[发明专利]其表面形成有二氧化硅颜料的基材的制造方法

说明书

发明领域

本发明涉及其表面形成有二氧化硅颜料的基材的制造方法。

背景技术

在制造打印纸，特别是喷墨打印机或印刷机使用的纸张时，常常使用二氧化硅作为颜料。二氧化硅颜料通常还可用于数字印刷技术例如电子成像术、液体调色仪或热油墨，也可用于压印技术例如柔性版胶印术。除了提高印刷性能以外，二氧化硅还改善了纸张或纸板的光学性能。

可采用多种不同的方法制造二氧化硅颜料。其中一种方法是用pH值降低剂处理硅酸钠(水玻璃)，从而形成二氧化硅颜料。其它方法可以是例如渗析、电渗析、胶溶、酸中和、以及离子交换。

应用于纸张的二氧化硅颜料通常具有大的表面积，这是因为粒径小或者孔隙率高。这种颜料的高表面积所产生的一种效应是其能够结合大量的水。因而，与传统颜料例如碳酸钙、高岭土或滑石相比，需要特别关注高表面积二氧化硅颜料的分散体，以获得高固含量涂层或表面处理分散体。通过添加稳定剂和/或增稠剂提高含二氧化硅颜料的分散体的干含量，会为该分散体部分地提供位阻或电位阻稳定性，但最终的干含量仍明显低于标准颜料涂层配料所达到的干含量。此外，为了使二氧化硅颜料与纸张结合，还常常需要添加大量粘合剂。粘合剂确保颜料相互结合并与纤维结合，从而提高了表面强度并例如减少了粉尘所带来的问题。然而，在稳定剂、粘合剂和二氧化硅颜料混合物转移至纸张表面的过程中，可能出现流变性相关的问题。为了避免这些问题，需要降低所述组合物的干含量，因而含二氧化硅颜料的组合物的干含量十分低，从而降低了产率并增加了施于纸张的水含量。因此，纸张必须经受大规模的热处理来使纸张干燥。

在制造喷墨打印使用的打印纸时，向含二氧化硅颜料的溶液中添加阳离子性聚合物通常是有利的，其随后添加到纸张表面之上。阳离子性聚合物避免了例如遇水时所谓的印刷渗色、羽化和可能沿纤维出现的毛细作用。然而，当阳离子性聚合物与阴离子性二氧化硅颜料混合时，常常出现粘度高和沉淀的问题。

此外，使用现有二氧化硅颜料的缺点在于其当前的成本结构。购买成品二氧化硅颜料通常很昂贵，这是由于为使该颜料可用于造纸厂其制造工艺和干燥极为耗能。此外，在造纸厂中存放和处理成品二氧化硅颜料十分复杂。由于二氧化硅颜料是多孔的，其体积通常很大，因而占用大量厂房。或者，可将所述二氧化硅颜料以溶液的形式运送至工厂，但如此同样价格昂贵，这是因为二氧化硅溶液的干含量要很低以使该溶液稳定，也就是说还要运送大量的水。

因而需要含二氧化硅颜料的基材的改进的制造方法。

具体实施方式

本发明的一个目的是以改进的方法制造含二氧化硅颜料的基材。

本发明的另一个目的是以成本有效的方法制造含二氧化硅颜料的基材。

本发明实现了所述以及其它目的，本发明描述了基材制造方法，其中所述方法包括：提供含有纤维素纤维的基材、将包含水溶性硅酸盐的溶液施用于所述基材的表面，对所述基材进行处理以使所述水溶性硅酸盐聚合，从而在所述基材的表面之上形成二氧化硅颜料，最后对所述表面形成有二氧化硅颜料的基材进行干燥。

所述水溶性硅酸盐优选为碱金属硅酸盐和硅酸。

可通过添加pH调节剂或借助于离子交换，使水溶性硅酸盐发生聚合和/或沉淀。也可采用使二氧化硅颜料发生聚合和形成的其它已知方法，如渗析或电渗析。重要的是二氧化硅颜料的聚合和形成发生在基材表面。因而，必须对水溶性硅酸盐进行处理，以使二氧化硅颜料聚合并形成于所述表面上。

为使二氧化硅颜料聚合并形成于基材表面上，可通过将pH值调节剂添加于基材表面来对基材进行处理。pH值调节剂可以是pH值降低剂或pH值提高剂。形成二氧化硅颜料的反应是公知的在降低或提高的pH值下水溶性硅酸盐优选碱金属硅酸盐或硅酸的反应。优选的是所述溶液包含碱金属硅酸盐并将pH值降低剂添加至基材表面以使二氧化硅颜料形成于基材表面。形成二氧化硅颜料的反应为在提高或降低的pH值下硅酸的反应也是可行的。

通过将包含水溶性硅酸盐的溶液和pH值调节剂分别添加于基材表面，可直接在所述基材表面之上制备二氧化硅颜料，从而避免上述制备方面的缺点，例如相容性和流动性、二氧化硅颜料的运送和存放。

通过将包含水溶性硅酸盐的溶液和pH值调节剂分别添加于基材表面，将发生二氧化硅颜料形成反应。该反应可在将pH值调节剂和包含水溶性硅酸盐的溶液添加于基材表面过程中或者将pH值调节剂和包含水溶性硅酸盐的溶液添加于基材表面之后发生。