JP2015515504A - 顔料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
インクジェット印刷に関連して、インクジェットプリンタと共に使用される紙の型は、印刷された画像の性能においてある役割を演じている。インクジェット印刷に適した紙は、通常原紙を含み、該原紙は、インク受理性等の特性に関して、該紙の性質を改善する組成物で被覆されている。典型的に、インクジェット用途において使用するための塗工用組成物は、該紙の表面に塗工されたインクを吸収することのできる粉末を含んでいる。好ましくは、該インクが該紙の上に吹付けられた際に、これは、十分に焦点の合った対称なドットとして留まるであろう。該インクは、該紙によってあまりに深く吸収されるべきではなく、あるいは光学密度は、該紙の表面上で失われ、また吹付けられた該インクのドットは、不規則な様式で広がって、意図した以上の大きな領域を覆い、かつその端部において粗く見える可能性がある。諸特性の許容される組合せは、高品位のインクジェット用紙を実現する上で分かり易いものではない。
それ故に、塗工用組成物、特にインクジェット印刷での使用を意図した紙を被覆するのに適した塗工用組成物の製造において使用するのに適した、別のおよび/または改善された顔料混合物に対する、絶えることのない要求がある。
第二の局面において、本発明は、無機粒状物質および塩化カルシウムまたは硫酸カルシウムを含む顔料組成物を提供する。
本発明による上記顔料組成物は、塗工用組成物を製造するのに使用することができる。該塗工用組成物は、紙製品等の支持体を被覆するのに適している。特に、該塗工用組成物は、インクジェット印刷で使用されるあるいはそこで使用するのに適した紙を被覆するのに適している。
従って、第三の局面において、本発明は、本発明の上記第一または第二の局面に従う顔料組成物を含む、水性塗工用組成物を提供する。該顔料組成物に加えて、該塗工用組成物は、更に水および少なくとも1種のバインダをも含むことができる。
第四の局面において、本発明は、塗工紙を提供し、ここで該紙は、本発明の上記第三の局面に従う塗工用組成物で被覆されている。
第五の局面において、本発明は、本発明の上記第一または第二の局面による顔料組成物の製造方法を提供し、該方法は、該顔料組成物の成分をブレンドまたは混ぜ合せることを含む。
第七の局面において、本発明は、塗工支持体、例えば塗工紙の製造方法を提供し、該方法は、本発明の上記第三の局面に従う塗工用組成物を、支持体、例えば紙に適用することを含む。
本発明の一局面における任意の特徴は、本発明の任意の他の1またはそれ以上の局面に対して、任意の適当な組合せで適用し得る。特に、生成物、組成物または物品の局面は、方法的局面に対して適用することができ、また逆も同様である。
無機粒状物質
上記無機粒状物質は、アルカリ土類金属炭酸塩または硫酸塩、例えば炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏、含水カンダイト粘土、例えばカオリンまたはボールクレー、無水(焼成)カンダイト粘土、例えばメタカオリンまたは十分に焼成されたカオリン、タルクまたはマイカであり得る。該無機粒状物質は、上に列挙された無機粒状物質のブレンドを含むことができ、あるいは該無機粒状物質は、唯1種の上に列挙した無機粒状物質からなり、あるいはこれから本質的になるものであり得る。例えば、該無機粒状物質は、100質量%の粉砕炭酸カルシウム(GCC)または100質量%の沈降炭酸カルシウム(PCC)であり得、あるいはGCCまたはPCCから本質的になるものであってもよい。あるいはまた、該無機粒状物質は、100質量%のカオリンであり得、あるいは本質的にカオリンからなっていてもよい。あるいはまた、該無機粒状物質は、100質量%のタルクであり得、あるいは本質的にタルクからなっていてもよい。該無機粒状物質は、その全乾燥質量を基準として、少なくとも約90質量%のカオリンまたは少なくとも約90質量%のタルクを含むことができる。該無機粒状物質のブレンドは、GCCおよびPCCのブレンドからなり、あるいはこれから本質的になり、あるいはこれを含むことができる。その他の適当なブレンドは、カオリンとブレンドされたGCCおよび/またはPCCである。該カオリンの量は、該無機粒状物質の全乾燥質量を基準として、約40質量%までであり得る。適当なブレンドの一例は、GCC対カオリンの、質量基準で約70:30なる比のブレンドを含む。該無機粒状物質の量は、上記塗工用組成物内に、該乾燥無機粒状物質を基準として、約1質量%〜約99質量%、または約20質量%〜約95質量%、あるいは約45質量%〜約95質量%なる量で存在し得る。
本発明の幾つかの態様において使用される上記粒状炭酸カルシウムは、粉砕により天然資源から得ることができ、あるいは沈降により合成的に調製(PCC)でき、あるいはこれら二種の組合せ、即ち該天然由来の粉砕材料と該合成沈降材料との混合物であり得る。該PCCも粉砕することができる。
粉砕炭酸カルシウム(GCC)は、典型的にチョーク、大理石または石灰石等の鉱物源を粉砕することにより得られ、これは引続き所定の粉末度を持つ製品を得るべく、粒度分級段階に付すことができる。この粒状固体物質は、自己的に、即ち該固体材料自体の粒子間の磨砕によって、あるいはまた粉砕すべき該炭酸カルシウムとは異なる材料の粒子を含む、粒状粉砕媒体の存在下で、自己粉砕され得る。
炭酸カルシウムの湿式粉砕は、該炭酸カルシウムの水性懸濁液の作製を含み、次いで該水性懸濁液は、場合により適当な分散助剤、例えばポリアクリル酸ナトリウムの存在下で粉砕することができる。この炭酸カルシウムの湿式粉砕に係る更なる情報については、例えばEP-A-614948(この文献の内容全体を、参考としてここに組入れる)を参照することができる。該炭酸カルシウムの粉砕に使用される分散剤は、ノニオン性分散剤を含み、これから本質的になり、あるいはこれからなるものであり得る。
上記無機粒状物質が天然産の源から得られる場合、該物質は、幾分かの無機不純物が、該粉砕材料を汚染しているものであり得る。例えば、天然産の炭酸カルシウムは、他の鉱物と共に存在する。同様に、幾つかの状況においては、少量の他の無機物の添加材料を含むことができ、例えば1種またはそれ以上のカオリン、焼成カオリン、ウォラストナイト、ボーキサイト、タルクまたはマイカ等も存在し得る。しかし、一般的には、本発明の幾つかの態様において使用される該無機粒状物質は、5質量%未満、好ましくは1質量%未満の他の無機不純物を含んでいてもよい。
上記PCCは、ケーキ(例えば、フィルタケーキ)として生成することができ、これは少なくとも約70質量%の固形分含有率を含み、その残部は水である。分散剤(例えば、ノニオン性分散剤またはアニオン性分散剤)は、直接該ケーキと併合することができ、また場合によっては、水を該ケーキに添加した後、該分散剤を添加することも可能である。
上記無機粒状物質はカオリンを含み、これからなり、あるいは本質的にこれからなるものであり得る。該カオリンは、板状カオリンまたは超板状(hyper-platy)カオリンであり得る。存在する該板状または超板状カオリンの量は、乾燥状態にある該無機粒状物質の全質量を基準として約30質量%までであり得る。「板状(platy)」カオリンなる用語は、高い形状係数を持つカオリンを意味する。板状カオリンは、約20から約60未満までの形状係数を持つ。超板状カオリンは、約60〜100、または100を超える形状係数を持つ。ここで使用する「形状係数(shape factor)」とは、米国特許第5,576,617号において記載されている電導度法、装置、および方程式を用いて測定された如き、一群の様々なサイズおよび形状の粒子に関する粒子径対粒子厚みの比に係る一尺度である。該米国特許の内容全体を参考としてここに組入れる。該特許’617号に記載されているように、テスト用の、配向された粒子の水性懸濁液からなる組成物の電導度は、該組成物が容器を通して流通する際に測定される。該電導度の測定は、該容器の一方向に沿って、および該第一の方向に対して直交する該容器のもう一つの方向に沿って行われる。これら2つの電導度測定値間の差を用いて、該テスト用の粒状物質の形状係数を決定する。
本発明の幾つかの態様において使用されるカオリンクレーは、原料天然カオリンクレー鉱物から、当業者には周知の1またはそれ以上の他の方法により、例えば公知の精錬または選鉱段階によって調製することができる。例えば、該クレー鉱物は、還元性漂白剤、例えばヒドロ亜硫酸ナトリウムで漂白することができる。ヒドロ亜硫酸ナトリウムを使用する場合、該漂白されたクレー鉱物は、該ヒドロ亜硫酸ナトリウムによる漂白段階に先立って、場合により脱水し、また場合により洗浄し、また再度場合により脱水することができる。該クレー鉱物は、例えば当分野において周知の凝集、浮選、または磁気分離技術によって、不純物を除去すべく処理することができる。
上記粉砕工程後に、上記無機粒状物質は、約0.1μm〜約2μmなる範囲、例えば約0.3μm〜約1.5μmなる範囲、例えば約0.3μm〜約0.7μmなる範囲のd50値を持つことができる。好ましくは、該無機粒状物質は、該粉砕処理後に、約0.6μmに等しいか、あるいはそれ未満のd50値を持つ。
上記多価金属塩は二価の金属塩であり得る。該多価または二価金属塩は、水溶性であり得る。該二価金属塩は、アルカリ土類金属塩であり得る。例えば、該アルカリ土類金属塩は、カルシウムまたはマグネシウムまたはバリウム塩であり得る。適当なアニオンは、クロライドまたは以下に列挙するものの任意の一つを含む:硫酸、硝酸および水酸化物アニオン。該多価金属塩は、列挙された多価塩の混合物を含むことができ、あるいは該多価金属塩は、列挙された多価金属塩の唯一つからなり、あるいは本質的にこれからなっていてもよい。特に、該多価金属塩は、塩化カルシウム(CaCl2)であり得る(例えば、本質的にこれからなり、またはこれからなる)。その他の適当な例は、塩化マグネシウムまたは水酸化カルシウムである。これらの金属塩は、水和状態で与えることができる。例えば、該金属塩は、MX2.2H20なる形状、例えばCaCl2.2H20であり得、ここでXはアニオンである。これらの金属塩は、また無水物として与えることもできる。他の特に適切な多価金属塩は、硫酸カルシウム、例えば石膏(硫酸カルシウム2水和物)または硫酸カルシウム半水和物、または硫酸カルシウム無水物、例えば無水硫酸カルシウムのリン酸誘導体であり得る(例えば、本質的にこれからなり、またはこれからなる)。
上記乾燥された支持体または乾燥された紙における上記乾燥された多価金属塩の量は、最終的な乾燥された支持体または乾燥された紙の全質量を基準として、約0.01質量%〜約0.4質量%、例えば約0.02質量%〜約0.3質量%、例えば約0.05質量%〜約0.2質量%であり得る。該乾燥された支持体または乾燥された紙における該乾燥された多価金属塩の量は、該最終的な乾燥された支持体または乾燥された紙の全質量を基準として、約8質量%までであり得る。
使用すべき上記多価金属塩(例えば、CaCl2または硫酸カルシウム)の量は、約0.1gsmという全含浸量が与えられるようなものであり得る。該多価金属塩の量は、上記処方における全部数および全サイズ剤含浸量に応じて調節することができる。該処方における部数は、以下の値に等しい:
(0.1/gsmでの全含浸量)×(顔料部数+デンプン部数+OBAの部数)
ここで、OBAは蛍光増白剤である。該全含浸量は、サイズプレスまたはコーティングステーションにおける、単位面積当たりの質量で表した含浸量である。該処方における「部」は、上記塗工用処方物中の指定された成分の部を表す。
上記顔料組成物は、ノニオン性分散剤(またはノニオン性界面活性剤)を含むことができる。1種または1種を超えるノニオン性分散剤が存在していてもよい。該ノニオン性分散剤は、該顔料組成物中に存在する唯一の分散剤であり得、または少なくとも1種の他のイオン性分散剤が該顔料組成物中に存在していてもよい。該ノニオン性分散剤は、1または複数のアンカー基およびテール基を含むことができる。該ノニオン性分散剤は、非静電的安定化分散剤であり得る。該ノニオン性分散剤は、ノニオン性ポリマーまたはノニオン性オリゴマーおよび場合により1または複数の帯電または非帯電アンカー基を含むことができる。該ノニオン性分散剤は、ノニオン性ポリマーまたはノニオン性オリゴマーおよび場合により1または複数の帯電または非帯電アンカー基を含む、非静電的安定化分散剤であり得る。該アンカー基(1または複数)は、該ノニオン性分散剤を上記無機粒状物質に固定している。該ポリマーまたはオリゴマーは、テール基と呼ぶことができる。
更に、また特定の理論に拘泥するつもりはないが、本発明の幾つかの態様に従うノニオン性分散剤の上記使用は、上記多価塩の存在下において如何なる有意の程度にも圧潰または破壊することのない、上記無機粒状物質(または顔料)の周りの保護コロイド層を意味することができ、またそのレオロジーは悪影響を受けない。本発明の幾つかの態様に従えば、該無機粒状物質が帯電することおよび結果としてカチオン形状で存在することは、要件の一つとはならない。本発明の幾つかの態様に関連して記載される組成物は、インクの凝集を引起し、また上記支持体表面上の被覆構造物内の極深くまで進入する恐れはない。この型の分散剤は、高速塗工用途に関して有利である。既知塗工用組成物は、高速ペーパーコーティング工程における応用を困難にする傾向を示す。
上記イオン性分散剤の量は、これが存在する場合には、上記無機粒状物質の乾燥質量を基準として、約0.3質量%〜約2質量%であり得る。該分散剤の量は、該分散剤の活性成分含有率(active content)の質量%として表されている。該1または複数のノニオン性分散剤が、上記顔料組成物および/または塗工用組成物中に存在する唯一の型の分散剤であり得る。
上記顔料組成物は、無機粒状物質、多価塩および場合によりノニオン性分散剤を含むことができる。
上記顔料組成物は、上記無機粒状物質、ノニオン性分散剤(存在する場合には)および多価金属塩をブレンドし、または混ぜ合せることにより調製することができる。
上記顔料組成物を形成する場合、上記無機粒状物質は適当なイオン性分散剤、例えばポリアクリル酸ナトリウム、または適当なノニオン性分散剤、例えば1またはそれ以上のリン酸末端基またはアミン基を持つ分散剤を使用して、分散させることができる。該無機粒状物質が粉砕された無機粒状物質、例えばGCCからなり、本質的にこれからなり、あるいはこれを含む場合、該分散剤は、少なくとも部分的に、該無機粒状物質の粉砕中に配合することができる。該無機粒状物質がPCCからなり、本質的にこれからなり、あるいはこれを含む場合、またPCCケーキが使用される場合、該分散剤は、該プレスケーキをより小さくするために使用することができる。該無機粒状物質がカオリンからなり、本質的にこれからなり、あるいはこれを含む場合には、該分散剤は、乾燥状態または本質的に乾燥された状態にあるカオリンと組合せることができ、あるいは水性スラリーとして存在し得る。従って、該分散剤は、該縮小および/または分散工程において使用することができる。該顔料組成物のpHは調節することができる。例えば、水酸化ナトリウムをスラリーまたは分散物、例えばカオリンスラリーまたは分散物に添加して、そのpHを少なくとも約7に調節することができる。
特に有用な態様は、顔料組成物(および塗工用組成物)を与え、ここで上記無機粒状物質は(i) 炭酸カルシウムまたは(ii) 炭酸カルシウムとタルクから本質的になり、またはこれからなり、その各々は、硫酸カルシウム(例えば、硫酸カルシウム2水和物または硫酸カルシウム半水和物または無水硫酸カルシウムまたはそのリン酸誘導体)または塩化カルシウムから本質的になり、またはこれからなる、多価金属塩との組合せであり得る。
上記塗工用組成物は、上記顔料組成物に加えて水およびバインダを含むことができる。場合により、少量の、カルボキシメチルセルロース等の増粘剤が存在し得る。
上記塗工用組成物は、本発明の幾つかの態様に従う上記顔料組成物と該塗工用組成物の他の成分とを混ぜ合せることによって製造することができる。あるいはまた、該塗工用組成物は、上記無機粒状物質およびノニオン性分散剤からなる水性組成物と、バインダおよび多価塩とを混ぜ合せることにより製造し得る。該バインダおよび多価塩は、任意の順序で、該無機粒状物質および分散剤と混ぜ合せることができる。例えば、該多価金属塩は、無機粒状物質およびノニオン性分散剤および少なくとも1種のバインダからなる水性組成物に添加することができる。
紙塗工用組成物におけるバインダおよび/または補助結合剤として使用するための適当な材料は、当分野において一般に公知である。バインダとして用いるのに適した材料は、ラテックスおよびデンプンまたはデンプン誘導体、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、タンパク質である。本発明者等は、バインダのブレンドが、本発明の幾つかの態様において使用するのに特に有利であることを見出した。例えば、ブレンドは、PVOHおよびラテックス;またはデンプンおよびラテックスからなり、これらから本質的になり、またはこれらを含む。該ブレンドは、例えば約0.6またはそれ未満の低い裏移り密度を与えるのに、特に有用である。該バインダはブレンドでなくてもよく、またPVOHまたはラテックスから本質的になり、あるいはこれからなるものであり得る。例えば、該バインダは、少なくとも99質量%のラテックスまたは少なくとも99質量%のPVOHを含むことができ、あるいは該バインダは100質量%のラテックスまたは100質量%のPVOHであり得る。
上記バインダは、上記塗工用組成物の乾燥無機粒状物質100部当たり約1部から、例えば約3部からまたは約5部から約200部までを構成し得る。該バインダは、該塗工用組成物の乾燥無機粒状物質100部当たり約3部から約5部までを構成し得る。例えば、該塗工用組成物は、乾燥無機粒状物質100部当たり約3部のラテックスを、また乾燥無機粒状物質100部当たり約3部のPVOHを含むことができる。
本発明による上記塗工用組成物は、所望により1種またはそれ以上の追加の成分を含むことができる。このような追加の成分は、該成分が存在する場合には、紙塗工用組成物用の公知の添加剤から適切に選択される。これら随意添加剤の幾つかは、該塗工用組成物において2以上の機能を与えることができる。随意添加剤の公知の群の例は、以下の通りである:
(b) 1種またはそれ以上の架橋剤:例えば、約5質量%までのレベルの、例えばグリオキサール、メラミンホルムアルデヒド樹脂、炭酸アンモニウムジルコニウム;1種またはそれ以上の乾燥または湿潤ピック改善添加剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えばメラミン樹脂、ポリエチレンエマルション、ウレアホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリアミド、ステアリン酸カルシウム、スチレンマレイン酸無水物およびその他;1種またはそれ以上の乾燥または湿潤摩擦改善および/または磨耗抵抗添加剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えばグリオキサールを主成分とする樹脂、酸化ポリエチレン、メラミン樹脂、ウレアホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリエチレンワックス、ステアリン酸カルシウムおよびその他;1種またはそれ以上の耐水性添加剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えば酸化ポリエチレン、ケトン樹脂、アニオン性ラテックス、ポリウレタン、SMA、グリオキサール、メラミン樹脂、ウレアホルムアルデヒド、メラミンホルムアルデヒド、ポリアミド、グリオキサール、ステアレートおよびこの機能に関連して市販品として入手可能なその他の材料;
(d) 1種またはそれ以上の粘度調整剤および/または増粘剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えばアクリル酸系会合性増粘剤、ポリアクリレート、エマルションコポリマー(emulsion copolymers)、ジシアンアミド、トリオール、ポリオキシエチレンエーテル、ウレア、硫酸化ヒマシ油、ポリビニルピロリドン、CMC(カルボキシメチルセルロース、例えばナトリウムカルボキシメチルセルロース)、アルギン酸ナトリウム、ザンタンガム、ケイ酸ナトリウム、アクリル酸コポリマー、HMC(ヒドロキシメチルセルロース)、HEC(ヒドロキシエチルセルロース)およびその他;
(e) 1種またはそれ以上の潤滑性/カレンダリング助剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えばステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アンモニウム、ステアリン酸亜鉛、ワックスエマルション、ワックス、アルキルケテンダイマー、グリコール;1種またはそれ以上のグロスインクホールドアウト添加剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えば酸化ポリエチレン、ポリエチレンエマルション、ワックス、カゼイン、グアーガム、CMC、HMC、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アンモニウム、アルギン酸ナトリウムおよびその他;
(h) 1種またはそれ以上の蛍光増白剤(OBA)および/または蛍光増白剤(FWA):例えば、約1質量%までのレベルの、例えばスチルベン誘導体。適当なOBAの一例は、チノパール(Tinopal) ABP-Aである;
(i) 1種またはそれ以上の染料:例えば、約0.5質量%までのレベル;
(j) 1種またはそれ以上の殺生物剤/腐敗抑制剤:例えば、約1質量%までのレベルの、例えばメタホウ酸塩、ドデシルベネン(dodecylbenene)スルホン酸ナトリウム、チオシアン酸塩、有機硫黄、安息香酸ナトリウムおよびこの機能のために市場で販売されている他の化合物、例えばナルコ(Nalco)社により販売されている一群の殺生物性ポリマー;
(k) 1種またはそれ以上の均展および平坦化助剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えばノニオン性ポリオール、ポリエチレンエマルション、脂肪酸、エステルおよびアルコール誘導体、アルコール/エチレンオキサイド、ステアリン酸カルシウムおよびこの機能のために販売されている他の化合物;
(l) 1種またはそれ以上のグリースおよびオイル抵抗性添加剤:例えば、約2質量%までのレベルの、例えば酸化ポリエチレン、ラテックス、SMA(スチレンマレイン酸無水物)、ポリアミド、ワックス、アルギン酸塩、タンパク質、CMC、HMC。
上記添加剤の全てに関連して、また特に述べない限り、示された質量%の値は、上記塗工用組成物中に存在する固体の乾燥質量を基準(100%)とするものである。該添加剤が最低量にて存在する場合、その最低量は、該固体の乾燥質量を基準として約0.01質量%であり得る。
本発明者等は、PVOHおよびラテックスを含むまたはこれからなるブレンドが、諸特性の良好な釣合をもたらす上で特に有利であることを見出した。例えば、該PVOHは、該塗工用組成物の粘度低下を促進し、また該ラテックスは、印刷されたインクの裏移り傾向の低減を助ける。
本発明の幾つかの態様に従う上記塗工用組成物は、支持体、特に紙製品を被覆するために使用することができる。本発明の幾つかの態様との関連で使用される用語「紙製品」とは、板紙、カード、パネル板紙等を包含するあらゆる形状の紙を意味するものと理解すべきである。しかし、本発明の幾つかの態様に従う該組成物は、インクジェット印刷において使用される紙を被覆するために特に適している。該支持体は任意の坪量を持つものであり得る。例えば、該支持体の坪量は、約20g/m2〜約500g/m2であり得る。該坪量は約20g/m2〜約300g/m2、例えば50g/m2〜約200g/m2であり得、あるいは該坪量は約60g/m2〜約120g/m2であり得る。該支持体は、プラスチック紙あるいはプラスチック支持体であり得る。
上記塗工工程は、当業者には周知の技術を用いて実施することができる。該塗工工程は、また該塗工紙をカレンダリングまたはスーパーカレンダリング処理することをも含むことができる。
使用可能な既知コータの例は、限定することなしに、エアーナイフコータ、ブレードコータ、ロッドコータ、バーコータ、マルチヘッドコータ、ロールコータ、ロール/ブレードコータ、キャストコータ、実験室用コータ、グラビアコータ、キスコータ、液体適用システム、リバースロールコータ、カーテンコータ、計量サイズプレスコータ、スプレーコータおよび押出コータを包含する。
上記塗工用組成物を含む固形分に水を添加して、好ましくは、該組成物が所定の目標とする塗工量までシート上に塗工された場合に、該組成物が、これを約0.1MPa〜約0.15MPa(約1〜約1.5 bar)なる範囲の圧力(例えば、ブレード圧)による塗工を可能とするのに適したレオロジーを持つような固形分濃度を与えることができる。
カレンダリングは、周知の工程であり、該工程において紙の平滑度および光沢が改善され、また嵩は塗工紙シートをカレンダーニップまたはローラー間に、1回またはそれ以上の回数に渡り通すことにより減じられる。通常、エラストマー被覆ロールは、高固形分組成物をプレス加工するために利用される。高温度を適用することができる。該ニップを介する1回またはそれ以上の回数(例えば、約12回まで、あるいはしばしばそれ以上)に渡り通過させることが可能である。本発明の幾つかの態様に従う該塗工紙は、カレンダリングまたはスーパーカレンダリング処理に掛けることができる。
単なる例示であり、かつ限定的することなしに、以下に与えられる図面および実施例を参照しつつ、本発明を以下に説明する。ここで、添付図は、以下の通りである。
ブルックフィールド粘度(低剪断)
ブルックフィールド粘度の値は、100rpmなるスピンドル速度にて動作するように設定されたブルックフィールド粘度計(Brookfield Viscometer)を用いて、周囲温度(22°C)にて測定した。上記塗工用組成物を、ハイドルフ(Heidolph) ST-1実験室用攪拌機を用いて十分に混合した。混合直後に、該組成物を該粘度計に移した。該粘度計のスピンドルを該組成物に浸漬させた。該粘度計のスピンドルを、均質化の終了後30秒間作動させ、また該組成物の粘度を更に15秒後に記録した。
高剪断粘度
この高剪断粘度は、13000s-1にて0.5°の円錐を用いて、ボーリンCSR(Bohlin CSR)レオメータで測定した。
印刷物品質
この印刷物品質を、黄色および黒色領域間のコントラストおよび黄色背景を介する暗色帯の一様性を比較することにより評価した。画像解析は、インクジェットサンプルを印刷することにより行った。
上記黒色および黄色強度間の差は、プリントコントラストの一尺度であり、ここで該黒色強度は、上記グレースケール画像から採取されたプロファイル由来の全ての最小黒色点の平均であり、また該黄色強度は、上記RGBカラー画像から採取されたプロファイル由来の該黄色背景の平均である。
線幅パラメータは、上記黄色強度と上記黒色強度との間の75%における幅で割った、該黄色強度と該黒色強度との間の25%における幅に等しい。類似する幅の値が、より良好である。この計測は、印刷された黒色バーに関連して発生する、インクの広がり量およびまだらまたはムラの程度に係る一指標を与える。
全体的な品質(インクジェット)パラメータは、上記コントラストパラメータで割った上記線幅パラメータである。より大きな値が、より良好な品質の印刷物であることを示す。
上記(反射)印刷濃度は、グレタッグスペクトロアイデンシトメータ(Gretag SpectroEye Densitometer)を用いて測定される。この印刷濃度の値は、該印刷物の色濃度に係る完全な見積り値を得るのを助ける。
このスミアインデックスを決定するために、市販品として入手し得る顔料を主成分とするインクジェットインクで満たしたデスクトップ型プリンタを用いて、テストプリントを作製する。このテストは、約1cm2のブロックとして印刷された、100%黒色インクの領域を含む。この印刷を行った15秒後に、ゴム手袋で覆われた熟練操作者の指を、該黒色に印刷されたマス目と接触させ、次いで下方に引いて、一定の安定した圧力を印加する。任意の未乾燥の、固定化されていないインクが、該紙の印刷されていない部分に引き摺られ、移動されるであろう。該紙へのインク転写の程度は、肉眼的に評価され、10の内でランク付けされ、ここで10は、インクの転写が全くなく、即ち該印刷物が乾燥されていることを示す。約5または6なるスコアは、かなりのインク転写があることを示す。このテストは、同一のプリンタおよび同一のインクを用いて印刷した場合に、異なる紙間の妥当な比較をもたらす。
炭酸カルシウムAは、イマリスミネラルズUK社(Imerys Minerals UK Ltd)から市販品として入手し得るPCCであり、これはd50=0.4μmを持つ。
炭酸カルシウムBは、イマリスミネラルズUK社(Imerys Minerals UK Ltd)から市販品として入手し得る微粉砕炭酸カルシウム(GCC)である。このサンプルの粒度分布は、その乾燥材量の78質量%が、<1μmなるesdおよびd50=0.5〜0.55μmを持つような分布である。
タルクAは、イマリスミネラルズ社(Imerys Minerals Ltd)から市販品として入手し得る粗製フィラータルクであり、ここでその13質量%が<2μmを持ち、またその表面積は3.1m2/gである。
ソルプラス(Solplus) D570は、ラブリゾール(Lubrizol)社から市販品として入手できる、ノニオン性分散剤である。
分散剤Aは、ナトリウム塩として完全に中和されている、低分子量ポリアクリル酸分散剤である。
バインダAは、市販品として入手でき、約50%の固形分および約20℃なるガラス転移点を持つ、カルボキシル化スチレンブタジエンラテックスバインダである。
バインダBは、市販品として入手できる、部分的に加水分解されたポリビニルアルコールである。
バインダCは、市販品として入手できる、約50質量%の固形分を含む、ポリ酢酸ビニルエマルションバインダである。
バインダDは、市販品として入手できる、部分的に加水分解されたポリビニルアルコール(酢酸エテニルエステルポリマーとエタノールから)。
約74質量%の固形分を含む、炭酸カルシウムAのプレスケーキを、分散剤の不在下で製造した。
該分散剤の量は、上記分散剤ソルプラスD570を使用して測定した。少量ずつの該分散剤を、上記PCCプレスケーキに添加し、初めは手で攪拌し、次いで実験室用の攪拌機を用いて攪拌した。添加した該分散剤の量は、累積量を得るために監視した。該スラリーが、その粘度を測定するのに十分に流動性となった際に、ブルックフィールド粘度計を用いて、31s-1なる剪断速度を与える100rpmなる速度にてその粘度を測定した。該分散剤は、該スラリー粘度の最小値に達するまで添加した。
上記分散剤は、3pphのPVOH(バインダB)および3pphのラテックス(バインダA)を用いて、幾つかの塗工用組成物を作り上げる、上記PCCケーキを分散させる目的で使用された。存在する無機粒状物質の全量は、乾燥質量基準で100部であった。これらバインダおよび任意の他の添加剤は、該無機粒状物質の全量に対するものとして表されている(例えば、3pphラテックスとは、全無機粒状物質100部当たり、ラテックス3部である)。塩化カルシウム(CaCl2)の必要量が、該塗工用組成物に添加され、また該塗工用組成物の粘度が、低剪断および高剪断条件下で測定された。実施例1に従って作製されたこれら水性塗工用組成物は、塗工用組成物A〜Dと呼ばれ、またその処方に関する更なる詳細は、以下において述べられる。以下の処方において、存在する分散剤の量は、該無機粒状物質(この場合においては、炭酸カルシウム)の乾燥質量を基準として表されている。
塗工用組成物Aは、市販品として入手できる、炭酸カルシウムAおよび炭酸カルシウムBの50質量%:50質量%配合物からなる水性スラリーであり、これは約0.85質量%のポリアクリル酸ナトリウムを用いて分散されている。3.16pphの塩化カルシウムが、該市販品として入手できるスラリーに添加された。
塗工用組成物B
塗工用組成物Bは、炭酸カルシウムAおよび炭酸カルシウムBの50質量%:50質量%ブレンドを含む。炭酸カルシウムAは、1.25質量%のソルプラスD570により分散された。炭酸カルシウムBは、0.85質量%のポリアクリル酸ナトリウムを用いて分散された。3.16pphの塩化カルシウムが、該組成物に添加された。
塗工用組成物C
塗工用組成物Cは、1.25質量%のソルプラスD570により分散された、炭酸カルシウムBを含む。3.16pphの塩化カルシウムが、該組成物に添加された。
塗工用組成物D
塗工用組成物Dは、0.43質量%の分散剤Aを用いて分散された炭酸カルシウムBを含む。そのレオロジー特性を測定するためには、該組成物は、あまりに粘稠で、CaCl2の存在下では測定不可能であり、従って該レオロジー測定は、塩化カルシウムの存在しない塗工用組成物Dについて行われた。図1および2における塗工用組成物Dに関するデータは、CaCl2が全く存在しない状況に関連するものである。図3〜6については、3.16pphのCaCl2が、塗工用組成物D中に存在する。
これらレオロジーの結果は、図1および2に提示されている。
実施例1における結果は、多価塩を含有する本発明による塗工用組成物の粘度を、如何なる塩をも含まないPCC塗工用組成物の粘度レベルまで下げることが可能であることを示している。上記塗工および印刷実験は、本発明に従う塗工用組成物が、多価塩を含まない標準的な分散剤(ポリアクリレート)と比較した場合に、類似する印刷性能をもたらすことを示した。
塗工用組成物E
この塗工用組成物Eは、炭酸カルシウムBとタルクAとの75質量%:25質量%ブレンドを含む。この組成物に15質量%の硫酸カルシウムを添加した。該顔料ブレンドを分散させるために用いた分散剤は、該炭酸カルシウム、タルクおよび硫酸カルシウムの乾燥質量を基準として、1pphなる量で与えられた、リン酸末端基持つ、非静電的に安定なノニオン性EO/PO(エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド)ブロックコポリマー分散剤(1,000なる凡その分子量)であった。該炭酸カルシウム、タルクおよび硫酸カルシウムは、高速ミキサ内で該分散剤を用いて分散され、また次に上記バインダが添加され、結果として顔料塗工液が形成された。該顔料塗工液を使用に先立って150μmなるメッシュを介して篩別した。バインダC:バインダDの比は、8pph:2pphであった。これらのバインダおよび任意の他の添加剤は、無機粒状物質の全量に対して表されている(例えば、3pphのラテックスとは、該無機粒状物質全体100部につき、ラテックス3部である)。
塗工用組成物F
この塗工用組成物Fは、炭酸カルシウムBとタルクAとの75質量%:25質量%ブレンドを含む。この組成物に2質量%の塩化カルシウムを添加した。バインダC:バインダDの比は、8pph:2pphであった。これらのバインダおよびあらゆる他の添加剤は、上記無機粒状物質の全量に対して表されている(例えば、3pphのラテックスとは、該無機粒状物質全体100部につき、ラテックス3部である)。
上記市販のオフセット用紙の高い色密度にも拘らず、本発明の組成物と比較した場合、そのインク乾燥性およびインクスミア性(ink smearing)が、が悪化することを理解することができる。本発明に従う硫酸カルシウムを含有する組成物の使用を含む上記紙は、該シリカ塗工紙および該未塗工紙と十分に比肩し、また上記塩化カルシウム含有組成物の使用と比較した場合には、これらの特性は改善されている。図8において、10なるスミア指数は、スミアが全くないことを示している。上記ライン性能インデックスの結果は、インクが過度に広がらないことを示している。
Claims (75)
- 無機粒状物質、多価金属塩およびノニオン性分散剤を含む、顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、アルカリ土類金属炭酸塩もしくは硫酸塩、含水カンダイト粘土、無水(焼成)カンダイト粘土、タルクまたはマイカのうちの1種以上から選択される、請求項1記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏、カオリン、ボールクレー、メタカオリン、十分に焼成されたカオリンのうちの1種以上から選択される、請求項1または2記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、粉砕炭酸カルシウム(GCC)および/または沈降炭酸カルシウム(PCC)からなるか、これらから本質的になるか、あるいはこれらを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、カオリンからなるか、カオリンから本質的になるか、あるいはカオリンを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、GCCおよび/またはPCCと、カオリンとのブレンドからなるか、該ブレンドから本質的になるか、あるいは該ブレンドを含む、請求項1〜3の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、炭酸カルシウムおよびタルクからなるか、またはこれらから本質的になる、請求項1または2記載の顔料組成物。
- 前記炭酸カルシウムがGCCおよび/またはPCCである、請求項7記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.1μm〜約2μmなる範囲のd50を有する、請求項1〜8の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.3μm〜約1.5μmなる範囲のd50を有する、請求項9記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.3μm〜約0.7μmなる範囲のd50を有する、請求項9記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約25〜約70なる範囲の粒度分布勾配係数(d30/d70×100)を有する、請求項1〜11の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記勾配係数が、約45〜約50なる範囲にある、請求項12記載の顔料組成物。
- 前記勾配係数が、約50〜約70なる範囲にある、請求項12記載の顔料組成物。
- 前記多価金属塩が二価の金属塩である、請求項1〜14の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記二価の金属塩が、アルカリ金属塩である、請求項15記載の顔料組成物。
- 前記アルカリ金属塩が、カルシウム塩、マグネシウム塩またはバリウム塩である、請求項16記載の顔料組成物。
- 前記金属塩のアニオンが、塩素、硫酸、硝酸または水酸化物アニオンから選択される、請求項1〜17の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記多価金属塩が、塩化カルシウムである、請求項1〜17の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記多価金属塩が、硫酸カルシウムである、請求項1〜18の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記硫酸カルシウムが石膏である、請求項20記載の顔料組成物。
- 前記硫酸カルシウムが硫酸カルシウム半水和物である、請求項20記載の顔料組成物。
- 前記硫酸カルシウムが硫酸カルシウム無水物またはそのリン酸誘導体である、請求項20記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤が、ポリマーまたは非ポリマーである、請求項1〜23の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつアルキレンオキサイドモノマーを含む、請求項24記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつ帯電していない疎水性の鎖を含む、請求項24記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤が、1または2以上のアミン基および/またはリン酸基を含む、請求項1〜26の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつ該ポリマーが、1または2以上のアミン基および/またはリン酸基を含む、請求項24記載の顔料組成物。
- 更に、イオン性分散剤を含む、請求項1〜28の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤の量が、前記無機粒状物質の乾燥質量を基準として、少なくとも約0.3質量%〜約1.5質量%である、請求項1〜29の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 無機粒状物質および塩化カルシウムを含む顔料組成物であって、該無機粒状物質が、炭酸マグネシウム、ドロマイト、石膏、含水カンダイト粘土(例えば、カオリン、ボールクレー)、無水(焼成)カンダイト粘土(例えば、メタカオリン、十分に焼成されたカオリン)、タルクまたはマイカのうちの1種以上から選択される、前記顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、更に炭酸カルシウムを含む、請求項31記載の顔料組成物。
- 前記炭酸カルシウムが、粉砕炭酸カルシウム(GCC)および/または沈降炭酸カルシウム(PCC)である、請求項32記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、炭酸カルシウムおよびタルクからなるか、またはこれらから本質的になる、請求項32記載の顔料組成物。
- 前記炭酸カルシウムがGCCおよび/またはPCCである、請求項34記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、カオリンからなるか、カオリンから本質的になるか、あるいはカオリンを含む、請求項31〜33の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、GCCおよび/またはPCCと、カオリンとのブレンドからなるか、該ブレンドから本質的になるか、あるいは該ブレンドを含む、請求項31〜33の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.1μm〜約2μmのd50を有する、請求項31〜37の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.3μm〜約1.5μmのd50を有する、請求項38記載の顔料組成物。
- 前記無機粒状物質が、約0.3μm〜約0.7μmのd50を有する、請求項39記載の顔料組成物。
- 更に、ノニオン性分散剤を含む、請求項31〜40の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤が、ポリマーまたは非ポリマーである、請求項41記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつアルキレンオキサイドモノマーを含む、請求項42記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつ帯電していない疎水性の鎖を含む、請求項42記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤が、1または2以上のアミン基および/またはリン酸基を含む、請求項41〜44の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤がポリマーであり、かつ該ポリマーが、1または2以上のアミン基および/またはリン酸基を含む、請求項41記載の顔料組成物。
- 前記ノニオン性分散剤の量が、前記無機粒状物質の乾燥質量を基準として、少なくとも約0.3質量%〜約1.5質量%である、請求項41〜46の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 更に、イオン性分散剤を含む、請求項31〜47の何れか1項に記載の顔料組成物。
- 請求項1〜48の何れか1項に記載の顔料組成物、水および少なくとも1種のバインダを含む、水性塗工用組成物。
- 前記バインダがラテックス、デンプン、デンプン誘導体、ポリビニルアルコール(PVOH)、タンパク質のうちの1種以上から選択される、請求項49記載の水性塗工用組成物。
- 前記バインダが、ラテックスおよびPVOH、あるいはデンプンおよびラテックスを含むか、これらからなるか、またはこれらから本質的になる、請求項49または50記載の水性塗工用組成物。
- 前記ラテックスバインダが、カルボキシル化されていてもよいスチレンブタジエンラテックスバインダであり、かつ前記PVOHが、部分的に加水分解されたPVOHである、請求項50または51記載の水性塗工用組成物。
- 更に、1種以上の以下に列挙する成分を含む、請求項49〜52の何れか1項に記載の水性塗工用組成物:1種以上の架橋剤、1種以上の歩留り向上剤、1種以上の粘度調整剤および/または増粘剤、1種以上の消泡/脱泡剤、1種以上の蛍光増白剤、1種以上の染料、1種以上の殺生物/腐敗抑制剤、1種以上の均展および平滑化助剤、1種以上のグリースおよびオイル耐性添加剤。
- 前記塗工用組成物における多価金属塩の量が、約0.01質量%以上、約0.05質量%以上、または約0.1質量%以上である、請求項49〜53の何れか1項に記載の水性塗工用組成物。
- 前記塗工用組成物における多価金属塩の量が、約25質量%まで、もしくは25質量%未満、あるいは約15質量%まで、または約12.5質量%まで、または約5質量%まで、または約3質量%までの量で存在する、請求項49〜54の何れか1項に記載の水性塗工用組成物。
- 前記水性塗工用組成物が、カチオン性ポリマーまたはカチオン性染料を含まない、請求項49〜55の何れか1項に記載の水性塗工用組成物。
- 前記排除されたカチオン性ポリマーまたはカチオン性染料が、固定剤または定着剤である、請求項56記載の水性塗工用組成物。
- 請求項1〜48の何れか1項に記載の顔料組成物の製造方法であって、該顔料組成物の成分を混ぜ合わせる工程を含む、前記方法。
- 請求項49〜57の何れか1項に記載の水性塗工用組成物の製造方法であって、請求項1〜48の何れか1項に記載の顔料組成物と、水および少なくとも1種のバインダとを混ぜ合わせることを含む、前記方法。
- 請求項49〜57の何れか1項に記載の水性塗工用組成物の製造方法であって、該水性塗工用組成物の成分を混ぜ合わせることを含む、前記方法。
- 請求項49〜57の何れか1項に記載の水性塗工用組成物で塗工された支持体。
- 前記支持体が紙製品である、請求項61記載の塗工された支持体。
- 前記紙製品が、更にプレコートを含む、請求項62記載の塗工紙製品。
- 前記プレコートが、炭酸カルシウムを含有する水性組成物として適用される、請求項63記載の塗工紙製品。
- プレコートが施されていない、請求項62記載の塗工紙製品。
- 前記紙製品が、インクジェットプリンタ用紙である、請求項62〜65の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 前記紙製品の、タッピテスト法T441に従って測定されるコッブ値が、約20gsmを超えるか、約40gsmを超えるか、または約60gsmを超える、請求項62〜66の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 塗工前の前記紙製品の坪量が、約20g/m2〜約500g/m2である、請求項62〜67の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 前記紙製品が、ダブルコートされている、請求項62〜68の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 前記紙製品が、カレンダー処理またはスーパーカレンダー処理されている、請求項62〜69の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 前記乾燥紙内の乾燥多価金属塩の量が、最終的な前記乾燥支持体または乾燥紙の全質量を基準として、約0.01質量%〜約0.4質量%、例えば約0.02質量%〜約0.3質量%、例えば約0.05質量%〜約0.2質量%であり、あるいは該乾燥紙内の乾燥多価金属塩の量が、該最終的な乾燥支持体または乾燥紙の全質量を基準として、約8質量%までである、請求項62〜70の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 前記乾燥紙内の乾燥多価金属塩の濃度が、約0.01gsm〜約1gsm、例えば約0.02gsm〜約0.3gsm、例えば約0.03gsm〜約0.2gsmであり、あるいは該乾燥紙内の乾燥多価金属塩の濃度が、約2.5gsmまでである、請求項62〜70の何れか1項に記載の塗工紙製品。
- 紙製品に、請求項49〜57の何れか1項に記載の塗工用組成物を適用することを含む、塗工紙製品の製造方法。
- 前記塗工用組成物の適用に先立って、プレコートを前記紙製品に適用する、請求項73記載の方法。
- 請求項49〜57の何れか1項に記載の組成物の2つの塗膜を、前記紙製品に適用する、請求項63または74記載の方法。
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