[发明专利]用于胶版印刷纸的涂料制剂和涂布有所述制剂的纸

说明书

技术领域

本发明涉及用于胶版印刷的至少在一侧上包含待印刷的特定面涂层的涂布纸。本发明还涉及制造这类涂布纸的方法以及滑石颜料用于制造这类纸的特定用途。

背景技术

本发明涉及包含滑石的纸涂料制剂的制备。术语“滑石”是指包含至少60重量％、优选至少80重量％、最优选至少90重量％真正的矿物学滑石(即理论分子组成为3MgO·4SiO₂·H₂O或Mg₃[Si₄O₁₀(OH)₂]的含水(或水合)硅酸镁)的矿物。市售的称为“滑石”的滑石矿物通常由(仅仅)真正的层状矿物学滑石和伴生的层状矿物(如绿泥石，其也属于硅酸盐大类的层状硅酸盐亚类且理论分子组成为Mg₅Al₂[Si₃O₁₀(OH)₈])以及基本非层状的矿物(如白云石(碳酸钙镁)、方解石(碳酸钙)和菱镁矿(碳酸镁))的混合物组成。

与光泽度较高的纸相比，纸光泽度低的涂布印刷纸(所谓的无光泽纸)在印刷后在装订厂中所需处理过程中和/或装运(即通常机械运输)过程中具有“擦拭”的倾向。

术语“擦拭”是指当纸经历剪切作用时油墨从一张纸(供体)擦到另一张纸(受体)上；替代性术语为“油墨擦拭”或“油墨摩擦”。擦掉的油墨在受体纸张上的外观从质量上来说是无法接受的。

具有高亮度(在457nm下反射，TAPPI亮度通常＞94％)的涂布无光泽纸(TAPPI 75°纸光泽度通常＜35％)通常涂布有包含大量粗研磨碳酸钙的颜料共混物以保持纸的光泽度低。此外，无光泽纸不经砑光或仅稍微砑光以保持纸的光泽度低并具有粗糙的纹理感表面。研磨碳酸钙颗粒(同其他涂布颜料相比)较高的磨蚀性与粗颜料的大粒径(中值粒径d₅₀≥1.5微米)的组合以及缺少砑光被认为是增加油墨擦拭的原因。缺少砑光可促使磨光的倾向，磨光为当擦拭或摩擦时光泽条痕的形成。

通常印刷机会在最后的印刷站中使用透明的水性罩光涂料以为经印刷的纸增加保护表面(所谓的罩印清漆)。所述水性罩光涂料使经印刷的纸可经历装订厂和印刷而没有不可接受的擦拭和磨光。但其使成本增加并改变无光泽表面的手感和外观。

针对上述问题的现有解决方案包括：轻微砑光、降低粗碳酸钙的含量或加入滑石。轻微砑光和降低粗碳酸钙的含量导致纸的光泽度变高并损失纹理。加入滑石可能引起适印性问题。

滑石是一种具有许多工业应用的矿物：作为用于热塑性塑料和热塑性弹性体的较廉价的机械增强填料或补充剂，作为油漆的填料，作为触变添加剂，作为抗结块和抗结饼添加剂，作为化妆品基料，作为生产陶瓷的原材料，作为造纸填料，作为纸涂布颜料，作为造纸中控制沥青和树脂的添加剂(“沥青控制剂”)等。但滑石是低能量、疏水、亲有机物质且惰性的矿物，然而这些独特的组合性质导致其在某些现有应用中具有缺点，从而可限制其应用领域。

例如，对于在陶瓷和造纸工业中的应用来说，滑石的疏水性使在含水介质中的混合程序复杂化(需要在一种或更多种分散剂和稳定剂的适当体系存在下进行高能量混合)并且例如使其与纤维素的结合弱化，这常常导致发生不可接受的粉末化(滑石从纸的表面释放)。

在作为聚合物基体的填料的应用中，滑石的惰性性质阻止其经由化学相互作用与聚合物紧密结合，这将限制所填充的复合材料的某些机械增强性质。

滑石矿物属于硅酸盐矿物大类，更具体而言属于层状硅酸盐亚类，层状硅酸盐的共同结构性质是偶联的SiO₄-四面体的六角层。由于其特定的电中性三层晶体结构，故滑石片仅通过弱范德华力保持在一起，导致容易在已经非常低的剪切条件下进一步层离。这种行为解释了为什么具有滑溜感且在莫氏硬度标度上具有最低值的滑石适当地可在例如降低油墨擦拭的情况下用作一类涂抹剂(smearing agent)。在广泛的层状硅酸盐类中可找到或多或少具有这类涂抹剂性质的替代矿物，如绿泥石、叶蜡石、一些蒙脱石和含水高岭石。

由于在三层表面处仅存在Si-O-Si和Si-O基团以及仅少量地存在Si-OH基团，故天然形式的滑石具有低能量、防水或疏水的晶体表面。此性质使水很难规则地润湿滑石，因此含高重量比例的滑石的水悬浮体的制备既耗时又耗能。