具有新型沉淀碳酸钙颜料的喷墨记录纸制造技术

一种制备沉淀碳酸钙颜料的方法，该方法包括生成沉淀碳酸钙颗粒的浆体，将有机膦酸盐类化合物添加到该浆体中，将该浆体加热以热老化其中的沉淀碳酸钙颗粒并生成改进了的颜料。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于喷墨记录纸的新型热老化和磨细的沉淀碳酸钙颜料。更具体而言，本专利技术涉及一种喷墨记录纸，该记录纸具有上述颜料和至少一种水溶性粘合剂，以便提高打印质量。本专利技术还涉及将这些组分涂覆在纸上的方法以及生产这类新型颜料的方法。热喷墨法是通过将带有朝向记录纸的锐孔的小室中的少量油墨加热，使水性稀油墨喷涂在纸面上的方法。加热后的少量油墨很快达到其沸点，所形成的蒸气泡将微细的油墨液滴推送到纸上，该液滴即在纸上产生形成字符或图像的点阵中的单点。这种方法要求一种固体和高沸点组分含量低的油墨，以便能很快沸腾而不留下会污染加热元件和堵塞锐孔的残渣。因此，喷墨打印油墨中的至多96％是水和低分子量二元醇的混合物。虽然这种油墨在加热时能很快沸腾，以保证快速打印而不易于堵塞，但是它导致所喷涂的油墨很容易流动且干燥缓慢。因此，只有当油墨的着色剂或染料能保持在纸的外表面或附近，而且不会从所喷涂的位置上散开或移动，才能得到满意的打印质量。能迅速干燥以避免着色剂蹭脏也是很重要的。在未配备加热元件的打印机中，油墨中的水和二元醇组分必然要渗入纸体内，使纸面上的着色剂适当地干燥。如果着色相随着渗入纸内的液相带进纸中，或如果着色剂迁移穿过纸的表面，则所得到的打印件或图像的质量将会很差。同样，如果将打印过的表面弄湿或用辉光剂作记号、则未永久固定在纸上的干燥油墨着色剂就会渗开或流动。因此，为了获得最佳的性能，干了的油墨必须具有极好的耐水和耐辉光剂的牢度。在大多数应用中，多功能办公用纸所提供的热喷墨打印质量不能满足要求或很差。这在采用伴随叠加喷涂油墨的彩色打印时特别如此。在一些打印头向右移时以一种顺序而打印头向左移时又以相反顺序喷涂各种着色剂的打印机中，打印质量差的情况更加重。多功能办公用纸常常会使着色剂渗入纸中，这导致打印出的图像的光密度降低，并在纸的反面增加背面透印。高度施胶的多功能办公用纸可避免液体渗透，导致较高的油墨光密度，但是也会使油墨过分洇纸和散开。一种改进热喷墨打印质量的方法是将一种材料涂覆在纸的表面上，使油墨着色剂与该表面结合，而让水/二元醇液相进入纸体内，以加速干燥。然而，油墨着色剂常常是一种不饱和的或芳族的有机化合物，如果该表面材料与着色剂相互作用太强，则油墨的颜色会变化。因此，必须得到一种可以防止油墨着色剂渗入纸内，但不会因相互作用太强而影向着色剂致使颜色变化的表面材料。Oshima等人的美国专利4,478,910公开了一种涂以高比表面积的胶体二氧化硅颜料和聚乙烯醇粘合剂的纸基材料，该胶体二氧化硅的的比表面积大于200m2/g。Migamoto的美国专利4,576,867和Kojima等人的美国专利4,830,911讲述了将阳离子型的季铵聚合物涂覆在纸料上可以改进所得纸的耐水牢度。Malhotra的美国专利5,223,338也公开了在施胶机上涂覆这种季铵聚合物。然而，高质量的商品热喷墨记录纸是用机外涂覆设备生产的，即该记录纸不是在造纸机的施胶机上处理，而必须将其取出并在采用单独涂覆操作的附加步骤中涂覆。沉淀碳酸钙(“PCC”)已公开作为喷墨纸中的有效颜料或填料，但是，它通常被包括在列有许多化合物的表中，其中也包括磨细的天然碳酸钙，这是一种在物理和化学性质上与PCC大不相同的化合物形态；例如，磨细的天然碳酸钙颗粒是远大于PCC的颗粒，且通常是阴离子型的，而PCC天然地是阳离子型的。Kondo等人的美国专利5,320,897叙述了用现成的颜料和水溶性粘合剂涂覆的喷墨记录纸。所公开的这种有效的颜料具有的表观比重为0.10-0.50g/cm3，生产的纸具有水接触角为45°-100°。Tsukisaka等人的美国专利5,007,964公开了一种掺入螯合剂的普通沉淀法，以便得到BET比表面积为25-55m2/g、可用于记录纸的多孔链状PCC颗粒的附聚物。BET比表面积大于55m2/g的颗粒，因其具有较高的密度、不是多孔的，且表现出较低的吸油和吸水能力，已公开认为是不适用的。另外，还公开了可以使用呈糊剂的PCC，或使用通过将干燥了的糊剂磨细而得的粉末，该专利公开认为这不会影响颗粒的附聚。Kunesh等人的美国专利5,215,734公开了一种加速热老化PCC的方法，该方法可生产比表面积约为3至约15m2/g、平均离散粒度约为0.2至约0.9微米的结晶。这种PCC可用以改进纸的光学性质。从上述情况看出，在现有技术中并无如何改进喷墨记录纸打印质量的建议。本专利技术提供了解决上述问题的办法。本专利技术涉及具有新型热老化和/或磨细的沉淀碳酸钙颜料和粘合剂的增强了性能的喷墨记录纸。该热老化的PCC是通过将氢氧化钙浆体碳酸化以形成沉淀碳酸钙浆体，将该浆体过筛除去杂质，将有机膦酸盐类化合物例如双(亚甲基膦酸)乙醇胺添加到浆体中，并将PCC浆体在有机膦酸盐的存在下热老化以产生可用于喷墨记录纸的改进了的颜料而制得的。本专利技术的喷墨记录纸是通过采用包括热老化和/或磨细的PCC和粘合剂的涂料涂覆在纸基材料的至少一面上以形成喷墨记录纸而生产的。这种热老化和/或磨细的沉淀碳酸钙是通过将碳酸钙浆体碳酸化，将PCC在有机膦酸盐类化合物的存在下热老化和/或将该PCC磨细以制得具有增强PCC与喷墨打印机油墨着色剂结合能力的表面形态和化学性质的PCC离散微粒而生产的。已制得了一种喷墨记录纸，该记录纸在大幅度降低价格的情况下可提供接近或优于最佳喷墨专用纸的彩色喷墨打印质量。PCC的粒度、表面积、表面化学性质和聚集度的选择及其与适当配方的粘合剂的组合可对各种热喷墨打印特性逐个地加以调整和优化。本专利技术的阳离子型PCC可在不用昂贵的阳离子型树脂的情况下与油墨着色剂结合，并能在造纸厂就地生产，因此，它们不像二氧化硅那样需要干燥、运输，然后再加水处理才能使用。本专利技术的制剂设计成能在例如单价低的大型造纸机上安装的计量施胶机上施用。因此，本专利技术的PCC组合物可作为造纸操作的一部分加以施用，而不是在正常的造纸操作完成之后在增加加工费用和最终产品成本的单独的附加工序中施用。由于计量施胶机通常是双面施胶，而不是像所见到的昂贵的市售优质纸那样单面施胶，因此在这种施胶机上施胶后的纸的两面均可用于打印。虽然聚乙烯醇是本专利技术优选的粘合剂，但是用热老化和/或磨细的PCC和价格较低的粘合剂处理喷墨记录纸也可以显著改进打印质量。最后，本专利技术的制剂提供的纸还适用于复印，使其具有多种用途。PCC通常是通过将含有二氧化碳的气体鼓入氢氧化钙的水悬浮液中生产的。其他无机材料特别是含有铝的无机材料例如明矾可以与PCC其沉淀，或可以沉淀在PCC沉淀的表面上。然而，已意外地发现，当将这种PCC热老化和/或磨细，用适宜的粘合剂处理，然后以组合物的形式用以处理热喷墨记录纸时，可制得优质的喷墨记录纸，该记录纸提供的打印质量可与涂有二氧化硅的市售高价热喷墨纸媲美，但价格却大幅度降低。热老化和研磨的方法可生产出具有增强PCC与喷墨油墨着色剂结合的能力而又不是结合得太强以至改变油墨颜色的表面形态和表面化学性质的PCC离散微粒。已生产出本专利技术的具有这种PCC和粘合剂的喷墨记录纸，由于这种纸降低了洇纸、散开和渗透或背面透印以及改进了光密度、干燥时间和耐水牢度，因而优于多功能的办公用纸。本专利技术的PCC是通过将含有二氧化碳的气体通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·多尼吉安，R·K·雷斯尼克，M·G·麦克法登，
申请(专利权)人：矿业技术有限公司，
类型：发明
国别省市：