RU2461595C2 - Pigment composition - Google Patents
Pigment composition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2461595C2 RU2461595C2 RU2009135835/05A RU2009135835A RU2461595C2 RU 2461595 C2 RU2461595 C2 RU 2461595C2 RU 2009135835/05 A RU2009135835/05 A RU 2009135835/05A RU 2009135835 A RU2009135835 A RU 2009135835A RU 2461595 C2 RU2461595 C2 RU 2461595C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silicate
- pigment
- particles
- pigment composition
- silicon oxide
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D17/00—Pigment pastes, e.g. for mixing in paints
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Paper (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
- Pigments, Carbon Blacks, Or Wood Stains (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к пигментной композиции и способу ее получения, ее применению, способу нанесения покрытия на бумагу или картон и покрытым бумаге или картону.The present invention relates to a pigment composition and a method for its preparation, its use, a method for coating paper or paperboard and coated paper or paperboard.
Разработка принтеров струйной печати вызвала потребность в бумаге, которая пригодна для этой цели. В частности, существует потребность в бумаге, которая отличается простотой производства, но тем не менее обеспечивает высокое качество струйной печати.The development of inkjet printers has created a need for paper that is suitable for this purpose. In particular, there is a need for paper that is easy to manufacture but nonetheless provides high quality inkjet printing.
Для производства бумаги, пригодной для струйной печати, было представлено применение разнообразных видов покрытий. Примеры таких покрытий раскрыты в публикациях патентных заявок США 2002/0039639, 2002/0164464, 2003/0099816, 2003/0224129, 2004/0255820 и 2005/0106317, в патентах США 4554181, 5551975, 6472013 и 6797347, и в заявках WO 03/011981, WO 01/53107, WO 01/45956, ЕР 947349, ЕР 1120281, ЕР 1106373 и ЕР 1580019. Другие примеры включают патенты США 6416626, 5352503 и 6110601, раскрывающие покровные композиции, включающие оксид кремния, полиэтиленгликоль и органическое связующее средство, такое как крахмал или поливиниловый спирт.For the production of paper suitable for inkjet printing, the use of various types of coatings was presented. Examples of such coatings are disclosed in US Patent Application Publications 2002/0039639, 2002/0164464, 2003/0099816, 2003/0224129, 2004/0255820 and 2005/0106317, US Patents 4,554,181, 5551975, 6472013 and 6797347, and WO 03 / 011981, WO 01/53107, WO 01/45956, EP 947349, EP 1120281, EP 1106373 and EP 1580019. Other examples include US patents 6416626, 5352503 and 6110601 disclosing coating compositions comprising silica, polyethylene glycol and an organic binder, such like starch or polyvinyl alcohol.
Примеры нового поколения покровных композиций, основанных на оксиде кремния или силикате, представлены в заявках WO 2006/049545, WO 2006/049546 и WO 2006/049547.Examples of a new generation of coating compositions based on silica or silicate are presented in WO 2006/049545, WO 2006/049546 and WO 2006/049547.
Заявка WO 2006/049545 представляет покровную композицию, включающую коллоидальный оксид кремния или алюмосиликат в комбинации с частицами наполнителя.Application WO 2006/049545 presents a coating composition comprising colloidal silicon oxide or aluminosilicate in combination with filler particles.
Заявка WO 2006/049546 раскрывает покровную композицию, включающую оксид кремния или алюмосиликат в комбинации с водорастворимой солью алюминия или катионным полимером.Application WO 2006/049546 discloses a coating composition comprising silica or silica-alumina in combination with a water-soluble aluminum salt or cationic polymer.
Заявка WO 2006/049547 представляет покровную композицию, включающую коллоидальный оксид кремния или алюмосиликат в комбинации с водорастворимой солью алюминия или катионным полимером, которая может быть использована без какого-либо органического покровного связующего средства.Application WO 2006/049547 presents a coating composition comprising colloidal silicon oxide or aluminosilicate in combination with a water-soluble aluminum salt or cationic polymer, which can be used without any organic coating binder.
Задача изобретения состоит в создании пигментной композиции, пригодной для нанесения покрытия на бумагу или картон для струйной печати, и которая является простой в изготовлении с высоким содержанием сухого вещества.The objective of the invention is to create a pigment composition suitable for coating paper or paperboard for inkjet printing, and which is easy to manufacture with a high dry matter content.
Еще одна задача изобретения заключается в представлении покровного состава, который отличается простотой нанесения на поверхность бумаги или картона, чтобы сделать их пригодными для струйной печати.Another objective of the invention is to provide a coating composition that is easy to apply on the surface of paper or cardboard to make them suitable for inkjet printing.
Еще одна дополнительная задача изобретения состоит в представлении бумаги или картона, пригодных для струйной печати, которые являются простыми в изготовлении.Another additional objective of the invention is to provide paper or paperboard suitable for inkjet printing, which are easy to manufacture.
Было обнаружено, что задачи могут быть решены с помощью новой пигментной композиции. Так, один аспект изобретения относится к водной пигментной композиции, предпочтительно в форме водной дисперсии, включающей полиалкиленгликоль и частицы неорганического пигмента, включающего коллоидальные частицы на основе оксида кремния или силиката, или их агрегаты, в которой полиалкиленгликоль составляет от 50 до 100 мас.%, предпочтительно от 60 до 100 мас.% или от 70 до 100 мас.% от общего количества органического материала в композиции, и массовое отношение коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, или их агрегатов к органическому материалу составляет от 1:3 до 30:1, предпочтительно от 1:1 до 20:1 или от 1,5:1 до 10:1.It was found that the tasks can be solved using a new pigment composition. Thus, one aspect of the invention relates to an aqueous pigment composition, preferably in the form of an aqueous dispersion comprising polyalkylene glycol and inorganic pigment particles including colloidal particles based on silicon oxide or silicate, or their aggregates, in which the polyalkylene glycol comprises from 50 to 100 wt.%, preferably from 60 to 100 wt.% or from 70 to 100 wt.% of the total amount of organic material in the composition, and the mass ratio of colloidal particles based on silicon oxide or silicate, or their aggregates to organ eskomu material is from 1: 3 to 30: 1, preferably from 1: 1 to 20: 1 or from 1.5: 1 to 10: 1.
Было найдено, что присутствие полиалкиленгликоля позволяет создать высокую концентрацию частиц неорганического пигмента, обеспечивая возможность нанесения больших количеств пигментных частиц на бумагу или картон в одиночной операции нанесения покрытия. Далее, превосходные результаты могут быть получены нанесением на бумагу или картон покрытия из пигментной композиции, не содержащей или включающей лишь малые количества прочих органических материалов, в частности органических покровных связующих средств. Поэтому предпочтительно, что пигментная композиция по существу не содержит или включает, в расчете на общее количество пигментных частиц, менее 20 мас.%, предпочтительно менее 10 мас.%, наиболее предпочтительно менее 3 или менее 1 мас.% органических покровных связующих средств. Примеры таких органических покровных связующих средств включают поливиниловые спирты, необязательно модифицированные крахмалы, камеди, белковые связующие средства (например, казеины и связующие средства на основе белков сои), латексы (например, основанные на бутадиен-стирольном каучуке, акрилатах, винилацетате, сополимерах этилена и винилацетата, стирола и эфиров акриловой кислоты и т.д.) и их смеси.It has been found that the presence of polyalkylene glycol allows a high concentration of inorganic pigment particles to be created, making it possible to deposit large amounts of pigment particles on paper or paperboard in a single coating operation. Further, excellent results can be obtained by coating a paper or cardboard with a coating of a pigment composition that does not contain or includes only small amounts of other organic materials, in particular organic coating binders. Therefore, it is preferable that the pigment composition essentially does not contain or comprise, based on the total amount of pigment particles, less than 20 wt.%, Preferably less than 10 wt.%, Most preferably less than 3 or less than 1 wt.% Of organic coating binders. Examples of such organic coating binders include polyvinyl alcohols, optionally modified starches, gums, protein binders (e.g. caseins and soy protein binders), latexes (e.g. based on styrene butadiene rubber, acrylates, vinyl acetate, ethylene copolymers and vinyl acetate, styrene and acrylic esters, etc.) and mixtures thereof.
Термин «полиалкиленгликоль», применяемый здесь, имеет отношение к полимерам алкиленоксида, предпочтительно по существу не содержащих других сополимеризованных мономеров. Предпочтительные полиалкиленгликоли по существу не содержат заместителей. Количество полиалкиленгликоля в композиции предпочтительно составляет от приблизительно 1 до приблизительно 50 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 3 до приблизительно 25 мас.%. Применимые полиалкиленгликоли включают полиэтиленгликоль (PEG), полипропиленгликоль и их смеси, из которых полиэтиленгликоль наиболее предпочтителен. Средняя молекулярная масса Mw полиалкиленгликоля предпочтительно составляет от приблизительно 1000 до приблизительно 100000, наиболее предпочтительно от приблизительно 5000 до приблизительно 75000.The term "polyalkylene glycol" as used herein refers to alkylene oxide polymers, preferably substantially free of other copolymerized monomers. Preferred polyalkylene glycols are substantially free of substituents. The amount of polyalkylene glycol in the composition is preferably from about 1 to about 50 wt.%, Most preferably from about 3 to about 25 wt.%. Suitable polyalkylene glycols include polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol and mixtures thereof, of which polyethylene glycol is most preferred. The average molecular weight M w of the polyalkylene glycol is preferably from about 1000 to about 100000, most preferably from about 5000 to about 75000.
Частицы неорганического пигмента включают коллоидальные частицы на основе оксида кремния или силиката, которые предпочтительно являются синтетическими и аморфными. Комбинация сравнительно высоких количеств коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката с полиалкиленгликолем была найдена обеспечивающей превосходные характеристики покрытой бумаги для печати.Inorganic pigment particles include silica or silicate-based colloidal particles, which are preferably synthetic and amorphous. A combination of relatively high amounts of silica or silicate-based colloidal particles with polyalkylene glycol has been found to provide excellent performance on coated printing paper.
Частицы пигмента, по меньшей мере из коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, или их агрегатов, предпочтительно имеют средний диаметр от приблизительно 0,005 до приблизительно 25 мкм, более предпочтительно от приблизительно 0,007 до приблизительно 15 мкм, наиболее предпочтительно от приблизительно 0,01 до приблизительно 10 мкм. Эти частицы предпочтительно имеют площадь поверхности от приблизительно 30 до приблизительно 600 м2/г, более предпочтительно от приблизительно 30 до приблизительно 450 м2/г, наиболее предпочтительно от приблизительно 40 до приблизительно 400 м2/г или от приблизительно 50 до приблизительно 300 м2/г. Результирующий поверхностный заряд частиц пигмента в композиции предпочтительно является положительным, в этом случае дисперсию можно рассматривать главным образом как катионную.The pigment particles, at least of the colloidal particles of silicon oxide or silicate, or their aggregates, preferably have an average diameter of from about 0.005 to about 25 microns, more preferably from about 0.007 to about 15 microns, most preferably from about 0.01 to approximately 10 microns. These particles preferably have a surface area of from about 30 to about 600 m 2 / g, more preferably from about 30 to about 450 m 2 / g, most preferably from about 40 to about 400 m 2 / g, or from about 50 to about 300 m 2 / g The resulting surface charge of the pigment particles in the composition is preferably positive, in which case the dispersion can be considered mainly as cationic.
Термин «диаметр», применяемый здесь, имеет отношение к эквивалентному сферическому диаметру.The term "diameter", as used herein, refers to an equivalent spherical diameter.
В варианте осуществления коллоидальные частицы включают частицы на основе оксида кремния, предпочтительно в форме водного золя оксида кремния (силиказоля). В еще одном варианте осуществления коллоидальные частицы включают частицы на основе силиката, такого как алюмосиликат или боросиликат, предпочтительно в форме водного золя. Примеры коллоидальных боросиликатных частиц и их получения включают описанные, например, в заявке WO 99/16708. Могут быть также использованы смеси разнообразных типов коллоидальных частиц на основе оксида кремния и на основе силиката, или их агрегатов.In an embodiment, colloidal particles include silica-based particles, preferably in the form of an aqueous silica sol (silica sol). In yet another embodiment, the colloidal particles include particles based on a silicate, such as aluminosilicate or borosilicate, preferably in the form of an aqueous sol. Examples of colloidal borosilicate particles and their preparation include those described, for example, in WO 99/16708. Mixtures of various types of silica-based and silicate-based colloidal particles, or their aggregates, can also be used.
Предпочтительно композиции в качестве источника коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, или их агрегатов включают водный золь коллоидальных, необязательно агрегированных, первичных частиц на основе оксида кремния или силиката. Площадь поверхности первичных частиц предпочтительно составляет от приблизительно 30 до приблизительно 600 м2/г, более предпочтительно от приблизительно 30 до приблизительно 450 м2/г, наиболее предпочтительно от приблизительно 40 до приблизительно 400 м2/г или от приблизительно 50 до приблизительно 300 м2/г. Содержание сухого вещества в водном золе первичных частиц предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 70 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 60 мас.%.Preferably, the compositions as a source of silica or silicate-based colloidal particles or their aggregates include an aqueous sol of colloidal, optionally aggregated, silica or silicate-based primary particles. The surface area of the primary particles is preferably from about 30 to about 600 m 2 / g, more preferably from about 30 to about 450 m 2 / g, most preferably from about 40 to about 400 m 2 / g, or from about 50 to about 300 m 2 / g The dry matter content in the aqueous ash of the primary particles is preferably from about 0.5 to about 70 wt.%, Most preferably from about 1 to about 60 wt.%.
Коллоидальные первичные частицы на основе оксида кремния или силиката предпочтительно сформированы из водного раствора силиката щелочного металла, где ионы щелочного металла удалены с помощью способа ионного обмена или где величина рН раствора силиката щелочного металла была снижена добавлением кислоты. Способ, основанный на ионном обмене, следует базовым принципам, описанным в книге R.K. Iler, “The Chemistry of Silica” («Химия оксида кремния»), 1979, страницы 333-334, и дает в результате водный золь, включающий коллоидальные отрицательно или положительно заряженные частицы из частиц на основе оксида кремния или силиката. Способ, основанный на снижении величины рН силиката щелочного металла, следует базовым принципам, описанным, например, в патентах США 5176891, 5648055, 5853616, 5482693, 6060523 и 6274112.The colloidal primary silica or silicate particles are preferably formed from an aqueous alkali metal silicate solution where the alkali metal ions are removed by the ion exchange method or where the pH of the alkali metal silicate solution has been reduced by the addition of acid. The ion exchange method follows the basic principles described in R.K. Iler, “The Chemistry of Silica”, 1979, pages 333-334, and results in an aqueous sol comprising colloidal negatively or positively charged particles of particles based on silica or silicate. A method based on lowering the pH of an alkali metal silicate follows the basic principles described, for example, in US Pat. Nos. 5,167,891, 5,648,055, 5,853,616, 5,482,693, 6,060,523 and 6,274,112.
Золь может включать коллоидальные первичные частицы оксида кремния, которые могут быть или могут не быть модифицированными в сердцевине или на поверхности, например, оксидом металла или другой солью металла, такими как оксид или другая соль алюминия, титана, хрома, циркония, бора или любого другого пригодного металла.The sol may include colloidal primary particles of silicon oxide, which may or may not be modified in the core or on the surface, for example, metal oxide or another metal salt, such as an oxide or other salt of aluminum, titanium, chromium, zirconium, boron or any other suitable metal.
Пригодные водные золи коллоидальных первичных частиц на основе оксида кремния или силиката имеются в продаже на рынке, например, под торговыми наименованиями LudoxTM, SnowtexTM, Bindzil®, NyacolTM, VinnsilTM и FennosilTM.Suitable aqueous sols of colloidal primary particles based on silica or silicate are commercially available on the market, for example under the tradenames Ludox TM, Snowtex TM, Bindzil ® , Nyacol TM, Vinnsil TM and Fennosil TM.
В отличие от золя, сформированного диспергированием порошка, например, осажденного оксида кремния, силикагеля или пирогенного оксида кремния, коллоидальные частицы в золе, приготовленном из силиката щелочного металла путем ионного обмена или снижения величины рН, никогда не были высушены до состояния порошка, как это имеет место в случае, например, осажденного оксида кремния или силикагеля.Unlike sols formed by dispersing a powder, such as precipitated silica, silica gel, or fumed silica, colloidal particles in sols made from alkali metal silicate by ion exchange or by lowering the pH value were never dried to a powder state, as it has place in the case of, for example, precipitated silica or silica gel.
Было найдено, что золи, приготовленные из силиката щелочного металла путем ионного обмена или снижения величины рН, и в особенности, имеющие сравнительно низкую площадь поверхности, обеспечивают такое хорошее сцепление частиц пигмента с бумагой или картоном, что можно отказаться от применения органических покровных связующих средств.It has been found that sols prepared from alkali metal silicate by ion exchange or by lowering the pH, and in particular having a relatively low surface area, provide such good adhesion of the pigment particles to paper or paperboard that the use of organic coating binders can be dispensed with.
В случае пигментных частиц в композиции, включающей агрегаты коллоидальных первичных частиц, средний диаметр частиц этих первичных частиц предпочтительно составляет от приблизительно 5 до приблизительно 125 нм, наиболее предпочтительно от приблизительно 7 до приблизительно 100 нм. Коллоидальные первичные частицы предпочтительно присутствуют в форме водного золя, как описано выше.In the case of pigment particles in a composition comprising aggregates of colloidal primary particles, the average particle diameter of these primary particles is preferably from about 5 to about 125 nm, most preferably from about 7 to about 100 nm. The colloidal primary particles are preferably present in the form of an aqueous sol, as described above.
Агрегирование первичных частиц в золе с образованием дисперсии пористых агрегатов может быть выполнено любым пригодным способом, таким как описанный в книге R.K. Iler, “The Chemistry of Silica” («Химия оксида кремния»), 1979, страницы 364-407. Степень агрегирования может быть определена измерением вязкости и привлечением уравнений Эйнштейна и Муни (например, смотрите книгу R.K. Iler, “The Chemistry of Silica” («Химия оксида кремния»), 1979, страницы 360-364). Агрегирование может быть выполнено как отдельная стадия или в смеси, также включающей другие пигментные частицы.Aggregation of the primary particles in the ash to form a dispersion of porous aggregates can be performed by any suitable method, such as described in R.K. Iler, “The Chemistry of Silica” (1979), pages 364-407. The degree of aggregation can be determined by measuring viscosity and using the Einstein and Mooney equations (for example, see R.K. Iler, “The Chemistry of Silica”, 1979, pages 360-364). Aggregation can be performed as a separate stage or in a mixture also including other pigment particles.
В одном варианте осуществления анионный золь (включающий отрицательно заряженные коллоидальные первичные частицы) и катионный золь (включающий положительно заряженные коллоидальные первичные частицы) смешивают, в результате чего образуются пористые агрегаты первичных частиц из обоих золей.In one embodiment, the anionic sol (including negatively charged colloidal primary particles) and the cationic sol (including positively charged colloidal primary particles) are mixed, resulting in the formation of porous aggregates of primary particles from both sols.
В еще одном варианте осуществления соль, предпочтительно выбранную из солей двухвалентных, многовалентных металлов или комплексных солей, добавляют к анионному или катионному золю, также получая в результате образование пористых агрегатов. Примерами солей являются хлорид алюминия, полихлорид алюминия, полисульфат алюмосиликата, сульфат алюминия, карбонаты циркония, ацетаты циркония, бораты щелочных металлов и их смеси.In yet another embodiment, a salt, preferably selected from divalent, multivalent metal salts or complex salts, is added to the anionic or cationic sol, also resulting in the formation of porous aggregates. Examples of salts are aluminum chloride, aluminum polychloride, aluminosilicate polysulfate, aluminum sulfate, zirconium carbonates, zirconium acetates, alkali metal borates and mixtures thereof.
В еще одном дополнительном варианте осуществления для формирования агрегатов из первичных частиц используют мостиковое соединение. Примерами пригодных мостиковых соединений являются синтетические природные полиэлектролиты, такие как СМС (карбоксиметилцеллюлоза), РАМ (полиакриламиды), polyDADMAC (полимер хлорида диаллилдиметиламмония), полиаллиламины, полиамины, крахмал, гуаровые камеди и их смеси.In yet a further embodiment, a bridging joint is used to form aggregates of primary particles. Examples of suitable bridging compounds are synthetic natural polyelectrolytes such as SMS (carboxymethyl cellulose), PAM (polyacrylamides), polyDADMAC (diallyldimethylammonium chloride polymer), polyallylamines, polyamines, starch, guar gums and mixtures thereof.
Может быть также использована любая комбинация одного, двух или всех трех вышеназванных способов агрегирования.Any combination of one, two, or all three of the above aggregation methods may also be used.
Каждый пористый агрегат формируется по меньшей мере из трех первичных частиц, который изначально образует по меньшей мере несколько пор. Средний диаметр частиц агрегатов предпочтительно составляет от приблизительно 0,03 до приблизительно 25 мкм, более предпочтительно от приблизительно 0,05 до приблизительно 10 мкм, наиболее предпочтительно от приблизительно 0,1 до приблизительно 5 мкм. Должно быть понятно, что средний диаметр пористых агрегатов всегда является бόльшим, чем средний диаметр первичных частиц, из которых он сформирован. Площадь поверхности агрегатов обычно по существу такая же, как у первичных частиц.Each porous aggregate is formed of at least three primary particles, which initially forms at least several pores. The average particle diameter of the aggregates is preferably from about 0.03 to about 25 microns, more preferably from about 0.05 to about 10 microns, most preferably from about 0.1 to about 5 microns. It should be understood that the average diameter of the porous aggregates is always larger than the average diameter of the primary particles from which it is formed. The surface area of the aggregates is usually essentially the same as that of the primary particles.
Частицы неорганических пигментов могут дополнительно включать частицы одного или более других неорганических материалов, такие как частицы каолинитов, смектитов, талькитов, минералов карбоната кальция, осажденного карбоната кальция, осажденного оксида кремния, силикагеля, пирогенного оксида кремния и их смеси. Предпочтительно частицы неорганических пигментов включают комбинацию коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, как описано ранее, и других неорганических частиц, как упомянуто выше. Содержание коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, предпочтительно в золе, полученном из силиката щелочного металла путем ионного обмена или снижения величины рН, предпочтительно составляет от приблизительно 10 до 100 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 30 до 100 мас.% или от приблизительно 50 до 100 мас.% от общего количества частиц сухого пигмента.The inorganic pigment particles may further include particles of one or more other inorganic materials, such as particles of kaolinites, smectites, talcites, calcium carbonate minerals, precipitated calcium carbonate, precipitated silica, silica gel, fumed silica, and mixtures thereof. Preferably, the inorganic pigment particles include a combination of silica or silicate-based colloidal particles, as described previously, and other inorganic particles, as mentioned above. The content of colloidal particles based on silicon oxide or silicate, preferably in a sol obtained from alkali metal silicate by ion exchange or lowering the pH, is preferably from about 10 to 100 wt.%, Most preferably from about 30 to 100 wt.% Or from approximately 50 to 100 wt.% of the total number of particles of dry pigment.
Осажденный оксид кремния имеет отношение к оксиду кремния, получаемому, когда практически все частицы оксида кремния в водной среде подвергают коагуляции в виде рыхлых агрегатов, извлекают, промывают и высушивают. Осажденный оксид кремния имеется в продаже на рынке, например, под торговым наименованием TixosilTM.Precipitated silica is related to silica, obtained when almost all particles of silica in an aqueous medium are subjected to coagulation in the form of loose aggregates, removed, washed and dried. Precipitated silica is commercially available, for example, under the trade name Tixosil ™ .
Силикагель имеет отношение к частицам, образованным из кремнеземного геля (обычно описываемого как связная, жесткая трехмерная сетчатая структура из соприкасающихся частиц коллоидального оксида кремния). Силикагель имеется в продаже на рынке, например, под торговым наименованием SylojetTM.Silica gel refers to particles formed from silica gel (commonly described as a cohesive, rigid three-dimensional network of contiguous particles of colloidal silicon oxide). Silica gel is commercially available, for example, under the trade name Sylojet TM .
Пирогенный оксид кремния имеет отношение к оксиду кремния, полученному методом пламенного гидролиза. Пирогенный оксид кремния имеется в продаже на рынке, например, под торговыми наименованиями CabosilTM и AerosilTM.Pyrogenic silica refers to silica obtained by flame hydrolysis. Pyrogenic silica is commercially available, for example, under the trade names Cabosil TM and Aerosil TM .
Общее содержание частиц неорганических пигментов в композиции предпочтительно составляет от приблизительно 1 до приблизительно 80 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 5 до приблизительно 70 мас.%, в особенности наиболее предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 60 мас.% или от приблизительно 20 или даже от приблизительно 25 до приблизительно 60 мас.%.The total particle content of inorganic pigments in the composition is preferably from about 1 to about 80 wt.%, Most preferably from about 5 to about 70 wt.%, Particularly most preferably from about 10 to about 60 wt.% Or from about 20, or even from about 25 to about 60 wt.%.
Пигментная композиция предпочтительно включает водорастворимую соль алюминия, которая предпочтительно присутствует на частицах сухого пигмента в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 10 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 0,2 до приблизительно 5 мас.%, рассчитанных как содержание в мас.% оксида алюминия (Al2O3). Может быть применена любая содержащая алюминий соль, и примеры солей включают хлорид алюминия, полихлорид алюминия, полисульфат алюмосиликата, сульфат алюминия и их смеси. Алюминий может присутствовать частично или полностью на поверхности коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, или, необязательно, других пигментных частиц, или в водной фазе.The pigment composition preferably includes a water-soluble aluminum salt, which is preferably present on the dry pigment particles in an amount of from about 0.1 to about 10 wt.%, Most preferably from about 0.2 to about 5 wt.%, Calculated as the content in wt.% aluminum oxide (Al 2 O 3 ). Any aluminum-containing salt may be used, and examples of salts include aluminum chloride, aluminum polychloride, aluminosilicate polysulfate, aluminum sulfate, and mixtures thereof. Aluminum can be present partially or completely on the surface of colloidal particles based on silicon oxide or silicate, or, optionally, other pigment particles, or in the aqueous phase.
Полное содержание водорастворимой соли алюминия может происходить из той, которая присутствует в модифицированном алюминием катионном золе, использованном для получения пигментной композиции. Однако пигментная композиция может также включать дополнительную соль алюминия.The total content of the water-soluble aluminum salt may occur from that which is present in the aluminum-modified cationic ash used to produce the pigment composition. However, the pigment composition may also include an additional aluminum salt.
Пигментная композиция предпочтительно включает катионный органический полимер, предпочтительно имеющий среднюю молекулярную массу Mw от приблизительно 2000 до приблизительно 1000000, наиболее предпочтительно от приблизительно 2000 до приблизительно 500000 или от приблизительно 4000 до приблизительно 200000. Плотность распределения заряда предпочтительно составляет от приблизительно 0,2 до приблизительно 12 мэкв/г, наиболее предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 11 мэкв/г или от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мэкв/г. Катионный органический полимер предпочтительно присутствует в пигментной дисперсии в количестве от приблизительно 0,1 до приблизительно 20 мас.%, более предпочтительно от приблизительно 0,3 до приблизительно 15 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 0,4 до приблизительно 10 мас.% в расчете на количество частиц сухого пигмента. Примеры пригодных катионных органических полимеров включают синтетические и природные полиэлектролиты, такие как РАМ (полиакриламиды), polyDADMAC (полимер хлорида диаллилдиметиламмония), полиаллиламины, полиамины, полисахариды и их смеси, предпочтительно удовлетворяющие вышеназванным технологическим условиям в отношении молекулярной массы и плотности распределения заряда. Катионный полимер может присутствовать частично или полностью на поверхности коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката и, необязательно, других пигментных частиц, или в водной фазе.The pigment composition preferably includes a cationic organic polymer, preferably having an average molecular weight M w of from about 2000 to about 1,000,000, most preferably from about 2,000 to about 500,000, or from about 4,000 to about 200,000. The charge distribution density is preferably from about 0.2 to about 12 meq / g, most preferably from about 0.3 to about 11 meq / g, or from about 0.5 to about 10 meq / g. The cationic organic polymer is preferably present in the pigment dispersion in an amount of from about 0.1 to about 20 wt.%, More preferably from about 0.3 to about 15 wt.%, Most preferably from about 0.4 to about 10 wt.% based on the number of particles of dry pigment. Examples of suitable cationic organic polymers include synthetic and natural polyelectrolytes such as PAM (polyacrylamides), polyDADMAC (diallyldimethylammonium chloride polymer), polyallylamines, polyamines, polysaccharides and mixtures thereof, preferably satisfying the above process conditions with respect to molecular weight and charge density. The cationic polymer may be present partially or completely on the surface of the colloidal particles based on silicon oxide or silicate and, optionally, other pigment particles, or in the aqueous phase.
В особенности предпочтительные композиции включают один или оба из водорастворимой соли алюминия, описанной выше, и катионного полимера, описанного выше.Particularly preferred compositions include one or both of the water-soluble aluminum salt described above and the cationic polymer described above.
Пигментная композиция может также включать другие добавки, обычно используемые для нанесения покрытия на бумагу, такие как стабилизаторы, модификаторы реологических характеристик, оптические отбеливатели, смазочные средства, реагенты для понижения растворимости, красители, клеящие средства, связующие материалы и т.д., а также разнообразные примеси из сырьевых материалов. Общее количество других добавок и возможных примесей предпочтительно составляет от 0 до приблизительно 50 мас.%, наиболее предпочтительно от 0 до приблизительно 30 мас.% в расчете на содержание сухого вещества. Общее содержание сухого вещества в пигментной композиции предпочтительно составляет от приблизительно 2 до приблизительно 80 мас.%, наиболее предпочтительно от приблизительно 10 до приблизительно 75 мас.% или от приблизительно 20 или даже 30 до приблизительно 75 мас.%.The pigment composition may also include other additives commonly used for coating paper, such as stabilizers, rheology modifiers, optical brighteners, lubricants, solubility reducing agents, colorants, adhesives, binders, etc., as well as various impurities from raw materials. The total amount of other additives and possible impurities is preferably from 0 to about 50 wt.%, Most preferably from 0 to about 30 wt.%, Based on the dry matter content. The total dry matter content of the pigment composition is preferably from about 2 to about 80 wt.%, Most preferably from about 10 to about 75 wt.% Or from about 20 or even 30 to about 75 wt.%.
Пигментная композиция, описанная выше, предпочтительно сохраняется стабильной в течение по меньшей мере одной недели, наиболее предпочтительно по меньшей мере одного месяца. Композиция может быть использована непосредственно для нанесения покрытия на бумагу или картон или в качестве промежуточного продукта для получения покровной композиции с дополнительными компонентами.The pigment composition described above is preferably stable for at least one week, most preferably at least one month. The composition can be used directly for coating paper or cardboard or as an intermediate product to obtain a coating composition with additional components.
Было обнаружено, что композиция, включающая частицы пигмента из необязательно агрегированных первичных частиц на основе оксида кремния или силиката с низкой площадью поверхности, предпочтительно менее 450 м2/г, и приготовленная из силиката щелочного металла путем ионного обмена или снижения величины рН, как описано ранее,It was found that a composition comprising pigment particles of optionally aggregated primary particles of silicon oxide or silicate with a low surface area, preferably less than 450 m 2 / g, and prepared from alkali metal silicate by ion exchange or lowering the pH, as described previously ,
Изобретение далее относится к способу получения пигментной композиции, описанной выше, включающему смешение полиалкиленгликоля и водной композиции, включающей частицы неорганического пигмента, включающие коллоидальные частицы на основе оксида кремния или силиката, в таких количествах, которые требуются для получения композиции, в которой полиалкиленгликоль составляет от 50 до 100 мас.%, предпочтительно от 60 до 100 мас.% или от 70 до 100 мас.% от общего количества органического материала в композиции, и массовое отношение коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката к органическому материалу в композиции составляет от 1:3 до 30:1, предпочтительно от 1:1 до 20:1 или от 1,5:1 до 10:1. Полиалкиленгликоль предпочтительно присутствует по существу в чистом виде и предпочтительно добавляется к водной дисперсии частиц неорганического пигмента, например, растворением твердого порошка в водной дисперсии, но может быть также заблаговременно разбавлен или растворен, например, в воде.The invention further relates to a method for producing a pigment composition described above, comprising mixing a polyalkylene glycol and an aqueous composition comprising inorganic pigment particles, including colloidal particles of silicon oxide or silicate, in such quantities as are required to obtain a composition in which the polyalkylene glycol is from 50 up to 100 wt.%, preferably from 60 to 100 wt.% or from 70 to 100 wt.% of the total amount of organic material in the composition, and the mass ratio of colloidal particles to and the basis of silicon oxide or silicate to the organic material in the composition is from 1: 3 to 30: 1, preferably from 1: 1 to 20: 1, or from 1.5: 1 to 10: 1. The polyalkylene glycol is preferably present in substantially pure form and is preferably added to the aqueous dispersion of inorganic pigment particles, for example, by dissolving a solid powder in an aqueous dispersion, but may also be diluted or dissolved in advance, for example, in water.
Композицию, включающую водорастворимую соль алюминия и/или катионный органический полимер, предпочтительно получают смешением этих компонентов с водной дисперсией, например золем, коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, необязательно также включающей другие пигментные частицы, описываемые здесь, и затем добавлением полиалкиленгликоля. Коллоидальные частицы оксида кремния или силиката, водорастворимую соль алюминия и катионный полимер предпочтительно смешивают таким образом, чтобы избежать существенного гелеобразования или выпадения осадка. Например, соль алюминия и катионный полимер могут быть смешаны с образованием их водного раствора, и затем к этому раствору может быть добавлена водная дисперсия коллоидальных и, необязательно, других пигментных частиц, предпочтительно при перемешивании, для обеспечения того, что в полученной дисперсии все время сохраняется катионный результирующий заряд частиц. Разнообразные пригодные способы смешения коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката и, необязательно, других пигментных частиц с солями алюминия и катионными полимерами также описаны в ранее упомянутых заявках WO 2006/049546 и WO 2006/049547.A composition comprising a water-soluble aluminum salt and / or a cationic organic polymer is preferably prepared by mixing these components with an aqueous dispersion, for example, sol, silica-based or silicate colloidal particles, optionally also including the other pigment particles described herein, and then adding polyalkylene glycol. The colloidal particles of silicon oxide or silicate, a water-soluble aluminum salt and a cationic polymer are preferably mixed in such a way as to avoid substantial gelation or precipitation. For example, an aluminum salt and a cationic polymer can be mixed to form an aqueous solution, and then an aqueous dispersion of colloidal and optionally other pigment particles can be added to this solution, preferably with stirring, to ensure that the dispersion is always kept cationic resulting charge of particles. A variety of suitable methods for mixing colloidal particles based on silicon oxide or silicate and, optionally, other pigment particles with aluminum salts and cationic polymers are also described in the previously mentioned applications WO 2006/049546 and WO 2006/049547.
В отношении пригодных и предпочтительных количеств и типов компонентов вышеприведенное описание пигментной композиции упоминает следующее.With regard to suitable and preferred amounts and types of components, the foregoing description of the pigment composition mentions the following.
Аспект изобретения имеет отношение к водной пигментной композиции, получаемой способом, описанным выше.An aspect of the invention relates to an aqueous pigment composition obtained by the method described above.
Изобретение также касается применения пигментной композиции, описанной выше, для нанесения покрытия на бумагу или картон.The invention also relates to the use of the pigment composition described above for coating paper or paperboard.
Изобретение дополнительно касается способа получения покрытой бумаги или картона, включающего стадию нанесения пигментной композиции, описанной выше, в качестве покрытия по меньшей мере на одну сторону бумажной или картонной ленты.The invention further relates to a method for producing coated paper or paperboard, comprising the step of applying the pigment composition described above as a coating on at least one side of a paper or cardboard tape.
Покрытие предпочтительно наносят в количестве, достаточном для достижения поверхностной плотности от приблизительно 0,4 до приблизительно 40 г/м2, более предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 40 г/м2, наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 25 г/м2 частиц неорганического пигмента из пигментной композиции на единицу площади покрытой стороны бумажной или картонной ленты. Во многих случаях количество сухого вещества в покрытии, нанесенном на единицу площади покрытой стороны бумаги или картона, предпочтительно составляет от приблизительно 0,7 до приблизительно 50 г/м2, наиболее предпочтительно от приблизительно 1,0 до приблизительно 30 г/м2.The coating is preferably applied in an amount sufficient to achieve a surface density of from about 0.4 to about 40 g / m 2 , more preferably from about 0.5 to about 40 g / m 2 , most preferably from about 1 to about 25 g / m 2 particles of inorganic pigment from the pigment composition per unit area of the coated side of a paper or cardboard tape. In many cases, the amount of dry matter in the coating applied per unit area of the coated side of the paper or paperboard is preferably from about 0.7 to about 50 g / m 2 , most preferably from about 1.0 to about 30 g / m 2 .
Покрытие предпочтительно наносится на непокрытую сторону бумаги или картона, но может быть нанесено поверх ранее нанесенного покровного слоя из той же или другой покровной композиции. Предпочтительно не наносить любое дополнительное покрытие другого типа поверх слоя, сформированного из покрытия, описанного в настоящем документе.The coating is preferably applied to the uncoated side of the paper or paperboard, but can be applied over a previously applied coating layer from the same or different coating composition. It is preferred that no other type of additional coating be applied over the layer formed from the coating described herein.
Нанесение покрытия может быть выполнено либо на бумагоделательной или картоноделательной машине, либо вне бумагоделательной или картоноделательной машины. В любом случае может быть применен любой тип способа нанесения покрытия. Примерами способов нанесения покрытия являются нанесение покрытия на установке с ракельным ножом, покрытие воздушным шабером, нанесение покрытия валиком, нанесение покрытия поливом, покрытие методом распыления, покрытие с использованием клеевого пресса (например, покрытие с помощью пленочного пресса) и литьевое покрытие. В случае нанесения покрытия с помощью точно дозирующего пленочного пресса могут быть использованы разнообразные валы и давления прижатия валов, например, от приблизительно 0,5 до приблизительно 8 бар или от приблизительно 1 до приблизительно 5 бар.The coating can be performed either on a paper machine or a paper machine, or outside a paper or paper machine. In any case, any type of coating method can be applied. Examples of coating methods are coating with a doctor blade, coating with an air scraper, coating with a roller, spray coating, spray coating, coating using an adhesive press (e.g., coating using a film press) and injection coating. In the case of coating with an accurately metering film press, a variety of shafts and roll pressures can be used, for example from about 0.5 to about 8 bar or from about 1 to about 5 bar.
После нанесения покрытия на бумагу его высушивают, что в случае машинного нанесения покрытия предпочтительно выполняют в сушильной секции машины. Могут быть использованы любые способы сушки, такие как сушка инфракрасным излучением, горячим воздухом, нагретыми валками или любой их комбинацией. Бумага может быть затем подвергнута любому виду традиционной обработки, такой как каландрование и тому подобное. Для достижения желательной гладкости поверхности может быть применено каландрование с разнообразными давлениями, например, от приблизительно 20 кН/м или ниже вплоть до приблизительно 700 кН/м или выше, или от приблизительно 50 или от приблизительно 100 до приблизительно 600 кН/м.After coating the paper, it is dried, which in the case of machine coating is preferably performed in the drying section of the machine. Any drying methods, such as drying by infrared radiation, hot air, heated rolls, or any combination thereof, can be used. The paper can then be subjected to any kind of traditional processing, such as calendaring and the like. To achieve the desired smoothness of the surface, calendaring with various pressures can be applied, for example, from about 20 kN / m or lower to about 700 kN / m or higher, or from about 50 or from about 100 to about 600 kN / m.
Термин «нанесение покрытия», применяемый здесь, имеет отношение к любому способу, в котором пигменты наносятся на поверхность бумаги или картона, тем самым включая не только традиционное нанесение покрытия, но также прочие способы, такие как, например, пигментирование.The term “coating,” as used herein, refers to any method in which pigments are applied to the surface of a paper or paperboard, thereby including not only traditional coating, but also other methods, such as, for example, pigmentation.
Бумага и картон, на которые должно быть нанесено покрытие, могут быть изготовлены из любого сорта целлюлозы, такой как химическая целлюлоза типа сульфатной, сульфитной или целлюлоза из процесса “Organosolve”, механическая пульпа типа термомеханической пульпы (ТМР), химико-термомеханической пульпы (СТМР), рафинерной древесной массы или измельченной древесной пульпы, из древесины как лиственных, так и хвойных пород, отбеленной или неотбеленной пульпы, которая основана на свежих или повторно используемых волокнах, или в любых их комбинациях. В соответствии с изобретением покрытие может быть также нанесено на бумагу или картон из любого другого типа пульпы. Бумага и картон могут быть проклеенными внутри до разнообразных степеней или непроклеенными, и могут содержать общеупотребительные наполнители, такие как разнообразные виды глины, карбонат кальция, тальк и т.д. Удельный вес может находиться в пределах широкого диапазона, например, от приблизительно 40 до приблизительно 800 г/м2 или выше, или от приблизительно 70 до приблизительно 300 г/м2.The paper and cardboard to be coated can be made from any type of cellulose, such as chemical sulphate, sulphite or cellulose from the Organosolve process, mechanical pulp such as thermomechanical pulp (TMP), chemical thermomechanical pulp (CTMP) ), refined wood pulp or shredded wood pulp, from both hardwood and coniferous wood, bleached or unbleached pulp based on fresh or reused fibers, or in any combination thereof. In accordance with the invention, the coating can also be applied to paper or paperboard from any other type of pulp. Paper and paperboard can be internally glued to various degrees or non-glued, and may contain commonly used fillers such as various types of clay, calcium carbonate, talc, etc. The specific gravity can be within a wide range, for example, from about 40 to about 800 g / m 2 or higher, or from about 70 to about 300 g / m 2 .
В отношении дальнейших подробностей и вариантов осуществления пигментной композиции вышеприведенное описание упоминает следующее.With respect to further details and embodiments of the pigment composition, the above description mentions the following.
Наконец, изобретение относится к покрытым бумаге или картону, получаемым вышеописанным способом, и покрытым бумаге или картону, имеющим по меньшей мере на одной стороне покрытие, включающее полиалкиленгликоль и частицы неорганического пигмента, включающие коллоидальные частицы на основе оксида кремния или силиката, или их агрегаты, в котором полиалкиленгликоль составляет от 50 до 100 мас.%, предпочтительно от 60 до 100 мас.% или от 70 до 100 мас.% от общего количества органического материала в покрытии, и массовое отношение коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката, или их агрегатов к органическому материалу в композиции составляет от 1:3 до 30:1, предпочтительно от 1:1 до 20:1 или от 1,5:1 до 10:1.Finally, the invention relates to coated paper or paperboard obtained by the above method, and coated paper or paperboard having at least one side coating comprising polyalkylene glycol and inorganic pigment particles including colloidal particles based on silicon oxide or silicate, or their aggregates, in which the polyalkylene glycol comprises from 50 to 100 wt.%, preferably from 60 to 100 wt.% or from 70 to 100 wt.% of the total amount of organic material in the coating, and the mass ratio of colloidal particles per the basis of silicon oxide or silicate, or their aggregates to the organic material in the composition is from 1: 3 to 30: 1, preferably from 1: 1 to 20: 1 or from 1.5: 1 to 10: 1.
Такая бумага или картон предпочтительно включает по существу прозрачный или по существу непрозрачный слой, включающий частицы неорганического пигмента из покровной композиции, частицы пигмента, предпочтительно формирующие наноструктуру. Количество сухого вещества в покрытии предпочтительно составляет от приблизительно 0,5 до приблизительно 50 г/м2, наиболее предпочтительно от приблизительно 1,0 до приблизительно 30 г/м2. Количество частиц неорганического пигмента из вышеописанной пигментной композиции на единицу площади покрытой стороны бумаги или картона предпочтительно составляет от приблизительно 0,7 до приблизительно 40 г/м2, наиболее предпочтительно от приблизительно 1 до приблизительно 25 г/м2. Предпочтительно поверх этого слоя не было нанесено покрытие никакого иного типа.Such paper or paperboard preferably includes a substantially transparent or substantially opaque layer comprising inorganic pigment particles from the coating composition, pigment particles, preferably forming a nanostructure. The amount of dry matter in the coating is preferably from about 0.5 to about 50 g / m 2 , most preferably from about 1.0 to about 30 g / m 2 . The amount of inorganic pigment particles from the above pigment composition per unit area of the coated side of the paper or paperboard is preferably from about 0.7 to about 40 g / m 2 , most preferably from about 1 to about 25 g / m 2 . Preferably no other type of coating has been applied over this layer.
Было найдено, что бумага или картон согласно изобретению в особенности пригодны для струйной печати, обеспечивая низкую степень нерезкости и крапчатости линий, и высокую плотность печати для цветных изображений, но могут быть также эффективно использованы для других типов печатных процессов, таких как лазерная печать, флексография, высокая печать, глубокая печать, офсетная печать и трафаретная печать. Шероховатость поверхности, определяемая с помощью прибора Паркера (Parker Print Surf (PPS)), например, может быть от приблизительно 0,5 до приблизительно 10 мкм или от приблизительно 1 до приблизительно 5 мкм. В особенности преимущественным является то, что такие хорошие свойства могут быть достигнуты простым путем при нанесении лишь малых количеств покрытия и без необходимости употребления многообразных различных покровных слоев на бумаге или картоне. Более того, основные компоненты пигментной композиции могут быть приготовлены из легкодоступных сырьевых материалов.It was found that the paper or cardboard according to the invention is particularly suitable for inkjet printing, providing a low degree of blur and mottling of lines, and a high print density for color images, but can also be effectively used for other types of printing processes, such as laser printing, flexography , letterpress, gravure printing, offset printing and screen printing. The surface roughness determined using a Parker Print Surf (PPS) device, for example, can be from about 0.5 to about 10 microns, or from about 1 to about 5 microns. Particularly advantageous is that such good properties can be achieved in a simple way by applying only small amounts of coating and without the need to use a variety of different coating layers on paper or cardboard. Moreover, the main components of the pigment composition can be prepared from readily available raw materials.
Изобретение теперь будет описано далее в нижеприведенных примерах. Если не оговорено нечто иное, все части и процентные доли имеют отношение к частям и процентным долям по массе. Уровни содержания, выраженные в единицах “pph”, обозначают количество частей на сто частей частиц сухого пигмента.The invention will now be described further in the examples below. Unless otherwise specified, all parts and percentages relate to parts and percentages by weight. Content levels, expressed in units of “pph,” indicate the number of parts per hundred parts of dry pigment particles.
Пример 1: Пигментную дисперсию с содержанием сухого вещества 43,9% готовили из смеси силиказоля Bindzil® 80/50 (анионный силиказоль, имеющий площадь поверхности приблизительно 80 м2/г) от фирмы Eka Chemicals, и каолиновой покровной глины, SPSTM от фирмы Imerys Mineral. Сухое массовое соотношение между силиказолем и глиной в дисперсии составляло 75/25. Чтобы придать частицам пигмента катионный характер, вместе с пигментным компаундом смешивали 8,3 pph полихлорида алюминия (LocronTM L от фирмы Clariant) и 5,0 pph polyDADMAC, средняя молекулярная масса Mw 4000, (40%-ный раствор полимера PolyquatTM 40 U 05 NV от фирмы Katpol). Далее полученная дисперсия называется А. Example 1: A pigment dispersion having a solids content of 43.9% was prepared from a mixture of silica sol Bindzil ® 80/50 (anionic silica sol having a surface area of about 80 m 2 / g) from the company Eka Chemicals, and kaolin coating clay, SPS TM from firm Imerys Mineral. The dry weight ratio between silicasole and clay in the dispersion was 75/25. In order to give the pigment particles a cationic character, 8.3 pph aluminum polychloride (Locron TM L from Clariant) and 5.0 pph polyDADMAC, average molecular weight M w 4000, (40% Polyquat TM 40 polymer solution, were mixed with the pigment compound U 05 NV from Katpol). The resulting dispersion is then called A.
Два покровных состава, основанных на этой пигментной композиции, готовили без добавления любого органического связующего средства типа крахмала, поливинилового спирта или латекса.Two coating compositions based on this pigment composition were prepared without the addition of any organic binder such as starch, polyvinyl alcohol or latex.
В. Пигментную дисперсию А (смотрите выше) разбавляли до содержания сухого вещества 34 мас.%.B. Pigment dispersion A (see above) was diluted to a dry matter content of 34 wt.%.
С. Пигментную дисперсию А разбавляли водой и затем добавляли 31 pph полиэтиленгликоля (PEG) со средней молекулярной массой Mw 20000 от фирмы Merck, для получения содержания сухого вещества 35 мас.%. Полиэтиленгликоль (PEG) был в форме 100%-ного порошка и был растворен непосредственно в пигментной дисперсии.C. The pigment dispersion A was diluted with water, and then 31 pph of polyethylene glycol (PEG) with an average molecular weight of M w 20000 from Merck was added to obtain a dry matter content of 35 wt.%. Polyethylene glycol (PEG) was in the form of a 100% powder and was dissolved directly in the pigment dispersion.
Два покровных состава наносили на одну сторону бумажной основы с помощью лабораторной установки для непрерывного нанесения покрытия от фирмы DT Paper Science, Финляндия, работающей как дукторный клеевой пресс со скоростью 10 м/мин. Бумажная основа представляла собой слабопроклеенную писчую бумагу шириной 30 см и базовой массой 85 г/м2. После пропускания через клеевой пресс бумага поступала в инфракрасную сушилку с последующей воздушной сушилкой. Покрытую бумагу кондиционировали в среде с 50%-ной относительной влажностью при температуре 20°С и определяли массу покрытия. Бумагу разрезали на листы формата А4 и проводили испытательную печать на трех различных струйных принтерах, EpsonTM Stylos C86, HPTM deskjet 5850 и CanonTM ip4000.Two coating formulations were applied to one side of the paper base using a laboratory continuous coating machine from DT Paper Science, Finland, operating as a duct adhesive press at a speed of 10 m / min. The paper base was a lightly glued writing paper with a width of 30 cm and a base weight of 85 g / m 2 . After passing through an adhesive press, paper was fed into an infrared dryer followed by an air dryer. The coated paper was conditioned in an environment with 50% relative humidity at a temperature of 20 ° C and the coating weight was determined. The paper was cut into A4 size sheets, and printing test was carried out on three different inkjet printers, Epson TM Stylos C86, HP TM deskjet 5850 and the Canon TM ip4000.
Результаты печати оценивали с использованием печатной картинки с семью цветными блоками, циан, магента, желтый, зеленый, красный, синий и черный. Напечатанные блоки и непропечатанную бумагу измеряли с использованием спектрофотометра (Color Touch 2 от фирмы Technidyne), и рассчитывали объемы цветовой гаммы. Объем цветовой гаммы аппроксимировали к додекаэдру в цветовом пространстве CEI L*a*b*, и измерения цветов давали углы двенадцатигранника (смотрите издание “Rydefalk Staffan, Wedin Michael; Literature review on the colour Gamut in the Printing Process-Fundamentals, PTF-report no 32, май 1997 года” («Обзор литературы по основам оценки цветовой гаммы в печатных процессах»).Printing results were evaluated using a printed image with seven color blocks, cyan, magenta, yellow, green, red, blue and black. Printed blocks and unprinted paper were measured using a spectrophotometer (Color Touch 2 from Technidyne), and color gamut volumes were calculated. The color gamut was approximated to the dodecahedron in the CEI L * a * b * color space, and color measurements gave the angles of the twelve-sided (see Rydefalk Staffan, Wedin Michael; Literature review on the color Gamut in the Printing Process Fundamentals, PTF-report no 32, May 1997 ”(“ Literature review on the basics of color gamut assessment in printing processes ”).
Результаты показаны в таблице ниже, в которой можно видеть, что покровный состав С дал наилучшую совокупную цветовую гамму.The results are shown in the table below, in which it can be seen that the coating composition C gave the best overall color gamut.
Пример 2: Испытание проводили в полномасштабной бумагоделательной машине Фурдринье, оснащенной дукторным клеевым прессом, машине, обычно производящей печатную бумагу с высокой базовой массой. Во время испытания готовили бумажную основу с базовой массой 200 г/м2 из 100%-ной небеленой сульфатной крафт-целлюлозы древесины лиственных пород, и осаждали карбонат кальция в качестве наполнителя при скорости работы машины приблизительно 200 м/мин. Поверхность бумажной основы обрабатывали в процессе производства в клеевом прессе с обеих сторон составом, как состав С примера 1, с тем исключением, что содержание сухого вещества составляло 34 мас.%. Бумагу затем пропускали через сушильные валки и в заключение подвергали слабому каландрованию в процессе производства перед намоткой в рулон. При этом никаких проблем с тиражеустойчивостью не возникало. Example 2 : The test was carried out in a full-scale Furdrinier paper machine equipped with a duct adhesive press, a machine typically producing high base weight printing paper. During the test, a paper base was prepared with a base weight of 200 g / m 2 from 100% unbleached sulfate kraft pulp of hardwood, and calcium carbonate was precipitated as a filler at a machine speed of approximately 200 m / min. The surface of the paper base was treated in the production process in an adhesive press on both sides with the composition as composition C of example 1, with the exception that the dry matter content was 34 wt.%. The paper was then passed through drying rolls and finally subjected to weak calendaring during production before being wound into a roll. At the same time, there were no problems with circulation stability.
Полученную бумагу кондиционировали, пропечатывали и оценивали, как описано в примере 1, и результаты показаны в таблице ниже:The resulting paper was conditioned, printed and evaluated as described in example 1, and the results are shown in the table below:
Следует отметить, что покровная композиция, содержащая силиказоль и полиэтиленгликоль (PEG), в этом реалистическом полномасштабном испытании давала очень хорошие результаты печати и значительное улучшение качества бумажной основы. Следует также отметить, что покровная композиция давала высокую степень восприятия покрытия в клеевом прессе (высокая масса покрытия), означая, что простое устройство для нанесения покрытия типа дукторного клеевого пресса могло бы быть использовано для получения «похожей на покрытую» бумаги, что обычно возможно только при использовании более сложных аппликаторов, таких как машины с ракельным ножом для нанесения покрытий.It should be noted that the coating composition containing silica sol and polyethylene glycol (PEG) in this realistic full-scale test gave very good print results and a significant improvement in the quality of the paper base. It should also be noted that the coating composition gave a high degree of perception of the coating in the adhesive press (high coating weight), meaning that a simple coating device such as a duct adhesive press could be used to produce “similar to coated” paper, which is usually only possible when using more complex applicators, such as machines with a doctor blade for coating.
Пример 3: В этом испытании пять различных покровных составов готовили с целью получения максимального содержания сухого вещества для каждого состава (из соображений тиражеустойчивости, в том смысле, что вязкость состава должна быть между 100-1000 сП, по измерению с использованием вискозиметра Брукфилда (шпиндель № 4 при скорости 50 об/мин)). Example 3 : In this test, five different coating compositions were prepared in order to obtain the maximum dry matter content for each composition (for reasons of print stability, in the sense that the viscosity of the composition should be between 100-1000 cP, as measured using a Brookfield viscometer (spindle No. 4 at a speed of 50 rpm)).
D. Состав готовили добавлением 24 г сухого полиэтиленгликоля (PEG) (такого же, как в примере 1) к 176 г пигментной дисперсии А примера 1 при перемешивании магнитной мешалкой, с образованием конечного состава с содержанием сухого вещества 50,6 мас.%, вязкостью 860 сП, и содержащего 34 pph PEG в расчете на частицы сухого пигмента.D. The composition was prepared by adding 24 g of dry polyethylene glycol (PEG) (the same as in example 1) to 176 g of pigment dispersion A of example 1 while stirring with a magnetic stirrer, with the formation of a final composition with a dry matter content of 50.6 wt.%, Viscosity 860 cP, and containing 34 pph PEG calculated on the particles of dry pigment.
E. 8,2 г сухого PEG (такого же, как в примере 1) непосредственно растворяли в 119 г пигментной дисперсии А примера 1 и затем добавляли 82 г 10 мас.% водного раствора поливинилового спирта (PVOH) при перемешивании магнитной мешалкой. Раствор PVOH готовили растворением порошкового PVOH (ErcolTM 26-88, от фирмы Ercol, тип продукта, обычно употребляемый в качестве связующего средства в производстве бумаги для струйной печати) в горячей воде при температуре 90°С в течение 2 часов. Максимальная концентрация PVOH, которой можно было достигнуть, составляла 10 мас.%. Содержание сухого вещества в конечном составе было равным 32,8 мас.%, вязкость 244 сП, содержание PEG 17 pph и содержание PVOH 17 pph.E. 8.2 g of dry PEG (the same as in Example 1) was directly dissolved in 119 g of pigment dispersion A of Example 1, and then 82 g of a 10 wt.% Aqueous solution of polyvinyl alcohol (PVOH) was added with stirring with a magnetic stirrer. The PVOH solution was prepared by dissolving the PVOH powder (Ercol TM 26-88, from Ercol, the type of product commonly used as a binder in the manufacture of inkjet paper) in hot water at 90 ° C for 2 hours. The maximum concentration of PVOH that could be achieved was 10 wt.%. The dry matter content in the final composition was 32.8 wt.%, A viscosity of 244 cP, a PEG content of 17 pph and a PVOH content of 17 pph.
F. 164 г 10 мас.% раствора PVOH (такого же, как в пункте Е) медленно добавляли к 119 г пигментной дисперсии А примера 1 при перемешивании магнитной мешалкой. Содержание сухого вещества в конечном составе было равным 24,3 мас.%, вязкость 516 сП, и содержание PVOH 34 pph.F. 164 g of a 10 wt.% Solution of PVOH (the same as in paragraph E) was slowly added to 119 g of pigment dispersion A of Example 1 with stirring with a magnetic stirrer. The dry matter content in the final composition was 24.3 wt.%, A viscosity of 516 cP, and a PVOH content of 34 pph.
G. 20 мас.% водный раствор типичного крахмала для клеевого пресса готовили варкой крахмальных гранул (С* film 07312 от фирмы Cerestar) в воде. 20 мас.% концентрация была максимальной, какую удалось получить. 119 г пигментной дисперсии А примера 1 смешивали с 82,2 г крахмального раствора, с образованием конечного состава с содержанием сухого вещества 34,1 мас.% и вязкостью более 1000 сП.G. A 20 wt.% Aqueous solution of a typical starch for an adhesive press was prepared by cooking starch granules (C * film 07312 from Cerestar) in water. 20 wt.% Concentration was the maximum that was obtained. 119 g of pigment dispersion A of Example 1 was mixed with 82.2 g of starch solution, with the formation of a final composition with a dry matter content of 34.1 wt.% And a viscosity of more than 1000 cP.
H. 60 г сухого порошка силикагеля, SylojetTM P612 от фирмы Grace Davison, диспергировали в 150,7 г воды с образованием высоковязкой дисперсии. 20,4 г (34 pph) PEG (такого же, как в примере 1) и 3 г (5 pph) polyDADMAC (такого же, как в примере 1) непосредственно растворили в пигментной дисперсии с образованием конечного состава, имеющего содержание сухого вещества 34,9 мас.% и вязкость более 300 сП.H. 60 g of a dry silica gel powder, Sylojet ™ P612 from Grace Davison, was dispersed in 150.7 g of water to form a highly viscous dispersion. 20.4 g (34 pph) of PEG (the same as in example 1) and 3 g (5 pph) of polyDADMAC (the same as in example 1) were directly dissolved in a pigment dispersion to form a final composition having a dry matter content of 34 , 9 wt.% And a viscosity of more than 300 cP.
Пять составов наносили с помощью лабораторной установки для непрерывного нанесения покрытия, как в примере 1 (такая же бумажная основа, аппликатор, скорость и т.д.). Бумаги с поверхностной обработкой кондиционировали, пропечатывали и оценивали, как описано в примере 1. Результаты показаны в таблице ниже:Five compositions were applied using a laboratory installation for continuous coating, as in example 1 (the same paper base, applicator, speed, etc.). The surface-treated papers were conditioned, printed and evaluated as described in Example 1. The results are shown in the table below:
Очевидно, что состав D, включающий силиказоль и PEG, сделал возможным нанесение больших количеств частиц пигмента в одиночной операции нанесения покрытия, а также дал наивысшую цветовую гамму. Когда PEG был частично (Е) или полностью (F и G) заменен водорастворимыми связующими средствами, PVOH или крахмалом, цветовая гамма значительно сокращается. В испытании Н, где осажденный оксид кремния использовали вместе с PEG, пигмент исключительно плохо связывался с бумагой, показывая, что этот тип пигмента не нуждается в добавлении связующего средства.Obviously, the composition D, including silica sol and PEG, made it possible to apply large quantities of pigment particles in a single coating operation, and also gave the highest color gamut. When PEG has been partially (E) or completely (F and G) replaced with water-soluble binders, PVOH or starch, the color scheme is significantly reduced. In Test H, where precipitated silica was used with PEG, the pigment was extremely poorly bound to paper, indicating that this type of pigment does not need to be added with a binder.
Пример 4: В этих испытаниях использовали два силиказоля от фирмы Eka Chemicals AB, Bindzil® 40/220 (анионный силиказоль с массовой концентрацией сухого вещества 40 мас.% и площадью поверхности 220 м2/г) и Bindzil® CAT 220 (Bindzil CAT 220 представляет собой катионный кремнеземный золь с массовой концентрацией сухого вещества 35 мас.% и площадью поверхности 220 м2/г). Example 4: In the tests used two silica sol from the company Eka Chemicals AB, Bindzil ® 40/220 (an anionic silica sol with a solids mass concentration of 40% by weight and a surface area of 220 m 2 / g.) And Bindzil ® CAT 220 (Bindzil CAT 220 represents a cationic silica sol with a mass concentration of dry matter of 35 wt.% and a surface area of 220 m 2 / g).
I. 175 г золя Bindzil 40/220 разбавляли 25 г воды для достижения содержания сухого вещества 35 мас.%.I. 175 g of Bindzil sol 40/220 was diluted with 25 g of water to achieve a dry matter content of 35 wt.%.
J. 175 г золя Bindzil 40/220 разбавляли 54,9 г воды. 16,1 г сухого порошка 100%-ного PEG (Mw 35000) от фирмы Merck растворяли в силиказоле с образованием состава, имеющего содержание сухого вещества 35 мас.% и содержащего 23 pph PEG.J. 175 g of Bindzil 40/220 sol was diluted with 54.9 g of water. 16.1 g of a dry powder of 100% PEG ( Mw 35000) from Merck was dissolved in silica sol to form a composition having a dry matter content of 35% by weight and containing 23 pph PEG.
K. 200 г золя Bindzil САТ 220 разбавляли 10,2 г воды. 14,7 г PEG (как в пункте J) растворяли в золе с образованием состава, имеющего содержание сухого вещества 38 мас.% и содержащего 23 pph PEG.K. 200 g of Zol Bindzil CAT 220 was diluted with 10.2 g of water. 14.7 g of PEG (as in paragraph J) was dissolved in ash to form a composition having a solids content of 38 wt.% And containing 23 pph PEG.
Эти три состава наносили на бумажную основу и тестировали, как в примере 1. Результаты показаны в таблице ниже:These three formulations were applied to a paper base and tested as in Example 1. The results are shown in the table below:
Оказывается, что комбинация кремнеземного золя и PEG давала лучшие совокупные результаты печати.It turns out that the combination of silica sol and PEG yielded better overall print results.
Claims (25)
и частицы неорганического пигмента, содержащие коллоидальные частицы на основе оксида кремния или силиката или их агрегаты, в которой полиалкиленгликоль составляет от 50 до 100 мас.% от общего количества органического материала в композиции и массовое отношение коллоидальных частиц на основе оксида кремния или силиката или их агрегатов к органическому материалу составляет от 1:3 до 30:1.1. An aqueous pigment composition comprising a polyalkylene glycol having an average molecular weight M w of from about 5000 to about 75000,
and inorganic pigment particles containing colloidal particles of silicon oxide or silicate or their aggregates, in which polyalkylene glycol comprises from 50 to 100 wt.% of the total amount of organic material in the composition and the mass ratio of colloidal particles based on silicon oxide or silicate or their aggregates to organic material is from 1: 3 to 30: 1.
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US90345807P | 2007-02-26 | 2007-02-26 | |
| EP07103075 | 2007-02-26 | ||
| EP07103075.3 | 2007-02-26 | ||
| US60/903,458 | 2007-02-26 | ||
| EP07112874.8 | 2007-07-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009135835A RU2009135835A (en) | 2011-04-10 |
| RU2461595C2 true RU2461595C2 (en) | 2012-09-20 |
Family
ID=37891874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009135835/05A RU2461595C2 (en) | 2007-02-26 | 2008-01-25 | Pigment composition |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101631837A (en) |
| RU (1) | RU2461595C2 (en) |
| ZA (1) | ZA200906698B (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654040C2 (en) * | 2015-11-12 | 2018-05-15 | Сумитомо Раббер Индастриз, Лтд. | Tyre |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104194577A (en) * | 2014-09-05 | 2014-12-10 | 晁兵 | Speckle powder coating and preparation method thereof |
| CN104628318A (en) * | 2015-01-19 | 2015-05-20 | 韩方超 | Method for preparing natural composite colors of diatom ooze |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5352503A (en) * | 1992-09-21 | 1994-10-04 | Rexham Graphics Inc. | Recording paper for ink jet recording processes |
| EP0879709A1 (en) * | 1997-05-22 | 1998-11-25 | Oji Paper Company Limited | Ink jet recording sheet containing silica particles and process for producing the same |
| US6416626B1 (en) * | 2000-09-28 | 2002-07-09 | Weyerhaeuser Company | Polyethylene glycol-containing paper |
| RU2265097C2 (en) * | 2000-10-16 | 2005-11-27 | Циба Спешиалти Кемикэлз Уотер Тритментс Лимитед | Method for manufacture of paper and cardboard |
-
2008
- 2008-01-25 RU RU2009135835/05A patent/RU2461595C2/en not_active IP Right Cessation
- 2008-01-25 CN CN200880006168A patent/CN101631837A/en active Pending
-
2009
- 2009-09-25 ZA ZA200906698A patent/ZA200906698B/en unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5352503A (en) * | 1992-09-21 | 1994-10-04 | Rexham Graphics Inc. | Recording paper for ink jet recording processes |
| EP0879709A1 (en) * | 1997-05-22 | 1998-11-25 | Oji Paper Company Limited | Ink jet recording sheet containing silica particles and process for producing the same |
| US6416626B1 (en) * | 2000-09-28 | 2002-07-09 | Weyerhaeuser Company | Polyethylene glycol-containing paper |
| RU2265097C2 (en) * | 2000-10-16 | 2005-11-27 | Циба Спешиалти Кемикэлз Уотер Тритментс Лимитед | Method for manufacture of paper and cardboard |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2654040C2 (en) * | 2015-11-12 | 2018-05-15 | Сумитомо Раббер Индастриз, Лтд. | Tyre |
| US10189974B2 (en) | 2015-11-12 | 2019-01-29 | Sumitomo Rubber Industries, Ltd. | Tire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009135835A (en) | 2011-04-10 |
| CN101631837A (en) | 2010-01-20 |
| ZA200906698B (en) | 2010-06-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2392223C2 (en) | Pigment composition in form of aqueous suspension | |
| US20060112855A1 (en) | Pigment composition | |
| US20120107533A1 (en) | Coated substrate and method for the preparation thereof | |
| AU2008219820B2 (en) | Pigment composition | |
| US20060100338A1 (en) | Pigment composition | |
| US20060099408A1 (en) | Pigment composition | |
| RU2461595C2 (en) | Pigment composition | |
| NZ554299A (en) | Pigment composition with silica in the form of aqueous dispersion for coating paper | |
| NZ554712A (en) | A process for the production of coated paper using a pigment composition with silica |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140126 |