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。
技術(shù)背景
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,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,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。