專(zhuān)利名稱(chēng)：經(jīng)涂覆的紙張作為印刷材料的制作方法
本申請(qǐng)的主題在于具有良好印刷適應(yīng)性的原紙。本申請(qǐng)的另一主題在于提供生產(chǎn)具有良好印刷適應(yīng)性的原紙的方法。
在造紙工業(yè)中一直致力于改善紙張的印刷適應(yīng)性。對(duì)于用于平版印刷的紙張以及用于新型數(shù)字印刷介質(zhì)的紙張例如噴墨印刷紙張或者用于數(shù)字印刷機(jī)的紙張尤其如此。對(duì)于用于所謂印刷工藝的紙張，原則上可以分成兩類(lèi)紙張?jiān)埡徒?jīng)涂覆的紙張。在經(jīng)涂覆的紙張的情況下在該紙張待印刷的一面上涂覆有至少一層通常由顏料、粘合劑和添加劑組成的涂層。為了改善印刷適應(yīng)性，在經(jīng)涂覆的紙張上也可以涂覆多層涂層，例如兩或三層涂層。其中印刷適應(yīng)性的改善與原料紙張的纖維網(wǎng)的覆蓋相關(guān)，這意味著所涂覆涂層越多，印刷適應(yīng)性越好。
經(jīng)涂覆的涂層可以分為兩類(lèi)即有光澤的和無(wú)光澤的涂層。在制備經(jīng)涂覆的紙張時(shí)，它們?cè)谄浣M成以及在在后處理步驟上不同。在此，特別可以舉出借助砑光機(jī)或者砑光工具在涂覆涂層后進(jìn)行軋光整理。其中的缺點(diǎn)在于，所涂覆涂層損害了紙張的外觀(guān)(即視覺(jué)感受)以及手感(即觸覺(jué)感受)。
原紙則沒(méi)有這些缺點(diǎn)。因?yàn)樵埐缓哂薪?jīng)涂覆紙張的高涂覆重量的涂層，因此保持了紙張的初始特性。尤其是原紙的剛度以及表面結(jié)構(gòu)不會(huì)變化或者基本上不會(huì)發(fā)生改變。這導(dǎo)致在觸摸該紙張時(shí)舒適的感覺(jué)(舒適的手感)以及這種紙張的宜人視覺(jué)感受?；谶@些原因，這些紙張用于高品質(zhì)用途(例如辦公信件或者要求苛刻的、尤其是藝術(shù)設(shè)計(jì)的產(chǎn)品目錄、傳單和書(shū)籍)。然而在原紙上印刷的品質(zhì)較印刷在經(jīng)涂覆的紙張上要差。在印刷品中可辨認(rèn)出原紙的表面輪廓。
簡(jiǎn)單而言由突起和凹陷構(gòu)成其表面的原紙?jiān)谟∷⒐に囍杏捎谄淅w維結(jié)構(gòu)而顯著更強(qiáng)地吸收油墨。這特別在多色印刷中產(chǎn)生缺陷，因?yàn)檫@導(dǎo)致各種油墨的重疊和使得原紙的表面結(jié)構(gòu)在印刷品中特別可見(jiàn)。
為了將原紙視覺(jué)的外觀(guān)形態(tài)和觸感與經(jīng)涂覆紙張的良好印刷適應(yīng)性結(jié)合起來(lái)，已經(jīng)做過(guò)不少的嘗試。
在EP 0648894中推薦使紙板具有涂層，該涂層具有1-5g/m2的涂覆重量并由具有至少80g每100g顏料吸油量的顏料和粘合劑組成。其缺點(diǎn)在于，在EP 0648894中記載的組合物僅能以高重量涂覆到卡紙上，其優(yōu)選具有至少180g/m2的單位面積重量。
在US 6387213中通過(guò)涂覆一種組合物來(lái)改善紙張的印刷適應(yīng)性，其中該組合物含有以涂料的干重量計(jì)為30-60重量％含量的空腔體塑性顏料。此外，在該配制劑中含有以該配制劑中的干重量計(jì)為40-70重量％含量的粘合劑，該粘合劑是一種高分子量的改性淀粉。該配制劑優(yōu)選應(yīng)作為輪廓涂覆(Konturstrich)涂覆在紙張基材上。其中由空腔體塑性顏料和具有高分子量的改性淀粉引起的涂覆的高費(fèi)用是不利的。
在EP 1146171中記載了另一種改善紙張印刷適應(yīng)性的途徑。在具有小于6μm的表面粗糙度和5-80％的表面光澤度的紙張基材上，涂覆含有顏料和流變學(xué)改性組分/粘合劑組分的頂涂層。其中優(yōu)選的是，所述頂涂層作為具有優(yōu)選對(duì)應(yīng)于顏料微粒的大小的層厚的單層涂層涂覆。在EP 1146171中提出的紙張的缺點(diǎn)在于，所述紙張基材必需具有低于6μm的限定表面粗糙度和必須在基材上涂覆層厚對(duì)應(yīng)于顏料尺寸的頂涂層。
在后公開(kāi)的歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)03000835.3中記載了如何可以制備有圖案的紙張，該紙張以不均一的強(qiáng)度著色。將含有至少一種表面活性劑和至少一種顏料的混合物非均一性地，即非整面地涂覆到紙張上，由此形成隱藏的形狀或圖案。在隨后的步驟中，所述紙張通過(guò)非均一性地涂覆色料溶液而著色并隨后干燥。其中重要的是，由表面活性劑和顏料組成的混合物不是均勻地涂覆在紙張上，而是僅涂覆在之后應(yīng)當(dāng)可辨認(rèn)出圖案的位置上。相對(duì)于紙張的未經(jīng)處理的區(qū)域，經(jīng)改變的著色既可以呈更強(qiáng)的色彩，也可以呈較弱的色彩。歐洲專(zhuān)利申請(qǐng)03000835.3沒(méi)有公開(kāi)將表面活性劑和顏料的混合物整面地涂覆到紙張基材上。
本發(fā)明的目的在于提供一種將經(jīng)涂覆紙張的良好印刷適用性與原紙的手感和視覺(jué)外觀(guān)相結(jié)合的紙張。該紙張相對(duì)于迄今生產(chǎn)的紙張尤其應(yīng)當(dāng)改善以下方面，即用不同印刷方法、尤其是用平版印刷方法、數(shù)字印刷和噴墨印刷能夠取得非常好的印刷適應(yīng)性。此外原紙本身具有的特性應(yīng)當(dāng)?shù)靡员Ａ簟?br> 本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)下面的紙張得以實(shí)現(xiàn)，該紙張包含a)紙張基材，和b)在該紙張基材的至少一面上整面涂覆的制劑，該制劑包含表面活性劑和至少一種具有1-500nm粒徑的顏料，其中所述制劑含有粘合劑，該粘合劑和顏料的比率最大為5重量份粘合劑100重量份顏料(均以固含量計(jì))。
已經(jīng)表明，當(dāng)將這種制劑滲入紙張基材中時(shí)在常規(guī)印刷工藝中印刷適應(yīng)性得到改善，其中同時(shí)保留了原紙的手感和視覺(jué)外觀(guān)。該制劑通常完全或者近乎完全地主要包覆位于紙張基材表面的纖維。
有利的是，可以在造紙工業(yè)中常用的設(shè)備上生產(chǎn)本發(fā)明的原紙，從而不需要額外的生產(chǎn)設(shè)備。此外有利的是，本發(fā)明的原紙是可回收的，使得其可以在常規(guī)裝置(例如攪碎機(jī))中攪碎并可以再次用于重新造紙。
在本發(fā)明范圍內(nèi)術(shù)語(yǔ)紙張理解為成品的可印刷紙張。所述紙張既可以作為繞軸制品(Endlosware)/卷繞制品也可以作為成型制品存在。該紙張包含作為載體材料的紙張基材和涂覆在該紙張基材至少一側(cè)上的制劑。該涂層是任選地涂覆在紙張基材的存在制劑的側(cè)面上的層。當(dāng)給定涂覆重量時(shí)，其以在110℃下處理直到恒重(絕對(duì)干燥)后的單位面積涂覆質(zhì)量計(jì)算。下面對(duì)優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行研究。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中可以將所述制劑整面地涂覆在紙張基材的兩側(cè)，即該紙張基材的上側(cè)和下側(cè)上。
所述制劑可以具有陰離子、陽(yáng)離子或者中性的總電荷。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述制劑具有每側(cè)0.5-20g/m2(絕對(duì)干燥)的涂覆重量。在紙張基材的至少一側(cè)上整面地具有優(yōu)選1-15g/m2、更優(yōu)選2-10g/m2并特別優(yōu)選3-7g/m2的制劑。
在所述制劑中優(yōu)選每側(cè)具有0.05-2.5g/m2(絕對(duì)干燥)的表面活性劑。一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式在制劑中包括0.1-2.0g/m2、更優(yōu)選0.2-1.5g/m2和最優(yōu)選0.3-0.7g/m2表面活性劑。
所述表面活性劑優(yōu)選可以是陰離子、陽(yáng)離子、非離子或者兩親性表面活性劑。
合適的表面活性劑例如可以選自(1)親水型聚二烷基硅氧烷，(2)聚亞烷基二醇，(3)聚環(huán)氧丙烷-聚環(huán)氧乙烷共聚物，(4)磷酸鹽/酯、脫水山梨糖醇、丙三醇、聚乙二醇、磺基琥珀酸、磺酸或者烷基胺的脂肪酸酯改性化合物，(5)脫水山梨糖醇酯、脂肪胺、鏈烷醇酰胺、蓖麻油、脂肪酸、脂肪醇的聚氧化乙烯改性化合物，(6)四元醇硫酸酯化合物，(7)脂族咪唑啉，(8)聚醚改性的三硅氧烷和(9)上述物質(zhì)的混合物。
上述物質(zhì)種類(lèi)的水溶性和醇溶性表面活性劑的具體實(shí)例是例如(1)聚(氧化烯)改性的下列物質(zhì)(a)脫水山梨糖醇酯(例如AlkamulsPSML-4(聚(氧乙烯)脫水山梨糖醇單月桂酸酯)、Alkamuls PSMO-20(聚(氧乙烯)脫水山梨糖醇單油酸酯)、Alkamuls PSTO-20(聚(氧乙烯)脫水山梨糖醇三油酸酯)、Alkaril Chemicals)；(b)脂肪胺(例如Alkaminox T-2、T-5(牛油胺氧乙烯化物)、Alkaminox SO-5(大豆胺氧乙烯化物)、Alkaril Chemicals)、(Icomeen T-2、Icomeen T-15、ICI Chemicals)；(c)蓖麻油(例如Alkasurf CO-10、Alkasurf CO-25B(蓖麻油氧乙烯化物)、Alkaril Chemicals)；(d)鏈烷醇酰胺(例如Alkamide C-2、C-5(椰子油鏈烷醇酰胺氧乙烯化物，AlkarilChemicals)；(e)脂肪酸(例如Alkasurf 075-9、Alkasurf 0-10、Alkasurf0-14(油酸氧乙烯化物)、Alkasurf L-14(月桂酸氧乙烯化物)、AlkasurfP-7(棕櫚酸氧乙烯化物)Alkaril Chemicals)；(f)脂肪酸醇(例如Alkasurf LAN-1、LAN-3、Alksasurf TDA-6、Alkasurf SA-2、(直鏈醇氧乙烯化物)、AlkasurfNP-1、NP-11、Rexol 130(壬基酚氧乙烯化物)、Alkasurf OP-1、OP-12(辛基酚氧乙烯化物)、Alkasurf LA-EP-15、Alkasurf LA-EP-25、Alkasurf LA-EP-65(直鏈醇烷氧基化物)；(2)親水性的聚(二甲基硅氧烷)例如(a)具有單甲醇端基的聚(二甲基硅氧烷)(PS558，Petrarch Systems Inc.)和具有二甲醇端基的聚(二甲基硅氧烷)(PS555、PS556，Petrarch Systems Inc.)；(b)聚(二甲基硅氧烷)-b-聚(甲基硅氧烷烯化氧)共聚物(PS 073、PS 072、PS 071，Petrarch Systems Inc.)，Alkasil HEP 182-280，Alkasil HEP 148-330(Alkaril Chemicals)，含Si-C鏈的不可水解共聚物；(c)聚(二甲基硅氧烷)-聚(環(huán)氧丙烷)-聚(環(huán)氧乙烷)嵌段共聚物(Alkasil NEP 73-70，Alkaril Chemicals)，可水解的含Si-O-C鏈的共聚物；(d)四聚的聚(二甲基硅氧烷)共聚物(其可以通過(guò)α，ω-氫化聚硅氧烷與含有烯鏈的環(huán)氧化合物的加成反應(yīng)和隨后的產(chǎn)物與二胺反應(yīng)獲得)；(3)脂肪咪唑啉及其衍生物例如(a)Alkazine-O(油基衍生物)；(b)AlkazineTO(妥爾油衍生物)；(c)Alkateric 2C1B(二羧酸椰油咪唑啉鈉鹽)Alkaril Chemicals；(d)Arzoline-4；(e)Arzoline-215，Baker Chemicals；(4)下列物質(zhì)的脂肪酸酯(a)磷酸鹽/酯(例如Alkaphos B6-56A，Alkaril Chemicals)；(b)脫水山梨糖醇(例如Alkamuls STO(脫水山梨糖醇三油酸酯)，Alkamuls SML(脫水山梨糖醇單月桂酸酯)、Alkamuls SMO(脫水山梨糖醇單油酸酯、Alkaril Chemicals)；(c)甘油化合物(例如Alkamuls GMO-45LG(單油酸甘油酯)、AlkamulsGDO(二油酸甘油酯)，Alkamuls GTO(三油酸甘油酯)；(d)聚(乙二醇)(Alkamuls 600 DO(二油酸酯)、Alkamuls 400-ML(單月桂酸酯)、Alkamuls 600 MO(單油酸酯)、Alkamuls 600 DL(二月桂酸酯)、Alkamuls 600 DT(二牛油酯)、Alkaril Chemicals)；(e)磺基琥珀酸(例如Alkasurf SS-O-75(二辛基磺基琥珀酸鈉)，AlkasurfSS-DA4-HE(氧乙烯化的醇磺基琥珀酸酯，Alkasurf SS-L7DE(月桂酸甘油酯二乙醇酰胺的磺基琥珀酸酯鈉)，Alkasurf SS-L-HE(月桂基磺基琥珀酸鈉)，Alkaril Chemicals)；(f)磺酸(例如Alkasurf CA(十二烷基苯磺酸鈣)，Alkasurf IP AM(異丙胺十二烷基苯磺酸酯)，Alkaril Chemicals)；(g)烷基胺(例如Alkamide SDO(大豆二乙醇酰胺)，Alkamide CDE(椰油二乙醇酰胺)、Alkamide 2104(椰子脂肪酸二乙醇酰胺)、Alkamide CMA(椰油單乙醇酰胺)、Alkamide L9DE(月桂基二乙醇酰胺)、Alkamide L7Me(月桂基單乙醇酰胺)、AlkamideL1PA(月桂基單異丙基酰胺)、Alkaril Chemicals)；(5)季鹽化合物，例如(a)未聚合的乙磺酸季銨鹽(例如Finquat CT、Cordex T-172、Finetex Corporation)；(b)季鹽化的二烷基二甲基甲磺酸酯(例如Alkaquat DHTS(氫化牛油))；(c)烷氧基化的季鹽化二脂肪甲磺酸酯(例如Alkasurf DAET(牛油衍生物))；(d)季鹽化的脂肪咪唑啉甲磺酸酯(例如Alkaquat T(牛油衍生物)、Alkaril Chemicals)；(6)親脂性聚(環(huán)氧丙烷)與親水性的聚(環(huán)氧乙烷)的水溶性共聚物，例如(a)能溶于甲醇的Tetronic 150R1、Pluronic L-101、Tetronic902、Tetronic 25R2(BASF Corporation)、Alkatronic EGE-1(AlkarilChemicals)；(b)水溶性的Tetronic 908、50R8、25R8、904、90R4、Pluronic F77、全部來(lái)自BASF Corporation，和Alkatronic EGE 25-2和PGP 33-8，來(lái)自Alkaril Chemicals；(7)聚(亞烷基二醇)及其衍生物，例如(a)聚丙二醇(Alkapol PPG 425、Alkapol PPG-4000、AlkarilChemicals)；(b)聚(二甲基丙烯酸丙二醇酯、聚(二丙烯酸乙二醇酯)、聚(二甲基丙烯酸乙二醇酯)、聚(乙二醇單甲基醚)、聚(乙二醇二甲基醚)、聚(乙二醇二甘油基醚)(全部來(lái)自Polysciences)；(c)聚(1，4-氧丁二醇)(Scientific Polymer Product)等。
優(yōu)選的表面活性劑包括直鏈醇氧乙烯化物(例如由AlkarilChemicals可得的Alkasurf LA-EP-65、LA-EP-25和LA-EP-15)，壬基酚氧乙烯化物(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkasurf NP-11和由Hart Chemicals可得的Rexol 130)，辛基酚氧乙烯化物(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkasurf OP-12)、油酸氧乙烯化物(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkasurf O-14)、聚(二甲基硅氧烷)-聚(環(huán)氧丙烷)-聚(環(huán)氧乙烷)嵌段共聚物(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkasil NEP 73-70)、蓖麻油氧乙烯化物(例如由AlkarilChemicals可得的Alkasurf CO25B)、椰油咪唑啉二羧酸鈉鹽(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkateric 2C1B)和椰子脂肪酸二乙醇酰胺(例如由Alkaril Chemicals可得的Alkamid S104)。所述Alkasurf表面活性劑特別有利地是可生物降解的。
其他優(yōu)選的表面活性劑是用環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷改性的脂肪醇，例如經(jīng)改性的脂族醇多二醇醚，例如Hydropalat120 XP(由Cognis/Henkel獲得)。
在制劑中優(yōu)選存在0.1-19.5g/m2(絕對(duì)干燥)的顏料。在制劑中優(yōu)選存在0.2-19.3g/m2，更優(yōu)選0.3-18.5g/m2、尤其優(yōu)選0.4-18g/m2和最優(yōu)選0.45-17.5g/m2顏料。所述顏料可優(yōu)選具有陽(yáng)離子和/或陰離子和/或非離子總電荷。在本發(fā)明范圍內(nèi)陰離子顏料是指在顏料表面具有陰離子總電荷的那些顏料。陽(yáng)離子顏料是指在顏料表面具有陽(yáng)離子總電荷的那些顏料。非離子顏料是指那些在顏料表面具有中性或者基本上中性總電荷的那些顏料。
所述顏料優(yōu)選是金屬的氧化物和/或混合氧化物。不過(guò)也可以使用半金屬/半導(dǎo)體(Halbeiter)的氧化物和/或混合氧化物。
在所述制劑中使用的顏料優(yōu)選具有優(yōu)選50-800m2/g和更優(yōu)選100-400m2/g的大BET比表面積。該顏料顆粒本身具有1-500nm、優(yōu)選10-100nm并更優(yōu)選20-70nm的直徑。
所述顏料優(yōu)選選自金屬或者半金屬例如硅、鎂、鈣、鋁、鋅、鉻、鐵、銅、錫或鉛的氧化物。優(yōu)選的顏料是硅石、三水鋁礦、三羥鋁石、諾三水鋁石、勃姆石、假勃姆石、硬水鋁石、氧化鋁，優(yōu)選剛玉、鋁的水合物(Alminiumhydrat)、硅酸鎂、堿性碳酸鎂、二氧化鈦、氧化鋅、硅酸鋁、碳酸鈣、滑石、黏土、水滑石、二氧化硅、膠體二氧化硅、沉淀二氧化硅、無(wú)機(jī)材料，例如硅藻土，有機(jī)材料例如選自蜜胺-甲醛樹(shù)脂、脲-甲醛樹(shù)脂、乙烯樹(shù)脂、苯乙烯樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂或它們的組合的樹(shù)脂狀顏料。
作為顏料也可以使用優(yōu)選為無(wú)孔SiO2微粒的SiO2微粒的膠體懸浮液。該懸浮液可以具有陰離子或陽(yáng)離子電荷。在此，SiO2微粒的微粒大小可在1-100nm范圍內(nèi)變動(dòng)，其中所述微粒大小優(yōu)選在10-50nm范圍內(nèi)。這類(lèi)顏料可示例性舉出Clariant公司的CartacoatK型，尤其是Cartacoat301A液體、Cartacoat302A液體、Cartacoat302C液體和Cartacoat303A液體。或者可以使用在Grace-Davison公司的商標(biāo)LudoxCL或者LudoxTMA下購(gòu)得的陰離子或者陽(yáng)離子膠體二氧化硅。
在所述制劑中可優(yōu)選含有至少一種添加劑?？梢允褂玫奶砑觿┦潜绢I(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的那些，例如流變改性劑、粘度調(diào)節(jié)劑(增稠劑)、色料或者增亮劑。如果使用粘度調(diào)節(jié)劑，優(yōu)選使用交聯(lián)的改性聚丙烯酸酯，例如得自Clariant公司的CartacoatMS液體。但根據(jù)本發(fā)明，該制劑最多含有粘合劑與顏料比率為5∶100、優(yōu)選3∶100、尤其優(yōu)選最高2∶100(均以固含量計(jì))的粘合劑，以保持原紙的手感。
所使用的粘合劑優(yōu)選是那些不起交聯(lián)作用的粘合劑，從而不會(huì)導(dǎo)致所涂覆的制劑層變硬。確切地說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明在制劑中不使用“粘合劑”，而是優(yōu)選使用增稠劑或者粘度調(diào)節(jié)劑以調(diào)節(jié)制劑的流動(dòng)性，它們?cè)谠旒堉幸部勺鳛檎澈蟿┦褂?，例如纖維素(類(lèi))，例如羧甲基纖維素(CMC)。但所述增稠劑僅以如此低的量使用，即使得其在制劑中不作為粘合劑起作用，即不會(huì)使顏料彼此粘結(jié)和/或?qū)㈩伭险辰Y(jié)在紙張基材上，而是僅將待涂覆的制劑的粘度和流動(dòng)性調(diào)節(jié)到所需的值。這種增稠劑或者粘度調(diào)節(jié)劑是造紙領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的。本發(fā)明對(duì)于增稠劑沒(méi)有提出特殊要求。增稠劑的用量在使用這種試劑的常規(guī)范圍內(nèi)，并根據(jù)所用增稠劑的性能自行調(diào)節(jié)。
根據(jù)本發(fā)明的制劑中不使用用于使顏料彼此粘合和使顏料粘合到紙張基材上的粘合劑。即使當(dāng)使用其本身也適合作為粘合劑用途的增稠劑時(shí)，該增稠劑僅以不會(huì)產(chǎn)生上述粘合的量存在。這種不含用于粘合目的而使用的“粘合劑”的制劑改善了紙張基材的印刷適應(yīng)性，而基本上不改變其手感，使得其基本上相當(dāng)于原紙的手感。
所述紙張基材優(yōu)選含有填料。優(yōu)選的是，該填料具有空腔體積。填料的空腔體積可優(yōu)選通過(guò)根據(jù)DIN EN ISO 787-5所述的填料油值進(jìn)行測(cè)定。
優(yōu)選的是，所述填料根據(jù)DIN EN ISO 787-5具有10-150g/100g填料、更優(yōu)選30-80g/100g填料和尤其優(yōu)選30-70g/100g填料的油值。
所述填料可優(yōu)選選自白堊、沉淀白堊、黏土、滑石、煅燒黏土、氧化鋁、氫氧化鋁、石膏、氧化鋁水合物、二氧化硅、硅石、硅藻土、二氧化鈦及其混合物。此外，該填料可優(yōu)選具有陰離子或者陽(yáng)離子總電荷。
在紙張基材中填料的含量?jī)?yōu)選為3-30重量％，以在110℃下處理直到恒重(絕對(duì)干燥)后的紙張基材的總重量計(jì)。填料含量?jī)?yōu)選為5-25重量％，更優(yōu)選7-20重量％，尤其優(yōu)選9-18重量％和最優(yōu)選10-15重量％。
所述紙張基材優(yōu)選可以含有至少一種添加劑。優(yōu)選的添加劑是濕強(qiáng)度劑、淀粉、消泡劑、留著劑、增亮劑、色料及其混合物。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，在紙張基材中存在一定含量的濕強(qiáng)度劑，該含量使得在后續(xù)的加工步驟中可重新潤(rùn)濕所述紙張基材，而不會(huì)通過(guò)吸收水而使強(qiáng)度降低到在后續(xù)的加工步驟中使紙幅破裂的程度。
所述紙張基材可以含有所有本領(lǐng)域技術(shù)人員常用的纖維，例如纖維素或者木屑。優(yōu)選的是該紙張基材含有由長(zhǎng)纖維纖維素和短纖維纖維素組成的混合物。
所述紙張優(yōu)選具有根據(jù)ISO 536測(cè)得為40-400g/m2的單位面積重量。單位面積重量?jī)?yōu)選為60-300g/m2，更優(yōu)選70-280g/m2并最優(yōu)選80-250g/m2。
所述制劑可以至少在紙張基材的一面上在線(xiàn)(即在造紙機(jī)中)涂覆在紙張基材上。優(yōu)選的涂覆設(shè)備是壓膠機(jī)(Leimpress)、類(lèi)似壓膠機(jī)的設(shè)備、壓膜機(jī)、雙面刮刀、簾涂機(jī)、空氣涂刷機(jī)、刮刀、刮墨刀涂覆和噴涂。
不過(guò)也可以將制劑在制備紙張基材后的整飾步驟中涂覆到該紙張基材的至少一側(cè)上。這可以借助本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的涂覆設(shè)備進(jìn)行，例如借助壓膠機(jī)、類(lèi)似壓膠機(jī)的設(shè)備、壓膜機(jī)、刮刀、空氣涂刷機(jī)、刮墨刀、簾涂機(jī)、噴涂機(jī)或者反轉(zhuǎn)凹版印刷涂覆設(shè)備(Reverse-Gravur-Auftragsaggregat)。
出人意料的是，所述制劑改善了紙張基材的印刷適應(yīng)性而對(duì)紙張基材的光學(xué)特性或者觸感特性基本上沒(méi)有或者沒(méi)有可察覺(jué)的不利影響。該紙張基材保持或者近乎保持了未經(jīng)處理的原紙的光學(xué)和觸覺(jué)感受。所述制劑被整面地和均一地滲入紙張基材的表面中，由此以出人意料的方式防止了在其他情況下由紙張表面的突起和凹陷引起的后續(xù)涂覆印刷品的不規(guī)則性。由此例如使平版印刷中顏色均勻。對(duì)此的標(biāo)志是所謂的印刷紙張的印刷濁度(Druckbildwolkigkeit)(斑點(diǎn))。該印刷濁度表明在紙張上平版印刷中印刷均勻性的程度。使用本發(fā)明的紙張，平版印刷的均勻性與在經(jīng)涂覆紙張的平版印刷上的均勻性是堪相比較的。此外，本發(fā)明的紙張具有與未經(jīng)處理和未經(jīng)涂覆的紙張堪相比較的剛度和體積。
在另一實(shí)施方式中，在紙張基材涂有制劑的同一側(cè)上，在該制劑上可以存在至少一層其他涂層。
所述涂層優(yōu)選含有至少一種顏料和至少一種粘合劑。
在一種優(yōu)選實(shí)施方式中，所涂覆的顏料具有1-500nm的粒徑和可以?xún)?yōu)選選自金屬的氧化物和/或混合氧化物、半金屬/半導(dǎo)體的氧化物和/或混合氧化物和它們的混合物。另外優(yōu)選的是，可以使用能在該制劑中用作顏料的所有顏料。
所述涂層優(yōu)選含有至少另一添加劑。可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的所有添加劑，例如粘合劑、粘度調(diào)節(jié)劑(增稠劑)、增亮劑、消泡劑、色料、分散劑和表面活性劑。作為表面活性劑可以使用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的并優(yōu)選用于制劑中的所有表面活性劑。此外，可以使用能用在制劑中的所有粘度調(diào)節(jié)劑。所述涂層優(yōu)選具有每側(cè)0.5-20g/m2(絕對(duì)干燥)的涂覆重量。優(yōu)選的是該涂層的涂覆重量為2-15g/m2、更優(yōu)選3-12g/m2和最優(yōu)選3-10g/m2。優(yōu)選如此設(shè)定涂層的涂覆重量，使得其上有制劑的紙張基材的表面被涂層均勻潤(rùn)濕。
當(dāng)在紙張基材兩側(cè)存在制劑時(shí)，可以將所述涂層涂覆在紙張基材的兩側(cè)。當(dāng)在紙張基材兩側(cè)存在制劑時(shí)，也可以?xún)H在紙張基材的一側(cè)在制劑上涂覆涂層。
所述涂層可以具有陰離子、陽(yáng)離子或者中性總電荷。當(dāng)制劑具有陽(yáng)離子總電荷時(shí)，涂層優(yōu)選具有陰離子總電荷，或者當(dāng)制劑具有陰離子總電荷時(shí)，涂層優(yōu)選具有陽(yáng)離子總電荷。
所述涂層可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉的各種涂覆設(shè)備涂覆。此外，該涂層可以在造紙機(jī)內(nèi)(在線(xiàn))涂覆，即在生產(chǎn)紙張基材期間涂覆。然而，也完全可以在生產(chǎn)紙張基材后在后續(xù)的加工步驟中涂覆涂層。合適的涂覆設(shè)備是例如壓膠機(jī)、類(lèi)似壓膠機(jī)的設(shè)備、壓膜機(jī)、刮涂刀、空氣涂刷機(jī)、刮墨刀、簾涂機(jī)和噴涂機(jī)。
所有上述紙張(含有或者不含涂層)還可以經(jīng)受其它后處理步驟。在此可以對(duì)紙張表面進(jìn)行進(jìn)一步平整化。這可以通過(guò)砑光工具、無(wú)光澤砑光機(jī)、砑光機(jī)或者刷式砑光機(jī)進(jìn)行。有利的方法是其中紙張的平滑性得以改善而紙張的體積不會(huì)由于該步驟顯著降低的那些方法。或者可以通過(guò)軋制步驟改變紙張的表面輪廓。對(duì)此合適的是例如軋制砑光機(jī)?？梢愿淖兗垙垉擅娴谋砻鬏喞蛘邇H改變紙張一面的表面輪廓，其中優(yōu)選的是在其上存在制劑的側(cè)面。
所有上述紙張可以在本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的印刷工藝中用作印刷材料。所述印刷工藝優(yōu)選是選自平版印刷、數(shù)字印刷、噴墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、報(bào)紙印刷、凸版印刷、書(shū)籍印刷、升華印刷、激光印刷、電子照相印刷工藝的印刷工藝和上述印刷工藝的組合。
通過(guò)將涂層涂覆到紙張基材上存在所述制劑的一側(cè)，可以進(jìn)一步改善紙張的印刷適應(yīng)性。令人意外的是，紙張的特性沒(méi)有因涂層而改變或者基本上沒(méi)有改變。紙張的外觀(guān)和手感都沒(méi)有由于該涂層受到不利影響或者基本上沒(méi)有由于該涂層受到不利影響。該紙張保持了未經(jīng)涂覆紙張的特性。相對(duì)于未經(jīng)處理的紙張，印刷品質(zhì)也得以顯著改善。
本發(fā)明參照下述實(shí)施例進(jìn)行闡述，但不應(yīng)將本發(fā)明限制于此。
實(shí)施例1.制劑1.1制劑1-3的制備在表1中給出了為調(diào)節(jié)到理想的粘度，在攪拌下溶解TyloseH60000 YP2的水量。在得到澄清溶液后添加Hydropalat120 EXP。隨后添加相應(yīng)的顏料漿。為了得到制劑1-3，繼續(xù)攪拌30分鐘。
表1
1)TyloseH60000 YP2分子量為60000u的羥甲基纖維素(Clariant)2)Hydropalat120 EXP基于EO/PO改性的脂族醇、未經(jīng)改性的脂族醇多二醇醚的非離子表面活性劑(Cognis/Henkel)3)LudoxCL二氧化硅在水中的陽(yáng)離子膠體懸浮液(30重量％SiO2含量；Grace Divison)4)CartacoatK 301A液體無(wú)孔SiO2微粒的膠體懸浮液(pH 10，30％SiO2、微粒大小12nm，Clariant)5)LudoxTMA二氧化硅在水中的陰離子膠體懸浮液(34重量％SiO2含量；Grace Divison)1.2.將制劑1-3涂覆到紙張基材上用制劑1-3之一浸漬以單位面積計(jì)質(zhì)量為120g/m2的中性涂膠紙(填料含量15％，用PRECARB 200(Schfer Kalk)即沉淀CaCO3填充，油值(根據(jù)DIN EN ISO 787-5測(cè)定)為65g/100g粉末)。過(guò)量的制劑在兩個(gè)橡膠輥間軋斷，紙張隨后用光照干燥器(加熱的金屬輥，織物條幅在其上通過(guò)；紙張被引入到金屬輥和織物條幅之間的間隙中以進(jìn)行干燥)干燥。在紙張基材上的制劑涂覆重量為每側(cè)3g/m2(絕對(duì)干燥)。
1.3.印刷適應(yīng)性的評(píng)價(jià)借助測(cè)試裝置對(duì)具有制劑1-3的紙張基材和作為對(duì)比的未經(jīng)處理的紙張基材以及市售的經(jīng)涂覆的紙張(150g/m2總重量，經(jīng)軋光，在該紙張的每側(cè)上施加有20g/m2的顏料涂料)單面印刷藍(lán)色油墨。隨后目測(cè)評(píng)價(jià)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的均一性和強(qiáng)度，其中分值1表示經(jīng)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的非常好的均一性和強(qiáng)度，分值6表示經(jīng)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的不合格的均一性和強(qiáng)度。評(píng)價(jià)由表2中可見(jiàn)。
表2
市售的涂覆紙張以分值為1顯示出非常好的印刷適應(yīng)性，而紙張基材僅為不合格的印刷適應(yīng)性(分值6)。相反，令人意外的是，當(dāng)紙張基材施加有制劑1-3之一時(shí)顯示出分值為1-2的印刷適應(yīng)性，僅稍次于經(jīng)涂覆紙張的印刷適應(yīng)性。而且，具有制劑的紙張基材的手感以及視覺(jué)外觀(guān)沒(méi)有改變或者基本沒(méi)有改變。
2.涂料2.1.制備涂料1-4在攪拌條件下將Acronal 500D和Mowiol8/88溶液添加到表3中給出量的水中。隨后添加相應(yīng)的顏料漿，并在涂料1的情況下額外添加CartacoatMS fl.。繼續(xù)攪拌30分鐘以得到涂料1-4。
表3
6)Cartacoat302C無(wú)孔SiO2微粒的陽(yáng)離子膠體懸浮液(pH 4，30％SiO2，微粒大小25nm，Clariant)7)Cartacoat303A無(wú)孔SiO2微粒的膠體懸浮液(pH 9，30％SiO2，微粒大小50nm，Clariant)8)CartacoatMS fl經(jīng)交聯(lián)的改性聚丙烯酸酯(37％固體含量)9)Acronal 500D聚苯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的水分散體(50重量％，BASF AG)10)Mowiol/88溶液15％的聚乙烯醇溶液，Mowiol/88(Clariant)在水中的15％溶液2.2.將涂料1-4施加到用制劑1-3之一處理的紙張基材上將根據(jù)1.2具有制劑1-3之一的紙張基材在涂料1-4之一中浸漬。過(guò)量的制劑在兩個(gè)橡膠輥間軋斷，紙張隨后用光照干燥器(加熱的金屬輥，織物條幅在其上通過(guò)；紙張被引入到金屬輥和織物條幅之間的間隙中以進(jìn)行干燥)干燥。在其上具有制劑的紙張基材上的涂料涂覆重量為每側(cè)3g/m2(絕對(duì)干燥)。
2.3印刷適應(yīng)性的評(píng)價(jià)借助測(cè)試裝置對(duì)施加有涂料1-4的紙張基材和作為對(duì)比的未經(jīng)處理的紙張基材以及市售的經(jīng)涂覆的紙張(150g/m2總重量，經(jīng)軋光，在該紙張的每側(cè)上施加有20g/m2的顏料涂料)單面印刷藍(lán)色油墨。隨后目測(cè)評(píng)價(jià)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的均一性和強(qiáng)度，其中分值1表示經(jīng)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的非常好的均一性和強(qiáng)度，分值6表示經(jīng)印刷成藍(lán)色的區(qū)域的不合格的均一性和強(qiáng)度。評(píng)價(jià)在表4中可見(jiàn)。
表4
市售的經(jīng)涂覆紙張以分值為1顯示出非常好的印刷適應(yīng)性，而所述紙張基材僅為不合格的印刷適應(yīng)性(分值5)。相反，令人意外的是，當(dāng)紙張基材具有制劑1-3之一并隨后具有涂層1-4之一時(shí)，其分值為1的印刷適應(yīng)性相當(dāng)于經(jīng)涂覆紙張的印刷適應(yīng)性。而且，具有制劑和涂層的紙張基材的手感以及視覺(jué)外觀(guān)沒(méi)有改變或者基本沒(méi)有改變。
權(quán)利要求
1.一種紙張，其包括a)紙張基材，和b)整面涂覆在紙張基材至少一面上的制劑，該制劑包含至少一種表面活性劑和至少一種非粘合劑的粒徑為1-500nm的顏料，其中該制劑含有粘合劑和顏料比率最大為5重量份粘合劑100重量份顏料的粘合劑，均以固體含量計(jì)。
2.權(quán)利要求1的紙張，其特征在于，所述制劑具有每側(cè)0.5-20g/m2(絕對(duì)干燥)的涂覆重量。
3.權(quán)利要求1或2的紙張，其特征在于，在所述制劑中每側(cè)存在0.05-2.5g/m2(絕對(duì)干燥)的表面活性劑。
4.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述表面活性劑是陰離子、陽(yáng)離子、非離子或者兩性表面活性劑。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，在所述制劑中每側(cè)存在0.45-17.5g/m2(絕對(duì)干燥)的顏料。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述顏料具有陽(yáng)離子和/或陰離子和/或非離子的總電荷。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述顏料是金屬的氧化物和/或混合氧化物和/或半金屬/半導(dǎo)體的氧化物和/或混合氧化物。
8.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述制劑含有至少一種其他添加劑。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述紙張基材含有至少一種填料。
10.權(quán)利要求9的紙張，其特征在于，所述填料具有空腔體積。
11.權(quán)利要求9或10的紙張，其特征在于，所述填料根據(jù)DIN ENISO 787-5測(cè)定具有10-150g/100g填料的油值。
12.權(quán)利要求9-11中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述填料選自白堊、沉淀碳酸鈣、黏土、滑石、煅燒黏土、氧化鋁、氫氧化鋁、石膏、氧化鋁水合物、二氧化硅、硅石、硅藻土、二氧化鈦和它們的混合物。
13.權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述紙張基材含有至少一種添加劑。
14.前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在紙張基材的涂覆有制劑的一側(cè)上，在制劑上存在至少一層其他涂層。
15.權(quán)利要求14的紙張，其特征在于，所述涂層含有至少一種顏料和至少一種粘合劑。
16.權(quán)利要求15的紙張，其特征在于，所述顏料具有1-500nm的粒徑并優(yōu)選選自金屬的氧化物和/或混合氧化物、半金屬/半導(dǎo)體的氧化物和/或混合氧化物和它們的混合物。
17.權(quán)利要求14-16中任一項(xiàng)的紙張，其特征在于，所述涂層含有至少一種其他添加劑。
18.用于制備紙張的方法，包括下列步驟將含有至少一種表面活性劑和至少一種具有1-500nm粒徑的顏料的制劑整面地涂覆在紙張基材的至少一側(cè)上，其中該制劑含有粘合劑和顏料比率最大為5重量份粘合劑100重量份顏料的粘合劑，均以固體含量計(jì)。
19.權(quán)利要求18的用于制備紙張的方法，其特征在于，在紙張基材的涂覆有制劑的一側(cè)上，在該制劑上涂覆有至少一層其他涂層。
20.權(quán)利要求1-17的紙張?jiān)谟∷⒐に囍凶鳛橛∷⒉牧系挠猛尽?br> 21.權(quán)利要求20的用途，其特征在于，所述印刷工藝選自平版印刷、數(shù)字印刷、噴墨印刷、凹版印刷、柔版印刷、報(bào)紙印刷、凸版印刷、書(shū)籍印刷、升華印刷、激光印刷、電子照相印刷工藝和上述印刷工藝的組合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紙張及其制備方法，該紙張包含a)紙張基材和b)整面地覆蓋該紙張基材的至少一面的制劑，其中該制劑包含至少一種表面活性劑和至少一種具有1－500nm粒徑的顏料，其中該制劑含有粘合劑，粘合劑與顏料比率最大為5重量份粘合劑∶100重量份顏料(均以固體含量計(jì))。
文檔編號(hào)D21H23/22GK1863966SQ200480029369
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2004年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月8日
發(fā)明者F·J·貝克埃, V·于埃林斯 申請(qǐng)人:M-真實(shí)公司