低不透明度的剥离纸、剥离纸背衬和方法

专利名称：低不透明度的剥离纸、剥离纸背衬和方法
技术领域：
本发明涉及剥离纸、剥离纸背衬和相关方法，特别关于具有提高的光学性能以及适用于感光元件例如LED(发光二极管)传感器的剥离纸和剥离纸背衬。
背景技术：
剥离纸通常用于临时保存平坦物体，例如标签，其需要可容易地分离。通常用剥离纸保存的物体都有粘合层，剥离纸帮助保护该粘合层不会在物体准备使用之前降解。例如，通过标签施加装置使标签的粘合面与剥离纸片材接触，使标签可被储存、运输和处理。
剥离纸的大部分形式都包括涂覆有隔离涂层的剥离纸背衬。隔离涂层可包含润滑剂，例如硅酮，其可阻碍粘合。当其与粘合剂接触时，会发生某些粘合，但粘合剂会保持完整。有限的粘合使得物体在准备使用之前能保持原状。
对于各种应用，包括标签分配应用，需要自动感应物体在剥离纸片材上的位置。这通常是由LED传感器执行，例如对射式LED传感器。对射式LED传感器通过将光束从发射器照射到接收器上并测量光线打到接收器时的变化，来检测物体的位置。在发射器和接收器之间通过的物体会临时阻碍或改变接收器接收到的光。通过接收器检测这种变化，触发接收器发出指示物体存在位置的信号。
对射式LED传感器依赖于对比度，对比度是在光照状态下(即当只有剥离纸位于光束轨迹上时)接收器接受到的光强度与在黑暗状态下(即当剥离纸和被检测的物体都位于光束轨迹上时)接收器接受到的光强度的比值。为达到高的对比度，在光照状态下必须比在黑暗状态下有显著更高的光透射率。在光照状态下光透射率的提高可通过提高透过剥离纸的光透射率来实现。
已知气泡会阻碍透过纸的光透射率。带有很少气泡的纸产品，例如高密度纸产品，通常会有更高的光透射率。一些高密度纸产品，例如玻璃纸和超级砑光牛皮纸，已被用作剥离纸。高密度纸产品通常通过超级砑光法而制备，其中将纸压到非常高压力的辊间。然而，在许多造纸设备中无法使用超级砑光装置。在使用时，超级砑光通常是离线操作的。由于它们的操作要求，高密度纸产品的制备是非常昂贵的。
发明概述在此公开了剥离纸和剥离纸背衬的实施方式，还公开了本发明剥离纸和剥离纸背衬制备方法的实施方式。剥离纸背衬可与剥离纸区别开，因为它不包括隔离涂层，例如硅酮隔离涂层。然而，剥离纸背衬通常使一个主表面成形以支持隔离涂层。剥离纸背衬可与隔离涂层一起构成剥离纸。
本发明的剥离纸和剥离纸背衬可包括纤维网和染料，例如这样的染料，使其成形以提高剥离纸或剥离纸背衬的光透射性能。例如，该染料可为黄色和/或红色染料。在这些实施方式的一些中，染料分布遍及纤维网。也可通过将其它成分或组分添加到剥离纸或剥离纸背衬中，使其透射率能得到所需的提高。例如，可增加一种或多种片材，例如一种或多种带有成形的特殊色彩设计和/或图案以提高透射率的半透明材料。
本发明的剥离纸和剥离纸背衬的实施方式可提高特定范围波长的光透射率，例如由红色、绿色、蓝色或白色LED或其组合发射出的光的波长范围。例如，本发明实施方式中的一些在红色LED所特有的约680nm波长处具有约40％～约80％，或约50％～约80％的光透射率。这些和其它实施方式可具有约4000秒～约10000秒的Gurley密度，例如约4000秒～约8000秒。在国际照明委员会(International Commissionon Illumination)的L*a*b*标准上，本发明公开的剥离纸和剥离纸背衬实施方式具有正的b*值，例如b*值在约+6～约+20之间。
纤维网可位于覆盖在其一个或两个主表面上的芯板之内。例如，本发明的剥离纸背衬可包括位于芯板第一主表面上的第一涂层，和位于芯板第二主表面上的第二涂层，其中第一涂层成形以支持隔离涂层，第一涂层包含粘土，例如约60％～约80％的粘土。第一涂层还可包含淀粉、类淀粉材料、胶乳或其组合物。在本发明的一些实施方式中，第一涂层包含淀粉或类淀粉材料和交联剂。第二涂层也可包含淀粉和/或类淀粉材料，例如，其可充分渗透到芯板中，以提高整体剥离纸背衬或剥离纸的透光性能。
本发明的一些方法涉及制备剥离纸或剥离纸背衬，该剥离纸或剥离纸背衬成形以与特定类型的带有光源的光驱动位置检测传感器一起使用。这些方法可包括选择与剥离纸或剥离纸背衬一起使用的传感器类型；和计算选定类型的传感器的光源透过剥离纸或剥离纸背衬的光透射率。这些方法还可包括改性该剥离纸或剥离纸背衬，以提高光透射率，从而提高光学检测过程中的对比度，并改进其性能。在一些实施方式中，基于染料对在由光源发出的波长处对透过剥离纸或剥离纸背衬的光透射率的影响来选择染料，并将该染料加到剥离纸或剥离纸背衬的至少一部分中，对剥离纸或剥离纸背衬进行改性。例如，光源可为红色LED，例如，染料是黄色染料、红色染料或其组合。
本发明制备剥离纸或剥离纸背衬的方法，可包括形成包含造纸原料和染料的混合物，选择所述染料以提高剥离纸或剥离纸背衬在由红色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED或其组合产生的波长范围内的光透射性能。例如，染料可为黄色染料、红色染料或其组合。该混合物可成形为片材，其第一主表面上涂覆有第一涂层。该片材也可经过热软砑光。为制备剥离纸，可在第一涂层上涂覆隔离涂层。这些方法的实施方式还可包括在片材的第二主表面上涂覆第二涂层。第二涂层可包含淀粉或类淀粉材料，该淀粉或类淀粉材料充分渗透到片材中。例如，该热软砑光步骤可包括在约500pli～约2000pli的压力下砑光，和/或砑光以达到约4000秒～10000秒的Gurley密度。
还公开了提高在光学传感操作中剥离纸和剥离纸背衬的透射率。例如，这些方法可包括改性剥离纸或剥离纸背衬，以降低剥离纸或剥离纸背衬吸收和/或反射的传感光的量。例如，本发明的一些方法中包括加入使其成形以提高剥离纸或剥离纸背衬光透射性能的染料。该染料的颜色选择至少部分是基于在光学检测操作过程中剥离纸或剥离纸背衬接触到的光的颜色。
附图简要说明

图1是包含芯板和第一涂层的剥离纸背衬实施方式的横截面示意图。
图2是包含芯板、第一涂层和第二涂层的剥离纸背衬实施方式的横截面示意图。
图3是包含如图2所示的剥离纸背衬和隔离涂层的剥离纸实施方式的横截面示意图。
图4是显示随黄色染料浓度的增加，常规剥离纸背衬和三种本发明的剥离纸背衬实施方式在可见光谱的不同波长处的光透射率百分比的图表。
图5是显示四种分别染有黄色、红色、绿色和蓝色的手抄纸在可见光谱的不同波长处的光透射率百分比的图表。
图6是显示四种分别染有黄色、红色、绿色和蓝色的手抄纸在可见光谱的不同波长处吸收和散射比的图表。
发明详述本发明中的以下术语可如下缩写吸收(K)、立方厘米(cc)、发光二极管(LED)、轻质隔离衬垫(LWRL)、微米(μm)、纳米(nm)、印刷表面粗糙度(parker print surf)(PPS)、磅(lb)、磅每线英寸(pli)、散射(S)、平方英尺(ft2)、超级砑光牛皮纸(SCK)、纸浆和造纸工业技术协会(Technical Association of the Pulp and PaperIndustry)(TAPPI)。
除非另外说明，此处所用的所有技术和科学术语的含义都与本发明所属技术领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。除非另外有上下文明确地指出，单数用语“一个(a或an)”、“该(the)”包含了所指示物的复数形式。除非另有上下文明确指出，术语“或”包括“和”。术语“包括”指 “包含”。除非另外指出，此处所述的所有涂覆量均指干涂层重量。同样地，除非另外指出，涂层中各种组分的百分比都是干重量百分比。
在此公开了剥离纸和剥离纸背衬的实施方式，还公开了制备和使用剥离纸和剥离纸背衬的方法。通常，本发明的剥离纸和剥离纸背衬都设计用于进行光学检测或传感的装置中，例如安装LED传感器或者其它类型的光源的位置，以将能量作用在剥离纸或剥离纸背衬上。
为达到可接受的可靠性，许多LED传感器都需要具有至少约3∶1的对比率。因此，在一些实施方式中，单独透射过剥离纸的光的量必须比透过剥离纸和待检测物体(例如可以是标签)组合的光的量大很多，例如至少比其大约3倍。本发明的剥离纸和剥离纸背衬通常被设计成具有更高的光透射性能，这样就提高了LED传感器检测到的光照条件和黑暗条件间的对比度。
普遍可获得且较便宜的红色LED是用于贴标签检测和其它包含剥离纸应用的LED传感器中最普遍的光源。通常的红色LED光源会发射出波长主要在约660nm～约700nm的光。其它可能有用的光源包括红外、红色、绿色、蓝色和白色LED，及其组合。本发明的剥离纸和剥离纸背衬的一些实施方式特别设计为在由特定LED传感器光源发出的波长处具有提高的透光率。例如，一些实施方式设计为在由红外、红色、绿色、蓝色或白色光源或其组合发出的波长处具有提高的透光率。
本发明公开的许多组分和处理步骤通常能够提高剥离纸和剥离纸背衬在宽波长范围内的透光率。其它组分和处理步骤在一些波长处比其它波长处具有更好的效果。因为红色LED是LED传感器中最常采用的光源，因此本发明公开的一些组分和处理步骤都特别设计为能够提高在由红色LED发射的波长处的透光率，例如波长范围在约660nm～约700nm处。当然，此处本发明的概念也可扩展到提高其它波长处的透光率，包括由其它类型的LED发射的波长，例如红外、绿色、蓝色或白色LED或其组合。
剥离纸和剥离纸背衬的结构和组分图1是本发明剥离纸背衬10的一种实施方式的横截面示意图，包括在第一主表面16上带有第一涂层14的芯板12。图2是本发明剥离纸背衬18的一种实施方式的横截面示意图，包括芯板12、在第一主表面16上的第一涂层14和第二主表面22上的第二涂层20。第二主表面22与第一主表面16相对。图3是本发明剥离纸24的一种实施方式的横截面示意图，包括图2中所示的剥离纸背衬18和第一涂层14上的隔离涂层26。图1-3不是按比例绘制的。
芯板芯板通常为剥离纸背衬提供结构上的整体性。芯板可包括纤维网，例如由木质纸浆获得的纤维素纤维。例如，芯板可由牛皮纸制浆方法得到的漂白化学纸浆制得，包括硬木纤维型、软木纤维型，或两者。当然，也可使用其它类型的芯板。
第一涂层第一涂层可作为隔离涂层的基底。在本发明的许多实施方式中，第一涂层可促进不渗透性，这是剥离纸背衬耐受隔离涂层渗透的程度。在大多数应用中，优选的隔离涂层是硅酮隔离涂层。当在具有良好不渗透性的第一涂层上涂覆时，需要较少的硅酮就可形成均匀的隔离涂层。硅酮是一种昂贵的材料，因此降低形成隔离涂层所需的硅酮量会显著降低产品的总体成本。在本发明的一些剥离纸背衬实施方式中，第一涂层在亲水和憎水溶液中都具有良好的不渗透性。这是很有用的，因为硅酮涂层可与水性溶剂或有机溶剂一起涂覆。
例如，第一涂层的涂覆量可以是足以充分提高剥离纸背衬不渗透性的涂覆量，其范围可为例如约5.0lbs/3000ft2(263lbs/ton)～约8.5lbs/3000ft2(442lbs/ton)，例如约5.5lbs/3000ft2(289lbs/ton)～约7.5lbs/3000ft2(395lbs/ton)，或者约6.0lbs/3000ft2(316lbs/ton)～约6.5lbs/3000ft2(347lbs/ton)。
第一涂层可包含粘土作为主要成分，例如高岭粘土。粘土通常覆盖在芯板底层的纤维上，以防止隔离涂层接触到这些纤维。这提高了剥离纸背衬的不渗透性。有用的粘土类型可具有不同的颗粒尺寸。例如，白土涂料(coating clay)，例如No.1或No.2白土涂料，通常的粒度分布为约80％的颗粒直径小于2μm，而粗糙的分层粘土通常的粒度分布为约60％的颗粒直径小于2μm。粗糙的分层粘土在覆盖芯板的纤维时通常比白土涂料更有效。然而，白土涂料在涂布机上比粗糙分层粘土具有更好的流动性。本发明的一些实施方式包含白土涂料和粗糙分层粘土的组合物。白土涂料与粗糙分层粘土的比例可以不同，例如，约40∶60～约80∶20，例如约60∶40～约70∶30，或者约65∶35～约75∶25。
在本发明的一些实施方式中，第一涂层包含粘土的百分含量和/或粘土的涂覆量足以在第一主表面上涂覆芯板的纤维。例如，第一涂层可包括约60％～约80％的粘土，例如约70％～约80％的粘土，或者约74％～约78％的粘土。粘土的涂覆量可为，例如约3.9lbs/3000ft2(205lbs/ton)～约5.3lbs/3000ft2(279lbs/ton)，例如约4.6lbs/3000ft2(242lbs/ton)～约5.3lbs/3000ft2( 279lbs/ton)，或者约4.9lbs/3000ft2(258lbs/ton)～约5.1lbs/3000ft2(268lbs/ton)。
除了粘土，第一涂层可包含淀粉或类淀粉物质。这些物质是也可提高不渗透性的成膜剂。高分子量的淀粉和类淀粉物质通常比低分子量的淀粉和类淀粉物质具有更高的成膜性能。适用的淀粉和类淀粉物质包括改性的马铃薯淀粉、改性的玉米淀粉、聚乙烯醇、羧甲基化的纤维素，及其组合物。有用的淀粉和类淀粉物质具有的碱流动性指数可为，例如约40cc～约80cc，例如约55cc～约80cc，或者约60cc～约80cc。
在本发明的一些实施方式中，第一涂层包含淀粉或类淀粉物质的百分含量和/或淀粉或类淀粉物质的涂覆量足以形成提高不渗透性的网络。例如，第一涂层可包括约2.0％～约6.0％的淀粉或类淀粉物质，例如约3.0％～约5.0％，或者约3.5％～约4.0％。淀粉或类淀粉物质的涂覆量可为，例如约0.13lbs/3000ft2(6.9lbs/ton)～约0.40lbs/3000ft2(21.0lbs/ton)，例如约0.20lbs/3000ft2(10.5lbs/ton)～约0.33lbs/3000ft2(17.4lbs/ton)，或者约0.23lbs/3000ft2(12.1lbs/ton)～约0.26lbs/3000ft2(13.9lbs/ton)。
第一涂层还可包含乳胶。如同淀粉和类淀粉材料一样，乳胶是可提高不渗透性的成膜剂。适用的乳胶类型的一种实施方式是羧化苯乙烯丁二烯聚合物。
在本发明的一些实施方式中，第一涂层包含乳胶的百分含量和/或乳胶的涂覆量足以形成提高不渗透性的网络。例如，第一涂层可包括约15％～约25％的乳胶，例如约17％～约22％的乳胶，或者约18％～约20％的乳胶。乳胶的涂覆量可为，例如约1.0lbs/3000ft2(52.6lbs/ton)～约1.7lbs/3000ft2(89.5lbs/ton)，例如约1.1lbs/3000ft2(57.9lbs/ton)～约1.5lbs/3000ft2(78.9lbs/ton)，或者约1.2lbs/3000ft2(63.2lbs/ton)～约1.3lbs/3000ft2(68.4lbs/ton)。
第一涂层还可包含交联剂。交联剂可用以降低淀粉或类淀粉物质的溶解性，使其在后续加工中不会再次润湿。适当类型的交联剂的一种实施例是乙二醛树脂。
在本发明的一些实施方式中，第一涂层包含交联剂的百分含量和/或交联剂的涂覆量足以使淀粉或类淀粉物质的溶解性充分降低。例如，第一涂层可包括约0.5％～约1.5％的交联剂，例如约0.6％～约1.2％的交联剂，或者约0.75％～约1.0％的交联剂。交联剂的涂覆量可为，例如约0.03lbs/3000ft2(1.6lbs/ton)～约0.10lbs/3000ft2(5.3lbs/ton)，例如约0.04lbs/3000ft2(2.1lbs/ton)～约0.08lbs/3000ft2(4.2lbs/ton)，或者约0.05lbs/3000ft2(2.6lbs/ton)～约0.07lbs/3000ft2(3.7lbs/ton)。
隔离涂层隔离涂层可涂覆在本发明的剥离纸背衬上形成剥离纸。剥离纸背衬可制备成具有隔离涂层或不具有隔离涂层的形式，或以这样的形式销售。在一些实施方式中，剥离纸背衬可由第一实体(entity)进行制备和销售，而由第二实体购买。然后第二实体用隔离涂层进行涂覆，并将整体的剥离纸销售给最终用户。
隔离涂层通常包含硅酮作为主要成分。硅酮隔离涂层可通过例如交联工艺进行涂覆。一些硅酮可在催化剂存在下通过进行缩合反应进行交联。关于隔离涂层的其它细节可从例如US 6,008,310中得到，该专利引入本发明作为参考。实验表明隔离涂层对剥离纸的光透射性能影响很小，或者没有影响。
第二涂层本发明的剥离纸和剥离纸背衬的一些实施方式中包括位于芯板第二主表面上的第二涂层。第二涂层可用来防止卷曲并提高光透射率。
第二涂层的总涂覆量可为，例如约0.5lbs/3000ft2(26.3lbs/ton)～约3.5lbs/3000ft2(184.2lbs/ton)，例如约0.5lbs/3000ft2(39.5lbs/ton)～约2.0lbs/3000ft2(105.3lbs/ton)，或者约0.75lbs/3000ft2(26.3lbs/ton)～约1.5lbs/3000ft2(79.0lbs/ton)。
第二涂层可包含淀粉或类淀粉物质作为主要成分。适用于加入到第二涂层中的淀粉和类淀粉物质类型包括乙基化的玉米淀粉、氧化的玉米淀粉、过硫酸铵改性的玉米淀粉、酶改性的玉米淀粉，及其组合物。淀粉或类淀粉物质可例如约5％～约30％的固体，例如约10％～约25％的固体，或者约18％～约22％的固体进行涂覆。
优选使用低分子量的淀粉和类淀粉物质加到第二涂层中，例如淀粉和类淀粉物质的碱流动性指数(fluidity numbers)为例如约30cc～约80cc，例如约40cc～约60cc，或者约45cc～约55cc。具有较高碱流动性指数的淀粉和类淀粉物质通常比具有较低碱流动性指数的淀粉和类淀粉物质具有较低的粘度。较低的粘度使得这种物质可充分渗透到芯板中并填充芯板中的一些气泡。对这些气泡的填充通常会降低散射，并提高光透射率。
在本发明的一些实施方式中，第二涂层包含淀粉或类淀粉物质的百分含量和/或淀粉或类淀粉物质的涂覆量足以充分防止卷曲和/或充分渗透到芯板中。例如，第二涂层可包括约20％～约80％的淀粉或类淀粉物质，例如约45％～约65％，或者约50％～约60％。淀粉或类淀粉物质的涂覆量可为，例如约0.2lbs/3000ft2(10.5lbs/ton)～约0.8lbs/3000ft2(42lbs/ton)，例如约0.45lbs/3000ft2(23.6lbs/ton)～约0.65lbs/3000ft2(34lbs/ton)，或者约0.5lbs/3000ft2(26.3lbs/ton)～约0.6lbs/3000ft2(31.6lbs/ton)。
染料本发明的剥离纸和剥离纸背衬还可包含染料。染料可加到剥离纸和剥离纸背衬的各个部分中。在一些实施方式中，染料加到芯板中。例如，染料可以和纤维网混合在一起，为产品提供充分均匀的颜色。
已发现染料能够提高本发明的剥离纸和剥离纸背衬透过LED传感器发出的光的能力。发现不同的染料影响不同波长处的光透射率。例如，黄色染料和较小程度的红色染料被发现可提高在红色LED传感器发出的波长处的光透射率。因此，希望使用红色LED传感器的实施方式可用黄色染料、红色染料或其混合物染色。希望使用包括其它光源的传感器的实施方式可用适当的染料染色以提高在由这些光源发出的波长处的光透射率。在芯板中包括黄色染料的实施方式中，黄色染料的量可为，例如约1.0盎司每吨～约6.5盎司每吨，例如约1.8盎司每吨～约6.5盎司每吨。
制备剥离纸和剥离纸背衬本发明剥离纸和剥离纸背衬的制备方法可通过如下步骤实现形成芯板，涂覆第一和第二涂层和热软砑光整体产品。这些步骤可采用常规造纸设备完成。例如，板芯可使用Fourdrinier造纸机或具有双线成型部分通过连续工艺形成。Fourdrinier造纸机包括“湿端”，纸浆在此处混合然后沉积在筛网上、受压并干燥。在造纸机的片材成型部分之前，在湿端处可加入染料。这通常会促进染料均匀加入到芯板中。
在包括第一涂层和第二涂层的实施方式中，这些涂层可分别或同时涂覆。可使用多种涂布机来涂覆第一涂层和/或第二涂层，包括刮刀涂布机、辊式涂布机、凹板涂布机、幕式涂布机和计量尺寸压力涂布机。在一些实施方式中，用刮刀涂布机和辊式涂布机分别涂覆第一涂层和第二涂层。刮刀涂布机和辊式涂布机可以是同时双边涂覆应用系统的一部分，例如双流式涂布机。在另外的实施方式中，第一涂层和第二涂层可在分开的位置进行涂覆，例如含约45％～约68％的固体，例如含约55％～约65％的固体，或者含约52％～约62％的固体。
本发明的剥离纸和剥离纸背衬可进行砑光。例如，本发明的剥离纸和剥离纸背衬可进行热软砑光。在一些实施方式中，剥离纸或剥离纸背衬在热软砑光工艺中用两个夹子在线砑光。砑光辊可被加热到，例如约150～约400，例如约200～约300。夹子可承载压力为例如约500pli～约2000pli，例如约750pli～约1800pli，或者约1000pli～约1500pli。
剥离纸和剥离纸背衬的性能本发明的剥离纸背衬通常与常规剥离纸背衬(例如由未涂覆的超级砑光牛皮纸制备的剥离纸背衬)具有不同的性能。表1示出了未涂覆的超级砑光牛皮纸的典型实例的各种性能数值。
表1 未涂覆的超级砑光牛皮纸(常规)实例的性能

b*值表示在由国际照明协会规定的L*a*b*色彩模型中的蓝色-黄色。所有的颜色都可用该模型表示。通常用来高精确度地表示颜色。负的b*值表示蓝色比黄色多，正的b*值表示黄色比蓝色多。随着b*值增大，黄色的比重也随之增大。b*值可由分光光度计进行测量，例如HunterLab LabScan分光光度计。
与超级砑光牛皮纸相比，本发明的剥离纸和剥离纸背衬的实施方式通常具有较低的密度。一些实施方式的Gurley密度为约4000秒～约10000秒，例如约4000秒～约8000秒，或者约4000秒～约7000秒。常规地，随着密度的增大会使得光透射率增大。然而，密度的增大需要昂贵的工艺，例如超级砑光。本发明剥离纸和剥离纸背衬的实施例也可具有较高的密度，但在这些实施方式中通常不需要较高的密度就可达到可接受的光透射率。因此，为降低制备成本，许多实施方式的密度都比常规的剥离纸和剥离纸背衬更低。其它特征(例如染料)补偿了这些密度，从而为这些实施方式提供可接受的光透射率。
本发明剥离纸和剥离纸背衬的实施方式，特别是希望与红色LED传感器一起使用的实施方式，在国际照明委员会L*a*b*标准中，比常规剥离纸和剥离纸背衬具有更高的b*值。一些实施方式具有正的b*值，例如b*值为约+6.0～约+20，约+8.0～约+13，或者约+9.0～约+11.0。例如，可通过调整染料的用量和类型，例如黄色染料的用量和类型，来调整b*值。
一些常规的高密度纸产品，包括一些形式的玻璃纸，都带些黄色。这种颜色可以是纸中各种组分的正常结果，可促进在某些波长处的光透射率，例如在红色LED发出的波长处。因此，本发明的一些实施方式染色来模仿某些高密度纸产品的自然色。
本发明的剥离纸和剥离纸背衬可成形以具有足够的光透射率使连续光线LED传感器可进行操作，例如带有红外、红色、绿色、蓝色或白色LED光源或其组合的连续光线LED传感器。如上所述，通常红色LED光源发出的光的波长通常为约660nm～约700nm。该范围的中心为约680nm。本发明的一些剥离纸和剥离纸背衬在约680nm处的光透射率为约40％～约80％，例如约50％～约80％，或者约52％～约80％。
本发明的一些实施方式包括有染料，该染料选择以提高由特定类型LED光源产生的波长处的光透射率，例如红色、绿色、蓝色或白色LED光源或其组合。如上所述，黄色染料特别适用于提高由红色LED光源产生的波长处的光透射率。黄色染料也可用于提高其它波长处的光透射率。其它颜色的染料也可用于提高各种波长处的光透射率，尽管它们可在某些波长处比其它波长处具有更显著的影响。
实施例提供下述实施例以说明本发明某些特定的实施方式。其它未限定于具体特征的实施方式与下述实施例一致。
实施例1本实施例描述了一种本发明剥离纸背衬的示例性实施方式。本实施例包括以图2中所示结构排列的芯板、第一涂层和第二涂层。
芯板包括来自牛皮纸制浆工艺的漂白化学浆，包含硬木和软木纤维类型。黄色染料以约1.9盎司/吨加入到芯材中。黄色染料是由ClariantCorporation(Muttenz，Switzerland)提供的CARTOSOLYellow 3GF。
第一涂层包含约100份粘土、约5份淀粉、约25份乳胶和约1份交联剂。该第一涂层的涂覆使得粘土、淀粉、乳胶和交联剂的涂覆量分别为约5.0lbs/3000ft2(260lbs/ton)、约0.25lbs/3000ft2(13lbs/ton)、约1.2lbs/3000ft2(66lbs/ton)、约0.05lbs/3000ft2(2.7lbs/ton)。第一涂层的总涂覆量为约6.5lbs/3000ft2(340lbs/ton)。粘土是比值为约70∶30的No.2白土涂料和粗糙分层粘土的组合物。No.2白土涂料是由J M Huber Corporation(Editon，New Jersey)提供的HYDRASPERSE。粗糙分层粘土是由Engelhard(Iselin，New Jersey)提供的NUSURF。淀粉是由Western Polymer(Moses Lake，Washington)提供的WESTCOTE 3080改性的马铃薯淀粉。乳胶是由Dow Chemical(Midland，Michigan)提供的XU-30895.5羧化苯乙烯丁二烯。交联剂是由BASF(Ludwigshafen，Germany)提供的CURESAN199改性的乙二醛树脂。
第二涂层包含以约16％的固体涂覆的低分子量乙基化玉米淀粉。第二涂层的涂覆量为约1.0lbs/3000ft2(52.6lbs/ton)。淀粉是由PenfordProducts(Englewood，CO)提供的PG290。
本示例性剥离纸背衬实施方式的一些测得的性能如表2中所示。
表2 示例性剥离纸背衬实施方式的性能

通过与表1中的常规剥离纸背衬进行比较，本示例性剥离纸背衬具有更高的b*值和更低的Gurley密度。
实施例2本实施例描述了用于制备实施例1中所述剥离纸背衬的方法。在Fourdrinier造纸机的湿端混合漂白的化学浆和黄色染料。在受压和干燥后，使用同时双边涂覆应用系统中的刮刀涂布机和辊式涂布机分别涂覆第一和第二涂层。随后用热软砑光的两个夹子对涂覆产品进行在线砑光。砑光辊被加热到约200～约250，负载到500pli～约1000pli。
实施例3本实施例描述了对本发明剥离纸背衬的某些实施方式的光透射率进行检测的一些光透射测试结果。这些测试是采用HunterLab UltraScansphere spectrophotometer进行的。该装置的光学传感器以漫射照明和8°角度进行操作。测试样品放置在1英寸直径的测试端口上。外部光线作用在每个样品上。然后用该装置测量透射的光。每个样品沿可见光谱(475nm～750nm)收集透射数据。
图4示出了下述4个样品沿可见光谱的透射百分比(1)未涂覆的超级砑光牛皮纸(SCK)；(2)试验1剥离纸背衬；(3)试验2剥离纸背衬；和(4)2.5mil的无染料轻质隔离衬垫。表3中示出了试验1剥离纸背衬、试验2剥离纸背衬和2.5mil的无染料轻质隔离衬垫的性能。
表3 试验1剥离纸背衬、试验2剥离纸背衬和2.5mil的轻质隔离衬垫(LWRL)的性能

图4中突出显示了由通常的红色LED光源发出的主要波长范围(660nm～700nm)。如图4所示，随着剥离纸背衬b*值的增大，沿大部分可见光谱大部分区域的光透射率也随之增大，包括660nm～700nm的范围。在b*值为+10.00处，剥离纸背衬表现出与超级砑光牛皮纸可比的光透射率。在b*值为+11.60处，剥离纸背衬表现出比超级砑光牛皮纸明显更高的光透射率。
图5示出了染有四种不同颜色(黄色、红色、绿色和蓝色)的手抄纸的透射百分率。在可见光谱的所有波长中，黄色手抄纸的光透射率均比其它手抄纸的光透射率更高。黄色手抄纸也是唯一的一种在可见光谱任何波长处均没有表现出光透射率显著降低的手抄纸。与此相比，红色、绿色和蓝色手抄纸均在可见光谱的一些部分中表现出光透射率的降低。绿色和蓝色手抄纸的降低发生在由普通红色LED发出的波长范围内。
图6示出了同一颜色手抄纸的吸收(K)和散射(S)的比值。更高的K∶S比值对应于更高的不透明度。如图所示，黄色手抄纸在可见光谱的所有波长处都具有最低的K∶S值。与图5类似，图6显示黄色手抄纸的K∶S比值在可见光谱范围内更稳定，而红色、绿色和蓝色手抄纸在可见光谱的某些部分中各自都表现出K∶S值的增大。对于绿色和蓝色手抄纸，增大的K∶S值发生在由普通红色LED发出的波长范围内。
图5和图6和本发明其它部分中的信息可用于将特定的染料与它们对不同波长处的光透射率的影响关联起来。例如，可基于图5选择染料，使得在需要提高光透射率的波长处光透射率没有降低。
由于本发明的原则可应用到许多可能的实施方式中，因此应当认识到示例性的实施方式仅是本发明的优选实施例，不应当认为是对本发明范围的限定。然而，本发明的范围由以下的权利要求进行限定。因此我们要求符合这些权利要求范围和精神的所有内容。
权利要求
1.一种剥离纸背衬，包含纤维网和黄色和/或红色染料，该剥离纸背衬在约680nm的波长处具有约40％～约80％的光透射率，使其至少一个主表面成形以支持隔离涂层。
2.权利要求1的剥离纸背衬，包含黄色染料。
3.权利要求1的剥离纸背衬，在约680nm的波长处具有约50％～约80％的光透射率。
4.权利要求1的剥离纸背衬，具有约4000秒～约10000秒的Gurley密度。
5.权利要求1的剥离纸背衬，具有约4000秒～约8000秒的Gurley密度。
6.权利要求1的剥离纸背衬，在国际照明委员会的L*a*b*标准上具有正的b*值。
7.权利要求1的剥离纸背衬，在国际照明委员会的L*a*b*标准上具有约+6.0～约+20的b*值。
8.权利要求1的剥离纸背衬，其中的黄色和/或红色染料分布遍及纤维网。
9.权利要求1的剥离纸背衬，其中的纤维网位于芯板之内，进一步包括位于芯板第一主表面上的第一涂层，和位于芯板第二主表面上的第二涂层，其中使第一涂层成形以支持隔离涂层，第一涂层包含粘土。
10.权利要求9的剥离纸背衬，其中第一涂层包含约60％～约80％的粘土。
11.权利要求9的剥离纸背衬，其中第一涂层进一步包含淀粉、类淀粉材料、胶乳或其组合物。
12.权利要求9的剥离纸背衬，其中第一涂层进一步包含淀粉或类淀粉材料和交联剂。
13.权利要求9的剥离纸背衬，其中第二涂层包含淀粉和/或类淀粉材料，该淀粉和/或类淀粉材料充分渗透到芯板中，以提高该剥离纸背衬的透光性。
14.一种剥离纸背衬，在国际照明委员会的L*a*b*标准上具有约+6.0～约+20的b*值，在约680nm的波长处具有约40％～约80％的光透射率，使其至少一个主表面成形以支持隔离涂层。
15.权利要求14的剥离纸背衬，包含黄色染料。
16.权利要求14的剥离纸背衬，包含红色染料。
17.权利要求14的剥离纸背衬，具有约4000秒～约10000秒的Gurley密度。
18.一种剥离纸背衬，包括含纤维网的芯板；位于芯板第一主表面上的第一涂层，使其成形以支持隔离涂层；光透射增强装置，用于提高芯板、第一涂层和任何涂覆的隔离涂层的光透射性能，该光透射增强装置被添加或应用在芯板上。
19.权利要求18的剥离纸背衬，在约680nm的波长处具有约40％～约80％的光透射率。
20.权利要求18的剥离纸背衬，具有约4000秒～10000秒的Gurley密度。
21.一种剥离纸背衬，包含纤维网；染料，使其成形以提高剥离纸背衬的光透射性能，其中该剥离纸背衬的至少一个主表面成形以支持隔离涂层。
22.权利要求21的剥离纸背衬，其中的染料成形以提高剥离纸背衬的光透射性能，所述光由红色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED或其组合产生。
23.一种在光学传感操作过程中提供高对比度的剥离纸，其包括隔离涂层和剥离纸背衬，其中该剥离纸背衬包含纤维网和黄色或红色染料。
24.权利要求23的剥离纸，包含黄色染料。
25.权利要求23的剥离纸，在约680nm的波长处具有约40％～约80％的光透射率。
26.权利要求23的剥离纸，在约680nm的波长处具有约50％～约80％的光透射率。
27.权利要求23的剥离纸，具有约4000秒～10000秒的Gurley密度。
28.权利要求23的剥离纸，具有约4000秒～8000秒的Gurley密度。
29.权利要求23的剥离纸，在国际照明委员会的L*a*b*标准上具有正的b*值。
30.权利要求23的剥离纸，在国际照明委员会的L*a*b*标准上具有约+6.0～约+20的b*值。
31.权利要求23的剥离纸，其中的黄色或红色染料分布遍及纤维网。
32.权利要求23的剥离纸，其中的纤维网位于芯板之内，其进一步包括位于芯板第一主表面上的第一涂层，和位于芯板第二主表面上的第二涂层，其中使第一涂层成形以支持隔离涂层，且第一涂层包含粘土。
33.权利要求32的剥离纸，其中第一涂层包含约60％～约80％的粘土。
34.权利要求32的剥离纸，其中第一涂层进一步包含淀粉、类淀粉材料、胶乳或其组合物。
35.权利要求32的剥离纸，其中第一涂层进一步包含淀粉或类淀粉材料和交联剂。
36.权利要求32的剥离纸，其中第二涂层包含淀粉和/或类淀粉材料，该淀粉和/或类淀粉材料充分渗透到芯板中，以提高剥离纸的光透射性能。
37.一种具有添加染料的对比度改善的剥离纸，选择所述的添加染料的颜色以提高透过剥离纸的光透射率，从而在光学检测操作过程中提高对比度并改进其性能。
38.权利要求37的剥离纸，在约680nm的波长处具有约40％～约80％的光透射率。
39.权利要求37的剥离纸，具有约4000秒～约10000秒的Gurley密度。
40.一种剥离纸，包含纤维网；隔离涂层；和染料，使其成形以提高该剥离纸的光透射性能，选择所述染料的颜色以提高透过剥离纸的透射率，其中染料颜色的选择至少部分基于在光学检测操作过程中该剥离纸接触到光的颜色。
41.权利要求40的剥离纸，其中使染料成形以提高该剥离纸的光透射性能，所述光由红色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED或其组合产生。
42.一种制备剥离纸或剥离纸背衬的方法，包括形成包含造纸原料和染料的混合物，选择所述的染料以提高剥离纸或剥离纸背衬透射由红色LED、绿色LED、蓝色LED、白色LED或其组合产生的波长范围内的光的性能；使所述混合物成形为片材；在该片材的一个主表面上涂覆涂层；和热软砑光该片材。
43.权利要求42的方法，其中所述的涂层是第一涂层，并进一步包括在第一涂层上涂覆隔离涂层。
44.权利要求42的方法，其中所述的涂层是第一涂层，主表面是第一主表面，其进一步包括在片材的第二主表面上涂覆第二涂层，其中第二涂层包含淀粉或类淀粉材料，该淀粉或类淀粉材料充分渗透到所述片材中。
45.权利要求42的方法，其中的热软砑光包括在约500pli～约2000pli的压力下砑光。
46.权利要求42的方法，其中的热软砑光包括的热软砑光以达到约4000秒～约10000秒的Gurley密度。
47.权利要求42的方法，其中的染料是黄色染料。
48.权利要求42的方法，其中的染料是红色染料。
49.权利要求42的方法，其中的染料是黄色和红色染料的组合物。
50.一种制备剥离纸或剥离纸背衬的方法，该剥离纸或剥离纸背衬成形以与特定类型的带有光源的光驱动位置检测传感器一起使用，所述方法包括如下步骤选择与剥离纸或剥离纸背衬一起使用的传感器类型；计算选定类型的传感器的光源透过剥离纸或剥离纸背衬的光透射率；改性所述的剥离纸或剥离纸背衬，以提高透过剥离纸或剥离纸背衬的光透射率，从而提高光学检测操作过程中的对比度，并改进其性能。
51.权利要求50的方法，进一步包括基于染料对在由光源发出的波长处透过剥离纸或剥离纸背衬的光透射率的影响选择染料，和将染料加入剥离纸或剥离纸背衬的至少一部分中。
52.权利要求51的方法，其中的光源是红色LED，染料是黄色染料、红色染料或其组合物。
全文摘要
本发明公开了剥离纸和剥离纸背衬。该剥离纸和剥离纸背衬可包含纤维网和黄色和/或红色染料。透过该剥离纸和剥离纸背衬的光透射率，例如，在约680nm的波长处可为约40％～约80％。其Gurley密度，例如，可为约4000秒～约10000秒。该剥离纸和剥离纸背衬还可具有在International Commission on Illumination(国际照明委员会)的L
文档编号D21H23/00GK1938154SQ200580005105
公开日2007年3月28日 申请日期2005年8月25日 优先权日2005年8月25日
发明者丹尼尔·G·弗里, 马修·F·沃纳梅克, 珍妮弗·利恩, 弗兰克·爱德华兹, 布鲁斯·赫普 申请人:博伊西白纸股份有限公司