TW200844190A - Pigment composition - Google Patents

Description

200844190 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種顏料組成物，以及一種製造該顏料組 成物的方法及其用途，一種用於紙或紙板的塗佈方法，以 及經塗佈的紙或紙板。 【先前技術】 喷墨列印機的發展導致了適合用於喷墨目的的紙的需 求。尤其，對於製造簡單卻能使喷墨列印具有高品質的紙 ®有需求。 已在文獻中揭露以各種不同塗佈方式製造適合用於噴 墨列印的紙。在美國專利申請公開案 2002/0039639、 2002/0164464、 2003/0099816、 2003/0224129、 2004/0255820 和 2005/0106317 中，在美國專利 4554181、5551975、6472013 和 67973 47 中，以及在 WO 03/011981、WO 01/53 107、WO 01/45956 、 EP 947349 、 EP 1120281 、 EP 1106373 和 EP 1580019中揭示了此類塗層的實例。其他實例包括美國專 利6416626、53 52503和61 10601，其揭示了包括有二氧化 矽、聚乙二醇和一種有機黏合劑，例如澱粉或聚乙烯醇的 塗佈組成物。 WO 2006/049545、WO 2006/049546 和 WO 2006/049547 中揭示一種二氧化矽或矽酸鹽為主的新一代塗佈組成物。 WO 2006/049545揭示一種包括有膠體化二氧化矽或鋁 矽酸鹽且結合了增效劑顆粒的塗佈組成物。 WO 2006/049546揭示一種包括有二氧化矽或鋁矽酸鹽 5 200844190 且結合了-種水溶性紹鹽或一種陽離子聚合物的塗佈組成 物。 WO 2006/049547揭示-種包括有踢體化二氧化石夕或銘 石夕酸鹽且結合了水溶性㈣或—種在不含任何有機塗佈黏 口；=1]存在下而使用之陽離子聚合物的塗佈組成物。 【發明内容】 本發明之一目㈣提供一種適合進行用於喷墨列印的 紙或紙板的塗佈且可簡單地製成具有高的乾物質含量的顏 料組成物。 本發明之另一目的為提供一種可簡單地施用在紙或紙 板上以使其適合用於噴墨列印的塗佈調配物。 本’X月之X目的為提供一種製作簡單且適合用於 墨列印的紙或紙板。 、、 頃發現，這些目的可並； , 了精由一種新穎的顏料組成物而達 成。因此，本發明之_古；及日g _ 1 方面係關於一種水性顏料組成物， > Μ 刀政液，其包括聚伸烷基二醇和 热钱顏料顆粒，該益機# 枓顆粒包括膠體化二氧化矽或矽 酉夂鹽為主的顆粒或其聚隹 %^ 其中聚伸烷基二醇構成在該 、、且成物中有機物質總量的由 ,1ΠΛ ^ θ 妁由50至i〇〇重量％，較佳為由60 至丨〇〇重量％或由70至10〇舌旦η 物酸鹽為主的顆粒或1，，而且，膠體化二氧化 物質的重量比率M 集體與在該組成物中之有機 或由bum。 ο:1’較佳為由W至20:1 頃發現，聚伸烷基二 知的存在可獲得高濃度之無機顏 6 200844190 =紙塗佈操作中，塗佈高量的顏料顆粒 有機2二再者’藉由一種不含或僅含有低量之其他 t咖’尤其是有機塗佈黏合劑的顏料组成物，進行紙 的塗佈，可獲得極佳的效果。因此，較㈣情況為， 痛料組成物在實質上不含或含有根據顏料顆粒總量…

f於2〇重量％，較佳為少於10重量％，更佳為少於3。重 或少⑥1重量％之有機塗佈黏合劑。此類有機塗佈黏 ，劑之實例包括聚乙稀醇’視情況可選用經修飾的殿粉、 膠、蛋白質黏合劑（舉例而言，酪蛋白與大豆蛋白質黏合 劑）、乳膠（舉例而言，根據苯乙烯丁二烯、丙烯酸醋、 乙酸乙晞醋、乙烯與乙酸乙稀酉旨的共聚物、苯乙婦丙婦酸 酯等）以及其混合物。 如本文中所使用的術語聚伸燒基二醇係指環氧烧的聚 合物，其較佳的情況為在實質上不含其他共聚性單體。較 佳的聚伸院基二醇實質上不具有取代基。在組成物中的聚 伸烧基二醇含量較佳為由約i至約5G重量％，更佳為由約 3至約25 。有用的聚伸烧基二醇包括聚乙二醇 (PEG )、聚丙二醇以及其混合物，其中特別較佳的為聚 乙二醇。聚伸燒基二醇之較佳平均分子量A為由約1〇〇〇 至約100000，最佳的為由約5000至約75000。 無機顏料顆粒包括膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆 粒，其較佳為合成性且為非晶相。頃發現，將相當高量的 膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒與聚伸烷基二醇結合 可使級塗佈的紙具有極佳的列印品質。 200844190 尽貝竹矛貝粒 王7足那些由膠體 & 主的顆粒或其聚隼體 b—乳化矽或矽酸鹽為 約25m之平均直 牷具有由約0.005m至 又1土馬由約〇 Λ 為由約0.01m至约1n U.007m至約15m，最佳 主約10m。這此顆初萨a 約000m2/g之茅而# — 、y父^土具有由約30m2/g至 S <表面積，更佳為由約 為由約40m2/至 至、、、勺450m /g，最佳 在續组成中㈣ g或由約5〇<至約3〇〇mVg。 在。亥、，且成令顏料顆粒之表面 8 情況下，可脾 。'^彳土為f正電性’在此

了將该分散液視為主要為陽離子性。 =文中：使用的術語直徑係指等效球形直徑。 具體貫施例中，膠體顆粒 粒，較佳為以水性1化石…匕括…石夕為主的顆 ^ ^ 性一虱化矽洛膠之形式存在。在另一 I鲈 實例中，膠體顆粒包括矽酸趟為 ，、體 或硼矽酸鹽，較佳Aw y ΰ夂鹽 性㈣之形式存在。膠體领石夕酸 處顆粒及其製備方法之實例包- * 冗心貝1夕J a栝揭不於，舉例而 99/16708 之文幸 W〇 又木中者。亦可使用各種膠體化二氧化矽鱼 於石夕酸鹽為主的顆粒之混合物或其聚集體。 ^ 土 較佳而言，該組成物包括可作為膠體化二氧化矽或矽 酸鹽為主的顆粒或其聚集體之來源的膠體化且視情況=為 經聚集的初級二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒之水性溶膠: 初級顆粒的表面積較佳為由約3〇m2/g至約6〇〇m2 g，更佳 為由約3〇至約450m2/g，最佳為由約40mVg至約4〇〇切2/ 或由約50m2/g至約3〇〇m2/g。初級顆粒水性溶膠中的乾物 貝δ里較it為由約〇 · 5重量％至約7 〇重量％，最佳為由李、 1重量％至約60重量％。 … ^ 8 200844190 膠 化 ⑦切酸鹽為主的初級顆粒較佳係由- 種驗孟屬梦酸鹽之水性 ,一 “ "生/合液所形成，其中之鹼金屬離子係 、左由離子交換程序而被移 ，、 次者其中之鹼金屬矽酸鹽溶 改、ρΗ[值係藉由添加酸而降 牛低 種根據離子交換的方 法係依照由R. K eI1Hh 咏 e Lhemistry of Silica” 1979， 弟333-334頁所提及的基本斤 +眾理而進仃，且其可製得一種 匕括膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主帶有負電性或正電性的

、本之m合膠。一種根據將驗金屬石夕酸鹽之π值降低 的方法係依照由，舉例而今，蓋阳_ 牛列向〇，吳國專利517689卜5648〇55、 5853616、5482693、6060523 I” r 〜 3以及62741 12所描述的基本 原理而進行。 該溶膠可包括膠體化初級二氧化石夕顆粒，可或不可將 核心或表面藉由，舉例而言，金屬氧化物，或其他金屬鹽 類’例如紹、鈦、鉻、結、蝴或任何其他適當的金屬之氧 化物或鹽類進行修飾。 • 適當的膠體化初級二氡化矽或矽酸鹽為主的水性溶膠 為商業上可獲付的’舉例而言，來自商標Lud〇xTM、 SnowtexTM、Bindzil⑧、Νρ_ΤΜ、vinnsilTM 或 Fenn〇silTM 之產品 ° 不同於藉由使，舉例而言，沉澱性二氧化矽、膠態二 氧化矽或發煙性（fumed)二氡化矽之粉末，進行分散而形成 之溶膠，從不將藉由離子交換或降低pH值而從鹼金屬矽 酸鹽中所製得的溶膠中之膠體顆粒乾燥至粉末狀，例如 在，舉例而言，沉澱性二氧化矽或膠態二氧化矽之案例中。 9 200844190 頃發現，藉由離子交換或降低pH值而從驗金屬欲酸 ，中所製得的溶膠，尤其是那些具有相對低表面積的溶 膠，可使顏料顆粒對於紙或紙板而言具有良好的黏附性， 因而可省去有機塗佈黏合劑的使用。 田組成物中的顏料顆粒包括初級膠體顆粒的聚集體 %，這些初級顆粒的平均直徑較佳為由約5 至約 nm，最佳為由約7 nm至約1〇〇 。膠體化初級顆粒較佳 為以如上所述之水性溶膠形式存在。 可藉由任何適當的方法，例如在R. K. Iler所著“The Chemistry of Silica” ！ 979，第 364_4〇7 頁中所提及的方法， 在溶膠中進行初級顆粒之聚集而形成一多孔性聚集體的分 散液。聚集程度可藉由測量黏度且使用—和 方程式（參見，舉例而言，R. κ· Iler所著“The chem—〇f a”胸，第360-364頁）而得。聚集程序可以單獨步 驟進行，或在—亦包含有其他顏料顆粒的混合物中進行。 在-具體實例中，將一種陰離子性溶膠（包括帶有負 電的初級膠體顆粒）與一種陽離子性溶膠（包括帶有正電 的初級膠體顆粒）混合，砝果可猶π 口 、，、σ果可獲得由兩種溶膠的初級顆 粒所形成的多孔性聚集體。 在另一具體實例中，將一種較佳係選自二價、多價或 錯合鹽類的鹽添加至陰離子性或陽離子性溶膠中，結果亦 :生成多孔性聚集體。該鹽的實例為氯化鋁、聚氯化铭、 =琉：：、硫酸銘、碳酸錄、醋酸錯'驗 以及其混合物。 10 200844190 在又-具體實例中，使用一種橋聯性物質由初級驗 製得聚集體。適當的橋接性物質之實例為合成性血天缺取 電解質，例如CMC (竣基甲基纖維素）、pAM (聚丙稀酿 胺）、P〇lyDADMAC (聚氯化二稀丙基二甲基銨）、聚稀 丙基胺、聚胺、澱粉、古凸陕r 、 吉亞膠（gUargUmS)以及其混合物。 亦可使用任何包括前述聚集方法中之-、二或所有： 種方法之組合。 一 母種多孔性聚集體係由至少三種初級顆粒形成，直原 本即會製造出至少某些孔洞。聚集體的平均直徑較佳為由 約0.03至約25_，更佳為由約〇 〇5至約1〇叫最佳為 由約〇加至約5_。應瞭解，多孔性聚集體的平均直徑 始終較可形成該聚集體的初級顆粒之平均直径為大。聚隹 體的表面積通常實質上與初級顆粒相同。 本 無機顏料顆粒可額夕卜祕七U ^ 領外地包括一或多種其他無機物質的 顆粒，例如高嶺土、铮+ 祕、底 、 “ 塊⑺石、碳酸鈣礦物、沉澱性 碳酸約、沉澱性二氧化石夕、膠態二氧化石夕、發煙性 矽以及其混合物的顆粒。較 一年 早乂佺而g，無機顏料顆粒包括 先提及之膠體化二4 J卜工々斗、A _本 夕或矽敲鹽為主的顆粒與其他前述 之無機顆粒的組合物。齡社 a — 季乂么而§，在猎由離子交換或降低 pH值而從驗金屬梦酸鴎番 ^鹽所製传的溶膠中’膠體化二氧化石夕 或矽酸鹽為主的顆粒之令吾 里較<土為佔乾顏料顆粒總量之由 約10至100重量％，最佳 取乜為由约30至i 00重量％或由約5〇 至100重量％。 沉澱性二氧化矽# ’、曰在一種水性媒介中最終的二氧化 200844190 石夕顆粒經過凝集而形成鬆散的聚集體，並經過回收、清洗 以及乾燥之後所獲得的二氧切q澱性：氧切^業 可獲得的，舉例而言，以商標名Tix〇silTM所販售者。 膠態二氧化石夕係指由二氧化石夕膠體所形成的顆粒（通 常意指由連續性’堅硬的三維網絡具有黏著性的膠體化二 氧化矽顆粒）。膠態二氧化矽為商業可獲得的，舉例而言， 以商標名SylojetTM所販售者。

發煙性二氧化石夕係指#纟火焰水解法所製得的二氧化 石夕。發煙性二氧化石夕為商業可獲得的，舉例而言，以商標 名〇313〇5丨1謂與AerosilTM所販售者。 在組成物中之無機顏料顆粒總含量較佳為由約丨重量 %至約80重$ %，最佳為由約5重量％至約重量％，尤 其最佳為由約10重量％至約6〇重量％或由約2〇或甚至由 約25至約60重量％。 顏料組成物較佳包括一種水溶性紹鹽，以乾顏料顆粒 中曰Α1ζ〇3重量％計算，其存在量為由約〇」重量％至約 重量％，最佳為由約0.2重量％至約5重量％。可使用任何 含銘鹽類，而該鹽之實例包括氯化铭、聚氯化銘、聚石夕酸 硫酸銘、硫酸減其混合物。銘可部份或完全地存在於膠 體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒之表面上，且視情況可 存在於其他顏料顆粒上或在水相中。 / 水溶性鋁鹽的整體含量可源自那些存在於經陽離子性 鋁修飾之用於製備顏料組成物的二氧化矽溶膠中。然而， 該顏料組成物亦可包括額外的鋁鹽。 12 200844190 該顏料組成物較佳肖；^ _ _ 匕括—種陽離子性有機聚合物，其 較佳係具有平均分子量M ± w由、、勺2〇〇〇至約1 〇〇〇〇〇〇，最佳 ”約2000至、約500000或由約侧至約雇00。其電 荷法、度較佳係由約0·2 mecj/ 5 q/g至约12meq/g，最佳為由約〇 3 meq/g 至約 11 meq/g，或者 、、勺 0·5 meq/g 至約 1〇 meq/g 〇 在該顏料組成物中，以乾顏料 打賴粒含ϊ為基準，陽離子性 有機聚合物的含量較佳為由約0.1重跑約20重量％， ^土為由約0.3重量％至約15重量％，最佳為由約u重 2至約Μ重量％。適當的陽離子性有機聚合物之實例包 成性與天然性聚電解質，例如職（聚丙烯醯胺）、 polyDADMAC (聚氯化二烯丙基_ 取π夕α 外円丞—甲基鉍）、聚烯丙基胺、 二==合物’較佳係可滿足上述說明書所提 刀n何孩度者。陽離子性聚合可部份或完全地 存在於膠體化二氧切切酸鹽為主的顆粒之表面上 視情況可存在於其他顏料顆粒上或在水相中。 尤其較佳的組成物包括一或 以及前述之陽離子聚合物。種4之水溶性銘鹽， 顏料組成物亦可包括其他一般用於進行紙之塗 加劑，例如穩定劑、流變性修錦劑、光 '、、 不溶黏料、染料、上㈣、黏合劑等，以及各種:二 的不純物。根據乾物質含量為基準，其他添加劑與可= 不純物之總含量較佳為由〇至約5〇重量％，最^ 此 約30重量％。顏料組成物的總乾物質含量較：：：由0至 約8 〇重量。Λ，最佳為由約i 0至约7 5重量％广或者:二至。 13 200844190 甚至3 0至約7 5重量〇/〇。 —種如Ji所述之顏料組成物較佳係可穩定地儲存至少 週’取佳為至少一個月。該組成物可直接使用於紙或紙 板的塗佈’或者可作為與另外成分一起製備塗佈組成物的 中間產物。 種組成物包括視情況可為經聚集的 頃發現 J表面積轨乜小於450 m2/g的初級二氧化矽或矽酸鹽為

主的顏料顆粒’且其係藉由早先提及之離子交換或降低阳 值而由驗金屬石夕酸鹽中所製得。 、本毛月進步關於一種生產如上所述之顏料組成物的 括將伸烷基二醇與一種包括有無機顏料顆粒 、成物此合，其中該無機顏料顆粒包括膠體化二氧 =石夕切酸鹽為主的顆粒，且其含量為可製得該組成物的 2其中水伸燒基二醇之含量為該組成物中有機物質總含 :之由約50 i 100重量。/❶，較佳為由約60至100重量％ :由70至100重量且膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的 2與该組成物中之有機物的重量比率為自1:3至30:1， 二至20:1或由丨·5:1至1〇:1。聚伸烧基二醇實 八車^為純態，且較佳地將其加人無機顏料顆粒的水性 二液二舉例而言’可藉由使固體粉末溶解於水性分散 至-=可經由事先稀釋或溶解至，舉例而言，水中而 ’、、加至一種無機顏料顆粒的水性分散液中。 成物有水溶性铭鹽及’或陽離子性有機聚合物的組 成物心精由將這些組成物與水性分散液如膠體化二氧 14 200844190 化碎或碎酸鹽的顆* 、粒為主如溶膠混合，其中該水性分散液

亦可視情況地包括复仙上I /、他如本文中所提及的顏料顆粒，狹後 再添加聚伸烷基二醇。#、 ; 旰钗乜而㊁，可以一種貫質上可避免 膠化或沉澱的方式將膠體化二氧切或㈣鹽顆粒，以及 水溶性銘鹽和陽離子聚合物混合。舉例而t，可將銘赜和 ㈣子聚合物混合而形成其水性溶液，錢可將—種膠體 和視情況可選擇的其他顏料顆粒之水性分散液添加至其

中其車又佳而s係在授拌下進行，以確保在最後所得之分 散液中的顆粒始終都帶著陽離子淨電荷。在早先提及的W0 聽/049546和W〇 2〇〇6/〇49547中亦說明了各種將膠體化 二氧切切酸鹽為主的顆粒以及視情況可選㈣以顏 枓顆粒與鋁鹽和陽離子聚合物混合的方法。

考量適當的且為較佳的 上述提及的顏料組成物。 本發明之一方面關於一 的水性顏料組成物。 組成物含量以及種類，可參照 種可藉由上述提及之方法獲得 成物在塗佈紙或紙板 本發明亦關於上述提及的顏料組 上的用途。 或紙板的方 於紙或紙板 本發明進一步關於一種製造經塗佈的紙 法，其包括一個塗佈如上述的顏料組成物作為 織物之至少一側之塗料的方法。 塗佈的量較佳為在紙或紙板織物之每一冷 主师側上可產 至約 40 顏料組成物 生由4 0·4 g/m2至約40 g/m2，更佳為由約〇 g/m: ’最佳為由約1 g/m2至約25 g/m2之來自 15 200844190 的…、機痛料顆粒。大部分情況下，在紙或紙板之每—塗佈 侧上所知用的塗層之乾物質含量較佳為由約w w至約 0 g/m ，最佳為由約1〇 至約％ g/y。 ' ,、。車乂佳而言，將塗層施用於紙或紙板的非塗佈侧上，但 亦可以相同或另一種塗佈組成物而施用於先前之塗佈層 幸又仏而"，在由此處所提及之經由塗佈而形成的層上 不施用任何其他種類的進一步塗層。 曰 • 士塗層的施用可在紙或紙板機開啟時或在紙或紙板機關 =日寸進仃。無論在上述哪一種情況下皆可使用任一種類的 佈方法。塗佈方法的實例為刮刀塗佈、風刀塗佈、輥塗 7 :簾狀塗佈、喷塗、施膠壓榨塗佈（舉例而言，薄膜壓 ^塗佈）以及鑄塗。在進行薄膜壓榨塗佈之計量的情況下， 可使用各種不同的桿和桿壓，舉例而言，由約〇·5至約Shu 或由約1至約5 bars。 在進仃塗佈後，將紙乾燥，其在當機器塗佈時，較佳 鲁地可在該機器、的乾燥區域中完成。可使用任—種乾燥方 法/例如紅外線、熱空氣、加熱的圓筒或任何其組合物。 然後，可對紙進行任一種傳統處理，例如軋光及其類似之 处方去。可使用各種軋光壓力以達成所欲之表面平滑 又舉例而έ ，由約20 kN/m或更低至高達約700 kN/m 或更高，或者由約50或由約100至約6〇〇kN/m。 、本文中所使用的術語塗佈意指任何可將顏料施用在紙 或紙板的表面上的方法，因此，其不僅包括傳統的塗佈方 法亦包括其他方法，例如，舉例而言，顏料著色法 16 200844190 (pigmenting) 〇 欲進行塗佈的紙或紙漿可由任何 化學紙漿如硫酸鹽、亞 種為水製得，例如 漿如熱磨機械紙漿（ΤΜρ ) 衣、，，氏水，機械紙 精製機製紙漿或碎木紙漿，：：磨機械紙漿（CTMP) 原生或再生纖維或任何其组合物的未：二二敕f，或根據 其他種類之紙漿的紙或紙板 、工休、紙漿。來自於 一、 氏板亦可以根據本發明的古a 行塗佈。紙和紙板可經$料 、式而進 可為不經黏料處理，且A #度，或 々從 了已3 一般所使用的埴料，/ , 各種不同的黏土、碳酸鈣、滑石粉等。基重可在例如 圍中改變’舉例由約40至約8〇〇g/m =的範 由約70至约300 g/m2。 文巧’或 考量顏料組成物的進一步詳細資料和具體實例 照與上述所提相同的說明。 參 本發明最後關於藉由上述方法製得的經塗佈紙 板以H塗佈的紙或紙板，其至少一側上具有包括 烷基二醇和無機顏料顆粒的塗層，該無機顏料顆粒包= 體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒或其聚集體，其中聚^

烷基二醇之含量為該組成物中有機物質總含量之 K 田约 5 〇 至約100重量％，較佳為由約6〇至約100重量。、或由 至100重量％，且膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒與 該組成物中之有機物的重量比率為由1:3至3〇:1，較俨為 由1:1至2 0:1或由1 · 5 ·· 1至1 〇:丄。 此種紙或紙板較佳係包括一種實質上為透明或實質上 17 200844190 為非透明的層，該層包括來自塗佈組成物的無機顏料顆 粒，該顏料顆粒較佳地形成一奈米結構。該塗層的乾物質 含$較佳為由約0.5 g/m2至約50 g/m2,最佳為由約1〇 w 至約30 g/m2。來自於前述之顏料組成物的無機顏料顆粒在 紙錢:反的每一側上的含量較佳為㈣〇.7g/m2至約 S m 最佳為由約1 g/m2至約25 g/m2。較佳而t，+ 荡象二 σ 在此一 智衣面不施加其他種類的塗層。 頃發現，本發明之紙或紙板尤其適合用於噴墨列印， 其可使線性模糊度較低、斑點較少且色彩列印密度高，作 其亦可有利地用於其他種類的列印方法，例如調色S、膠 版印刷、印字機印刷、照相凹版印刷、平版印刷和網板印 :。表面粗糙度，亦即parker pHnt “歼（pps)，舉例而 可為由約0·5至約10μηι，或者由約i至約$ _ 別的俊點為，可藉由一種僅使用少量塗佈的簡單方法獲得 此良好的性質’且可不需在紙或紙板上施用許多不同的塗 ^ I顏料組成物的主要成分可由易獲得的原料所製 【實施方式】 現在’將由以下實施例進一步說 說明，否則所有 ^除非另有 八數和百分率皆意指以重量計之份數和百 … PPh的含量意指每百份乾顏料顆粒中之份數。 -乾物質含量為43.9%的顏料分散液係由來 a emiCals的二氧化石夕溶膠’ Bindzil(g) 8〇/5〇 (陰離 200844190 子性二氧化矽溶膠，其具有約80 m2/g的表面積），與來 自Imerys Mineral的高嶺土塗佈型黏土，spsTM之混合物 所製仔。分散液中二氧化矽溶膠與黏土之間的乾重比例為 75/25。為了使顏料顆粒陽離子化，將8 3 _之聚氯化録 (來自 Clariant 之 Locr〇nTML)和 5〇pph，平均分子

W 為 4000 的 P〇lyDADMAC (來自 KatP〇1 之 40% PolyquatTM 40 U 05 NV <聚合物溶液）肖該顏料捧混物―起混合。所 ^ 得之分散液此後稱之為A。 在不添加任何有機黏合劑，如澱粉、聚乙烯醇或乳膠 的μ况下‘備兩種根據此顏料組成物的塗佈調配物。 B·將顏料分散液A (參見上述）稀釋至乾重為34重 量％。 C·將顏料分散液A以水稀釋，然後添加3i pph來自 erck平均刀子里Mw為2〇〇〇〇，的聚乙二醇（)以獲 侍乾物質含量成為35重量％。pEG為1〇〇%之粉末，且係 φ 直接使其溶解在該顏料分散液中。 以來自Finland，DT Paper Science的連續式.實驗室級 塗佈機將兩種塗佈調配物塗佈在原紙的一侧，運轉時其槽 底膠料size)壓榨之速率$ 1G m/min。該原紙為一種 低施膠度精製紙張，其寬度為3〇 cm，且基重為85 g/m2。

^經過施膠Μ榨機後’將紙送至紅外線乾燥機中，接著為 f氣乾燥機。將經塗佈的紙在5G%之相對濕度及机下進 仃凋整處理’並決定塗層的重量。將紙裁切成Μ尺寸薄 片，並以三種不同的喷墨印表機，EpsoW Stylus c86、HpTM 19 200844190 deskjet 5 85 0 和 CanonTM ip4000 進行測試列印。 使用具有七種色塊，青色、洋紅色、黃色、綠色、紅 色、藍色和黑色的列印相片以評估列印結果。以分光光度 計（來自 Technidyne的Color Touch 2)測量經列印的色 塊以及未經列印的紙，並計算色域量（volume)。色域量係 以在CEI L*a*b色彩空間中的十二面體進行約略估計，而 色彩的測量產生十二面體的角落（參見

We din Michael; Litter ature review on the colour Gamut in the Printing Process-Fundamentals，PTF-report no 32，May 7997”）。 結果顯示在以下的表格中，由表可知塗佈調配物C可 產生最佳的全色域。 調配物 塗佈重g/m2 Epson之色域量 HP之色域量 Canon之色域量 原紙 0 171528 172037 150500 B 5,3 201131 205269 178024 C 5,6 202731 217743 184420

實施例2 :在一裝設有槽底膠料壓榨機的全尺寸長網 造紙機中進行試驗，其為一種一般可生產高基重精製紙張 的機器。在試驗期間，以大約200 m/min的機械速率，由 100%硬木牛皮與作為填充劑的沉澱性碳酸鈣生產200 g/m2 的原紙。在施膠壓榨機中，以實施例1中調配物C的調配 物，在乾物質含量為34重量％之例外下，在線上進行原紙 20 200844190 兩侧的表面處理。然後，使該紙進入乾燥滾筒中，最後， 在乳輥前，線上進行輕度壓光。不會有走紙性的問題。 如Η鈿例1中所述之方法，使所產生的紙經過調整處 理、列印而進行評估，其結果顯示在以下表格中： 調配物 塗佈重g/m2* EpsoiT之色域量 之色域董 Canon*之色域量 原紙 0 177781 173917 154594 C 氺 .. 13 222864 222574 198195 兩側的平均值 應注意的是，含有二氧化矽溶膠和PEG的塗佈調配物 在此實際的且全尺寸的試驗中，其具有極佳的列印結果， 且原紙的品質顯著地提高。亦應注意的是，此種塗佈調配 物在施膠壓榨（高塗佈重量）中具有高塗佈壓吸率，此意 指可使用ft早的塗佈機，例如槽底膠料壓榨機來生產一般 僅可由更複雜的塗佈機，例如刮刀塗佈機所製造的“類似塗 佈的”紙。 實施私J-3:在此試驗中’為了使每種調配物（為了走 紙性考量’其意指調配物的黏度α Brookfield Ιέ度計（以 No. 4輅子50 rpm下進行操作）量測應介於1〇〇_1〇〇〇 cp 之間）都能生產出最大的乾物質含量，乃製備五種不同的 塗佈調配物。

D.在磁力攪拌下’此調配物藉由將24 g乾燥的pEG 21 200844190 (與實施例1中相同）添加至176 g實施例1的顏料分散 液A中以製備，獲得最終的調配物具有乾物質含量為6 重量％，黏度為860 cP，且含有，以乾燥顏料顆粒為基準， 34 pph 的 PEG 〇 E.將8.2 g乾燥的PEG (與實施例1中相同）直接溶 解於119 g實施例1中的顏料分散液a中，然後在磁力擾 拌下，添加82 g之10重量％水性聚乙烯醇（pV〇H)溶液。 將PVOH粉末（得自Ercol之ErcolTM 26-88，其為一種一 般在製造喷墨印表紙時所使用的黏合劑）在2小時之期間 内溶於9〇r之熱水中以製備pV〇H溶液。可能獲得的最大 PVOH濃度為1 〇重量％。最後調配物中的乾物質含量變為 32.8重置°/。，黏度為244 〇?，？£〇的含量為17 0卩]1，且？又()11 的含量為17 pph。 F ·在磁力攪拌下，緩慢地將i 64 g，i 〇重量％ pv〇H 溶液（與E相同）添加至119 g實施例1中的顏料分散液 A中。最終調配物的乾物質含量變為24·3重量％，黏度為 516 cP，且 PVOH 含量為 34 pph。 G.藉由在水中蒸煮澱粉顆粒（來自Cerestar的c*膜 073 12 )，以製備一種20重量％的典型施膠壓榨澱粉（size press starch)之水性溶液。20重量。/。為可獲得的最大濃度。 將119 g實施例1中的顏料分散液A與82·2 g澱粉溶液混 合以獲得最終調配物，其具乾物質含量為341重量％且黏 度高於1000 cP。 H·將 60 g，得自 Grace Davisi〇n 的 Syl〇jetTM p612 膠 22 200844190 態二氧化矽乾燥粉末分散在150.7 g的水中，生成一高黏 度的分散液。將20.4 g ( 34 pph)之PEG (與實施例1中 相同）和3 g ( 5 pph)之polyDADMAC (與實施例1中相 同）直接溶解在該顏料分散液中，獲得乾物質含量為34.9 重量％且黏度為300 cP的最終調配物。 如實施例 1 (相同的原紙、施用器、速度等）中以連 續式實驗室級塗佈機施用此五種調配物。使所產生的紙經 過調整處理、列印而如實施例1所述以進行評估，其結果 顯示在以下表格中： 調配物 塗佈重g/m2 Epson 之色域董 HP 之色域董 Canon 之色域量 原紙 0 171528 172037 150500 D 11 227492 235453 212530 Ε 5 197735 214238 174423 F 7 202034 203175 166695 G 7 215063 192036 160857 Η 顏料不會黏著在原紙上 麵

看起來，包括有二氧化矽溶膠和PEG的調配物D可能 可以在單一塗佈操作中施用高量的顏料顆粒，且亦可獲得 最高的色域。當PEG部份地（£)或完全地（罗和0)被 水溶性黏合劑，PVOH或澱粉取代時，色域係顯著地降低。 在同時使用沉澱性二氧化矽和PEG的試驗Η中，沉澱顏 料黏著在紙上的程度極差，此現象意指此種顏料需要添加 23 200844190 其他黏合劑。 實施例4:在這些試驗中，使用兩種來自Eka Chemicals AB的Bindzil® 40/220 ( —種乾物質重量百分濃度為40重 量％且表面積為220 m2/g的陰離子性二氧化矽溶膠）和 Bindzil® CAT 220 ( Bindzil CAT 220 為一種乾物質重量百 分率為35重量％且表面積為220 m2/g的陽離子性二氧化矽 溶膠）的二氧化矽溶膠。 I. 以25 g的水將175 g的Bindzil 40/220稀釋而成為 35重量％之乾物質含量。 J. 以54.9 g的水將175 §的則11(12丨1 40/220稀釋。將 16.1 g，Merck 的 100% PEG ( Mw 為 3 5000 )乾燥粉末溶解 在該二氧化矽溶膠中，以獲得一乾物質含量為3 5重量％且 含有23 pph PEG的調配物。 K. 以 10.2 g 的水將 200 g 的 Bindzil CAT 220 稀釋。 將14.7 g PEG (如J中）溶解至該溶膠中，以獲得具有乾 物質含量為38重量％且含有23 pph之PEG的調配物。 將這三種調配物施用在原紙上，且如實施例1中的方 法進行試驗。其結果顯示在以下表格中： 調配物 塗佈重g/m2 Epson之色域量 HP之色域量 Canon之色域量 原紙 0 171528 172037 150500 I 13 120544 184116 156466 J 13 166290 201414 166555 K 11 238878 222453 189849 24 200844190 看起來，合併二氧化矽溶膠和PEG可獲得最佳的整體 性列印結果。 【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無

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Claims (1)

1. 200844190 十、申請專利範圍： i 一種水性顏料組成物，其包括聚伸烷基二醇和包括 膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒或其聚集體的無機顏 料顆粒，其中聚伸烷基二醇構成該組成物中有機物質總量 的由至100重量％，且膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的 顆粒或其聚集體與該組成物中有機物質的重量比例為由1:3 至 30:1 〇 —2·根據申請專利範圍第1項的顏料組成物，其中聚伸 烷基一 g子在该組成物中的含量為由約1至約$ 〇重量％。 3.根據申請專利範圍第丨至2項中任一項的顏料組成 物’其中該聚伸烷基二醇為聚乙二醇。 4·根據申請專利範圍第i至2項中任一項的顏料組成 勿/、中5亥聚伸烷基二醇具有由約1000至約100000的平 均分子量Mw。 5·根據申請專利範圍第i至2項中任一項的顏料組成 物u’其中該組成物包括作為顏料顆粒來源的膠體化且視情 /兄可為聚集的二氧化秒或石續鹽為主之初級顆粒的 膠。 狗6·根據申請專利範圍第5項的顏料組成物，其中在溶 ::中的膠體化初級顆粒係由鹼金屬矽酸鹽的水性溶液製 ' 一中鹼至屬離子已藉由離子交換程序而移除，或者， 其中驗金屬石夕酸鹽溶液的ρΗ值已藉由添加酸而降低。 7 ·根據申請專利節Ifl繁1 。TS a , 靶W弟1至2項中任一項的顏料組成 物，其中膠體化顆粒包括二氧化矽為主的顆粒。 26 200844190 8·根據申請專利範圍第〗至2項中任一項的顏料組成 物’其中膠體化顆粒包括石夕酸鹽為主的顆粒。 9·根據申請專利範圍第8項的顏料組成物，其中石夕酸 鹽為主的顆粒包括鋁矽酸鹽或硼矽酸鹽。 10·根據申請專利範圍第丨至2項中任一項的顏料組 成物，其中膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒或其聚集 體具有由約30至約450 m2/g的表面積。 U•根據申請專利範圍第〗至2項中任一項的顏料組 成物，其中膠體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒具有由約 0·005 m至約25 m的平均直徑。 12.根據申請專利範圍第i至2項中任一項的顏料組 成物，其中該顏料顆粒包括高嶺土、綠土、塊滑石、碳酸 鈣礦物、沉澱性碳酸鈣以及其混合物中之至少一種顆粒。 13·根據申請專利範圍第丨至2項中任一項的顏料組 成物其進一步包括至少一種水溶性紹鹽。 14·根據申請專利範圍第13項的顏料組成物，其中該 至少一種水溶性鋁鹽為氯化鋁、聚氯化鋁、聚矽酸硫酸鋁、 石/IL fee銘以及其混合物中之至少一種。 、15·根據申請專利範圍第！至2項中任一項的顏料組 成物，其進一步包括至少一種陽離子聚合物。 16_根據申請專利範圍帛15項的顏料組成物其中該 陽離子聚合物具有由約2000至約1000000的分子量Mw以 及由約ο.2至約12meq/g的電荷密度。 W 17.根據中請專利範圍第15項的顏料組成物，其中該 27 200844190 至少一種陽離子聚合物為PAM (聚丙烯醯胺）、 polyDADMAC (聚氯化二烯丙基二曱基銨）、聚烯丙基胺、 聚胺、多醣類以及其混合物中之至少一種。

   18· —種製造根據申請專利範圍第丨至17項中任一 的顏料組成物的方法，其包括將聚伸烷基二醇與包括盔2 顏料顆粒的水性組成物混合，其中該無機顏料顆粒包= 體化二氧化矽或矽酸鹽為主的顆粒或其聚集體，其含量可 用以獲得組成物’其巾聚伸燒基二醇構成職成物=機 物質總量的由50至100重量％ ’且膠體化二氧化矽或矽酸 鹽為主的顆粒或其聚集體與在組成物巾有機 率為由1:3至30:1。 、旳室里比 •根據申相專利範圍第18項的方法，其包括將膠體 :二切或料鹽為主的顆粒之水性分散液與水溶性銘 鹽和水溶性陽離子聚合物混合，然後添加聚伸燒基二醇。 20.根據申請專利範圍第項中任一項的方法， 膠體化二氧化;5夕或石夕酸鹽為 孤马主的顆粒或其聚集體具有 由、、勺3〇至約45〇m2/g的表面積。 範圍2第種水性顏料組成物，其係可得自根據申請專利 乾圍弟18至20項中任一項的方法。 塗佈的紙或紙板的 至17項中任一項 側的步騾。 23· 一種製造經 據申請專利範圍第玉 或紙板織物上至少_ 方法，其包括將根 的組成物塗佈於紙 28 200844190 2 4 ·根據申清專利範圍第9 q界人 国弟23項的方法，其中進行塗佈 時，其塗佈量係足以在紙或祕把μ — 氏；紙板的每一經塗佈側上產生由 約0.4 g/m2至約40 g/m2之氺占 自顏料組成物中的無機顏料 顆粒。 25. -種經塗佈的紙或紙板，其中至少—側上呈有包 括聚伸烧基二醇和無機顏料顆粒的塗層，該無機顏料顆粒 包括膠體化二氧化石夕或石夕酸鹽為主的顆粒或其聚华體，其 中聚伸烷基二醇構成該塗層中有機物質總量的Z 5〇 : 100%，且膠體化二氧化矽或矽酸鹽為 巧主的顆粒或其聚集體 與在塗層中的有機物質的重量比率為由13至30·J 26· —種紙或紙板，其可藉由根摅 课申請專利範圍第23 至24項中任一項的方法獲得。 十一、圖式： 無 29