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KR100499440B1 - 도핑된 침강 실리카 - Google Patents

도핑된 침강 실리카 Download PDF

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KR100499440B1
KR100499440B1 KR10-2001-0078798A KR20010078798A KR100499440B1 KR 100499440 B1 KR100499440 B1 KR 100499440B1 KR 20010078798 A KR20010078798 A KR 20010078798A KR 100499440 B1 KR100499440 B1 KR 100499440B1
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South Korea
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sulfuric acid
silica
doped
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린트너고틀리프-게오르크
뮐러아스트리드
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데구사 악티엔게젤샤프트
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Publication date
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Abstract

본 발명은 BET 표면적이 300m2/g 이상이고 외래 원자의 최대 표면 농도가 0.05mmol/m2인 외래 원자-도핑된 침강 실리카, 이의 제조방법 및 제지에서의 당해 침강 실리카의 용도에 관한 것이다.

Description

도핑된 침강 실리카{Doped precipitated silica}
본 발명은 2가, 3가 또는 4가 금속으로 도핑된 침강 실리카, 이의 제조방법 및 당해 도핑된 침강 실리카의 용도에 관한 것이다.
규산나트륨 용액과 황산, 규산나트륨 용액을 사용하는 침전 및 이후의 가용성 금속 염의 첨가에 의해 제조된 실리카 및 규산알루미늄이 공지되어 있다. 당해 제조방법에서, 염 또는 용액 형태의 금속 이온 - 예를 들면, Zr, Ti, Zn 이온 - 은 다양한 방법으로 첨가된다. 또한 이들 이온은 실리카/규산염 표면의 구성성분과의 화학적 결합을 형성할 수 있고 간단한 세척에 의해 제거할 수 없다. 이들 이온은 실리카/규산염 표면에 양이온성 전하를 발생시키고, 그 결과, 예를 들면, 잉크젯 종이의 피복재에 사용되는 경우, 통상적으로 음이온성인 염료의 고착 및 종이 피복재의 밝은 색을 보장한다.
제지 산업에 사용하기 위해서는, 예를 들면, 잉크젯 매체에서 잉크를 효과적으로 흡수하고 색의 명도를 유지하는 충전제가 필요하다. 잉크젯 인쇄시 인쇄 속도를 증가시키고 인쇄된 도트의 크기를 감소시키기 위해서는 신속한 건조가 필수적이다. 이들 요건을 충족시키는 한 가지 방법은 매체에 실리카를 함유하는 피복재를 도포하는 것이다. 이들 피복재는 신속한 잉크 흡수를 가능하게 하고 도트 선명도(definition)을 향상시키며 잉크 방울의 한정된 원형 전진(propagation)을 촉진한다. 게다가, 이들은 잉크의 (뒷면에의) 비침(showthrough) 또는 스며듦(strikethrough)을 방지하고 높은 색 밀도를 형성한다.
따라서, 제지 산업에서 사용하기 위해서는 분산이 매우 용이하고, 잉크젯 종이 또는 잉크젯 필름 등에 잉크를 잘 흡수시키고, 색의 명도를 유지하는 충전제가 필요하다.
도핑 및 비도핑된 실리카 및 규산염(silicate)의 제조는 이미 문헌에 광범위하게 기재되어 있다[참조: 유럽 특허 제0 643 015호, 독일 특허 제117 2245호 또는 독일 특허 제124 5006호 등].
위의 특허에 기재된 실리카를 제조하기 위한 모든 침전법은 세가지 공정 단계를 포함한다: (1) 물 및 임의로 규산나트륨 용액을 도입하고, 염 또는 염 용액(예: 황산나트륨)을 첨가하여 pH 및 전도성을 임의로 조정하는 단계; (2) 침전 단계: 여기서, 일반적으로 황산과 같은 무기산을 첨가하여, 실리카 또는 규산염을 침전시킨다; (3) 실리카/규산염 현탁액을 산성화한 후 추가로 후처리하는 단계. 세가지 모든 단계는 특정 온도, 계량 및 pH 체제, 가능한 저해 단계 및/또는 중간 단계, 또는 상이한 염 또는 이의 용액의 첨가를 특징으로 한다.
실리카/규산염 표면에 양이온성 부위를 발생시키기 위해 2가 이상의 금속 이온을 침강 실리카에 첨가한다[참조: 유럽 특허 제0 493 203호]. 이러한 금속은 알칼리 토금속, 희토류 금속, 전이 금속(예: Ti, Zr, Fe, Ni, Zn) 또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 이들 금속은 이들의 염 또는 용액 형태의 이온으로서 첨가할 수 있다. 당해 염은 유기 염 또는 착물, 예를 들면, 탄산염, 폴리카보네이트, 또는 무기 염, 예를 들면, 할로겐화물, 옥시할라이드, 질산염, 인산염, 황산염, 옥사이드 설페이트, 수산화물, 옥사이드 하이드록사이드를 포함할 수 있다.
특히 언급된 이온은 실리카 또는 규산염 표면에 합쳐지는 경우(화학적으로 결합되고/되거나 물리적으로 고정), 활성을 나타낸다. 그러나, 이렇게 되기 위해서는 이미 침강된 실리카 또는 규산염(이의 현탁액)을 당해 이온의 염 또는 용액으로 처리하는 것으로는 불충분하다.
유럽 특허 제0 492 263호에는 이러한 방법이 기재되어 있다. 여기서, 도핑용 금속염은 미리 제조되어 재현탁된 실리카에 또는 이미 침전되었지만 아직 여과되지 않은 실리카 현탁액에 적용한다. 둘 다의 경우, 비록 금속 이온이 입자 표면 위에 침착되지만, 금속이 규산염 구조물 속으로 화학적으로 혼입되는 것은 아니다. 이렇게 하여 제조된 도핑된 실리카는 쉽게 블리딩(bleeding)되고 금속 이온이 방출될 수 있다.
따라서, 본 발명은 목적은 금속 이온이 규산염 구조물 속에 실질적으로 에워싸인 금속 이온-도핑된 실리카를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은 BET 표면적이 300m2/g 이상이고 침강 실리카 위의 외래 원자(foreign atom)들의 최대 표면 농도(surface concentration)가 0.05mmol/m2인 외래 원자-도핑된 침강 실리카를 제공한다.
도핑에 사용되는 외래 원자는 Al, Zr, Zn, Ti, P, Cr, V, Sc, Ga, In, Fe, Ag, Sc, Mn, Co, Ni 및 Cu일 수 있다.
이들 외래 원자들의 표면 농도는 1×10-5mmol/m2(0.01μmol/m2) 내지 0.05mmol/m2, 바람직하게는 1×10-5 내지 1×10-3mmol/m2(0.01 내지 1μmol/m2), 특히 바람직하게는 1×10-4 내지 1×10-3mmol/m2(0.1 내지 1μmol/m2)일 수 있다.
본 발명의 침강 실리카의 BET 표면적은 300m2/g 이상, 바람직하게는 350 내지 800m2/g, 특히 바람직하게는 350 내지 600m2/g이다.
외래 원자들의 표면 농도에 대한 데이타는 간단하게 하기 위해 외래 원자의 몰 비율 및 BET 표면적의 몫(quotient)으로부터 측정한다. 이들 데이타는 외래 원자가 입자 내부가 아니라 표면에 모두 집중되어 있다는 가정하에 표면 농도의 최대값을 나타낸다. 비록 이러한 가정은 극단적인 경우에만 충족되지만, 한편으로는 생성물이 심하게 분쇄된 경우에는 이 값을 재측정할 필요가 없게 된다. 심한 분쇄하에, 입자 표면적은 증가한다. 외래 원자들이 주 입자 표면 위에만 실제적으로 집중되어 있는 경우에는, 표면 농도는 이에 따라 감소하고 최종적으로는 입자 크기에 따라 달라진다.
추가로, 본 발명은 황산을 규산나트륨 수용액에 첨가하여 외래 원자-도핑된 침강 실리카를 제조하는 방법으로서, 황산을 첨가하는 동안 유기염 또는 무기염 형태의 외래 원자의 용액을 첨가함을 포함하는 방법을 제공한다.
황산 및 외래 원자 용액과 동시에, 추가로 규산나트륨 용액을 첨가할 수 있다.
이들의 제조에 이어서, 이렇게 하여 수득한 침강 실리카를 여과하고, 물에 재분산된 여과 케이크의 형태로 또는 여과 케이크를 건조[예를 들면, 분무 건조기, 노즐 탑 건조기, 스핀 플래쉬 건조기, 뷔트너(Buttner) 건조기 또는 회전관 로(rotary tube furnace)에서] 및 분쇄[예를 들면, 습식-제트 분쇄기 속에서 습식 분쇄 또는 건식 분쇄]한 후에 더욱 사용할 수 있다.
위에서 언급한 외래 원자는 본 발명의 방법, 즉 침전의 상이한 시점에서 및 상이한 단계에서 유기염 또는 무기염의 형태로 첨가할 수 있다. 황산 첨가 기간의 마지막 1/2 기간 또는 규산나트륨 용액 및 황산의 혼합 첨가 종료경(5 내지 15분)에 외래 원자 및/또는 이들의 용액을 첨가하는 것이 바람직하다. 외래 원자 및/또는 상응하는 용액은 특히 바람직하게는 황산 첨가 시간의 마지막 1/3 기간, 매우 특히 바람직하게는 마지막 1/4 기간 중에 첨가한다. 이 경우, 여전히 성장하고 있는 실리카/규산염 표면에 대한 이온의 적합한 혼입 또는 양호한 물리화학적 결합이 보장되고, 소량의 특정 이온에 의해서도 실리카 입자 표면에서의 높은 유효 농도가 보장된다.
양이온성 부위를 생성시키는 이러한 방법으로 강조하고자 하는 점은 이들 이온이 실리카/규산염 구조물을 파괴해야만 제거될 수 있다는 점이다.
외래 원자를 침전 기간에 걸쳐 첨가하는 경우, 이들은 또한 실리카/규산염의 내부 구조물에 혼입된다. 이 방법에 의해, 본 발명의 실리카를 이후에 임의로 분쇄(건식 또는 습식 분쇄)하는 경우, 전체 표면 위에 양이온성 부위를 갖는 입자가 다시 수득된다.
그러나, 특히 황산 첨가 종료시 첨가되는 경우, 입자의 표면 영역에서의 특정 금속 이온의 백분율은 입자 질량에 대한 평균 중량 백분율의 배수일 수 있다.
위에서 언급한 이온의 염 또는 용액을 습식 분쇄 과정 동안 첨가한다면, 특히 서브마이크론 입자가 형성되는 경우, 이들 이온과 새로 형성된 입자 사이에 친밀한 결합이 형성된다. 이는 실리카/규산염 구조물(집합체, 응집체)이 파괴되어 매우 활성 및 반응성인 표면을 형성시키기 때문이라고 할 수 있다. 이 경우, 실리카/규산염에 대한 이온의 완전히 물리적인 결합 뿐만 아니라, 화학적 결합도 또한 가능하다. 습식 분쇄는 우수한 분산을 유도하고 또한 조성물 중의 고형분 비율을 높게 할 수 있다. 건식 분쇄 동안, 이온, 즉 염의 첨가도 가능하지만, 단지 물리적인 혼합물만을 형성시킨다.
본 발명의 방법은 외래 원자들, 예를 들면, Al, Zr, Zn, Ti, P, Cr, V, Sc, Ga, In, Fe, Ag, Sc, Mn, Co, Ni 또는 Cu를 염화물, 질산염, 탄산염, 산화물, 수산화물, 옥시염화물, 인산염, 옥시수산화물, 옥사이드 설페이트, 폴리카보네이트 및/또는 황산염 형태로 사용하여 수행할 수 있다.
외래 원자-도핑된 침강 실리카의 침전 반응에 대한 외래 원자의 첨가는, 이들 염의 수용액을 황산 첨가와 동일한 기간, 황산 첨가의 마지막 1/2 기간, 마지막 1/3 기간, 마지막 1/4 기간 또는 마지막 1/8 기간에 걸쳐서 첨가함으로써 수행할 수 있다.
염 첨가 시간은 반드시 황산 첨가 시간에만 맞출 필요는 없다. 또한, 규산염 및 산을 동시 첨가하는 경우, 규산염 첨가에 관련된 상기 첨가 시간에 염 첨가를 결합할 수 있다. 규산염 첨가 시간이 산 첨가 시간보다 더 긴 경우, 염 첨가 시간은 또한 전적으로 규산염 첨가에 맞출 수 있다.
또한, 황산 용액에 외래 이온을 첨가할 수 있다. 염 형태의 외래 원자는 실리카를 침전시키는 데에 또한 사용되는 황산에 적합하게 용해시킨다.
침전 반응의 일반적인 파라미터, 예를 들면, 온도, 교반 속도, 첨가되는 규산나트륨 용액 또는 황산의 농도, 침전 시간, 저해, 희석 등은 비도핑된 침강 실리카의 제조에 대한 파라미터에 상응하며, 이는 문헌[참조: 독일 특허 제117 22 45호, 독일 특허 제124 50 06호 또는 유럽 특허 제 97 10 4825.1호]에 기재되어 있다.
본 발명의 외래 원자-도핑된 침강 실리카의 용도
특히, 잉크젯 인쇄로서 공지된 모든 종류의 인쇄 및 이와 관련된 방법들의 경우에 사용되는 최근의 잉크는 본래 일반적으로 음이온성이다. 따라서, 착색제(염료 및 안료)의 고착, 색의 명도 및 인쇄의 깊이 및 선명도와 관련하여, 인쇄될 매체가 적어도 부분적으로 양이온성인 표면을 갖는 입자를 이의 표면 위에 또는 이의 표면 영역 내에 갖는 것이 매우 중요하다.
현재 실리카와 규산염은 위에서 언급한 피복재(예를 들면, 종이 피복재, 필름 피복재) 조성물용으로 이미 광범위하게 사용되고 있다. 이들 실리카 및 규산염을 이들 표면 위에 활성부위, 즉 사용 가능한 양이온성 부위를 형성할 수 있도록 개질시키면, 종종 사용되는 음이온성 착색제에 기인하는 현재의 요건을 충족시킨다.
굴절 지수에 대한 혼입된 금속 이온의 영향으로 인해, 투명 매체에서의 사용과 관련하여, 예를 들면, 필름용 피복재에서의 실리카/규산염의 사용과 관련하여 추가의 이점이 나타날 수 있다.
따라서, 본 발명은 본 발명에 따른 외래 원자-도핑된 침강 실리카의 용도, 및 본 발명의 방법으로 제조된 실리카의 제지에서의 첨가제로서의 용도를 제공한다.
특히, 본 발명의 실리카는, 예를 들면, 잉크젯 종이용 피복재 및 다른 인쇄 가능한 매체용 피복재, 예를 들면, 오버헤드 필름 또는 인쇄 가능한 직물용 피복재에 사용할 수 있다.
본 발명의 실리카 및 규산염은 통상적인 의미로 충전제를 구성할 뿐만 아니라, 대신에 이들의 독특한 특성 때문에, 특히 이들의 표면 및 상부 층에서, 특수 용도를 위한 활성 물질, 예를 들면, Fe-도핑된 촉매를 구성한다.
본 발명의 실리카는 건조되고 임의로 분쇄된 생성물 형태 뿐만 아니라, 분산액 형태로 사용될 수 있다. 추가 가공시의 이점 및 비용면에서의 이점은 무엇보다도 본 발명의 침강 실리카/규산염의 분산된 여과 케이크의 사용에 있다.
본 발명의 침강 실리카는 추가로 문헌[참조: 독일 특허 제117 22 45호 또는 독일 특허 제107 45 59호]에 기재된 바와 같은 실란으로 처리하여 전체적으로 또는 부분적으로 소수성화할 수 있다.
제지시 사용하는 경우, 본 발명의 실리카 분산액을 제지 산업에서 통상적인 조제, 예를 들면, 다가 알콜, 폴리비닐 알콜, 합성 또는 천연 중합체, 안료(TiO2, Fe 산화물, Al 금속 충전제) 뿐만 아니라, 비도핑된 실리카(침강 실리카 또는 에어로실(Aerosil))와 혼합할 수 있다.
아래의 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않고 본 발명을 설명하기 위한 것이다.
실시예:
실시예 1에서, 모액 중의 금속 염 농도는 56㎍/농축 여액g 으로서 측정된다. 따라서, 실리카의 금속 함량은 산술적 계산에 거의 상응하므로, 실시예 2 내지 4의 경우, 실시예 1에 따르는 폐수의 손실율(%)을 사용하여 보정된 산술적 수치만이 언급되어 있다.
실시예 1
증기로 가열할 수 있는 40ℓ 용량의 반응기에 물 25.353ℓ를 넣는다. 50중량% 황산에 염기성 탄산지르코늄을 용해시켜 용액 1ℓ당 염기성 탄산지르코늄 59.9g이 존재하도록 하여 지르코늄을 함유하는 묽은 황산을 제조한다. 37℃에서, 규산나트륨 용액 3.75ℓ(모듈러스 3.5)를 56분에 걸쳐서 계량 투입하고, 당해 현탁액의 pH를 지르코늄 함유 황산의 pH-조절 첨가에 의해 침전 시간에 걸쳐서 5.8에서 유지시킨다. 이어서, 현탁액의 pH를 3으로 감소시키고 현탁액을 여과한 후, 고체 생성물을 세척 및 분무 건조시킨다. 이어서, 건조된 물질을 ZPS 분쇄기에서 d50이 8.12㎛가 되도록 분쇄하고 잉크젯 종이 피복재용의 착색된 피복재 슬립으로 성능시험을 수행한다.
분석: BET = 519m2/g; 건조시 손실량 7.4g; 실측치: ZrO2 1.49중량%(M=123.2g/mol), 따라서 생성물 1g은 건조된 실리카 약 0.926g에 상응하고 1.49%는 0.0138g = 0.112μmol이다.
따라서, Zr의 표면 농도는 2.33×10-3mmol/m2이다.
실시예 2
증기로 가열할 수 있는 40ℓ 용량의 반응기에 물 25.353ℓ를 넣는다. 50중량% 황산에 염기성 탄산지르코늄을 용해시켜 용액 1ℓ당 염기성 탄산지르코늄 20.3g이 존재하도록 하여 지르코늄을 함유하는 묽은 황산을 제조한다. 37℃에서, 규산나트륨 용액 3.75ℓ(모듈러스 3.5)를 56분에 걸쳐서 계량 투입하고, 당해 현탁액의 pH를 지르코늄 함유 황산의 pH-조절 첨가에 의해 침전 시간에 걸쳐서 5.8에서 유지시킨다. 이어서, 현탁액의 pH를 3으로 감소시키고 현탁액을 여과한 후, 고체 생성물을 세척 및 분무 건조시킨다. 이어서, 건조된 물질을 ZPS 분쇄기에서 d50이 6.86㎛가 되도록 분쇄하고 잉크젯 종이 피복재용의 착색된 피복재 슬립으로 성능시험을 수행한다.
분석: 산술적 ZrO2 함량: 0.55중량%
BET = 505m2/g, Zr의 표면 농도 = 8.89×10-4mmol/m2
실시예 3
증기로 가열할 수 있는 40ℓ 용량의 반응기에 물 25.353ℓ를 넣는다. 50중량% 황산에 염기성 탄산지르코늄을 용해시켜 용액 1ℓ당 염기성 탄산지르코늄 98.3g이 존재하도록 하여 지르코늄을 함유하는 묽은 황산을 제조한다. 37℃에서, 규산나트륨 용액 3.75ℓ(모듈러스 3.5)를 56분에 걸쳐서 계량 투입하고, 당해 현탁액의 pH를 지르코늄 함유 황산의 pH-조절 첨가에 의해 침전 시간에 걸쳐서 5.8에서 유지시킨다. 이어서, 현탁액의 pH를 3으로 감소시키고 현탁액을 여과한 후, 고체 생성물을 세척 및 분무 건조시킨다. 이어서, 건조된 물질을 ZPS 분쇄기에서 d50이 7.77㎛가 되도록 분쇄하고 종이 피복재 슬립 및 필름 피복재 슬립으로 성능시험을 수행한다.
분석: 산술적 ZrO2 함량: 2.7중량%
BET = 546m2/g, Zr의 표면 농도 = 0.4×10-4mmol/m2
실시예 4
증기로 가열할 수 있는 40ℓ 용량의 반응기에 물 25.353ℓ를 넣는다. 50중량% 황산에 염기성 탄산지르코늄을 용해시켜 용액 1ℓ당 염기성 탄산지르코늄 162.9g이 존재하도록 하여 지르코늄을 함유하는 묽은 황산을 제조한다. 37℃에서, 규산나트륨 용액 3.75ℓ(모듈러스 3.5)를 56분에 걸쳐서 계량 투입하고, 당해 현탁액의 pH를 지르코늄 함유 황산의 pH-조절 첨가에 의해 침전 시간에 걸쳐서 5.8에서 유지시킨다. 이어서, 현탁액의 pH를 3으로 감소시키고 현탁액을 여과한 후, 고체 생성물을 세척 및 분무 건조시킨다. 이어서, 건조된 물질을 ZPS 분쇄기에서 d50이 6.14㎛가 되도록 분쇄하고 종이 피복재 슬립 및 필름 피복재 슬립으로 성능시험을 수행한다.
분석: BET = 502m2/g; 건조시 손실량 9.6g; 산술적 ZrO2 함량: 4.16중량%
따라서 생성물 1g은 건조된 실리카 약 0.904g에 상응하고 4.16%는 0.0376g = 0.305μmol이다.
따라서, Zr의 표면 농도는 6.7×10-4mmol/m2이다.
여액을 완전히 농축시켜 회수된 지르코늄 비율은 ZrO2 56ppm이다; 즉, 사용된 지르코늄 염은 침강 실리카 속으로 완전히 혼입된다.
착색된 피복재 슬립의 제조방법
착색된 피복재 슬립을 제조하기 위해, 폴리비닐 알콜(PVA)을 약 95℃에서 전체량의 물에 용해시킨 후, 안료를 500 내지 1000ppm에서 혼입시키고 조성물을 30분 동안 3000rpm에서 분산시킨다.
ZrO2-도핑된 침강 실리카를 함유하는 착색된 피복재 슬립 전체를 고형분 함량 18%로 조정한다. 침강 실리카 이외에, 조성물은 또한 열분해 실리카를 포함하며, 이는 추가로 색의 명도를 증가시킨다.
조성물(종이)
안료 100부
모비올(Mowiol) 28-99(PVA) 35부(30p)
고형분 함량은 18%(16%)(20%)이다.
도포 중량 (목표) 약 10g/m2
교반 후 브룩필드 점도를 측정하고, 각각의 샘플로 5장의 시트를 손으로 나이프 피복한다. 샘플을 캘린더링하고 무게를 측정한 다음, 각각의 시험을 수행한다.
한편, 모든 인쇄 결과와 흡수도 시험 결과를 요약하여 도표로 제시함으로써 전체 평가를 수행한다:
- 각각의 인쇄 시험으로부터의 평균 점수를 수치로서 직접 기입한다.
- 블랙, 시아노, 마젠타 및 옐로우의 흡수 시간 값(단위: 초)을 합산하고 300으로 나눈 다음, 기입한다.
- 제거(taken off)된 블랙, 마젠타 및 옐로우 방울의 길이 값(단위: mm)을 합산하고 60으로 나눈 다음, 기입한다.
이로써, 각각의 방법의 "가능한 최악 및 최선"의 시험 결과의 경우에 각각의 시험이 거의 동일하게 고려된다. 위에서 언급한 표준 조성물의 경우, 새로운 인쇄 시험 후 HP 550C 평가가 가능하지 않으므로, 이는 아래에서 고려하지 않는다.
실시예 1 실시예 2 표준 조성물 80pSipernat 310/20pMOX 170
물리화학적 데이타
건조시 손실율 % 6.3 7.4 2.3/<1.5
BET 표면적 m2/g 505 519 787/170
DBP 흡수량(무수) g/100g 164 167 254
SR, 스프린클러(splinkler) >45㎛ % <0.1 0.02 -
입자 크기Cilas d50Cilas d5Cilas d95 ㎛㎛㎛ 6.8612.92.15 8.1215.42.48 5.2102.8
ZrO2 함량 중량% 0.55 1.57 -
성능 특성
시편 표시 실시예 1 실시예 2 표준 조성물
브룩필드 점도(1-2일 후) 5rpm10rpm20rpm50rpm100rpm 480470460462462 440430435442441 102407040470029752190
슬립 접착성 매끄러움 매우 양호한 접착성매우 매끄러움 매우 양호한 접착성매우 매끄러움 양호하거나 매우 양호한 접착성중간 정도의 매끄러움
잉크젯 종이의 성능 연구 실시예 1 실시예 2 표준 조성물 80pSipernat 310/20pMOX 170
시험 A방울 크기/직경(7.5㎕) CMYK mmmmmmmm 88812** 88813** 10131011
시험 B건조 시간(1.0㎕) CMYK 초초초초 32054538020 34056036017 52034042056
시험 C드로잉-아웃(drawn-out)된 방울의 길이(1.0㎕) CMYK mmmmmmmm 1919196* 1720167* 1415237
외관 CMYK 4+5 4+5 35
색 강도 CMYK IIII IIII IIII
스며듦(strikethrough) CMYK -0 -0 --
잉크젯 종이의 성능 연구 LV 69900.55% ZrO2 LV 69931.57% ZrO2 표준 조성물 80pSipernat 310/20pMOX 170
HP 550C(4색 인쇄)를 사용한 인쇄 시험 평가-300dpi
색 강도 CMY 2 2 1
K 3 3- 2
도트 선명도 CMY 중의 K 2 2 2
전이 CMY/CMY 1- 1- 2
K/CMY 2 2 n.b.
윤곽 1 1 n.b.
텍스트 1 1 1
하프톤 1- 1- 1
시각적 화상 품질 2+ 2- n.b.
합계 15.75 17.00 n.b.
평균 1.75 1.89 n.b.
엡손 스타일러스 컬러(Epson Stylus Color) 800(4색 인쇄)을 사용한 인쇄 시험 평가-720dpi
색 강도 CMY 1 1 1+
K 1 1 3+
도트 선명도 CMY 중의 K 3 2 1
전이 CMY/CMY 3- 2- 1
K/CMY 3- 2 1
윤곽 4 2 1
텍스트 1- 1 1
하프톤 2 2 1
시각적 화상 품질 2- 2- 1-
합계 22.00 16.00 11.00
평균 2.44 1.78 1.22
n.b. = 측정하지 않음 K) 블랙 C) 시안 M) 마젠타 Y) 옐로우
시험 A, B 및 C의 평가표 및 평가 도식:
방울 외관 및 건조 행태 색 강도 스며듦 행태
1 방울이 즉시 흡수되고 균일하게 선형인 가장자리를 갖는다 I 강하고 광택성의 뚜렷한 색조(shade) ++ 종이 배면에 스며듦이 없음
2 방울이 즉시 흡수되고 균일하게 사각형인 가장자리, 약간의 흡취지(blotting paper) 효과를 갖는다 II 강하고 뚜렷한 색조 + 종이 배면에 매우 약간의 스며듦이 있음
3 방울이 처음에는 종이 위에 비드형으로 서있고, 서서히 건조되어 선형 가장자리를 갖는다 III 약간의 무광택 효과를 갖는 강한 색조 0 종이 배면에 중간 정도의 스며듦이 있음
4 방울이 처음에는 종이 위에 비드형으로 서있고, 서서히 건조되어 경사진 가장자리, 약간의 흡취지 효과를 갖는다 IV 무광택 색조 - 종이 배면에 심한 스며듦이 있음,배면은 여전히 건조함
5 방울이 균일하게 흡수되고 가장자리가 더욱 경사지고 흡취지 효과를 갖는다 V 매우 무광택인 색조, 거의 색 강도가 없음 -- 종이 배면에 완전히 스며듦,배면은 습윤 상태 내지 적셔진 상태임
6 방울이 불균일하게 흡수되고 가장자리가 더욱 심하게 경사지고 잉크의 모든 수평방향으로의 유동도가 높다
추가로, 아래의 파라미터를 측정한다:
A ·건조된 방울의 직경(단위: mm) B ·건조된 방울의 직경(단위: mm)·건조되는 시간(단위: 초) C ·1' 활성 시간(초기 건조) 후의 드로잉-오프(drawn-off)된 방울의 길이(단위: mm)
시험 A의 경우, 7.5㎕의 각각의 잉크를 샘플에 도포하고 건조시킨 후 평가한다 시험 B의 경우, 1㎕의 각각의 잉크를 샘플에 도포하고 건조 시간을 측정한다 시험 C의 경우, 1㎕의 각각의 잉크를 샘플에 도포하고 1분 후, 과량의 액체를 스파튤라로 제거하고 드로잉-오프된 잉크의 길이를 측정한다
착색된 피복재 슬립은 통상적인 공결합제 혼합물을 수용하지 않았다. 조성물은 최적 특성으로 더 이상 향상되지 않았다. 본 발명의 도핑된 실리카를 사용하여 다른 조성물에 적용할 수 있다.
본 발명에 의해 분산이 매우 용이하고 잉크젯 종이 또는 잉크젯 필름에 잉크를 양호하게 흡수시키고 색의 명도를 유지하는 충전제로서의 금속 이온-도핑된 실리카가 제공된다.

Claims (15)

  1. BET 표면적이 300m2/g 이상이고 외래 원자(foreign atom)의 표면 농도가 1×10-5 내지 0.05mmol/m2인 외래 원자-도핑된 침강 실리카로서, 상기 외래 원자가 실리카의 표면에 존재할 뿐만 아니라 침강 실리카의 내부 구조물에도 혼입되어 있는 것을 특징으로 하는 외래 원자-도핑된 침강 실리카.
  2. 제1항에 있어서, 외래 원자가 Al, Zr, Zn, Ti, P, Cr, V, Sc, Ga, In, Fe, Ag, Sc, Mn, Co, Ni 또는 Cu인 외래 원자-도핑된 침강 실리카.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 외래 원자의 표면 농도가 1×10-4 내지 1×10-3mmol/m2인 외래 원자-도핑된 침강 실리카.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, BET 표면적이 350 내지 800m2/g인 외래 원자-도핑된 침강 실리카.
  5. 황산을 규산나트륨 수용액에 첨가하여 외래 원자-도핑된 침강 실리카를 제조하는 방법으로서, 황산을 첨가하는 동안 유기염 또는 무기염 형태의 외래 원자의 용액을 첨가함을 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 유기염 또는 무기염 형태의 외래 원자를 규산나트륨 용액에 첨가할 황산에 용해시켜 첨가하는 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 유기염 또는 무기염 형태의 외래 원자를 황산 첨가 기간과 동일한 기간에 걸쳐서 첨가하는 방법.
  8. 제5항 또는 제6항에 있어서, 유기염 또는 무기염 형태의 외래 원자를 황산 첨가 기간의 마지막 1/2 기간 이내에 첨가하는 방법.
  9. 제5항 또는 제6항에 있어서, 사용되는 외래 원자가 염화물, 질산염, 탄산염, 산화물, 수산화물, 옥시염화물, 인산염, 옥시수산화물, 옥사이드 설페이트, 폴리카보네이트, 황산염 또는 이들의 조합물 형태의 Al, Zr, Zn, Ti, P, Cr, V, Sc, Ga, In, Fe, Ag, Sc, Mn, Co, Ni 또는 Cu를 포함하는 방법.
  10. 제5항 또는 제6항에 있어서, 규산나트륨 용액이 황산 및 외래 원자 용액과 동시에 첨가되는 방법.
  11. 제1항의 외래 원자-도핑된 침강 실리카가 사용되는 제지용 첨가제.
  12. 제1항의 외래 원자-도핑된 침강 실리카가 사용되는 인쇄 가능한 직물.
  13. 제1항의 외래 원자-도핑된 침강 실리카가 사용되는 종이 피복재.
  14. 제1항의 외래 원자-도핑된 침강 실리카가 사용되는 인쇄 가능한 매체.
  15. 제1항의 외래 원자-도핑된 침강 실리카가 사용되는 오버헤드 필름.
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