高級啞光印刷紙及其製備方法

2023-10-24 14:12:17

專利名稱：高級啞光印刷紙及其製備方法
技術領域：
本發明涉及高級啞光書寫紙和/或印刷紙(也稱為圖文紙(graphic paper))，其特別地用於膠版印刷，該印刷紙對墨水和/或油墨具有較短的乾燥時間，以及本發明還涉及製備該紙的方法。該高級紙可用於很多領域，比如美術出版、書寫、包裝等。
背景技術：
在印刷紙工業中，可以根據不同的目的區分各種紙，各個目的對應於具有一個特定類型的印刷機的使用者以及對應於特定的市場。於是，造紙業的客戶從各種出售的紙中選用適於待使用的印刷機印刷並且在質量和成本上可最大滿足客戶需求的紙。存在多種類型的印刷機或印刷，包括桌式噴墨印刷機、連續噴墨印刷機、黑白膠印機(即用於印刷報紙)、四色膠印機(四色印刷機)、數字膠印機、熱膠印機、電子照相印刷機(影印機、雷射印表機)、凹版印刷機、絲網印刷機，以及升華印刷機。用於在給定類型的紙上印刷的油墨取決於印刷的類型。用於噴墨印刷的油墨包括揮發性溶劑或水作為載體，然而，用於膠版印刷的油墨使用植物油或石油餾分作為載體。對於四色膠版印刷來說，可以使用如下兩種類型的紙所謂的「銅版」紙(coated paper)禾口高級紙(fine paper)。銅版紙包括傳統的在其上沉積了塗層的紙，該塗層包括粘合劑和塗料。於是，該紙的纖維被塗層遮蓋，使得它們不再是可見的。該紙僅作為用於支撐塗層的介質，該塗層被設計成可給予銅版紙非常好的印刷質量。因此，在最終的產品中，構成銅版紙的介質的紙是不可見的，從而可以具有相對較差的品質。銅版紙具有較小數值的松密度(即松厚度，bulk)(通常小於1. 04立方釐米/克 (cm3/g))，以及用於製造該銅版紙的紙漿包括大體上優質的纖維素纖維、粘合劑、以及相對大量的填料(相對於紙的總乾重，通常超過15%的乾重)。銅版紙通常是光滑的並且通常具有各種標準的光澤度，最有光澤的銅版紙通過壓光獲得。銅版紙典型地顯示出範圍在100秒至3000秒的貝克平滑度(Bekk smoothness), 範圍在約11%至80%的光澤度(使用Tappi T480標準在75°處進行這些測定)。塗層通常以18克/平方米(g/m2)至35g/m2每面的速率沉積在紙上並且其包括便宜的顏料比如碳酸鈣。通常使用給予銅版紙平滑性的平滑塗布技術比如刮刀(blade)將塗層沉積在紙上，從而遮蓋紙的缺陷(imperfection)，比如構成以及纖維氈(the mat of fibers)導致的粗糙度。使用如下機器以較低的成本生產銅版紙該機器具有幾米的寬度並且典型地以超過1000米/分鐘(m/min)的薄片卷繞速度運轉。首先，對紙進行施膠(sizing)，以獲得塗層的第一層，該層通常以幾個g/m2的在線速率被染色和沉積，然後，塗覆限定最終產品的可印性的上述顏料塗層，然後在生產線的末端進行壓光。已經發現，構成銅版紙中的塗層的顏料的顆粒的尺寸越大，銅版紙的 光度(mattness)越大，而且油墨的乾燥時間越長。因此，使用的顏料通常具有相對較小的粒徑 (微米級)，同時相反地，塗層中的顆粒數量相對較大。相反，高級紙是不同於用於製備銅版紙的傳統紙或介質的高品質紙，尤其體現在如下方面松密度、製造中使用的造紙漿的成分及較高的製造成本。作為使用的製造方法的結果和/或對其進行的處理比如壓紋的結果，高級紙通常是有印紋的(marked)或有紋理的 (textured)。高級紙通常顯示出大於或等於1. IOcmVg的松密度，以及用於其製造的造紙漿包括高品質的纖維素纖維、粘合劑、以及較小比例的填料和/或添加劑，比如澱粉。當高級紙的光澤度在4%至8%的範圍內時，高級紙被認為是啞光的(matt)，以及當高級紙的光澤度在10%至20%的範圍內時，高級紙被認為是有光澤的(使用Tappi T480標準在75°處進行這些測定)。有光澤的高級紙具有相當於啞光銅版紙的光澤度，這是高級紙通常顯得比銅版紙更啞光(matt)的原因。高級紙的重要特徵是其可印性，尤其是用於在其上印刷的油墨的乾燥時間。當高級紙被印刷時，比如通過膠版印刷方法進行印刷時，所用油墨的乾燥時間相對較短是重要的，這使得在高級紙彼此堆疊時，印刷在一張高級紙正面(recto face)上的油墨不會玷汙另一張高級紙的反面(verso face)，或者在同一張高級紙被捲起時，印刷在該高級紙的正面(recto face)上的油墨不會詁汙其反面(verso face)。用於四色膠版印刷的高級紙基本未經處理。油墨直接沉積在僅覆蓋通常的添加劑的纖維上。在該環境下，紙在其表面沒有任何顏料以及紙的纖維是可見的並且在印刷後清楚可見。高級紙的可見紋理外觀為其印刷表面提供了凹凸(relief)，從而在該高級紙上印刷之後獲得了對使用者來說非常具有吸引力並且極為欣賞的最終外觀。高級紙與銅版紙之間另一重要差異在於，銅版紙由於在紙上沉積的塗層而顯示出一定量的表面粗糙度，而高級紙則由於其自身的紋理而本身具有表面粗糙度。高級紙通常是有紋理的或有印紋的，並且其紋理可以是天然的和/或人工形成的，即其可通過壓紋法或印紋法或者類似的方法獲得。高級紙可以在紙的製造期間或其後被壓紋(比如通過用於乾燥造紙漿的合適的導線(wire)或者通過壓花或壓印輥(marking roller))。經壓紋的高級紙包括在其至少一個面上是凹入的和/或凸出的圖案，比如使印刷後的最終產品具有紋理比如曲線或幾何圖形。相反，銅版紙通過在製造方法中使用的元件而具有不顯示纖維氈或者介質的任何印紋的平滑表面。高級紙可以是直紋的(laid)以及可包括直紋線(laid lines)，比如使用水印輥製造。然而，目前的高級紙遭受相對較差的印刷質量，特別地由於所用油墨的乾燥時間非常長。高級紙的纖維沒有充分地固定油墨，從而不能使油墨迅速乾燥。此外，由於平滑性依賴於製造高級紙的其自身結構不均勻的纖維氈，故平滑性是不均勻的。有人提出處理高級紙的方案，以便改善高級紙的印刷質量，同時避免遮蓋該紙的表面起伏(surface relief)。為了改善高級紙的可印性，在高級紙的表面上沉積包括顏料和粘合劑的處理塗層。舉例來說，用於縮短在高級紙上的油墨的乾燥時間的一個方案包括在處理塗層中使用非常細的碳酸鈣顏料，其顆粒具有低於1微米(ym)的粒徑。然而，該方案不是非常令人滿意的，因為其導致高級紙的光澤度增加。相反，粗的碳酸鈣(其顆粒具有大於2μπι的粒徑)的使用使高級紙更加地啞光，但增加了油墨的乾燥時間並導致在膠版印刷期間在氈上發生粉化。

發明內容
本發明的特定目標在於提高高級紙(尤其是用於膠版印刷的高級紙)的可印性， 同時保持其紋理，以及增加其tt光度，使得高級紙在印刷前具有低於約4%的光澤度或者在印刷後具有低於約7%的光澤度。已印刷的高級紙的光澤度通常大於印刷前的同一紙張的光澤度。考慮到高級紙的可印性，本發明特别致力於降低油墨的乾燥時間(比如，通過膠印法沉積)，對於目前未經處理的高級紙來說，油墨的乾燥時間為約3小時(h)。本發明的另一目的在於提高或控制高級紙的其它印刷特性，比如斑點、油墨濃度、對比度，以及粉化。 「斑點」是用於表示缺少印刷均勻性的術語，並且其通過眼睛或者使用相機觀察100%黑色或藍色的單色印刷品來進行評估。「粉化」是用於表示膠版印刷期間在氈上出現粉末的術語，該缺陷與處理塗層對紙的不良粘附性相關聯。如果粉化過度，那麼印刷機需要停止工作，以便在重新開始印刷之前進行清潔，從而浪費時間，這是代價昂貴的。為此，本發明提供高級啞光書寫紙和/或印刷紙，其特別地用於膠版印刷，該紙具有大於或等於1. IOcmVg的松密度，以及在其至少一個表面上包括含有顏料和粘合劑的塗層，該紙具有如下特徵其顏料包含顆粒平均直徑大於或等於3 μ m的二氧化矽，以及以每單位面積塗層大於0. 4g/m2並小於1. 5g/m2的二氧化矽的量進行沉積，當使用Tappi T480 標準在75°處測定時，所述紙印刷前在所述表面上具有小於或等於4%的光澤度。在特別的實施方式中，通過該方式處理的高級紙顯示出低於20分鐘(min)、優選低於15min的印刷平均乾燥時間。高級紙的定義以及高級紙與常規紙或銅版紙之間的區別如上所述。本發明的高級紙顯示出大於或等於1. 10cm7g、優選大於1. 2cm3/g>以及比如大於1. 25cm3/g的松密度。所述紙的厚度在0. 1毫米(mm)至0. 5mm的範圍內，例如，優選在約0. 15mm至0. 35mm的範圍內，和/或所述紙的重量在100g/m2至300g/m2、優選在120g/m2至M0g/m2的範圍內。高級紙的松密度是其厚度被其重量除時的比值。本發明的高級紙是啞光的或甚至是超啞光的，這是因為其在印刷前具有低於或等於4%的非常低的光澤度，而現有高級紙通常至好具有約4%的光澤度。本發明的高級紙的光澤度可在2%至4%的範圍內，優選在2%至3%的範圍內，這與高級紙印刷後在約3%至
、優選在3%至5%的範圍內的光澤度相對應。使用Tappi T480標準在75°處測定高級紙印刷前的光澤度，使用的油墨是100%的黑色或400%的四種顏色(黃色、紅色、藍色以及黑色，各種顏色為100% )。通過在高級紙上沉積該處理塗層獲得該較低的光澤度，該處理塗層包括顆粒粒徑大於或等於3 μ m的二氧化矽顏料並且該二氧化矽以大於0. 4g/m2但小於1. 5g/m2的量被沉積。二氧化矽因其除去光澤性而被使用，從而降低印刷前後高級紙的光澤度，其中二氧化矽顆粒的除去光澤性是由於其可散射光的粒徑和/或其網絡結構或多孔結構而導致的。使用每單位面積處理塗層沉積的二氧化矽的量進行上述限定的本發明可以可選地或組合地用包含於塗層中的二氧化矽的量限定，該二氧化矽的量由其相對於塗層的總乾重折合成的乾重來確定。於是，處理塗層包括顆粒粒徑大於或等於3 μ m的二氧化矽顏料， 以及相對於塗層的總乾重，二氧化矽顏料的量為大於6%但低於15% (特別地低於10% ) 的乾重(dry weight)。特別地，相對於使用的其粒徑為微米級的顏料的粒徑，本發明中的二氧化矽顆粒的粒徑相對較大。例如，二氧化矽可以具有大於6 μ m但小於15 μ m或20 μ m的平均直徑。 這些顆粒也可以具有範圍在3 μ m至20 μ m、優選在5 μ m至18 μ m、更優選在7 μ m至15 μ m、 以及例如8 μ m至10 μ m的平均直徑。舉例來說，使用的二氧化矽是多孔的非晶態的合成二氧化矽，比如供應商Grace 以商標Syloid ED5 銷售的產品。塗層中的二氧化矽的量相對較小，但其足以提高印刷期間、特別是膠版印刷期間紙的性能。特別地，本發明致力於顯著地降低油墨的乾燥時間，其中對於根據本發明處理的高級紙，油墨的乾燥時間低於20分鐘，並且可以低於15分鐘或者甚至低於10分鐘。特別地，這是由於二氧化矽的孔隙率造成的，二氧化矽的顆粒能夠吸收用作油墨的載體的脂肪族化合物。進一步地，由於二氧化矽顆粒的粒徑相對較大，故在印刷期間，當油墨彼此接觸時，這些顆粒有助於避免包含油墨的顏料層之間的混合。然後，二氧化矽顆粒作為隔離物 (spacer)，從而縮短油墨的乾燥時間。在本發明的特別的實施方式中，二氧化矽顆粒的平均直徑大於或等於處理塗層的厚度，從而增強其隔離性能。進一步地，雖然二氧化矽顆粒相對較貴，但這些顏料以較小的量存在於處理層中幾乎不會在高級紙的製造中產生額外的成本。高級紙上沉積的塗層可包括其他顏料，比如選自於碳酸鈣、高嶺土、二氧化鈦、滑石、以及它們的混合物的顏料。碳酸鈣優選是處理塗層中的主要顏料。相對於塗層的總乾重，塗層中的碳酸鈣的量可以為60 %至90 %的乾重、優選為70 %至85 %的乾重。舉例來說， 使用的碳酸鈣可以是供應商^erys以商標Carbital 75⑧和Carbital 95 銷售的產品。 這些碳酸鈣是碳酸鈣、具有75%的粒徑小於2 μ m的碳酸鈣的Carbital 75以及具有95% 的粒徑小於2 μ m的碳酸鈣的Carbital 95的混合物。優選地，處理塗層不含氧化鋁或氫氧化鋁。處理塗層中的粘合劑可選自於聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丙烯酸共聚物(特別地以乳膠形式使用)，以及它們的混合物。相對於塗層的總乾重，塗層中的 PVA和/或乳膠的量可為7%至13%的乾重、優選為8%至12%的淨重，比如11%至12%的淨重。處理塗層還可包括流變改性劑比如增稠劑、固化劑和/或表面活性劑。相對於塗層的總乾重，塗層中的固化劑的量可為0. 2%至0. 6%的乾重、優選0. 3%至0. 5%的乾重， 比如其量可以為約0.4%的乾重。相對於塗層的總乾重，塗層中的表面活性劑的量可以為 0. 至0. 5%的乾重、優選0. 2%至0. 4%的乾重，比如約0. 3%的乾重。相對於塗層的總乾重，塗層中的增稠劑的量可以為0.5%至的乾重、優選0.6%至0.8%的乾重。增稠劑可以為羧基甲基纖維素。在所述表面上的處理塗層的重量可以為3g/m2至18g/m2，優選7g/m2至13g/m2，例如約 10g/m2。處理塗層可具有範圍在2μπι至IOym的厚度，例如，其可以為約5μπι。
相對於塗層的總乾重，塗層中的二氧化矽的量大於或等於6 %的乾重，特別地，大於或等於7%的乾重，以及特別地，二氧化矽的量在6%至15%的乾重的範圍內，或在6%至 10%的乾重的範圍內，以及其可以在7%至9%的乾重的範圍內，優選在7. 5%至8. 5%的乾重的範圍內，以及例如，二氧化矽的量為約8%的乾重。在所述表面上的二氧化矽的重量在0. 4g/m2至1. 5g/m2的範圍內，優選在0. 5g/m2 至1.35g/m2的範圍內。本發明的高級紙優選由纖維素纖維、粘合劑、以及填料製成，其中，相對於紙的總乾重，填料的量小於22%的乾重，優選小於15%的乾重。本發明的高級紙還可以通過上述方法經由天然的和/或人工的方式被紋理化，於是本發明的高級紙可包括凸出的和/或凹入的圖案、少許地或根本不改變所述表面上的紋理的處理塗層。通常，這些圖案顯示出至少幾十個微米的尺寸。在處理之前，本發明的紙可呈現出範圍在100毫升/分鐘(mL/min)至1500mL/ min、優選範圍在200mL/min至1400mL/min的本特森(Bendtsen)粗糙度，和/或範圍在 400mL/min 至 700mL/min、優選範圍在 450mL/min 至 600mL/min 的本特森(Bendtsen)孔隙率，和/或範圍在Is至30s、優選範圍在2s至25s的貝克平滑度。本發明還提供製備如上所述的高級 光書寫和/或印刷紙的方法，該方法的特徵在於其包括如下步驟通過非接觸型塗布法，比如使用幕簾塗布法、凹版印刷滾筒塗布法、或氣刀塗布法，在高級紙的至少一個表面上沉積本申請所述的塗層。與通過刮去塗層使構成高級紙的纖維氈平滑的刮刀塗布技術相比，幕簾 (curtain)、凹版印刷滾筒、以及氣刀塗布技術並不使高級紙平滑，而僅是在高級紙上沉積塗層，其中該塗層符合高級紙的紋理。通過該技術沉積的塗層呈現出更均一的厚度並且塗層的外表面是較少平滑的，其是更高印紋化的，藉此有助於最終產品的 光度以及有助於印刷後的最終外觀。通過閱讀如下包括幾個對照例以及附圖的說明可更好地理解本發明以及本發明的其它細節、特徵、和優點。


圖1是顯示經處理的高級紙印刷後的光澤度如何隨經由塗布沉積的二氧化矽的量變化的函數的圖；圖2是顯示經處理的高級紙上的油墨的乾燥時間如何隨經由塗布沉積的二氧化矽的量變化的函數的圖；圖3是通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲得的用於顯示本發明的經處理的高級紙的表面的圖像，其中該掃描電子顯微鏡裝有通過X-射線的能量分散(EDX)進行表面化學分析的系統。圖4是以更大比例顯示的圖3中的經處理的高級紙的表面的掃描電子顯微鏡 (SEM)圖像，該圖像特別地顯示被碳酸鈣顏料圍繞的二氧化矽顆粒。
具體實施例方式為了評估高級紙印刷前後的光澤度以及油墨的乾燥時間，對十種包括經處理的高級紙和未經處理的高級紙的不同高級紙進行測試。如下表格歸納了那些高級紙的成分以及測試中獲得的結果。所用高級紙主要是申請人以商標Conqueror Velin 和Rives Tradition 銷售的高級紙(實驗例1至5和7-10)。上述兩種高級紙被紋理化，第一種高級紙通過天然方式被紋理化，第二種高級紙通過天然方式以及通過人工方式被紋理化。Rives Tradition ⑧高級紙重 240g/m2，具有 1370mL/min 的本特森粗糙度，460mL/ min的孔隙率以及2s的貝克平滑度。按照ISO標準5636-3的本特森孔隙率或本特森透氣度是在給定條件下測定通過一張紙的空氣的量，該測定以mL/min表示。紙的通氣孔(open)越寬，其孔隙率越大，於是其本特森孔隙率的值越高。貝克平滑度是測定可使給定量的空氣在紙和與紙接觸的玻璃表面之間流動所需的時間(按照ISO標準5627)。紙越粗糙，空氣越容易經由紙的表面處的空隙(其中空隙與粗糙度相關)通過，於是空氣通過所需的時間越短。紙越光滑，空氣通過所需的時間越長。Conqueror Velin 高級紙重120g/m2，其具有200mL/min的本特森粗糙度， 580mL/min的孔隙率，以及21s的貝克平滑度。Conqueror Velin 高級紙的重量為Rives Tradition 高級紙的一半，以及其具有高於Rives Tradition 高級紙的孔隙率。此外，與 Rives Tradition 高級紙相比，Conqueror Velin 高級紙是更低粗糙的並且更光滑的，這意味著與Rives Tradition 高級紙相比，Conqueror Velin 高級紙是更少紋理化的。在實驗例6中，重量為115g/m2的經紋理化的高級紙被使用。實驗例1和2涉及高級紙，Rives Tradition 用於實驗例1，Conqueror Velin 用於實驗例2，它們均未經處理，即未覆蓋處理塗層。其它的實驗例(3至1 涉及經處理的高級紙，即包括在高級紙的至少一個表面上的基於顏料和粘合劑的處理塗層。在實驗例3中，處理塗層包含60%的粒徑小於2μπι的高嶺土作為唯一顏料。因此，處理塗層不具有二氧化矽。塗層中的粘合劑是苯乙烯-丙稀酸，以及塗層還包括合成增稠劑。通過氣刀技術以8g/m2每面的速率將處理塗層沉積在高級紙上。實驗例4至12中的高級紙均被包含二氧化矽的處理塗層覆蓋，該二氧化矽為供應商Grace以商標Syloid ED5 銷售的產品。其包含粒徑在8. 4 μ m至10. 2 μ m的多孔非晶態合成二氧化矽顆粒以及其孔隙率體積為1. 8毫升/克(mL/g)。實驗例4至12中的處理塗層均包含作為塗層中的主要顏料的碳酸鈣、粘合劑、固化劑，以及實驗例4-5和7至12中的處理塗層還包含增稠劑。實驗例6中的塗層還包括表面活性劑。碳酸鈣是兩種碳酸鈣的混合物，第一種碳酸鈣是供應商herys以商標Carbital 75 銷售的碳酸鈣，以及第二種碳酸鈣是供應商以商標Carbital 95 銷售的碳酸鈣。碳酸鈣以確定的比例被混合以獲得碳酸鈣混合物，在實驗例4至8和10中，碳酸鈣混合物中的 80%的顆粒具有小於2 μ m的粒徑，以及在實驗例9中，碳酸鈣混合物中的90%顆粒具有小於2μπι的粒徑。在實驗例4至10中，粘合劑是苯乙烯-丁二烯乳膠或苯乙烯-丙烯酸與聚乙烯醇的混合物。固化劑是碳酸鋯銨的水溶液。實驗例4至5和7至12中使用的增稠劑是羧基甲基纖維素。實驗例6中的表面活性劑是Gemini⑧型非離子表面活性劑。
在實驗例4至12中，以8g/m2至12. 5g/m2每面的速率將處理塗層沉積在高級紙上，在實驗例4-5和7-10中，使用氣刀沉積塗層，在實驗例6中，使用幕簾沉積塗層。在作為對照例的實驗例4-6中，相對於塗層的總乾重，即相對於塗層中的所有顏料(二氧化矽和碳酸鈣)、粘合劑和固化劑的乾燥殘渣、以及視需要的增稠劑和表面活性劑的乾燥殘渣的總乾重，二氧化矽的量低於6%的乾重。相反，在以非限制性方式說明本發明的試驗例7-12中，相對於塗層的總乾重，二氧化矽的量大於6%的乾重。對實驗例1-12中的高級紙進行三個測試。第一個測試在於測定各個高級紙(經處理的或未經處理的)印刷前的光澤度。使用如下簡述的Tappi T480標準在75°處測
定光澤度。高級紙的光澤度使用反射儀測定，該反射儀記錄被高級紙的表面反射的光的量， 其中照射角和反射角均與所述表面的法線成75°。來自BI Gardner的D-4553儀器使用黑玻璃板進行初始校準。第二種測試在於，使用膠印法印刷紙之後，測定各個高級紙上的油墨的乾燥時間。 實際上，通過使用Erichsen壓力機將進行400%印刷(即使用四種各自為100%的顏色黃色、紅色、藍色和黑色)的高級紙表面與另一高級紙的非印刷表面接觸來確定乾燥時間。使用直徑為25mm的壓力機的圓盤確定高級紙之間的接觸面積，該圓盤以250牛頓(N)的壓力壓向高級紙，持續1秒。該測試，也稱為「不再粘附時間」測試在於測定油墨不再從高級紙的一個表面上向另一表面上轉移所需的時間。第三種最後的測試在於測定各個高級紙印刷後的光澤度。該光澤度同樣地使用 Tappi T480標準在75°處測定。對已均勻地印刷了 100%黑色油墨的高級紙表面進行該測定。關於高級紙印刷前的光澤度，可以觀察到，經塗層處理的高級紙(實驗例7-12)具有範圍在2. 6%至3. 6%的非常低的光澤度，從而是特別優越的，其中該塗層包含超過6% 二氧化矽和/或每單位面積塗層超過0. 4g/m2、特別地超過0. 5g/m2的沉積的二氧化矽的量。 未經處理的高級紙(實驗例1和2、分別具有4. 6%至6. 8%的光澤度。經不包括二氧化矽的塗層處理的高級紙(實驗例幻具有7. 5%的光澤度，以及經包含如下含量的二氧化矽的塗層處理的高級紙(實驗例4和6)具有分別為4. 5%和3. 9%的仍然高的光澤度二氧化矽的含量低於6%或者每單位面積塗層沉積的二氧化矽的量低於0. 4g/m2。在實驗例5中， 塗層中的二氧化矽的量為5. 2%以及每單位面積塗層沉積的二氧化矽量為0. 47g/m2，藉此給予高級紙2. 8%較低的光澤度。然而，如下所述，該紙上的油墨的乾燥時間仍然太長(27 分鐘)。在實驗例7至12中的本發明的高級紙中，高級紙印刷後的光澤度為3. 6%至 6.6%，在其它實驗例(1至6)中的經處理的以及未經處理的高級紙中，高級紙印刷後的光澤度為4. 6%至15.8%。通過膠版印刷沉積在未經處理的高級紙(實驗例1和2、上的油墨的乾燥時間非常長，這是因為其超過3小時。實驗例3至6中的高級紙上的油墨的乾燥時間在27-80分鐘的範圍內，該時間仍然太長。本發明的高級紙(實驗例7至12)上的油墨的乾燥時間在 4-8分鐘的範圍內，其乾燥時間明顯低於10分鐘，從而被認為對於通過膠印法沉積的油墨來說是非常短的乾燥時間。通過氣刀塗布技術獲得的結果可應用到幕簾式塗布技術，這是因為這兩種技術產生類似的結果，尤其在沉積的處理塗層的表面外觀方面。經由幕簾的塗布具有如下優點其可使處理塗層以較快的速度(高達lOOOm/min或者甚至更快)沉積。然而，該技術有時會要求滿足一定的塗布條件，比如為保持液體簾穩定，需要在處理塗層中添加表面活性劑以及在塗布頭(coating head)處具有最低的流速。圖1和2使得本領域技術人員更容易理解用於高級紙的處理層中的二氧化矽的量對所述高級紙的光澤度的影響以及對通過膠印法沉積在所述高級紙上的油墨的乾燥時間的影響。圖1是顯示經處理的高級紙的光澤度(沿著刻度在0至20%範圍內的縱坐標繪製，使用Tappi T480標準在75°處測定)如何隨每單位面積處理塗層沉積的二氧化矽的量變化的函數的圖(沿著刻度在0至1. 5g/m2的橫坐標繪製)。圖2是顯示經處理的高級紙上的油墨的乾燥時間(沿著刻度在0至90分鐘範圍內的縱坐標繪製，並且使用上述特定方法測定)如何隨每單位面積處理塗層沉積的二氧化矽的量變化的函數的圖(沿著刻度在O至1. 5g/m2的橫坐標繪製)。用於獲得這些圖的測試的高級紙是Rives Tradition 和Conqueror Velin. 紙， 這兩種紙各自在其至少一個表面上用特別地包含粒徑大於或等於3 μ m的二氧化矽顏料的處理塗層處理過。類似於上述說明，這些圖用於舉例，從而不用於限制。在圖1和2中，曲線涉及具有極少紋理的Conqueror Velin @高級紙，即僅被天然地紋理化而未經歷印紋方法的高級紙，或者涉及被紋理化的Rives Tradition . 高級紙，即具有天然的和人工的紋理的高級紙(即通過合適的方法被印紋的紙)。圖1顯示，當沉積的二氧化矽超過0. 3g/m2時，高級紙印刷前的光澤度保持低於 4%。經紋理化的高級紙(Rives Tradition. )和具有極少紋理的高級紙(Conqueror Velin )均是如此。這意味著在二氧化矽的量超過0.3g/m2這個臨界值時，增加的二氧化矽導致高級紙的光澤度以令人滿意的方式變化，直至二氧化矽的量為約1.5g/m2。例如，重要的是觀察到，這些對應於高級紙印刷前的光澤度的光澤度值在約2. 5%至3%的範圍內。於是，圖1顯示，在被測試的高級紙的處理塗層中，超過0. 4g/m2的二氧化矽(其粒徑大於或等於3 μ m)的量導致高級紙具有非常低的光澤度(印刷後的光澤度低於6%)。通過在高級紙的處理塗層中添加該數量的二氧化矽沒有改變其它印刷特性(斑點、光密度、 對比度、以及粉化)。圖2中的Conqueror Velin 紙的曲線顯示，直至二氧化矽(其粒徑大於或等於 3ym)的量為1.5g/m2時，在具有較少紋理的高級紙上通過處理塗層沉積的二氧化矽的量 (從0. 4g/m2開始)越大，油墨的乾燥時間減小地越多。經紋理化的高級紙上的油墨的乾燥時間不同於具有較少紋理的高級紙上的油墨的乾燥時間。圖2中的Rives Tradition紙的曲線顯示，在用於經紋理化的高級紙的處理塗層中，沉積低於0. 2g/m2的二氧化矽(其粒徑大於或等於3μπι)的量對油墨的乾燥時間沒有顯著的影響。這可以通過如下事實解釋二氧化矽顆粒非均勻地分布在經紋理化的高級紙 (不規則的)表面的凹紋和凸紋中，於是當這些二氧化矽顆粒以較少的數量存在時，油墨乾燥時間在整個表面積上是不恆定的並且在某些位置上是更長的。然而，如上所述，通過該塗布沉積二氧化矽，即使以較小的量沉積二氧化矽也會降低高級紙的光澤度。在二氧化矽的量超過約0. 4g/m2的臨界值時，沉積的二氧化矽的量越多，油墨的乾燥時間縮短地越多，其降至低於10分鐘的平穩段，在沉積的二氧化矽的量大於或等於0. 6g/m2時達到該平穩段。這些圖用於解釋上述實驗例5中製備的經處理的高級紙為什麼具有非常低的光澤度(相當於實驗例7-12中的本發明的高級紙的光澤度)，但同時該紙上的油墨的乾燥時間仍然太長。實驗例5中的高級紙為經紋理化的紙，因此其應與圖1和2中的適用於Rives Tradition 紙的曲線相比較。該高級紙被處理塗層覆蓋使得沉積的二氧化矽的量為 0.47g/m2。如圖1所示，該量的二氧化矽有助於使高級紙印刷後的光澤度低於6%，即印刷前的光澤度低於3. 5%，這基本與實驗例5的結果(其高級紙印刷前光澤度為2. 8%，以及其印刷後的光澤度為4. 6% )相對應。雖然實驗例5中每單位面積沉積的二氧化矽的量 (0. 47g/m2)在適於本發明的數值範圍內，但其不能充分地降低油墨的乾燥時間，其乾燥時間為27分鐘。圖2清楚地顯示，對於該品質的紙來說，為使沉積在所述紙上的油墨的乾燥時間低於20分鐘，必需每單位面積沉積大於或等於0. 5g/m2的二氧化矽(其粒徑大於或等於 3 μ m)的量。這些結果符合上述涉及經紋理化的高級紙的實驗例7和8中的那些結果，實驗例7和8中的高級紙各自用每單位面積大於0. 5g/m2的二氧化矽的量處理以及它們各自具有分別低於7分鐘和6分鐘的油墨乾燥時間，即明顯低於20分鐘的油墨乾燥時間。總之，此處測試的在其至少一個表面上覆蓋了包含每單位面積塗層超過0. 4g/m2 的二氧化矽(其粒徑大於或等於3 μ m)的量的具有較少紋理的高級紙(Conqueror Velin 型)具有低於7%的印刷後光澤度(這實質上對應於低於4%的印刷前光澤度)，並且這些紙上的油墨的乾燥時間低於20分鐘。此處測試的在其至少一個表面上覆蓋了包含每單位面積塗層超過0.4g/m2的二氧化矽(其粒徑大於或等於3μπι)的量的經紋理化的高級紙 (Rives Tradition 型)具有低於6%的印刷後光澤度(實質上對應於低於3. 5%的印刷前光澤度)。然而，為確保這些經紋理化的高級紙上的油墨的乾燥時間低於20分鐘，優選沉積的二氧化矽的量大於或等於0. 5g/m2。使用特定類型的二氧化矽獲得圖1和2的結果，以及就該方面來說，重要的是觀察到，當在處理塗層中使用不同類型的二氧化矽時，圖1和2的曲線會發生某種程度的改變， 尤其是對應於具有天然紋理和人工紋理的經紋理化的高級紙的曲線，這使得例如，為確保沉積在經該塗層處理的高級紙上的膠印油墨的乾燥時間低於20分鐘，該處理塗層要求每單位面積沉積的二氧化矽的量大於0. 4g/m2，比如大於0. 5g/m2。圖3和4是通過掃描電子顯微鏡(SEM)獲得的顯示上述實驗例7中獲得的經處理的高級紙表面的圖像。在圖3中，顯微鏡裝有通過X-射線的能量分散(EDX)進行表面化學分析的系統， 用於識別高級紙表面上的二氧化矽顆粒。這些顆粒在顯微鏡中顯示為彩色，以及為更加清楚，在此處用圓圈識別這些顆粒。這些顆粒均勻分布在高級紙的整個表面上，以及它們被較少量的碳酸鈣顏料覆蓋，這在圖4中更為清楚可見。在圖4中，可觀察到被碳酸鈣顏料包圍的二氧化矽顆粒，從而在紙的表面上形成團粒(cluster)。這些圖像與經處理的高級紙的起伏表面的比較結果表明，由二氧化矽顆粒與碳酸鈣顏料形成的團粒與處理塗層表面處的突起相符。這是由於如下事實在該實驗例中，二氧化矽顆粒的粒徑大於沉積在高級紙上的處理塗層的乾燥厚度。於是，上述團粒在處理塗層的表面處形成凸起，從而形成凹凸不平(rough relief)，這種凹凸不平附加於高級紙因自身的紋理所產生的顯著起伏(marked relief)。重要的是觀察到，由紙的紋理限定的圖案的尺寸(例如大於50μπι)通常大於處理塗層中的上述凸起的尺寸(低於或等於 20 μ m)，於是，該處理塗層很少或根本不會改變該高級紙的紋理。該處理塗層的凹凸不平有助於漫射光，從而降低經處理的高級紙的光澤度。在測定油墨的乾燥時間時，其通過減小涉及的接觸面積也可降低油墨的乾燥時間。
權利要求
1.高級啞光書寫紙和/或印刷紙，其特別地用於膠版印刷，所述紙的松密度大於或等於1. IOcmVg,所述紙在其至少一個表面上包括含有顏料和粘合劑的塗層，其特徵在於所述顏料包含平均直徑大於或等於3 μ m的二氧化矽顆粒，所述二氧化矽以大於0. 4g/ cm2但小於1. 5g/cm2的每單位面積所述塗層的量被沉積；使用Tappi T480標準在75°處測定時，所述紙在所述表面上具有小於或等於4%的印刷前光澤度，以及所述紙優選具有低於20分鐘的油墨乾燥時間。
2.如權利要求1所述的紙，其特徵在於，所述塗層包括其他的選自於碳酸鈣、高嶺土、 二氧化鈦、滑石、及它們的混合物的顏料。
3.如權利要求1或2所述的紙，其特徵在於，所述粘合劑選自於聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸、及它們的混合物。
4.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述二氧化矽是多孔非晶態的合成二氧化矽。
5.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述表面上的所述塗層的重量為3g/m2 至18g/m2，優選為7g/m2至13g/m2，例如為約10g/m2。
6.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述塗層的厚度為2μ m至10 μ m，例如為約5 μ m。
7.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述塗層包括增稠劑、固化劑、和/或表面活性劑。
8.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述二氧化矽顆粒具有超過6μ m的平均直徑。
9.如權利要求1-7中任一所述的紙，其特徵在於，所述二氧化矽顆粒的平均直徑為 3 μ m至20 μ m、優選為5 μ m至18 μ m、更優選為7 μ m至15 μ m、以及例如為8 μ m至10 μ m。
10.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述二氧化矽顆粒的平均直徑大於或等於所述表面上的所述塗層的厚度。
11.如任一前述權利要求所述的紙，其特徵在於，相對於所述塗層的總乾重，所述塗層中的二氧化矽的量為6 %至15 %的乾重，特別地為7 %至9 %的乾重，優選為7. 5 %至8. 5 % 的乾重，以及例如為8%的乾重。
12.如任一前述權利要求所述的紙，其特徵在於，所述表面上的二氧化矽的重量為 0. 5g/m2 至 1. 2g/m20
13.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述紙由纖維素纖維和填料製成，其中相對於所述紙的總乾重，所述填料的量低於22%的乾重，優選低於15%的乾重。
14.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述紙被紋理化或印紋化，從而包括凸出的或凹入的圖案，以及所述塗層很少或根本未改變所述表面的所述紋理。
15.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述紙的厚度為0.Imm至0. 5mm，和/ 或所述紙的重量為100g/m2至300g/m2。
16.如前述任一權利要求所述的紙，其特徵在於，所述紙的本特森粗糙度為lOOmL/min至1500mL/min、優選為200mL/min至1400mL/min，和/或所述紙的本特森孔隙率為400mL/ min至700mL/min、優選為450mL/min至600mL/min，和/或所述紙的貝克平滑度為Is至 30s、優選為2s至25s。
17.製備如前述任一權利要求所述的高級tt光書寫紙和/或印刷紙的方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟通過非接觸型塗布方法，比如幕簾塗布法、凹版印刷滾筒塗布法、或氣刀塗布法，在所述高級紙的至少一個表面上沉積所述塗層。
全文摘要
高級啞光書寫紙和/或印刷紙，其特別地用於膠版印刷，所述紙包括在其至少一個表面上的包含顏料和粘合劑的塗層，所述顏料包含顆粒平均直徑大於或等於3μm的二氧化矽，其中所述二氧化矽以每單位面積所述塗層大於0.4g/cm2但小於1.5g/cm2的量被沉積或者其中相對於所述塗層的總乾重，所述二氧化矽的量可選地或組合地大於6％但低於15％、特別地小於10％的乾重，使用TappiT480標準在75°處測定時，所述紙在所述表面上具有小於3.5％的印刷前光澤度。
文檔編號D21H19/40GK102378841SQ201080015808
公開日2012年3月14日 申請日期2010年3月23日 優先權日2009年4月1日
發明者J-M·博馬林 申請人:阿約威津斯優質紙有限公司