專利名稱：用于噴墨涂布受墨層的陽離子碳酸鹽顏料的制作方法
專利說明用于噴墨涂布受墨層的陽離子碳酸鹽顏料 本申請要求于2003年1月13日提出的美國臨時專利申請No.60/439447的優(yōu)先權(quán)。本發(fā)明涉及噴墨受墨材料的新配方以及制備這樣一些配方的方法。這些配方包括在陰離子分散劑中預(yù)分散的并與陽離子聚合物化合的碳酸鹽顏料。噴墨打印機的操作方式是噴嘴將水型或溶劑型染料溶液的均勻成形液滴噴射到基體，如紙上。每個液滴以點粘附在紙上，在那里一些點集合就構(gòu)成一個打印圖像。對于良好成形的打印點，特別地對于采用噴墨的多色打印，使用涂有顏料的紙可能是非常理想的。顏料和涂料粘結(jié)劑通?？善鸬轿胶透稍锬淖饔茫瑫r以良好的分辨率使墨水保持在紙或接收層的表面。紙涂料配方通常使用粘結(jié)劑，固定涂層顏料，減少或消除其粉化或灰化。由于噴墨打印機的孔式噴嘴通常非常細小，它們可能易于堵塞，所以使粉化降至最低有助于噴墨打印機的運行。粘結(jié)劑也可能有助于吸收墨水。適當?shù)恼辰Y(jié)劑濃度可使競爭因素之間保持平衡。如果在涂料組合物中粘結(jié)劑太多，許多墨水可能會留在其表面上，沒有被吸收，噴嘴噴射后碰到表面時甚至?xí)鄢梢黄驗R潑。粘結(jié)劑太少則可能不足以使顏料灰化或粉化降至最低。盡管紙涂布技術(shù)有許多的進展，但依然需要新的涂料，例如噴墨打印機紙的涂料。本發(fā)明的一個方面提供一種顏料組合物，該組合物含有至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量足以使至少一種碳酸鈣過度分散；和至少一種陽離子聚合物。本發(fā)明的另一個方面提供一種顏料組合物，該組合物含有至少一種菱面體碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑；和至少一種陽離子聚合物。本發(fā)明的另一方面提供顏料的制備方法，該方法包括將至少一種陰離子分散劑與至少一種碳酸鈣混合，該碳酸鈣選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣，至少一種陰離子分散劑的量能有效地使至少一種碳酸鈣過度分散；并且將至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鈣混合。本發(fā)明的另一個方面提供一種紙涂料組合物，該組合物含有至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量使至少一種碳酸鈣過度分散；至少一種陽離子聚合物；和至少一種粘結(jié)劑。本發(fā)明的另一個方面包括一種涂布紙，該涂布紙包括纖維底材，至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量能使至少一種碳酸鈣過度分散；至少一種陽離子聚合物，其量以碳酸鈣重量計至少是約2重量％；和至少一種粘結(jié)劑。本發(fā)明的另一方面提供顏料的制備方法，該方法包括(a)往一個容器基本上同時添加至少一種采用陰離子方法分散的碳酸鹽漿體和至少一種陽離子聚合物，生成陽離子碳酸鹽漿體；和(b)從該容器中取出陽離子碳酸鹽漿體，其速度等于在(a)中添加陽離子聚合物和分散碳酸鹽漿體的速度的和。
附圖的簡短說明


圖1是與重質(zhì)碳酸鈣化合的聚丙烯酸酯陰離子分散劑用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖2是與重質(zhì)碳酸鈣漿體化合的馬來酸丙烯酸共聚物陰離子分散劑用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖3是與實施例1漿體A化合的陽離子聚合物(pEPI/DMA)用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖4是與實施例1漿體B化合的陽離子聚合物(pEPI/DMA)用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖5是在涂布紙上噴墨打印所得到的打印測試圖照片，該涂布紙包括如實施例7所述的有聚丙烯酸鈉分散劑的GCC；
圖6是在涂布紙上噴墨打印所得到的打印測試圖照片，該涂布紙包括如實施例7所述的有馬來酸丙烯酸分散劑的GCC；
圖7是與沉淀碳酸鈣漿體化合的馬來酸丙烯酸聚合物分散劑用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖；和
圖8是與實施例8分散PCC化合的陽離子聚合物(pEPI/DMA)用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定本發(fā)明的一個方面提供一種顏料組合物，它含有至少一種碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑；和至少一種陽離子聚合物。代表性的顏料組合物包括受墨涂料組合物，例如紙涂料配方。許多這樣的涂料組合物使用各種無機礦物顏料，如二氧化硅。但是，二氧化硅非常昂貴。使用許多其它種類的顏料，受墨層涂料典型配方的固體含量很低，約12％固體。以前曾將陽離子聚合物與無機顏料一起聯(lián)用，使顏料具有凈的正電荷，以吸收噴墨打印機噴射的墨水。這些墨水通常是陰離子的或兩性的，即既含有陰離子基團，又含有陽離子基團。因此，受墨底材表面上的凈正電荷有助于使墨水粘附到這個表面上。人們也已經(jīng)知道，陽離子聚合物可改進涂布底材的耐水性。根據(jù)US 6150289，有陽離子聚合物的某些顏料仍然導(dǎo)致涂料配方的固體含量很低，流變學(xué)也比較差。本發(fā)明人已令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用至少一種陽離子聚合物之前，至少一種碳酸鈣顏料與至少一種陰離子分散劑預(yù)分散能得到一種有改進印刷性能的涂料配方。本發(fā)明得到的涂料可以具有至少一個選自例如更高的印刷墨水密度、耐水牢度、濕耐摩擦性、低芯吸作用(改進清晰度)和低滲墨的優(yōu)點。因此，這些配方能提供更高的涂料固體含量。含有本發(fā)明顏料組合物的配方的固體含量也可以高達65％。因此，在一個方面，本發(fā)明的方法包括使至少一種陰離子分散劑與至少一種碳酸鹽混合，得到分散的碳酸鹽，并且使至少一種陽離子聚合物與該分散的碳酸鹽混合。在一個方面，至少一種碳酸鹽是碳酸鈣。可以有多種形態(tài)的碳酸鈣，如重質(zhì)碳酸鈣或沉淀碳酸鹽?？梢圆捎枚喾N已知的方法制備沉淀碳酸鹽，例如采用化學(xué)法沉淀有少量固體的含水懸浮液，例如固體濃度低于25重量％的含水懸浮液。這些顆?？赡苤饕幸欢ǖ慕Y(jié)晶形態(tài)，這反過來又影響顆粒的形狀；例如偏三角面體、菱面體或霰石，它們是應(yīng)用有利于期望形態(tài)晶體生長的已知反應(yīng)條件得到的。這些顆粒是采用本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的方式，在熟石灰懸浮液中氣態(tài)二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)的產(chǎn)物?？刹捎萌魏我阎姆绞剑绮捎猛ǔ５难心ズ头旨壖夹g(shù)，像顎式粉碎，接著輥式研磨或錘式破碎和空氣分級，可以制備重質(zhì)碳酸鈣顆粒。在一個方面，碳酸鈣是菱面體碳酸鈣，其中值粒度約0.5μm或0.5μm以下，例如中值粒度0.45μm或0.45μm以下，或約0.4μm或0.4μm以下，或約0.35μm或0.35μm以下，或約0.3μm或0.3μm以下。本文所使用的術(shù)語菱面體適用于碳酸鈣顆粒的一般顆粒形狀，而不適用于晶格結(jié)構(gòu)。在一個方面，菱面體碳酸鈣用于固體含量高達60％-65％的涂布紙可能很有利。相反地，偏三角面體碳酸鈣通常只是用于固體含量范圍直到約55％的紙涂料組合物。在一個方面，碳酸鈣是重質(zhì)碳酸鈣。在一個方面，重質(zhì)碳酸鈣的中值粒度為約1.2μm或1.2μm以下，例如中值粒度約1.1μm或1.1μm，約1μm或1μm以下，約0.75μm或0.75μm以下，或約0.5μm或0.5μm以下。在一個方面，至少一種陰離子分散劑的量足以使得到的漿體達到最小的粘度，其粘度可采用布魯克菲爾德粘度計測量。在一個方面，使用轉(zhuǎn)子速度100rpm的適當轉(zhuǎn)子組得到一個刻度讀數(shù)，可以測定布魯克菲爾德粘度。在一個方面，例如使用至少一種碳酸鹽滴定這種陰離子分散劑，可以確定“足夠”量的陰離子分散劑?？梢杂脻{體中的至少一種碳酸鹽進行滴定，例如具有一定固體含量的含水漿體。由化合的陰離子分散用量(x軸)與在預(yù)定轉(zhuǎn)子速度下碳酸鹽漿體的布魯克菲爾德粘度(y軸)圖，可以看到滴定的結(jié)果。開始，只有少量的陰離子分散劑與碳酸鹽漿體化合時，其粘度降低(例如參見圖1和實施例1的討論)。繼續(xù)滴定時，粘度讀數(shù)最終達到一個最小值。滴定附加量的陰離子分散劑可導(dǎo)致粘度增加。在一個方面，“足以達到最小粘度”的至少一種陰離子分散劑的量，是達到滴定最小值所需要的量。在另一個方面，在碳酸鹽漿體中，至少一種陰離子分散劑的足夠量是以至少一種碳酸鹽干重計約0.1-5重量％。在另一個方面，在碳酸鹽漿體中，至少一種陰離子分散劑的足夠量是以至少一種碳酸鹽干重計約0.5-5重量％，例如其量是約1-5重量％。在一個方面，至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鹽進行混合。因此，確定足夠量時，這種方法可以包括采用本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的任何辦法，讓陰離子分散劑與至少一種碳酸鹽混合。在一個方面，該方法包括讓足夠量的至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鹽混合，達到采用布魯克菲爾德粘度計測定的最小粘度。在一個實例中，可以使用至少一種碳酸鹽滴定陽離子聚合物，例如漿體中存在的碳酸鹽，其中這種碳酸鹽已用至少一種陰離子分散劑預(yù)分散，可以確定至少一種陽離子聚合物的“足夠”量?？梢圆捎门c上述類似的方式進行滴定程序，其中監(jiān)測布魯克菲爾德粘度隨著滴定碳酸鹽量增加的變化。開始，少量的陽離子聚合物與漿體化合可導(dǎo)致粘度增加。進一步滴定時，粘度可以增加到一個最大值。超過最大粘度時，再接著用陽離子聚合物滴定則導(dǎo)致粘度降低，直到粘度最終達到一個最小值。然后，再添加陽離子聚合物時粘度又增加。在一個方面，“足以達到最小粘度”的至少一種陽離子聚合物的量是達到滴定最小值所要求的量。在一個方面，至少一種陰離子分散劑或至少一種陽離子聚合物的“足夠”量是在達到最小粘度所需要確定量的±10％內(nèi)。在另一個方面，“足夠”量是在達到最小粘度所需要確定量的±5％內(nèi)。在一個方面，至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鹽混合，該碳酸鹽的量以至少一種碳酸鹽重量計是至少約2重量％。在另一個方面，至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鹽混合，該碳酸鹽的量以至少一種碳酸鹽重量計是至少約3重量％，例如其量至少約4重量％或至少約5重量％。在某些情況下，使用陰離子分散劑使碳酸鹽漿體過度分散可能是有用的。因此，在另一個方面，在使達到最小粘度所需足夠量的陰離子分散劑混合時，這種方法可以包括加入附加量的至少一種陰離子分散劑，其量能有效地使至少一種碳酸鹽過度分散。使用顏料作為紙涂料時，用陰離子分散劑過度分散可能使印刷性能得到改進。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在加入陽離子聚合物后監(jiān)測印刷性能的改進，可以很容易確定這個附加量(例如參見實施例3)。陰離子分散劑的附加量可能取決于分散劑的種類。在一個方面，加入附加量的至少一種陰離子分散劑，其量是達到最小粘度所需足夠量的約0.25-10倍，可以使這種碳酸鹽過度分散。在另一個方面，陰離子分散劑的附加量是達到最小粘度所需足夠量的約1.0-7倍。根據(jù)本發(fā)明，可以使用在本技術(shù)領(lǐng)域中使細粒固體，例如無機微粒分散的已知任何陰離子分散劑。還可以使用各種陰離子分散劑的組合。至少一種陰離子分散劑可以含有部分或全部中和的聚合物或共聚物鹽，例如堿金屬鹽和銨鹽。在一個方面，這種陰離子分散劑選自聚羧酸鹽，即有至少一種含有羧基的單體的聚合物，例如被至少一個羧酸基團取代的乙烯基或烯烴基團，或水溶性鹽。在聚羧酸鹽中可以有含有單體的其它非羧酸鹽。聚羧酸鹽陰離子分散劑中代表性單體包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、巴豆酸、富馬酸、馬來酸、馬來酸酐、異巴豆酸、烏頭酸、甲基反式丁烯二酸、芥子酸、十一碳烯酸、當歸酸、羥基丙烯酸和醋酸乙烯酯。共聚物可以包括含有乙烯基或烯烴基團的單體，例如苯乙烯。代表性的陰離子分散劑包括聚丙烯酸鹽，例如聚丙烯酸鈉，或馬來酸酐共聚物鹽。其它代表性的陰離子分散劑包括部分或全部中和的丙烯酸和馬來酸水溶性共聚物鹽，本文稱之“馬來酸丙烯酸”共聚物鹽。這樣一種鹽可以包括例如丙烯酸與馬來酸共聚物的堿金屬鹽，像鈉鹽或銨鹽。在一個方面，在這種馬來酸丙烯酸共聚物中，丙烯酸單元與馬來酸單元的摩爾比可以是0.5∶1-10∶1。在另一個方面，馬來酸丙烯酸共聚物的質(zhì)均分子量是1000-100000，例如分子量1000-30000、2000-8000，或者1000-10000。代表性的馬來酸丙烯酸共聚物、鈉鹽是可從市場上獲得的，例如Sokalan CP5、Sokalan CP12、Narlex MA-140、Wujing馬來酸/丙烯酸共聚物、AquatreatAR-978和Nalco8651。代表性的聚丙烯酸鹽、鈉鹽是可從市場上獲得的，例如Polysalt CAL、PolysaltFL、Polysalt S、Acμmer 9300、Acμmer 9400、Sokalan PA15、Colloid 211、Colloid 230和Dispex N-40。代表性的聚羧酸鹽、鈉鹽是可從市場上獲得的，例如Alcosperse 149-P、Alcosperse602-N，和Tamol 731A。在一個方面，本發(fā)明的至少一種陽離子聚合物具有凈的正電荷。在一個方面，這種陽離子聚合物可以是聚胺(例如季銨聚合物)，或可以轉(zhuǎn)化成季銨的胺聚合物，或這兩種聚合物的組合。該陽離子聚合物還可以含有兩種或兩種以上的不同陽離子單體，或含有陽離子單體和其它非離子或陰離子單體。在陽離子聚合物中，合適的單體包括一種或多種選自如下的單體在聚合物鏈中可以含有季銨基團的水溶性聚烯烴，例如表氯醇/二甲胺共聚物(EPI/DMA)；烷基-或二烷基二烯丙基鹵化銨，例如二甲基二烯丙基氯化銨(DMDAAC)、二乙基二烯丙基氯化銨(DEDAC)、二甲基二烯丙基溴化銨(DMDAAB)和二乙基二烯丙基溴化銨(DEDAAB))；甲基丙烯?；?乙氧基三甲基氧化銨(METAC)、丙烯?；?乙氧基三甲基氯化銨(AETAC)、甲基丙烯?；?乙氧基三甲基甲基硫酸銨(METAMS)、丙烯?；已趸谆谆蛩徜@(AETAMS)或甲基丙烯酰胺基-丙基三甲基氯化銨(MAPTAC)。其它代表性的單體包括二甲基氨基乙基丙烯酸酯、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、二甲基氨基丙基甲基丙烯酰胺及其氯甲烷或硫酸二甲酯季銨鹽、二甲基氨基乙基丙烯酸酯及其氯甲烷鹽、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨及其非季銨化胺形態(tài)，丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨及其非季銨化胺形態(tài)，和二甲胺和表氯醇。代表性的聚合物還包括表氯醇和胺(尤其是仲胺)共聚合產(chǎn)物，所述的胺是單個或組合的，以及任何上述陽離子單體與非離子單體(例如丙烯酰胺、甲基丙烯?；騈，N-二甲基丙烯酰胺)聚合得到的聚合物。代表性的陽離子聚合物包括聚二烯丙基二甲基氯化銨(pDADMAC)、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯共聚物、季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物，和表氯醇/二甲胺共聚物(EPI/DMA)。代表性的合適聚合物是從市場上獲得的Agefloc B-50LV、Nalco 62060、Nalco7135、Nalco7132和Nalco 8850。其它的陽離子聚合物包括甲醛與三聚氰胺、尿素或氰基胍的縮合物。本發(fā)明可使用的陽離子聚合物還包括前述的陽離子單體與非離子單體(例如丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、乙酸乙烯酯、乙烯醇、N-羥甲基丙烯酰胺或雙丙酮丙烯酰胺)和/或陰離子單體(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、AMPS或馬來酸)的共聚物，使得這些聚合物的凈電荷是陽離子的。在一個方面，至少一種陽離子聚合物的重均分子量是約1000-5000000道爾頓，其重均分子量是采用凝膠滲透色譜法測定的。在另一個方面，至少一種陽離子聚合物的分子量至少約1000，例如分子量至少約2000，至少約5000，至少約10000，至少約25000，至少約50000，至少約100000，至少約250000，至少約500000，或者至少約1000000。還考慮了這些含有不同陽離子部分的陽離子聚合物的物理摻混物，或者這些具有不同分子量平均值和分布的陽離子聚合物的物理摻混物。至少一種陽離子聚合物的體積粘度也可以反映其重均分子量。在一個方面，至少一種陽離子聚合物的體積粘度是至少約300cps，例如體積粘度至少約400cps。在另一個方面，至少一種陽離子聚合物的體積粘度是約300-10000cps。在另一個方面，至少一種陽離子聚合物的體積粘度是至少約2000，例如體積粘度至少約3000cps，例如體積粘度至少約4000cps，或體積粘度約4000-10000cps，或體積粘度約4000-6000cps。在一個方面，顏料組合物包括含有其它非碳酸鹽顆粒的那些顏料和塑性顏料，所述的非碳酸鹽顆粒例如是煅燒高嶺土、含水高嶺土、滑石、云母、白云石、二氧化硅、沸石、石膏、緞光白、二氧化鈦、硫酸鈣。在一個方面，顏料組合物的固體濃度是約40-65％固體，例如固體濃度約50-65％固體，或固體濃度約55-60％固體。本發(fā)明的另一個方面提供一種顏料組合物，它含有至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量足以使至少一種碳酸鈣過度分散；和至少一種陽離子聚合物。在一個方面，至少一種碳酸鈣是重質(zhì)碳酸鈣。代表性的顏料組合物含有選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物的陰離子分散劑，和選自表氯醇/二甲胺共聚物和聚丙烯酸酯陽離子聚合物的陽離子聚合物，它們反過來可以選自聚二烯丙基二甲基氯化胺、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯共聚物和季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物。其它的代表性顏料組合物含有有馬來酸丙烯酸共聚物的那些陰離子分散劑。至少一種陽離子聚合物可以是表氯醇/二甲胺共聚物(pEPI/DMA)，它的體積粘度是至少約3000cps，例如體積粘度約4000-6000cps。本發(fā)明的另一個方面提供一種顏料制備方法以及得到的組合物，其中顏料的表面積很低。在一個方面，該方法包括至少一種陰離子分散劑與至少一種碳酸鹽混合得到一種分散的碳酸鹽，其中至少一種碳酸鹽的表面積是約5-600m2/g，并且至少一種陽離子聚合物與分散碳酸鹽混合。在一個方面，至少一種碳酸鹽的表面積是約5-20m2/g。本發(fā)明的另一個方面包括一種采用連續(xù)操作制備顏料的方法。目前，通常采用間歇操作制備噴墨組合物的陽離子碳酸鹽漿體。分散碳酸鈣漿體與陽離子聚合物混合，可產(chǎn)生粘性混合物。該漿體在一種容器中混合，提高該容器混合器的發(fā)動機電流，使整個混合組件振動。如果在峰值電流負荷時混合器的馬達規(guī)格不合理，則可以關(guān)閉。在一個方面，該方法包括(a)基本上同時往一種容器加入至少一種采用陰離子方法分散的碳酸鹽漿體和至少一種陽離子聚合物，生成一種陽離子碳酸鹽漿體；和(b)從該容器中取出陽離子碳酸鹽漿體，其取出速度等于在(a)中加入陽離子聚合物和分散碳酸鹽漿體的速度之和。在一個方面，“基本上同時加入”不包括加入一種組分，使在(b)中的取出過程可除去采用陰離子方法分散的碳酸鹽的過程。在一個方面，基本上同時加入有助于確保這些組分在從其容器中取出前進行適當混合。“容器”可以是任何能處理這樣的漿體的容器，例如罐。在一個方面，取出產(chǎn)物漿體的速度與陽離子聚合物和分散碳酸鹽漿體加入速度之和匹配，從而保持容器中漿體體積恒定。在一個方面，在(a)中加入速度是每分鐘約1-25％容器漿體體積。在另一個方面，在(b)中取出速度是每分鐘約2-12％容器漿體體積，例如取出速度約3-10％。本發(fā)明的另一方面涉及紙涂料組合物，它含有至少一種碳酸鈣、至少一種陰離子分散劑、至少一種陽離子聚合物和至少一種粘結(jié)劑。在一個方面，至少一種碳酸鈣選自菱面體碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣和沉淀碳酸鈣。在一個方面，使用紙作為噴墨打印的受墨層。因此，本文使用的術(shù)語“紙”是指能接受噴墨打印機墨水并保持在其上打印圖像的任何底材，例如噴墨接收器、噴墨接收層或涂層。在一個方面，紙涂料組合物含有至少一種預(yù)分散在至少一種陰離子分散劑中的碳酸鹽、至少一種陽離子聚合物和至少一種粘結(jié)劑?！爸辽僖环N預(yù)分散在至少一種陰離子分散劑中的碳酸鹽”是指在與至少一種陽離子聚合物和至少一種粘結(jié)劑化合前，用至少一種陰離子分散劑使至少一種碳酸鹽分散的組合物。在一個方面，在這種組合物中至少一種碳酸鹽的量是以該組合物總重量計約10-70重量％，例如其量是以該組合物總重量計約20-70％，約10-50％，約20-50％，或約20-30重量％。在一個方面，這種涂料組合物的固體含量是以該組合物總重量計約10-70重量％，例如其量約20-60重量％。在一個方面，該涂料組合物涂布到紙上時，它提供了良好的芯吸性能。較高的芯吸值反映更好的性能。在一個方面，這種涂布紙的芯吸值是至少約0.5，例如芯吸值至少約1。使用用于評估的噴墨打印機在黃色區(qū)域打印黑線，這樣可以確定芯吸值。在一個10x圖像上，使用光學(xué)顯微鏡對10×圖像進行圖像分析。確定在這種圖像中黑色面積和黑色周長。那么這個芯吸值是10000/(面積×周長)。芯吸值越高，分辨率就越好。在另一個方面，可以基于紅色墨水(品紅色色)或青色打印密度評定其涂料組分。用密度計對以噴墨打印試驗方式用墨水蓋掉的打印面積確定打印密度。這些試驗區(qū)域是使用噴墨盒的原色。在一個方面，打印在涂布紙上的墨水的青色打印密度是至少約0.75，例如青色打印密度至少約0.8，或青色打印密度至少約1。在另一個方面，打印在涂布紙上的墨水的品紅色打印密度是至少0.5，例如品紅色打印密度至少約0.75，品紅色打印密度至少約1，或品紅色打印密度至少約1.1。本發(fā)明的另一方面提供一種涂布紙，該涂布紙含有一種纖維底材、至少一種碳酸鈣、至少一種陰離子分散劑、至少一種陽離子聚合物和至少一種粘結(jié)劑。在一個方面，至少一種陽離子聚合物的量以碳酸鈣的重量計是至少約2重量％。該組合物的至少一種粘結(jié)劑可以包括一種由天然淀粉得到的粘結(jié)劑，其淀粉是由本文所描述的已知植物源得到的，盡管使用淀粉作為粘結(jié)劑組分不是實質(zhì)性的。正如本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，其它粘結(jié)劑可以與淀粉一起使用，或不與淀粉一起使用。使用淀粉作為粘結(jié)劑組分時，這種淀粉可以不進行改性或是原淀粉，或者可以采用本技術(shù)領(lǐng)域已知的一種或多種化學(xué)處理方法進行改性。例如，可以將淀粉氧化，使其某些-CH2OH基團轉(zhuǎn)化成-COOH基團。在某些情況下，這種淀粉可以含有低比例的乙?；?-COCH3)基團。選擇性地，這種淀粉可以采用化學(xué)方法處理，使其變成陽離子或兩性的，即帶有陽離子和陰離子電荷。這種淀粉也可以轉(zhuǎn)化成淀粉醚，或例如使用-OCH2CH2OH基團、-OCH2CH3基團和/或-OCH2CH2CH2OH基團取代一些-OH基團而轉(zhuǎn)化成羥烷基化淀粉。可以使用另一類采用化學(xué)方法處理的淀粉，這種淀粉是稱之磷酸淀粉的淀粉?；蛘撸梢允褂孟∷峄蛎甘乖矸鬯?，得到糊精類膠
根據(jù)本發(fā)明的這一方面，該組合物中使用的淀粉粘合劑的量可以是以顏料干重計約4-50重量％，例如約4-25重量％。這種淀粉粘結(jié)劑可以與一種或多種其它的粘結(jié)劑一起使用，其它的粘結(jié)劑例如是膠乳或聚乙酸乙烯酯或聚乙烯醇類的合成粘結(jié)劑。淀粉粘結(jié)劑與其它的粘結(jié)劑(例如合成粘結(jié)劑)一起使用時，這種淀粉粘結(jié)劑的量以干顏料重量計是約2-98重量％，合成粘結(jié)劑的量以干顏料重量計可以是2-98％。在一個方面，至少50重量％粘結(jié)劑混合物含有改性或未改性的淀粉。其它代表性的粘結(jié)劑包括但不限于由天然淀粉得到粘合劑，而其天然淀粉是由已知植物源得到的，其植物源例如是小麥、玉米、馬鈴薯或木薯；合成的粘結(jié)劑，其中包括苯乙烯丁二烯、丙烯酸膠乳、乙酸乙烯酯膠乳，或苯乙烯丙烯酸；干酪素、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯或其混合物。在這種涂料組分中合適量的粘結(jié)劑是基于期望的最終產(chǎn)物，這對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是顯而易見?？刂普辰Y(jié)劑水平，使表面不中斷地接收墨水。在這種紙涂料中膠乳粘結(jié)劑的含量通常是約3-50％，例如其含量約3-30％。在本發(fā)明的一個方面中，在紙涂料中粘結(jié)劑的量是約3-10％。在本發(fā)明的另一個方面中，在這種涂料中粘結(jié)劑的量是約10-30重量％。在其它的方面中，在涂料組合物中粘結(jié)劑的量是以該組合物固體含量重量計約8-20％，或約8-15％。使用量應(yīng)取決于粘結(jié)劑的組成與類型，該粘結(jié)劑本身可以加入一種或多種組分。本發(fā)明的紙涂料組合物任選地可以含有至少一種附加的添加劑，其中包括但不限于分散劑、交聯(lián)劑、保水劑、粘度調(diào)節(jié)劑或增稠劑、潤滑或上光劑、消泡劑/去泡劑、保持有光墨水添加劑、干或濕摩擦改善劑或抗磨損劑、干或濕起毛改進添加劑、光學(xué)增白劑或熒光增白劑、染料、生物殺傷劑、流平劑或平滑劑、抗脂性添加劑或抗油性添加劑、耐水性添加劑劑和/或不溶粘料。例如，任選的添加劑可以包括
(a)交聯(lián)劑其量足以提供足夠的交聯(lián)作用，例如其量直到5重量％。合適的非限制性的有效交聯(lián)劑實例包括例如乙二醛、三聚氰甲醛樹脂和碳酸鋯銨。(b)保水劑其量足以提供期望的保水作用，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的保水劑實例包括例如羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、PVA(聚乙酸乙烯酯)、淀粉、蛋白質(zhì)、聚丙烯酸酯、樹膠、海藻酸酯、聚丙烯酰胺膨潤土及其它可從市場上獲得的用于這些用途的產(chǎn)品。(c)粘度調(diào)節(jié)劑或增稠劑其量足以提供期望的增稠作用，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的有效粘度調(diào)節(jié)劑(也通常稱之增稠劑)實例包括例如聚丙烯酸酯、乳液共聚物、雙氰胺、三元醇、聚氧化亞乙基醚、尿素、硫酸化蓖麻油、聚乙烯吡咯烷酮、蒙脫石、CMC(羧甲基纖維素)、海藻酸鈉、黃原酸膠、硅酸鈉、丙烯酸共聚物、HMC(羥甲基纖維素)、HEC(羥乙基纖維素)。(d)潤滑/上光助劑其量足以提供期望的潤滑或上光效果，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的有效潤滑/上光助劑實例包括例如硬脂酸鈣、硬脂酸銨、硬脂酸鋅、蠟乳液、蠟、烷基烯酮二聚體和乙二醇。(e)分散劑其量足以提供期望的分散效果，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的有效分散劑實例包括例如多電解質(zhì)，像聚丙烯酸酯和含有聚丙烯酸酯粒種的共聚物，特別是聚丙烯酸鹽(例如任選地鈉和鋁與第II族金屬鹽)、六偏磷酸鈉、非離子多元醇、多磷酸、縮合磷酸鈉、非離子表面活性劑、鏈烷醇胺和通常用于此功能的其它試劑。(f)消泡劑/去泡劑其量足以提供期望的消泡劑/去泡劑作用，例如其量直到1重量％。合適的非限制性的有效消泡劑/去泡劑實例包括例如表面活性劑摻混物、磷酸三丁酯、脂肪聚氧化亞乙基酯加脂肪醇、脂肪酸皂、硅酮乳液和含其它硅酮的組合物、蠟和礦物油中的無機微粒、乳化烴的摻混物和從市場上獲得的具有這種功能的其它化合物。(g)干或濕起毛改進劑其量足以提供期望的干或濕起毛改進作用，例如直到2重量％。合適的非限制性的干或濕起毛改進劑實例包括例如三聚氰胺樹脂、聚乙烯乳液、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚酰胺、硬脂酸鈣、苯乙烯馬來酐等。(h)干或濕摩擦改善劑或抗磨損劑其量足以提供期望程度的干或濕摩擦改善或抗磨損作用，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的干或濕摩擦改善劑或抗磨損劑實例包括例如乙二醛基樹脂、氧化聚乙烯、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣等。(i)保持有光墨水添加劑其量足以提供有效保持有光墨水作用，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如氧化聚乙烯、聚乙烯乳液、蠟、干酪素、瓜耳豆膠、CMC、HMC、硬脂酸鈣、硬脂酸銨、海藻酸鈉等。(j)光學(xué)增白劑(OBA)和熒光增白劑(FWA)其量足以提供適當?shù)墓鈱W(xué)增白和熒光增白效果，例如其量直到1重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如均二苯代己烯衍生物。(k)染料其量足以提供期望染色值，例如其量直到0.5重量％。(l)生物殺傷劑/腐敗控制劑其量足以提供期望的生物殺傷作用或控制腐敗作用，例如其量直到1重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如偏硼酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、硫氰酸鹽、有機硫、苯甲酸鈉和市場上銷售的具有這種功能的其它化合物，例如Calgon公司出售的生物殺傷聚合物范圍內(nèi)的產(chǎn)品。(m)流平劑或平滑劑其量足以提供期望的流平或平滑效果，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如非離子多元醇、聚乙烯乳液、脂肪酸、酯和醇衍生物、醇/環(huán)氧乙烷、CMC鈉、HEC、海藻酸鹽、硬脂酸鈣和市場上銷售的具有這種功能的其它化合物。(n)抗脂性或抗油性劑添加劑其量足以提供期望的抗脂性或抗油性值，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如氧化聚乙烯、膠乳、SMA(苯乙烯馬來酐)、聚酰胺、蠟、海藻酸鹽、蛋白質(zhì)、CMC、HMC。(o)耐水性添加劑其量足以提供期望程度的防水性，例如其量直到2重量％。合適的非限制性的這樣添加劑實例包括例如氧化聚乙烯、酮樹脂、陰離子膠乳、聚氨酯、SMA、乙二醛、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、聚酰胺、乙二醛、硬脂酸酯和市場上銷售的具有這種功能的其它材料。(p)不溶粘料其量足以提供期望的不溶性效果，例如其量直到2重量％。除非另外指出，在本說明書和權(quán)利要求書中表達的組分數(shù)量、反應(yīng)條件等使用的所有數(shù)，應(yīng)當理解在所有情況下都是用術(shù)語“約”修飾的。因此，除非相反指出，在下面的說明書和權(quán)利要求書中提出的數(shù)字參數(shù)都是近似值，可以根據(jù)本發(fā)明試圖獲得的期望性能進行改變。應(yīng)該理解，前述總體說明和下述實施例僅僅是代表性的和說明性的，并不作為要求保護那樣限制本發(fā)明。
實施例1
陰離子分散劑。下述實施例說明一種為分散碳酸鹽而優(yōu)化陰離子分散用量的技術(shù)。用含有重質(zhì)碳酸鈣(95％＜2μm)的漿體滴定陰離子分散劑。圖1和圖2表明陰離子分散劑用量(x軸)與漿體布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖。使用布魯克菲爾德粘度計，使用#3轉(zhuǎn)子組以轉(zhuǎn)子速度100rpm測量了布魯克菲爾德粘度。圖1中，陰離子分散劑是聚丙烯酸酯(漿體A)。圖2中，陰離子分散劑是馬來酸丙烯酸共聚物鈉鹽(漿體B馬來酸丙烯酸共聚物鈉鹽，丙烯酸/馬來酸摩爾比2∶1，平均分子量4000)。根據(jù)本發(fā)明制備了這兩種漿體?？梢钥吹?，與聚丙烯酸酯共聚物相比，使馬來酸丙烯酸共聚物達到最小粘度所需要陰離子分散劑的量低些。
實施例2
陽離子聚合物。下述實施例說明一種使與用陰離子分散劑預(yù)分散的碳酸鹽顏料化合的陽離子聚合物量優(yōu)化的滴定技術(shù)。使用實施例1的漿體A和B滴定這種陽離子聚合物。該陽離子聚合物是表氯醇/二甲胺共聚物(pEPI/DMA，體積粘度＝4000-6000cps)。圖3和4表明陽離子聚合物用量(x軸)與漿體布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖。使用布魯克菲爾德粘度計，使用#3轉(zhuǎn)子組以轉(zhuǎn)子速度100rpm測量了布魯克菲爾德粘度。圖3中，使用實施例1的漿體A滴定陽離子聚合物。圖4中，使用實施例1的漿體B滴定陽離子聚合物?？梢钥闯觯褂脻{體B時達到最小粘度所需要的陽離子聚合物量比漿體A的低。陽離子聚合物分子量的影響。在某些情況中，具有足夠高分子量的陽離子聚合物可以得到改善的打印結(jié)果。常常，如果使用較低分子量的陽離子聚合物，則需要流動性更好的聚合物，并且得到的印刷品隨著芯吸作用和析出增加，清晰度受到顯著的損失。這個實施例將較高分子量的陽離子聚合物與較低分子量的陽離子聚合物的結(jié)果進行了對比。將3.45pph(百分之一顏料干重)兩種陽離子聚合物各與用馬來酸丙烯酸共聚物預(yù)分散的重質(zhì)碳酸鈣(95％＜2μm)混合，這樣制備了碳酸漿體。兩種陽離子聚合物都有40重量％固體。把8pph Airvol 502PVOH加到上述每種漿體，接著加入1pph陽離子聚合物(該聚合物的固體為40重量％)，這樣制備了涂料配方。加入NaOH溶液，將其pH調(diào)整到8.5，然后屏蔽顏色。較低分子量聚合物產(chǎn)生的色彩粘度(color viscosity)與固體含量高于4重量％的原始聚合物相似。陽離子漿體和色彩性能列于下表中。 使用Epson Stylus Photo 870噴墨打印機，采用Epson PhotoQuality Inkjet Paper固化打印砑光涂布紙。打印后一天進行了打印密度測量，這些結(jié)果列在下表中。 上表的結(jié)果表明(1)與未涂布基紙和Epson Premium Plain紙相比，使用含有高分子量陽離子聚合物的染料時，可達到出色的打印密度；和(2)目視鑒定打印表明，較低MW聚合物具有較差的打印質(zhì)量，有墨水染料的內(nèi)滲墨現(xiàn)象。
實施例3
用陰離子分散劑過度分散。出乎意料地發(fā)現(xiàn)，如下表所示，用陰離子分散劑過度分散碳酸鹽可以使配方有良好的打印性能。在該實施例中制備了各種涂料，其中在含有重質(zhì)碳酸鈣(95％＜2μm)的涂料組合物中，陰離子馬來酸丙烯酸共聚物的量是改變的。這些打印結(jié)果列在下表中。測定了有關(guān)最小流變學(xué)最佳用量的過度用量。
*最小流變學(xué)最佳用量。
**丙烯酸/馬來酸共聚物鈉鹽，丙烯酸/馬來酸摩爾比2∶1，平均分子量4000。上表結(jié)果表明，過度用量的碳酸鹽與2.5重量％馬來酸丙烯酸共聚物，達到了高打印密度與良好視覺打印質(zhì)量之間的最佳平衡。該表第2行數(shù)據(jù)表明，增加陽離子聚合物用量，同時保持同樣用量的馬來酸丙烯酸共聚物，并不會改進打印性能。
實施例4
在該實施例中，根據(jù)本發(fā)明，用陰離子分散劑與陽離子聚合物處理各種碳酸鈣顏料，然后加到一種涂料配方中。再用陰離子分散劑使煅燒高嶺土(“粘土樣品”)預(yù)分散，接著與一種陽離子聚合物化合。下表列出了顏料在進行任何化學(xué)處理前所評估的物理性能。 本發(fā)明顏料的制備。上述的樣品A-C和高嶺粘土樣品制成漿體，并用含有馬來酸丙烯酸共聚物(丙烯酸/馬來酸共聚物鈉鹽，丙烯酸/馬來酸摩爾比2∶1，平均分子量4000)的陰離子分散劑進行分散，直到達到最小的粘度。然后用陰離子分散劑使碳酸鹽稍微過度分散。加入陽離子聚合物、表氯醇/二甲胺共聚物(體積粘度＝4000-6000cps)，直至達到最小粘度。如下表所示，制備含有配方的樣品。 打印結(jié)果。將這些配方涂布在紙上。下表表明對用未涂布的HPBright White噴墨打印紙打印進行比較。芯吸值越高，性能也就越好。 可以看到，與用粘土配方涂布的紙和未涂布紙相比，使用本發(fā)明樣品A1、A2、B和C(均含有碳酸鹽顏料)涂布的紙，達到了更高的打印密度和更高的芯吸性能。
實施例5
用本發(fā)明其中一種配方(樣品A1)涂布紙的性能，與使用現(xiàn)有技術(shù)的顏料FK-310和Astrajet 3010制成涂料涂布的紙；從市場上購得的紙(HP Premiμm Inkjet Paper)；和用粘土樣品涂布的紙的性能進行比較。這些配方和打印結(jié)果列在下表中。
與高嶺粘土樣品相比，本發(fā)明樣品A1的白度獲得改進，并且沒有印刷適性損失。FK-310是一種從市場上獲得的可用于噴墨配方中的二氧化硅顏料。它具有非常高的表面積約600m2/g。通常將高表面積作為良好噴墨印刷適性的關(guān)鍵性能。盡管FK-310具有有利的高表面積，但本發(fā)明樣品A1仍然達到了出乎意料的類似性能。
實施例6陰離子分散劑的影響。這個實施例說明了陰離子分散劑如何能影響打印質(zhì)量。下表列出采用陽離子方法分散重質(zhì)碳酸鈣的性能，同時對聚丙烯酸酯分散劑與馬來酸丙烯酸分散劑進行比較。加入的量是接受時的量，并未對固體進行修正。
*丙烯酸/馬來酸共聚物鈉鹽，丙烯酸/馬來酸摩爾比2∶1，平均分子量4000聚丙烯酸酯分散劑時，顏料接受的這些值變成1.48重量％，而馬來酸丙烯酸鹽分散劑時，顏料接受的這些值變成1.11重量％。顏料接受時，pEPI/DMA水平是5.0重量％和2.0重量％?？梢钥闯雠c聚丙烯酸酯相比，要求馬來酸丙烯酸共聚物用量更低。使用重質(zhì)碳酸鈣制備本發(fā)明各種涂料配方，同時改變使用的陰離子分散劑，并且與從市場上獲得的Astrajet 3010進行比較，如下表所示。
*丙烯酸/馬來酸共聚物鈉鹽，丙烯酸/馬來酸摩爾比2∶1，平均分子量4000將這些配方涂布在紙上，結(jié)果列在下表中。 這些結(jié)果表明，使用陰離子馬來酸丙烯酸共聚物預(yù)分散的碳酸鹽在芯吸性能方面獲得改善。
實施例7本實施例描述了使用馬來酸丙烯酸聚合物作為陰離子分散劑的一些優(yōu)點，例如良好的打印性能。在本實施例中，制備碳酸鈣涂料，其中改變這種涂料組合物中的陰離子分散劑種類。制備了固體含量72.5重量％的漿體，它含有重質(zhì)碳酸鈣(ISO亮度＝95±1，BET表面積＝12±3m2/g，95％±3＜2μm，d50～0.6μm)。通過本文描述的滴定法，或者使用馬來酸丙烯酸共聚物(MA140)，或者使用聚丙烯酸鈉，使重質(zhì)碳酸鈣過度分散。加入1pph表氯醇/二乙胺縮合聚合物(MW＝1150000)(10重量％固體)、8pph溶解于熱水中的Airvol 502PVOH(18.8重量％固體)和NaOH溶液(4重量％固體)，使pH從6.8調(diào)整到8.5，這樣制備了一些涂料配方。打印結(jié)果列在下表中。確定有關(guān)最小流變學(xué)的最佳用量的過度用量。使用各種刮漆棒在基紙上進行手工刮涂。涂布紙在50kN與50℃下軟密實砑光1個輥隙。使用Epson Stylus Photo 870噴墨打印機，采用Epson Photo Quality Inkjet Paper固化打印砑光涂布紙。包括兩種參比紙；EpsonPremiμm(未涂布)和Epson Photo Coated(二氧化硅涂層)。這些結(jié)果列在下表中。 圖5是在涂布紙上由噴墨打印得到的打印測試圖案照片，該涂布紙包括有聚丙烯酸鈉分散劑的GCC。圖6是在涂布紙上由噴墨打印得到的打印測試圖案照片，該涂布紙包括有馬來酸丙烯酸分散劑的GCC?？梢钥闯觯瑘D6中線條分辨率及其打印密度優(yōu)于圖5。
實施例8本實施例描述涂布一種配方的紙，該配方含有沉淀碳酸鈣(PCC)(斜方PCC，GE亮度＝97.9，BET表面積＝13.4m2/g，98.6％＜2μm，d50＝0.36μm)。通過實施例1描述的滴定技術(shù)使PCC分散。往135克水和10.21克馬來酸丙烯酸聚合物分散劑(MA 140)中加入427克濾餅(93.7％固體)，這樣制備了沉淀碳酸鈣漿體。為了得到全部11.54克分散劑(71.2重量％固體)的布魯克菲爾德讀數(shù)，加入附加1.33克這種分散劑。以0.2克增加量往PCC漿體中滴定馬來酸丙烯酸聚合物分散劑。得到的布魯克菲爾德粘度值列于下表中。
*最佳用0.2克使PCC過度分散，導(dǎo)致加入分散劑總量12.54克(3.14％，即62.7磅/噸)。圖7表明馬來酸丙烯酸聚合物分散劑用量(x軸)與漿體的布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖。使用#2轉(zhuǎn)子以轉(zhuǎn)子速度20rpm測定了布魯克菲爾德粘度。以與實施例2描述的相似方式，以20磅/噸增加量往分散PCC中滴定陽離子聚合物，表氯醇/二乙胺縮合聚合物(體積粘度＝2040-2840cps)。
*最佳已確定陽離子聚合物的最佳量是130磅/噸。圖8是與分散PCC化合的陽離子聚合物(pEPI/DMA)用量(x軸)與布魯克菲爾德粘度(y軸)的滴定圖。
權(quán)利要求
1.一種顏料組合物，它含有至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量足以使至少一種碳酸鈣過度分散；以及至少一種陽離子聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種碳酸鈣包括重質(zhì)碳酸鈣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顏料組合物，其中這種重質(zhì)碳酸鈣的中值粒度為約1.2μm或1.2μm以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑是馬來酸丙烯酸共聚物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物選自聚二烯丙基二甲基氯化銨、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯的共聚物和季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯的共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物包括表氯醇和二甲胺的共聚物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物的體積粘度是至少約300cps。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物的體積粘度是至少約2000cps。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約600m2/g。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約20m2/g。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑包括馬來酸丙烯酸共聚物，至少一種陽離子聚合物是聚二烯丙基二甲基氯化銨。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑是馬來酸丙烯酸共聚物，至少一種陽離子聚合物包括表氯醇和二甲胺的共聚物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顏料組合物，其中至少一種碳酸鈣包括菱面體碳酸鈣。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顏料組合物，其中菱面體碳酸鈣的中值粒度為約0.5或0.5以下。
16.一種顏料的制備方法，該方法包括將至少一種陰離子分散劑與至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣混合，至少一種陰離子分散劑的量能有效地使至少一種碳酸鈣過度分散；以及將至少一種陽離子聚合物與分散的碳酸鈣混合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種碳酸鈣包括菱面體碳酸鈣，其中值粒度為約0.5μm或0.5μm以下。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中至少一種菱面體碳酸鈣的中值粒度約0.4μm或0.4μm以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將分散的碳酸鈣與至少一種陽離子聚合物混合，至少一種陽離子聚合物的量以至少一種碳酸鈣的重量計至少為約2重量％。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中將分散碳酸鈣與至少一種陽離子聚合物混合，至少一種陽離子聚合物的量以至少一種碳酸鈣的重量計至少為約3重量％。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中達到過度分散的至少一種陰離子分散劑附加量是足以達到最小粘度的量的約0.25-10倍。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陰離子分散劑的加入量以至少一種碳酸鈣的重量計為約0.1-5重量％。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陰離子分散劑的加入量以至少一種碳酸鈣的重量計為約0.5-5重量％。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陰離子分散劑的加入量以碳酸鈣的重量計為約1-5重量％。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陽離子聚合物的體積粘度是至少約300cps。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約600m2/g。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約20m2/g。
28.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯。
29.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陽離子聚合物包括陽離子季銨聚合物。
30.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中至少一種陽離子聚合物選自表氯醇/二甲胺共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯共聚物和季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述顏料的固體濃度是約50％至約65％固體。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述顏料的固體濃度是約55％至約60％固體。
33.一種紙涂料組合物，該組合物含有至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量有效地使至少一種碳酸鈣過度分散；至少一種陽離子聚合物；以及至少一種粘結(jié)劑。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中至少一種碳酸鈣包括菱面體碳酸鈣，其中值粒度為約0.5μm或0.5μm以下。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中至少一種陽離子聚合物包括陽離子季銨聚合物。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中至少一種陽離子聚合物選自表氯醇/二甲胺共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯共聚物和季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯；而陽離子聚合物選自陽離子季銨聚合物。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中在該組合物中至少一種碳酸鈣的量以該組合物總重量計為約20-70重量％。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中打印在含有該紙涂料組合物的涂布紙上的墨水的青色打印密度是至少約0.75。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中打印在含有該紙涂料組合物的涂布紙上的墨水的品紅色打印密度是至少約0.5。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中打印在含有該紙涂料組合物的涂布紙上的墨水的芯吸值是至少約0.5。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的紙涂料組合物，其中打印在含有該紙涂料組合物的涂布紙上的墨水的芯吸值是至少約1。
44.一種涂布紙，它含有一種纖維底材；至少一種選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑，其量能有效地使至少一種碳酸鈣過度分散；至少一種陽離子聚合物，其量以碳酸鈣重量計是至少約2重量％，和至少一種粘結(jié)劑。
45.根據(jù)權(quán)利要求44所述的涂布紙，其中至少一種碳酸鈣包括菱面體碳酸鈣，其中值粒度為約0.5μm或0.5μm以下。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的涂布紙，其中打印在該涂布紙上的墨水的青色打印密度是至少約0.75。
47.根據(jù)權(quán)利要求44所述的涂布紙，其中打印在該涂布紙上的墨水的品紅色打印密度是至少約0.5。
48.根據(jù)權(quán)利要求44所述的涂布紙，其中打印在該涂布紙上的墨水的芯吸值是至少約0.5。
49.根據(jù)權(quán)利要求所述的涂布紙44，其中打印在該涂布紙上的墨水的芯吸值是至少約1。
50.一種顏料的制備方法，該方法包括(a)往一個容器基本上同時添加至少一種采用陰離子方法分散的碳酸鹽漿體和至少一種陽離子聚合物，生成陽離子碳酸鹽漿體；和(b)從該容器中取出陽離子碳酸鹽漿體，其速度等于在(a)中添加陽離子聚合物和分散碳酸鹽漿體的速度的和。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中在(a)中以每分鐘約1％至約25％容器漿體體積的速度添加。
52.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中在(b)中以每分鐘約2％至約12％容器漿體體積的速度取出。
53.根據(jù)權(quán)利要求52所述的方法，其中在(b)中以每分鐘約3％至約10％容器漿體體積的速度取出。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，其中該碳酸鹽是碳酸鈣。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中該碳酸鈣選自菱面體碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的方法，其中該碳酸鹽包括菱面體碳酸鈣，其中值粒度為約0.5μm或0.5μm以下。
57.一種顏料組合物，該組合物含有至少一種菱面體碳酸鈣；至少一種陰離子分散劑；以及至少一種陽離子聚合物。
58.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種菱面體碳酸鈣的中值粒度為約0.5μm或0.5μm以下。
59.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種菱面體碳酸鈣的中值粒度為約0.4μm或0.4μm以下。
60.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種菱面體碳酸鈣的中值粒度為約0.3μm或0.3μm以下。
61.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中在這種組合物中至少一種陽離子聚合物的量以碳酸鈣重量計是至少約2重量％。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的顏料組合物，其中在這種組合物中至少一種陽離子聚合物的量以碳酸鈣重量計是至少約3重量％。
63.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中在這種組合物中至少一種陰離子分散劑的量以碳酸鈣重量計是約0.1-5重量％。
64.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中在這種組合物中至少一種陰離子分散劑的量以碳酸鈣重量計是至少約0.5重量％。
65.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中在這種組合物中至少一種陰離子分散劑的量以碳酸鈣重量計是至少約1重量％。
66.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯。
67.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物包括陽離子季銨聚合物。
68.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種陽離子聚合物選自表氯醇/二甲胺共聚物、聚二烯丙基二甲基氯化銨、季二甲基氨基乙基丙烯酸酯共聚物和季二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯共聚物。
69.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種陰離子分散劑選自馬來酸丙烯酸共聚物、馬來酸酐共聚物和聚丙烯酸酯；而陽離子聚合物選自陽離子季銨聚合物。
70.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中所述顏料組合物的固體濃度是約40％至約65％固體。
71.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中所述顏料組合物的固體濃度是約50％至約65％固體。
72.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中所述顏料組合物的固體濃度是約55％至約60％固體。
73.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種菱面體碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約600m2/g。
74.根據(jù)權(quán)利要求57所述的顏料組合物，其中至少一種菱面體碳酸鈣的表面積是約5m2/g至約20m2/g。
全文摘要
本發(fā)明涉及新的顏料組合物、涂料組合物和這些新組合物的制備方法，例如噴墨受墨材料的涂料。這種涂布噴墨受墨材料的印刷適性可以獲得改善。使用至少一種陰離子分散劑使碳酸鹽顏料分散可以制備這種顏料組合物。然后，預(yù)分散的碳酸鹽可以與至少一種陽離子聚合物化合，例如聚季銨聚合物或能轉(zhuǎn)化成聚季銨聚合物的聚胺。
文檔編號D21H19/38GK1735664SQ200480002141
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
發(fā)明者J·普雷斯頓, A·V·萊昂斯, B·比利莫里亞, D·斯庫斯 申請人:英默里斯顏料公司