Патент на изобретение №2392223

(54) ПИГМЕНТНАЯ КОМПОЗИЦИЯ В ФОРМЕ ВОДНОЙ СУСПЕНЗИИ

(57) Реферат:

Изобретение может быть использовано в области струйной печати высокого качества. Пигментная композиция в форме водной дисперсии включает пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата, по меньшей мере, одну водорастворимую соль алюминия и, по меньшей мере, один катионный полимер, имеющий молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000 и плотность заряда от примерно 0,2 до примерно 12 мэкв/г. Частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата выбирают из группы, состоящей из осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля, коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси, пористых агрегатов, образованных агрегированием первичных коллоидных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе или смеси одного или нескольких вышеуказанных типов частиц. Количество катионного полимера составляет от примерно 0,1 до 15 мас.% в расчете на количество сухих пигментных частиц. Способ получения пигментной композиции включает смешение частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата, водорастворимой соли алюминия и катионного полимера без гелеобразования или осаждения. Композицию применяют для нанесения покрытия на полотно бумаги или картона. Изобретение позволяет получить пигментную композицию, легко наносимую на поверхность бумаги или картона для струйной печати. 6 н. и 14 з.п. ф-лы, 3 табл.

Настоящее изобретение относится к пигментной композиции и к способу ее приготовления, к ее использованию, к способу покрытия бумаги или картона и к бумаге или картону, получаемым этим способом.

Разработка струйных принтеров привела к потребности в бумаге, пригодной для такой цели. В частности, имеется потребность в бумаге, которая проста в изготовлении, но все же пригодна для струйной печати высокого качества.

Было описано использование различных типов покрытий для приготовления бумаги, пригодной для струйной печати.

Опубликованная патентная заявка США 2002/0039639 описывает введение водорастворимой соли металла в воспринимающий чернила слой, включающий пигменты и обычное связующее.

Патент США 4554181 описывает записывающую поверхность, включающую сочетание водорастворимого поливалентного металла и катионного полимера.

Опубликованная патентная заявка США 2004/0255820 описывает пигмент, который представляет собой поверхность, обработанную водорастворимой солью поливалентного металла.

Опубликованная патентная заявка США 2005/0106317 описывает способ приготовления материала для струйной печати, включающий стадии формирования по меньшей мере одного пористого слоя, содержащего частицы двуокиси кремния со средним вторичным размером частиц 500 нм или менее, и покрытия покрывающим раствором для получения слоя, содержащего неорганические частицы, таким образом, чтобы содержание неорганических частиц покрытия на пористом слое стало составлять 0,33 г/м² или менее.

Патент США 6797347 описывает бумагу для струйной печати, включающую базовую бумагу и покрытие на ней, где указанное покрытие содержит неорганический пигмент, модифицированный положительно заряженным комплексом и связующим. Положительно заряженный комплекс содержит ион поливалентного металла и органический лиганд.

Опубликованная патентная заявка США 2003/0099816 описывает материал для струйной печати, включающий подложку и прозрачный воспринимающий чернила слой, включающий связующее и множество частиц, образованных диспергированием частиц аморфной двуокиси кремния и приложением сильного механического усилия для того, чтобы измельчить частицы.

Другими примерами описаний, относящихся к бумаге с покрытием, являются WO 03/011981, WO 01/53107, WO 01/45956, EP 1120281, EP 1106373 и US 5551975.

Цель настоящего изобретения – предложить пигментную композицию, пригодную для покрытия бумаги или картона для струйной печати, которую легко производить.

Другая цель изобретения – предложить рецептуру покрытия, которое легко нанести на поверхность бумаги или картона для того, чтобы сделать их пригодными для струйной печати.

Еще одна цель изобретения – предложить бумагу или картон, пригодные для струйной печати, которые легко производить.

Было найдено, что цели могут быть достигнуты благодаря новой пигментной композиции. Таким образом, один аспект изобретения относится к пигментной композиции в форме водной дисперсии, включающей:

(a) пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата;

(b) по меньшей мере одну водорастворимую соль алюминия; и

(c) по меньшей мере один катионный полимер, имеющий молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000 и плотность заряда от примерно 0,2 до примерно 12 мэкв/г.

Пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата предпочтительно имеют средний диаметр от примерно 0,005 мкм до примерно 25 мкм, более предпочтительно от примерно 0,007 мкм до примерно 15 мкм, наиболее предпочтительно от примерно 0,01 мкм до примерно 10 мкм. Частицы предпочтительно имеют площадь поверхности от примерно 30 м²/г до примерно 600 м²/г, более предпочтительно от примерно 30 м²/г до примерно 450 м²/г, наиболее предпочтительно от примерно 40 м²/г до примерно 400 м²/г, и особо предпочтительно от примерно 50 м²/г до примерно 300 м²/г. Результирующий поверхностный заряд пигментных частиц в композиции является предпочтительно положительным, таким образом, дисперсия рассматривается как преимущественно катионная.

Термин “диаметр”, как он употреблен здесь, относится к эквивалентному сферическому диаметру.

Пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата могут быть, например, осажденным диоксидом кремния, диоксидом кремния типа геля, возогнанным диоксидом кремния, коллоидными первичными частицами диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси или пористыми агрегатами, образованными агрегированием коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе или смесью одного или нескольких из вышеупомянутых типов частиц.

Осажденный диоксид кремния означает диоксид кремния, образовавшийся, когда конечные частицы диоксида кремния в водной среде соединены в рыхлые агрегаты, извлеченные, помытые и высушенные. Осажденный диоксид кремния имеется в продаже, например, под торговой маркой Tixosil.

Диоксид кремния типа геля относится к частицам, образовавшимся из силикагеля (обычно определяемого как скрепленная жесткая трехмерная сеть соприкасающихся частиц коллоидного диоксида кремния). Диоксид кремния типа геля имеется в продаже, например, под торговой маркой Sylojet.

Возогнанный диоксид кремния относится к диоксиду кремния, полученному способом пламенного гидролиза. Возогнанный диоксид кремния имеется в продаже, например, под торговыми марками Carbosil и Aerosil.

Коллоидные первичные частицы диоксида кремния или алюмосиликата были предпочтительно образованы из водного раствора силиката щелочного металла, где ионы щелочного металла удалены методом ионного обмена, где рН раствора силиката щелочного металла был уменьшен добавлением кислоты. Способ, основанный на ионообмене, следует основным принципам, описанным в R.K.Iler “The Chemistry of Silica”, 1978, pp. 333-334, и дает в результате водный золь, включающий коллоидные отрицательно или положительно заряженные частицы диоксида кремния или алюмосиликата. Способ, основанный на снижении рН силиката щелочного металла, следует основным принципам, изложенным, например, в патентах US 5176891, 5648955, 5853616, 5482693, 6060523 и 6274112.

Особо предпочтительные золи включают коллоидные первичные частицы диоксида кремния, которые могут быть или не быть поверхностно модифицированы, например, оксидом металла, таким как оксид алюминия, титана, хрома, циркония, бора или любого другого подходящего металла.

Удельная поверхность первичных частиц составляет от примерно 30 м²/г до примерно 600 м²/г, более предпочтительно от примерно 30 до примерно 450 м²/г, наиболее предпочтительно от примерно 40 м²/г до примерно 400 м²/г, особо предпочтительно от примерно 50 м²/г до примерно 300 м²/г. Содержание сухого вещества в водном золе первичных частиц предпочтительно составляет от примерно 0,5 мас.% до примерно 60 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 1 мас.% до примерно 50 мас.%.

Подходящие водные золи коллоидных первичных частиц диоксида кремния или алюмосиликата имеются в продаже, например, под торговой маркой Ludox, Snowtex, Bindzil, Nyacol, Vinnsil или Fennosil.

В отличие от золя, образованного диспергированием порошка, например, осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля или возогнанного диоксида кремния, коллоидные частицы в золе, полученном из силиката щелочного металла ионным обменом или понижением рН, никогда не должны сушиться до порошка так, как в случае, например, осажденного диоксида кремния или диоксида кремния типа геля.

В случае, когда частицы в композиции являются агрегатами коллоидных первичных частиц, средний диаметр частиц этих первичных частиц составляет предпочтительно от примерно 5 нм до примерно 125 нм, наиболее предпочтительно от примерно 7 нм до примерно 100 нм. Коллоидные первичные частицы существуют предпочтительно в форме водного золя, описанного выше.

Агрегирование первичных частиц в золе для образования дисперсии пористых агрегатов может быть осуществлено любым подходящим способом, таким, какие описаны в R.K.Iler “The Chemistry of Silica”, 1979, pp. 364-407. Степень агрегирования может быть прослежена путем измерения вязкости и применения уравнений Эйнштейна и Муни (см., например, R.K.Iler “The Chemistry of Silica”, 1979, pp. 360-364). Агрегирование может быть осуществлено как отдельная стадия в смеси, включающей также другие пигментные частицы.

В одном осуществлении анионный золь (включающий отрицательно заряженные коллоидные первичные частицы) и катионный золь (включающий положительно заряженные коллоидные первичные частицы) смешивают, что приводит к образованию из золей пористых агрегатов первичных частиц.

В другом осуществлении соль, предпочтительно выбранную из двухвалентных, мультивалентных или комплексных солей, добавляют к анионному или катионному золю, также вызывая образование пористых агрегатов. Примерами солей являются хлорид алюминия, полихлорид алюминия, полисиликатсульфат алюминия, сульфат алюминия, карбонаты циркония, ацетаты циркония, бораты щелочных металлов и их смеси.

В еще одном осуществлении для образования агрегатов из первичных частиц используют мостикообразующее вещество. Примерами мостикообразующих веществ являются синтетические и природные полиэлектролиты, такие как КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), ПАМ (полиакриламиды), полиДАДМАХ (полидиаллилдиметиламмония хлорид), полиаллиламины, полиамины, крахмал, гуаровые смолы и их смеси.

Может быть также применена любая комбинация, включающая один, два или все три из указанных выше способов агрегирования.

Каждый пористый агрегат образуется из по меньшей мере трех первичных частиц, что по своей природе дает по меньшей мере несколько пор. Средний диаметр частиц агрегатов составляет предпочтительно от примерно 0,03 до примерно 25 мкм, более предпочтительно от примерно 0,05 до примерно 10 мкм, наиболее предпочтительно от примерно 0,1 мкм до примерно 5 мкм. Следует понимать, что средний диаметр пористых агрегатов всегда больше, чем средний диаметр первичных частиц, из которых они образованы. Удельная поверхность агрегатов обычно является практически такой же, как у первичных частиц.

В осуществлении пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата представляют собой смесь коллоидных частиц в золе, полученном из силиката щелочного металла ионным обменом или понижением рН, необязательно частично или полностью агрегированных, с частицами одного или нескольких из осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля или возогнанного диоксида кремния.

Водорастворимой солью алюминия в пигментной композиции может быть любая содержащая алюминий соль, и она предпочтительно присутствует в количестве от примерно 0,1 мас.% до примерно 30 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 0,2 мас.% до примерно 15 мас.% в расчете на мас.% Al₂O₃ на сухие пигментные частицы. Примеры солей включают хлорид алюминия, полихлорид алюминия, полисиликатсульфат алюминия, сульфат алюминия, карбонаты циркония, ацетаты циркония и их смеси. Алюминий может присутствовать частично или полностью на поверхности частиц диоксида кремния или алюмосиликата, или в водной фазе.

Все содержание водорастворимой соли алюминия может происходить от того, что присутствует в катионном модифицированном алюминием золе диоксида кремния, использованном для приготовления пигментной композиции. Однако пигментная композиция может также включать добавочную соль алюминия.

Катионный полимер в пигментной композиции имеет молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000, предпочтительно от примерно 2000 до примерно 500000, наиболее предпочтительно от примерно 5000 до примерно 200000. Плотность заряда составляет от примерно 0,2 мэкв/г до примерно 12 мэкв/г, предпочтительно от примерно 0,3 мэкв/г до примерно 10 мэкв/г, наиболее предпочтительно от примерно 0,5 мэкв/г до примерно 8 мэкв/г. Катионный полимер предпочтительно присутствует в дисперсии пигмента в количестве от примерно 0,1 мас.% до примерно 30 мас.%, более предпочтительно от примерно 0,5 мас.% до примерно 20 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 1 мас.% до примерно 15 мас.% в расчете на количество сухих пигментных частиц. Примеры подходящих катионных полимеров включают синтетические и природные полиэлектролиты, такие как КМЦ (карбоксиметилцеллюлоза), ПАМ (полиакриламиды), полиДАДМАХ (полидиаллилдиметиламмония хлорид), полиаллиламины, полиамины, полисахариды и их смеси при условии, что молекулярный вес и плотность заряда отвечают приведенным выше требованиям. Катионный полимер может присутствовать частично или полностью на поверхности частиц диоксида кремния или алюмосиликата, или в водной фазе.

В осуществлении композиция дополнительно включает другие виды пигментных частиц, такие как каолиниты, смектиты, тальциты, кальцийкарбонатные минералы, осажденный карбонат кальция и их смеси. Содержание частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата составляет предпочтительно от примерно 10 до 100 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 30 мас.% до 100 мас.% от общего количества пигментных частиц.

Суммарное содержание пигментных частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата и необязательно других пигментных частиц в композиции составляет предпочтительно от примерно 1 мас.% до примерно 60 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 5 мас.% до примерно 50 мас.%, особо предпочтительно от примерно 10 мас.% до примерно 50 мас.%.

Пигментная композиция может также включать связующее покрытие, пригодное для покрытия бумаги, предпочтительно в количестве от 0 до примерно 70 мас.%, наиболее предпочтительно от 0 до примерно 50 мас.% в расчете на общее количество пигментных частиц. Примерами таких связующих, обычно используемых для покрытия бумаги, являются поливиниловые спирты, необязательно модифицированные крахмалы, смолы, протеиновые связующие (например, казеины и связующие из протеинов сои), латексы и их смеси. Латексы могут иметь основой стирол-бутадиен, акрилаты, винилацетат, сополимеры этилена и винилацетата, стирол-акриловые эфиры и т.д. Если включено одно или несколько связующих, то особо предпочтительными являются поливиниловые спирты.

Пигментная композиция может также включать другие добавки, обычно используемые для покрытия бумаги, такие как стабилизаторы, модификаторы реологии, оптические осветлители, лубриканты, агенты, препятствующие растворению, красители, клеящие агенты и т.д., а также различные примеси от исходных материалов. Содержание сухой пигментной композиции предпочтительно составляет от примерно 2 мас.% до примерно 75 мас.%, наиболее предпочтительно от примерно 10 мас.% до примерно 70 мас.% Общее количество других добавок (кроме необязательных связующих) и возможных примесей предпочтительно составляет от 0 до примерно 50 мас.%, наиболее предпочтительно от 0 до примерно 30 мас.% в расчете на содержание сухого вещества.

Пигментная композиция, описанная выше, предпочтительно стабильна при хранении в течение по меньшей мере одной недели, наиболее предпочтительно в течение одного месяца. Композиция может быть использована непосредственно для покрытия бумаги или картона, или для образования промежуточного продукта для приготовления покрывающей композиции.

Было найдено, что для композиции, включающей пигментные частицы из необязательно агрегированных первичных частиц диоксида кремния или алюмосиликата с низкой удельной поверхностью, предпочтительно ниже 450 м²/г, и полученные из силиката щелочного металла ионным обменом или понижением рН, как описано ранее, удовлетворительные результаты могут быть получены при покрытии бумаги или картона композицией, не включающей связующее или включающей только низкие количества связующего, как упомянуто выше, например, ниже, чем примерно 3 мас.%, предпочтительно ниже, чем примерно 2 мас.% от сухого пигмента, наиболее предпочтительно ниже, чем примерно 1 мас.% связующего от общего количества пигментных частиц.

Изобретение относится далее к способу получения пигментной композиции, описанной выше, включающему смешение частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата, водорастворимой соли алюминия и катионного полимера, имеющего молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000 и плотность заряда от примерно 0,2 мэкв/г до примерно 12 мэкв/г в водной дисперсии таким образом, что гелирование или осаждение практически исключены. Это может быть достигнуто несколькими альтернативными осуществлениями способа.

Одно альтернативное осуществление способа включает стадию добавления частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата в водный раствор водорастворимой соли алюминия с последующим добавлением катионного полимера, описанного выше. Другие компоненты, такие как частицы других пигментов или связующие, могут быть добавлены на любой стадии в виде твердых тел, жидкостей или дисперсий. Частицы диоксида кремния или алюмосиликата могут быть в форме твердого порошка или водного золя коллоидных частиц, который может быть анионным или катионным. Если используют катионный золь, соль алюминия предпочтительно находится в таком избытке, чтобы ее было достаточно для сохранения результирующей дисперсии преимущественно катионной. По меньшей мере, если используют анионный золь, то может происходить по меньшей мере некоторое агрегирование коллоидных частиц.

Еще одно осуществление способа включает стадию смешения модифицированного катионным алюминием водного золя коллоидного диоксида кремния или алюмосиликата с катионным полимером. Хотя и возможно, но не является необходимым добавлять дополнительно водорастворимую соль алюминия, кроме той, которая присутствует в золе коллоидного диоксида кремния или алюмосиликата. Другие компоненты, такие как другие пигментные частицы или связующие, могут быть добавлены на любой стадии в форме твердых тел, жидкостей или дисперсий.

Что касается подходящих и предпочтительных количеств и видов компонентов, то это рассмотрено в описании выше.

Изобретение относится также к использованию пигментной композиции, описанной выше, для нанесения покрытия на бумагу или картон.

Изобретение далее относится к способу получения бумаги или картона с покрытием, включающему стадию нанесения пигментной композиции, описанной выше, как покрытие по меньшей мере одной стороны ткани бумаги или картона.

Покрытие предпочтительно наносят в количестве, достаточном для получения от примерно 0,4 г/м² до примерно 40 г/м², более предпочтительно от примерно 0,5 г/м² до примерно 40 г/м², наиболее предпочтительно от примерно 1 г/м² до примерно 20 г/м² пигментных частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата и необязательно других пигментных частиц из пигментной композиции на покрытую сторону полотна бумаги или картона. В большинстве случаев количество сухого покрытия, нанесенное на покрытую сторону полотна бумаги или картона, предпочтительно составляет от примерно 0,7 г/м² до примерно 50 г/м², наиболее предпочтительно от примерно 1,0 г/м² до примерно 25 г/м².

Покрытие предпочтительно наносят на непокрытую сторону бумаги или картона, но может наноситься также поверх предварительно нанесенного слоя покрытия той же или другой покрывающей композиции. Предпочтительно не наносить какого-либо дополнительного покрытия другого типа поверх слоя, образованного из описанного выше покрытия.

Нанесение покрытия может быть осуществлено или на бумагоделательной машине, или на картоноделательной машине, или вне бумагоделательной или картоноделательной машины. В любом случае, может быть использован любой тип метода нанесения покрытия. Примерами методов нанесения покрытия являются покрытие скребком, покрытие с помощью воздушного шабера, покрытие валиком, покрытие поливом, покрытие напылением, покрытие на клеильном прессе (например, пленочное покрытие на пленочном прессе) и покрытие отливкой.

После нанесения покрытия бумагу сушат, что в случае покрытия на машине предпочтительно осуществляют в сушильной секции машины. Могут быть использованы любые средства сушки, такие как инфракрасное излучение, горячий воздух, нагретые цилиндры или любое их сочетание.

Термин “покрытие”, как он использован здесь, относится к любому способу, которым пигменты наносят на поверхность бумаги или картона, включая, таким образом, не только обычное покрытие, но также и другие способы, например, пигментирование.

Бумага и картон, на которые должно наноситься покрытие, могут быть изготовлены из бумажной массы любого типа, такой как целлюлозная масса, подобная сульфатной, сульфитной и органозольвной целлюлозе, древесная масса, подобная термомеханической древесной массе (ТМДМ), хемотермомеханической древесной массе (ХТМДМ), рафинерной древесной массе или молотой древесной массе, из отбеленной или неотбеленной древесной массы и твердых, и мягких пород древесины, основой которой являются природные или рецикловые волокна или любая их комбинация. Бумага и картон из массы любого типа могут также быть покрыты в соответствии с изобретением.

Относительно дополнительных деталей и осуществлений пигментной композиции ссылаемся на вышеприведенное их описание.

Наконец, изобретение относится к бумаге или картону, пригодным для струйной печати, получаемым способом, который описан выше. Такие бумага или картон включают практически прозрачный или практически непрозрачный слой, включающий пигментные частицы из синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата и необязательно другие пигментные частицы из покрывающей композиции, где пигментные частицы предпочтительно образуют наноструктуру. Количество сухого покрытия предпочтительно составляет от примерно 0,5 г/м² до примерно 50 г/м², наиболее предпочтительно от примерно 1,0 г/м² до примерно 25 г/м². Количество пигментных частиц из описанной выше пигментной композиции на покрытую сторону бумаги или картона составляет предпочтительно от примерно 0,7 г/м² до примерно 40 г/м², наиболее предпочтительно от примерно 1,0 г/м² до примерно 20 г/м². Предпочтительно никакие другие виды покрытия не наносят поверх этого слоя.

Было найдено, что бумага или картон по изобретению имеют особо хорошие свойства для струйной печати, давая низкую размытость линий и неравномерность окраски и высокую плотность печати для цветов, но могут также быть с преимуществом использованы для других видов печатных процессов, таких как тонер, флексография, высокая печать, гравюра, офсетная литография и печать с экрана. Особым преимуществом является то, что такие хорошие свойства могут быть получены простым образом: нанесением только малых количеств покрытия и без необходимости наносить многочисленные разные слои покрытий на бумагу или картон. Это также делает возможным нанесение покрытия клеящим прессом, таким как пленочный пресс, что по практическим причинам является преимуществом. Кроме того, главные компоненты пигментной композиции могут быть изготовлены из уже доступных исходных материалов.

Изобретение будет далее дополнительно описано на следующих примерах. Если не указано иное, все части и проценты указывают массовые части и проценты.

ПРИМЕР 1

Были приготовлены три покрывающие композиции с пигментом – диоксидом кремния гелевого типа Sylojet P612 от Grace Davidson. Во всех трех композициях в качестве связующего было использовано связующее из поливинилового спирта (ERKOL 26/88 от ACETEX Co., Spain). Поливиниловый спирт (PVA) растворяли в воде при 90°С до концентрации 10 мас.% и добавляли в таком количестве, чтобы получить 20 частей связующего (сухого) на 100 частей кремнеземного пигмента (сухого). Общее содержание пигментных частиц в трех покрывающих композициях составляло 20 мас.%

А) 20 г 10 мас.% раствора PVA разбавляли 20 г воды. К раствору при интенсивном перемешивании в UltraTurrax добавляли 10 г сухого порошка Sylojet.

В) В одном стакане смешивали 10 г Sylojet, 20 г 10 мас.% PVA и 10 г воды смешивали, как в композиции А. В другом стакане 3 г хлоргидрата алюминия Locron от Clariant (25 мас.% Al₂O₃) разбавляли 7 г воды. При перемешивании в UltraTurrax суспензию Sylojet-PVA медленно добавляли к раствору Locron.

С) В одном стакане готовили суспензию Sylojet-PVA, как в композиции В). В другом стакане 3 г Locron разбавляли 3,5 г воды и суспензию Sylojet-PVA смешивали с раствором Locron, как в композиции В). Наконец, 1,5 г полиДАДМАХ (40 мас.%, молекулярный вес 20000 и плотность заряда 7,2 мэкв/г) разбавляли 2 г воды и добавляли к суспензии Sylojet-PVA-Locron.

Три покрывающих композиции наносили на поверхность бумаги для копира без покрытия (размер А4, Data Copy от M-real) методом свободного разлива с проволочным правилом, как обычно делается при лабораторных испытаниях покрытий. После нанесения покрытия бумагу сушили ИК-сушкой (Hedson Technologies AB, Sweden). Высохшие листы бумаги оценивали на двух струйных принтерах, HP Deskjet 5850 от Hewlett-Packard и Epson Stylus CB6 от Epson.

Результаты печати оценивали, используя картинку для печати с семью цветными блоками: голубой, фуксин, желтый, красный, зеленый, синий и черный. Напечатанные блоки и бумагу без печати замеряли спектрофотометром (Color Touch 2 от Technydine) и рассчитывали объем цветового спектра. Объем спектра составлял приблизительно додекаэдральным в цветовом пространстве CEI L*a*b*, и измерения цвета дали углы в додекаэдре (см. Rydefalk Staffan, Wedin Michael: Literature Review on the Colour Gamut in the Printing Process – Fundamentals, PTF-report No. 32, May 1997). Результаты приведены в таблице ниже.

Можно видеть, что композиция покрытия С дала наилучшую общую цветовую гамму. Визуальная оценка также подтвердила хорошую четкость линий и отсутствие тенденции к крапчатости цветов.

ПРИМЕР 2

В этих композициях со смесями пигментов с равными частями (сухое/сухое) диоксида кремния гелевого типа использовали Sylojet P612 (такой же, как в примере 1) и анионный золь диоксида кремния Nyacol 9950 от Eka Chemicals, 50 мас.% золя со средним размером частиц 100 нм. В качестве связующего использовали то же количество и тот же тип PVA, как в примере 1. Были приготовлены две рецептуры покрытия с общим содержанием пигмента 20 мас.%.

А) 5 г сухого силикагеля (Sylojet P612) диспергировали в растворе, содержащем 10 г Nyasol 9950, 20 г 10 мас.% PVA и 15 г воды, при перемешивании в UltraTurrax (10 000 об/мин).

В) В одном стакане диспергировали 5 г сухого силикагеля Sylojet в растворе, содержащем 10 г Nyasol 9950 и 20 г 10 мас.% PVA, при перемешивании в UltraTurrax (10 000 об/мин). В другом стакане 3 г Locron смешивали с 7 г воды, затем суспензию из первого стакана медленно переводили в раствор с Locron при перемешивании в UltraTurrax и после этого добавляли 3,5 г полиДАДМАХ (такого же, как в примере 1) после предварительного разбавления 3,5 г воды.

Следуя той же методике, что в примере 1, покрытия наносили на бумагу, сушили и испытывали на двух принтерах. Результаты показаны в таблице ниже.

Очевидно, что рецептура покрытия В дала лучшее качество отпечатка на обоих принтерах.

ПРИМЕР 3

При испытании в качестве пигмента использовали анионный золь диоксида кремния Bindzil 50/80 от Eka Chemicals, 50 мас.% золь со средним размером частиц 40 нм. Готовили две композиции без какого-либо связующего PVA.

А) Bindzil 50/80 разбавляли до 30 мас.%.

В) 6 г Locron разбавляли 20 г воды и добавляли 60 г Bindzil 50/80 при интенсивном перемешивании (UltraTurrax). Перемешивание продолжали во время добавления 3 г полиДАДМАХ (такого же, как в примере 1) и 11 г воды. Конечная концентрация диоксида кремния становилась равна 30 мас.%.

Следуя той же методике, что в примере 1, покрытия наносили на бумагу, сушили (масса покрытия 8-9 г/м²) и испытывали на двух принтерах. Результаты показаны в таблице ниже.

Очевидно, что хотя композиция А дала немного более хороший охват спектра на принтере Epson, композиция В была значительно лучше на НР, и поэтому может рассматриваться как давшая наилучший общий результат. Визуальная оценка также подтвердила хорошую четкость линий и отсутствие тенденции к крапчатости цветов.

ПРИМЕР 4

Были приготовлены четыре рецептуры покрытия. Во всех рецептурах была использована пигментная композиция из равных частей (сухое/сухое) анионного золя диоксида кремния Bindzil 50/80 и каолиновой глины (SPS, Imerys, UK). Как и в примере 3, внешнее связующее, такое как PVA, не использовали ни в одной из рецептур.

А) Bindzil 50/80, глину SPS и воду смешивали в UltraTurrax до концентрации пигмента 30 мас.%.

В) Суспензию пигмента, содержащую 15 г Bindzil (сухое вещество) и 15 г глины SPS, добавляли в водный раствор, содержащий 6 г Locron (как он есть) при перемешивании UltraTurrax, и концентрация пигмента достигала величины 30 мас.%.

С) 3 г полиДАДМАХ (такого же, как в примере 1) разбавляли водой и добавляли к суспензии пигмента, содержащей 15 г Bindzil (сухое вещество) и 15 г глины SPS при перемешивании UltraTurrax до содержания твердого пигмента 30 мас.%.

D) Суспензию пигмента смешивали с раствором Locron как в композиции А. Перемешивание UltraTurrax продолжали и 3 г полиДАДМАХ (такого же, как в примере 1) разбавляли водой и добавляли к обработанной Locron суспензии пигмента для получения конечного содержания пигмента 30 мас.%.

Следуя той же методике, что в примере 1, покрытия наносили на бумагу, сушили (масса покрытия 8-9 г/м²) и испытывали на двух принтерах. Результаты показаны в таблице ниже.

Очевидно, что композиция покрытия D, содержащая и соль алюминия, и катионный низкомолекулярный полимер, дала наилучшие результаты на обоих принтерах.

Формула изобретения

1. Пигментная композиция в форме водной дисперсии, включающая:
(a) пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата;
(b) по меньшей мере одну водорастворимую соль алюминия и
(c) по меньшей мере один катионный полимер, имеющий молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000 и плотность заряда от примерно 0,2 до примерно 12 мэкв/г;
в которой частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата выбирают из группы, состоящей из осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля, коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси, пористых агрегатов, образованных агрегированием первичных коллоидных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе или смеси одного или нескольких вышеуказанных типов частиц, и количество катионного полимера составляет от примерно 0,1 до 15 мас.% в расчете на количество сухих пигментных частиц.
2. Композиция по п.1, включающая пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата, выбранные из группы, состоящей из коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси, и пористых агрегатов, образованных агрегированием первичных коллоидных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе.
3. Композиция по пп.1 и 2, в которой общее содержание пигментных частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата и, необязательно, других пигментных частиц в композиции составляет от 10 до примерно 60 мас.%.
4. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата имеют средний диаметр от примерно 0,005 до примерно 25 мкм.
5. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой результирующий поверхностный заряд пигментных частиц в композиции является положительным.
6. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата имеют площадь поверхности от примерно 30 до примерно 600 м²/г.
7. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой пигментные частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата представляют собой смесь коллоидных частиц в золе, полученном из силиката щелочного металла путем ионного обмена или понижения pH, необязательно полностью или частично агрегированных с частицами одного или нескольких из осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля или возогнанного диоксида кремния.
8. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой по меньшей мере одну водорастворимую соль алюминия выбирают из группы, состоящей из хлорида алюминия, полихлорида алюминия, полисиликатсульфата алюминия, сульфата алюминия и их смесей.
9. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой по меньшей мере одна водорастворимая соль алюминия присутствует в количестве от примерно 0,1 мас.% до примерно 30 мас.%, рассчитанном как отношение массы Al₂O₃ на массу сухих пигментных частиц.
10. Композиция по п.9, в которой по меньшей мере одна водорастворимая соль алюминия присутствует в количестве от примерно 0,1 до примерно 15 мас.%, рассчитанном как отношение массы Al₂O₃ на массу сухих пигментных частиц.
11. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой по меньшей мере один катионный полимер выбирают из группы, состоящей из ПАМ (полиакриламидов), полиДАДМАХ (хлорида полидиаллилдиметиламмония), полиаллиламинов, полиаминов, полисахаридов и их смесей.
12. Композиция по любому из пп.1 и 2, в которой по меньшей мере один катионный полимер присутствует в количестве от примерно 0,5 до 15 мас.% в расчете на количество сухих пигментных частиц.
13. Композиция по любому из пп.1 и 12, где пигментная композиция дополнительно включает другие типы пигментных частиц, выбранных из группы, состоящей из каолинитов, смектитов, тальцитов, кальцийкарбонатных минералов, осажденного карбоната кальция и их смесей.
14. Способ получения пигментной композиции согласно любому из пп.1-13, включающий смешение частиц синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата, водорастворимой соли алюминия и катионного полимера, имеющего молекулярный вес от примерно 2000 до примерно 1000000 и плотность заряда от примерно 0,2 до примерно 12 мэкв/г в водной дисперсии таким образом, чтобы практически избежать гелеобразования или осаждения, где частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата выбирают из группы, состоящей из осажденного диоксида кремния, диоксида кремния типа геля, коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси, пористых агрегатов, образованных агрегированием коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе, и смеси одного или нескольких из вышеупомянутых типов частиц, и количество поданного катионного полимера составляет от примерно 0,1 до 15 мас.% в расчете на количество сухих пигментных частиц.
15. Способ по п.14, где частицы синтетического аморфного диоксида кремния или алюмосиликата выбраны из группы, состоящей из коллоидных первичных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси, и пористых агрегатов, образованных агрегированием первичных коллоидных частиц диоксида кремния, алюмосиликата или их смеси в водном золе.
16. Пигментная композиция, полученная способом по пп.14 и 15.
17. Применение композиции согласно любому из пп.1-13 или 16 для покрытия полотна бумаги или картона.
18. Способ приготовления покрытых бумаги или картона, включающий стадию нанесения композиции согласно любому из пп.1-13 или 16 на по меньшей мере одну сторону полотна бумаги или картона.
19. Способ по п.18, по которому покрытие наносят в количестве, достаточном для того, чтобы получить от примерно 0,4 до примерно 40 г/м² пигментных частиц из пигментной композиции на покрываемой стороне полотна бумаги или картона.
20. Бумага или картон, получаемые способом согласно любому из пп.18 и 19.