專利名稱：包含膠態(tài)二氧化硅的涂料組合物和由它制備的有光噴墨記錄片材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂布噴墨記錄片材以及用于制備該片材的涂料組合物。具體地說，本發(fā)明涉及適合制備具有良好適印特性的有光噴墨片材的涂料組合物。
背景技術(shù)：
噴墨印刷方法是眾所周知的。此種系統(tǒng)以各種不同密度和速度將墨滴噴射到片材，例如，紙上。當(dāng)采用多色噴墨系統(tǒng)時(shí)，此種方法在非常靠近的區(qū)域噴射大量性質(zhì)和吸水速率各異、顏色各異的彩色油墨。的確，此類多色系統(tǒng)設(shè)計(jì)得能提供模擬照相成象的圖象，因此此類圖象要求高分辨率和色域。因此，噴墨記錄片材必須能吸收高密度油墨，能使沉積的彩色鮮艷和清晰，其吸收速度應(yīng)促使快干，吸收油墨以使之不擴(kuò)散或涂污，產(chǎn)生光滑圖象的效果。
為滿足這些目標(biāo)，人們已經(jīng)向紙涂料中加入高孔隙率顏料，例如，多孔二氧化硅。二氧化硅基涂布體系在滿足適印性目標(biāo)上是成功的。然而，要獲得這些性能并產(chǎn)生傳統(tǒng)照相體系中看到的典型非消光或有光表面效果卻難以達(dá)到。上述多孔顏料通常具有高于1cc/g的孔隙率并具有大于1μm的平均粒度。此種粒度和孔隙率增加了最終涂層的表面粗糙度，從而使入射光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，將其散射，從而使涂層消光。
為提高此種涂層的光澤，在由上述多孔顏料制備的受墨層上面設(shè)置第二光澤層。此種罩面層由固有光澤基料體系組成，或者由含有基料和粒度小得多的無機(jī)氧化物顆粒，例如，傳統(tǒng)膠態(tài)二氧化硅的層制成。膠態(tài)二氧化硅在后一種方法中趨于強(qiáng)化表面涂層的受墨特性，但粒度又不大到足以導(dǎo)致表面變形。然而，膠態(tài)顆粒在高濃度下具有聚集傾向，從而導(dǎo)致罩面層瑕疵和表面粗糙，并從而降低光澤。因此，當(dāng)采用此種做法時(shí)，一直采用較低濃度(即，低膠態(tài)固體∶基料固體比)。
因此，若能提高這些罩面層中的無機(jī)氧化物固體含量以進(jìn)一步改善適印性，那將是相當(dāng)可心的。的確，若能采用具有至少1∶1膠態(tài)固體/基料固體比例的涂層，更優(yōu)選采用具有高達(dá)4∶1膠態(tài)二氧化硅固體與基料比例的涂層而同時(shí)又保持可接受光澤，那將是可心的。
再者，噴墨紙用的涂布體系常常被設(shè)計(jì)成具有一定總陽(yáng)離子電荷。許多用于噴墨方法中的油墨具有負(fù)電荷；因此，可心的是，涂布成分具有能固定油墨的相反電荷。膠態(tài)鋁具有正電荷并被廣泛用于此種用途的涂布顏料。也使用陽(yáng)離子染料固定成分和陽(yáng)離子基料。的確，后面這些帶陽(yáng)離子電荷的材料的存在通常要求，涂料中的諸顏料成分是陽(yáng)離子或至少非離子的。否則，該涂料中的材料將趨于聚集，從而造成表面瑕疵和降低光澤。因此，若能提供一種含有較高含量陽(yáng)離子二氧化硅固體的涂層那將是可心的，這正是本發(fā)明的目的。
附圖簡(jiǎn)述

圖1表示本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案中使用的多分散膠態(tài)二氧化硅的粒度分布。
圖2表示膠態(tài)二氧化硅固體含量與堿金屬之間的比例對(duì)含膠態(tài)二氧化硅涂層達(dá)到的光澤值的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種包含基材及其上至少一個(gè)涂層的噴墨記錄片材，所述至少一個(gè)涂層(a)具有至少30的沿60°的鏡面光澤，(b)含有陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅、其具有至少AW(-0.013SSA+9)之和的二氧化硅固體與堿金屬之比，以及(c)基料，其中膠態(tài)二氧化硅固體和基料固體以至少1∶1的重量比存在，AW是堿金屬的原子量，而SSA是膠態(tài)二氧化硅的比表面積。
優(yōu)選的是，膠態(tài)二氧化硅固體與基料固體之比介于約6∶4～約4∶1。
優(yōu)選的是，膠態(tài)二氧化硅的二氧化硅固體與堿金屬之比至少是150。
優(yōu)選的是，膠態(tài)二氧化硅具有約1～約300nm的平均粒度。
更優(yōu)選的是，二氧化硅固體與堿金屬之比至少是-0.30SSA+207之和，并且堿金屬是鈉。
本發(fā)明的目的又是一種涂料組合物，它包含(a)陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅，其固體與堿金屬之比至少是AW(-0.013SSA+9)之和，以及(b)基料，其中(a)的二氧化硅固體和(b)的基料固體以至少1∶1的重量比存在，AW是堿金屬的原子量，而SSA是膠態(tài)二氧化硅的比表面積。
優(yōu)選的是，涂料的(a)的二氧化硅固體與(b)的基料固體之比介于約6∶4～約4∶1。
優(yōu)選的是，膠態(tài)二氧化硅的二氧化硅固體與堿金屬之比至少是150。
優(yōu)選的是，膠態(tài)二氧化硅的平均粒度介于約1～約300nm。
更優(yōu)選地，二氧化硅固體與堿金屬之比至少是-0.30SSA+207之和，并且堿金屬是鈉。
進(jìn)一步更優(yōu)選地，膠態(tài)二氧化硅具有15～100nm的中值粒度并具有這樣的粒度分布，即，至少80％顆粒分布在從至少30nm到最高約70nm的粒度范圍。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，具有較低含量堿金屬，例如，鈉，的陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅提供在較高固體含量下不聚集的膠態(tài)二氧化硅，從而減輕涂層表面的變形和消光。
發(fā)明詳述 所謂術(shù)語(yǔ)“膠態(tài)二氧化硅”或“膠態(tài)二氧化硅溶膠”，系指源于這樣的分散體或溶膠的微粒，在這些分散體或溶膠中顆粒經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間也不從分散體中沉降。此種顆粒的粒度通常小于1μm。平均粒度介于約1～約300nm的膠態(tài)二氧化硅及其制備方法在技術(shù)上是熟知的。參見，美國(guó)專利2,244,325；2,574,902；2,577,484；2,577,485；2,631,134；2,750,345；2,892,797；3,012,972；和3,440,174,在此將其內(nèi)容收作參考。平均粒度介于5～100nm的膠態(tài)二氧化硅更為本發(fā)明所優(yōu)選。膠態(tài)二氧化硅可具有介于9～約2700m2/g的表面面積(按BET法測(cè)定)。
特別適合本發(fā)明的膠態(tài)二氧化硅是所謂多分散膠態(tài)二氧化硅。“多分散”在這里的定義是指某種顆粒的分散體，其粒度分布中的中值粒度介于15～100nm的范圍，并且具有比較大的分布跨度。優(yōu)選的分布是，80％顆粒分布在從至少30nm直至最高70nm的粒度范圍。該80％范圍是用從采用下面將要描述的TEM-基粒度測(cè)定法產(chǎn)生的d90粒度中減去d10粒度獲得的差值來衡量的。該范圍也稱作“80％跨度”。多分散顆粒的一種實(shí)施方案的粒度分布偏向粒度小于中值粒度的粒度一邊。結(jié)果，該分布具有位于那一區(qū)域的一個(gè)峰值和大于中值的“尾部”粒度。參見附圖1。涵蓋80％顆粒的跨度的下限和上限粒度可分別為中值的-11％～-70％和110％～160％。一種特別合適的多分散二氧化硅的中值粒度位于20～30nm的粒度范圍，而80％顆粒則介于10～50nm之間，即，分布的80％具有40nm的跨度。
大多數(shù)膠態(tài)二氧化硅溶膠還含有堿。該堿一般是周期表IA族的堿金屬氫氧化物(鋰、鈉、鉀等的氫氧化物)。大多數(shù)市售的膠態(tài)二氧化硅溶膠含有氫氧化鈉，它們至少部分地源于制造膠態(tài)二氧化硅使用的硅酸鈉，盡管也可加入氫氧化鈉，以穩(wěn)定溶膠從而防止膠凝化。
一般而言，膠態(tài)二氧化硅具有凈負(fù)電荷，因此是陰離子的，這是由存在于二氧化硅表面的硅烷醇基團(tuán)失去質(zhì)子造成的。就本發(fā)明的目的而言，膠態(tài)二氧化硅在以下情況下被認(rèn)為是陽(yáng)離子的，即，當(dāng)一種陰離子膠態(tài)二氧化硅經(jīng)過物理涂布或化學(xué)處理，從而使膠態(tài)二氧化硅具有凈正電荷時(shí)。于是，陽(yáng)離子二氧化硅將包括這樣的膠態(tài)二氧化硅，其中二氧化硅的表面含有充足數(shù)目陽(yáng)離子官能團(tuán)，例如，金屬離子如鋁或銨陽(yáng)離子，以致二氧化硅表面的凈電荷呈正。
已知有幾種類型陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅。此種陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅描述在美國(guó)專利3,007,878中，在此將其內(nèi)容收作參考。扼要地說，一種致密膠態(tài)二氧化硅溶膠通過令該溶膠與三價(jià)或四價(jià)金屬的堿式鹽接觸而穩(wěn)定化，于是被包覆。三價(jià)金屬可以是鋁、鉻、鎵、銦或鉈，而四價(jià)金屬可以是鈦、鍺、鋯、正錫、鈰、鉿和釷。鋁是優(yōu)選的。
多價(jià)金屬鹽中的陰離子，除了氫氧根離子之外，應(yīng)選擇那些能使鹽可溶于水的。要知道，當(dāng)在這里提到該鹽除了氫氧根之外還具有一價(jià)陰離子這一事實(shí)時(shí)，這意思不是要從鹽中排除氫氧根，而是指出，除了氫氧根之外該鹽還含有另一種陰離子。于是，所用的堿式鹽都被包括在內(nèi)，只要它們可溶于水并且能產(chǎn)生下面所描述的的離子關(guān)系。
優(yōu)選地，帶正電二氧化硅的膠態(tài)溶膠通過在膠態(tài)二氧化硅顆粒表面沉積氧化鋁而制成。這可通過以堿式鋁鹽如乙酸鋁或堿性鋁處理帶負(fù)電的二氧化硅水凝膠來實(shí)現(xiàn)。制備此種帶正電二氧化硅溶膠的方法公開在Moore，美國(guó)專利3,620,978；Moore，美國(guó)專利3,956,171；Moore，美國(guó)專利3,719,607；Moore，美國(guó)專利3,745,126；和Bergna，美國(guó)專利4,217,240，在此全部收入本文作為參考。鋁處理導(dǎo)致在膠體顆粒表面的鋁二氧化硅的比例介于約1∶19～約4∶1。這里優(yōu)選使用的是約1∶2～約2∶1的鋁表面二氧化硅的比值。該溶膠在微酸性pH值范圍將變得穩(wěn)定，這可通過加入少量酸，例如，乙酸，或者將溶膠送過強(qiáng)酸性離子交換樹脂來實(shí)現(xiàn)。
如上面所指出，本發(fā)明陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅溶膠具有比市售供應(yīng)的膠態(tài)二氧化硅溶膠顯著低的堿金屬離子含量。較低的堿含量可通過計(jì)算膠態(tài)二氧化硅溶膠的二氧化硅固體與鈉的重量比來證明，正如在公式1中所示。圖2顯示，可接受的光澤可從膠態(tài)二氧化硅溶膠利用下式獲得式1、SiO2/堿金屬≥AW(-0.013*SSA+9)SiO2/堿金屬是膠態(tài)二氧化硅溶膠中二氧化硅固體與堿金屬含量之間的重量比。AW是堿金屬的原子量，例如，鋰是6.9，鈉是23，鉀是39，且SSA是膠態(tài)二氧化硅顆粒的比表面積，m2/g。當(dāng)堿金屬是鈉時(shí)，SiO2/堿金屬比至少是-0.30SSA+207之和。
低堿陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅可通過將它去離子直至膠態(tài)二氧化硅與堿金屬具有公式1規(guī)定的比例的程度。所謂“去離子的”指的是，任何金屬離子，例如，堿金屬離子，例如，鈉，已被從膠態(tài)二氧化硅溶液中去除。去除堿金屬離子的方法是眾所周知的，包括與適當(dāng)離子交換樹脂進(jìn)行離子交換(美國(guó)專利2,577,484和2,577,485)，滲析(美國(guó)專利2,773,028)和電滲析(美國(guó)專利3,969,266)。
如下面所指出，膠態(tài)二氧化硅可結(jié)合到傳統(tǒng)涂料基料中。該基料不僅起粘合膠態(tài)二氧化硅和形成漆膜的作用，而且給上光層與基材之間的界面或上光層與基材之間的任何中間受墨層提供膠粘性。
日離子和非離子基料特別適合本發(fā)明。合適的基料包括但不限于，具有官能陽(yáng)離子基團(tuán)的苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丙烯酸酯共聚物和/或陽(yáng)離子聚醋酸乙烯、陽(yáng)離子聚乙烯醇或其共聚物。
再有，基料可選自分解的和天然的以陽(yáng)離子形式存在的瓜耳膠、淀粉、甲基纖維素、羥甲基纖維素、羧甲基纖維素、海藻酸鹽、蛋白質(zhì)和聚乙烯醇。蛋白質(zhì)之所以也適合是因?yàn)樗鼈兪莾尚缘摹?br> 日離子水溶性基料的具體例子包括，例如，二乙氨基乙基化淀粉、三甲基乙基氯化銨改性的淀粉和二乙氨基乙基銨甲基化氯鹽-改性的淀粉；和陽(yáng)離子-改性的丙烯酸酯共聚物。
合適的非離子水溶性基料包括但不限于，聚乙烯醇、羥乙基纖維素、甲基纖維素、糊精、pluran、淀粉、阿拉伯膠、葡聚糖、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚丙二醇。
水乳液形式、不溶于水或難溶于水的陽(yáng)離子或非離子基料，包括但不限于丙烯酸和甲基丙烯酸共聚物樹脂，例如，甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-2-乙基己酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸甲酯共聚物樹脂、苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物樹脂、苯乙烯-丙烯酸-2-乙基己酯共聚物樹脂、苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂、苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸-2-乙基己酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸乙酯共聚物樹脂、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯-丙烯酸甲酯共聚物樹脂、苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯腈共聚物樹脂以及苯乙烯-丙烯酸乙酯-丙烯腈共聚物樹脂。
其它合適的基料包括酪蛋白、明膠、馬來酐樹脂、共軛二烯型共聚物膠乳如乙烯基型聚合物膠乳，例如，乙烯-醋酸乙烯共聚物；合成樹脂型基料，例如，聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、氯乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇縮丁醛或醇酸樹脂。
基料可采用傳統(tǒng)混煉機(jī)和混合機(jī)與膠態(tài)二氧化硅混合。諸組分可在環(huán)境條件下合并并混合。
可心的是，膠態(tài)二氧化硅固體與基料固體以(二者之間)較高比例存在于涂料中?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，在某些實(shí)施方案中，較高二氧化硅∶基料的比例給最終受墨涂層片材提供好的適印性，同時(shí)也提供有利的機(jī)械性能。特別可心的是，膠態(tài)二氧化硅與基料固體以至少1∶1的比例存在，更優(yōu)選6∶4～4∶1重量比。該比例可高達(dá)9.9∶1。膠態(tài)二氧化硅比基料固體的比例在這里也稱作顏料與基料之比。
也可心的是，在本發(fā)明涂料組合物中包括附加組分。本發(fā)明涂料可含有一種或多種下列組分分散劑、增稠劑、流動(dòng)改進(jìn)劑、消泡劑、抑泡劑、脫模劑、發(fā)泡劑、滲透劑、著色染料、著色顏料、熒光增白劑、紫外線吸收劑、抗氧化劑、防腐劑、防塵劑、防水劑和濕強(qiáng)度劑。
陽(yáng)離子染料媒染劑是一種優(yōu)選的添加劑。合適的媒染劑的例子包括但不限于，聚合物季銨化合物，或堿性聚合物，例如，聚(二甲氨基乙基)甲基丙烯酸酯、聚亞烷基多胺及其與二氰基二酰胺的縮合產(chǎn)物、胺-表氯醇縮聚物；卵磷脂和磷脂化合物。此種媒染劑的具體例子包括下列化合物乙烯基芐基三甲基氯化銨/乙二醇二甲基丙烯酸酯；聚(二烯丙基二甲基氯化銨)；聚(2-N，N，N-三甲銨)乙基的甲基丙烯酸酯的甲硫酸鹽；聚(3-N，N，N-三甲銨)丙基的甲基丙烯酸酯的氯化物；乙烯基吡咯烷酮與乙烯基(N-甲基咪唑啉翁的氯化物；以及以3-N，N，N-三甲基銨)丙基化氯衍生的羥乙基纖維素。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，陽(yáng)離子媒染劑是季銨化合物。
可用于本發(fā)明的媒染劑可以達(dá)到預(yù)定目的有效的數(shù)量使用。一般而言，良好的結(jié)果在媒染劑以整個(gè)涂料配方的約0.1～10wt％的數(shù)量存在時(shí)取得。這些媒染劑在基料為非離子化合物時(shí)尤其優(yōu)選。
本發(fā)明陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅的一部分也可由一種或多種其它膠態(tài)物質(zhì)替代，例如，具有較高含量堿金屬的那些材料，只要膠態(tài)二氧化硅和其它材料的組合中存在的堿金屬總量滿足由公式1給出的二氧化硅固體與堿金屬之比的關(guān)系，并且此種膠體材料的存在不改變最終涂層所要求的整體陽(yáng)離子特性或光澤。這些其它膠態(tài)材料可以是二氧化硅，也可以是二氧化硅以外的無機(jī)氧化物，例如，二氧化鈦、氧化鋯等。此種附加無機(jī)氧化物膠態(tài)顆?？勺鳛樘盍虾?或作為附加顏料加入。
本發(fā)明的涂層具有，根據(jù)BYK Gardner測(cè)定儀器，至少30的沿60°光澤。優(yōu)選的本發(fā)明涂層具有，在6∶4膠態(tài)二氧化硅/基料比例條件下，至少80的光澤，優(yōu)選在4∶1膠態(tài)二氧化硅/基料比下，至少70的光澤。進(jìn)一步優(yōu)選地，涂層具有在4∶1膠態(tài)二氧化硅/基料比下，至少90的光澤。
合適制備本發(fā)明噴墨記錄片材的基材可以是技術(shù)上使用的典型基材。合適的基材包括重量介于約40～約300g/m2的那些。該基材可以是由各種各樣方法和機(jī)器，例如長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)、圓網(wǎng)造紙機(jī)或雙長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)制備的。基材通過其主要組分的混合來生產(chǎn)，包括傳統(tǒng)顏料和木漿，例如包括，化學(xué)漿、機(jī)械漿和廢紙漿，連同各種各樣添加劑當(dāng)中的至少一種，包括粘結(jié)劑、施膠劑、固定劑、得率改進(jìn)劑、陽(yáng)離子劑和紙強(qiáng)度-增加劑。其它基材包括透明基材、織物等。
另外，基材也可以是采用淀粉或聚乙烯醇施膠-壓制的紙張?；囊部梢允瞧渖蠋в泄讨繉拥幕模?，在基礎(chǔ)紙上已經(jīng)具有初步涂層的紙。基礎(chǔ)紙也可具有在本發(fā)明涂料施涂之前就涂上去的受墨層。
包含膠態(tài)二氧化硅、基料和任選添加劑的涂料可在基材制造過程中被在線地施涂上去，或者在基材制成以后離線地涂布。涂料可采用傳統(tǒng)涂布技術(shù)施涂，例如，空氣刀涂布、輥涂、刮涂、纏繞棒涂布、簾涂、模涂和采用計(jì)量施膠的壓機(jī)的方法。產(chǎn)生的涂層可在環(huán)境室溫干燥，采用熱空氣干燥方法、加熱表面接觸干燥或輻射干燥來完成干燥。就典型而言，本發(fā)明涂料組合物以及任何任選的中間層按照1～50g/m2的涂布量，更常見按2～20g/m2涂布。
下面的例子顯示具有良好適印性的有光噴墨記錄片材可基本上由基材和一個(gè)本發(fā)明的層制成。然而，某些情況下可心的是，在本發(fā)明光澤提供層與基材之間放上另一層，也就是受墨層，以提高最終片材的適印性。例如，以某種去離子膠態(tài)二氧化硅涂布的片材將優(yōu)選含有在光澤層與基材之間的單獨(dú)受墨層，以改進(jìn)最終噴墨記錄片材的適印性。
合適的受墨層是例如，在美國(guó)專利5,576,088中公開的那種，在此收作參考。扼要地，合適的受墨層包含基料，如上面列舉的水溶性基料，以及受墨顏料。此類顏料包括無機(jī)白顏料如輕質(zhì)碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、碳酸鎂、高嶺土、滑石、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、碳酸鋅、緞白、硅酸鋁、硅藻土、硅酸鈣、硅酸鎂、合成無定形二氧化硅、膠態(tài)二氧化硅、氧化鋁、膠態(tài)氧化鋁、假勃姆石、氫氧化鋁、鋅鋇白、沸石、水解埃洛石或氫氧化鎂、或者有機(jī)顏料，例如，苯乙烯型塑料顏料、丙烯酸塑料顏料、聚乙烯、微膠囊、脲醛樹脂或蜜胺樹脂。適合受墨層的顏料具有介于0.5～3.0μm(按光散射測(cè)定)的平均粒度和0.5～3.0cc/g的孔隙體積，優(yōu)選1.0～2.0cc/g的孔隙體積，根據(jù)氮?dú)饪紫抖葴y(cè)定法測(cè)定。為獲得具有高油墨吸收性的噴墨記錄片材，優(yōu)選的是，受墨層中的顏料含有至少30％(體積)粒度至少是1.0μm的顆粒。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案和操作模式已在上面說明書正文中做了說明。雖然本發(fā)明意在要求對(duì)所公開的特定實(shí)施方案的保護(hù)，然而卻不應(yīng)認(rèn)為僅限于這些內(nèi)容，因?yàn)樗鼈冎粩M作為舉例說明而不具有限制性。因此，在不偏離本發(fā)明精神的前提下本領(lǐng)域技術(shù)人員可制定出各種變換方案和修改。
另外，本說明或權(quán)利要求中給出的任何數(shù)字范圍，例如，代表一組特定性質(zhì)、條件、物理狀態(tài)的那些以及百分?jǐn)?shù)都應(yīng)從字意上包括如此列舉的任何范圍的任何子范圍。
說明性實(shí)施例 下面列舉和/或前面指出的參數(shù)按如下所述測(cè)定平均粒度——除非另行指出，否則是采用公式SSA＝3100/dn確定的數(shù)均粒度，其中dn是平均粒度，SSA是下面定義的比表面積。
中值粒度——是采用電子顯微鏡(TEM)測(cè)定的數(shù)量加權(quán)中值。
光澤——采用預(yù)先用透明膜校準(zhǔn)的BYK Gardner micro-TRI-gloss儀器測(cè)定。光澤值是采用60°的幾何形狀測(cè)定的。
堿金屬(例如，Na)含量——基于堿金屬離子含量的重量百分率，采用電感偶合等離子體-原子發(fā)射(ICP-AES)光譜術(shù)測(cè)定。首先將樣品在環(huán)境條件，例如，25℃和75％相對(duì)濕度下，溶解在氫氟酸和硝酸(30/70重量比)中，然后再用此法。測(cè)定前，讓樣品溶解16h。
二氧化硅固體含量——在205℃的Ohaus爐中測(cè)定，固體含量測(cè)定的終點(diǎn)取為樣品重量在60s內(nèi)改變小于0.01g時(shí)。
比表面積——采用與氮?dú)馕綔y(cè)得的表面積相關(guān)的滴定方法，正如G.W.Sears Jr.，《分析化學(xué)》卷28，p.1981(1956)中給出的。
實(shí)施例1(比較例) Martoxin GL3(SSA＝332m2/g)氧化鋁，由Martinwerks供應(yīng)，按照制造商的程序配制成膠體溶液。Martoxin GL3粉末按照15％固體含量加入到去離子(DI)水中并攪拌5min。隨后用乙酸將pH值調(diào)節(jié)到4.5，該淤漿再攪拌10min。在終點(diǎn)，pH值利用乙酸再次調(diào)節(jié)到4.5.21.015g(15wt％)上面制備的膠態(tài)氧化鋁淤漿放入到燒杯中。向其中加入4.85g Airvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇。隨后，在該混合物中加入以0.768g去離子水稀釋的0.19g AgeflocB50染料媒染劑。配成的制劑被涂布到杜邦公司生產(chǎn)的MelinexTM-534聚酯不透明白色薄膜上成為100μm濕膜，其中采用TMI涂布器(Kcontrol涂布器)，采用8號(hào)棒沉積100μm膜厚。獲得的涂層具有93％沿60°的光澤。
實(shí)施例2(比較例) 10.01g Ludox CL-P(40％固體；140 SSA；22nm平均粒度；wt％Na＝0.250；SiO2/Na＝160)W.R.Grace公司，-Conn.生產(chǎn)的陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅被放入到燒杯中，并以10.31g去離子水稀釋。向其中加入5.81g Airvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇，隨后加入0.22g Agefloc B50(50wt％)。配成的制劑按照實(shí)施例1所述涂布在聚酯薄膜上。獲得的涂層具有4％沿60°的光澤。這樣相對(duì)低的光澤與公式1是一致的，根據(jù)該式，SiO2/Na必須等于或大于165才能獲得可接受的光澤。
實(shí)施例3(比較例) 12.06g Ludox CL(30％固體；230 SSA；12nm平均粒度；％Na＝0.260；SiO2/Na＝115)W.R.Grace公司，-Conn.生產(chǎn)的膠態(tài)二氧化硅被放入到燒杯中，并以6.31g去離子水稀釋。向其中加入5.26gAirvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇，隨后加入0.20g AgeflocB50(50wt％)。配成的制劑按照實(shí)施例1所述涂布在聚酯薄膜上。獲得的涂層發(fā)生龜裂。這樣的結(jié)果本可從公式1預(yù)測(cè)到，根據(jù)該式，SiO2/Na必須至少是138才能獲得可接受的有光涂層。
實(shí)施例4 84g去離子水加入到329g Ludox HS-40(W.R.Grace)膠態(tài)二氧化硅中，后者含有40.0％SiO2、平均粒度＝22nm且比表面積＝220m2/g?；旌衔锛訜岬?0～50℃，并在攪拌下一點(diǎn)—點(diǎn)加入氫形式的Amberlite IR-120Plus陽(yáng)離子交換樹脂，直至pH降低到2.5。維持?jǐn)嚢韬蜏囟?h，在此期間加入少量樹脂以便將pH值維持在2.5～3.0的范圍?；旌衔锝?jīng)粗濾紙過濾以便將去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠與樹脂分離。1％氫氧化銨溶液在攪拌下滴加到去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠中，直至溶膠的pH值達(dá)到7.2～7.5的范圍。
制成的膠態(tài)二氧化硅溶膠在劇烈攪拌下滴加到裝有87.2g45％水合氯化鋁(chlorohydrol)(20.7％Al2O3和2∶1的Al∶Cl原子比)中。加畢后，讓混合物平衡約12h，隨后經(jīng)過細(xì)濾紙過濾。獲得的溶膠含有30％固體，表現(xiàn)出3.5的pH值，鈉含量是0.06wt％，SiO2/Na比，500。
14.51g上述產(chǎn)物(30wt％)放入到燒杯中，并以7.52g去離子水稀釋。向其中加入6.27g Airvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇。隨后，在該混合物中加入0.22g Agefloc B50(50wt％)。配成的制劑在實(shí)施例1中描述的條件下被涂布到聚酯薄膜上。獲得的涂層具有93％沿60°的光澤。該光澤符合公式1，根據(jù)該式，SiO2/Na應(yīng)至少是141才能獲得可接受的光澤。
實(shí)施例5 62g去離子水加入到367g Ludox TM-50(W.R.Grace)膠態(tài)二氧化硅中，后者含有50.6％SiO2、平均粒度＝22nm且比表面積＝140m2/g。混合物加熱到40～50℃，并在攪拌下一點(diǎn)一點(diǎn)加入氫形式的Amberlite IR-120Plus陽(yáng)離子交換樹脂，直至pH降低到2.5。維持?jǐn)嚢韬蜏囟?h，在此期間加入少量樹脂以便將pH值維持在2.5～3.0的范圍?；旌衔锝?jīng)粗濾紙過濾以便將去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠與樹脂分離。1％氫氧化銨溶液在攪拌下滴加到去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠中，直至溶膠的pH值達(dá)到7.2～7.5的范圍。
制成的膠態(tài)二氧化硅溶膠在劇烈攪拌下滴加到裝有70.8g45％水合氯化鋁(chlorohydrol)(20.7％Al2O3和2∶1的Al∶Cl原子比)中。加畢后，讓混合物平衡約12h，隨后經(jīng)過細(xì)濾紙過濾。獲得的溶膠含有39％固體，表現(xiàn)出3.5的pH值，鈉含量是0.099wt％，SiO2/Na比，394。
10.77g上述產(chǎn)物(39wt％)放入到燒杯中，并以10.56g去離子水稀釋。向其中加入6.23g Airvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇。隨后，在該混合物中加入0.24g Agefloc B50(50wt％)。配成的制劑被涂布到聚酯薄膜上。獲得的涂層具有86％沿60°的光澤。該光澤符合公式1，根據(jù)該式，SiO2/Na應(yīng)至少是165才能獲得可接受的光澤。
實(shí)施例6 35g去離子水加入到422g比表面積為70m2/g且二氧化硅固體/鈉之比為179的多分散膠態(tài)二氧化硅(50wt％固體，中值粒度，22nm，以及80％顆?？缍葹榧s40nm)中?；旌衔锛訜岬?0～50℃，并在攪拌下一點(diǎn)一點(diǎn)加入氫形式的Amberlite IR-120Plus陽(yáng)離子交換樹脂，直至pH降低到2.5。維持?jǐn)嚢韬蜏囟?h，在此期間加入少量樹脂以便將pH值維持在2.5～3.0的范圍?；旌衔锝?jīng)粗濾紙過濾以便將去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠與樹脂分離。1％氫氧化銨溶液在攪拌下滴加到去離子膠態(tài)二氧化硅溶膠中，直至溶膠的pH值達(dá)到7.2～7.5的范圍。
制成的膠態(tài)二氧化硅溶膠在劇烈攪拌下滴加到裝有43.6g45％水合氯化鋁(chlorohydrol)(20.7％Al2O3和2∶1的Al∶Cl原子比)中。加畢后，讓混合物平衡約12h，隨后經(jīng)過細(xì)濾紙過濾。獲得的溶膠含有42％固體，表現(xiàn)出3.5的pH值，溶膠鈉含量是0.110wt％，SiO2/Na比，382。
10.22g上述產(chǎn)物(41.9wt％)放入到燒杯中，并以11.53g去離子水稀釋。向其中加入6.22g Airvol 523(15.5wt％溶液)聚乙烯醇。隨后，在該混合物中加入0.20g Agefloc B50(50wt％)。配成的制劑被涂布到聚酯薄膜上。獲得的涂層具有81％沿60°的光澤。該光澤符合公式1，根據(jù)該式，SiO2/Na應(yīng)至少是186才能獲得可按受的光澤。

～該產(chǎn)品未做這項(xiàng)測(cè)定
權(quán)利要求
1.一種噴墨記錄片材，它包含基材及其上的至少一種涂層，所述至少一種涂層(a)具有至少30沿60°的鏡面光澤，(b)含有陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅，所述二氧化硅具有至少AW(-0.013SSA+9)之和的二氧化硅固體/堿金屬之比，以及(c)基料，其中膠態(tài)二氧化硅固體和基料固體以至少1∶1的重量比存在，AW是堿金屬的原子量，且SSA是膠態(tài)二氧化硅的比表面積。
2.權(quán)利要求1的噴墨記錄片材，其中膠態(tài)二氧化硅固體與基料固體的比例介于約6∶4～約4∶1。
3.權(quán)利要求1的噴墨記錄片材，其中膠態(tài)二氧化硅的二氧化硅固體與堿金屬的比值至少是150。
4.權(quán)利要求1的噴墨記錄片材，其中膠態(tài)二氧化硅的平均粒度介于約1～約300nm。
5.權(quán)利要求1的噴墨記錄片材，其中二氧化硅固體與堿金屬之比至少是-0.30SSA+207之和。
6.權(quán)利要求1的噴墨記錄片材，其中堿金屬是鈉。
7.一種涂料組合物，包含(a)陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅，其具有至少AW(-0.013SSA+9)之和的二氧化硅固體/堿金屬之比，以及(b)基料，其中(a)的二氧化硅固體和(b)基料固體以至少1∶1的重量比存在，AW是堿金屬的原子量，且SSA是膠態(tài)二氧化硅的比表面積。
8.權(quán)利要求7的涂料組合物，其中(a)的二氧化硅固體和(b)基料固體之比介于約6∶4～約4∶1。
9.權(quán)利要求7的涂料組合物，其中膠態(tài)二氧化硅的二氧化硅固體比堿金屬之比至少是150。
10.權(quán)利要求7的涂料組合物，其中膠態(tài)二氧化硅的平均粒度介于約1～約300nm。
11.權(quán)利要求7的涂料組合物，其中二氧化硅固體比堿金屬之比至少是-0.30SSA+207之和。
12.權(quán)利要求11的涂料組合物，其中堿金屬是鈉。
13.權(quán)利要求7的涂料組合物，其中膠態(tài)二氧化硅的中值粒度介于15～100nm，并且其粒度分布是，至少80％顆粒分布在從至少30nm到最高約70nm的粒度范圍。
全文摘要
描述一種包含較低含堿量的陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅的涂料組合物，和由此種涂料制備的噴墨記錄片材。該涂料組合物包含基料和陽(yáng)離子膠態(tài)二氧化硅，后者優(yōu)選具有約1～約300nm的平均粒度和至少是AW(－0.013SSA+9)之和的二氧化硅固體/堿金屬之比，AW是膠態(tài)二氧化硅中存在的堿金屬的原子量，且SSA是二氧化硅的比表面積?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，如果減少膠態(tài)二氧化硅的堿金屬，例如，鈉的含量，則由此種膠態(tài)二氧化硅制備并施加到傳統(tǒng)噴墨記錄片材基材上的涂層將提供至少30的沿60°的鏡面光澤，即便在1∶1或更高的較高二氧化硅固體/基料固體之比的條件下。
文檔編號(hào)B41M5/52GK1655948SQ03811482
公開日2005年8月17日 申請(qǐng)日期2003年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月19日
發(fā)明者D·R·弗魯格, D·米紹斯 申請(qǐng)人:格雷斯公司