低克重的记录介质的制作方法
【专利说明】低克重的记录介质
【背景技术】
[0001] 喷墨印刷之所以已经成为一种在各种介质（特别是纸介质基底和相片介质基底） 的表面上记录图像的普遍方式是有多种原因的。其中一些原因包括低打印机噪音、高速记 录的能力和多色记录的能力。此外，这些优点能以对消费者的相对低的价格获得。就喷墨 油墨化学性质而言，大多数商用喷墨油墨是基于水的。因此，它们的成分一般是水溶性的， 正如许多染料的情况；或是水可分散的，正如颜料的情况。此外，喷墨油墨具有适应高频喷 射的低粘度，并且喷射室（firing chamber)再填充过程可为典型的油墨喷墨构造。此外， 在印刷页上，就喷墨构造而言具有正印刷特性的油墨通常具有不太理想的性能，反之亦然。
[0002] 虽然已经结合喷墨印刷使用了各种印刷介质，但低克重纸张仍是具有挑战性的印 刷介质，在其中可能难以得到可接受的运行性、纸张物理性能和印刷质量。因此，人们对于 开发可以有效地用于喷墨印刷的某些类型的介质有持续的兴趣。
【发明内容】
[0003] 已经认识到的是，可以制造低克重的记录介质以在用喷墨油墨印刷时提供优异的 印刷质量。据此，本文描述的低克重的记录介质和相关的方法涉及在造纸工艺中掺入和使 用填料。要注意的是，当讨论本发明的记录介质、方法和系统时，可以认为这些讨论中的每 一个都可用于这些实例中的每一个，无论它们是否在该实施例的上下文中被明确讨论。因 此，例如，在对低克重的记录介质中的二氧化钛的讨论中，该二氧化钛也可被用于制备低克 重记录介质的方法中，反之亦然。
[0004] 通常，记录介质（包括低克重的记录介质）包含木浆和各种添加剂。然而，尤其 是对于低克重的记录介质，获得良好的挺度以及不透明度是具有挑战性的。为此，如本文 所述，已经认识到并且发现，可以在造纸工艺中用低含量的填料（二氧化钛、碳酸钙或粘 土）制造低克重的记录介质，并且可以用含有碳酸钙和/或二氧化钛的施胶压榨溶液（Size press solution)进一步改良，以提供具有所需挺度和不透明度的低克重的记录介质。值得 注意的是，这样的特性可允许在用喷墨油墨喷墨印刷时有优异的印刷质量。
[0005] 值得注意的是，在表面处理溶液中使用碳酸钙或者碳酸钙和二氧化钛可以为低克 重的记录介质提供改善的不透明度，而又不损失挺度。另外，在一些实例中，可以提高挺度。 此外，使用这些材料可以替代更昂贵的添加剂，使得本介质在印刷质量以及成本上都是有 利的。
[0006] 考虑上文，低克重的记录介质通常可包括具有65gsm或更低定量的原纸基和吸收 到所述原纸基中的表面处理溶液。原纸基可包含木纤维和2wt%至10wt%的包括碳酸妈的 填料。另外，表面处理溶液可包含表面施胶剂和3wt%至15wt%的碳酸妈。如本文所使用， 除非另有说明，"低克重"是指带有具有65gsm或更低定量的原纸基的记录介质。在一个实 例中，原纸基可具有60gsm或更低的定量，并且在一个方面中，可小于55gsm。通常，如本文 所使用，当涉及原纸基中的成分时，重量百分比（wt%)是基于原纸基的总重量的，或者当 涉及表面处理溶液中的成分时，重量百分比（wt%)是基于表面处理溶液的总重量的。
[0007] 本低克重的记录介质可以提供优异的印刷质量。如本文所讨论，术语"印刷质 量"或"PQ"是指下列特性中的一种或多种：介质的光密度（"打印浓度"）、色域、透墨 (strikethrough)和不透明度。在一个实例中，本发明的记录介质可具有优异的不透明度。 如本文所使用，除非另有说明，"不透明度"是由TAPPI标准测试法，方法T425测量的。在一 个实例中，低克重的记录介质可具有至少78的不透明度。在一个方面，不透明度可为至少 82,或者在一个具体方面中，至少85。
[0008] 另外，本低克重的记录介质可以在包括例如高速印刷的印刷系统中提供优异的加 工性能。该加工性能可与记录介质的挺度有关。如本文所使用，除非另有规定，"挺度"是 由L&W弯曲测试仪对瓦愣纸制品（flute products) (5mm条）5度弯曲测量的。除非另有规 定，挺度在本文中记为毫牛-米。纵向（MD)挺度是在与造纸机运行相同的方向上弯曲纸板 (sheet)所需的力的量度。横向（CD)挺度是在造纸机运行的横向方向上弯曲纸板所需的 力的量度。在一个实例中，低克重的记录介质可具有至少0.16的MD挺度。在一个方面中， MD挺度可为至少0. 18,或者在另一个方面中，为0. 19。在一个具体的方面中，MD挺度可为 至少0. 20。
[0009] 如本文所讨论，低克重的记录介质通常包括在造纸装置的施胶压榨中用溶液处理 过的原纸基。通常，原纸基包含填料和木纤维。填料可以只包括碳酸钙或者包括碳酸钙与 其它填料，例如二氧化钛和/或粘土。在一个实例中，填料包括二氧化钛和碳酸钙。此外， 原纸基可以包括其它添加剂，包括内施胶剂。
[0010] 通常，在纸浆悬浮液被转换成纸幅或基底之前将内施胶剂添加至纸浆悬浮液以提 供基底的内部施胶。该内部施胶处理有助于在使用期间在所得基底中形成耐液体性。在造 纸工艺的进一步的阶段中，内部施胶也可以防止任何随后施加的表面处理溶液大量渗透到 最终纸板中，从而使表面施胶通常保留在其具有最大效力的表面上。适用于该目的的内施 胶剂包括任何常用在造纸机的湿部的那些。例如，松香；用明矾（A1 2(S04)3)沉淀的松香；松 香酸和松香酸同系物，例如新枞酸和左旋海松酸；硬脂酸和硬脂酸衍生物；碳酸锆铵；硅酮 和含硅铜的化合物；通用结构CF 3(CF2)nR的含氟化合物，其中R为阴离子、阳离子或另一官 能团，并且n的范围可为1至1000 ;淀粉和淀粉衍生物；甲基纤维素；羧甲基纤维素（CMC); 聚乙烯醇；藻酸盐；蜡；蜡乳液；烷基烯酮二聚体（AKD);烯基烯酮二聚体乳液（AnKD);烷基 琥珀酸酐（ASA) ;ASA或AKD与阳离子淀粉的乳液；结合ASA的明矾；和其它已知的内施胶 剂；和它们的混合物。内施胶剂通常以造纸领域技术人员已知的浓度水平使用。例如，在一 些应用中，内施胶剂的量可在原纸基量的约0. 3Kg/T至20Kg/T的范围内。
[0011] 如本文所讨论，低克重的记录介质通常包括施加到原纸基的表面处理溶液。虽然 表面处理溶液通常包括碳酸钙和第一表面施胶剂，但表面处理溶液还可含有二氧化钛和另 外的（多种）表面施胶剂。在一个实例中，表面施胶剂可为淀粉或淀粉衍生物。在另一个 实例中，表面处理溶液可包括淀粉和第二表面施胶剂。
[0012] 通常，表面施胶剂有助于形成对液体通过纸张基底渗透的抗性，还会改善纸张 表面平滑度。一些合适的表面施胶剂包括，但不限于，淀粉和淀粉衍生物；羧甲基纤维素 (CMC);甲基纤维素；藻酸盐；蜡；蜡乳液；烷基烯酮二聚体（AKD);烷基琥珀酸酐（ASA);烯 基烯酮二聚体乳液（AnKD) ;ASA或AKD与阳离子淀粉的乳液；结合ASA的明矾；水溶性聚合 材料，例如聚乙烯醇、明胶、丙烯酰胺聚合物、丙烯酸聚合物或共聚物、醋酸乙烯酯胶乳、聚 酯、偏二氯乙烯胶乳、苯乙烯-丁二烯、丙烯腈-丁二烯共聚物、苯乙烯丙烯酸共聚物和共聚 物；以及这些试剂的各种组合。在一个实例中，表面施胶剂可包括淀粉或淀粉衍生物。合适 的淀粉的实例为玉米淀粉、木薯淀粉、小麦淀粉、大米淀粉、西米淀粉和马铃薯淀粉。这些淀 粉种类可为非改性淀粉、酶改性淀粉、热和热-化学改性淀粉以及化学改性淀粉。化学改性 淀粉的实例为转化淀粉，例如酸流动性淀粉（acid fluidity starches)、氧化淀粉和焦糊 精；衍生淀粉，例如羟烷基淀粉、氰乙基淀粉、阳离子淀粉醚、阴离子淀粉、淀粉酯、淀粉接枝 物（starch grafts)和疏水性淀粉。
[0013] 通常，表面施胶剂可以以造纸领域中常规的浓度水平使用。在一个实例中，表面施 胶剂可以以〇. lwt%至80wt%的含量存在于表面处理溶液中。另外，表面处理溶液可包含 lwt%至8wt%含量的二氧化钛。在一个方面中，表面处理溶液可包含4wt%至7wt%含量的 二氧化钛。
[0014] 如上文所讨论，原纸基通常包含2wt%至10wt%含量的填料。在一个实例中，填 料可以以3wt%至10wt%、4wt%至10wt%、甚至5wt%至10wt%的含量存在于原纸基中。 填料中的二氧化钛、碳酸钙和粘土的含量可以变化。通常，每种组分（如果存在）的含量 范围可为0.0 lwt%至10wt%，使得总量通常不超过10wt%。在一个实例中，二氧化钛可为 0? 0 lwt %至lwt %。在另一个实例中，碳酸妈可为2wt %至9wt %。
[0015] 如本文所使用，术语"木纤维"是指纤维素纤维和其它已知的纸纤维（包括如本文 所定义的硬木纸浆和软木纸浆）。如本文所使用，术语"硬木纤维"或"硬木纸浆"是指自诸 如白杨、桦树、橡树、山毛榉、楓树和桉树的落叶树（被子植物）的木质物质衍生的纤维浆。 如本文所使用，术语"软木纤维"或"软木纸浆"是指由诸如冷杉、云杉和松树（例如火炬松、 湿地松、科罗拉多云杉、香脂冷杉和道格拉斯冷杉）品种的针叶树（裸子植物）的木质物质 衍生的纤维浆。
[0016] 在一个实例中，原纸基可含有软木和硬木纤维的混合物。在一个实例中，原纸基 可含有0.0 lwt%至70wt%含量的软木纤维（如果存在）。在另一个实例中，原纸基可含有 30wt %至100wt %含量的硬木纤维。在另一个方面，原纸基可含有按重量计范围为约70:30 至1:100的比例的软木和硬木纤维。
[0017] 除了上述之外，本低克重的记录介质还可包含金属盐。该金属盐通常被添加至表 面处理溶液，并能改善色域以及色彩丰富度。在一个实例中，所述盐可包括至少一种水溶性 金属盐。合适的金属盐包括但不限于选自第I族金属、第II族金属、第III族金属、过渡金 属和它们的组合的组中的单价金属盐和多价金属盐。这些金属盐还可进一步包括选自由氯 化物、碘化物、溴化物、硝酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、磷酸盐、氯酸盐、醋酸盐、甲酸盐和它们的 组合组成的组中的阴离子。其具体实例包括氯化钡、氯化钙、醋酸钙、硝酸钙、甲酸钙、氯化 镁、硫酸锰、硝酸镁