CN106457860A - 轻质数字印刷介质 - Google Patents
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Abstract
轻质数字印刷介质具有小于100克/平方米的基重并且包括基纸。所述基纸包括硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物，其中按所述纤维混合物中的总纤维重量计的至少5％是漂白的化学热机械纸浆。将用于中性或碱性条件的内部上浆剂和作为热固性树脂的湿强度剂与所述纤维混合物混合。添加至纤维混合物中的湿强度剂的量为基纸总干重的至少0.1％。
Description
相关申请的交叉引用
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不适用
背景技术
存在用于商业高速印刷以生产大量印刷材料如书籍、杂志、新闻用纸及小册子的多种方法。在过去，传统的模拟印刷机，如卷筒印刷机和凹版接触印刷机，是这类商业应用最常见的印刷机类型。近年来，由于在对消费者的相对较低成本下的100％可变印刷内容和多色印刷，使得高速数字喷墨卷筒印刷机变得更为普遍。
在用尤其是高速印刷机印刷图像时使用的印刷介质经受与皱褶、卷边、起皱、折痕和对版不准及其他类似问题中的一种或多种有关的问题，这可能不利地影响生产力、产品质量和成本。例如，使用水性喷墨油墨的数字喷墨印刷可导致大量的水以高速被添加至基于纤维素的印刷介质中。在喷墨印刷期间需要足够的时间来干燥印刷介质以除去尽可能多的水分。在干燥时间不足的情况下，印刷介质可遭受卷曲、皱褶、卷边或以上列举的其他问题。然而，在喷墨印刷期间允许足够干燥印刷介质的时间则与使用高速数字印刷机事与愿违。
附图说明
结合附图参看以下详细说明可更容易理解根据本文所述的原理的实施例的各种特点，其中相同的附图标号表示相同的结构元件，且其中：
图1示出了根据符合本文所述的原理的实施例制造轻质数字印刷介质的方法的流程图。
某些实施例具有在以上参看的图中示出的特征之外和替代这些特征的其他特征。这些及其他特征在下文中参看以上所参看的图来详述。
具体实施方式
根据本文所述的原理的实施例涉及一种轻质数字印刷介质。具体说来，轻质数字印刷介质具有相对改进的或稳定的平整度，这是因为在使用水性喷墨油墨将图像印刷在轻质数字印刷介质上之后仅观察到平整度的相对较小程度的变化。更具体地说，数字印刷介质是轻质的，因为其具有小于100克/平方米(gsm)的基重或克重，这可致使数字印刷介质作为例如书籍等级的印刷介质。这类具有稳定平整度的轻质数字印刷介质促进了印刷介质的生产、产品质量及成本，这对于纸张制造商和用户来说都是有利的。轻质数字印刷介质的相对改进的平整度尤其有利于使用数字高速墨喷式印刷机(例如卷筒供纸或单张供纸)高速印刷像书籍(包括教科书)和例如手册的产品。
根据本文所述的原理的轻质数字印刷介质包括基于纤维素纤维的纸基质(即‘基纸’)。基纸包括硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物，以及在造纸的湿端处混合至纤维混合物中的内部上浆剂和湿强度剂。按纤维混合物中总纤维重量计，至少约5％是漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)。此外，基纸具有基纸总干重至少约0.1％的湿强度剂。除了其他内部胶料、填料及添加剂之外，内部上浆剂和湿强度剂也可包括在纤维配料中，以制备各种基于纤维素纤维的印刷介质，并且尤其是用于高速数字喷墨印刷的印刷介质。
根据本文原理的内部上浆和湿强度剂连同纤维混合物及其量一起为轻质数字印刷介质提供强度和尺寸稳定性，这有助于相对改进的平整度。强度和尺寸稳定性足以处理数字印刷，尤其是用水性喷墨油墨进行的高速喷墨印刷期间的高湿度水平，且以与高湿度水平有关的减少的皱褶、减少的卷边以及减少的卷曲和起皱等中的一个或多个。例如，内部上浆和湿强度剂连同纤维混合物一起有助于维持轻质数字印刷介质的平整度水平，即，在轻质介质经历例如用水性喷墨油墨的数字喷墨印刷之后。在一些实施例中，平整度小于0.35，如通过在图像印刷到轻质数字印刷介质上之前和之后测量的均方根(RMS)粗糙度所确定。
制造轻质数字印刷介质的方法包括使用造纸机在造纸的湿端处向纸浆混合物添加内部上浆剂和基于基纸的总干重至少0.1％的湿强度剂，以形成纤维配料。纸浆混合物包括硬木和软木纤维并且具有按纸浆混合物中的总纤维重量计至少5％的BCTMP。精制所形成的纤维配料，成形基纸网或片材。在造纸机的干端处或脱机将基纸进一步处理成轻质数字印刷介质。例如，形成基纸包括干燥和压延。通过此方法制备的轻质数字印刷介质具有小于100gsm或例如小于90gsm的基重或克重。
轻质数字印刷介质可未涂布或涂布的。在一些实施例中，根据本文原理的轻质数字印刷介质，对于具体应用无论是未涂布的抑或涂布的，都可适用于模拟印刷技术以及数字印刷技术。
如本文所用，冠词‘一个’旨在表示专利领域的普通含义，即‘一个或多个’。例如，‘一种试剂’一般意思是一种或多种试剂，并且因此‘所述试剂’在本文中意思是‘所述一种或多种试剂’。如本文所用的短语‘至少’意思是数量可等于或大于所叙述的数量。如本文所用的短语‘小于’意思是数量可等于或小于所叙述的数量。如本文所用的短语‘小于’意思是数量小于所述数量。如本文所用的术语‘约’意思是数值在用于测量该数值的设备的正常公差范围内；或在一些实施例中，该数值可相差例如正负20％，或正负15％，或正负10％，或正负5％，或正负1％。术语‘之间’当结合两个数量使用时，例如像‘在约2与约50之间’，包括所叙述的这两个数值。本文所提供的任何数值范围包括在所提供的范围内或之间的数值。如本文所用的术语‘大体上’意思是大多数或几乎所有的或所有的或在例如约51％至100％范围内的数量。
同样，在本文中对‘顶部’、‘底部’、‘上部’、‘下部’、‘上’、‘下’、‘后’、‘前’、‘左’或‘右’的任何提及在本文不旨在是限制性的。除非另有陈述，名称‘第一’和‘第二’如果在本文中使用是用于区分物品的目的，如‘第一侧’和‘第二侧’并且不意图暗示任何顺序、次序或一个物品超过另一物品或任何操作次序的重要性。此外，本文中的实例仅仅是说明性的并且为了论述目的而非限制而存在。此外，术语‘基重’在本文中用于指示与纸浆造纸工业相关的‘克重’，并且表示为克/平方米(gsm)。
如本文所用，术语‘书籍等级’或‘书籍-等级’意思是具有符合书籍印刷的特性的印刷介质，例如在装订印刷的书籍，包括教科书和手册中使用的纸张。书籍等级的纸张特性可包括不透明性(即，几乎不从纸张的反面透视)、精确的厚度(thickness)或厚度(caliper)、重量或克重和体积。此外，一些书籍出版商也可指的是书籍等级的纸张的‘页每英寸’(PPI)规格。例如，根据由National Association of State TextbookAdministrators、Association of American Publishers和Book ManufacturersInstitute开发的“Manufacturing Standards and Specifications for Textbooks”的北美洲教科书标准可由许多书籍出版商使用。PPI规格是基于书籍等级的纸张的厚度并且还提供纸张松厚度的描述。
如本文所用的术语‘数字印刷’意思是与平板印刷技术相对比可变内容、直接至表面的印刷，或包括模拟组分的那些。例如，‘数字印刷’包括使用喷墨油墨作为成像材料的喷墨印刷，且进一步包括在其范围内的高速喷墨印刷。当用作形容词来描述印刷介质时，术语‘数字印刷’对印刷介质提出结构或组成要求以致使该印刷介质适用于数字印刷，尤其是使用水性喷墨油墨和高速喷墨印刷。例如，结构或组成要求向印刷介质提供尺寸稳定性和强度，当印刷介质在喷墨印刷期间暴露于高湿度水平和快速干燥周期(例如，与用水性喷墨油墨的高速印刷有关的湿度水平和干燥时间)时，这减少了或在一些实施例中使以下一种或多种减到最少：皱褶、起皱、卷边、翘曲及卷曲。此外，‘喷墨油墨’意思是在水性或非水性载液中包含赋予颜色(例如CMYK色域)的颜料或染料的成像材料。‘高速’意思是约30.5米/分钟或更高(例如，100英尺/分钟或更高)的印刷速度。
在本文所述的原理的一些实施例中，提供一种轻质数字印刷介质。所述印刷介质包括基于纤维素或木材的纤维基纸。基纸包含纤维混合物，其包含硬木纤维和软木纤维的纸浆。按纤维混合物中的总纤维干重计，至少5％是漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)。基纸还包括与纤维混合物混合的内部上浆剂和湿强度剂。在纤维混合物中，湿强度剂的量是基纸总干重的至少0.1％。根据本文所述的原理的轻质数字印刷介质具有小于100gsm的基重。
在一些实施例中，纤维混合物可进一步包含一种或多种填料和添加剂。填料和添加剂包括但不限于无机填料、颜料、光学增白剂、定影剂、pH调节剂、乳化产品、强化剂及着色剂。向纤维混合物提供填料和添加剂以赋予基纸例如以下特性中的一种或多种：平滑、耐用、坚固、有孔或无孔、高度光泽及耐水性。
合适的硬木纤维纸浆和软木纤维纸浆的实例包括但不限于化学软木纸浆和化学硬木纸浆。化学软木纸浆包括但不限于软木牛皮纸浆和软木亚硫酸盐纸浆，其可以是漂白的或未被漂白的。化学硬木纸浆包括但不限于漂白的或未漂白的硬木牛皮纸浆和硬木亚硫酸盐纸浆。漂白的纸浆用于避免通常见于未漂白纸浆中的可能的淡褐色。纤维混合物中漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)是软木纸浆、硬木纸浆、或软木纸浆和硬木纸浆的混合物中的一种。可在软木纸浆中使用的软木物种的实例包括但不限于以下一种或多种：松树、云杉、冷杉、落叶松、铁杉及其两种或更多种物种的混合物。可在硬木纸浆中使用的硬木物种的实例包括但不限于以下一种或多种：桉树、桦木、白杨及其两种或更多种物种的混合物。硬木纤维具有较短的纤维结构并且通过精制可具有比软木纤维降低的强度。
在本文的一些实施例中，按纤维混合物中的总纤维干重计，纤维混合物中BCTMP的量的范围是至少5％至约60％。在一些实施例中，按纤维混合物中的总纤维干重计，BCTMP的量的范围是约7％至约60％、或约8％至约60％、或约9％至约60％、或约10％至约60％、或约12％至约60％、或约15％至约60％、或约20％至约60％、或约30％至约60％。在一些实施例中，按纤维混合物中的总纤维干重计，BCTMP的量的范围是5％至约55％、或5％至约50％、或5％至约45％、或5％至约40％、或5％至约35％、或5％至约30％。在一些实施例中，BCTMP是硬木纸浆和软木纸浆的混合物，其含量的范围按纤维混合物中的总纤维干重计是5％至约60％。在一些实施例中，BCTMP是硬木纸浆和软木纸浆的混合物，其含量的范围按纤维混合物中的总纤维干重计是约10％至约50％。
在一些实施例中，BCTMP是软木纸浆，并且纤维混合物中总软木纸浆的量是软木BCTMP和软木化学纸浆的量的组合。在一些实施例中，BCTMP是硬木纸浆，并且纤维混合物中总硬木纸浆的量是硬木BCTMP和硬木化学纸浆的量的组合。在一些实施例中，BCTMP包括硬木纸浆和软木纸浆两种并且每种纸浆类型在纤维混合物中的总量是各自的化学纸浆量和各自的BCTMP量的总和。在一些实施例中，纤维混合物中的硬木纸浆总量与软木纸浆总量的比例的范围是约1:2至约2:1(即，约1份硬木比(:)约2份软木至约2份硬木比(:)约1份软木)。在一些实施例中，纤维混合物中硬木纸浆的总量与软木纸浆的总量的比例的范围是约1:2至约1:7(即，约1份硬木:约2份软木至约1份硬木:约7份软木，或者对于每个比例来说‘总硬木纸浆:总软木纸浆’)。在一些实施例中，纤维混合物中硬木纸浆的总量与软木纸浆的总量的比例的范围是约1:2至约7:1、或约1:2至约5:1、或约1:2至约3:1(即，每个‘总硬木纸浆:总软木纸浆’)。在一些实施例中，纤维混合物中硬木纸浆的总量与软木纸浆的总量的比例的范围是约1:2至约1:6、或约1:2至约1:4、或约1:2至约1:3(即，每个‘总硬木纸浆:总软木纸浆’)。
在一些实施例中，纤维混合物包含含量范围是约10％至约80％的硬木化学纸浆、含量范围是约10％至约80％的软木化学纸浆、以及含量范围是5％至约60％的BCTMP(无论是基于软木的、基于硬木的或其组合或混合物)，每个都按纤维混合物中的总纤维重量计。在一些实施例中，纤维混合物包含约30％的硬木化学纸浆、约40％的软木化学纸浆以及约30％的BCTMP(无论是基于软木的、基于硬木的或其组合)，每个都按纤维混合物中的总纤维重量计。
轻质数字印刷介质的基纸还包括用于中性或碱性条件的内部上浆剂和湿强度剂，其是热固性树脂。除了可包括在纤维配料中的其他添加剂之外，内部上浆剂和湿强度剂也在造纸的湿端处。在一些实施例中，内部上浆剂选自由以下组成的中性或碱性内部上浆剂的组：烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚体(AKD)及其组合。合适的ASA内部上浆剂的实例包括但不限于可获自Nalco Company,Naperville,IL,USA的NalsizeTM 7540。合适的AKD的实例包括但不限于来自Hercules,Inc.,Wilmington,DE,USA的80。其他合适的ASA和AKD试剂包括例如来自BASF,Florham Park,NJ,USA的ASA和AKD内部胶料。在一些实施例中，内部上浆剂以在约0.5千克/吨至约3千克/吨(kg/ton)干基纸(或同等地，约0.05％至约0.3％基纸总干重)范围内的量混入纤维混合物中。在一些实施例中，混入纤维混合物中的用于中性或碱性条件的内部上浆剂的量的范围是约0.5至约2.5kg/ton、或约0.5至约2.0kg/ton、或约0.5至约1.5kg/ton、或0.5至约1.0kg/ton。在其他实施例中，混入纤维混合物中的用于中性或碱性条件的内部上浆剂的量的范围是约0.7至约3kg/ton、或约0.9至约3kg/ton、或约1.2至约3kg/ton、或约1.4至约3kg/ton。在一些实施例中，中性或碱性内部上浆剂以约1.6kg/ton的量提供于纤维混合物中。
混合到纤维混合物中的湿强度剂选自由以下组成的热固性树脂组：聚胺-表氯醇、聚酰胺-表氯醇、聚酰胺-胺-表氯醇、聚酰胺、环氧化物、乙二醛及其两种或更多种的组合。合适的湿强度剂的实例包括但不限于来自Ashland Inc.,Covington,KY,USA的KymeneTM湿强力添加剂，例如KymeneTM 821，一种聚酰胺-表氯醇。热固性树脂湿强度剂以例如基纸总干重至少0.1％至约3％范围内的量混入纤维混合物中。在一些实施例中，按基纸总干重百分比计，混入纤维混合物中的热固性树脂湿强度剂的量的范围是0.1％至约2.5％、或0.1％至约2.0％、或0.1％至约1.5％、或0.1％至约1.2％。在其他实施例中，按基纸总干重百分比计，混入纤维混合物中的热固性树脂湿强度剂的量的范围是约0.25％至约3％、或约0.5％至约3％、或约0.75％至约3％、或约1.0％至约3％、或约1.25％至约3％。在一些实施例中，热固性树脂湿强度剂以约1％基纸总干重的量在纤维混合物中混合。
如上所提及，除了上述内部上浆剂和湿强度剂之外，纤维混合物还可在造纸的湿端处包括其他添加剂。例如，可包括在纤维混合物中的其他内部胶料选自由以下组成的组：脂肪酸的金属盐、脂肪酸、烷基烯酮二聚体(AKD)乳化产品、环氧化高级脂肪酸酰胺、烯基酸酐乳化产品、烯基琥珀酸酐(ASA)乳化产品及松香衍生物。可在造纸的湿端处包括在纤维混合物中的无机填料和颜料的实例包括但不限于研磨碳酸钙、沉淀碳酸钙、二氧化钛、高岭粘土、硅酸盐、塑料颜料、氢氧化铝及以上任何的组合。可在造纸的湿端处包括在纤维混合物中的其他添加剂包括但不限于光学增白剂(OBA)，例如二磺酸化芪；和定影剂或粘合剂，例如聚乙烯醇、醚、胶乳及苯乙烯丙烯酸酯共聚物。
根据本文所述的原理的轻质数字印刷介质具有小于100gsm的基重(或‘克重’)。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重小于90gsm、或小于80gsm、或小于70gsm。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重的范围是约35gsm至约95gsm、或约35gsm至约90gsm、或约35gsm至约85gsm、或约35gsm至约80gsm、或约35gsm至约75gsm、或约35gsm至约70gsm。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重的范围是约37gsm至小于100gsm、或约39gsm至小于100gsm、或约41gsm至小于100gsm、或约43gsm至小于100gsm、或约40gsm至小于90gsm、或约40gsm至小于80gsm、或约40gsm至约70gsm、或大于35gsm至小于75gsm、或约60gsm至小于100gsm、或约60gsm至约90gsm。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重的范围是40gsm至67gsm、或40gsm至小于60gsm。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重是约40gsm至55gsm，这明显小于其他书籍等级纸张的基重，即小于60gsm至100gsm或更大的范围。
在一些实施例中，轻质数字印刷介质的基重与其基纸的基重大体上相同(且反之亦然)。例如，基纸的基重的范围可以是约35gsm至小于100gsm。在一些实施例中，基纸的基重的范围是35gsm至约75gsm、或约35gsm至约70gsm、或约35gsm至约65gsm、或约35gsm至约60gsm、或约35gsm至小于60gsm、或约35gsm至小于55gsm。在一些实施例中，基纸的基重的范围是约40gsm至约70gsm、或40gsm至67gsm，或以上关于轻质数字印刷介质所述的大体上任何其他范围。
纸的厚度(thickness/caliper)可根据TAPPI标准T441，使用测微计以密耳(千分之一英寸，1密耳＝25.4微米(微米μ)))为单位来测量。纸的厚度和基重可用于计算纸体积和书籍等级的纸的PPI，如上所述，这可能用于出版业。在一些实施例中，根据本文原理的轻质数字印刷介质可具有以下厚度：小于4.0密耳(<101.6微米)、或小于3.0密耳(<76.2微米)、或小于2.0密耳(<50.8微米)、或约1密耳(或约25微米)。在一些实施例中，厚度的范围是约0.5密耳(或约13微米)至约3.9密耳(或约100微米)。在一些实施例中，根据本文原理的轻质数字印刷介质可具有大于470、或大于485、或大于500或更大的PPI。在一些实施例中，PPI的范围是约475至约700。
根据不同的实施例，如本文所述，进一步包括至少0.5％BCTMP、用于中性或碱性条件的内部上浆剂以及至少0.1％的热固性树脂湿强度剂的硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物的组合提供了可比本文所定义的其他书籍等级的纸重量更轻且同时还具有尺寸稳定性和强度的轻质数字印刷介质。这类轻质、稳定性及强度配置了用于水性喷墨油墨进行的高速数字喷墨印刷的印刷介质。根据这类喷墨印刷之后展现的各种皱褶度、起皱度或卷曲度等，其他轻质介质和书籍等级的纸不具有用于水性喷墨油墨进行的高速数字喷墨印刷的稳定性或强度。根据本文原理的强度和稳定性或尺寸稳定性的一个量度是在暴露于使用水性喷墨油墨的数字喷墨印刷条件之前和之后印刷介质的平整度是否改变及改变了多少。
根据本文所述的原理的轻质数字印刷介质具有稳定的平整度，这比如上所述的其他轻质纸有改进。‘稳定的’或‘改进的’意思是在用水性喷墨油墨印刷图像之前和之后的印刷介质的平整度水平变化至少小于在大体上相同条件下其他轻质纸的平整度变化。例如，轻质数字印刷介质的平整度变化可由印刷图像之前和之后的印刷介质的均方根(RMS)粗糙度来确定。例如，轮廓测量仪，如激光轮廓测量仪可用于测量轮廓测量仪的检测器在印刷之前和之后到印刷介质表面的距离。横穿表面在横向(CD)(即，横穿片或网的短方向)上读取激光。在印刷之前和之后，在一个或多个大致相同的位置处测量至表面的距离。然后，将(印刷之前)为介质所测量的值减去(印刷之后)为印刷介质所测量的值并且根据方程式1报告为Rq(RMS粗糙度)：
其中y等于从检测器到介质表面的距离之间的差(即，在大致相同位置处的印刷值减去未印刷值)；并且N等于测量值的数量。
在一些实施例中，根据本文所述的原理的轻质数字印刷介质的RMS粗糙度(或本文中“平整度”)小于0.35。在一些实施例中，轻质数字印刷介质的RMS平整度小于0.33、或小于或等于0.31、或小于或等于0.30、或小于或等于0.29。作为比较，不具有为根据本文原理的轻质数字印刷介质所述的成分的组合的纸介质具有等于或大于0.35的RMS平整度，且例如，可在0.35至0.48或更大的范围内，这取决于印刷介质。
在本文所述的原理的一些实施例中，提供一种制造轻质数字印刷介质的方法。图1示出了根据符合本文所述的原理的一个实施例制造轻质数字印刷介质的方法100的流程图。制造方法100包括将包含硬木纸浆和软木纸浆的纸浆混合物混合102在一起，其中按纸浆混合物中总纤维的重量计，至少5％是漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)。在一些实施例中，纸浆混合物与如上所述的轻质数字印刷介质中的基纸的纤维混合物大体上相同。例如，纸浆混合物包括硬木化学纸浆和软木化学纸浆以及BCTMP。此外，BCTMP可为硬木纸浆、软木纸浆，或硬木纸浆和软木纸浆的组合或混合物。可提供一定比例或比例范围的纸浆混合物中的硬木化学纸浆总量与软木化学纸浆总量。例如，纸浆混合物中硬木纸浆的总量与软木纸浆的总量的比例的范围是约1:2至约2:1。在一些实施例中，纸浆混合物中的硬木纸浆总量与软木纸浆总量的比例的范围是约1:2至约1:7。
制造方法100还包括将用于中性或碱性条件的内部上浆剂和湿强度剂(其是热固性树脂)添加104至纸浆混合物中以形成纤维配料。在一些实施例中，内部上浆剂和湿强度剂与如上在轻质数字印刷介质的基纸中所述的相应试剂大体上相同。在一些实施例中，内部上浆剂选自ASA、AKD及其组合。内部上浆剂以在约0.5kg/ton至约3kg/ton范围内的量添加104至纸浆混合物中。湿强度剂以基纸总干重的至少0.1％的量添加104至纸浆混合物中。将添加的104试剂混合到纸浆混合物中以形成纤维配料，例如水性纸浆浆液。
制造方法100进一步包括精制106纤维配料，使加拿大标准游离度(CSF)水平的范围是约350毫升至约500毫升(ml)。例如，使用机械精制对纤维配料进行精制106，例如使用连续精制机，包括但不限于圆盘精制机(例如单盘或双盘精制机)、锥形精制机(例如低角度型，像约旦精制机；或高角度型，像大锥度精制机)、或打浆机(例如荷兰式打浆机或槽式(Valley)打浆机)。对纤维配料进行精制106直到CSF水平在上述范围内。可使用TAPPI标准T227来监测或测定CSF水平。
在一些实施例中，纤维配料被精制106直到CSF水平在约350ml至约480ml、或约350ml至约460ml、或约350ml至约440ml范围内。在一些实施例中，纤维配料被精制106直到CSF水平在约370ml至约500ml、或约390ml至约500ml、或约410ml至约500ml、或约425ml至约500ml范围内。在一些实施例中，精制106的纤维配料的CSF水平为约400ml至约450ml。在一些实施例中(未示出)，在内部上浆剂和湿强度剂的一者或两者添加至纸浆混合物中以形成配料之前对纸浆混合物进行精制。在其他实施例中，制造方法进一步包括在添加一种或两种试剂之前精制纸浆混合物以及在添加104试剂之后精制106纤维配料。
根据制造轻质数字印刷介质的方法100，将纸浆混合102，添加104内部上浆剂和湿强度剂以形成纤维配料，并且例如使用造纸机(例如长网造纸机)全部在造纸的湿端处精制106纤维配料。制造方法100进一步包括例如用造纸机使精制的纤维配料成形108为基纸网或片材。在形成108网或片材期间，大部分液体被从基纸中除去并制备轻质数字印刷介质。在一些实施例中，轻质数字印刷介质及其基纸与如上所述的轻质数字印刷介质及其基纸大体上相同。
在一些实施例中，纤维配料成形108基纸网或片材包括干燥基纸网或片材，并且在一些实施例中，进一步包括压延基纸网或片材，在造纸的干端处，例如在造纸机中。干燥基纸网或片材可使用在造纸机的干燥段中提供例如对流、传导、红外辐射、大气暴露或其中一个或多个的组合的设备。压延使用在造纸机的压延段中在例如压力控制下的压延辊。压延可向基纸网或片材提供靶向精饰，例如光泽度水平，这取决于压延辊的压力。在一些实施例中，所形成108的基纸的干燥和压延的网或片材是通过根据本文所述的原理的方法100制备的轻质数字印刷介质。
此外，由于压延，可实现轻质数字印刷介质或其基纸的大体上均匀的厚度。在一些实施例中，以克/平方米(gsm)计的基重近似等于以微米计的厚度(thickness或caliper)，例如，1gsm近似等于1微米。因此，包含根据制造方法100形成108的基纸的轻质数字印刷介质具有在约25微米至小于100微米范围内的大体上均匀的厚度。在一些实施例中，基纸或轻质数字印刷介质的基纸的厚度在约35微米至约75微米的范围内。通过方法100制备的轻质数字印刷介质或其基纸以微米计的厚度的其他范围与如上对于轻质数字印刷介质(或例如其基纸)所述的大体上相同。
在一些实施例中，制造轻质数字印刷介质的方法100可进一步包括例如用包括但不限于以下的处理涂布所形成108的基纸网或片材：表面上浆组合物、图像接收组合物及其他组合物，这些组合物可以特定的特征或出于特定的目的或用途配置轻质数字印刷介质。图像接收组合物可被配置来促进例如介质表面上印刷的水性喷墨油墨的图像的接收。表面处理可在造纸的干端处施加和压延以产生同样被涂布的轻质数字印刷介质。处理可包括表面上浆剂、无机填料或颜料、有机填料或颜料、粘合剂及其他添加剂。可用于以在线涂布或离线涂布向介质施加各种处理或涂层的设备包括但不限于薄膜上浆机、棒式上浆机及料池上浆机。其他施涂方法包括但不限于在造纸期间的缝模施涂、辊涂、喷幕施涂、刮刀施涂、棒涂、气刀施涂、凹版施涂及气刷施涂。所施加的表面处理是在压延之前通过例如对流、传导、红外辐射、大气暴露或其中一个或多个的组合来干燥。
因此，根据本文所述的原理的一种或多种轻质数字印刷介质在其范围内包括未涂布的基纸和涂布的基纸两者。
实施例
除非另有陈述，所有的测量值都在所用设备的测量公差内。
制备数字印刷介质：
实施例1(无BCTMP)：介质样品是用30％硬木化学纸浆和70％软木化学纸浆的纤维混合物制成。硬木化学纸浆和软木化学纸浆是各自获自Domtar Corporation,NorthAmerica的牛皮纸浆。含量是以纤维混合物中的总纤维干重的百分比计。以1.6kg/ton的剂量将ASA内部上浆剂添加至纤维混合物中。ASA是获自Nalco,Naperville,IL的NalsizeTM 7540。此外，湿强度剂，即来自Ashland Inc.的KymeneTM 821，一种聚酰胺-表氯醇，以基纸总干重的1％的剂量添加至纤维混合物中。在搅拌槽中混合纤维配料，然后转移到长网造纸机的风扇式泵。使用Beloit Jones双盘精制机(Beloit Corporation)将纤维配料精制到450ml的CSF水平。可根据TAPPI标准T227使用打浆度测试器来测量CSF。使用具有27.4米(或90英尺)网长且在大约30.48米/分钟(或100英尺/分钟)下运行的61厘米宽的(或24英寸宽的)长网造纸机使精制的纤维配料成形为介质片材。实施例1介质样品具有53gsm的基重或克重。此外，实施例1介质样品具有3.9密耳(或等同地，99.06微米)的厚度。
实施例2(有BCTMP)：介质样品是用以纤维混合物的总干重百分比计30％硬木化学纸浆、40％软木化学纸浆及30％BCTMP的纤维混合物制成。硬木化学纸浆和软木化学纸浆是获自Domtar Corporation的牛皮纸浆。所用的BCTMP是来自Millar Western ForestProducts Ltd.,Edmonton,AB,Canada的BCTMP 110-70-75，其中‘110’是指CSF，‘70’是指ISO亮度，并且‘75’是纸浆中的白杨或硬木纤维的百分比，剩余的25％是软木纤维。与实施例1中所用相同的ASA内部上浆剂和湿强度剂在实施例2中以相同的加料量被添加至纤维混合物中，混合在一起，并且对纤维配料进行精制并以与如上实施例1中所述相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形为介质样品片材。
比较介质的制备：
比较介质1：将与实施例1相同的纤维混合物和相同的ASA内部上浆剂以相同的量混合以形成实施例1中所提供的纤维配料，但没有湿强度剂。对纤维混合物进行精制并且以与实施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形为介质样品片材。
比较介质2：制备与实施例1相同的纤维混合物，但没有ASA内部上浆剂和湿强度剂两者。对纤维混合物进行精制并且以与实施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形为介质样品片材。
比较介质3：将与实施例2相同的纤维混合物和与实施例1相同的ASA内部上浆剂以与实施例1相同的量混合以形成实施例2中所提供的纤维配料，但没有湿强度剂。对纤维混合物进行精制并且以与实施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形为介质样品片材。
比较介质4：制备与实施例2相同的纤维混合物，但没有ASA内部上浆剂和湿强度剂两者。对纤维混合物进行精制并且以与实施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形为介质样品片材。
未印刷介质上的平整度测量：
实施例1和2的未印刷介质样品片以及比较介质1-4的未印刷样品片的平整度是使用Hewlett-Packard制造的基于SICK IVP 3D摄像机的激光轮廓测量仪系统，使用来自SICKIVP AB,Linkoping,Sweden的商业激光测量单元和激光控制/数据获取软件以及内部构建的x-y台和控制软件来测量。具体说来，激光轮廓测量仪系统测量从轮廓测量仪系统的检测器到相应的介质样品片材表面的距离。每一个未印刷的样品被定向以便激光在CD方向或片的短方向上横穿样品片材在相应片上的指定位置处进行读取。
印刷介质的制备：
将如上所述针对平整度测量的实施例1和2介质的相同的未印刷样品片材用来自Hewlett-Packard Co.,Palo Alto,CA,USA(HP)的HP Edgeline印刷机，使用HP A50颜料油墨(即水性喷墨油墨和数字喷墨印刷)进行印刷。所用的印刷工艺涉及2道和6个干纺条件以模拟高速数字卷筒纸印刷机喷墨印刷。
如上所述针对平整度测量的比较介质1-4的相同的未印刷样品片是以与印刷实施例1和2介质相同的方式来印刷。
印刷介质上的平整度测量：
以与未印刷介质的平整度测量相同的方式测量实施例1和2的相同印刷介质样品片以及相同的印刷比较介质1-4样品片的平整度。在与未印刷介质中大体上相同的位置处测量印刷介质。
RMS粗糙度或平整度变化测定：
从如上所述印刷之后的相同介质样品的平整度值中减去如上所述的未印刷介质样品的平整度值。如上所述，使用方程式1分析差值，并且报告为Rq(RMS粗糙度)或平整度变化。较低的Rq值表示未印刷与印刷的介质样品之间的平整度变化较小。此外，较小的平整度变化表示介质样品中更大的尺寸稳定性和强度以适应数字喷墨印刷的高湿度水平。
表1示出了为如上所述的各种介质样品获得的结果。
表1
如表1所示，包含BCTMP、内部上浆剂及湿强度剂的样品(实施例2)的平整度变化或Rq值是最低的。与比较介质1-2样品相比，在没有BCTMP但有内部上浆剂和湿强度剂的样品中也观察到了减小的平整度变化或Rq。本文的这些结果支持包含具有硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物的组合的独特性，该纤维混合物具有以混合物中的总纤维干重计至少0.5％的BCTMP、内部上浆剂、以及以基纸总干重计至少0.1％的湿强度剂以形成根据本文原理的轻质数字印刷介质的基纸。
因此，描述了具有小于100gsm的基重的轻质数字印刷介质及制造轻质数字印刷介质的方法的实施例。轻质数字印刷介质的基纸包括具有硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物，该纤维混合物具有以混合物中的总纤维干重计至少0.5％的BCTMP、内部上浆剂、以及以基纸总干重计至少0.1％的湿强度剂。应理解，上述实施例仅仅说明了体现要求保护的内容的原理的许多具体实施例中的一些。显然，在不背离以下权利要求书界定的范围的情况下，本领域技术人员可以容易地构思许多其他布置。
Claims (15)
1.一种轻质数字印刷介质，其包含：
基纸，所述基纸包含：
硬木纸浆和软木纸浆的纤维混合物，按所述纤维混合物中的总纤维重量计，至少5％是漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)；
用于中性或碱性条件的内部上浆剂；以及
湿强度剂，其是热固性树脂，含量是所述基纸的总干重的至少0.1％，所述内部上浆剂和所述湿强度剂与所述纤维混合物混合，
其中所述轻质数字印刷介质具有小于100克/平方米(gsm)的基重。
2.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其中所述BCTMP是硬木纸浆、软木纸浆以及硬木纸浆和软木纸浆的混合物中的一种，所述BCTMP的量的范围是按所述纤维混合物中的总纤维重量计的5％至约60％。
3.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其中所述硬木纸浆是化学纸浆，所述软木纸浆是化学纸浆，所述BCTMP是硬木纸浆和软木纸浆的混合物，所述纤维混合物中所述硬木纸浆与所述软木纸浆的总量的比例的范围是1:2至2:1。
4.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其中所述内部上浆剂选自由以下组成的组：烯基琥珀酸酐、烷基烯酮二聚体及其组合，在所述纤维混合物中提供的量的范围是约0.5千克/吨(kg/ton)至约3kg/ton。
5.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其中所述湿强度剂选自由以下组成的组：聚胺-表氯醇、聚酰胺-表氯醇、聚酰胺-胺-表氯醇、聚酰胺、环氧化物、乙二醛及其两种或更多种的组合，所述湿强度剂的量的范围是所述基纸总干重的0.1％至约3％。
6.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其是书籍等级的纸，其中所述基重大于35gsm且小于75gsm。
7.如权利要求1所述的轻质数字印刷介质，其具有小于0.35的均方根(RMS)平整度。
8.一种轻质数字印刷介质的基纸，其包含：
包含硬木化学纸浆和软木化学纸浆以及漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)的纤维混合物，所述BCTMP的范围是按所述纤维混合物中总纤维重量计的5％至约60％；
用于中性或碱性条件的内部上浆剂，其范围是约0.5千克/吨至约3千克/吨；以及湿强度剂，其是热固性树脂，其含量范围是的所述基纸的总干重的0.1％至约3％，所述内部上浆剂和所述湿强度剂与所述纤维混合物混合，
其中所述基纸的基重的范围是35克/平方米至约75克/平方米(gsm)。
9.如权利要求8所述的基纸，其中所述BCTMP的量的范围是按所述纤维混合物中的总纤维干重计约10％至约50％，所述BCTMP包含硬木纸浆和软木纸浆二者。
10.如权利要求8所述的基纸，其中按所述纤维混合物中的总纤维重量计，所述纤维混合物包含约30％的所述硬木化学纸浆、约40％的所述软木化学纸浆及约30％的所述BCTMP，并且其中所述纤维混合物具有在约350毫升至约500毫升范围内的加拿大标准游离度水平。
11.如权利要求10所述的基纸，其中所述内部上浆剂选自由以下组成的组：烯基琥珀酸酐、烷基烯酮二聚体及其组合，其含量是约1.6千克/吨。
12.如权利要求10所述的基纸，其中所述湿强度剂选自由以下组成的组：聚胺-表氯醇、聚酰胺-表氯醇、聚酰胺-胺-表氯醇、聚酰胺、环氧化物、乙二醛及其两种或更多种的组合，所述湿强度剂的量是所述基纸的总干重的约1％。
13.如权利要求8所述的基纸，其中所述基重的范围是约40gsm至约70gsm，所述轻质数字印刷介质是书籍等级的纸。
14.一种制造轻质数字印刷介质的方法，所述方法包括：
将包含硬木纸浆和软木纸浆的纸浆混合物混合在一起，按所述纸浆混合物中的总纤维重量计的至少5％是漂白的化学热机械纸浆(BCTMP)；
将用于中性或碱性条件的内部上浆剂和湿强度剂都添加至所述纸浆混合物中以形成纤维配料，所述湿强度剂是热固性树脂；
精制所述纤维配料，使得其加拿大标准游离度水平的范围是约350毫升至约500毫升；以及
使所精制的纤维配料成形基纸网或片材，所述湿强度剂是所述基纸的总干重的至少0.1％，
其中所述轻质数字印刷介质是基重小于90克/平方米(gsm)的书籍等级的纸。
15.如权利要求14所述的方法，其中所述硬木纸浆是化学纸浆，所述软木纸浆是化学纸浆且所述BCTMP是硬木纸浆和软木纸浆的混合物，所述纸浆混合物中所述硬木纸浆与所述软木纸浆的总量的比例的范围是1:2至2:1，其中以0.5千克/吨(kg/ton)至约3kg/ton范围的量添加所述内部上浆剂，所述湿强度剂的范围是基纸总干重的0.1％至约3％，并且其中所述基重的范围是约40gsm至约70gsm。
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