專利名稱：噴墨記錄紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噴墨記錄紙，更具體地說(shuō)，它涉及具有與高速噴墨印刷機(jī)兼容的高吸墨速度和高油墨著色密度的噴墨記錄紙。
背景技術(shù)：
噴墨記錄系統(tǒng)是一種利用水性墨(aqueous ink)形成細(xì)小液滴并用各種方法將它們噴吹到記錄介質(zhì)上形成圖象的系統(tǒng)。由于采用水性墨故不產(chǎn)生有機(jī)溶劑的不愉快氣味，產(chǎn)生較小的噪音并需要較低的運(yùn)行成本，因而近年來(lái)對(duì)噴墨記錄系統(tǒng)的需求正明顯與日俱增。特別是，隨著彩色印刷在家里便可輕易地完成，使得簡(jiǎn)單的印刷，包括印刷賀年卡，已可在個(gè)人水平上進(jìn)行。
然而，當(dāng)用于工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，噴墨記錄系統(tǒng)卻因印刷速度受限制而存在嚴(yán)重缺陷。這就是，為達(dá)到高速彩色印刷，多種墨水在噴吹到記錄介質(zhì)上之后必須瞬間吸收。若吸收速度慢，則可能出現(xiàn)模糊或者說(shuō)，前面噴出的墨水尚未吸收，后面的墨水又噴出并與之混合，從而無(wú)法獲得清晰的著色。
為改進(jìn)吸墨速度，已針對(duì)記錄紙?zhí)岢龈鞣N各樣建議，其中將某種吸水物質(zhì)混入到涂層中。例如，日本專利公開號(hào)34481/1999公開一種記錄紙，在涂層中采用明膠材料作為粘合劑；以及日本專利公開號(hào)34484/1999公開一種記錄材料，采用吸墨性好的填料。
然而，當(dāng)采用此種涂層系統(tǒng)生產(chǎn)紙時(shí)，成本將不可避免地增加。因此，為實(shí)現(xiàn)以低成本生產(chǎn)高性能噴墨記錄紙，若能在一個(gè)步驟中，而不是通過(guò)涂布步驟，制造出無(wú)涂層型記錄紙，那將是令人想要的。
無(wú)涂層型記錄紙?jiān)谑袌?chǎng)上通常作為不含磨木漿型的紙或普通型紙銷售。在市售普通紙型噴墨記錄紙的情況下，為防止字跡印刷后字跡的散開，加入大量施膠劑，它降低了吸墨速度。此種記錄紙當(dāng)采用高速噴墨印刷機(jī)并僅用于印刷字母時(shí)可提供足夠的性能，但是當(dāng)進(jìn)行多色印刷時(shí)，圖象就變得模糊，不能獲得清晰圖象。
發(fā)明公開綜上所述，為提供一種具有與高速噴墨印刷機(jī)兼容的高吸墨速度并產(chǎn)生高油墨著色密度的噴墨記錄紙，而完成本發(fā)明。
本發(fā)明人認(rèn)真研究了噴墨記錄紙用材，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用某種類型紙漿作為紙的纖維材料可獲得具有高吸墨速度、高著色密度的噴墨記錄紙。
即，本發(fā)明的噴墨記錄紙的特征在于，采用絲光化紙漿作為纖維材料。
在本發(fā)明中，絲光化紙漿可單獨(dú)用作紙的纖維材料，或者絲光化紙漿可與其他紙漿混合使用。
本發(fā)明使用的絲光化紙漿是指將經(jīng)過(guò)普通漂白方法，例如硫酸鹽制漿法或亞硫酸鹽制漿法獲得的紙漿浸泡在強(qiáng)堿溶液中，然后用水充分洗滌它以去除殘留堿而制成的紙漿。已知，此種絲光化紙漿可產(chǎn)生諸如下列特性吸濕量增加，以及隨著纖維素紙漿中半纖維素的浸出，短纖維強(qiáng)度提高。再有，鑒于經(jīng)過(guò)堿處理，纖維素中大部分羥基被鈉取代，故纖維受氫鍵的約束減弱，因此，用絲光化紙漿造紙可形成蓬松和低密度的紙。
然而，迄今從未見報(bào)道，采用此種絲光化紙漿的紙具有與高速噴墨印刷機(jī)兼容的高吸墨速度，以及此種紙可用作高油墨著色密度的噴墨記錄紙。
本發(fā)明的噴墨記錄紙不需要為改進(jìn)吸墨而施加涂層，因?yàn)榧埍旧砭哂袃?yōu)異的吸墨速度，因此可用作無(wú)涂層型噴墨記錄紙。但是，也可任選地施加涂層，但以不妨礙紙本身吸墨為度。
發(fā)明最佳實(shí)施方案作為本發(fā)明使用的絲光化紙漿用材，可采用任何紙漿用材，包括硬木或軟木材料或者不含磨木漿的材料，總之不受任何特定限制。作為具體的紙漿材料，可單獨(dú)或以混合物形式使用下列造紙常用的纖維材料硬木未漂白硫酸鹽漿(LUKP)、硬木漂白硫酸鹽漿(LBKP)、軟木未漂白硫酸鹽漿(NUKP)、軟木漂白硫酸鹽漿(NBKP)、軟木漂白亞硫酸鹽漿(NBSP)、預(yù)熱法機(jī)械漿(TMP)、亞麻漿、竹漿、草漿、洋麻漿等。
在本發(fā)明中，關(guān)鍵是以絲光化紙漿作為造紙用纖維材料，其用量比例，以全部纖維材料為基準(zhǔn)計(jì)，介于10～100wt％。就是說(shuō)，絲光化紙漿可單獨(dú)使用或者該絲光化紙漿可與非絲光化紙漿(未經(jīng)堿處理的紙漿)混合使用。在混合使用的情況下，絲光化紙漿占全部纖維材料的用量比例為10wt％或更高。作為非絲光化紙漿材料，可摻混使用一種或多種上述的紙漿材料，另外，還可任選地使用合成纖維，例如合成漿、人造絲、維綸、錦綸、聚酯等。
再有，為改進(jìn)紙的噴墨記錄適用性，例如油墨著色性或吸墨性，可任選地使用噴墨記錄紙慣用的已知無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料。具體地說(shuō)，作為無(wú)機(jī)材料，可使用沉淀碳酸鈣、重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、硫酸鈣、硫酸鋇、二氧化鈦、氧化鋅、硫化鋅、碳酸鋅、緞光白、硅酸鋁、硅酸鎂、合成無(wú)定形二氧化硅、硅溶膠、膠體二氧化硅、氧化鋁溶膠、膠體氧化鋁、勃姆石、假勃姆石、氫氧化鋁、鋁等。另一方面，有機(jī)材料可包括，例如PVA、明膠、骨膠、聚乙烯基吡咯烷酮、水溶性纖維素衍生物、苯乙烯/丁二烯共聚物、防水水溶性聚合物、甲基丙烯酸甲酯/丁二烯共聚物等。
關(guān)于上述無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的使用方法，可采取將該材料與纖維材料在造紙前混合的內(nèi)加入法，在造紙加工期間與施膠壓榨溶液混合以及在紙上涂布的方法，或者在造紙后用涂布機(jī)涂布的方法。在選用任何方法及采用任何材料時(shí)，應(yīng)避免使用大大降低紙的吸墨速度的配制物。就是說(shuō)，當(dāng)把加入了過(guò)多粘合劑等的涂布溶液涂布到紙表面上時(shí)，吸墨速度將降低，致使在噴墨部位因墨水堆積而出現(xiàn)模糊。再有，鑒于從成本考慮，希望在一個(gè)步驟中就能制成無(wú)涂層型紙，優(yōu)選采取內(nèi)加入法，或者與施膠壓榨溶液混合并涂布到紙上的方法。
再有，為減少印字后字跡的擴(kuò)散，可任選地在纖維材料中加入施膠劑或蠟，然而其加入量應(yīng)以不妨礙紙的吸墨為度。這是因?yàn)?，?dāng)過(guò)量加入時(shí)將不再能獲得清晰圖象，因?yàn)楹竺娴挠湍谇懊嬗∩先サ挠湍形醋兏蓵r(shí)便飛到記錄紙上，于是這些油墨將混合在一起。
再有，除了上面所描述的材料之外，還可使用令印刷成品更滿意的熒光增白劑或者防止喂紙時(shí)產(chǎn)生靜電的抗靜電劑。
鑒于噴墨印刷機(jī)使用的油墨一般為水溶性墨水，故可使用高速吸水性的紙作為該噴墨印刷機(jī)墨水的高速吸收紙。
作為表示紙吸水速度的指標(biāo)，已知在JIS P 8122(紙的St_ckgt施膠度試驗(yàn)方法)中被規(guī)定為施膠度，通常要求噴墨記錄紙具有5s或更短的施膠度。
關(guān)于表示紙吸水速度的另一種指標(biāo)，還可舉出，根據(jù)《制漿造紙技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)報(bào)》(J.Tappi)第51～87期的“紙及紙板液體吸收的測(cè)定方法(Bristow法)”。Bristow法是評(píng)估紙?jiān)诙虝r(shí)間內(nèi)高速吸收而常采用的一種方法，據(jù)知，是評(píng)估低施膠度紙吸收性特別適用的方法。當(dāng)采用Bristow法評(píng)估本發(fā)明噴墨記錄紙吸水速度時(shí)，液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度，據(jù)發(fā)現(xiàn)等于或小于100mm，試驗(yàn)條件為在1mm縫寬、15mm縫長(zhǎng)的流漿箱(headbox)內(nèi)蒸餾水被設(shè)定在50μL，試驗(yàn)樣品的移動(dòng)速度設(shè)定在5.0mm/s；因此，本發(fā)明噴墨記錄紙顯示出比普通紙或目前噴墨記錄紙專用市售紙更為優(yōu)越的吸水速度。
下面，結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例及對(duì)比例展示墨水著色密度及吸水速度的評(píng)估結(jié)果，其中“份”和“％”指重量份和wt％而言。
著色密度評(píng)估(1)在由下述實(shí)施例1和2及對(duì)比例1和2獲得的手工制紙上，采用噴墨印刷機(jī)(“BJC-420”，佳能公司制造)分別實(shí)地印刷藍(lán)綠色、品紅及黃色(“BC1-21彩色”，佳能公司制造)以及黑色(“BCI-21黑色”，佳能公司制造)等單色墨水各一種，并將采用光密度計(jì)(“型號(hào)1155”，Macbeth公司制造)測(cè)定的著色密度的結(jié)果載于表1中。
實(shí)施例1采用硬木材料的LBKP，并將該紙漿分散到10％氫氧化鈉水溶液中達(dá)到紙漿含量5％，然后在20℃浸泡1h以達(dá)到堿處理，從而制成絲光化紙漿。用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
實(shí)施例2實(shí)施例1制備的絲光化紙漿經(jīng)過(guò)打漿達(dá)到400mL C.S.F.并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例1實(shí)施例1使用的硬木材料的LBKP不經(jīng)堿處理直接制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例2對(duì)比例1使用的紙漿打漿到400mL C.S.F.，并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
表1

著色密度評(píng)估(2)在由下述實(shí)施例3和4及對(duì)比例3和4獲得的手工制紙上，按照如同著色密度評(píng)估(1)那樣采用噴墨印刷機(jī)實(shí)地印刷彩色，著色密度測(cè)定結(jié)果載于表2中。
實(shí)施例3采用硬木材料的LBKP，并將該紙漿分散到10％氫氧化鈉水溶液中達(dá)到紙漿含量5％，然后在20℃浸泡2h以達(dá)到堿處理，從而制成絲光化紙漿。用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
實(shí)施例4實(shí)施例3制備的絲光化紙漿經(jīng)過(guò)打漿達(dá)到400mL C.S.F.并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例3實(shí)施例3使用的硬木材料的LBKP不經(jīng)堿處理直接制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例4對(duì)比例3使用的絲光化紙漿打漿到400mL C.S.F.，并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
表2

著色密度評(píng)估(3)在由下述實(shí)施例5和6及對(duì)比例5和6獲得的手工制紙上，按照如同著色密度評(píng)估(1)那樣采用噴墨印刷機(jī)實(shí)地印刷彩色，著色密度測(cè)定結(jié)果載于表3中。
實(shí)施例5采用軟木材料的NBSP，并將該紙漿分散到10％氫氧化鈉水溶液中達(dá)到紙漿含量5％，然后在20℃浸泡2h以達(dá)到堿處理，從而制成絲光化紙漿。用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
實(shí)施例6實(shí)施例5制備的絲光化紙漿經(jīng)過(guò)打漿達(dá)到400mL C.S.F.，并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例5實(shí)施例5使用的軟木材料的NBSP不經(jīng)堿處理直接制備100g/m2的手工制紙。
對(duì)比例6對(duì)比例5使用的絲光化紙漿打漿到400mL C.S.F.，并用該紙漿制備100g/m2的手工制紙。
表3

吸水速度評(píng)估針對(duì)下面實(shí)施例7和8及對(duì)比例7和8中獲得的紙?jiān)u估吸水速度，利用按“Bristow法”獲得的液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度(《制漿造紙技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)報(bào)》(J.Tappi)，51～87期)作為指標(biāo)，代表吸水速度。在該試驗(yàn)方法中，裝有已知數(shù)量液體的流漿箱與以任意恒定速度移動(dòng)的試驗(yàn)樣品(紙)進(jìn)行接觸，液體通過(guò)流漿箱縫隙被完全吸收到紙表面上，測(cè)量直至全部液體轉(zhuǎn)移到紙表面為止由液體留下的轉(zhuǎn)移痕跡長(zhǎng)度(mm)。該長(zhǎng)度越短，紙的液體吸收能力越好。作為測(cè)定儀器，采用動(dòng)態(tài)滲透試驗(yàn)儀(Toyo SeikiSeisakusho公司制造)，其中50μL蒸餾水(混入染料，以提供肉眼可見的蒸餾水，加入濃度在不影響蒸餾水接觸角的范圍內(nèi)(0.1％))被加入到1mm縫寬、15mm縫隙長(zhǎng)度的流漿箱中，將試驗(yàn)樣品移動(dòng)速度分別設(shè)定在2.5、5.0、12.5及25.0mm/s，并測(cè)定相應(yīng)的液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度(mm)。測(cè)定結(jié)果載于表4中。
實(shí)施例730重量份市售絲光化紙漿(“SULFATATE HJ”，Rayonier公司，美國(guó)，制造)、40重量份未經(jīng)堿處理的NBKP以及30重量份未經(jīng)堿處理的LBKP進(jìn)行混合，該紙漿混合物打漿到500mL C.S.F.的打漿度，然后在長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上按普通方法制成80g/m2的紙。
實(shí)施例845重量份市售絲光化紙漿(“SULFATATE HJ”)、35重量份未經(jīng)堿處理的NBKP以及20重量份未經(jīng)堿處理的LBKP進(jìn)行混合，該紙漿混合物打漿到500mL C.S.F.的打漿度，然后在長(zhǎng)網(wǎng)造紙機(jī)上按普通方法制成80g/m2的紙。
對(duì)比例7用于噴墨記錄的市售不含磨木漿普通紙(“KA4250NP”，Seiko-Epson公司制造)。
對(duì)比例8作為優(yōu)良吸收性、噴墨記錄專用紙，采用市售、超細(xì)專用紙(“MJA4SP1”，Seiko-Epson公司制造)。
表4

從表1～表4的結(jié)果可得出下列結(jié)論。
(a)采用紙漿經(jīng)堿處理制成的絲光化紙漿獲得的本發(fā)明的紙，在用于噴墨印刷機(jī)時(shí)的油墨著色密度方面比采用非絲光化紙漿的紙有改進(jìn)。
(b)此種油墨著色密度的改善，從試驗(yàn)中使用的所有顏色的油墨都可以看出。
(c)在使用打漿的情況下，采用絲光化紙漿比采用非絲光化紙漿得到的紙?zhí)峁┝烁叩闹芏取?br> (d)在按照《制漿造紙技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)報(bào)》(J.TAPPI)51～87期，規(guī)定的Bristow法測(cè)定液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度的情況下，當(dāng)試驗(yàn)樣品移動(dòng)速度設(shè)定在2.5～25.0mm/s范圍內(nèi)時(shí)，采用絲光化紙漿的本發(fā)明紙與市售噴墨記錄紙相比，在任何移動(dòng)速度下均表現(xiàn)出等于或小于100mm的液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度和更優(yōu)越的吸墨速度。
工業(yè)應(yīng)用從以上描述可以看出，采用絲光化紙漿作為纖維材料的本發(fā)明噴墨記錄紙可提供具有與高速噴墨印刷機(jī)兼容的高吸墨速度并表現(xiàn)出高油墨著色密度的記錄紙。
而且，鑒于紙本身具有優(yōu)異吸墨速度，不需要施加改善吸墨的涂層，可用作無(wú)涂層型噴墨記錄紙。
權(quán)利要求
1．一種噴墨記錄紙，其特征在于采用絲光化紙漿作為纖維材料。
2．權(quán)利要求1的噴墨記錄紙，其特征在于，絲光化紙漿的用量比例占全部纖維材料的10～100wt％。
3．權(quán)利要求1或2的噴墨記錄紙，其特征在于，按《制漿造紙技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)報(bào)》第51～87期規(guī)定的Bristow法的液體轉(zhuǎn)移長(zhǎng)度，等于或小于100mm，試驗(yàn)條件為1mm縫寬、15mm縫長(zhǎng)的流漿箱內(nèi)蒸餾水被設(shè)定在50μL，試驗(yàn)樣品的移動(dòng)速度設(shè)定在5.0mm/s。
全文摘要
一種與高速噴墨印刷機(jī)兼容的噴墨記錄紙,其中采用通過(guò)堿處理紙漿獲得的絲光化紙漿作為纖維材料,從而提供一種高吸墨速度和高油墨著色密度的噴墨記錄紙。紙本身提供的優(yōu)異吸墨速度避免了為改善吸墨性施加涂層的需要,因此該紙可用作無(wú)涂層型噴墨記錄紙。
文檔編號(hào)B41M5/00GK1296446SQ00800262
公開日2001年5月23日 申請(qǐng)日期2000年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月5日
發(fā)明者友竹義明, 毛利直子 申請(qǐng)人:特種制紙株式會(huì)社