专利名称：用于涂布转轮凹版印刷纸的文石质沉淀碳酸钙颜料的制作方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及一种沉淀碳酸钙颜料，已经发现它可用于生产转轮凹版印刷所用的高质量涂布纸。该沉淀碳酸钙优选文石质的，其长宽比或纵横比高并具有多重模态粒径分布。在单独或结合粘土、滑石、或粘土/滑石混合物用于涂料配方时，本发明的碳酸盐相对通常的涂布级碳酸盐可提高漏点性能，因此在生产轻量涂布(LWC)转轮凹版纸时特别有利。
本发明的背景目前广泛使用三种工业方法将印刷油墨施用到纸上，即，胶印、凸版印刷(和柔性凸版印刷)、和凹版印刷。在胶印时，印刷板具有亲水或“喜水”非印刷区和憎水或“厌水”印刷区，因此是“平版印刷”，即，板的亲水和憎水区都在同一面中，所以该板没有凸纹。在印刷时，印刷板并不直接与印刷纸接触，而是将着墨图像转移到橡胶层上，然后橡胶板将图像作用到纸上。因此，该方法是一种非直接的、或转移的方法，也称作转移印刷。胶印印刷板首先用水基调湿溶液润湿，该溶液优先被板的亲水部分所吸收并被憎水部分所排斥。然后，将该板与装有印刷油墨的橡胶辊接触，所述印刷油墨被板的亲水区排斥并被憎水区所接受。
胶印的一个明显优点是能够适合在较粗糙的纸上印刷，因为它使用了可压缩从而使印刷油墨与纸表面可精密接触的橡胶印刷层。在用于胶印的纸的涂料中，常用颜料包括碳酸钙和粘土。
凸版印刷和柔性凸版印刷都是凸印方法，其中板的着墨图像部分相对板的周围非着墨部分被升高。凸版印刷通常是一种直接印刷方法，其中将板与纸直接接触。生产凸版印刷板所需的高雕版成本严重限制了该方法。
凹版印刷是一种凹雕法，其中图像区包含蚀刻进入金属印刷板中以保留印刷油墨的凹进单元。将油墨施用到板上，充满这些单元，其中每个单元所含的油墨量由该单元的深度确定。在将油墨施用到凹板之后，用刮刀擦拭该板以从光滑平坦的非图像区去除油墨。在最常见的凹版印刷中，使用连续纸辊或纸卷进行印刷，因此称作转轮凹印。尽管制备凹印板或圆筒的成本远高于胶印板的制备成本，但转轮印刷运行寿命通常较长，这抵消了凹印板的制备成本。
由于转轮凹印是一种直接印刷法，因此如果纸易于吸干凹进单元中的油墨而不需要在纸与印刷板之间形成过量压力，就能取得最好的结果。因此，为了得到可接受的转轮凹印效果，需要纸具有合适的吸墨性能和良好的光滑性。需要光滑且可压缩的纸以使纸表面与单元进行适当接触，这样可将印刷板中的每个凹板单元适当排液。只要纸表面和该单元接触不好，单元就不会适当排液，导致称作“漏点”的问题。因此，对非常光滑纸的需求主要限制了转轮凹印的应用。
良好的光滑性通常通过本领域称作“纤维覆盖(fiber coverage)”的方法而在转轮凹印纸上达到。在北美凹印配方中，纤维覆盖一般这样实现，即，使用大的扁平粘土，如脱层粘土以形成将纤维桥接在纸中的结构。在欧洲，通常使用滑石作为有效桥接颜料。纤维覆盖度可通过使用结构颜料，如煅烧粘土而提高，这样可提高涂层的松厚，而且还能提高可压缩性。
碳酸盐由于许多原因而很少用于转轮凹印纸，包括高漏点、粗糙度增加、且光泽低。此外，大多数LWC转轮凹印纸仍然通过酸造纸法而得到，而且碳酸盐在用作填料时往往在酸造纸工艺所用酸性介质中分解。结果，酸造纸工艺仅能容许少量的碳酸盐才能不出现严重的工艺问题。因此，即使碳酸钙可用作涂布颜料，但只要限制暴露于酸性条件，那么已有技术就会教导，不应在转轮凹印纸中使用碳酸钙。
相关技术英国专利申请GB2139606公开了一种可作为用于凹印纸的高固体含量涂布颜料的碳酸钙涂布颜料，该颜料包含50-70％重量的小于1μm的颗粒、小于10％的小于0.2μm的颗粒，且BET比表面积小于10米2/克。优选颗粒是磨碎的，且其形状与磨碎碳酸钙一致。
但美国专利5120365教导，DE-OS P3316949.7(GB2139606的优先权文件)所公开的碳酸钙颜料由于漏点数目太大且纸的光泽太低而尚不能实际用于凹版印刷。美国专利5120365还教导，通常的凹印涂料粘土，如高岭土和“超级粘土”(一种英国高岭土)的适印性非常好，但其流变性能不好且粘合剂需要较高，因此只能在低固体含量场合中应用，且光泽低。
美国专利5120365公开了一种颜料混合物，其中包含40-80％重量的碳酸钙和/或白云石和20-60％重量的滑石、一种滑石-高岭土混合物、或滑石-云母混合物，其中滑石-高岭土或滑石-云母混合物中50-80％重量的滑石的粒径分布为80-100％小于20μm，25-70％小于2μm，12-40％小于1μm，0.1-12％小于0.2μm，且碳酸钙或白云石的粒径分布为95-100％小于10μm，60-98％小于2μm，15-80％小于1μm，0.1-20％小于0.2μm，其中颗粒尺寸对应于球体直径。纤维覆盖可通过提高含碳酸钙涂料的施用固体量而产生。较高的固体用量已知可提高光滑性。
GB2139606和美国专利5120365还引用了两篇文件，其中强烈建议反对使用碳酸钙作为用于凹印纸的涂布颜料1)Dr.Ken Beazley，How Developments in Coating Pigments AffectPaper Printability(涂布颜料的应用如何影响纸的适印性)，ECCInternational，an in-house periodical(一种内部期刊)，1981，1-2页叙述，碳酸钙是一种比高岭土粘土要差的用于凹印纸的涂布颜料，而且强调碳酸钙的适印性不好。
2)Possibilities and Limitations of High Solids Colors(高固体含量色料的可能性和限制)，1979 TAPPI Coating ConferenceProceedings，39页叙述，在使用磨碎碳酸钙时，适印性不如使用相同或较高固体含量的高岭土。
美国专利5478388在第一方面提出了一种纸涂布颜料，它包含(a)10-100％重量的第一纸涂布颜料，其粒径分布使得至少75％重量的颗粒具有小于2μm的等效球径，且至少60％具有小于1μm的等效球径，其中等效球径大多小于1μm的部分的平均颗粒纵横比为25∶1或更高，优选40∶1或更高，和(b)最高90％重量的第二涂布颜料。
在第二方面，美国专利5478388提出了一种纸涂布颜料，其粒径分布使得至少45％重量的颗粒具有小于2μm的等效球径，且颗粒纵横比的分布使得，如果颜料要进行粒径分离以将颜料分成第一部分(由等效球径大多大于1μm的颗粒组成)和第二部分(等效球径大多小于1μm)，那么每部分的平均纵横比大于25∶1。
在第三方面，美国专利5478388提出了一种提高纸涂料组合物的留着性能和/或提高高速运转性能的方法，其中包括这样一个步骤，即，明显提高纸涂布颜料中粒径小于1μm的部分的纵横比。
仍然需要用于转轮凹印纸的改进的涂料级碳酸钙颜料。
本发明的综述本发明涉及涂有一种涂布颜料的纸，该涂布颜料包含文石质沉淀碳酸钙(PCC)颗粒，其纵横比为约3∶1-15∶1，优选约4∶1-7∶1，且具有多重模态粒径分布，优选双模或三模。这种文石质沉淀碳酸钙的量优选约20-100％重量。本发明的涂布纸特别适用于凹版印刷。
本发明还涉及一种制备涂布纸的方法，其中包括，制备出文石质PCC颜料，然后将该颜料施用到纸原料中。
文石质PCC的粒径分布形态使得，约0-25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约40-60％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约10-35％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，和约0-20％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。该形态优选使得，约5-15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约45-55％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约25-35％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，约5-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。在另一种优选的分布形态中，约15-25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约55-65％的颗粒具有约0.4-1.0μm的平均等效球径。约10-20％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，约0-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。
通常，沉淀碳酸钙的比表面积为约4-15米2/克，其总体粒径分布使得，基本上所有的颗粒，即，约100％的颗粒具有小于约15μm的等效球径，约70-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约50-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于35％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。优选的是，沉淀碳酸钙的比表面积为约5-7米2/克，其总体粒径分布使得，基本上所有的颗粒具有小于约8μm的等效球径，约75-85％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约55-80％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于约15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。另一种优选沉淀碳酸钙的比表面积为约6-8米2/克，其总体粒径分布使得，基本上所有的颗粒具有小于约8μm的等效球径，约85-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约75-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于约25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。
本发明的沉淀碳酸钙颜料还可与氧化钛、滑石、煅烧粘土、缎光白、塑性颜料、三水合铝、云母或其混合物一起使用。其它有用的添加剂包括约5-10％重量的合成胶乳粘合剂，如苯乙烯/丁二烯或丙烯酸系粘合剂、约2-5％的淀粉助粘剂，约0.1-1.5％的增稠剂，如羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、或聚丙烯酸酯，最高约0.5％重量的淀粉不溶粘料(insolubilizer)，如蜜胺/甲醛树脂、和约0.5-1.5％重量的硬脂酸钙润滑剂。
附图的简要描述
图1是质量分布相对直径的图，表示本发明用于涂布颜料的文石质沉淀碳酸钙的多重模态粒径分布。
本发明的详细描述除非另有所指，所指的所有份数或百分数都是重量计的。
本发明涉及一种用于凹版印刷的高质量涂布纸。碳酸钙优选文石质的，即，结晶碳酸钙为正交晶系形式，并具有高纵横比，约3∶1-15∶1，优选约4∶1-7∶1，而且还具有多重模态粒径分布。尽管具有双模粒径分布的文石质沉淀碳酸钙可用于本发明的涂布颜料，但粒径分布优选至少双模或三模。在单独或与粘土、滑石、或粘土与滑石的混合物结合使用时，本发明的沉淀碳酸钙相对通常已有技术的涂料级碳酸钙具有改进的漏点性能，因此特别有利于轻量涂布(LWC)凹印纸的生产。
在本发明的文石质沉淀碳酸钙中，文石质颗粒形状与多重模态粒径分布的独特结合可产生纤维覆盖作用和相应的凹印适印性。尽管窄粒径分布可产生良好的纤维覆盖(通过光滑性测量而得到)，但一系列试验已意想不到地表明，单独的窄粒径分布并不足以优化漏点性能。本发明的文石质沉淀碳酸钙可提供漏点性能，这是因为所述颜料的独特多重模态分布可产生涂布松厚(coating bulk)、可压缩性、和光滑性，同时高纵横比可桥接纤维，从而提高平坦度和光滑性。这些因素结合起来可提高漏点性能、满足或超过常规粘土-基和滑石-基凹印配方的性能。
此外，在配制、施用、整饰、物理性能和适印性上，本发明的沉淀碳酸钙颜料相对粘土、滑石、和常规磨碎和非文石质沉淀碳酸钙凹印颜料具有其它明显优点。
在配制过程中，本发明文石质沉淀碳酸钙颜料使配制更方便，包括与干滑石共分散、降低Brookfield和/或Hercules粘度，生产较高固体含量的涂料，并更有效地干燥。涂料的应用由于涂料粘度的降低而得以改善，使得可以使用较高固体含量的涂料。这种涂料所产生的改进的不透明性排除了配方中的煅烧粘土，从而提高了刀口的清洁度。
对于整饰，本发明沉淀碳酸钙颜料可改进不透明性、减少或排除涂料中的二氧化钛TiO2。作为涂料配方中的常用成分，二氧化钛由于其尺寸小而是一种特别难以“粘聚(glue-down)”的颜料。TiO2与用于凹印级的低含量粘合剂之间粘附性不好，造成TiO2在多辊压延机中的“榨取”现象。此外，由于本发明颜料的上光性能优于磨碎碳酸钙，因此可提高多辊压延机的速度或降低压力。
纸性能的改进之处包括，由于形成一种可有效散射光的开式涂层结构而提高不透明性，且由于材料本身具有较高的亮度和改进的散射光性能而提高亮度。光学性能的提高减少或排除了煅烧粘土、TiO2和/或光学增亮剂，这样可降低涂料的成本。
涂有本发明颜料的纸具有改进的漏点性能，能够通过选择粒径而控制涂层结构的孔径以优化印刷性能，提高孔隙率，而且在将本发明文石质沉淀碳酸钙颜料与滑石进行混合时，能够控制纸的摩擦系数以将纸很好地用于大的转轮凹印纸轴上。
采用本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料(单独或与粘土和/或滑石混合)，可改进涂布效果。该颜料的沉淀碳酸钙含量可以占涂料配方的约20-100％。可以采用较低含量的其它颜料，如TiO2、煅烧粘土、缎光白、塑性颜料、三水合铝、云母或其它常用无机颜料以赋予涂布纸以特殊品质，如亮度或不透明性。
本发明的颜料混合物可特别有利地用于转轮凹印纸，而且还包含约5-10％重量(干重为基，基于100份的干无机颜料)的合成胶乳粘合剂，优选苯乙烯/丁二烯或丙烯酸型，该粘合剂还可包含约2-5％的淀粉作为助粘剂。
通常，该颜料混合物还包含约0.5-1.5％的硬脂酸钙作为润滑剂。含淀粉的配方还可包含最高约0.5％的淀粉不溶粘料，如蜜胺/甲醛树脂或其它常用的不溶粘料。该涂料还可包含使涂料最终水含量达到约50-65％所需量的稀释水。该涂料还可包含约0.1-1.5％的增稠剂，如羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、或聚丙烯酸酯。
为了制备本发明的文石质沉淀碳酸钙，通过将水搅拌加入氧化钙(CaO)中而制备石灰(Ca(OH)2)浆液或熟石灰的乳状物。优选将至少约40℃(摄氏度)的约10份水加入1份CaO中，得到固体含量为基于溶液中Ca(OH)2重量的约11％的熟石灰。将熟石灰过筛以去除砂石，通常使用可去除约+60目砂石的筛子，然后将熟石灰的温度调节至约50℃。加入干文石，如M60文石(来自位于St.Genevieve，Missouri的Mississippi Lime Company)，然后搅拌熟石灰约15分钟。文石的加入量优选相当于从熟石灰中得到的沉淀碳酸钙总量的约5％。然后在剧烈搅拌下加入二氧化碳气体。气流速率应足以在约3小时内将基本上所有的Ca(OH)2转化成CaCO3，形成固体含量约14％的沉淀碳酸钙浆液。碳酸化在pH值达到7时完成，这时停止二氧化碳(CO2)气流。通常，每千克所得的沉淀碳酸钙需要约9-10英尺3的CO2。然后可将产物脱水至固体含量约70％，得到可用常见分散剂，如聚丙烯酸钠处理并分散在平叶片或类似分散装置中的饼。
图1给出了本发明文石质沉淀碳酸钙样品的沉降图数据，其中将给定尺寸范围内的颗粒的质量百分数对等效球径作图。从图上三个明显不同的峰可清楚地看出多重模态粒径分布，集中于约0.6μm、约2μm和约5μm处，大多数颗粒在约0.6μm范围内。测量得到图1数据的沉淀碳酸钙的粒径分布多重模态性使得，约7.3％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，51.4％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，21.8％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，18.5％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。一般来说，本发明沉淀碳酸钙的粒径分布多重模态性使得，约0-25％，优选约5-15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约40-60％，优选约45-55％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约15-35％，优选约25-35％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，和约0-20％，优选约5-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。在另一种优选的多重模态性中，约15-25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约55-65％的颗粒具有约0.4-1.0μm的平均等效球径。约10-20％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，约0-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。
用于本发明颜料的文石质沉淀碳酸钙的总体粒径分布(使用沉降技术测定)使得，基本上所有的颗粒具有小于约15μm的等效球径，约70-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约50-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于35％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。文石质沉淀碳酸钙的总体粒径分布优选使得，基本上所有的颗粒具有小于约8μm的等效球径，约75-85％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约55-80％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于约15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。另一种优选的沉淀碳酸钙具有约6-8米2/克的比表面积，且其总体粒径分布使得，基本上所有的颗粒具有小于约8μm的等效球径，约85-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约75-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。
通常，沉淀碳酸钙颗粒的纵横比为约3∶1-15∶1，优选约4∶1-7∶1，且比表面积为约4-15米2/克，优选约5-7米2/克。
实施例以下非限定性实施例仅用于说明本发明的优选实施方案，因此不应认为是对本发明的限定，而本发明的范围则由所附权利要求所确定。
在以下实施例中，本发明的文石质沉淀碳酸钙通过在机械搅拌下将水加入氧化钙(CaO)中制得的石灰(Ca(OH)2)浆液(熟石灰)的乳状物制成。优选将至少40℃(摄氏度)的10份水加入1份CaO中，得到固体含量为基于浆液中Ca(OH)2重量的约11％的熟石灰。将熟石灰过筛以去除砂石，通常使用可去除约+60目砂石的筛子，然后将熟石灰的温度调节至约50℃。然后加入干文石，如M60文石(来自位于St.Genevieve，Missouri的Mississippi Lime Company)，然后搅拌熟石灰约15分钟。文石的加入量优选相当于从熟石灰中得到的沉淀碳酸钙总量的约5％。然后在剧烈搅拌该混合物的同时将二氧化碳(CO2)气体加入熟石灰中。CO2的速率应足以在约3小时内将基本上所有的Ca(OH)2转化成CaCO3，形成固体含量约14％的沉淀碳酸钙浆液。碳酸化在pH值达到7时完成，这时停止供应二氧化碳(CO2)气流。通常，每千克所得的沉淀碳酸钙需要约9-10英尺3的CO2。然后可将产物去水至固体含量约70％，得到可用常见分散剂，如聚丙烯酸钠处理并分散在平叶片或类似分散装置中的饼。
实施例1使用包含7份苯乙烯/丁二烯胶乳、3份羟乙基化淀粉、和1份硬脂酸钙润滑剂的粘合剂来制备包含90份脱层粘土和10份煅烧粘土的典型对比粘土。在实验配方中，使用30份沉淀碳酸钙替代典型涂布颜料混合物中所有的煅烧粘土和20份脱层粘土。每种沉淀碳酸钙颜料配方都包含相同的粘合剂。PCC-1不同于PCC-2和PCC-3，它具有PCC-2和PCC-3所没有的多重模态粒径分布和高纵横比。PCC-2和PCC-3是比本发明文石质沉淀碳酸钙在颗粒形状上更成块且粒径分布更窄的沉淀碳酸钙。
PCC-2是一种具有单模粒径分布的文石质沉淀碳酸钙，其纵横比为约1∶1-2∶1，且平均粒径为约0.4μm。PCC-3是一种具有成块性质的沉淀方解石，具有单模粒径分布且纵横比为约1∶1-2∶1。作为对比，PCC-1是按照本发明的文石质沉淀碳酸钙，具有类似于图1所示的三模粒径分布且纵横比为约4∶1-7∶1。
配制出固体含量约60％的颜料涂料，然后测定百分固体含量和水留着性能(通过AA-GWR法(Kaltec Scientific，USA)测定)。将涂膜涂在不透的、光滑黑色玻璃背景之上，然后测定涂覆重量和膜在580纳米上的反射率，得到散射系数。在每分钟10、20、50和100转(rpm)的速度下，使用Brookfield RVT型粘度计来测定低剪切粘度(以厘泊表示)。使用来自Kaltec Scientific，USA的Hercules高剪切粘度计来测定高剪切粘度。Hercules粘度是使用以下条件进行的E摆锤，400000达因·厘米/厘米的弹簧常量，0-4400rpm，室温。涂料的配方数据在表1中给出。
表1
>*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙使用Cylindrical Laboratory Coater(CLC-6000)，以2200英尺/分钟(700米/分钟)的速度，将上述颜料涂料施用到27磅/令(40克/米2)的含碎木的LWC原料中。涂布重量的目标值为4磅/令(6克/米2)。在1050磅/直线英尺(705千克/米)和105°F(65.5℃)下，将涂布片材进行2个压区(夹持点)的多辊压延，以赋予对比粘土以约55个点的片材光泽。
使用Heliotest漏点法，在IGT印刷试验机上，评估涂布纸的转轮凹印适印性。涂布纸的标准测试包括纸光泽、印刷光泽、亮度和不透明性。这些测试的结果在表2中汇总。
表2
*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料实施例1的结果表明，本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料可在涂布色料中产生优异的流变性能。涂布纸实验表明，沉淀碳酸钙颜料所得到的光学性能，如亮度、不透明性和片材光泽相当于通过粘土所得到的结果。但无论与对比粘土还是与非文石质沉淀碳酸钙相比，本发明颜料还产生了改进的光滑性和转轮凹印适印性。作为一种附加有益效果，文石质沉淀碳酸钙在涂料中的应用可省去10份的煅烧粘土，这明显节约了成本。
实施例2再次将PCC-1的性能与类似于实施例1所用的对比粘土进行比较。在这种情况下，对比配方和实验配方都包含5份TiO2以提高不透明性和亮度。
在每个实验配方中，使用30份沉淀碳酸钙颜料，并排除了煅烧粘土。将沉淀碳酸钙颜料用于通常包含脱层粘土的体系中，而且还用于包含已开发用于生产转轮凹印纸的涂料级滑石的体系中。颜料配方在表3中给出。
表3
按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料脱层粘土和煅烧粘土都是干粉形式使用。在制备颜料配方中，使用常规的平叶片(Cowles-型)混合器，将脱层粘土分散至70％固体含量，将煅烧粘土分散至50％固体含量。通过以1∶1的比率将干滑石直接加入沉淀碳酸钙浆液中，使用2％的非离子EO/PO表面活性剂和0.2％的聚丙烯酸钠分散剂，将涂料级滑石分散在Cowles混合器中，固体含量为70-77％。
所用粘合剂为7份苯乙烯/丁二烯胶乳和3份羟乙基化淀粉。以0.1份的含量使用羟乙基纤维素增稠剂以调节粘度。以尽可能最高的固体含量制备出涂料，然后稀释以近似相当于对比样的Hercules粘度。所测颜料的涂料配方数据在表4中给出。
表4
*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料制备之后，使用Cylindrical Laboratory Coater(CLC-6000)，以2200英尺/分钟(700米/分钟)的速度将涂料施用到27磅/令(40克/米2)的含碎木的LWC原料中。涂布重量的目标值为4磅/令(6克/米2)。设定涂布纸的压光条件以得到约50个点的片材光泽，这与对比粘土相同。
使用Heliotest漏点法，在IGT印刷试验机上，评估涂布纸的转轮凹印适印性。涂布纸的标准测试包括纸光泽、印刷光泽、亮度和不透明性。涂布纸的测试数据在表5中给出。
表5
*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料类似实施例1，这些数据表明，本发明的涂布颜料提高了转轮凹印适印性，而且还表明，文石质沉淀碳酸钙涂布颜料还可结合滑石和TiO2用于生产在转轮凹印适印性上性能优异的纸张。
实施例3将包含PCC-1并结合滑石或涂布粘土的配方与PCC-3结合粘土、以及磨碎碳酸钙(GCC)结合粘土时的配方进行性能比较。GCC是一种具有宽的单模粒径分布且纵横比为约1∶1-2∶1的天然磨碎方解石。用于每种配方中的粘土为DB Plate脱层粘土，滑石为Finntalc C10(来自芬兰的市售涂料级滑石)。脱层粘土和滑石分别以分散浆液形式使用，脱层粘土的固体含量为约70％，且滑石的固体含量为约65％。实施例3的颜料配方在表6中给出。
表6
*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料制备出约61.5％固体含量的涂料，其中包括一种含有6份苯乙烯/丁二烯的粘合剂。涂料配方数据在表7中给出。
表7
<p>*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料使用试验涂布机，以4000英尺/分钟(1200米/分钟)的速度，将涂料施用到27磅/令(40克/米2)碎木LWC原料中。将约6.8磅/令(10克/米2)的涂布重量施用到网面上，然后制备出正面涂层的涂布重量为5.4、6.8和8.1磅/令(8、10和12克/米2)的纸样品。使用Heliotest漏点法，在IGT印刷试验机上，评估涂布纸的转轮凹印适印性。涂布纸的标准测试包括纸光泽、印刷光泽、亮度和不透明性。将涂布纸性能的数据作图，然后由最优拟合图内推出6.8磅/令时的数据。结果在表8中给出。
表8<
>*-按照本发明的文石质沉淀碳酸钙颜料结果表明，与磨碎碳酸钙颜料相比，本发明的文石质沉淀碳酸钙涂布颜料具有优异的适印性和光滑性。
尽管本文所公开的发明足以实现上述目的，但应该理解，本领域熟练技术人员可设计出许多变型和实施方案。因此，这意味着所附权利要求覆盖了落入本发明主旨和范围内的所有这些变型和实施方案。
权利要求
1.涂有一种颜料的纸，该颜料包含其纵横比为约3∶1-15∶1且具有多重模态粒径分布的文石质沉淀碳酸钙颗粒。
2.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙的形态使得，约0-25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约40-60％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约10-35％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，约0-20％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。
3.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙颜料的形态使得，约5-15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约45-55％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约25-35％的颗粒具有约1-3μm的等效球径，约5-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。
4.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙颜料的形态使得，约15-25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径，约55-65％的颗粒具有约0.4-1.0μm的等效球径，约10-20％的颗粒具有约1.0-3.0μm的等效球径，约0-10％的颗粒具有约3-10μm的等效球径。
5.根据前述权利要求中任何一项的纸，其中所述文石质碳酸钙的纵横比为约4∶1-7∶1。
6.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙的比表面积为4-15米2/克，其总体粒径分布小于约15μm的等效球径，其中约70-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约50-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于35％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。
7.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙的比表面积为约5-7米2/克，其总体粒径分布小于约8μm的等效球径，其中约75-85％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约55-80％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于约15％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。
8.根据权利要求1的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙的比表面积为约6-8米2/克，其总体粒径分布使得，基本上所有的颗粒具有小于约8μm的等效球径，约85-95％的颗粒具有小于约2μm的等效球径，约75-85％的颗粒具有小于约1μm的等效球径，且小于约25％的颗粒具有小于约0.4μm的等效球径。
9.根据前述权利要求中任何一项的纸，其中所述文石质沉淀碳酸钙的量为约20-100％重量。
10.根据权利要求9的纸，它还包含二氧化钛、滑石、煅烧粘土、缎光白、塑性颜料、三水合铝、云母或其混合物。
11.根据前述权利要求中任何一项的转轮凹印用纸，它还包含约5-10％重量的合成胶乳粘合剂。
12.根据权利要求11的纸，其中所述合成胶乳粘合剂为苯乙烯/丁二烯或丙烯酸系粘合剂。
13.根据权利要求11的纸，它还包含约2-5％的淀粉助粘剂。
14.根据权利要求13的纸，它还包含最高约0.5％重量的淀粉不溶粘料。
15.根据权利要求14的纸，其中所述淀粉不溶粘料为蜜胺/甲醛树脂。
16.根据前述权利要求中任何一项的纸，它还包含约0.5-1.5％重量的硬脂酸钙润滑剂。
17.一种制备用于转轮凹印用纸的方法，它包括，制备出如权利要求1-9中任何一项所述的颜料，然后将该颜料的涂料施用到纸原料中。
全文摘要
本发明涉及一种用于转轮凹印的涂有涂布颜料的纸、以及一种用于制备这种纸的方法。此外,本发明涉及一种用于制备文石质沉淀碳酸钙颜料的方法,所述颜料可用于涂布转轮凹印用纸。本发明还涉及其纵横比为约3∶1－15∶1,优选约4∶1－7∶1且具有多重模态粒径分布(优选双模或三模)的沉淀碳酸钙颗粒。该文石质沉淀碳酸钙的量优选为约20－100%重量。通常,该文石质沉淀碳酸钙的比表面积为4－15米
文档编号D21H19/38GK1260016SQ98806001
公开日2000年7月12日 申请日期1998年5月14日 优先权日1997年5月16日
发明者W·J·哈丝金斯, E·J·奥斯特胡伯 申请人:矿业技术有限公司