КОМПОЗИЦИЯ И ЛИСТ ДЛЯ ЗАПИСЕЙ С УЛУЧШЕННЫМИ ОПТИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
COMPOSITION AND SHEET FOR RECORDS WITH IMPROVED OPTICAL CHARACTERISTICS

Область техники
Настоящее изобретение относится к составам для использования в изготовлении бумаги. Изобретение также относится к способам изготовления и использования бумажной продукции, например, регистрирующих листов, которые включают такой состав.
Описание уровня техники
На рынке возрастает спрос на регистрирующие листы, бумагу для печати, бумагу для письма и т.д., которые имеют превосходные печатающие и оптические свойства. Для повышения яркости и белизны, например, используют оптические осветлители в повышенных количествах. Однако, оптические осветлители стоят дорого и их повышенное использование значительно увеличивает производственные издержки.
Для улучшения свойств печати, таких как плотность краски и время высыхания, используют катионные металлы. Хлорид кальция в настоящее время используют в струйных средствах регистрации для улучшения плотности струйной печати и времени высыхания. Смотрите, например, патентную заявку США 2007/0087138, опубликованную 19 апреля 2007 г., в которой раскрыт регистрирующий лист с улучшенным временем высыхания изображения, который содержит растворимые в воде соли двухвалентных металлов. В струйных средствах регистрации используются другие соли металлов. В патенте США 4381185 раскрыта бумага, которая содержит многозарядные катионы металлов. В патенте США 4554181 раскрыт регистрирующий лист для струйной печати, имеющий регистрирующую поверхность, которая содержит растворимую в воде соль многовалентного металла. В патенте США 6162328 раскрыта проклейка бумаги для основы для струйной печати, которая включает катионные соли металлов. В патенте США 6207258 раскрыт состав для обработки поверхности основы для струйной печати, который содержит соль двухвалентного металла. В патенте США 6880928 раскрыта бумага регистрирующей основы для струйной печати, имеющая покрытие, которое включает соль многовалентного металла. Было установлено, однако, что многие из этих катионных добавок снижают яркость и белизну, хлорид кальция нежелательно гасит оптические осветлители на основе стильбена, которые часто используют в клеильном прессе. Преодоление этого снижения яркости и белизны предполагает дополнительные расходы в технологии изготовления бумаги.
Еще одним недостатком является то, что использование некоторых катионных добавок, таких как хлорид кальция, может создавать проблемы с прохождением в бумагоделательных машинах; и хлорид кальция влияет на pH составов, используемых в клеильных прессах. Крахмалы, используемые в клеильном прессе, требуют узкого диапазона pH, чтобы быть эффективными: слишком высокое значение pH может привести к пожелтению крахмала; слишком низкое значение pH может вызвать осаждение крахмала и/или превращение его в гель. Хлорид кальция также может взаимодействовать с другими химическими веществами, например, используемыми в мокрой части установки, когда бумагу измельчают или используют повторно.
Синергичные смеси комплексообразующих агентов, таких как известный хелант, диэтилентриаминпентакис(метил)фосфоновая кислота (DTPA), и полиакриловая кислота, используют для повышения яркости химической и механической целлюлозы. Смотрите, например, патент США №7351764. Хелирующие агенты также используют для получения стабилизированных кислотой суспензий карбоната кальция. Смотрите, например, патент США №7033428. В опубликованной патентной заявке СИТА №2007/0062653 сказано, что использование восстановителей в сочетании с некоторыми хелантами повышает яркость бумажной продукции посредством повышенной тепловой стабильности целлюлозы и восстановления хромофорных структур в целлюлозе. Там сказано, что хеланты включают соединения, которые способны хелировать переходные металлы, которые образуют цветные продукты с составляющими целлюлозы и катализируют цветообразующие реакции в беленой целлюлозе или бумажной продукции.
Таким образом существует потребность в регистрирующем листе с улучшенными оптическими свойствами, но при сокращении расходов на оптические осветлители.
Раскрытие изобретения
Вышеуказанные и другие проблемы решаются настоящим изобретением. Неожиданно авторы настоящего изобретения установили, что состав, содержащий растворимую в воде соль двухвалентного металла, комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом и оптический осветлитель, дает несколько преимуществ. При использовании в изготовлении бумаги один вариант осуществления настоящего изобретения улучшает оптические свойства бумажного продукта, такие как белизна и яркость. В регистрирующем листе другой вариант осуществления настоящего изобретения дает улучшенные оптические свойства наряду с желательным сохранением выгодных свойств печати. Также установлено, что еще один вариант осуществления настоящего изобретения не имеет проблем с осаждением и другими вопросами проходимости в бумагоделательной машине.
Краткое описание чертежей
Варианты осуществления настоящего изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
На Фиг.1 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на белизну.
На Фиг.2 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на белизну.
На Фиг.3 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на плотность краски.
На Фиг.4 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на удаление краски.
На Фиг.5 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на белизну.
На Фиг.6 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на белизну.
На Фиг.7 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на яркость по TAPPI.
На Фиг.8 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на белизну.
На Фиг.9 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию па яркость.
На Фиг.10 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на яркость.
На Фиг.11 показаны табличные данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на старение под УФ-светом и дневным светом.
На Фиг.12 показаны графические данные по нескольким предложенным и сравнительным вариантам осуществления и их влиянию на старение под УФ-светом и дневным светом.
Подробное описание нескольких вариантов осуществления
Один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные оптические свойства при меньших количествах оптических осветлителей. Другой вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные свойства красок и печати. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные оптические свойства и улучшенные свойства красок и печати. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные свойства прохождения в бумагоделательной машине. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные оптические свойства и улучшенные свойства прохождения в бумагоделательной машине. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные свойства красок и печати и улучшенные свойства прохождения в бумагоделательной машине. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно улучшенные оптические свойства, свойства красок и печати и улучшенную проходимость. Еще один вариант осуществления настоящего изобретения обеспечивает предпочтительно быстрое высыхание краски.
Один вариант осуществления относится к составу, который содержит:
растворимую в воде соль двухвалентного металла;
комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом; и оптический осветлитель.
Еще один вариант осуществления относится к способу изготовления регистрирующего листа, включающему контакт:
бумажной основы, содержащей некоторое множество целлюлозных волокон; и состава, содержащего:
растворимую в воде соль двухвалентного металла,
комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом, и оптический осветлитель
для получения регистрирующего листа.
Еще один вариант осуществления относится к способу, включающему:
формирование изображения с помощью устройства печати на поверхности регистрирующего листа, причем упомянутый регистрирующий лист включает:
бумажную основу, содержащую некоторое множество целлюлозных волокон; и
состав, содержащий:
растворимую в воде соль двухвалентного металла,
комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом, и оптический осветлитель.
Еще один вариант осуществления относится к регистрирующему листу, включающему: бумажную основу, содержащую некоторое множество целлюлозных волокон, и состав, содержащий:
растворимую в воде соль двухвалентного металла;
комплексообразующий агент, имеющий сродство с двухвалентным металлом, и оптический осветлитель.
2
2
2
2
2
2
2
2
Состав включает по меньшей мере одну соль двухвалентного металла. При ее использовании в регистрирующем листе регистрирующий лист может содержать эффективное количество растворимой в воде соли двухвалентного металла в контакте по меньшей мере с одной поверхностью основы. Используемый здесь термин "эффективное количество" определяет количество, которого достаточно для получения хорошего времени высыхания или свойства печати. Это общее количество растворимой в воде соли двухвалентного металла в основе может изменяться в широких пределах при условии, что сохраняется или достигается желательный результат. Обычно это количество составляет по меньшей мере 0,02 г/м, хотя можно использовать более низкие или более высокие величины. Количество растворимой в воде соли двухвалентного металла предпочтительно составляет приблизительно от 0,02 г/м до 4 г/м, включая все значения и поддиапазоны между этими значениями, включая 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 и 4 г/м или любое сочетание, и наиболее предпочтительно приблизительно от 0,04 г/м до 2,0 г/м. В одном варианте осуществления количество растворимой в воде соли двухвалентного металла предпочтительно составляет приблизительно от 0,04 г/м до 1,5 г/м.
При осуществлении настоящего изобретения на практике может быть использована любая растворимая в воде соль двухвалентного металла. Подходящие растворимые в воде соли двухвалентного металла включают, без ограничения, соединения, содержащие двухвалентный кальций, магний, барий, цинк или любое их сочетание. Противоположные ионы (анионы) могут быть простыми или сложными и могут изменяться в широких пределах. Примерами таких материалов являются хлорид кальция, хлорид магния, ацетат кальция, лактат кальция, EDTA кальция, EDTA магния и их сочетания и т.д. Предпочтительными растворимыми в воде солями двухвалентного металла для практического осуществления настоящего изобретения являются растворимые в воде соли кальция, особенно хлорид кальция.
В одном варианте осуществления солью двухвалентного металла может быть соль минеральной или органической кислоты с двухвалентным ионом металла или их сочетание. В одном варианте осуществления растворимая в воде соль металла может включать галоид, нитрат, хлорат, перхлорат, сульфат, ацетат, карбоксилат, гидроксид, нитрит и т.п. или их сочетания с кальцием, магнием, барием, цинком (II) и т.п. или их сочетания. Некоторые примеры солей двухвалентных металлов включают, без ограничения, хлорид кальция, хлорид магния, бромид магния, бромид кальция, хлорид бария, нитрат кальция, нитрат магния, нитрат бария, ацетат кальция, ацетат магния, ацетат бария, ацетат кальция-магния, пропионат кальция, пропионат магния, пропионат бария, формиат кальция, 2-этилбутанат кальция, нитрит кальция, гидроксид кальция, хлорид цинка, ацетат цинка и их сочетания. Возможны смеси или сочетания солей двухвалентных металлов, разных анионов или и тех, и других. Относительная масса катиона двухвалентного металла в соли двухвалентного металла может быть при желании максимально увеличена по отношению к аниону в соли, чтобы обеспечить повышенную эффективность на основе общей массы примененной соли. Следовательно, по этой причине, например, хлорид кальция предпочтительнее чем бромид кальция. Равные характеристики свойств краски и печати ожидаются, когда в бумаге присутствуют одинаковые дозы катионов двухвалентных металлов в солях двухвалентных металлов, выраженные в молях.
В одном варианте осуществления используется одна или несколько солей двухвалентных металлов.
В одном варианте осуществления соль двухвалентного металла растворима в количестве, используемом в водной композиции для проклейки. В одном варианте осуществления она растворима при pH приблизительно от 6 до 9. Водная проклеивающая среда может быть в форме водного раствора, эмульсии, дисперсии, латекса, коллоидного состава, и используемый здесь термин "эмульсия", в обычном значении в данной области, означает или дисперсию типа жидкость-в-жидкости или типа твердое вещество-в-жидкости, а также латексную или коллоидную композицию.
В одном варианте осуществления растворимость соли двухвалентного металла в воде может быть от немного или умеренно растворимой до растворимой, измеренной на насыщенном водном растворе соли двухвалентного металла при комнатной температуре. Растворимость в воде может составлять от 0,01 моль/л и выше. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны, включая 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2, 5, 7, 10, 15, 20, 25 моль/л и выше. В одном варианте осуществления, растворимость соли двухвалентного металла в воде составляет 0,1 моль/л или выше.
Состав содержит один или несколько комплексообразующих агентов. Если он имеет сродство с двухвалентным металлом (ионом), комплексообразующий агент конкретно не ограничен. В этом отношении комплексообразующим агентом может быть любое соединение, молекула и т.д., если имеется химическое, физическое или физико-химическое сродство с двухвалентным металлом. Примеры такого сродства включают, но без ограничения, хелирование, передачу электронов, притяжение Ван-дер-Ваальса, физическую сорбцию, химическую сорбцию, образование пар ионов, ионное, электростатическое, металл-лиганд, пространственное и т.д. Сродство может быть обратимым или необратимым. В одном варианте осуществления сродство приводит к связи между комплексообразующим агентом и двухвалентным металлом для образования связанного комплекса.
Связанный комплекс может быть нейтральным или иметь положительный или слабо положительный заряд. Связанный комплекс может образоваться из любого количества ионов двухвалентных металлов в связи с любым количеством комплексообразующих агентов. Отношение металла с комплексообразующим агентом может быть в подходящем диапазоне от 10:1 до 1:10 или любое значение или поддиапазон между ними, включая любое одно из 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1 с любым одним из 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10.
В одном варианте осуществления растворимость связанного комплекса в воде может быть от немного или умеренно растворимой до растворимой, измеренной на насыщенном водном растворе связанного комплекса при комнатной температуре. Растворимость в воде может составлять от 0,01 моль/л и выше. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны, включая 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 1,5, 2,5, 7, 10, 15, 20, 25 моль/л и выше. В одном варианте осуществления, растворимость связанного комплекса в воде составляет 0,1 моль/л или выше.
Связанный комплекс может быть бесцветным или иметь цвет. В некоторых вариантах применения предпочтительно, чтобы связанный комплекс был растворимым в воде и бесцветным.
В одном варианте осуществления связанный комплекс совместим с оптическим осветлителем в фазе раствора, или в твердой фазе, или в обеих. Пока существует какая-то связь и/или взаимодействие между комплексообразующим агентом и двухвалентным металлом, характер сродства конкретно не ограничен.
Без привязки к теории существует гипотеза, что комплексообразующий агент может "заключать" ион двухвалентного металла, в то же время оставляя некоторый избыточный положительный заряд на ионе металла, который будет способствовать хорошей фиксации краски. Также возможно, что комплексные связи клеточного типа, которые имеют достаточные поверхности органических молекул, будут более совместимы с оптическим осветлителем (например, предотвращая осаждение оптического осветлителя из раствора) чем один ион металла с оптическим осветлителем.
В одном варианте осуществления комплексообразующий агент может включать один или несколько атомов, передающих электроны, таких как атомы азота, кислорода, фосфора, серы и т.д.
Некоторые примеры комплексообразующих агентов включают органический фосфонат, фосфат, карбоновую кислоту, дитиокарбамат, соль EDTA, соль EGTA, соль DTPA, краун-эфир, EDTA (CAS 60-00-4), двунатриевую соль EDTA [6381-92-6], тетранатриевую соль EDTA [194491-31-1], тринатриевую соль EDTA, двунатриевую соль магния EDTA [14402-88-1], двунатриевую соль кальция EDTA, двуаммониевую соль EDTA [20 824-56-0], двукалиевую соль EDTA [25102-12-9], трикалиевую соль EDTA [65501-24-8], двулитиевую соль EDTA [14531-56-7], тетраметиламмониевую соль EDTA, кальциевую соль EDTA, магниевую соль EDTA, алюминиевую соль EDTA, полиакриловую кислоту, соль полиакриловой кислоты, полисорбат, поли-4-стирольную соль сульфоновой кислоты, глицерол формал, формамидинесулиновую кислоту, гипохлорит натрия, гипохлорит калия, гипохлорит кальция, органический фосфонат, органический фосфат, карбоновую кислоту, дитиокарбамат, сорбитол, сорбиновую кислоту, эфир целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозу, гидроксиэтилцеллюлозу, полиэтиленгликоль (PEG), производные полиэтиленгликоля, полипропилснгликоль (PPG), производные полипропиленгликоля, ионные жидкости, 1-бутил-3-метил-имидазол-тиоцианат и их соли. Возможны сочетания.
Примеры ионных жидкостей включают жидкости на основе алкилимидазола, т.е., метилимидазол (например, от компании BASF) и фосфониумы (например, от компании Cytec). Анионами могут быть галоиды, сульфаты или алкилсульфаты, тетрахлоралюминат, ацетат, тиоцианаты, салицилаты, гексафторфосфаты, гексафторбораты, диоктисульфосукцинат, деканоат, додецилбензенсульфонат. Другие общие примеры алкилимидазолов могут включать, но без ограничения, 1-этил-3-метилимидазол тиоцианат, 1-этил-3-метилимидазол ацетат, 1-этил-3-метилимидазол метилсульфат, 1-бутил-3-метилимидазол тиоцианат (или ацетат, или метилсульфат, или этилсульфат).
В некоторых вариантах осуществления может быть предпочтительным использование EDTA (CAS 60-00-4), двунатриевой соли EDTA [6381-92-6], тетранатриевой соли EDTA [194491-31-1], тринатриевой соли EDTA, двунатривой магниевой соли EDTA [14402-88-1], двунатриевой кальциевой соли EDTA, или отдельно или в сочетании, в качестве комплексообразующего агента.
3
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
3
2
2
3
2
2
6
2
2
2
2
2
2
2
6
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте осуществления термин "органический фосфонат" может относиться к органическим производным фосфоновой кислоты, НР(O)(ОН)2, содержащим одну связь С-Р, таким как HEDP (CHC(ОН)(Р(O)(ОН)), 1-гидрокси-1,3-пропанэдиилбис-фосфоновая кислота ((НО)Р(O)СН(ОН)СНСНР(O)(ОН))); предпочтительно содержащим одну связь C-N рядом со связью С-Р, таким как DTMPA ((HO)P(O)CHN[CHCHN(CHP(O)(OH))]), AMP (N(CHP(O)(OH))), PAPEMP ((НО)Р(O)СН)2NCH(СН)СН(ОСНСН(СН))N(СН)N(СНР(O)(ОН))), HMDTMP ((HO)P(O)CH)N(CH)N(CHP(O)(OH))), HEBMP (N(CHP(O)(OH))CHCHOH), их солям и т.д. Возможны сочетания.
3
2
2
2
3
В одном варианте осуществления термин "органические фосфаты" может относиться к органическим производным фосфорной кислоты, Р(O)(ОН), содержащим одну связь С-Р, включая триэтаноламинтрифосфатный эфир) (N(CHCHOP(O)(ОН))), их солям и т.д. Возможны сочетания.
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
В одном варианте осуществления термин "карбоновые кислоты" может относиться к органическим соединениям, содержащим одну или несколько карбоксильных групп, --С(O)ОН, предпочтительно аминокарбоновым кислотам, содержащим одну связь C--N рядом со связью С--COH, таким как EDTA ((HOCCH)NCHCHN(CHCOH)), DTPA ((HOCCH)2NCHCHN(CHCOH)CHCHN(CHCOH)) и т.д. и их солям с щелочными и щелочноземельными металлами. Возможны сочетания.
В одном варианте осуществления термин "дитиокарбаматы" может относиться к мономерным дитиокарбаматам, полимерным дитиокарбаматам, полидиаллиламиндитиокарбаматам, 2,4,6-тримеркапто-1,3,5-триазину, двунатриевому этиленбисдитиокарбамату, двунатриевому диметилдитиокарбамату, их солям и т.д. Возможны сочетания.
В одном варианте осуществления комплексообразующим агентом является фосфонат. В одном варианте осуществления фосфонатом является диэтилен-триамин-пентаметилен фосфоновая кислота (DTMPA) и ее соли.
В одном варианте осуществления комплексообразующим агентом является карбоновая кислота. В одном варианте осуществления карбоксилат выбирают из диэтилентриаминпеентауксусной кислоты (DTPA) и ее солей и этилендиаминтетрауксусной кислоты (EDTA) и ее солей.
В одном варианте осуществления комплексообразующим агентом является одна или несколько ионных жидкостей. Примером ионной жидкости является 1-бутил-3-метил-имидазол-тиоцианат.В еще одном варианте осуществления комплексообразующим агентом является сочетание ионной жидкости и еще одного комплексообразующего агента (неионной жидкости).
Количество комплексообразующего агента конкретно не ограничено. При использовании крахмала в проклеивающей композиции комплексообразующий агент может присутствовать в количестве приблизительно от 0,01 фунта на 100 фунтов крахмала до 100 фунтов на 100 фунтов крахмала. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в нем, включая приблизительно 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 и 100 фунтов комплексообразующего агента на 100 фунтов крахмал. Если крахмал не используется, то комплексообразующий агент может присутствовать в количестве приблизительно от 0,01 фунта на тонну бумаги до 100 фунтов на тонну бумаги. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в нем, включая приблизительно 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 и 100 фунтов комплексообразующего агента на тонну бумаги. В одном варианте осуществления количество комплексообразующего агента составляет приблизительно от 0,1 до 10 фунтов на тонну бумаги.
Состав содержит один или несколько оптических осветлителей. Обычно оптическими осветлителями являются флуоресцентные красители или пигменты, которые поглощают ультрафиолетовое излучение и повторно испускают его на более высоких длинах волн в видимом спектре (синем), этим придавая бумажному листу белый и блестящий вид при добавлении в исходную композицию. Примеры оптических осветлителей включают, но без ограничения, азолы, бифенилы, кумарины, фураны, стильбены, ионные осветлители, включая анионные, катионные и анионные (нейтральные) соединения, такие как Eccobrite™ и Eccowhite™ от компании Eastern Color & Chemical Co. (Провидено, штат Род-Айленд); нафталимиды; пиразины; замещенные (например, сульфонированные) стильбены, такие как гамма оптических осветлителей Leucophor™ от компании Clariant Corporation (Муттенц, Швейцария) и Tinopal™ от компании Ciba Specialty Chemicals (Базель, Швейцария); причем соли таких соединений включают, но без ограничения, соли щелочных металлов, соли щелочноземельных металлов, соли переходных металлов, органические соли и аммониевые соли таких осветлителей, и сочетания одного или нескольких вышеуказанных осветлителей.
В одном варианте осуществления оптические осветлители выбирают из группы, включающей оптические осветлители на основе дисульфонированного, тетрасульфонированного и гексасульфонированного стильбена и их сочетания.
В одном варианте осуществления эффективной дозой соли двухвалентного металла, комплексообразующего агента и оптического осветлителя является количество, необходимое для достижения желательной яркости и белизны при сохранении хороших свойств красок и печати.
Количество оптического осветлителя конкретно не ограничено, если достигается желательная белизна и/или яркость, что может легко определить средний специалист в области изготовления бумаги. При использовании в проклеивающей композиции оптические осветлители могут быть добавлены в количестве от 10 до 100 фунтов на 100 фунтов проклеивающего вещества (например, этилированного крахмала). Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в нем, включая 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 фунтов. В еще одном варианте осуществления оптический осветлитель может быть добавлен в количествах приблизительно от 0,005 до 4 мас.% от массы бумажного продукта, такого как регистрирующий лист. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в нем, включая приблизительно 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, и 4 мас.% от массы бумажного продукта.
Например, состав может быть добавлен в беленую целлюлозу или бумажный продукт в любом месте производственного процесса. Некоторые примеры точек добавления включают, но без ограничения: (а) в целлюлозную массу в ящике для выдержки; (b) в целлюлозу во время или после беления в ящике для хранения, смешивания или переноса; (с) добавление EDTA или DTPA до окончательной стадии беления, когда pH щелочной (и после беления на окончательной стадии D, когда pH снизится, что иммобилизирует комплексообразующий агент внутри волокон целлюлозы или на них); (d) в целлюлозу после беления, промывки и обезвоживания после цилиндровой или термической сушки; (е) до или после очистителей; (f) до или насоса вентиляторного типа напорного ящика бумагоделательной машины; (g) в белую воду бумагоделательной машины; (h) путем распыления или орошения на движущееся мокрое полотно после напорного ящика, но перед мокрым прессом; (i) в бункер или накопитель; (j) в прессовую секцию, например, в клеильный пресс, устройство для нанесения покрытия или разбрызгивающее сопло; (k) в секции сушки, например, в клеильный пресс, устройство для нанесения покрытия или разбрызгивающее сопло; (l) на каландр; (m) на бумагу в автономном устройстве для нанесения покрытий или клеильном прессе и/или (n) в устройство для контроля скручивания. Возможны сочетания.
Точное место добавления состава будет зависеть от конкретного оборудования, точных условий производства и т.д. В некоторых случаях одна или несколько солей двухвалентных металлов, комплексообразующий агент и оптический осветлитель могут быть добавлены в одно или несколько мест для оптимальной эффективности.
Можно применять любые средства, традиционно используемые в производстве бумаги, включая раздельную подачу, когда одна или несколько солей двухвалентных металлов, комплексообразующий агент и оптический осветлитель добавляют в одном месте процесса изготовления бумаги, например, на целлюлозу или мокрый лист (до сушильных аппаратов), а оставшуюся часть одной или несколько солей двухвалентных металлов, комплексообразующего агента и оптического осветлителя добавляют в последующем месте, например, в клеильном прессе.
В одном варианте осуществления комплексообразующий агент и/или оптический осветлитель могут быть добавлены в беленую целлюлозу или бумажный продукт до, после или одновременно с солью двухвалентного металла. Оптический осветлитель и/или комплексообразующий агент могут быть также смешаны с солью двухвалентного металла.
В еще одном варианте осуществления состав может быть смешан с раствором для проклейки поверхности и нанесен в клеильном прессе.
В одном варианте осуществления состав наносят на бумажную основу для получения регистрирующего листа. Бумажная основа содержит некоторое множество целлюлозных волокон. Тип целлюлозных волокон большого значения не имеет, и можно использовать любые волокна, известные или подходящие для использования при изготовлении бумаги. Например, основа может быть изготовлена из волокон, полученных из лиственных деревьев, хвойных деревьев или сочетания лиственных и хвойных деревьев. Волокна могут быть подготовлены для использования в композиции для изготовления бумаги путем одной или нескольких известных операций варки, облагораживания и/или беления, например, известными механическими, термомеханическими, химическими и/или полухимическими и/или другими хорошо известными способами получения древесной массы. Используемый здесь термин "лиственные целлюлозы" включает волокнистые массы, полученные из древесной массы лиственных деревьев (покрытосемянных растений), таких как береза, дуб, бук, клен и эвкалипт. Используемый здесь термин "хвойные целлюлозы" включает волокнистые массы, полученные из древесной массы хвойных деревьев (голосемянных растений), таких как различные пихты, ели и сосны, например, сосна ладанная, сосна карибская, ель колючая, пихта бальзамическая и дугласовая пихта. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть волокон древесной массы может быть произведена из недревесных травянистых растений, включая, но без ограничения, кенаф, коноплю, джут, лен, сизаль или абаку, хотя правовые ограничения и другие соображения могут сделать использование конопли и других источников волокон непрактичными или невозможными. Можно использовать беленые или небеленые волокна. Также для использования подходят переработанные волокна.
Бумажная основа может содержать от 1 до 99 мас.% целлюлозных волокон от совокупной массы основы. В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать от 5 до 95 мас.% целлюлозных волокон от совокупной массы основы. Эти значения включают все значения и поддиапазоны между ними, например, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99 мас.%.
Бумажная основа может по выбору содержать от 1 до 100 мас.% целлюлозных волокон из хвойных видов от общего количества целлюлозных волокон в бумажной основе. В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать от 0 до 60 мас.% целлюлозных волокон из хвойных видов от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе. Эти значения включают 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% и все диапазоны и поддиапазоны в них от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе.
В одном варианте осуществления бумажная основа может альтернативно или перекрывающе содержать от 0,01 до 99 мас.% волокон из хвойных видов от совокупной массы бумажной основы. В другом варианте осуществления бумажная основа может содержать от 10 до 60 мас.% волокон из хвойных видов от совокупной массы бумажной основы. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны в них. Например, бумажная основа может содержать не более чем 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 и 99 мас.% хвойных волокон от совокупной массы бумажной основы.
Все или часть хвойных волокон могут по выбору быть получены из хвойных видов, имеющих канадскую стандартную степень помола (CSF) от 300 до 750. В одном варианте осуществления бумажная основа содержит волокна из хвойного вида с CSF от 400 до 550. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны между ними, например, 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 и 750 CSF. Канадскую стандартную степень помола измеряют стандартным методом TAPPI Т-227.
Бумажная основа может по выбору содержать от 1 до 100 мас.% целлюлозных волокон из лиственных видов от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе. В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать от 30 до 90 мас.% целлюлозных волокон из лиственных видов от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе. Эти диапазоны включают 1,2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% и все значения и поддиапазоны в них от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе.
В одном варианте осуществления бумажная основа может альтернативно или перекрывающе содержать от 0,01 до 99 мас.% волокон из лиственных видов от совокупной массы бумажной основы. В другом варианте осуществления бумажная основа может альтернативно или перекрывающе содержать от 60 до 90 мас.% волокон из лиственных видов от совокупной массы бумажной основы. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны между ними, включая не более чем 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, и 99 мас.% от совокупной массы бумажной основы.
Все или часть лиственных волокон может быть по выбору получена из лиственных видов с канадской стандартной степенью помола от 300 до 750. В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать волокна из лиственных видов, имеющих значения CSF от 400 до 550. Эти диапазоны включают 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 и 750 CSF и все диапазоны и поддиапазоны в них.
Бумажная основа может по выбору содержать менее облагороженные волокна, например, менее облагороженные хвойные волокна, менее облагороженные лиственные волокна, или и те, и другие. Возможны сочетания менее облагороженных и более облагороженных волокон. В одном варианте осуществления бумажная основа содержит волокна, которые по меньшей мере на 2% менее облагороженные чем волокна, используемые в традиционных бумажных основах. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая по меньшей мере 2, 5, 10, 15 и 20%. Например, если традиционная бумага содержит волокна, хвойные и/или лиственные, имеющие Канадскую стандартную степень помола 350, то в одном варианте осуществления бумажная основа может содержать волокна, имеющие CSF 385 (т.е., облагороженные на 10% меньше чем традиционные), и все таки иметь характеристики подобные, если не лучше, чем у традиционной бумаги. Неограничивающие примеры некоторых эксплуатационных качеств бумажной основы описаны ниже. Примеры некоторых уменьшений в облагораживании лиственных и/или хвойных волокон включают, но без ограничения: 1) с 350 до по меньшей мере 385 CSF; 2) с 350 до по меньшей мере 400 CSF; 3) с 400 до по меньшей мере 450 CSF и 4) с 450 до по меньшей мере 500 CSF. В некоторых вариантах осуществления уменьшение в облагораживании волокон может составлять по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 25% по сравнению с волокнами в традиционных бумажных основах.
Если бумажная основа содержит лиственные и хвойные волокна, их массовое отношение может по выбору колебаться от 0,001 до 1000. В одном варианте осуществления отношение лиственных/хвойных волокон может составлять от 90/10 до 30/60. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны между ними, включая 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 и 1000.
Хвойные волокна, лиственные волокна или и те, и другие могут быть по выбору модифицированы физическими и/или химическими способами. Примеры физических способов включают, но без ограничения, электромагнитные и механические способы. Примеры электрических модификаций включают, но без ограничения, способы, в которых волокна контактируют с источником электромагнитной энергии, например светом и/или электрическим током. Примеры механических модификаций включают, но без ограничения, способы, в которых с волокнами контактирует неодушевленный объект. Примеры таких неодушевленных объектов включают объекты с острыми и/или тупыми кромками. Таким способы также включают, например, резку, растирание, измельчение, прокалывание и т.п. и их сочетания.
Неограничивающие примеры химических модификаций включают традиционные способы обработки волокон, такие как сшивание и/или осаждение на них комплексов. Другие примеры подходящих модификаций волокон включают способы, описанные в патентах США №6592717, 6592712, 6582557, 6579415, 6579414, 6506282, 6471824, 6361651, 6146494, Н1704, 5731080. 5698688, 5698074, 5667637, 5662773, 5531728, 5443899, 5360420, 5266250, 5209953, 5160789, 5049235, 4986882, 4496427, 4431481, 4174417, 4166894, 4075136 и 4,022.965, все содержимое которых включено в настоящий документ самостоятельно путем ссылки. Другие примеры подходящих модификаций волокон можно найти в патентных заявках США №60/654,712 от 19 февраля 2005 г. и 11/358,543 от 21 февраля 2006, которые могут включать добавление оптических осветлителей, как сказано в них, все содержимое которых включено в настоящий документ самостоятельно путем ссылки.
Бумажная основа может по выбору включать "мелочь". Волокна "мелочи" - это волокна, средняя длина которых не превышает 100 мкм. Источниками "мелочи" могут быть волокна SaveAll, оборотные потоки, потоки брака, потоки забракованных волокон и их сочетания. Количество "мелочи", присутствующей в бумажной основе может быть изменено, например, путем регулировки скорости добавления потоков в процессе производства бумаги. В одном варианте осуществления среднее значение длины мелочи не превышает 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55. 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мкм, включая все диапазоны и поддиапазоны в них.
Если они используются, волокна "мелочи" могут присутствовать в бумажной основе вместе с лиственными волокнами, хвойными волокнами или и теми, и другими.
Бумажная основа может по выбору содержать от 0,01 до 100 мас.% мелочи от совокупной массы бумажной основы. В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать от 0,01 до 50 мас.% мелочи от совокупной массы основы. Эти диапазоны включают все значения и поддиапазоны между ними, включая не более чем 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 и 100 мас.% мелочи от совокупной массы бумажной основы.
В одном варианте осуществления бумажная основа может альтернативни или перекрывающе содержать от 0,01 до 100 мас.% мелочи от совокупной массы волокон в бумажной основе. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая не более чем 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 и 100 мас.% мелочи от совокупной массы волокон в бумажной основе.
По желанию регистрирующий лист может содержать по меньшей мере одно проклеивающее вещество в дополнение к предложенному составу. Проклеивающее вещество практически не ограничено, и можно использовать любое проклеивающее вещество, применяемое в производстве бумаги. Проклеивающее вещество может быть химически активным, химически неактивным или сочетанием неактивного и активного. Проклеивающее вещество может, по выбору, придавать бумажной основе влаго- или водостойкость в разной степени. Неограничивающие примеры проклеивающих веществ содержатся в публикации "Справочник инженера-технолога целлюлозно-бумажного производства (Handbook for Pulp и Paper Technologists)", G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссыпки. Предпочтительно, проклеивающее вещество является поверхностным проклеивающим веществом. Предпочтительными примерами проклеивающих веществ являются крахмал, димер алкилкетена (AKD), димер алкенилкетена (ALKD), алкенилянтарный ангидрид (ASA), ASA/ALKD, стирол-акриловая эмульсия (SAE), поливиниловый спирт (PVOH), поливиниламин, альгинат, карбоксиметилцеллюлоза и т.д. Однако, можно использовать любое проклеивающее вещество. Смотрите, например, проклеивающие вещества, раскрытые в патенте США №6207258, все содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки.
В данной области известны многие химические неактивные проклеивающие вещества. Примеры включают, без ограничения, химически неактивную полимерную эмульсию для проклейки поверхности BASOPLAST 335D, выпускаемую BASF Corporation (Маунтин Олив, Нью-Джерси), эмульсию сополимера винилацетата и бутилакрилата FLEXBOND 325, выпускаемую Air Products and Chemicals, Inc. (Трекслертаун, Пенсильвания) и химически неактивные проклеивающие вещества PENTAPR1NT (раскрытые, например, в опубликованной международной патентной заявке № WO 97/45590, опубликованной 4 декабря 1997 г., соответствующей патентной заявке США, серийный номер 08/861,925, поданной 22 мая 1997 г., все содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки), от имени Hercules Incorporated (Уилмингтон, Делавэр).
Для изготовления бумаги в щелочных условиях производства можно использовать проклеивающие вещества на основе димеров алкилкетена (AKD) или димеров алкенилкетена (ALKD) или мультимеров и алкенилянтарного ангидрида (ASA). Также можно применить сочетания этих и других проклеивающих веществ. Димеры кетена как проклеивающие вещества для производства бумаги хорошо известны. AKD, содержащие одно Р-лактоновое кольцо, обычно получают димеризацией алкилкетенов, изготовленных из двух хлоридов жирных кислот. Коммерческие проклеивающие вещества на основе димеров алкилкетена часто получают из пальмитиновой и/или стеариновой жирных кислот, например, проклеивающие вещества Hereon и Aquapel (оба от Hercules Incorporated).
Проклеивающие вещества на основе димеров алкенилкетена также доступны в продаже, например, проклеивающие вещества PreCl2 (Hercules Incorporated).
В патенте США №4017431, все содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки, приведено неограничивающее иллюстративное раскрытие проклеивающих веществ AKD в смеси с воском и растворимыми в воде катионными смолами.
Как проклеивающие вещества также можно использовать мультимеры кетена, содержащие более одного Р-лактонового кольца.
Проклеивающие вещества, полученные из смеси моно- и дикарбоновых кислот, раскрыты как проклеивающие вещества для бумаги в не прошедших экспертизу патентных заявках Японии №168991/89 и 168992/89.
В опубликованной европейской патентной заявке №0629741 А1 раскрыты смеси димеров и мультимеров алкилкетена как проклеивающие вещества для бумаги, используемой в скоростных машинах для обработки с обращением и репрографии. Мультимеры алкилкетена получают путем реакции монокарбоновой кислоты с молярным избытком, обычно жирной кислоты, с дикарбоновой кислотой. Эти мультимерные соединения твердеют при 25°С.
В опубликованной европейской патентной заявке №0666368 А2 и в патенте США №5685815 (Ботторфф и др.), все содержание которых включено в настоящий документ путем ссылки, раскрыта бумага для скоростных или репрографических операций с димер и/или мультимером алкенилкетена как проклеивающим веществом, которая внутри проклеена алкилом или проклеивающим веществом. Предпочтительные 2-оксетаноновые мультимеры получены при отношениях жирной кислоты с дикислотой в диапазоне от 1:1 до 3,5:1.
14
18
Коммерческие проклеивающие вещества на основе ASA являются дисперсиями или эмульсиями материалов, которые могут быть получены реакцией малеинового ангидрида с олефином (С-С).
Примеры гидрофобных кислотных ангидридов, используемых как проклеивающие вещества для бумаги включают:
(i) ангидрид смоляной кислоты (смотрите патент США №3582464, все содержание которого включено в настоящий документ путем ссылки);
(ii) ангидриды, имеющие структуру (I):
где каждый R - такой же или другой углеводородный радикал; и
(iii) циклические ангидриды дикарбоновой кислоты, имеющие структуру (II):
где R' - радикал диметилена или триметилена, и R'' - углеводородный радикал.
Некоторые примеры ангидридов формулы (I) включают миристоиловый ангидрид, пальмитоиловый ангидрид, олеоиловый ангидрид и стеароиловый ангидрид.
Примерами замещенных циклических ангидридов дикарбоновой кислоты, подпадающих под формулу (II), являются замещенные янтарный и глутаровый ангидриды, i- и n-октадеценилянтарный ангидрид; i- и n-гексадеценилянтарный ангидрид; i- и n-тетрадеценил янтарный ангидрид, додецилянтарный ангидрид; деценилянтарный ангидрид; эктенилянтарный ангидрид и гептилглутэровый ангидрид.
Другие примеры химически неактивных проклеивающих веществ включают полимерную эмульсию, эмульсию катионного полимера, эмульсию амфотерного полимера, эмульсию полимера, в котором по меньшей мере один мономер выбирают из группы, включающей стирол, а-метилстирол, акрилат с эфирным заместителем с 1-13 атомами углерода, метакрилат, имеющий эфирный заместитель с 1-13 атомами углерода, акрилопитрил, метакрилонитрил, винилацетат, этилен и бутадиен; и по выбору включающей акриловую кислоту, метакриловую кислоту, малеиновый ангидрид, сложные эфиры малеинового ангидрида или их смеси, с кислотным числом меньше 80, и их смеси.
По желанию, полимерную эмульсию можно стабилизировать стабилизирующим веществом, предпочтительно включая деградированный крахмал, такой как раскрыт, например, в патентах США №4835212, 4855343 и 5358998, все содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки. По желанию можно использовать полимерную эмульсию, в которой полимер имеет температуру стеклования от -15°С до 50°С.
Для традиционных условий изготовления бумаги с кислым pH можно использовать химически неактивные проклеивающие вещества в форме диспергированных смоляных проклеивающих веществ. Диспергированные смоляные проклеивающие вещества хорошо известны. Неограничивающие примеры смоляных проклеивающих веществ раскрыты, например, в патентах США №3966654 и 4263182, все содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки.
Смола может быть модифицированной или немодифицированной, диспергируемой или эмульгируемой смолой, подходящей для проклейки бумаги, включая неусиленную смолу, усиленную смолу и расширенную смолу, а также смоляные сложные эфиры, и их смеси. Используемый здесь термин "смола" означает любую из этих форм диспергированной смолы, подходящей в качестве проклеивающего вещества.
Смола в дисперсной форме конкретно не ограничена, и можно использовать любой из имеющихся в продаже типов смолы, такой как древесная смола, живичная канифоль, смола талового масла и смеси любых двух или больше смол в их сыром или очищенном состоянии. В одном варианте осуществления используются смола таллового масла и живичная канифоль. Также можно применять частично гидрогенизированные смолы и полимеризированные смолы, а также смолы, обработанные для ингибирования кристаллизации, например, тепловой обработкой или реакцией с формальдегидом.
Усиленная смола конкретно не ограничена. Одним примером такой смолы является продукт присоединения реакции между смолой и кислотным соединением, содержащий группу
и полученный путем реакции смолы и кислотного соединения при повышенной температуре от 150°С до 210°С.
Количество применяемого кислотного соединения будет таким, которое обеспечит усиленную смолу, содержащую приблизительно от 1 до 16 мас.% присоединенного кислотного соединения от массы усиленной смолы. Способы получения усиленной смолы хорошо известны специалистам в данной области. Смотрите, например, способы раскрытые в патентах США №2628918 и 2684300, все содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки.
Примеры кислотных соединений, содержащих группу
которые можно использовать для получения усиленной смолы, включают α-β-ненасыщенные органические кислоты и их ангидриды, конкретные примеры которых включают фумаровую кислоту, малеиновую кислоту, акриловую кислоту, малеиновый ангидрид, итаконовую кислоту, итаконовый ангидрид, цитраконовую кислоту и цитракоповый ангидрид. По желанию для получения усиленной смолы можно использовать смеси кислот.
Так, например, смесь продукта присоединения акриловой кислоты смолы и продукта присоединения фумаровой кислоты можно использовать для получения проклеивающего вещества в форме диспергированной смолы. Также можно использовать усиленную смолу, которая в сущности полностью гидрогенезирована после образования продукта присоединения.
Смоляные сложные эфиры также можно использовать в проклеивающих веществах в форме диспергированной смолы. Примерами подходящих смоляных сложных эфиров могут быть эстерифицированные смолы, как описано в патентах США №4540635 (Рондж и др.) и №5201944 (Наката и др.), все содержание каждого из которых включено в настоящий документ путем ссылки.
Неусиленная или усиленная смола или смоляные сложные эфиры могут быть по желанию расширены известными наполнителями, такими как воски (в частности, парафиновым воском и микрокристаллическим воском), углеводородные смолы, включая полученные из нефтяных углеводородов и терпенов и др. Этого можно достигнуть смешиванием расплава или смешиванием раствора со смолой или усиленной смолой от 10 до 100 мас.% наполнителя от массы смолы или усиленной смолы.
Можно использовать смеси усиленной смолы и неусиленной смолы, смеси усиленной смолы, неусиленной смолы смоляных сложных эфиров и наполнителя. Смеси усиленной и неусиленной смолы могут включать, например, от 25% до 95% усиленной смолы и от 75% до 5% неусиленной смолы. Смеси усиленной смолы, неусиленной смолы и наполнителя могут включать, например, от 5% до 45% усиленной смолы, от 0 до 50% неусиленной смолы и от 5% до 90% наполнителя.
Также в качестве проклеивающих веществ можно использовать гидрофобные органические изоцианаты, например, алкилированные изоцианаты.
Другие традиционные проклеивающие вещества для бумаги включают алкилкарбамилхлориды, алкилированные меламины, такие как стеарилированные меламины, и стирол-акрилаты.
Возможны смеси проклеивающих веществ.
Можно использовать наружное проклеивающее вещество или и внутреннее, и поверхностное проклеивающие вещества. Каждое или оба могут содержать соль двухвалентного металла и комплексообразующий агент. Если используются оба, они могут присутствовать в любом массовом отношении и могут быть одинаковыми и/или разными. В одном варианте осуществления массовое отношение поверхностного проклеивающего вещества с внутренним проклеивающим веществом составляет от 50/50 до 100/0, более предпочтительно от 75/25 до 100/0 поверхностного/внутреннего проклеивающего вещества. Этот диапазон включает 50/50, 55/45, 60/40, 65/35, 70/30, 75/25, 80/20, 85/15, 90/10, 95/5 и 100/0, включая все диапазоны и поддиапазоны в них. Предпочтительным примером внутреннего проклеивающего вещества является алкенилянтарный ангидрид (ASA).
При использовании крахмала в качестве проклеивающего вещества крахмал может быть модифицированным или немодифицированным. Примеры крахмала можно найти в "Справочнике инженера-технолога целлюлозно-бумажного производства", G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, упомянутом выше. Предпочтительные примеры модифицированных крахмалов включают, например, окисленный, катионный, этилированный, гидроэтоксилированный и т.д. Кроме того, крахмал может быть из любого источника, предпочтительно из картофеля и/или кукурузы. Наиболее предпочтительно, источником крахмала является кукуруза.
В одном варианте осуществления смесь, содержащая хлорид кальция, комплексообразующий агент, оптический осветлитель и один или несколько крахмалов, находится в контакте по меньшей мере с одной поверхностью основы. Примеры крахмалов включают встречающиеся в природе углеводы, синтезированные в кукурузе, тапиоке, картофеле и других растениях путем полимеризации декстрозных звеньев. Можно использовать все такие крахмалы и их модифицированные формы, такие как ацетаты крахмала, сложные эфиры крахмала, простые эфиры крахмала, фосфаты крахмала, ксантаты крахмала, анионные крахмалы, катионные крахмалы, окисленные крахмалы и др., которые могут быть получены путем реакции крахмала с подходящим химическим или ферментным реагентом. По желанию крахмалы могут быть получены известными способами или куплены. Например, имеющиеся в продаже крахмалы включают Ethylex 2035 от А.Е. Staley, PG-280 от Penford Products, окисленные кукурузные крахмалы от ADM, Cargill и Raisio и ферментно обращенные крахмалы, такие как Amyzet 150 от Amylum.
Можно использовать модифицированные крахмалы. Неограничивающие примеры модифицированных крахмалов включают катионные химически модифицированные крахмалы, такие как этилированные, окисленные, и маисовые и ферментно обращенные крахмалы Pearl. Наиболее предпочтительными являются химически модифицированные крахмалы, такие как этилированные, окисленные, и маисовые и ферментно обращенные крахмалы Pearl.
В одном варианте осуществления растворимую в воде соль металла, например, хлорид кальция, и крахмал Ethylex 2035 вместе с комплексообразующим агентом и оптическим осветлителем используют в проклеивающей композиции, наносимой на обе стороны бумажного листа, и получают улучшенное время высыхания листа, если массовое отношение хлорида кальция с крахмалом равно или больше чем от 0,5 до 20%. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20%, и любое их сочетание. В одном варианте осуществления массовое отношение хлорида кальция с крахмалом может составлять от 0,5 до 18%. В другом варианте осуществления массовое отношение может составлять от 0,75 до 17%. В другом варианте осуществления массовое отношение может составлять от 1% до 16%. Массовое отношение хлорида кальция с крахмалом может составлять половину от указанных, если смесь крахмал/соль наносят только на одну сторону бумаги, и крахмал без соли наносят на другую сторону. В этом случае улучшенные свойства при печати можно ожидать только на стороне бумаги, содержащей соль.
Количество растворимой в воде соли двухвалентного металла и одного или нескольких крахмалов в основе и/или на основе могут изменяться в широких пределах, и можно использовать любое традиционное количество.
Если в качестве проклеивающего вещества используется поливиниловый спирт, он может иметь любой процент гидролиза. Предпочтительными поливиниловыми спиртами являются имеющие процент гидролиза от 100% до 75%. Процент гидролиза поливинилового спирта может составлять 75, 76, 78, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 98 и 100%, включая все диапазоны и поддиапазоны в них.
Бумажная основа может содержать PVOH в любом мас.%. Предпочтительно, при наличии поливинилового спирта он присутствует в количестве от 0,001 мас.% до 100 мас.% от совокупной массы проклеивающего вещества, содержащегося в и/или на основе. Этот диапазон включает 0,001, 0,002, 0,005, 0,006, 0,008, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% от совокупной массы проклеивающего вещества в основе, включая все диапазоны и поддиапазоны в них.
Проклеивающее вещество также может включать одну или несколько добавок по выбору, таких как связующие, пигменты, загустители, противопенные вещества, поверхностно-активные вещества, вещества, облегчающие проскальзывание, диспергаторы, оптические осветлители, красители и консерванты, которые хорошо известны. Примеры пигментов включают, но без ограничения, глину, карбонат кальция, полугидрат сульфата кальция и дегидрат сульфата кальция, мел, МКК, ОКК и др. Предпочтительным пигментом является карбонат кальция в предпочтительной форме осажденного карбоната кальция. Примеры связующих включают, но без ограничения, поливиниловый спирт, Amres (кимен), Bayer Parez, полихлоридную эмульсию, модифицированный крахмал, такой как гидроксиэтиловый крахмал, крахмал, полиакриламид, модифицированный полиакридамид, полиол, продукт присоединения карбонила к полиолу, конденсат этандиала/полиола, полиамид, эпихлоргидрин, глиоксал, глоксалмочевину, этандиал, алифатический полиизоцианат, изоцианат, 1,6-гексаметилен диизоцианат, диизоцианат, поликзоцианат, полиэстер, полиэстерную смолу, полиакрилат, полиакрилатную смолу, акрилат и метакрилат. Другие необязательные добавки включают, но без ограничения, диоксид кремния в форме коллоидных растворов и/или золей. Примеры диоксидов кремния включают, но без ограничения, силикат натрия и/или боросиликаты. Другими добавками могут быть один или несколько растворителей, например, вода. Возможны сочетания добавок.
Большинство из совокупного количества проклеивающего вещества предпочтительно находится на наружной поверхности или поверхностях (если проклейку наносят на обе поверхности) бумажной основы или рядом с ними. В одном варианте осуществления бумажная основа настоящего изобретения содержит проклеивающее вещество, так что они (основа и проклеивающее вещество) взаимодействуют для формирования двутавровой структуры. Двутавровые структуры описаны, например, в патентных заявках США №2004/0065423, опубликованной 8 апреля 2004 г., и №2008/0035292, поданной 7 января 2007 г., а также в предварительной заявке США, поданной 31 марта 2008 года и имеющей серийный номер 61/040,806, все содержание которых включено в настоящий документ путем ссылки. В этом отношении не требуется, чтобы проклеивающее вещество проникало в целлюлозные волокна основы и наоборот. Однако, при взаимном проникновении слоя покрытия и целлюлозных волокон будет получена бумажная основа, имеющая слой взаимного проникновения, который входит в объем настоящего изобретения.
В одном варианте осуществления слой взаимного проникновения бумажной основы определяет область, в которой по меньшей мере проклеивающий раствор проникает в целлюлозные волокна и распространяется среди них. Слой взаимного проникновения может составлять от 1 до 99% от всего поперечного сечения по меньшей мере части бумажной основы, включая 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99% бумажной основы, включая все диапазоны и поддиапазоны в них. Такой вариант осуществления может быть осуществлен, например, когда проклеивающий раствор добавляют к целлюлозным волокнам перед нанесением покрытия, и при необходимости он может быть объединен с последующим нанесением покрытия. Места добавления могут находиться, например, в клеильном прессе.
total
total
total
total
total
total
В одном варианте осуществления толщину слоя взаимного проникновения в поперечном сечении минимизируют. Альтернативно или дополнительно, концентрация проклеивающего вещества предпочтительно увеличивается в переходе (в z-направлении, перпендикулярном плоскости основы) от внутренней части к поверхности бумажной основы. Поэтому, количество проклеивающего вещества в верхней и/или нижней наружных поверхностях основы предпочтительно больше количества проклеивающего вещества в направлении внутренней середины бумажной основы. Альтернативно, больший процент проклеивающего вещества может предпочтительно находиться на некотором расстоянии на наружной поверхности основы, равном или меньше 25%, более предпочтительно 10%, от полной толщины основы. Этот аспект также может быть известен как Q, который измеряют известными способами, описанными, например, в патентной публикации США №2008/0035292 от 14 февраля 2008 г., все содержание которой включено в настоящий документ путем ссылки. Если Q равно 0,5, то проклеивающее вещество приблизительно равномерно распределено в бумажной основе. Если Q больше 0,5, то проклеивающего вещества больше в направлении центральной части (в z-направлении, перпендикулярном плоскости основы) бумажной основы чем в направлении поверхности или поверхностей бумажной основы. Если Q меньше 0,5, то проклеивающего вещества меньше в направлении центральной части бумажной основы чем в направлении поверхности или поверхностей бумажной основы. В свете вышеизложенного, бумажная основа предпочтительно имеет Q меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,4, более предпочтительно меньше 0,3, наиболее предпочтительно меньше 0,25. Соответственно, Q бумажной основы может составлять от 0 до меньше 0,5. Этот диапазон включает 0, 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,49, включая все диапазоны и поддиапазоны в них.
Как сказано выше, определение Q может быть выполнено согласно порядку, описанному в патентной публикации США №2008/0035292 от 14 февраля 2008 г.
В сущности, Q является мерой количества крахмала при переходе от наружных краев к середине листа в поперечном сечении. При этом понимается, что Q может быть любым, когда оно представляет увеличенную способность иметь крахмал в направлении наружных поверхностей поперечного сечения листа, и Q можно выбирать (используя любую проверку) так, чтобы предусмотреть любую одну или несколько из вышеупомянутых и нижеупомянутых характеристик бумажной основы (например, внутреннюю связь, гигрорасширяемость, стойкость к выщипыванию и/или стойкость к выщипыванию/расслоение и т.д).
Существуют и другие способы измерения величины Q. В одном варианте осуществления приемлемо любое измерение Q или сходный способ измерения отношения количества проклеивающего вещества к середине основы с количеством проклеивающего вещества к наружной поверхности или поверхностям основы. В одном варианте осуществления это отношение таково, что максимальное количество проклеивающего вещества расположено в направлении наружных поверхностей основы, чем достигается минимизация зоны взаимного проникновения и/или минимизация количества крахмала в слое взаимного проникновения. Также возможно, чтобы это распределение проклеивающего вещества имело место даже при очень высоком уровне загрузок проклеивающего вещества, предпочтительно внешних загрузок проклеивающего вещества в и/или на основу. Таким образом, в случае формирования двутавровой структуры желательно контролировать количество проклеивающего вещества в слое взаимного проникновения, если на поверхность загружают все больше и больше внешнего проклеивающего вещества, путем или минимизации концентрации проклеивающего вещества в этом слое взаимного проникновения, или путем уменьшения толщины слоя взаимного проникновения. В одном варианте осуществления характеристики регистрирующего листа и/или бумажной основы такие, которые могут быть достигнуты при таком контроле проклеивающего вещества. Хотя такая контролируемая загрузка проклеивающего вещества может происходить любым образом, предпочтительно, чтобы проклеивающее вещество загружали или наносили в клеильном прессе.
Регистрирующий лист может быть получен путем контакта состава, содержащего проклеивающее вещество, с целлюлозными волокнами бумажной основы. Контакт может происходить при приемлемых уровнях концентрации проклеивающего вещества и/или других добавок.
Регистрирующий лист настоящей заявки может быть изготовлен путем контакта основы с внутренним и/или поверхностным проклеивающим раствором или композицией, содержащей состав согласно настоящему изобретению и по меньшей мере одно проклеивающее вещество. Контакт может иметь место в любое время в процессе изготовления бумаги, включая, но без ограничения, мокрую сторону, напорный ящик, клеильный пресс, водный резервуар и/или установку для нанесения покрытия. Другие места добавления включают резервуар машины, отсасывающий ящик и вход насоса вентилятора. Целлюлозные волокна, проклеивающее вещество и/или дополнительные компоненты могут быть введены в контакт последовательно и/или одновременно в любом сочетании друг с другом. Наиболее предпочтительно, бумажная основа контактирует с проклеивающей композицией в клеильном прессе.
Бумажная основа может быть пропущена через клеильный пресс, где приемлемо любое проклеивающее средство общеизвестное в области изготовления бумаги, если может быть получена двутавровая структура. Клеильный пресс, например, может иметь ванну (например, наклонную, вертикальную, горизонтальную) или иметь дозатор (например, ракель, шабер). Предпочтительно, клеильный пресс имеет дозатор.
Для подготовки композиции для клеильного пресса одна или несколько растворимых в воде солей двухвалентных металлов могут быть смешаны с одним или несколькими проклеивающими веществами, например, крахмалами, и одна или несколько необязательных добавок могут быть растворены или диспергированы в подходящей жидкой среде, предпочтительно воде, и нанесены на основу.
Например, композиция для клеильного пресса может быть нанесена в традиционном оборудовании клеильного пресса, включающем вертикальный, горизонтальный или наклонный клеильный пресс, используемый в производстве бумаги, как например оборудование Symsizer (Valmet), клеильный пресс KRK (Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., Нерима, Токио, Япония) для нанесения покрытия погружением. Клеильный пресс KRK является лабораторным прессом, который имитирует промышленный клеильный пресс. Этот пресс используют с подачей листов, тогда как в промышленном клеильном прессе обычно используют непрерывное полотно.
2
В одном варианте осуществления проклеивающее вещество наносят в количестве, рассчитанном на захват в сухом состоянии от 30-150 фунтов крахмала на тонну бумаги при 12-50% твердых веществ для композиции клеильного пресса. Здесь количество фунтов на тонну вычислено для бумаги с базовой массой 75 г/м.
2
Вышеуказанный диапазон количества крахмала включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145 и 150 фунтов на тонну. Здесь количество фунтов на тонну вычислено для бумаги с базовой массой 75 г/м.
2
Необходимо понимать, что количество фунтов на тонну и молей на тонну может изменяться известным образом в зависимости от базовой массы бумаги, и настоящее изобретение не ограничено только бумагой с базовой массой 75 г/м.
2
2
2
2
2
2
В одном варианте осуществления с формированием двутавровой структуры, в котором в качестве растворимой в воде соли двухвалентного металла используется хлорид кальция, и в котором проклеивающее вещество присутствует на обеих сторонах листа бумаги, количество составляет от 2 до 8 фунтов CaCl на тонну бумаги с базовой массой 75 г/м. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 8 фунтов CaCl на тонну бумаги. Этот диапазон равен диапазону от 0,6 до 8 фунтов CaCl на тонну бумаги с базовой массой 250 г/м. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая 0,6, 1, 2, 3, 4, 5 6, 7, и 8 фунтов CaCl па тонну бумаги.
В одном варианте осуществления процент твердых веществ в композиции для клеильного пресса может изменяться по меньшей мере от 12 до 50%. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 35, 40, 45 и 50%.
2
2
В одном варианте осуществления захват проклеивающего вещества в сухом состоянии может составлять от 0,25 до 6 г/м, включая все значения и поддиапазоны в этих пределах, например, 0,25, 0,3, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 3, 4 5, и 6 г/м и любое их сочетание.
В одном варианте осуществления толщина мокрой пленки регулируется для надлежащего захвата. Например, в одном варианте осуществления толщина мокрой пленки может составлять от значения больше нуля до 40 мкм. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая значение больше нуля, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35 и 40 мкм. В одном варианте осуществления толщина мокрой пленки составляет от 10 до 30 мкм. В одном варианте осуществления толщина мокрой пленки составляет от 15 до 25 мкм.
2
В одном варианте осуществления количество пигмента в клеильном прессе (в проклеивающей композиции) может составлять от 10 до 80 фунтов на тонну. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны между ними, включая 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24,26, 28, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 60, 75 и 80 фунтов на тонну. Здесь количество фунтов на тонну вычислено для базовой массы высокосортной бумаги 20# (75 г/м).
В одном варианте осуществления температура в клеильном прессе может составлять от 100 до 300°F. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая 100, 110,120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240. 250, 260, 270, 280, 290 и 300°F.
В одном варианте осуществления используется клеильный пресс с дозирующим шабером. В таком варианте осуществления объем подходящего шабера может составлять от 0,000864 кв. дюймов на дюйм до 0,001637 квадратных дюймов на дюйм. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая 0,000865, 0,00087, 0,0009, 0,0010, 0,0015 и 0,001637 квадратных дюймов на дюйм.
При контакте целлюлозных волокон с композицией для клеильного пресса в клеильном прессе предпочтительно, чтобы вязкость проклеивающего раствора составляла от 50 до 500 сантипуаз по вискозиметру Брукфилда, шпиндель №2, при 100 об/мин и 150°F. Эти диапазоны включают все значения и поддкапазоны в этих пределах, включая 50, 55, 60, 65,70,75, 80, 85, 90, 95, 100, 125, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 325, 350, 375, 400, 425 и 450 сантипуаз по вискозиметру Брукфилда, шпиндель №2, при 100 об/мин и 150°F, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. В одном варианте осуществления вязкость составляет от 50 до 350 сантипуаз. В другом варианте осуществления вязкость составляет от 100 до 500 сантипуаз.
Бумажная основа может быть сжата в прессовой секции с одной или несколькими зонами давления. Можно использовать любое прессовое средство, известное в области производства бумаги. Зоны давления могут включать, но без ограничения, зоны с одним фетром, двумя фетрами, вал и расширенную зону давления в прессах. Когда проклеивающий раствор, содержащий проклеивающее вещество, контактирует с волокнами в клеильном прессе для изготовления бумажной основы, эффективное давление в зоне давления конкретно не ограничено, пока поддерживается целостность двутавровой структуры. Например, давление может составлять от значения больше нуля до 80 кН/м. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая значение больше нуля, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70 и 80 кН/м, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. В одном варианте осуществления давление составляет от 30 до 80 кН/м.
Ширина зоны давления конкретно не ограничена и может составлять от значения больше нуля до 40 мм. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая значение больше нуля, 1, 2, 3, 4, 5. 6, 7, 8, 9, 10, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 25, 30, 35 и 40 мм. В одном варианте осуществления ширина зоны давления составляет от 15 до 30 мм.
Валы клеильного пресса могут иметь кажущуюся твердость по Пуси и Джонсу, предпочтительно любую кажущуюся твердость по Пуси и Джонсу. Поскольку валов два, первый вал может иметь первую твердость, и второй вал может иметь вторую твердость. Твердость вала может составлять от 0 до 30 кажущейся твердости по Пуси и Джонсу. Этот диапазон включает все значения и поддиапазоны в этих пределах, включая 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25 и 30 кажущейся твердости по Пуси и Джонсу. Если используются два вала, они могут иметь одинаковую или разную твердость. Первая твердость и вторая твердость могут быть одинаковыми или разными. В качестве примера, кажущаяся твердость по Пуси и Джонсу первого вала в клеильном прессе может составлять от 0 до 30, а кажущаяся твердость по Пуси и Джонсу второго вала может составлять от 0 до 30.
Бумажная основа может быть высушена в секции сушки. Можно использовать любое сушильное средство, общеизвестное в области производства бумаги. Секция сушки может включать сушильный барабан, сушильный цилиндр, устройство Condebelt, инфракрасное устройство или другие сушильные средства и механизмы, известные в данной области. Бумажная основа может быть высушена до содержания любого выбранного количества воды. Предпочтительно, основу сушат до содержания меньше или равного 10% воды.
Бумажная основа может быть каландрирована любым известным каландрирующим средством, известным в области производства бумаги. Более конкретно, можно использовать, например, мокрое каландрирование, сухое каландрирование, каландрирование в стальных зонах давления, горячее мягкое каландрирование или каландрирование в расширенных зонах.
Бумажная основа может иметь микрофинишную отделку по любому способу, общеизвестному в области производства бумаги. Микрофинишная отделка обычно включает способы отделки поверхностей бумажной основы. Бумажная основа иметь микрофинишную отделку с каландрированием или без него, примененным последовательно и/или одновременно. Примеры способов микрофинишной отделки можно найти в патентной публикации США №2004/0123966 и упомянутых в ней справочных материалах, а также в предварительной патентной заявке США №60/810,181, поданной 2 июня 2006 года, которые все включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
В одном варианте осуществления бумажная основа, содержащая состав согласно изобретению и проклеивающее вещество, может быть кроме того покрыта слоем покрытия с использованием средств нанесения, включая средство пропитки. Предпочтительным способом нанесения слоя покрытия является поточный способ на одном или нескольких постах. Посты нанесения покрытия могут иметь любые средства для нанесения покрытия, общеизвестные в области производства бумаги, включая, например, щетку, шабер, воздушный нож, распыление, завесу, ракель, передаточный вал, обратный вал и/или средство для литьевого нанесения, а также любое их сочетание.
Далее, покрытую бумажную основу можно высушить в секции сушки. Можно использовать любое сушильное средство, общеизвестное в области производства бумаги и/или покрытий. Секция сушки может содержать инфракрасное средство, сушильные устройства, нагнетающие воздух, и/или обогреваемые паром сушильные барабаны или другие сушильные средства и механизмы, известные в области нанесения покрытий.
Далее, основу с покрытием можно подвергнуть финишной обработке любым средством, общеизвестным в области производства бумаги. Примеры таких финишных средств, включая один или несколько финишных постов, включают каландр, суперкаландр и/или каландр с увеличенной зоной давления.
Бумажная основа и/или регистрирующий лист могут быть добавлены в любой традиционный способ изготовления или преобразования бумаги, включая шлифовку, зачистку, продольную резку, придание шероховатости, перфорирование, искрение, каландрирование, финишную обработку листа, преобразование, нанесения покрытия, ламинирование, печать и т.д. В одном варианте осуществления традиционные способы включают способы, приспособленные для получения бумажных основ, способных к использованию в качестве бумажной продукции, картона и/или основ с покрытиями или без. Подходящие способы смотрите в учебниках, указанных в "Справочнике инженера-технолога целлюлозно-бумажного производства", G.A. Smook (1992), Angus Wilde Publications, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Регистрирующий лист и/или бумажная основа также могут включать одно или несколько необязательных веществ, таких как средства удержания, связующие, наполнители, загустители и консерванты. Примеры наполнителей включают, но без ограничения, глину, карбонат кальция, полугидрат сульфата кальция и дегидрат сульфата кальция, мел, МКК, ОКК и др. Предпочтительным наполнителем является карбонат кальция, его предпочтительная форма - осажденный карбонат кальция. Примеры связующих включают, но без ограничения, поливиниловый спирт, Amres (кимен), Bayer Parez, полихлоридную эмульсию, модифицированный крахмал, такой как гидроксиэтиловый крахмал, крахмал, полиакриламид, модифицированный полиакриламид, полиол, продукт присоединения карбонила к полиолу, конденсат этандиала/полиола, полиамид, элихлоргидрин, глиоксал, глиоксалмочевина, этандиал, алифатический полиизоцианат, изоцианат, 1,6-гескаметилендиизоцианат, диизоцианат, полиизоцианат, полиэстер, полиэстерная смола, полиакрилат, полиакрилатная смола, акрилат и метакрилат. Другие необязательные вещества включают, но без ограничения, диоксиды кремния, такие как коллоидные растворы и/или золи. Примеры диоксидов кремния включают, но без ограничения, силикат натрия и/или боросиликаты. Другим примером необязательных веществ являются растворители, включая но без ограничения, воду. Возможны сочетания необязательных веществ.
Регистрирующий лист настоящего изобретения может содержать от 0,001 до 20 мас.% необязательных веществ от совокупной массы основы, предпочтительно от 0,01 до 10 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,1 до 5,0 мас.%, по меньшей мере одного из необязательных веществ. Этот диапазон включает 0,001, 0,002, 0,005, 0,006, 0,008, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18 и 20 мас.% от совокупной массы основы, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.
Другие традиционные добавки, которые могут присутствовать, включают, но без ограничения, влагопрочные смолы, внутренние клеи, сухопрочные смолы, квасцы, наполнители, пигменты и красители. Основа может содержать вещества, придающие объем, такие как расширяемые микросферы, древесные волокна и/или диамидные соли.
Бумажная основа или проклеивающее вещество может по выбору содержать вещество, придающее объем, в любом количестве от 0,25 до 50 фунтов сухого вещества на тонну конечной основы, предпочтительно от 5 до 20 фунтов сухого вещества на тонну конечного продукта, когда такое средство придания объема является добавкой. Этот диапазон включает 0,25, 0,5, 0,75, 1,0, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4, 4,5, 5, 5,5. 6, 6,5, 7, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 фунтов сухого вещества на тонну конечного продукта, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.
Веществом, придающим объем, может быть расширяемая микросфера, композиция и/или частица для придания объема бумажным изделиям и основам. Однако можно использовать любое придающее объем вещество, хотя расширяемая микросфера, композиция, частица и/или полученная таким образом бумажная основа является предпочтительным средством для придания объема. Другие альтернативные вещества для придания объема включают, но без ограничения, поверхностно-активные вещества, Reactopaque, предрасширенные сферы, ВСТМР (беленая химико-термомеханическая целлюлоза), микрофинишная обработка и многослойная конструкция для создания двутаврового эффекта в основе бумаги или картона. Такие вещества, придающие объем, могут после введения в бумажную основу или нанесения на нее обеспечивать соответствующее качество печати, толщину, базовую массу и т.д. при отсутствии жестких условий каландрирования (т.е., давление в одной зоне и/или давление в меньшем количестве зон в каландре) и в то же время создавать бумажную основу, имеющую одну, часть или сочетание физических и эксплуатационных характеристик, упомянутых в настоящем документе.
В одном варианте осуществления бумажная основа может содержать от 0,001 до 10 мас.%, предпочтительно от 0,02 до 5 мас.%, более предпочтительно от 0,025 до 2 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,125 до 0,5 мас.% расширяемых микросфер от совокупной массы основы.
Примеры расширяемых микросфер, имеющих способность увеличивать объем, приведены в патентной заявке США №60/660,703, поданной 11 марта 2005 года и патентной заявке США №11/374,239, поданной 13 марта 2006 года, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Другие примеры включают примеры из патента США №6,379,497, выданном 19 мая 1999 года, и в патентной публикации США №2006/0102307, поданной 1 июня 2004 года, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Некоторые примеры придающих объем волокон включают, но без ограничения, механические волокна, такие как размолотая древесная масса, ВСТМР и другие механические и/или полумеханические древесные массы. При добавлении таких древесных масс в количестве от 0,25 до 75 мас.%, предпочтительно меньше 60 мас.%, от совокупной массы используемых волокон они могут быть такими придающими объем волокнами.
Примеры диамидных солей включают описанные в патентной публикации США №2004/0065423, поданной 15 сентября 2003 года, которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Неограничивающие примеры таких солей включают моно- и дистеарамиды анимоэтилэталоналамина, которые могут поступать в продажу под названием Reactopaque 100, (Omnova Solutions Inc., Performance Chemicals, 1476 J.A.Cochran By-Pass, Честер, Южная Каролина, 29706 США) и продаваться компанией Ondeo Nalco Co., имеющей штаб-квартиру в Ondeo Nalco Center, Нэйпервилле, Иллинойс, 60563 США) или их химических эквивалентов. При использовании таких солей можно использовать диамидную соль в количестве от 0,025 до 0,25 мас.% от сухой массы диамидной соли.
Другие выбираемые компоненты включают азотсодержащие соединения. Их неограничивающие примеры включают органические азотсодержащие соединения, например, олигомеры и полимеры, которые содержат одну или несколько функциональных групп четвертичного аммония. Такие функциональные группы могут изменяться в широких пределах и включают, например, замещенные и незамещенные амины, имины, амиды, уретаны, группы четвертичного аммония, дициандиамиды, гуаниды и др. Примерами таких материалов являются полиамины, полиэтиленимины, сополимеры диаллилдиметиламмонийхлорида (DADMAC), сополимеры винилпирролидона с четвертичным диэтиламиноэтилметакрилатом (DEAMEMA), полиамиды, катионный полиуретановый латекс, катионный поливиниловый спирт, сополимеры полиалкиламинов и дицианамидов, полимеры с присоединением аминглицидила, полилоксиэтилен (диметилиминио)этилен (диметилиминио)этилен]дихлориды, полимеры гуанидина и полимерные бигуаниды. Возможны сочетания этих азотсодержащих соединений. Некоторые примеры этих соединений приведены в патенте США №4554181, патенте США №6485139, патенте США №6686054, патенте США №6761977 и патенте США №6764726, полный объем каждого из которых включен в настоящий документ путем ссылки.
Расширяемые микросферы могут содержать расширяемую оболочку, формирующую пустоту внутри ее. Расширяемая оболочка может содержать углеродное или гетероатомное соединение. Примером углеродного и/или гетероатомного соединения может служить органический полимер и/или сополимер. Полимер и/или сополимер может быть разветвленным и/или сшитым.
Расширяемыми микросферами предпочтительно являются расширяемые нагревом пустотелые сферы из термопластичного полимера, содержащие термически активируемое расширяющее вещество. Примеры композиций расширяемых микросфер, их содержания, способов производства и использования можно найти в патентах США №3,615,972; 3,864,181; 4,006,273; 4,044,176 и 6,617,364, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Также можно упомянуть патентные публикации США №2001/0044477; 2003/0008931; 2003/0008932 и 2004/0157057. которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Микросферы могут быть изготовлены из поливинилиденхлорида, полиакрилонитрила, полиалкилметакрилатов, полистирола или винилхлорида.
Микросферы могут содержать полимер и/или сополимер, который имеет температуру стеклования в пределах от -150 до +180°С, предпочтительно от 50 до 150°С, наиболее предпочтительно от 75 до 125°С.
Микросферы также могут содержать по меньшей мере одно вспенивающее вещество, которое после воздействия некоторого количества тепловой энергии создает внутреннее давление на внутреннюю стенку микросферы таким образом, что микросфера расширяется. Вспенивающие вещества могут быть жидкостями и/или газами. Кроме того, примеры вспенивающих веществ можно выбрать из молекул с низкой температурой кипения и их сочетаний. Такие вспенивающие вещества могут быть выбраны из низших алканов, таких как неопентан, неогексан, гексан, пропан, бутан, пентан и их изомеры. Изобутан является предпочтительным вспенивающим веществом для поливинилиденхлоридной микросферы. Примеры нерасширенных и расширенных микросфер с покрытием приведены в патентах США №4,722,943 и 4,829,094, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Расширяемые микросферы могут иметь средний диаметр от 0,5 до 200 мкм, предпочтительно от 2 до 100 мкм, наиболее предпочтительно от 5 до 40 мкм в нерасширенном состоянии и расширяться максимум от 1,5 до 10 раз, предпочтительно от 2 до 10 раз, наиболее предпочтительно от 2 до 5 раз по среднему диаметру.
В одном варианте осуществления расширяемые микросферы могут быть нейтральными, отрицательно или положительно заряженными, предпочтительно отрицательно заряженными.
По желанию, можно добавить один или несколько восстановителей для усиления действия оптических осветлителей. Некоторые примеры восстановителей описаны в опубликованной патентной заявке США №2007/0062653, которая включена в настоящий документ в полном объеме. При использовании одной мерой эффективного количества восстановителя, добавляемого в беленую целлюлозу или бумажный продукт, является количество, которое повышает яркость и стойкость к тепловому пожелтению целлюлозы или бумаги по сравнению с целлюлозой или бумагой, которая не обработана восстановителем. Способы определения яркости и стойкости к тепловому пожелтению хорошо известны.
В одном варианте осуществления восстановитель не используется.
T
B
T
B
O
B
В одном варианте осуществления регистрирующий лист, полученный с использованием состава, который содержит соль двухвалентного металла, комплексообразующий агент и оптический осветлитель, имеет желательно улучшенное время высыхания изображения, которое определяется количеством краски, перенесенной с отпечатанной на неотпечатанную часть регистрирующего листа после прокатки валиком с фиксированной массой. Краскоперенос определен как количество оптической плотности, перенесенной после прокатки валиком; он выражается как процент оптической плотности, перенесенной на неотпечатанную часть регистрирующего листа после прокатки валиком. Этот способ включает печать сплошных цветных блоков на бумаге, ожидание установленного времени, 5 секунд после печати, складывание листа пополам так, чтобы отпечатанная часть контактировала с неотпечатанной частью регистрирующего листа, и прокатка ручным валиком массой 4,5 фунта, например, валиком HR-100 от компании Chem Instruments, Inc., Ментор, штат Огайо, США. Оптическую плотность измеряют на перенесенной (OD) и неперенесенной (ODo) частях блока и на области без изображения (OD) с помощью денситометра для измерений в отраженном свете (X-Rite, Macbeth, и т.д.). Процент краскопереноса ("IT%") определяют как IT%=[(OD-OD)/(OD-OD)]×100.
С учетом настоящего документа, значение проклейки Hercules ("HST") основы, полученной с использованием состава согласно изобретению, можно выбрать так, чтобы регистрирующий лист имел процент краскопереноса ("IT%") равный или меньше 60. Предпочтительно, IT% составляет от 0% до 50%. Более предпочтительно, IT% составляет от 0% до 40%. Наиболее предпочтительно, IT% составляет от 0% до 30%.
В дополнение к улучшенному времени высыхания изображения регистрирующий лист имеет хорошее качество печати. Используемый здесь термин "качество печати" (PQ) измеряют по двум важным параметрам: плотность печати и резкость края. Плотность печати измеряют с помощью отражательного денситометра (X-Rite, Macbeth, и т.д.) в единицах оптической плотности ("OD"). Этот способ включает печать сплошного блока цвета на листе и измерение оптической плотности. Существует некоторое изменение в OD в зависимости от конкретного принтера и выбранного режима печати, а также от режима работы денситометра и настройки цветов. Принтер конкретно не ограничен и может использоваться, например, HP DeskJet 6122, изготовленный компанией Hewlett-Packard, в котором используется черный картридж №45 (номер изделия HP 51645A). Режим печати определяется типом бумаги и выбранным качеством печати. Может быть выбран режим печати с значениями по умолчанию "Обыкновенная (немелованная) бумага" и "Быстрый - Нормальное качество". Подходящим денситометром может быть спектроденситометр X-Rite модели 528 с апертурой 6 мм. Настройками измерения плотности могут быть "Визуальный цвет", "Состояние Т" и режим абсолютной плотности. Увеличение плотности печати обычно можно видеть, когда на поверхности бумаги находятся достаточные количества растворимых в воде солей двухвалентного металла. Обычно целевая оптическая плотность для черного пигмента ("ODo") равна или больше 1,30 в стандартном режиме печати (немелованная бумага, нормальное качество) для настольных струйных принтеров HP, в которых используется самая обычная черная краска (эквивалентная картриджу №45). Предпочтительно, ODo равно или больше 1,40. Более предпочтительно, ODo равно или больше 1,50. Наиболее предпочтительно, OD равно или больше 1,50 или даже 1,60.
max
max
max
max
min
Регистрирующие листы имеют хорошую резкость края ("ЕА"). Резкость края измеряют таким прибором, как, например. Система для анализа персональных изображений QEA (Quality Engineering Associates, Берлингтон, Массачусетс), QEA ScannerlAS или система ImageXpert KDY на базе камеры. Все эти приборы используются для получения увеличенного цифрового изображения образца и вычисляют значение резкости края в процессе анализа изображения. Это значение также называют "зазубренность края", и оно определено в стандарте ISO 13660. Способ включает печать сплошной линии длиной 1,27 мм или больше с выборкой при разрешении по меньшей мере 600 точек на дюйм. Прибор вычисляет расположение края на основании темного цвета каждого пикселя рядом с краями линии. Порог для края определен как точка 60% перехода от коэффициента отражения основы (светлая область, R) до коэффициента отражения изображения (темная область, R) с использованием уравнения R60=R-60% (R-R). Зазубренность края затем определяют как стандартное отклонение остаточных значений от подобранной линии до порога края линии, вычисляемого перпендикулярно подобранной линии. Значение резкости края предпочтительно меньше 15. Предпочтительно, ЕА меньше 12. Более предпочтительно, ЕА меньше 10. Наиболее предпочтительно, ЕА меньше приблизительно 8.
Регистрирующий лист, полученный с использованием состава настоящего изобретения, может иметь любую белизну CIE, но предпочтительно больше 70, более предпочтительно больше 100, наиболее предпочтительно больше 125 или даже больше 150. Белизна CIE может составлять от 125 до 200, предпочтительно от 130 до 200, наиболее предпочтительно от 150 до 200. Белизна CIE может быть больше или равной 70, 80, 90, 100, 110, 120, 125,130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 65, 170, 175, 180, 185, 190, 195 и 200 пунктов белизны CIE, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения белизны CIE и получения такой белизны волокон для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патенте США №6893473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Кроме того, примеры измерения белизны CIE и получения такой белизны волокон для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патентной заявке США №60/654,712, поданной 19 февраля 2005 года, и в патентных заявках США №11/358.543 от 21 февраля 2006 года, №11/445809 от 2 июня 2006 года и №11/446421 от 2 июня 2006 года, которые также включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Регистрирующий лист настоящего изобретения может иметь любую яркость ISO, но предпочтительно больше 80, более предпочтительно больше 90, наиболее предпочтительно больше 95 пунктов яркости ISO. Яркость ISO предпочтительно может составлять от 80 до 100, более предпочтительно от 90 до 100, наиболее предпочтительно от 95 до 100 пунктов яркости ISO. Этот диапазон включает значения больше или равные 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 и 100 пунктам яркости ISO, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения яркости ISO и получения такой яркости волокон для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патенте США №6,893,473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Кроме того, примеры измерения яркости ISO и получения такой яркости волокон для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патентных заявках США №60/654,712 от 19 февраля 2005 года и 11/358,543 от 21 февраля 2006 года, которые также включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.
Регистрирующий лист, полученный в соответствии с настоящим изобретением, имеет улучшенные характеристики для печати и улучшенную проходимость (например, характеристики для печатного пресса). Характеристики для печати могут быть измерены путем определения улучшенной плотности краски, расплывания точки, захвата цвета, контрастности печати и/или цветового тона. Цвета, которые традиционно используются в таких проверках характеристик, включают черный, циан, мадженту и желтый, но ни в коем случае ими не ограничены. Характеристики для печати могут быть определены путем определений загрязнений при визуальном осмотре печатных систем, полотен, пластин, систем подачи краски и т.д. Загрязнение обычно включает загрязнение волокон, покрытия или проклейки, наполнителя или связующего, скопления грязи на валиках и т.д. Регистрирующий лист имеет улучшенные характеристики для печати и/или проходимость, определяемые каждым или любым, или сочетанием вышеуказанных признаков.
Регистрирующий лист, полученный с использованием состава настоящего изобретения, может иметь любую прочность поверхности. Примерами физических испытаний прочности поверхности основы, которые также хорошо коррелируются с печатными характеристиками основы, являются проверки стойкости к выщипыванию и проверки захвата воска. Кроме того, оба типа испытаний, которые известны в данной области, хорошо коррелируются с хорошей прочностью поверхности регистрирующих листов. Хотя можно использовать любую из этих проверок, предпочтительными являются проверки стойкости к выщипыванию. Проверка стойкости к выщипыванию является стандартной проверкой, в ходе которой характеристики измеряют способом Tappi 575, который соответствует стандартному способу ISO 3873.
Бумажные основы, подходящие для использования в настоящем изобретении, могут иметь любую базовую массу. Они могут иметь высокую или низкую базовую массу, включая базовую массу по меньшей мере 10 фунтов на 3000 кв. футов, предпочтительно по меньшей мере от 20 до 500 фунтов на 3000 кв. футов, более предпочтительно по меньшей мере от 40 до 325 фунтов на 3000 кв. футов. Базовая масса может составлять по меньшей мере 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475 и 500 фунтов на 3000 кв. футов, включая все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.
Регистрирующий лист может быть напечатан путем создания изображений на поверхности регистрирующего листа с использованием традиционных способов и устройств печати, например, лазерного, струйного, офсетного и флексографского. В данном способе регистрирующий лист настоящего изобретения вводят в печатающее устройство, и изображение формируется на поверхности листа. Регистрирующий лист может быть отпечатан струйными способами и устройствами, например, настольными или скоростными коммерческими. В одном варианте осуществления предусмотрен способ струйной печати, где водная регистрирующая жидкость наносится на регистрирующий лист настоящего изобретения по форме изображения. В другом варианте осуществления предусмотрен способ струйной печати, который включает: (1) введение регистрирующего листа настоящего изобретения в струйное печатающее устройство и (2) подачу капель краски по форме изображения на регистрирующий лист, чем на регистрирующем листе создается изображение. Способы струйной печати хорошо известны и описаны, например, в патенте США №4601777, патенте США №4251824, патенте США №4410899, патенте США №4412224 и патенте США №4532530. В одном варианте осуществления струйное печатающее устройство использует способ термической струйной печати, в котором краска в соплах выборочно нагревается по форме изображения, и капли краски выдавливаются на регистрирующий лист по форме изображения. Регистрирующий лист настоящего изобретения также можно использовать в любом другом способе печати или получения изображений, например, печати в графопостроителях, получения изображений в цветных лазерных принтерах или копирах, письме с помощью чернильной ручки, способах офсетной печати и т.д. при условии, что тонер или краска, используемые для формирования изображения, совместимы с принимающим краску слоем регистрирующего листа. Такая совместимость может быть легко определена средним специалистом в области печати после прочтения настоящего описания.
Содержание предварительной патентной заявки США №60/759,629, поданной 17 января 2006 г., предварительной патентной заявки США №60/853,882, поданной 24 октября 2006 г., предварительной патентной заявки США №60/759,630, поданной 17 января 2006 г., патентной заявки США №10/662,699, поданной 15 сентября 2003 г. и опубликованной 8 апреля 2004 г., как публикация №2004/0065423 патентной заявки США, патентной заявки США №11/655,004, поданной 17 января 2007 г. и опубликованной 14 февраля 2008 г. как публикация №2008/0035292 патентной заявки США, включено в настоящий документ путем ссылки.
Все содержание "Справочника инженера-технолога целлюлозно-бумажного производства", G.A. Smook (1992) Angus Wilde Publications, включено в настоящий документ путем ссылки.
Все ссылки, а также указанные в них справочные материалы, указанные в настоящем документе, включены в настоящий документ путем ссылки в отношении соответствующих частей, относящихся к предмету настоящего изобретения и всех вариантов его осуществления.
Примеры
Настоящее изобретение также может быть подробно описано со ссылками на следующие примеры. Эти примеры предназначены быть иллюстративными, но изобретение не считается ограниченным материалами, условиями или параметрами процессов, описанных в примерах. Все доли и проценты выражены в единицах массы, если не указано иное.
Пример 1: Са(II) уменьшает оптические свойства оптического осветлителя.
2
Лабораторный клеильный пресс с ванной использовали для обработки базовой бумаги, произведенной на Машине А. Композиция для клеильного пресса была условно представлена на основе каждых 100 фунтов крахмала. В этом эксперименте 40 фунтов оптического осветлителя (Clariant Leucophor BCW) использовали на 100 фунтов сваренного этилированного крахмала (Penford Gum 280, сварен с 18% твердых веществ). В одном случае добавили 15 Фунтов CaCl. В еще одном случае Са(II) не использовали.
На Фиг.1 и в таблицах ниже показано влияние Са(II) на белизну CIE. Совершенно понятно, что в этих двух случаях (с разницей в несколько дней) присутствие Са(II) значительно снизило оптические свойства бумаги.
Настольный клеильный пресс, 40 фунтов ОО на 100 фунтов этилированного крахмала.
Яркость
Белизна
Без Са(II)
94,2
152,1
С Са(II)
93,9
147,8
Еще один эксперимент с 40 фунтами ОО на 100 фунтов этилированного крахмала.
Белизна
Без Са(II)
152,4
С Са(II)
148,3
Пример 2: Влияние комплексообразующих агентов на белизну CIE.
2
2
Была проведена обработка в лабораторном клеильном прессе подобно Примеру 1. В композиции использовали 40 Фунтов ОО (Leucophore BCW) и 5 фунтов комплексообразующих агентов на 100 фунтов этилированного крахмала. В одном случае в композицию добавили 15 фунтов CaCl. В еще одном случае CaCl не добавляли.
Результаты (показанные в таблицах ниже и графически на Фиг.2) показывают, что комплексообразующие агенты могут улучшать белизну бумаги. Особенно в присутствии Са(II) комплекс EDTA с Са(II) повышает белизну, тогда как EDTA без Са(II) не дает положительного результата.
С Са(II)
Яркость
Белизна
Са(II) контроль
93,9
147,8
5 фунтов EDTA в Са(II)
93,8
149,3
5 фунтов PEG в Са(II)
93,9
149,4
5 фунтов DTPA в Са(II)
93,8
149,3
5 фунтов PSS в Са(II)
93,7
148,9
Без Ca(II)
Яркость
Белизна
Контроль без Ca(II)
94,5
152,0
5 фунтов EDTA без Ca(II)
93,0
142,5
5 фунтов PEG без Са(II)
94,2
152,5
5 фунтов DTPA без Са(II)
94,5
153,4
5 фунтов PSS без Са(II)
94,5
152,9
Пример 3: Влияние комплексообразующих агентов с Ca(II) на свойства струйной печати. Как известно, растворимый Са(II) улучшает свойства струйной печати, например, плотность краски. В этом эксперименте образцы обработанной бумаги как в Примере 2 проверяли на свойства печати. Четко показано, что добавление комплексообразующих агентов с Са(II) не оказало отрицательного влияния на свойства печати. Результаты показаны в таблице ниже и графически на Фиг.3 и Фиг.4.
[0191]
Плотность краски
% краскопереноса/удаления
Контроль без Ca(II)
1,38
26,6%
Ca(II) контроль
1,55
23,2%
5 фунтов EDTA в Ca(II)
1,54
19,1%
5 фунтов PEG в Са(II)
1,51
13,7%
5 фунтов DTPA в Ca(II)
1,54
19%
5 фунтов PSS в Ca(II)
1,54
11%
Пример 4: Реакция на дозу EDTA в Са(II).
В эксперименте с клеильным прессом по Примеру 1 с 40 фунтами ОО (Leucophore BCW) для сравнения добавили две дозы EDTA. Реакция на дозу EDTA показана в таблице ниже и графически на Фиг.5.
[0194]
Белизна
Ca(II) контроль
148,3
1 фунт EDTA в Са(II)
149,3
3 фунта EDTA в Са(II)
150,3
Пример 5: экспериментальный клеильный пресс, EDTA (Versene-100) против Extra White от компании Nalco.
Тест с экспериментальным клеильным прессом провели для оценки эффективности EDTA (Versene-100 от компании Dow). Еще один цель заключалась в том, чтобы провести сравнение с имеющейся в продаже добавкой (Extra White™ NW-3 от компании Nalco).
Использовали бумагу с Машины В, скорость в клеильном прессе составляла ~100 футов в минуту, температура 150°F, pH ~7, захват приблизительно 100 фунтов крахмала на тонну бумаги:
2
(1) В контрольном прогоне использовали 15 фунтов CaCl на 100 фунтов крахмала. Загрузки ОО (Leucophor BCW) составили соответственно 0, 15, 30, 45, 60 фунтов ОО на 100 фунтов этилированного крахмала.
(2) В прогоне с Versene (EDTA) 4 фунта Versene-100 (на 100 фунтов крахмала) добавляли к загрузке в случае контрольного прогона при различных количествах ОО.
(3) В прогоне с EW 5 фунтов Extra White (на 100 фунтов крахмала) добавляли к загрузке в случае контрольного прогона при различных количествах ОО.
(4) Все обработанные листы затем нагревали путем пропускания через сушилку листов при температуре 235°F.
Результаты показаны на Фиг.6 и Фиг.7. Показано, что EDTA (Versene) может улучшать оптические свойства или значительно снижать количество ОО, необходимое для получения той же целевой белизны или яркости. Установлено, что Extra White компании Nalco привел к проблемам несовместимости и проходимости в клеильном прессе с химикатами Са(II), при этом улучшения оптических свойств не наблюдалось.
Пример 6: эксперимент только с погружением в раствор.
2
Листы базовой бумаги погружали в водный раствор, содержащий ОО, CaCl и комплексообразующие агенты. Концентрацию регулировали так, чтобы захват соответствовал аналогичным отношениям в композиции для клеильного пресса (но без крахмала). В таблицах ниже показаны результаты для:
- захвата 4 фунтов комплексообразующего агента на тонну бумаги;
2
- захвата 15 фунтов CaCl на тонну бумаги;
- захвата 0, 10, 20, 40, 60 и 80 фунтов ОО на тонну бумаги;
- в качестве ОО использовали Leucophor SUS и Leucophor BCW.
Из результатов, показанных в таблицах ниже и графически на Фиг.8, 9 и 10, видно, что может быть подтверждено повышение белизны для комплексообразующих агентов. Также наблюдали, что формамидинсульфиновая кислота (FAS) дала значительное повышение яркости.
Leucophor SUS - Повышение белизны комплексообразующими агентами
ОО фунтов на тонну
Контроль с CaCl<sub>2</sub>
EDTA
DTPA
AR-490
PSS
FAS
Cartacoat
0
118,4
117,5
118,1
117,9
118,0
120,1
117,6
10
143,5
143,2
142,6
141,3
143,2
146,7
143,3
20
147,0
148,6
147,8
147,2
149,0
150,2
149,2
40
149,5
150,4
150,7
149,8
150,6
151,8
151,1
60
149,9
150,5
150,7
150,3
150,9
151,4
151,6
80
149,6
149,6
149,8
149,2
149,6
150,0
150,5
Leucophor SUS - Повышение яркости при использовании FAS
Фунтов ОО на тонну
Контроль с CaCl<sub>2</sub>
FAS
0
86,3
87,5
10
89,5
91,1
20
90,4
91,6
40
90,6
91,9
60
90,4
91,8
80
90,6
91,8
Leucophor BCW - Повышение яркости при использовании FAS
Фунтов ОО на тонну
Контроль с CaCl<sub>2</sub>
FAS
0
86,3
87,5
10
89,0
90,7
20
89,7
91,2
40
90,2
91,4
60
90,2
91,5
80
89,9
91,4
Пример 7: Устойчивость к воздействию УФ и света из-за комплексообразующих агентов в Са(II).
Обработки в лабораторном клеильном прессе проводили как в Примере 1. Затем листы обработанной бумаги подвергали старению в следующих условиях:
(1) Старение под УФ проводили внутри закрытого короба с УФ (в невидимой области спектра), падающим на верхнюю сторону бумаги в течение 24 часов.
(2) Старение под светом проводили внутри закрытого короба с дневным светом (люминесцентной лампой), падающим на верхнюю сторону бумаги в течение 24 часов.
(3) Проверку оптических свойств бумаги проводили до и после воздействия.
EDTA-Ca(II), DTPA-Ca(II), FAS-Ca(II), (но не только с помощью PEG-Ca(II)); синергия PEG: PEG/FAS-Ca(II), PEG/EDTA-Ca(II), PEG/DTPA-Ca(II). На Фиг.11 приведены данные по яркости и белизне верхней стороны листа до и после воздействия УФ и дневного света. На Фиг.12 показаны совместное влияние добавления PEG к Са(II) на стойкость к УФ и свету до и после 24-часового воздействия.
Пример 8: Эффективность ионной жидкости как комплексообразующего агента.
2
Обработку в лабораторном клеильном прессе выполняли как в Примере 1. В композиции для клеильного пресса использовали 15 фунтов CaCl и 40 фунтов ОО (Leucophor BCW) на основании 100 фунтов крахмала на тонну бумаги.
Ионную жидкость BMIM (1-бутил-3-метил-имидазол-тиоцианат) использовали как добавку и сравнивали с натриевой EDTA (Versene-100) и тетраметиламмониевой EDTA. Все химикаты загружали в количестве 5 фунтов на 100 фунтов крахмала.
Неожиданно выяснили, что ионная жидкость может действовать как комплексообразующий агент и улучшать оптические свойства бумаги. Результаты приведены в таблице ниже.
[0213]
Белизна CIE обработанного листа
Контроль Са(II)
145,4
EDTA Са(II)
146,9
Тетраметилаамониевая EDTA Са(II)
146,3
BMIM Са(II), 1-бутил-3-метил-имидазол-тиоцианат
147,1
2
Свойства струйной печати также проверяли на некоторых из образцов бумаги и сравнивали их с контролем CaCl, а также с имеющейся в продаже бумагой HP с Са(II). Результаты приведены в таблице ниже. Все свойства печати соответствуют целевым требованиям.
[0215]
HP DJ6122 Плотность черного
HP DJ6122 Время высыхания % краскопереноса
HP B9180 Цветовой охват
Контроль Са(II)
1,49
2%
214162
1,51
1%
215187
EDTA Са(11)
1,50
2%
213771
1,50
2%
212630
BMIM Ca(II), 1-бутил-3-метил-имидазол-тиоцианат
1,51
7%
212667
1,50
10%
212183
Имеющаяся в продаже бумага HP
1,48
13%
206344
1,51
13%
210351
В настоящем документе диапазоны используются как краткое указание каждого значения, которое включают они и их поддиапазоны.
В свете вышеприведенного описания возможны многочисленные модификации и изменения. Поэтому необходимо понимать, что в пределах объема прилагаемой формулы изобретение может быть осуществлено на практике иначе, чем конкретно описано выше.