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紙的涂層組合物及其制備方法

專利號
CN1961118B
公開日期
2010-11-24
申請人
偉特化工有限公司(新加坡)
發(fā)明人
許世康
IPC分類
D21H19/38; C08K3/26
技術(shù)領(lǐng)域
npcc,淀粉,打印,涂層,噴墨,打印紙,粘合劑,紙張,粘合,載體
地域:

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。

說明書

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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的支持網(wǎng)上,同時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,這對于打印和書寫等級的紙張是理想的。 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照物理性質(zhì)顯示于表2中。 表2 NPCC能夠從一個或多個下列生產(chǎn)商處購買: GP納米技術(shù)集團(tuán)有限公司(恩坪,廣東),中國; 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; 納米材料技術(shù)Pte有限公司(新加坡)。 已經(jīng)對本發(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)購買。 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,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)行打印測試。 圖1顯示了分別涂覆含以下物質(zhì)的組合物的紙的測試結(jié)果: (◆)NPCC;(■)標(biāo)準(zhǔn)(氧化)淀粉;(▲)NPCC;和(●)NPCC和噴墨(專用)淀粉。

權(quán)利要求

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