CN105050826A

CN105050826A - 未涂布的记录介质

Info

Publication number: CN105050826A
Application number: CN201380071879.2A
Authority: CN
Inventors: J.L.斯托夫弗; T.R.奧斯瓦德; X.付; L.帕尔
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2013-01-30
Filing date: 2013-01-30
Publication date: 2015-11-11
Anticipated expiration: 2033-01-30
Also published as: EP2951027B1; EP2951027A1; WO2014120147A1; EP2951027A4; CN105050826B

Abstract

未涂布的记录介质包含硬木纤维、软木纤维和热磨机械浆纤维的共混物。总纤维含量为所述未涂布的记录介质的总wt%的至少80wt%。相对于所述总纤维含量，所述硬木纤维的范围是约20wt%至70wt%，所述软木纤维的范围是约30wt%至50wt%，且所述TMP纤维的范围是约10wt%至40wt%。一种或多种填料的范围是所述未涂布的记录介质的总wt%的约3wt%至14wt%。所述介质具有i)约45g/m²至63g/m²的纸张定量，ii)约0.14mNm至0.30mNm的MDL&W5°抗弯刚度和约0.12mNm至0.15mNm的CDL&W5°抗弯刚度，和iii)约1.25至1.60的归一化不透明度。

Description

未涂布的记录介质

背景技术

用于激光印刷和喷墨印刷的介质通常具有约75 g/m²(gsm)至约90 g/m²(gsm)的重量。在该重量范围内的介质对于激光印刷而言可能是合意的，至少一部分是因为该介质所表现出的不透明度特性，以及由该介质在减少或消除起皱和卡纸方面实现的印刷性能。具有上文提供的重量范围内的重量的介质对于喷墨印刷而言也可能是合乎需要的，至少一部分是因为使透背(即，透印(strikethrough))减至最少或消除。

附图说明

通过参照下文的详细描述和附图将使得本公开的实施例的特征和优点变得显而易见。

图1是示出了实施例2的样品1至样品7(表2)的实际平均不透明度对预测平均不透明度的曲线图。

图2是示出了实施例2的样品1至样品7(表2)的通过打印机的纸张和几何平均刚度对热磨机械浆(TMP)%和纸张定量的曲线图；

图3是示出了实施例2的样品1至样品7(表2)的油墨透印百分数对平均不透明度的曲线图；和

图4是示出了本公开的方法的实施例的流程图。

具体描述

本公开总体上涉及未涂布的记录介质。本文所公开的未涂布的记录介质的实例是轻量定度纸(cut size paper)，其具有约45 g/m²(gsm)至约70 g/m²(gsm)的纸张定量。在某些情况下，所述重量为约50 gsm至约63 gsm。当移动至较低的纸张定量使打印机中保留送纸可靠性，同时保持良好的不透明度以避免图像透背时，通常会遇到一些困难。本公开的实例有利地包括表现出可靠的送纸和期望的不透明度的轻量定度纸。

在本文所公开的介质实例中，纤维量(和纤维的类型)与填料类型和填料量之间的平衡已经被确定，以使得填料量减少而不会不利地影响期望的质量，例如重量、刚度、不透明度和亮度。事实上，本文所公开的介质实例的刚度有助于使轻量定度纸在多种印刷系统(包括激光打印机和喷墨打印机)中可靠地工作。据信本文所公开的轻量定度纸的走纸能力(runability)得到增强。例如，当与其它可商购的轻量定度纸相比较时，据信本文所公开的轻量定度纸的实例将表现出减少或消除卡纸和起皱。本文所公开的未涂布的记录介质的一些实例还尤其适用于喷墨印刷系统。所述轻量定度纸的这些实例能够使喷墨着色剂保持在表面上并由此表现出期望的最小的透背(透印)。

本文所公开的未涂布的记录介质的实例可以比其它可商购的纸薄且轻约20%(例如，相比于75 gsm为60 gsm)。本文所公开的薄且轻量的实例提供了许多优点。例如，使用较少的原材料来制造轻量定度纸，并且较轻重量的纸可能会导致纸本身和由所述纸制成的小册子或其它产品的较低的运输成本。此外，较薄的纸比较厚的纸需要更少的在储柜、打印机纸托盘、公文包等中的存储空间。另外，在较薄的纸上，激光打印机可使用较少的电力来定影(fusing)墨粉。

未涂布的记录介质(即，轻量定度纸)的实例包括硬木纤维和软木纤维以及通过热磨机械制浆(TMP)形成的纤维(在本文中称为“TMP纤维”)的共混物的纸浆(例如，化学纸浆)。合适的硬木纤维的实例包括源自落叶树(被子植物)例如桦树、白杨、橡树、山毛榉、枫树和桉树的纸浆纤维。合适的软木纤维的实例包括源自针叶树(裸子植物)例如不同品种的冷杉、云杉和松树(例如，火炬松、湿地松、科罗拉多云杉、香脂冷杉和花旗松)的纸浆纤维。合适的TMP纤维的实例包括上面列出的硬木纤维和软木纤维(例如，白杨和枫树是常见的TMP纤维，并且松树软木也可以用于TMP纤维)。

在一个实例中，未涂布的记录介质包含漂白化学美国北部硬木纤维、漂白化学美国南部软木纤维和Tembec Inc. (Temiscamingue，QC，Canada) Tempcel白杨TMP纤维的共混物。在根据本公开的介质的实例中，所使用的硬木纤维对软木纤维对TMP纤维的比率可以为约70:20:10至约30:30:40。在另一实例中，硬木纤维对软木纤维对TMP纤维的比率为约50:30:20。

所述未涂布的记录介质具有所述未涂布的记录介质的总wt%的至少约80wt%的总纤维含量。如本文所用的“wt%”是指基于所述未涂布的记录介质的总干重的干重百分数。总纤维含量等于100 wt%减去总填料wt%减去任意其它成分(包括，例如施胶剂、淀粉和盐)的wt%。在一个实例中，所述总纤维含量为约85 wt%至约95 wt%。

在本公开的介质的实例中，所述硬木纤维以相对于总纤维含量的约20 wt%至约70 wt%的量存在，所述软木纤维以相对于总纤维含量的约20 wt%至约50 wt%的量存在，并且所述TMP纤维以相对于总纤维含量的约10 wt%至约40 wt%的量存在。

可以经由任何已知的制浆方法制备硬木纤维和软木纤维的共混物，例如举例来说化学制浆方法。在一个实例中，硬木纤维和软木纤维为化学制浆纤维。两种合适的化学制浆方法包括硫酸盐(kraft)法和亚硫酸盐法。在另一实例中，硬木纤维和软木纤维中的一部分为化学制浆纤维，且硬木纤维和软木纤维中的一部分为机械制浆纤维。在后一实例中，化学制浆纤维的量为总纤维含量的至少60 wt%，且机械制浆纤维的量为总纤维含量的至多40 wt%。

如本文所使用的，“TMP”意在包括两个过程。在一个过程中，通过使用热量以软化屑片来物理研磨木屑或原木以制备TMP纤维(热磨机械浆)。在另一过程中，加入CTMP(化学热磨机械浆)或BCTMP(漂白化学热磨机械浆)、化学物质以帮助软化木屑，但相比于化学纸浆使用较低的化学和暴露时间水平。

要理解的是，本文所公开的实例中使用的硬木纤维、软木纤维和TMP纤维不是膨胀纤维，并且所述未涂布的记录介质不包含任何膨胀纤维。膨胀纤维为已经过使纤维膨胀的处理工艺的硬木纤维和/或软木纤维。膨胀纤维显示出类似凝胶的抗沉降性。形成膨胀纤维的处理工艺的一个实例使用具有1.5升的原纤化区(fibrillating zone)体积和五个叶轮的卧式精磨机(horizontal fine media mill)。可加入膨胀纤维以增加所得介质的强度；然而，本文所公开的轻量定度纸在不包含膨胀纤维下显示出期望的刚度。

所述未涂布的记录介质还包含填料。如上所述，已选择纤维对填料的比率以得到本文所公开的轻量定度纸的实例，其具有期望的刚度和不透明度。总体而言，已经增加了纤维的量，并且已经减少了填料的量。在一个实例中，未涂布的记录介质中所包含的填料的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约3 wt%至约14 wt%。在本文所公开的一些实例中，所述未涂布的记录介质可包含每短吨(2000 lbs)纤维约65 lbs的填料至每短吨纤维约122 lbs的填料(即，每公吨(1000 kg)纤维约33 kg的填料至每公吨纤维约61 kg的填料)。

在一个实例中，所述未涂布的记录介质可以包含具有约40%硬木纤维、约30%软木纤维和约30%TMP纤维的纤维共混物以及约9 wt%的填料(约6 wt%碳酸钙和约3 wt%二氧化钛)，以获得轻量的(约52 gsm纸张定量)、具有期望的不透明度(约83)，并具有期望的刚度(即，在打印机上显示出期望的走纸能力)的薄纸。

合适的填料的实例包括二氧化钛(TiO₂)、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、滑石、粘土(例如，煅烧粘土、高岭土或其它层状硅酸盐)、硫酸钙或其组合。合适的填料组合的一个实例是碳酸钙(沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙或其组合)与二氧化钛。合适的填料组合的另一实例是沉淀碳酸钙与二氧化钛。这些组合可以包含(未涂布记录介质的总wt%的)约0.7 wt%至约5 wt%的二氧化钛和(未涂布记录介质的总wt%的)约2 wt%至约9 wt%的碳酸钙(沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙或其组合)。在另一实例中，碳酸钙和二氧化钛的组合包含约2.2 wt%至约5 wt%的碳酸钙(沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙或其组合)和约1 wt%至约2.7 wt%的二氧化钛。在一个实例中，填料是一种或多种碳酸钙和二氧化钛的组合，并且不包含其它填料。填料组合的另一实例包含高岭土和滑石与二氧化钛，含有或不含其它填料。在一个实例中，高岭土/滑石对二氧化钛的比率为约10:1至约1:5；或约3:1至约1:1。

在本文所公开的实例中，碳酸钙和二氧化钛的组合对于部分地实现期望的不透明度和期望的亮度(二者均在下文中进一步讨论)而言可以是合意的。在美国出售的许多目前可获得的办公用纸(在常规重量75 gsm之内或之上)使用大量的碳酸钙以获得不透明度和亮度。作为一个实例，使用X-射线荧光分析器对在美国出售的定度办公用纸的40个样品测试了填料含量。发现这些纸的每一种的填料范围均包含小于1%的滑石、小于0.2%的粘土、约13%至约23%的碳酸钙以及痕量(等于或小于0.1%)的二氧化钛，其中每个%均按纸的干重计。

这些结果表明，在美国常规重量的市售纸依赖于碳酸钙作为填料，有可能部分因为这种特定填料增加了纸亮度。从这些结果来看，似乎能够容易地制造含有碳酸钙和少量的滑石和/或粘土以及痕量的二氧化钛的轻量定度纸。然而，已发现减少的填料量会对亮度和不透明度造成不利影响。对亮度的这种不利影响通过实施例1中的Askul纸得到了证明，实施例1表明含有减少量的碳酸钙、少量的粘土和痕量的二氧化钛的轻量定度纸不能获得具有期望亮度的轻量定度纸。在确定为了获得具有期望的刚度、不透明度和亮度的轻量定度纸的纤维和填料之间的适当平衡时，本发明人已令人惊讶地发现，在一个实例中，通过增加二氧化钛的量和减少沉淀碳酸钙的量，能够获得具有期望刚度、不透明度和亮度的轻量定度纸。

二氧化钛是可例如以商品名 TI-PURE® RPS VANTAGE®商购(E. I. du Pont de Nemours and Company)。可通过煅烧粗制钙氧化物来获得沉淀碳酸钙。加入水以获得氢氧化钙，然后使二氧化碳通过溶液以沉淀期望的碳酸钙。沉淀碳酸钙也可例如以商品名OPACARB® A40和ALBACAR® HO DRY商购(二者均可获自Minerals Technologies Inc.)。研磨碳酸钙可例如以商品名OMYAFIL®、HYDROCARB 70®和OMYAPAQUE®商购，它们均可获自Omya North America。可商购的填料粘土的实例为KAOCAL^TM、EG-44和B-80，它们均可获自Thiele Kaolin Company。可商购的滑石的一个实例为FINNTALC^TM F03，其可获自Mondo Minerals。

所述未涂布的记录介质还可以包含施胶压榨(size press)(或表面)淀粉添加剂、内部淀粉添加剂或内部施胶剂。合适的施胶压榨/表面淀粉添加剂的一个实例为2-羟乙基淀粉醚，其可以商品名PENFORD® Gum 270 (Penford Products, Co.)商购。当包含施胶压榨/表面淀粉添加剂时，其用量可为约30 kg/吨纸至约50 kg/吨纸。在一个实例中，施胶压榨/表面淀粉添加剂的量为约45 kg/吨纸(即，约100 lbs/吨纸)。合适的内部淀粉添加剂的实例为阳离子马铃薯淀粉，其可以商品名STA-LOK^TM 400商购自Tate & Lyle。当包含内部淀粉添加剂时，其用量可为约3 kg/吨纸至约6 kg/吨纸。在一个实例中，内部淀粉添加剂的量为约2.7 kg/吨纸(即，约6 lbs/吨纸)。合适的内部施胶剂的实例包括烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐。AKD可以商品名HERCON® 80商购(Hercules, Inc.)，并且可按约1.0 kg/吨纸至约3.0 kg/吨纸的量使用。在一个实例中，所包含的AKD的量为约1.8 kg/吨纸(即，约4 lbs/吨纸)。当包含烯基琥珀酸酐时，其用量为约0.5 kg/吨纸至约2.5 kg/吨纸。在一个实例中，所包含的烯基琥珀酸酐的量为约1.6 kg/吨纸(即，约3.5 lbs/吨纸)。对于本文所提供的以每吨纸、每克纸等计的量，要理解为所述纸是指未涂布的记录介质。

当需要将未涂布的记录介质用于喷墨(或多用途)印刷时，所述介质还可包含盐，其在造纸工艺过程中在施胶压榨时加入。合适的盐的实例包括氯化钙(CaCl₂)、氯化镁 (MgCl₂)、氯化铝(AlCl₃)、硫酸镁(MgSO₄)及其组合。所述盐可以约4000 μg/克纸至约9500 μg/克纸的任意量添加。加入盐可赋予所述未涂布的记录介质使着色剂(例如，存在于喷墨油墨中)保持在所述未涂布的记录介质的表面处的能力，从而改善透背(即，透印，或能够透过纸的另一侧看到印刷在纸的一侧上的油墨的量)以及其它印刷质量(黑色光密度、色饱和度等)。

所述未涂布的记录介质表现出许多使轻量定度纸可靠且适用于各种印刷技术的特性。这些特性包括刚度(抗弯刚度和抗拉刚度)、不透明度(既报告为不透明度也报告为归一化不透明度(在下文讨论))和亮度。

本文所公开的未涂布的记录介质的实例具有至少0.14 mNm(毫牛顿米)的纵向 Lorentezen & Wetter (L&W) 5度抗弯刚度。所述纵向L&W 5度抗弯刚度的一些实例扩大至0.30 mNm。本文所公开的未涂布的记录介质的实例具有约0.12 mNm至约0.15 mNm的横向Lorentezen & Wetter (L&W) 5度抗弯刚度。可以使用例如可获自Lorentezen & Wetter的L&W弯曲测试仪(参见http://www.lorentzen-wettre.com/images/stories/LorentzenWettre/PDF_ product_info/LW_Bending_Tester_160.pdf)来测量L&W刚度。通常通过将样品的一端固定同时将另一端弯曲至选定的角度(例如0°至5°)来测量L&W刚度。L&W弯曲测试仪是自动的并实施这些步骤。通过该测试仪来测量使样品弯曲的力。还使用样品尺寸、弯曲角度和力通过该测试仪来计算抗弯刚度。还可使用例如可获自Alat Uji的Clark刚度测试仪来测量Clark刚度方面的刚度。在一个实例中，未涂布的记录介质的实例的Clark刚度在纵向上可为约70 cm³/100至约100 cm³/100，并且所述未涂布的记录介质的实例的Clark刚度在横向上可为约25 cm³/100至约45 cm³/100。本文所公开的未涂布的记录介质的实例的刚度值为所述轻量定度纸提供了足以防止纸在印刷过程中起皱和/或卡纸的刚性。

本文所公开的介质的实例进一步表现出约1.4至小于约2.5的纵向(MD)抗拉刚度对横向(CD)抗拉刚度的比率。在一个实例中，轻重量纸具有约1.8的MD/CD抗拉刚度比率。与此相反，报纸或杂志纸一般表现出约3至约5的MD抗拉刚度对CD抗拉刚度的比率。

本文所公开的未涂布的记录介质的实例还具有约78至约87的不透明度。在本文所公开的介质的实例中，所述不透明度为约82。对于本文所公开的实例而言，最大不透明度可高达88。不透明度是纸的光学性质，并且可通过反射率测量的比率来确定。TAPPI不透明度(即，使用89%反射率背衬测量的不透明度)是一种可使用的不透明度值。TAPPI不透明度为样品在衬以黑色背衬时的反射率与样品在衬以具有89%的已知反射率的白色背衬时的反射率之比的100倍。因此，不透明度为无量纲特性。可使用亮度和色彩仪(brightness and color meter)来进行反射率测量。当填料的量增加时，通常获得较高的不透明度值。然而，已发现在本文所公开的实例中，可通过较少量的本文所公开的填料来实现期望的不透明度水平。

此外，根据本公开的未涂布的介质的实例显示出约1.25至约1.60的归一化不透明度。如本文所用，“归一化不透明度”是所述(实际或预测的)不透明度除以按克每平方米计的纸张定量。归一化不透明度(在本文也称为“不透明度指数”)以无量纲数的形式报告。在本公开的其它实例中，所述未涂布的介质表现出约1.30至约1.48的归一化不透明度。与此相反，一些较高的纸张定量(例如，超过75 gsm)表现出约1.16至约1.18的归一化不透明度。

更进一步地，本公开的发明人已经发现可使用不透明度模型准确地预测未涂布的介质的实例的不透明度。将碳酸钙、二氧化钛的量和纸张定量包括在线性模型中，并且有利地发现其可解释95%的实际不透明度值。参见例如图1中的相比于实际数据点(实际数据点来自在实施例2中样品1到样品7(表2，下文)上进行的实际不透明度测试)的预测线。“P”代表概率值，“RSq”代表R-平方(R-平方用于描述回归线拟合一组数据的相关程度，其中接近1.0的R-平方表示回归线很好地拟合所述数据－在当下情况中的R-平方为0.95)，并且“RMSE”表示均方根误差。图1示出了线性模型(紧接着在下文更详细地描述)是良好的模型并且可以用来预测未进行的试验点的不透明度。

所述模型使用以下方程：

透明度= 46.4 + 1.4(%CaCO₃)+1.8(%TiO₂)+ 0.44(以gsm表示的纸张定量)

对于包含6%CaCO₃、3%TiO₂且具有52 gsm的纸张定量的轻量定度纸的实例而言，所述模型预测出约83的不透明度：

46.4 + 1.4(6) + 1.8(3) + 0.44(52)= 83.08。

因此，本发明人已经发现，可使用3个在上述模型中指出的变量将如本文所公开的未涂布的介质的实例设计成不透明度目标。

根据所述模型的不透明度预测的实例示于下表1中：

表1

本文所公开的未涂布的记录介质的实例还具有约3 wt%至约10 wt%的灰分含量。所述灰分含量通常等于填料的量。因此，所述灰分含量也可表示为基于所使用的填料的干重的百分数。然而，来自燃烧的灰分含量可小于如通过室温技术所确定的填料水平。据信如果灰分含量较高，则会对刚度造成不利影响，而如果灰分含量较低，则会对不透明度造成不利影响。在一个实例中，所述灰分含量为约6 wt%至约7 wt%。

如上文所提及的，即使纸的重量减少，所述未涂布的记录介质的实例的亮度也是理想的。亮度可随着填料的量增加(例如，碳酸钙的量增加)而增加。然而，增加填料的量通常使纸的刚度降低。本文所公开的未涂布的记录介质具有减少量的填料、期望的亮度和期望的刚度。在一个实例中，使用本文所提供的范围内的沉淀碳酸钙和二氧化钛的组合实现该期望的质量和低填料水平。

在本文所公开的未涂布的介质的实例中，ISO亮度为约80至约84(以1至100的尺度)。通常，可使用光源C和2°观测器条件来测量ISO 2470亮度。据信可通过以所提供范围的上限的量包含碳酸钙和二氧化钛来增加ISO亮度。或者或另外，可向轻量定度纸中加入一种或多种光学增白剂(OBA)和/或荧光增白剂(FBA)来增加亮度。增白剂的基本类型包括三嗪-芪类（二-、四-或六磺化的三嗪-芪类）、香豆素类、咪唑啉类、二唑类、三唑类、苯并噁唑啉类和二苯基-芪类。可以按约0.5 kg/吨纸至约15 kg/吨纸的总量加入所述一种或多种光学增白剂和/或荧光增白剂。可在湿部(wet end)或施胶压榨中加入所述一种或多种光学增白剂和/或荧光增白剂。

所述未涂布的记录介质的实例显示出期望的透印/透背特征(例如，使透印最小化至被用户视为可接受的程度)。在一个实例中，当油墨或墨粉被印刷到所述介质上时，所述油墨或墨粉从所述介质的前侧到所述介质的背侧的透印百分数为约17%至约30%。在另一个实例中，当油墨被印刷到所述介质上时，所述油墨从所述介质的前侧到所述介质的背侧的透印百分数为约20%至约24%。在又另一实例中，当墨粉被印刷到所述介质上时，所述墨粉从所述介质的前侧到所述介质的背侧的透印百分数为约17%至约24%。

在一些实例中，本文所公开的未涂布的记录介质包含纤维和一种或多种填料，含有或不含前文中所提到的添加剂，并且不含有会改变所述未涂布的记录介质的重量、刚度和/或不透明度的任何其它组分。

所述未涂布的记录介质可使用任何合适的造纸工艺来制造。要理解的是，所使用的工艺在所述记录介质上不沉积任何涂层；而是将各种成分处理以形成能够在转化操作中被处理成单页纸的轻量纸的连续卷材。此外，所使用的造纸工艺在所述纤维和所述填料之间不形成任何复合物。

在一个实例中，所述未涂布的记录介质在长网造纸机上形成。所述长网造纸机包括将稀释纤维料流和其它造纸成分递送至连续移动的网带(wire belt)上的流浆箱(headbox)。通过所述网带排水，从而形成纤维的湿式纸型(wet mat)。然后压制并干燥所述纸型。随后的操作可以加入施胶压榨/表面添加剂以改善强度，并且可以使用压光步骤来使纸平滑。在另一个实例中，可使用夹网造纸机在两张网之间形成纸型。通过连续工艺(如长网造纸机或夹网造纸机)制成的纸具有方向性。纸的纵向(MD)是指所述网运动的方向。纸的横向(CD)是指与所述网运动方向垂直的方向。纸的一些物理特性，例如刚度(如上文所述)将在MD对CD中具有不同的值。

如上所述，本文所公开的轻量定度纸的实例可以使用各种印刷技术(包括激光印刷和喷墨印刷)来印刷。印刷可以典型的方式来完成，其中轻量裁切纸被送入所选择的打印机中，并将墨粉或油墨施加于其上。当在轻量定度纸上印刷时，要理解的是使用采用较少能量的印刷模式。例如，有些激光(即，激光打印式、企业式)打印机能够检测轻量定度纸和自动启动使用比用于较高重量的纸的印刷模式更低的定影温度的节能印刷模式。当轻量定度纸实际上以节能印刷模式印刷时，整体节省的能量在一个实例中可为约4%至约20%，在另一个实例中为约6%至约15%。

为了进一步说明本公开，在本文中给出实施例。要理解的是，这些实施例是为了说明性的目的而提供，并且不应当被解释为限制本公开的范围。

实施例

实施例 1

对市售的纸进行了测试。这些市售的纸包括Askul 60 gsm Paper(可获自日本)、Mondi的Maestro、International Paper的60 Standard bond和Boise Cascade的X-9。

在以下讨论中，使用TAPPI测试方法T 211来确定市售纸的灰分含量。在525℃下的马弗炉中将测试样本点燃以燃尽有机纤维。分析单独的测试样本的含水率。所得的样品中的灰分和水分的重量水平被用于计算在525℃下基于无水样品存在的灰分百分数。

还使用TAPPI Standard T451来确定市售纸的Clark刚度。还使用Lorentezen & Wetter (L&W)抗弯测试仪在纵向和横向上测量刚度。通过将样品的一端固定同时将另一端弯曲至某一角度(例如0°至5°)来测量L&W刚度。测量使样品弯曲的力。通过该测试仪使用样品尺寸、弯曲角度和力来计算抗弯刚度。

测量市售的纸的亮度。使用TAPPI Standard T452来测量Tappi亮度，“纸浆、纸和纸板的亮度(在457 nm处的定向反射率)(Brightness of pulp, paper, and paperboard (directional reflectance at 457 nm))”。使用光源C和2°观测器条件来测量 ISO 2470亮度。

使用TAPPI测试方法T425来测量不透明度。根据该测试方法，在一张衬有黑色背衬(R₀)的纸上进行反射率测量。在衬有89%反光瓦(R_0.89)的纸上进行另一反射率测量。不透明度＝100×R₀/R_0.89。不透明度值越高表明透过该纸越难看到。

对于一些市售的纸也进行热芯棒(hot mandrel)(弯曲)试验。该测试包括使每张纸条与热芯棒(即，曲率半径为约8英寸的加热表面)接触。该加热表面由铝块制成并且表面的曲率保证了与各纸样品的良好接触。使用加热板将芯棒加热至150℃。这种实验室测试经常发生由激光打印机定影器造成的可预见性卷曲，但是与定影器中存在的几何变量无关。

对于热芯棒测试而言，从各纸张切下1英寸乘以8英寸的纸条。切下四张纸条，即，两张纸条在纵向上具有8英寸方向，两张纸条在横向上具有8英寸方向。使每张纸条与热表面保持接触三秒。立即使用如在ASTM标准D4825中描述的hanging curl chart来测量卷曲，且结果以毫米记录。单张纸的最终结果包括四个值，代表在面1上加热的MD纸条和CD纸条，以及在面2上加热的MD纸条和CD纸条。

期望的热芯棒测试结果包括在将加热面1与加热面2对比时的卷曲的类似结果。这表明了纸张中的均匀性。以毫米表示的MD面1减去MD面2的值(且对于CD纸条以类似方式)是表征纸卷曲的简单途径，其中低值通常预示激光打印机中的低卷曲。本实施例中报告了这些值。

Askul 60 gsm Paper (Askul纸)

Askul纸包含以下填料：0.4 wt%粘土、5.2 wt%碳酸钙和痕量(等于或少于0.1 wt%)TiO₂。Askul纸包含约93 wt%的纤维。纸张定量为60.4。

确定Askul纸的Tappi亮度和ISO亮度、不透明度、灰分含量和刚度。Tappi亮度为84。接缝上侧(seam-up side)的ISO亮度为81%，且接缝下侧(seam-down side)的亮度为81%。基于93的USA标准，该ISO亮度相当低。具有这样的低ISO亮度值，纸和印刷之间的对比度也较低，这使得任何印刷的文本或色彩看起来不太明亮。不透明度为82。在525℃测量的灰分含量为约6.7 wt%。Clark刚度(cm³/100)在纵向上为87.4且在横向上为39.1。L&W刚度在纵向上为0.22且在横向上为0.10。

使用激光喷射打印机对Askul纸进行测试。在送纸能力、定影、传递、卷曲、起皱和堆叠方面，Askul纸表现出勉强合格至非常好的性能。具体而言，在激光打印机(laser jet printer)上印刷的Askul纸在送纸能力和卷曲方面勉强合格。

如上文所述，还使用热芯棒(弯曲)试验来测试卷曲。Askul纸的纵轴(MD)卷曲为20(12张纸的平均值，标准偏差为13)且Askul纸的横轴卷曲为13(12张纸的平均值，标准偏差为6)。尽管这些结果勉强合格，但10或更低的值更加合意。热芯棒(弯曲)试验表明Askul纸实际上表现出印刷后卷曲。

Mondi 的 Maestro (Maestro)

Maestro包含10.4 wt%的碳酸钙(不含二氧化钛)作为填料。纸张定量为61.6。Maestro包含约89 wt%的纤维。

确定Maestro的Tappi亮度和ISO亮度、不透明度、灰分含量和刚度。Tappi亮度为94。接缝上侧的ISO亮度为101%，且接缝下侧的亮度为101%。不透明度为84。在 525℃测量的灰分含量为约16.7 wt%。Clark刚度(cm³/100)在纵向上为70.8且在横向上为40.2。L&W刚度在纵向上为0.20且在横向上为0.10。

还使用激光打印机对Maestro进行测试。在送纸能力、定影、传递、卷曲、起皱和堆叠方面，Maestro表现出勉强合格至非常好的性能。具体而言，在激光打印机上印刷的Maestro在卷曲方面勉强合格。

如前文所述，还使用热芯棒(弯曲)试验来测试卷曲。Maestro的纵轴卷曲为8(12张纸的平均值，标准偏差为13)且Maestro的横轴卷曲为3(12张纸的平均值，标准偏差为7)。尽管热芯棒(弯曲)试验表明了卷曲可达最小，但Maestro样品实际上表现出印刷后卷曲的不期望的量。据信差的卷曲性能至少部分是由于相对高的填料量和灰分含量造成。

International Paper 的 60 Standard bond (IP60)

IP60以14.2 wt%的量包含碳酸钙(不含二氧化钛)作为填料。据估计IP60包含约86 wt%的纤维。纸张定量为60.9 gsm。

确定IP 60的ISO亮度、灰分含量和刚度。接缝上侧上的ISO亮度为96%，且接缝下侧上的亮度为97%。在525℃测量的灰分含量为约15 wt%。Clark刚度(cm³/100)在纵向上为58.8且在横向上为30.5。L&W刚度在纵向上为0.15且在横向上为0.08。

使用激光打印机对IP60进行测试。在送纸能力、定影、传递、卷曲、起皱和堆叠方面，IP 60表现相对较差。具体而言，IP60受制于送纸能力的问题、卷曲的问题、起皱的问题以及堆叠的问题。据信这种不良的印刷性能至少部分是因为相对低的刚度值以及相对高的填料量和灰分含量造成。

Boise Cascade 的 X-9 (X-9)

X-9包含以下填料：0.4 wt%滑石、0.3 wt%粘土、0.3 wt%SiO₂和13.3 wt%碳酸钙(不含二氧化钛)。纸张定量为61.8。X-9包含约85 wt%的纤维。

确定X-9的Tappi亮度和ISO亮度、不透明度、灰分含量和刚度。Tappi亮度为94。接缝上侧上的ISO亮度为94%，且接缝下侧上的亮度为94%。不透明度为84。在525℃测量的灰分含量为约16.9 wt%。Clark刚度(cm³/100)在纵向上为87.4且在横向上为38.0。L&W刚度在纵向上为0.22且在横向上为0.12。

还使用激光打印机对X-9进行测试。在卷曲、起皱和堆叠方面，X-9表现不良。

如上文所述，再次使用热芯棒(弯曲)试验来测试卷曲。X-9的纵轴卷曲为16(12张纸的平均值，标准偏差为27)且X-9的横轴卷曲为26(12张纸的平均值，标准偏差为16)。对于X-9，注意到三张纸的卷曲性能与另外九张纸的差异非常大，因此标准偏差较大。据信不良的印刷性能至少部分是由于纸张到纸张的卷曲的高可变性造成。还据信，不良的印刷性能至少部分是由于相对高的填料量和灰分含量造成。

市售纸的测试结果表明，当使用较高含量的填料时，会对刚度和/或印刷性能造成不利影响。该结果还表明，当使用较低含量的特定填料时，会对其它特性(如亮度)造成不利影响。

实施例 2

对本文所公开的未涂布的介质的不同实施例以及对比例测试了卡纸和起皱，来观察轻量定度纸是否具有足以防止纸在印刷期间起皱和/或卡纸的刚性。样品1至样品7以及对比样品的描述(“China 52g”-市售52 gsm纸)示于下表2中。

表2中“3种环境下4550起皱”是指进行的测试。所述纸在3种不同的环境中进行测试，并且将由此获得的结果加起来。所述3种环境为：15℃/10%相对湿度、办公环境和30℃/80%相对湿度。打印机是HP Color LaserJet 4550(一种送入短边的打印机)。在所述三种环境中，运行了400张纸(自动双面印刷，即两个穿过定影器的通道以使其比单面印刷更加困难)。然后对运行的纸张进行了检测并计数以确定有多少张纸起皱。

表2中“6015纸张成功运行”也是指进行的测试。打印机是HP Color LaserJet 6015(一种送入长边的打印机)。这些测试仅在办公环境中运行。将50张纸以接缝边朝上装载，且50张纸以接缝边朝下装载。纸张是自动双面印刷的。所以，尝试运行的每张纸样品的总纸张数为100。如果100张纸运行没出现错误，则表格报告100。对于样品6，50张纸为接缝朝下装载运行，且没有纸张能够在当纸以接缝朝上装载时通过(所以表格报告50)。对于样品2，没有纸张能够通过，所以表格报告0(意味着在100次试验中0张成功)。

在样品1至样品7中，TMP、碳酸钙和二氧化钛的百分数是不同的。如从上表2可以看出，当TMP的量为零时(样品1和样品2中)，当通过4550打印机运行时分别有5张和37张纸(在400张纸中)起皱。对于样品2，除了37/400张纸起皱以外，在6015打印机中0/100张纸成功地运行而没有卡纸。

然而，当如上所示TMP%增加至10且填料百分数增加时(样品6)，纸起皱的情况少了很多，并且50/100张纸成功地运行而没有卡纸。更进一步地，当TMP%增加到30 (样品3) 时，其中总填料百分数大致等于样品6的总填料百分数，纸起皱的情况少于样品6，并且也能够成功地完成100张纸的运行而没有卡纸。

样品3(平均纸张定量为56 gsm)比对比样品纸(平均纸张定量为55 gsm)表现好得多。对比样品无法在6015打印机上运行任何纸张而无卡纸，表现出低刚度和不良的走纸能力。

还参见图2，图2是示出了样品1到样品7的通过打印机的纸张和几何平均刚度对热磨机械浆(TMP)%和纸张定量的曲线图。可以看出，加入到轻量定度纸的TMP的量看起来对较低纸张定量的纸具有更多的影响。

实施例 3

样品A至样品F的不透明度以及不透明度指数(归一化不透明度)示于下表3中。

HW、SW和TMP列反映样品中所包含的硬木纤维、软木纤维和TMP纤维的百分数(相对于总纤维量)。填料%列显示各个样品中碳酸钙加二氧化钛之和。

HPMP纸是其中包含盐(75 gsm)的HP多用途纸。Boise X9是Boise Cascade的X-9(无盐加入)纸(一个75 gsm且另一个60 gsm)。Askul是60 gsm纸。China 52g是上表2中提到的对比纸。

Boise X9 60 gsm纸具有与样品A至样品G的不透明度指数相似的不透明度指数，但是填料量比样品A至样品G的填料量高得多。所述Askul 60 gsm纸也具有与样品A至样品G的不透明度指数相似的不透明度指数，但是碳酸钙的量更高，并且二氧化钛的量比样品A至样品G中的低得多。此外，Boise X9 60 gsm和Askul表现出相对较差的透印(如将在下文讨论的)。China 52g纸具有与样品A至样品G的不透明度指数相似的不透明度指数，但是填料量比样品A至样品G的填料量高得多。另外，China 52g纸表现出低刚度和不良的走纸能力(如上述实施例2中所示)。

使用针对52 gsm纸的不透明度数学模型的预测(参见，例如上表1)表明通过本公开的未涂布的实施例可以实现高至1.60的不透明度指数。

采用反射率设置为Illuminate A/2度的XRite 938来测试透印。将具有黑色实地(solid area)的单面印刷测试区以印刷面朝下放置在白色背衬上。在没有印刷的区域中和具有实地印刷的区域中的纸的背面上获取反射率读数。将透印计算为反射率的减少，归一化为纸反射率，(1-(R_实地/R_纸))×100。透印值越低表示透过纸看到的图像越少，且因此双面印刷质量越好。下表4中示出了来自这些测试的结果。

图3示出了平均不透明度对印刷到来自表3的样品A至样品G上的油墨的透印的影响。透印表示将图像印刷在纸上后透过纸可见的油墨的量。测量值是反射率的损失，并且较低的百分数值表示较少的透印。如图3所示，当不透明度下降时，透印的百分数增加。样品D、E和F显示出24%或更少的反射率损失。如可以看到的，可以控制如本文所公开的轻量定度纸的实施例的不透明度。此不透明度控制的一个优点是，能够控制双面印刷质量。

同样如上文实施例1中所述的那样来测量样品1至样品7(来自表2)中每个样品的Tappi亮度和ISO亮度。这些结果示于表5中。

可接受的ISO亮度为至少80，样品1至样品7表现出的那样。如上文所讨论的，如果期望的话，本公开的实施例的亮度可以以各种方式增加。

现在参照图4，根据本文所公开的一个或多个实施例的实施例方法包括以下之一：i)将油墨喷墨印刷到所述未涂布的记录介质的一个实施例的表面上；或ii)将墨粉施加到所述未涂布的记录介质的一个实施例的表面上。如果施加墨粉，则墨粉定影可以使用或可以不使用节能印刷模式来完成。

要理解的是，本文提供的范围包括所述的范围以及在该所述范围内的任意值或子范围。例如，约0.7 wt%至约5 wt%的范围应理解为不仅包括明确陈述的约0.7 wt%至约5 wt%的限制，而且还包括单个值，例如1.3 wt%、2 wt%、3.2 wt%等，以及子范围，例如约1 wt%至约4.5 wt%、约1.2 wt%至约3 wt%等等。此外，当使用“约”来描述一个值时，意在涵盖由该所述值的微小变化(最多+/-10%)。

在描述和要求本文所公开的实施例时，单数形式“一个”、“一种”和“该”包括复数指示对象，除非上下文另有明确说明。

尽管已经详细描述了若干个实施例，但对于本领域技术人员而言，可对所公开的实施例进行修改是显而易见的。因此，前文的描述应被视为是非限制性的。

Claims

1.未涂布的记录介质，其包含：

硬木纤维、软木纤维和热磨机械浆(TMP)纤维的共混物，其中总纤维含量为所述未涂布的记录介质的总wt%的至少80 wt%，并且其中所述硬木纤维以相对于所述总纤维含量的约20 wt%至约70 wt%的量存在，所述软木纤维以相对于所述总纤维含量的约30 wt%至约50 wt%的量存在，且所述TMP纤维以相对于所述总纤维含量的约10 wt%至约40 wt%的量存在；和

填料，其以所述未涂布的记录介质的总wt%的约3 wt%至约14 wt%的量存在；

所述未涂布的记录介质具有i)约45 g/m²至约63 g/m²的纸张定量，ii)约0.14 mNm至约0.30 mNm的纵向Lorentezen & Wetter 5度抗弯刚度和约0.12 mNm至约0.15 mNm的横向Lorentezen & Wetter 5度抗弯刚度，iii)至少80的ISO亮度，iv)约1.25至约1.60的归一化不透明度，和v)小于2.5的纵向抗拉刚度对横向抗拉刚度的比率。

2.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其进一步包含以每克所述未涂布的记录介质约4000 μg至每克所述未涂布的记录介质约9500 μg的量存在的盐。

3.如权利要求2中所限定的未涂布的记录介质，其中所述盐是氯化钙(CaCl₂)、氯化镁(MgCl₂)或其组合。

4.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其中所述填料选自二氧化钛、沉淀碳酸钙、研磨碳酸钙、滑石、粘土及其组合。

5.如权利要求4中所限定的未涂布的记录介质，其中所述填料包括二氧化钛和碳酸钙的组合。

6.如权利要求5中所限定的未涂布的记录介质，其中：

所述二氧化钛的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约1 wt%至约5 wt%；和

所述碳酸钙的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约2 wt%至约9 wt%。

7.如权利要求5中所限定的未涂布的记录介质，其中：

所述二氧化钛的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的0.7 wt%至约2.7 wt%；和

所述碳酸钙的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约2.2 wt%至约5 wt%。

8.如权利要求7中所限定的未涂布的记录介质，其中当将油墨或墨粉印刷到所述介质上时，所述油墨或墨粉从所述介质的前侧至所述介质的背侧的透印的百分数为约17%至约24%。

9.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其中所述共混物包含所述硬木纤维对所述软木纤维对所述TMP的比率为约70:20:10至约30:30:40。

10.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其进一步包含施胶压榨淀粉添加剂、内部淀粉添加剂以及烷基烯酮二聚体或烯基琥珀酸酐中的任一种。

11.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其中所述未涂布的记录介质不包含膨胀纤维。

12.如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质，其中：

i)所述硬木纤维、软木纤维和热磨机械浆纤维的共混物包含化学制浆的硬木纤维和化学制浆的软木纤维；或者

ii)至少60 wt%的所述总纤维含量包含化学制浆的硬木纤维和化学制浆的软木纤维，并且至多40 wt%的所述总纤维含量包含机械制浆的硬木纤维和机械制浆的软木纤维。

13.用于如权利要求1中所限定的未涂布的记录介质的印刷方法，所述方法包括以下之一：

i)将油墨喷墨印刷到所述未涂布的记录介质的表面上；或者

ii)将墨粉施加到所述未涂布的记录介质表面；并且

使用节能印刷模式定影所述墨粉。

14.如权利要求13中所限定的印刷方法，其中所述表面是前侧，并且其中所述油墨或墨粉从所述介质的前侧至所述介质的背侧的透印的百分数为约17%至约30%。

15.未涂布的记录介质，其包含：

硬木纤维、软木纤维和热磨机械浆(TMP)纤维的共混物，其中总纤维含量为所述未涂布的记录介质的总wt%的至少80 wt%，并且其中所述硬木纤维以相对于所述总纤维含量的约20 wt%至约70 wt%的量存在，所述软木纤维以相对于所述总纤维含量的约30 wt%至约50 wt%的量存在，并且所述TMP纤维以相对于所述总纤维含量的约10 wt%至约40 wt%的量存在；

二氧化钛和碳酸钙的组合，所述二氧化钛的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约1 wt%至约5 wt%，并且所述碳酸钙的量为所述未涂布的记录介质的总wt%的约2 wt%至约9 wt%；和

氯化钙(CaCl₂)，其以每克所述未涂布的记录介质约4000 μg至每克所述未涂布的记录介质约9500 μg的量存在；

所述未涂布的记录介质具有i)约45 g/m²至约63 g/m²的纸张定量，ii)约0.14 mNm至约0.30 mNm的纵向Lorentezen & Wetter 5度抗弯刚度和约0.12 mNm至约0.15 mNm的横向Lorentezen & Wetter 5度抗弯刚度，和iii)约1.30至约1.48的归一化不透明度；

其中当将油墨印刷到所述介质上时，所述油墨从所述介质的前侧至所述介质的背侧的透印的百分数为约20%至约24%，或者其中当将墨粉印刷到所述介质上时，所述墨粉从所述介质的前侧至所述介质的背侧的透印的百分数为约17%至约24%。