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油墨快速干燥纸张.pdf

  • 上传人:奻奴
  • 文档编号:476179
  • 上传时间:2018-02-18
  • 格式:PDF
  • 页数:14
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN200880004335.3

    申请日:

    2008.02.04

    公开号:

    CN101631913A

    公开日:

    2010.01.20

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):D21H 19/82公开日:20100120|||公开

    IPC分类号:

    D21H19/82

    主分类号:

    D21H19/82

    申请人:

    S·D·沃伦公司

    发明人:

    阿朗佐·K·奥斯古德; 史蒂文·L·马西亚; 丹尼尔·R·库格林; 菲利普·S·科尔曼

    地址:

    美国马萨诸塞州

    优先权:

    2007.2.7 US 11/672,156

    专利代理机构:

    北京市柳沈律师事务所

    代理人:

    宋 莉

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    内容摘要

    提供呈现快速油墨固着和油墨干燥的纸张。这些纸张包括上涂层、和将油墨汲取通过所述上涂层的次末涂层。在一些实施方式中,所述次末涂层包括高内孔体积填料,和/或具有细的外部颜料孔结构。

    权利要求书

    1: 纸张,包括: 原纸; 次末涂层;和 多孔上涂层,其与所述次末涂层直接相邻设置并且具有暴露用于接收 印刷图像的表面; 其中所述次末涂层配置成抽取油墨载剂穿过所述上涂层。
    2: 权利要求1的纸张,其中所述次末涂层包括具有高内孔体积的填料。
    3: 权利要求1的纸张,其中所述次末涂层具有峰值平均孔径比0.20μm 细的外部颜料孔结构。
    4: 权利要求3的纸张,其中所述次末涂层具有峰值平均孔径比0.10μm 细的外部颜料孔结构。
    5: 权利要求2的纸张,其中所述次末涂层包括最高达30%的所述填料。
    6: 权利要求2的纸张,其中所述填料选自合成非晶二氧化硅凝胶、合 成硅酸钙、合成二氧化硅、煅烧粘土、多孔碳酸钙、以及它们的混合物。
    7: 权利要求2的纸张,其中所述填料包括颗粒材料:该颗粒材料通过 所述颗粒材料与其自身或者所述涂层中的其它材料的相互作用而在所述涂 层中产生微孔。
    8: 权利要求2的纸张,其中所述填料具有至少0.8ml/g的内孔体积。
    9: 权利要求1的纸张,其中所述次末涂层包括具有使得约20~60%的 颗粒比0.2μm细、约40~80%的颗粒比0.5μm细、和约60~95%的颗粒比 2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物。
    10: 权利要求9的纸张,其中所述次末涂层包括具有不同粒度分布的 颜料的共混物,其中对所述颜料进行选择并且以相对比例提供以提供所述 总体粒度分布。
    11: 权利要求1的纸张,其中所述次末涂层包括具有高的油墨载剂相 互作用性的组分。
    12: 权利要求1的纸张,其中所述上涂层包括具有使得约20~50%的 颗粒比0.2μm细、约50~80%的颗粒比0.5μm细、和70~98%的颗粒比2μm 细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物。
    13: 权利要求12的纸张,其中所述上涂层包括具有不同粒度分布的颜 料的共混物,其中对所述颜料进行选择并且以相对比例提供以提供所述总 体粒度分布。
    14: 权利要求1的纸张,其中所述上涂层具有峰值平均孔径比约0.12μm 细的外部颜料孔结构。
    15: 权利要求14的纸张,其中所述上涂层具有峰值平均孔径比约 0.08μm细的外部颜料孔结构。
    16: 权利要求1的纸张,其中所述上涂层基本上不含吸收材料。
    17: 纸张,包括: 原纸; 次末涂层,该次末涂层包括(a)具有高内孔体积的填料;和(b)具有使得 约20~60%的颗粒比0.2μm细、约40~80%的颗粒比0.5μm细、和约60~ 95%的颗粒比2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物;和 多孔上涂层,其与所述次末涂层直接相邻设置并且具有暴露用于接收 印刷图像的表面。
    18: 权利要求17的纸张,其中所述次末涂层进一步包括具有高的油墨 载剂相互作用性的组分。
    19: 权利要求17的纸张,其中所述次末涂层具有峰值平均孔径比 0.20μm细的外部颜料孔结构。
    20: 权利要求17的纸张,其中所述上涂层具有峰值平均孔径比约 0.12μm细的外部颜料孔结构。
    21: 权利要求20的纸张,其中所述上涂层具有峰值平均孔径比约 0.08μm细的外部颜料孔结构。
    22: 权利要求17的纸张,其中所述上涂层基本上不含吸收材料。

    说明书


    油墨快速干燥纸张

        【技术领域】

        本发明涉及油墨快速干燥型印刷和出版纸张。

        背景技术

        在胶版印刷中,重要的是油墨快速固着,随后很快便进行油墨干燥。油墨固着指油墨达到了在对第二面进行印刷时其不会弄脏的程度,而油墨干燥在如下情况下发生:油墨的树脂粘合剂充分化学交联且与基底结合,使得当墨膜干燥时,其可承受典型的印后加工,例如剪裁、折叠和装订,而不干扰墨膜。

        还重要的是印刷图像呈现出高的油墨光泽和良好的适印性,其特征在于,低的印刷色斑、低的逆套印(backtrap)色斑、良好的墨膜均匀性、低的水扰色斑(water interference mottle)和精确的颜色叠印(color trapping)。众所周知,在快速油墨固着和良好的油墨光泽之间存在折衷,使得快速油墨固着导致低的油墨光泽和增加的印刷色斑,而缓慢的油墨固着导致高的油墨光泽和减少的印刷色斑。

        【发明内容】

        本发明涉及呈现出快速油墨固着、之后快速油墨干燥,同时维持高的油墨光泽的纸张。就印刷色斑、逆套印色斑、墨膜连续性、水扰色斑和精确的颜色叠印而言,优选的纸张在印刷后提供良好的印刷外观。

        一方面,本发明涉及一种纸张,该纸张包括:原纸(basesheet);次末涂层(penultimate coating layer);和多孔上涂层(porous topcoat),其与所述次末涂层直接相邻设置并且具有暴露用于接收印刷图像的表面。所述次末涂层配置成使油墨载剂(vehicle)抽过上涂层。

        一些实施方式包括以下特征的一种或多种。所述次末涂层可包括具有高内孔体积的填料。所述次末涂层可具有比0.20μm细(例如比0.10μm细)的外部颜料峰值平均孔径。所述次末涂层可包括最高达30%的高内孔体积(HIP)填料。所述HIP填料选自合成非晶二氧化硅凝胶、合成硅酸钙、合成二氧化硅、煅烧粘土、多孔碳酸钙、以及它们的混合物。所述HIP填料还可包括这样的颗粒材料,所述颗粒材料通过在所述涂层中与其自身或者其它材料的相互作用而在所述涂层中产生微孔。所述填料可具有至少1.2ml/g的内孔体积。所述次末涂层可包括具有使得约20~60%的颗粒比0.2μm细、约40~80%的颗粒比0.5μm细、和约60~95%的颗粒比2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物。例如,所述次末涂层可包括具有不同粒度分布的颜料的共混物,选择并且以相对比例提供所述颜料,以提供所述总体粒度分布。在某些情况下,所述次末涂层可包括具有高的油墨载剂相互作用性的组分。

        所述上涂层可包括具有使得约20~50%的颗粒比0.2μm细、约50~80%的颗粒比0.5μm细、和约70~98%的颗粒比2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物。所述上涂层可包括具有不同粒度分布的颜料的共混物,选择并且以相对比例提供所述颜料,以提供所述总体粒度分布。所述上涂层可具有峰值平均孔径比约0.12μm细、优选地比约0.1μm细、例如为约0.05~0.08μm的外部颜料孔结构。所述上涂层优选地基本上不含有油墨载剂吸收材料。

        另一方面,本发明涉及一种纸张,该纸张包括:原纸;次末涂层,其包括(a)HIP填料,和(b)具有使得约20~60%的颗粒比0.2μm细、约40~80%的颗粒比0.5μm细、和约60~95%的颗粒比2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物;和多孔上涂层,其与所述次末涂层直接相邻设置并且具有暴露用于接收印刷图像的表面。

        该方面可包括关于本发明的第一方面的上述任何特征。例如,所述上涂层可包括具有使得约20~50%的颗粒比0.2μm细、约50~80%的颗粒比0.5μm细、和70~98%的颗粒比2μm细的总体粒度分布地颜料或颜料共混物。在一些实施方式中,所述上涂层包括具有不同粒度分布的颜料的共混物,选择并且以相对比例提供所述颜料,以提供所述总体粒度分布。

        在优选实施方式中,控制所述上涂层的孔径以容许油墨树脂和颜料在纸张表面流平同时便于油墨载剂的漏过。当油墨流平时,所述上涂层的这样的孔结构使初始油墨固着延迟,提供良好的适印性。当油墨载剂渗透至所述次末涂层时,发生快速油墨固着和干燥。正是所述次末涂层中结合了热力学和压力梯度势能的巨大的流体动力学势能的产生推动了油墨载剂从所述上涂层移动到所述次末涂层中。为了获得优异的适印性(特征为高的油墨光泽和低的印刷色斑),同时使油墨快速固着和干燥,所述上涂层设计成起到半透膜的作用,其中孔结构配置成延迟油墨载剂的漏过,使其长到足以给予油墨树脂和油墨颜料流平的时间,但是没有长到使所述次末涂层中的油墨树脂的固着和干燥(树脂的交联)过度地延迟。

        在优选实施方式中,所述次末涂层的流体动力学(压力和热力学梯度)势能由如下三个因素控制:(1)所述次末涂层的合适的毛细尺寸和曲折度(由所述次末涂层的孔结构控制),(2)可以用来吸收油墨载剂的高内孔体积,例如由所述次末涂层中的高内孔体积(HIP)填料提供,和(3)化学方式驱动的吸收,其通过将所述次末涂层粘合剂或者其它化学物质的溶解度参数与所述油墨载剂的溶解度参数相匹配而得到促进。通过控制所述次末涂层中的全部三个上述参数和应用适当平衡的上涂层,可维持高的油墨光泽、良好的适印性和快速油墨固着,这将导致油墨树脂的快速油墨干燥,所述干燥在除去油墨载剂时为氧化所促进。

        优选的纸张呈现出快速油墨固着和快速干燥的良好平衡,并结合了高的油墨光泽。在一些实施方式中,油墨固着在10~30分钟内发生,并且,油墨干燥在从印刷起的小于2小时内发生(ASTM F2498-05),并且印刷的纸张呈现出至少40的20度印刷光泽(ISO 8254-3:2004)、低的印刷色斑和良好的墨膜连续性。有利地,由于油墨呈现出快速油墨固着,因此在许多情况下,纸张可在第二面上印刷,然后在单次切换(shift)期间进行印后加工(装订、折叠、剪裁等),带来了经济且有效的胶版印刷运行。由于油墨固着在油墨干燥之前发生,因此一旦其固着,印刷的图像就是稳定的,并且在后续加工期间呈现出与过夜干燥的常规纸张-油墨体系相同的耐磨损性。此外,印刷机可取得其它经济性的优点,例如使用较少的胶印粉末、较低频度地进行停机清洁、和减少或消除了对用于在后续制造步骤期间保护墨膜的覆盖层的需求。

        本发明的一个或者多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。本发明的其它特征和优点将从描述和权利要求中明晰。

        【具体实施方式】

        除非另有说明,本文中所给出的所有百分比为基于涂层组成的总重量的固体物的重量百分比。

        优选的纸张包括原纸、以及设置在所述原纸上的上涂层和次末涂层。本文中所用的短语“次末涂层”指紧靠在所述上涂层下方的涂层。如果需要,可在所述原纸之上、在所述原纸和所述次末涂层之间设置一个或者多个预涂层(pre-coating)。所述上涂层和次末涂层可使用任何合适方法,例如门控辊涂机、计量施胶压机、杆、刚性斜角刮刀(rigid bevel blade)、弯形刮刀或者通过帘幕涂覆进行涂布。所述次末涂层配置成快速吸收来自所述上涂层的油墨载剂(即,所述次末涂层呈现出良好的油墨载剂吸收),同时所述上涂层的毛细结构促进油墨载剂向所述次末涂层的快速转移。所述上涂层孔结构为选择透过性的,使得其不促进油墨颜料或者油墨树脂穿过所述上涂层吸收到所述次末涂层中。不期望受理论制约,发明人认为:通过在油墨载剂被所述次末涂层抽取到纸张中时将油墨树脂(保留在所述上涂层表面上的)暴露于更多的氧气,加速了油墨干燥。

        如上所述,所述次末涂层中的三个因素有助于实现良好的载剂输送:(1)所述次末涂层的合适的毛细尺寸(由所述次末涂层的外部颜料孔结构控制),(2)可用来吸收油墨载剂的高内孔体积,例如,由所述次末涂层中的高内孔体积(HIP)填料提供,和(3)化学方式驱动的吸收,其通过使所述次末涂层粘合剂的溶解度参数与所述油墨载剂的溶解度参数相匹配而得到促进。对于快速油墨干燥下的高的油墨光泽和良好的适印性来说,还重要的是,所述上涂层的由其孔结构提供的合适的毛细作用。

        通常,这三个因素中最重要的是所述次末涂层的可用于吸收油墨载剂的内部体积。该内部体积是通过在所述次末涂层中包括具有高内孔体积的内部多孔颗粒材料而实现的。本文中将这样的材料称为高内孔体积(HIP)填料。合适的HIP填料的实例包括:合成非晶二氧化硅凝胶、合成硅酸钙、合成二氧化硅、煅烧粘土、多孔碳酸钙、或者通过它们与其自身或者与所述涂层中的其它材料的相互作用而在所述涂层中产生微孔的材料、以及它们的混合物。

        也重要的是,通过在所述次末涂层中包含一种或多种颜料而提供的所述次末涂层的外部颜料孔结构,各颜料具有为用于提供具有所需孔结构和随之带来的毛细作用的次末涂层而选择的平均粒度和粒度分布。通常优选所述外部颜料峰值孔结构应为非常细的,即所述涂层具有峰值平均孔径小于0.20μm、优选小于0.15μm且更优选小于0.1μm的外部颜料孔结构。所述涂层的外部颜料孔结构和峰值平均孔径可通过汞孔隙率法测量和表征。峰值平均孔径为随在汞孔隙计上测量的涂层孔直径变化的涂层孔结构的对数微分体积(ml/g)的峰值。

        如上所述,通过将所述次末涂层粘合剂的溶解度参数与所述油墨载剂的溶解度参数匹配,促进了所述次末涂层提供的化学方式驱动的吸收,以下将详细讨论。

        为了优化油墨固着时间、油墨干燥和印刷特性,通常优选的是使上述所有三个因素优化。然而,根据用于具体印刷应用的油墨载剂输送和吸收要求,在某些情况下仅需要对这些因素中的一个或者两个进行优化,例如,所述次末涂层可具有良好的外部颜料峰值孔结构和用于吸收油墨载剂的高内孔体积,但是具有相对较低的油墨载剂相互作用性。作为另一实例,所述次末涂层可具有优异的外部颜料峰值平均孔结构和良好的油墨载剂相互作用性并且,具有低内孔体积(HIP)颜料到不具有内孔体积(HIP)颜料。将进一步详细地讨论这些因素中的每一个。

        优选的次末涂层配方包括(a)一种或者多种HIP填料,以提供上述内孔体积,(b)一种或者多种颜料,其具有选择用于提供所需毛细尺寸的平均粒度和粒度分布,所述毛细尺寸由外部颜料峰值平均孔结构所反映,和(c)粘合剂体系,其选择用于充当用于填料和颜料的基体并且使所述涂层与纸张结合。可对所述涂层配方中的粘合剂、和/或其它化学物质进行选择以呈现出与油墨载剂的良好相互作用性。

        HIP填料为具有大于0.8ml/g的内孔体积的填料。一些优选的HIP填料具有通过氮气孔率法测量的大于1.2ml/g的内孔体积,和一些具有1.8或者更高的内孔体积。这样的填料的表面积显著大于不具有内部孔隙度的相同粒度的填料的表面积。例如,具有3~6μm平均粒度的HIP填料可具有约150~400m2/g的表面积。通常,优选的HIP填料呈现出至少75g油/100g颜料(例如,300g油/100g颜料或者更高)的油吸收。合适的HIP填料可例如从W.R.Grace&Co.以商品名SYLOID获得,和从Millennium Chemicals,Inc.以商品名SILCRON获得。考虑作为HIP填料的还有,通过与其自身或者与其它涂层材料的相互作用而在涂层中产生微孔从而大大提高所述涂层的孔结构的颗粒材料。这样的材料包括高度改性的沉淀碳酸钙填料,例如可从Specialty Minerals Inc.以商品名JETCOAT获得的沉淀碳酸钙颜料。

        所述次末涂层可含有足够量的一种或者多种HIP填料以提供所需速率和程度的载剂输送和吸收,由此提供所需的油墨固着和油墨干燥速率。所必须的HIP填料的浓度还取决于上述其它两个因素(外部颜料孔结构和化学相互作用性)优化的程度。如果所述次末涂层具有非常细的外部峰值平均孔径(小于0.1μm)和足够的体积,和/或所述次末涂层的化学性质是与所述油墨载剂高度相互作用的,则通常相对低浓度的HIP填料提供良好的载剂输送,并且在一些情况下HIP填料可完全省略。另一方面,如果外部峰值平均孔径较粗并且体积低和/或所述次末涂层与所述油墨载剂的相互作用较低,则需要更多的HIP填料以获得相同速率的载剂输送和吸收。优选地,所述次末涂层含有至少3%、更优选至少8%和最优选至少15%的HIP填料。通常,对于大多数应用,5%~20%浓度的HIP填料将提供足够的载剂输送和吸收,其中,如果外部峰值平均孔径粗则优选趋于上述范围的较高端(例如10%~20%)的量,并且如果外部峰值平均孔径为细的~超细的,则优选趋于上述范围的较低端(例如,0~10%)的量。

        细的外部峰值平均孔径可通过在所述次末涂层中包含具有不同平均粒度和粒度分布的颜料混合物而获得,所述颜料混合物包括(a)大比例的超细颜料,即具有其中至少30%且优选至少50%的颗粒比0.2μm细且96%小于2.0μm的粒度分布的颜料,所述粒度分布通过沉降图沉降等效球直径技术测量;和较小比例的(b)细颜料(90%的颗粒比2μm细并且10~40%比0.2μm细);和(c)粗颜料(20~60%的颗粒比2μm细和0%比0.2μm细)。优选的颜料混合物基于颜料混合物的总重量包括20~100重量%的超细颜料、0~60重量%的细颜料、和0~40重量%的粗颜料。特别优选的是,对颜料的相对比例进行选择(即,对颜料混合物进行配制)使得当次末涂层包括不干扰所述次末涂层的其它所需性质的水平的颜料混合物时,所述次末涂层呈现0.05~0.20μm范围的外部峰值平均孔径。通常,在未有害地影响次末涂层的其它性质的情况下,所述次末涂层配方可含有约50~90%、优选约60~85%的颜料混合物。

        所述次末涂层含有足以提供所需油墨固着和油墨干燥速率的量的颜料混合物。所使用的颜料混合物的量部分取决于所用的HIP填料的水平(如上所述)以及纸张的所需特性。

        使用颜料混合物容许通过对各种颜料的尺寸、形状、纵横比和粒度分布以及混合物中颜料的相对比例进行选择而容易地改变该混合物的总体粒度分布。然而,可使用已将粒度变化至具有所需总体粒度分布的单一颜料。通常,优选颜料混合物或者单一颜料(如果仅使用一种颜料)具有使得约20~60%的颗粒比0.2μm细,约40~80%的颗粒比0.5μm细,且约60~95%的颗粒比2μm细的粒度分布。

        合适的颜料包括通常用于纸张涂层中以赋予纸张适印性和美学性质的颜料,例如碳酸钙、粘土、二氧化钛和塑料颜料(plastic pigment)。优选的碳酸钙可从Omya,Inc.,Proctor以商品名HYDROCARB得到。优选的粘土包括来自Imerys Clays,Inc.,Sandersville,GA的ASTRASHEEN粘土和来自J.M.Huber,Macon,GA的HYDRAGLOSS 90粘土。

        次末涂层与油墨载剂的化学反应性导致油墨载剂的化学方式驱动的吸收(上述因素(3)),通过包含具有与油墨载剂相似的溶解度参数并且与所述油墨载剂迅速反应以溶胀和吸收所述载剂的粘合剂和/或其它添加剂可使所述化学反应性提高。典型的稀油墨载剂Magie油的溶度参数是本领域中公知的。通常,为了匹配Magie油的溶度参数,所述次末涂层的胶乳粘合剂应具有7.0~8.0(cal/cm3)0.5的溶度参数(Sp)。次末涂层的粘合剂的或者其它与油墨载剂相互作用的成分的油墨载剂相互作用性可基于所述粘合剂或者其它成分的Lodcel油墨相互作用性能而确定。(Latex Binder Modification ToReduce Coating Pick on Six-Color Offset Presses;Ron Van Gilder&RogerPurfeerst,May 1994 TAPPI Journal,pages 230-239)。合适的粘合剂包括如下聚合物的胶乳:苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丁二烯丙烯腈三元共聚物、苯乙烯-丁二烯丙烯腈丙烯酸酯四元共聚物、聚乙酸乙烯酯、苯乙烯丙烯酸类树脂、苯乙烯丙烯酸酯、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚乙烯和聚异丁烯。所述粘合剂可以以任何向所述涂层提供所需物理性质的量(例如约5~30%)使用。

        如果使用足够量的HIP填料,和/或所述次末涂层具有足够细的外部峰值平均孔径,则所述次末涂层的粘合剂和其它组分可具有相对低的油墨相互作用性并且仍保持快速油墨固着。如果所述次末涂层组成包括具有特别低的油墨载剂相互作用性的成分,则通常优选所述胶乳粘合剂具有相对高的油墨载剂相互作用性,以维持所需的总体油墨载剂相互作用性。

        通常优选的是大部分并且优选所有油墨载剂停留在次末涂层中,而不是渗透穿过所述次末涂层进入到原纸层中或者穿过纸张厚度。可通过相对于上涂层重量调节所述次末涂层的厚度和孔结构而对载剂渗透进行控制。通常优选所述次末涂层具有约3~10μm的厚度(其通常对应于约5~20g/m2的涂层重量)。所述上涂层重量通常为约6~20g/m2。

        在一些实施方式中,所述次末涂层包含如下比例的上述成分:约0~40%、优选约10~20%的粗颜料;约0~60%、优选约15~50%的细颜料;约20~100%、优选约30~70%的超细颜料;约0~20%、优选约6~12%的HIP填料;和约4~16%、优选约4~10%的胶乳。如果需要,所述涂层还可包括约0~15%的淀粉。

        所述上涂层的性质对于优化纸张的适印性质例如油墨光泽、色斑、和墨膜均匀性也是重要的。所述上涂层的厚度和油墨相互作用性会影响油墨载剂多快地漏过该层。油墨载剂漏过所述上涂层的速率将决定油墨有多长时间进行流平和显现油墨光泽、获得最大墨膜均匀性和使印刷色斑最少化,然后决定所述次末涂层必须使油墨多快地固着和干燥。所述上涂层应配制成起到油墨载剂可以受控速率容易地通过同时将油墨树脂和颜料保持在表面上的多孔筛网的作用,以使油墨流平,从而改善油墨干燥和适印性之间的折衷。

        如果使用具有低毛细作用的厚且相对低孔隙率的上涂层,则上述三个因素通常应上调(例如,更多的HIP填料和/或更细的具有随之带来的细的峰值平均孔径的外部颜料孔结构和/或更高的化学油墨相互作用性)。一旦所述油墨载剂穿过上涂层渗透到所述次末涂层,则这容许所述次末涂层使所述油墨快速固着和干燥。

        为了获得油墨载剂漏过上涂层的合适速率,通常优选所述上涂层包括向所述上涂层提供非常细的外部峰值平均孔径(例如比0.12μm细、优选地比0.1μm细,例如为0.05~0.08μm)的颜料混合物(或者具有所需平均粒度和粒度分布的单一颜料),从而容许其由于其毛细作用而起到多孔筛网的作用。用于该目的的合适的颜料混合物包括上述超细颜料和细颜料。对于光泽级别则省略所述粗颜料,并且所述粗颜料通常用于得到无光泽级别。所述上涂层还可包括改变了粒度分布(PSD)的粘土,即已经改变使得细料的量减少使得少于25%的颗粒比0.2μm细并且许多颗粒为1~4μm尺寸范围的粘土。例如,至少10%、优选至少15%、且最优选至少20%的颗粒可为1~4μm尺寸范围。优选这些较大的颗粒为扁平片(flat platelet)形式,从而增强油墨光泽和减少印刷油墨所呈现的色斑。在改变了PSD的粘土中的低比例细料容许利用细颜料和超细颜料容易地调整颜料混合物中细料的总体比例。合适的粘土包括能够从Imerys Clays,Inc.以商品名ALPHA-PRINT 100和CAPIM DG商购得到的那些。所述上涂层优选地包括具有使得约20~50%的颗粒比0.2μm细、约50~80%的颗粒比0.5μm细、和70~98%的颗粒比2μm细的总体粒度分布的颜料或颜料共混物。所述颜料混合物基于所述颜料混合物的总重量可包括例如10~80%的超细颜料、0~75%的细颜料、和0~75%的改变了PSD的粘土。

        虽然希望油墨载剂迅速地穿过所述上涂层,但是油墨树脂和颜料快速漏过所述上涂层可导致低的油墨光泽和差的适印性。因此,油墨漏过和油墨光泽在很大程度上由所述上涂层控制。如上所述,所述上涂层的孔小到足以防止油墨树脂和颜料渗透到所述上涂层中,同时容许油墨载剂以使油墨载剂渗透延迟到长到足以容许适当的油墨流平的受控速率穿过所述上涂层抽取到所述次末涂层中,以获得高的油墨光泽和良好的适印性。因此,所述上涂层最初延迟油墨漏过(油墨载剂穿过上涂层),以容许油墨树脂和颜料流平和形成导致高的油墨光泽以及很少的印刷色斑或者逆套印色斑的平坦的均匀膜。当油墨载剂达到所述上涂层/次末涂层界面时,所述次末涂层的流体动力学势能则从所述上涂层迅速吸引所述油墨载剂以容许快速固着和快速干燥。因此,所述次末涂层使快速油墨载剂吸收的相界从油墨/上涂层界面离开向所述上涂层/次末涂层界面移动。

        由于所述上涂层起到多孔筛网的作用,因此通常不期望在该涂层中包括任何以不受控制的方式吸收油墨载剂的组分。通常还必须防止所述上涂层吸收油墨树脂和颜料。因此,所述上涂层不包括任何HIP填料或者其它能高度吸收的材料。在一些情况下,所述上涂层基本上不含有吸收材料,即吸收并且保留油墨载剂的材料。

        通常优选所述上涂层具有3~10μm的厚度,其对应于约6~20g/m2的涂层重量。可调整所述上涂层的厚度和平均峰值孔径以通过调整所述次末涂层的载剂输送性质而适应特定应用。

        在一些实施方式中,所述上涂层包括如下比例的上述成分:约0~75%、优选约20~50%的细颜料;约10~80%、优选约20~60%的超细颜料;约0~75%、优选约20~50%的改变了PSD的粘土颜料;和约5~15%、优选约8~12%的胶乳。如果需要,所述涂层还可包括约0~3%的聚乙烯醇和约0~5%的淀粉。

        如上所述,所述原纸可包括其它任选的涂层。例如,在一些情况下,所述原纸包括在所述次末涂层下方的一个或者多个施胶(size-press)层或者底涂层。这样的涂层是造纸工业中公知的。这些层的性质通常不会显著影响油墨固着或者干燥速率、或者纸张的适印性属性,因为油墨载剂优选地不渗透超出所述次末涂层。然而,如果需要,所述底涂层可配制成具有一些吸收性质以补充由所述次末涂层提供的油墨载剂吸收,尤其是在所述次末涂层薄并且其体积不足以保持所吸收的油墨载剂体积的情况下。如果需要,所述底涂层可具有与所述次末涂层类似或者相同的组成,以便呈现所需程度的油墨载剂相互作用性和油墨载剂吸收。

        实施例

        配料包括43%硬木、20%软木、37%涂覆损纸(coated broke)的118g/m2的不含磨木浆的原纸以720m/min制造。所述原纸的灰分含量为13%。提供具有下表中所示配方的次末涂层。

          次末涂层组分  重量百分比(%)  HYDROCARB 60(粗颜料)  17  HYDROCARB 90(细颜料)  17  ASTRASHEEN粘土(超细颜料)  42  SILCRON G-650(HIP填料)  8  PG 280(淀粉)  10  苯乙烯丁二烯胶乳(与油墨相互作用的胶乳)  6

        该次末涂层配方通过计量施胶压机以每面9g/m2涂布于相同造纸机上的原纸上并且通过燃气热空气以720m/min的速度在450°F的温度干燥。在机外涂布机上提供具有下表中所示配方的上涂层。

          上涂层组分  重量百分比(%)  ALBAGLOSS(细颜料)  27  ASTRASHEEN粘土(超细颜料)  31  ASLPHAPRINT100粘土(改变了PSD的颜料)  31  苯乙烯丁二烯丙烯腈胶乳(非与油墨相互作用的胶乳)  10  聚乙烯醇  1.0

        该上涂层配方通过以960m/min运行的斜角刮涂机以正面9g/m2且反面11g/m2涂布于涂覆有次末涂层的原纸上,并且通过燃气热空气和速度960m/min的干燥机罐在400°F的温度下干燥至5.0%的卷轴湿度(reelmoisture)。随后,在以840m/min运行、使用280°F表面温度和1400pli压力的OPTI-LOAD砑光机上砑光该纸张以进行光泽性整理,并且在无光泽砑光机上砑光以进行无光泽整理。

        测试在各种试验中以这种方式制造的若干纸张,并且纸张和印刷试验的平均结果示于下表中。在以下列出的测试结果中,PPS、Gloss 75°&TobiasMicrogloss为纸张测试;其余为在压印纸张上进行的印刷测试。

          测试结果  光泽纸  无光泽纸  PPS 10kg Soft  0.8  1.5  Gloss 75°  79  51  Tobias Microgloss  677  464  20°光泽品红色-印刷机  44  27  75°光泽品红色-印刷机  71  墨膜连续性-印刷机  319  397  逆套印色斑-印刷机  247  174  油墨固着时间(分钟)  13  18  切试片机1小时评级  良好  良好  Fogra油墨干燥1小时评级  良好  良好

        这些测试结果表明以这种方式制造的纸张既呈现出优异的适印性也呈现出快速油墨固着和干燥。

        已描述了本发明的若干实施方式。然而,应理解在不偏离本发明的精神和范围的情况下可进行各种改进。因此,其它方式在所附权利要求的范围内。

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