具有改良光学特性的组合物和记录片材的制作方法

专利名称：具有改良光学特性的组合物和记录片材的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于造纸中的组合物。本发明也涉及制作和使用包括该组合物的纸产物(例如记录片材)的方法。
背景技术：
市场中对具有优越印刷特性和光学特性的记录片材、打印纸、书写纸等的需求正在增加。为改善亮度和白度，例如，荧光增白剂(OBA)正在以更大的量使用。然而，OBA是昂贵的，并且增加它们的使用大幅度地导致更高的产品成本。为改善印刷特性如油墨密度和干燥时间，已经使用阳离子金属。氯化钙当前用于喷墨记录介质中以改善喷墨印刷密度及干燥时间。参见，例如，2007年4月19日公开的美国专利申请公开2007/0087138，其公开了含有水溶性二价金属盐的具有改善的图像干燥时间的记录片材。其他的金属盐已经用于喷墨记录介质中。美国专利4，381，185公开了含有多价金属阳离子的纸料。美国专利4，554，181公开了具有包括水溶性多价金属盐的记录表面的喷墨记录片材。美国专利6，162，328公开了包括多种阳离子金属盐的用于喷墨印刷基材的纸胶料。美国专利6，207，258公开了含有二价金属盐的用于喷墨印刷基材的表面处理组合物。美国专利6，880，928公开了喷墨记录原纸，其具有包括多价金属盐的涂层。然而，已经发现这些阳离子添加剂中的多种添加剂降低亮度和白度。例如，氯化钙不期望地使诸如经常在施胶压榨时使用的芪基光学增白剂淬灭。克服亮度和白度的这种降低对造纸工艺带来额外成本。另一个缺点是，使用某些阳离子添加剂(如氯化钙)可能在造纸机中产生运行性问题；并且氯化钙影响施胶压榨制剂的pH。在施胶机处使用的淀粉需要窄的pH范围以起效:过高的PH可能导致淀粉变黄；太低的pH可能导致淀粉沉淀出和/或胶凝。氯化钙也可能与其他化学品(如当破碎或回收纸时，在湿部使用的那些化学品)相互作用。络合剂(如已知螯合剂，二亚乙基三胺五(甲基)膦酸(DTPA)和聚丙烯酸的协同性混合物已经用来增强化学纸浆和机械纸浆中的亮度。见，例如，美国专利7，351，764。螯合剂也已经用来制作酸稳定的碳酸钙浆。见，例如，美国专利7，033，428。美国专利申请公布2007/0062653公开了与某些螯合剂联合使用还原剂通过增加纸浆的热稳定性和减少纸浆中的发色结构来增强纸产物的亮度。在该专利中公开了螯合剂包括能够螯合过渡金属的化合物，所述过渡金属与纸浆组分形成有色产物并催化漂白的纸浆或纸产物中的成色反应。因而需要具有改良光学特性的记录片材，所述的记录片材还降低与OBA相关的成本。

发明内容
上述及其他问题由本发明解决。相当令人惊讶地，本发明人已经发现一种包含二价金属的水溶性盐、对该二价金属具有亲和力的络合剂和荧光增白剂(opticalbrightening agent)的组合物固有几个优点。当用于造纸工艺中时，本发明的一个实施方案改善了纸产物的光学特性如白度和亮度。在记录片材中，本发明的另一个实施方案显示改良的光学特性，同时期望地维持有益的印刷特性。还已经发现本发明的另一个实施方案期望地避免了造纸工艺中的沉淀和其他运行性问题。


本发明的多种实施方案连同附图一起描述，其中:图1显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对白度的影响的图形数据。图2显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对白度的影响的图形数据。图3显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对油墨密度的影响的图形数据。图4显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对油墨去除的影响的图形数据。图5显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对白度的影响的图形数据。图6显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对白度的影响的图形数据。图7显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对TAPPI亮度的影响的图形数据。图8显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对白度的影响的图形数据。图9显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对亮度的影响的图形数据。图10显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对亮度的影响的图形数据。图11显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对UV和日光老化影响的表格数据。图12显示几项发明实施方案和比较性实施方案及它们对UV和日光老化影响的图形数据。
具体实施例方式本发明的一个实施方案期望地用较低量的荧光增白剂实现改良的光学特性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的油墨特性及印刷特性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的光学特性和改良的油墨特性及印刷特性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的造纸机运行性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的光学特性和改良的机器运行性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的油墨特性及印刷特性和改良的机器运行性。本发明的另一个实施方案期望地实现改良的光学特性、油墨特性及印刷特性和改良的运行性。本发明的另一个实施方案期望地实现油墨牢固度。一个实施方案涉及组合物，该组合物包含:
二价金属的水溶性盐；对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和荧光增白剂。另一个实施方案涉及用于制作记录片材的方法，该方法包括:使包含多条纤维素纤维的纸基材与组合物接触以制作记录片材，所述组合物包含:二价金属的水溶性盐；对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和荧光增白剂。另一个实施方案涉及一种方法，该方法包括:用印刷设备在记录片材的表面上形成图像，所述的记录片材包含:包含多条纤维素纤维的纸基材；和组合物，该组合物包含:二价金属的水溶性盐；对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和荧光增白剂。另一个实施方案涉及记录片材,其包含:包含多条纤维素纤维的纸基材；和组合物，该组合物包含:二价金属的水溶性盐；对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和荧光增白剂。该组合物包括至少一种二价金属盐。当用于记录片材中时，该记录片材可以适当地含有与基材的至少一个表面接触的有效量的二价水溶性金属盐。如本文中所用，“有效量”是足够获得优良干燥时间或印刷特性的量。二价水溶性金属盐在该基材中的这个总量可以大幅度变动，条件是维持或实现想要的结果。通常，这个量是至少0.02g/m2，尽管可以使用更低或更高的量。二价水溶性金属盐的量优选地是从约0.02g/m2至约4g/m2，所述范围包括其之间的全部值及子范围，包括0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、1.5、2、2.25、2.5、2.75、3、3.25、3.5、3.75 和 4g/m2或其任意组合，并且最优选地是约0.04g/m2至约2.0g/m2。在一个实施方案中，二价水溶性金属盐的量优选地是从约0.04g/m2至约1.5g/m2。任何水溶性二价金属盐可以用于本发明的实施中。合适的二价水溶性金属盐包括但不限于含有二价钙、镁、钡、锌或这些元素任意组合的化合物。反离子(阴离子)可以是简单或复合的并且可以大幅度变动。此类物质的示例是氯化钙、氯化镁、乙酸钙、乳酸钙、EDTA钙、EDTA镁等及其组合。用于实施本发明的优选二价水溶性金属盐是水溶性钙盐，尤其是氯化隹丐。在一个实施方案中，该二价金属盐可以是二价金属阳离子的无机或有机酸盐或其组合。在一个实施方案中，水溶性金属盐可以包括钙、镁、钡、锌(II)或其它金属或其组合的卤化物、硝酸盐、氯酸盐、高氯酸盐、硫酸盐、乙酸盐、羧酸盐、氢氧化物、亚硝酸盐或其它盐或其组合。二价金属盐的一些示例包括，不限于氯化钙、氯化镁、溴化镁、溴化钙、氯化钡、硝酸钙、硝酸镁、硝酸钡、乙酸钙、乙酸镁、乙酸钡、乙酸钙镁、丙酸钙、丙酸镁、丙酸钡、甲酸钙、2-乙基丁酸钙、亚硝酸钙、氢氧化钙、氯化锌、乙酸锌及其组合。不同二价金属、不同阴离子或二者的盐的混合物或组合是可能的。如期望，可以最大化二价金属阳离子在二价金属盐中相对于该盐中阴离子的相对重量，以提供基于所应用盐的总重量的增强效能。因此，出于这个原因，例如氯化钙可能比溴化钙优选。当二价金属盐中基于摩尔所表述的相等剂量的二价金属阳离子存在于纸中时，期望油墨特性和印刷特性的相等性能。在一个实施方案中，使用一种或多种二价金属盐。在一个实施方案中，该二价金属盐在含水施胶制剂中所用的量下是可溶的。在一个实施方案中，它在约PH6至约pH9上是可溶的。含水施胶介质可以是水溶液、乳液、分散液或胶乳或胶体组合物的形式，如本领域中常规那样，术语“乳液”在本文中用来意指液体包液体型或液体包固体型的分散液，以及胶乳或胶体组合物。在一个实施方案中，该二价金属盐的水溶解度可以适当地是轻微或中度可溶至可溶的，如二价金属盐在室温的饱和水溶液所测量。水溶解度可以是从0.01mol/L和以上。这个范围包括其间全部值及子范围，包括0.01,0.05,0.1,0.5、1、1.5、2、5、7、10、15、20、25mol/L和更高。在一个实施方式中，该二价金属盐的水溶解度为0.lmol/L或更大。该组合物含有一种或多种络合剂。不特别地限制络合剂，只要它对所述二价金属(离子)具有亲和力。就此而言，该络合剂可以是对所述二价金属具有化学、物理或物理化学亲和力的任意化合物、分子或其它物质。此类亲和力的实例包括，但不应当视为限于螯合作用、给电子能力、范德华吸引、物理吸附、化学吸附、离子配对作用、离子的、静电的、金属配体的、位阻的等。此亲和力可以是可逆或不可逆的。在一个实施方案中，该亲和力导致络合剂与二价金属之间缔合以形成缔合络合物。该缔合络合物可以是电中性的，或它可以具有正电荷或轻微正电荷。该缔合络合物可以从与任意数目络合剂缔合的任意数目二价金属离子产生。金属对络合剂之比可以适当地是10:1至1:10，或是其间任意值或子范围，包括10、9、8、7、6、5、4、3、2、1任一者至1、
2、3、4、5、6、7、8、9、10 任一者。在一个实施方案中，因缔合作用产生的缔合络合物的水溶解度可以适当地是轻微或中度可溶至可溶的，如该缔合络合物在室温的饱和水溶液所测量。该水溶解度可以是从0.01mol/L和以上。这个范围包括其间全部值及子范围，包括0.01,0.05,0.1,0.5、1、1.5、2、5、7、10、15、20、25mol/L和更高。在一个实施方式中，该缔合络合物的水溶解度为0.lmol/L或更大。该缔合络合物可以是无色的或它可以具有颜色。在一些应用中可能有利的是，该缔合络合物是水溶并且无色的。在一个实施方案中，该缔合络合物与溶液相中或在固相中或这二者中的荧光增白剂兼容。只要络合剂和二价金属之间存在某种缔合作用和/或相互作用，不特别地限制该亲和力的性质。不希望受理论约束，假设该络合剂可以“装入”此二价金属，同时在该金属离子上仍留下会有助于优良油墨固定的一些多余正电荷。也可能的是，含有足够有机分子表面的复合笼型缔合物将比金属离子单独兼容于荧光增白剂而更兼容于该荧光增白剂(例如防止该荧光增白剂从溶液沉淀)。在一个实施方案中，该络合剂可以包括一种或多种供电子原子，如氮、氧、磷、硫
坐寸ο络合剂的一些实例包括有机膦酸酯、磷酸酯、羧酸、二硫代氨基甲酸酯、EDTA盐、EGTA 盐、DTPA 盐、冠醚、EDTA(CAS60-00-4)、EDTA 二钠盐[6381-92-6]、EDTA 四钠盐[194491-31-1]、EDTA 三钠盐、EDTA 二钠镁盐[14402-88-1]、EDTA 二钠钙盐、EDTA 二铵盐[20824-56-0]、EDTA 二钾盐[25102-12-9]、EDTA 三钾盐[65501-24-8]、EDTA 二锂盐[14531-56-7]、EDTA四甲基铵盐、EDTA钙盐、EDTA镁盐、EDTA铝盐、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚山梨醇酯、聚-4-苯乙烯磺酸盐、甘油缩甲醛、甲脒亚磺酸、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸钙、有机膦酸酯、有机磷酸酯、羧酸、二硫代氨基甲酸酯、山梨醇、山梨酸、纤维素醚、CMC纤维素、羟乙基纤维素、PEG、PEG衍生物、PPG、PPG衍生物、离子液体、1_ 丁基_3_甲基-咪唑鎗硫氰酸盐及其盐。组合是可行的。离子液体的实例包括基于烷基咪唑鎗盐(S卩，甲基咪唑鎗盐(如来自BASF)和磷鎗盐(如来自Cytec))的那些离子液体。阴离子可能是卤化物、硫酸酯或烷基硫酸酯、四氯铝酸酯、乙酸酯、硫氰酸酯、水杨酸酯、六氟磷酸酯、六氟硼酸酯、二辛基磺基琥珀酸酯、癸酸酯，十二烷基苯磺酸酯。烷基咪唑鎗盐的其他常见实例可以包括，但不限于1-乙基-3-甲基咪唑鎗硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎗乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎗甲基硫酸盐、1- 丁基-3-甲基咪唑鎗硫氰酸盐(或乙酸盐或甲基硫酸盐或乙基硫酸盐)。在一些实施方案中，可能有利的是单独或联合使用EDTA(CAS60-00-4)、EDTA 二钠盐[6381-92-6]、EDTA 四钠盐[19 4491-31-1]、EDTA 三钠盐、EDTA 二钠镁盐[14402-88-1]、EDTA 二钠钙盐作为络合剂。 在一个实施方案中，术语“有机膦酸酯”可以指膦酸HP(O) (OH)2的有机衍生物，其含有单C—P键，如HEDP (CH3C(OH) (P(O) (OH)2)、1-羟基_1，3-丙二基双膦酸((HO)2P(O)CH(OH)CH2CH2P(O) (OH)2));优选地含有毗邻(靠近)C—P键的单 C—N 键，如 DTMPA ((HO) 2P (O) CH2N [CH2CH2N (CH2P (O) (OH) 2) 2] 2)、AMP (N (CH2P (O)(OH) 2) 3)、PAPEMP ((HO) 2P (O) CH2) 2NCH (CH3) CH2 (OCH2CH (CH3)) 2N (CH2) 6N (CH2P (0) (OH) 2) 2)、HMDTMP ((HO) 2P (0) CH2) 2N (CH2) 6N (CH2P (0) (OH) 2) 2)、HEBMP (N (CH2P (0) (OH) 2) 2CH2CH20H)、其盐等。组合是可行的。在一个实施方案中，术语“有机磷酸酯”可以指磷酸P(O) (OH)3的有机衍生物，其含有单C—P键，包括三乙醇胺三(磷酸酯)(N(CH2CH20P(0) (0H)2)3)、其盐等。组合是可行的。在一个实施方案中，术语“羧酸”可以指含有一个或多个羧基-C(O)OH的有机化合物，优选地指含有毗邻(靠近)C--CO2H键的单C—N键的氨基羧酸，如EDTA ((HO2CCH2) 2NCH2CH2N (CH2CO2H) 2) ,DTPA ((HO2CCH2) 2NCH2CH2N (CH2CO2H) CH2CH2N (CH2CO2H) 2)等，和其碱金属盐及碱土金属盐。组合是可行的。在一个实施方案中，术语“ 二硫代氨基甲酸酯”可以指单体二硫代氨基甲酸酯、聚合的二硫代氨基甲酸酯、聚二烯丙基胺二硫代氨基甲酸酯、2，4，6-三巯基-1，3，5-三嗪，亚乙基双二硫代氨基甲酸酯二钠，二甲基二硫代氨基甲酸酯二钠、其盐等。组合是可行的。在一个实施方案中，该络合剂是膦酸酯。在一个实施方案中，该膦酸酯是二亚乙基三胺五亚甲基膦酸(DTMPA)及其盐。
在一个实施方案中，该络合剂是羧酸。在一个实施方案中，该羧酸酯选自二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)及其盐和乙二胺四乙酸(EDTA)及其盐。在一个实施方案中，该络合剂是一种或多种离子液体。离子液体的实例是1-丁基-3-甲基-咪唑鎗-硫氰酸盐。在另一个实施方案中，该络合剂是一种离子液体和另一种(非离子液体)络合剂的组合。络合剂的量是没有特别限制的。在施胶制剂中使用淀粉时，该络合剂可以按范围为约0.01Lb/100Lb淀粉至约100Lb/100Lb淀粉的量存在。该范围包括其间全部值及子范围，包括约 0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5、0.6,0.7,0.8,0.9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、99 和IOOLb络合剂/IOOLb淀粉。如果没有使用淀粉，则该络合剂可以按范围为约0.0lLb/吨纸至约IOOLb/吨纸的量存在。该范围包括其间全部值及子范围，包括约0.01,0.02,0.03,0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、99 和 IOOLb 络合剂 / 吨纸。在一个实施方案中，络合剂的量的范围为约0.1至约IOLb/吨纸。该组合物含有一种或多种荧光增白剂，在本文中有时称作荧光增白剂(opticalbrightener)或0ΒΑ。一般而言，荧光增白剂是荧光染料或颜料，它们吸收紫外辐射并在可见光谱内更高的波长(蓝色)上再发射该辐射，因而在添加至纸浆配料(stock furnish)时实现纸片材的白色、明亮外观。代表性荧光增白剂包括，但不限于唑类、联苯类、香豆素类、呋喃类、芪类、离子增白剂，包括阴离子、阳离子和阴离子(中性)化合物，如从EasternColor&Chemical C0.(Providence, R.1.)可获得的 Eccobrite 和 Eccowhite 化合物；萘酰亚胺类；批嗪类(pyrazene);取代(例如，磺化)的苗类，如从ClariantCorporation (Muttenz,瑞士)可获得的Leucophor 系列的突光增白剂和来自CibaSpecialty Chemicals (巴塞尔,瑞士)的Tinopal ;此类化合物的盐,包括但不限于此类增白剂的碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、有机盐和铵盐；和一种或多种前述试剂的组合。在一个实施方案中，荧光增白剂选自二磺化、四磺化和六磺化芪基OBA及其组合。在一个实施方案中，二价金属盐，络合剂和荧光增白剂的有效剂量是为实现想要的亮度和白度，又维持优良油墨特性及印刷特性而必需的量。不特别地限制荧光增白剂的量，只要获得了由造纸领域普通技术人员轻易决定的想要的白度和/或亮度即可。在施胶组合物中使用时，该荧光增白剂可以按范围为每100磅施胶剂(例如，乙基化淀粉)的10至100磅的任何量添加。这个范围包括其间全部值及子范围，包括 10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 和 100 磅。在另一个实施方案中，该荧光增白剂可以基于纸产物(如记录片材)的重量以范围为约0.005至约4重量百分数的量添加。该范围包括其间全部值及子范围，基于纸产物的重量，包括约 0.005,0.006,0.007,0.008,0.009,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.06,0.07,0.08,0.09、
0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9、1、2、3 和 4 重量百分数。例如，该组合物可以在造纸工艺中的任意点处添加至漂白的纸浆或纸产物。添加点的一些实例包括，但不限于(a)向消潜池中的纸浆料中；(b)向在贮存、混合或转移池中的漂白阶段期间或之后的纸浆中；(c)在其中pH为碱性(并且经通过终末D阶段漂白时，PH会降低，这将使络合剂固定在浆纤维内部或表面上)的终末脱漂白(debleaching)阶段之前添加EDTA或DTPA ； (d)向在漂白、洗涤及脱水，随后滚筒干燥或急骤干燥后的纸浆中；(e)在除垢器(cleaner)之前或之后；(f)在通向造纸机流浆箱的冲浆泵之前或之后；(g)向造纸机白水中；(h)被喷淋或喷洒到流浆箱形成之后但湿压榨之前的正在移动的湿纸幅上；(i)向贮料仓或节约装置中；(j)在使用例如施胶机、涂布机或喷淋杆的压榨部中；(k)在使用例如施胶机，涂布机或喷淋杆的干燥部中；(1)在使用胶片箱(wafer box)的压光机上；(m)在机外涂布机或施胶机中的纸上；和/或(η)在卷绕控制单元(curlcontrol unit)中。组合是可行的。添加该组合物的确切位置将取决于涉及的具体设备、正在使用的确切工艺条件等。在一些情况下，可以在一个或多个位置处添加所述二价金属盐、络合剂和荧光增白剂中的一种或多种用于最佳效果。应用可以通过造纸工艺中常规使用的任何手段进行，所述手段包括通过〃分批进料〃，因而在造纸工艺中的一个点处施加所述二价金属盐、络合剂和荧光增白剂中的一种或多种，例如在纸浆或(干燥机之前的)湿纸幅上并且所述二价金属盐、络合剂和荧光增白剂中的一种或多种的其余部分在后续点处添加，例如在施胶压榨中。在一个实施方案中，络合剂和/或荧光增白剂可以在二价金属盐之前、之后或与其同时添加至漂白的纸浆或纸产物。荧光增白剂和/或络合剂也可以用该二价金属盐配制。在另一个实施方案中，该组合物可以与表面施胶溶液混合并在施胶压榨中施加。在一个实施方案中，该组合物施加至纸基材以产生记录片材。该纸基材合适地包括多条纤维素纤维。纤维素纤维的类型不是重要的，并且可以使用在造纸中已知或适用的任何此类纤维。例如，该基材可以从衍生自硬木树、软木树或硬木与软木树组合的浆纤维制得。可以通过一种或多种已知或合适的消化、精制和/或漂白操作(如，例如，已知的机械、热机械、化学和/或半化学的造浆和/或其他公知造浆工艺)制备所述纤维用于造纸配料中。如本文中可能使用的术语“硬木浆”包括从落叶乔木(被子植物)(如桦树、栎树、山毛榉、槭树及桉树)的木质部衍生的纤维浆。如本文中可能使用的术语“软木浆”包括从针叶树(裸子植物)(如冷杉、云杉和松的品种，例如火炬松、湿地松、科罗拉多云杉、香脂冷杉及道格拉斯冷杉)的木质部衍生的纤维浆。在一些实施方案中，至少一部分的所述浆纤维可以从非木质草本植物提供，所述的草本植物包括但不限于槿麻、大麻、黄麻、亚麻、剑麻或蕉麻，尽管法律限制及其他考虑可能使得利用大麻及其他纤维来源不可行或不可能。可以使用漂白或未漂白的浆纤维。回收的浆纤维也适于使用。该纸基材可以合适地基于所述基材总重含有I至99wt%的纤维素纤维。在一个实施方案中，该纸基材可以基于基材总重量含有5至95%的纤维素纤维。这些范围包括其间任何和全部的值以及子范围，例如 1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及 99wt%。基于所述纸基材中纤维素纤维的总量，该纸基材可以任选地含有I至100被％源自软木物种的纤维素纤维。在一个实施方案中，基于纤维素纤维在纸基材中的总量，该纸基材可以含有10至60wt%源自软木物种的纤维素纤维。基于纤维素纤维在纸基材中的总量，这些范围包括 1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及100wt%,以及其中任意和全部的范围和子范围。
在一个实施方案中，基于该纸基材的总重，该纸基材可以替代地或重叠地含有
0.01至99被％源自软木物种的纤维。在另一个实施方式中，基于该纸基材的总重量，所述纸基材可以含有10至60wt%来自软木物种的纤维。这些范围包括其中任意和全部的值及子范围。例如，基于该纸基材的总重量，该纸基材可以含有不超过0.01,0.05,0.1,0.2,0.5、
1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95及99wt%的软木。软木纤维的全部或部分可以任选地源自具有300至750加拿大标准游离度(CSF)的软木物种。在一个实施方案中，该纸基材含有来自具有400至550CSF的软木物种的纤维。这些范围包括其间任意和全部的值及子范围，例如，300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740 及750CSF。加拿大标准游离度如TAPPIT-227标准试验测量。基于纤维素纤维在纸基材中的总量，该纸基材可以任选地含有I至100wt%源自硬木物种的纤维素纤维。在一个实施方案中，基于纤维素纤维在该纸基材中的总量，该纸基材可以含有30至90wt%源自硬木物种的纤维素纤维。基于纤维素纤维在该纸基材中的总量，这些范围包括 1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及100wt%以及其中任意和全部的值及子范围。在一个实施方案中，基于该纸基材的总重量，该纸基材可以替代地或重叠地含有0.01至99wt%来自硬木物种的纤维。在另一个实施方式中，基于该纸基材的总重量，该纸基材可以替代地或重叠地含有60至90wt%来自硬木物种的纤维。这些范围包括其间任意和所有的值以及子范围，基于该纸基材的总重量，包括不超过0.01、0.05,0.1,0.2,0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及 99wt%。硬木纤维的全部或部分可以任选地源自具有300至750加拿大标准游离度的硬木物种。在一个实施方案中，该纸基材可以含有来自具有CSF值400至550的硬木品物种的纤维。这些范围包括 300、310、320、330、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740 及 750CSF 以及其中任意和全部的范围及子范围。该纸基材可以任选地含有较少的精制纤维，例如，较少的精制软木纤维、较少的精制硬木或两者。较少精制纤维和较多精制纤维的组合是可行的。在一个实施方式中，该纸基材含有的纤维比常规纸基材中所用纤维较不精制至少2%。这个范围包括其间全部的值及子范围，包括至少2、5、10、15及20%。例如，如果常规的纸含有具有350加拿大标准游离度的软木纤维和/或硬木纤维，则在一个实施方案中，该纸基材可以含有具有385CSF (即比常规低10%精制)的纤维，并且仍表现与常规纸相似的性能，如果不比常规纸更好。下文讨论所述纸基材的一些性能质量的非限制性实例。硬木和/或软木纤维精制的一些减少的实例包括但不限于:1) 350到至少385CSF ；2) 350到至少400CSF ；3) 400到至少450CSF ;和4)450到至少500CSF。在一些实施方案中，与常规纸基材中的那些纤维相比，纤维精制的减少可以是至少 2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20 及 25% 减少。当纸基材含有硬木纤维和软木纤维时，硬木/软木纤维重量比的范围可以任选地是0.0Ol至1000。在一个实施方案中，该硬木/软木比的范围可以是90/10至30/60。这些范围包括其间全部的值及子范围，包括0.001,0.002,0.005,0.01,0.02,0.05,0.1,0.2、0.5、1、2、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、200、300、400、500、600、700、800、900 及 1000。这些软木纤维、硬木纤维或两者都可以通过物理和/或化学方法任选地改性。物理方法的实例包括但不限于电磁方法和机械方法。电改性的实例包括但不限于，涉及使纤维与电磁能量源(如光和/或电流)接触的方法。机械改性的实例包括但不限于涉及使无生命物体与纤维接触的方法。此类无生命物体的实例包括具有锋利边缘和/或钝边缘的那些物体。此类方法也包括，例如切割、捏合、敲击、穿刺等及其组合。化学改性的非限制性实例包括常规化学的纤维加工法，如在其上交联和/或沉淀复合物。适合的纤维改性法的其他实例包括在美国专利号6，592，717,6, 592，712、6，582，557,6, 579，415,6, 579，414,6, 506，282,6, 471，824,6, 361，651,6, 146，494、Hl, 704、5，731，080,5, 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 及 4，022，965 中存在的那些纤维改性法，每个所述专利的全部内容因而通过引用的方式独立地并入。适合的纤维改性法的其他实例可以在2005年2月19日提交的美国申请号60/654，712和2006年2月21日提交的11/358, 543中找到，所述实例可以包括进一步添加如本文中讨论的荧光增白剂(即OBA类)，每个所述专利的全部内容因而通过引用的方式独立地并入。该纸基材可以任选地包括“微粒”。“微粒”纤维一般是具有不超过约100 μ m平均长度的那些纤维。“微粒”的来源可以存在于SaveAll纤维、再循环流、废料流、废纤维流及其组合。在该纸基材中存在的“微粒”的量可以例如通过调节诸流添加至造纸工艺的速率来调整。在一个实施方案中，微粒的平均长度不超过约5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95及100 μ m，包括其中任意和全部的范围以及子范围。如果使用，“微粒”纤维可以连同硬木纤维、软木纤维或硬木及软木纤维二者一起存在于纸基材中。基于纸基材的总重量，该纸基材可以任选地含有0.01至100wt%的微粒。在一个实施方式中，基于纸基材的总重量，该纸基材可以含有0.01至50wt%的微粒。这些范围包括其间全部的值及子范围，基于纸基材的总重量，包括不超过0.01、0.05,0.1,0.2,0.5、1、2、3、
4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及 100wt%的微粒。在一个实施方案中，基于所述纤维在纸基材中的总重量，该纸基材可以替代地或重叠地含有0.01至100wt%的微粒。这个范围包括其间全部的值及子范围，基于所述纤维在纸基材中的总重量，包括不超过 0.01,0.05,0.1,0.2,0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、12、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95 及 100wt% 的微粒。如期望，除该组合物之外，该记录片材还可以含有至少一种施胶剂。不特别地限制该施胶剂，并且可以使用任何常规的造纸施胶剂。该施胶剂可以是非反应性的、反应性的或非反应性与反应性的组合。该施胶剂可以任选地并且如期望，不同程度地赋予该纸基材防潮性或防水性。施胶剂的非限制性实例可以在“Handbook for Pulp andPaperTechnologists”,G.A.Smook(1992) ,Angus Wilde Publications 中找到，所述文献因而通过引用的方式完整并入。优选地，该施胶剂是表面施胶剂。施胶剂的优选实例是淀粉、烷基烯酮二聚体(AKD )、烯基烯酮二聚体(ALKD )、烯基琥珀酐(ASA)、ASA/ALKD、苯乙烯丙烯酸乳液(SAE)、聚乙烯醇(PV0H)、聚乙烯胺、藻酸盐、羧甲基纤维素等。然而，可以使用任何施胶剂。见，例如，美国专利号6，207，258中公开的施胶剂，其全部内容因而通过引用的方式并入。多种非反应性施胶剂是本领域已知的。实例包括而不限于来自BASFCorporation(Mt.0live, N.J.) WBASOPLAST 335D 非反应性聚合物表面施胶乳液、来自 Air Products and Chemicals, Inc.(Trexlertown, Pa.)的乙酸乙烯酯与丙烯酸丁酯共聚物的FLiEXBOND 325 乳液和来自 Hercules Incorporated (Wilmington,Del.)的PENTAPRINT 非反应性施胶剂(例如在1997年12月4日公布的公开的国际专利申请公开号W097/45590中公开，该专利申请对应于1997年5月22日提交的美国专利申请系列号08/861，925，所述文献的全部内容因而通过引用的方式并入)，仅举数例。对于碱性pH制造条件下实施的造纸，可以适宜地使用基于烷基烯酮二聚体(AKD)或烯基烯酮二聚体(ALKD)或多聚体的施胶剂及烯基琥珀酐(ASA)施胶剂。也可以使用这些施胶剂与其他施胶剂的组合。用作造纸施胶剂的烯酮二聚体是公知的。含有一个β -内酯环的AKD —般通过从两个脂肪酸酰氯产生的烷基烯酮的二聚化制备。商业烷基烯酮二聚体施胶剂经常从棕榈脂肪酸和/或硬脂脂肪酸制备，例如，HereonK及Aqnapele施胶剂(两者均来自 HerculesIncorporated)。烯基烯酮二聚体施胶剂也是市售的，例如，Precis1'施胶齐U(HerculesIncorporated)ο美国专利号4，017，431提供了带有蜡掺合物及水溶性阳离子树脂的AKD施胶剂的非限制性示例公开，所述专利的全部内容因而通过引用的方式并入。含有多于一个β -内酯环的烯酮多聚体也可以用作施胶剂。从一元羧酸和二元羧酸的混合物制备的施胶剂已经作为纸用施胶剂在日本特开号 168991/89 和 168992/89 中公开。欧洲专利申请公开号0629741Α1公开了烷基烯酮二聚体和多聚体混合物，其作为高速加工及复印机中所用的纸中的施胶剂。该烷基烯酮多聚体由摩尔过量的一元羧酸(一般为脂肪酸)与二元羧酸的反应产生。这些多聚体化合物在25° C是固体。欧洲专利申请公开号0666368Α2及Bottorff等人在美国专利号5，685，815中公开了以烷基或烯基烯酮二聚体和/或多聚体施胶剂内在施胶的用于高速或复印操作的纸，所述专利的全部内容因而通过引用的方式并入。优选的2-丙醇酸丙酯多聚体以范围为1:1至3.5:1的脂肪酸对二酸比制备。商业的ASA基施胶剂是可通过马来酐与烯烃(C14-C18)反应而制备的材料的分散液或乳液。作为纸用施胶剂有用的疏水酸酐的实例包括:(i)松香酐(例如，见美国专利号3，582，464，其全部内容因而通过引用的方式并A)；
(ii)具有结构(I)的酐:
权利要求
1.种组合物，其包含: 二价金属的水溶性盐； 对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和 荧光增白剂； 其中所述二价金属选自钙、镁、钡、锌或其组合。
2.利要求1所述的组合物，其中所述盐以足够实现纸基材上0.02g/m2至4g/m2盐的量存在。
3.利要求1所述的组合物，其中所述盐是钙(II)盐。
4.利要求1所述的组合物，其中所述盐包含二价金属的盐的组合。
5.利要求1所述的组合物，其还包含淀粉，并且其中所述络合剂以范围为0.0lLb/lOOLb淀粉至100Lb/100Lb淀粉的量存在。
6.利要求1所述的组合物，其中所述络合剂选自有机膦酸酯、磷酸酯、羧酸、二硫代氨基甲酸酯、EDTA盐、EGTA盐、DTPA盐、冠醚、EDTA、EDTA 二钠盐、EDTA四钠盐、EDTA三钠盐、EDTA 二钠镁盐、EDTA 二钠钙盐、EDTA 二铵盐、EDTA 二钾盐、EDTA三钾盐、EDTA 二锂盐、EDTA四甲基铵盐、EDTA钙盐、EDTA镁盐、EDTA铝盐、聚丙烯酸、聚丙烯酸盐、聚山梨醇酯、聚-4-苯乙烯磺酸盐、甘油缩甲醛、甲脒亚磺酸、次磷酸钠、次磷酸钾、次磷酸钙、有机膦酸酯、有机磷酸酯、羧酸、二硫代氨基甲酸酯、山梨醇、山梨酸、纤维素醚、CMC纤维素、羟乙基纤维素、PEG、PEG衍生物、PPG、PPG衍生物、离子液体、1- 丁基-3-甲基-咪唑鎗硫氰酸盐、烷基咪唑鎗盐1-乙基-3-甲基咪唑鎗硫氰酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎗乙酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎗甲基硫酸盐、甲基咪唑鎗盐、其盐或其组合。
7.利要求1所述的组合物，其还包含施胶剂，并且其中所述荧光增白剂以范围为每100磅施胶剂10磅至100磅的量存在。
8.于制作记录片材的方法，所述方法包括:使包含多条纤维素纤维的纸基材与组合物接触以制作记录片材，所述组合物包含: 二价金属的水溶性盐； 对所述二价金属具有亲和力的络合剂；和 荧光增白剂； 其中所述二价金属选自钙、镁、钡、锌或其组合。
9.利要求8所述的方法，其中所述接触在施胶机实施。
全文摘要
本发明提供了组合物，该组合物包含二价金属的水溶性盐；对该二价金属具有亲和力的络合剂；和荧光增白剂。也公开了使用该组合物的方法和包含该组合物的记录片材。
文档编号D21H21/30GK103088699SQ201310022
公开日2013年5月8日 申请日期2009年5月12日 优先权日2008年6月20日
发明者谭征, 杨森, 万京秀, 班尼·J.·斯卡格斯, B·T·利古金斯基 申请人:国际纸业公司