具有改善的图像耐水性、表面强度和运行性的记录片材的制作方法

专利名称：具有改善的图像耐水性、表面强度和运行性的记录片材的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种施胶组合物(sizing composition)或涂敷组合物，当将其施加于纸基底时，产生了具有改善的耐水性和表面强度(表面强度通过抗磨性来衡量)的基底。此夕卜，本发明涉及包含该组合物的纸基底以及使用和制造该纸基底和组合物的方法。特别是，该基底可以通过喷墨印刷方法印刷(包括染料和颜料油墨)和/或通过喷墨和胶印方法印刷(例如，在某些情况下可能是双重用途的纸)。
背景技术：
记录片材(recording sheet)是已知的。例如参见美国专利6，764, 726、5，270，103,5, 657，064,5, 760，809,5, 729，266,4, 792，487,5, 405，678,4, 636，409、4，481，244,4, 496，629,4, 517，244,5, 190，805,5, 320，902,4, 425，405,4, 503，118、5，163，973,4,425，405,5,013，603,5,397，619,4, 478，910,5, 429，860,5, 457，486、5，537，137,5, 314，747,5, 474，843,4, 908，240,5, 320，902,4, 740，420,4, 576，867、4，446，174,4, 830，911,4, 554，181和4，877，680 ;其全部内容在此通过引用而加入本文。然而，传统的纸基底例如上述的那些，在平衡耐水性、表面强度和运行性方面上仍然是不足的，特别是如果用作适于胶印和喷墨(基于染料和/或颜料)记录的双重用途片材时。因此，需要赋予纸基底这种优越性能和功能。


图I :包含在本发明的纸基底中的纸基底的一个例举实施方式的第一截面图。图2 :包含在本发明的纸基底中的纸基底的一个例举实施方式的第二截面图。图3 :包含在本发明的纸基底中的纸基底的一个例举实施方式的第三截面图。图4 :表明本发明具有改善的耐水性的柱状图。图5 :表明本发明具有改善的表面强度(通过抗磨性衡量)的柱状图。

发明内容
本发明人发明了一种组合物，当将其施加于纤维素纤维料片(web)时，产生具有改善的耐水性、表面强度和运行性的纸基底。这种基底可以仅用于喷墨印刷(基于染料或油墨)，或者也可以用作适于胶印和喷墨(基于染料和/或颜料)记录的双重用途片材。因此，本发明的基底可以用作仅适于喷墨印刷或适于胶印/喷墨印刷双重用途的记录片材。
该组合物可以包含溶剂(例如水)和至少一种粘合剂。粘合剂的示例包括但不局限于淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯胺、藻酸盐(alginate)、羧甲基纤维素。淀粉的示例包括，例如氧化淀粉、阳离子淀粉、乙基化淀粉、氢乙氧基化淀粉等等。此外，淀粉可以是任何类型的，包括但不局限于氧化淀粉、乙基化淀粉、阳离子淀粉和颗粒状淀粉，并优选以水溶液的方式使用。用于本发明优选实施方式中有效的淀粉的实例是在玉米、木薯、马铃薯和其他植物中通过聚合葡萄糖单元而合成的天然存在的糖。可以用于实施本发明的是所有这些淀粉以及通过使淀粉与合适的化学或酶试剂反应衍生出来的改性型淀粉，例如淀粉醋酸酯、淀粉酯、淀粉醚、磷酸淀粉、黄原酸化淀粉、阴离子淀粉、阳离子淀粉等等。有用的淀粉可以通过已知方法制备或从商业来源获得。例如，合适的淀粉包括来自 Penford Products 的 PG-280,来自 St. Lawrence Starch 的 SLS-280,来自 NationalStarch的阳离子淀粉CatoSize 270以及来自Poly Sciences, Inc.的轻丙基的No. 02382 ；CatoSize 270和KoFilm 280 (所有都来自National Starch)以及PG-280乙基化淀粉以及AP颗粒状淀粉。当使用聚乙烯醇时，可以通过水解聚醋酸乙烯酯(PVA)来生产聚乙烯醇(PVOH)。 乙酸酯基被醇基取代且水解作用越高表示更多的醋酸酯基已经被取代。水解作用/分子量越低，则PVOH的粘度越小且水溶性越好。虽然所述PVOH可以具有任何的水解百分比，但PVOH的水解百分比可以为例如100%-75%的范围。基于所述组合物中的固体的总重量，所述组合物可以包含任何量的粘合剂，包括70重量％-99重量％、80重量％-98重量％以及85重量％_96重量％。基于所述组合物中的固体的总重量，所述组合物可以包含 70、75、78、80、82、84、85、86、88、90、92、94、95、96、97、98和99重量％的粘合剂，包括其中任意和所有的范围和子范围。所述组合物也可以包含至少一种染料定色剂(dye fixative)。染料定色剂的示例包括含氮化合物。所述含氮化合物可以是无机的或有机的，优选有机的。合适的含氮化合物、低聚物和聚合物是包含一个或多个季铵官能团的那些化合物。所述官能团可以广泛地进行改变并包括取代和未取代的胺、亚胺、酰胺、氨基甲酸酯、季铵基、双氰胺等等。这些物质的实例为多胺、聚乙烯亚胺、二烯丙基二甲基氯化铵(DADMAC)的共聚物、乙烯基吡咯烷酮(VP)与季铵化二乙基氨基乙基甲丙烯酸酯(DEAMEMA)的共聚物、聚酰胺、阳离子聚氨酯乳胶、阳离子聚乙烯醇、聚烷基胺双氰胺共聚物、胺缩水甘油基加成聚合物、聚[氧化亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基]二氯化物以及聚胍如聚(环六亚甲基双胍)。所述含氮化合物可以具有任意的分子量，该分子量可以等于或小于100，000道尔顿，优选等于或小于约50，000以及更优选小于大约10，000。所述分子量可以是100、200、500、1000、2000、3000、5000、10000、25000、50000 和 100000，包括其中任何和所有的范围和子范围。这些物质的实例是聚烷基胺双氰胺共聚物、聚[氧化亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基]二氯化物以及多胺。其他实例包括低分子量阳离子聚合物例如聚烷基胺双氰胺共聚物、聚[氧化亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基]二氯化物。更进一步，所述含氮化合物包括低分子量聚烷基胺双氰胺共聚物。有阳离子官能团连接其上的修饰的聚(乙烯醇)_共-聚(乙烯胺)聚合物的示例也是有用的含氮物质，例如在美国公开专利申请US2005/0020729以及PCT申请W02003054030中发现的那些物质，这两份申请的全部内容在此通过引用加入本文。作为含氮物质包括的阳离子乳胶聚合物的示例是在美国公开专利申请US2005/0020729中的那些物质，其全部内容在此通过弓I用加入本文。染料定色剂的其他示例是在美国专利6，764，726 (其全部内容在此通过引用而全部加入本文)中的那些物质，以及来自Buckman商品名为Bubond60在商业上可获得的分子量为2，OOO道尔顿的那些物质。在一个实施方式中，染料定色剂可以与光学增亮剂联合使用，例如作为复合物。这种复合物可以是例如，通过将染料定色剂共价键合到光学增亮剂而形成的。用于本发明方法实践中的光学增亮剂(“OBAs”)可以广泛进行改变并且任何用于或可以用于增亮机械或牛皮纸浆的普通OBA都可以与所述染料定色剂联合使用。光学增亮剂是类染料荧光化合物，其可以吸收人眼不可见的短波紫外光并将其作为较长波长的蓝光发出。从而人眼感觉至IJ更高的白度并由此增大白度。这可以提供增大的亮度并可以胶印出基底例如纸的天然黄色光。用于本发明的光学增亮剂可以广泛地进行改变并包括任意合适的光学增亮剂。这种增亮剂的概述可以在例如“Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry, SixthEdition,2000Electronic Release, OPTICAL BRIGHTENERS—Chemistry of TechnicalProducts”中找到，其全部内容在此通过引用而加入本文。美国专利5，902, 454,6, 723，846、6，890，454,5, 482，514,6, 893，473,6, 723，846,6, 890，454,6, 426，382,4, 169，810 和 5，902，454描述了其他的光学增亮剂，它们的全部内容在此通过引用而加入本文。美国专利申请公开 US 2007/0193707、US 2004/014910 和 US 2003/0013628 以及 WO 96/00221 描述了其他的光学增亮剂，它们的全部内容在此通过引用而加入本文。有用的光学增亮剂的例子是4，4’-双(三嗪胺)_ 二苯乙烯-2，2’-二磺酸、4，4’-双(三唑-2-基)二苯乙稀-2, 2’ - 二横酸、4，4’ - 二苯并咲喃基_联苯、4，4’ -( 二苯)-二苯乙稀、4，4’ - 二苯乙稀基-联苯、4-苯基-4’ -苯并噁唑基-二苯乙烯、二苯乙烯基-萘并三唑、4-苯乙烯基-二苯乙烯、双(苯并噁唑-2-基)衍生物、双(苯并咪唑-2-基)衍生物、香豆素、吡唑啉、萘二甲酰亚胺、三嗪基-芘、2-苯乙烯基-苯并噁唑或-萘并噁唑、苯并咪唑-苯并呋喃或草酰替苯胺。大部分商业上可获得的光学增亮剂都是基于二苯乙烯、香豆素和吡唑啉化学性质，并且它们可以优选用于实施本发明。用于实施本发明的更优选的光学增亮剂为在纸工业上一般使用的基于二苯乙烯化学性质的光学增亮剂，例如4，4’-二氨基二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸及其盐的1，3，5-三嗪基衍生物，其可以携带额外的磺基，例如在2、4和/或6位。商业上可获得的二苯乙烯衍生物的示例是来自Ciba Geigy商品名为“Tinopal”、来自Clariant商品名为“Leucophor”、来自Lanxess商品名为“Blankophor”以及来自3V商品名为“Optiblanc”的那些物质，例如基于二苯乙烯二磺酸酯、四磺酸酯和六磺酸酯的光学增亮剂。当然，如果染料定色剂共价连接至与上述那些物质具有类似性质的OBAs上，则OBA的化学性质在本质上可以从阴离子变化到阳离子，例如基于阳离子二苯乙烯的0ΒΑ。以与OBA的复合物的形式或者也可以作为OBA的染料定色剂的示例是商业上可获得的来自Clariant商品名为Leucophor FTS的物质。这种染料定色剂/OBA双重功能的化合物和/或配制物的其他示例包括当OBA是阳离子性而非阴离子性的那些物质。更进一步，其示例可以在美国专利7，060，201和6，890，454中找到，其全部内容在此通过引用而加入本文。所述组合物可以包含任何量的含氮化合物，基于在所述组合物中的淀粉的总干重，包含0. 01-10重量％、0. 1-7重量％、0. 5-6重量％以及I重量％_6重量％。基于在所述组合物中的淀粉的总干重，所述组合物可以包含O. 01,0. 05,0. 1,0. 5、I. O、I. 5,2. 0,2. 5,3. O、3. 5,4. 0,4. 5,5. 0,6. 0,7. 0,8. 0,9. O和10. O重量％的粘合剂，包括其中任意和所有的范围
和子范围。所述组合物也可以包含交联剂。所述交联剂可以是任何能够交联淀粉的羟基和/或染料定色剂的官能团的化学试剂。所述交联剂可以是甲醛、脲、甲醛/脲树脂、三聚氰胺、甲醛/三聚氰胺树脂、酸酐、马来酸酐、酐、金属盐、含硼化合物、含硼盐、金属含硼化合物、硼酸盐、硼酸钠、铵盐、锆盐、AZT、乙二醛、嵌段乙二醛例如商业上可获得的来自Clariant的那些物质(称为“Cartbond TSI”)。嵌段乙二醛的示例是具有活性基团的那些物质、这些活性基团在空间或化学上嵌段以使该化合物在未达到某一温度之前这些基团不会起反应。该温度可以是任意温度，在某些情况下该温度可以大于150 °F或甚至至少160 °F。所述组合物可以包含任何量的含氮化合物，基于在所述组合物中的淀粉的总干重，包含O. 01-7重量％、0. 1-5重量％、大于O. 5-4重量％以及I重量％_3重量％。基于在所述组合物中的淀粉的总干重，所述组合物可以包含O. 01,0. 05,0. 1,0. 5、I. O、I. 5,2. 0,2. 5、3. 0,3. 5,4. 0,4. 5,5. 0,6. 0,7. 0,8. 0,9. O和10. O重量％的粘合剂，包括其中任意和所有的·范围和子范围。所述组合物可以任选包含至少一种无机盐。合适的无机盐可为单价和/或二价和/或三价并可以包含任何水平的所述无机盐的水合物。无机盐的示例是元素周期表第I、2和13族的那些的无机盐及其水合物，包括一水合物、二水合物、三水合物、四水合物等等。所述盐的阳离子可以优选是钠、钙、镁和铝。所述无机盐的阳离子的阴离子平衡离子可以是任何平衡离子。所述平衡离子的示例包括有机平衡离子、磷酸根、硫酸根和卤素例如氯离子、溴离子、氟离子等和/或氢氧根。最优选的无机盐是氯化钠和/或氯化钙。所述无机盐是任选存在的，它可以以任意量存在，基于所述淀粉的总干重，包含1-50重量％和8-37重量 ％。所述无机盐可以是 1、5、8、10、15、20、25、30、35、36、37、38、39、40、42、45、47 和 50 重量％，包括其中的任意和所有范围和子范围。此外，在所述组合物中还可以存在的其它任选组分包括颜料、分散剂、荧光染料、表面活性剂、消泡剂(defoaming agents)、防腐剂、颜料、粘合剂、pH调节剂、涂敷脱模剂(coating releasing agent)等等。所述组合物可以与纤维素纤维料片接触以制造本发明的纸基底。所述纤维可以是合成的。合成纤维的示例可以是由聚烯烃纤维制成的那些。这种合成纤维是商业上可获得的，例如来自DuPont商品名为“Tyvex”。所述纤维可以是再生纤维和/或原生纤维。再生纤维与原生纤维的不同之处在于所述纤维经历过至少一次干燥处理。所述纤维的来源可来自于软木和/或硬木。此外，本发明的纸基底所包含的软木和/或硬木纤维可以通过物理和/或化学方法改性。物理方法的示例包括但不局限于电磁和机械法。电改性方法包括但不局限于涉及使所述纤维与电磁能源例如光和/或电流接触的方法。机械改性方法包括但不局限于涉及使非生物物体与所述纤维接触的方法。这种非生物物体的示例包括具有尖锐和/或钝边缘的那些物体。这种方法也涉及例如切割、捏和、捣碎、刺穿等方法。化学方法的示例包括但不局限于传统的化学纤维改性法。该纤维改性法的示例可以是但不局限于在专利 6，592，717,6, 582，557,6, 579，415,6, 579，414,6, 506，282,6, 471，824,6, 361，651、6，146，494、Hl, 704,5, 698，688,5, 698，074,5, 667，637,5, 662，773,5, 531，728,5, 443，899、5，360，420,5, 266，250,5, 209，953,5, 160，789,5, 049，235,4, 986，882,4, 496，427、4，431,481,4, 174,417,4, 166,894,4,075, 136 和 4, 022, 965 中的那些改性法，上述专利的
全部内容在此通过引用而加入本文。本发明的基底包含有效量的上述组合物和/或所述组合物内的组分。有效量的所述组合物和/或所述组合物内的组分可以涂敷于纤维素纤维料片。术语有效量是指为了获得如下所述的良好的耐水性、表面强度和运行性的平衡所必需的量。虽然所述组合物的有效量可以是为了获得基底的一个或多个下述性能和/或物理性质的任意量，但所述组合物的有效量优选是将其加入使得所述纸基底每吨料片包含50-150磅淀粉所需的量。淀粉的量可以是50、60、70、80、90、100、110、120、130、140和150磅/吨纸，包括其中任何和所有的范围和子范围。此外，所述组合物的有效量优选是将其加入使得纸基底每吨料片包含O. 1-15磅的染料定色剂所需的量。染料定色剂的量可以是 O. 1,0. 2,0. 5、I、I. 5、2、2· 5、3、3· 5、4、4· 5、5、5· 5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 和 15 磅 / 吨料片，包括其中任何和所有的范围和子范围。此外，所述组合物的有效量优选是将其加入使得纸基底每吨料片包含O. 01-15磅的交联剂所需的量。交联剂的量可以是O. 01,0. 02,0. 05、
0.08、0· 1、0· 2、0· 3、0· 4、0· 5、0· 6、0· 7、0· 8、0· 9、I. O、I. I、I. 2、I. 3、I. 4、I. 5、I. 6、I. 7、I. 8、
1.9,2. 0,2. 2,2. 5,2. 8,3. 0,3. 2,3. 5,4. 0,4. 5、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14 和 15 磅 / 吨料片，包括其中任何和所有的范围和子范围。所述基底可以具有一种或多种改善的性质，即提高由基底所形成的记录片材的图像耐水性。虽然有多种方式可以测量耐水性，但在下文将描述本文范围内涉及的耐水性测试。应当注意到下述的测试与ASTM test F2292-03非常相似，其全部内容在此通过引用而加入本文。当然，也将指出它们的任何差异。如果将固体颜料(solid color)印刷在片材或纸上并将印刷部分溃浸到水中，有的油墨将会溶解到水中，使得所剩图像褪色或不够黑。浸溃到水中之前和之后，用光学显像密度计测量所述印刷固体(printed solid)的密度(黑度)。所述密度读数的差值可以用浓度损失(“DL%”)来表示。所述方法包括将固体颜料色条印刷在纸上，将该色条的一半在去离子水中于23° C下浸溃60秒,然后将纸风干。通过反射型显像密度计(X-Rite,Macbeth.Etc.)读取该色条浸溃(ODw)和非浸溃(ODtj)部分的光密度。浓度损失百分比(“DL%”)定义为DL%=[ (ODw-ODtj) /OD0] X 100。在此式中，正的DL%表示水浸后密度增加。我们并不希望受缚于任何理论，认为密度增加是因为油墨染料的重新分配，这提供了更均匀的油墨覆盖。认为负的DL%表示样品经受水浸之后油墨染料被冲掉，而这是不希望的。DL%优选为约-10%到约15%。DL%更优选为约-5%到约15%。DL%最优选为约0%到约15%。DL%可以为-10%、-7%、-5%、_3%、0%、3%、5%、7%、10%、12%和15%，包括其中任何和所有的范围和子范围。所述基底可具有增强的表面强度。增强的表面强度的示例是增强的抗磨性，其通过按照标准Tappi Test T 476om_06的Taber磨耗(Taber Abrasion)来测量，该标准的全部内容在此通过引用而加入本文。所述Taber磨耗可以是任意量，包括小于大约75、小于约60、小于50和小于40mg/1000转。所述Taber磨耗可以是小于约75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5mg/1000转，包括其中任何和所有的范围和子范围。所述基底可具有增强的运行性。增强的运行性的示例通过以下示例来例证使用下述化学试剂和条件、用下述胶印机测试可以印刷多少标准辊的基底(标准辊宽为36英寸、直径为50英寸且芯为3英寸)。印刷机-RDP Drent Goebel 4彩色印刷机印刷速度-在第一辊上1300fpm，然后在所有其他辊上1400fpm润版液(fountainsolution) - Prisco H8P+润版液的PH - 3. 7润版液的浓度-4盘司每加仑(οζ· per gallon)温度设定(AWS系统)-60° F 电导标准-开始时1800mmhos油墨-Zeller-GmellinUVAlux顺序-第一打印单元-断开(无压印滚筒)第二打印单元-断开(无压印滚筒)第三打印单元-鲜红-预混合PMS 186第四打印单元-标准黑色板-Fuji Barilla positive橡皮布(Blanket)- Day 9500 3 ply周闱宇气备件-68 ° F和32%相对湿度该测试是为了确定，在该胶印机板由于来自于与板接触的基底的污染和/或沉积而必须更换或清洗之前，有多少标准辊被运行通过。使用这种测试，本发明的基底，当被置于标准辊中，在胶印机板由于来自于与板接触的基底的污染和/或沉积而必须更换或清洗之前，可以通过大于半个标准辊，优选大于一个标准辊，更优选至少两个标准辊以及最优选至少三个标准辊。当传统的基底按照上述方法按照时，在胶印机板由于来自于与板接触的基底的污染和/或沉积而必须更换或清洗之前，并不能通过半个标准辊和通常大于一个辊。根据TAPPI METHOD T 1213sp_03测量，本发明的纸基底可以具有任何黑色光学印刷密度。所述黑色光密度可以为0.8-2. 0，更优选I. 9-1. 5。所述黑色光密度可以为
0.8,0. 9、I. O、I. 05、I. 06、I. 07、I. 08、I. 09、I. 10、I. 11、I. 12、I. 13、I. 14、I. 15、I. 16、I. 17、
1.18,1. 19、1.2、1.3、1.4和I. 5，包括其中任何和所有的范围和子范围。基底的Hercules施胶度测定值(Sizing Test Value “HST”)可以是任意的HST。所述HST按照TAPPI 530pm-89的方法来测量。在本发明优选的实施方式中，HST优选为约I秒-约400秒，包括1-200秒、小于100秒、小于50秒和小于10秒。所述HST可以是I、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、35、40、45、50、60、70、80、90、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375和400秒，包括其中任何和所有的范围和子范围。所述基底可以具有任意的基重，包括10-40磅/1300平方英尺、15_30磅/1300平方英尺、18-28磅/1300平方英尺和约20和24磅/1300平方英尺。所述基重可以是10、15、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、35 和 40 磅 /1300 平方英尺，包括其中任何和所有的范围和子范围。所述基底可以具有任意的密度，包括0. 5-1. 0,0. 6-0. 9,0. 65-0. 85和0. 7-0. 8g/cm3。所述密度可以是 O. 5,0. 55,0. 6,0. 65,0. 7,0. 72,0. 74,0. 75,0. 76,0. 78,0. 8,0. 85、O. 9、0. 95和I. Og/cm3，包括其中任何和所有的范围和子范围。本发明的组合物可以内部加入或涂敷到纤维素纤维料片的表面，从而制造本发明的基底。优选表面涂敷。表面涂敷的示例是施胶压制机和/或涂布机。所述施胶压制机可以是本领域公知的施胶压制机。例如，所述施胶压制机可以是搅拌施胶压制机(puddlemode size press)(如倾斜的、垂直的、水平的)或计量施胶压制机(如刀刃计量的(blademetered)、棒计量的(rod metered))等。所述涂布机可以是本领域中公知的涂布机。例如，所述涂布机可以是刮刀涂布机或气刀涂胶机、线棒涂布机、迈尔棒式涂布机(Meyer rodcoater)、反转辊式涂布机、挤压式涂布机、凹板或反向凹板式涂布机、幕帘式涂布机、浸溃涂布机和喷雾涂布机等等。图1-3显示了在本发明纸基底中的纸基底I的不同实施方式。图I显示了具有纤维素纤维料片3和组合物2的纸基底1，其中组合物2具有最小的对纤维素纤维料片3的渗透。当将组合物涂敷到纤维素纤维料片上时，可实施该实施方式。 图2显示了具有纤维素纤维料片3和组合物2的纸基底1，其中组合物2渗透到纤维素纤维料片3中。所述纸基底I的渗透层4限定了其中至少所述组合物渗入所述纤维素纤维和位于所述纤维素纤维之中的区域。所述渗透层可以为至少部分所述纸基底的整个横载面的 I-99%ο 包括所述纸基底的 1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95和99%，包括其中任何和所有的范围和子范围。例如，当在涂敷法之前将组合物加入到纤维素纤维中时，可以实施该实施方式，如果需要可以与随后的涂敷法相结合。例如，加入点可位于施胶压制机处。图3显示了具有纤维素纤维料片3和组合物2的纸基底1，其中所述组合物2大致均匀分布遍及所述纤维素纤维料片3。例如，当在涂敷法之前将组合物加入到所述纤维素纤维时，可以实施该实施方式，如果需要可以与随后的涂敷法相结合。例举的加入点可在造纸过程中的湿部(wet 611(1)、薄还(1:11；[11 stock)和厚胚(thick stock)处。所述纸基底可以通过使所述组合物的任意组分与所述纤维素纤维相继和/或同时进行接触从而制得。更进一步地，所述接触可以以可接受的浓度水平发生，该浓度水平使得本发明所述纸基底包含任何上述量的纤维素和施胶液的组分。所述接触可发生在造纸方法中的任何时候，包括但不限于厚胚、薄坯、流浆箱(head box)、施胶压制机和涂布机。其它加入点包括成衆池(machine chest)、原料箱和风扇泵的吸水管。优选地，所述组合物的组分可一起和/或在单个和/或分离的涂层中相结合而预先配制，并通过施胶压制机和/或涂布机涂敷到所述纤维料片上。当将所述组合物涂敷到所述纤维素纤维料片上时，特别是用施胶压制机时，其中涂敷的组合物的量可以是1-300磅(干燥)/吨料片(dry lbs/ton of web),包括50-150、75-125和80-100磅(干燥)/吨料片。涂敷到所述料片上的组合物的量可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、125、130、140、150、160、170、180，190、200、225、250、275 和 300 磅(干燥)/ 吨料片，包括其中任何和所有的范围和子范围。在一个实施方式中，所述粘合剂可以通过施胶压制机以典型的施胶量涂敷以制造施胶料片。然后，涂布机可同时或相继涂敷包含染料定色剂和/或交联剂的组合物。在这种情况下，所述涂布机可将任何量的染料定色剂和/或交联剂配置于所述施胶料片上，包括O. 25-25,0. 5-10和I. 5_5磅(干燥)/吨料片。在此实施方式中，涂敷到所述料片上的染料定色剂和 / 或交联剂的量可以是 O. 25,0. 5,0. 75,1. 0,1. 25,1. 5,1. 75,2. 0,2. 25,2. 5、
2.75,3. 0,3. 25,3. 5,3. 75,4. 0,4. 25,4. 5,4. 75、5、6、7、8、9、10、12、15、20 和 25 磅(干燥)/
吨料片，包括其中任何和所有的范围和子范围。本发明的纸或纸板可以用已知的传统方法进行制备。用于形成和制造和施加涂敷配制物到纸基底上的方法和装置在纸和纸板领域是公知的。例如参见上述参考的G. A. Smook和其中引用的所有文献，且其全部内容在此通过弓I用而加入本文。所有这些已知方法可用来实施本发明且不再进行详细描述。必需的一种或多种含氮有机物质和一种或多种淀粉和任选存在的组分可以溶解或分散在适当的液态介质中，优选水中，并可以通过任何合适的技术涂敷到所述基底上。本发明的纸基底可用于喷墨印刷方法中。本发明的一个实施方式涉及包括将水性 记录液按照成像图案施加到本发明的记录片材上的方法。本发明的另一个实施方式涉及以下印刷方法，其包括(I)将本发明的记录片材加入包含水性油墨的喷墨印刷设备中，和
(2)使油墨(基于染料和/或颜料)的小液滴按成像图案喷射到所述记录片材上，从而在该记录片材上产生图像。喷墨印刷方法是公知的，并且例如在美国专利4，601，777、美国专利4，251，824、美国专利4，410，899、美国专利4,412, 224和美国专利4，532，530中进行了描述，这些专利中的每一个的全部内容在此通过引用而加入本文。在一个特别优选的实施方式中，印刷设备使用热喷墨方法，其中按成像图案将喷嘴中的油墨选择性地加热，从而使得该油墨的小液滴按成像图案喷射。本发明的记录片材也可以用于任何其他的印刷或成像方法，例如采用笔式绘图机的印刷、采用激光打印机或复印机的成像、采用油墨笔的手绘、胶印法等等，只要用来成像的调色剂或油墨与记录片材的油墨接收层相容即可。
具体实施例方式将参考以下实施例来描述本发明。这些实施例旨在说明并且本发明不局限于在实施例中给出的原料、条件或工艺参数。所有份数和百分率以重量单位计，除非另有说明。实施例实施例I(A)施胶压制组合物的制备使用以下程序制备一系列施胶压制组合物。在实验室中使用低剪切混合器制备组合物。将一定量预煮的淀粉添加到混合容器中，然后加入Bubond60或Leucophor FTS染料定色剂，然后在适当的剪切作用下加入已经溶解在剩余水中的交联剂。用于本申请中所需的固体在14-16%的范围内，其取决于系统对施胶压制处理粘性的耐受力以及所需的卷收(pick up)ο该述组合物和详细说明在以下表I中给出。表I :测试的施胶压制组合物
组合物淀粉，份染料定色剂，份交联剂，份
~ 60OO
权利要求
1.一种纸基底，包含纤维素纤维料片和涂布在所述料片上的组合物，所述组合物的量有效地使所述基底的按DL%测得的耐水性为-10到15，按Taber磨耗试验测得的表面强度小于75mg/1000转，并且运行性为在所述基底置于宽为36英寸、直径为50英寸且芯为3英寸的辊中时，能够连续运行所述辊总长度的一半以上，所述组合物包含 至少一种粘合剂，所述粘合剂具有羟基； 至少一种染料定色剂，所述染料定色剂含有一个或多个季铵官能团；和 至少一种交联剂，所述交联剂能够与所述粘合剂的所述羟基和所述染料定色剂的所述官能团交联。
2.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述组合物进一步包含至少一种颜料。
3.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述组合物进一步包含至少一种无机盐。
4.如权利要求I所述的纸基底，其中，基于所述组合物中固体的总重量，所述至少一种粘合剂以85重量％-98重量％的量存在。
5.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述至少一种粘合剂包含淀粉，并且基于所述组合物中淀粉的总重量，所述至少一种染料定色剂以O. 5重量％-10重量％的量存在。
6.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述至少一种粘合剂包含淀粉，并且基于所述组合物中淀粉的总重量，所述至少一种交联剂以O. 5重量％-5重量％的量存在。
7.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述至少一种粘合剂是选自淀粉、改性淀粉和聚乙烯醇中的至少一种。
8.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述至少一种染料定色剂是选自聚胺、聚烯亚胺和光学增亮剂含氮化合物复合物中的至少一种。
9.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述至少一种交联剂是选自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一种。
10.如权利要求I所述的纸基底，包含 基于所述组合物中的固体的总重量，85重量％-98重量％的包含淀粉的至少一种粘合剂； 基于所述组合物中固体的总重量，O. 5重量％-10重量％的至少一种染料定色剂；和 基于所述组合物中固体的总重量，O. 25重量％-5重量％的至少一种交联剂。
11.如权利要求I所述的纸基底，其中， 所述至少一种粘合剂选自淀粉和聚乙烯醇； 所述至少一种染料定色剂选自聚胺、聚烯亚胺和光学增亮剂含氮化合物复合物；和 所述至少一种交联剂选自乙二醛和嵌段乙二醛。
12.如权利要求I所述的纸基底，其中，所涂布的所述组合物的量有效地使所述基底的按DL%测得的耐水性为-5到15。
13.如权利要求I所述的纸基底，其中，所涂布的所述组合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗试验测得的表面强度小于60mg/1000转。
14.如权利要求I所述的纸基底，其中，所涂布的所述组合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗试验测得的表面强度小于50mg/1000转。
15.如权利要求I所述的纸基底，其中，所涂布的所述组合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗试验测得的表面强度小于40mg/1000转。
16.如权利要求I所述的纸基底，其中，所涂布的所述组合物的量有效地使所述基底在置于宽为36英寸、直径为50英寸且芯为3英寸的辊中时，能够连续运行至少两个所述辊的长度。
17.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述组合物进一步包含至少一种无机盐，所述无机盐包含选自主要由钙和镁组成的组中的至少一种阳离子。
18.如权利要求I所述的纸基底，其中 所述至少一种粘合剂包含淀粉； 所述至少一种染料定色剂包含阳离子性光学增亮剂；和 所述至少一种交联剂是选自选自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一种。
19.如权利要求18所述的纸基底，其中，所述阳离子性光学增亮剂是阳离子性的基于二苯乙烯的光学增亮剂。
20.如权利要求I所述的纸基底，其中，所述交联剂是选自乙二醛、嵌段乙二醛和酸酐中的至少一种。
21.—种制造如权利要求I所述的纸基底的方法，包括在施胶压制机或在涂布机上使纤维料片与所述组合物接触。
22.一种施胶或涂敷组合物，包含 基于所述组合物中固体的总重量，85重量％-98重量％的具有羟基的至少一种粘合剂； 基于所述组合物中的所述至少一种粘合剂的总重量，O. 5重量％-10重量％的至少一种染料定色剂，所述染料定色剂含有一个或多个季铵官能团并且选自由聚[氧化亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基二氯化物]和光学增亮剂组成的组，所述光学增量剂选自由以下物质组成的组4，4’ -双(三嗪胺)-二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸、4，4’ -双(三唑-2-基)-二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸、4，4’ - 二苯并呋喃基-联苯、4，4’ - ( 二苯)-二苯乙烯、4，4’ - 二苯乙烯基-联苯、4-苯基-4’ -苯并噁唑基-二苯乙烯、二苯乙烯基-萘并三唑、4-苯乙烯基-二苯乙烯、双(苯并噁唑-2-基)衍生物、双(苯并咪唑-2-基)衍生物、香豆素、吡唑啉、萘二甲酰亚胺、三嗪基-芘、2-苯乙烯基-苯并噁唑、或2-苯乙烯基-萘并噁唑、苯并咪唑-苯并呋喃和草酰替苯胺；和 基于所述组合物中的所述至少一种粘合剂的总重量，O. 25重量％-5重量％的至少一种交联剂，所述交联剂能够与所述粘合剂的所述羟基和所述染料定色剂的所述官能团交联。
23.如权利要求22所述的组合物，进一步包含至少一种颜料。
24.如权利要求22所述的组合物，进一步包含至少一种无机盐，基于所述组合物中固体的总重量,所述至少一种无机盐的量为I重量％至10重量％。
25.如权利要求22所述的组合物，其中，所述至少一种粘合剂是选自淀粉、改性淀粉和聚乙烯醇中的至少一种。
26.如权利要求22所述的组合物，其中，所述至少一种染料定色剂是选自聚胺、聚烯亚胺和光学增亮剂含氮化合物复合物中的至少一种。
27.如权利要求22所述的组合物，其中，所述至少一种交联剂是选自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一种。
28.如权利要求22所述的组合物，其中， 所述至少一种粘合剂选自淀粉和聚乙烯醇；所述至少一种染料定色剂选自由聚[氧化亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基(二甲基亚氨基)亚乙基二氯化物]和光学增亮剂组成的组，所述光学增量剂选自由4，4’ -双(三嗪胺)_ 二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸和4，4’ -双(三唑-2-基)_ 二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸组成的组；并且所述至少一种交联剂选自由乙二醛和嵌段乙二醛组成的组。
29.如权利要求24所述的组合物，其中，所述至少一种无机盐选自由钠、钙、镁和铝盐组成的组。
30.如权利要求29所述的组合物，其中，所述至少一种无机盐选自由氯化钠和氯化钙组成的组。
31.如权利要求29所述的组合物，其中，所述至少一种无机盐是钙盐。
32.如权利要求29所述的组合物，其中，所述至少一种无机盐是氯化钙。
33.如权利要求25所述的组合物，其中，所述至少一种粘合剂是淀粉。
34.如权利要求25所述的组合物，其中，所述至少一种粘合剂是改性淀粉。
35.如权利要求25所述的组合物，其中，所述至少一种粘合剂是聚乙烯醇。
36.如权利要求25所述的组合物，其中，所述至少一种粘合剂是淀粉和聚乙烯醇。
37.一种纸基底，其中，所述纸基底包含权利要求22至36中任一项所述的组合物。
全文摘要
本发明涉及一种施胶或涂敷组合物(2)，当其被施加到纸基底时，可以制造出具有改善的耐水性和表面强度的基底，所述表面强度通过抗磨性来衡量。此外，本发明还涉及包含所述组合物(2)的纸基底(1)以及使用和制造该纸基底和组合物的方法。
文档编号B41M5/52GK102887005SQ201210403
公开日2013年1月23日 申请日期2008年5月21日 优先权日2007年5月21日
发明者迈克尔·F·凯尼格, 凯皮尔·M·辛 申请人:国际纸业公司