～40nm的尺寸。
3.權(quán)利要求1～2的組合物，其中所述NPCC顆粒具有平均為30nm的尺寸。
4.權(quán)利要求1～3的組合物，其中所述NPCC顆粒具有基本為30nm的尺寸。
5.權(quán)利要求1～4的組合物，其中所述組合物是涂層組合物。
6.權(quán)利要求1～5的組合物，其中所述組合物是紙的涂層組合物。
7.權(quán)利要求1～6的組合物，其中所述粘合劑是用于紙的涂層組合物的粘合劑。
8.權(quán)利要求1～7的組合物，其中所述粘合劑選自下列構(gòu)成的組淀粉；氧化淀粉；酶轉(zhuǎn)化淀粉；陽(yáng)離子改性氧化淀粉；兩性淀粉；合成聚合物膠乳；具有羥基、羧基或酰胺基的淀粉；蛋白質(zhì)；及其混合物。
9.權(quán)利要求1～8的組合物，其中所述粘合劑是淀粉。
10.權(quán)利要求1～9的組合物，其中所述粘合劑是氧化淀粉。
11.權(quán)利要求1～10的組合物，其中所述粘合劑是陽(yáng)離子改性氧化淀粉。
12.權(quán)利要求8的組合物，其中所述合成聚合物膠乳是聚苯乙烯-丙烯酸酯、聚苯乙烯-丁二烯、聚醋酸乙烯酯-丙烯酸酯、聚丙烯酸烷基酯的均聚物或共聚物、或其混合物。
13.權(quán)利要求1～12的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量不超過50％。
14.權(quán)利要求1～13的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量為10～50％。
15.權(quán)利要求1～14的組合物，其中所述NPCC顆粒的含量為30％。
16.權(quán)利要求1～15的組合物，其中NPCC顆粒/粘合劑比率為1/1.5～2.0。
17.權(quán)利要求15的組合物，其中所述NPCC顆粒/粘合劑比率為1/1.5
18.權(quán)利要求1～17的組合物，進(jìn)一步包括無機(jī)分散劑和/或有機(jī)分散劑。
19.權(quán)利要求18的組合物，其中所述無機(jī)分散劑是焦聚磷酸鹽。
20.權(quán)利要求18的組合物，其中所述有機(jī)分散劑是分子量大于7000的聚丙烯酸酯。
21.權(quán)利要求1～20的組合物，進(jìn)一步包括至少一種增稠劑和/或粘度調(diào)節(jié)劑。
22.權(quán)利要求21的組合物，其中所述粘度改性劑是聚丙烯酸酯。
23.權(quán)利要求22的組合物，其中所述聚丙烯酸酯是交聯(lián)的聚丙烯酸酯。
24.權(quán)利要求1～23的組合物，其中所述粘度被調(diào)節(jié)至小于500cps。
25.權(quán)利要求1～24的組合物，其中所述組合物基本上是微粒形式。
26.權(quán)利要求1～25的組合物，其不是以聚結(jié)塊形式。
27.權(quán)利要求1～26的組合物，進(jìn)一步包括顏料。
28.權(quán)利要求1～27任一項(xiàng)的所述組合物的制備方法，包括將粒徑為10～100nm的納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒和所述粘合劑混合。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述NPCC顆粒的尺寸為15～40nm。
30.權(quán)利要求28的方法，其中所述NPCC顆粒的平均尺寸為30nm。
31.權(quán)利要求28的方法，其中所述NPCC顆粒具有基本上為30nm的尺寸。
32.權(quán)利要求28～31的方法，其中所述NPCC顆粒具有立體形狀，并且由于所述NPCC顆粒的立體形狀，所述組合物維持良好的分離狀態(tài)。
33.權(quán)利要求28～32的方法，包括將所述NPCC顆粒分散在所述粘合劑溶液中。
34.一種涂布非可溶載體表面的方法，包括在非可溶載體表面施加權(quán)利要求1～27任一項(xiàng)所述的組合物。
35.權(quán)利要求34的方法，進(jìn)一步包括將涂層干燥。
36.權(quán)利要求35的方法，其中所述干燥是在不超過150℃的溫度下進(jìn)行。
37.權(quán)利要求34～36的方法，其中所述涂層組合物的施加是通過將所述組合物噴到所述載體的表面。
38.權(quán)利要求34～37的方法，其中所述涂層組合物是通過施膠壓榨方法被施加到所述載體的表面。
39.權(quán)利要求34～38的方法，其中所述涂層組合物是通過噴桿噴霧、計(jì)量施膠壓榨和/或sym seizer被施加到所述載體的表面。
40.權(quán)利要求34～39的方法，其中干燥的涂層進(jìn)一步進(jìn)行砑光和/或拋光。
41.權(quán)利要求34～40的方法，其中所述載體是纖維素基載體。
42.權(quán)利要求41的方法，其中所述載體是紙。
43.一種被涂布的載體，包括施加于非可溶載體之上的涂層，所述涂層含有粒徑為10～100納米的納米沉淀碳酸鈣(NPCC)顆粒和至少一種粘合劑。
44.權(quán)利要求43的被涂布的載體，其中所述NPCC顆粒具有15～40nm的尺寸。
45.權(quán)利要求43所述的被涂布的載體，其中所述NPCC顆粒具有平均為30nm的尺寸。
46.權(quán)利要求43的被涂布的載體，其中所述NPCC顆粒具有基本上為30nm的尺寸。
47.根據(jù)權(quán)利要求34～46任一項(xiàng)所述的方法制備的被涂布的載體。
48.權(quán)利要求43～47的被涂布的載體，其中所述被涂布的載體是被涂布的纖維素基載體。
49.權(quán)利要求43～48的所述被涂布載體，其中所述載體是紙。
50.權(quán)利要求49的被涂布的載體，其中所述涂布紙是用于打印的噴墨紙。
51.權(quán)利要求43～50的被涂布載體，其中所述載體被單面或雙面涂布。
全文摘要
一種涂層組合物含有納米尺寸的沉淀碳酸鈣(NPCC)和至少一種用于涂層支撐的粘合劑。NPCC顆粒粒徑為10～100納米，尤其是15～40nm。更具體而言，NPCC顆粒平均粒徑基本上為30nm。本發(fā)明也提供一種制備這種涂層組合物的方法，以及在載體上施用這種涂層組合物的方法。
文檔編號(hào)C08K3/26GK1961118SQ200480042873
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2004年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月27日
發(fā)明者許世康 申請(qǐng)人:偉特化工有限公司