ES2204736T3

ES2204736T3 - Papel para impresoras de chorro de tinta.

Info

Publication number: ES2204736T3
Application number: ES00985531T
Authority: ES
Inventors: Mark Victor Watson; Gary Paul Westwood
Original assignee: Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Current assignee: Arjo Wiggins Fine Papers Ltd
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2004-05-01
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: DK1246729T3; ATE247000T1; GB9930127D0; EP1246729B1; EP1246729A1; US20030124272A1; US6936317B2; DE60004569T2; WO2001045956A1; AU2194401A; PT1246729E; DE60004569D1; TR200301972T4

Abstract

Papel para impresoras de inyección de tinta, que lleva una capa de estucado que comprende (a) una proporción principal de un carbonato cálcico precipitado (CCP) finamente dividido que tiene una superficie específica de por lo menos 60 m2/g, (b) una proporción menor de una sílice del tipo de gel y (c) un aglutinante.

Description

Panel para impresoras de chorro de tinta.

Esta invención se refiere a papel para impresoras de inyección de tinta, esto es, papel destinado especialmente para dar una buena formación de imágenes cuando se usa en una impresora de inyección de tinta.

Las impresoras de inyección de tinta producen una imagen en la mayoría de los papeles pero la calidad de la impresión varía mucho dependiendo de la naturaleza del papel usado. "Calidad de la impresión" significa factores tales como nitidez, intensidad y uniformidad de la imagen producida y su susceptibilidad a emborronarse inmediatamente o poco después de haberse aplicado la tinta. En el caso de impresión en color, es importante que los colores no se fundan entre sí y que sean vivos, con buen brillo.

La calidad de la impresión está influenciada por una serie de factores, pero los dos más importantes son el grado en que se extienden las gotitas de tinta después de contactar con el papel y la rapidez con que las gotitas de tinta son absorbidas en el papel. Una extensión excesiva de las gotitas produce una imagen que aparece imprecisa, con bordes borrosos y ausencia general de resolución. Una absorción lenta de la tinta en el papel puede originar emborronamiento de la imagen y unión de tinta procedente de gotitas diferentes dando imágenes desiguales y, si las gotitas de tinta son de colores diferentes, fusión de los colores entre sí, fenómeno denominado frecuentemente corrimiento de la impresión. También es importante que la absorción de la tinta sea uniforme en toda la superficie del papel para evitar un efecto de moteado.

Para conseguir la mejor calidad de imágenes en color, con colores vivos brillantes que no se fusionen entre sí, es necesario aplicar al papel un estucado de pigmentos. El estucado de pigmentos hace que el papel sea muy absorbente del vehículo acuoso de la tinta por lo que el vehículo se disipa rápidamente en el cuerpo del papel dejando el colorante en la superficie y dando así colores intensos brillantes con corrimiento mínimo de la impresión.

Se ha propuesto una gran variedad de pigmentos para dicho estucado pero, según nuestra experiencia, es necesario usar sílices del tipo de geles para conseguir la calidad de impresión deseada. Sin embargo, dichas sílices son costosas y, debido a sus características reológicas, sólo se pueden usar a contenidos relativamente bajos de sólidos. Esto crea una carga de secado pesada y la mayor absorción de agua en el papel base puede originar inestabilidad dimensional y efectos indeseables, como arrugamiento, falta de lisura de la hoja y mal aspecto de la hoja, esto es, la hoja tiene una apariencia irregular.

Otro problema con pigmentos de sílice es que las técnicas de aplicación del estucado que se pueden usar son limitadas. En particular, el estucado con lámina dosificadora, una técnica rápida y de coste muy eficaz, es difícil o imposible de usar satisfactoriamente con estucados basados principalmente en pigmentos de sílice, en parte por razones reológicas y en parte por razones de calidad de la impresión. Se ha encontrado que un estucado de gramaje bajo, aplicado con lámina dosificadora, da un nivel inaceptable de moteado, esto es, densidad óptica irregular. Aunque esto es debido a estucados de gramaje bajo, hay una diferencia en espesor del estucado aplicado en los "picos" y "valles" de la superficie subyacente del papel. Las características de absorción de la tinta varían como consecuencia de las diferencias en el espesor del estucado y se origina un efecto de moteado. Si se intenta contrarrestar esto incrementando el gramaje del estucado para que las variaciones de "picos" a "valles" sean menos significativas, entonces se obtiene una impresión de menor densidad óptica (se cree que esto es debido a que el estucado es tan absorbente que los colorantes de la tinta son transportados demasiado lejos en el cuerpo del estucado en lugar de permanecer sobre la superficie donde son más visibles y eficaces).

Los pigmentos usados más ampliamente en el estucado del papel son caolín y carbonato cálcico, particularmente carbonato cálcico precipitado (CCP). Se han usado o propuesto para uso en papeles estucados para impresoras de inyección de tinta, pero principalmente como pigmentos económicos o en papeles de bajo coste no diseñados para producir imágenes en color de gran calidad. Más recientemente, se han desarrollado CCP especiales para uso en impresoras de inyección de tinta (véase, por ejemplo, la solicitud de patente internacional número WO 96/29369A, de Minerals Technology Inc.). Un CCP especial para uso en impresoras de inyección de tinta ha sido comercializado bajo el nombre de Jetcoat 30 por Specialty Minerals Inc., Estados Unidos, cuyo folleto promocional especifica que Jetcoat es una marca comercial registrada de Minerals Technology Inc., Estados Unidos.

Las patentes GB-A-2.316.890 y EP-A-0.938.980 describen papeles para impresoras de inyección de tinta, con estucados que comprenden carbonato cálcico, sílice y un aglutinante.

El CCP especial antes mencionado es mucho más económico que pigmentos de sílice y es más fácil de usar desde el punto de vista reológico. Los suministradores recalcan que puede ser aplicado bajo condiciones de gran cizallamiento, por ejemplo, por estucadoras de cuchilla o lámina dosificadora, formulaciones para las que es recomendado por los suministradores. Estas formulaciones recomendadas no contienen ningún otro pigmento. Nuestra experiencia confirma que los estucados basados en este CCP especial dan excelentes impresiones en color. Sin embargo, aunque este tipo de CCP representa sin duda un desarrollo significativo en la técnica, se ha encontrado que se pueden obtener características aún mejores de impresión con impresoras de inyección de tinta si, en lugar de usar el CCP especial tal cual, como se sugiere en el folleto promocional del suministrador y en la solicitud de patente WO 96/29369A antes mencionada, se incluye en la formulación una proporción menor de una sílice del tipo de gel. También se ha encontrado que dicha formulación puede ser aplicada con gramajes de la capa de estucado económicamente bajos mediante estucado con lámina dosificadora, sin producir un moteado inaceptable. Este descubrimiento es la base de la presente invención, definida a continuación.

Un "CCP especial" como el definido anteriormente es un CCP finamente dividido que tiene una superficie específica de por lo menos aproximadamente 60 a 65 m^{2}/g, preferiblemente de aproximadamente 80 a 90 m^{2}/g. Generalmente la superficie específica no será superior a aproximadamente 95-100 m^{2}/g. Se pueden obtener las características deseadas de superficie específica envejeciendo térmicamente en presencia de un compuesto organofosfonato, como se describe en la solicitud de patente internacional número WO 96/29369A. Típicamente, las partículas individuales de CCP son de forma generalmente esférica y tienen un diámetro del orden de 0,02 a 0,03 \mum.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona papel para impresoras de inyección de tinta que lleva un estucado de pigmentos que comprende (a) una proporción principal de un CCP finamente dividido que tiene una superficie específica de por lo menos 60 m^{2}/g, (b) una proporción menor de una sílice del tipo de gel y (c) un aglutinante.

En un segundo aspecto, la invención proporciona una composición para estucado aplicable con lámina dosificadora que comprende los componentes (a) a (c) antes mencionados y que tiene una viscosidad en el intervalo de aproximadamente 150 a aproximadamente 2.000 mPa.s, preferiblemente de aproximadamente 300 a aproximadamente 1.800 mPa.s, medida por un viscosímetro Brookfield®, modelo RVT, a 100 rpm. La viscosidad de la mezcla depende considerablemente de los constituyentes de la composición. Para un producto de alta resolución, con un contenido relativamente alto de sílice, el intervalo de viscosidad preferido es de aproximadamente 800 a aproximadamente 1.600 mPa.s, mientras que para un producto de resolución algo menor la viscosidad preferida puede estar por debajo de este intervalo. Por supuesto, la viscosidad de la mezcla está influenciada por el contenido de sólidos de la composición, que típicamente es de 25 a 35%.

En un tercer aspecto, la invención proporciona un método de producir un papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con el primer aspecto de la invención aplicando con lámina dosificadora, sobre un papel base, una composición de estucado de acuerdo con el segundo aspecto de la invención.

La superficie específica del CCP finamente dividido usado en la presente invención es preferiblemente de hasta 100 m^{2}/g y más preferiblemente está en el intervalo de 65 a 95 m^{2}/g y aún más preferiblemente de 80 a 90 m^{2}/g. Deseablemente, el CCP finamente dividido ha sido envejecido en presencia de un compuesto organofosfonato después de su precipitación inicial. El CCP finamente dividido está compuesto preferiblemente de partículas generalmente esféricas de un diámetro de 0,02 a 0,03 \mum.

Preferiblemente, la sílice del tipo de gel está presente en una cantidad de 15 a 30%, más preferiblemente de 20 a 30%, referido al peso seco total de sílice y CCP. La cantidad óptima de sílice presente depende en alguna medida de la sílice particular usada y de las propiedades requeridas en el papel estucado final. Se puede sustituir una proporción del CCP finamente dividido, antes mencionado, por otro CCP distinto del especificado anteriormente o por carbonato cálcico natural (CCN) finamente molido. La cantidad de este otro CCP o de CCN que se puede usar depende de la naturaleza del producto en cuestión, pero típicamente es hasta aproximadamente 25 a 30% del carbonato cálcico total presente.

El aglutinante usado se puede elegir de aglutinantes hidrófilos convencionales para estucado de papeles pero preferiblemente es un poli(alcohol vinílico) (PVA), por ejemplo, un PVA de peso molecular medio que tiene un grado de hidrólisis de aproximadamente 88%. El PVA se usa preferiblemente junto con polivinilpirrolidona (PVP), en una relación ponderal (referida a peso seco) de aproximadamente 60:40 a aproximadamente 80:20, preferiblemente de aproximadamente 70:30.

También puede estar presente una proporción de poli(cloruro de dialildimetilamonio) [poli(DADMAC)] u otro agente de solidez al agua, para impartir a la imagen impresa solidez adicional al agua.

Se puede variar la formulación de estucado, dependiendo del nivel requerido de resolución de imagen, esto es, del tipo de impresora en la que se vaya a usar el papel, por ejemplo, si ha de ser adecuado para una impresora de 283 a 142 puntos por centímetro. En los ejemplos específicos siguientes se da más información sobre modificación de la formulación de estucado para adaptarse a diferentes impresoras.

Aunque las técnicas de estucado con lámina dosificadora son particularmente ventajosas para fabricar los presentes papeles para impresoras de inyección de tinta, se pueden usar otras técnicas de estucado, por ejemplo, estucado con barra Meyer y con labio soplador.

El papel base usado en el caso de estucado con lámina dosificadora y estucado con barra Meyer es preferiblemente un papel encolado liso, con una lisura Bekk de aproximadamente 50 a 60 segundos, pero con ciertas formulaciones se puede usar papel no encolado o poco encolado (el paso de la tinta de una cara del papel a la otra puede ser un problema cuando se usa dicho papel por lo que sólo se pueden utilizar ciertas formulaciones con este tipo de papel). En el caso de estucado con labio soplador, la lisura del papel base es menos importante e incluso se pueden usar papeles base con una cierta textura.

El gramaje de la capa de estucado aplicada es preferiblemente de aproximadamente 9 ó 10 a 12 g/m^{2}, referido a gramaje seco, para un producto de alta resolución. En productos de menor resolución se pueden usar gramajes de la capa de estucado menores. El gramaje mínimo eficaz de la capa de estucado depende en alguna medida del método de estucado usado. En el caso de estucado con lámina dosificadora y con barra Meyer, es aproximadamente 7 g/m^{2} y en el caso de estucado con labio soplador es aproximadamente 4 g/m^{2}. El gramaje del papel base puede variar bastante pero típicamente es del orden de 80 a 180 g/m^{2}.

La invención será ilustrada ahora por los siguientes ejemplos y ejemplos comparativos (controles), en los que todas las partes y porcentajes son en peso, salvo que se especifique lo contrario.

Ejemplo 1

Se preparó una composición acuosa de estucado con la siguiente composición (referida a peso seco) con un contenido de sólidos de 26%:

1

Specialty Minerals Inc. especifica en su folleto de información del producto que el CCP Jetcoat 30 tiene una superficie específica de 80 m^{2}/g.

La composición, que tenía una viscosidad de 250 mPa.s, se aplicó con lámina dosificadora sobre un papel base liso de 94 g/m^{2} y con una lisura Bekk de 50 segundos, a una velocidad de estucado de 400 min^{-1}. El gramaje seco de la capa de estucado aplicada fue aproximadamente 13 g/m^{2}.

El papel resultante fue después usado en una impresora de inyección de tinta Epson® Stylus Colour 640 que puede imprimir a 142, 283 ó 567 puntos por centímetro. La calidad de la imagen fue buena en el modo de resolución menor, sin moteado observable y buena densidad óptica. En el modo de resolución mayor, las características de la impresión fueron buenas en cuanto a densidad óptica y ausencia de moteado, pero hubo un nivel inaceptable de corrimiento de la impresión.

Ejemplo 2

Se repitió el procedimiento del ejemplo 1 pero alterando las cantidades de CCP y de sílice (68,3 y 25,0 partes respectivamente). El contenido de sólidos y la viscosidad fueron 28% y 320 mPa.s respectivamente. El papel resultante tenía mejor absorbencia de tinta y sin corrimiento aparente de la impresión, incluso con el modo de resolución mayor. Las características generales de la impresión fueron mejores que las del papel producido en el ejemplo 1.

Ejemplo 3

Este ejemplo fue similar a los anteriores excepto que se usaron 70,3 partes de CCP y 23,0 partes de sílice. El contenido de sólidos y la viscosidad fueron 29% y 600 mPa.s respectivamente.

Las características de la impresión del papel resultante fueron comparables a las del ejemplo 2.

Ejemplo 4

Este ejemplo ilustra el uso de una proporción pequeña de poli(DADMAC) en una formulación que contiene también los componentes usados en los ejemplos 1 y 2. Las cantidades (partes) usadas fueron las siguientes:

2

El contenido de sólidos y la viscosidad fueron 29,5% y 1.200 mPa.s respectivamente. En ensayos repetidos, el contenido de sólidos fue algo diferente pero también del orden de 29 a 30%, pero la viscosidad varió de 500 a 1.600 mPa.s. Las características de la impresión del papel resultante fueron comparables a las del ejemplo 2 en la mayoría de los aspectos, pero incluso mejor en cuanto a nitidez de la imagen y, particularmente, solidez al agua.

Ejemplo 5

Este ejemplo ilustra el uso de CCN de calidad estándar para estucado, finamente dividido (Carbilux®, producto de ECC International) como producto de menor coste que el CCP especial. Se ensayaron dos formulaciones algo diferentes (a) y (b) en un procedimiento por lo demás igual que el de los ejemplos 1, 2 y 4.

3

El contenido de sólidos de las mezclas fueron 31,5% en la formulación (a) y 31% en la formulación (b). Las viscosidades fueron 350 y 380 mPa.s respectivamente.

Los dos papeles resultantes tenían buena calidad de impresión en el modo de resolución menor. El papel de la formulación (a) fue comparable al papel del ejemplo 1 excepto que el corrimiento de la impresión fue algo peor. La formulación (b) fue mejor a este respecto, dando unas características comparables a las del ejemplo 1 a pesar de la presencia del CCP más económico.

Ejemplo 6

Este ejemplo ilustra la producción de presente papel para impresoras de inyección de tinta, usando estucado con barra Meyer.

Se preparó una composición acuosa de estucado con la siguiente composición (referida a peso seco) usando los mismos componentes que en el ejemplo 4, pero con un contenido de sólidos de 28,6%:

4

La composición, que tenía una viscosidad de 480 mPa.s, fue aplicada mediante una barra de estucado Meyer a un papel base liso de 74,5 g/m^{2} y con una lisura Bekk de 60 segundos. Se usó una barra Meyer número 10 cargada con dos pesos de 0,454 kg. El gramaje seco de la capa de estucado aplicada fue aproximadamente 9,5 g/m^{2}.

Se usó el papel resultante en cada una de las siguientes impresoras de inyección de tinta:

5

La calidad de la impresión fue buena en todas las impresoras, no observándose moteado ni corrimiento de la tinta, y resolución aceptable.

Ejemplo 7

Este ejemplo ilustra la producción del presente papel para impresoras de inyección de tinta, usando una técnica de estucado con labio soplador.

Se preparó una composición acuosa de estucado con la siguiente composición (referida a peso seco) usando los mismos componentes que en el ejemplo 4, pero con un contenido de sólidos de 21%:

6

La composición tenía una viscosidad de 72 mPa.s y fue aplicada por medio de una estucadora con labio soplador a 70 m/min sobre un papel base liso blanco de 100 g/m^{2}. El gramaje de la capa de estucado aplicada fue 7,5 g/m^{2}.

Se usó el papel resultante en una impresora de inyección de tinta Epson Stylus Colour 700 de 283 puntos por centímetro. La resolución y la calidad de la impresión fueron muy buenas, sin corrimiento de la tinta ni moteado.

Ejemplo comparativo 1

Este ejemplo ilustra el efecto de omitir la sílice en la composición de estucado.

Se repitió el procedimiento del ejemplo 6 pero sin sílice y con una mayor cantidad de CCP (87,4 partes). Se preparó la composición con un contenido de sólidos de 23,6% y una viscosidad de 135 mPa.s.

El papel resultante mostró un grado pequeño de corrimiento de la tinta y una resolución más pobre. La impresión también fue más apagada que las impresiones obtenidas en el ejemplo 6.

Ejemplo comparativo 2

Este ejemplo ilustra el efecto de usar, en la composición de estucado, un CCP de calidad estándar en lugar de un CCP especial como el requerido por la presente invención.

Se repitió el procedimiento del ejemplo 6 pero reemplazando el CCP especial (Jetcoat 30) por un CCP estándar (Faxe RC-50, producto de J.M. Huber Corporation, Estados Unidos, suministrado desde Dinamarca, y que tenía una superficie específica de 8,6 m2/g). Se diluyó después la composición con 120 g de agua, después de lo cual su contenido de sólidos y viscosidad eran 38,2% y 2.660 mPa.s respectivamente.

El papel resultante mostró una resolución aceptable pero algo de corrimiento en la impresora Epson Stylus 1520. La impresión era muy apagada (más que la del ejemplo comparativo anterior).

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En los ejemplos anteriores:

- todas las viscosidades citadas se midieron usando un viscosímetro Brookfield modelo RVT a 100 rpm

- ® indica marca comercial registrada

Claims

1. Papel para impresoras de inyección de tinta, que lleva una capa de estucado que comprende (a) una proporción principal de un carbonato cálcico precipitado (CCP) finamente dividido que tiene una superficie específica de por lo menos 60 m^{2}/g, (b) una proporción menor de una sílice del tipo de gel y (c) un aglutinante.

2. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el CCP finamente dividido tiene una superficie específica de hasta 100 m^{2}/g.

3. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2, en el que el CCP finamente dividido tiene una superficie específica en el intervalo de 65 a 95 m^{2}/g, preferiblemente de 80 a 90 m^{2}/g.

4. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el CCP finamente dividido ha sido envejecido en presencia de un compuesto organofosfonato después de su precipitación inicial.

5. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el CCP finamente dividido está compuesto predominantemente de partículas generalmente esféricas de un diámetro de 0,02 a 0,03 \mum.

6. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la sílice del tipo de gel está presente en una cantidad de 15 a 30%, más preferiblemente de 20 a 30%, referido al peso total de sílice y CCP.

7. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que una proporción del CCP finamente dividido especificado en la reivindicación 1 ha sido sustituido por otro CCP distinto del especificado en la reivindicación 1 ó por un carbonato cálcico natural (CCN) finamente molido.

8. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con la reivindicación 7, en el que el otro CCP o el CCN están presentes en una cantidad de hasta aproximadamente 25 a 30%, referido al carbonato cálcico total presente.

9. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el aglutinante es un poli(alcohol vinílico) (PVA) de peso molecular medio que tiene un grado de hidrólisis de aproximadamente 88%.

10. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que el PVA se usa junto con polivinilpirrolidona (PVP) en una relación ponderal (referida a peso seco) de aproximadamente 60:40 a aproximadamente 80:20, preferiblemente de aproximadamente 70:30.

11. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el estucado comprende una proporción de poli(cloruro de dialildimetilamonio) [poli(DADMAC)] o de otro agente de solidez al agua.

12. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la capa de estucado está presente sobre un papel base encolado liso que tiene una lisura Bekk de aproximadamente 50 a 60 segundos.

13. Papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquier reivindicación precedente, en el que la capa de estucado tiene un gramaje en el intervalo de aproximadamente 4 a 12 g/m^{2}, referido a peso seco.

14. Una composición de estucado aplicable con lámina dosificadora, que comprende los componentes (a) a (c) especificados en la reivindicación 1 y que tiene una viscosidad en el intervalo de 150 a 2.000 mPa.s, preferiblemente de aproximadamente 300 a aproximadamente 1.600 mPa.s, medida por un viscosímetro Brookfield, modelo RVT, a 100 rpm.

15. Una composición de estucado aplicable por lámina dosificadora de acuerdo con la reivindicación 14, en la que el contenido de sólidos de la composición está en el intervalo de aproximadamente 25 a 35%.

16. Un método de producir un papel para impresoras de inyección de tinta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, comprendiendo el citado método la etapa de aplicar con lámina dosificadora, sobre un papel base, dosificadora, una composición de estucado de acuerdo con las reivindicaciones 14 ó 15.

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17. Un método de acuerdo con la reivindicación 16, en el que el papel base es un papel encolado liso que tiene una lisura Bekk de aproximadamente 50 a 60 segundos.