BR112013019987B1 - meio de gravação a jato de tinta e método de impressão - Google Patents
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Abstract
Meio de Gravação a Jato de Tinta, Composição de Revestimento Receptiva a Jato de Tinta e Método de Impressão Um meio de gravação a jato de tinta e uma composição de revestimento para a formação de um meio de gravação a jato de tinta. Em conformidade com um aspecto da presente invenção, um meio de gravação a jato de tinta é revelado, compreendendo um revestimento receptivo a jato de tinta sobre um substrato de papel. O revestimento receptivo a jato de tinta contém uma combinação sinérgica de pigmentos, ligante e um sal de metal multivalente, tal que o meio de gravação a jato de tinta apresenta propriedades de impressão a jato de tinta melhoradas, particularmente quando impresso com uma impressora a jato de tinta de alta velocidade usando tintas pigmentadas.
Description
[0001] O presente Pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório US 61/444.498, depositado em 18 de fevereiro de 2011, do Pedido Provisório US 61/470.810, depositado em 01 de abril de 2011 e do Pedido Provisório US 61/567.181, depositado em 06 de dezembro de 2011, cujos conteúdos são pelo presente incorporados por referência.
[0002] O presente pedido se refere a um meio de gravação a jato de tinta e uma composição de revestimento para a formação de um meio de gravação a jato de tinta. Mais especificamente, a composição de revestimento a jato de tinta revelada neste documento contém um sal multivalente e o meio de gravação resultante é particularmente útil para impressão multicolorida de alta velocidade, tal como impressão a jato de tinta de alta velocidade.
[0003] Tradicionalmente, impressoras para impressão comercial imprimiam catálogos, panfletos e mala direta usando impressão offset. Entretanto, avanços na tecnologia de jato de tinta têm levado a uma penetração aumentada em gráficas comerciais. Tecnologia a jato de tinta fornece uma alternativa de alta qualidade à impressão offsetpara melhora das taxas de resposta, redução de custo e aumento na demanda por produtos. Além de imprimir imagens e textos variáveis de alta qualidade, estas impressoras incorporam um sistema de transporte de papel em rolo, que permite impressão de alto volume rápida. Tecnologia de jato de tinta está agora sendo usada para produção sob encomenda de revistas locais, jornais, impressão de lotes pequenos, de livros-texto e impressão transacional pelo mundo todo.
[0004] Estão sendo desenvolvidos sistemas a jato de tinta contínuos que permitem qualidade, produtividade, confiança e custo de classe offsetcom os benefícios totais de impressão digital para aplicações comerciais de alto volume. Estes sistemas permitem que impressão a jato de tinta contínua se expanda além do núcleo básico das impressoras transacionais e impressão secundária e em aplicações comerciais de alto volume. A tecnologia PROSPER Inkjet da Kodak é um exemplo de tal sistema.
[0005] Em conformidade com certos aspectos da presente invenção, um meio de gravação é descrito, que fornece tempos de secagem rápidos, alto brilho e excelente qualidade de imagem, quando impresso usando dispositivos a jato de tinta de alta velocidade usados em aplicações de impressão comercial.
[0006] A Patente US 7.803.224, intitulada “Paper and Coating Medium for Multifunction Printing” (Schliesman et al.)revela um meio de gravação a jato de tinta que é compatível com impressão offset,a jato de tinta e a laser.Enquanto a formulação revelada funciona bem com muitas impressoras a jato de tinta comerciais, funciona mal com a impressora KODAK PROSPER. O conteúdo da patente ‘224 é pelo presente incorporado por referência.
[0007] O presente Pedido descreve um meio de gravação a jato de tinta e uma composição de revestimento para formar um meio de gravação a jato de tinta. Em conformidade com um aspecto da presente invenção, um meio de gravação a jato de tinta brilhante é revelado, compreendendo um revestimento receptivo a jato de tinta sobre um substrato de papel. O revestimento receptivo a jato de tinta contém uma combinação sinérgica de pigmentos, ligante e um sal multivalente, tal que o meio de gravação a jato de tinta apresenta propriedades de impressão a jato de tinta melhoradas, particularmente quando impresso com impressora a jato de tinta de alta velocidade usando tintas pigmentadas ou a base de corante.
[0008] Em conformidade com certas realizações, o revestimento de papel inclui uma combinação de um pigmento primário e um pigmento secundário. O pigmento primário tipicamente inclui partículas finas tendo um tamanho de partícula médio de menos do que 1 micron. O pigmento secundário pode ser um pigmento áspero tendo um tamanho de partícula médio de cerca de 2 a 5 micra. O revestimento também inclui um ligante e, opcionalmente, um coligante. Tipicamente, um sal multivalente é também incluído na composição de revestimento.
[0009] Carbonato de cálcio fino é particularmente útil como o pigmento primário. Carbonato de cálcio fino fornece alta alvura, brilho e opacidade.
[0010] Outra realização se refere a uma folha revestida que inclui um substrato de papel ao qual o revestimento acima foi aplicado. A folha revestida é altamente absorvente para muitos tipos de tinta. Ela rapidamente absorve tinta de diversas passagens de uma impressora a jato de tinta.
[0011] O revestimento e papel revestido da presente invenção são particularmente úteis tanto com tintas de jato de tinta com corantes ou pigmentadas.
[0012] Outro aspecto da presente invenção se refere a um método de impressão compreendendo o depósito de uma tinta a jato de tinta sobre um substrato revestido, como descrito neste documento. Em conformidade com certos aspectos, a tinta a jato de tinta é depositada a partir de uma impressora a jato de tinta e a tinta a jato de tinta inclui pelo menos um corante baseado em um pigmento em uma composição aquosa.
[0013] O revestimento para produção do meio de gravação a jato de tinta tipicamente inclui pelo menos dois pigmentos, um pigmento primário e um pigmento secundário. O pigmento primário pode ser um pigmento de tamanho de partícula fino, tal como carbonato de cálcio. O pigmento secundário pode ser um pigmento áspero. Os pigmentos primário e secundário tipicamente são pigmentos inorgânicos. Além disso, o revestimento tipicamente inclui um ligante, e, opcionalmente, um coligante. Pigmentos tipicamente compreendem a maior parte da composição de revestimento sobre uma base de peso seco. A menos que de outro modo denotado, quantidades de materiais de componentes são expressados em termos de partes do componente por 100 partes de pigmento total sobre uma base de peso.
[0014] O componente primário do revestimento pode ser um pigmento fino tendo um tamanho de partícula médio (d50) de menos de 1 micron, mais particularmente, de cerca de 0,4 a 0,8 micra e, ainda mais particularmente, de cerca de 0,5 a 0,8 micra. Em conformidade com certas realizações, o pigmento primário pode ter uma distribuição de tamanho de partícula com um d98 de cerca de 0,7 a 5 micra, mais particularmente, cerca de 2 a 3,5 micra. O percentual de um micron pode ser de cerca de 60 a 80%, mais particularmente, cerca de 35 a 75%. Pigmentos primários que são particularmente úteis podem ter uma área de superfície BET na faixa de cerca de 5 - 20, mais particularmente cerca de 8 - 12 m2/g. Em conformidade com certas realizações, o pigmento primário pode ser pelo menos 35 partes, mais particularmente de cerca de 40 a cerca de 90 partes, e, ainda mais particularmente, de cerca de 45 a cerca de 85 partes, por 100 partes de pigmento total por peso. Uma combinação de pigmentos pode ser utilizada no fornecimento do pigmento primário da composição.
[0015] Um carbonato de cálcio terroso fino particularmente útil é COVERCARB® HP, disponível por OMYA AG, Oftringen, Suíça. COVERCARB® HP tipicamente tem um tamanho de partícula médio de cerca de 0,4 a cerca de 0,8 micra. HYDROCARB® 90 é um exemplo de outro pigmento comercialmente disponível, que pode servir como o pigmento primário no presente pedido.
[0016] O pigmente secundário tipicamente é um pigmento maior em tamanho do que o pigmento primário. O tamanho de partícula médio do pigmento secundário tipicamente tem um tamanho de partícula médio de cerca de 2 a 5 micra, mais particularmente cerca de 2,5 a 4 micra. Em conformidade com certas realizações, o pigmento secundário pode ter uma distribuição de tamanho de partícula com um d98 de cerca de 10 a 20 micra, mais particularmente cerca de 12 a 17 micra. O percentual de um micron pode ser de cerca de 10 a 30%, mais particularmente cerca de 15 a 25%. Pigmentos secundários que são particularmente úteis podem ter uma área de superfície BET na faixa de cerca de 2 - 4, mais particularmente cerca de 2,5 - 3,5 m2/g. Quantidades do pigmento secundário são tipicamente não mais do que cerca de 50 partes com base em 100 partes por peso do pigmento total. O pigmento secundário pode estar presente em quantidades maiores do que 5 partes de pigmento por 100 partes totais de pigmento. Em conformidade com certas realizações, o pigmento secundário pode estar presente em quantidades de cerca de 5-30 partes, mais particularmente de cerca de 8-12 partes. Em conformidade com outras realizações, o pigmento secundário pode estar presente em quantidades de cerca de 5-55 partes, mais particularmente de cerca de 10-50 partes. Exemplos de pigmentos secundários incluem carbonatos, silicatos, sílicas, dióxido de titânio, óxidos de alumínio e trihidratos de alumínio. Pigmentos secundários particularmente úteis incluem carbonato de cálcio terroso áspero, tal como CARBITAL® 35 (Imerys, Roswell, Ga.) e HYDROCARB® PG-3. Como com o pigmento primário, o pigmento secundário pode compreender mais do que um pigmento ou tipo de pigmento.
[0017] Em conformidade com certas realizações, o tamanho de partícula médio (mediano) do pigmento secundário é de cerca de 4 a 6, mais particularmente cerca de 5 vezes o tamanho de partícula médio do pigmento primário.
[0018] Os pigmentos suplementares são opcionais e podem incluir pigmentos usados na formulação, conforme necessário, para melhorar o brilho, brancura ou outras propriedades do revestimento. Em conformidade com certas realizações, até um adicional de 20 partes por peso do pigmento de revestimento seco pode ser um pigmento suplementar. Até 15 partes, mais particularmente menos do que 10 partes, do pigmento pode ser um pigmento suplementar, tal como outro pigmento de carbonato, pigmento plástico, TÍO2, ou misturas dos mesmos. Outro pigmento suplementar é dióxido de titânio aniônico, tal como aquele disponível de Itochu Chemicals America (White Plains, NY). Esperas ocas são pigmentos plásticos particularmente úteis para revestir o papel.debrilho Exemplos de pigmentos de esfera oca incluem ROPAQUE 1353 e ROPAQUE AF-1055 (Rohm & Haas, Filadélfia, Pa.). Papéis de brilho mais alto são obteníveis quando pigmentos mais finos são usados, que têm um tamanho de partícula pequeno. As quantidades relativas dos pigmentos suplementares podem ser variadas dependendo da brancura e níveis de brilho desejados. Pigmentos plásticos úteis em conformidade com certos aspectos da presente invenção têm um volume vazio de cerca de 40 - 70%, um tamanho de partícula médio (mediano) de cerca de 0,9 - 1,4 micra e uma temperatura de transição para vidro (Tg) de cerca de 90 - 110 °C.
[0019] Um ligante primário é adicionado ao revestimento para adesão. O ligante primário é compatível com a incorporação de um sal multivalente. Em conformidade com certas realizações, o ligante pode ser um biopolímero, tal como um amido ou proteína. Em conformidade com realizações particularmente úteis, o polímero pode compreender partículas de biopolímero, mais particularmente micropartícuias de biopolímero, e, em conformidade com certas realizações, nanopartícuias de biopolímero. Em conformidade com aspectos particularmente úteis, as partículas de biopolímeros compreendem partículas de amido e, mais particularmente, nanopartícuias de amido tendo um tamanho de partícula médio de menos do que 400 nm. Composições contendo um conjugado de látex de biopolímero compreendendo um complexo aditivo de biopolímero reagido com um agente de reticulação, como descrito em WO 2010/065750, são particularmente úteis. Descobriu-se que ligantes baseados em biopolímero e, em particular, aqueles ligantes contendo partículas de biopolímero, são compatíveis com a inclusão de um sal multivalente na formulação do revestimento e facilitam a produção e processamento do revestimento. Por exemplo, em alguns casos, composições de revestimento podem ser preparadas em sólidos altos, enquanto mantendo viscosidade aceitável para a composição de revestimento. Ligantes de biopolímero que podem ser úteis no presente pedido são revelados nas Patentes US 6.677.386; 6.825.252; 6.921.430; 7.285.586; e 7.452.592 e WO 2010/065750, a revelação relevante em cada um desses documentos é pelo presente incorporado por referência. Um exemplo de um ligante apropriado contendo nanopartícuias de biopolímero é Ecosphere® 2240, disponível a partir de Ecosynthetix Inc.
[0020] O ligante pode também ser um ligante polimérico sintético. Em conformidade com certas realizações, o ligante é compatível com a incorporação de um sal multivalente. O ligante pode ser um látex sintético não iônico ou pode ser um látex sintético aniônico, tal como estireno-butadieno, que foi tornado estável para formulações ou revestimentos contendo sais multivalentes. Esses ligantes que de outro modo seriam incompatíveis com a presença destes sais multivalentes podem ser modificados para torná-los compatíveis através de várias modificações, tais como através do uso de surfactantes particulares. Em algumas realizações, o ligante pode ser uma mistura de ligante de látex polimérico sintético e ligante de látex natural (biopolímero). Em conformidade com misturas particularmente úteis, o ligante sintético pode contabilizar por pelo menos 50% do ligante total por peso, mais particularmente pelo menos cerca de 75% e em certos casos pelo menos cerca de 90%. Um exemplo de uma combinação particularmente útil de ligantes é Ecosphere® 2240, disponível a partir de Ecosynthetix Inc. e XL-2800 (látex SBR aniônico, disponível de OMNOVA Solutions Inc.). Composições contendo cerca de 25% a 50% de Ecosphere por peso baseado no peso de ligante total são particularmente úteis.
[0021] A quantidade total do ligante primário tipicamente é de cerca de 2 a cerca de 15, mais particularmente cerca de 5 a cerca 13, partes por 100 partes de pigmentos totais. Em conformidade com certas realizações, um ligante contendo partículas de biopolímero pode ser o único ligante na composição de revestimento.
[0022] O revestimento pode também incluir um coligante, que é utilizado além do ligante primário. Exemplos de coligantes úteis incluem álcool polivinílico e ligantes de proteína. O coligante, quando presente, tipicamente é usado em quantidades de cerca de 1 a cerca de 10 partes de coligante por 100 partes de pigmento sobre uma base de peso seca, mais particularmente, de cerca de 2 a 7 partes de coligante por 100 partes de pigmento seco. Outro coligante que é útil em algumas realizações é o amido. Tanto amidos catiônicos, quanto aniônicos podem ser usados como coligantes. Amido ADM Clineo 716 é um amido de milho etilado (Archer Daniels Midland, Clinton, Iowa). Penford PG 260 é um exemplo de outro coligante de amido que pode ser usado. Em conformidade com algumas realizações, o revestimento é substancialmente livre (por exemplo, não mais do que 0,2 partes) de qualquer ligante de látex SBR que não seja cálcio estável. Os níveis de ligante devem ser cuidadosamente controlados. Se muito pouco ligante for usado, a estrutura do revestimento pode não possuir integridade física, enquanto se muito ligante for usado, o revestimento pode se tornar menos poroso, resultando em tempos de secagem de tinta mais longos.
[0023] A composição de revestimento também inclui um sal multivalente. Em certas realizações da invenção, o metal multivalente é um cátion divalente ou trivalente. Mais particularmente, o sal de metal multivalente pode ser um cátion selecionado de Mg+2, Ca+2, Ba+2, Zn+2 e Al+3, em combinação com contraíons apropriados. Cátions divalentes, tais como Ca+2 e Mg+2 são particularmente úteis. Combinações de cátions podem também ser usadas.
[0024] Exemplos específicos do sal utilizado no revestimento incluem (mas, sem limitação) cloreto de cálcio, acetato de cálcio, nitrato de cálcio, cloreto de magnésio, acetato de magnésio, nitrato de magnésio, sulfato de magnésio, cloreto de bário, nitrato de bário, cloreto de zinco, nitrato de zinco, cloreto de alumínio, hidroxicloreto de alumínio e nitrato de alumínio. Sais similares serão tido em consideraçãos pelo técnico com conhecimento. Sais particularmente úteis incluem CaCb, MgCb, MgSC>4, Ca(NOa)2 e Mg(NOa)2, incluído versões hidratadas destes sais. Combinações dos sais podem também ser usadas. O sal pode estar presente no revestimento em uma quantidade de cerca de 2,5 a 15 partes, mais particularmente cerca de 3 a 10 partes por peso baseado por 100 partes totais de pigmento.
[0025] Um auxílio de retenção de água pode também ser incluído no revestimento para melhorar a retenção de água. Revestimentos contendo íons multivalentes podem não ter capacidade de retenção de água suficiente para aplicações comerciais. Além de aumentar a retenção de água, uma vantagem secundária é que ele inesperadamente melhora a força de ligação do biopolímero. Puxadas de fita indicam melhor força nas formulações de revestimento, incluindo um auxílio de retenção. Exemplos de auxílios de retenção de água para uso neste documento incluem, mas, sem limitação, óxido de polietileno, celulose hidroxietílica, álcool polivinílico, amidos e outros produtos comercialmente disponíveis vendidos para tais aplicações. Um exemplo específico de um auxílio de retenção apropriado é Natrasol GR (Aqualon). Em conformidade com certas realizações, o auxílio de retenção de água pode estar presente em uma quantidade de cerca de 0,1 a 2 partes, mais particularmente cerca de 0,2 a 1 parte por 100 partes de pigmentos totais.
[0026] Outros aditivos opcionais podem ser usados para variar propriedades do revestimento. Agentes alvejantes, tais como Agente Alvejante Ótico Clariant T26 (Clariant Corporation, McHenry, Ill.) podem ser utilizados. Insolubilizadores ou reticuladores podem ser úteis. Um reticulador particularmente útil é Sequarez 755 (RohmNova, Akron, Ohio). Corantes coloridos podem ser adicionados para ajustar a matiz. Um lubrificante é opcionalmente adicionado para reduzir a resistência quando o revestimento é aplicado com um revestidor de lâmina. Lubrificantes diglicerídeos são particularmente úteis, em conformidade com certas realizações. Estes aditivos opcionais, quando presentes, são tipicamente presentes em uma quantidade de cerca de 0,1 a 5 partes, mais particularmente, cerca de 0,2 a 2 partes por 100 partes de pigmentos totais.
[0027] Composições de revestimento produzidas em conformidade com certos aspectos da presente invenção envolvem uma combinação sinérgica de componentes, para fornecer as qualidades de imagem e impressão desejadas, bem como fornecer uma composição de revestimento que possa ser adequadamente misturada, bombeada e revestida. Consequentemente, a composição de revestimento pode ser obtida equilibrando-se o tamanho de partícula dos pigmentos, nível de pigmento inorgânico e nível de pigmento plástico, para fornecer uma composição de revestimento capaz de ser calandrada para produzir um papel revestido com um brilho de 75 graus de cerca de 50 - 75, mais particularmente de cerca de 55 - 70. Embora o presente pedido seja principalmente direcionado a revestimentos de alto brilho, os revestimentos e condições de revestimento podem ser modificados para produzir graus opaco ou de baixo brilho. Por exemplo, reduzir o pigmento plástico e aumentar a quantidade de carbonato áspero pode resultar em um revestimento apropriado para produzir um papel de grau opaco com um brilho de cerca de 25 - 40, mais particularmente cerca de 30 - 35.
[0028] Para facilitar a manipulação e revestimento da formulação, pode ser benéfico manter a viscosidade Brookfield (90 °F/20 RPM) da formulação em menos do que cerca de 12.000 cps, mais particularmente menos do que cerca de 10000 cps e, em ainda outros casos, menos do que cerca de 5000 cps. Em conformidade com certos aspectos, a viscosidade pode ser entre cerca de 2500 a 4500 cps. Composições de revestimento que são estáveis ao cisalhamento são particularmente úteis. Revestimentos estáveis ao cisalhamento apresentam pouco ou nenhum aumento em viscosidade quando submetidos a cisalhamento significativo. Estabilidade ao cisalhamento pode ser medida submetendo-se um revestimento ao cisalhamento em um misturador, tal como um Eppenbach no ajuste de cisalhamento mais alto, que não resulte em arrastamento de ar e depois medindo-se a viscosidade do revestimento, como comparado a uma composição de controle, que não foi submetida a alto cisalhamento. Dispersantes podem ser um fator na estabilidade ao cisalhamento de uma composição de revestimento.
[0029] Em conformidade com certas realizações, pode ser benéfico manter o percentual de sólidos do revestimento em um nível maior do que cerca de 35%, tipicamente maior do que 40%, em alguns casos, maior do que cerca de 50% e em ainda outros casos, maior do que cerca de 55%. Composições de revestimento tendo teor de sólidos alto, na faixa de cerca de 55 - 65% podem ser particularmente úteis. Produzir uma formulação de revestimento satisfazendo estas propriedades é ainda mais difícil, devido à presença do sal na formulação, que pode interagir com outros componentes da formulação, para aumentar a viscosidade para um ponto, em que o revestimento é comprometido.
[0030] Em conformidade com alguns aspectos, a composição de revestimento pode conter um dispersante que permita que a composição seja formulada em um teor de sólidos alto e ainda mantenha uma viscosidade aceitável. Entretanto, devido aos componentes particulares utilizados para preparar os revestimentos de altos sólidos, dispersantes tipicamente utilizados podem não ser apropriados, porque eles podem levar a viscosidades inaceitáveis. Dispersantes, quando incluídos na formulação, são tipicamente utilizados nas quantidades de cerca de 0,2 - 2 partes, mais particularmente cerca de 0,5 - 1,5 partes por 100 partes de pigmentos totais. Dispersantes que se descobriu serem apropriados para esta aplicação em particular da composição de revestimento incluem dispersantes contendo polímeros com grupos afínicos do pigmento, sais de policarboxilato poliéter e sais de polioxialquileno. Exemplos específicos incluem, sem limitação, os seguintes:
[0031] Exemplos de outros dispersantes úteis incluem Disperbyk- 199 (solução de um copolímero com grupos afínicos do pigmento), Disperbyk-2015 (copolímero de acrilato com grupos afínicos do pigmento) e Anti-Terra 250 (solução de um sal de alquilamônio de um polímero acídico de peso molecular alto), todos fabricados por BYK.
[0032] Técnicas de mistura convencionais podem ser usadas na fabricação deste revestimento. Se amido for usado, ele tipicamente é cozido antes do preparo do revestimento usando um fogareiro para amido. Em conformidade com certas realizações, o amido pode ser reduzido para aproximadamente 35% de sólidos. Separadamente, todos os pigmentos, incluindo o pigmento primário, secundário e quaisquer pigmentos suplementares, podem ser misturados em um misturador utilizando as pás de misturador. O ligante primário é, então, adicionado ao misturador, seguido pelo coligante 1-2 minutos depois. Se for usado amido, ele é tipicamente adicionado ao misturador enquanto está ainda quente do cozimento, aproximadamente 190 °F. O revestimento final é feito por dispersão dos componentes misturados em água. O teor de sólidos da dispersão tipicamente é de cerca de 35% a cerca de 60% por peso. Mais particularmente, os sólidos podem ser cerca de 45% a cerca de 58% da dispersão por peso.
[0033] Ainda outra realização se refere a um papel de impressão melhorado, tendo um substrato de papel ao qual o revestimento foi aplicado em pelo menos uma superfície. Qualquer método ou aparelho de revestimento pode ser usado, incluindo, mas, sem limitação, roll coaters, jet coaters, blade coaters, ou rod coaters. O peso do revestimento é tipicamente cerca de 2 a cerca de 10, mais particularmente cerca de 5 a cerca de 9 libras por 3300 pés2 por lado, para papéis de base tratados na prensa de colagem, pré-revestidos, colados ou não colados. Papéis revestidos variariam tipicamente de cerca de 30 1b. a cerca de 250 lb./300 pés2 de superfície de papel. O papel revestido é, então, opcionalmente supercalandrado utilizando métodos convencionais para o brilho desejado. Em conformidade com certos aspectos da presente invenção, o papel terminado tem um valor brilho de 75° de pelo menos 55%, mais particularmente entre cerca de 58% a 75%. O brilho pode ser medido em conformidade com o padrão TAPPI, “Brilho especular de papel e papel-cartão a 75 graus”, Método de Teste T 480 om-09.
[0034] O substrato ou folha base pode ser um papel base convencional usado em graus offsetconvencionais. O peso/calibre base pode variar de cerca de 60# Text a 9pt. Em conformidade com certos aspectos da presente invenção, a folha base pode ter uma ou mais das seguintes propriedades: lisura Sheffield de menos do que 230, mais particularmente de cerca de 80 - 150, uma porosidade Gurley de cerca de 10-20 segundos, um valor de Teste de Formação MK de mais do que 50 e uma densidade de papel de base de mais do que 13 lbs/calibre pt. para um tamanho de resma de 3.300 pés2.
[0035] O papel revestido terminado é útil para a impressão. A tinta é aplicada ao revestimento para criar uma imagem. Após a aplicação, o veículo de tinta penetra no revestimento e é absorvido no mesmo. O número e uniformidade dos poros do revestimento resultam em absorção de tinta uniforme e rápida, mesmo quando múltiplas camadas de tinta são aplicadas. Esse papel revestido pode também ser bem adequado para impressão multifuncional, por meio de que uma imagem sobre um meio de papel revestido é criada a partir de combinações de corantes ou tintas pigmentadas de impressoras a jato de tinta, de toner de impressoras a laser e tintas de prensas de rotogravura ou flexográficas.
[0036] Outro aspecto do presente pedido se refere a um método de impressão, em que o meio de gravação a jato de tinta acima descrito é impresso com uma impressora a jato de tinta. Em conformidade com certas realizações, a impressora emprega pelo menos um corante a base de pigmento em uma composição de tinta aquosa. Os corantes a base de pigmentos podem ser estabilizados utilizando dispersantes aniônicos. Tais dispersantes podem ser poliméricos, contendo subunidades de repetição, ou podem ser monoméricos por natureza. O método de impressão pode empregar uma impressora a jato de tinta comercial de alta velocidade, por exemplo, em que a impressora aplica imagens coloridas a partir de pelo menos duas cabeças de impressão diferentes, preferencialmente cabeças de impressão de largura total com relação ao meio, em sequência em que as diferentes partes coloridas das imagens são registradas.
[0037] Um tipo de tecnologia de impressão, comumente referida como impressão a jato de tinta “contínua” ou “de fluxo contínuo”, usa uma fonte de tinta pressurizada, que produz um fluxo contínuo de goticulas de tinta. Impressoras a jato de tinta contínuas convencionais utilizam dispositivos de carga eletrostática que são colocados perto do ponto em que um filamento de fluido de trabalho se quebra em goticulas de tinta individuais. As goticulas de tinta são eletricamente carregadas e depois direcionadas para uma localização apropriada por eletrodos de deflexão tendo uma diferença de potencial grande. Quando nenhuma impressão é desejada, as gotículas de tinta são defletidas em um mecanismo de captura de tinta (receptor, interceptor, calha etc.) e recicladas ou descartadas. Quando a impressão é desejada, as gotículas de tinta não são defletidas e permitidas atingir um meio de impressão. Alternativamente, gotículas de tinta defletidas podem ser permitidas atingir um meio de impressão. Alternativamente, gotículas de tinta defletidas podem ser autorizada a atingir o meio de impressão, enquanto gotículas de tinta não defletidas são coletadas no mecanismo de captura de tinta.
[0038] Tipicamente, os dispositivos de impressão a jato de tinta contínuos são mais rápidos do que dispositivos por gotículas sob demanda e produzem imagens e gráficos impressos de mais alta qualidade. Entretanto, cada cor impressa requer uma formação, deflexão e sistema de captura de gotícula individuais. Exemplos de impressoras a jato de tinta contínuas convencionais são descritos na Patente US 1.941.001, emitida para Hansell em 26 de dezembro de 1933; Patente US 3.373.437, emitida para Sweet et dl. Em 12 de março de 1968; Patente US 3.416.153, emitida para Hertz et al. em 06 de outubro de 1963; Patente US 3.878.519, emitida para Eaton em 15 de abril de 1975; e Patente US 4.346.387, emitida para Hertz em 24 de agosto de 1982. Outro tipo de impressora a jato de tinta de fluxo contínuo é revelado na Patente US 6.554.410, para Jeanmaire, et al. O aparelho inclui um mecanismo de formação de gota de tinta operável para criar seletivamente um fluxo de gotículas de tinta tendo uma pluralidade de volumes. Adicionalmente, um defletor de gotículas tendo uma fonte de gás é posicionado em um ângulo em relação ao fluxo das gotículas de tinta e é operável para interagir com o fluxo de gotículas a fim de separar as gotículas tendo um volume de gotículas de tinta tendo outros volumes. Um fluxo de gotículas de tinta é direcionado para atingir um meio de impressão e o outro é direcionado para um mecanismo receptor de tinta. Os conteúdos das patentes acima identificadas são pelo presente incorporados por referência.
[0039] Os seguintes exemplos não limitadores ilustram aspectos específicos da presente invenção.
[0040] As formulações abaixo fora revestidas em papel-base 80# na usina de NewPage, Wickliffe, KY por meio de um revestidor de lâmina a 6,5 lbs (por 3.300 pés2). O papel-base usado para este exemplo tipicamente contém uma mistura de fibras de madeira mole e de madeira dura. Fibras de madeira mole tipicamente são presentes em uma quantidade de cerca de 0 - 25% e fibras de madeira dura estão presentes em uma quantidade de cerca de 100 - 75%. Em conformidade com um papel-base particularmente útil, as fibras de madeira macia e de madeira dura estão presentes em uma razão de 15% a 85%, respectivamente. O papel-base tipicamente inclui de cerca de 40 - 50 lb/ton de amido para prensa de colagem e em realizações particulares, cerca de 45 lg/ton de amido para prensa de colagem.
[0041] Os revestimentos receptivos de jato de tinta foram revestidos sobre um aplicador de revestimento em lâmina de mesa e calandrados a 1200 PLI/100 °F utilizando 3 nips/lado. Um alvo de teste foi impresso sobre o papel resultante com uma impressora Kodak 5300 contendo tintas pigmentadas Kodak padrão. Um lote Dmax ciano ou preto foi medido para marmorização utilizando um Sistema de Análise de Imagem IAS Pessoal fabricado por QEA. Marmorização é uma desuniformidade de densidade que ocorre em uma baixa frequência espacial (isto é, ruído em uma escala áspera). Um valor de marmorização mais baixo indica melhor desempenho.
[0042] A Tabela 1 fornece variações não limitadoras para vários componentes de uma formulação de revestimento a jato de tinta em conformidade com certos aspectos da presente invenção.
[0043] Tabela 1: Variações de Formulação de Revestimento Não Limitadoras
[0044] A Tabela 2 fornece uma formulação representativa em conformidade com um aspecto particular da presente invenção. A formulação fornece tempo de secagem e qualidade de imagem excelentes quando impressa com impressora Kodak 5300. Esta impressora simula o desempenho observado com a impressora Kodak PROSPER de alta velocidade.
[0045] Várias composições de revestimento foram preparadas e revestidas sobre um aplicador de revestimento em lâmina de mesa. O alvo de peso do revestimento foi de 6,5# C2S aplicado a Base 80# Wickliffe. Amostras com viscosidade maior do que 10.000 cps não foram revestidas. Amostras foram testadas com relação a sólidos, pH, Brookfield a 20 rpm, Hercules a 4400 rpm e AA-GWR. As amostras revestidas foram tratadas sob as seguintes condições supering: 1200 PLI, 25 FPM, 100 °F, 3 nips/lado.
[0046] Os resultados são fornecidos abaixo na Tabela 3. Os dados mostram que há um equilíbrio delicado entre a razão de pigmento de revestimento, fabricabilidade e brilho. Se o nível de pigmento plástico for muito alto, alto brilho pode ser obtido, mas a viscosidade é muito alta, tornando o revestimento não passível de ser aplicado. Se o nível de pigmento plástico for muito baixo, a viscosidade pode ser reduzida, mas o brilho é muito baixo. Dos três pigmentos, o carbonato áspero tem a mínima interação com o sal. Ao incorporar o carbonato áspero, bom brilho pode ser obtido, enquanto reduzindo a viscosidade. Tabela 3A:
[0047] Os efeitos das razões de pigmentos foram avaliados preparando-se composições contendo diferentes razões de três pigmentos e medindo-se viscosidade (viscosidade Brookfield a 90 °F), conforme estabelecido na Tabela 4. Tabela 4: Resumo dos Dados das Tabelas 3A e 3B
[0048] Sterling Ultra Gloss não tem sal e consequentemente tem uma qualidade de imagem muito pobre.
[0049] Várias composições de revestimento foram preparadas e aplicadas sobre um aplicador de revestimento em lâmina de mesa utilizando uma quantidade aumentada de pigmento secundário. O peso alvo do revestimento foi de 6,5# CIS aplicado a Base Wickliffe 80#. Amostras foram testadas com relação a sólidos, pH, Brookfield a 20 rpm, Hercules a 4400 rpm e AA-GWR. As amostras revestidas foram tratadas sob as seguintes condições supering: 1200 PLI, 25 FPM, 100 °F, 3 nips/lado. Os resultados são fornecidos abaixo na Tabela 5.
[0050] Tabela 5A:
[0051] Tabela 5B:
[0052] Os efeitos de razões de pigmento foram avaliados através do preparo de composições contendo razões diferentes de três pigmentos e medição de viscosidade (viscosidade Brookfield a 90 °F), como estabelecido na Tabela 6.
[0053] Tabela 6: Resumo de Dados das Tabelas 5A e 5B
[0054] Os efeitos da incorporação de um dispersante na formulação foram avaliados através do preparo de composições contendo dispersantes diferentes e medição de viscosidade (viscosidade Brookfield a 90 °F), como estabelecido nas Tabelas 7 e 8.
[0055] Tabela 7
[0056] Como ilustrado na Tabela 7, composições com altos sólidos sem um dispersante ou com um dispersante padrão (Dispex N-40, Sal de sódio de um polímero acrílico, BASF) apresentam viscosidades inaceitavelmente altas, que tornam as composições inapropriadas para operações de revestimento convencionais. Composições contendo os dispersantes, como descrito neste documento, apresentam viscosidades aceitáveis e são apropriadas para operações de revestimento convencionais. Estabilidade ao cisalhamento fornece alguma indicação da adequação de uma composição de revestimento para operações de revestimento típicas. Estabilidade ao cisalhamento pode ser medido submetendo-se o revestimento ao cisalhamento em um misturador Eppenbach (30 minutos a cisalhamento máximo sem arrastamento de ar (tipicamente a uma taxa de cisalhamento de cerca de 3.000 a 30.000, mais particularmente cerca de 8.000 a 25.000 e ainda mais particularmente cerca de 9.000 a 12.000 s1)) e depois medindo-se a viscosidade. Preferencialmente, a viscosidade da composição de revestimento após ser submetida a alto cisalhamento está dentro de cerca de 35%, mais particularmente cerca de 25% e ainda mais particularmente cerca de 10% da viscosidade inicial. Composições de revestimento que apresentam viscosidades após o cisalhamento que sejam significativamente diferentes das viscosidades iniciais podem não ser estáveis ao cisalhamento e podem resultar em problemas na produção. As composições estabelecidas nos exemplos 7-1 a 7-4 apresentaram viscosidade aceitável após serem submetidas a alto cisalhamento e são consideradas como sendo estáveis ao cisalhamento. Dispersantes particularmente úteis incluem aqueles que fornecem viscosidades Brookfield mais baixas, enquanto apresentando mudança mínima na viscosidade após o cisalhamento ser aplicado.
[0057] Tabela 8
[0058] Como ilustrado na Tabela 8, composições de altos sólidos contendo os dispersantes estabelecidos nestes exemplos apresentaram viscosidades e estabilidade ao cisalhamento aceitáveis. Consequentemente, estas composições seriam apropriadas para operações de revestimento convencionais. Em alguns casos, pode ser desejável reduzir o teor de sólidos dos revestimentos para baixar a viscosidade do revestimento para uma faixa que seja apropriada para uma operação de revestimento em particular.
[0059] Enquanto esta invenção foi descrita em detalhes com referência a certas realizações, deve ser tido em consideração que a presente invenção não é limitada àquelas realizações precisas. Ao invés disso, em vista da presente revelação, muitas modificações e variações se apresentariam àqueles versados na técnica sem se afastar do escopo e espírito desta invenção.
Claims (14)
1. Meio de Gravação a Jato de Tinta, compreendendo: um substrato de papel; e um revestimento receptivo a jato de tinta compreendendo um pigmento primário tendo um tamanho médio de partícula de menos do que 1 micron; um pigmento secundário tendo um tamanho médio de partícula de 3 a 5 micra; um sal multivalente; e um ligante, caracterizado por que dito ligante é compatível com o sal multivalente e presente numa quantidade de 2 a 15 partes por peso de baseado em 100 partes de pigmentos totais; em que o ligante compreende um ligante de látex natural compreendendo nanopartículas de amido tendo um tamanho médio de partícula de menos do que 400 nm ou o ligante compreende um conjugado de biopolímero de látex compreendendo um complexo aditivo de biopolímero reagido com um agente de reticulação.
2. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o meio de gravação a jato de tinta tem um brilho 75° TAPPI de 55 a 75%.
3. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o meio de gravação a jato de tinta tem um brilho 75° TAPPI de 25 a 40%.
4. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que dito ligante compreende um ligante de látex estireno butadieno sintético aniônico estabilizado.
5. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que cada um de ditos pigmentos primário e secundário compreende carbonato de cálcio.
6. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que dito revestimento compreende uma mistura de um ligante de látex sintético e um ligante de látex natural.
7. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o sal de metal multivalente é selecionado a partir do grupo que consiste em cloreto de cálcio, acetato de cálcio, nitrato de cálcio, cloreto de magnésio, acetato de magnésio, nitrato de magnésio, sulfato de magnésio, cloreto de bário, nitrato de bário, cloreto de zinco, nitrato de zinco, cloreto de alumínio, hidroxicloreto de alumínio, nitrato de alumínio e misturas dos mesmos.
8. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 7, caracterizado por que o sal de metal multivalente compreende cloreto de cálcio.
9. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que compreende ainda um pigmento plástico presente numa quantidade de 5 a 15 partes por 100 partes de pigmentos totais.
10. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o dito pigmento primário compreende carbonato de cálcio presente numa quantidade de 45 a 85 partes com base em 100 partes de pigmentos totais e dito pigmento secundário compreende carbonato de cálcio presente numa quantidade de 10 a 50 partes com base em 100 partes de pigmentos totais.
11. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o substrato de papel tem uma lisura Sheffield dentre 80 e 150.
12. Meio de Gravação a Jato de Tinta, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o revestimento receptivo a jato de tinta compreende um dispersante selecionado a partir do grupo que consiste em dispersantes contendo polímeros com grupos afínicos do pigmento, sais de policarboxilato poliéter e sais de polioxialquileno.
13. Método de Impressão, compreendendo: fornecer um meio de gravação a jato de tinta conforme definido em qualquer Reivindicação anterior; e aplicar uma tinta a jato de tinta a dito meio de gravação a jato de tinta, caracterizado por que dita tinta compreende uma composição de tinta aquosa compreendendo um corante a base de pigmento.
14. Método de Impressão, de acordo com a Reivindicação 13, caracterizado por que a tinta a jato de tinta é aplicada ao meio de gravação utilizando uma cabeça de impressão a jato de tinta contínua.
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