專利名稱：具有改善的圖像耐水性、表面強(qiáng)度和運(yùn)行性的記錄片材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種施膠組合物(sizing composition)或涂敷組合物，當(dāng)將其施加于紙基底時(shí)，產(chǎn)生了具有改善的耐水性和表面強(qiáng)度(表面強(qiáng)度通過抗磨性來衡量)的基底。此夕卜，本發(fā)明涉及包含該組合物的紙基底以及使用和制造該紙基底和組合物的方法。特別是，該基底可以通過噴墨印刷方法印刷(包括染料和顏料油墨)和/或通過噴墨和膠印方法印刷(例如，在某些情況下可能是雙重用途的紙)。
背景技術(shù)：
記錄片材(recording sheet)是已知的。例如參見美國(guó)專利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?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。然而，傳統(tǒng)的紙基底例如上述的那些，在平衡耐水性、表面強(qiáng)度和運(yùn)行性方面上仍然是不足的，特別是如果用作適于膠印和噴墨(基于染料和/或顏料)記錄的雙重用途片材時(shí)。因此，需要賦予紙基底這種優(yōu)越性能和功能。


圖I :包含在本發(fā)明的紙基底中的紙基底的一個(gè)例舉實(shí)施方式的第一截面圖。圖2 :包含在本發(fā)明的紙基底中的紙基底的一個(gè)例舉實(shí)施方式的第二截面圖。圖3 :包含在本發(fā)明的紙基底中的紙基底的一個(gè)例舉實(shí)施方式的第三截面圖。圖4 :表明本發(fā)明具有改善的耐水性的柱狀圖。圖5 :表明本發(fā)明具有改善的表面強(qiáng)度(通過抗磨性衡量)的柱狀圖。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人發(fā)明了一種組合物，當(dāng)將其施加于纖維素纖維料片(web)時(shí)，產(chǎn)生具有改善的耐水性、表面強(qiáng)度和運(yùn)行性的紙基底。這種基底可以僅用于噴墨印刷(基于染料或油墨)，或者也可以用作適于膠印和噴墨(基于染料和/或顏料)記錄的雙重用途片材。因此，本發(fā)明的基底可以用作僅適于噴墨印刷或適于膠印/噴墨印刷雙重用途的記錄片材。
該組合物可以包含溶劑(例如水)和至少一種粘合劑。粘合劑的示例包括但不局限于淀粉、聚乙烯醇、聚乙烯胺、藻酸鹽(alginate)、羧甲基纖維素。淀粉的示例包括，例如氧化淀粉、陽(yáng)離子淀粉、乙基化淀粉、氫乙氧基化淀粉等等。此外，淀粉可以是任何類型的，包括但不局限于氧化淀粉、乙基化淀粉、陽(yáng)離子淀粉和顆粒狀淀粉，并優(yōu)選以水溶液的方式使用。用于本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中有效的淀粉的實(shí)例是在玉米、木薯、馬鈴薯和其他植物中通過聚合葡萄糖單元而合成的天然存在的糖?？梢杂糜趯?shí)施本發(fā)明的是所有這些淀粉以及通過使淀粉與合適的化學(xué)或酶試劑反應(yīng)衍生出來的改性型淀粉，例如淀粉醋酸酯、淀粉酯、淀粉醚、磷酸淀粉、黃原酸化淀粉、陰離子淀粉、陽(yáng)離子淀粉等等。有用的淀粉可以通過已知方法制備或從商業(yè)來源獲得。例如，合適的淀粉包括來自 Penford Products 的 PG-280,來自 St. Lawrence Starch 的 SLS-280,來自 NationalStarch的陽(yáng)離子淀粉CatoSize 270以及來自Poly Sciences, Inc.的輕丙基的No. 02382 ；CatoSize 270和KoFilm 280 (所有都來自National Starch)以及PG-280乙基化淀粉以及AP顆粒狀淀粉。當(dāng)使用聚乙烯醇時(shí)，可以通過水解聚醋酸乙烯酯(PVA)來生產(chǎn)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經(jīng)被取代。水解作用/分子量越低，則PVOH的粘度越小且水溶性越好。雖然所述PVOH可以具有任何的水解百分比，但PVOH的水解百分比可以為例如100%-75%的范圍。基于所述組合物中的固體的總重量，所述組合物可以包含任何量的粘合劑，包括70重量％-99重量％、80重量％-98重量％以及85重量％_96重量％。基于所述組合物中的固體的總重量，所述組合物可以包含 70、75、78、80、82、84、85、86、88、90、92、94、95、96、97、98和99重量％的粘合劑，包括其中任意和所有的范圍和子范圍。所述組合物也可以包含至少一種染料定色劑(dye fixative)。染料定色劑的示例包括含氮化合物。所述含氮化合物可以是無機(jī)的或有機(jī)的，優(yōu)選有機(jī)的。合適的含氮化合物、低聚物和聚合物是包含一個(gè)或多個(gè)季銨官能團(tuán)的那些化合物。所述官能團(tuán)可以廣泛地進(jìn)行改變并包括取代和未取代的胺、亞胺、酰胺、氨基甲酸酯、季銨基、雙氰胺等等。這些物質(zhì)的實(shí)例為多胺、聚乙烯亞胺、二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的共聚物、乙烯基吡咯烷酮(VP)與季銨化二乙基氨基乙基甲丙烯酸酯(DEAMEMA)的共聚物、聚酰胺、陽(yáng)離子聚氨酯乳膠、陽(yáng)離子聚乙烯醇、聚烷基胺雙氰胺共聚物、胺縮水甘油基加成聚合物、聚[氧化亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基]二氯化物以及聚胍如聚(環(huán)六亞甲基雙胍)。所述含氮化合物可以具有任意的分子量，該分子量可以等于或小于100，000道爾頓，優(yōu)選等于或小于約50，000以及更優(yōu)選小于大約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圍和子范圍。這些物質(zhì)的實(shí)例是聚烷基胺雙氰胺共聚物、聚[氧化亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基]二氯化物以及多胺。其他實(shí)例包括低分子量陽(yáng)離子聚合物例如聚烷基胺雙氰胺共聚物、聚[氧化亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基]二氯化物。更進(jìn)一步，所述含氮化合物包括低分子量聚烷基胺雙氰胺共聚物。有陽(yáng)離子官能團(tuán)連接其上的修飾的聚(乙烯醇)_共-聚(乙烯胺)聚合物的示例也是有用的含氮物質(zhì)，例如在美國(guó)公開專利申請(qǐng)US2005/0020729以及PCT申請(qǐng)W02003054030中發(fā)現(xiàn)的那些物質(zhì)，這兩份申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容在此通過引用加入本文。作為含氮物質(zhì)包括的陽(yáng)離子乳膠聚合物的示例是在美國(guó)公開專利申請(qǐng)US2005/0020729中的那些物質(zhì)，其全部?jī)?nèi)容在此通過弓I用加入本文。染料定色劑的其他示例是在美國(guó)專利6，764，726 (其全部?jī)?nèi)容在此通過引用而全部加入本文)中的那些物質(zhì)，以及來自Buckman商品名為Bubond60在商業(yè)上可獲得的分子量為2，OOO道爾頓的那些物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，染料定色劑可以與光學(xué)增亮劑聯(lián)合使用，例如作為復(fù)合物。這種復(fù)合物可以是例如，通過將染料定色劑共價(jià)鍵合到光學(xué)增亮劑而形成的。用于本發(fā)明方法實(shí)踐中的光學(xué)增亮劑(“OBAs”)可以廣泛進(jìn)行改變并且任何用于或可以用于增亮機(jī)械或牛皮紙漿的普通OBA都可以與所述染料定色劑聯(lián)合使用。光學(xué)增亮劑是類染料熒光化合物，其可以吸收人眼不可見的短波紫外光并將其作為較長(zhǎng)波長(zhǎng)的藍(lán)光發(fā)出。從而人眼感覺至IJ更高的白度并由此增大白度。這可以提供增大的亮度并可以膠印出基底例如紙的天然黃色光。用于本發(fā)明的光學(xué)增亮劑可以廣泛地進(jìn)行改變并包括任意合適的光學(xué)增亮劑。這種增亮劑的概述可以在例如“Ullmann，s Encyclopedia of Industrial Chemistry, SixthEdition,2000Electronic Release, OPTICAL BRIGHTENERS—Chemistry of TechnicalProducts”中找到，其全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。美國(guó)專利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描述了其他的光學(xué)增亮劑，它們的全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。美國(guó)專利申請(qǐng)公開 US 2007/0193707、US 2004/014910 和 US 2003/0013628 以及 WO 96/00221 描述了其他的光學(xué)增亮劑，它們的全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。有用的光學(xué)增亮劑的例子是4，4’-雙(三嗪胺)_ 二苯乙烯-2，2’-二磺酸、4，4’-雙(三唑-2-基)二苯乙稀-2, 2’ - 二橫酸、4，4’ - 二苯并咲喃基_聯(lián)苯、4，4’ -( 二苯)-二苯乙稀、4，4’ - 二苯乙稀基-聯(lián)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、雙(苯并噁唑-2-基)衍生物、雙(苯并咪唑-2-基)衍生物、香豆素、吡唑啉、萘二甲酰亞胺、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。大部分商業(yè)上可獲得的光學(xué)增亮劑都是基于二苯乙烯、香豆素和吡唑啉化學(xué)性質(zhì)，并且它們可以優(yōu)選用于實(shí)施本發(fā)明。用于實(shí)施本發(fā)明的更優(yōu)選的光學(xué)增亮劑為在紙工業(yè)上一般使用的基于二苯乙烯化學(xué)性質(zhì)的光學(xué)增亮劑，例如4，4’-二氨基二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸及其鹽的1，3，5-三嗪基衍生物，其可以攜帶額外的磺基，例如在2、4和/或6位。商業(yè)上可獲得的二苯乙烯衍生物的示例是來自Ciba Geigy商品名為“Tinopal”、來自Clariant商品名為“Leucophor”、來自Lanxess商品名為“Blankophor”以及來自3V商品名為“Optiblanc”的那些物質(zhì)，例如基于二苯乙烯二磺酸酯、四磺酸酯和六磺酸酯的光學(xué)增亮劑。當(dāng)然，如果染料定色劑共價(jià)連接至與上述那些物質(zhì)具有類似性質(zhì)的OBAs上，則OBA的化學(xué)性質(zhì)在本質(zhì)上可以從陰離子變化到陽(yáng)離子，例如基于陽(yáng)離子二苯乙烯的0ΒΑ。以與OBA的復(fù)合物的形式或者也可以作為OBA的染料定色劑的示例是商業(yè)上可獲得的來自Clariant商品名為L(zhǎng)eucophor FTS的物質(zhì)。這種染料定色劑/OBA雙重功能的化合物和/或配制物的其他示例包括當(dāng)OBA是陽(yáng)離子性而非陰離子性的那些物質(zhì)。更進(jìn)一步，其示例可以在美國(guó)專利7，060，201和6，890，454中找到，其全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。所述組合物可以包含任何量的含氮化合物，基于在所述組合物中的淀粉的總干重，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％?；谠谒鼋M合物中的淀粉的總干重，所述組合物可以包含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％的粘合劑，包括其中任意和所有的范圍
和子范圍。所述組合物也可以包含交聯(lián)劑。所述交聯(lián)劑可以是任何能夠交聯(lián)淀粉的羥基和/或染料定色劑的官能團(tuán)的化學(xué)試劑。所述交聯(lián)劑可以是甲醛、脲、甲醛/脲樹脂、三聚氰胺、甲醛/三聚氰胺樹脂、酸酐、馬來酸酐、酐、金屬鹽、含硼化合物、含硼鹽、金屬含硼化合物、硼酸鹽、硼酸鈉、銨鹽、鋯鹽、AZT、乙二醛、嵌段乙二醛例如商業(yè)上可獲得的來自Clariant的那些物質(zhì)(稱為“Cartbond TSI”)。嵌段乙二醛的示例是具有活性基團(tuán)的那些物質(zhì)、這些活性基團(tuán)在空間或化學(xué)上嵌段以使該化合物在未達(dá)到某一溫度之前這些基團(tuán)不會(huì)起反應(yīng)。該溫度可以是任意溫度，在某些情況下該溫度可以大于150 °F或甚至至少160 °F。所述組合物可以包含任何量的含氮化合物，基于在所述組合物中的淀粉的總干重，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％?；谠谒鼋M合物中的淀粉的總干重，所述組合物可以包含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％的粘合劑，包括其中任意和所有的·范圍和子范圍。所述組合物可以任選包含至少一種無機(jī)鹽。合適的無機(jī)鹽可為單價(jià)和/或二價(jià)和/或三價(jià)并可以包含任何水平的所述無機(jī)鹽的水合物。無機(jī)鹽的示例是元素周期表第I、2和13族的那些的無機(jī)鹽及其水合物，包括一水合物、二水合物、三水合物、四水合物等等。所述鹽的陽(yáng)離子可以優(yōu)選是鈉、鈣、鎂和鋁。所述無機(jī)鹽的陽(yáng)離子的陰離子平衡離子可以是任何平衡離子。所述平衡離子的示例包括有機(jī)平衡離子、磷酸根、硫酸根和鹵素例如氯離子、溴離子、氟離子等和/或氫氧根。最優(yōu)選的無機(jī)鹽是氯化鈉和/或氯化鈣。所述無機(jī)鹽是任選存在的，它可以以任意量存在，基于所述淀粉的總干重，包含1-50重量％和8-37重量 ％。所述無機(jī)鹽可以是 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圍和子范圍。此外，在所述組合物中還可以存在的其它任選組分包括顏料、分散劑、熒光染料、表面活性劑、消泡劑(defoaming agents)、防腐劑、顏料、粘合劑、pH調(diào)節(jié)劑、涂敷脫模劑(coating releasing agent)等等。所述組合物可以與纖維素纖維料片接觸以制造本發(fā)明的紙基底。所述纖維可以是合成的。合成纖維的示例可以是由聚烯烴纖維制成的那些。這種合成纖維是商業(yè)上可獲得的，例如來自DuPont商品名為“Tyvex”。所述纖維可以是再生纖維和/或原生纖維。再生纖維與原生纖維的不同之處在于所述纖維經(jīng)歷過至少一次干燥處理。所述纖維的來源可來自于軟木和/或硬木。此外，本發(fā)明的紙基底所包含的軟木和/或硬木纖維可以通過物理和/或化學(xué)方法改性。物理方法的示例包括但不局限于電磁和機(jī)械法。電改性方法包括但不局限于涉及使所述纖維與電磁能源例如光和/或電流接觸的方法。機(jī)械改性方法包括但不局限于涉及使非生物物體與所述纖維接觸的方法。這種非生物物體的示例包括具有尖銳和/或鈍邊緣的那些物體。這種方法也涉及例如切割、捏和、搗碎、刺穿等方法?；瘜W(xué)方法的示例包括但不局限于傳統(tǒng)的化學(xué)纖維改性法。該纖維改性法的示例可以是但不局限于在專利 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，上述專利的
全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。本發(fā)明的基底包含有效量的上述組合物和/或所述組合物內(nèi)的組分。有效量的所述組合物和/或所述組合物內(nèi)的組分可以涂敷于纖維素纖維料片。術(shù)語(yǔ)有效量是指為了獲得如下所述的良好的耐水性、表面強(qiáng)度和運(yùn)行性的平衡所必需的量。雖然所述組合物的有效量可以是為了獲得基底的一個(gè)或多個(gè)下述性能和/或物理性質(zhì)的任意量，但所述組合物的有效量?jī)?yōu)選是將其加入使得所述紙基底每噸料片包含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/噸紙，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。此外，所述組合物的有效量?jī)?yōu)選是將其加入使得紙基底每噸料片包含O. 1-15磅的染料定色劑所需的量。染料定色劑的量可以是 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 / 噸料片，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。此外，所述組合物的有效量?jī)?yōu)選是將其加入使得紙基底每噸料片包含O. 01-15磅的交聯(lián)劑所需的量。交聯(lián)劑的量可以是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 / 噸料片，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。所述基底可以具有一種或多種改善的性質(zhì)，即提高由基底所形成的記錄片材的圖像耐水性。雖然有多種方式可以測(cè)量耐水性，但在下文將描述本文范圍內(nèi)涉及的耐水性測(cè)試。應(yīng)當(dāng)注意到下述的測(cè)試與ASTM test F2292-03非常相似，其全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。當(dāng)然，也將指出它們的任何差異。如果將固體顏料(solid color)印刷在片材或紙上并將印刷部分潰浸到水中，有的油墨將會(huì)溶解到水中，使得所剩圖像褪色或不夠黑。浸潰到水中之前和之后，用光學(xué)顯像密度計(jì)測(cè)量所述印刷固體(printed solid)的密度(黑度)。所述密度讀數(shù)的差值可以用濃度損失(“DL%”)來表示。所述方法包括將固體顏料色條印刷在紙上，將該色條的一半在去離子水中于23° C下浸潰60秒,然后將紙風(fēng)干。通過反射型顯像密度計(jì)(X-Rite,Macbeth.Etc.)讀取該色條浸潰(ODw)和非浸潰(ODtj)部分的光密度。濃度損失百分比(“DL%”)定義為DL%=[ (ODw-ODtj) /OD0] X 100。在此式中，正的DL%表示水浸后密度增加。我們并不希望受縛于任何理論，認(rèn)為密度增加是因?yàn)橛湍玖系闹匦路峙?，這提供了更均勻的油墨覆蓋。認(rèn)為負(fù)的DL%表示樣品經(jīng)受水浸之后油墨染料被沖掉，而這是不希望的。DL%優(yōu)選為約-10%到約15%。DL%更優(yōu)選為約-5%到約15%。DL%最優(yōu)選為約0%到約15%。DL%可以為-10%、-7%、-5%、_3%、0%、3%、5%、7%、10%、12%和15%，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。所述基底可具有增強(qiáng)的表面強(qiáng)度。增強(qiáng)的表面強(qiáng)度的示例是增強(qiáng)的抗磨性，其通過按照標(biāo)準(zhǔn)Tappi Test T 476om_06的Taber磨耗(Taber Abrasion)來測(cè)量，該標(biāo)準(zhǔn)的全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。所述Taber磨耗可以是任意量，包括小于大約75、小于約60、小于50和小于40mg/1000轉(zhuǎn)。所述Taber磨耗可以是小于約75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10和5mg/1000轉(zhuǎn)，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。所述基底可具有增強(qiáng)的運(yùn)行性。增強(qiáng)的運(yùn)行性的示例通過以下示例來例證使用下述化學(xué)試劑和條件、用下述膠印機(jī)測(cè)試可以印刷多少標(biāo)準(zhǔn)輥的基底(標(biāo)準(zhǔn)輥寬為36英寸、直徑為50英寸且芯為3英寸)。印刷機(jī)-RDP Drent Goebel 4彩色印刷機(jī)印刷速度-在第一輥上1300fpm，然后在所有其他輥上1400fpm潤(rùn)版液(fountainsolution) - Prisco H8P+潤(rùn)版液的PH - 3. 7潤(rùn)版液的濃度-4盤司每加侖(οζ· per gallon)溫度設(shè)定(AWS系統(tǒng))-60° F 電導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)-開始時(shí)1800mmhos油墨-Zeller-GmellinUVAlux順序-第一打印單元-斷開(無壓印滾筒)第二打印單元-斷開(無壓印滾筒)第三打印單元-鮮紅-預(yù)混合PMS 186第四打印單元-標(biāo)準(zhǔn)黑色板-Fuji Barilla positive橡皮布(Blanket)- Day 9500 3 ply周闈宇氣備件-68 ° F和32%相對(duì)濕度該測(cè)試是為了確定，在該膠印機(jī)板由于來自于與板接觸的基底的污染和/或沉積而必須更換或清洗之前，有多少標(biāo)準(zhǔn)輥被運(yùn)行通過。使用這種測(cè)試，本發(fā)明的基底，當(dāng)被置于標(biāo)準(zhǔn)輥中，在膠印機(jī)板由于來自于與板接觸的基底的污染和/或沉積而必須更換或清洗之前，可以通過大于半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輥，優(yōu)選大于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輥，更優(yōu)選至少兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輥以及最優(yōu)選至少三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輥。當(dāng)傳統(tǒng)的基底按照上述方法按照時(shí)，在膠印機(jī)板由于來自于與板接觸的基底的污染和/或沉積而必須更換或清洗之前，并不能通過半個(gè)標(biāo)準(zhǔn)輥和通常大于一個(gè)輥。根據(jù)TAPPI METHOD T 1213sp_03測(cè)量，本發(fā)明的紙基底可以具有任何黑色光學(xué)印刷密度。所述黑色光密度可以為0.8-2. 0，更優(yōu)選I. 9-1. 5。所述黑色光密度可以為
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圍和子范圍。基底的Hercules施膠度測(cè)定值(Sizing Test Value “HST”)可以是任意的HST。所述HST按照TAPPI 530pm-89的方法來測(cè)量。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式中，HST優(yōu)選為約I秒-約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圍和子范圍。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平方英尺和約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圍和子范圍。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圍和子范圍。本發(fā)明的組合物可以內(nèi)部加入或涂敷到纖維素纖維料片的表面，從而制造本發(fā)明的基底。優(yōu)選表面涂敷。表面涂敷的示例是施膠壓制機(jī)和/或涂布機(jī)。所述施膠壓制機(jī)可以是本領(lǐng)域公知的施膠壓制機(jī)。例如，所述施膠壓制機(jī)可以是攪拌施膠壓制機(jī)(puddlemode size press)(如傾斜的、垂直的、水平的)或計(jì)量施膠壓制機(jī)(如刀刃計(jì)量的(blademetered)、棒計(jì)量的(rod metered))等。所述涂布機(jī)可以是本領(lǐng)域中公知的涂布機(jī)。例如，所述涂布機(jī)可以是刮刀涂布機(jī)或氣刀涂膠機(jī)、線棒涂布機(jī)、邁爾棒式涂布機(jī)(Meyer rodcoater)、反轉(zhuǎn)輥式涂布機(jī)、擠壓式涂布機(jī)、凹板或反向凹板式涂布機(jī)、幕簾式涂布機(jī)、浸潰涂布機(jī)和噴霧涂布機(jī)等等。圖1-3顯示了在本發(fā)明紙基底中的紙基底I的不同實(shí)施方式。圖I顯示了具有纖維素纖維料片3和組合物2的紙基底1，其中組合物2具有最小的對(duì)纖維素纖維料片3的滲透。當(dāng)將組合物涂敷到纖維素纖維料片上時(shí)，可實(shí)施該實(shí)施方式。 圖2顯示了具有纖維素纖維料片3和組合物2的紙基底1，其中組合物2滲透到纖維素纖維料片3中。所述紙基底I的滲透層4限定了其中至少所述組合物滲入所述纖維素纖維和位于所述纖維素纖維之中的區(qū)域。所述滲透層可以為至少部分所述紙基底的整個(gè)橫載面的 I-99%ο 包括所述紙基底的 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圍和子范圍。例如，當(dāng)在涂敷法之前將組合物加入到纖維素纖維中時(shí)，可以實(shí)施該實(shí)施方式，如果需要可以與隨后的涂敷法相結(jié)合。例如，加入點(diǎn)可位于施膠壓制機(jī)處。圖3顯示了具有纖維素纖維料片3和組合物2的紙基底1，其中所述組合物2大致均勻分布遍及所述纖維素纖維料片3。例如，當(dāng)在涂敷法之前將組合物加入到所述纖維素纖維時(shí)，可以實(shí)施該實(shí)施方式，如果需要可以與隨后的涂敷法相結(jié)合。例舉的加入點(diǎn)可在造紙過程中的濕部(wet 611(1)、薄還(1:11；[11 stock)和厚胚(thick stock)處。所述紙基底可以通過使所述組合物的任意組分與所述纖維素纖維相繼和/或同時(shí)進(jìn)行接觸從而制得。更進(jìn)一步地，所述接觸可以以可接受的濃度水平發(fā)生，該濃度水平使得本發(fā)明所述紙基底包含任何上述量的纖維素和施膠液的組分。所述接觸可發(fā)生在造紙方法中的任何時(shí)候，包括但不限于厚胚、薄坯、流漿箱(head box)、施膠壓制機(jī)和涂布機(jī)。其它加入點(diǎn)包括成衆(zhòng)池(machine chest)、原料箱和風(fēng)扇泵的吸水管。優(yōu)選地，所述組合物的組分可一起和/或在單個(gè)和/或分離的涂層中相結(jié)合而預(yù)先配制，并通過施膠壓制機(jī)和/或涂布機(jī)涂敷到所述纖維料片上。當(dāng)將所述組合物涂敷到所述纖維素纖維料片上時(shí)，特別是用施膠壓制機(jī)時(shí)，其中涂敷的組合物的量可以是1-300磅(干燥)/噸料片(dry lbs/ton of web),包括50-150、75-125和80-100磅(干燥)/噸料片。涂敷到所述料片上的組合物的量可以是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)/ 噸料片，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述粘合劑可以通過施膠壓制機(jī)以典型的施膠量涂敷以制造施膠料片。然后，涂布機(jī)可同時(shí)或相繼涂敷包含染料定色劑和/或交聯(lián)劑的組合物。在這種情況下，所述涂布機(jī)可將任何量的染料定色劑和/或交聯(lián)劑配置于所述施膠料片上，包括O. 25-25,0. 5-10和I. 5_5磅(干燥)/噸料片。在此實(shí)施方式中，涂敷到所述料片上的染料定色劑和 / 或交聯(lián)劑的量可以是 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)/
噸料片，包括其中任何和所有的范圍和子范圍。本發(fā)明的紙或紙板可以用已知的傳統(tǒng)方法進(jìn)行制備。用于形成和制造和施加涂敷配制物到紙基底上的方法和裝置在紙和紙板領(lǐng)域是公知的。例如參見上述參考的G. A. Smook和其中引用的所有文獻(xiàn)，且其全部?jī)?nèi)容在此通過弓I用而加入本文。所有這些已知方法可用來實(shí)施本發(fā)明且不再進(jìn)行詳細(xì)描述。必需的一種或多種含氮有機(jī)物質(zhì)和一種或多種淀粉和任選存在的組分可以溶解或分散在適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)介質(zhì)中，優(yōu)選水中，并可以通過任何合適的技術(shù)涂敷到所述基底上。本發(fā)明的紙基底可用于噴墨印刷方法中。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式涉及包括將水性 記錄液按照成像圖案施加到本發(fā)明的記錄片材上的方法。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式涉及以下印刷方法，其包括(I)將本發(fā)明的記錄片材加入包含水性油墨的噴墨印刷設(shè)備中，和
(2)使油墨(基于染料和/或顏料)的小液滴按成像圖案噴射到所述記錄片材上，從而在該記錄片材上產(chǎn)生圖像。噴墨印刷方法是公知的，并且例如在美國(guó)專利4，601，777、美國(guó)專利4，251，824、美國(guó)專利4，410，899、美國(guó)專利4,412, 224和美國(guó)專利4，532，530中進(jìn)行了描述，這些專利中的每一個(gè)的全部?jī)?nèi)容在此通過引用而加入本文。在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，印刷設(shè)備使用熱噴墨方法，其中按成像圖案將噴嘴中的油墨選擇性地加熱，從而使得該油墨的小液滴按成像圖案噴射。本發(fā)明的記錄片材也可以用于任何其他的印刷或成像方法，例如采用筆式繪圖機(jī)的印刷、采用激光打印機(jī)或復(fù)印機(jī)的成像、采用油墨筆的手繪、膠印法等等，只要用來成像的調(diào)色劑或油墨與記錄片材的油墨接收層相容即可。
具體實(shí)施例方式將參考以下實(shí)施例來描述本發(fā)明。這些實(shí)施例旨在說明并且本發(fā)明不局限于在實(shí)施例中給出的原料、條件或工藝參數(shù)。所有份數(shù)和百分率以重量單位計(jì)，除非另有說明。實(shí)施例實(shí)施例I(A)施膠壓制組合物的制備使用以下程序制備一系列施膠壓制組合物。在實(shí)驗(yàn)室中使用低剪切混合器制備組合物。將一定量預(yù)煮的淀粉添加到混合容器中，然后加入Bubond60或Leucophor FTS染料定色劑，然后在適當(dāng)?shù)募羟凶饔孟录尤胍呀?jīng)溶解在剩余水中的交聯(lián)劑。用于本申請(qǐng)中所需的固體在14-16%的范圍內(nèi)，其取決于系統(tǒng)對(duì)施膠壓制處理粘性的耐受力以及所需的卷收(pick up)ο該述組合物和詳細(xì)說明在以下表I中給出。表I :測(cè)試的施膠壓制組合物
組合物淀粉，份染料定色劑，份交聯(lián)劑，份
~ 60OO
權(quán)利要求
1.一種紙基底，包含纖維素纖維料片和涂布在所述料片上的組合物，所述組合物的量有效地使所述基底的按DL%測(cè)得的耐水性為-10到15，按Taber磨耗試驗(yàn)測(cè)得的表面強(qiáng)度小于75mg/1000轉(zhuǎn)，并且運(yùn)行性為在所述基底置于寬為36英寸、直徑為50英寸且芯為3英寸的輥中時(shí)，能夠連續(xù)運(yùn)行所述輥總長(zhǎng)度的一半以上，所述組合物包含 至少一種粘合劑，所述粘合劑具有羥基； 至少一種染料定色劑，所述染料定色劑含有一個(gè)或多個(gè)季銨官能團(tuán)；和 至少一種交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑能夠與所述粘合劑的所述羥基和所述染料定色劑的所述官能團(tuán)交聯(lián)。
2.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述組合物進(jìn)一步包含至少一種顏料。
3.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述組合物進(jìn)一步包含至少一種無機(jī)鹽。
4.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，基于所述組合物中固體的總重量，所述至少一種粘合劑以85重量％-98重量％的量存在。
5.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述至少一種粘合劑包含淀粉，并且基于所述組合物中淀粉的總重量，所述至少一種染料定色劑以O(shè). 5重量％-10重量％的量存在。
6.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述至少一種粘合劑包含淀粉，并且基于所述組合物中淀粉的總重量，所述至少一種交聯(lián)劑以O(shè). 5重量％-5重量％的量存在。
7.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述至少一種粘合劑是選自淀粉、改性淀粉和聚乙烯醇中的至少一種。
8.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述至少一種染料定色劑是選自聚胺、聚烯亞胺和光學(xué)增亮劑含氮化合物復(fù)合物中的至少一種。
9.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述至少一種交聯(lián)劑是選自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一種。
10.如權(quán)利要求I所述的紙基底，包含 基于所述組合物中的固體的總重量，85重量％-98重量％的包含淀粉的至少一種粘合劑； 基于所述組合物中固體的總重量，O. 5重量％-10重量％的至少一種染料定色劑；和 基于所述組合物中固體的總重量，O. 25重量％-5重量％的至少一種交聯(lián)劑。
11.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中， 所述至少一種粘合劑選自淀粉和聚乙烯醇； 所述至少一種染料定色劑選自聚胺、聚烯亞胺和光學(xué)增亮劑含氮化合物復(fù)合物；和 所述至少一種交聯(lián)劑選自乙二醛和嵌段乙二醛。
12.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所涂布的所述組合物的量有效地使所述基底的按DL%測(cè)得的耐水性為-5到15。
13.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所涂布的所述組合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗試驗(yàn)測(cè)得的表面強(qiáng)度小于60mg/1000轉(zhuǎn)。
14.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所涂布的所述組合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗試驗(yàn)測(cè)得的表面強(qiáng)度小于50mg/1000轉(zhuǎn)。
15.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所涂布的所述組合物的量有效地使所述基底的按Taber磨耗試驗(yàn)測(cè)得的表面強(qiáng)度小于40mg/1000轉(zhuǎn)。
16.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所涂布的所述組合物的量有效地使所述基底在置于寬為36英寸、直徑為50英寸且芯為3英寸的輥中時(shí)，能夠連續(xù)運(yùn)行至少兩個(gè)所述輥的長(zhǎng)度。
17.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述組合物進(jìn)一步包含至少一種無機(jī)鹽，所述無機(jī)鹽包含選自主要由鈣和鎂組成的組中的至少一種陽(yáng)離子。
18.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中 所述至少一種粘合劑包含淀粉； 所述至少一種染料定色劑包含陽(yáng)離子性光學(xué)增亮劑；和 所述至少一種交聯(lián)劑是選自選自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一種。
19.如權(quán)利要求18所述的紙基底，其中，所述陽(yáng)離子性光學(xué)增亮劑是陽(yáng)離子性的基于二苯乙烯的光學(xué)增亮劑。
20.如權(quán)利要求I所述的紙基底，其中，所述交聯(lián)劑是選自乙二醛、嵌段乙二醛和酸酐中的至少一種。
21.—種制造如權(quán)利要求I所述的紙基底的方法，包括在施膠壓制機(jī)或在涂布機(jī)上使纖維料片與所述組合物接觸。
22.一種施膠或涂敷組合物，包含 基于所述組合物中固體的總重量，85重量％-98重量％的具有羥基的至少一種粘合劑； 基于所述組合物中的所述至少一種粘合劑的總重量，O. 5重量％-10重量％的至少一種染料定色劑，所述染料定色劑含有一個(gè)或多個(gè)季銨官能團(tuán)并且選自由聚[氧化亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基二氯化物]和光學(xué)增亮劑組成的組，所述光學(xué)增量劑選自由以下物質(zhì)組成的組4，4’ -雙(三嗪胺)-二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸、4，4’ -雙(三唑-2-基)-二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸、4，4’ - 二苯并呋喃基-聯(lián)苯、4，4’ - ( 二苯)-二苯乙烯、4，4’ - 二苯乙烯基-聯(lián)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、雙(苯并噁唑-2-基)衍生物、雙(苯并咪唑-2-基)衍生物、香豆素、吡唑啉、萘二甲酰亞胺、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 基于所述組合物中的所述至少一種粘合劑的總重量，O. 25重量％-5重量％的至少一種交聯(lián)劑，所述交聯(lián)劑能夠與所述粘合劑的所述羥基和所述染料定色劑的所述官能團(tuán)交聯(lián)。
23.如權(quán)利要求22所述的組合物，進(jìn)一步包含至少一種顏料。
24.如權(quán)利要求22所述的組合物，進(jìn)一步包含至少一種無機(jī)鹽，基于所述組合物中固體的總重量,所述至少一種無機(jī)鹽的量為I重量％至10重量％。
25.如權(quán)利要求22所述的組合物，其中，所述至少一種粘合劑是選自淀粉、改性淀粉和聚乙烯醇中的至少一種。
26.如權(quán)利要求22所述的組合物，其中，所述至少一種染料定色劑是選自聚胺、聚烯亞胺和光學(xué)增亮劑含氮化合物復(fù)合物中的至少一種。
27.如權(quán)利要求22所述的組合物，其中，所述至少一種交聯(lián)劑是選自乙二醛和嵌段乙二醛中的至少一種。
28.如權(quán)利要求22所述的組合物，其中， 所述至少一種粘合劑選自淀粉和聚乙烯醇；所述至少一種染料定色劑選自由聚[氧化亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基(二甲基亞氨基)亞乙基二氯化物]和光學(xué)增亮劑組成的組，所述光學(xué)增量劑選自由4，4’ -雙(三嗪胺)_ 二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸和4，4’ -雙(三唑-2-基)_ 二苯乙烯-2，2’ - 二磺酸組成的組；并且所述至少一種交聯(lián)劑選自由乙二醛和嵌段乙二醛組成的組。
29.如權(quán)利要求24所述的組合物，其中，所述至少一種無機(jī)鹽選自由鈉、鈣、鎂和鋁鹽組成的組。
30.如權(quán)利要求29所述的組合物，其中，所述至少一種無機(jī)鹽選自由氯化鈉和氯化鈣組成的組。
31.如權(quán)利要求29所述的組合物，其中，所述至少一種無機(jī)鹽是鈣鹽。
32.如權(quán)利要求29所述的組合物，其中，所述至少一種無機(jī)鹽是氯化鈣。
33.如權(quán)利要求25所述的組合物，其中，所述至少一種粘合劑是淀粉。
34.如權(quán)利要求25所述的組合物，其中，所述至少一種粘合劑是改性淀粉。
35.如權(quán)利要求25所述的組合物，其中，所述至少一種粘合劑是聚乙烯醇。
36.如權(quán)利要求25所述的組合物，其中，所述至少一種粘合劑是淀粉和聚乙烯醇。
37.一種紙基底，其中，所述紙基底包含權(quán)利要求22至36中任一項(xiàng)所述的組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種施膠或涂敷組合物(2)，當(dāng)其被施加到紙基底時(shí)，可以制造出具有改善的耐水性和表面強(qiáng)度的基底，所述表面強(qiáng)度通過抗磨性來衡量。此外，本發(fā)明還涉及包含所述組合物(2)的紙基底(1)以及使用和制造該紙基底和組合物的方法。
文檔編號(hào)B41M5/52GK102887005SQ201210403
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2008年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月21日
發(fā)明者邁克爾·F·凱尼格, 凱皮爾·M·辛 申請(qǐng)人:國(guó)際紙業(yè)公司