不適用
關(guān)于聯(lián)邦資助研究或開發(fā)的聲明
不適用
背景技術(shù)：
存在用于商業(yè)高速印刷以生產(chǎn)大量印刷材料如書籍、雜志、新聞用紙及小冊子的多種方法。在過去，傳統(tǒng)的模擬印刷機(jī)，如卷筒印刷機(jī)和凹版接觸印刷機(jī)，是這類商業(yè)應(yīng)用最常見的印刷機(jī)類型。近年來，由于在對消費者的相對較低成本下的100％可變印刷內(nèi)容和多色印刷，使得高速數(shù)字噴墨卷筒印刷機(jī)變得更為普遍。
在用尤其是高速印刷機(jī)印刷圖像時使用的印刷介質(zhì)經(jīng)受與皺褶、卷邊、起皺、折痕和對版不準(zhǔn)及其他類似問題中的一種或多種有關(guān)的問題，這可能不利地影響生產(chǎn)力、產(chǎn)品質(zhì)量和成本。例如，使用水性噴墨油墨的數(shù)字噴墨印刷可導(dǎo)致大量的水以高速被添加至基于纖維素的印刷介質(zhì)中。在噴墨印刷期間需要足夠的時間來干燥印刷介質(zhì)以除去盡可能多的水分。在干燥時間不足的情況下，印刷介質(zhì)可遭受卷曲、皺褶、卷邊或以上列舉的其他問題。然而，在噴墨印刷期間允許足夠干燥印刷介質(zhì)的時間則與使用高速數(shù)字印刷機(jī)事與愿違。
附圖說明
結(jié)合附圖參看以下詳細(xì)說明可更容易理解根據(jù)本文所述的原理的實施例的各種特點，其中相同的附圖標(biāo)號表示相同的結(jié)構(gòu)元件，且其中：
圖1示出了根據(jù)符合本文所述的原理的實施例制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法的流程圖。
某些實施例具有在以上參看的圖中示出的特征之外和替代這些特征的其他特征。這些及其他特征在下文中參看以上所參看的圖來詳述。
具體實施方式
根據(jù)本文所述的原理的實施例涉及一種輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。具體說來，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有相對改進(jìn)的或穩(wěn)定的平整度，這是因為在使用水性噴墨油墨將圖像印刷在輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)上之后僅觀察到平整度的相對較小程度的變化。更具體地說，數(shù)字印刷介質(zhì)是輕質(zhì)的，因為其具有小于100克/平方米(gsm)的基重或克重，這可致使數(shù)字印刷介質(zhì)作為例如書籍等級的印刷介質(zhì)。這類具有穩(wěn)定平整度的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)促進(jìn)了印刷介質(zhì)的生產(chǎn)、產(chǎn)品質(zhì)量及成本，這對于紙張制造商和用戶來說都是有利的。輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的相對改進(jìn)的平整度尤其有利于使用數(shù)字高速墨噴式印刷機(jī)(例如卷筒供紙或單張供紙)高速印刷像書籍(包括教科書)和例如手冊的產(chǎn)品。
根據(jù)本文所述的原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)包括基于纖維素纖維的紙基質(zhì)(即‘基紙’)?；埌ㄓ材炯垵{和軟木紙漿的纖維混合物，以及在造紙的濕端處混合至纖維混合物中的內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑。按纖維混合物中總纖維重量計，至少約5％是漂白的化學(xué)熱機(jī)械紙漿(BCTMP)。此外，基紙具有基紙總干重至少約0.1％的濕強(qiáng)度劑。除了其他內(nèi)部膠料、填料及添加劑之外，內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑也可包括在纖維配料中，以制備各種基于纖維素纖維的印刷介質(zhì)，并且尤其是用于高速數(shù)字噴墨印刷的印刷介質(zhì)。
根據(jù)本文原理的內(nèi)部上漿和濕強(qiáng)度劑連同纖維混合物及其量一起為輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)提供強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性，這有助于相對改進(jìn)的平整度。強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性足以處理數(shù)字印刷，尤其是用水性噴墨油墨進(jìn)行的高速噴墨印刷期間的高濕度水平，且以與高濕度水平有關(guān)的減少的皺褶、減少的卷邊以及減少的卷曲和起皺等中的一個或多個。例如，內(nèi)部上漿和濕強(qiáng)度劑連同纖維混合物一起有助于維持輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的平整度水平，即，在輕質(zhì)介質(zhì)經(jīng)歷例如用水性噴墨油墨的數(shù)字噴墨印刷之后。在一些實施例中，平整度小于0.35，如通過在圖像印刷到輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)上之前和之后測量的均方根(RMS)粗糙度所確定。
制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法包括使用造紙機(jī)在造紙的濕端處向紙漿混合物添加內(nèi)部上漿劑和基于基紙的總干重至少0.1％的濕強(qiáng)度劑，以形成纖維配料。紙漿混合物包括硬木和軟木纖維并且具有按紙漿混合物中的總纖維重量計至少5％的BCTMP。精制所形成的纖維配料，成形基紙網(wǎng)或片材。在造紙機(jī)的干端處或脫機(jī)將基紙進(jìn)一步處理成輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。例如，形成基紙包括干燥和壓延。通過此方法制備的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有小于100gsm或例如小于90gsm的基重或克重。
輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)可未涂布或涂布的。在一些實施例中，根據(jù)本文原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)，對于具體應(yīng)用無論是未涂布的抑或涂布的，都可適用于模擬印刷技術(shù)以及數(shù)字印刷技術(shù)。
如本文所用，冠詞‘一個’旨在表示專利領(lǐng)域的普通含義，即‘一個或多個’。例如，‘一種試劑’一般意思是一種或多種試劑，并且因此‘所述試劑’在本文中意思是‘所述一種或多種試劑’。如本文所用的短語‘至少’意思是數(shù)量可等于或大于所敘述的數(shù)量。如本文所用的短語‘小于’意思是數(shù)量可等于或小于所敘述的數(shù)量。如本文所用的短語‘小于’意思是數(shù)量小于所述數(shù)量。如本文所用的術(shù)語‘約’意思是數(shù)值在用于測量該數(shù)值的設(shè)備的正常公差范圍內(nèi)；或在一些實施例中，該數(shù)值可相差例如正負(fù)20％，或正負(fù)15％，或正負(fù)10％，或正負(fù)5％，或正負(fù)1％。術(shù)語‘之間’當(dāng)結(jié)合兩個數(shù)量使用時，例如像‘在約2與約50之間’，包括所敘述的這兩個數(shù)值。本文所提供的任何數(shù)值范圍包括在所提供的范圍內(nèi)或之間的數(shù)值。如本文所用的術(shù)語‘大體上’意思是大多數(shù)或幾乎所有的或所有的或在例如約51％至100％范圍內(nèi)的數(shù)量。
同樣，在本文中對‘頂部’、‘底部’、‘上部’、‘下部’、‘上’、‘下’、‘后’、‘前’、‘左’或‘右’的任何提及在本文不旨在是限制性的。除非另有陳述，名稱‘第一’和‘第二’如果在本文中使用是用于區(qū)分物品的目的，如‘第一側(cè)’和‘第二側(cè)’并且不意圖暗示任何順序、次序或一個物品超過另一物品或任何操作次序的重要性。此外，本文中的實例僅僅是說明性的并且為了論述目的而非限制而存在。此外，術(shù)語‘基重’在本文中用于指示與紙漿造紙工業(yè)相關(guān)的‘克重’，并且表示為克/平方米(gsm)。
如本文所用，術(shù)語‘書籍等級’或‘書籍-等級’意思是具有符合書籍印刷的特性的印刷介質(zhì)，例如在裝訂印刷的書籍，包括教科書和手冊中使用的紙張。書籍等級的紙張?zhí)匦钥砂ú煌该餍?即，幾乎不從紙張的反面透視)、精確的厚度(thickness)或厚度(caliper)、重量或克重和體積。此外，一些書籍出版商也可指的是書籍等級的紙張的‘頁每英寸’(PPI)規(guī)格。例如，根據(jù)由National Association of State Textbook Administrators、Association of American Publishers和Book Manufacturers Institute開發(fā)的“Manufacturing Standards and Specifications for Textbooks”的北美洲教科書標(biāo)準(zhǔn)可由許多書籍出版商使用。PPI規(guī)格是基于書籍等級的紙張的厚度并且還提供紙張松厚度的描述。
如本文所用的術(shù)語‘?dāng)?shù)字印刷’意思是與平板印刷技術(shù)相對比可變內(nèi)容、直接至表面的印刷，或包括模擬組分的那些。例如，‘?dāng)?shù)字印刷’包括使用噴墨油墨作為成像材料的噴墨印刷，且進(jìn)一步包括在其范圍內(nèi)的高速噴墨印刷。當(dāng)用作形容詞來描述印刷介質(zhì)時，術(shù)語‘?dāng)?shù)字印刷’對印刷介質(zhì)提出結(jié)構(gòu)或組成要求以致使該印刷介質(zhì)適用于數(shù)字印刷，尤其是使用水性噴墨油墨和高速噴墨印刷。例如，結(jié)構(gòu)或組成要求向印刷介質(zhì)提供尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度，當(dāng)印刷介質(zhì)在噴墨印刷期間暴露于高濕度水平和快速干燥周期(例如，與用水性噴墨油墨的高速印刷有關(guān)的濕度水平和干燥時間)時，這減少了或在一些實施例中使以下一種或多種減到最少：皺褶、起皺、卷邊、翹曲及卷曲。此外，‘噴墨油墨’意思是在水性或非水性載液中包含賦予顏色(例如CMYK色域)的顏料或染料的成像材料。‘高速’意思是約30.5米/分鐘或更高(例如，100英尺/分鐘或更高)的印刷速度。
在本文所述的原理的一些實施例中，提供一種輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。所述印刷介質(zhì)包括基于纖維素或木材的纖維基紙。基紙包含纖維混合物，其包含硬木纖維和軟木纖維的紙漿。按纖維混合物中的總纖維干重計，至少5％是漂白的化學(xué)熱機(jī)械紙漿(BCTMP)?；堖€包括與纖維混合物混合的內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑。在纖維混合物中，濕強(qiáng)度劑的量是基紙總干重的至少0.1％。根據(jù)本文所述的原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有小于100gsm的基重。
在一些實施例中，纖維混合物可進(jìn)一步包含一種或多種填料和添加劑。填料和添加劑包括但不限于無機(jī)填料、顏料、光學(xué)增白劑、定影劑、pH調(diào)節(jié)劑、乳化產(chǎn)品、強(qiáng)化劑及著色劑。向纖維混合物提供填料和添加劑以賦予基紙例如以下特性中的一種或多種：平滑、耐用、堅固、有孔或無孔、高度光澤及耐水性。
合適的硬木纖維紙漿和軟木纖維紙漿的實例包括但不限于化學(xué)軟木紙漿和化學(xué)硬木紙漿?；瘜W(xué)軟木紙漿包括但不限于軟木牛皮紙漿和軟木亞硫酸鹽紙漿，其可以是漂白的或未被漂白的?；瘜W(xué)硬木紙漿包括但不限于漂白的或未漂白的硬木牛皮紙漿和硬木亞硫酸鹽紙漿。漂白的紙漿用于避免通常見于未漂白紙漿中的可能的淡褐色。纖維混合物中漂白的化學(xué)熱機(jī)械紙漿(BCTMP)是軟木紙漿、硬木紙漿、或軟木紙漿和硬木紙漿的混合物中的一種。可在軟木紙漿中使用的軟木物種的實例包括但不限于以下一種或多種：松樹、云杉、冷杉、落葉松、鐵杉及其兩種或更多種物種的混合物?？稍谟材炯垵{中使用的硬木物種的實例包括但不限于以下一種或多種：桉樹、樺木、白楊及其兩種或更多種物種的混合物。硬木纖維具有較短的纖維結(jié)構(gòu)并且通過精制可具有比軟木纖維降低的強(qiáng)度。
在本文的一些實施例中，按纖維混合物中的總纖維干重計，纖維混合物中BCTMP的量的范圍是至少5％至約60％。在一些實施例中，按纖維混合物中的總纖維干重計，BCTMP的量的范圍是約7％至約60％、或約8％至約60％、或約9％至約60％、或約10％至約60％、或約12％至約60％、或約15％至約60％、或約20％至約60％、或約30％至約60％。在一些實施例中，按纖維混合物中的總纖維干重計，BCTMP的量的范圍是5％至約55％、或5％至約50％、或5％至約45％、或5％至約40％、或5％至約35％、或5％至約30％。在一些實施例中，BCTMP是硬木紙漿和軟木紙漿的混合物，其含量的范圍按纖維混合物中的總纖維干重計是5％至約60％。在一些實施例中，BCTMP是硬木紙漿和軟木紙漿的混合物，其含量的范圍按纖維混合物中的總纖維干重計是約10％至約50％。
在一些實施例中，BCTMP是軟木紙漿，并且纖維混合物中總軟木紙漿的量是軟木BCTMP和軟木化學(xué)紙漿的量的組合。在一些實施例中，BCTMP是硬木紙漿，并且纖維混合物中總硬木紙漿的量是硬木BCTMP和硬木化學(xué)紙漿的量的組合。在一些實施例中，BCTMP包括硬木紙漿和軟木紙漿兩種并且每種紙漿類型在纖維混合物中的總量是各自的化學(xué)紙漿量和各自的BCTMP量的總和。在一些實施例中，纖維混合物中的硬木紙漿總量與軟木紙漿總量的比例的范圍是約1:2至約2:1(即，約1份硬木比(:)約2份軟木至約2份硬木比(:)約1份軟木)。在一些實施例中，纖維混合物中硬木紙漿的總量與軟木紙漿的總量的比例的范圍是約1:2至約1:7(即，約1份硬木:約2份軟木至約1份硬木:約7份軟木，或者對于每個比例來說‘總硬木紙漿:總軟木紙漿’)。在一些實施例中，纖維混合物中硬木紙漿的總量與軟木紙漿的總量的比例的范圍是約1:2至約7:1、或約1:2至約5:1、或約1:2至約3:1(即，每個‘總硬木紙漿:總軟木紙漿’)。在一些實施例中，纖維混合物中硬木紙漿的總量與軟木紙漿的總量的比例的范圍是約1:2至約1:6、或約1:2至約1:4、或約1:2至約1:3(即，每個‘總硬木紙漿:總軟木紙漿’)。
在一些實施例中，纖維混合物包含含量范圍是約10％至約80％的硬木化學(xué)紙漿、含量范圍是約10％至約80％的軟木化學(xué)紙漿、以及含量范圍是5％至約60％的BCTMP(無論是基于軟木的、基于硬木的或其組合或混合物)，每個都按纖維混合物中的總纖維重量計。在一些實施例中，纖維混合物包含約30％的硬木化學(xué)紙漿、約40％的軟木化學(xué)紙漿以及約30％的BCTMP(無論是基于軟木的、基于硬木的或其組合)，每個都按纖維混合物中的總纖維重量計。
輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基紙還包括用于中性或堿性條件的內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑，其是熱固性樹脂。除了可包括在纖維配料中的其他添加劑之外，內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑也在造紙的濕端處。在一些實施例中，內(nèi)部上漿劑選自由以下組成的中性或堿性內(nèi)部上漿劑的組：烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基烯酮二聚體(AKD)及其組合。合適的ASA內(nèi)部上漿劑的實例包括但不限于可獲自Nalco Company,Naperville,IL,USA的NalsizeTM 7540。合適的AKD的實例包括但不限于來自Hercules,Inc.,Wilmington,DE,USA的80。其他合適的ASA和AKD試劑包括例如來自BASF,Florham Park,NJ,USA的ASA和AKD內(nèi)部膠料。在一些實施例中，內(nèi)部上漿劑以在約0.5千克/噸至約3千克/噸(kg/ton)干基紙(或同等地，約0.05％至約0.3％基紙總干重)范圍內(nèi)的量混入纖維混合物中。在一些實施例中，混入纖維混合物中的用于中性或堿性條件的內(nèi)部上漿劑的量的范圍是約0.5至約2.5kg/ton、或約0.5至約2.0kg/ton、或約0.5至約1.5kg/ton、或0.5至約1.0kg/ton。在其他實施例中，混入纖維混合物中的用于中性或堿性條件的內(nèi)部上漿劑的量的范圍是約0.7至約3kg/ton、或約0.9至約3kg/ton、或約1.2至約3kg/ton、或約1.4至約3kg/ton。在一些實施例中，中性或堿性內(nèi)部上漿劑以約1.6kg/ton的量提供于纖維混合物中。
混合到纖維混合物中的濕強(qiáng)度劑選自由以下組成的熱固性樹脂組：聚胺-表氯醇、聚酰胺-表氯醇、聚酰胺-胺-表氯醇、聚酰胺、環(huán)氧化物、乙二醛及其兩種或更多種的組合。合適的濕強(qiáng)度劑的實例包括但不限于來自Ashland Inc.,Covington,KY,USA的KymeneTM濕強(qiáng)力添加劑，例如KymeneTM 821，一種聚酰胺-表氯醇。熱固性樹脂濕強(qiáng)度劑以例如基紙總干重至少0.1％至約3％范圍內(nèi)的量混入纖維混合物中。在一些實施例中，按基紙總干重百分比計，混入纖維混合物中的熱固性樹脂濕強(qiáng)度劑的量的范圍是0.1％至約2.5％、或0.1％至約2.0％、或0.1％至約1.5％、或0.1％至約1.2％。在其他實施例中，按基紙總干重百分比計，混入纖維混合物中的熱固性樹脂濕強(qiáng)度劑的量的范圍是約0.25％至約3％、或約0.5％至約3％、或約0.75％至約3％、或約1.0％至約3％、或約1.25％至約3％。在一些實施例中，熱固性樹脂濕強(qiáng)度劑以約1％基紙總干重的量在纖維混合物中混合。
如上所提及，除了上述內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑之外，纖維混合物還可在造紙的濕端處包括其他添加劑。例如，可包括在纖維混合物中的其他內(nèi)部膠料選自由以下組成的組：脂肪酸的金屬鹽、脂肪酸、烷基烯酮二聚體(AKD)乳化產(chǎn)品、環(huán)氧化高級脂肪酸酰胺、烯基酸酐乳化產(chǎn)品、烯基琥珀酸酐(ASA)乳化產(chǎn)品及松香衍生物。可在造紙的濕端處包括在纖維混合物中的無機(jī)填料和顏料的實例包括但不限于研磨碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺粘土、硅酸鹽、塑料顏料、氫氧化鋁及以上任何的組合?？稍谠旒埖臐穸颂幇ㄔ诶w維混合物中的其他添加劑包括但不限于光學(xué)增白劑(OBA)，例如二磺酸化芪；和定影劑或粘合劑，例如聚乙烯醇、醚、膠乳及苯乙烯丙烯酸酯共聚物。
根據(jù)本文所述的原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有小于100gsm的基重(或‘克重’)。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重小于90gsm、或小于80gsm、或小于70gsm。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重的范圍是約35gsm至約95gsm、或約35gsm至約90gsm、或約35gsm至約85gsm、或約35gsm至約80gsm、或約35gsm至約75gsm、或約35gsm至約70gsm。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重的范圍是約37gsm至小于100gsm、或約39gsm至小于100gsm、或約41gsm至小于100gsm、或約43gsm至小于100gsm、或約40gsm至小于90gsm、或約40gsm至小于80gsm、或約40gsm至約70gsm、或大于35gsm至小于75gsm、或約60gsm至小于100gsm、或約60gsm至約90gsm。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重的范圍是40gsm至67gsm、或40gsm至小于60gsm。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重是約40gsm至55gsm，這明顯小于其他書籍等級紙張的基重，即小于60gsm至100gsm或更大的范圍。
在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基重與其基紙的基重大體上相同(且反之亦然)。例如，基紙的基重的范圍可以是約35gsm至小于100gsm。在一些實施例中，基紙的基重的范圍是35gsm至約75gsm、或約35gsm至約70gsm、或約35gsm至約65gsm、或約35gsm至約60gsm、或約35gsm至小于60gsm、或約35gsm至小于55gsm。在一些實施例中，基紙的基重的范圍是約40gsm至約70gsm、或40gsm至67gsm，或以上關(guān)于輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)所述的大體上任何其他范圍。
紙的厚度(thickness/caliper)可根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T441，使用測微計以密耳(千分之一英寸，1密耳＝25.4微米(微米μ)))為單位來測量。紙的厚度和基重可用于計算紙體積和書籍等級的紙的PPI，如上所述，這可能用于出版業(yè)。在一些實施例中，根據(jù)本文原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)可具有以下厚度：小于4.0密耳(<101.6微米)、或小于3.0密耳(<76.2微米)、或小于2.0密耳(<50.8微米)、或約1密耳(或約25微米)。在一些實施例中，厚度的范圍是約0.5密耳(或約13微米)至約3.9密耳(或約100微米)。在一些實施例中，根據(jù)本文原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)可具有大于470、或大于485、或大于500或更大的PPI。在一些實施例中，PPI的范圍是約475至約700。
根據(jù)不同的實施例，如本文所述，進(jìn)一步包括至少0.5％BCTMP、用于中性或堿性條件的內(nèi)部上漿劑以及至少0.1％的熱固性樹脂濕強(qiáng)度劑的硬木紙漿和軟木紙漿的纖維混合物的組合提供了可比本文所定義的其他書籍等級的紙重量更輕且同時還具有尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。這類輕質(zhì)、穩(wěn)定性及強(qiáng)度配置了用于水性噴墨油墨進(jìn)行的高速數(shù)字噴墨印刷的印刷介質(zhì)。根據(jù)這類噴墨印刷之后展現(xiàn)的各種皺褶度、起皺度或卷曲度等，其他輕質(zhì)介質(zhì)和書籍等級的紙不具有用于水性噴墨油墨進(jìn)行的高速數(shù)字噴墨印刷的穩(wěn)定性或強(qiáng)度。根據(jù)本文原理的強(qiáng)度和穩(wěn)定性或尺寸穩(wěn)定性的一個量度是在暴露于使用水性噴墨油墨的數(shù)字噴墨印刷條件之前和之后印刷介質(zhì)的平整度是否改變及改變了多少。
根據(jù)本文所述的原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有穩(wěn)定的平整度，這比如上所述的其他輕質(zhì)紙有改進(jìn)?！€(wěn)定的’或‘改進(jìn)的’意思是在用水性噴墨油墨印刷圖像之前和之后的印刷介質(zhì)的平整度水平變化至少小于在大體上相同條件下其他輕質(zhì)紙的平整度變化。例如，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的平整度變化可由印刷圖像之前和之后的印刷介質(zhì)的均方根(RMS)粗糙度來確定。例如，輪廓測量儀，如激光輪廓測量儀可用于測量輪廓測量儀的檢測器在印刷之前和之后到印刷介質(zhì)表面的距離。橫穿表面在橫向(CD)(即，橫穿片或網(wǎng)的短方向)上讀取激光。在印刷之前和之后，在一個或多個大致相同的位置處測量至表面的距離。然后，將(印刷之前)為介質(zhì)所測量的值減去(印刷之后)為印刷介質(zhì)所測量的值并且根據(jù)方程式1報告為Rq(RMS粗糙度)：
其中y等于從檢測器到介質(zhì)表面的距離之間的差(即，在大致相同位置處的印刷值減去未印刷值)；并且N等于測量值的數(shù)量。
在一些實施例中，根據(jù)本文所述的原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的RMS粗糙度(或本文中“平整度”)小于0.35。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的RMS平整度小于0.33、或小于或等于0.31、或小于或等于0.30、或小于或等于0.29。作為比較，不具有為根據(jù)本文原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)所述的成分的組合的紙介質(zhì)具有等于或大于0.35的RMS平整度，且例如，可在0.35至0.48或更大的范圍內(nèi)，這取決于印刷介質(zhì)。
在本文所述的原理的一些實施例中，提供一種制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法。圖1示出了根據(jù)符合本文所述的原理的一個實施例制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法100的流程圖。制造方法100包括將包含硬木紙漿和軟木紙漿的紙漿混合物混合102在一起，其中按紙漿混合物中總纖維的重量計，至少5％是漂白的化學(xué)熱機(jī)械紙漿(BCTMP)。在一些實施例中，紙漿混合物與如上所述的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)中的基紙的纖維混合物大體上相同。例如，紙漿混合物包括硬木化學(xué)紙漿和軟木化學(xué)紙漿以及BCTMP。此外，BCTMP可為硬木紙漿、軟木紙漿，或硬木紙漿和軟木紙漿的組合或混合物。可提供一定比例或比例范圍的紙漿混合物中的硬木化學(xué)紙漿總量與軟木化學(xué)紙漿總量。例如，紙漿混合物中硬木紙漿的總量與軟木紙漿的總量的比例的范圍是約1:2至約2:1。在一些實施例中，紙漿混合物中的硬木紙漿總量與軟木紙漿總量的比例的范圍是約1:2至約1:7。
制造方法100還包括將用于中性或堿性條件的內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑(其是熱固性樹脂)添加104至紙漿混合物中以形成纖維配料。在一些實施例中，內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑與如上在輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基紙中所述的相應(yīng)試劑大體上相同。在一些實施例中，內(nèi)部上漿劑選自ASA、AKD及其組合。內(nèi)部上漿劑以在約0.5kg/ton至約3kg/ton范圍內(nèi)的量添加104至紙漿混合物中。濕強(qiáng)度劑以基紙總干重的至少0.1％的量添加104至紙漿混合物中。將添加的104試劑混合到紙漿混合物中以形成纖維配料，例如水性紙漿漿液。
制造方法100進(jìn)一步包括精制106纖維配料，使加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)水平的范圍是約350毫升至約500毫升(ml)。例如，使用機(jī)械精制對纖維配料進(jìn)行精制106，例如使用連續(xù)精制機(jī)，包括但不限于圓盤精制機(jī)(例如單盤或雙盤精制機(jī))、錐形精制機(jī)(例如低角度型，像約旦精制機(jī)；或高角度型，像大錐度精制機(jī))、或打漿機(jī)(例如荷蘭式打漿機(jī)或槽式(Valley)打漿機(jī))。對纖維配料進(jìn)行精制106直到CSF水平在上述范圍內(nèi)?？墒褂肨APPI標(biāo)準(zhǔn)T227來監(jiān)測或測定CSF水平。
在一些實施例中，纖維配料被精制106直到CSF水平在約350ml至約480ml、或約350ml至約460ml、或約350ml至約440ml范圍內(nèi)。在一些實施例中，纖維配料被精制106直到CSF水平在約370ml至約500ml、或約390ml至約500ml、或約410ml至約500ml、或約425ml至約500ml范圍內(nèi)。在一些實施例中，精制106的纖維配料的CSF水平為約400ml至約450ml。在一些實施例中(未示出)，在內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑的一者或兩者添加至紙漿混合物中以形成配料之前對紙漿混合物進(jìn)行精制。在其他實施例中，制造方法進(jìn)一步包括在添加一種或兩種試劑之前精制紙漿混合物以及在添加104試劑之后精制106纖維配料。
根據(jù)制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法100，將紙漿混合102，添加104內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑以形成纖維配料，并且例如使用造紙機(jī)(例如長網(wǎng)造紙機(jī))全部在造紙的濕端處精制106纖維配料。制造方法100進(jìn)一步包括例如用造紙機(jī)使精制的纖維配料成形108為基紙網(wǎng)或片材。在形成108網(wǎng)或片材期間，大部分液體被從基紙中除去并制備輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。在一些實施例中，輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)及其基紙與如上所述的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)及其基紙大體上相同。
在一些實施例中，纖維配料成形108基紙網(wǎng)或片材包括干燥基紙網(wǎng)或片材，并且在一些實施例中，進(jìn)一步包括壓延基紙網(wǎng)或片材，在造紙的干端處，例如在造紙機(jī)中。干燥基紙網(wǎng)或片材可使用在造紙機(jī)的干燥段中提供例如對流、傳導(dǎo)、紅外輻射、大氣暴露或其中一個或多個的組合的設(shè)備。壓延使用在造紙機(jī)的壓延段中在例如壓力控制下的壓延輥。壓延可向基紙網(wǎng)或片材提供靶向精飾，例如光澤度水平，這取決于壓延輥的壓力。在一些實施例中，所形成108的基紙的干燥和壓延的網(wǎng)或片材是通過根據(jù)本文所述的原理的方法100制備的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。
此外，由于壓延，可實現(xiàn)輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)或其基紙的大體上均勻的厚度。在一些實施例中，以克/平方米(gsm)計的基重近似等于以微米計的厚度(thickness或caliper)，例如，1gsm近似等于1微米。因此，包含根據(jù)制造方法100形成108的基紙的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)具有在約25微米至小于100微米范圍內(nèi)的大體上均勻的厚度。在一些實施例中，基紙或輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基紙的厚度在約35微米至約75微米的范圍內(nèi)。通過方法100制備的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)或其基紙以微米計的厚度的其他范圍與如上對于輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)(或例如其基紙)所述的大體上相同。
在一些實施例中，制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法100可進(jìn)一步包括例如用包括但不限于以下的處理涂布所形成108的基紙網(wǎng)或片材：表面上漿組合物、圖像接收組合物及其他組合物，這些組合物可以特定的特征或出于特定的目的或用途配置輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。圖像接收組合物可被配置來促進(jìn)例如介質(zhì)表面上印刷的水性噴墨油墨的圖像的接收。表面處理可在造紙的干端處施加和壓延以產(chǎn)生同樣被涂布的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)。處理可包括表面上漿劑、無機(jī)填料或顏料、有機(jī)填料或顏料、粘合劑及其他添加劑?？捎糜谝栽诰€涂布或離線涂布向介質(zhì)施加各種處理或涂層的設(shè)備包括但不限于薄膜上漿機(jī)、棒式上漿機(jī)及料池上漿機(jī)。其他施涂方法包括但不限于在造紙期間的縫模施涂、輥涂、噴幕施涂、刮刀施涂、棒涂、氣刀施涂、凹版施涂及氣刷施涂。所施加的表面處理是在壓延之前通過例如對流、傳導(dǎo)、紅外輻射、大氣暴露或其中一個或多個的組合來干燥。
因此，根據(jù)本文所述的原理的一種或多種輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)在其范圍內(nèi)包括未涂布的基紙和涂布的基紙兩者。
實施例
除非另有陳述，所有的測量值都在所用設(shè)備的測量公差內(nèi)。
制備數(shù)字印刷介質(zhì)：
實施例1(無BCTMP)：介質(zhì)樣品是用30％硬木化學(xué)紙漿和70％軟木化學(xué)紙漿的纖維混合物制成。硬木化學(xué)紙漿和軟木化學(xué)紙漿是各自獲自Domtar Corporation,NorthAmerica的牛皮紙漿。含量是以纖維混合物中的總纖維干重的百分比計。以1.6kg/ton的劑量將ASA內(nèi)部上漿劑添加至纖維混合物中。ASA是獲自Nalco,Naperville,IL的NalsizeTM 7540。此外，濕強(qiáng)度劑，即來自Ashland Inc.的KymeneTM 821，一種聚酰胺-表氯醇，以基紙總干重的1％的劑量添加至纖維混合物中。在攪拌槽中混合纖維配料，然后轉(zhuǎn)移到長網(wǎng)造紙機(jī)的風(fēng)扇式泵。使用Beloit Jones雙盤精制機(jī)(Beloit Corporation)將纖維配料精制到450ml的CSF水平。可根據(jù)TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T227使用打漿度測試器來測量CSF。使用具有27.4米(或90英尺)網(wǎng)長且在大約30.48米/分鐘(或100英尺/分鐘)下運行的61厘米寬的(或24英寸寬的)長網(wǎng)造紙機(jī)使精制的纖維配料成形為介質(zhì)片材。實施例1介質(zhì)樣品具有53gsm的基重或克重。此外，實施例1介質(zhì)樣品具有3.9密耳(或等同地，99.06微米)的厚度。
實施例2(有BCTMP)：介質(zhì)樣品是用以纖維混合物的總干重百分比計30％硬木化學(xué)紙漿、40％軟木化學(xué)紙漿及30％BCTMP的纖維混合物制成。硬木化學(xué)紙漿和軟木化學(xué)紙漿是獲自Domtar Corporation的牛皮紙漿。所用的BCTMP是來自Millar Western Forest Products Ltd.,Edmonton,AB,Canada的BCTMP 110-70-75，其中‘110’是指CSF，‘70’是指ISO亮度，并且‘75’是紙漿中的白楊或硬木纖維的百分比，剩余的25％是軟木纖維。與實施例1中所用相同的ASA內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑在實施例2中以相同的加料量被添加至纖維混合物中，混合在一起，并且對纖維配料進(jìn)行精制并以與如上實施例1中所述相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形為介質(zhì)樣品片材。
比較介質(zhì)的制備：
比較介質(zhì)1：將與實施例1相同的纖維混合物和相同的ASA內(nèi)部上漿劑以相同的量混合以形成實施例1中所提供的纖維配料，但沒有濕強(qiáng)度劑。對纖維混合物進(jìn)行精制并且以與實施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形為介質(zhì)樣品片材。
比較介質(zhì)2：制備與實施例1相同的纖維混合物，但沒有ASA內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑兩者。對纖維混合物進(jìn)行精制并且以與實施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形為介質(zhì)樣品片材。
比較介質(zhì)3：將與實施例2相同的纖維混合物和與實施例1相同的ASA內(nèi)部上漿劑以與實施例1相同的量混合以形成實施例2中所提供的纖維配料，但沒有濕強(qiáng)度劑。對纖維混合物進(jìn)行精制并且以與實施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形為介質(zhì)樣品片材。
比較介質(zhì)4：制備與實施例2相同的纖維混合物，但沒有ASA內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑兩者。對纖維混合物進(jìn)行精制并且以與實施例1相同的方式和相同的基重或克重及相同的厚度成形為介質(zhì)樣品片材。
未印刷介質(zhì)上的平整度測量：
實施例1和2的未印刷介質(zhì)樣品片以及比較介質(zhì)1-4的未印刷樣品片的平整度是使用Hewlett-Packard制造的基于SICK IVP 3D攝像機(jī)的激光輪廓測量儀系統(tǒng)，使用來自SICK IVP AB,Linkoping,Sweden的商業(yè)激光測量單元和激光控制/數(shù)據(jù)獲取軟件以及內(nèi)部構(gòu)建的x-y臺和控制軟件來測量。具體說來，激光輪廓測量儀系統(tǒng)測量從輪廓測量儀系統(tǒng)的檢測器到相應(yīng)的介質(zhì)樣品片材表面的距離。每一個未印刷的樣品被定向以便激光在CD方向或片的短方向上橫穿樣品片材在相應(yīng)片上的指定位置處進(jìn)行讀取。
印刷介質(zhì)的制備：
將如上所述針對平整度測量的實施例1和2介質(zhì)的相同的未印刷樣品片材用來自Hewlett-Packard Co.,Palo Alto,CA,USA(HP)的HP Edgeline印刷機(jī)，使用HP A50顏料油墨(即水性噴墨油墨和數(shù)字噴墨印刷)進(jìn)行印刷。所用的印刷工藝涉及2道和6個干紡條件以模擬高速數(shù)字卷筒紙印刷機(jī)噴墨印刷。
如上所述針對平整度測量的比較介質(zhì)1-4的相同的未印刷樣品片是以與印刷實施例1和2介質(zhì)相同的方式來印刷。
印刷介質(zhì)上的平整度測量：
以與未印刷介質(zhì)的平整度測量相同的方式測量實施例1和2的相同印刷介質(zhì)樣品片以及相同的印刷比較介質(zhì)1-4樣品片的平整度。在與未印刷介質(zhì)中大體上相同的位置處測量印刷介質(zhì)。
RMS粗糙度或平整度變化測定：
從如上所述印刷之后的相同介質(zhì)樣品的平整度值中減去如上所述的未印刷介質(zhì)樣品的平整度值。如上所述，使用方程式1分析差值，并且報告為Rq(RMS粗糙度)或平整度變化。較低的Rq值表示未印刷與印刷的介質(zhì)樣品之間的平整度變化較小。此外，較小的平整度變化表示介質(zhì)樣品中更大的尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度以適應(yīng)數(shù)字噴墨印刷的高濕度水平。
表1示出了為如上所述的各種介質(zhì)樣品獲得的結(jié)果。
表1
如表1所示，包含BCTMP、內(nèi)部上漿劑及濕強(qiáng)度劑的樣品(實施例2)的平整度變化或Rq值是最低的。與比較介質(zhì)1-2樣品相比，在沒有BCTMP但有內(nèi)部上漿劑和濕強(qiáng)度劑的樣品中也觀察到了減小的平整度變化或Rq。本文的這些結(jié)果支持包含具有硬木紙漿和軟木紙漿的纖維混合物的組合的獨特性，該纖維混合物具有以混合物中的總纖維干重計至少0.5％的BCTMP、內(nèi)部上漿劑、以及以基紙總干重計至少0.1％的濕強(qiáng)度劑以形成根據(jù)本文原理的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基紙。
因此，描述了具有小于100gsm的基重的輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)及制造輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的方法的實施例。輕質(zhì)數(shù)字印刷介質(zhì)的基紙包括具有硬木紙漿和軟木紙漿的纖維混合物，該纖維混合物具有以混合物中的總纖維干重計至少0.5％的BCTMP、內(nèi)部上漿劑、以及以基紙總干重計至少0.1％的濕強(qiáng)度劑。應(yīng)理解，上述實施例僅僅說明了體現(xiàn)要求保護(hù)的內(nèi)容的原理的許多具體實施例中的一些。顯然，在不背離以下權(quán)利要求書界定的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地構(gòu)思許多其他布置。