Пигмент карбоната кальция для нанесения покрытия на полотно материала, целлюлозосодержащий субстрат для печати, способ получения пористого пигмента

Пигмент карбоната кальция для нанесения покрытия на полотно материала, целлюлозосодержащий субстрат для печати, способ получения пористого пигмента

Реферат

 

Изобретение предназначено для химической и полиграфической промышленности и может быть использовано при изготовлении бумаги для струйной печати. Пигмент содержит пористые кристаллы карбонат кальция, имеющие единый каркас вокруг капиллярных пор. Удельная поверхность - более 5 м²/г, преимущественно, 10,0-100,0 м²/г. Масса этого пигмента составляет 20-80% от массы частицы плотного сплошного карбоната кальция, имеющего соответствующий наружный объем. Пигмент получают нагревом оксалата кальция до температуры выше 440^oС с выдержкой при этой температуре не менее двух часов в атмосфере азота, СО₂ или воздуха. При этом из оксалата кальция удаляется кристаллизационная вода и он разлагается на карбонат кальция и монооксид углерода. Целлюлозосодержащий субстрат для печати имеет покрытие из карбоната кальция, содержащее более 5% вышеописанного пигмента, преимущественно 20-80%. В качестве субстрата можно использовать бумагу или картон с удельным весом 30-500 г/м², например бумагу для струйной печати. Покрытие субстрата, помимо карбоната кальция, содержит частицы сульфата кальция, силиката алюминия, каолина, гидроксида алюминия, силиката магния, талька, диоксида титана, сульфата бария и/или оксида цинка. Изобретение позволяет повысить поглощательную способность бумаги, предотвратить размазывание чернил при струйной печати и ускорить их высыхание. 3 с. и 16 з.п.ф-лы, 7 ил.

Изобретение касается пигмента карбоната кальция для нанесения покрытия на полотно материала, способа получения пористого пигмента для нанесения покрытия, а также изобретение касается целлюлозосодержащего субстрата для печати.

Пигменты, которых касается настоящее изобретение, обычно используются для нанесения покрытия на полотно материала, такого как бумага или картон. Субстраты для печати, которых касается настоящее изобретение, со своей стороны, используются в качестве субстратов при создании текста, картинок или других таких символов путем нанесения чернил для печати на поверхность субстрата. Типичные методики печати включают методики, использующие чернила для печати, содержащие жидкость, в частности струйную печать.

Типичные субстраты для печати включают бумагу и картон. Субстрат для печати также может являться бумагой для струйной печати. "Бумагой для струйной печати" обозначается бумага, которая используется в качестве субстрата для печати тогда, когда используется методика струйной печати. Бумага для струйной печати может представлять собой, например, бумагу со строго или нестрого выдержанным размером заготовки, бумагу, не содержащую древесной массы, с выдержанным размером заготовки или размером поверхности или бумагу, специально созданную для струйной печати.

Получение печати хорошего качества при использовании методики струйной печати налагает как структурные, так и физико-химические ограничения на поверхностную область бумаги. Основной целью в отношении бумаги является то, чтобы чернила высыхали бы на поверхности настолько быстро, насколько возможно, и чтобы они не проникали бы в слой волокон. Таким образом, достигаются более качественные плотность цвета и контраст, и, кроме этого, уменьшается копир-эффект.

Наиболее существенные требования для успешного проведения струйной печати заключаются в следующем: - чернила должны высыхать на поверхности субстрата для печати очень быстро; - плотность печати должна быть высокой; - боковые границы должны быть резкими; увеличение размера растровой точки должно быть контролируемым; - отпечаток должен обладать хорошей стойкостью к воде, свету и стиранию.

Наиболее существенным свойством бумаги для струйной печати, необходимым для удовлетворения упомянутых выше требований при цветной печати, является поглощательная способность чернил, которая включает скорость абсорбции, емкость поглощения и ориентацию абсорбции. Скорость абсорбции должна, в частности при цветной печати, быть настолько высокой, чтобы предшествующая капля имела бы время для впитывания до того, как следующая капля чернил при печати вступила бы с нею в контакт. Таким образом, смешивание цветов может быть уменьшено, а качество печати - улучшено. Время абсорбции капли должно предпочтительно равняться максимум нескольким миллисекундам. Высокая поглощательная способность на поверхности бумаги, со своей стороны, помогает связыванию достаточного количества чернил вблизи поверхности бумаги. Если будет впитываться слишком мало чернил, то тогда будет уменьшена стойкость отпечатка к стиранию, а если чернила будут впитываться очень сильно, будет уменьшена плотность, и может увеличиться копир-эффект. Ориентация абсорбции, со своей стороны, оказывает влияние на увеличение размера растровой точки чернил.

В случае одноцветной печати требования к абсорбционным свойствам не настолько высоки, как при цветной печати. В одноцветных принтерах время схватывания для точки может равняться величине вплоть до 1-10 секунд, тогда как для многоцветных принтеров может потребоваться время схватывания, даже меньшее, чем 1 мсек, для того, чтобы капли чернил не смешивались. Если поверхность бумаги достаточно пориста, может быть достигнуто быстрое схватывание, в случае чего растворитель в капле чернил не будет иметь времени для слишком большого размазывания капли, и, кроме этого, последовательно напечатанные капли не будут смешиваться друг с другом. Пористость поверхности бумаги должна быть, кроме этого, однородной для того, чтобы абсорбция была бы насколько возможно более однородной. Поверхность субстрата для печати предпочтительно должна иметь плотно и равномерно распределенные узкие поры в направлении толщины субстрата.

Известно, что при производстве субстрата для печати на поверхность субстрата наносятся композиции для нанесения покрытий, которые содержат пигменты для улучшения, например, его способности принимать отпечаток и оптических свойств. Из уровня техники не известен недорогой пигмент на минеральной основе, при помощи которого экономично может быть достигнута достаточно высокая поглощательная способность бумаги.

Были использованы синтетические пористые пигменты на силикатной основе для увеличения поглощательной способности бумаги и картона. Эти пигменты, однако, достаточно дороги.

Целью настоящего изобретения являются устранение описанных выше недостатков и создание пигмента абсолютно нового типа и способа его получения. Также целью настоящего изобретения является создание субстрата для печати абсолютно нового типа.

Настоящее изобретение базируется на идее о том, что для того, чтобы получить пигмент с хорошей поглощательной способностью, из кристаллического исходного материала, который содержит исходные компоненты для образования карбоната кальция и дополнительно исходные компоненты для образования продуктов реакции, которые необходимо удалить из исходного материала, в результате реакции разложения получаются пористые частицы карбоната кальция. В ходе реакции значительная часть карбоната кальция образует пористый каркас в пространстве, занимаемом исходным материалом, вокруг незанятых пустот, оставляемых веществом, выходящим из исходного материала. В ходе реакции образуются кристаллы карбоната кальция, в особенности кристаллы кальцита, которые содержат капиллярные поры. Настоящее изобретение также базируется на использовании таких пористых частиц карбоната кальция на поверхности субстрата для печати в качестве пигмента, который абсорбирует чернила для печати или их растворители.

Пористые продукты из карбоната кальция были описаны, например, в US Pat. 5007964. Данные продукты, однако, состоят из агломерированных частиц карбоната кальция, напоминающих виноградную кисть, или из агрегатов, которые выросли в нескольких направлениях вокруг первичных ядер с образованием кристаллических структур, напоминающих розочку, в противоположность частицам, соответствующим настоящему изобретению, то есть, единым кристаллам кальцита, которые содержат капиллярные поры.

В соответствии с настоящим изобретением было обнаружено, что кристаллы кальцита с заданной структурой получаются в результате термической обработки, в которой кристаллический оксалат кальция нагревается до достаточной температуры для своего разложения с образованием карбоната кальция и монооксида углерода. В ходе термической обработки температура исходного материала увеличивается от исходной температуры до целевой температуры, и данная температура выдерживается по меньшей мере в течение двух часов, после чего полученный кальцит оставляется для медленного охлаждения, при котором требуемые капиллярные поры в материале сохраняются. European Patent Application Publication 0515757 описывает способ получения пористых частиц карбоната кальция, имеющих в себе поры в форме пузырька для чернил. В данном способе порошок карбоната кальция смешивается с хлоридом натрия, после чего порошкообразная смесь кальцинируется при 900^oС для получения частиц оксида кальция. После этого частицы оксида кальция гасятся и карбонизуются, в результате чего получается желаемый продукт. Описанный выше способ достаточно сложен, и структура его конечного продукта не соответствует структуре кристаллов, соответствующих настоящему изобретению.

Более точно, пигмент согласно настоящему изобртению характеризуется тем, что содержит пористые кристаллы карбоната кальция, имеющие единый кристаллический каркас карбоната кальция вокруг незанятых полостей, определенных порами, благодаря чему удельная площадь поверхности кристаллов равна по меньшей мере 5 м²/г.

Способ получения пористого пигмента для нанесения покрытия характеризуется тем, что оксалат кальция нагревают для того, чтобы получить пористые кристаллы карбоната кальция.

Целлюлозосодержащий субтрат для печати, который имеет слой покрытия, содержащий карбонат кальция, характеризующийся тем, что по меньшей мере 5% частиц карбоната кальция представляют собой пористые частицы карбоната кальция, имеющие капиллярные поры и удельную площадь поверхности по меньшей мере равную 10 м²/г и массу, равную 20-80% от массы частицы плотного непрерывного карбоната кальция, имеющего соответствующий наружный объем.

С помощью настоящего изобретения достигаются значительные преимущества. Таким образом, с помощью настоящего изобретения возможно получать частицы пигмента, которые по существу состоят из карбоната кальция, и которые имеют больший объем пор, чем частицы согласно предшествующему уровню техники, и, таким образом, более выгодное отношение удельной площади поверхности к массе.

Предпочтительный вариант реализации настоящего изобретения характеризуется дополнительным преимуществом, которое состоит в том, что пористые частицы, соответствующие настоящему изобретению, увеличивают скорость абсорбции чернил в поверхность субстрата по сравнению с частицами карбоната кальция, соответствующими предшествующему уровню техники. Выгодным результатом этого является возможность печати при использовании методик, которые используют чернила для печати, содержащие жидкость. Одной имеющее значение методикой такого типа является струйная печать.

Когда настоящее изобретение применяется для субстратов для струйной печати, то возможно улучшить поглощательную способность в отношении субстрата для печати и таким образом улучшить качество отпечатка, в особенности при цветной печати, особенно тогда, когда используются растворимые чернила для печати. В дополнение к растворимым чернилам для печати также можно использовать для струйной печати, например, пигментированные или так называемые термоплавкие чернила. При цветной печати в качестве окрашивающих ингредиентов обычно используются циановый краситель, фуксин и желтый краситель. Методика струйной печати также используется в некоторых цветных множительных аппаратах, цветных факсовых машинах и многоцелевых машинах, которые, например, представляют собой комбинации принтера, множительного аппарата, факсовой машины и сканнера.

В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения также можно уменьшать удельный вес бумаги без ухудшения других свойств, таких как прочностные или оптические свойства, бумаги.

Настоящее изобретение будет ниже рассмотрено более подробно с приведением подробного описания со ссылкой на сопутствующие чертежи.

Фиг. 1 изображает массу материала, который первоначально является моногидратом оксалата кальция, а позднее продуктом его разложения, в зависимости от температуры в ходе нагрева материала.

Фиг. 2 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, моногидрата оксалата кальция при 20^oС.

Фиг. 3 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, материала, полученного из материала фиг. 2 в соответствии с фиг. 1, в воздушной атмосфере при нагревании его до 550^oС.

Фиг. 4 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, материала, полученного из материала фиг. 2 в соответствии с фиг. 1, в воздушной атмосфере при нагревании его до 570^oС.

Фиг. 5 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, материала, полученного из материала фиг. 2 в соответствии с фиг. 1, в воздушной атмосфере при нагревании его до 600^oС.

Фиг. 6 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, материала, полученного из материала фиг. 2 в соответствии с фиг. 1, в воздушной атмосфере при нагревании его до 700^oС.

Фиг. 7 представляет собой фотографию, сделанную с использованием электронного микроскопа, материала, полученного из материала фиг. 2 в соответствии с фиг. 1, в воздушной атмосфере при нагревании его до 800^oС.

Пористые частицы карбоната кальция получаются из твердого оксалата кальция Са(ОХ)₂Н₂О путем нагревания. Как описано выше, предпочтительно, чтобы температура материала увеличивалась бы достаточно быстро от начальной температуры до целевой температуры, и чтобы целевая температура выдерживалась бы в течение достаточного времени для образования кристаллического карбоната кальция. Типичные исходные температуры находятся в диапазоне от 0^oС до 40^oС, а время прогрева при целевой температуре обычно заключено в пределах от 0,1 часа до 10 часов, предпочтительно в диапазоне от 0,5 часа до 3 часов. После термической обработки пористые кристаллы кальцита медленно охлаждаются до температуры окружающей среды. Охлаждение, например, может быть осуществлено в результате нахождения продукта в выключенном нагревательном приборе. Таким образом, время охлаждения обычно длиннее используемого времени прогрева, и длиннее приблизительно в количество раз от 1,01 до 20, предпочтительно от 1,1 до 5. Если используется непрерывный процесс, предпочитаются времена обработки более короткие, чем упомянутые выше.

Фиг. 1 демонстрирует массу твердого вещества в зависимости от температуры тогда, когда твердое вещество, которое является оксалатом кальция, нагревается. Масса твердого вещества изображена для случаев нагрева в атмосфере азота, воздуха и диоксида углерода. Когда твердое вещество нагревается до температуры, несколько большей 100^oС, начинает протекать реакция, в которой из твердого вещества выделяется кристаллизационная вода. По мере того, как реакция протекает все дальше, масса твердого вещества соответственно уменьшается в соответствии с уравнением реакции I: Са(ООС)₂Н₂O-->Са(ООС)₂+Н₂О (I) Вода выходит из материала в виде пара, а масса твердого вещества теоретически уменьшается до 87,7% от первоначальной массы. Когда температура достигнет 160^oС, кристаллизационная вода будет удалена. Когда температура далее достигнет приблизительно 440^oС, начнет происходить следующая реакция, в которой монооксид углерода удаляется из твердого вещества, а остается пористый карбонат кальция. Уравнение реакции II выглядит следующим образом: Са(ООС)₂-->СаСО₃+СО (II).

Са(ООС)₂ полностью разлагается тогда, когда температура достигнет в атмосфере азота или воздуха приблизительно 480^oС, а в атмосфере диоксида углерода - приблизительно 510^oС. На этот раз масса твердого вещества теоретически равна 68,5% от первоначальной массы. Когда образованный карбонат кальция нагревается далее до температуры, превышающей приблизительно 580^oС, в атмосфере азота или воздуха начинает происходить реакция в соответствии с уравнением реакции III, в ходе которой из твердого вещества удаляется диоксид углерода, СаСО₃-->СаО+СO₂ (III).

Конечным продуктом данной реакции является оксид кальция, который не пригоден для использования в качестве пигмента для нанесения покрытия. По этой причине когда частицы карбоната кальция получаются путем нагревания в атмосфере азота или воздуха, температура не должна становиться выше 580^oС. Однако если нагревание проводится в атмосфере диоксида углерода, разложение карбоната кальция с образованием монооксида кальция в соответствии с уравнением реакции III не протекает, и могут быть использованы более высокие температуры.

Исходный материал оксалат кальция предпочтительно находится в гидратной форме, то есть содержит одну или две молекулы воды на одну молекулу оксалата кальция. Исходный материал предпочтительно имеет степень чистоты по меньшей мере 50%.

На фиг. 2 показана структура одного исходного материла при наблюдении через электронный микроскоп, а на фиг. 3-7 показаны структуры материалов, образованных из исходного материала в результате его нагревания до различных температур. Нагревание проводилось в атмосфере азота. Внутри структуры образуются открытые поры в тех местах, из которых испаряются или выделяются в виде пара вода и монооксид углерода. Фигура свидетельствует о том, что пористость материала увеличивается в функциональной зависимости от температуры нагрева. По этой причине, принимая во внимание пористость частиц карбоната кальция, выгодно материал нагревать до температуры 480-800^oС, в высшей степени выгодно нагревать его до 550-650^oС. Нагрев выше 580^oС должен быть проведен в атмосфере диоксида углерода.

В результате термической обработки удельная площадь поверхности материала увеличивается. Удельная площадь поверхности пигмента, соответствующего настоящему изобретению, по меньшей мере равна 4,0 м²/г, предпочтительно приблизительно 5,0-100,0 м²/г и в высшей степени предпочтительно выше приблизительно 10 м²/г.

Частицы карбоната кальция могут быть получены в результате измельчения исходного материала оксалата кальция до такого размера частиц, чтобы, когда порошок будет нагреваться, был бы получен подходящий размер частиц карбоната кальция.

В предпочтительном способе получения пористых частиц карбоната кальция процедура выглядит следующим образом.

Берут порошок, состоящий из моногидрата оксалата кальция.

Порошок нагревают для того, чтобы удалить кристаллизационную воду и разложить оксалат кальция при увеличении температуры порошка от комнатной температуры до приблизительно 600^oС и выдерживании этой температуры в течение приблизительно 140-200 минут. Нагрев до температуры, превышающей приблизительно 550^oС, проводят в атмосфере диоксида углерода. При температурах, меньших, чем эта, может быть использована, например, воздушная атмосфера.

- Образованный материал карбонат кальция охлаждают до комнатной температуры в течение приблизительно 150-300 минут. Атмосфера диоксида углерода сохраняется до тех пор, пока температура не опустится ниже 500^oС.

- Возможно дополнительно измельчать карбонат кальция для достижения требуемого размера частиц.

Для непрерывного процесса приведенные выше параметры могут быть модифицированы таким образом, чтобы верхняя температура нагрева выдерживалась бы в течение приблизительно 5-400 минут, а охлаждение до конечной температуры проводилось бы в течение 10-300 минут.

После этого порошок пористого материала карбоната кальция может быть разжижен и использован для получения материала для нанесения покрытия.

Примеры пигментов, которые могут быть использованы в композиции для нанесения покрытия в дополнение к частицам карбоната кальция, соответствующим настоящему изобретению, включают измельченный карбонат кальция, осажденный карбонат кальция, сульфат кальция, силикат алюминия, каолин (гидратная форма силиката алюминия), гидроксид алюминия, силикат магния, тальк (гидратная форма силиката магния), диоксид титана и сульфат бария, а также их смеси. Также могут быть использованы синтетические пигменты. В качестве примеров специальных пигментов также могут быть упомянуты, специальные каолины и карбонаты кальция, а также сульфат бария и оксид цинка.

В принципе, в качестве связующего в композиции для нанесения покрытия могут быть использованы любые известные связующие агенты, обычно используемые при производстве бумаги. В дополнение к индивидуальным связующим также возможно использование смесей связующих агентов. Примеры типичных связующих агентов, которые могут быть упомянуты, включают синтетические связующие латексного типа, состоящие из полимеров и сополимеров соединений с ненасыщенностью этиленового типа, таких как сополимеры бутадиен-стирольного типа, которые могут дополнительно содержать сомономер, имеющий карбоксильную группу, такой как акриловая кислота, итаконовая кислота или малеиновая кислота, и поливинилацетат, который содержит сомономеры, имеющие карбоксильные группы. В сочетании с вышеупомянутыми веществами, кроме этого, возможно использование в качестве связующих, например водорастворимых полимеров, крахмала, карбоксиметилцеллюлозы, гидроксиэтилцеллюлозы и поливинилового спирта.

В композиции для нанесения покрытия дополнительно могут быть использованы обычно применяемые добавки и активаторы, такие как диспергаторы (например, натриевая соль полиакриловой кислоты), вещества для регулирования вязкости и содержания воды в композиции (например, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксиэтилцеллюлоза, полиакрилаты, альгинаты, бензоат), так называемые замасливатели, отвердители для улучшения стойкости к действию воды, оптические добавки, противовспенивающие присадки, вещества, регулирующие величину показателя рН, и вещества, предотвращающие разложение продукта. Замасливатели включают сульфонированные масла, сложные эфиры, амины, стеараты кальция или аммония; вещества, улучшающие стойкость к действию воды, включают глиоксаль; оптические добавки включают диаминостильбен и производные дисульфоновой кислоты; противовспенивающие присадки включают сложные эфиры фосфорной кислоты, силиконы, спирты, простые эфиры, растительные масла; вещества, регулирующие величину показателя рН, включают гидроксид натрия, аммиак; и, наконец, вещества, препятствующие разложению, включают формальдегид, фенол и четвертичные аммониевые соли.

Композиции для нанесения покрытия, соответствующие настоящему изобретению, могут быть использованы в качестве так называемых паст для нанесения предварительного покрытия и в качестве паст для нанесения покрытия на поверхность. Композиция для нанесения покрытия, соответствующая настоящему изобретению, в основном содержит 100 весовых частей по меньшей мере одного пигмента, 0,1-50 весовых частей по меньшей мере одного связующего и 0-10 весовых частей других известных по сути добавок. 1-100 весовых частей пигмента представляют собой пигмент, состоящий из пористых частиц карбоната кальция, соответствующих настоящему изобретению.

Типичная композиция смеси для нанесения покрытия состоит из следующих компонентов, вес.ч.: Пористый пигмент карбоната кальция - 20-100 Обычно используемый пигмент карбоната кальция - 80-0 Загуститель. - 0,1-2,0 Связующее - 1-20 Добавки и активаторы - 0,1-10 Вода - Баланс Компоненты композиций обычно добавляются в следующем порядке: 1. Основной пигмент.

2. Другие пигменты.

3. Водорастворимые связующие.

4. Латексы.

5. Дополнительная вода и вещества, регулирующие величину показателя рН.

Пигменты обычно смешиваются с композицией для нанесения покрытия с образованием суспензии.

В настоящем изобретении термин "субстрат для печати" обозначает полотно материала или полотно материала с покрытием из вещества для нанесения покрытия. Термин "полотно материала", в свою очередь, обозначает бумагу или картон или соответствующий материал, содержащий целлюлозу, который получается из лигноцеллюлозного сырья, в особенности из древесины или из однолетних или многолетних растений. Названный материал может содержать, а может и не содержать древесную массу, и он может быть получен из древесной массы, полудревесной массы (полуцеллюлозы) или древесной целлюлозы. Целлюлозная масса может быть беленой или небеленой. Материал также может содержать волокна после рецикла, в особенности утилизированную бумагу или утилизированный картон. Удельный вес полотна материала обычно заключается в пределах от 30 до 500 г/м² при производстве бумаги с нанесенным покрытием предпочтительно он равен приблизительно 30-100 г/м.

При производстве субстрата для печати, соответствующего настоящему изобретению, на одну, другую или на обе стороны полотна материала, содержащего целлюлозу, наносится композиция для нанесения покрытия, которая содержит пигментный компонент, состоящий из пористого карбоната кальция. Пористые частицы карбоната кальция, присутствующие в пигменте, могут быть получены, например, в соответствии со способом, подобным тому, что был приведен в предшествующем примере. Пористые частицы карбоната кальция должны быть частицами, которые по существу состоят из карбоната кальция, и которые имеют поры такие, чтобы масса данных частиц была бы равна по меньшей мере 10%, предпочтительно 20-80%, в высшей степени предпочтительно 40-70% от массы частицы, полученной из непрерывного кристалла карбоната кальция, имеющего соответствующий наружный объем. Удельная площадь поверхности у пористых частиц карбоната кальция равна по меньшей мере 10 м²/г, предпочтительно более 15 м²/г и в высшей степени предпочтительно более 30 м²/г. В соответствии с настоящим изобретением, такие частицы должны составлять по меньшей мере 1%, предпочтительно более, чем 10%, в высшей степени предпочтительно более, чем 40%, и наиболее приемлемо 80-100% от частиц карбоната кальция в субстрате для печати. Если пигмент, такой, как данный, используется вместо обычно используемого пигмента карбоната кальция, поглощательная способность субстрата для печати может быть улучшена по меньшей мере на 10% и преимущественно по меньшей мере на 30%.

В рамках настоящего изобретения также могут быть созданы варианты, отклоняющиеся от варианта реализации, который был описан выше. Частицы карбоната кальция и пигментные субстанции, соответствующие настоящему изобретению, также могут быть использованы для абсорбции жидкой субстанции, например, в промокательной бумаге. Пигмент, соответствующий настоящему изобретению, также может быть добавлен к другим субстанциям для нанесения покрытия, таким как краски.

Следующие не ограничивающие изобретение примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1. Получение частиц карбоната кальция.

В данном эксперименте было взято 2-4 г аналитически чистого оксалата кальция (СаС₂O₄Н₂О), и это количество было измельчено и помещено в фарфоровые тигли. Образцы были нагреты, каждый по очереди, в муфельной печи в воздушной атмосфере от комнатной температуры таким образом, чтобы температура первого образца была бы увеличена до 510^oС, температура второго - до 530^oС, и температуры последующих образцов, соответственно, - до 550^oС, 570^oС, 600^oС, 700^oС и 800^oС. Каждый образец выдерживался при максимальной температуре в течение приблизительно 2-3 часов, после чего они медленно охлаждались до комнатной температуры внутри печи.

На часть каждого образца было нанесено покрытие из очень тонкого слоя золота, после чего было проведено исследование образцов с использованием электронного микроскопа. Некоторые фотографии показаны при увеличении, приблизительно равном 10.000 раз, на фиг. 3-7.

Из охлажденных образцов образцы, нагретые до 550^oС и до 800^oС, были отобраны для исследования методом измерения дифракции рентгеновских лучей. Образцы исходного оксалата кальция и мелко измельченного кальцита были отобраны в качестве контрольных образцов. Исследование образцов показало, что образец, нагретый до 550^oС, являлся кальцитом. Образец, нагретый до 800^oС, в свою очередь, являлся оксидом кальция. Оксид кальция находился в аморфной форме так, что после отделения гранул друг от друга оставалась четкая поверхность раздела. Образец, нагретый до 550^oС, являлся кристаллическим кальцитом.

Кроме этого, образец, нагретый до 600^oС, был исследован путем измерения удельной площади поверхности образца, используя анализатор площади поверхности типа "Micromeritics 2200 & 2205". Удельная площадь поверхности, полученная для образца в предположении равенства удельного веса кальцита величине 2,71 г/см², была равна 15 м²/г.

Пример 2. Нанесение покрытия на полотно бумаги.

Композиция для нанесения покрытия получается путем смешивания 70 весовых частей пористого пигмента карбоната кальция, полученного в соответствии с примером 1, 30 весовых частей каолина, 0,4 весовых частей карбоксиметилцеллюлозы и 12 весовых частей бутадиенстирольного латекса.

Паста для нанесения покрытия используется для нанесения покрытия на полотно бумаги в лабораторной установке для нанесения покрытий "Heli - coater" (устройство с ракельным ножом для нанесения покрытия). Использованное полотно бумаги представляло собой не содержащую древесной массы бумагу, вес которой равнялся 60 г/м² и композиция для нанесения покрытия наносилась на нее в количестве 10 г на квадратный метр. Бумага с нанесенным покрытием характеризовалась превосходной поглощательной спсособностыо чернил и растворителя, что предотвращает размазывание чернил при- струйной печати и ускоряет высыхание чернил.

Формула изобретения

1. Пигмент карбоната кальция, пригодный для нанесения покрытия на полотно материала, отличающийся тем, что он содержит пористые кристаллы карбоната кальция, имеющие единый кристаллический каркас карбоната кальция вокруг капиллярных пор, благодаря чему удельная площадь поверхности кристаллов равна, по меньшей мере, 5 м²/г.

2. Пигмент карбоната кальция по п.1, отличающийся тем, что его удельная площадь поверхности равна 10,0-100,0 м²/г.

3. Способ получения пористого пигмента для нанесения покрытия, отличающийся тем, что оксалат кальция нагревают для того, чтобы получить пористые кристаллы карбоната кальция.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что обеспечивают материал, по существу, состоящий из оксалата кальция; для получения пор материал нагревают до целевой температуры для того, чтобы удалить в существенной мере кристаллизационную воду, связанную в оксалате кальция, и оксалат кальция разлагают до получения кристаллического карбоната кальция и монооксида углерода, который выходит из материала; целевую температуру выдерживают, по меньшей мере, в течение двух часов, и кристаллы карбоната кальция оставляют для охлаждения после обработки.

5. Способ по п.3 или 4, отличающийся тем, что оксалат кальция разлагают нагреванием его до температуры, превышающей 440^oС.

6. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что оксалат кальция разлагают при нагревании его по существу в атмосфере азота или воздуха.

7. Способ по любому из пп.3-6, отличающийся тем, что оксалат кальция нагревают до температуры в пределах 480-570^oС.

8. Способ по любому из пп.3-5, отличающийся тем, что оксалат кальция разлагают при его нагревании по существу в атмосфере диоксида углерода.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что оксалат кальция нагревают до температуры в диапазоне 510-800^oС.

10. Целлюлозосодержащий субстрат для печати, который имеет слой покрытия, содержащий карбонат кальция, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 5% частиц карбоната кальция представляют собой пористые частицы карбоната кальция, имеющие капиллярные поры и удельную площадь поверхности, по меньшей мере, равную 10 м²/г, и массу, равную 20-80% от массы частицы плотного сплошного карбоната кальция, имеющего соответствующий наружный объем.

11. Субстрат для печати по п.10, отличающийся тем, что удельная площадь поверхности пористых частиц равна, по меньшей мере, 20 м²/г.

12. Субстрат для печати по пп.10 и 11, отличающийся тем, что масса пористых частиц составляет 40-70% от массы частицы сплошного карбоната кальция, имеющего соответствующий наружный объем.

13. Субстрат для печати по любому из пп.10-12, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 10% частиц карбоната кальция являются пористыми частицами.

14. Субстрат для печати по любому из пп.10-13, отличающийся тем, что, по меньшей мере, 20-80% частиц карбоната кальция являются пористыми частицами.

15. Субстрат для печати по любому из пп.10-14, отличающийся тем, что целлюлозосодержащим субстратом является бумага или картон, имеющие удельный вес, равный 30-500 г/м².

16. Субстрат для печати по любому из пп.10-15, отличающийся тем, что им является бумага для струйной печати.

17. Субстрат для печати по любому из пп.10-16, отличающийся тем, что в дополнение к частицам карбоната кальция и пористым частицам карбоната кальция покрытие содержит частицы, по меньшей мере, одного третьего типа.

18. Субстрат для печати по п.17, отличающийся тем, что покрытие содержит частицы сульфата кальция, силиката алюминия, каолина, гидроксида алюминия, силиката магния, талька, диоксида титана, сульфата бария и/или окиси цинка.

19. Субстрат для печати по п.17 или 18, отличающийся тем, что покрытие содержит частицы синтетического пигмента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7