PT1487642E

PT1487642E - Composição de revestimento que compreende sílica coloidal e folhas de impressão a jacto de tinta brilhantes praparadas a partir daquela

Info

Publication number: PT1487642E
Application number: PT03714244T
Authority: PT
Inventors: Daniel Ray Fruge; Demetrius Michos
Original assignee: Grace W R & Co
Priority date: 2002-03-19
Filing date: 2003-03-19
Publication date: 2007-05-31
Also published as: CN1655947A; SI1487642T1; BR0308560A; US20030180480A1; NO20044421L; US7622170B2; DK1487642T4; ZA200408187B; DE60311777T2; EP1487642A1; IL164144A0; EP1487642B2; DK1487642T3; DE60311777D1; RU2004130836A; AU2003218250A1; CA2479692A1; ES2281632T3; DE60311777T3; ATE353773T1

Description

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DESCRIÇÃO "Composição de revestimento que compreende sílica coloidal e folhas de impressão a jacto de tinta brilhantes preparadas a partir daquela"

Antecedentes da invenção A presente invenção refere-se a folhas de impressão a jacto de tinta revestidas e a composições de revestimento utilizadas para a sua preparação. Em particular, a invenção refere-se a composições de revestimento adequadas para a preparação de folhas de impressão a jacto de tinta brilhantes que possuem boas características de imprimibilidade.

Os processos de impressão a jacto de tinta são bem conhecidos. Esses sistemas projectam qoticulas de tinta sobre uma folha de impressão, por exemplo, papel a densidades e velocidade variáveis. Quando se utilizam sistemas a jacto de tinta de cores múltiplas, o processo projecta a uma grande proximidade uma série de tintas de diferentes cores que possuem propriedades e velocidades de absorção diferentes. De facto, estes sistemas de cores múltiplas são concebidos para proporcionar imagens que estimulam a imagiação fotográfica e essas imagens requerem uma resolução elevada e gamut (faixa) de cores. Assim, as folhas de impressão a jacto de tinta devem ser capazes de absorver a tinta a densidades elevadas, com uma capacidade tal que as cores depositadas sejam brilhantes e claras, a velocidades que possibilitem uma secagem rápida, absorvam a tinta de tal forma que esta não escorra nem forme manchas e de uma maneira que resulte em imagens suaves.

Para alcançar estes objectivos, foram incorporados pigmentos altamente porosos, por exemplo sílicas porosas em revestimentos de papel. Esses sistemas de revestimento à base de sílica têm sido bem sucedidos para alcançar os objectivos de imprimibilidade. No entanto, tem sido difícil obter essas propriedades e produzir um acabamento não mate ou brilhante observado tipicamente nos sistemas fotográficos tradicionais. Os pigmentos porosos acima mencionados possuem tipicamente porosidades acima de 1 cm3/g e têm tamanhos de partículas 2

ΕΡ 1 487 642 /PT médios superiores a pm (micron). Esses tamanhos de partícula e porosidades aumentam a aspereza da superfície do revestimento acabado, fazendo assim deflectir a luz incidente de tal forma que esta é dispersa, tornando assim o revestimento mate.

Em EP 0586846 AI divulga-se uma folha de impressão a jacto de tinta que compreende um suporte e uma camada receptora de tinta proporcionada sobre pelo menos um lado do suporte em que a dita camada receptora de tinta contém uma sílica coloidal não esférica modificada com catião. A sílica coloidal não esférica modificada com catião é obtida por revestimento da superfície da sílica coloidal não esférica com um modificador catião, o qual por sua vez é pelo menos óxido de metal hidratado seleccionado de entre óxido de alumínio hidratado, óxido de zircónio hidratado e óxido de estanho hidratado. A folha de impressão a jacto de tinta é considerada como proporcionando uma secagem rápida da tinta e um brilho muito elevado.

Em EP 0685344 A2 divulga-se uma folha de impressão a jacto de tinta que compreende um suporte, pelo menos uma camada receptora de tinta formada sobre o dito suporte e uma camada proporcionadora de brilho formada sobre a camada receptora de tinta, a dita camada receptora de tinta sendo constituída essencialmente por um pigmento e um ligante e a dita camada proporcionadora de brilho sendo constituída essencialmente por um pigmento e por um látex polimérico sintético como ligante e possuindo uma superfície brilhante com um brilho especular a 75° de pelo menos 25% como estipulado em JIS-Z8741, em que pelo menos 70 partes em peso em 100 partes em peso do pigmento na camada que proporciona o brilho são constituídas por partículas coloidais que possuem um tamanho médio de partícula de no máximo 300 nm.

Em EP 0759365 Al divulga-se um material de impressão a jacto de tinta que compreende um suporte e pelo menos uma camada de impressão sobre o dito suporte, em que pelo menos uma das ditas camadas de impressão contém partículas coloidais e uma resina solúvel em água. 3

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Em ΕΡ 1016546 A2 divulga-se um papel de impressão a jacto de tinta que compreende uma camada receptora de tinta e pelo menos duas camadas de silica coloidal revestidas sobre um suporte, cada uma das ditas camadas de silica coloidal compreendendo silica coloidal em cadeia como ingrediente principal, em que pelo menos a camada de silica coloidal que contacta com a camada receptora de tinta não contém ligante e tem uma cobertura de cerca de 1 a 3 g/m2, e a cobertura da outra camada de sílica coloidal é de cerca de 1 a 6 g/m2.

Em EP 1008457 AI divulga-se uma folha de impressão a jacto de tinta que possui, sobre um suporte de recepção de tinta, uma camada de preservação de imagem que compreende sílica coloidal aniónica e partículas de zinco com um tamanho médio de partícula de cerca de 15 a 380 nm, em que a dita folha tem um brilho especular a 75° de pelo menos 25% à superfície.

Para aumentar o brilho desses revestimentos, são proporcionadas segundas camadas de brilho no topo das camadas receptoras de tinta preparadas a partir dos pigmentos porosos acima mencionados. Estas camadas de topo são preparadas a partir de sistemas ligantes que são inerentemente brilhantes, ou a partir de camadas que compreendem ligante e partículas de óxidos inorgânicos de tamanho muito mais pequeno, por exemplo, sílica coloidal convencional. A sílica coloidal na última abordagem tem tendência a incrementar a natureza receptora de tinta do revestimento de topo, mas não é suficientemente grande para provocar deformações superficiais. Existe, no entanto, uma tendência para as partículas coloidais se aglomerarem a concentrações elevadas, provocando assim imperfeições e aspereza à superfície da camada de topo e reduzindo assim o brilho. Assim, têm sido utilizadas concentrações menores (i.e., razões menores de sólidos coloidais para sólidos de ligante) quando se emprega esta abordagem.

Seria portanto muito desejável aumentar as quantidades de óxidos inorgânicos sólidos nestas camadas de topo para melhorar ainda mais a imprimibilidade. De facto, seria desejável utilizar camadas de revestimento possuindo pelo menos razões de 1:1 de sólidos coloidais para sólidos de 4

ΕΡ 1 487 642 /PT ligante e ainda mais preferível empregar revestimentos possuindo razões de sílica para ligante tão elevadas quanto 4:1 e que ao mesmo tempo alcancem um brilho aceitável.

Breve descrição do desenho A Figura 1 ilustra a distribuição do tamanho de partículas de uma sílica coloidal polidispersa empregue numa concretização desta invenção. A Figura 2 ilustra o efeito de uma razão de sólidos de sílica coloidal para ião de metal alcalino (por exemplo, Na) (em peso) sobre o revestimento, a partir de revestimentos que os contêm. 0 brilho é medido a 60°, utilizando as técnicas descritas abaixo.

Sumário da invenção A presente invenção proporciona uma folha de impressão a jacto de tinta que compreende um suporte e pelo menos uma camada de revestimento sobre este, a dita pelo menos uma camada de revestimento (a) possuindo um brilho superficial especular de pelo menos 30 a 60°; (b) compreendendo sílica coloidal possuindo uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos a soma de AW(-0,013SSA+9) e (c) ligante, em que os sólidos de sílica coloidal e os sólidos de ligante estão presentes numa razão de pelo menos 1:1 em peso, AW é o peso atómico do metal alcalino e SSA é a área superficial específica da sílica coloidal.

Preferivelmente, a razão de sólidos de sílica coloidal para sólidos de ligante encontra-se no intervalo de 6:4 a 4:1.

Preferivelmente, a sílica coloidal tem uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos 150.

Preferivelmente a sílica coloidal tem um tamanho médio de partícula no intervalo de 1 a 300 nanómetros.

Mais preferivelmente, a razão de sólidos de sílica para metal alcalino é de pelo menos a soma de -0,30SSA+207 e o 5

ΕΡ 1 487 642 /PT metal alcalino é sódio.

Um objectivo desta invenção é também uma composição de revestimento que compreende (a) silica coloidal possuindo uma razão de sólidos para metal alcalino igual a pelo menos a soma de AW(-0,013SSA+9) e (b) ligante em que sólidos de sílica de (a) e sólidos de ligante de (b) estão presentes numa razão de pelo menos 1:1 em peso, AW é o peso atómico do metal alcalino e SSA é a área superficial especifica da sílica coloidal.

Preferivelmente os sólidos de sílica de (a) para os sólidos ligantes de (b) estão no intervalo de 6:4 a 4:1.

Preferivelmente a sílica coloidal tem uma razão de sólidos de silica para metal alcalino de pelo menos 150.

Preferivelmente a sílica coloidal tem um tamanho médio de partícula de 1 a 300 nanómetros.

Mais preferivelmente, a razão de sólidos de sílica para metal alcalino é de, pelo menos, a soma de -0,30SSA+207 e o metal alcalino é sódio.

Ainda mais preferivelmente, a silica coloidal tem um tamanho de partículas mediano no intervalo de 15-100 nm e uma distribuição de tamanho de partículas tal que pelo menos 80% das partículas se expande num intervalo de tamanhos de pelo menos 30 nanómetros e até 70 nanómetros.

Verificou-se que a sílica coloidal possuindo quantidades relativamente pequenas de metais alcalinos, por exemplo, sódio, proporciona sílica coloidal que não forma agregados a teores de sólidos relativamente elevados e deste modo reduz a deformação e o mate da superfície de revestimento.

Descrição detalhada da invenção

Com o termo "sílica coloidal" ou "sol de sílica coloidal" significa-se partículas originárias de dispersões ou sóis em que as partículas não assentam a partir da dispersão ao longo de períodos de tempo relativamente longos. 6

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Essas partículas têm tipicamente um tamanho inferior a um pm (micron). A sílica coloidal possuindo um tamanho médio de partícula no intervalo de 1 a 300 nanómetros e os processos para a sua preparação são bem conhecidos na arte. Ver as Patentes U.S. 2244325; 2574902; 2577484; 2577485; 2631134; 2750345; 2892797; 3012972; e 3440174. As sílicas coloidais possuindo tamanhos médios de partículas no intervalo de 5 a 100 nanómetros são mais preferidas para esta invenção. As sílicas coloidais podem ter uma área superficial (tal como medida pela adsorção de azoto BET) no intervalo de 9 a 2700 m2/g.

Uma sílica coloidal particularmente adequada para esta invenção é uma que é conhecida por sílica coloidal polidispersa. "Polidispersa" é aqui definida como significando uma dispersão de partículas que possuem uma distribuição de tamanho de partículas em que o tamanho de partículas mediano se encontra no intervalo de 15-100 nm e que tem uma expansão de distribuição relativamente grande. As distribuições preferidas são tais que 80% das partículas se expandem num intervalo de tamanhos de pelo menos 30 nanómetros e se podem expandir num intervalo de até 70 nanómetros. O intervalo de 80% é medido por subtracção do tamanho de partículas dio do tamanho de partículas dgo gerado utilizando as metodologias de medição do tamanho de partículas baseado em TEM, descrito mais adiante. Este intervalo é também referido como a "distribuição 80%". Uma concretização de partículas polidispersas tem distribuições de tamanhos de partículas que são desviadas para tamanhos mais pequenos do que o tamanho de partículas mediano. Como resultado, a distribuição tem um pico nessa área da distribuição e uma "cauda" de tamanhos de partículas que são maiores do que a mediana. Ver a Figura 1. O tamanho de partículas mais pequeno e maior da distribuição que engloba 80% das partículas pode ser -11% a -70% e 110% a 160% da mediana, respectivamente. Uma sílica polidispersa particularmente adequada tem um tamanho de partículas mediano no intervalo de 20 a 30 nanómetros e 80% das partículas têm um tamanho entre 10 e 50 nanómetros, í.e., 80% da distribuição tem uma expansão de 40 nanómetros. 7

ΕΡ 1 487 642 /PT A maior parte dos sóis de silica coloidal contêm um alcali. 0 alcali é usualmente um hidróxido de metal alcalino, pertencendo os metais alcalinos ao Grupo IA da Tabela Periódica (hidróxidos de litio, sódio, potássio, etc.). A maior parte dos sóis de silica coloidal disponíveis comercialmente contêm hidróxido de sódio que tem origem, pelo menos parcialmente, no silicato de sódio utilizado para preparar a sílica coloidal, apesar do hidróxido de sódio poder também ser adicionado para estabilizar o sol contra a gelificação.

Os sóis de sílica coloidal desta invenção têm níveis significativamente inferiores de iões de metal alcalino do que a maior parte dos sóis de sílica disponíveis comercialmente. Isto pode ser ilustrado pelo cálculo da razão em peso entre os sólidos de sílica e o sódio do sol de sílica coloidal, tal como mostrado na Equação 1. A análise da Figura 2 mostra que pode ser obtido um brilho aceitável a partir de sóis de sílica coloidal utilizando a equação abaixo:

Equação 1. Si02/Metal Alcalino ^ AW(-0,013*SSA + 9) A razão Si02/metal alcalino é a razão em peso de sólidos de sílica e metal alcalino no sol de sílica coloidal. aw é o peso atómico do metal alcalino, por exemplo, 6,9 para litio, 23 para sódio e 39 para potássio e SSA é a área superficial específica das partículas de sílica coloidal em unidades de metros quadrados por grama (m2/g). Quando o metal alcalino é sódio, a razão Si02/Metal alcalino é pelo menos a soma de -0,30SSA+207.

As razões de sólidos de sílica para metal alcalino dos sóis de sílica coloidal desionizados caem dentro deste intervalo e são adequados para esta invenção. Por "desionizado" significa-se que quaisquer iões metálicos, por exemplo iões de metal alcalino tais como sódio, foram removidos da solução de sílica coloidal numa extensão tal que a sílica coloidal tem uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino referida na Equação 1. Os métodos para remover os iões de metal alcalino são bem conhecidos e incluem permuta iónica com uma resina de permuta iónica adequada (Patentes U.S. 2577484 e 2577485), diálise (Patente U.S. 8

ΕΡ 1 487 642 /PT 2773028) e electrodiálise (Patente U.S. 3969266).

Para conferir estabilidade ao sol de sílica coloidal contra a gelificação, as partículas podem também ser modificadas na superfície com alumínio, tal como descrito na Patente U.S. 2892797, e em seguida a sílica modificada é desionizada. A sílica Ludox® TMA de W.R. Grace & Co.-Conn. que possui um pH de cerca de 5,0 a 25°C é um exemplo de sílica coloidal disponível comercialmente preparada por este método.

Tal como indicado abaixo as sílicas coloidais podem ser incorporadas em ligantes de revestimento convencionais. O ligante actua não só para ligar uma sílica coloidal e para formar um filme, como proporciona também adesividade para a interface entre a camada que proporciona brilho e o substrato ou qualquer camada intermédia receptora de tinta entre a camada brilhante e o substrato.

Os ligantes solúveis em água são particularmente adequados na presente invenção e podem, por exemplo, ser um derivado de amido tal como amido oxidado, um amido eterificado ou fosfato de amido; um derivado de celulose tal como carboximetilcelulose ou hidroximetilcelulose; caseína, gelatina, proteína de soja, poli(álcool vinílico) ou um seu derivado; polivinilpirrolidona, uma resina de anidrido maleico ou um látex copolímero do tipo dieno conjugado tal como copolímero de estireno-butadieno ou um copolímero de metacrilato de metilo-butadieno; látex de polímero acrílico tal como um polímero ou copolímero de um éster de ácido acrílico ou um éster de ácido metacrílico; um látex de polímero do tipo vinilo, tal como um copolímero de etileno-acetato de vinilo; um látex de polímero modificado com grupo funcional de diversos polímeros com um monómero contendo um grupo funcional tal como um grupo carboxilo. Um adesivo aquoso tal como uma resina sintética termoendurecível, tal como resina de melamina ou uma resina de ureia; uma resina polimérica ou copolimérica de um éster de ácido acrílico ou de um éster de ácido metacrílico, tal como metacrilato de polimetilo; ou um ligante sintético do tipo resina tal como uma resina de poliuretano, uma resina de poliéster insaturada, um copolímero de cloreto de vinilo-acetato de 9

ΕΡ 1 487 642 /PT vinilo, polivinilbutiral ou uma resina alquílica podem também ser utilizados. Os ligantes insolúveis em água em forma de látex são também adequados. 0 ligante pode ser combinado com a silica coloidal utilizando agitadores e misturadores convencionais. Os componentes podem ser combinados e misturados sob as condições ambientes. É desejável que os sólidos de silica coloidal e sólidos de ligante estejam presentes no revestimento em razões relativamente elevadas. Verificou-se que em certas concretizações, razões mais elevadas de silica para ligante proporcionam uma boa capacidade de impressão, assim como proporcionam propriedades mecânicas vantajosas à folha de revestimento receptora de tinta acabada. É particularmente desejável que a silica coloidal e os sólidos do ligante estejam presentes numa razão de pelo menos 1:1 e, mais preferivelmente 6:4 a 4:1 em peso. A razão pode ser tão elevada quanto 9,9:1. A razão de silica coloidal para sólidos de ligante é também aqui referida como razão de pigmento para ligante.

Pode também ser desejável incluir componentes adicionais na composição de revestimento desta invenção. O revestimento desta invenção pode conter um ou mais dos seguintes: dispersante, espessante, agente melhorador da fluidez, agente anti-espuma, agente supressor de espuma; agente de libertação, agente de volume, agente penetrante, corante, pigmento corante, abrilhantador fluorescente, absorvedor de ultravioleta, antioxidante, conservante, agente de prevenção de cinza, agente à prova de água e agente de resistência em húmido.

Uma porção da sílica coloidal relativamente livre de metal alcalino também pode ser substituída por um ou mais outros materiais coloidais contendo metais alcalinos em maiores quantidades, desde que a quantidade total de alcalis presente na combinação de sílica coloidal e o outro material seja tal que a razão de sólidos de sílica para metal alcalino seja a dada pela Equação 1, e a quantidade desse material coloidal não diminua o brilho global desejado para o 10

ΕΡ 1 487 642 /PT revestimento acabado. Estes outros materiais coloidais podem ser sílica, assim como óxidos inorgânicos diferentes de sílica, por exemplo titânia, zircónia e semelhantes. Essas partículas coloidais de óxido inorgânico adicionais podem ser adicionadas como carga e/ou como pigmento adicional.

Os revestimentos desta invenção têm um brilho de pelo menos trinta (30) a 60°, de acordo com um instrumento de medição BYK Gardner. Os revestimentos preferíveis de acordo com esta invenção têm um brilho de pelo menos 80 a uma razão de sílica coloidal para ligante de 6:4 e pelo menos 50 e preferivelmente pelo menos 70 a uma razão de sílica coloidal para ligante de 4:1. Ainda de forma mais preferida, o revestimento tem um brilho de pelo menos 90 a uma razão de sílica coloidal para ligante de 4:1.

Os suportes adequados para a preparação da folha de impressão de tinta desta invenção podem ser os utilizados tipicamente na arte. Os suportes adequados incluem aqueles que têm um peso no intervalo de 40 a 300 g/m2. O suporte pode ser papel de base produzido a partir de uma variedade de processos e máquinas tais como uma máquina de papel Fourdrinier, uma máquina de papel cilíndrica ou uma máquina de papel de duas telas. Os suportes são preparados por mistura dos seus componentes principais, í.e., um pigmento convencional e uma pasta de madeira incluindo, por exemplo, uma pasta química e uma pasta de papel reciclado, com pelo menos um de vários aditivos incluindo um ligante, um agente encorpante, um agente de fixação um agente melhorador de rendimento, um agente catiónico e um agente de aumento da resistência do papel. Outros suportes incluem substratos transparentes, tecidos e semelhantes.

Além disso, o suporte pode também ser constituído por folhas de papel prensado calibradas preparadas utilizando amido ou poli(álcool vinílico). O suporte pode também ser um que tenha uma camada de revestimento de ancoragem, por exemplo, papel já possuidor de uma camada de revestimento preliminar proporcionada num papel de base. O papel de base pode também ter uma camada receptora de tinta aplicada antes da aplicação do revestimento desta invenção. 11

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Os revestimentos que compreendem sílica coloidal, ligante e aditivos opcionais podem ser aplicados em linha, à medida que o suporte é preparado ou fora de linha, após o suporte ter sido acabado. 0 revestimento pode ser aplicado utilizando técnicas de revestimento convencionais, tais como revestimento por lâmina de ar ("air knife"), revestimento por rolo, revestimento por lâmina, revestimento por barra, revestimento por cortina, revestimento por imersão e processos utilizando prensas calibradas. Os revestimentos resultantes podem ser secos pela temperatura ambiente, por métodos de secaqem com ar quente, por secaqem por contacto com superfície aquecida ou secagem por radiação. Tipicamente, a composição de revestimento da invenção e quaisquer camadas intermédias opcionais são aplicadas num intervalo de 1 a 50 g/m2, mas mais tipicamente no intervalo de 2 a 20 g/m2.

Os exemplos abaixo mostram que uma folha de impressão a jacto de tinta brilhante que possua boa imprimibilidade pode ser preparada essencialmente a partir de um suporte e uma camada da invenção. No entanto, pode ser desejável em certos casos colocar outra camada, que seja receptora de tinta, entre a camada que proporciona brilho e o suporte para melhorar a capacidade de impressão da folha final. Por exemplo, as folhas revestidas com uma certa sílica coloidal desionizada conterão preferivelmente um revestimento receptor de tinta separado, entre a camada de brilho e o substrato para melhorar a capacidade de impressão da folha de impressão a jacto de tinta acabada.

As camadas receptoras de tinta adequadas são as identificadas como tal na Patente U.S. 5576088. Em resumo, as camadas receptoras de tinta adequadas compreendem um ligante, tal como os ligantes solúveis em água listados acima e um pigmento receptor de tinta. Esses pigmentos incluem um pigmento inorgânico branco, tal como carbonato de cálcio leve, carbonato de cálcio pesado, carbonato de magnésio, caulino, talco, sulfato de cálcio, sulfato de bário, dióxido de titânio, óxido de zinco, sulfureto de zinco, carbonato de zinco, branco cetim, silicato de alumínio, terra de diatomáceas, silicato de cálcio, silicato de magnésio, sílica amorfa sintética, sílica coloidal, alumina, alumina coloidal, pseudo-boemite, hidróxido de alumínio, litopona, zeólito, 12

ΕΡ 1 487 642 /PT haloisite hidrolisada ou hidróxido de magnésio, ou um pigmento orgânico tal como pigmento plástico do tipo estireno, um pigmento plástico acrilico, polietileno, microcápsulas, uma resina de ureia ou uma resina de melamina. Os pigmentos adequados para a camada receptora de tinta têm tamanhos médios de partículas no intervalo de 0,5 a 3,0 pm (micra) (dispersão da luz) e volumes de poros que variam entre 0,5 e 3,0 cm3/g e preferivelmente volumes de poros de 1,0 a 2,0 cm3/g, tal como medido por porosimetria de azoto. Para obter uma folha de impressão a jacto de tinta possuindo uma absortividade de tinta elevada, é preferido que o pigmento na camada receptora de tinta contenha pelo menos 30% em volume de partículas com um tamanho de partículas de pelo menos 1,0 pm.

Qualquer gama de números recitada no fascículo ou reivindicações, tal como a que representa um conjunto particular de propriedades, condições, estados físicos ou percentagens, pretende incorporar literalmente expressamente qualquer número que caia dentro dessa gama, incluindo quaisquer subconjuntos de gamas de números dentro de qualquer gama assim recitada.

Exemplos ilustrativos

Os parâmetros listados abaixo e/ou indicados anteriormente foram medidos como se segue:

Tamanho de Partículas Médio - salvo indicação em contrário, é um número de tamanho de partículas médio determinado pela equação dn = 3100/SSA em que dn é o número de tamanho de partículas médio em nanómetros e SSA é a área superficial específica descrita abaixo.

Tamanho de Partículas Mediano - é um número da mediana ponderada medida por microscopia electrónica (TEM).

Brilho - medido utilizando um instrumento de brilho micro-TRI BYK Gardner que foi calibrado sobre um filme transparente. Os valores de brilho foram medidos usando uma geometria de 60°. 13

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Teor em Metal alcalino (por exemplo, Na) - baseado no teor em ião alcalino medido utilizando a técnica de espectroscopia de emissão atómica-plasma acoplado indutivamente (ICP-AES). A amostra é primeiro dissolvida em condições ambientes, por exemplo, 25 °C e 75% de humidade relativa, em ácido fluoridrico e ácido nitrico (a uma razão em peso de 30/70) antes da aplicação desta técnica. A amostra foi deixada dissolver durante dezasseis horas antes da realização das medições.

Teor em Sólidos de Sílica - medido numa estufa Ohaus a 205°C, sendo o ponto final para a medição de sólidos quando a variação de peso da amostra é inferior a 0,01 g durante sessenta (60) segundos. Área Superficial Específica - método titrimétrico correlacionado com a área superficial pela adsorção de azoto, tal como dada por G.W. Sears, Jr., Analytical Chemistry, Vol. 28, p. 1981, (1956) .

Imprimibilidade (ou qualidade de impressão) - é avaliada por observação da aparência dos blocos corados de verde, azul e vermelho numa imagem impressa preparada a partir de uma impressora a cores Epson Stylus 900, após secagem do revestimento utilizando uma corrente de ar quente a 37°C. A metodologia para efectuar estas observações é como se segue: A uniformidade de cor e a sangria foram avaliadas para cada uma das cores. A classificação combinada para as duas avaliações é como se segue:

Excelente = Todas as cores surgem uniformes e não há sangria para fora da área de impressão.

Bom = As cores não são completamente uniformes e ocorre sangria em pelo menos um dos blocos de cores.

Fraco = As cores surgem não uniformes e ocorre formação de poças de tinta com pelo menos uma cor; há também uma sangria severa. 14

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Exemplo 1 (Comparação)

Uma sílica coloidal polidispersa (6,40 g; 50% em peso de sólidos), sílica coloidal possuindo um tamanho de partículas mediano de 22 nanómetros, uma expansão de 80% de 40 nanómetros, área superficial específica 70 m2/g e razão de sólidos de sílica para sódio de 179, foi colocada num copo e diluída com 9,49 g de água Dl. A isto, adicionaram-se 5,16 g de poli(álcool vinílico) Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso) da Air Products. A mistura foi misturada sob condições ambientes. A formulação resultante, que tinha SiCh/ligante = 4, foi revestida como filme húmido de 100 micra sobre poliéster 534 - Melinex®, filme branco opaco, de E. I. DuPont de Nemours & Co. Utilizando um revestidor TMI (revestidor de controlo K) com uma barra número 8. Os revestimentos foram secos e medidos em relação ao brilho. O revestimento obtido tinha um brilho de 3% a 60 graus. Este baixo brilho é consistente com a Equação 1 que indica que a razão Si02/Na deve ser >186 para um brilho aceitável. Os mesmos componentes foram combinados de forma similar para fazer revestimentos a uma variedade de outras razões pigmento para ligante e em seguida secos e medidos em relação ao brilho. Estas medições aparecem também na Tabela 1.

Exemplo 2 A sílica polidispersa do Exemplo 1 foi estabilizada com alumínio utilizando o método descrito na Patente U.S. 2 892 797. O sol de sílica coloidal resultante foi então desionizado para pH 3,0-3,5 e ajustado com água desionizada para fazer um sol contendo 40% de sílica e possuindo uma razão de sólidos de sílica para sódio de 320. 10,Og deste sol foram colocados num copo e diluídos com 9,86 g de água Dl. A isto adicionaram-se 6,45 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso) . A formulação resultante foi revestida e seca sobre filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 51% a 60 graus. Os mesmos componentes foram combinados de modo similar a uma variedade de outras razões de pigmento para ligante, sendo os revestimentos obtidos medidos em relação ao brilho. Estas medições aparecem também na Tabela 1. Este brilho é consistente com a Equação 1, que indica que a razão Si02/Na deve ser > 186 para um brilho aceitável. 15

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Exemplo 3 (Comparação)

Colocou-se Ludox® HS-40 (10,54 g; 40% de sólidos) possuindo uma área superficial especifica = 220 m2/g e uma razão de sólidos de silica para sódio de 131, num copo e diluiu-se com 10,36 g de água Dl. A isto adicionaram-se 6,76 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso). A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 3% a 60 graus. Os mesmos componentes foram combinados de forma similar a uma variedade de outras razões de pigmento para ligante, com os revestimentos obtidos novamente medidos em relação ao brilho. Essas medições também aparecem na Tabela 1. Este brilho relativamente baixo é consistente com a Equação 1, que indica que a razão Si02/Na deve ser 1141 para um brilho aceitável.

Exemplo 4

Diluiram-se 11,05 g de Ludox® tma (34% em peso de sólidos) possuindo uma área superficial especifica de 140 m2/g e uma razão de sólidos de sílica para sódio de 572, com 7,60 g de água desionizada. A isto, adicionaram-se 6,05 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso). A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 85% a 60 graus. Este resultado é consistente com a Equação 1, que indica que a razão Si02/Na tem que ser >165 para brilho elevado.

Exemplo 5 (Comparação)

Colocou-se Ludox® SM (13,70 g; 30% de sólidos) possuindo uma área superficial específica de 345 m2/g e uma razão de sólidos de sílica para sódio de 72 num copo e diluiu-se com 6,71 g de água desionizada. A isto, adicionaram-se 6,63 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso). A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 3% a 60 graus. Este brilho relativamente baixo é consistente com a Equação 1 que indica que a razão Si02/Na tem que ser ^104 para um brilho aceitável. 16

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Exemplo 6 A sílica coloidal polidispersa do Exemplo 1 (30 g; 50% em peso de sólidos) foi colocada num copo. Adicionou-se lentamente resina de permuta iónica Amberlite® 120 (plus), um produto da Rohm & Haas, (forma de hidrogénio), com agitação, até o pH da sílica coloidal ter diminuído para pH = 2,6. Este pH foi mantido durante 1 hora por meio da adição de pequenas quantidades de resina de permuta iónica. Em seguida, a resina foi separada da sílica coloidal por meio de filtração. Colocaram-se 6,01 g do material preparado acima (50% em peso de sólidos) possuindo uma razão de sólidos de sílica para ião sódio de 333, num copo e diluiu-se com 11,21 g de água desionizada. A isto, adicionaram-se 4,84 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso). A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 76% a 60 graus. Este brilho elevado é consistente com a Equação 1, que indica que a razão Si02/Na tem que ser >186 para um brilho aceitável.

Exemplo 7

Colocou-se sílica coloidal Ludox HS-40 (30 g; 40% em peso de sólidos) possuindo uma área superficial específica de 220 m2/g e uma razão de sólidos de sílica para ião sódio de 131 num copo. Adicionou-se lentamente resina de permuta iónica Amberlite® 120 (plus), um produto da Rohm & Haas, (forma de hidrogénio), com agitação, até o pH da sílica coloidal ter diminuído para pH = 2,6. Este pH foi mantido durante 1 hora pela adição de pequenas quantidades de resina de permuta iónica. Em seguida, a resina foi separada da sílica coloidal por meio de filtração. Colocaram-se 7,51 g do material preparado acima (40% em peso de sólidos) possuindo uma razão de sólidos de sílica para ião sódio de 388, num copo e diluíram-se com 9,76 g de água desionizada. A isto, adicionaram-se 4,90 g de Airvol®-523 (solução a 15,5% em peso) . A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. O revestimento obtido tinha um brilho de 72% a 60 graus. Este brilho é consistente com a Equação 1, que indica que a razão Si02/Na tem que ser >141 para um brilho aceitável. 17

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Tabela 1

Exemplo Teor ou Razão em Peso Brilho a Coloidal do Várias Silica para Sólidos Ligante Imprimibi-1idade @4:1 %Si02 %Na Si02/Na 1:4 4:6 6:4 7:3 4:1 1 (Comparação)3 50 0,28 179 92 89 32 ~ 3 2b 40 ~ 320 ~ ~ 73 51 Boa 3(Comparação)c 40 0,304 131 95 71 8 ~ 3 4d 34 0,0594 572 ~ ~ ~ 88 85 Pobre 5(Comparação)e 30 0,415 72 ~ ~ 3 ~ 3 ~ 6 50 0,150 333 ~ ~ 77 ~ 76 Boa 7 40 0,103 388 ~ 1 ^ 75 ~ 72 Pobre a 0 Tamanho de Partículas Mediano é 22 nm; Área Superficial Específica = 70 m2/g. b O Tamanho de Partículas Mediano é 22 nm; Área Superficial Específica = 70 m2/g c O Tamanho de Partículas Médio é 12 nm; Área Superficial Específica = 220 m2/g d O Tamanho de Partículas Médio é 22 nm; Área Superficial Específica =140 m2/g e O Tamanho de Partículas Médio é 7 nm; Área Superficial Específica = 345 m2/g f indica que a amostra não foi preparada e avaliada

Imprimibilidade: Classificação Relativa com Base na Aparência das Cores Verde, Azul e Vermelha; Impressora Epson 900.

Exemplo 8

Ludox® HS-40 foi desionizada para pH = 3,0-3,5 utilizando a forma de hidrogénio da resina de permuta iónica Amberlite® 120 (plus), um produto da Rohm & Haas. Em seguida, adicionou-se NaOH nas quantidades indicadas abaixo na Tabela 2. Adicionou-se NH4OH a 1% até um pH final de 9,1. Foram então preparados os revestimentos de uma maneira similar à descrita nos exemplos anteriores, em que cada razão de sólidos de silica para sólidos de ligante era 80/20 = sílica/Airvol®-523. O teor em ião de sódio, sólidos de S1O2 e Na20 foram também medidos para cada amostra de silica coloidal desionizada e/ou modificada com NaOH. Os resultados e a razão resultante de teor em sólidos de silica para ião de metal alcalino são apresentados na Tabela 2 abaixo. Estas razões (Si02/Na) versus brilho estão ilustradas graficamente na Figura. Os valores de brilho reportados na Tabela 2 e na Figura 2 foram medidos a 60°. 18

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Tabela 2

NaOH (g) Brilho %Na %Si02 (TV) Si02/Na %Na20 0 88 ~ ~ ~ ~ 0,8 87 ~ ~ ~ 1,61 89 ~ ~ ~ ~ 3,23 90 ~ ~ ~ 4,84 91 ~ ~ ~ ~ 6,46 91 ~ ~ ~ ~ 8,07 89 0, 141 24, 1 170,9 0,190 9,10 86 0, 150 25, 5 170,0 0,202 10,02 70 0, 157 23, 5 149,7 0,212 11,73 29 0, 167 23, 3 139,5 0,225 13,44 5 0, 180 23, 2 128,8 0,243 ~ indica que uma amostra não foi preparada e medida

Exemplo 9

Colocou-se sílica coloidal Ludox TM (50% em peso de sólidos) possuindo uma área superficial específica de 140 m2/g num recipiente. Adicionou-se lentamente resina de permuta iónica Amberlite® 120 (plus), um produto da Rohm & Haas, (forma de hidrogénio), com agitação, de modo a remover uma fracção do sódio presente na pasta. Em seguida, uma porção da pasta de sílica coloidal/resina foi removida até ao nível de sódio indicado na Tabela 3 abaixo, e a resina foi separada da sílica coloidal por meio de filtração. Esta amostra foi utilizada para avaliações de brilho. Adicionou-se resina adicional à pasta original, de forma a remover mais sódio para os níveis adicionais indicados na Tabela 3. Em seguida, outra porção da pasta de sílica coloidal/resina foi removida para avaliação. As amostras foram analisadas em relação ao teor em sódio e o brilho das formulações preparadas com uma razão de sólidos de sílica para sólidos do ligante de 4:1 foi medido. A formulação resultante foi revestida sobre um filme de poliéster. Os valores de teor em sódio e de brilho obtidos são apresentados na Tabela 3 e ilustrados graficamente na Figura. 19

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Tabela 3 (sílica Ludox® TM)

Brilho (60°) %Na S ϊ O2/Na 3 0, 336 149 10 0, 296 169 22 0, 283 177 47 0, 282 177 67 0, 252 198 78 0, 226 221 80 0, 202 247

Utilizou-se a mesma metodologia para avaliar Ludox® SM e a sílica coloidal do Exemplo 1. Os resultados para essas sílicas são apresentados nas Tabelas 4 e 5, respectivamente, assim como ilustrados graficamente na Figura.

Tabela 4 (sílica Ludox® SM)

Brilho (60°) %Na Si02/Na 3 0, 484 62 3 0, 368 82 3 0,361 83 3 0, 330 91 22 0,296 101 62 0, 270 111 84 0, 223 135

Tabela 5 (Sílica coloidal do Exemplo 1)

Brilho (60°) %Na S1O2 / Na 6 0,306 163 63 0,255 196 78 0,253 198 80 0,247 202 79 0,234 214

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 487 642 /PT 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Folha de impressão a jacto de tinta que compreende um suporte e pelo menos uma camada de revestimento sobre este, em que a dita pelo menos uma camada de revestimento (a) tem um brilho de superfície especular de pelo menos 30 a 60°, (b) compreende sílica coloidal que possui uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos a soma de AW(-0,013*SSA+9), e (c) ligante, em que os sólidos de sílica coloidal e os sólidos do ligante estão presentes numa razão de pelo menos 1:1 em peso, AW é o peso atómico do metal alcalino e SSA é a área superficial específica de uma sílica coloidal em unidades de metros quadrados por grama (m2/g).
2. Folha de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 1, em que a razão de sólidos de sílica coloidal para sólidos de ligante se encontra no intervalo de 6:4 a 4:1.
3. Folha de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 1, em que a sílica coloidal tem uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos 150.
4. Folha de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 1, em que a sílica coloidal tem um tamanho médio de partícula no intervalo de 1 a 300 nanómetros.
5. Folha de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 1, em que a razão de sólidos de sílica para metal alcalino é pelo menos a soma de -0,30SSA+207.
6. Folha de impressão a jacto de tinta de acordo com a reivindicação 1, em que o metal alcalino é sódio.
7. Composição de revestimento, que compreende: (a) sílica coloidal que possui uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos a soma de AW(-0,013SSA+9), e (b) ligante ΕΡ 1 487 642 /PT 2/2 em que os sólidos de sílica de (a) e os sólidos de ligante de (b) estão presentes numa razão de pelo menos 1:1 em peso, AW é o peso atómico do metal alcalino e SSA é a área superficial específica de uma sílica coloidal em unidades de metros quadrados por grama (m2/g).
8. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, em que os sólidos de sílica de (a) para sólidos de ligante de (b) está no intervalo de 6:4 a 4:1.
9. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, em que a sílica coloidal tem uma razão de sólidos de sílica para metal alcalino de pelo menos 150.
10. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, em que a sílica coloidal tem um tamanho médio de partícula de 1 a 300 nanómetros.
11. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, em que a razão de sólidos de sílica para metal alcalino é de pelo menos a soma de -0,30SSA+207.
12. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 11, em que o metal alcalino é sódio.
13. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, em que a sílica coloidal tem um tamanho de partícula mediano no intervalo de 15-100 nm e uma distribuição de tamanho de partícula tal que pelo menos 80% das partículas se expande numa gama de tamanhos de pelo menos 30 nanómetros e até 70 nanómetros. Lisboa,