TW201013018A - Compositions of calcium carbonates / pigments for paper formulations, showing print through reduction - Google Patents

Description

201013018 六、發明說明： 本發明係關於兩種不同的多1、穩定聚集體且相#粗 糙的PCC (沈澱）碳酸鈣顏料與更粗糙的第三組分之混合 物，該第三組分可為顏料或填料，諸如天然（研磨）碳酸 鈣或（最佳）PCC (沈澱碳酸鈣），或視情況選用但不甚較 佳之滑石、高嶺土、氧錢Tio2、黏土及造紙業中所用及 通常為熟習此項技術者所知的其它顏料或裝料。視兩種pcc 之粒度而定，可省去該更粗糙的第三組分。 【技術問題】 在造紙業中明確需要包含即呈特定組合及可能與其他 顏料或填料組合之碳酸鈣之顏料組成物，以便改良最終紙 張的複雜或精細調整且精緻的工藝性質，諸如新聞紙、輕 質高級紙張或無木質輕紙、超級壓光雜誌等紙張應用中之 「透現（print Show through )」或「浸印（print strike through )」° 彼等性質為熟習此項技術者所熟知，且詳情將見於新 聞紙領域中之附加附件A中。 特定而言，為工業提供一種將改良彼等性質且如有可 能成本較低的調配物將受到高度關注。 【發明較佳模式之概述】 在第一具體實例中，本發明由一種組成物組成，該电 成物包含兩種多孔、穩定聚集體且相當粗糙（2-10 的 稱為B級或C級pcc的pcc之一與如下描述之第二特定 201013018 S-PCC ( SPCC=偏三角面體類型PCC)顏料組合之摻合物或 混合物。亦可能使用R_PCC或A-PCC以及第三組分。 根據本發明，該比率可適當地選自乾重百分比90八0與 10/90 ’ 即 80/20 與 20/80 之間。 最佳代表性之實例如下例示： C 級 PCC/S-PCC (比率=50/50 ); B 級 PCC/S-PCC (比率=70/30);及 B 級 PCC/S-PCC (比率=50/50) (其中比率係以乾重百分比計）。 在本發明申請案及申請專利範圍中，除非另有說明， 否則「包含」意謂組成物、調配物、混合物或摻合物可含 有對本發明所使用之主要組分之功能無顯著影響的常用添 加劑。 本發明各調配物可包含此造紙業中已知且所用之常用 添加劑而不顯著影響結果。 Q 該等常規添加劑之清單為熟習此項技術者所熟知。 在最佳模式中’本發明由一種組成物組成，該組成物 包含A級PCC或B級PCC與如上所提及之第二顏料s pcc 以90/10至10/90 (以乾重钟）之k(«鱼έΒ人 、从軋置。t )之比率組合，且與更粗糙的 第二特定顏料組合。 以最終紙製品之乾重計，本發明之顏料捧合物之總乾 重百分比較佳選擇在〇.3%至5%之間’最佳在〇 5%至3%之 間，且甚至更佳在㈣至2.0%之間。在實驗室測試中，出 於實用原因’百分比分別選擇為2%及4%。 201013018 至於更粗糙的顏料對B級或C級PCC + S PCC + 糙的顏料三者總和之比例，其必須保持在10 量。之下，且較佳範圍為…心至^^較佳^% 至7-10 W%，且最佳在2 w%至7 w%之間。 熟習此項技術者將能夠調整彼等實例以適於其他調配 物。 在下文中’且尤其在表格中，根據本發明之兩組分或 三，分摻合物將命名為「一級」，因為該等實例已用基於再 擔％紙之新聞紙配料執行且其為新鮮使用之填料。基於再 循環紙之新聞紙配料所產生之其餘顏料（諸如任意種類之 碳酸舞、黏土等）將命名為「二級」。 本發明將在下文概述於附表中之非限制性實施例中得 以更好地理解。 如下文將解釋，選擇該「更粗链的」顏料之主要準則 在於：當與b級PCC (或qpcc) (全部例示 於下文及纟1中）之摻合物混合時，其應以不顯著地影響 摻合物之粒度數據最精細部分之粒度為特徵，且特定而言 其應不對<0·2 μιη的粒子的量造成任何顯著影響較佳對 <〇.3从瓜沒有影響，更佳對〇.5 /πη沒有影響且最佳不對q Min沒有影響。 、在造紙業或類似工業中所用之填料或顏料中，符合上 述準則之任意填料或顏料（諸如PCC、GCC(研磨碳酸妈’ 天然）、黏土、高嶺土、白雲石、氧化鈦（Ti〇2)等）為可 201013018 接受的且可由熟習此項技術者常規測試。 表1展現實驗中涉及之「顏料數據」： 在左側行中’所有量度及性質為熟習此項技術者所熟 知之標準量度及性質，諸如根據IS〇標準9277量測之BET 比表面積或於由Micromeritics™製造之Sedigraph™ 5100 設備中建立之粒度分布。 黏度B意謂用布絡克菲爾德黏度計（Bro〇kfield Viscometer)在25°C及適合的轉軸及速度下量測的布絡克菲 ®爾德黏度。 表面電荷係根據已知方法量測且並不尤其適用於理解 本發明。然而，熟習此項技術者將瞭解當考量涉及帶電染 料之水基油墨時其可為極其適用的，除非不希望默認地暗 指水基喷墨，但膠版印刷（當今通常用於新聞紙）亦可應 用該等油墨。 亮度R-457亦為熟習此項技術者所知，且該亮度R_457 係根據DIN標準53140使用設備DATAC〇l〇relREPHO« 3 3 00量測。 分散劑係選自造紙業中已知且所用之常用試劑，諸如 聚羧酸酯等。其並不尤其適用於理解本發明。然而，若聚 合物提供促進某些油墨染料吸附之表面電荷，則其可與理 解尚度相關：同樣，應用上文註釋。 吸油量係根據已知方法量測且並不尤其適用於理解本 發明。 hydrex(tm) P係-種為;^酸納且代表熟知標準的商 7 201013018 品。當分析表格’且即表丨「顏料數據」時’意外發現本發 明之組成物以遠低於HYDREX P的bet值，以及表格中〇 見之較佳或類似性質為特徵。 測試1關於具有38重量％之固體含量的經Η3ρ〇4處理 之白堊。 測試2關於具有38重量％之固體含量的經H3p〇4處理 之大理石。 測試「C 3」關於「c級PCC」產品。 測試「INV4」為本發明之較佳組成物，其為5〇/5〇(乾 重百分比）之C級PCC/S-PCC之摻合物。 測試「B 5」關於「b級Pcc」產品。 測試「S6」關於「S_PCC」（S $「偏三角面體」）。 實驗（Exp) i及實驗2為根據本發明進行之實驗： 實驗1對應於本發明之50/50乾重百分比之B級 PCC/S-PCC 摻合物。 實驗2對應於本發明之7〇/3〇乾重百分比之c級 PCC/S-PCC 播合物。 實驗3對應於-種比較產品，即5G/5G重量百分比之B 級PCC與白堊之摻合物。 測試7為以天然（研磨）碳酸鈣（其為⑽％白堊）進 行之比較實驗。 測試8為以研磨碳酸鈣進行之比較實驗。 表2測試條件

實驗室紙張生產測試之條件概述於表2中。已知DIP 201013018 意謂脫墨紙聚。 阻留助劑可不同於所用之Polymin™且可非限制性地 為單組/7或所謂的Γ二元」系統，諸如尤其丙稀酸系（共） 聚合物（丙烯醯胺）及熟習此項技術者所熟知的二級阻留 助劑，如膨土，或澱粉或澱粉衍生物等。 表3填料含量（二級/一級） —級（即傳統）顏料/填料摻合物為3 5重量％ caC03 及7.5重量％黏土之混合物，其形成視為可接受之最低量之 11% S-含量。 作為比較，除此11 w%傳統填料外，已添加總摻合物之 2 w% (左側柱形物）& 4 w% (右侧柱形物）之&格底部對 應於表1之測試及實驗所指示之填料。 表3中之百分比係指纖維紙漿+填料總量中顏料之總百 分比（以重量計）。 至於將填料引入纖維紙漿或紙料中 並不重要 之方法，添加順序 並不重要

摻合物引 中。出於 不相關， 有效。

入來添加太路日月夕益Μ换人心.

發明（「一級」）填料之預混物。 或以生產線之不同點若干次注 備不同填料之預混 」）填料與一部分或總量之本 7。可在沿生產線之不同點引 201013018

入若干種此類預混物。將一級埴M ^人』士 L 料與二級填料在DIP中預 混合並不真正地如二級顏料處於 、纖維配料内般實用， 但仍可使用。在此工業中眾所周 ^ ’熟習此項技術者可即 鑒於現有設備、所要剪切度、接觸拉bh …一 時間等調整彼等注入點。 表4光密度「透現」 此表格展現在所述造紙測試φ山 τ由上述調配物所獲得之 結果。 597中 透現」為-種性質，其量測詳述於附件Α及Ερΐ7ΐ2 表5「浸印」 此表格展現在所述造紙測試φ 士 L、丄 』&宁由上述調配物所獲得之 結果。 「浸印」為一種已知性質，盆县％丨於 貝八量測係根據附件A之方 法進行。 本發明亦涵蓋用於製造紙張（即在造紙工廠中）的含 有纖維之紙漿或紙料，其特徵在於：其含有有效量之如上 所述的本發明之顏料掺合物（即亦如上所述之有效量）之 組成物。

本發明亦涵蓋由上述紙漿或紙料製造之紙製品，如所 述，其在100%機械纖維、機械纖維與DIP之摻合物/DIp之 情況下亦有效’最有可能在100%新鮮化學紙漿之情況下亦 有效。新聞紙中之透印附件A 新聞紙中之透印之原因與紙之不透明度、孔隙率、灰 份含量、粗糙度及表面重量有關。 201013018 因為報紙印刷油墨經由完全物理過程，而非經由氧化 (如同曲線平版印刷），或揮發性物質之蒸發（如同卷筒平 版印刷/熱平版印刷）乾燥’故出現諸如礦物油及植物油之 移動物質遷移至紙中，且該等物質被紙纖維及填料吸收。 若遷移油之比例變得太大（印刷油墨含量之比例太高），且 紙之内表面層太薄’則一部分油將到達紙的另一面且導致 透光度增加。（1) 造紙之生產控制可以此測試方法進行。可能獲得對於 ® 產品中變化的良好指示，因為油墨量及印刷壓力如此高以 使得印刷之明顯透印變得可見’且因此亦可辨識弱或強的 透印。 此方法不能用作吾人測試實驗室中之標準測試，因為 吾人並不著眼於控制生產品質’而是以儘可能最客觀的方 式將來自不同製造商之不同表面重量之紙張相互比較。此 外’吾人必須以最常實踐之油墨量及印刷壓力進行研究β (2) $ 因為吾人著眼於獲得對於不同報紙之常規實踐最真實 之指示，故此方法依照常規印刷壓力設定油墨量以達到所 需光密度。 因此，任意透印均為所用紙張而非油墨量引起。 若使用太而的油墨量及太高的印刷壓力，則較低表面 重量紙張自動處於不利地位。 條件：油墨：Rollo-Temp Black ”Hit" 29C0262.000 報 紙印刷油墨，睛自 Stehlin & Hostag，Lachen 彈簧加載張力：70 kgf ( 35 kp/cm2 ) 11 201013018 印刷面使用實驗室紙張之3條測試帶 每一面使用常規報紙之3條測試帶 取樣·測定各樣品紙張（尤其實驗室紙張）之個別重 量之後’此測試僅使用表面重量彼此最接近的紙張。此舉 適用於所有待測試紙張。 測試流程：沈積1.0 cm3之油墨 擦印油墨8分鐘 將壓力盤塗墨1分鐘 進行兩次印刷（一次上面，一次下面）進一步添加0.060 〇 cm3之油墨 擦印4分鐘 將壓力盤塗墨1分鐘 繼續印刷12次且隨後再塗墨 至少6小時之後藉由光密度測定法量測顯現於所印條 帶之反面之透印。 量測係在印刷表面1 8 Cm之後、橫跨條帶之寬度進行。 /貝J疋3次個別點量測之平均值。 . 結果.對條帶上面及下面之三次量測之平均值（除實 驗至測4紙張外，其僅量測一面），結果以光密度值形式給 出，包括進行量測之側面（上面「〇」或下面「U」）之指示 特別主意事項：在每次印刷之後，必須以汽油澈底清 潔測試裝置（印刷筒）。必須鬆開張力彈簧。 測定透光度：1 〇〇/印刷密度X透印密度=透現 評估：<5 ··良好 12 201013018 >5 :嚴重 若使用太高的油墨量 ’則較低表面 及太间的印刷壓力 重量紙張自動處於不利地位。 力

註I …本文件不考慮當今使用膠版印刷印刷之大 量新聞紙’其可為水基的且亦可採用氧化方法。 (2)此實驗至中之測試不意欲為絕對標準，而是用來 比較已知的可接受及不可接受執行紙張之效能。因而，根 ©據紙張重量及應用準則調節油墨量及印刷壓力，但保持儘 可能接近實踐中所用之彼等油墨量及印刷壓力。 ❹ 13 201013018 測試8 卜 86 63 26 8 3 1.62 83.4 CO 0.22 -21.6 On 測試7 78 43 14 1 2.34 f 83.7 o 0.20 I 1 -20.3 od 〇 實驗3 41.9 00 00 00 00 m 0.23 -22.6 寸 〇6 $ Μ 42.0 I 99 70 37 18 8 1.39 95.9 434 0.22 (N <N Γ ΟΟ 實驗2 56.7 99 69 36 16 7 1.37 95.1 cs iTi 0.22 CN <S 1 00 測試S6 〇〇 〇6 98 64 28 12 5 1.63 96.4 m 00 CO 0.28 -28.2 卜 00 測試Β5 70.5 98 66 32 12 6 1.48 95.2 210 Os <N 0.20 00 od 測試Inv 4 42.9 99 72 27 8 3 1.48 94.6 o m Pi 1.63 i- -163.1 O 00 測試C3 75.9 99 66 35 16 11 1.44 94.8 〇 ro 00 ΓΛ 3.00 i- -284.7 rn 測試2 60.5 97 68 34 20 13 1.49 93.2 〇 00 CN 1.21 -120.7 〇\ On s 測試1 33.9 87 62 36 24 17 1.47 85.9 o 1—H Os 0.93 -93.5 1 90.5 -j 97 79 61 42 23 0.68 96.8 o 2.51 i -250.7 IT) 比表面積BET (m2/g) Sedigraph 5100 <5 /mi ( % ) <2 /im ( % ) <1 (%) <0.5 /xm (%) <0.2 μτη ( % ) APS (jum) 亮度R-457 (%) 黏度B. (mPas) 固體含量（％) 分散劑（％) 表面電荷（Val/g) pH值 吸油量（g/lOOg) 201013018 ° SAV X I τ€衾 sdPH日次 0·寸 f_f?F^-a3r<N(N €*^^U0X5 ^dIM<N寸0*)鲫喚 (鲧瑗瑞/% ) os.sIUXod % 寸 〇·〇 mm %t^%(Ntws:«l^M%II^ ΡΗΙα οοι 抵5 Φ0 201013018 实 fil __ 8o5*is _ T?l .gs ^ ϋJ3Id (琏丨/璉-r )tw命实#

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【圖式簡單說明】 無 【主要元件符號說明】 無 19

Claims (1)

1. 201013018 七、申請專利範圍·· 1 · 種用於紙調配物的包含碳酸辦'顏料及/或填料之 組成物，其展現諸如「透現」或r浸印」之透印減少，該 組成物之特徵在於其包含兩種多孔、穩定聚集體且相當粗 糙的稱為B級或c級PCC的PCC之一與第二特定S-PCC (SPCC=偏三角面體類型PCC)顏料組合之摻合物或混合物。 2 ·如申請專利範圍第1項之用於紙調配物的碳酸約、顏 料或填料之組成物，其特徵在於：該兩種不同的pcc (沈 濺）破酸鈣顏料B級PCC或C級PCC與S-PCC之混合物 包含更粗糙的第三組分，該第三組分可為顏料或填料。 3.如申請專利範圍第2項之組成物，其特徵在於該更粗 糙的第二組分係選自天然（研磨）碳酸鈣或（最佳）PCC (沈殿碳酸鈣）、或視情況選用之滑石、高嶺土、氧化鈦 Ti〇2、黏土或白雲石。 4·如申請專利範圍第丨至3項中任—項之組成物，其特 徵在於B級PCC或c級pcc/s_pcc之比率係選自乾重百分 比 90/10 與 1〇/90，即 8〇/2〇 與 2〇/8〇 之間。 5·如申請專利圍第4項之組成物，其特徵在於該比率 係選自： C 級 PCC/S-PCC (比率=50/50 ); B 級 PCC/S_PCC (比率=7〇/3〇);及 B 級 PCC/S-PCC (比率=50/50 ) (其中比率係以乾重百分比計）。 6·如申請專利範圍第2至5項中任一項之組成物，其特 201013018 徵在於以最終紙製品之乾重計’本發明之顏料摻合物之總 乾重百分比較佳選自0.3%至5%之間，最佳〇.5%至3%之 間’且甚至更佳1.0%至2.0%之間。 7.如申請專利範圍第6項之組成物，其特徵在於該百分 比為2.0 %。 8.如申請專利範圍第6項之組成物，其特徵在於該百分 比為4.0 %。

   9.如申請專利範圍第2至8項中任一項之組成物，其特 徵在於選擇該「更粗糙的」顏料之主要準則在於：當與B 級PCC (或c級PCC)與S-PCC之摻合物混合時，其應以 不顯著地影響該摻合物之粒度數據最精細部分之粒度為特 徵’且特定而言其應不對<G.2/m的粒子的量造成任何顯著 景> 響，較佳對<〇·3 μηι沒有影響 且最佳對< 1 μηι沒有影響。 更佳對<0·5 μιη沒有影響 如申請專利範圍第2至9項中任一項之組成物，其 〇特徵在於該更粗糙的顏料對（Β級或C級PCC)+(S_PCC) + (更粗糙的顏料）三者總和之比例必須保持在i〇 之下， 且較佳範圍為(U心至1〇 w%，較佳〇 5评%至Μ w%， 且最佳在2 w%至7 w%之間。 U.如申請專利範圍第1項、第4項及第5項中任一項 之組成物，其特徵在於其展現如表1之測試聊4、實驗2 或實驗1中所詳述之粒度。 21 12, 201013018 . 項之組成物，即以最終紙製品之乾重計在0.3%至5%之間、 最佳在0.5%至3%之間，且甚至更佳在1.0%至2.0%之間。 13.—種紙製品，其係由如申請專利範圍第12項之紙漿 或紙料製得。 八、圖式： 無 φ

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