CN1984783A - 经涂布的多功能印刷纸 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光泽的经涂布的多功能打印纸，其可用于多种不同的办公室印刷装置，包括喷墨及电子照相，以及用于制造及使用纸张的方法，该涂布纸包含：纸基；以及涂布在该基底的至少一个表面上的着色组合物，所述着色涂料组合物包含：(1)BET表面积在约50至约750m2/g范围内的第一颜料；(2)BET表面积在约5至约49m2/g范围内的第二颜料；及(3)聚合物粘结剂。所述涂布纸于75°的涂层光泽度等于或大于约30％，且其Bristow吸收长度小于约180mm。所述涂料组合物可包含其他添加剂，如润滑剂、光学增亮剂及涂料流变性改性剂。可以利用大量涂布技术中的任意一种将所述涂料配制品施加在基本原料上，涂布技术包括具有弯刀、刮棒、气刀、狭缝型模具、帘式喷射器及凹版的施加滚筒。该纸张可用于不同的喷墨及电子照相印刷装置和技术。

Description

经涂布的多功能印刷纸
技术领域
本发明涉及一种多功能纸，其广泛地适用于办公室印刷装置，包括黑白复印机、彩色复印机、激光打印机、彩色激光打印机、喷墨打印机、液体调色剂数字印刷机、传真机以及在办公室中使用的其他打印机和复印机等。更具体而言，本发明涉及光泽涂布的多功能纸，其可以广泛地用于办公室印刷装置，包括喷墨打印机、电子照相复印机和打印机以及液体调色剂数字印刷机，该纸具有优异的吸墨性及调色剂粘附性，并提供优异的图像质量及可靠的运行性能。
背景技术
近年来，由于按需印刷、个性化及可变数据印刷的优势以及数字摄影的迅猛增长，数字印刷取得了巨大的市场增长。造纸工业不断地尝试开发用于数字印刷的新的纸等级。例如参见第4,780,356号、第4,892,787号、第5,053,268号、第5,281,467号、第5,714,270号、第6,150,289号、第6,465,082号及第6,534,156号美国专利，以及第2003/0048344号美国专利申请。
发明内容
本发明的一个方面涉及一种涂布纸，其适合于多功能印刷，包括喷墨打印及电子照相印刷，该涂布纸包括：
纸基，其优选具有等于或小于约60sec/100cm3的Gurley孔隙率；及
涂布在该纸基的至少一个表面上的着色组合物，所述着色涂料组合物包含：(1)第一颜料，该第一颜料的BET表面积在约50至约700m2/g的范围内，基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，其含量优选为约40至约99重量％；(2)第二颜料，该第二颜料的BET表面积在约5至约49m2/g的范围内，基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，其含量优选为约1至约60重量％；及(3)聚合物粘结剂，基于100份(干基)存在于该涂料中的颜料，该聚合物粘结剂的含量优选为约5至约40份(干基)。
所述涂布纸于75°的涂层光泽度等于或大于约30，并且其Bristow吸收长度小于约180mm。
本发明的另一方面涉及一种制造涂布纸的方法，其包括：
(a)制造含水涂料配制品，其包含：(i)水；(ii)第一颜料，该第一颜料的BET表面积在约50至约700m2/g的范围内，基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，其含量优选为约40至约99重量％；(2)第二颜料，该第二颜料的BET表面积在约5至约49m2/g的范围内，基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，其含量优选为约1至约60重量％；及(3)聚合物粘结剂，基于100份(干基)存在于该涂料中的颜料，该聚合物粘结剂的含量优选为约5至约40份(干基)；
(b)将该含水涂料配制品施加到纸基的一个或两个表面上，该纸基优选具有等于或小于约60sec/100cm3的Gurley孔隙率；
(c)干燥经涂布的纸张；及
(d)砑光经干燥的涂布纸，以形成经干燥的砑光纸，其在75°的涂层光泽度等于或大于约30％，并且其Bristow吸收长度小于约180mm。
本发明的另一个方面涉及在喷墨打印装置或电子照相印刷装置中于涂布纸的表面上产生图像的方法，其包括：
(a)将本发明的涂布纸送入所述装置内；及
(b)在所述涂布纸的表面上形成图像，以形成在其表面上具有图像的涂布纸。
本发明的涂布纸具有一个或更多个优点。例如，本发明的纸张适合于多功能印刷，包括喷墨打印或电子照相印刷。
附图说明
现在，连同附图一起进一步描述本发明的上述方面及其他方面以及优点，其中：
图1所示为Bristow吸收长度(mm)与基于本发明的不同涂布纸的涂料中的第一及第二颜料的总干重的第二颜料重量百分比的关系图。
图2所示为印刷密度与本发明的不同纸张的Bristow吸收长度(mm)的关系图。
图3所示为纸张光泽度与基于本发明的不同涂布纸的涂料中的第一及第二颜料的总干重的第二颜料重量百分比的关系图。
具体实施方式
本发明的一个方面涉及一种涂布纸，其适合于多功能印刷，包括喷墨打印及电子照相印刷。该涂布纸包括：在至少一面上用着色涂料组合物加以涂布的纸基，该着色涂料组合物包含：(1)BET表面积在约50至约700m2/g范围内的第一颜料；(2)BET表面积在约5至约49m2/g范围内的第二颜料；及(3)聚合物粘结剂。
通常地，本发明的涂布纸根据TAPPI测试法T480 om-92于75°测得的涂层光泽度等于或大于约30％。该方法在与纸平面呈75°测量纸张的镜面光泽度。在本发明优选的具体实施方案中，于75°的涂层光泽度等于或大于约35％。在本发明更优选的具体实施方案中，于75°的涂层光泽度为约35％至约75％，在本发明最优选的具体实施方案中，于75°的涂层光泽度为约40％至约65％。
通常地，本发明的涂布纸利用Bristow吸收测试仪测得的Bristow吸收长度小于约180mm。在该测试仪中，将涂布纸的测试条安装在转轮上，该转轮在涂布纸穿过含有测试油墨的压头箱的800msec/mm的恒定速度下移动。Bristow油墨溶液是10％的异丙醇水溶液，其含有0.05％的番红染料。将油墨(25毫升)移入压头箱的开口中。测量油墨痕迹长度。在本发明优选的具体实施方案中，涂布纸的Bristow吸收长度小于约170mm。在本发明更优选的具体实施方案中，涂布纸的Bristow吸收长度小于约160mm，在本发明最优选的具体实施方案中，涂布纸的Bristow吸收长度小于约150mm。
本发明的涂布纸根据TAPPI T460 om-88法测得的Gurley孔隙率优选等于或小于约5,000sec/100cm3。用于多功能印刷的涂布纸的Gurley孔隙率优选为约50sec/100ml至约4,000sec/100cm3。在本发明优选的具体实施方案中，涂布纸的Gurley孔隙率优选为约50sec/100cm3至约3,000sec/100cm3。涂布纸的Gurley孔隙率更优选为约50sec/100cm3至约2,500sec/100cm3，最优选为约50sec/100cm3至约2,000sec/100cm3。
本发明的涂布纸利用Parker印刷表面：T555 om-99的TAPPI测试法测得的平滑度优选小于3.0。在本发明优选的具体实施方案中，涂布纸的Parker印刷表面优选为约0.80至约2.5。Parker印刷表面更优选为约0.90至约2.25，最优选为约0.90至约2.0。
本发明的涂布纸利用TAPPI测试法T425 om-91测得的不透明度优选大于93％。在本发明优选的具体实施方案中，涂布纸的不透明度优选为约90％至约99％。不透明度更优选为约92％至约99％，最优选为约94％至约99％。
该涂布纸利用TAPPI测试法T452 om 92测得的亮度优选为约88％的亮度至约99％的GE亮度。该亮度更优选为约89％的亮度至约99％的GE亮度，最优选为约90％的亮度至约99％的GE亮度。
本发明涂布纸的第一基本成分是纸基，其根据TAPPI T460 om-88法测得的Gurley孔隙率优选等于或小于约60sec/100cm3。任何传统纸张或纸板基底可用于实施本发明，其条件是具有所要求的Gurley孔隙率。纸基优选具有适当的孔隙率，以促进喷墨油墨的吸收及干燥过程。然而，若孔隙率过高，则会发生非期望的墨水渗透及隐约显出的现象。因此，孔隙率水平优选应加以控制，以获得期望的墨水吸收及墨水渗透性能。该基底的Gurley孔隙率优选为约1sec/100ml至约70sec/100cm3。在本发明优选的具体实施方案中，基底的Gurley孔隙率优选为约1sec/100cm3至约50sec/100cm3。Gurley孔隙率更优选为约1sec/100cm3至约45sec/100cm3，最优选为约1sec/100cm3至约30sec/100cm3。
该基底利用Bristow吸收测试仪及上述方法测得的Bristow吸收长度优选小于约40mm，但是将基底条安装在转轮上，该转轮在纸基穿过含有测试油墨的压头箱的200msec/mm的恒定速度下移动。在本发明优选的具体实施方案中，纸基的Bristow吸收长度小于约35mm。在本发明更优选的具体实施方案中，纸基的Bristow吸收长度小于约30mm，在本发明最优选的具体实施方案中，纸基的Bristow吸收长度小于约20mm。
纸基的表面电阻率优选提供涂布纸在电子照相印刷系统中期望的进料可靠性及图像质量。利用Keithley仪器有限公司生产的电阻率计测得的表面电阻率通常为约1×109至约1×1013ohms/square，优选为约1×1010至约1×1013ohms/square，更优选为约5×1010至约1×1012ohms/square。
基底的基重可在大范围内改变，可根据应用场合及造纸机性能采用传统的基重。基底的基重优选为约45至约280g/m2，虽然在需要时基底的基重可在该范围之外。基重更优选为约75至约250g/m2，最优选为约90至约230g/m2。
关于高亮度涂布纸等级，使用具有适当纸亮度的纸基是所期望的。纸基的GE亮度可在大范围内改变，并且可以采用任何传统水平的亮度。利用TAPPI测试法T452 om 92测得的基底亮度优选为约84％的亮度至约98％的GE亮度，更优选为约87％的亮度至约96％的GE亮度，最优选为约88％的亮度至约96％的GE亮度。
纸基的纸厚度可以在大范围内改变，并且可以采用传统的纸厚度。纸厚度优选为约3mil至约12mil。更优选的纸厚度范围是约4mil至约10mil。
在本发明优选的具体实施方案中，使用相对更平滑的纸基，其有助于提高纸张光泽度并提高涂布均匀性。根据TAPPI测试法T5380m-1过程测得的纸基平滑度的优选范围等于或小于约250Sheffield单位。纸基平滑度更优选等于或小于约200Sheffield单位，最优选为约30至约200Sheffield单位。
可使用的具有期望的Gurley孔隙率的纸基及其制造方法和装置是本领域中公知的。例如参见“纸浆及造纸技术手册(Handbook For Pulp&Paper Technologies)”，第2版，G. A.Smook，Angus Wilde Publications(1992)以及其中所引用的参考文献。例如纸和纸板基底可由纸浆纤维制成，纸浆纤维来源于阔叶树、针叶树或阔叶树与针叶树的组合，它们通过任何已知的合适的浸煮、精制及漂白操作用于造纸修饰中，例如已知的机械、热机械、化学及半化学过程等，打浆及其他公知的打浆过程。在某些具体实施方案中，至少一部分3he纸浆纤维可由非木本的草本植物提供，包括但不局限于洋麻、大麻、黄麻、亚麻、剑麻或蕉麻，虽然由于法律上的限制以及其他考虑会导致大麻及其他纤维来源的使用不切实际或不可能。经漂白或未经漂白的纸浆纤维可用于本发明的方法中。再生纸浆纤维也是适用的。
基底还可包含其他传统的添加剂，如淀粉、矿物纤维、施胶剂、保留助剂及增强性聚合物。这些纤维中可使用的是有机及无机颜料，如聚合物颗粒，如聚苯乙烯乳胶及聚甲基丙烯酸甲酯，以及矿物质，如碳酸钙、高岭土及滑石，以及已膨胀的及可膨胀的微球。其他的传统添加剂包括但不局限于：湿增强树脂、内部施胶剂、干增强树脂、明矾、填料、颜料及染料。
作为第二基本成分，本发明的纸张包含在纸基的至少一面上的涂层。基底表面上的涂层的重量可在大范围内改变，并且可采用任何传统的涂层重量。一般而言，涂层重量至少为约3g/m3的记录纸。涂层重量优选为每面约3g/m3至约15g/m3，更优选为每面约4g/m3至约12g/m3，最优选为每面约5g/m3至约12g/m3。
涂层的基本成分包含BET表面积在约50至约700m2/g范围内的第一颜料以及BET表面积在约5至小于50m2/g范围内的第二颜料。在本发明优选的具体实施方案中，第一颜料的BET表面积在约60至约650m2/g的范围内，而第二颜料的BET表面积在约6至约45m2/g的范围内。在本发明更优选的具体实施方案中，第一颜料的BET表面积在约70至约650m2/g的范围内，而第二颜料的BET表面积在约6至约40m2/g的范围内。在本发明最优选的具体实施方案中，第一颜料的BET表面积在约80至约650m2/g的范围内，而第二颜料的BET表面积在约6至约35m2/g的范围内。
用作第一颜料的材料如“成像材料手册(Handbook of ImagingMaterials)”，第2版，Diamond A.S及Weis，D.S编辑，Dekker，NY出版，NY(2001)中所述，其具有所要求的BET。可用于多功能的经涂布的印刷纸的第一颜料的实例具有所要求的BET并例如由以下成分组成：二氧化硅、氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、氧化铝、沸石；沉积碳酸钙的精细(亚微米)颗粒，如Specialty Minerals有限公司销售的JETCOAT；高岭粘土的精细(亚微米)颗粒，包括Engelhard销售的Digitex以及Thiele Kaolin公司销售的Kaojet specialty Kaolin粘土；以及合成粘土，如来自Southern Clay Products的Laponite；铝硅混合氧化物及硅酸钙精细粉末。优选的第一颜料具有所要求的BET并选自以下组中：二氧化硅、氧化铝溶胶、二氧化硅溶胶、氧化铝、沸石、沉积碳酸钙的精细(亚微米)颗粒，高岭粘土、合成粘土及铝硅混合氧化物的精细(亚微米)颗粒，以及硅酸钙精细粉末。更优选的第一颜料具有所要求的BET并选自以下组中：二氧化硅、氧化铝溶胶、沉积碳酸钙的精细(亚微米)颗粒以及高岭粘土的精细(亚微米)颗粒，最优选的第一颜料具有所要求的BET并选自以下组中：二氧化硅、氧化铝溶胶、沉积碳酸钙的精细(亚微米)颗粒以及高岭粘土的精细(亚微米)颗粒。
用作第二颜料的材料如“纸张的颜料涂布及表面施胶(PigmentCoating and Surface Sizing of Paper)”，Lehtinen，Esa编辑，Fapet Oy，Helsinki出版，Finland(2000)。可用于多功能的经涂布的印刷纸的第二颜料的实例具有所要求的BET并例如由以下成分组成：经研磨的碳酸钙、沉积碳酸钙、高岭粘土、经煅烧的粘土、二氧化钛、塑料颜料、三水合铝、滑石及聚合物珠子，如聚甲基丙烯酸甲酯珠子。优选的第二颜料具有所要求的BET并选自以下组中：经研磨的碳酸钙、沉积碳酸钙、高岭粘土、经煅烧的粘土、二氧化钛、塑料颜料、三水合铝、滑石、聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、蜡颗粒及聚甲基丙烯酸甲酯珠子。更优选的第一颜料具有所要求的BET并选自以下组中：经研磨的碳酸钙、沉积碳酸钙、高岭粘土、经煅烧的粘土、二氧化钛、塑料颜料及三水合铝。最优选的第一颜料具有所要求的BET并选自以下组中：经研磨的碳酸钙、沉积碳酸钙、高岭粘土、经煅烧的粘土、塑料颜料及三水合铝。
可使用的第一及第二颜料可以从商业来源获得或者从天然产生的沉积物开采，并加工成所要求的BET。例如具有所要求的BET的可使用的沉积碳酸钙第一颜料可以从Special Minerals有限公司以JETCOAT的商品名商购获得。具有所要求的BET的可使用的精细特种高岭粘土可以从Engelhard公司以DIGITEX的商品名以及从Thiele Kaolin公司以KAOJET的商品名购得。具有所要求的BET的可使用的第二高岭粘土、经煅烧的高岭粘土及沉积碳酸钙颜料可以从IMERYS分别以ASTRACOTE、ALPHATEX、OPTICALPRINT的商品名商购获得。具有所要求的BET的可使用的经研磨的碳酸钙可以从OMYA以Covercarb的商品名购得，而具有所要求的BET的可使用的经煅烧的高岭粘土可从Engelhard以ANSILEX的商品名购得。具有所要求的BET的可使用的空心球塑料颜料可以从Dow Chemical以DOW Plastic Pigment HS 3000及DOW Plastic Pigment HS 2000的商品名以及从Rhom Haas以Ropague的商品名购得。
第一及第二颜料的量可以在大范围内改变，条件是获得所期望的涂层光泽度及Bristow吸收长度。基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第一颜料的量优选为约40至约99重量％，而基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第二颜料的量优选为约1至约60重量％。基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第一颜料的量更优选为约50至约98重量％，而基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第二颜料的量更优选为约2至约50重量％。基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第一颜料的量最优选为约50至约90重量％，而基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，第二颜料的量最优选为约10至约50重量％。
作为另一种基本成分，该涂料包含聚合物粘结剂。可使用的实例通常用于涂布纸中，例如苯乙烯丁二烯橡胶乳胶、苯乙烯丙烯酸酯、聚乙烯醇及共聚物、聚乙酸乙烯酯及共聚物、乙酸乙烯酯共聚物、羧化SBR乳胶、苯乙烯丙烯酸酯共聚物、苯乙烯/丁二烯/丙烯腈、苯乙烯/丁二烯/丙烯酸酯/丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮及共聚物、聚氧化乙烯、聚(2-乙基-2-噁唑啉)、聚酯树脂、明胶、酪蛋白、藻酸盐、纤维素衍生物、丙烯酸乙烯基聚合物、大豆蛋白聚合物、羟甲基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉、乙氧基化淀粉、氧化淀粉、酶转化淀粉、阳离子淀粉、水溶性胶质及类似物。可使用水溶性树脂及非水溶性树脂的混合物或聚合物乳胶。优选的第一聚合物粘结剂是羧化的SBR乳胶、聚乙烯醇、苯乙烯/丁二烯共聚物、苯乙烯/丙烯酸酯共聚物以及乙酸乙烯酯聚合物及共聚物。
可使用的聚合物粘结剂可以从商业来源购得，或者利用已知的制备技术制得。例如可使用的苯乙烯/丁二烯及苯乙烯/丙烯酸酯乳液粘结剂可以从DOW Chemicals以DOW Latex的商品名商购获得；可使用的苯乙烯/丁二烯/丙烯腈共聚物及丙烯酸酯共聚物粘结剂可以从BASF公司分别以STYRONAL和ACRONAL的商品名商购获得；可使用的乙酸乙烯酯/乙烯乳液粘结剂可以从AIR PRODUCTS分别以AIRFLEX和AIRVOL的商品名商购获得；可使用的聚乙烯醇粘结剂可以从CELANESE以CELVOL的商品名商购获得；而可以用作粘结剂的聚乙烯基吡咯烷酮及衍生物可以从ISP公司以VIVIPRINT的商品名商购获得。
聚合物粘结剂的量可以在大范围内改变，条件是获得所期望的涂层光泽度及Bristow吸收长度。优选最优化颜料及聚合物粘结剂的相对量以获得最佳的打印质量及调色剂粘附性。若粘结剂浓度过高，则过量的粘结剂会填入抑制油墨吸收性的空隙孔中。若粘结剂浓度过低，则涂料粘附性及调色剂粘附性可能是不足的。基于100份该涂料中的颜料，聚合物粘结剂的量优选为约5至约40份，所有份数均是基于干重组成。基于100份该涂料中的颜料，聚合物粘结剂的量更优选为约5至约40份。
在优选的具体实施方案中，涂料组合物还含有润滑剂，基于100份该涂料中的颜料，润滑剂的含量优选为约0.5至约2份，所有份数均是基于干重组成。可使用的润滑剂包括：硬脂酸钙、蜡乳液、石蜡、聚乙烯蜡、大豆卵磷酯/油酸混合物、聚乙二醇及聚丙二醇，并且可以从商业来源获得。例如，可使用的硬脂酸钙润滑剂可以从OMNOVA以SUNCOTE 450和SUNCOTE 451的商品名商购获得。
在优选的具体实施方案中，该涂料组合物包含阳离子树脂以促进喷墨打印的固定并提高耐水性。可使用的阳离子树脂包括聚氯化二烯丙基二甲基铵、聚氯化乙烯基苯甲基三甲基铵、聚氯化甲基丙烯酰氧基乙基羟基乙基二铵、聚乙烯基胺、季铵聚合物、阳离子聚乙烯亚胺、氯化二烯丙基二甲基铵(DADMAC)的共聚物、乙烯基吡咯烷酮与季铵化的甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯(DEAMEMA)的共聚物、阳离子聚氨基甲酸酯乳胶、阳离子聚乙烯醇、聚烷基胺二聚氨基氰共聚物、胺缩水甘油基加成聚合物以及聚二氯化[氧基乙烯(二甲基亚氨基)乙烯(二甲基亚氨基)乙烯]。可使用的阳离子树脂可以从商业来源购得，或者利用已知的制备技术制得。例如，可使用的DADMAC阳离子树脂可以从Calgon公司以Calgon 261 LV、Calgon 261 RV及Calgon 7091的商品名以及从GACSpecialty Chemicals以GENFLOC的商品名商购获得。
除了所要求的基本成分以外，该涂料可包含以传统的量典型地施加于记录纸表面的其他成分。这些任选的成分包括分散剂、光学增亮剂、UV吸收剂、涂料流变性改性剂、表面活性剂、增稠剂、变形剂、交联剂、防腐剂、pH控制剂、浇注涂布防粘剂等。增亮剂的实例包括双(三嗪基氨基)均二苯代乙烯衍生物的钠盐，例如来自Ciba SpecialtyChemicals的Tinopal以及来自Clariant公司的Lucophore。增稠剂包括丙烯酸共聚物、聚乙烯基吡咯烷酮及衍生物、丙烯酰胺钠丙烯酸酯共聚物、多糖及联合的增稠剂，如羟基化乙氧基化氨基甲酸酯、疏水性碱-可溶胀的乳液；以及联合的纤维素增稠剂。
本发明的经涂布的喷墨记录纸可采用已知的传统技术加以制备。用于形成及施加涂料配制品至纸基上的方法和装置是在纸和纸板领域中公知的。例如参见上文中参考的G.A.Smook以及其中所引用的参考文献，这里将其公开的所有内容引入本申请作为参考。可采用所有这些已知的方法实施本发明，不对这些方法加以详细描述。例如，基本颜料、聚合物或共聚物粘结剂以及任选成分的混合物可溶解或分散于合适的液体介质中，优选为水，并且可以通过任何合适的技术施加到基底上，如浇注涂布、刮刀涂布、气刀涂布、刮棒涂布、辊筒涂布、凹版涂布、狭缝型挤压式涂布、喷射涂布、浸渍涂布、Meyer刮棒涂布、逆转辊涂布、挤压涂布等。此外，该涂料组合物还可于造纸机的施胶压榨装置处利用计量棒或其他计量技术加以施加。
在用涂料组合物处理之后，将经涂布的纸或纸板基底干燥。用于干燥用涂料组合物处理过的纸或纸板网状物的方法和装置是在纸和纸板领域中公知的。例如参见上文中参考的G.A.Smook以及其中所引用的参考文献。可使用任何传统的干燥方法和装置。因此，这里不对这些方法和装置加以详细描述。在干燥之后纸或纸板网状物的水分含量优选等于或小于约10重量％。经干燥的纸或纸板网状物中的水分含量更优选为约5至约10重量％。
干燥之后，可对纸或纸板基底实施一个或更多个后干燥步骤，例如上文中参考的G.A.Smook以及其中所引用的参考文献中所述。例如通过使涂布纸经过由温度为约150至约300且压力为约1000至约2000磅每英寸的砑光机滚筒形成的间隙，从而可对纸或纸板网状物实施砑光，以提高纸张的平滑度及其他性能。
本发明的涂布纸可用于喷墨及电子照相印刷方法中。本发明的一个具体实施方案涉及在喷墨及电子照相印刷装置中于涂布纸的表面上形成图像的方法，其包括：
(a)将本发明的涂布纸送入所述装置内；及
(b)在所述涂布纸的表面上形成图像，以形成在其表面上具有图像的涂布纸。喷墨及电子照相印刷方法及装置是在本领域中公知的，不对其加以详细描述。例如参见上述的成像材料手册(Handbook of ImagingMaterials)，这里将其公开的全部内容并入本申请作为参考。
利用喷墨及电子照相印刷方法印刷在本发明的涂布纸上的图像具有可接受的印刷密度、调色剂粘附性和/或芯吸性能(wicking)。印刷密度是通过以下步骤测定的：在涂布纸的涂布表面上用喷墨和/或电子照相印刷机以普通纸张标准模式印刷一系列实心的黑色、蓝绿色、洋红色及黄色图像，并利用X-Rite Densitometer 603分光光度测量印刷密度。调色剂粘附性是通过以下步骤测定的：比较在利用由4.5 lb滚筒加以卷绕的3M Scotch Magic Tape 810或类似条带实施条带拉伸(tape pull)之前和之后印刷在涂布纸的涂布表面上的图像的印刷密度，并计算条带拉伸之后的印刷密度的保留性百分比。芯吸性能是通过以下步骤测定的：在涂布纸的涂布表面的表面上以不同的间隔距离印刷两条平行的线条，并在光学显微镜下检验印刷的线条，以确定线条边缘开始接触之前的线条之间的最小距离。彩色图像的印刷密度优选等于或大于约0.8，黑色图像的印刷密度优选等于或大于约1.0；彩色图像的印刷密度更优选等于或大于约0.9，黑色图像的印刷密度更优选等于或大于约1.1；彩色图像的印刷密度最优选等于或大于约1.0，黑色图像的印刷密度最优选等于或大于约1.2。调色剂粘附性优选等于或大于约85％，更优选等于或大于约90％，最优选等于或大于约95％，而在选择的具体实施方案中等于或大于约99％。芯吸性能优选等于或小于约0.4mil，更优选等于或小于约0.2mil，最优选等于或小于约0.1mil。
根据以下实施例阐述本发明。实施例用于举例说明，本发明并不局限于实施例中所列举的材料、条件或过程参数。除非另有说明，数量均为百份之几份(pph)。
实施例1
将精细的沉积碳酸钙的含水浆料添加至高剪切力混合器。然后在合适的剪切作用下添加高岭粘土。在获得均匀的颜料浆料之后，在剪切作用下将苯乙烯/丁二烯/丙烯腈乳液、聚乙烯醇、硬脂酸钙及光学增亮剂以此顺序添加至涂料中。所得涂料配制品及其特性列于以下的表I中。
表I
    1   2   3     4     5
    FPCC颜料(1)高岭粘土颜料(2)SBA粘结剂(3)PVA粘结剂(4)润滑剂(5)光学增亮剂(6)固体百分含量     100-831136.5   7525831141   5050831141     2575831141     -100831155
1  精细的沉积碳酸钙，其BET为60至100m2/g，来自SpecialtyMinerals公司，Bethlehem，PA 18017，商品名为JETCOAT 30。
2  高岭粘土颜料，其BET小于10，来自Imerys，Roswell，GA 30076，商品名为Astracote 90。
3  苯乙烯/丁二烯/丙烯腈乳液，来自Dow Chemical公司，Midland，Michigan 48674，商品名为Dow Latex 31301.NA。
4  聚乙烯醇，来自Celanese，商品名为Celvol。
5  硬脂酸钙，来自Omnova，商品名为Suncote 450。
6  双(三嗪基氨基)均二苯代乙烯衍生物的钠盐，来自Ciba SpecialtyChemicals，商品名为Tinopal。
利用轧制棒(drawdown rod)将五种涂料配制品施加在Gurley孔隙率为60sec/100cm3的90-gsm低孔隙率基纸上。涂层重量范围是8至10gsm。利用实验室砑光机在以下两种条件下以不同的砑光强度对经涂布的纸张实施砑光。第一砑光条件(较高的砑光强度)是1,000psi，150及9英尺/分钟(fpm)。第二砑光条件(较低的砑光强度)是150psi，72及9fpm。还利用轧制棒将五种涂料配制品施加在Gurley孔隙率为30sec/100cm3的90-gsm高孔隙率基纸上。涂层重量范围是8至10gsm。利用实验室砑光机在以下两种条件下以不同的砑光强度对经涂布的纸张实施砑光。第一砑光条件(较高的砑光强度)是1,000psi，150及9fpm。第二砑光条件(较低的砑光强度)是150psi，72及9fpm。
利用上述过程测定基底及涂布纸的Bristow吸收长度。利用Canon1470D喷墨打印机以一系列黑色、蓝绿色、洋红色及黄色实心块状图像印刷涂布纸，利用X-Rite Densitometer 603分光光度测量印刷密度。结果如图1所示，Bristow吸收长度作为高岭粘土含量的函数，而在图2中印刷密度作为Bristow吸收长度的函数。
实施例2
采用实施例1的过程，根据以下的表II中的配方制备涂料组合物。
表II
FPCC颜料(1)        70份
PCC颜料(2)         20份
HSP颜料(3)         10份
VAE乳液粘结剂(4)   9份
PVA粘结剂(5)       1份
乙基化淀粉(6)      9份
PDAC阳离子树脂(7)  3份
润滑剂(8)          1份
光学增亮剂(9)      2份
消泡剂(10)         0.2份
增稠剂(11)         0.6份
1  与实施例1中的定义相同。
2  沉积碳酸钙，其BET小于30m2/g，来自Specialty Minerals公司，Bethlehem，PA 18017，商品名为Multifex。
3  空心球塑料颜料，购自Dow Chemical Company，Midland，Michigan48674，商品名为Dow PP HS 3000。
4  乙酸乙烯酯/乙烯乳液，购自Air Products and Chemicals公司，Allentown，PA 18195，商品名为Airflex 410。
5  与实施例1中的定义相同。
6  乙基化淀粉，购自Staley，商品名为Ethylex。
7  聚(氯化二烯丙基二甲基铵)阳离子树脂，购自GAC SpecialtyChemicals，Holland，Ohio 43528，商品名为Genfloc 71100。
8  与实施例1中的定义相同。
9  与实施例1中的定义相同。
10  以聚硅氧烷为主要成分的消泡剂，购自Ashland Chemical，商品名为Drew Plus L470。
11  丙烯酸共聚物乳液增稠剂，购自BASF，商品名为Sterocoll。
利用试验性刮刀涂布机(pilot blade coater)将涂料配制品施加在Gurley孔隙率为60sec/100cm3的90-gsm基纸上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对涂布纸实施超级砑光：
温度：93℃
砑光机载荷：248～304kN/m
使用的砑光间隙的数量：5
速度：1,800英尺每分钟
根据实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表III中。
表III
基重，gsm                  108
纸厚度，mil                4.01
GE亮度，％                 92.9/93.0
75度光泽度，％，毛布/线    52/50
不透明度，％89.1
Gurley孔隙率，sec/100cm3   1,058
Parker平滑度，毛布/线      1.63/1.38
Bristow吸收长度，mm        111
利用Parker印刷表面：T555 om-99的TAPPI测试法测量平滑度。利用TAPPI测试法T425 om-91测量不透明度性能。利用下述方法测量GE亮度、光泽度、Gurley孔隙率及Bristow吸收长度。
实施例3
采用实施例1的过程，根据以下的表IV中的配方制备涂料组合物。
表IV
FPCC颜料         75份
PCC颜料          20份
HSP颜料          5份
VAE乳液粘结剂    9份
PVA粘结剂        1份
乙基化淀粉       4份
PDAC阳离子树脂   3份
润滑剂           1份
光学增亮剂       2份
消泡剂     0.2份
增稠剂     0.6份
在表IV中，所有缩写的定义与实施例2中相同。
利用试验性刮刀涂布机将彩色涂料施加在90gsm基纸上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对经涂布的滚筒实施超级砑光：
温度：93℃
砑光机载荷：248～304kN/m
使用的砑光间隙的数量：5
速度：1,800英尺每分钟
采用实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表V中。
表V
基重，gsm                    108
纸厚度，mil                  4.03
GE亮度，％                   92.8/93.1
75度光泽度，％，毛布/线      52.8/51.5
不透明度，％                 89.6
Gurley孔隙率，sec/100cm3     1,074
Parker平滑度，毛布/线        1.56/1.44
Bristow吸收长度，mm          100
实施例4
采用实施例1的过程，根据以下的表VI中的配方制备涂料组合物。
表VI
FPCC颜料         90份
HSP颜料          10份
VAE乳液粘结剂    9份
PVA粘结剂        1份
乙基化淀粉       9份
PDAC阳离子树脂   3份
润滑剂           1份
光学增亮剂       2份
消泡剂           0.2份
增稠剂           1.0份
在表VI中，所有缩写的定义与实施例2中相同。
利用试验性刮刀涂布机将彩色涂料施加在Gurley孔隙率为60sec/100cm3的90gsm纸基上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对经涂布的滚筒实施超级砑光：
温度：93℃
砑光机载荷：248～304kN/m
使用的砑光间隙的数量：5
速度：1,800英尺每分钟
根据实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表VII中。
表VII
基重，gsm                   109
纸厚度，mil                 4.04
GE亮度，                    92.8/92.8
75度光泽度，％，毛布/线     47/46.2
不透明度，％                89.6
Gurley孔隙率，sec/100cm3    994
Parker平滑度，毛布/线       1.76/1.44
Bristow吸收长度，mm         106
实施例5
采用实施例1的过程，根据以下的表VIII中的配方制备涂料组合物。
表VIII
FPCC颜料           75份
GCC颜料(1)         20份
HSP颜料            5份
SBA乳液粘结剂(2)   12份
PVA粘结剂          1份
乙基化淀粉         3份
润滑剂             1份
光学增亮剂         2份
消泡剂             0.2份
增稠剂             0.3份
在表VIII中，“GCC颜料”是经研磨的碳酸钙，购自Omya，商品名为Covercarb；“SBA乳液粘结剂”是苯乙烯/丁二烯/丙烯腈乳液，购自Dow Chemical，商品名为Dow Latex 31301；所有其他缩写的定义与实施例2中相同。
利用试验性刮刀涂布机将涂料组合物施加在Gurley孔隙率为40sec/100cm3的105gsm基纸上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对经涂布的滚筒实施超级砑光：
温度：93℃
砑光机载荷：248～304kN/m
使用的砑光间隙的数量：5
速度：1,800英尺每分钟
通过实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表IX中。
表IX
基重，gsm                 122
纸厚度，mil               4.48
GE亮度，％                94.7/94.7
75度光泽度，％，毛布/线   57.4/62.6
不透明度，％              93.8
Gurley孔隙率，sec/100cm3  500
Parker平滑度，毛布/线     1.37/1.09
Bristow吸收长度，mm       38
实施例6
采用实施例1的过程，根据以下的表X中的配方制备涂料组合物。
表X
经煅烧的粘土颜料(1)    5份
FPCC颜料               60份
高岭粘土颜料           30份
HSP颜料                5份
SBA乳液粘结剂          8份
PVA粘结剂              3份
PP粘结剂(2)            1份
乙基化淀粉             3份
润滑剂                 1份
光学增亮剂             2份
增稠剂                 0.3份
在表X中，“经煅烧的粘土颜料”是经煅烧的高岭粘土，购自Englehard，商品名为Ansilex；“PP粘结剂”是聚乙烯基吡咯烷酮，购自BASF，商品名为PVPK90；所有其他缩写的定义与实施例2中相同。
利用刮刀涂布机将涂料组合物施加在Gurley孔隙率为30sec/100cm3的90gsm基纸上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对经涂布的滚筒实施超级砑光：
温度：93℃
砑光机载荷：30psi
使用的砑光间隙的数量：10
速度：1,800英尺每分钟
通过实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表XI中。
表XI
基重，gsm                   116
纸厚度，mil                 4.43
GE亮度，％                  93.6/93.5
75度光泽度，％，毛布/线     39.2/39.2
不透明度，                  94.9
Gurley孔隙率，sec/100cm3    1,919
Parker平滑度，毛布/线       1.98/1.67
Bristow吸收长度，mm         144
实施例7
采用实施例1的过程，根据以下的表XII中的配方制备涂料组合物。
表XII
FPCC颜料            60份
高岭粘土颜料        30份
经煅烧的粘土颜料    5份
HSP颜料             5份
SBA乳液粘结剂       8份
PVA粘结剂           3份
乙基化淀粉          3份
润滑剂              1份
光学增亮剂          1份
增稠剂              0.3份
在该表中，所有缩写的定义与实施例2至6中相同。
利用刮刀涂布机将涂料组合物施加在Gurley孔隙率为30sec/100cm3的90gsm纸基上。以6gsm每面的涂层重量涂布纸张的两面。在以下条件下对经涂布的滚筒实施超级砑光：
温度：90℃
砑光机载荷：30psi
使用的砑光间隙的数量：10
速度：1,800英尺每分钟
通过实施例2的过程测定的经涂布及超级砑光的纸张的物理性质列于以下的表XIII中。
表XIII
基重，gsm                    120
纸厚度，mil                  4.56
GE亮度，％                   93.6/93.5
75度光泽度，％，毛布/线      50.9/51.1
不透明度，％                 94.7
Gurley孔隙率，sec/100cm3     2,509
Parker平滑度，毛布/线        1.40/1.40
Bristow吸收长度，mm          160
实施例8
采用下述过程评估实施例1至7的涂布纸的印刷密度、芯吸性能、干调色剂粘附性及湿调色剂粘附性。在研究过程中使用的彩色激光打印机是HP Indigo Digital Press 3000、Xerox Phaser 770及HP 4600。在研究过程中使用的喷墨打印机是HP 5550、Epson 777及Canon i470。为了进行比较，评估两种商购的经涂布的打印纸相同的性质。
这些纸张的物理性质列于以下的表XVI中。
表XIV
    性质     商购产品1     商购产品2
    基重，gsm     120     120
    纸厚度，mil     4.5     4.3
    GE亮度，％     96     90
    75度光泽度，％，毛布/线     45     66
    不透明度，％     93     95
    Gurley孔隙率，sec/100cm3     2,280     9,000
    Parker平滑度     1.5     1.2
    Bristow吸收长度，mm     195     203
评估的结果列于以下的表XV中。
表XV
样品   印刷密度   芯吸性能   干调色剂粘附性   湿调色剂粘附性
商购产品1     差     差     极好     差
商购产品1     差     差     极好     差
实施例1     良好     良好     极好     极好
实施例2     良好     良好     极好     极好
实施例3     良好     良好     极好     极好
实施例4     良好     良好     极好     极好
实施例5     良好     良好     极好     极好
实施例6     良好     良好     极好     极好
实施例7     良好     良好     极好     极好
在表XV中，采用以下量度标准表示印刷密度、芯吸性能及调色剂粘附性测试的结果：
芯吸性能：
差代表大于0.4mil
良好代表0.2至0.4mil
极好代表小于0.2mil
印刷密度：
差代表小于1.0
良好代表1.0至1.2
极好代表大于1.2
调色剂粘附性：
差代表小于90％
良好代表90至95％
极好代表大于99％
本发明的上述具体实施方案可以给出不同的改变或变化。所有具体实施方案及其改变和变化均包含在本发明的范围内，并且定义为以下的权利要求。

Claims (23)

1、涂布纸，其适合于多功能印刷，该涂布纸包含：
纸基；及
涂布在该纸基的至少一个表面上的着色组合物，所述着色涂料组合物包含：(a)BET表面积在约50至约750m2/g范围内的第一颜料；(b)BET表面积在约5至约49m2/g范围内的第二颜料；及(c)聚合物粘结剂，
所述涂布纸于75°的涂层光泽度等于或大于约30％，并且其Bristow吸收长度小于约180mm。
2、根据权利要求1所述的涂布纸，其包含：
(a)基于该涂料中的第一及第二颜料的总重量，约40至约99重量％的第一颜料；及
(b)基于该涂料中的第一及第二颜料的总量，约1至约60重量％的BET表面积在约5至约49m2/g范围内的颜料；及
(c)基于100份(干基)颜料，约5至约40份(干基)的聚合物粘结剂；及
3、根据权利要求1所述的涂布纸，其还包含润滑剂。
4、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述润滑剂的含量是该涂料的约0.5至约2重量％。
5、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述Bristow吸收长度小于约170mm。
6、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述Bristow吸收长度小于约160mm。
7、根据权利要求6所述的涂布纸，其中所述Bristow吸收长度小于约150mm。
8、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述于75°的涂层光泽度为约30％至约80％。
9、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述于75°的涂层光泽度为约35％至约75％。
10、根据权利要求10所述的涂布纸，其中所述于75°的涂层光泽度为约40％至约65％。
11、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述第一颜料的BET表面积在约60至约650m2/g的范围内。
12、根据权利要求11所述的涂布纸，其中所述第一颜料的BET表面积在约70至约650m2/g的范围内。
13、根据权利要求12所述的涂布纸，其中所述第一颜料的BET表面积在约80至约650m2/g的范围内。
14、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述第二颜料的BET表面积在约6至约45m2/g的范围内。
15、根据权利要求14所述的涂布纸，其中所述第二颜料的BET表面积在约6至约40m2/g的范围内。
16、根据权利要求15所述的涂布纸，其中所述第二颜料的BET表面积在约6至约35m2/g的范围内。
17、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述纸基的Gurley孔隙率等于或小于约60sec/100cm3。
18、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述纸基的Gurley孔隙率为约1sec/100cm3至约60sec/100cm3。
19、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述纸基的Gurley孔隙率为约1sec/100cm3至约50sec/100cm3。
20、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述纸基的Gurley孔隙率为约1sec/100cm3至约45sec/100cm3。
21、根据权利要求1所述的涂布纸，其中所述纸基的Gurley孔隙率为约1sec/100cm3至约30sec/100cm3。
22、制造涂布纸的方法，其包括以下步骤：
(a)制造含水涂料配制品，其包含：(i)水；(ii)BET表面积在约50至约700m2/g范围内的第一颜料；(2)BET表面积在约5至约49m2/g范围内的第二颜料；及(3)聚合物粘结剂；
(b)将该含水涂料配制品施加到纸基的一个或两个表面上；
(c)干燥经涂布的纸张；及
(d)砑光经干燥的涂布纸，以形成经干燥的砑光纸，其在75°的涂层光泽度等于或大于约30％，并且其Bristow吸收长度小于约180mm。
23、在喷墨打印装置或电子照相印刷装置中于涂布纸的表面上产生图像的方法，其包括：
(a)将本发明的涂布纸送入所述装置内；及
(b)在所述涂布纸的表面上形成图像，以形成在其表面上具有图像的涂布纸。
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