专利名称：高级哑光印刷纸及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高级哑光书写纸和/或印刷纸(也称为图文纸(graphic paper))，其特别地用于胶版印刷，该印刷纸对墨水和/或油墨具有较短的干燥时间，以及本发明还涉及制备该纸的方法。该高级纸可用于很多领域，比如美术出版、书写、包装等。
背景技术：
在印刷纸工业中，可以根据不同的目的区分各种纸，各个目的对应于具有一个特定类型的印刷机的使用者以及对应于特定的市场。于是，造纸业的客户从各种出售的纸中选用适于待使用的印刷机印刷并且在质量和成本上可最大满足客户需求的纸。存在多种类型的印刷机或印刷，包括桌式喷墨印刷机、连续喷墨印刷机、黑白胶印机(即用于印刷报纸)、四色胶印机(四色印刷机)、数字胶印机、热胶印机、电子照相印刷机(影印机、激光打印机)、凹版印刷机、丝网印刷机，以及升华印刷机。用于在给定类型的纸上印刷的油墨取决于印刷的类型。用于喷墨印刷的油墨包括挥发性溶剂或水作为载体，然而，用于胶版印刷的油墨使用植物油或石油馏分作为载体。对于四色胶版印刷来说，可以使用如下两种类型的纸所谓的“铜版”纸(coated paper)禾口高级纸(fine paper)。铜版纸包括传统的在其上沉积了涂层的纸，该涂层包括粘合剂和涂料。于是，该纸的纤维被涂层遮盖，使得它们不再是可见的。该纸仅作为用于支撑涂层的介质，该涂层被设计成可给予铜版纸非常好的印刷质量。因此，在最终的产品中，构成铜版纸的介质的纸是不可见的，从而可以具有相对较差的品质。铜版纸具有较小数值的松密度(即松厚度，bulk)(通常小于1. 04立方厘米/克 (cm3/g))，以及用于制造该铜版纸的纸浆包括大体上优质的纤维素纤维、粘合剂、以及相对大量的填料(相对于纸的总干重，通常超过15%的干重)。铜版纸通常是光滑的并且通常具有各种标准的光泽度，最有光泽的铜版纸通过压光获得。铜版纸典型地显示出范围在100秒至3000秒的贝克平滑度(Bekk smoothness), 范围在约11%至80%的光泽度(使用Tappi T480标准在75°处进行这些测定)。涂层通常以18克/平方米(g/m2)至35g/m2每面的速率沉积在纸上并且其包括便宜的颜料比如碳酸钙。通常使用给予铜版纸平滑性的平滑涂布技术比如刮刀(blade)将涂层沉积在纸上，从而遮盖纸的缺陷(imperfection)，比如构成以及纤维毡(the mat of fibers)导致的粗糙度。使用如下机器以较低的成本生产铜版纸该机器具有几米的宽度并且典型地以超过1000米/分钟(m/min)的薄片卷绕速度运转。首先，对纸进行施胶(sizing)，以获得涂层的第一层，该层通常以几个g/m2的在线速率被染色和沉积，然后，涂覆限定最终产品的可印性的上述颜料涂层，然后在生产线的末端进行压光。已经发现，构成铜版纸中的涂层的颜料的颗粒的尺寸越大，铜版纸的 光度(mattness)越大，而且油墨的干燥时间越长。因此，使用的颜料通常具有相对较小的粒径 (微米级)，同时相反地，涂层中的颗粒数量相对较大。相反，高级纸是不同于用于制备铜版纸的传统纸或介质的高品质纸，尤其体现在如下方面松密度、制造中使用的造纸浆的成分及较高的制造成本。作为使用的制造方法的结果和/或对其进行的处理比如压纹的结果，高级纸通常是有印纹的(marked)或有纹理的 (textured)。高级纸通常显示出大于或等于1. IOcmVg的松密度，以及用于其制造的造纸浆包括高品质的纤维素纤维、粘合剂、以及较小比例的填料和/或添加剂，比如淀粉。当高级纸的光泽度在4%至8%的范围内时，高级纸被认为是哑光的(matt)，以及当高级纸的光泽度在10%至20%的范围内时，高级纸被认为是有光泽的(使用Tappi T480标准在75°处进行这些测定)。有光泽的高级纸具有相当于哑光铜版纸的光泽度，这是高级纸通常显得比铜版纸更哑光(matt)的原因。高级纸的重要特征是其可印性，尤其是用于在其上印刷的油墨的干燥时间。当高级纸被印刷时，比如通过胶版印刷方法进行印刷时，所用油墨的干燥时间相对较短是重要的，这使得在高级纸彼此堆叠时，印刷在一张高级纸正面(recto face)上的油墨不会玷污另一张高级纸的反面(verso face)，或者在同一张高级纸被卷起时，印刷在该高级纸的正面(recto face)上的油墨不会诂污其反面(verso face)。用于四色胶版印刷的高级纸基本未经处理。油墨直接沉积在仅覆盖通常的添加剂的纤维上。在该环境下，纸在其表面没有任何颜料以及纸的纤维是可见的并且在印刷后清楚可见。高级纸的可见纹理外观为其印刷表面提供了凹凸(relief)，从而在该高级纸上印刷之后获得了对使用者来说非常具有吸引力并且极为欣赏的最终外观。高级纸与铜版纸之间另一重要差异在于，铜版纸由于在纸上沉积的涂层而显示出一定量的表面粗糙度，而高级纸则由于其自身的纹理而本身具有表面粗糙度。高级纸通常是有纹理的或有印纹的，并且其纹理可以是天然的和/或人工形成的，即其可通过压纹法或印纹法或者类似的方法获得。高级纸可以在纸的制造期间或其后被压纹(比如通过用于干燥造纸浆的合适的导线(wire)或者通过压花或压印辊(marking roller))。经压纹的高级纸包括在其至少一个面上是凹入的和/或凸出的图案，比如使印刷后的最终产品具有纹理比如曲线或几何图形。相反，铜版纸通过在制造方法中使用的元件而具有不显示纤维毡或者介质的任何印纹的平滑表面。高级纸可以是直纹的(laid)以及可包括直纹线(laid lines)，比如使用水印辊制造。然而，目前的高级纸遭受相对较差的印刷质量，特别地由于所用油墨的干燥时间非常长。高级纸的纤维没有充分地固定油墨，从而不能使油墨迅速干燥。此外，由于平滑性依赖于制造高级纸的其自身结构不均勻的纤维毡，故平滑性是不均勻的。有人提出处理高级纸的方案，以便改善高级纸的印刷质量，同时避免遮盖该纸的表面起伏(surface relief)。为了改善高级纸的可印性，在高级纸的表面上沉积包括颜料和粘合剂的处理涂层。举例来说，用于缩短在高级纸上的油墨的干燥时间的一个方案包括在处理涂层中使用非常细的碳酸钙颜料，其颗粒具有低于1微米(ym)的粒径。然而，该方案不是非常令人满意的，因为其导致高级纸的光泽度增加。相反，粗的碳酸钙(其颗粒具有大于2μπι的粒径)的使用使高级纸更加地哑光，但增加了油墨的干燥时间并导致在胶版印刷期间在毡上发生粉化。
发明内容
本发明的特定目标在于提高高级纸(尤其是用于胶版印刷的高级纸)的可印性， 同时保持其纹理，以及增加其tt光度，使得高级纸在印刷前具有低于约4%的光泽度或者在印刷后具有低于约7%的光泽度。已印刷的高级纸的光泽度通常大于印刷前的同一纸张的光泽度。考虑到高级纸的可印性，本发明特别致力于降低油墨的干燥时间(比如，通过胶印法沉积)，对于目前未经处理的高级纸来说，油墨的干燥时间为约3小时(h)。本发明的另一目的在于提高或控制高级纸的其它印刷特性，比如斑点、油墨浓度、对比度，以及粉化。 “斑点”是用于表示缺少印刷均勻性的术语，并且其通过眼睛或者使用相机观察100%黑色或蓝色的单色印刷品来进行评估。“粉化”是用于表示胶版印刷期间在毡上出现粉末的术语，该缺陷与处理涂层对纸的不良粘附性相关联。如果粉化过度，那么印刷机需要停止工作，以便在重新开始印刷之前进行清洁，从而浪费时间，这是代价昂贵的。为此，本发明提供高级哑光书写纸和/或印刷纸，其特别地用于胶版印刷，该纸具有大于或等于1. IOcmVg的松密度，以及在其至少一个表面上包括含有颜料和粘合剂的涂层，该纸具有如下特征其颜料包含颗粒平均直径大于或等于3 μ m的二氧化硅，以及以每单位面积涂层大于0. 4g/m2并小于1. 5g/m2的二氧化硅的量进行沉积，当使用Tappi T480 标准在75°处测定时，所述纸印刷前在所述表面上具有小于或等于4%的光泽度。在特别的实施方式中，通过该方式处理的高级纸显示出低于20分钟(min)、优选低于15min的印刷平均干燥时间。高级纸的定义以及高级纸与常规纸或铜版纸之间的区别如上所述。本发明的高级纸显示出大于或等于1. 10cm7g、优选大于1. 2cm3/g>以及比如大于1. 25cm3/g的松密度。所述纸的厚度在0. 1毫米(mm)至0. 5mm的范围内，例如，优选在约0. 15mm至0. 35mm的范围内，和/或所述纸的重量在100g/m2至300g/m2、优选在120g/m2至M0g/m2的范围内。高级纸的松密度是其厚度被其重量除时的比值。本发明的高级纸是哑光的或甚至是超哑光的，这是因为其在印刷前具有低于或等于4%的非常低的光泽度，而现有高级纸通常至好具有约4%的光泽度。本发明的高级纸的光泽度可在2%至4%的范围内，优选在2%至3%的范围内，这与高级纸印刷后在约3%至
、优选在3%至5%的范围内的光泽度相对应。使用Tappi T480标准在75°处测定高级纸印刷前的光泽度，使用的油墨是100%的黑色或400%的四种颜色(黄色、红色、蓝色以及黑色，各种颜色为100% )。通过在高级纸上沉积该处理涂层获得该较低的光泽度，该处理涂层包括颗粒粒径大于或等于3 μ m的二氧化硅颜料并且该二氧化硅以大于0. 4g/m2但小于1. 5g/m2的量被沉积。二氧化硅因其除去光泽性而被使用，从而降低印刷前后高级纸的光泽度，其中二氧化硅颗粒的除去光泽性是由于其可散射光的粒径和/或其网络结构或多孔结构而导致的。使用每单位面积处理涂层沉积的二氧化硅的量进行上述限定的本发明可以可选地或组合地用包含于涂层中的二氧化硅的量限定，该二氧化硅的量由其相对于涂层的总干重折合成的干重来确定。于是，处理涂层包括颗粒粒径大于或等于3 μ m的二氧化硅颜料， 以及相对于涂层的总干重，二氧化硅颜料的量为大于6%但低于15% (特别地低于10% ) 的干重(dry weight)。特别地，相对于使用的其粒径为微米级的颜料的粒径，本发明中的二氧化硅颗粒的粒径相对较大。例如，二氧化硅可以具有大于6 μ m但小于15 μ m或20 μ m的平均直径。 这些颗粒也可以具有范围在3 μ m至20 μ m、优选在5 μ m至18 μ m、更优选在7 μ m至15 μ m、 以及例如8 μ m至10 μ m的平均直径。举例来说，使用的二氧化硅是多孔的非晶态的合成二氧化硅，比如供应商Grace 以商标Syloid ED5 销售的产品。涂层中的二氧化硅的量相对较小，但其足以提高印刷期间、特别是胶版印刷期间纸的性能。特别地，本发明致力于显著地降低油墨的干燥时间，其中对于根据本发明处理的高级纸，油墨的干燥时间低于20分钟，并且可以低于15分钟或者甚至低于10分钟。特别地，这是由于二氧化硅的孔隙率造成的，二氧化硅的颗粒能够吸收用作油墨的载体的脂肪族化合物。进一步地，由于二氧化硅颗粒的粒径相对较大，故在印刷期间，当油墨彼此接触时，这些颗粒有助于避免包含油墨的颜料层之间的混合。然后，二氧化硅颗粒作为隔离物 (spacer)，从而缩短油墨的干燥时间。在本发明的特别的实施方式中，二氧化硅颗粒的平均直径大于或等于处理涂层的厚度，从而增强其隔离性能。进一步地，虽然二氧化硅颗粒相对较贵，但这些颜料以较小的量存在于处理层中几乎不会在高级纸的制造中产生额外的成本。高级纸上沉积的涂层可包括其他颜料，比如选自于碳酸钙、高岭土、二氧化钛、滑石、以及它们的混合物的颜料。碳酸钙优选是处理涂层中的主要颜料。相对于涂层的总干重，涂层中的碳酸钙的量可以为60 %至90 %的干重、优选为70 %至85 %的干重。举例来说， 使用的碳酸钙可以是供应商^erys以商标Carbital 75⑧和Carbital 95 销售的产品。 这些碳酸钙是碳酸钙、具有75%的粒径小于2 μ m的碳酸钙的Carbital 75以及具有95% 的粒径小于2 μ m的碳酸钙的Carbital 95的混合物。优选地，处理涂层不含氧化铝或氢氧化铝。处理涂层中的粘合剂可选自于聚乙烯醇(PVA)、苯乙烯-丁二烯或苯乙烯-丙烯酸共聚物(特别地以乳胶形式使用)，以及它们的混合物。相对于涂层的总干重，涂层中的 PVA和/或乳胶的量可为7%至13%的干重、优选为8%至12%的净重，比如11%至12%的净重。处理涂层还可包括流变改性剂比如增稠剂、固化剂和/或表面活性剂。相对于涂层的总干重，涂层中的固化剂的量可为0. 2%至0. 6%的干重、优选0. 3%至0. 5%的干重， 比如其量可以为约0.4%的干重。相对于涂层的总干重，涂层中的表面活性剂的量可以为 0. 至0. 5%的干重、优选0. 2%至0. 4%的干重，比如约0. 3%的干重。相对于涂层的总干重，涂层中的增稠剂的量可以为0.5%至的干重、优选0.6%至0.8%的干重。增稠剂可以为羧基甲基纤维素。在所述表面上的处理涂层的重量可以为3g/m2至18g/m2，优选7g/m2至13g/m2，例如约 10g/m2。处理涂层可具有范围在2μπι至IOym的厚度，例如，其可以为约5μπι。
相对于涂层的总干重，涂层中的二氧化硅的量大于或等于6 %的干重，特别地，大于或等于7%的干重，以及特别地，二氧化硅的量在6%至15%的干重的范围内，或在6%至 10%的干重的范围内，以及其可以在7%至9%的干重的范围内，优选在7. 5%至8. 5%的干重的范围内，以及例如，二氧化硅的量为约8%的干重。在所述表面上的二氧化硅的重量在0. 4g/m2至1. 5g/m2的范围内，优选在0. 5g/m2 至1.35g/m2的范围内。本发明的高级纸优选由纤维素纤维、粘合剂、以及填料制成，其中，相对于纸的总干重，填料的量小于22%的干重，优选小于15%的干重。本发明的高级纸还可以通过上述方法经由天然的和/或人工的方式被纹理化，于是本发明的高级纸可包括凸出的和/或凹入的图案、少许地或根本不改变所述表面上的纹理的处理涂层。通常，这些图案显示出至少几十个微米的尺寸。在处理之前，本发明的纸可呈现出范围在100毫升/分钟(mL/min)至1500mL/ min、优选范围在200mL/min至1400mL/min的本特森(Bendtsen)粗糙度，和/或范围在 400mL/min 至 700mL/min、优选范围在 450mL/min 至 600mL/min 的本特森(Bendtsen)孔隙率，和/或范围在Is至30s、优选范围在2s至25s的贝克平滑度。本发明还提供制备如上所述的高级 光书写和/或印刷纸的方法，该方法的特征在于其包括如下步骤通过非接触型涂布法，比如使用幕帘涂布法、凹版印刷滚筒涂布法、或气刀涂布法，在高级纸的至少一个表面上沉积本申请所述的涂层。与通过刮去涂层使构成高级纸的纤维毡平滑的刮刀涂布技术相比，幕帘 (curtain)、凹版印刷滚筒、以及气刀涂布技术并不使高级纸平滑，而仅是在高级纸上沉积涂层，其中该涂层符合高级纸的纹理。通过该技术沉积的涂层呈现出更均一的厚度并且涂层的外表面是较少平滑的，其是更高印纹化的，借此有助于最终产品的 光度以及有助于印刷后的最终外观。通过阅读如下包括几个对照例以及附图的说明可更好地理解本发明以及本发明的其它细节、特征、和优点。
图1是显示经处理的高级纸印刷后的光泽度如何随经由涂布沉积的二氧化硅的量变化的函数的图；图2是显示经处理的高级纸上的油墨的干燥时间如何随经由涂布沉积的二氧化硅的量变化的函数的图；图3是通过扫描电子显微镜(SEM)获得的用于显示本发明的经处理的高级纸的表面的图像，其中该扫描电子显微镜装有通过X-射线的能量分散(EDX)进行表面化学分析的系统。图4是以更大比例显示的图3中的经处理的高级纸的表面的扫描电子显微镜 (SEM)图像，该图像特别地显示被碳酸钙颜料围绕的二氧化硅颗粒。
具体实施例方式为了评估高级纸印刷前后的光泽度以及油墨的干燥时间，对十种包括经处理的高级纸和未经处理的高级纸的不同高级纸进行测试。如下表格归纳了那些高级纸的成分以及测试中获得的结果。所用高级纸主要是申请人以商标Conqueror Velin 和Rives Tradition 销售的高级纸(实验例1至5和7-10)。上述两种高级纸被纹理化，第一种高级纸通过天然方式被纹理化，第二种高级纸通过天然方式以及通过人工方式被纹理化。Rives Tradition ⑧高级纸重 240g/m2，具有 1370mL/min 的本特森粗糙度，460mL/ min的孔隙率以及2s的贝克平滑度。按照ISO标准5636-3的本特森孔隙率或本特森透气度是在给定条件下测定通过一张纸的空气的量，该测定以mL/min表示。纸的通气孔(open)越宽，其孔隙率越大，于是其本特森孔隙率的值越高。贝克平滑度是测定可使给定量的空气在纸和与纸接触的玻璃表面之间流动所需的时间(按照ISO标准5627)。纸越粗糙，空气越容易经由纸的表面处的空隙(其中空隙与粗糙度相关)通过，于是空气通过所需的时间越短。纸越光滑，空气通过所需的时间越长。Conqueror Velin 高级纸重120g/m2，其具有200mL/min的本特森粗糙度， 580mL/min的孔隙率，以及21s的贝克平滑度。Conqueror Velin 高级纸的重量为Rives Tradition 高级纸的一半，以及其具有高于Rives Tradition 高级纸的孔隙率。此外，与 Rives Tradition 高级纸相比，Conqueror Velin 高级纸是更低粗糙的并且更光滑的，这意味着与Rives Tradition 高级纸相比，Conqueror Velin 高级纸是更少纹理化的。在实验例6中，重量为115g/m2的经纹理化的高级纸被使用。实验例1和2涉及高级纸，Rives Tradition 用于实验例1，Conqueror Velin 用于实验例2，它们均未经处理，即未覆盖处理涂层。其它的实验例(3至1 涉及经处理的高级纸，即包括在高级纸的至少一个表面上的基于颜料和粘合剂的处理涂层。在实验例3中，处理涂层包含60%的粒径小于2μπι的高岭土作为唯一颜料。因此，处理涂层不具有二氧化硅。涂层中的粘合剂是苯乙烯-丙稀酸，以及涂层还包括合成增稠剂。通过气刀技术以8g/m2每面的速率将处理涂层沉积在高级纸上。实验例4至12中的高级纸均被包含二氧化硅的处理涂层覆盖，该二氧化硅为供应商Grace以商标Syloid ED5 销售的产品。其包含粒径在8. 4 μ m至10. 2 μ m的多孔非晶态合成二氧化硅颗粒以及其孔隙率体积为1. 8毫升/克(mL/g)。实验例4至12中的处理涂层均包含作为涂层中的主要颜料的碳酸钙、粘合剂、固化剂，以及实验例4-5和7至12中的处理涂层还包含增稠剂。实验例6中的涂层还包括表面活性剂。碳酸钙是两种碳酸钙的混合物，第一种碳酸钙是供应商herys以商标Carbital 75 销售的碳酸钙，以及第二种碳酸钙是供应商以商标Carbital 95 销售的碳酸钙。碳酸钙以确定的比例被混合以获得碳酸钙混合物，在实验例4至8和10中，碳酸钙混合物中的 80%的颗粒具有小于2 μ m的粒径，以及在实验例9中，碳酸钙混合物中的90%颗粒具有小于2μπι的粒径。在实验例4至10中，粘合剂是苯乙烯-丁二烯乳胶或苯乙烯-丙烯酸与聚乙烯醇的混合物。固化剂是碳酸锆铵的水溶液。实验例4至5和7至12中使用的增稠剂是羧基甲基纤维素。实验例6中的表面活性剂是Gemini⑧型非离子表面活性剂。
在实验例4至12中，以8g/m2至12. 5g/m2每面的速率将处理涂层沉积在高级纸上，在实验例4-5和7-10中，使用气刀沉积涂层，在实验例6中，使用幕帘沉积涂层。在作为对照例的实验例4-6中，相对于涂层的总干重，即相对于涂层中的所有颜料(二氧化硅和碳酸钙)、粘合剂和固化剂的干燥残渣、以及视需要的增稠剂和表面活性剂的干燥残渣的总干重，二氧化硅的量低于6%的干重。相反，在以非限制性方式说明本发明的试验例7-12中，相对于涂层的总干重，二氧化硅的量大于6%的干重。对实验例1-12中的高级纸进行三个测试。第一个测试在于测定各个高级纸(经处理的或未经处理的)印刷前的光泽度。使用如下简述的Tappi T480标准在75°处测
定光泽度。高级纸的光泽度使用反射仪测定，该反射仪记录被高级纸的表面反射的光的量， 其中照射角和反射角均与所述表面的法线成75°。来自BI Gardner的D-4553仪器使用黑玻璃板进行初始校准。第二种测试在于，使用胶印法印刷纸之后，测定各个高级纸上的油墨的干燥时间。 实际上，通过使用Erichsen压力机将进行400%印刷(即使用四种各自为100%的颜色黄色、红色、蓝色和黑色)的高级纸表面与另一高级纸的非印刷表面接触来确定干燥时间。使用直径为25mm的压力机的圆盘确定高级纸之间的接触面积，该圆盘以250牛顿(N)的压力压向高级纸，持续1秒。该测试，也称为“不再粘附时间”测试在于测定油墨不再从高级纸的一个表面上向另一表面上转移所需的时间。第三种最后的测试在于测定各个高级纸印刷后的光泽度。该光泽度同样地使用 Tappi T480标准在75°处测定。对已均勻地印刷了 100%黑色油墨的高级纸表面进行该测定。关于高级纸印刷前的光泽度，可以观察到，经涂层处理的高级纸(实验例7-12)具有范围在2. 6%至3. 6%的非常低的光泽度，从而是特别优越的，其中该涂层包含超过6% 二氧化硅和/或每单位面积涂层超过0. 4g/m2、特别地超过0. 5g/m2的沉积的二氧化硅的量。 未经处理的高级纸(实验例1和2、分别具有4. 6%至6. 8%的光泽度。经不包括二氧化硅的涂层处理的高级纸(实验例幻具有7. 5%的光泽度，以及经包含如下含量的二氧化硅的涂层处理的高级纸(实验例4和6)具有分别为4. 5%和3. 9%的仍然高的光泽度二氧化硅的含量低于6%或者每单位面积涂层沉积的二氧化硅的量低于0. 4g/m2。在实验例5中， 涂层中的二氧化硅的量为5. 2%以及每单位面积涂层沉积的二氧化硅量为0. 47g/m2，借此给予高级纸2. 8%较低的光泽度。然而，如下所述，该纸上的油墨的干燥时间仍然太长(27 分钟)。在实验例7至12中的本发明的高级纸中，高级纸印刷后的光泽度为3. 6%至 6.6%，在其它实验例(1至6)中的经处理的以及未经处理的高级纸中，高级纸印刷后的光泽度为4. 6%至15.8%。通过胶版印刷沉积在未经处理的高级纸(实验例1和2、上的油墨的干燥时间非常长，这是因为其超过3小时。实验例3至6中的高级纸上的油墨的干燥时间在27-80分钟的范围内，该时间仍然太长。本发明的高级纸(实验例7至12)上的油墨的干燥时间在 4-8分钟的范围内，其干燥时间明显低于10分钟，从而被认为对于通过胶印法沉积的油墨来说是非常短的干燥时间。通过气刀涂布技术获得的结果可应用到幕帘式涂布技术，这是因为这两种技术产生类似的结果，尤其在沉积的处理涂层的表面外观方面。经由幕帘的涂布具有如下优点其可使处理涂层以较快的速度(高达lOOOm/min或者甚至更快)沉积。然而，该技术有时会要求满足一定的涂布条件，比如为保持液体帘稳定，需要在处理涂层中添加表面活性剂以及在涂布头(coating head)处具有最低的流速。图1和2使得本领域技术人员更容易理解用于高级纸的处理层中的二氧化硅的量对所述高级纸的光泽度的影响以及对通过胶印法沉积在所述高级纸上的油墨的干燥时间的影响。图1是显示经处理的高级纸的光泽度(沿着刻度在0至20%范围内的纵坐标绘制，使用Tappi T480标准在75°处测定)如何随每单位面积处理涂层沉积的二氧化硅的量变化的函数的图(沿着刻度在0至1. 5g/m2的横坐标绘制)。图2是显示经处理的高级纸上的油墨的干燥时间(沿着刻度在0至90分钟范围内的纵坐标绘制，并且使用上述特定方法测定)如何随每单位面积处理涂层沉积的二氧化硅的量变化的函数的图(沿着刻度在O至1. 5g/m2的横坐标绘制)。用于获得这些图的测试的高级纸是Rives Tradition 和Conqueror Velin. 纸， 这两种纸各自在其至少一个表面上用特别地包含粒径大于或等于3 μ m的二氧化硅颜料的处理涂层处理过。类似于上述说明，这些图用于举例，从而不用于限制。在图1和2中，曲线涉及具有极少纹理的Conqueror Velin @高级纸，即仅被天然地纹理化而未经历印纹方法的高级纸，或者涉及被纹理化的Rives Tradition . 高级纸，即具有天然的和人工的纹理的高级纸(即通过合适的方法被印纹的纸)。图1显示，当沉积的二氧化硅超过0. 3g/m2时，高级纸印刷前的光泽度保持低于 4%。经纹理化的高级纸(Rives Tradition. )和具有极少纹理的高级纸(Conqueror Velin )均是如此。这意味着在二氧化硅的量超过0.3g/m2这个临界值时，增加的二氧化硅导致高级纸的光泽度以令人满意的方式变化，直至二氧化硅的量为约1.5g/m2。例如，重要的是观察到，这些对应于高级纸印刷前的光泽度的光泽度值在约2. 5%至3%的范围内。于是，图1显示，在被测试的高级纸的处理涂层中，超过0. 4g/m2的二氧化硅(其粒径大于或等于3 μ m)的量导致高级纸具有非常低的光泽度(印刷后的光泽度低于6%)。通过在高级纸的处理涂层中添加该数量的二氧化硅没有改变其它印刷特性(斑点、光密度、 对比度、以及粉化)。图2中的Conqueror Velin 纸的曲线显示，直至二氧化硅(其粒径大于或等于 3ym)的量为1.5g/m2时，在具有较少纹理的高级纸上通过处理涂层沉积的二氧化硅的量 (从0. 4g/m2开始)越大，油墨的干燥时间减小地越多。经纹理化的高级纸上的油墨的干燥时间不同于具有较少纹理的高级纸上的油墨的干燥时间。图2中的Rives Tradition纸的曲线显示，在用于经纹理化的高级纸的处理涂层中，沉积低于0. 2g/m2的二氧化硅(其粒径大于或等于3μπι)的量对油墨的干燥时间没有显著的影响。这可以通过如下事实解释二氧化硅颗粒非均勻地分布在经纹理化的高级纸 (不规则的)表面的凹纹和凸纹中，于是当这些二氧化硅颗粒以较少的数量存在时，油墨干燥时间在整个表面积上是不恒定的并且在某些位置上是更长的。然而，如上所述，通过该涂布沉积二氧化硅，即使以较小的量沉积二氧化硅也会降低高级纸的光泽度。在二氧化硅的量超过约0. 4g/m2的临界值时，沉积的二氧化硅的量越多，油墨的干燥时间缩短地越多，其降至低于10分钟的平稳段，在沉积的二氧化硅的量大于或等于0. 6g/m2时达到该平稳段。这些图用于解释上述实验例5中制备的经处理的高级纸为什么具有非常低的光泽度(相当于实验例7-12中的本发明的高级纸的光泽度)，但同时该纸上的油墨的干燥时间仍然太长。实验例5中的高级纸为经纹理化的纸，因此其应与图1和2中的适用于Rives Tradition 纸的曲线相比较。该高级纸被处理涂层覆盖使得沉积的二氧化硅的量为 0.47g/m2。如图1所示，该量的二氧化硅有助于使高级纸印刷后的光泽度低于6%，即印刷前的光泽度低于3. 5%，这基本与实验例5的结果(其高级纸印刷前光泽度为2. 8%，以及其印刷后的光泽度为4. 6% )相对应。虽然实验例5中每单位面积沉积的二氧化硅的量 (0. 47g/m2)在适于本发明的数值范围内，但其不能充分地降低油墨的干燥时间，其干燥时间为27分钟。图2清楚地显示，对于该品质的纸来说，为使沉积在所述纸上的油墨的干燥时间低于20分钟，必需每单位面积沉积大于或等于0. 5g/m2的二氧化硅(其粒径大于或等于 3 μ m)的量。这些结果符合上述涉及经纹理化的高级纸的实验例7和8中的那些结果，实验例7和8中的高级纸各自用每单位面积大于0. 5g/m2的二氧化硅的量处理以及它们各自具有分别低于7分钟和6分钟的油墨干燥时间，即明显低于20分钟的油墨干燥时间。总之，此处测试的在其至少一个表面上覆盖了包含每单位面积涂层超过0. 4g/m2 的二氧化硅(其粒径大于或等于3 μ m)的量的具有较少纹理的高级纸(Conqueror Velin 型)具有低于7%的印刷后光泽度(这实质上对应于低于4%的印刷前光泽度)，并且这些纸上的油墨的干燥时间低于20分钟。此处测试的在其至少一个表面上覆盖了包含每单位面积涂层超过0.4g/m2的二氧化硅(其粒径大于或等于3μπι)的量的经纹理化的高级纸 (Rives Tradition 型)具有低于6%的印刷后光泽度(实质上对应于低于3. 5%的印刷前光泽度)。然而，为确保这些经纹理化的高级纸上的油墨的干燥时间低于20分钟，优选沉积的二氧化硅的量大于或等于0. 5g/m2。使用特定类型的二氧化硅获得图1和2的结果，以及就该方面来说，重要的是观察到，当在处理涂层中使用不同类型的二氧化硅时，图1和2的曲线会发生某种程度的改变， 尤其是对应于具有天然纹理和人工纹理的经纹理化的高级纸的曲线，这使得例如，为确保沉积在经该涂层处理的高级纸上的胶印油墨的干燥时间低于20分钟，该处理涂层要求每单位面积沉积的二氧化硅的量大于0. 4g/m2，比如大于0. 5g/m2。图3和4是通过扫描电子显微镜(SEM)获得的显示上述实验例7中获得的经处理的高级纸表面的图像。在图3中，显微镜装有通过X-射线的能量分散(EDX)进行表面化学分析的系统， 用于识别高级纸表面上的二氧化硅颗粒。这些颗粒在显微镜中显示为彩色，以及为更加清楚，在此处用圆圈识别这些颗粒。这些颗粒均勻分布在高级纸的整个表面上，以及它们被较少量的碳酸钙颜料覆盖，这在图4中更为清楚可见。在图4中，可观察到被碳酸钙颜料包围的二氧化硅颗粒，从而在纸的表面上形成团粒(cluster)。这些图像与经处理的高级纸的起伏表面的比较结果表明，由二氧化硅颗粒与碳酸钙颜料形成的团粒与处理涂层表面处的突起相符。这是由于如下事实在该实验例中，二氧化硅颗粒的粒径大于沉积在高级纸上的处理涂层的干燥厚度。于是，上述团粒在处理涂层的表面处形成凸起，从而形成凹凸不平(rough relief)，这种凹凸不平附加于高级纸因自身的纹理所产生的显著起伏(marked relief)。重要的是观察到，由纸的纹理限定的图案的尺寸(例如大于50μπι)通常大于处理涂层中的上述凸起的尺寸(低于或等于 20 μ m)，于是，该处理涂层很少或根本不会改变该高级纸的纹理。该处理涂层的凹凸不平有助于漫射光，从而降低经处理的高级纸的光泽度。在测定油墨的干燥时间时，其通过减小涉及的接触面积也可降低油墨的干燥时间。
权利要求
1.高级哑光书写纸和/或印刷纸，其特别地用于胶版印刷，所述纸的松密度大于或等于1. IOcmVg,所述纸在其至少一个表面上包括含有颜料和粘合剂的涂层，其特征在于所述颜料包含平均直径大于或等于3 μ m的二氧化硅颗粒，所述二氧化硅以大于0. 4g/ cm2但小于1. 5g/cm2的每单位面积所述涂层的量被沉积；使用Tappi T480标准在75°处测定时，所述纸在所述表面上具有小于或等于4%的印刷前光泽度，以及所述纸优选具有低于20分钟的油墨干燥时间。
2.如权利要求1所述的纸，其特征在于，所述涂层包括其他的选自于碳酸钙、高岭土、 二氧化钛、滑石、及它们的混合物的颜料。
3.如权利要求1或2所述的纸，其特征在于，所述粘合剂选自于聚乙烯醇、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-丙烯酸、及它们的混合物。
4.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述二氧化硅是多孔非晶态的合成二氧化硅。
5.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述表面上的所述涂层的重量为3g/m2 至18g/m2，优选为7g/m2至13g/m2，例如为约10g/m2。
6.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述涂层的厚度为2μ m至10 μ m，例如为约5 μ m。
7.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述涂层包括增稠剂、固化剂、和/或表面活性剂。
8.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述二氧化硅颗粒具有超过6μ m的平均直径。
9.如权利要求1-7中任一所述的纸，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的平均直径为 3 μ m至20 μ m、优选为5 μ m至18 μ m、更优选为7 μ m至15 μ m、以及例如为8 μ m至10 μ m。
10.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述二氧化硅颗粒的平均直径大于或等于所述表面上的所述涂层的厚度。
11.如任一前述权利要求所述的纸，其特征在于，相对于所述涂层的总干重，所述涂层中的二氧化硅的量为6 %至15 %的干重，特别地为7 %至9 %的干重，优选为7. 5 %至8. 5 % 的干重，以及例如为8%的干重。
12.如任一前述权利要求所述的纸，其特征在于，所述表面上的二氧化硅的重量为 0. 5g/m2 至 1. 2g/m20
13.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述纸由纤维素纤维和填料制成，其中相对于所述纸的总干重，所述填料的量低于22%的干重，优选低于15%的干重。
14.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述纸被纹理化或印纹化，从而包括凸出的或凹入的图案，以及所述涂层很少或根本未改变所述表面的所述纹理。
15.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述纸的厚度为0.Imm至0. 5mm，和/ 或所述纸的重量为100g/m2至300g/m2。
16.如前述任一权利要求所述的纸，其特征在于，所述纸的本特森粗糙度为lOOmL/min至1500mL/min、优选为200mL/min至1400mL/min，和/或所述纸的本特森孔隙率为400mL/ min至700mL/min、优选为450mL/min至600mL/min，和/或所述纸的贝克平滑度为Is至 30s、优选为2s至25s。
17.制备如前述任一权利要求所述的高级tt光书写纸和/或印刷纸的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤通过非接触型涂布方法，比如幕帘涂布法、凹版印刷滚筒涂布法、或气刀涂布法，在所述高级纸的至少一个表面上沉积所述涂层。
全文摘要
高级哑光书写纸和/或印刷纸，其特别地用于胶版印刷，所述纸包括在其至少一个表面上的包含颜料和粘合剂的涂层，所述颜料包含颗粒平均直径大于或等于3μm的二氧化硅，其中所述二氧化硅以每单位面积所述涂层大于0.4g/cm2但小于1.5g/cm2的量被沉积或者其中相对于所述涂层的总干重，所述二氧化硅的量可选地或组合地大于6％但低于15％、特别地小于10％的干重，使用TappiT480标准在75°处测定时，所述纸在所述表面上具有小于3.5％的印刷前光泽度。
文档编号D21H19/40GK102378841SQ201080015808
公开日2012年3月14日 申请日期2010年3月23日 优先权日2009年4月1日
发明者J-M·博马林 申请人:阿约威津斯优质纸有限公司