樣品測試了填料含量。發現這些紙的每一種的填料范圍均包含小于1%的滑石、小于0. 2% 的粘土、約13%至約23%的碳酸鈣以及痕量(等于或小于0. 1%)的二氧化鈦,其中每個%均 按紙的干重計。
[0019] 這些結果表明,在美國常規重量的市售紙依賴于碳酸鈣作為填料,有可能部分因 為這種特定填料增加了紙亮度。從這些結果來看,似乎能夠容易地制造含有碳酸鈣和少量 的滑石和/或粘土以及痕量的二氧化鈦的輕量定度紙。然而,已發現減少的填料量會對亮 度和不透明度造成不利影響。對亮度的這種不利影響通過實施例1中的Askul紙得到了證 明,實施例1表明含有減少量的碳酸鈣、少量的粘土和痕量的二氧化鈦的輕量定度紙不能 獲得具有期望亮度的輕量定度紙。在確定為了獲得具有期望的剛度、不透明度和亮度的輕 量定度紙的纖維和填料之間的適當平衡時,本發明人已令人驚訝地發現,在一個實例中,通 過增加二氧化鈦的量和減少沉淀碳酸鈣的量,能夠獲得具有期望剛度、不透明度和亮度的 輕量定度紙。
[0020] 二氧化鈦是可例如以商品名TI-PURE? RPS VANTAGE?商購(E. I. du Pont de Nemours and Company)。可通過煅燒粗制|丐氧化物來獲得沉淀碳酸|丐。加入水以獲得氫 氧化鈣,然后使二氧化碳通過溶液以沉淀期望的碳酸鈣。沉淀碳酸鈣也可例如以商品名 OPACARB? A40 和 ALBACAR? HO DRY 商購(二者均可獲自 Minerals Technologies Inc.) 〇 研磨碳酸鈣可例如以商品名0MYAFIL?、HYDR0CARB 70?和0MYAPAQUE?商購,它們均可獲自 Omya North America。可商購的填料粘土的實例為KA0CAL?、EG-44和B-80,它們均可獲 自Thiele Kaolin Company。可商購的滑石的一個實例為FINNTALC? F03,其可獲自Mondo Minerals。
[0021] 所述未涂布的記錄介質還可以包含施膠壓榨(size press)(或表面)淀粉添加 劑、內部淀粉添加劑或內部施膠劑。合適的施膠壓榨/表面淀粉添加劑的一個實例為2-羥 乙基淀粉醚,其可以商品名PENFORD? Gum 270 (Penford Products, Co.)商購。當包含施 膠壓榨/表面淀粉添加劑時,其用量可為約30 kg/噸紙至約50 kg/噸紙。在一個實例中, 施膠壓榨/表面淀粉添加劑的量為約45 kg/噸紙(即,約100 Ibs/噸紙)。合適的內部淀 粉添加劑的實例為陽離子馬鈴薯淀粉,其可以商品名STA-L0K? 400商購自Tate & Lyle。 當包含內部淀粉添加劑時,其用量可為約3 kg/噸紙至約6 kg/噸紙。在一個實例中,內 部淀粉添加劑的量為約2.7 kg/噸紙(即,約6 Ibs/噸紙)。合適的內部施膠劑的實例包 括烷基烯酮二聚體(AKD)和烯基琥珀酸酐。AKD可以商品名HERC0N? 80商購(Hercules, Inc.),并且可按約1.0 kg/噸紙至約3.0 kg/噸紙的量使用。在一個實例中,所包含的AKD 的量為約I. 8 kg/噸紙(即,約4 Ibs/噸紙)。當包含烯基琥珀酸酐時,其用量為約0. 5 kg/噸紙至約2. 5 kg/噸紙。在一個實例中,所包含的烯基琥珀酸酐的量為約I. 6 kg/噸紙 (即,約3. 5 Ibs/噸紙)。對于本文所提供的以每噸紙、每克紙等計的量,要理解為所述紙 是指未涂布的記錄介質。
[0022] 當需要將未涂布的記錄介質用于噴墨(或多用途)印刷時,所述介質還可包含 鹽,其在造紙工藝過程中在施膠壓榨時加入。合適的鹽的實例包括氯化鈣(CaCl 2)、氯化鎂 (MgCl2)、氯化鋁(AlCl3)、硫酸鎂(MgSO 4)及其組合。所述鹽可以約4000 μ g/克紙至約9500 μ g/克紙的任意量添加。加入鹽可賦予所述未涂布的記錄介質使著色劑(例如,存在于噴 墨油墨中)保持在所述未涂布的記錄介質的表面處的能力,從而改善透背(即,透印,或能 夠透過紙的另一側看到印刷在紙的一側上的油墨的量)以及其它印刷質量(黑色光密度、 色飽和度等)。
[0023] 所述未涂布的記錄介質表現出許多使輕量定度紙可靠且適用于各種印刷技術的 特性。這些特性包括剛度(抗彎剛度和抗拉剛度)、不透明度(既報告為不透明度也報告為 歸一化不透明度(在下文討論))和亮度。
[0024] 本文所公開的未涂布的記錄介質的實例具有至少0. 14 mNm(毫牛頓米)的縱向 Lorentezen & Wetter (L&W) 5度抗彎剛度。所述縱向L&W 5度抗彎剛度的一些實例擴 大至0. 30 mNm。本文所公開的未涂布的記錄介質的實例具有約0. 12 mNm至約0. 15 mNm 的橫向Lorentezen & Wetter (L&W) 5度抗彎剛度。可以使用例如可獲自Lorentezen & Wetter 的 L&W 彎曲測試儀(參見 http://www. lorentzen-wettre. com/images/stories/ LorentzenWettre/PDF_ product_info/LW_Bending_Tester_160.pdf)來測量 L&W 剛度。通 常通過將樣品的一端固定同時將另一端彎曲至選定的角度(例如0°至5° )來測量L&W 剛度。L&W彎曲測試儀是自動的并實施這些步驟。通過該測試儀來測量使樣品彎曲的力。 還使用樣品尺寸、彎曲角度和力通過該測試儀來計算抗彎剛度。還可使用例如可獲自Alat Uji的Clark剛度測試儀來測量Clark剛度方面的剛度。在一個實例中,未涂布的記錄介質 的實例的Clark剛度在縱向上可為約70 cm3/100至約100 cm3/100,并且所述未涂布的記錄 介質的實例的Clark剛度在橫向上可為約25 cm3/100至約45 cm3/100。本文所公開的未涂 布的記錄介質的實例的剛度值為所述輕量定度紙提供了足以防止紙在印刷過程中起皺和/ 或卡紙的剛性。
[0025] 本文所公開的介質的實例進一步表現出約1. 4至小于約2. 5的縱向(MD)抗拉剛 度對橫向(CD)抗拉剛度的比率。在一個實例中,輕重量紙具有約1.8的MD/CD抗拉剛度比 率。與此相反,報紙或雜志紙一般表現出約3至約5的MD抗拉剛度對CD抗拉剛度的比率。
[0026] 本文所公開的未涂布的記錄介質的實例還具有約78至約87的不透明度。在本文 所公開的介質的實例中,所述不透明度為約82。對于本文所公開的實例而言,最大不透明度 可高達88。不透明度是紙的光學性質,并且可通過反射率測量的比率來確定。TAPPI不透明 度(即,使用89%反射率背襯測量的不透明度)是一種可使用的不透明度值。TAPPI不透明 度為樣品在襯以黑色背襯時的反射率與樣品在襯以具有89%的已知反射率的白色背襯時 的反射率之比的100倍。因此,不透明度為無量綱特性。可使用亮度和色彩儀(brightness and color meter)來進行反射率測量。當填料的量增加時,通常獲得較高的不透明度值。 然而,已發現在本文所公開的實例中,可通過較少量的本文所公開的填料來實現期望的不 透明度水平。
[0027] 此外,根據本公開的未涂布的介質的實例顯示出約1. 25至約1. 60的歸一化不透 明度。如本文所用,"歸一化不透明度"是所述(實際或預測的)不透明度除以按克每平方 米計的紙張定量。歸一化不透明度(在本文也稱為"不透明度指數")以無量綱數的形式報 告。在本公開的其它實例中,所述未涂布的介質表現出約1. 30至約1. 48的歸一化不透明 度。與此相反,一些較高的紙張定量(例如,超過75 gsm)表現出約1. 16至約1. 18的歸一 化不透明度。
[0028] 更進一步地,本公開的發明人已經發現可使用不透明度模型準確地預測未涂布的 介質的實例的不透明度。將碳酸鈣、二氧化鈦的量和紙張定量包括在線性模型中,并且有利 地發現其可解釋95%的實際不透明度值。參見例如圖1中的相比于實際數據點(實際數據 點來自在實施例2中樣品1到樣品7 (表2,下文)上進行的實際不透明度測試)的預測線。 "P"代表概率值,"RSq"代表R-平方(R-平方用于描述回歸線擬合一組數據的相關程度,其 中接近I. 〇的R-平方表示回歸線很好地擬合所述數據一在當下情況中的R-平方為〇. 95), 并且"RMSE"表示均方根誤差。圖1示出了線性模型(緊接著在下文更詳細地描述)是良 好的模型并且可以用來預測未進行的試驗點的不透明度。
[0029] 所述模型使用以下方程: 透明度=46. 4 + I. 4 (%CaC03) +1. 8 (%Ti02) + 0· 44 (以 gsm 表示的紙張定量) 對于包含6%CaC03、3%Ti02且具有52 gsm的紙張定量的輕量定度紙的實例而言,所述模 型預測出約83的不透明度: 46.4 + 1.4(6) +