用于喷墨印刷的涂层颜料制造技术

一种涂层颜料组合物，该组合物包括由以下物质构成的混合物： （ａ）含水粘土； （ｂ）苛性碱浸出了的煅烧粘土；和 （ｃ）具有孔径至多为１００埃且ＢＥＴ表面积为２００－１０００平方米／克的多孔矿物； 其中（ａ）、（ｂ）和（ｃ）的相对含量应使涂料中所含的颜料组合物在所述涂层接收一种以上的有色墨水时能产生基本上相同的墨水接触角。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新型的粘土基颜料。更具体而言，本专利技术涉及用于喷墨印刷用纸的涂料中的改性高岭土颜料。众所周知，在将墨水施加到印刷表面上后，纸(或任何其它印刷表面)的表面特性对于如何接收墨水并使其显现可起很大的作用。因此，可以根据待施加墨水的表面是未涂覆的或涂覆了的来预计不同的印刷外观。在未涂覆的纸上印刷导致低质量的印刷，而在涂覆了的纸上印刷，尽管根据纸用涂料组合物的性质不同印刷质量有所变化但却可产生高质量的印刷。在彩色喷墨印刷中需要控制的两个更重要的特性是当将墨水施加到纸上时它的渗透深度和洇纸或渗色。渗透太深导致颜色强度低。渗色导致印刷清晰度差。在多色喷墨印刷的现有技术中尚不知已被确定、且如下文所公开的另一标准是在一定的程度上控制各种喷墨的颜色(即青色、品红色、黄色和黑色)的接触角，即当将各种墨水施加在涂覆了的纸上时基本上具有相同的接触角。当各种墨水的接触角基本上相同时，墨水颜色的显现更加均匀，即不会出现一种颜色比另一种颜色更黯淡或更鲜明。现有技术的纸用涂料组合物的常用组分是二氧化硅。虽然二氧化硅作为亲水性颜料是一种有效的纸用涂料组分，但它稍比粘土基颜料昂贵，且具有严格的流变学限制例如在涂料固含量和布鲁克菲尔德粘度方面。因此，在本领域中需要有一些既不牺牲印刷质量且能满意地改进流变性质的廉价颜料。美国专利4,446,174是涉及喷墨记录的方法，且确定了满意的彩色喷墨印刷所需的衬底或涂层的性质。该专利的要点是将Rf值(水性墨水中染料的迁移距离与溶剂的迁移距离之比)保持小于0.59可生产出具有高墨水吸收和图像密度的高质量图像。美国专利4,792,487叙述了含有高溶胀蒙脱石粘土和二氧化硅的喷墨记录纸用的涂料。然而，这些参考文献并未公开或提出本专利技术人要求保护的各组分的组合物。本专利技术人现已发现一种高岭土基的颜料，该颜料比二氧化硅便宜，且除了下文所述的一些其它优点外还提供了突出的颜色强度和分辨率。本专利技术涉及有关用于纸张涂料、特别是用于提供多色喷墨用纸的涂料的粘土基颜料组合物和涂装方法。本专利技术的一个实施方案涉及涂层颜料组合物，该组合物包括(a)含水粘土；(b)苛性碱浸出了的煅烧粘土；和(c)孔径至多为100埃，且BET表面积为200-1000平方米/克的多孔矿物；其中(a)、(b)和(c)的相对含量应使涂料中所含的颜料组合物在所述涂层接收一种以上的有色墨水时能产生基本上相同的墨水接触角。本专利技术组合物的优点包括改进了的流变学和较高的涂料固含量。这就使高速造纸机和涂布机可以生产出以前不能生产的喷墨涂布级的纸。本专利技术所述的材料在价格上还比二氧化硅颜料有大幅度的降低。另一个未料到的结果是，该颜料比常规的二氧化硅涂料要求较少的涂层重量和粘合剂。而且，不需要分散剂即可制成合意的涂料。附图说明图1是与常规的二氧化硅颜料相比，本专利技术在涂料的固体百分含量和布鲁克菲尔德粘度方面的优点的图示说明。本专利技术的组合物和方法涉及新型和改进了的涂层颜料。根据以下定义和附随的论述将使本专利技术更显而易见。本文中所用的词语“基本上相同的墨水接触角”意思是限定各种墨水的接触角在合意的偏差之内，以提供所需的或理想的色密度和颜色清晰度的印刷特性。通常，当接触角在所测接触角平均数的±10、更优选±5、最优选±3度之内时可得到理想的印刷结果。除非另有说明，本文中所用的所有百分数均以重量计。含水粘土本文中所用的术语“含水粘土”意思是描述一种未经可能改变该粘土基本晶体结构的温度下煅烧的粘土。在高岭土的情况下，经受450℃以下的温度处理，不会改变高岭土的晶体结构。含水粘土在本领域中是众所周知的，一般是由已经选矿例如泡沫浮选、磁选、机械层离、研磨、或类似的代替方法处理过的天然粘土生产的。实用的含水粘土一般约80％以上具有比2微米更细的粒度。优选的含水粘土来源于高岭石。高岭石是具有组成大致为Al2(OH)4Si2O5的碱式硅酸铝。众所周知，含水粘土粒度分布曲线的形状对颜料的最终应用例如在涂料中的应用有影响。已发现具有下列粒度分布特性的粘土可提供极好的流变学中值粒度为0.55微米且粒度分布为粒子的约88+/-2％具有小于约2微米的等效球径，并且不大于约25％(重量)、优选不大于约20％(重量)具有小于0.3微米的等效球径。如果超细粒子即0.3微米和更细的粒子的量太多，则该颜料的流变学可能使其用途受到限制，即使有也有限。为了得到含水粘土所需的粒度分布，通常需要对天然粘土进行一次或多次粒度分离。这种工艺过程通常包括除砂石、接着再进行差示重力沉降或离心沉降，以回收所需粒度的级分例如90％(重量)比2微米更细且不含过量超细颗粒的级分。这种级分的超细粒子的含量和中值(重量)粒度随该天然粘土的粒度分布而变化。为了成功地进行这些操作，必须使该粘土在水中呈离散粒子而不是絮凝物的形式存在，这样，可使这些粒子能精确地分离成不同的粒度范围。因此采用抗絮凝剂(分散剂)处理粘土粒子，该抗絮凝剂可将负电荷赋予所有这些粒子且当它们悬浮于水中时使其互相排斥。用于这一阶段的这种粘土分散剂通常称为“初级”分散剂。用于使以前加工过的粘土悬浮体抗絮凝的分散剂(例如添加到滤饼的分散剂)称为“次级”分散剂或抗絮凝剂。实施本专利技术时用于初级分散的适宜分散剂是常规的且包括例如焦磷酸盐的缩聚磷酸盐的水溶性盐，如焦磷酸四钠(TSPP)、水溶性的聚硅酸盐例如硅酸钠、或水溶性的有机聚合分散剂例如具有分子量为约500至约10,000的聚丙烯酸盐或聚甲基丙烯酸盐。分散剂的用量，按干粘土的重量计一般为约0.025-0.2％(重量)。通常，采用抗絮凝了的、固含量约为20-40％(重量)的水性悬浮体进行粒度分离。也可以采用另外的固含量进行这种分离。该粘土粒子的中值粒度采用Micromeretics,Inc.提供的SEDIGRAPH粒度分析仪按常规的沉降技术测定，应为0.4-0.7微米等效球径(e.s.d.)、优选为0.5-0.6微米。约80％至95％(重量)的这些粒子应比2微米e.s.d.更细。0.3微米e.s.d.以下的细粒子含量应低于35％(重量)、优选低于25％(重量)、且最优选20％(重量)或以下。应该理解的是，0.3微米或更细粘土粒子的粒度测量重现性有限。因此，当使用SEDIGRAPH分析仪，由另一位操作者测定或使用不同的一台SEDIGRAPH分析仪时，重量百分数的值可能是+/-5％。最优选的是，中值粒度为0.6+/-0.05微米e.s.d.,而这些粒子的85-90％(重量)比2微米e.s.d.更细，且少于约20％(重量)或更少的比0.30微米e.s.d.更细。为了提供具有所需粒度分布的粘土进料，将一些粘土级分与一些天然粘土掺合可能是有利或必须的。在共同转让的美国专利5,535,890(‘890专利)中叙述了一种特别优选的含水粘土，兹将该专利公开的内容引入本文作为参考。精选过的含水粘土的特点是由所述处理典型的East Georgia天然粘土而产生的超细粒度分布。这些典型天然粘土的粒度，按等效球径(e.s.d.)计，由80％(重量)的比2微米更细至超过95％(重量)的比2微米更细的范围内变化。通常至少50％(重量)的比0.4微米更细。因此，当用于泡沫浮选工艺中时，这些粘土属于通常的泥化矿范围。本专利技术中特别优选的精本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：M·G·伦多，A·莫尼，M·R·吉布斯，S·F·格林，
申请(专利权)人：恩格尔哈德公司，
类型：发明
国别省市：