(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機顔料を分散剤の存在下で水に分散させた、顔料の水性分散液の製造方法であって、前記無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムを含有し、５０〜６０重量％の固形分量を有する安定した分散液を製造するため、前記無機顔料をカチオン性バイオポリマーを使用して分散させ、
前記カチオン性バイオポリマーはカチオン性変性置換澱粉、カチオン性ソルビトールまたはマルトデキストリンであり、
前記カチオン性変性置換澱粉は、アミンまたはアミド基であるカチオン性窒素置換基を含有し、
前記無機顔料の乾燥顔料または前記無機顔料の水性スラリーもしくは水性ペーストと、前記分散剤と、そして必要であれば水とを分散ユニットに投与し、前記分散ユニットは、衝撃反発式ミルの原理に従って作動する解砕装置であり、
前記水性分散液の顔料量は５０〜５８．２重量％であり、
前記水性分散液の分散剤量は０．２〜５．０重量％であり、
ただし、前記水性分散液の分散剤量が０．７重量％のとき、前記水性分散液の顔料量は、５４．２〜５８．２重量％であることを特徴とする、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、得られた前記水性分散液は少なくとも２週間、安定状態を保つことを特徴とする、方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法であって、前記乾燥顔料、前記水性スラリーまたは前記水性ペーストと、前記分散剤と、場合によっては水とを含有する混合物を、該混合物に剪断力を加えて分散させることを特徴とする、方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料の水性分散液に、該無機顔料の製造と分散との間、アニオン性にはならない電荷状態を導入することを特徴とする、方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、前記カチオン性炭酸カルシウムの表面積が５〜１００ｍ２／ｇであることを特徴とする、方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムならびに二酸化チタン、カオリン、石こう、シリケート系材料およびタルクからなる群より選択される光散乱顔料を含有することを特徴とする、方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料は炭酸カルシウムからなることを特徴とする、方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料は多孔質炭酸カルシウム材料からなることを特徴とする、方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムを含有する、または、沈降炭酸カルシウムからなることを特徴とする、方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法であって、前記カチオン性変性置換澱粉の窒素量は、その乾燥重量の０．１〜２％であることを特徴とする、方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法であって、前記カチオン性変性置換澱粉の置換度は０．１〜０．２であることを特徴とする、方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料は、沈降炭酸カルシウムの製造工程後に乾燥させた沈降炭酸カルシウムであることを特徴とする、方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムの希釈水性スラリーをろ過して得た炭酸カルシウムの水性スラリーまたは水性ペーストであって、該希釈水性スラリーは顔料の製造工程中に生成されるものであり、前記顔料は沈降炭酸カルシウムであることを特徴とする、方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、前記水性分散液は分散前、分散中または分散後に高分子電解質を添加せずに調製することを特徴とする、方法。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法であって、該水性分散液の水相は基本的に高分子電解質を含まないことを特徴とする、方法。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法であって、前記水性分散液は、該分散液の乾燥重量に対し０．５〜２．０重量％のカチオン性澱粉誘導体を含有することを特徴とする、方法。
【請求項１７】
紙または板紙の表面サイジングのための水性分散液の使用であって、
前記水性分散液は、無機顔料および分散剤を含有し、前記無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムを含有し、前記分散剤はカチオン性バイオポリマーを含有し、前記水性分散液の固形分量は５０〜６０重量％であり、
前記カチオン性バイオポリマーはカチオン性変性置換澱粉、カチオン性ソルビトールまたはマルトデキストリンであり、
前記カチオン性変性置換澱粉は、アミンまたはアミド基であるカチオン性窒素置換基を含有し、
前記水性分散液の顔料量は５０〜５８．２重量％であり、
前記水性分散液の分散剤量は０．２〜５．０重量％であり、
ただし、前記水性分散液の分散剤量が０．７重量％のとき、前記水性分散液の顔料量は、５４．２〜５８．２重量％であり、
該水性分散液を、従来の表面サイジングに適したカチオン性澱粉に混合し、その混合物を乾燥ウエブに塗布する、使用。
【請求項１８】
請求項１７に記載の使用であって、前記水性分散液は少なくとも２週間、安定状態を保つ、使用。
【請求項１９】
請求項１７または１８に記載の使用であって、分散した前記無機顔料の粒子の粒子径が２０〜４００ｎｍである、使用。
【請求項２０】
請求項１７〜１９のいずれか一項に記載の使用であって、前記水性分散液の水相は基本的にポリアクリレートを含まず、該水性分散液中の乾燥物含有量中のそのポリアクリレートの量は０．１％より低い、使用。
【請求項２１】
請求項１７〜２０のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性炭酸カルシウムの表面積は、５〜１００ｍ２／ｇである、使用。
【請求項２２】
請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムならびに二酸化チタン、カオリン、石こう、シリケート系材料およびタルクからなる群より選択される光散乱顔料を含有する、使用。
【請求項２３】
請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は炭酸カルシウムからなる、使用。
【請求項２４】
請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は多孔質炭酸カルシウム材料からなる、使用。
【請求項２５】
請求項１７〜２１のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムを含有する、または沈降炭酸カルシウムからなる、使用。
【請求項２６】
請求項１７〜２５のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性変性置換澱粉の窒素量は、その乾燥重量の０．１〜２％である、使用。
【請求項２７】
請求項１７〜２６のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性変性置換澱粉の置換度は０．１〜０．２である、使用。
【請求項２８】
請求項１７〜２７のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムであり、該沈降炭酸カルシウムは沈降炭酸カルシウムの製造工程後に乾燥させたものである、使用。
【請求項２９】
紙または板紙の塗工のための水性分散液の使用であって、
前記水性分散液は、無機顔料および分散剤を含有し、前記無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムを含有し、前記分散剤はカチオン性バイオポリマーを含有し、前記水性分散液の固形分量は５０〜６０重量％であり、
前記カチオン性バイオポリマーはカチオン性変性置換澱粉、カチオン性ソルビトールまたはマルトデキストリンであり、
前記カチオン性変性置換澱粉は、アミンまたはアミド基であるカチオン性窒素置換基を含有し、
前記水性分散液の顔料量は５０〜５８．２重量％であり、
前記水性分散液の分散剤量は０．２〜５．０重量％であり、
ただし、前記水性分散液の分散剤量が０．７重量％のとき、前記水性分散液の顔料量は、５４．２〜５８．２重量％であり、
該分散液を、塗工ペーストに混合し、該塗工ペーストを、その後乾燥ウエブに塗布する、使用。
【請求項３０】
請求項２９に記載の使用であって、前記水性分散液は少なくとも２週間、安定状態を保つ、使用。
【請求項３１】
請求項２９または３０に記載の使用であって、分散した前記無機顔料の粒子の粒子径が２０〜４００ｎｍである、使用。
【請求項３２】
請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の使用であって、前記水性分散液の水相は基本的にポリアクリレートを含まず、該水性分散液中の乾燥物含有量中のそのポリアクリレートの量は０．１％より低い、使用。
【請求項３３】
請求項２９〜３２のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性炭酸カルシウムの表面積は、５〜１００ｍ２／ｇである、使用。
【請求項３４】
請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は炭酸カルシウムならびに二酸化チタン、カオリン、石こう、シリケート系材料およびタルクからなる群より選択される光散乱顔料を含有する、使用。
【請求項３５】
請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は炭酸カルシウムからなる、使用。
【請求項３６】
請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は多孔質炭酸カルシウム材料からなる、使用。
【請求項３７】
請求項２９〜３３のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムを含有する、または沈降炭酸カルシウムからなる、使用。
【請求項３８】
請求項２９〜３７のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性変性置換澱粉の窒素量は、その乾燥重量の０．１〜２％である、使用。
【請求項３９】
請求項２９〜３８のいずれか一項に記載の使用であって、前記カチオン性変性置換澱粉の置換度は０．１〜０．２である、使用。
【請求項４０】
請求項２９〜３９のいずれか一項に記載の使用であって、前記無機顔料は沈降炭酸カルシウムであり、該沈降炭酸カルシウムは沈降炭酸カルシウムの製造工程後に乾燥させたものである、使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はカチオン性顔料、特に乾燥物含有量の高い水性分散液の製造に関する。具体的には、本発明は、請求項１のプリアンブルに記載の方法に関し、例えば、紙または板紙の製造に使用される水性分散液の製造方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、請求項２４のプリアンブルに記載の、顔料を含有する水性分散液と、該水性分散液の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
紙および板紙の填料として使用される顔料は、水性分散液の形態で機械のヘッドボックスにあるパルプスラッシュに添加される。顔料の良好な保持（パルプ繊維への付着）には、通常、歩留剤の使用を必要とする。使用される顔料が沈降炭酸カルシウム、ＰＣＣである場合、これは、紙または板紙の製造機の近辺で調製され、これは、２０〜２５％の固形分を含むスラリーの形態で生成され、顔料の製造プロセスでは、別個の歩留剤は必ずしも必要とされない。これは、ＰＣＣ粒子がカチオン性表面電荷を有し、この場合、それはアニオン性繊維網によく付着するためである。
【０００４】
希釈されている、つまり、約２０〜２５％の固形分を含有するＰＣＣスラリーを長距離輸送するのは、費用面から不可能である。ＰＣＣがその製造場所から離れた所で使用される場合、ＰＣＣスラリーは、一般的に、例えば遠心分離によって、高濃度の固形分まで濃縮され、その後該スラリーはアニオン性分散剤で分散され、その結果の乾燥物含有量の高い水性分散液は適用場所へ輸送される。あるいは、分散液を乾燥して乾燥アニオン性顔料とすることも可能である。乾燥アニオン性顔料から作った分散液または水性スラリーがパルプスラッシュに添加される際は、カチオン性歩留剤も添加されなければならない。
【０００５】
また、重質炭酸カルシウム、つまりＧＣＣが使用される場合は、通常、該ＧＣＣは乾燥物含有量の高い分散液の形態で適用場所へ送られ、この場合、アニオン剤が分散剤として使用されてきた。あるいは、ＧＣＣは、分散剤によって安定されたアニオン性顔料の形態で適用場所へ送られる。従って、カチオン性歩留剤はＧＣＣが使用される際にも必要である。
【０００６】
種々のＰＣＣの分散液およびスラリーが既知である。従って、国際公開第９７／３０２２０号にはＰＣＣで充填された紙の製造方法が記載されており、ここでは、カチオン性ポリマー、例えば澱粉をＰＣＣスラリーに混合し、その後該混合物をパルプスラリーに添加する。その後、歩留剤をパルプスラリーに添加する。その結果の混合物は安定でない。
【０００７】
欧州特許出願公開第０７９０１３５号明細書には、インクジェット印刷技術に適した紙の製造についての解決方法が記載されている。カチオン性顔料を含有する表層を、紙ウエブ上に塗布する。該表層は顔料の水性懸濁液およびバインダを含有する。顔料の水性分散液とカチオン性バインダの混合物におけるバインダの割合はかなり高く、バインダを例えば紙の機械のヘッドボックスに添加して、紙の填料としてそれを使用することは不可能である。この水性分散液も安定ではない。
【０００８】
米国特許第８１９７６４１号明細書には紙の填料が記載されており、該填料を使用するには、水性スラリーを該填料で形成し、該スラリーに別の水性分散液を添加する必要がある。その後、澱粉の水性スラリーも添加する。その結果の水性スラリーは安定でない。また、前述の混合物を使用するには歩留剤を添加する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、安定した水性分散液であって、乾燥物含有量が高く、顔料を含有し、製紙業または板紙産業で使用されるものであり、該水性分散液において填料として使用される顔料の表面がカチオン性であり、負帯電性パルプ繊維への保持が良好で、別個の歩留剤なしに進行する水性分散液を提供することである。
【００１０】
特に、目的は、安定性が大変に良好であることから、分散液の粘度が比較的低くても、数週間の保存期間であっても、顔料の沈殿が生じない分散液を提供することである。
【００１１】
別の目的は、紙の表面サイジングに使用される際に、紙に良好な印刷適性を与える分散液を提供することである。
【００１２】
さらなる目的は、紙の塗工に使用される際、紙に良好な視覚特性および良好な色濃度を提供し、そして印刷インクの速乾を促進する分散液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、顔料を含有する水性分散液が、乾燥顔料、または、約３０〜７５重量％の顔料量を有する顔料の水性スラリーもしくはペーストのいずれか一方を、分散剤および場合によっては安定した分散液を生成するために添加剤を使用して分散させる方法を用いることで製造することが可能であるという思想に基づくものである。本発明において、使用される分散剤はカチオン性変性澱粉である。使用する添加剤は例えば水である。
【００１４】
本発明は、乾燥物含有量の高い、顔料および分散剤を含有する水性分散液であって、該分散剤はカチオン性ポリマー、例えば天然ポリマーまたはそれに由来するポリマー、具体的には変性澱粉であることを特徴とする水性分散液を提供する。
【００１５】
新分散液は紙または板紙の填料として使用することが可能である。この場合、必要であれば該分散液は水で希釈し、紙または板紙の機械のヘッドボックスに投与する。
【００１６】
分散液はまた、紙または板紙の表面サイジングに使用することが可能である。この場合該分散液は従来の表面サイジングに適したカチオン性澱粉に混合し、該混合物を乾燥ウエブに塗布する。
【００１７】
第３の適用は、紙または板紙の塗工である。この場合、該分散液は塗工ペーストに混合し、これを乾燥ウエブに塗布する。
【００１８】
すなわち、本発明による方法は、主に、請求項１の特徴部に記載されていることにより特徴付けられる。
【００１９】
本発明による水性分散液は、請求項２４の特徴部に記載されていることにより特徴付けられる。
【００２０】
本発明による使用は、請求項４０〜４４に記載されていることにより特徴付けられる。
【発明の効果】
【００２１】
多数の利点を本発明で達成することが可能である。従って、下記に示す結果の通り、カチオン性澱粉を分散剤として使用することで、優れた安定性および流動性を達成する。該結果はまた、カチオン性顔料をカチオン性表面澱粉と共に使用すると、インクジェット印刷適性、例えば印刷品質の鮮明さを改善することが可能であることを示している。分散した乾燥物の隠ぺい力は、乾燥時に優れている。
【００２２】
本発明による分散液は、少なくとも２週間、好適には少なくとも４週間の間安定状態を保つ。これにより多数の利点がもたらされる。これは、該分散液を一定期間、つまり、数週間保存することが可能であるためである。この場合、分散液は特定の工場で調製することが可能であり、そこから異なるエンドユーザ、一般的に紙および板紙の製紙工場に送られる。従って、エンドユーザは分散装置および分散技術の高度な専門知識に投資する必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の方法による、顔料を分散させる代替方法を模式的に示す図である。
【図２】異なる表面サイジング剤で表面サイジングを行った紙でのインクジェット印刷品質を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上述したように、この新技術によると、顔料を含有する水性分散液の製造において、乾燥顔料、または、約３０〜７５重量％の顔料量を有する顔料の水性スラリーもしくはペーストのいずれか一方を、分散剤および場合によっては乾燥物含有量の高い安定した分散液を生成するために、添加剤を使用して分散させる。カチオン性バイオポリマーを、分散剤として使用する。
【００２５】
水性分散液の顔料量は、好適には５０〜６０重量％、特に約５７重量％である。
【００２６】
本方法で生成した分散液は、少なくとも２週間、より好適には少なくとも４週間、最も好適には６週間を超える期間、安定状態を保つ。
【００２７】
本特許出願において、安定した分散液とは、分散液中最大約１５％、特に最大約１０％、より好適には最大５％、特に最大１％の固形物が観察期間中に沈殿するものを意味する。この場合、観察期間は、少なくとも２週間、好適には少なくとも４週間、最も好適には６週間を超える期間を意味する。
【００２８】
分散は、好適には、乾燥顔料または顔料の水性スラリーもしくはペーストと、分散剤と、場合によっては水とを含有する混合物に剪断力を加える方法で実行する。
【００２９】
分散させた顔料の粒子径はナノ範囲にあってもよく、典型的には２０〜４００ｎｍ、より好適には２０より大きく２５０ｎｍより小さく、特に４０〜２００ｎｍ、具体的には４０〜１００ｎｍである。顔料の粒子径はこれより大きくてもよい。従って、使用する初期材料は、マイクロメートル範囲の粒子径を有するＰＣＣ生成物または構造化顔料であってもよい。この生成物の例は多核性で典型的には規則的な形状であり、例えば粒子クラスタおよび粒子凝集物である。これは、具体的には、複数の相互に接続した球状炭酸カルシウム粒子を含有する。多核性クラスタまたは類似の生成物、つまり、凝集物またはクラスタの構造体のサイズ（最大径）は、６０００ナノメートルでもよく、典型的には最大４０００ｎｍ、特に最大２５００ｎｍ、最も適切には約１５００ｎｍであってもよい。
【００３０】
上記に基づくと、分散させる粒子の粒子径は通常、２０〜４０００ｎｍ、最も好適には２０〜２５００ｎｍ、特に４０〜１５００ｎｍである。
【００３１】
ここで、粒子径とは、球体に変化した後の粒子の直径を意味する。
【００３２】
好適には、分散させる顔料は、乾燥顔料、顔料の水性スラリーまたは顔料の水性ペーストの形態である。
【００３３】
一実施形態において、顔料は分散液に導入される。該顔料の電荷レベルは、顔料の製造と分散との間のいずれの段階においても、アニオン性にはならない。従って、ポリアクリレート等の別個のアニオン剤の使用を完全に回避することが可能である。
【００３４】
しかしながら、先行技術においては、炭酸カルシウムの製造で発生する生成物は、分散前にそれをアニオン性にするために処理される。国際公開第９７／３０２２０号には、ＰＣＣスラリーを懸濁液と混合可能になる前に、該スラリーにカチオン化に必要なカチオン性ポリマー量を混合する必要があることが、明確に記載されている（９頁２３行）。その国際公開の場合、添加される量が重要であると考えられ、これはスラリーのアニオン性質を示している。
【００３５】
多くのの用途において、顔料は良好な乾燥隠ぺい力を有するとよい。
【００３６】
乾燥隠ぺい力についての上記の要件を満たす一実施形態において、炭酸カルシウム顔料の表面積は、約５〜１００ｍ２／ｇ、特に約１０〜５０ｍ２／ｇである。
【００３７】
他の用途と同様にこの用途に適した多孔質炭酸カルシウム材料の例は、炭酸カルシウム材料を含有するものを含み、この粒子は、炭酸カルシウムの凝集物またはクラスタから構成される。このことは、例えば欧州特許第０９４４５５１号明細書に記載されている。これによると、沈降炭酸カルシウム結晶（ＰＣＣ結晶）は多核性で一般的に規則的な、通常は、球状クラスタの形態であり、複数の相互に接続した、特に、約４０〜４００ｎｍ、典型的には約４０〜２００ｎｍの粒子径を有する球状炭酸カルシウム粒子を含有する。その具体的な特許に記載されたクラスタは多数の内部反射面を有し、これは顔料および填料の隠ぺい力を改善する。
【００３８】
顔料はこのように使用することが可能だが、構造化顔料、つまり、炭酸カルシウムを光散乱顔料と共に使用することも当然可能である。このようにして、光の拡散反射を増大することが可能であり、この場合、光ビームが反射面に当たる可能性が増大する。
【００３９】
欧州特許第０９４４５５１号明細書にはまた、多孔質顔料、つまり、この場合は炭酸カルシウムクラスタを製造する方法が記載されている。ここに本明細書の一部を構成するものとしてその公報を援用する。
【００４０】
製造で使用されるカチオン性バイオポリマーは、好適には、カチオン性、変性、置換澱粉、カチオン性ソルビトール、または、マルトデキストリンである。
【００４１】
言及するに値する具体例は、適切な、変性、置換澱粉であり、これは、アミンまたはアミド基等のカチオン性、窒素含有置換基を含む。
【００４２】
変性澱粉の窒素量は、例えばその乾燥重量の約０．１〜２％である。
【００４３】
より好適な実施形態においては、変性澱粉の置換度は０．１〜０．２、特に約０．１６である。
【００４４】
本技術は種々の顔料、特に鉱物顔料に適用することが可能である。例は、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）または重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）等の炭酸カルシウム；タルク；石こう；二酸化チタン；およびカオリンである。
【００４５】
より好適には、本解決方法はＰＣＣ、特に、ＰＣＣ製造工程後に乾燥されたＰＣＣに適用する。
【００４６】
別の好適な実施形態によると、本解決方法はＰＣＣの水性スラリーまたは水性ペーストに適用する。該ＰＣＣの水性スラリーまたは水性ペーストは、ＰＣＣの製造工程で生じる希釈ＰＣＣ水性スラリーをろ過して得られるものである。
【００４７】
第３の実施形態において、顔料は乾燥ＰＣＣ、乾燥ＧＣＣ、または、ＰＣＣもしくはＧＣＣの水性スラリーもしくは水性ペーストであって、これは３０〜６０重量％の顔料量を有し、そして、該乾燥顔料、顔料スラリーまたは顔料ペーストは、アニオン性分散剤を使用することで安定化される。
【００４８】
一実施形態において、
・水性分散液の顔料量は、約３０〜７５重量％、好適には５０〜６０重量％、最も好適には約５７重量％であり、
・水性分散液の分散剤量は、０．２〜５．０重量％、好適には０．５〜３．０重量％、最も好適には０．７〜１．５重量％、特に約０．７重量％である。
【００４９】
一可能性は、乾燥顔料、または、顔料の水性スラリーもしくは水性ペーストと、分散剤と、そして必要であれば水とを分散ユニットに投与することである。該分散ユニットは、典型的には、衝撃反発式ミルの原理に従って作動する解砕装置である。
【００５０】
結果として生じる分散液は、紙または板紙の填料として使用することが可能である。この場合、必要であれば、該分散液を水で希釈し、紙または板紙の製造機のヘッドボックスに投与する。
【００５１】
分散液はまた、別個の歩留剤を使用することなく紙または板紙の填料として使用することが可能である。
【００５２】
一実施形態において、分散液は紙または板紙の表面サイジングに使用する。この場合、分散液を、表面サイジングに適した従来のカチオン性澱粉に混合し、該混合物を乾燥ウエブに塗布する。
【００５３】
分散液はまた、塗工ペーストに混合することが可能であり、該塗工ペーストを乾燥ウエブに塗布する。
【００５４】
顔料の分散は種々の方法、たとえば、図１に模式化した工程に従って実行することが可能である。
【００５５】
上述したように、水性分散液は分散前、分散中または分散後にポリアクリレート等の高分子電解質を添加せずに調製する。従って、一実施形態において分散液を準備し、この水相は基本的に高分子電解質を含まない。例えば、分散液の乾燥物含有量中のポリアクリレートの割合は０．１％より低く、最も適切には０．０１％より低く、特に０．００１％より低い。
【００５６】
好適な実施形態において、得られた水性分散液は、分散液の乾燥重量に対し約０．１〜２．０重量％、特に約０．５〜０．９９重量％のカチオン性澱粉誘導体を含有する。
【００５７】
新技術により、例えばｐＨ９．５、乾燥物含有量２０％でのＺ電位が少なくとも＋１ｍＶである水性分散液の製造が可能となる。
【００５８】
一実施形態によると、顔料スラリーの製造方法において無機顔料を分散剤の存在下で水に分散させる。この場合、該無機顔料はカチオン性炭酸カルシウムを含有し、該無機顔料を、水性スラリーを生成するためにカチオン性バイオポリマーを使用することで分散させ、この固形分量は約３０〜７５重量％である。そしてこの場合、該カチオン性炭酸カルシウムは乾燥カチオン性沈降炭酸カルシウムであり、これは沈降炭酸カルシウムの製造で生じるスラリーを乾燥することで得られる。分散前に乾燥ＰＣＣに水を添加することが可能である。
【００５９】
本発明による分散液の固形分量はかなり高いため、少し大きいミクロサイズの顔料粒子もナノサイズ顔料粒子とともに、分散液の安定性をそれほど損なうことなく分散液中に存在してもよい。
【００６０】
より好適な実施形態は、図を参照して考察する。
【００６１】
〔二段工程としての乾燥カチオン性顔料の製造、および、カチオン性顔料の分散液の製造〕
顔料（ＰＣＣ）の製造で生じる、固形分量が２４％であるスラリーを、パイプ１１に沿って遠心分離機１に注入し、ここで水分の一部を除去する。約５０％の固形分量を有するペースト状のＰＣＣスラリーを遠心分離機から取り出す。該ペーストをパイプ１２に沿って乾燥器４に注入し、該乾燥器からパイプ１３に沿って出てくる生成物５は、ほぼ１００％の乾燥カチオン性顔料（ＰＣＣ）であり、使用のためにこのように送ることが可能である。使用する場所または顔料の製造者にて、乾燥カチオン性顔料を所望量の水でスラリー化し、分散剤をそれに注入し分散させることも可能である。その結果の生成物は、典型的には約５０％の固形物量を有するカチオン性ＰＣＣ分散液である。
【００６２】
〔カチオン性顔料分散液を形成するための、カチオン性変性澱粉を用いたアニオン性顔料の分散〕
２４％の固形分量を有するＰＣＣスラリーを遠心分離機１に注入し、ここで水分の一部を除去する。パイプ１６に沿って遠心分離機から取り出したＰＣＣスラリーは、典型的には、約５０％の固形分を含有し、該ＰＣＣスラリーを分散機３に投与し、これにアニオン性分散剤を添加する。分散させたスラリーをライン１７により乾燥器４に投与し、ここで乾燥する。その結果の生成物、乾燥アニオン性顔料（ＰＣＣ）は、それ自体が既知の商業製品である。
【００６３】
それ自体が既知の方法で製造された乾燥アニオン性顔料は、例えば、該顔料の使用する場所または該顔料の製造者にて、乾燥物含有量の高いカチオン性水性顔料分散液に変性することが可能である。乾燥アニオン性顔料は所望量の水でスラリー化し、分散剤をそれに注入して分散させる。その結果の生成物は、典型的には約５０％の固形分量を有するカチオン性ＰＣＣ分散液である。
【００６４】
アニオン性ＰＣＣ顔料自体は紙の填料として有益だが、上述したように該顔料をカチオン性に変性するのは有利である。というのも、カチオン性顔料の保持は良好で、歩留剤の使用を必ずしも必要としないためである。
【００６５】
重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）もまた、乾燥アニオン性顔料またはアニオン性顔料の分散液の形態で送る。この生成物はまた、上述した方法でカチオン性にすることが可能である。
【００６６】
次の非限定的な実施例で新技術を説明する。
【００６７】
〔スラリー製造物の実施例〕
乾燥物含有量の低いＰＣＣスラリーを調製し、該スラリーをろ過して乾燥物含有量の高いペーストを形成した。これを、カチオン性変性澱粉（Vector20157、Roquette社）を分散剤として使用して分散させた。調製した、乾燥物含有量の高いカチオン性ＰＣＣ水性分散液の粘度は、４３０ｃＰであった。該生成物をＩＢＣコンテナに４週間保存した。保存後、乾燥物含有量の高い該ＰＣＣ水性分散液は固まっておらず、該スラリーの粘度を計測すると１００ｃＰであることが分かった。
【００６８】
（実施例１）
〔顔料量および分散剤量の、分散液の粘度および安定性に対する効果〕
実験で使用した顔料は乾燥ＰＣＣであった。カチオン性変性澱粉（Vector20157、Roquette社）を分散剤として使用して顔料を水に分散させた。Brookfield社の回転粘度計を用い、１００ｒｐｍ（Ｂｒ１００）および５０ｒｐｍ（Ｂｒ５０）で粘度を測定した。粘度の測定単位はｍＰａｓである。分散液を直径約２．０ｃｍの１００ｍｌ目盛付きビーカーに注ぎ、透明な水柱の高さ（ｍｍ）が時間とともに２日、７日および１４日の期間でどれほど増加するかを観測することで、分散液の沈殿傾向を計測した。
【００６９】
結果を表１に示す。該表は、５７％の顔料量および０．７％の分散剤量を有する分散液が、良好な安定性（固まりが少なく、時間の関数としての変化なし）および適切な範囲内の粘度を有することを示している。
【００７０】
【表１】
0006687514.tif 000002
【００７１】
表２は、時間の関数として分散液の粘度を示している。カチオン性改質澱粉（Vector20157、Roquette社）を分散剤として使用して顔料を水に分散させた。上記のようにBrookfield社の回転粘度計を用いて粘度を測定した。５７．５％の顔料量および０．７％の分散剤量を有する分散液は適切な粘度を有し、これは時間の関数としてそれほど変化しない。
【００７２】
【表２】
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【００７３】
表１および表２は、使用した変性澱粉が、分散液に良好な安定性と良好な流動性を与えることを示している。
【００７４】
（実施例２）
〔表面サイジングを行った紙のインクジェット印刷適性〕
半乾燥ろ過ケークから変性澱粉（Vector20157）を分散剤として使用することで調製したカチオン性ＰＣＣ顔料分散液を、表面サイジングに使用される従来のカチオン性澱粉に混合した。３種類のテストを実行した。つまり、１）表面をカチオン性表面澱粉で独占的に処理した対照、２）アニオン性顔料を表面澱粉に添加、３）カチオン性顔料をカチオン性表面澱粉に添加、である。混合物を紙の表面に塗布し、インクジェット印刷を実行した。
【００７５】
実験の印影を図２に示す。カチオン性顔料を使用したテスト番号３において最も鮮明な印刷品質が得られたことが分かる。これは、紙の表面サイジング剤におけるカチオン性顔料の使用が紙のインクジェット印刷適性を改善することを示している。これは、それが、印刷インクが広がって他の印刷インクと混合することを防ぐためである。
【００７６】
（実施例３）
〔塗工紙のインクジェット印刷適性〕
半乾燥ろ過ケークから変性澱粉（Vector20157）を分散剤として使用することで調製したカチオン性ＰＣＣ顔料分散液を、塗色に混合した。結果を、通常使用される二酸化チタン顔料と比較した。３種類のテストを実行した。１５％の二酸化チタンを含有する塗工ペーストを対照として使用した（テスト１）。テスト２では、二酸化チタンの半分を、テスト３では二酸化チタンのすべてを上述のカチオン性ＰＣＣ顔料と置き換えた。紙を塗工し、インクジェット印刷を実行し、塗工紙および印影を調べた。表３に結果を示す。
【００７７】
【表３】
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【００７８】
蛍光性の改善（つまり、ＵＶ光および通常光の下で計測した輝度の違い）は、塗色に含まれる二酸化チタンの量が少ないことによる。青、マゼンタ、黄の塗色の視覚濃度は、カチオン性ＰＣＣにより大きく増大した。印刷インクの乾燥は、カチオン性ＰＣＣにより促進された。印刷表面に押し付けた白色紙の輝度の低下は、対照テストより低かった。
【００７９】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、これは単なる例である。本発明は下記請求項の保護範囲内で広く適用されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明による分散液は初期生成物の一種であり、これは、エンドユーザの設備において、紙もしくは板紙の填料、紙もしくは板紙の表面サイジング剤の成分、または、紙もしくは板紙の塗工ペーストの成分等の多数の異なる目的で使用することが可能である。この事実は特に、紙または板紙の製紙工場の材料物流にとって重要である。これは、唯一獲得した初期生成物が、種々の最終製品を製造するのに必要であるためである。
【００８１】
分散液は安定状態を保ち、分散液の粒子はカチオン性を維持することから、歩留剤なしに機械のヘッドボックスに注入することで（水で希釈することも可）、填料として該分散液を直接使用することが可能である。分散液はまた、例えばカチオン性澱粉に混合した際には紙の表面サイジングに非常に適する。紙の表面サイジング剤に分散液の顔料を使用することで、紙の印刷適性、特にインクジェット印刷適性が改善する。これは、それが印刷インクが広がって他の印刷インクと混合することを防ぐためである。
【００８２】
紙塗工に使用する際、分散液の顔料は二酸化チタンよりもより良い視覚結果（つまり、より良い輝度性、蛍光性、および隠ぺい力）をもたらす。このように塗工紙に印刷したインクジェット印刷の印刷品質はまた、二酸化チタンを使用する際の印刷品質よりも良く、印刷インクはより速く乾燥する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８３】
【特許文献１】欧州特許第０９４４５５１号明細書
【特許文献２】国際公開第９７／３０２２０号
【特許文献３】欧州特許第０７９０１３５号明細書
【特許文献４】米国特許第８１９７６４１号明細書
【図１】
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【図２】
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