ES2214230T3 - Composicion de revestimiento para su uso en una hoja receptora de tinta mediante chorro de tinta. - Google Patents
Composicion de revestimiento para su uso en una hoja receptora de tinta mediante chorro de tinta.Info
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Abstract
Composición de revestimiento que puede utilizarse para revestir una superficie, preferiblemente al menos una superficie de una hoja de registro, en particular una hoja celulósica o de papel, que comprende un aglutinante y un pigmento, en la que dicho pigmento comprende una mezcla, de razón en peso, de desde el 40-60% de arcilla de caolín y el 60-40% de arcilla calcinada y en la que la arcilla de caolín y la arcilla calcinada tienen cada una un tamaño de partícula en el intervalo de desde 0, 00495-0, 00594 mm (de 0, 5 m a 0, 6 m).
Description
Composición de revestimiento para su uso en una
hoja receptora de tinta mediante chorro de tinta.
La presente invención se refiere generalmente a
una composición de revestimiento que puede utilizarse para revestir
una superficie, una hoja de registro de base revestida,
particularmente para el registro mediante chorro de tinta, siendo
dicha hoja de registro preferiblemente una hoja de registro de
papel.
Las hojas de registro mediante chorro de tinta
convencionales se preparan revistiendo una superficie de papel con
una composición de revestimiento que contiene un pigmento fino
poroso en un aglutinante que puede aceptar y retener la tinta sobre
la superficie del papel, mientras el papel absorbe el vehículo de la
tinta. Sin embargo, en algunos casos, el papel no puede absorber
instantáneamente la cantidad completa del vehículo de la tinta. Este
inconveniente a menudo da como resultado la extensión de las gotas
de tinta, lo que produce defectos de resolución y nitidez y tiempos
de secado excesivamente largos.
Se sabe que el papel de registro mediante chorro
de tinta puede mejorarse aplicando en primer lugar una capa de
revestimiento base adecuada que tenga buenas características de
absorción al papel, antes de aplicar la capa de revestimiento
superior receptiva a la tinta. Tales revestimientos base deben tener
un equilibrio entre una buena retención del revestimiento y una
absorbencia de agua adecuada. También se ha descubierto que tales
capas de revestimiento base deben ser compatibles con los
revestimientos superiores receptivos a la tinta aplicados
posteriormente para un buen funcionamiento y facilidad para pasar
por la máquina durante su fabricación.
Los sustratos para las hojas de registro mediante
chorro de tinta deben absorber rápidamente el vehículo de las tintas
para reducir el tiempo de secado sin transparentarse, o haciéndolo
poco, por la parte de detrás. Además, el sustrato desempeña un papel
en evitar la difusión de la tinta lateralmente sobre la superficie
de la hoja de registro, con el fin de conseguir una resolución
elevada sin emborronamiento. Por tanto, para obtener imágenes en
color que tengan buena densidad de color y resolución, con buena
absortividad e inalterabilidad frente al agua así como brillo
óptico, el sustrato desempeña un papel importante. Los sustratos de
papel para revestimientos receptivos a la tinta se fabrican
generalmente a partir de pasta química blanqueada a la que se añaden
materiales de carga, colorantes y, si se requiere, agentes
encolantes y potenciadores de la resistencia. Un ejemplo de sustrato
de papel típico para su uso en la fabricación de una hoja de
registro mediante chorro de tinta se describe en la patente de los
EE.UU. número 5.985.424 que se concedió el 16 de noviembre de 1999,
que es propiedad del presente cesionario del presente documento.
También se sabe que los sustratos de papel para
registro mediante chorro de tinta pueden mejorarse aplicando una
capa de revestimiento base al papel antes de aplicar el
revestimiento superior receptivo a la tinta. Tales capas de
revestimiento base comprenden generalmente un pigmento y un
aglutinante para proporcionar una superficie que tiene una
estructura porosa que tiene buena absortividad para el vehículo de
la tinta. Ejemplos de revestimientos base para hojas de registro
mediante chorro de tinta se describen, por ejemplo, en las
anteriores patentes de los EE.UU. números 4.474.847; 5.171.626;
5.670.242; 5.747.148 y 5.759.673. En particular, la patente
5.670.242 describe ejemplos típicos de los materiales útiles para
los revestimientos base de las hojas de registro mediante chorro de
tinta, que incluyen varios pigmentos conocidos utilizados en los
papeles revestidos habituales, tales como arcilla de caolín, arcilla
calcinada, sílice amorfa, óxido de zinc, óxido de aluminio,
hidróxido de aluminio, carbonato de calcio, material de carga
formado por una mezcla de sulfato de aluminio y cal apagada
("satin white"), silicato de aluminio, esmectita, silicato de
magnesio, carbonato de magnesio, óxido de magnesio y otros. Sin
embargo, en la práctica, los pigmentos utilizados más a menudo para
tales capas de revestimiento base comprenden arcilla, carbonato de
calcio, sílice amorfa y óxido de aluminio. Otro requisito de la capa
de revestimiento base es que los componentes del revestimiento no
interfieran en modo alguno con los revestimientos superiores que
proporcionan la superficie receptiva a la tinta para tales
productos. Cuando se producen reacciones adversas, deben cambiarse o
alterarse los componentes de la capa de revestimiento base.
En la patente de los EE.UU. número 5.985.424. en
trámite mencionada anteriormente, se describe un revestimiento base
que comprende como pigmento del revestimiento carbonato de calcio
precipitado, arcilla calcinada y, si se desea, dióxido de titanio.
El poli(acetato de vinilo) se describe como el aglutinante
preferido. Este revestimiento base se ha encontrado que es
compatible con la mayoría de los revestimientos superiores y, cuando
se combinó con un revestimiento superior que contenía sílice
pirogénica, se consiguieron resultados de impresión satisfactorios
con respecto al corrimiento de la tinta, el tiempo de secado y las
características de gama. Sin embargo, el mismo revestimiento base
produjo interacciones no deseadas cuando se utilizó con otros
revestimientos superiores. Se observó que el carbonato de calcio
precipitado en el revestimiento base descrito anteriormente tenía
una tendencia a desestabilizar los revestimientos superiores que
eran de naturaleza ácida. Por tanto, para vencer esta interacción y
para proporcionar un revestimiento base más aceptable
universalmente, se adoptó la combinación de pigmento descrita en el
presente documento. Sustituyendo por un pigmento basado en arcilla
de caolín, en lugar del pigmento de carbonato de calcio precipitado
utilizado en el revestimiento base descrito anteriormente y
aumentando el contenido de arcilla calcinada, se evitó la
desestabilización mencionada anteriormente con el uso de
revestimientos superiores ácidos, mientras se conseguían aún las
características deseadas de impresión mediante chorro de tinta.
Por tanto, mientras que hasta ahora se sabía que
la selección de un revestimiento base adecuado era necesario para
obtener la gama, el corrimiento entre colores y el tiempo de secado
de la tinta apropiados de la hoja final, ahora se ha descubierto
mediante la presente invención que también es necesaria la selección
apropiada de los componentes del revestimiento base para evitar
cualquier interacción no deseada entre el revestimiento base y el
revestimiento superior durante el proceso de fabricación.
Por tanto, es un objeto general de la presente
invención proporcionar una composición de revestimiento que pueda
utilizarse para revestir una superficie que tenga un rendimiento
superior para revestir dicha superficie y preferiblemente al menos
una superficie de una hoja de registro, en particular una hoja de
registro celulósica, más particularmente de papel.
Es otro objeto de la invención proporcionar el
uso de una composición de revestimiento para revestir una
superficie, preferiblemente al menos una superficie de una hoja de
registro, ventajosamente de una hoja de registro celulósica, más
particularmente de papel, en una o más capas de revestimiento,
ventajosamente para formar al menos una capa de revestimiento base,
que tenga tal rendimiento superior de revestimiento y
particularmente para la impresión mediante chorro de tinta, por
ejemplo, de hojas de registro mediante chorro de tinta.
Es otro objeto de la invención proporcionar una
composición de revestimiento que constituya un revestimiento base
para una superficie y particularmente un sustrato, preferiblemente
una hoja de registro, en particular una hoja de registro celulósica,
más particularmente de papel, que tenga excelente estabilidad
dimensional y, particular y preferiblemente, cuando se utiliza con
composiciones de revestimientos de base acuosa que pueden ser tintas
de base acuosa.
Otro objeto de la presente invención es
proporcionar una composición de revestimiento para un sustrato útil
en la fabricación de hojas de registro mediante chorro de tinta,
preferiblemente hojas de papel o celulósicas de registro mediante
chorro de tinta, que tiene poca o ninguna interacción adversa con
los revestimientos superiores aplicados a la misma.
Según un primer aspecto, la invención se refiere
a una composición de revestimiento que puede utilizarse para
revestir una superficie, preferiblemente al menos una superficie de
una hoja de registro, en particular una hoja de registro de papel o
celulósica que comprende un aglutinante y un pigmento, caracterizada
porque dicho pigmento comprende una mezcla de razón en peso de desde
el 40 - 60% de arcilla de caolín y del 60 - 40% de arcilla
calcinada y en la que la arcilla de caolín y la arcilla calcinada
tienen cada una un tamaño medio de partícula en el intervalo de
desde 0,00495 - 0,00594 mm (0,5 - 0,6 micras).
Ventajosamente, dicho pigmento consiste
esencialmente en, o se fabrica sólo a partir de, la mezcla, de razón
en peso, de desde el 40 - 60% de arcilla de caolín y del 60 - 40% de
arcilla calcinada.
Según otra realización particular, dicha
composición de revestimiento comprende un disolvente,
preferiblemente agua, siendo así una composición de revestimiento
acuosa.
Según otra realización particularmente ventajosa,
dicho disolvente, preferiblemente agua, está presente en una
cantidad suficiente para proporcionar una composición de
revestimiento con un contenido en sólidos inferior al 60% y
preferiblemente de desde el 45 hasta el 60% y ventajosamente,
teniendo dicha composición de revestimiento una viscosidad de desde
1500 - 2000 mPa (1500 - 2000 cps Brookfield, husillo nº 2).
En una realización más preferida, la razón en
peso de arcilla de caolín con respecto a arcilla calcinada es de
50/50.
Según otra realización particular, el aglutinante
comprende poli(acetato de vinilo).
Según un segundo aspecto, la presente invención
se refiere al uso de la composición de revestimiento tal como se
definió anteriormente o resultante de la memoria descriptiva
siguiente, tomada como un todo, para revestir una superficie,
preferiblemente al menos una superficie de una hoja de registro,
ventajosamente de una hoja de registro celulósica, en particular de
papel, en una o más capas de revestimiento, ventajosamente para
formar al menos una capa de revestimiento base. La realización de
tal revestimiento en una o más capas de revestimiento es conocida
para un experto en la técnica de registro.
Ventajosamente, el uso de la composición de
revestimiento es para formar una capa de revestimiento base de una
hoja de registro mediante chorro de tinta, preferiblemente una hoja
celulósica, en particular de papel, de registro mediante chorro de
tinta que comprende un material en rama de papel prensado en una
prensa encoladora.
Según un tercer aspecto, la presente dimensión se
refiere además a una hoja de registro de base revestida,
preferiblemente una hoja de registro celulósica, en particular de
papel, de base revestida, particularmente para el registro mediante
chorro de tinta, habiéndose aplicado al menos a una superficie de la
misma, el residuo seco de desde 2,72 hasta 4,54 kg/278,7 m^{2} (6
- 10 libras/resma, tamaño de resma de 3300 pies^{2}) de la
composición de revestimiento de la invención tal como se definió
anteriormente en el presente documento o resultante de la memoria
descriptiva siguiente, preferiblemente una composición de
revestimiento acuosa.
Según una realización ventajosa, la hoja de
registro revestida tiene un residuo seco de dicha composición de
revestimiento que proporciona una porosidad Gurley de dicha hoja de
registro de desde 200 - 800 seg/50 cc.
De lo anterior se deduce que el sustrato de base
revestida de la presente invención consigue propiedades mejoradas
con respecto al rendimiento de impresión mediante chorro de tinta
como resultado de una combinación de las propiedades del material en
rama y del revestimiento base. El sustrato es preferiblemente papel
alcalino que tiene un peso de una resma en el intervalo de desde 100
- 150 g/m^{2} y un espesor de 0,127 mm (5,0 milésimas de pulgada).
El sustrato se prepara a partir de pasta de papel de pasta química
de madera blanqueada a la que se añade un agente encolante tal como
un dímero de alquilcetena y materiales de carga tales como carbonato
de calcio precipitado y arcilla de caolín. Además, el sustrato se
prensa preferiblemente en una prensa encoladora con una mezcla de
almidón y estireno - anhídrido maleico de una manera convencional.
El sustrato prensado en prensa encoladora tiene un brillo Tappi del
85%, utilizando el método Tappi T-452, una opacidad
Tappi del 93%, utilizando el método Tappi T-425, una
suavidad Sheffield de 150 seg y un encolado Hércules de 300 - 500
segundos (ácido fórmico al 10%).
El revestimiento base de la presente invención
comprende esencialmente pigmento y aglutinante. El componente de
pigmento es esencialmente arcilla al 100% y consiste en desde el 40
- 60% de arcilla de caolín y del 60 - 40% de arcilla calcinada. En
una realización preferida, el componente de pigmento comprende una
mezcla 50/50 de arcilla de caolín y arcilla calcinada. Un ejemplo de
arcilla de caolín útil en la invención se vende bajo la marca
registrada COVERGLOSS® de la empresa J. M. Huber. Un ejemplo de la
arcilla calcinada útil en la invención se vende bajo la marca
registrada ANSILEX® de la empresa Engelhard. Tanto la arcilla de
caolín como la arcilla calcinada tienen un tamaño medio de partícula
en el intervalo de desde 0,00495 - 0,00594 mm (0,5 - 0,6 \mum). El
aglutinante del revestimiento es preferiblemente poli(acetato
de vinilo), pero podría sustituirse por otros aglutinantes del tipo
utilizado en tales revestimientos. El contenido en sólidos del
revestimiento es preferiblemente inferior al 60% a una viscosidad de
desde 1500 - 200 mPa (1500 - 2000 cps Brookfield, husillo nº 2),
para su aplicación utilizando aparatos de revestimiento
convencionales en una máquina de fabricar papel de alta velocidad.
La porosidad Gurley de una muestra de papel base de la presente
invención es de entre 200 - 800 seg/50 cc. Un producto preferido
estaría revestido en cada lado con desde 2,72 - 4,54 kg/278,7
m^{2} (6 - 10 libras/resma, tamaño de la resma 3300
pies^{2}).
Tal como se indicó anteriormente, la mezcla de
pigmento preferida para la presente invención comprende 50 partes de
arcilla de caolín y 50 partes de arcilla calcinada, en la que el
tamaño medio de partícula de cada componente de pigmento está dentro
del mismo intervalo. Esta combinación de pigmento proporciona una
capa de revestimiento base generalmente aceptable, útil con una
variedad de capas de revestimiento superiores receptivas a la
tinta.
Una característica única de la presente invención
es el uso de arcilla calcinada. Las arcillas calcinadas son, en
general, difíciles de trabajar con ellas en revestimientos de papel
y se han conocido mejor en el pasado para su uso como diluyentes
para el dióxido de titanio, en el que el componente de dióxido de
titanio del revestimiento es pequeño. Sin embargo, la arcilla
calcinada proporciona un aumento sustancial en la porosidad del
revestimiento base, particularmente dentro del intervalo preferido
de tamaño de partícula de desde 0,00495 - 0,00594 mm (0,5 - 0,6
\mum), y es un valioso sustituto para el carbonato de calcio
precipitado utilizado normalmente en tales revestimientos bases.
Las arcillas calcinadas son bien conocidas como
componentes de revestimiento para papeles de impresión ligeros y
similares, particularmente los descritos en las patentes de los
EE.UU. números 5.152.834 y 5.755.871. La patente 5.152.834 describe
un pigmento compuesto que comprende razones en peso de desde 30:70
hasta 70:30 de dióxido de titanio y arcilla calcinada y la patente
5.755.871 describe una composición de revestimiento de alto brillo
con una parte mayor de arcilla de caolín hidratada y una parte menor
de una arcilla calcinada, en la que el componente de arcilla
calcinada comprende sólo aproximadamente 15 - 30 partes secas. Sin
embargo, según el conocimiento del solicitante, no existe un uso
conocido de arcillas calcinadas en papeles de impresión mediante
chorro de tinta comerciales, particularmente en las elevadas
cantidades utilizadas en el presente documento. En consecuencia, se
cree que la combinación de arcilla de caolín y arcilla calcinada en
un revestimiento base y, particularmente, para una hoja celulósica
de registro mediante chorro de tinta, en particular de papel, es
novedosa y no evidente.
Claims (12)
1. Composición de revestimiento que puede
utilizarse para revestir una superficie, preferiblemente al menos
una superficie de una hoja de registro, en particular una hoja
celulósica o de papel, que comprende un aglutinante y un pigmento,
en la que dicho pigmento comprende una mezcla, de razón en peso, de
desde el 40 - 60% de arcilla de caolín y el 60 - 40% de arcilla
calcinada y en la que la arcilla de caolín y la arcilla calcinada
tienen cada una un tamaño de partícula en el intervalo de desde
0,00495 - 0,00594 mm (de 0,5 \mum a 0,6 \mum).
2. Composición de revestimiento según la
reivindicación 1, en la que dicho pigmento consiste esencialmente
en, o se fabrica sólo a partir de la mezcla, de razón en peso, de
desde el 40 - 60% de arcilla de caolín y el 60 - 40% de arcilla
calcinada.
3. Composición de revestimiento según la
reivindicación 1 ó 2, en la que dicha composición comprende un
disolvente, preferiblemente agua, siendo así una composición de
revestimiento acuosa.
4. Composición de revestimiento según la
reivindicación 3, en la que dicho disolvente, preferiblemente agua,
está presente en una cantidad suficiente para proporcionar una
composición de revestimiento con un contenido en sólidos inferior al
60% y preferiblemente desde el 45 hasta el 60% y, ventajosamente,
teniendo dicha composición una viscosidad de desde 1500 - 2000 mPa
(1500 - 2000 cps Brookfield, husillo nº 2).
5. Composición de revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la razón en
peso de arcilla de caolín con respecto a arcilla calcinada es de
50/50.
6. Composición de revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que dicho
aglutinante comprende poli(acetato de vinilo).
7. Composición de revestimiento según una
cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el residuo
seco de dicha composición de revestimiento proporciona una porosidad
Gurley de dicha hoja de registro de 200 - 800 seg/50 cc.
8. Uso de la composición de revestimiento según
se definió en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, para
revestir una superficie, preferiblemente al menos una superficie de
una hoja de registro, ventajosamente de una hoja de registro
celulósica, en particular de papel, en una o más capas de
revestimiento, ventajosamente para formar al menos una capa de
revestimiento base.
9. Uso según la reivindicación 8, en el que dicha
composición es para formar una capa de revestimiento base de una
hoja de registro mediante chorro de tinta, preferiblemente una hoja
celulósica, en particular de papel, de registro mediante chorro de
tinta que comprende un material en rama de papel prensado en una
prensa encoladora.
10. Hoja de registro de base revestida,
preferiblemente una hoja de registro celulósica, en particular de
papel, de base revestida particularmente para registro mediante
chorro de tinta, habiéndose aplicado al menos a una superficie de la
misma, el residuo seco de desde 2,72 hasta 4,54 kg/278,7 m^{2} (6
- 10 libras/resma, tamaño de resma de 3300 pies^{2}) de una
composición de revestimiento según se definió en una cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 7, preferiblemente una composición de
revestimiento acuosa.
11. Método de formación de una hoja de registro
mediante chorro de tinta, que comprende:
- a)
- proporcionar un sustrato que comprende pasta de madera;
- b)
- aplicar al sustrato una composición de revestimiento base según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; y
- c)
- aplicar al menos una capa de revestimiento superior receptiva a la tinta a la capa de revestimiento base; para formar una hoja de registro mediante chorro de tinta en la que se evitan las interacciones no deseadas entre la composición de revestimiento base y el revestimiento superior.
12. Método según la reivindicación 11, en el que
la composición de revestimiento base se aplica al sustrato a 2,72 -
4,54 kg/278,7 m^{2} (6 - 10 libras/resma, tamaño de resma de 3300
pies^{2}).
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