专利名称：压感纸的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于无碳复印纸套装的纸以及使用该纸组成的复印纸套装。
背景技术：
无碳复印纸套装由顶纸层即CB(背面涂布)纸层、底纸层即CF(正面涂布)纸层，以及任意一层或多层中间纸层即CFB(正面和反面涂布)纸层组成。CB纸层背面的涂层、CFB纸层(假如具有)正反两面的涂层、以及CF纸层正面的涂层中均含有当使其相互作用时能够显影彩色图像的材料。通常这些层通过边缘填充粘合剂结合在一起。
当在CB纸层的正面打字或压制图像时，材料在套装中的一张纸的背面和下一张纸的正面间传递，从而增加所需的复印数量。通常，染料母溶液或“成色剂”溶液作为被压力破坏屏障分别包裹为隔离的小滴携带在纸上，在施加压力使屏障破裂后从一张纸的背面传递到下一张的正面，并在那里与“显色剂”反应以显示图像。
电子成像打印机，例如激光打印机，使用高温熔合打印用调色剂，用于这些打印机的纸张需要满足诸多复杂的标准，如较好的调色剂附着性，图像质量，尺寸稳定性以及卷曲。为HP/靛青系统考虑，纸张表面必须与墨水兼容以使之能够兼容墨水并具有粘附性。使无碳复印纸套装满足上述所有标准，并额外具有令人满意的边缘填充特性，是尤为困难的。
传统上认为CB纸层应当具有较低的孔隙率。因此，例如US 4,192,080中描述了一种由Gurley孔隙率为400～4000秒的基纸制成的无碳压感转印纸。该孔隙率(以本特生标准(Bendtsen scale)测定等于30.8～3.1ml/min)非常低。
EP 274886A中描述了一种改进的CB纸层，其包含的纸张在其正面具有可显影颜料涂层，并且反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴，其中颜料涂层包含颜料用粘合剂以及特定合成活性上浆剂或特定涂层结构剂，或两者皆有。为了优选在用于EP 274886A的发明中制造涂布产品的涂布操作中减少卷曲，形成的CB涂布纸层的本特生孔隙率为不小于25ml/min，优选为不小于30ml/min，而标准范围为35～50ml/min。该孔隙率反映了在CB涂布之前的大约30ml/min或更高的孔隙率使CB涂层能够经济应用。
在使用中，EP 274886A中描述的CB纸层在应用于胶印机(litho printer)时性能较好，但并不适用于激光打印机虽然达到了较好的调色剂附着性、图像质量、边缘填充、以及HP/靛蓝墨水兼容性和附着性，但在熔化后会出现较严重的纸张卷曲。
现今我们已惊奇地发现，与用于电子成像打印机的标准涂层级别相比，CB涂布前需要较高的孔隙率以产生适当的卷曲。顶涂的使用使纸张在CB转化前具有大于100ml/min的本特生孔隙率，从而使纸张用于电子成像打印机时没有卷曲。
发明内容
因此，本发明提供了一种纸张产品，其中的纸张在其正面具有包含颜料和粘合剂的可打印涂层，并且在其反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴，其特征在于，在使用成色剂溶液的小滴之前，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张具有大于100ml/min的本特生孔隙率，优选为大于120ml/min。
本发明还提供了一种无碳复印纸套装，其包含至少一层CB纸层和一层CF纸层，其中CB纸层是如本发明的纸张产品。
此外本发明还提供了一种含有颜料和粘合剂的涂层的用途，并且其特征在于当其作为反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴的纸张的正面涂层被用于纸张产品时，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张在成色剂溶液的小滴被使用之前，具有大于100ml/min的本特生孔隙率，优选为大于120ml/min。所述用途可以减少使用电子成像打印机对纸张产品进行打印后的卷曲。
具体实施例方式
颜料/粘合剂涂层组合物是决定根据本发明的纸张产品的本特生孔隙率的主要因素。应将本特生孔隙率理解为以ISO测试法第ISO 5636(第三部分)测定的纸张产品的孔隙率。
颜料/粘合剂涂层优选包含合成活性上浆剂或涂层结构剂，或两者皆有，上浆剂优选为烷基乙烯酮二聚物、烯基琥珀酸酐、聚氨酯、或其他合成活性胶料，而涂层结构剂优选为羧甲基纤维素、大豆蛋白质或其他蛋白质、藻酸盐、或其他亲水聚合物。要求涂层中组分相应的量分别是0.5～10重量份(进一步优选为0.5或1到5重量份)胶料，和0.5～5重量份的涂层结构剂，以及60～95重量份的颜料和5～30重量份、优选为10～30重量份、并且进一步优选为16～22重量份的粘合剂，或当所述涂层结构剂不含胶料时，颜料为75～82重量份(优选不大于85重量份)，以及粘合剂为15～22重量份(优选不小于12重量份)。
通常使用的颜料是传统纸张涂层颜料，特别是无机或矿物源微粒材料。可以使用混合颜料。特别是碳酸钙经济并且适用，显示了较好的白度和纯度，并具有较好的打印特性，并且也可以使用研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙或其混合物。其他适用的颜料可以单独或与碳酸钙混合使用，包括涂层粘土如瓷土(高岭土)、煅烧粘土、二氧化钛、硅粉末和云母。需要时可以包含少量例如至多10％的特殊颜料，例如T1O2增白剂。
特别优选将研磨碳酸钙或沉淀碳酸钙的混合物作为颜料使用，因为它提供了获得优选孔隙率特性所需要的涂层结构的最佳组合。
颜料的粒度的选择是根据使纸张产品具有所需的孔隙率，并且优选为在1～10微米的范围内，进一步优选为在1～5微米。优选将研磨碳酸钙与沉淀碳酸钙任意混合，其中具有的粒度小于2微米的研磨碳酸钙颗粒高达70％，优选为高达60％。
粒度是使用激光颗度测量仪如标准Malvern 3600 E型测定的。对于在任意方向上粒径都基本相同的颗粒，如碳酸钙，其尺寸近似于实际尺寸；对于扁平或伸长的颗粒如涂层粘土，其测量的粒度是标称粒度。激光测量仪是通过测定激光照射颗粒样品悬浮液例如在水中颗粒的衍射产生的干涉图测定粒度的。通过计算机对干涉图进行处理将结果作为体积粒度，例如其本身的体积或相等体积球体的直径。
粘合剂可以在纸张涂层技术领域的传统粘合剂中选择。具体说，可以是合成胶乳例如苯乙烯丁二烯胶乳(通常其羧化程度会提供较好的在水中的分散度和稳定性)或苯乙烯丙烯酸胶乳。然而也可以将淀粉的醚衍生物作为实施例。
如果存在的话，胶料是典型的中性活性胶料例如烷基乙烯酮二聚物或烯基琥珀酸酐，其中的烷基或烯基大于C8，通常大于C12，典型范围为C15～C18，并且通过综合用于打印的最终涂层的功能性和适用性，测得其上限为例如C24。这种胶料，其中“中性”指的是在中性涂层混合pH上，作为胶料在少量并且在涂布过程中能够具有充分的流变性方面都十分有效，例如刮板涂布、辊涂或槽(挤出)涂布。然而还可以使用其他合成胶料例如聚氨酯胶料。以前涂层的典型用量为干重1～5％，更常用的是1～2％。
如果需要可以使用的涂层结构剂具体包括例如羧甲基纤维素，它作为脱水控制剂被用于涂层技术中。其他适用的材料有蛋白质，例如大豆蛋白质，以及藻酸盐例如藻酸钠。其最佳用量取决于材料的种类——使其具有充分效果，但又不过量导致粘度增大或改变流变性，从而使混合物无法涂布。具体的优选用量，涂层的wt％——羧甲基纤维素高mol.wt0.5～1.5％中mol.wt1～2％
低mol.wt2～3％藻酸钠 0.7～1.5％大豆蛋白1.5～4％如果需要混合物中可以包含其他已知的试剂，例如氢氧化钠或其他碱金属例如氢氧化钾或氨水作为pH调节剂，荧光增白剂、颜料用分散剂、滑润剂(例如硬脂酸钙)或防沫剂。
为了获得所需的孔隙率，调节颜料/粘合剂顶层的涂层重量十分重要。传统上涂层重量可以为2～10g/m2，优选为3～8g/m2。
涂层混合物的固体成分优选为25～75％的固体，进一步优选为30～70％，更进一步优选为50～65％。
下面将通过实施例的方式对本发明进行描述。
实施例通过造纸机以及在线刮板涂布机制备90g顶层涂布的基纸。为了对照，使用标准顶层涂层配方，并且以约7.5gsm进行涂布。为了试验，使用更高孔隙率的混合配方，并且以5.5gsm进行涂布。然后使用辊涂机，将这些纸张在纸张背面进行离线CB涂布，以制备无碳的CB纸产品。然后将试验和对照CB改变成A4纸张，并且通过运行Xerox Docutech(商标)打印系统进行悬挂卷曲试验。
对照和试验的顶涂层混合物配方的细节见表1。
表1
对照试验中产品的本特生孔隙率为60ml/min，而根据本发明的产品的孔隙率为120ml/min。
电子成像打印后的悬挂卷曲和在Xerox Docutech(商标)打印系统上打印后的打印结果如下对照打印后朝向CB一侧的悬挂卷曲＝＞100——造成在机器中有很多阻塞和折角。
试验打印后朝向CB一侧的悬挂卷曲＝50——正常运行，没有阻塞或折角。
权利要求
1.一种纸张产品，其中的纸张在其正面具有包含颜料和粘合剂的可打印涂层，并且在其反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴，其特征在于，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张在使用成色剂溶液的小滴之前具有大于100ml/min的本特生孔隙率。
2.如权利要求1所述的纸张产品，其特征在于，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张在使用成色剂溶液的小滴之前具有大于120ml/min的本特生孔隙率。
3.如权利要求1或2所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料/粘合剂涂层包含合成活性上浆剂或涂层结构剂，或两者皆有。
4.如权利要求3所述的纸张产品，其特征在于，所述上浆剂为烷基乙烯酮二聚物、烯基琥珀酸酐、或聚氨酯，而所述涂层结构剂为羧甲基纤维素、蛋白质、或藻酸盐。
5.如权利要求3或4所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料/粘合剂涂层中如果含有胶料，则胶料的含量为0.5～10重量份，并且在所述颜料/粘合剂涂层中如果含有涂层结构剂，则涂层结构剂的含量为0.5～5重量份。
6.如权利要求3～5中任何一项所述的纸张产品，其特征在于，包含羧甲基纤维素。
7.如权利要求1～6中任何一项所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料选自为碳酸钙、瓷土(高岭土)、煅烧粘土、二氧化钛、硅粉末、云母、及其混合物。
8.如权利要求7所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料为碳酸钙。
9.如权利要求1～8中任何一项所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料的粒度在1～10微米的范围。
10.如权利要求1～9中任何一项所述的纸张产品，其特征在于，所述粘合剂为合成胶乳、苯乙烯丙烯酸胶乳、或淀粉的醚衍生物。
11.如权利要求1～10中任何一项所述的纸张产品，其特征在于，所述颜料/粘合剂涂层的重量在2～10g/m2的范围。
12.一种无碳复印纸套装，其特征在于，包含至少一种CB纸和一种CF纸，其中CB纸是如权利要求1～11中任何一项所述的纸张产品。
13.一种含有颜料和粘合剂的涂层的用途，其特征在于，当其作为反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴的纸张的正面涂层被用于纸张产品时，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张在成色剂溶液的小滴被使用之前具有大于100ml/min的本特生孔隙率，所述用途可以减少使用电子成像打印机对纸张产品进行打印后的卷曲。
14.如权利要求13所述的用途，其特征在于，其中的颜料/粘合剂涂层具有如权利要求1～11中任何一项所述的特征。
全文摘要
本发明涉及一种纸张产品，其中的纸张在其正面具有包含颜料和粘合剂的可打印涂层，并且在其反面具有可被压力破坏的屏障分别包裹的成色剂溶液的各个隔离小滴，其中，在使用成色剂溶液的小滴之前，具有所述颜料/粘合剂涂层的纸张具有大于100ml/min的本特生孔隙率。
文档编号B41M5/52GK1871131SQ200480031032
公开日2006年11月29日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月23日
发明者理查德·大卫·桑德斯, 约翰·布赖恩·库珀 申请人:阿尔诺·威金斯有限公司