專利名稱：用纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑對(duì)紙張施膠的方法及由此制得的紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)紙張進(jìn)行表面施膠的方法、采用該方法制造的紙以及制備表面施膠劑的方法。
烷基烯酮二聚體(AKD′S)和鏈烯基琥珀酸酐被廣泛用作紙張施膠劑。雖然文獻(xiàn)稱它們對(duì)內(nèi)部施膠和表面施膠均有效，但總的來(lái)說(shuō)其在表面施膠中的應(yīng)用還未商品化。纖維素反應(yīng)性施膠劑，如烯酮二聚體和鏈烯基琥珀酸酐具有高的施膠效能，但在施膠劑轉(zhuǎn)變、調(diào)色劑粘合和高速送紙中可能會(huì)出問(wèn)題。磨擦系數(shù)不一致至少是導(dǎo)致高速送紙出問(wèn)題的原因之一。
近來(lái)鏈烯基烯酮二聚體和烯酮多聚體被描述適用于內(nèi)部和表面施膠并能克服高速送紙的缺陷。這些材料在1996年2月16日申請(qǐng)的第08/601,118號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(此處全文引用作為參考)以及第0,666,368A3號(hào)歐洲專利申請(qǐng)(相當(dāng)于1994年2月7日申請(qǐng)的第08/192,570號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(已批準(zhǔn))，此處全文引用作為參考)中被公開(kāi)。Precis2000和Precis3000施膠劑(來(lái)自Hercules Incoporated,Wilmington,DE)為這類施膠劑的例子。商業(yè)中它們被廣泛用作內(nèi)部施膠，但不能用于表面施膠，因?yàn)樗鼈儾荒苜x予紙張好的調(diào)色劑粘附性能和其它表面性能。
纖維素不反應(yīng)性施膠劑用于表面施膠已有些歷史了。這些材料的例子為淀粉和其它聚合物施膠劑如苯乙烯和烯類單體如馬來(lái)酸酐、丙烯酸及其酯、丙烯酰胺等形成的共聚物。特別是苯乙烯/馬來(lái)酸酐樹(shù)脂被廣泛用作表面施膠。纖維素不反應(yīng)性施膠劑一般能改善調(diào)色劑的粘附性能，對(duì)于磨擦系數(shù)作用小或無(wú)作用，對(duì)高速送紙無(wú)作用或有改善作用，與反應(yīng)性施膠劑相比無(wú)施膠劑轉(zhuǎn)變發(fā)生；但與反應(yīng)性施膠劑相比其施膠性能較低。
基于以上原因，現(xiàn)在絕大多數(shù)紙采用鏈烯基琥珀酸酐、鏈烷基烯酮二聚體、烯基烯酮二聚體或松香施膠劑進(jìn)行內(nèi)部施膠。
有必要提供一種能夠克服以上列舉的問(wèn)題的表面施膠劑，因?yàn)榕c內(nèi)部施膠相比采用表面施膠可獲得很多好處。其中a)效能。表面施膠劑的成份完全保留在體系中，而在內(nèi)部施膠中有相當(dāng)?shù)牧繐p失在白水中。而且在那些僅需表面響應(yīng)的應(yīng)用中，表面施膠使得絕大多數(shù)施膠劑保持在表面之上，從而采取最少量原料就能獲得最大的響應(yīng)。
b)環(huán)境。表面施膠劑成份的高效保留性能使環(huán)境污染降到最低。
c)纖維粘合。施于表面之上的施膠劑不易干擾纖維-纖維的粘合，因?yàn)樵谑┠z之前粘合就已經(jīng)形成了。
現(xiàn)出人意料地發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用反應(yīng)性和不反應(yīng)性施膠劑聯(lián)合處理紙張可以制造出最終性能間獨(dú)特平衡的紙張，而單獨(dú)采用任何一種類型的施膠劑均不能達(dá)到這種效果。與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比，纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑聯(lián)合處理的紙具有更好的抵抗水的性能。與采用僅含纖維素反應(yīng)性或者纖維素不反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比，復(fù)合施膠劑也使紙表現(xiàn)出更好的噴墨打印效果。而且與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比，紙張顯示更好的調(diào)色劑粘附性，更高的磨擦系數(shù)和更低的磨擦系數(shù)帶寬。在評(píng)價(jià)其在現(xiàn)有送紙裝置中的可送紙性及在高速終用途機(jī)械中的性能的測(cè)試中，這種紙效能高。
第5,498,648號(hào)美國(guó)專利中公開(kāi)了紙張施膠的混合物，其中將經(jīng)消化的陽(yáng)離子淀粉的水懸浮液與作為紙施膠劑的細(xì)分散聚合物水分散液混合，并在不低于70℃下的溫度乳化混合物中的C14-C22烷基烯酮。該專利指出這種施膠混合物可用于引擎(內(nèi)部)和表面施膠。但作為一種表面施膠劑僅被提及作為一種可能性；其所有實(shí)施例和討論都是有關(guān)內(nèi)部施膠的。
發(fā)明簡(jiǎn)述在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案中，一種制造施膠紙的方法包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙的至少一面上施用一種水性施膠組合物，該組合物包括至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑和至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑，其中纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物，而纖維素反應(yīng)性施膠劑在25℃下不為固體；然后d)干燥紙張。
在另一實(shí)施方案中，在步驟c)中按紙干重計(jì)，纖維素反應(yīng)性施膠劑的使用量以干重計(jì)為約0.005-0.5wt％。在另一實(shí)施方案中，在步驟c)中按紙干重計(jì)，纖維素不反應(yīng)性施膠劑的使用量以干重計(jì)為約0.01-0.5wt％。在另一實(shí)施方案中，在步驟c)中按紙干重計(jì)，水性施膠組合物的使用量使得纖維素反應(yīng)性施膠劑和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的量以干重計(jì)為約0.01-1wt％。
在另一實(shí)施方案中，一種制備表面施膠劑組合物的方法包括a)提供一種纖維素反應(yīng)性施膠劑的水分散液和一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑的水分散液，其中纖維素不反應(yīng)性施膠劑為平均分子量大于約1,500的聚合物；b)混合這些分散液制得表面施膠劑組合物的分散液，其中表面施膠劑組合物分散液在室溫下貯存穩(wěn)定期大于8天。發(fā)明詳述為了進(jìn)行公開(kāi)描述，“施膠劑”被定義成在施膠壓榨時(shí)與典型氧化淀粉(如來(lái)自Grain Processing Corporation,Muscatine,IA的D150淀粉)一起添加到紙上的材料，以紙的干燥重量計(jì)淀粉使用量為4wt％，與僅使用4％淀粉處理的同種紙相比，Hercules施膠實(shí)驗(yàn)(HST)表明施膠效果有改善。更具體而言，為描述本發(fā)明，只要能通過(guò)以下至少一個(gè)實(shí)驗(yàn)的材料就是一種施膠劑1)以紙干重計(jì)，將0.15％表面施膠劑與如上所述的淀粉一起施于75g/m2的原紙上，其中原紙含75/25硬木/軟木漂白紙漿混合物，精制成游離度為425CSF(加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度)，并且含有以下在造紙機(jī)最終濕工序中添加的添加劑15％沉淀碳酸鈣填料(AlbacarHO，來(lái)自Specialty Minerals Inc.,Bethlehem,PA)、0.5％陽(yáng)離子淀粉(Sta-Lok400,來(lái)自Staley Mannfacturing Co.,Decatur,IL)、和0.05％烷基烯酮二聚體內(nèi)部施膠劑如Hercon70(來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington,Delaware)，所有百分比均以紙干重計(jì)。施膠效果必須至少增加20秒(至少6次重復(fù)之平均)。
2)以紙干重計(jì)，將0.25％表面施膠劑與如上所述的淀粉一起施于75g/m2的原紙上，其中原紙含75/25硬木/軟木漂白紙漿混合物，精制成游離度為425CSF(加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度)，并且含有以下在造紙機(jī)最終濕工序中添加的添加劑15％沉淀碳酸鈣填料(AlbacarHO)、0.5％陽(yáng)離子淀粉(Sta-Lok400)，沒(méi)有內(nèi)部施膠劑，所有百分比均以紙干重計(jì)。施膠效果必須至少增加5秒(至少6次重復(fù)之平均)。
HST描述于TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T530中，該標(biāo)準(zhǔn)在此處引用作為參考。
纖維素反應(yīng)性施膠劑被定義為那些被認(rèn)為能與纖維素羥基形成共價(jià)鍵的施膠劑，而纖維素不反應(yīng)性施膠劑被定義成那些不與纖維素構(gòu)成共價(jià)鍵的施膠劑。
用于本發(fā)明的纖維素反應(yīng)性施膠劑包括烯酮二聚體和多聚體、鏈烯基琥珀酸酐、含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)環(huán)氧化物、含有12至22個(gè)碳原子的酰鹵、含有約12至22個(gè)碳原子的脂肪酸的酸酐和含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)異氰酸酯。
烯酮二聚體和多聚體為分子式1所示的材料，其中n為0至約20的整數(shù)；R和R＂可以相同或不同，為含6至24個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；R′為含2至40個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基。 用于本發(fā)明方法中的烯酮二聚體具有分子式1所示的結(jié)構(gòu)，其中n=0，而R和R＂可以相同或不同，為烴基。優(yōu)選地，R和R＂為含6至24個(gè)碳原子的烷基或鏈烯基、至少含6個(gè)碳原子的環(huán)烷基、至少含6個(gè)碳原子的芳基、至少含7個(gè)碳原子的芳烷基、至少含7個(gè)碳原子的烷芳基及其混合物。更優(yōu)選地，烯酮二聚體選自于(a)辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、苯基、芐基、β-萘基和環(huán)己基烯酮二聚體，以及(b)由以下有機(jī)酸制成的烯酮二聚體二十八烷酸、環(huán)烷酸、9,10-癸烯酸、9,10-十二烯酸、棕櫚油酸、油酸、蓖麻醇酸、亞油酸、桐酸、存在于椰子油，巴西棕櫚油，棕櫚仁油，橄欖油，花生油，菜油，牛脂，豬油，鯨油中的天然脂肪酸混合物、以及上述脂肪酸的混合物。最優(yōu)選的烯酮二聚體選自于(a)辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、苯基、芐基、β-萘基和環(huán)己基烯酮二聚體。
25℃下為固體的烯酮二聚體成為商品已有多年歷史了，通過(guò)由飽和直鏈脂肪酰氯制成的烷基烯酮的二聚反應(yīng)進(jìn)行制備；應(yīng)用最為廣泛的是由棕櫚酸和/或硬脂酸制備的烯酮二聚體。從Hercules Incorporated,Wilmington。DE可以獲得的Hercon紙張施膠劑就是這些材料的水分散液。
用于本發(fā)明方法中的烯酮多聚體在1996年2月16日申請(qǐng)的第08/601,113號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中被公開(kāi)。它們用分子式1表示，其中n為至少是1的整數(shù)，R和R＂可以相同或不同，是含6至24個(gè)碳原子、優(yōu)選為10至20個(gè)碳原子、更優(yōu)選為14至16個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；而R＇為含2至40個(gè)碳原子、優(yōu)選為4至8或28至40個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基。
在第0,629,741A1號(hào)歐洲專利申請(qǐng)、第0,666,368A3號(hào)歐洲專利申請(qǐng)(該專利相應(yīng)于1994年2月7日申請(qǐng)的第08/192,570號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(被批準(zhǔn))，此處全文引用作為參考)、以及1996年2月16日申請(qǐng)的第08/601,113號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(此處全文引用作為參考)中描述了烯酮多聚體。
用于本發(fā)明的特別優(yōu)選的烯酮二聚體和多聚體是那些在25℃不為固體(基本上不是結(jié)晶、半結(jié)晶或蠟狀固體；即它們受熱流動(dòng)，沒(méi)有熔化熱)的。更優(yōu)選的是在20℃時(shí)不為固體者。甚至更為優(yōu)選的是在25℃時(shí)為液態(tài)者，而最優(yōu)選在20℃時(shí)為液態(tài)者。這些液體二聚體和多聚體為分子式1所示化合物的混合物，其中n優(yōu)選為0至6，更優(yōu)選為0至3，最優(yōu)選為0；R和R＂可以相同或不同，是含6至24個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；R＇為含2至40個(gè)碳原子、優(yōu)選4至32個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；其中在混合物中R和R＂至少有25％是不飽和的。
液體烯酮二聚體和多聚體可包括烯酮二聚體或多聚體的混合物，它們是含不飽和單羧基脂肪酸的反應(yīng)混合物的反應(yīng)產(chǎn)物。該反應(yīng)混合物也可含有飽和單羧基脂肪酸和二羧酸。制備二聚體或多聚體化合物之混合物的反應(yīng)混合物優(yōu)選包括至少25wt％的不飽和單羧基脂肪酸，更優(yōu)選為含至少70wt％的不飽和單羧基脂肪酸。
包括在反應(yīng)混合物中的不飽和單羧基脂肪酸優(yōu)選含10至26個(gè)碳原子，更優(yōu)選為含14至22個(gè)碳原子，最優(yōu)選為含16至18個(gè)碳原子。這些酸包括，如油酸、亞油酸、十二烯酸、十四烯酸(肉豆蔻腦酸)、十六烯酸(棕櫚油酸)、十八二烯酸(反亞油酸)、十八三烯酸(亞麻酸)、二十烯酸(鱈肝油酸)、二十四碳烯酸(花生四烯酸)、順-13-二十二烯酸(順芥子酸)、反-13-二十二烯酸(巴西烯酸)、和二十二五烯酸(癸魚(yú)酸)及其酰鹵，優(yōu)選為酰氯?？刹捎靡粋€(gè)或多個(gè)單羧酸。優(yōu)選的不飽和單羧基脂肪酸為油酸、亞油酸、亞麻酸和棕櫚油酸，及其酰鹵。最優(yōu)選的不飽和單羧基脂肪酸為油酸和亞油酸，及其酰鹵。
用于制造本發(fā)明所用的烯酮二聚體和多聚體的飽和單羧基脂肪酸優(yōu)選含10至26個(gè)碳原子，更優(yōu)選為含14至22個(gè)碳原子，最優(yōu)選為含16至18個(gè)碳原子。這些酸包括，如硬脂酸、異硬脂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、真珠酸、十五烷酸、癸酸、十一烷酸、十二烷酸、十三烷酸、十九烷酸、花生酸和山崳酸，及其酰鹵，優(yōu)選為酰氯?？刹捎靡环N或多種飽和單羧基脂肪酸。優(yōu)選的酸為棕櫚酸和硬脂酸。
用于制造本發(fā)明所用的烯酮多聚體化合物的烷基二羧酸優(yōu)選含6至44個(gè)碳原子，更優(yōu)選含9至10、22或36個(gè)碳原子。這些二羧酸包括，如癸二酸、壬二酸、1,10-二羧基十二烷、辛二酸、brazylic酸、十二烷二酸、和C36二聚酸，如來(lái)自Henkel-Emery,Cincinnati,Ohio,USA的EMPOL1008，及其酰鹵，優(yōu)選為酰氯?？刹捎靡环N或多種二羧酸。含9至10個(gè)碳原子的二羧酸更為優(yōu)選。最為優(yōu)選的二羧酸為癸二酸和壬二酸。
當(dāng)采用二羧酸制備本發(fā)明所用的烯酮多聚體時(shí)，二羧酸與單羧酸(飽和與不飽和單羧酸之和)的最大摩爾比優(yōu)選約為5。更優(yōu)選約為4，最優(yōu)選約為2?？刹捎靡阎闹苽錁?biāo)準(zhǔn)烯酮二聚體的方法制備二聚體和多聚體化合物的混合物。在第一步中采用PCl3或其它鹵化劑，優(yōu)選為氯化劑，與脂肪酸混合物或脂肪酸與二羧酸的混合物反應(yīng)構(gòu)成酰鹵，優(yōu)選為酰氯。然后在叔胺(包括三烷基胺和環(huán)烷基胺)、優(yōu)選為三乙胺的作用下將酰鹵轉(zhuǎn)化成烯酮。然后烯酮片斷二聚構(gòu)成所需的化合物。
在1994年2月7日申請(qǐng)的第08/192,570號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)(被批準(zhǔn))、1995年4月25日申請(qǐng)的第08/428,288號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)、以及1996年2月16日申請(qǐng)的第08/601,113號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中公開(kāi)了25℃下不為固體的烯酮二聚體和多聚體，此處全文引用這些專利作為參考。從HerculesIncorporated獲得的Precis施膠劑就是25℃下不固化的烯酮二聚體。
纖維素反應(yīng)性施膠劑還包括鏈烯基琥珀酸酐(ASA)。ASA由掛有琥珀酸酐基的不飽和烴基鏈構(gòu)成。它們一般采用二步法制備，起始原料為α-烯烴。首先通過(guò)α位置隨機(jī)移動(dòng)雙鍵異構(gòu)化烯烴。在第二步中將異構(gòu)化的烯烴與馬來(lái)酸酐反應(yīng)得到分子式2所示的最終ASA。與馬來(lái)酸酐反應(yīng)的典型烯烴包括8至22個(gè)碳原子的鏈烯、環(huán)烯和芳基烯類化合物。具體的例子為異十八烯基琥珀酸酐、正十八烯基琥珀酸酐、正十六烯基琥珀酸酐、正十二烯基琥珀酸酐、異十二烯基琥珀酸酐、正癸烯基琥珀酸酐和正辛烯基琥珀酸酐。 在第4,040,900號(hào)美國(guó)專利(此處全文引用作為參考)、以及C.E.Farley和R.B.Wasser的The Sizing of Paper(第2版，W.F.Reynolds編輯，Tappi Press,1989，第51-62頁(yè))中公開(kāi)了鏈烯基琥珀酸酐。從Albemarle Corporation,Baton Rouge,Louisiana處可以買(mǎi)到多種烯基琥珀酸酐。用于本發(fā)明的鏈烯基琥珀酸酐在25℃下為液體。更優(yōu)選為在20℃下為液體。
用于本發(fā)明的優(yōu)選纖維素反應(yīng)性施膠劑為結(jié)構(gòu)式1所示的烯酮二聚體和多聚體。更優(yōu)選的纖維素反應(yīng)性施膠劑為25℃下不為固體的烯酮二聚體和多聚體(基本上不是結(jié)晶、半結(jié)晶或蠟狀固體；即它們受熱流動(dòng)，沒(méi)有熔化熱)。甚至更為優(yōu)選在20℃下不為固體，更為優(yōu)選在25℃下為液體，最為優(yōu)選在20℃下為液體者。
纖維素不反應(yīng)性施膠劑為分子量大于約1,500的聚合物。優(yōu)選分子式大于約5,000，更優(yōu)選大于約10,000。
用于本發(fā)明的纖維素不反應(yīng)性聚合物施膠劑可分為以下兩類(1)在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的，以及(2)在pH大于6不溶于水而且當(dāng)僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)主要玻璃轉(zhuǎn)化溫度(TG)優(yōu)選小于100℃者。更優(yōu)選地，凈纖維素反應(yīng)性/纖維素不反應(yīng)性施膠劑混合物的主要TG小于60℃，最優(yōu)選小于40℃。“主要玻璃轉(zhuǎn)化溫度”是指TG檢測(cè)中熱量變化最大時(shí)相應(yīng)的玻璃轉(zhuǎn)化溫度。
(1)中水溶性聚合物優(yōu)選為陰離子聚合物，并由至少一種包含至少一個(gè)羧基的單體制成。這些聚合物包括苯乙烯或取代苯乙烯與含羧基的烯類單體的共聚物。這些單體的例子包括但不限于馬來(lái)酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸。聚合物也包括上述共聚物之部分酯化的產(chǎn)物。(1)中優(yōu)選的水溶性聚合物為苯乙烯/馬來(lái)酸酐樹(shù)脂及其部分酯化的產(chǎn)物。用于本發(fā)明的水溶性纖維素不反應(yīng)性施膠劑的例子為來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington Pelaware的Scripset樹(shù)脂，它是一種苯乙烯/馬來(lái)酸酐樹(shù)脂，以及來(lái)自Cytec Industries,West Paterson,NJ的Cypress210，它是一種聚(苯乙烯/丙烯酸)樹(shù)脂。
水不溶性聚合物包括但不限于苯乙烯或取代苯乙烯與烯類單體的共聚物。這些烯類單體的例子包括但不限于馬來(lái)酸酐、丙烯酸及其烷基酯、甲基丙烯酸及其烷基酯、衣康酸、二乙烯基苯、丙烯酰胺、丙烯腈、環(huán)戊二烯及其混合物。水不溶性聚合物還包括聚氨酯以及乙烯與共聚單體如乙酸乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的共聚物。
優(yōu)選的水不溶性聚合物為由苯乙烯或取代苯乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯和烯類不飽和羧酸單體制得的共聚物，其中苯乙烯或取代苯乙烯選自于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯及其混合物，而丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯中的烷基含1至12個(gè)碳原子，烯類不飽和羧酸選自于丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸或其酸酐、富馬酸、衣康酸及其混合物。這些共聚物描述于在1997年4月28日申請(qǐng)的共同未決的第08/847,841號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)中，此處全文引用作為參考。這些共聚物的優(yōu)選例子為來(lái)自Hercules Incorporated,Wilnington,DE的Chromaset600表面施膠處理劑。其它商品水不溶性聚合物的例子為來(lái)自B.F.Goodrich Co.,Akron,OH的Carboset1086，它是一種聚(苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸2-乙基己基酯)乳液；來(lái)自BASF Corporation,Charlotte,NC的Basoplast250D，它是一種聚(丙烯腈/丙烯酸丁酯)乳液；來(lái)自Eka-Nobel,Marietta,GA的JetsizePlus，它是一種陰離子聚(苯乙烯/丙烯酸酯)乳液；來(lái)自Air Products Corporation,Allentown,PA的Flexbond381，它是一種聚(乙烯/乙酸乙烯酯)乳液；和來(lái)自AirProducts Corporation的Flexbon325，它是一種聚(乙烯/乙酸乙烯酯)乳液。
適用于本發(fā)明的一類水不溶性纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括被淀粉穩(wěn)定化的。優(yōu)選的一類淀粉穩(wěn)定化不反應(yīng)性施膠劑為在淀粉存在下通過(guò)乳液聚合形成的聚合物，聚合物被接枝到淀粉之上。這些材料的例子在第4,301,017；4,560,724；4,835,212；和4,855,343號(hào)美國(guó)專利中被公開(kāi)，此處全文引用這些專利作為參考。在淀粉接枝聚合物這一類中的優(yōu)選組合物為通過(guò)含苯乙烯，和/或復(fù)配有丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的丙烯腈的單體聚合制成的。這些材料的例子為來(lái)自BASF Corporation，Charlotte,NC的Basoplast250D和Basoplast335D。為在施膠時(shí)獲得改善的調(diào)色劑粘附性，特別優(yōu)選的是含至少45％苯乙烯和至少20％丙烯酸酯如丙烯酸丁酯和2-乙基己基酯的淀粉接枝聚合物。所以接枝于淀粉之上的典型聚合物可含45％至80％的苯乙烯和丙烯腈以及20至55％的丙烯酸酯。
其它含接枝于水溶性非淀粉類分散劑或穩(wěn)定劑之上的聚合物的乳液也適于作為本發(fā)明所用的水不溶性、纖維素不反應(yīng)性施膠劑。適用的材料在第4,281,082和5,591,489號(hào)美國(guó)專利中有描述，此處全文引用這兩個(gè)專利作為參考。
纖維素反應(yīng)性施膠劑和水不溶性纖維素不反應(yīng)性施膠劑一般采用水性乳液或分散液形式。在pH小于6時(shí)不溶但在pH大于6時(shí)溶解的纖維素不反應(yīng)性施膠劑可以用在具有可溶解它們的pH范圍的水溶液中，或者用在pH值較低的水性分散液中，此時(shí)聚合物不溶于水。
當(dāng)兩種施膠成分均采取水性分散液形式時(shí)，可以通過(guò)混合各組分的分散液制備水性施膠組合物，或?qū)⒗w維素反應(yīng)性施膠劑分散至纖維素不反應(yīng)性施膠劑的分散液中進(jìn)行制備。混合兩組分的分散液為優(yōu)選方法。將各組分分散液加到施膠壓榨涂布機(jī)上，可在施膠壓榨時(shí)進(jìn)行混合，或是在施膠壓榨之前，甚至是在幾天之前進(jìn)行混合。為此，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是預(yù)混的分散液具有好的貯存穩(wěn)定性，例如在室溫下保存大于8天時(shí)基本沒(méi)固體析出或生成，并保持施膠能力。預(yù)混的分散液優(yōu)選具有大于20天、更優(yōu)選大于60天、最優(yōu)選大于180天的優(yōu)良貯存穩(wěn)定性。
采用本領(lǐng)域已為人所熟知的方法，如機(jī)械、化學(xué)和半化學(xué)制漿工藝制作本發(fā)明方法中步驟(a)的水性紙漿懸浮液。一般來(lái)說(shuō)，在機(jī)械研磨和/或化學(xué)制漿步驟之后，對(duì)紙漿進(jìn)行清洗，除去殘余的制漿化學(xué)品和溶解的木材成分。本發(fā)明方法中可采用漂白或未經(jīng)漂白的紙漿纖維。再生的紙漿纖維也適用。
同樣也采用本領(lǐng)域已為人所熟知的方法對(duì)紙漿懸浮液進(jìn)行成膜和干燥。在將紙漿轉(zhuǎn)化成紙之前，一般商業(yè)造紙實(shí)踐中要向水性紙漿懸浮液中加入多種材料，而且這些材料可以采取直接添加的模式。這些材料包括但不限于濕增強(qiáng)樹(shù)脂、內(nèi)部施膠劑、干增強(qiáng)樹(shù)脂、助留劑、明礬、填料、顏料和染料。
經(jīng)本發(fā)明方法處理的紙一般稱為表面施膠紙。優(yōu)選地，在表面施膠法中，通過(guò)一施膠壓榨涂布機(jī)將施膠劑施用于紙張表面之上，施膠壓榨涂布機(jī)可為任何形式的涂布或噴涂設(shè)備，但最常見(jiàn)的是攪拌型(puddle)、輥型(gate roller)或計(jì)量棒型(metered blade)施膠壓榨涂布機(jī)。
在紙表面上也施用有紙涂料，但它與表面施膠劑在功能和組成上完全不同。紙涂料組合物粘度要比表面施膠劑組合物高得多，因此在典型造紙機(jī)上不易通過(guò)施膠壓榨進(jìn)行施用。紙涂料的顏料濃度比聚合物粘料高3至20倍；而在典型表面施膠劑中顏料是可有可無(wú)的。優(yōu)選地，以水性施膠組合物中的總固形物計(jì)，其使用量為0至約50wt％，更優(yōu)選為0至約30wt％。
對(duì)于本發(fā)明的施膠方法，優(yōu)選在涂于紙上之前將施膠組合物與淀粉或淀粉衍生物溶液混合。此處不作限定，淀粉可為任意類型的氧化、乙基化、陽(yáng)離子和顆粒狀淀粉，優(yōu)選使用其水溶液。
對(duì)于典型的施膠壓榨淀粉溶液，水溶液中淀粉最低含量?jī)?yōu)選約為1wt％，pH在6至9之間。更優(yōu)選地，淀粉最小含量約為2％，最優(yōu)選為約3％。在施膠組合物中淀粉最大含量?jī)?yōu)選約為20wt％。更優(yōu)選地，淀粉最大含量約為16wt％，最優(yōu)選為約12wt％。也可添加少量其它添加劑，如增白劑和消泡劑。向淀粉溶液中添加施膠組合物構(gòu)成施膠壓榨混合物，以施膠組合物總重計(jì)，該施膠組合物的量應(yīng)使纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的最小總固形物量在最終施膠壓榨混合物中優(yōu)選約占0.01wt％。更為優(yōu)選的最小總用量約為0.02wt％。纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的優(yōu)選最大總用量在最終施膠壓榨混合物中約占2wt％，更優(yōu)選為約1wt％。
以干重計(jì)，在水性施膠組合物中纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的最小比率優(yōu)選為約0.2∶1，更優(yōu)選最小為約0.5∶1，最優(yōu)選最小為約1∶1。最大比率優(yōu)選為約50∶1，更優(yōu)選為約40∶1，最優(yōu)選為30∶1。
以紙張干重計(jì)，在施膠壓榨中表面施膠劑的使用量使得淀粉最小含量以干重計(jì)優(yōu)選為約1wt％。更為優(yōu)選的最小含量為約2wt％，而最為優(yōu)選的最小含量為約3wt％。以紙張干重計(jì)，淀粉的最大用量以干重計(jì)優(yōu)選為約8wt％，更優(yōu)選為約7wt％，而最優(yōu)選為6wt％。
優(yōu)選地，以紙張干重計(jì)，在施膠壓榨中表面施膠劑的使用量使施膠組合物的最小含量，即纖維素不反應(yīng)性和纖維素反應(yīng)性施膠劑的總含量以干重計(jì)為約0.01wt％。更優(yōu)選的最小含量為約0.03wt％，而最優(yōu)選的最小含量為約0.05wt％。以紙張干重計(jì)，施膠組合物的最大含量以干重計(jì)優(yōu)選為1wt％，更優(yōu)選為約0.7wt％，而最優(yōu)選為約0.5wt％。
以紙張干重計(jì)，表面施膠劑的使用量使得纖維素反應(yīng)性施膠劑的最小量以干重計(jì)為約0.005wt％。更優(yōu)選的最小量為約0.01wt％，而最優(yōu)選的最小量為約0.02wt％。以紙張干重計(jì)，纖維素反應(yīng)性施膠劑的最大用量以干重計(jì)優(yōu)選為約0.5wt％，更優(yōu)選為約0.3wt％，而最優(yōu)選為約0.2wt％。
以紙張干重計(jì)，表面施膠劑的使用量使得纖維素不反應(yīng)性施膠劑的最小量以干重計(jì)為約0.01wt％。更優(yōu)選的最小量為約0.02wt％，而最優(yōu)選的最小量為約0.04wt％。以紙張干重計(jì)，纖維素不反應(yīng)性施膠劑的最大用量以干重計(jì)優(yōu)選為約0.5wt％，更優(yōu)選為約0.4wt％，最優(yōu)選為約0.3wt％。
在使用表面施膠劑后，采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的常規(guī)干燥方法干燥紙張。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是不需內(nèi)部施膠。但是，有某些場(chǎng)合下需要內(nèi)部施膠，這是因?yàn)閮?nèi)部施膠有助于防止表面施膠劑浸入到紙中，使其在表面上保持并發(fā)揮最大的效能。擬采用本發(fā)明方法表面施膠的紙也可在轉(zhuǎn)化成紙片前向紙漿懸浮液中添加施膠劑進(jìn)行內(nèi)部施膠。
內(nèi)部施膠劑包括任何在高級(jí)紙機(jī)器的濕端常用的施膠劑。它們包括松香施膠劑、強(qiáng)化松香施膠劑、烯酮二聚體和多聚體、以及鏈烯基琥珀酸酐。本發(fā)明所公開(kāi)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑也可用于內(nèi)部施膠。以紙張干重計(jì)，內(nèi)部施膠劑的用量以干重計(jì)優(yōu)選為約0.05至0.3wt％，更優(yōu)選為約0.01至0.2wt％，而最優(yōu)選為約0.01至0.1wt％。
采用松香進(jìn)行內(nèi)部施膠的方法和材料在E.Strazdins的The Sizing ofPaper(第二版，由W.F.Reynolds編輯，Tappi Press,1989，第1-33頁(yè))中有描述。
對(duì)于內(nèi)部施膠適用的烯酮二聚體和多聚體、以及鏈烯基琥珀酸酐與上述有關(guān)纖維素反應(yīng)性施膠劑討論的一致。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是與單獨(dú)采用纖維素反應(yīng)性和不反應(yīng)性施膠劑相比，本發(fā)明方法所制得的紙性能獨(dú)特?？偟膩?lái)說(shuō)就是將反應(yīng)性施膠劑的高效能與改善的調(diào)色劑粘附性、紙之用于高速送紙或復(fù)印操作的能力，彩色和黑白噴墨打印時(shí)色彩的良好平衡、無(wú)施膠變質(zhì)、無(wú)纖維素反應(yīng)性施膠劑經(jīng)常遇到的磨擦系數(shù)降低等性能給綜合到了一起。
具體而言，當(dāng)采用光密度、洇紙現(xiàn)象、毛細(xì)管現(xiàn)象、邊緣粗糙度和滲墨(bleed)等至少一種性能對(duì)打印進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比，本發(fā)明的施膠紙?jiān)趪娔蛴≈行阅芨鼮閮?yōu)良。與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比，這種施膠紙還具有更高的磨擦系數(shù)和更窄的磨擦系數(shù)帶寬。帶寬被定義為動(dòng)態(tài)磨擦系數(shù)曲線中粘附-滑動(dòng)響應(yīng)的平均最大值和平均最小值的差值。
當(dāng)本發(fā)明表面施膠紙用于噴墨打印時(shí)，已發(fā)現(xiàn)在表面施膠劑組合物中添加多種在pH為7至9時(shí)可溶于水的金屬陽(yáng)離子的鹽可提高噴墨打印質(zhì)量。對(duì)此有效的鹽的例子為氯化鈉、硫酸鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂、溴化鎂、硫酸鋁和多聚氯化鋁。優(yōu)選的鹽為氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂和溴化鎂。更優(yōu)選的鹽為氯化鈣和氯化鎂。鹽與施膠組合物中的其它固形物的重量比為約1∶20至20∶1，便優(yōu)選的比率為約1∶5至5∶1，最為優(yōu)選的比率為約1∶3至3∶1。
在測(cè)量現(xiàn)有送紙?jiān)O(shè)置中的可送紙性及在高速終用途機(jī)器中的性能表現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中，本發(fā)明的紙也能有效通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)。具體而言，定量為約30至60lb/3000ft2(48.7至95.5g/m2)、優(yōu)選為約40至50lb/3000ft2(64.5至81.0g/m2)并制成折疊連續(xù)打印紙的本發(fā)明的紙可以在IBMModel 380高速連續(xù)打印激光打印機(jī)上運(yùn)行，在10分鐘運(yùn)行后，在冷卻部位(熔凝部位之后，承紙部位之前)中造成的紙波浪不大于約5英寸(12.7cm)，優(yōu)選為不大于約3英寸(7.6cm)。
而且，將本發(fā)明的優(yōu)選紙制成定量為約15-24lb/3000ft2(56.1至90.0g/m2)的紙，切成81/2×10英寸(21.6cm×28cm)的復(fù)印紙，這種紙能夠在IBM Model 3825高速?gòu)?fù)印機(jī)上運(yùn)行，其誤送紙或卡紙的發(fā)生率為每10,000張中有5次或更少，優(yōu)選為每10,000張中有1次或更少。與之相比，采用標(biāo)準(zhǔn)烷基烯酮二聚體施膠的紙?jiān)贗BM3825高速?gòu)?fù)印機(jī)上的誤送紙率更高(每14,250張中有14次)。在常規(guī)復(fù)印機(jī)操作中，10,000張中有10次誤送紙是不能接受的。而復(fù)印機(jī)制造商認(rèn)為每10,000張中有1次誤送紙就是不可接受的。
定量為約20-24lb/3000m2(32.6至39.1g/m2)的本發(fā)明連續(xù)打印紙卷可在Hamilton-Stevens連續(xù)打印紙壓機(jī)上轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)穿孔的連續(xù)打印紙，加工速度至少為約1775英尺(541m)每分鐘，優(yōu)選為至少約1900英尺(579m)每分鐘。
本發(fā)明的紙也可制成定量為約20至24lb/1300m2(75.2至90.1g/m2)的信封紙卷，在一個(gè)Winkler & Dunnebier CH信封折疊機(jī)上轉(zhuǎn)變成信封，加工速度至少為約900個(gè)信封每分鐘，優(yōu)選為至少約1000個(gè)每分鐘。
本發(fā)明的紙可在高速I(mǎi)BM 3825送紙型復(fù)印機(jī)上運(yùn)行，運(yùn)行速度至少約為58張每分鐘，每10,000張中誤送紙或卡紙少于1次。
以下用實(shí)施例描述本發(fā)明，實(shí)施例僅為示范而不起到限定的作用。除另有說(shuō)明外，所有百分比、份量等均為以紙漿干重計(jì)的重量比。規(guī)程對(duì)于以下所有實(shí)施例，所有供施膠的紙均事先制成，貯存并用所述材料在實(shí)驗(yàn)室用攪拌施膠壓榨涂布機(jī)中進(jìn)行處理。在所有情況下原紙?jiān)谄渲圃熘芯贿M(jìn)行施膠壓榨。在施膠壓榨中使用材料包括在約95℃下加熱，攪拌至少30分鐘將淀粉溶解在水中，然后將淀粉溶液維持在65℃下直至使用，通常維持幾小時(shí)。在某些場(chǎng)合中，加入氯化鈉(用量高達(dá)約0.7wt％)。在紙張研磨施膠壓榨中氯化鈉是典型的添加劑，利用它增加紙的導(dǎo)電性，從而降低了靜電的積聚。在使用前將淀粉溶液pH調(diào)至8，然后將施膠壓榨添加劑加到淀粉中。在某些情況下，如下所述將pH重新調(diào)至8。將材料混合幾分鐘，然后加到攪拌施膠壓榨涂布機(jī)的二個(gè)輥的輥隙中。
未處理的紙通過(guò)輥一次性地把輥隙中的溶液涂于紙上。測(cè)量特定條件下特定淀粉溶液施加到紙上的溶液量，并用于設(shè)定淀粉溶液中添加劑的濃度，以得到紙?zhí)幚硭璧臐舛取?br> 在涂布施膠壓榨組合物之后，立即將紙送至轉(zhuǎn)鼓式干燥器中于93-105℃下干燥。然后將紙張老化并測(cè)量。
Hercules施膠實(shí)驗(yàn)Hercules施膠實(shí)驗(yàn)是本領(lǐng)域認(rèn)可的用于評(píng)價(jià)施膠效果的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)在Pulp and Paper Chemistry and ChemicalTechnology(J.P Casey編輯，第3卷，1553-1554頁(yè)(1981))和TAPPI標(biāo)準(zhǔn)T530中有描述。測(cè)量因染料水溶液從紙背面浸出而造成的反射率改變，Hercules施膠實(shí)驗(yàn)由此可測(cè)定紙中所得到的水施膠程度。染料水溶液，如在1％甲酸中的萘酚綠，被放到紙頂表面的一個(gè)環(huán)上，然后從底表面用光電法測(cè)量反射率的改變。
選擇方便的結(jié)束點(diǎn)，如反射光降低20％，相當(dāng)于反射率降低80％，來(lái)決定測(cè)量時(shí)長(zhǎng)。采用計(jì)時(shí)器測(cè)量至測(cè)量結(jié)束點(diǎn)的時(shí)間(秒)。時(shí)間越長(zhǎng)說(shuō)明施膠效果越好，即抵抗水滲透的能力越強(qiáng)。
噴墨打印評(píng)價(jià)在Hewlett Packard Deskjet 560C打印機(jī)上測(cè)量噴墨打印。采用Hewlett Packard 3.4實(shí)驗(yàn)圖案和方法對(duì)打印質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)。
在測(cè)試前紙張?jiān)?3℃，50％相對(duì)濕度下老化至少一天。
A、黑墨打印質(zhì)量的評(píng)價(jià)光密度--將光密度儀置于在已打印的紙上的黑色測(cè)試矩形上，記錄黑斑的光密度。在矩形不同區(qū)域上重復(fù)6次并得到6個(gè)讀數(shù)。
黑墨擴(kuò)張(洇紙現(xiàn)象)--黑墨擴(kuò)張是墨水從打印區(qū)向外擴(kuò)張的趨勢(shì)。利用放大鏡對(duì)字母“E”的橫線測(cè)試區(qū)域進(jìn)行觀察，并將打印質(zhì)量與代表可接受、好以及不可接受的洇紙現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)樣品作比較。所檢查的具體區(qū)域?yàn)樽帜皋D(zhuǎn)角處成圓的程度；字母中間筆畫(huà)與右端之間的分隔距離；線的總寬等。類似地，利用測(cè)試圖案中的垂直和水平黑線對(duì)線的擴(kuò)張進(jìn)行觀測(cè)。
黑墨邊緣粗糙度(毛細(xì)管現(xiàn)象)--黑墨邊緣粗糙度或毛細(xì)管現(xiàn)象是指黑水沿一纖維或一方面滲過(guò)打印區(qū)，從而造成邊緣粗糙，甚至在打印區(qū)域周?chē)霈F(xiàn)長(zhǎng)“蜘蛛”線的趨勢(shì)。利用放大鏡檢測(cè)測(cè)試圖案中所有有白色背景的黑線，并與代表可接受、好和不可接受的毛細(xì)管現(xiàn)象的標(biāo)準(zhǔn)樣品作比較。
B、彩色打印質(zhì)量的評(píng)價(jià)光密度--將光密度儀置于已打印的紙上合成黑色測(cè)試矩形上，記錄黑斑的光密度。由藍(lán)綠色，紫色和黃色墨水構(gòu)成合成黑色。在矩形不同區(qū)域上重復(fù)6次并得到6個(gè)讀數(shù)，取平均值作為合成黑色光密度。
彩色-彩色邊緣粗糙度--彩色-彩色邊緣粗糙度測(cè)量?jī)煞N顏色交蓋區(qū)域線的粗糙度。用放大鏡檢查測(cè)試圖案中合成黑色與黃色交蓋的區(qū)域，并與標(biāo)準(zhǔn)樣品作對(duì)照以決定打印質(zhì)量是否為可接受的、好的或不可接受的。
彩色-彩色線擴(kuò)張--與預(yù)計(jì)的尺寸作比較，彩色-彩色線擴(kuò)張檢查某一顏色接觸或交蓋另一顏色的圖案的尺寸。用放大鏡檢查測(cè)試圖案中顏色交蓋區(qū)域并與代表打印質(zhì)量可接受、好或不可接受的標(biāo)準(zhǔn)樣品作比較。具體而言，檢查黃背景的合成黑色字母和黑背景的黃色字母的尺寸。
調(diào)色劑粘附性相對(duì)調(diào)色劑粘附性是指使用復(fù)印機(jī)時(shí)，白紙通過(guò)調(diào)色劑固體黑色區(qū)域的相對(duì)量，測(cè)量結(jié)果由折疊的紙得到。為進(jìn)行測(cè)量，按可控制的方式折紙(調(diào)色劑在折痕里面)，展開(kāi)，然后以可重復(fù)的方式除去松開(kāi)的調(diào)色劑。通過(guò)顯微鏡或光密度計(jì)測(cè)量調(diào)色劑的裂縫和周?chē)鷧^(qū)域，對(duì)調(diào)色劑所喪失的裂縫區(qū)域進(jìn)行評(píng)估，并作為調(diào)色劑粘附性的值。因此，數(shù)值越小說(shuō)明調(diào)色劑損耗越小，表明調(diào)色劑粘附性越大。
送紙?jiān)囼?yàn)為說(shuō)明是否是由于施膠劑導(dǎo)致送紙困難，用實(shí)驗(yàn)室造紙機(jī)造紙，轉(zhuǎn)變成紙片，然后用IBM 3800高速打印機(jī)打印。用在IBM3800上的可通過(guò)性評(píng)價(jià)送紙性能。具體而言，利用在IBM 3800二個(gè)指定輥之間紙波浪的高度對(duì)送紙性能進(jìn)行定量。紙波浪越快、越高，送紙性能越差。材料纖維素不反應(yīng)性施膠劑ChromasetTM600，表面施膠處理劑一種來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington,DE的聚(苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸酯)乳液。
Carboset1086一種來(lái)自B.F.Goodrich Co.,Akron,OH的聚(苯乙烯/丙烯酸/丙烯酸2-乙基己基酯)乳液。
Scripset740施膠劑一種酯化聚(苯乙烯/馬來(lái)酸酐)的氨水溶液，來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington,DE。
Basoplast250D和Basoplast335D聚(丙烯腈/丙烯酸酯)的乳液，來(lái)自BASF Corporation,Charlotte,NC。
Cypress210一種聚(苯乙烯/丙烯酸)樹(shù)脂的高pH溶液，來(lái)自Cytec Industries,West Paterson,NJ。
JetsizePlus一種陽(yáng)離子聚(苯乙烯/丙烯酸酯)乳液，來(lái)自Eka-Nobel,Marietta,GA。
Flexbond381聚(乙烯/乙酸乙烯酯)乳液，來(lái)自Air ProductsCorporation,Allentown,PA。
Flexbond325聚(乙烯/乙酸乙烯酯)乳液，來(lái)自Air ProductsCorporation.Allentown,PA。
纖維素反應(yīng)性施膠劑Precis2000施膠劑一種鏈烯酮二聚體的水乳液，25℃時(shí)為液體，來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington,DE。
Hercon70施膠劑一種鏈烯酮二聚體的水分散液，25℃時(shí)為固體，來(lái)自HerculesIncorporated,Wilmington,DE。
纖維素反應(yīng)性施膠劑為Precis2000，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為ChromasetTM600。
制備淀粉溶液，其中含有4％淀粉(D150，來(lái)自Grain ProcessingCorporation,Muscatine,IA)、0.65％氯化鈉、以及用量列于以下表1中的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑。最終混合物的pH調(diào)至7.5至8之間，用上述方法將其涂到紙上。利用含75％硬木和25％軟木、并精制至425CSF的紙漿造紙，紙的定量為75g/m2。該紙含有10％沉淀碳酸鈣填料(AlbacarHO，來(lái)自Specialty Minerals Inc.,Bethlehem,PA)、0.5％Sta-Lok400陽(yáng)離子淀粉(來(lái)自A.E.Staley Manufacturing Co.,Decatur,IL)、和0.25％明礬，所有這些物質(zhì)均在造紙過(guò)程中內(nèi)部添加。
采用表面施膠組合物處理后，紙?jiān)谵D(zhuǎn)鼓式干燥機(jī)中于93℃下干燥至含水量小于5％，并在評(píng)價(jià)前至少老化5天。采用80％反射率和pH2墨水用Hercules施膠實(shí)驗(yàn)測(cè)量施膠效果。結(jié)果列于表1中。
表1
這些結(jié)果表明與單獨(dú)使用Chromaset600或Precis2000所得的施膠效果相比，Chromaset600中加入少量Precis2000使施膠效果出人意料地大幅增加。
纖維素反應(yīng)性施膠劑為Hercon70，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為Carboset1086。制備淀粉溶液，其中含有8％淀粉(Ethylex2025，來(lái)自Staley Manufacturing Co.,Decatur,IL)溶液，纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的用量列于以下表2中。最終混合物的pH調(diào)到7.5至8之間，用上述的方法將其涂到紙上。利用含70％硬木和30％軟木、并精制至390csf的紙漿造紙，紙的定量為65g/m2。紙含有15％沉淀碳酸鈣填料(Albacar HO)、0.5％Sta-Lok400陽(yáng)離子淀粉、0.1％明礬和0.15％的Precis2000施膠劑，所有這些物質(zhì)均在造紙過(guò)程中內(nèi)部添加。采用表面施膠組合物處理后，紙?jiān)谵D(zhuǎn)鼓式干燥機(jī)中于104℃干燥至含水量小于3％，并在評(píng)價(jià)前至少老化1天。采用80％反射率和pH2墨水用Hercules施膠實(shí)驗(yàn)測(cè)量施膠效果。結(jié)果列于表2中。
表2
這些結(jié)果表明與單獨(dú)使用Carboset1086相比，聯(lián)合使用Carboset1086和Hercon70施膠效果更好。
利用上述方法采用Hewlett Packard Deskjet 560C打印機(jī)評(píng)價(jià)實(shí)施例2A-2D制得的紙的黑墨打印質(zhì)量。
表3列出Hewlett Packard規(guī)定的對(duì)黑白和彩色打印進(jìn)行分級(jí)的四個(gè)等級(jí)。
表3
p=差或不可接受f=一般或可以接受g=好f-g=在一般和好之間表3的數(shù)據(jù)表明與單獨(dú)使用Carboset1086相比，同時(shí)使用Hercon70和Carboset1086改善了打印效果。
纖維素反應(yīng)性施膠劑為Hercon70，而纖維素不反應(yīng)性施膠劑為Scripset740(一種酯化聚(苯乙烯/馬來(lái)酸酐)的氨水溶液)。
實(shí)驗(yàn)條件和操作與實(shí)驗(yàn)例2所采用的一致。結(jié)果列在表4中。
表4
上述結(jié)果表明與單獨(dú)使用Scripset740相比，聯(lián)合使用Scripset740和Hercon70施膠效果更好。
實(shí)驗(yàn)條件和操作與實(shí)驗(yàn)例1所采用的一致，只是在淀粉溶液中的氯化鈉濃度不是0.65％而是0.3％。結(jié)果列在表5中。
表5
這些結(jié)果表明與單獨(dú)使用不反應(yīng)性施膠劑或Precis2000所得的施膠效果相比，大多種不反應(yīng)性施膠劑中添加少量Precis2000出人意料地造成施膠效果大幅增加，同時(shí)也證明有多種纖維素不反應(yīng)性聚合物紙施膠劑可用于本發(fā)明。
實(shí)驗(yàn)條件和操作與實(shí)驗(yàn)例1所采用的一致，只是在淀粉溶液中的氯化鈉濃度不是0.65％而是0.3％。纖維素反應(yīng)性施膠劑為Precis2000，聚合物材料為Flexbond381，這是一種聚(乙烯/7酸乙烯酯)聚合物。不用Precis2000，而Flexbond381在紙上濃度達(dá)0.25％時(shí)，HST施膠效果為1秒。當(dāng)紙含有0.25％Flexbond381并同時(shí)含0.025％Precis2000，HST施膠效果仍為1秒，因此證明施膠效果沒(méi)有改善。單獨(dú)使用0.025％Precis2000時(shí)，對(duì)于所制得的紙的HST實(shí)驗(yàn)測(cè)量施膠效果小于1秒。
表6
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明與單獨(dú)使用Carboset相比，預(yù)先混合的Carboset1086和Precis2000改善了施膠效果。但預(yù)先混合的Scripset740和Precis2000無(wú)效。實(shí)施例3表明在施膠壓榨時(shí)混合它們有效。
原紙片用70/30硬木/軟木混合物制成，其中含有內(nèi)部添加的0.15％烷基烯酮二聚體(Hercon76，來(lái)自Hercules Incorporated,Wilmington,DE)和12％碳酸鈣填料。
纖維素反應(yīng)性施膠劑為Hercon70，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為Chromaset600。表面施膠劑混合物含D150淀粉，以干重計(jì)，其用量使得紙中淀粉含量達(dá)3.2wt％。
結(jié)果列于表7中。
表7
表7中的數(shù)據(jù)表明單獨(dú)使用Hercon70進(jìn)行表面施膠時(shí)降低了COF，而與單獨(dú)使用Hercon70或Chromaset600相比，聯(lián)合使用Hercon70和Chromaset600得到更高的磨擦系數(shù)。在聯(lián)合使用時(shí)所觀察到的較窄的帶寬也是有利的，因?yàn)樵诟咚購(gòu)?fù)印設(shè)備中較寬的帶寬與誤送紙和卡紙有關(guān)。
將一種烷基烯酮二聚體的水分散液--Precis2000施膠劑與聚合物分散液Basoplast335D混合構(gòu)成施膠組合物分散液。采用兩種不同的混合比。以干重計(jì)，“預(yù)混液1”中Basoplast335D與Precis2000的比率為3∶1，而“預(yù)混液2”中Basoplast335D與Precis2000的比率為10∶1。
預(yù)混液在室溫下貯存，然后在表8所列的指定時(shí)間檢查固體的析出或生成，并測(cè)試施膠結(jié)果。按實(shí)施例1描述的方法對(duì)紙進(jìn)行施膠，但在此情況下原紙中含15％的AlbacarHO沉淀碳酸鈣填料。
對(duì)于表8所列的所有貯存期，未觀察到固體析出或分層。HST施膠結(jié)果(采用pH2墨水和80％折光率)列于表8中。
表8
表8數(shù)據(jù)表明貯存20天的施膠劑具有可接受的施膠效果。
采用精制至425CSF的75∶25漂白硬木軟木紙漿混合物制造原紙，原紙含有內(nèi)部添加的10％Albacar HO沉淀碳酸鈣、0.05％鏈烯基琥珀酸酐施膠劑、0.75％Sta-Lok400陽(yáng)離子淀粉和0.25％明礬。
采用施膠組合物對(duì)紙進(jìn)行表面施膠，其中施膠組合物包括a)僅為淀粉；b)淀粉和Printrite594聚合物乳液(來(lái)自B.F Goodrich Co.,Akron,OH)，包括在乳液中的聚合物主要TG小于100℃；c)淀粉、Precis2000施膠劑、Printrite594聚合物乳液和氯化鈣；以及d)淀粉、Precis2000施膠劑和Printrite594聚合物乳液。在所有情況中淀粉含量均為8wt％。下列表9中列出了氯化鈣，Precis2000施膠劑和Printrite594聚合物(所有均以干重計(jì))的用量。在施膠壓榨中使用施膠組合物處理紙張，依據(jù)紙張對(duì)淀粉溶液的拾取量調(diào)整添加至淀粉中的材料濃度。采用80％折光率和pH 2墨水測(cè)試施膠效果，并用上述方法評(píng)價(jià)黑白噴墨打印效果。
結(jié)果列于表9中表9
表中結(jié)果表明向含纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物中添加氯化鈣明顯改善了對(duì)膠紙的噴墨打印效果。
本發(fā)明所列實(shí)施例對(duì)本發(fā)明不起定界作用，它們只是用來(lái)對(duì)本發(fā)明某些具體實(shí)施方案進(jìn)行描述。在不超出所附權(quán)利要求范圍的條件下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修正和改善。
權(quán)利要求
1.一種制造施膠紙的方法，其包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙上施用一種水性施膠組合物，該組合物包括至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑和至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物，而纖維素反應(yīng)性施膠劑在25℃下不為固體；然后d)干燥紙張。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以水性施膠組合物總固形物計(jì)，所述水性施膠組合物還包括0至約50wt％的顏料。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以水性施膠組合物總固形物計(jì)，所述水性施膠組合物還包括0至約30wt％的顏料。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑在20℃下不為固體。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑在25℃下為液體。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑在20℃下為液體。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在25℃下不為固體的纖維素反應(yīng)性施膠劑選自于烯酮二聚體、烯酮多聚體、鏈烯基琥珀酸酐、含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)環(huán)氧化物、含有12至22個(gè)碳原子的酰鹵、含有約12至22個(gè)碳原子的脂肪酸的酸酐以及含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)異氰酸酯。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑包括鏈烯基琥珀酸酐。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑包括25℃下不為固體的烯酮二聚體和多聚體，它是具有以下結(jié)構(gòu)的化合物的混合物 其中n優(yōu)選為0至20的整數(shù)；R和R＂可以相同或不同，是含6至24個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；而R＇為含有2至40個(gè)碳原子的飽和或不飽和直鏈或支鏈烷基；而且R和R＂基團(tuán)中至少有25％是不飽和的。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，R和R″含有10至20個(gè)碳原子，而R＇含有4至8或28至40個(gè)碳原子。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，R和R＂含有14至16個(gè)碳原子，而R′含有4至8或28至40個(gè)碳原子。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑的重均分子量大于約5,000。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑的重均分子量大于約10,000。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑選自于(a)在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的聚合物，以及(b)僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)主要TG小于約100℃的水不溶性聚合物。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)主要TG小于約100℃的水不溶性聚合物。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)主要TG小于約60℃的水不溶性聚合物。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)主要TG小于約40℃的水不溶性聚合物。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑是一種水不溶性聚合物，其包括苯乙烯或取代苯乙烯與至少一種選自于以下組中的單體所形成的共聚物馬來(lái)酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸脂、甲基丙烯酸脂、二乙烯基苯、丙烯酰胺、環(huán)戊二烯和丙烯腈。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括接枝于水溶性乳液分散劑或穩(wěn)定劑上的水不溶性聚合物。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述水溶性乳液分散劑或穩(wěn)定劑為淀粉。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括接枝于水溶性乳液分散劑或穩(wěn)定劑上的水不溶性聚合物，而所述水不溶性聚合物由包括苯乙烯、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯以及任選的丙烯腈的單體制成。
22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括接枝于水溶性乳液分散劑或穩(wěn)定劑上的水不溶性聚合物，而所述水不溶性聚合物由包括45％至80％苯乙烯或丙烯腈和20％至55％丙烯酸酯的單體制成。
23.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑是包括聚氨酯聚合物的水不溶性聚合物。
24.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑是一種水不溶性聚合物，其包括乙烯與至少一種選自于乙酸乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的單體形成的共聚物。
25.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑是一種水不溶性共聚物，該共聚物是由包括苯乙烯或取代苯乙烯、丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯和烯類不飽和羧酸的單體制成的，而苯乙烯或取代苯乙烯選自于苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯及其混合物，丙烯酸或甲基丙烯酸烷基酯中的烷基含1至約12個(gè)碳原子，烯類不飽和羧酸選自于丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸或其酸酐、富馬酸、衣康酸及其混合物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，當(dāng)僅與施膠組合物中的纖維素反應(yīng)性施膠劑混合時(shí)所述共聚物的主要TG小于約100℃。
27.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的聚合物。
28.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在pH約小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的聚合物，該聚合物選自于陰離子聚合物、陽(yáng)離子聚合物和兩性聚合物。
29.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的陰離子聚合物。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的陰離子共聚物是由包括至少一種含羧基單體的單體制成的共聚物。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中，所述在pH小于6時(shí)不溶于水但在pH大于6時(shí)溶于水的陰離子共聚物是由苯乙烯或聚代苯乙烯與選自馬來(lái)酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸的單體共聚而成的共聚物。
32.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑和纖維素不反應(yīng)性施膠劑均分散在水中。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述水性施膠組合物是通過(guò)混合纖維素反應(yīng)性施膠劑和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的水性分散液而制備的。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述水性分散液貯存穩(wěn)定期大于8天，其中沒(méi)有固體析出或生成。
35.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述水性分散液貯存穩(wěn)定期大于20天，其中沒(méi)有固體析出或生成。
36.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述水性分散液貯存穩(wěn)定期大于60天，其中沒(méi)有固體析出或生成。
37.如權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述水性分散液貯存穩(wěn)定期大于180天，其中沒(méi)有固體析出或生成。
38.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑為一種在水性介質(zhì)中的分散液，并將所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑溶入該水性介質(zhì)中。
39.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中纖的維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約0.2∶1至50∶1。
40.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中的纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約0.5∶1至40∶1。
41.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中的纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約1∶1至30∶1。
42.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水性施膠組合物還包括至少一種金屬陽(yáng)離子水溶性鹽，該鹽溶于pH約為7至9的水中。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽選自于氯化鈉、硫酸鈉、氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂、溴化鎂、硫酸鋁和多聚氯化鋁。
44.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽選自于氯化鈣、溴化鈣、氯化鎂和溴化鎂。
45.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽選自于氯化鈣和氯化鎂。
46.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽與施膠組合物中的其它非水成份的重量比為約1∶20至20∶1。
47.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽與施膠組合物中的其它非水成份的重量比為約1∶5至5∶1。
48.如權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述至少一種水溶性鹽與施膠組合物中的其它非水成份的重量比為約1∶3至3∶1。
49.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述水性施膠組合物包括淀粉。
50.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以水性施膠組合物總重計(jì)，淀粉在所述水性施膠組合物中的濃度以干重計(jì)為約1wt％至20wt％。
51.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以水性施膠組合物總重計(jì)，淀粉在所述水性施膠組合物中的濃度以干重計(jì)為約2wt％至16wt％。
52.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以水性施膠組合物總重計(jì)，淀粉在所述水性施膠組合物中的濃度以干重計(jì)為約3wt％至12wt％。
53.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以水性施膠組合物總重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑在水性施膠組合物中的總濃度以干重計(jì)為約0.01wt％至2wt％。
54.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以水性施膠組合物總重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑在水性施膠組合物中的總濃度以干重計(jì)為約0.02wt％至0.1wt％。
55.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.01wt％至1wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑。
56.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.03wt％至0.7wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑。
57.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.05wt％至0.5wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑。
58.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述施膠劑的使用量能提供約1wt％至8wt％干重計(jì)的淀粉。
59.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述施膠劑的使用量能提供約2wt％至7wt％干重計(jì)的淀粉。
60.如權(quán)利要求49所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述施膠劑的使用量能提供約3wt％至6wt％干重計(jì)的淀粉。
61.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.005wt％至0.5wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性施膠劑。
62.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.01wt％至0.3wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性施膠劑。
63.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.02wt％至0.2wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性施膠劑。
64.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.01wt％至0.5wt％干重計(jì)的纖維素不反應(yīng)性施膠劑。
65.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.02wt％至0.4wt％干重計(jì)的纖維素不反應(yīng)性施膠劑。
66.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量能提供約0.04wt％至0.3wt％干重計(jì)的纖維素不反應(yīng)性施膠劑。
67.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，施膠步驟(c)在施膠壓榨時(shí)進(jìn)行。
68.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，施膠壓榨涂布機(jī)為攪拌型施膠壓榨涂布機(jī)。
69.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，施膠壓榨涂布機(jī)為輥型施膠壓榨涂布機(jī)。
70.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，施膠壓榨涂布機(jī)為計(jì)量棒型施膠壓榨涂布機(jī)。
71.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括在步驟(b)前向水性紙漿懸浮液中加入至少一種施膠劑。
72.如權(quán)利要求71所述的方法，其中，所述至少一種施膠劑選自于松香施膠劑、強(qiáng)化松香施膠劑、烯酮二聚體、烯酮多聚體、以及鏈烯基琥珀酸酐。
73.如權(quán)利要求71所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述至少一種施膠劑的添加量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.3wt％。
74.如權(quán)利要求71所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述至少一種施膠劑的添加量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.2wt％。
75.如權(quán)利要求71所述的方法，其中，以干紙重計(jì)，所述至少一種施膠劑的添加量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.1wt％。
76.如權(quán)利要求67所述的方法，其中，在施膠壓榨時(shí)混合纖維素反應(yīng)性施膠劑的水性分散液和纖維素不反應(yīng)性施膠劑的水性分散液構(gòu)成施膠組合物。
77.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑選自于烯酮二聚體、烯酮多聚體、鏈烯基琥珀酸酐、含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)環(huán)氧化物、含有12至22個(gè)碳原子的酰鹵、含有約12至22個(gè)碳原子的脂肪酸的酸酐以及含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)異氰酸酯，而所述至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑是一種水不溶性共聚物，該共聚物是苯乙烯或取代苯乙烯與至少一種選自于以下組中的單體所形成的馬來(lái)酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、丙烯酸脂、甲基丙烯酸脂、二乙烯基苯、丙烯酰胺、環(huán)戊二烯和丙烯腈。
78.如權(quán)利要求77所述的方法，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的凈混合物的主要TG小于約100℃。
79.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑選自烯酮二聚體、烯酮多聚體、鏈烯基琥珀酸酐、含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)環(huán)氧化物、含有12至22個(gè)碳原子的酰鹵、含有約12至22個(gè)碳原子的脂肪酸的酸酐以及含有12至22個(gè)碳原子的有機(jī)異氰酸酯，而所述至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑是乙烯與至少一種選自于乙酸乙烯酯、丙烯酸和甲基丙烯酸的單體形成的共聚物。
80.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的凈混合物的主要TG小于約100℃。
81.如權(quán)利要求77所述的方法，其中，所述水性施膠組合物還包括淀粉。
82.如權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述水性施膠組合物還包括淀粉。
83.采用如權(quán)利要求1所述的方法制造的施膠紙。
84.采用如權(quán)利要求71所述的方法制造的施膠紙。
85.如權(quán)利要求83所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素不反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更好的抵抗水的性能。
86.如權(quán)利要求84所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素不反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更好的抵抗水的性能。
87.如權(quán)利要求83所述的施膠紙，其中，當(dāng)采用選自于光密度、洇紙現(xiàn)象、毛細(xì)管現(xiàn)象、邊緣粗糙度和滲墨中的至少一種性能進(jìn)行打印評(píng)價(jià)時(shí)，與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑或僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比，在噴墨打印中性能更為優(yōu)良。
88.如權(quán)利要求84所述的施膠紙，其中，當(dāng)采用選自于光密度、洇紙現(xiàn)象、毛細(xì)管現(xiàn)象、邊緣粗糙度和滲墨中的至少一種性能進(jìn)行打印評(píng)價(jià)時(shí)，與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑或僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比，在噴墨打印中性能更為優(yōu)良。
89.如權(quán)利要求83所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更好的調(diào)色劑粘附性能。
90.如權(quán)利要求84所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更好的調(diào)色劑粘附性能。
91.如權(quán)利要求83所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更高的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)磨擦系數(shù)(COF)。
92.如權(quán)利要求84所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更高的靜態(tài)或動(dòng)態(tài)磨擦系數(shù)(COF)。
93.如權(quán)利要求83所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更窄的COF帶寬。
94.如權(quán)利要求84所述的施膠紙，其與采用僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物處理的紙張相比具有更窄的COF帶寬。
95.一種制造施膠紙的方法，其包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙的至少一個(gè)表面上施用一種水性施膠組合物，該組合物包括至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑和至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物，以紙干重計(jì)，纖維素反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.005wt％至0.5wt％；然后d)干燥紙張。
96.如權(quán)利要求95所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.3wt％。
97.如權(quán)利要求95所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.02wt％至0.2wt％。
98.如權(quán)利要求95所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.5wt％。
99.如權(quán)利要求95所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中的纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約0.2∶1至50∶1。
100.采用如權(quán)利要求95所述的方法制造的施膠紙。
101.一種制造施膠紙的方法，其包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙的至少一個(gè)表面上施用一種水性施膠組合物，該組合物包括至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑和至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物，以紙干重計(jì)，纖維素不反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.5wt％；然后d)干燥紙張。
102.如權(quán)利要求101所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.02wt％至0.4wt％。
103.如權(quán)利要求101所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.04wt％至0.3wt％。
104.如權(quán)利要求101所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑的用量以干重計(jì)為約0.005wt％至0.5wt％。
105.如權(quán)利要求101所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中的纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約0.2∶1至50∶1。
106.采用如權(quán)利要求101所述的方法制造的施膠紙。
107.一種制造施膠紙的方法，其包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙的至少一個(gè)表面上施用一種水性施膠組合物，該組合物包括至少一種纖維素反應(yīng)性施膠劑和至少一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑，其中，纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物，以干紙重計(jì)，水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.01wt％至1wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑；然后d)干燥紙張。
108.如權(quán)利要求107所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.035wt％至0.65wt％干重計(jì)的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑。
109.如權(quán)利要求107所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述水性施膠組合物的使用量總共能提供約0.055wt％至0.5wt％的纖維素反應(yīng)性和纖維素不反應(yīng)施膠劑。
110.如權(quán)利要求107所述的方法，其中，以紙干重計(jì)，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑的使用量以干重計(jì)為約0.005wt％至0.5wt％，而所述纖維素不反應(yīng)施膠劑的使用量以干重計(jì)為約0.01wt％至0.5wt％。
111.如權(quán)利要求107所述的方法，其中，以干重計(jì)，所述施膠劑組合物中的纖維素不反應(yīng)性施膠劑與纖維素反應(yīng)性施膠劑的比例為約0.2∶1至50∶1。
112.采用如權(quán)利要求107所述的方法制造的施膠紙。
113.一種制造表面施膠組合物的方法，其包括a)提供一種纖維素反應(yīng)性施膠劑的水性分散液和一種纖維素不反應(yīng)性施膠劑的水性分散液，其中纖維素不反應(yīng)性施膠劑為重均分子量大于約1,500的聚合物；然后b)混合上述分散液制備表面施膠組合物分散液，其中，所述表面施膠組合物分散液在室溫下的貯存穩(wěn)定期大于8天。
114.如權(quán)利要求113所述的方法，其中，所述表面施膠組合物分散液在室溫下的貯存穩(wěn)定期至少為20天。
115.如權(quán)利要求113所述的方法，其中，所述表面施膠組合物分散液在室溫下的貯存穩(wěn)定期至少為60天。
116.如權(quán)利要求113所述的方法，其中，所述表面施膠組合物分散液在室溫下的貯存穩(wěn)定期至少為180天。
117.一種制造施膠紙的方法，其包括a)提供一種水性紙漿懸浮液；b)將水性紙漿懸浮液成片并干燥制成紙；c)在紙的至少一個(gè)表面上施用如權(quán)利要求113所述的方法制備的水性施膠組合物；然后d)干燥紙張。
118.采用如權(quán)利要求117所述的方法制造的施膠紙。
119.一種水性分散液，其包括纖維素反應(yīng)性施膠劑和纖維素不反應(yīng)性施膠劑，所述纖維素不反應(yīng)性施膠劑包括重均分子量大于約1,500的聚合物，所述纖維素反應(yīng)性施膠劑在25℃下不為固體，而所述水性分散液在室溫下的貯存穩(wěn)定期大于8天。
120.如權(quán)利要求119所述的水性分散液，其在室溫下的貯存穩(wěn)定期大于20天。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在紙張表面施用一種施膠組合物從而對(duì)紙張進(jìn)行施膠的方法,所述施膠組合物包括纖維素反應(yīng)性施膠劑和纖維素不反應(yīng)性施膠劑。當(dāng)采用選自于光密度、洇紙現(xiàn)象、毛細(xì)管現(xiàn)象、邊緣粗糙度和滲墨中的至少一種性能進(jìn)行打印評(píng)價(jià)時(shí),與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑或者纖維素不反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比,本發(fā)明的施膠紙?jiān)趪娔蛴≈行阅芨鼮閮?yōu)良。與僅含纖維素反應(yīng)性施膠劑的施膠組合物相比,這種施膠紙還具有更高的摩擦系數(shù)和更窄的摩擦系數(shù)帶寬。在測(cè)量現(xiàn)有送紙?jiān)O(shè)置中的可送紙性及在高速終用途機(jī)器中的性能表現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)中,這種紙也能有效通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)D21H17/34GK1279736SQ98811507
公開(kāi)日2001年1月10日 申請(qǐng)日期1998年9月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月30日
發(fā)明者馬爾科·佛朗哥·切尼西奧, 埃德溫·勒內(nèi)·亨塞馬, 安德魯·米爾斯, 丹尼爾·費(fèi)利克斯·瓦爾內(nèi)爾 申請(qǐng)人:赫爾克里士公司