專利名稱：紙張施膠組合物、施膠紙張和對紙張進(jìn)行施膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣泛地涉及可與未涂敷或單側(cè)面涂敷的紙幅一起使用的紙張施膠組合物。本發(fā)明還廣泛地涉及用紙張施膠組合物處理一個或兩個側(cè)面以賦予涉及一個或多個下列性能的優(yōu)點(diǎn)的紙幅(1)亮度；(2)不透明度；(3)紙張光滑度；(4)印刷質(zhì)量；(5)任選地，油墨干燥時間(如用于其中所述組合物具有可選項的噴墨印刷)；和(6)任選地，最小化或消除邊緣熔接(如對于如用于表格印刷的紙幅)。本發(fā)明還廣泛地涉及用紙張表面施膠組合物處理未涂敷或單側(cè)面涂敷紙幅的一個或多個側(cè)面的方法。

背景技術(shù)：
用于砑光紙的傳統(tǒng)造紙方法包括使用例如移動的多孔輸送載體在造紙機(jī)上形成纖維網(wǎng)，在該載體中，從沉積在所述載體上的稀釋纖維漿料中排出水。使用例如壓輥區(qū)完成了從所述網(wǎng)中除去另外的水，最后例如在所述造紙機(jī)的干燥區(qū)除去水。
在傳統(tǒng)砑光造紙法中，來自壓輥區(qū)的纖維網(wǎng)可包含約32-約45重量％的固體。這些固體可包括木漿和/或合成纖維以及多種添加劑如施膠劑、粘合劑、填料、顏料等。可通過用不同涂敷組合物涂敷所述紙張來改善該砑光紙的印刷質(zhì)量以及所述紙張的其它性能，如亮度、不透明度、紙張光滑度等。涂敷紙是指其中在涂敷位置上向紙幅的至少一個表面上涂敷至少8克/平方米(gsm)的涂敷彩色固體的紙制品。用來提供這些彩色固體的所述涂敷組合物可包含如下物質(zhì)的混合物(1)具有顏料的涂敷涂料，如粘土、碳酸鈣、二氧化鈦等；(2)一種或多種粘合劑如改性淀粉、丁苯橡膠、聚乙酸乙烯酯、乙烯基丙烯酸(酯)、聚乙烯醇等；和(3)多種功能添加劑如分散劑、粘度改性劑、交聯(lián)劑、潤滑劑等?？蓪⑺没旌衔镆岳缂s40重量％或更大的固體含量涂敷到所述紙幅上。
這些涂敷紙可用于大范圍制品如包裝、美術(shù)紙、手冊、雜志、圖書目錄、傳單等。該涂敷紙可提供多種合適的性質(zhì)，包括亮度、不透明度、薄片光澤、印刷性能等。盡管這些銅版紙具有上述的所需紙張性能，但是相對于未涂敷紙張，經(jīng)常以顯著增大的成本獲得這些性能。
相比之下，未涂敷紙張可定義為具有涂敷到所述紙幅一面或兩面上的0-8克/平方米(gsm)淀粉或淀粉/顏料混合物固體的任何紙制品，但其未曾經(jīng)受如上所述用于涂敷紙的隨后表面涂敷。未涂敷紙也可以或可以不經(jīng)受在施膠壓榨機(jī)(size press)處的處理。如果在所述施膠壓榨機(jī)處施加淀粉或淀粉-顏料混合物，則用于未涂敷紙的所述混合物的固體含量將小于用于涂敷紙的固體含量，如小于約40重量％。而與涂敷紙相比，未涂敷紙顯著地更為價格低廉，未涂敷紙也可不具有在涂敷紙中要求的性能，如亮度、不透明度、紙張光滑度、印刷質(zhì)量等。
因此，希望能夠以小于涂敷紙典型成本的成本而提供在涂敷紙中的性能，如亮度、不透明度、紙張光滑度、印刷質(zhì)量等。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一寬泛方面，提供了組合物，其包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4； 其中所述組合物具有約20-約500厘泊的布氏(Brookfield)粘度； 其中所述組合物具有至少約8％重量的固體含量。
根據(jù)本發(fā)明的第二寬泛方面，提供了制品，其包含 具有第一表面和第二表面的紙幅；和 在所述第一表面和第二表面中的至少一個表面上的紙張表面施膠涂層， 其中所述紙張表面施膠涂層在每個表面上提供紙張表面施膠載荷，的，在每個所述表面上所述表面施膠涂層的存在量為約0.5-約4gsm； 其中所述紙張表面施膠涂層包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4。
根據(jù)本發(fā)明的第三寬泛方面，提供了包含如下步驟的方法 (a)提供具有第一表面和第二表面的未涂敷或單側(cè)面涂敷的紙幅；和 (b)提供液體紙張表面施膠組合物，其包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4； 其中所述組合物具有約20-約500厘泊的布氏粘度； 其中所述組合物具有至少約8％重量的固體含量； 和 (c)用步驟(b)的紙張表面施膠組合物處理步驟(a)的紙幅的第一表面和第二表面中的至少一個表面，其中在每個表面上存在所述紙張表面施膠涂層為約0.5-約4gsm的紙張表面施膠載荷。



結(jié)合附圖來描述本發(fā)明，其中 圖1是說明使用計量桿施膠壓榨機(jī)，用根據(jù)本發(fā)明的紙張表面施膠組合物涂敷紙幅的方法的實(shí)施方式的示意圖； 圖2是說明使用水平浸壓式(flooded nip)施膠壓榨機(jī)，用根據(jù)本發(fā)明的紙張表面施膠組合物涂敷紙幅的方法的實(shí)施方式的示意圖； 圖3是說明使用垂直浸壓式施膠壓榨機(jī)，用根據(jù)本發(fā)明的紙張表面施膠組合物涂敷紙幅的方法的實(shí)施方式的示意圖； 圖4是說明使用柵輥(gated roll)施膠壓榨機(jī)，用根據(jù)本發(fā)明的紙張表面施膠組合物涂敷紙幅的方法的實(shí)施方式的示意圖。

具體實(shí)施例方式
在描述本發(fā)明前，有利地來定義多個術(shù)語。應(yīng)該理解成以下的定義自始至終用于該申請。
定義 除非明確指出，申請人意欲使用下面提供的定義，其中對術(shù)語的定義脫離了所述術(shù)語的通常使用的含義。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙幅”是指可從混合物、原料等中，例如從紙張纖維原料以及其它任選造紙?zhí)砑觿┤缣盍?、濕?qiáng)度劑、光學(xué)增白劑(或熒光增白劑)等形成、產(chǎn)生、制備等的纖維網(wǎng)。紙幅可包括未涂敷紙幅、涂敷紙幅等。所述紙幅可為連續(xù)卷、離散片材等的形式。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“低密度涂敷紙幅”是指在紙幅的一個或多個側(cè)面或表面上存在表面施膠組合物的0或最小限度(如低于約8gsm，如低于約6gsm)的紙張表面施膠載荷的紙幅。在一個實(shí)施方式中，紙張表面施膠涂層在紙幅的一個或兩個側(cè)面或表面上的存在量為約0.5-約4gsm(如約0.75-約3gsm，更典型地為約1-約3gsm)。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“未涂敷紙幅”是指在所述紙幅的一個或兩個側(cè)面或表面上存在表面施膠組合物的0或基本上為0表面施膠載荷的紙幅。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“單側(cè)面涂敷紙幅”是指在所述紙幅的一個而不是兩個側(cè)面或表面上存在表面施膠組合物的表面施膠載荷的紙幅。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“雙側(cè)面涂敷紙幅”是指在所述紙幅的兩個側(cè)面或表面上存在表面施膠組合物的表面施膠載荷的紙幅。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“砑光紙”是指已經(jīng)進(jìn)行砑光從而例如使紙張平滑紙幅以能夠在紙張上進(jìn)行印刷和記錄，并增大紙張表面的光澤度的紙幅。例如，砑光可包含使用壓力來在仍然粗糙的紙張表面上壓軋光滑表面的方法。紙張的砑光可在砑光機(jī)上進(jìn)行，所述砑光機(jī)在造紙機(jī)的末端包含多個輥(聯(lián)機(jī))，或與所述造紙機(jī)相分開(脫機(jī))。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張?zhí)盍稀蓖ǔＪ侵傅V物質(zhì)(如碳酸鈣、高嶺粘土等)，其可用于造紙中來降低紙張的單位質(zhì)量的原料成本、增大不透明度、增大光滑度等。這些礦物質(zhì)可被精細(xì)粉碎的，例如粒度范圍為約0.5-約5微米。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張表面施膠組合物”是指可增大紙張對水或相關(guān)液體的抗?jié)B透性的那些組合物、化合物等。這些紙張表面施膠組合物可用于紙張施膠工藝中和/或紙張施膠壓榨機(jī)中，并可包括紙張淀粉粘合劑、顏料、紙張輔助粘合劑和其它任選的添加劑，包括例如光學(xué)增白劑(或熒光增白劑)、陽離子染料固定劑、表面電阻調(diào)節(jié)劑、抗靜電劑、溶劑、稀釋劑、抗刮和抗擦劑等。所述紙張施膠組合物可配制成包含所述施膠淀粉、顏料、輔助粘合劑、其它任選組分等的含水漿液。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張淀粉粘合劑”是指用于紙幅的包含淀粉、淀粉衍生物等或它們的組合的粘合劑。合適的淀粉粘合劑可來自天然淀粉，例如從已知植物來源如小麥、玉米、馬鈴薯、木薯等獲得的天然淀粉。所述淀粉粘合劑通過在紙張淀粉粘合劑領(lǐng)域中已知的一種或多種化學(xué)處理來進(jìn)行改性，例如通過氧化將一些-CH2OH基轉(zhuǎn)化成-COOH基等。在一些情況中，所述淀粉粘合劑可具有小比例的乙酰基?；蛘?，所述淀粉粘合劑可用化學(xué)方法來處理以賦予其陽離子性(即陽離子淀粉)或兩性(即兩性淀粉)，即具有陽離子電荷和陰離子電荷兩者。所述淀粉粘合劑也可為轉(zhuǎn)化成淀粉醚的淀粉，或?yàn)槔缬?OCH2CH2OH基、-OCH2CH3基、-OCH2CH2CH2OH等取代一些-OH基的羥基烷基化淀粉?？墒褂玫钠渌惢瘜W(xué)處理淀粉粘合劑已知為磷酸淀粉?；蛘撸墒褂孟∷?、酶等對生淀粉進(jìn)行水解以制備為糊精型的膠狀形式的淀粉粘合劑。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張顏料”是指可使用或打算使用來影響所述紙幅的光學(xué)性能的原料(如精細(xì)粉碎的顆粒物質(zhì))。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“沉淀碳酸鈣(PCC)”是指通過沉淀反應(yīng)制得的可用作顏料的碳酸鈣。PCC可包含CaCO3的幾乎所有的方解石晶型。取決于制備條件，所述方解石晶體可具有多個不同的宏觀形狀。沉淀碳酸鈣可使用氫氧化鈣的水性漿液(“石灰乳”)與二氧化碳(CO2)氣體的碳酸化作用而制得。用于獲得PCC的起始原料可包含石灰石，但也可進(jìn)行鍛燒(即加熱排出CO2)，如此生產(chǎn)了煅石灰CaO?？蓪⑺尤搿迨旎逅鍪?，所得的″石灰乳″-Ca(OH)2的懸浮液-然后暴露在CO2氣泡中。加入CO2期間的較冷溫度易于制得菱形(塊狀)的PCC顆粒。加入CO2期間的溫暖溫度則易于制得偏三角面體(蓮座形)的PCC顆粒。在任何一種情況中，在其中石灰乳已有效轉(zhuǎn)化成CaCO3的最佳pH下，并且在CO2濃度變得足夠高以酸化所述懸浮液并導(dǎo)致一些CaCO3再次溶解之前，發(fā)生了終止反應(yīng)。在其中PCC未被連續(xù)攪拌或儲存多天的情況中，必需加入超過痕量的陰離子分散劑例如多磷酸鹽。濕PCC可具有弱陽離子膠體電荷。形成對照，取決于是否使用分散劑，干燥PCC類似于大多數(shù)研磨的CaCO3產(chǎn)物也具有負(fù)電荷。所述碳酸鈣可以三種不同晶型從水溶液中沉淀出來熱力學(xué)不穩(wěn)定的球文石晶型、最穩(wěn)定和在自然中最豐富的方解石晶型，和在溫度與壓力的正常環(huán)境條件下亞穩(wěn)的但可在高溫下轉(zhuǎn)化成方解石的霰石晶型。所述霰石晶型具有結(jié)晶為長細(xì)針的可聚集或不聚集的斜方晶形狀。所述方解石形可以多種不同的形狀存在，其中最常見的是具有聚集或不聚集的結(jié)晶的菱形形狀，和具有通常不聚集的結(jié)晶的偏三角面體形狀。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“針狀”是指碳酸鈣晶體的形態(tài)，和例如可為桿狀或針狀結(jié)晶形態(tài)的簇群。
對于本發(fā)明的目的，所述術(shù)語“長寬比”是指碳酸鈣晶體的長度相對于寬度的比率。
對于本發(fā)明的目的，所述術(shù)語“低微粒表面積”是指BET比表面積為約30平方米/克(以下為“msg”)或更低，如為約5-約30msg，更典型地為約8-約16。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張輔助粘合劑”是指用于紙幅的紙張粘合劑(除淀粉粘合劑外)，其可與淀粉粘合劑一起使用來改善所述紙張表面施膠組合物的粘合強(qiáng)度。合適的輔助粘合劑可包括合成或天然存在的聚合物(或不同聚合物的組合)，例如聚合物膠乳如丁苯橡膠膠乳、丙烯酸(酯)聚合物膠乳、聚乙酸乙烯酯膠乳、苯乙烯丙烯酸(酯)共聚物膠乳等；蛋白質(zhì)粘合劑例如酪蛋白或大豆蛋白質(zhì)等；聚乙烯醇(PVOH)等；或它們的組合。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“陽離子染料固定劑”是指可與陰離子染料復(fù)合以形成凝聚物、復(fù)合物、聚集物等的陽離子鹽。這些陽離子鹽可包括金屬鹽如氯化鈉、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁、硫酸鈉、硫酸鋁、氯化鉀、硫酸鋁鈉、氯化釩、硫酸鎂、硅酸鈉等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“表面電阻調(diào)節(jié)劑”是指非離子電荷減量劑。合適的表面電阻調(diào)節(jié)劑包括聚乙二醇M.W.(PEG 200)等。所述表面電阻調(diào)節(jié)劑在涂敷組合物中的存在量可為約0.5-約40％重量，更典型地為約0.5-約10％重量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“抗靜電劑”是指降低表面和體積電阻率的導(dǎo)電材料。合適的“抗靜電劑”可包括季鹽型陽離子抗靜電劑，如聚-(苯乙烯磺酸)的堿金屬鹽和銨鹽、磺化苯乙烯/馬來酸酐共聚物、聚(丙烯酸)、聚-(甲基丙烯酸)、聚(磷酸乙烯酯)和其游離酸、二甲基烯丙基氯化銨和雙丙酮丙烯酰胺(季丙烯酸(酯))的共聚物、二甲基二烯丙基氯化銨和N-甲基丙烯酰胺的共聚物、聚(二甲基二烯丙基)氯化銨、季纖維素乙酸酯等。這些抗靜電劑在所述涂敷組合物中的量為約0.5-約25％重量，更典型地該量為約1-約10％重量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“亮度”是指紙張例如在457nm平均光波長的漫反射系數(shù)。如這里所使用的，所述紙幅的亮度例如可根據(jù)GE亮度或ISO亮度來進(jìn)行測量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“不透明度”是指紙張掩藏事物如在后面紙張上或印刷在背面的印刷圖象以最小化、阻止等和/或透視等的能力。如這里所使用的，所述紙幅的不透明度例如可根據(jù)TAPPI不透明度和透視來進(jìn)行測量?？筛鶕?jù)T425om-91來測量TAPPI不透明度。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“透視”是指透過紙張的一個側(cè)面可以看到在同一紙張的另一個側(cè)面上的印刷的程度。透視與所述紙張的不透明度、油墨滲透入所述紙張的程度等有關(guān)。透視值可通過透視測試法(Show-Through Test Methodology)來進(jìn)行測量，其作為附錄而附后且通過參考而全部并入進(jìn)來。
為了本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張光滑度”是指所述紙張表面受紙張厚度、紙張寬度、偏離平面表面的數(shù)量等影響而偏離平面或基本上平面表面的程度。如這里所使用的，紙幅的紙張光滑度例如可根據(jù)Sheffield光滑度來進(jìn)行測量。Sheffield光滑度可通過TAPPI測試方法T 538om-01以Sheffield單位(Sheffield Units(SU))來進(jìn)行測量。
為了本發(fā)明的目的，所述術(shù)語“印刷質(zhì)量”是指可改變、影響、控制等紙張上的印刷圖象的外形、外觀、形態(tài)等的那些因素、特征、性能等。如這里所使用的，紙幅的印刷質(zhì)量例如可根據(jù)如下的一個或多個來進(jìn)行測量(1)印刷密度/對比度(如BW/顏色/單色)；(2)色域或顏色豐富度(如用于數(shù)字印刷如噴墨印刷、激光印刷等)；(3)調(diào)色劑粘性(如用于激光印刷、靛青印刷等)；(4)印刷光澤度或印刷雜色；(5)等。例如黑色光學(xué)印刷密度可通過TAPPI方法1213sp-03來進(jìn)行測量。印刷雜色可根據(jù)2006年3月23日公開的U.S.申請No.20060060317(Roding等)中公開的方法基于第二青色值(2nd cyanvalue)來進(jìn)行測量，所述公開申請這里通過引用而全部并入進(jìn)來。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“光澤度”是指紙張在鏡面角度反射部分入射光的能力。光澤度可基于在設(shè)定角度如75度時對從紙張樣品表面鏡面反射的光的數(shù)量的測量，例如在75度光澤度的情況中(通過TAPPI測試方法T 480om-92進(jìn)行測量)。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“印刷光澤度”是指在印刷紙張上進(jìn)行的光澤度測量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“數(shù)字印刷”是指在印刷媒介如紙張上復(fù)制、形成、產(chǎn)生、提供等數(shù)字圖像。數(shù)字印刷可包括激光印刷、噴墨印刷、干調(diào)色劑電子照相印刷、液體調(diào)色劑電子照相印刷等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“激光印刷”是指數(shù)字印刷技術(shù)、方法、裝置等，其可使用激光束在例如光導(dǎo)鼓上產(chǎn)生、形成、制得等潛像。激光束的光隨后可在所述鼓上產(chǎn)生電荷，所述電荷隨后可收集帶有相反電荷的調(diào)色劑。該調(diào)色劑然后被轉(zhuǎn)移到紙張上且所得圖像通過例如定影器(fuser)而產(chǎn)生、形成、制得等在所述紙張上。所述調(diào)色劑的轉(zhuǎn)移和熔化過程對紙張性能來說是重要的。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“電子照相記錄媒介”是指能夠在電子照相記錄法中記錄圖像的媒介。電子照相記錄媒介可為片材、幅、條、薄膜、方格、頁、片等的形式，其可為用于隨后細(xì)分成離散單元的連續(xù)形式(如幅)，或者其可為離散單元形式(如片材)。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“電子照相記錄法”是指通過靜電印刷術(shù)或電子照相術(shù)在媒介上記錄圖像的方法。在電子照相法中，所述圖像經(jīng)常通過沉積在所述媒介的一個表面或側(cè)面上并且然后例如通過加熱而熱固定和/或熔化在所述媒介的一個表面或側(cè)面上的調(diào)色劑顆粒而形成在所述媒介上。所述電子照相記錄媒介可具有兩個相對光滑或平整的側(cè)面或表面，或可具有質(zhì)地粗糙、不平坦或不光滑/不平整的一個側(cè)面或表面，而另一個側(cè)面或表面相對光滑或平整。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“噴墨印刷”是指數(shù)字印刷技術(shù)、方法、裝置等，其可通過印刷機(jī)噴嘴將液體油墨的微小液滴噴霧、噴射等到紙張上而在紙張上形成圖像。所述油墨液滴的尺寸(如更小的尺寸)精確布置可提供較高質(zhì)量的噴墨印刷。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“液體調(diào)色劑電子照相印刷”(即在現(xiàn)有技術(shù)中可以稱作“靛青印刷”)是指電子照相印刷技術(shù)、方法、裝置等，其可使用用于電子照相印刷的液體調(diào)色劑(代替干燥或固體調(diào)色劑)。在液體調(diào)色劑電子照相印刷中，可將所述調(diào)色劑顆粒從在液體介質(zhì)中的分散體中施加到紙張上。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“表格印刷”是指在形成特定形狀的印刷媒介上的印刷，所述印刷媒介例如信封、商務(wù)表格、自定義表格等，并可進(jìn)行進(jìn)一步處理、操作等以提供最終產(chǎn)品。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“膠版印刷”是指印刷技術(shù)、方法、裝置等，其中在所述印刷板上的圖像可轉(zhuǎn)移到例如橡膠墊、輥等上，并然后轉(zhuǎn)移到紙張上以提供印刷圖像。在膠版印刷中，所述紙張并不直接接觸所述印刷板。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語″印刷密度″是指作為印刷圖像的光吸收性能的量度的光密度。其可表示為來自所測量印刷圖像的反射系數(shù)的以10為底的負(fù)對數(shù)(logarithm of the reciprocal to the base 10 of the reflectance)。例如，印刷密度越高，則出現(xiàn)了越深色的印刷圖像。較高的印刷密度提供了較高的對比度、用于視圖的更清晰圖像等?？墒褂肵-Rite-418反射密度計來測量黑色光密度。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“印刷對比度”是指印刷和未印刷面積在印刷密度上的差異。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“色域”是指在任何顏色復(fù)制系統(tǒng)中的可能顏色的總匯集，并可用全部的子顏色來定義。更高的色域值指示更逼真的顏色印刷質(zhì)量。色域可通過測量多個顏色塊的CIE L*、a*、b*而獲得，所述顏色塊包括白色(未印刷區(qū)域)、青色、品紅、黃色、紅色、綠色、藍(lán)色和黑色。所述CIE L*表示白色。L*的值可為0(代表黑色)-100(代表白色或完全反射擴(kuò)散)。a*的值代表綠色/紅色的程度。正a*為紅色，而負(fù)a*為綠色。正b*為黃色，而負(fù)b*為藍(lán)色。所述CIE L*、a*和b*值可通過使用D65光源和10-度視角的X-Rite 528來測量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“色豐富度”是指具有高印刷密度和高色域值的更逼真或更有活力的顏色印刷。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“調(diào)色劑粘性”是指在施加標(biāo)準(zhǔn)剝離力后，根據(jù)保留的調(diào)色劑百分比來確定的調(diào)色劑可粘附到紙張上的牢固程度。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“印刷雜色”是指由于紙張表面在油墨/調(diào)色劑鋪展上的不均勻、油墨吸收性的不均勻等而導(dǎo)致的在印刷圖像上的不均勻性。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“液體”是指非氣態(tài)流體組合物、化合物、材料等，其在所用溫度(如室溫)下是易于流動的，具有很小或沒有分散傾向且具有比較高的壓縮系數(shù)。
對于本發(fā)明的所述目的，針對紙張施膠組合物，所述術(shù)語“粘度”是指布氏粘度。布氏粘度可在150°F下通過布氏粘度計使用#2紡錘在50rpm下進(jìn)行測量。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“固體含量”是指在所述組合物、涂層等中存在的非揮發(fā)性、非液體組分的百分比(重量)。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“紙張表面施膠載荷”是指經(jīng)處理紙幅的給定側(cè)面或表面上存在的紙張表面施膠組合物或涂層的量。紙張表面施膠載荷可根據(jù)每平方米紙幅的組合物克數(shù)(以下稱為“gsm”)來進(jìn)行定義。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“施膠壓榨機(jī)”是指裝置、設(shè)備、機(jī)器等，其可將紙張施膠組合物處理、施加、涂布等到紙幅的一個或多個側(cè)面或表面上，例如僅在所述紙幅干燥一次之后。施膠壓榨機(jī)可包括槽式施膠壓榨機(jī)(puddle size press)、計量施膠壓榨機(jī)(metering size press)等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“浸壓式施膠壓榨機(jī)”是指具有浸壓區(qū)(flooded nip)(池)的施膠壓榨機(jī)，也稱為“槽式施膠壓榨機(jī)”。浸壓式施膠壓榨機(jī)可包括垂直施膠壓榨機(jī)、水平施膠壓榨機(jī)等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“計量施膠壓榨機(jī)”是指包括用于將紙張表面施膠組合物或涂層鋪展、計量等、沉淀、涂敷等到紙幅側(cè)面或表面上的組件的施膠壓榨機(jī)。計量施膠壓榨機(jī)可包括桿計量施膠壓榨機(jī)、柵輥計量施膠壓榨機(jī)、刮刀施膠計量施膠壓榨機(jī)等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“桿計量施膠壓榨機(jī)”是指使用桿將涂層鋪展、計量等到紙幅表面上的計量施膠壓榨機(jī)。所述桿相對于所述紙幅可為靜止的或活動的。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“柵輥計量施膠壓榨機(jī)”是指使用柵輥、轉(zhuǎn)移輥、軟涂敷輥等的計量施膠壓榨機(jī)。所述柵輥、轉(zhuǎn)移輥、軟涂敷輥等相對于所述紙幅可為靜止的，也可相對于所述紙幅轉(zhuǎn)動，等等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“刮刀計量施膠壓榨機(jī)”是指使用刮刀將涂層鋪展、計量等到紙幅表面上的計量壓榨機(jī)。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“室溫”是指室溫的通常可接受的意義，即20℃-25℃的環(huán)境溫度。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“調(diào)色劑”是指例如用于打印機(jī)(如激光打印機(jī))、復(fù)印機(jī)等的著色劑顆粒，當(dāng)著色劑顆粒固定或熔化在電子照相記錄媒介上時在其上形成文本和/或圖像。調(diào)色劑顆?？砂环N或多種著色劑顆粒(如黃色、品紅、青色、黑色或它們的任何組合)以及熱塑性聚合物顆粒的混合物、共混物、組合物等，所述熱塑性聚合物顆粒被打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等熱熔化(如通過加熱)從而將文本和/或圖像固定或熔化在所述媒介上。所述熱塑性聚合物顆粒可包含苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、苯乙烯-甲基丙烯酸丁酯共聚物、聚酯樹脂等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“表面電阻率”是指電子照相記錄媒介的表面吸引調(diào)色劑顆粒到該表面的程度并且是該表面的導(dǎo)電率的量度。表面電阻率可使用具有Keithley Model 6105電阻適配器和Keithley Model 247高壓電源的Keithley Model 617自變換量程皮可安培計來進(jìn)行測量。見1999年11月23日公布的U.S.專利5,989,686(Song等)，其通過引用而全部并入進(jìn)來。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“涂層”是指從紙張施膠組合物形成、產(chǎn)生、制得等的主要保留在紙網(wǎng)表面上的一個或多個層、遮蓋物、膜、外皮等。
對于本發(fā)明的所述目的，所述術(shù)語“主要保留在所述紙幅的表面上”是指紙張表面施膠組合物或涂層主要保留在紙幅的表面上，而不被紙幅吸收或吸收到紙幅內(nèi)部。
對于本發(fā)明的所述目的，針對紙張表面施膠組合物的術(shù)語“處理”可包括沉積、施加、噴霧、涂布、涂抹、鋪展、擦拭、輕涂、浸漬等。
描述 紙張施膠組合物、涂敷有這些紙張施膠組合物的紙幅和使用本發(fā)明的這些紙張施膠組合物來涂敷紙張的方法的實(shí)施方式可提供多個益處、優(yōu)點(diǎn)等。這些益處、優(yōu)點(diǎn)等可包括(1)亮度(如通過GE亮度所測量的)；(2)不透明度(如，通過TAPPI不透明度和透視所測量的)；(3)紙張光滑度(如通過Sheffield光滑度所測量的)；(4)印刷質(zhì)量(如，通過用于BW/顏色/單色的印刷密度/對比度、用于數(shù)字印刷如噴墨印刷和激光印刷的色域/豐富度、用于激光/靛青印刷的調(diào)色劑粘性和根據(jù)例如印刷光澤度/雜色的印刷均勻性所測量的)；(5)任選地，油墨干燥時間(用于其中所述施膠組合物具有任選的陽離子多價鹽的噴墨印刷)；和(6)任選地，減小或消除邊緣熔接傾向(如用于信封/表格印刷)。
可通過本發(fā)明的組合物、施膠紙幅和涂敷方法的實(shí)施方式來改進(jìn)紙張亮度。例如，可將所述施膠紙張的亮度增大0.5-1.3個點(diǎn)。本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式可具有至少約80的亮度值，如約85-約100的亮度值，更典型地約90-約100的亮度值。
可通過本發(fā)明的組合物、施膠紙幅和涂敷方法的實(shí)施方式來改進(jìn)紙張不透明度同時減小印刷透視。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式可使所述施膠壓榨機(jī)處理紙張的紙張不透明度增大，如增大0.5-1個點(diǎn)。紙張不透明度對減小印刷透視是重要的，并對雙面印刷是特別有益的。本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式可具有至少約85的不透明度值，例如約87-約105的不透明度值，更典型地約90-約97的不透明度值。本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式還可具有約0.02或更小的透視值，例如約0.015或更小的透視值，更典型地約0.01或更小的透視值。
可通過有利于電子照相印刷的本發(fā)明的組合物、施膠紙幅和涂敷方法的實(shí)施方式來改善紙張光滑度。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可提供被Sheffield光滑度值的減小所證實(shí)的更光滑的印刷表面。更光滑的印刷表面對電子照相印刷方法是有益的，因?yàn)楦饣募垙執(zhí)峁┝烁鶆虻挠∷①|(zhì)量和更高的印刷光澤度。本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式還具有約400或更小的Sheffield單位(SU)值，例如約300或更小的SU值，更典型地約200或更小的SU值。
可通過本發(fā)明的組合物、施膠紙幅和涂敷方法的實(shí)施方式來改善印刷質(zhì)量。例如，與淀粉施膠壓榨對照相比，本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可提供用于噴墨印刷的增大的色域。更高的色域值可提供更逼真的顏色印刷質(zhì)量。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可提供更高的黑色光學(xué)印刷密度。需要更高的印刷密度，因?yàn)槠淇山o出用于視圖的更高對比度或更清晰圖像。例如，本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式可提供約0.25-約2的黑色光學(xué)印刷密度值，如約0.5-約1.8的黑色光學(xué)印刷密度值，更典型地約0.75-約1.5的黑色光學(xué)印刷密度值。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可為使用液體調(diào)色劑印刷技術(shù)的靛青數(shù)字印刷提供更優(yōu)異的調(diào)色劑粘性。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可以為使用液體調(diào)色劑印刷技術(shù)的液體調(diào)色劑電子照相印刷(如靛青數(shù)字印刷)提供更優(yōu)異的調(diào)色劑粘性。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可以提供優(yōu)秀的涂層粘性且當(dāng)在四色膠版印刷上進(jìn)行印刷時沒有發(fā)現(xiàn)表層變白。還可改善在使用本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式進(jìn)行的膠版印刷中的印刷密度，且由于紙張不透明度增大和具有包含精細(xì)霰石沉淀碳酸鈣的顏料施膠壓榨組合物的油墨收集機(jī)構(gòu)更有效，因此可減小印刷透視。也可改善具有更少雜色的印刷均勻性。例如，本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式可具有約6或更小的第二青色值，如約5或更小的第二青色值，更典型地約4或更小的第二青色值。本發(fā)明的施膠紙幅的實(shí)施方式還在彩色電子照相復(fù)印機(jī)上提供了改善的印刷光澤度。
本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式也提供了改善的噴墨干燥時間。干燥時間是油墨在紙張或印刷媒介上干燥花費(fèi)的時間。如果所述油墨在印刷后不能很快地充分干燥，則所述油墨可轉(zhuǎn)移到其它紙張上，這是不希望的。在干燥時間測量中，允許印刷油墨干燥3秒鐘并在傳送紙張上測量黑色光學(xué)密度，所述傳送紙張安置在印刷區(qū)域的頂部并用5-lb輥?zhàn)舆M(jìn)行滾動以確保一致的接觸壓力。記錄油墨的轉(zhuǎn)移百分比作為干燥時間的量度。明顯地，油墨轉(zhuǎn)移百分比數(shù)值越高，干燥時間就越差。
本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式還可提供在格式紙張(form paper)上的改進(jìn)，例如，通過減小信封轉(zhuǎn)換器的邊緣熔接傾向?！叭劢印笨稍趯Χ嗑砑垙?如8-10卷)進(jìn)行沖切以形成信封的期間發(fā)生。該問題可導(dǎo)致所述平整信封的邊緣互相粘結(jié)在一起，從而產(chǎn)生了錯誤進(jìn)紙、卡紙以及其它處理問題。通常地，在信封轉(zhuǎn)換車間中的熔接情況在熱、潮濕環(huán)境中最經(jīng)常出現(xiàn)，因此認(rèn)為與紙張表面上的水溶性粘合劑如淀粉或聚乙烯醇的數(shù)量和位置有關(guān)。通過組合物的實(shí)施方式可大大減少或甚至消除熔接情況。本發(fā)明的施膠紙張的實(shí)施方式可有效地改變據(jù)信是熔接根本原因的水溶性聚合物的濕潤性和伴隨的軟化。可通過測量在所述表面上的蒸餾水的動力接觸角來跟蹤在表面軟化和熔接傾向的變化。
本發(fā)明的紙張表面施膠組合物的實(shí)施方式包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15(如約2-約12，更典型地約4-約10)的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％(如為約40-約95重量％，更典型地為約50-約95重量％)； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％(如為約5-約60重量％，更典型地為約5-約50重量％)； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4(如為約0.75-約3，更典型地為約1-約3)； 其中所述組合物具有約20-約500厘泊(例如為約30-約300厘泊)的布氏粘度；對于可用于例如桿計量施膠壓榨機(jī)的更高粘度的組合物，這些布氏粘度可為約100-約450厘泊(如為150-約300厘泊)； 其中所述組合物具有至少約8重量％的固體含量(如至少為約12重量％)；對于可用于例如桿計量施膠壓榨機(jī)的更高固體含量的組合物，這些固體含量可至少為約重量％(如至少為約10重量％)，最高至約35重量％(如最高為約25重量％，更典型地最高至約18重量％)。
本發(fā)明制品的實(shí)施方式可包含 具有第一表面和第二表面的紙幅；和 在所述第一表面和第二表面中的至少一個(例如一個或兩個側(cè)面或表面)上的紙張表面施膠涂層， 其中所述紙張表面施膠涂層在每個表面上提供紙張表面施膠載荷，在每個所述表面上所述紙張表面施膠涂層的存在量為約0.5gsm-約4gsm(如為約0.75-約3.5gsm，更典型地為約1-約3gsm)； 其中所述紙張表面施膠涂層包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15(如為約2-約12，更典型地為約4-約10)的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％(如為約40-約95重量％，更典型地為約50-約95重量％)； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％(如為約5-約60重量％，更典型地為約5-約50重量％)； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4(如為約0.75-約3，更典型地為約1-約3)。
本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式可包含下列步驟 (a)提供未涂敷或單面涂敷的紙幅，該紙幅具有第一表面和第二表面；和 (b)提供液體紙張表面施膠組合物，其包含 針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15(如為約2-約12，更典型地為約4-約10)的長寬比和小的微粒表面積； 紙張淀粉粘合劑；和 紙張輔助粘合劑； 其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％(如為約40-約95重量％，更典型地為約50-約95重量％)； 其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％(如為約5-約60重量％，更典型地為約5-約50重量％)； 其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4(如為約0.75-約3，更典型地為約1-約3)； 其中所述組合物具有約20-約500厘泊(例如為約30-約300厘泊)的布氏粘度；對于可用于例如桿計量施膠壓榨機(jī)的更高粘度的組合物，這些布氏粘度可為約100-約450厘泊(如為150-約300厘泊)； 其中所述組合物具有至少約8重量％的固體含量(如至少為約12重量％)；對于可用于例如桿計量施膠壓榨機(jī)的更高固體含量的組合物，這些固體含量可至少為約重量％(如至少為約10重量％)，最高至約35重量％(如最高為約25重量％，更典型地最高至約18重量％)；和 (c)用步驟(b)的紙張表面施膠組合物來處理步驟(a)的紙幅的第一表面和第二表面中的至少一個，其中在每個表面上提供紙張表面施膠載荷，在每個所述表面上所述紙張表面施膠涂層的存在量為約0.5gsm-約4gsm(如為約0.75-約3.5gsm，更典型地為約1-約3gsm)。
本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式在圖1-4中進(jìn)一步來說明，說明了用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式的系統(tǒng)的實(shí)施方式，其例如可為通常表示為100的桿計量施膠壓榨機(jī)。施膠壓榨機(jī)100可用來涂敷通常表示為104的紙幅。紙幅104沿著箭頭106的方向進(jìn)行移動，該紙幅具有分別表示為108和112的一對相對的側(cè)面或表面。
施膠壓榨機(jī)100包括通常表示為116的第一儲槽，該儲槽設(shè)有通常表示為120的紙張施膠組合物的供應(yīng)設(shè)備?？梢匀缜€箭頭128所示的逆時針方向旋轉(zhuǎn)的、通常表示為124的第一提取輥從供應(yīng)設(shè)備120中提取一定量的所述紙張施膠組合物。然后可以將旋轉(zhuǎn)輥124提取的該量紙張施膠組合物轉(zhuǎn)移到通常表示為132的第一涂敷輥上，該涂敷輥以曲線箭頭136指示的相反和順時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。(示于圖1中的第一提取輥124的位置僅僅是說明性的，輥124可以相對于第一涂敷輥132以多種方式來定位使得所述紙張施膠組合物被轉(zhuǎn)移到涂敷輥132的表面上)。轉(zhuǎn)移到第一涂敷輥132上的紙張施膠組合物的量可通過計量桿144進(jìn)行控制，所述計量桿144將轉(zhuǎn)移的組合物鋪展在涂敷輥132的表面上，從而當(dāng)借助涂敷輥132施加到紙幅104的第一表面108上時，提供了表示為148的厚度相對均勻和一致的第一涂層。
如圖1中所示，施膠壓榨機(jī)100可設(shè)有通常表示為156的第二儲槽，該儲槽設(shè)有通常表示為160的紙張施膠組合物的第二供應(yīng)設(shè)備?？梢匀缜€箭頭168所示的順時針方向旋轉(zhuǎn)的、通常表示為164的第二提取輥從供應(yīng)設(shè)備160中提取一定量的所述紙張施膠組合物。然后可以將旋轉(zhuǎn)輥164提取的該量紙張施膠組合物轉(zhuǎn)移到通常表示為172的第二涂敷輥上，該涂敷輥以曲線箭頭176指示的相反和逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。(盡管未示于圖2中，第二提取輥164可以相對于第二涂敷輥172以多種方式來定位使得所述紙張施膠組合物被轉(zhuǎn)移到涂敷輥172的表面上)。轉(zhuǎn)移到第二涂敷輥172上的紙張施膠組合物的量可通過第二計量桿184進(jìn)行控制，所述計量桿184將轉(zhuǎn)移的組合物鋪展在涂敷輥172的表面上，從而當(dāng)借助涂敷輥172施加到紙幅104的所述第二表面112上時，提供了表示為188的厚度相對均勻和一致的第二涂層。
參考圖2，說明了用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式的系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式，其例如可為通常表示為200的水平浸壓式施膠壓榨機(jī)的形式。水平施膠壓榨機(jī)200可用來涂敷通常表示為204的紙幅。紙幅204沿著箭頭206的方向進(jìn)行移動，該紙幅具有分別表示為208和212的一對相對的側(cè)面或表面。
水平施膠壓榨機(jī)200包括通常表示為噴嘴216的紙張施膠組合物的第一來源，該噴嘴216通常向下朝向表示為232的第一轉(zhuǎn)移輥噴射出表示為220的紙張施膠組合物的物流，所述第一轉(zhuǎn)移輥232以曲線箭頭236所示的順時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由于棒或擋料圈(未顯示)的安置位置低于第一轉(zhuǎn)移輥232和第二轉(zhuǎn)移輥272之間的壓區(qū)，在所述壓區(qū)上產(chǎn)生了通常表示為240的溢流池或槽(flooded pond or puddle)。轉(zhuǎn)移輥232將表示為248的厚度相對均勻和一致的所述施膠組合物的第一涂層轉(zhuǎn)移到紙幅204的第一表面208上。
通常表示為噴嘴256的紙張施膠組合物的第二來源通常向下朝向表示為272的第二轉(zhuǎn)移輥的表面噴射表示為260的紙張施膠組合物的物流，所述第二轉(zhuǎn)移輥272以曲線箭頭276所示的逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)移輥272將表示為288的厚度相對均勻和一致的所述施膠組合物的第二涂層轉(zhuǎn)移到紙幅204的第二表面212上。
參考圖3，說明了用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式的系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式，其例如可為通常表示為300的垂直浸壓式施膠壓榨機(jī)。垂直施膠壓榨機(jī)300可用來涂敷通常表示為304的紙幅。紙幅304沿著箭頭306的方向進(jìn)行移動，該紙幅具有分別表示為308和312的一對相對的側(cè)面或表面。
垂直施膠壓榨機(jī)300包括通常表示為噴嘴316的紙張施膠組合物的第一來源，該噴嘴316通常向上朝向表示為332的輥組(roll stack)的第一下部轉(zhuǎn)移輥的表面噴射出表示為320的紙張施膠組合物的物流，所述第一下部轉(zhuǎn)移輥332以曲線箭頭336所示的順時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。由于棒或擋料圈(未顯示)安置在下部第一轉(zhuǎn)移輥232和第二上部轉(zhuǎn)移輥272之間的壓區(qū)的右邊，在所述壓區(qū)上產(chǎn)生了通常表示為340的較小溢流池或槽(與水平施膠壓榨機(jī)200的池或槽240相比)。轉(zhuǎn)移輥332將表示為348的厚度相對均勻和一致的施膠組合物的第一涂層轉(zhuǎn)移到紙幅304的下部第一表面308上。
通常表示為噴嘴356的紙張施膠組合物的第二來源通常向下朝向表示為372的第二上部轉(zhuǎn)移輥的表面噴射表示為360的紙張施膠組合物的物流，所述第二上部轉(zhuǎn)移輥372以曲線箭頭376所示的逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)移輥372將表示為388的厚度相對均勻和一致的施膠組合物的第二涂層轉(zhuǎn)移到紙幅304的上部第二表面312上。
參考圖4，說明了用于實(shí)施本發(fā)明所述方法的實(shí)施方式的系統(tǒng)的另一個實(shí)施方式，其例如可為通常表示為400的柵輥施膠壓榨機(jī)的形式。施膠壓榨機(jī)400可用來涂敷通常表示為404的紙幅。紙幅404沿著箭頭406的方向進(jìn)行移動，該紙幅具有分別表示為408和412的一對相對的側(cè)面或表面。
柵輥施膠壓榨機(jī)400包括通常表示為噴嘴416的紙張施膠組合物的第一來源，該噴嘴416通常向下朝向表示為422的第一柵輥的表面噴射出表示為420的紙張施膠組合物的物流，所述第一柵輥422以曲線箭頭424所示的順時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。表示為426的第一轉(zhuǎn)移輥以曲線箭頭428所示的相反和逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在第一柵輥422的表面上提取施膠組合物。表示為432的第一涂敷輥從第一轉(zhuǎn)移輥426的表面接收施膠組合物，并在紙幅404的第一表面408上施加表示為448的厚度相對均勻和一致的所述施膠組合物的第一涂層，所述第一涂敷輥432可具有硬表面或軟表面，并以曲線箭頭436所示的相反和順時針方向相對于第一轉(zhuǎn)移輥426進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
柵輥施膠壓榨機(jī)400還可包含通常表示為噴嘴456的紙張施膠組合物的第二來源，所述噴嘴456通常向下朝向表示為462的第二柵輥的表面噴射表示為460的紙張施膠組合物的物流，所述第二柵輥462以曲線箭頭464所示的逆時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。表示為466的第二轉(zhuǎn)移輥以曲線箭頭468所示的相反和順時針方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，在第一柵輥462的表面上提取施膠組合物。表示為472的第二涂敷輥從第二轉(zhuǎn)移輥466的表面接收施膠組合物，并在紙幅404的第一表面412上施加表示為488的厚度相對均勻和一致的施膠組合物的第一涂層，所述第二涂敷輥472可具有硬表面或軟表面，并以曲線箭頭476所示的相反和逆時針方向相對于第二轉(zhuǎn)移輥466進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
應(yīng)當(dāng)理解，提供了在圖1-4中說明的所述實(shí)施方式來說明本發(fā)明的教導(dǎo)。認(rèn)為在圖1-4實(shí)施方式的熟練技術(shù)中的改變或改進(jìn)仍在本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要以相同或類似方式、功能等來操作這些改變或改進(jìn)即可。
實(shí)施例 實(shí)施例1 根據(jù)下面配方制備表面施膠組合物。
表1a施膠壓榨涂層配方 霰石沉淀碳酸鈣(1) 100份 淀粉 60份 乙酸乙烯酯乙烯共聚物(2)10份 氯化鈉 30份 Leucophor T-100(3) 10份 (1)Mississippi Lime Company，Alton，Illinois，62002提供 (2)Air Products and Chemical，Inc，Allentown，PA 18195提供?？墒褂镁垡蚁┐?PVOH)代替乙酸乙烯酯乙烯共聚物。
(3)Clariant Corporation，Charlotte，NC 28205提供 以16％固體含量制得了包含上述成分的表面施膠溶液。使用#2錠在150度F(華氏溫度)100rpm下測量布氏粘度為40cps。使用桿計量施膠壓榨涂敷機(jī)將所述表面施膠組合物涂敷到75-gsm生料(rawstock)上。對于所述紙張兩面的目標(biāo)涂層量是5.4gsm。在室溫下以壓區(qū)壓力90psi在鋼-鋼試驗(yàn)砑光機(jī)上完成砑光。目標(biāo)光滑度是130-180Sheffield光滑度。
所述表面施膠紙張的物理性能描述在下面表1b中 表1b物理性能的測試結(jié)果 *使用包含淀粉、OBA和氯化鈉的表面施膠組合物來制得對比紙張樣品，對于未涂敷紙張工廠來說這是普遍的。所述％固體為12％；布氏粘度使用錠#2和100rpm在150度F下為80cps。
實(shí)施例1的實(shí)施方式相比淀粉對比紙張樣品提供了下列益處。在本發(fā)明中的所述施膠壓榨機(jī)處理紙張的紙張不透明度增大了0.5-1個點(diǎn)。紙張不透明度對于降低印刷透視是重要的，對雙面印刷是特別有益的。使用TAPPIT425om-02來測量不透明度。
本發(fā)明的施膠壓榨機(jī)處理紙張的GE亮度增大了0.5-1.3個點(diǎn)。GE亮度是在可見光的藍(lán)色區(qū)域中，特別是在457nm波長處的定向反射比的量度。所述GE亮度值越高，則所述紙張越亮和越白。使用TAPPI方法T452om-02來測量GE亮度。
實(shí)施例1的實(shí)施方式還提供了Sheffield光滑度值降低17-26％所證明的更光滑的印刷表面。更光滑印刷表面對電子照相印刷方法是有益的，因?yàn)楦饣募垙埬芴峁└鶆虻挠∷①|(zhì)量和更高的印刷光澤度。
表1c印刷質(zhì)量測試結(jié)果比較 與所述淀粉施膠壓榨對照物相比，實(shí)施例1的實(shí)施方式可提供用于噴墨印刷的增大色域。
實(shí)施例1的實(shí)施方式也可提供更高的黑色光印刷密度。光密度是印刷物的吸光性能的量度，表示為來自所測量印刷物的反射率的以10為底的負(fù)對數(shù)。需要更高的印刷密度，因?yàn)槠淇山o出用于視圖的更高的對比度或更清晰圖像。使用X-Rite 418反射密度計來測量黑色光密度。X-Rite反射密度計獲自X-Rite，Incorporated，Grandville MI 49418。
實(shí)施例2 根據(jù)下列配方制備表面施膠組合物。
表2a施膠壓榨涂層配方
(1)Omya，Inc，Proctor，VT 06765提供 (2)Mississippi Lime Company，Alton，Illionois，62002提供 (3)Air Products and Chemical，Inc，Allentown，PA 18195提供 (4)Clariant Corporation，Charlotte，NC 28205提供 使用桿計量施膠壓榨機(jī)將所述著色施膠壓榨配方施加到未表面施膠的75gsm基底紙張上。目標(biāo)涂敷重量或涂層量為5-6gsm。在室溫下以壓區(qū)壓力90psi在鋼-鋼試驗(yàn)砑光機(jī)上完成砑光。目標(biāo)光滑度是130-180Sheffield光滑度。
表2b測試結(jié)果 表2c噴墨印刷性能特征的測試結(jié)果 表2d激光印刷性能特征的測試結(jié)果 表2e邊緣熔接傾向的測試結(jié)果 實(shí)施例2e和2f給出了優(yōu)異的邊緣熔接抵抗性。
實(shí)施例3 根據(jù)下列配方制備表面施膠組合物。
表3a施膠壓榨涂層配方 (1)Omya，Inc，Proctor，VT 06765提供 (2)Mississippi Lime Company，Alton，Illionois，62002提供 (3)Air Products and Chemical，Inc，Allentown，PA 18195提供?？墒褂镁垡蚁┐?PVOH)代替乙酸乙烯酯乙烯共聚物。
(4)RhomNova，Akron，Ohio，44305提供 (5)Dow Chemical Company，Midland，MI 48674提供 (6)Clariant Corporation，Charlotte，NC 28205提供 使用桿計量施膠壓榨機(jī)將所述著色施膠壓榨配方施加到未表面施膠的75gsm基底紙張上。目標(biāo)涂敷重量或涂層量為5-6gsm。在室溫下以壓區(qū)壓力90psi在鋼-鋼試驗(yàn)砑光機(jī)上完成砑光。目標(biāo)光滑度是130-180Sheffield光滑度。
表3b紙張物理性能的測試結(jié)果 表3c印刷質(zhì)量的測試結(jié)果 在本申請中引用的所有文獻(xiàn)、專利、期刊論文及其它材料通過引用而全部并入進(jìn)來。
雖然已經(jīng)結(jié)合多個實(shí)施方式并參考附圖對本發(fā)明進(jìn)行了充分的描述，但可以理解多種改變和變化對本領(lǐng)域熟練人員來說是顯而易見地。該改變和變化可理解成包括在權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍之內(nèi)，除非它們脫離了本發(fā)明。
本發(fā)明的其它特征和實(shí)施方式描述在下面的共同轉(zhuǎn)讓的U.S.專利文獻(xiàn)中，這里它們通過引用而全部并入進(jìn)來2006年8月24日公開的Nguyen的U.S.專利申請No.20060185808，Krishna Mohan等人于2006年3月13日提交的名稱為“COMPOSITIONS CONTAINING EXPANDABLEMICROSPHERES AND AN IONIC COMPOUND，AS WELL AS METHODSOF MAKING AND USING THE SAMECOM POSITIONS CONTAININGEXPANDABLE MICROSPHERES AND AN IONIC COMPOUND，AS WELLAS METHODS OF MAKING AND USING THE SAME”的U.S.專利申請No.11/374239；Kapil Singh等人于2006年1月17日提交的名稱為“PAPERSUBSTRATES CONTAINING HIGH SURFACE SIZING AND LOWINTERNAL SIZING AND HAVING HIGH DIMENSIONAL STABILITY”的U.S.臨時申請No.60/759629。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的實(shí)施方式和特征可以與通過引用并入本文中的這些文獻(xiàn)中的其他任何特征或?qū)嵤┓绞较嘟Y(jié)合，只要這些組合是可行的且不相互沖突的即可。
權(quán)利要求
1.組合物，其包含
針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約1.5-約15的長寬比和小的微粒表面積；
紙張淀粉粘合劑；和
紙張輔助粘合劑；
其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約30-約99重量％；
其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約1-約70重量％；
其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.5-約4；
其中所述組合物具有約20-約500厘泊的布氏粘度；且
其中所述組合物具有至少約8重量％的固體含量。
2.權(quán)利要求1的組合物，其中所述顏料具有小于約20msg的微粒表面積。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述顏料具有約2-約12的長寬比。
4.權(quán)利要求3的組合物，其中所述顏料具有約4-約10的長寬比。
5.權(quán)利要求2的組合物，其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約40-約95％重量，且其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約60％重量。
6.權(quán)利要求5的組合物，其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約50-約95％重量，且其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約50％重量。
7.權(quán)利要求2的組合物，其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.75-約3。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約1-約3。
9.權(quán)利要求2的組合物，其中所述布氏粘度為約30-約300厘泊。
10.權(quán)利要求2的組合物，其中所述固體含量為至少約12重量％。
11.權(quán)利要求2的組合物，其中所述淀粉粘合劑包含天然淀粉、改性淀粉、陽離子淀粉、兩性淀粉、磷酸淀粉、淀粉醚、羥烷基化淀粉或它們的組合。
12.權(quán)利要求2的組合物，其中所述輔助粘合劑包含聚合物膠乳、蛋白質(zhì)粘合劑、聚乙烯醇或它們的組合。
13.制品，其包含
具有第一表面和第二表面的紙幅；和
在所述第一表面和第二表面中的至少一個表面上的紙張表面施膠涂層，
其中所述紙張表面施膠涂層在每個表面上提供紙張表面施膠載荷，在每個所述表面上均存在所述紙張表面施膠涂層，所述紙張表面施膠載荷的量為約0.5-約4gsm；
其中所述紙張表面施膠涂層包含
針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約2-約12的長寬比和小的微粒表面積；
紙張淀粉粘合劑；和
紙張輔助粘合劑；
其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約40-約95重量％；
其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約60重量％；
其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約0.75-約3。
14.權(quán)利要求13的制品，其中所述紙張表面施膠涂層位于所述第一表面和第二表面的其中一個表面上。
15.權(quán)利要求13的制品，其中所述紙張表面施膠涂層位于所述第一表面和第二表面兩者上。
16.權(quán)利要求13的制品，其中在每個所述表面上均存在所述紙張表面施膠涂層，每個所述表面上的所述紙張表面施膠載荷的量為約1-約3gsm。
17.權(quán)利要求13的制品，其中所述顏料具有小于約20msg的微粒表面積。
18.權(quán)利要求17的制品，其中所述顏料具有約4-約10的長寬比。
19.權(quán)利要求17的制品，其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約50-約95％重量，且其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約50％重量。
20.權(quán)利要求17的制品，其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約1-約3。
21.權(quán)利要求17的制品，其中所述淀粉粘合劑包含天然淀粉、改性淀粉、陽離子淀粉、兩性淀粉、磷酸淀粉、淀粉醚、羥烷基化淀粉或它們的組合。
22.權(quán)利要求21的制品，其中所述輔助粘合劑包含聚合物膠乳、蛋白質(zhì)粘合劑、聚乙烯醇或它們的組合。
23.方法，包含如下步驟
(a)提供具有第一表面和第二表面的未涂敷或單面涂敷的紙幅；和
(b)提供液體紙張表面施膠組合物，其包含
針狀碳酸鈣紙張顏料，其具有約4-約10的長寬比和小的微粒表面積；
紙張淀粉粘合劑；和
紙張輔助粘合劑；
其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約50-約95重量％；
其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約50重量％；
其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約1-約3；
其中所述組合物具有約30-約300厘泊的布氏粘度；
其中所述組合物具有至少約12重量％的固體含量；
和
(c)用步驟(b)的紙張表面施膠組合物處理步驟(a)的紙幅的第一表面和第二表面中的至少一個表面，其中在每個所述表面上均存在所述紙張表面施膠涂層，每個所述表面上的所述紙張表面施膠載荷的量為約0.5-約4gsm。
24.權(quán)利要求23的方法，其中在步驟(a)中提供單側(cè)面涂敷的紙幅。
25.權(quán)利要求23的方法，其中在步驟(a)中提供未涂敷的紙幅。
26.權(quán)利要求23的方法，其中在步驟(c)中使用步驟(b)的組合物處理所述未涂敷紙幅的第一表面和第二表面的其中一個表面。
27.權(quán)利要求23的方法，其中在步驟(c)中使用步驟(b)的組合物處理所述未涂敷紙幅的第一表面和第二表面兩者。
28.權(quán)利要求23的方法，其中使用計量施膠壓榨機(jī)實(shí)施步驟(c)。
29.權(quán)利要求28的方法，其中使用桿計量施膠壓榨機(jī)、柵輥計量施膠壓榨機(jī)或刮刀計量施膠壓榨機(jī)實(shí)施步驟(c)。
30.權(quán)利要求23的方法，其中在每個所述表面上均存在所述紙張表面施膠涂層，在步驟(c)期間，每個所述表面上的紙張表面施膠載荷的量為約1-約3gsm。
31.權(quán)利要求23的方法，其中所述顏料具有小于約20msg的微粒表面積。
32.權(quán)利要求31的方法，其中步驟(b)的組合物具有至少約12重量％的固體含量。
33.權(quán)利要求31的方法，其中所述顏料具有約4-約10的長寬比。
34.權(quán)利要求31的方法，其中所述淀粉粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約50-約95重量％，且其中所述輔助粘合劑占所述淀粉粘合劑和所述輔助粘合劑的總重量的約5-約50重量％。
35.權(quán)利要求31的方法，其中所述顏料與淀粉粘合劑/輔助粘合劑的重量比為約1-約3。
36.權(quán)利要求31的方法，其中步驟(b)的組合物具有約30-約300厘泊的布氏粘度。
37.權(quán)利要求31的方法，其中所述淀粉粘合劑包含天然淀粉、改性淀粉、陽離子淀粉、兩性淀粉、磷酸淀粉、淀粉醚、羥烷基化淀粉或它們的組合。
38.權(quán)利要求37的方法，其中所述輔助粘合劑包含聚合物膠乳、蛋白質(zhì)粘合劑、聚乙烯醇或它們的組合。
全文摘要
本發(fā)明的實(shí)施方式提供了紙張表面施膠組合物、用紙張表面施膠組合物涂敷一個或多個側(cè)面或表面的紙幅，以及用紙張表面施膠組合物處理所述紙幅的一個或多個側(cè)面以賦予涉及一個或多個下列性能的優(yōu)點(diǎn)的方法(1)亮度；(2)不透明度；(3)紙張光滑度；(4)印刷質(zhì)量；(5)任選地，油墨干燥時間(如用于其中所述施膠組合物具有可選項的噴墨印刷)；和(6)任選地，最小化或消除邊緣熔接(如對于用于如表格印刷的紙幅)。
文檔編號D21H17/28GK101595261SQ200780050671
公開日2009年12月2日 申請日期2007年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者宋建成, 森 楊, 拉里·霍爾梅爾, 邁克爾·凱尼格, 洪耀良, 克里希納·M.·帕米迪穆卡拉, 邁克爾·倫弗羅, B·T·利古金斯基 申請人:國際紙業(yè)公司