專(zhuān)利名稱(chēng)：表面處理的紙張的制作方法
表面處理的紙張
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字打印技術(shù)例如高速卷筒紙輪轉(zhuǎn)噴墨打印技術(shù)的快速發(fā)展，作為噴墨打印媒介的傳統(tǒng)打印紙張受到巨大的挑戰(zhàn)。在傳統(tǒng)的噴墨打印系統(tǒng)中，墨汁從噴嘴中高速?lài)娤虼蛴∶浇?，如紙張，進(jìn)而在媒介上產(chǎn)生圖像。噴墨墨汁通常包括著色劑，如染料或顏料，以及大量的溶劑。溶劑或載液，一般由水，或如一元醇的有機(jī)溶劑，或其混合物制成。除了好的圖片質(zhì)量和低成本，現(xiàn)在打印媒介通常被期望能夠速干并能避免圖象洇紙(feathering) 和圖象透墨，特別是在紙張雙面打印的情況下。噴墨打印的圖象質(zhì)量，包括墨汁的光學(xué)密度(OD)、色域和墨汁變干的時(shí)間在內(nèi)，通常很大程度上決定于墨汁與紙張的相互作用，特別是紙張對(duì)于墨汁的吸收能力。紙張吸收墨汁中水性溶劑的能力和速度是制造用以接收噴墨墨汁的媒介時(shí)主要考慮的問(wèn)題。
詳細(xì)描述由纖維素纖維制作的打印紙通常在紙張制作過(guò)程中由采用各種施膠劑，以名為 “施膠”的工序進(jìn)行處理。紙張施膠包括內(nèi)部施膠和表面施膠。內(nèi)部施膠包括在紙張制造過(guò)程的濕部加入施膠劑，也就是在紙頁(yè)形成之前給紙漿加入施膠劑。表面施膠通常通過(guò)對(duì)已經(jīng)成型紙頁(yè)表面施加施膠劑來(lái)完成。施膠劑的作用是為了提高纖維的粘結(jié)和控制墨汁載體中液體特別是水在最終干燥的紙張上的滲透性。當(dāng)向纖維素紙張施加這種表面施膠劑，施膠劑覆蓋纖維素纖維并在其上形成一層薄膜。表面施膠提高了紙張表面的表面強(qiáng)度、印刷適性和耐水性。當(dāng)紙張用于接觸打印如膠印時(shí)，由表面施膠控制的紙張的表面強(qiáng)度是打印質(zhì)量的關(guān)鍵因素。為了使得紙張的表面強(qiáng)度足夠抵抗接觸打印過(guò)程中外界的牽引力，紙張纖維的強(qiáng)粘結(jié)力就特別重要，這種粘結(jié)力來(lái)自成膜性表面施膠劑形成的粘合作用。對(duì)于如噴墨打印這種不接觸的打印技術(shù)，紙張的表面強(qiáng)度不像接觸打印，并不是控制打印質(zhì)量的主導(dǎo)因素。事實(shí)上，在紙張的表面最外層聚合物阻擋層薄膜的形成抑制噴墨墨汁的液體載體向紙張基層的快速滲透，因此，使得變干的時(shí)間增長(zhǎng)和出現(xiàn)如色斑和聚結(jié)一類(lèi)的圖像缺陷。術(shù)語(yǔ)“色斑”所指的是實(shí)體(solid)打印區(qū)域中打印光學(xué)密度的不均勻性。術(shù)語(yǔ)“聚結(jié)”所指的實(shí)體充填區(qū)域內(nèi)墨汁的和泥現(xiàn)象 (puddling) 0普遍使用的表面施膠劑包括原淀粉，變性或化學(xué)改性淀粉，水膠體樣明膠，水溶性聚合物比如聚乙烯醇，和合成聚合物分散體例如膠乳。當(dāng)前應(yīng)用的多數(shù)傳統(tǒng)的表面施膠劑是成膜性的，天然的或合成的聚合物。當(dāng)包含成膜材料的傳統(tǒng)表面施膠劑通過(guò)施膠壓榨機(jī)施加于紙幅上，施膠劑在紙幅的表面形成薄膜。所述的薄膜將紙張的表面密封并降低表面的孔隙率。另一方面，所述薄膜有助墨汁維持(holdout)在紙張的表面進(jìn)而提高墨汁著色劑的飽和度。然而，成膜造成的缺陷是，由于大量的墨汁維持在紙張的表面，墨汁變干的時(shí)間變長(zhǎng)成為了問(wèn)題。由于大量墨汁維持在紙張上，墨汁涂污也成了問(wèn)題。第二點(diǎn)，當(dāng)成膜性表面施膠劑滲入紙張的內(nèi)部，不利地影響了紙張的透明性。另外，這種滲透對(duì)最終紙張的折疊和撕裂都有不利影響。另一方面，如果在沒(méi)有表面施膠或很少的表面施膠的紙張上完成噴墨打印，水性墨汁會(huì)深入地滲入紙張深層，導(dǎo)致降低墨汁的光密度，另外，墨汁會(huì)沿著纖維溢色(bleed)，導(dǎo)致打印的圖象出現(xiàn)洇紙。挑戰(zhàn)就在于提供一種用于噴墨媒介的表面施膠組合物克服上述問(wèn)題。本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N改進(jìn)的噴墨打印紙，其包括具有至少一如下表面的原紙，該表面通過(guò)一種新的表面施膠組合物處理，所述表面施膠組合物包括至少一種金屬鹽和非成膜性聚合物膠體；及其制造方法。已發(fā)現(xiàn)本申請(qǐng)公開(kāi)的表面施膠組合物通過(guò)減少洇紙、墨汁溢色和色斑，提高圖象的打印質(zhì)量，并且不對(duì)墨汁變干的時(shí)間產(chǎn)生不利影響。根據(jù)本申請(qǐng)公開(kāi)的表面處理(即表面施膠)后的紙適于各種打印方法，但是其特別適合高速卷筒紙輪轉(zhuǎn)噴墨打印，這種打印要求墨汁快速變干。傳統(tǒng)的表面施膠處理通常是成膜性表面施膠。施膠劑可以是水溶性的天然或合成聚合物，或者是水分散性膠乳。水性聚合物膠乳的成膜是一種物理變化，其中，隨著膠乳乳液中的液體成分的蒸發(fā)膠乳粒子聚集，然后，膠乳粒子變形和聚結(jié)并在干燥后形成完整的薄膜。與水性聚合物膠乳的成膜稍有不同，由水溶性的聚合物質(zhì)例如淀粉和聚乙烯醇的成膜在于隨著溶劑的蒸發(fā)，高分子形成纏結(jié)并形成連續(xù)的薄膜。在上述兩種情況下，薄膜均形成連續(xù)的非多孔結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)使得液體例如噴墨墨汁中的液體載體不能快速滲透。本申請(qǐng)公開(kāi)的新型表面施膠組合物不包括任何包含淀粉分子的物質(zhì)例如馬鈴薯、 小麥、木薯、大米、玉米以及西米中所含的淀粉?！暗矸鄯肿印彼傅氖怯赏ㄟ^(guò)糖苷鍵結(jié)合在一起的大量葡萄糖單元所構(gòu)成的多糖碳水化合物。包含淀粉分子的物質(zhì)易于形成薄膜，像前面所述的會(huì)對(duì)噴墨打印產(chǎn)生不利的影響。在新型表面施膠組合物中也不使用與纖維素反應(yīng)的施膠劑，例如烷基烯酮二聚體(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)，因?yàn)樗鼈兣c所述組合物中的金屬鹽不兼容。本申請(qǐng)公開(kāi)的新型表面施膠組合物是基于非成膜施膠技術(shù)，其中施膠劑包括非成膜性合成或者天然的聚合物膠乳。術(shù)語(yǔ)“非成膜性”指的是在環(huán)境溫度下或在聚合物膠乳的預(yù)期應(yīng)用所處的溫度下，聚合物膠乳不具備自己產(chǎn)生隔離薄膜的能力。對(duì)于非成膜性膠乳，在膠乳乳液脫水過(guò)程中膠乳乳液中的液體載體枯竭，這時(shí)聚合物粒子易于聚集在一起但是粒子相對(duì)堅(jiān)硬并且具有抵抗毛細(xì)力作用下變形的能力，進(jìn)而，不形成連續(xù)的薄膜。本申請(qǐng)中非成膜性膠乳關(guān)鍵特點(diǎn)是其最低成膜溫度(MFFT)。MFFT的含義是指，作為薄膜鋪設(shè)在基底上，水基合成膠乳或乳液發(fā)生聚結(jié)的最低溫度，其由ASTM D 23M中描述的測(cè)試條件下應(yīng)用MFFT Bar確定。在新型表面施膠組合物中使用的優(yōu)選的非成膜性聚合物膠乳最低成膜溫度(MFFT)是高于70°C，更優(yōu)的是高于90°C。如果MFFT太低，就會(huì)發(fā)生成膜。非成膜性膠乳的功能不是在紙張表面的頂部形成罩面層薄膜，所述罩面層薄膜會(huì)阻塞纖維結(jié)構(gòu)中的孔隙并且阻止液體的滲入，非成膜性膠乳的功能是要保留處理紙張的液體可透性多孔表面，和同時(shí)改變紙張疏水性(即，使得紙張更具有疏水性)。施用于原紙的表面施膠組合物是由非成膜性聚合物制成的粒子的穩(wěn)定分散體，所述由非成膜性聚合物制成的粒子一般是球形或者類(lèi)似球形。可選的，非成膜性聚合物膠乳粒子的形狀可以是非球形例如是橢球形或者棍狀，但是優(yōu)選的，所述聚合物粒子的形狀為球形。分散體可以是聚合物納米粒子(也就是粒子的尺寸為納米級(jí))的穩(wěn)定分散體形式。納米粒子的尺寸為從Inm到500nm，優(yōu)選的從IOnm到300nm，更優(yōu)選的是從20nm到200nm。粒子尺寸大于約IOOOnm的分散體，其變得不穩(wěn)定并且施膠效果較差。商業(yè)可用的示例非成膜性膠乳包括BSAF的Basoplast 265D， Avercia 的 NeoCryl XF-25，由 BASF 提供的 Joncryl 62、Joncryl 87、Joncryl 89、Joncryl90、Joncryl 134、Joncryl 530、禾口 Joncryl 618、Joncryl SCX 8082，由 Avecia Resins 提供的〃 Neocryl XK 52〃，由 Rhodia Chimie 提供的Rhodopas 5051 〃。表面施膠之后，非成膜性膠乳以小粒子形式存在，所述小粒子被包埋于紙張纖維結(jié)構(gòu)里形成的多孔通道中。通過(guò)干重確定，施加在原紙上的非成膜性膠乳的量，可占纖維干重的0.5%到1%。這一量明顯高于通常在傳統(tǒng)表面施膠方法中使用的成膜性合成施膠劑的量(通常相對(duì)于纖維干重為0. 05%到0. 15% )，所述成膜性合成施膠劑例如苯乙烯馬來(lái)酐共聚物(SMA)，苯乙烯丙烯酸酯乳液(SAE)，聚氨酯分散體(PUD)和乙烯丙烯酸共聚物 (EAA)。在傳統(tǒng)的表面施膠方法中合成成膜劑通常與淀粉一同使用，因此合成成膜劑很少滲透進(jìn)紙幅內(nèi)部，而是與淀粉一起沉積在紙張的表面。在新型表面施膠組合物中使用的非成膜性聚合物可以包括，例如，自由基聚合物， 縮聚物，天然聚合物，具有不同鏈單元的共聚物，或它們的混合物。只要如前面所述的最低成膜溫度(MFFT)高于70°C，上述均聚物和/或共聚物的玻璃轉(zhuǎn)化溫度(Tg)可以是變化的。 MFFT是一種物理性能，其不僅取決于以聚合物玻璃轉(zhuǎn)化溫度反映出的聚合物分子結(jié)構(gòu)和分子量，還取決于聚合物的形態(tài)和聚合作用中的加工條件，例如聚合作用中使用的乳化劑的濃度。在一個(gè)實(shí)施方式中，非成膜性聚合物膠乳包括由自由基聚合和縮聚制成的材料， 如乙烯、環(huán)乙撐(cycloethylene)和萘基乙烯的均聚物或共聚物，丙烯、取代丙烯如六氟丙烯的均聚物或共聚物，聚碳酸酯，聚氨酯，聚酯，聚酰胺，和它們的混合物。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，非成膜性膠乳由自由基乳液聚合而成。實(shí)例包括由如下單體制得的膠乳丙烯酸酯單體，包括丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙烯酸2-乙基己基酯，丙烯酸癸酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸月桂酯，(甲基)丙烯酸異冰片酯，(甲基)丙烯酸異癸酯，(甲基)丙烯酸油基酯，(甲基)丙烯酸棕櫚酯，(甲基)丙烯酸硬脂酯，(甲基) 丙烯酸羥乙酯，和(甲基)丙烯酸羥丙酯；丙烯酰胺或取代丙烯酰胺；苯乙烯或取代苯乙烯；丁二烯；乙烯；乙酸乙烯酯或其他乙烯脂；乙烯型單體，如氯乙烯、1，1_ 二氯乙烯、N-乙烯基吡咯烷酮；氨基型單體，如N，N-二甲基氨基(甲基)丙烯酸酯；丙烯腈或甲基丙烯腈。 這些單體可以聚合成為單相形態(tài)的聚合物膠乳粒子?？蛇x擇的，非成膜性膠乳可具有多相形態(tài)，例如核/葉粒子，核/殼粒子，核/鞘粒子，具有不完全包覆核的殼相的核/殼粒子， 具有多個(gè)核的核/殼粒子，粒子互穿網(wǎng)絡(luò)，具有偶極形態(tài)的粒子，其中各相形成獨(dú)立而連接的葉，和在另一聚合物相表面具有多元相的粒子。另外一個(gè)實(shí)施方式中，采用非成膜性的具有核/殼結(jié)構(gòu)的多相膠乳。膠乳粒子的核結(jié)構(gòu)由非成膜性聚合物制成，在單獨(dú)均聚時(shí)該非成膜性聚合物MFFT高于90°C，外部的殼則由成膜性聚合物制成，在單獨(dú)均聚時(shí)該成膜性聚合物MFFT低于40°C。但是，粒子中成膜性共聚物的總量以體積計(jì)為約5%或更少。這一粒子結(jié)構(gòu)類(lèi)型特別有用，因?yàn)閳?jiān)硬的非成膜性核在聚合物膠乳乳液脫水時(shí)可以抵抗毛細(xì)力作用下粒子的變形和聚結(jié)，并且可以保持非成膜性狀態(tài)，而更加柔軟的具有低MFFT的外部殼可以提供粒子粘結(jié)力進(jìn)而避免在打印過(guò)程中的任何起塵問(wèn)題。非成膜性聚合物也可以采取中空聚合物粒子或聚合物包埋粒子的形式。對(duì)于非成膜性聚合物膠乳粒子的表面電荷沒(méi)有特殊的限制。其可以是陽(yáng)離子，陰離子，或電中性的。在一個(gè)實(shí)施方式中，帶有陽(yáng)離子粒子的非成膜性膠乳是優(yōu)選的，這是因?yàn)槔w維素纖維和有色墨汁著色劑通常是帶有陰離子的物質(zhì)，帶有陽(yáng)離子的粒子可以有助于促進(jìn)對(duì)纖維和著色劑的粘結(jié)，另外帶有陽(yáng)離子的粒子與金屬鹽更加兼容。在一個(gè)實(shí)施方式中，帶有陽(yáng)離子的非成膜性膠乳的ζ電勢(shì)通過(guò)Malvern Zetamaster方法測(cè)量，其范圍從10 到IOOmV，更有優(yōu)選的范圍從20到60mV, pH值在3到6之間。非成膜性膠乳的聚合物粒子通過(guò)改變纖維親水性來(lái)改變紙張表面的性能，并同時(shí)讓一部分纖維表面可用于穿過(guò)非成膜性多孔結(jié)構(gòu)吸收打印過(guò)程中由水性噴墨墨汁引入的大量水份，從而使墨汁干燥時(shí)間最大化。但是，非成膜性聚合物膠乳不能提供像傳統(tǒng)表面施膠技術(shù)中的成膜性膠乳提供的液體屏障的效果。在沒(méi)有液體屏障的情況下，打印過(guò)程中會(huì)發(fā)生墨汁滲透的情況使得較少的墨汁會(huì)保持在紙張的表面，會(huì)導(dǎo)致墨汁光密度的降低，結(jié)果產(chǎn)生“褪色”的圖象。本申請(qǐng)中新型表面施膠組合物中的金屬鹽可以防止這種墨汁滲透的不利影響。當(dāng)有色墨汁用于噴墨打印的時(shí)候，鹽的金屬陽(yáng)離子可以撞毀(crash out)墨汁懸浮體并使墨汁中帶有陰離子的顏料粒子電性粘結(jié)到打印紙的最外層上。在表面施膠組合物中使用的金屬鹽可以包括水溶性的單價(jià)或多價(jià)的金屬鹽。金屬鹽可以包括單價(jià)金屬離子以及多價(jià)金屬離子的陽(yáng)離子，以及其組合和衍生物。實(shí)例包括 I族金屬，II族金屬，和III族金屬。非限制性的實(shí)例包括例如鉀、鈉、鈣、鎂、鋇、鍶和鋁離子的金屬陽(yáng)離子。金屬鹽還可以進(jìn)一步包括陰離子例如氟、氯、碘、溴、硝酸根、氯酸根和乙酸根離子，以及它們的各種組合及衍生物。眾所周知的與紙漿相互作用和與紙漿相互結(jié)合的陰離子不能用于所述金屬鹽，例如基于硫和磷的陰離子。表面施膠組合物中金屬鹽的數(shù)量根據(jù)內(nèi)部施膠的程度變化。通常，具有較高的內(nèi)部施膠程度的原紙要求較少量的金屬鹽。 在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬鹽的用量，按照干重，可以為每噸原紙用3. 0千克到10. 0千克。為了進(jìn)一步增強(qiáng)非成膜性顆粒與纖維素纖維的粘合力，可以在表面施膠組合物中任選地增加粘合劑，但是并不是必須的。如果加入，粘合劑要盡量少地使用以避免成膜。優(yōu)選采用如低分子量的聚乙烯醇作為粘合劑，因?yàn)樗鼈兙哂休^弱的成膜性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)只要粘合劑的量不高于非成膜性膠乳重量的30%，施膠組合物就可以保持較好的非成膜性能。關(guān)于原紙，可以是由纖維素纖維制成的未加工的紙料，但是并不限制于此。并不具體限制纖維的類(lèi)型，任何用于制造紙張的纖維都可以。例如，原紙可以用來(lái)自于闊葉材，針葉材，或闊葉材和針葉材的組合的紙漿纖維制成，所述紙漿纖維被制造用于造紙纖維配料， 造紙纖維配料中可采用任何適宜的已知煮解、精煉和漂白步驟，例如在機(jī)械、熱力機(jī)械、化學(xué)和半化學(xué)制漿方法中和其他公知制漿方法中已知使用的那些。術(shù)語(yǔ)“闊葉材紙漿”指的是來(lái)自于落葉樹(shù)(被子植物)木質(zhì)的纖維紙漿，所述落葉樹(shù)例如樺樹(shù)、橡樹(shù)、櫸樹(shù)、楓樹(shù)和桉樹(shù)。術(shù)語(yǔ)“針葉材紙漿”指的是來(lái)自于針葉樹(shù)(裸子植物)木質(zhì)的纖維紙漿，所述針葉樹(shù)例如各種冷杉、云杉、和松樹(shù)，例如火炬松，濕地松，科羅拉多云杉，香脂冷杉和道格拉斯冷杉。 在某些實(shí)施方式中，至少一部分紙漿纖維可以來(lái)自非木質(zhì)的草本植物，包括但是不限于，洋麻、大麻、黃麻、亞麻、劍麻或麻蕉。經(jīng)過(guò)漂白或者沒(méi)有漂白的紙漿纖維都可以用于制造原紙。另外，回收的紙漿纖維同樣適用。例如，原紙的纖維素纖維中可以包括重量為大約30% 到大約100%闊葉材纖維和大約0%到大約70%的針葉材纖維。另外，在原紙形成過(guò)程中，可在上述紙漿中引入大量填料。根據(jù)其中一個(gè)示例實(shí)施方式，填料可以加入到紙漿中用以控制最終紙張的物理性能，這樣的填料包括，但是并不限于，重質(zhì)碳酸鈣、沉淀碳酸鈣、二氧化鈦、高嶺粘土和硅酸鹽。填料的數(shù)量可以有較大的變化。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，填料的重量可以是干纖維重量的0%到大約40%，根據(jù)另外一個(gè)實(shí)施方式，填料的重量是干纖維重量的大約10%到大約20%。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，公開(kāi)了一種改進(jìn)的噴墨打印紙，其經(jīng)過(guò)內(nèi)部施膠和表面施膠來(lái)完成。內(nèi)部施膠是通過(guò)紙張制造過(guò)程中在濕部增加化學(xué)施膠劑。內(nèi)部施膠劑可以選擇常規(guī)的內(nèi)部施膠劑。例如松香、烷基烯酮二聚體(AKD)，和烯基琥珀酸酐(ASA)就是合適的內(nèi)部施膠劑。US5846663公開(kāi)了烯基烯酮二聚體和烯酮多聚體也可以用于內(nèi)部施膠。原紙中的內(nèi)部施膠程度對(duì)于達(dá)到最優(yōu)的打印質(zhì)量和提高紙張的物理性能至關(guān)重要。當(dāng)不在紙幅表面上形成連續(xù)的密封的薄膜，內(nèi)部施膠劑會(huì)和表面施膠組合物中的非成膜性聚合物和金屬鹽相互作用進(jìn)而控制水性墨汁的滲入。在一個(gè)實(shí)施方式中，原紙(在表面施膠前)的Hercules施膠測(cè)試(HST)值在10到1000秒的范圍內(nèi)，優(yōu)選的，在50到800 秒，更優(yōu)選的，在100到300秒。HST值越高代表內(nèi)部施膠(重施膠)程度越高以及抗?jié)櫇竦哪芰υ胶谩ercules施膠測(cè)試(HST)值通常用于表示內(nèi)部施膠程度。Hercules施膠測(cè)試決定了紙張中得到的水施膠(water-sizing)程度，其測(cè)試方法為，隨著染料的水溶液自表面的相對(duì)側(cè)滲透，測(cè)試紙張表面反射度的變化。測(cè)試持續(xù)時(shí)間的控制是通過(guò)選擇方便的終點(diǎn)，例如，當(dāng)反射光減少20%，相應(yīng)于80%反射度。計(jì)時(shí)器記錄到達(dá)測(cè)試終點(diǎn)的時(shí)間(用秒計(jì))。 較長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)應(yīng)于較強(qiáng)的施膠性能，即，抵抗水滲入的性能增加。未施膠的紙張一般的時(shí)間小于5秒，輕施膠的紙張的時(shí)間記錄為小于15秒，中等施膠的紙張為大約20到大約150秒， 重施膠的紙張為高于150到大約2000秒或者更長(zhǎng)。本申請(qǐng)公開(kāi)的新型表面施膠組合物是通過(guò)非成膜性膠乳乳液和金屬鹽混合而制成的水分散體。根據(jù)需要可以添加水、染料和其他加工助劑例如PH值調(diào)節(jié)劑、消泡劑和潤(rùn)滑劑。在包含成膜劑如淀粉的傳統(tǒng)表面施膠組合物中，經(jīng)常增加至少一種光學(xué)增白劑(OBA) 用以光學(xué)補(bǔ)償隨著時(shí)間增加紙張的變黃。紙張光學(xué)增白劑一般是基于均二苯代乙烯的，使用最多的是4，4' - 二氨基均二苯代乙烯_2，2' -二磺酸的衍生物，特別是雙三嗪基衍生物0，4'-雙(三嗪-2-基氨基)均二苯代乙烯_2，2' - 二磺酸)。當(dāng)使用于紙張時(shí)，光學(xué)增白劑一般是陰離子形式，或者，至少是部分陰離子形式。如果這種光學(xué)增白劑用于包括金屬鹽的非成膜性施膠組合物中，它可以通過(guò)靜電吸引至金屬鹽的陽(yáng)離子。這種相互作用干擾OBA的熒光，干擾通常導(dǎo)致熒光熄滅和光學(xué)增白劑失效。基于這種原因，不適合向表面施膠組合物中直接加入帶有陰離子的光學(xué)增白劑但是可以在紙張生產(chǎn)過(guò)程中的濕部加入光學(xué)增白劑，或者使用前面所述的被包封的光學(xué)增白劑粒子。水性表面施膠分散體可以采用任何本領(lǐng)域公知的表面施膠技術(shù)施加于原紙上。 作為非限制性的實(shí)例，表面施膠可以通過(guò)施膠壓榨機(jī)，槽縫式模頭，刮刀涂布機(jī)，或麥耶 (Meyer)桿完成。施膠壓榨機(jī)可以包括攪煉施膠壓榨機(jī)、薄膜施膠壓榨機(jī)等。攪煉施膠壓榨機(jī)可以設(shè)置為具有水平、豎直或傾斜的輥?zhàn)?。薄膜施膠壓榨機(jī)可以包括計(jì)量系統(tǒng)，例如門(mén)輥計(jì)量裝置，刮刀計(jì)量裝置，麥耶桿計(jì)量裝置，或者槽縫計(jì)量裝置。例如，具有短駐刮刀計(jì)量裝置的薄膜施膠壓榨機(jī)可以作為涂敷頭用于表面施膠組合物的涂敷。另外，表面施膠組合物可以用于相對(duì)于造紙機(jī)而言在線(xiàn)或離線(xiàn)的原紙上。表面施膠后，對(duì)施膠的紙張隨后干燥，例如應(yīng)用紅外加熱或熱空氣或其結(jié)合。也可以應(yīng)用本領(lǐng)域公知技術(shù)中使用的其他傳統(tǒng)干燥方法和設(shè)備。
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原紙可以制作成基礎(chǔ)重量從30到350克每平方米的紙頁(yè)或紙幅。向原紙施加的施膠組合物的量，以固體成分的干重測(cè)量，為每噸原紙使用6-20千克，其中以重量計(jì)的 40% -60%是金屬鹽。表面處理后的紙張可以用來(lái)噴墨打印，且不需要現(xiàn)有技術(shù)的涂層，例如包括無(wú)機(jī)顏料的吸墨汁涂層。實(shí)際上，本發(fā)明的施膠組合物沒(méi)有典型用于吸墨汁涂層中的無(wú)機(jī)顏料(比如，粘土、滑石、碳酸鈣、高嶺土、二氧化硅等)。
實(shí)施例下面的實(shí)施例進(jìn)一步闡述有代表性的實(shí)施方式但不被以任何方式解釋為限制本發(fā)明的公開(kāi)范圍。除非另外說(shuō)明，所有在此被提到的份數(shù)都是以重量計(jì)算的。
實(shí)施例1表面施膠組合物按照表1中的制劑制備。 表權(quán)利要求
1.一種用于噴墨打印的紙張，包括原紙，該原紙的至少一個(gè)表面采用表面施膠組合物處理，所述表面施膠組合物包括非成膜性聚合物膠乳和金屬鹽，從而經(jīng)處理的表面保持其多孔性，其中所述非成膜性聚合物膠乳的最低成膜溫度(MFFT)高于70°C。
2.一種經(jīng)過(guò)表面處理的紙張，通過(guò)向原紙的至少一個(gè)表面施加表面施膠組合物制得， 其中所述表面施膠組合物包括非成膜性聚合物膠乳和金屬鹽，所述非成膜性聚合物膠乳的最低成膜溫度(MFFT)高于70°C，且所述表面施膠組合物在經(jīng)處理的表面上不產(chǎn)生連續(xù)的薄膜。
3.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中向原紙施加的所述表面施膠組合物的量，按固體成分的干重測(cè)量，是每噸原紙6-20千克，其中按重量計(jì)40% -60%為金屬鹽。
4.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中所述原紙包括其中形成有多孔通道的纖維結(jié)構(gòu)， 且其中非成膜性聚合物膠乳的聚合物粒子被包埋在至少一部分所述多孔通道中。
5.如權(quán)利要求1所述的紙張，其中所述原紙由纖維素纖維制成，且向原紙施加的非成膜性聚合物膠乳的量，按干重測(cè)量，是干燥纖維重量的3%到15%。
6.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中所述非成膜性聚合物膠乳包括納米粒子，其粒徑為 Inm 至Ij 500nm。
7.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中所述原紙經(jīng)過(guò)內(nèi)部施膠，在表面施膠前其 Hercules施膠測(cè)試(HST)值為10到1000秒。
8.如權(quán)利要求1所述的紙張，其中所述非成膜性聚合物膠乳包括具有核/殼結(jié)構(gòu)的聚合物粒子，其中所述核/殼結(jié)構(gòu)中的核由最低成膜溫度高于90°C的非成膜性聚合物制成， 外部殼由最低成膜溫度低于40°C的成膜性聚合物制成，在各粒子中成膜性聚合物的體積總含量為約5%或更少。
9.如權(quán)利要求1所述的紙張，其中所述金屬鹽是水溶性的單價(jià)或多價(jià)金屬鹽。
10.如權(quán)利要求9所述的紙張，其中所述金屬鹽是氯化鈣。
11.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中所述表面施膠組合物不包含任何具有淀粉分子的材料或淀粉。
12.如權(quán)利要求1或2所述的紙張，其中所述非成膜性聚合物膠乳包括由自由基聚合和縮聚制成的材料，如乙烯、環(huán)乙撐(cycloethylene)和萘基乙烯的均聚物或共聚物，丙烯、 取代丙烯如六氟丙烯的均聚物或共聚物，聚碳酸酯，聚氨酯，聚酯，聚酰胺，和它們的混合物。
13.—種對(duì)紙張表面施膠的方法，包括將表面施膠組合物施加在原紙的表面上，其中所述表面施膠組合物包括非成膜性聚合物膠乳和金屬鹽，所述非成膜性聚合物膠乳的最低成膜溫度(MFFT)高于70°C，且向原紙施加的所述表面施膠組合物的量，按照固體成分的干重測(cè)量，為每噸原紙6到20千克，其中按重量計(jì)40% -60%為金屬鹽；以及干燥所述經(jīng)過(guò)表面施膠的原紙，從而所述表面施膠組合物在施膠表面上不產(chǎn)生連續(xù)的薄膜。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述原紙經(jīng)過(guò)內(nèi)部施膠處理，在表面施膠之前其 Hercules施膠測(cè)試(HST)值為10-1000秒。
15.一種按照權(quán)利要求13所述方法施膠的紙張。
全文摘要
一種表面處理的紙張，其制備是采用表面施膠組合物施加于原紙的至少一個(gè)表面，其中所述表面施膠組合物包括非成膜性聚合物膠乳和金屬鹽，所述非成膜性聚合物膠乳的最低成膜溫度(MFFT)高于70℃，所述表面施膠組合物在處理的紙張表面不產(chǎn)生連續(xù)的薄膜。
文檔編號(hào)B41M5/50GK102510807SQ201080034048
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月31日
發(fā)明者D·埃德蒙森, G·溫格科諾, 周曉奇 申請(qǐng)人:惠普開(kāi)發(fā)有限公司