CZ2000304A3

CZ2000304A3 - Prostředek pro injektový tisk a způsob jeho výroby

Info

Publication number: CZ2000304A3
Application number: CZ2000304A
Authority: CZ
Inventors: Daniel F. Varnell
Original assignee: Hercules Incorporated
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1998-07-31
Publication date: 2000-12-13
Also published as: ES2174463T3; DE69804223T2; CN1265625A; US6207258B1; CZ296448B6; EP0999937B1; NZ502307A; ATE214338T1; DE69804223D1; EP0999937A1; MY125712A; MX234094B; CN1195641C; JP4624549B2; CA2297792C; KR20010022469A; AU8605198A; BR9811597A; NO20000391L; PT999937E

Description

Oblast techniky:

Předložený vynález se týká prostředků určených k úpravě povrchu substrátů, jako např. papíru a polymemích plastických materiálů, používaných pro inkjetový tisk, stejně jako metod výroby tiskových substrátů, upravených tiskových substrátů, metod zlepšení inkjetového tisku a substrátů určených pro inkjetový tisk.

Dosavadní stav techniky:

V současném komerčním, obchodním, kancelářském a domácím prostředí se papír obvykle užívá pro rozmanité účely, jako např. kopírování, laserový tisk, inkjetový tisk a jiné. Pro každý typ aplikace byly vyvinuty speciální papíry, ale pro praktičnost je žádoucí multifunkční papír vhodný pro všechna tato použití. Z výše uvedených použití má inkjetový tisk snad největší nároky, protože inkoust se tiskne vlhký a musí poskytnout dobrou kvalitu tisku a rychle schnout, tedy vlastnosti, jichž je často obtížné dosáhnout dohromady.

Často se papír určený pro inkjetový tisk natírá různými typy speciálních nátěrů, typicky vrstvou polymerů rozpustných ve vodě a oxidu křemičitého a dalších nerozpustných plniv, které dělají papír velmi drahým, zvláště v ohledu na požadavek a tendenci používat papír pro další obecné kancelářské účely, jako kopírování a laserový tisk. Typická cena stránky takového papíru je okolo 0,10 $. Pro srovnání, nenatíraný papír, jako např. kopírovací papír, se běžně prodává za méně než 0,01 $ za stránku.

Inkjetový tisk se komerčně praktikuje pouze v posledních letech. Stolní inkjetový tisk je ještě novějším pokrokem. Většina inkoustů pro inkjetový tisk, jak černé tak barevné, jsou na bázi barviv. Použití pigmentových černých inkoustů při stolním inkjetovém tisku je relativně nové, datované od zavedení tiskárny Hewlett Packard DeskJet® 660C v roce 1994. Stolní inkjetový tisk sjinými než černými pigmentovými inkousty, např. barevnými inkousty na bázi pigmentu, se již má stát komerčně dostupným, ale očekává se, že tak stane v blízké budoucnosti.

Papír se vyrábí s klížidly a/nebo jeho povrch se upravuje klížidly zejména k zamezení přílišného pronikání, prosakování nebo rozšiřování vody nebo inkoustu. V papírenském průmyslu je známo velké množství typů nereaktivních a reaktivních klížidel. Papír typicky • · · · t ·«···· • · · · · · · · · · ···· ···· · · ·« ·· ·« vyráběný za kyselých podmínek, uváděný jako kyselý papír, se obvykle klíží pomocí známých klížidel odvozených od kalafuny (zde uváděných jako „dispergovaná pryskyřičná klížidla“), nereaktivních klížidel. Některé papíry vyráběné za neutrálních a alkalických podmínek se mohou také klížit pomocí dispergovaných pryskyřičných klížidel. Nejběžnějšími klížidly pro vybraný papír vyráběný za alkalických podmínek, uváděný jako alkalický papír, jsou anhydrid kyseliny alkenyljantarové (alkenyl succinic anhydride - ASA) a dimer alkylketenu (alkyl ketene dimer AKD). Jiná třída klížidel užitečných pro klížení vybraného papíru zahrnuje dimery a multimery ketenu, které jsou za pokojové teploty kapalné, jako např. dimery a multimery alkenylketenu. Toto jsou reaktivní klížidla, protože mají reaktivní funkční skupiny, které se kovalentně vážou k vláknu celulosy v papíru, a hydrofobní ocasy, které jsou orientovány pryč od vlákna. Povaha a orientace těchto hydrofobních ocasů způsobuje, že vlákno odpuzuje vodu.

Rostoucí popularita inkjetových tiskáren má také zaměřit pozornost na požadavky klížení papíru určeného pro tuto konečnou aplikaci.

Následující charakteristiky inkjetového tisku týkající se kvality tisku jsou výrobci inkjetových tiskáren označovány za důležité pro to, aby se docílilo vysoké kvality inkjetového tisku, mnoho z nich je ovlivněno typem a úpravou papíru nebo jiného substrátu, na který se inkoust aplikuje.

OPTICKÁ HUSTOTA: Intenzita barvy se měří pomocí změny v reflektanci (ΟΗ=1θβιο(ΙΛ), kde I, a I_r = intenzity dopadajícího a odraženého světla) tam, kde se požaduje vysoká optická hustota.

PROSVÍTÁNÍ: Intenzita barvy obrazu, který lze vidět na zadní straně listu papíru, která se měří pomocí optické hustoty.

SKVRNITOST: Zadní strana tištěného obrazu má často skvrnitý vzhled, jak inkoust pronikal otvory nebo plochami chatrné formace.

ZESILOVÁNÍ ČAR (PROSAKOVÁNÍ) (ROZTŘEPENÍ): Konečná tištěná velikost versus počáteční tištěná velikost, která může být pozorována jako ztráta rozlišení. Toto se vyskytuje jak u tisku jednou barvou tak tehdy, když jsou barvy tištěny vedle sebe nebo na sebe navzájem.

NEROVNOST OKRAJŮ (občas nazývaná jako ROZTŘEPENÍ): Nerovný versus hladký vzhled okrajů, jak se inkoust nerovnoměrně rozptýlil mimo tištěnou oblast. Toto se vyskytuje jak u tisku jednou barvou tak tehdy, když jsou barvy tištěny vedle sebe nebo na sebe navzájem.

NASAKOVÁNI: Viditelné jako dlouhé špičky inkoustu přesahující tištěné oblasti, jako např. když inkoust teče podél jediného vlákna na povrchu papíru.

♦ · · · • · • · · · · ···· • ···· ·«···' • · · · · · ···« ···· ···· «· ·· ·· «*

KROPENATOST. Nestejnoměrnost optické hustoty tisku na plně tištěné ploše.

ZABARVENÍ DO BRONZOVÁ: Výskyt bronzového jasu v černě potištěných oblastech (načervenalý odstín).

INDEX BARVY: Vzhled nebo odstín tištěné barvy nebo kombinovaných barev. Kromě toho se při kompozitním černém tisku (vyrobeným z modrozelené, fialové a žluté) vyskytuje často nazelenalý odstín.

DOBA OSCHNUTÍ: Čas potřebný k oschnutí inkoustu tak, že se nebude rozmazávat nebo přenášet na jiné povrchy.

KASKÁDOVITOST: Linie nízké hustoty tisku, které se vyskytují mezi průchody tiskové hlavy, což se obvykle pozoruje u některých vysoce klížených papírů.

NEDOSTATEČNÉ ZESÍLENÍ BODŮ: Podobné kaskádovitosti, ale objevuje se jako bílá plocha viditelná mezi jednotlivými body inkoustu na plně potištěné ploše, protože nebyly dostatečně rozšířeny. Výsledkem je snížená optická hustota.

ZAMLŽENÍ: Velmi malé tečky viditelné okolo okrajů tištěné oblasti, které vznikají tehdy, když se velmi malé kapky (mlha) inkoustu rozpráší mimo hlavní tiskovou kapičku.

Je známo natírání papíru, používaného pro fotokopie, materiály, které zvyšují jeho vodivost, např. úprava papíru tak, že papír má v celé struktuře hygroskopickou anorganickou sůl, jak uveřejňuje Uber a kolektiv v U.S. patentu 3,116,147; natíráním nátěry pryskyřic s anorganickými solemi, jak uveřejňuje Cheng v U.S. patentu 3,615,403; povrchovou úpravou pomocí pojivá podobného škrobu a síranové soli, jak uveřejňuje Green, Jr. a kolektiv v U.S. patentu 3,884,685; nebo povrchovou úpravou pomocí mikrozapouzdřených solí, jak uveřejňuje Geer v U.S. patentu 4,020,210.

Jako dispergované plnivo se často do papíru přidává uhličitan vápenatý. Uhličitan vápenatý má nevýhodu, že je to relativně nerozpustná sypká látka, která vyžaduje dispergaci ve vodných systémech. Přítomnost plniv, jako např. uhličitanu vápenatého, může vést ke zvýšení opotřebování součástek při výrobě papíru a při konečné aplikaci.

K řízení spalovacích charakteristik se do papíru přidává jako první ze dvou nátěrů chlorid vápenatý ve vysokých koncentracích spolu s reaktivním klížícím činidlem, druhý nátěr obsahuje uhličitan vápenatý, křemičitan draselný a karboxymethylcelulosu, což uveřejňuje Kasbo a kolektiv v U.S. patentu 5,170,807, ale takový papír není vhodný pro inkjetový tisk a tak vysoké koncentrace chloridu vápenatého nejsou vhodné pro přípravu papíru používaného k tisku.

Síran hlinitý (alum) je běžnou přísadou do mnoha papírenských strojů a obvykle se přidává do mokré části papírenského stroje. Alum se přidává ke klížícím pryskyřičným • · 44« 4444 • 444 « «····· • 4 4444 4444

444 4 4444 44 ·» «4 44 disperzím použitých jako vnitřní klížidla při výrobě papíru, a množství alumu v klížící pryskyřičné disperzi může být vyšší jak 66 % pevných látek. Alum se rozpouští při nízkém pH za vzniku kationických částic hliníku. Alum bude tvořit při pH 8 nekationické částice.

K papíru určenému na krabice na mléko se přidává chlorid vápenatý. Takový papír má vysokou plošnou hmotnost, asi 3 až 5 krát vyšší než normální kopírovací papír, a je natřen voskem.

Klížící prostředky zvláště pro klížení papíru použitého v produktech s lepšími alkalickokovovými nebo hlinitými vlastnostmi pro skladování tekutin zahrnují kovové soli vybrané ze zírkonia, hafnia, titanu a jejich směsí, jak popisuje Pandian a kolektiv v U.S. patentu 5,472,485.

Klížící disperze, které obsahují skladování stabilizující množství anorganických solí alkalických kovů nebo hliníku, jsou popsány v mezinárodní patentové publikaci WO 96/35841 od Eka Chemicals AB a jsou užitečné jako vnitřní klížidla nebo povrchová klížidla papíru, lepenky a kartónu.

Papír se upravuje pomocí vysokých koncentrací 0,5 až 5 % delikvescentních solí tak, že papír, používaný jako základní materiál vrstvené hmoty natřené pryskyřicí, nemá, když je natřen filmem ze syntetické pryskyřice na obou stěnách, zvlněné deformace na hranách, jak popisuje Minagawa a kolektiv v U.S. patentu 4,110,155.

Papír vhodný pro inkjetový tisk inkousty na bázi barviv je popsán Kuroyamou a kolektivem v U.S. patentu 5,522,968, Suzukim a kolektivem v U.S. patentu 5,620,793 a Sakakim a kolektivem v U.S. patentech 5,266,383 a 5,182,175.

Způsob a zařízení pro inkjetový tisk pigmentovými inkousty je popsán Kashiwazakim a kolektivem v U.S. patentu 5,640,187. Z popisu Kashiwazakiho a kolektivu je zřejmé, že pro kvalitní provedení inkjetového tisku je potřeba používat speciálně natíraný papír.

Popisy všech těchto patentů, publikovaných přihlášek a jiných publikací zde uvedených jsou v příloze začleněny referencemi.

φ · • · φφφφ φφφφ φ φ · · · · φ φφφ φ φ φ φ φ · · · φ ·

ΦΦ ΦΦ Φ· Μ

Podstata vynálezu:

Jeden aspekt tohoto vynálezu se týká prostředku užitečného k úpravě povrchu substrátu určeného pro inkjetový tisk, kde tento prostředek obsahuje sůl dvojmocného kovu, kde tato sůl je rozpustná ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde vodné klížící medium dále obsahuje nosič a klížidlo.

Jiný aspekt tohoto vynálezu se týká prostředku užitečného k úpravě povrchu substrátu určeného pro inkjetový tisk s pigmentovým inkoustem, kde tento prostředek obsahuje nosič, klížidlo a sůl vybranou ze skupiny obsahující chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid vápenatý, bromid hořečnatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, octan vápenatý a octan hořečnatý.

Ještě jiný aspekt tohoto vynálezu se týká způsobu výroby substrátu pro inkjetový tisk schopného nepropouštět znaky vytvořené inkjetovým tiskem pomocí pigmentového inkoustu, kde tato metoda zahrnuje (a) úpravu povrchu substrátu prostředkem obsahujícím sůl dvojmocného kovu, kde tato sůl je rozpustná ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde vodné klížící medium dále obsahuje nosič a klížidlo; a (b) vysušení upraveného substrátu.

Ještě jiný aspekt předloženého vynálezu se týká způsobu zlepšení kvality tisku znaků tvořených pigmentovým inkoustem při inkjetovém tisku na povrchu upraveného substrátu zahrnujícího úpravu povrchu substrátu pomocí prostředku obsahujícího sůl dvojmocného kovu nebo pomocí způsobu tohoto vynálezu, vysušení upraveného substrátu a inkjetový tisk znaků pomocí pigmentového inkoustu na vysušený upravený substrát.

Ještě jiným aspektem tohoto vynálezu je tiskový substrát vyrobený pomocí prostředku obsahujícího sůl dvojmocného kovu nebo pomocí způsobu tohoto vynálezu, kde tiskový substrát je schopný nepropouštět znaky vytvořené pigmentovým inkoustem na vysušený upravený substrát tak, že znaky budou mít alespoň jednu zlepšenou tiskovou charakteristiku ve srovnání se substrátem upraveným pomocí stejného prostředku nebo metody jako v tomto vynálezu, ale bez soli.

Detailní popis vynálezu:

Neočekávaně bylo zjištěno, že kvalita inkjetového tisku na povrchově klíženém papíru nebo jiném povrchově upraveném substrátu může být zlepšena, když je povrch substrátu upraven vodným klížícím mediem obsahujícím sůl dvojmocného kovu, která je rozpustná v tomto mediu • 9

999 99 9 9··· • V 99 9 9 9 9 · • 9999 99999 9

9 999« «999

99999999 9 9 · 9 « · · * při pH 7 až 9. Sůl dvojmocného kovu se předem smíchá svodným klížícím mediem, které obsahuje klížidlo a s výhodou nosič, za vzniku prostředku podle tohoto vynálezu.

Soli dvojmocných kovů použité v tomto vynálezu poskytují neočekávané a překvapující zlepšení v inkjetovém tisku na takto upravený papír v alespoň jedné a s výhodou v několika charakteristikách inkjetového tisku, zvláště zlepšenou optickou hustotu, snížené prosvítání inkoustu na zadní straně papíru a zlepšenou kvalitu tisku se sníženou nerovností okrajů a rozšířením čar. Výhody jsou evidentní při použití pigmentových inkoustů používaných v inkjetovém tisku. Výhody tohoto vynálezu stiskovými příklady byly prokázány pomocí tiskárny Hewlett Packard 660C DeskJet („HP660C“ tiskárna), která používá pigmentový černý inkoust. Stejné výhody nebyly pozorovány u tiskárny Hewlett Packard 560C DeskJet, ani u tiskárny Epson 720 Stylus, které obě používají černý inkoust na bázi barviv spíše než pigmentový černý inkoust. Výhody nebyly pozorovány u barevných inkoustů na bázi barviv, které byly použity v HP660C tiskárně, ve srovnání s pigmentovým černým inkoustem. Výraz „pigmentový inkoust“, jak je zde použit, označuje inkoust, ve kterém je černá nebo barevná složka nerozpustná v inkoustové formulaci, a výraz „inkoust na bázi barviv“ označuje inkoust, ve kterém je černá nebo barevná složka rozpustná v inkoustové formulaci.

Inkoust, pro který je předložený vynález užitečný, je takový, který obsahuje anionicky nabitý pigment, a který neobsahuje barvivo na bázi dusíku nebo rozpouštěcí prostředek pro takové barvivo, kterým je dusíkatá sloučenina uvolňující amoniak nebo amonný ion během tisku nebo jako výsledek tisku na substrát tak, že by substrát obsahoval látku absorbující tento amoniak nebo amonný ion.

Referáty v literatuře potvrzují, že průmysl zabývající se inkjetovým tiskem se posouvá směrem k většímu využívání pigmentového inkoustu; viz. American Ink Maker 75(6)-.66 (červen 1997). Tento trend průmyslu směrem k inkoustům na bázi pigmentu zahrnuje barevné inkousty, ačkoli pigmentové barevné inkousty ještě nebyly komercializovány pro stolní tiskové aplikace. Obecným konsensem v tiskařském průmyslu je, že inkousty na bázi pigmentu poskytují lepší stálost a lepší provedení pro tištěný materiál vystavený venkovnímu prostředí, jako např. tištěné reklamy a zprávy na billboardech a jiných značkách, autobusových zastávkách, nezastřešených místech a jiné venkovní použití. Tento vynález je nesmírně užitečný, protože poskytuje velmi zlepšené provedení inkjetového tisku na nenatíraném papíru a tím se vyhýbá potřebě používat drahé speciální papíry pro kvalitní provedení inkjetového tisku.

Poskytnutí papíru pro kvalitní provedení inkjetového tisku požaduje v současné době to, aby byl natřen vrstvou polymerů rozpustných ve vodě a oxidu křemičitého a jiných • · · ♦ • · ♦ · φ

· · * φ • · • · • « « ♦ nerozpustných plniv. Typická cena stránky takového papíru je asi 0,10 $. Pro srovnání, nenatíraný papír, jako např. kopírovací papír, se běžně prodává za méně než 0,01 $ za stránku. Takový nenatíraný papír se obvykle klíží vnitřně nebo se upravuje na papírenském stroji v klížícím lisu pomocí typického klížidla spolu s běžnými přísadami zahrnujícími emulgátory, retenční prostředky, optická zjasňovací činidla a další přísady.

Předložený vynález zahrnuje prostředek obsahující, vedle vody, rozpustnou sůl dvojmocného kovu podle tohoto vynálezu, klížidlo a volitelně nosič, kde tyto složky nemají za následek srážení nebo koagulaci; a způsob úpravy povrchu papíru nebo jiného substrátu pomocí vodného klížícího media obsahujícího ve vodě rozpustnou sůl dvojmocného kovu. Vynález také zahrnuje zlepšený papír a další substráty pro inkjetový tisk stejně jako zlepšený způsob inkjetového tisku. Vynález je také užitečný při zlepšení inkjetového tisku na průhledné blány a necelulosové substráty.

Sůl kovu použitá v tomto vynálezu je sůl dvojmocného kovu rozpustná v množství použitého vodného klížícího činidla při pH 7 až 9. Vodné klížící medium může být ve formě vodného roztoku, emulze, disperze nebo latexového nebo koloidního prostředku a výraz „emulze“ se zde používá, jak je obvyklé ve stavu techniky, k označení buď disperze typu kapalina v kapalině nebo typu pevná látka v kapalině, stejně jako latexového nebo koloidního prostředku. Sůl kovu tohoto vynálezu je s výhodou sůl minerální nebo organické kyseliny a dvojmocného kationického kovového iontu. Sůl musí být rozpustná ve vodě při pH 7 až 9, což zahrnuje pH vodného klížícího media obecně používaného v klížícím lisu. Relativní molekulová hmotnost dvojmocného kationického kovového iontu v soli kovu je s výhodou maximalizována vzhledem k anionu ve vybrané soli, aby byla poskytnuta zvýšená účinnost založená na celkové hmotnosti aplikované soli. V důsledku toho je např. z tohoto důvodu chlorid vápenatý výhodnější než bromid vápenatý.

Ve vodě rozpustná sůl kovu může zahrnovat halogenidy vápníku, hořčíku, baria nebo jiné s tím, že výhodný je zvláště chlorid vápenatý a chlorid hořečnatý. Soli dvojmocných kovů, které jsou účinné v tomto vynálezu, bez omezení zahrnují chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid hořečnatý, bromid vápenatý, chlorid bamatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, dusičnan barnatý, octan vápenatý, octan hořečnatý a octan barnatý. Chlorid vápenatý a chlorid hořečnatý jsou výhodné, protože poskytují největší zlepšení provedení inkjetového tisku a působí účinně na snížení ceny.

Soli jednomocných kovů v předloženém vynálezu, jako např. chlorid sodný a chlorid draselný, nejsou vůbec účinné ve smyslu zlepšení kvality tisku u pigmentových inkoustů ve

4 • 4 4 4 «· · 4 • 4 · · • · · · • · · · «4 4 · · 4 • · · · srovnání se solemi dvojmocných kovů. Důvod není zcela pochopen, ale věří se, že to může být díky neúčinné nábojové hustotě.

Sůl dvojmocného kovu se může smíchat s běžnými klížidly používanými při výrobě papíru, které zahrnují nereaktivní klížidla a reaktivní klížidla, stejně jako kombinace nebo směsi klížidel.

Ve stavu techniky je známo velké množství nereaktivních klížidel. Několik příkladů bez omezení zahrnuje jmenovitě BASOPLAST® 335D nereaktivní polymemí povrchovou klížící emulzi od firmy BASF Corporation (Mt. Olivě, NJ), FLEXBOND® 325 emulzi kopolymerů vinylacetatu a butylakrylatu od firmy Air Products and Chemicals, lne. (Trexlertown, PA) a PENTAPRINT® nereaktivní klížidla (uveřejněná např. v mezinárodní patentové přihlášce č. WO 97/45590 publikované 4. prosince 1997 a odpovídající U.S. patentové přihlášce č. 08/861,925 registrované 22. května 1997 od firmy Hercules Incorporated (Wílmíngton, DE).

Pro výrobu papíru prováděnou za alkalických výrobních podmínek jsou výhodná klížidla na bázi dimerů alkylketenu (AKD) nebo dimerů nebo multimerů alkenylketenu a anhydrid kyseliny alkenyljantarové (ASA). Mohou být použity také kombinace těchto a jiných klížidel papíru.

Dimery ketenu používané jako klížidla papíru jsou dobře známé. AKD obsahující jeden β-laktonový kruh se typicky připravují dimerizací alkylketenu vyrobeného ze dvou chloridů mastných kyselin. Komerční klížidla na bázi dimerů alkylketenu se často připravují z kyseliny palmitové a/nebo stearové, např. Hercon® a Aquapel® klížidla (obě od firmy Hercules Incorporated).

Klížidla na bázi dimerů alkenylketenu jsou také komerčně dostupná, např. Precis® klížidla (Hercules Incorporated).

U.S. patent 4,017,431 poskytuje neomezený typický popis AKD klížidel se směsmi vosků a kationickými pryskyřicemi rozpustnými ve vodě.

Multimery ketenu obsahující více než jeden β-laktonový kruh mohou být také použity jako klížidla papíru.

Klížidla připravená ze směsi mono- a dikarboxylových kyselin byla uveřejněna jako klížidla papíru v Japanese Kokai č. 168991/89 a 168992/89.

Evropská patentová přihláška č. 0 629 741 Al uveřejňuje směsi dimerů a multimeru alkylketenu jako klížidla papíru používaná ve vysokorychlostních konvertorovacích a reprografických strojích. Multimery alkylketenu se vyrábějí reakcí dikarboxylové kyseliny « · · · · · · 9 9 9 9 9 ♦ · ♦ « · 9

9 9 9 9 · • 99 9 99 99 «· · » • · · · • · · 9 • 9 9 9

9 « · s molárním přebytkem monokarboxylové kyseliny, kterou je typicky mastná kyselina. Tyto multimerní sloučeniny jsou při 25 °C pevné látky.

Evropská patentová přihláška č. 0 666 368 A2 a U.S. patent 5,685,815 od Bottorfía a kolektivu uveřejňují papír určený pro vysokorychlostní nebo reprografické procesy, který je vnitřně klížený pomocí klížidel na bázi dimerů a/nebo multimerů alkyl nebo alkenylketenu. Výhodné multimery 2-oxetanonu se vyrábějí s poměry mastné kyseliny vůči dikyselině v rozmezí 1:1 až 3,5:1.

Komerční klížidla na bázi ASA jsou disperze nebo emulze látek, které mohou být připraveny reakcí maleinanhydridu s Cm-Cm olefinem.

Hydrofobní anhydridy kyselin užitečné jako klížidla pro papír zahrnují:

i) anhydrid kalafuny (viz. např. U.S. patent 3,582,464) ii) anhydridy mající obecnou strukturu (I):

z?

o v-c' o

kde každé Re je stejný nebo různý uhlovodíkový zbytek; a iii) cyklické anhydridy dikarboxylových kyselin s výhodou mající obecnou strukturu (II):

Rf-R^o (Π) o kde R.7 představuje dimethylenovou nebo trimethylenovou skupinu a IU je uhlovodíkový zbytek. Typickými příklady anhydridů obecného vzorce (I) jsou anhydrid kyseliny myristové, anhydrid kyseliny palmitové, anhydrid kyseliny olejové a anhydrid kyseliny stearové.

« · 9 9

9 * ·

Φ 9 ••99 9999

9 · * • · 9 ♦ • · 9 9

9 9 9

Výhodnými substituovanými cyklickými anhydridy dikarboxylových kyselin odpovídajícím výše uvedenému obecnému vzorci (II) jsou substituované anhydridy kyseliny jantarové a glutarové. Typickými příklady anhydridů obecného vzorce (II) jsou anhydrid kyseliny i- a n-oktadecenyljantarové; anhydrid kyseliny i- a n-hexadecenyljantarové; anhydrid kyseliny i- a n-tetradecenyljantarové; anhydrid kyseliny dodecyljantarové; anhydrid kyseliny decenyljantarové; anhydrid kyseliny ektenyljantarové a anhydrid kyseliny heptylglutarové.

Nereaktivní klížidla užitečná v předloženém vynálezu zahrnují polymemí emulzi včetně kationické polymemí emulze, amfoterní polymemí emulze a jejich směsi. Výhodné polymemí emulze jsou takové, ve kterých je polymer vyroben z alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, α-methylstyren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril, methakrylonitril, vinyl-acetat, ethylen a butadien; a volitelně obsahujících kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, maleinanhydrid, estery maleinanhydridu nebo jejich směsi, s číslem kyselosti menším než 80. Z nich jsou nejvýhodnější takové, ve kterých je polymer vyroben z alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril a methakrylonitril. Polymemí emulze je s výhodou stabilizována stabilizátorem převážně obsahujícím degradovaný škrob, jako např. ta uveřejněná v U.S. patentech 4,835,212, 4,855,343 a 5,358,998. Polymemí emulze má také s výhodou teplotu skelného přechodu -15 °C až 50 °C.

Při tradiční výrobě papíru za kyselých podmínek se typicky používá nereaktivní klížidlo ve formě dispergovaných pryskyřičných klížidel. Dispergovaná pryskyřičná klížidla jsou odborníkům znalým v oblasti výroby papíru známa. Neomezené příklady pryskyřičných klížidel jsou uveřejněny v mnoha patentech, mimo jiné v Aldrich U.S. patentech 3,966,654 a 4,263,182.

Kalafuna užitečná pro dispergovaná pryskyřičná klížidla použitá v předloženém vynálezu může být jakákoli, upravená nebo neupravená, dispergovatelná nebo emulgovatelná kalafuna vhodná pro klížení papíru včetně neobohacené kalafuny, obohacené kalafuny a nastavené kalafuny stejně jako estery kalafuny, a jejich směsi a spojení. Výraz „kalafuna“, jak je zde použit, znamená jakoukoli z těchto dispergovaných pryskyřičných forem použitých v klížidle.

Kalafuna v dispergované formě může být jakýkoli komerčně dostupný typ kalafuny, jako např. pryskyřice ze dřeva, klejopryskyřice, pryskyřice z taliového oleje a směsi dvou nebo více těchto typů v surovém nebo rafinovaném stavu. Výhodné jsou pryskyřice z taliového oleje a klejopryskyřice. Mohou být také použity částečně hydrogenované kalafuny a polymerované • · ·

• · 9 « « · · «

4 • 4

4 • ·· · ····

44 • 4 4 t · 4

4 4 kalafuny stejně jako kalafuny, které jsou upraveny tak, aby se zabránilo krystalizaci, jako např.

tepelnou úpravou nebo reakcí s formaldehydem.

Obohacená kalafuna užitečná v tomto vynálezu je adiční produkt reakce kalafuny a kyselé sloučeniny obsahující

9 skupinu a je získána reakcí kalafuny a kyselé sloučeniny při zvýšených teplotách 150 °C až 210 °C.

Použité množství kyselé sloučeniny bude takové, které bude poskytovat obohacenou kalafunu obsahující naadovanou kyselou sloučeninu v množství 1 až 16 % hmotnostních z hmotnosti obohacené kalafuny. Způsoby přípravy obohacené kalafuny jsou odborníkům znalým ve stavu techniky dobře známy. Viz. např. způsoby uveřejněné a popsané v U.S. patentech 2,628,918 a 2,684,300.

Příklady kyselých sloučenin obsahujících skupinu, které mohou být použity k přípravě obohacené kalafuny, zahrnují alfa-beta-nenasycené organické sloučeniny a jejich dostupné anhydridy, jejichž typické příklady zahrnují kyselinu fumarovou, kyselinu maleinovou, kyselinu akrylovou, maleinanhydrid, kyselinu itakonovou, anhydrid kyseliny itakonové, kyselinu citrakonovou a anhydrid kyseliny citrakonové. Je-li potřeba, mohou být k přípravě obohacené pryskyřice použity směsi kyselin. Tedy např. směs aduktu kyseliny akrylové a kalafuny a aduktu kyseliny filmařové může být použita k přípravě dispergovaných pryskyřičných klížidel tohoto vynálezu. Může být použita také obohacená kalafuna, která je po tvorbě aduktu úplně hydrogenována.

V dispergovaných pryskyřičných klížidlech tohoto vynálezu mohou být použity různé typy esterů kalafuny známé ve stavu techniky. Vhodnými vzorovými estery kalafuny může být esterifikovaná kalafuna uveřejněná v U.S. patentech 4,540,635 (Ronge a kolektiv) nebo 5,201,944 (Nakata a kolektiv).

·« ·»·· ·« *· t · · · ·« « · · · · • * · · · · · · ♦ • · · · · ··«··« • · 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 ·« «· ··

Neobohacená nebo obohacená kalafuna nebo estery kalafuny mohou být, je-li potřeba, nastaveny známými plnivy, jako např. vosky (zvláště parafínovým voskem a mikrokrystalickým voskem); uhlovodíkovými pryskyřicemi včetně těch, které jsou odvozeny od uhlovodíků a terpenň z ropy, a jinými látkami. To se provádí tavným mícháním nebo mícháním v roztoku těchto látek s kalafunou nebo obohacenou kalafunou, přičemž obsah plniva je 10 až 100 % hmotnostních z celkové hmotnosti kalafuny nebo obohacené kalafuny.

Mohou být použity také směsi obohacené a neobohacené kalafuny; a směsi obohacené kalafuny, neobohacené kalafuny, esterů kalafuny a plniva. Směsi obohacené a neobohacené kalafuny mohou obsahovat např. 25 až 95 % obohacené kalafuny a 75 až 5 % neobohacené kalafuny. Směsi obohacené kalafuny, neobohacené kalafuny a kalafunového plniva mohou obsahovat 5 až 45 % obohacené kalafuny, 0 až 50 % neobohacené kalafuny a 5 až 90 % kalafunového plniva.

Další třídou sloučenin užitečných jako klížidla papíru známá ve stavu techniky, které mohou být použity v tomto vynálezu, jsou hydrofobní organické isokyanáty, např. alky lo váné isokyanáty.

Jiná obvyklá klížidla papíru vhodná pro použití v tomto vynálezu zahrnují karbamoylchloridy, alkylované melaminy, jako např. stearylované melaminy, a styrenové akrylaty.

V předloženém vynálezu mohou být použity směsi reaktivních a nereaktívních klížidel.

Klížící prostředek předloženého vynálezu obsahující sůl dvojmocného kovu může poskytnout dodatečné zlepšení optické hustoty inkjetového tisku pigmentovými inkousty oproti výkonnosti samotné soli; kromě toho klížidlo také zlepšuje kvalitu tisku u inkoustů na bázi barviva a to díky účinku klížící složky prostředku. Klížící prostředky obsahující soli dvojmocných kovů předloženého vynálezu spolu s klížidlem tedy poskytují zlepšenou kvalitu inkjetového tisku využívajícího inkoust na bázi barviva a pigmentový inkoust. Když se použije klížící prostředek obsahující sůl kovu předloženého vynálezu, tak musí být dosaženo určité vyváženosti. Příliš mnoho jedné nebo druhé složky není vhodné. Pro povrchové aplikace jsou výhodné nízké koncentrace soli kovu v koncentračních mezích uvedených dále. Příliš mnoho soli nad koncentrace uvedené dále může nepříznivě ovlivnit vodivost a způsobit korozi výrobního zařízení papíru. Zvláště výhodnou solí kovu je chlorid vápenatý, který je účinný při relativně nízkých koncentracích. Příliš mnoho klížidla nad vymezené meze, může způsobit kaskádovitost, může nepříznivě ovlivnit konvertorování a dávkování, může zvýšit cenu bez dosažení výhod ···· ΦΦΦ· φ« ·· φ φ φ φ φ · φ φ zlepšení a může vést k usazeninám materiálu na výrobním zařízení pro výrobu papíru. Vhodná hladina klížidla může být stanovena odborníkem.

Prostředek předloženého vynálezu obsahuje 0,01 až 3 % hmotnostní, s výhodou 0,05 až 3 % hmotnostní a výhodněji 0,1 až 1 % hmotnostní klížidla.

Všechny procentuální obsahy v tomto popisu jsou hmotnostní založené na odpovídající hmotnosti roztoku, směsi, prostředku nebo papíru, pokud nebude uvedeno jinak.

Koncentrace soli dvojmocného kovu v klížícím prostředku tohoto vynálezu je 0,01 až 3 % hmotnostní, s výhodou 0,05 až 3 % hmotnostní a výhodněji 0,1 až 1 % hmotnostní.

Důležitým parametrem tohoto vynálezu je koncentrace nebo hladina soli dvojmocného kovu v konečném vysušeném papíru. Množství soli kovu v klížícím roztoku nebo v jiném nátěrovém mediu se obecně adjustuje tak, aby se dosáhlo požadované koncentrace nebo hmotnosti v konečném vysušeném papíru. Množství v konečném papíru se nastavuje pomocí koncentrace v prostředku a klížícím roztoku a dodávkou (nebo aplikovaným množstvím) substrátu. Koncentrace soli dvojmocného kovu ve vysušeném papíru by měla být 0,01 až 0,4 % hmotnostní. Výhodná koncentrace je 0,02 až 0,3 % hmotnostní a nejvýhodnější koncentrace je 0,05 až 0,2 % hmotnostní z celkové hmotnosti konečného vysušeného papíru. Hladina přídavku na papír může být např. 0,15 % hmotnostních soli spolu s 0,02 až 0,3 % hmotnostními klížidla a typicky 0,02 až 0,10 % hmotnostními klížidla.

Protože plošná hmotnost substrátu, jako např. povrch papíru upravený solí, může kolísat, tak se koncentrace soli na vysušeném papíru nebo jiném substrátu s výhodou měří jako jednotka hmotnosti vysušené soli na jednotku plochy. Koncentrace soli na substrátu, po úpravě nebo klížení (a vysušení) povrchu, by měla být 0,01 až 1 g/m². S výhodou by koncentrace měla být 0,02 až 0,3 g/m² a výhodněji 0,03 až 0,2 g/m².

Hmotnostní poměr soli dvojmocného kovu, např. chloridu vápenatého nebo chloridu horečnatého, vůči klížidlu(ům) a ostatním přísadám ve vodném klížícím prostředku předloženého vynálezu je 1:20 až 20:1. Výhodněji je tento hmotnostní poměr 1:5 až 5:1. Nejvýhodněji je tento poměr 1:3 až 3:1.

Sůl obsahující klížící prostředek s výhodou obsahuje nosič a může být také použit s dalšími obvykle používanými přísadami do klížících prostředků, jako např. přísady do klížícího lisu, za předpokladu že nemají za následek srážení nebo koagulaci složek prostředku. Omezení přídavku látek k sůl obsahujícímu prostředku jsou slučitelnost a výkonnost. Některé materiály, jako např. roztoky anionických polymemích styren maleinanhydridových klížidel a silně anionických rozpustných látek, např. silně anionická pryskyřičná mýdlová klížidla, nejsou ·· ·♦·· • · ♦ *· · · * ·♦♦♦ • · · · · · · * · • · ♦ · · ·····« • · · · · · ···· ···· ···· «φ ·« ·· ·« slučitelná se solemi dvojmocných kovů tohoto vynálezu. Nejsou vhodné takové směsi, které vedou ke koagulaci a srážení přidané látky tak, že výrobce papíru nemůže už dále vyrábět papír.

S výhodou se v kombinaci se solemi kovů tohoto vynálezu používají přísady, které sami zlepšují inkjetový tisk, protože tento vynález dále zlepšuje jejich výkonnost.

Klížící prostředky obsahující soli dvojmocných kovů tohoto vynálezu jsou vhodné pro použití s různými přísadami zahrnujícími s výhodou nosič. „Nosič“, jak je zde použit, zahrnuje škrob nebo pojivo, jako např. polyvinylalkohol, polyvinylpyrrolidon nebo polyethylenimin, se kterým může být pro aplikaci na substrát smícháno klížidlo, sůl dvojmocného kovu a volitelné přísady. Takové kombinace s jednou nebo více přísadami mohou být připraveny jako předmíchané směsi před přidáním např. do klížící emulze, nebo mohou být připraveny in šitu přídavkem jednotlivých složek do klížící emulze nebo jiného nátěrového media. Výhodnými předmíchanými systémy jsou předmíchané prostředky obsahující halogenid vápenatý a/nebo halogenid hořečnatý, zvláště chlorid vápenatý, spolu s reaktivními klížidly, jako např. dimery a multimery 2-oxetanonu, spolu s nereaktivními klížidly nebo jejich směsi. Nereaktivním klížidlem, jak je uvedeno výše, může být např. dispergované pryskyřičné klížidlo nebo polymerní emulze zahrnující kationické polymemí emulze, amfotemí polymemí emulze a jejich směsi.

Do klížícího prostředku mohou být přidány jakékoli slučitelné volitelné přísady upravující povrch za předpokladu, že nedochází ke srážení a koagulaci, a tyto přísady zahrnují latexové emulze běžně používané jako přísady do papíru nebo určené pro jiné účely.

Tento vynález je vhodný zejména pro archy alkalického papíru klížené dimery 2oxetanonu 0ako např. AKD a dimery alkenylketenu) a multimery 2-oxetanonu (jako např. multimery alkenylketenu), anhydridy kyselin (jako např. ASA), a pro archy kyselého papíru klíženého dispergovanými pryskyřičnými klížidly.

Obvyklá aplikace jiných látek ke zlepšení inkjetového tisku, jako např. vysoké hladiny plniv vázaných pomocí rozpustného polymeru, nebo polyvinylalkohol, když se zavedou do klížícího lisu, může vést kreologickým problémům, ale nynější vynález není vázán na tyto problémy.

Klížící emulze nebo jiné vodné medium obsahující sůl kovu tohoto vynálezu mohou obsahovat také další běžně používané přísady do papíru pro úpravu nenatíraného papíru, jako např. plniva (jedním z příkladů je oxid křemičitý), optická zjasňovací činidla, odpěňovače a biocidy. Použití soli kovu tohoto vynálezu s těmito přísadami je v mnoha případech žádoucí, protože přítomnost soli zvyšuje výkonnost těchto přísad a zlepšuje provedení inkjetového tisku.

• · · · · · · · · · · · · · « · · · • · · · · ··*··· • ···· · φ · ·

ΦΦΦΦΦΦ ΦΦ ·· · φ «·

Hladina volitelných přísad v klížícím prostředku je obecně 0,01 až 3 % hmotnostní, a kolísá s typem přísady a množstvím roztoku zachyceného papírem během klížící úpravy.

Vodné klížící medium s výhodou obsahující nosič, jako např. vodný roztok škrobu, může být vyrobeno obvyklým způsobem využívajícím obvyklé složky a přísady v obvyklých množstvích, což je známo odborníkům papírenského průmyslu. Když se jako nosič použije škrob, tak by složky tohoto vynálezu měly být přidány při teplotě 50 až 80 °C k uvařenému škrobu (a ten by měl být použit v rozmezí pH 7 až 9). Doba obsazení, slučitelnost přísad a další podmínky a vybavení mohou být vybrány podle běžných zkušeností odborníků.

Když se společně s klížidlem a solí kovu použijí další přísady, tak jsou všechny složky s výhodou aplikovány na povrch papíru současně, např. v jediné operací, ať už jsou přísady předem smíchány s klížidlem a prostředkem soli nebo přidány současně s tímto prostředkem.

Povrchové klížící medium obsahující sůl kovu se jako povrchová úprava aplikuje na papír způsobem tohoto vynálezu. Klížící prostředek tohoto vynálezu může být na povrch papíru nebo jiného substrátu aplikován jakýmikoli různými běžnými způsoby dobře známými při výrobě papíru a v technice natírání. Klížící činidlo se jako povrchová úprava normálně aplikuje na obě strany upravovaného papíru, ale je-li potřeba, tak může být tato povrchová aplikace udělána pouze na jedné straně archu papíru.

Výraz „povrchové klížení“ nebo ekvivalentní výrazy (jako např. „povrchově klížený“), jak je zde použit, znamená aplikaci klížidla na nebo blízko klížícího lisu nebo na místo v zařízení pro výrobu papíru, kde by jinak klížící lis byl. Typicky se klížící lis nalézá za první sušící částí papírenského stroje.

Výhodný způsob povrchového klížení při aplikaci prostředku na papírový substrát ve formě archu nebo blány používá běžný dávkovači nebo nedávkovací klížící lis v běžném postupu výroby papíru. Když se použije tato metoda, tak aplikační teplota je teplota alespoň 50 °C, ale ne více než 80 °C, typicky 60 °C. Vynález není omezen na úpravu papíru nebo jiného substrátu pomocí úpravy v klížícím lisu nebo teplotou typicky používanou v klížícím lisu, protože substrát může být prostředkem povrchově upraven pomocí jiných způsobů.

Jiné způsoby povrchové aplikace a zařízení, jako např. běžná nátěrová zařízení (např. Mayerova tyč nebo stírací lať) nebo rozstřikovací techniky, mohou být také použity k aplikaci prostředku obsahujícího soli dvojmocných kovů snebo bez dodatečných složek na povrch papíru, natíraného papíru, umělé blány nebo jiného vrstveného substrátu. Povrchová aplikace může být udělána také v jiných stupních postupu výroby papíru než je klížící lis, např. na hladicí

4444

44 • · · 4 4 « 4 4·· • 4 4 4 4 4 4 4 4 • · 4 · · 444 444 • · 4444 4444

444 4444 44 44 44 44 stolici, čímž se získá papír mající požadované charakteristiky inkjetového tisku. Jsou vhodné všechny typy běžně používaných zařízení.

Aplikace látek na nebo za klížící lis je velmi odlišná od úpravy papíru v mokré části. Podmínky aplikace a distribuce látek na papír budou odlišné. Papír před klížícím lisem je alespoň částečně vysušený a za klížícím lisem nebo jiným aplikačním stupněm nebo technikou se pak suší běžnými metodami.

Jak je uvedeno výše, prostředek tohoto vynálezu může být s výhodou přidán na klížící lis, např. se škrobem nebo jinými přísadami, které se současně používají u nenatíraného papíru. Klížící roztok vhodný pro použití v tomto vynálezu může být připraven běžnými metodami. Tento klížící roztok obecně obsahuje roztok škrobu obsahující 2 až 20 % hmotnostních škrobu, který se jistým způsobem vaří a který se udržuje horký. Teplota tohoto roztoku je obecně 60 °C. Koncentrace škrobu v roztoku škrobu je s výhodou 4 až 16 % hmotnostních a nej výhodněji 6 až 12 % hmotnostních.

Když je nosičem pojivo, jak je diskutováno výše, tak je v prostředku přítomno tak, že prostředek má viskozitu menší než 100 Pa.s a s výhodou menší než 50 Pa.s. Množství použitého pojivá bude záviset na molekulových charakteristikách jednotlivého vybraného pojivá, stejně jako na charakteristikách ostatních složek prostředku.

Papír použitý způsobem tohoto vynálezu není rozhodující a může to být papír jakékoli jakosti, který vyžaduje pro jeho běžnou konečnou aplikaci klížení. Papír může obsahovat jak celulosová, tak umělá polymemí vlákna. S výhodou papír obsahuje převážně celulosová vlákna a výhodněji obsahuje pouze celulosová vlákna. Všechny běžné známé postupy výroby papíru jsou schopné připravovat papír upravený podle předloženého vynálezu. Tento vynález bude skutečně fungovat na jakémkoli typu substrátu a mohou být použity kyselé, alkalické, neutrální a neklizené vrstvy substrátů. Vrstva substrátu v tomto vynálezu, nejčastěji papír, se tvoří před aplikací klížícího prostředku, který obsahuje rozpustné soli dvojmocného kovu tohoto vynálezu.

Předložený vynález je určen zejména, ale ne výlučně, pro použití s alkalickým papírem. Vynález je zvláště užitečný u alkalického jemného papíru precizní jakosti zahrnujícího bez omezení bankovní papír, rytý papír, kopírovací papír, dopisní papír, pásku do kalkulačky a jiné.

Papírem je s výhodou papír ve formě listů nebo blan mající plošnou hmotnost v rozmezí 30 až 200 g/m², výhodněji v rozmezí 40 až 120 g/m². Papír vhodný pro použití v tomto vynálezu zahrnuje papír mající plošnou hmotnost typickou pro papír používaný pro inkjetový tisk nebo běžný kopírovací papír používaný do kopírovacích strojů. Takový papír pro tisk a psaní má plošnou hmotnost typicky 60 až 100 g/m². Další typy papíroviny zahrnují např. novinový papír ♦··· • · · · ·· · · * · · • 4 4 9 4 4 4 4 9

4 9 4 4 4 4 4 4 4 4

4 9 4 4 4 9 9 4 4

4944 4444 44 44 44 44 s plošnou hmotností 40 až 60 g/m², nebělený natronový papír s plošnou hmotností 50 až 120 g/m², bílou obalovou lepenku s plošnou hmotností 120 až 400 g/m² a jejich potahované druhy.

Natíraný papír se upravuje pomocí různých plniv a pojiv na základní vrstvu, která může být lehká, jako např. 40 g/m², nebo těžší, jako např. 100 g/m².

Na rozdíl od papírů dosavadního stavu techniky určených pro použití v inkjetovém tisku, které se typicky natírají látkami, které zlepšují kvalitu tisku inkousty na bázi barviv, nevyžaduje papír v předloženém vynálezu žádné takové nátěry. Tento papír může být tedy vyráběn úsporně a je konkurenceschopný běžnému nenatíranému kopírovacímu papíru, který se často používá pro rozmanité účely.

Papír používaný v tomto vynálezu může být vyroben s nebo bez přítomnosti běžných vnitřních klížidel. Často je výhodné používat vnitřní klížidla, která mohou být přítomna v množství 0,02 až 4 kg/t papíru, výhodněji v množství 0,2 až 3 kg/t papíru a nejvýhodněji 0,5 až 2 kg/t papíru, Mohou být použita běžná vnitřní klížidla, jako např. ASA klížidla a AKD klížidla, stejně jako další reaktivní a nereaktivní vnitřní klížidla papíru. Tato vnitřní klížidla papíru mohou zahrnovat nebo mohou být identická s povrchovými klížidly a zvláště reaktivními povrchovými klížidly použitými v předloženém vynálezu.

Sůl kovu tohoto vynálezu může být použita na jiné substráty, než je papír, např. na polymemí plastické materiály vhodné pro inkjetový tisk typicky tvořené protlačováním, odléváním nebo jinými známými postupy. Například průsvitné blány a jiné polymemí, zvláště plastické, filmové materiály mohou být upraveny podle tohoto vynálezu pomocí klížícího prostředku obsahujícího sůl tohoto vynálezu. Takové průsvitné listy mohou být použity pri výrobě listů určených pro inkjetový tisk pro použití na zpětném projektoru. Polymemími látkami v těchto substrátech může být polyester, polypropylen, polyethylen, akrylová plastická hmota a jiné. Aplikace solí kovu na tyto substráty je podobná jako ta popsaná výše, kromě toho, že substrátem je plastický filmový materiál a je natírán běžnými metodami natírání, spíše než na klížícím lisu papírenského stroje.

Způsob tohoto vynálezu může být použit při úpravě natíraného papim začleněním klížidla obsahujícího sůl kovu do nátěrového prostředku. Natíraný papír se používá v mnoha aplikacích včetně inkjetového tisku inkousty na bázi barviv. Přídavek soli z klížícího prostředku tohoto vynálezu obsahujícího sůl zvyšuje výkonnost takových vrstev pri inkjetovém tisku používajícím pigmentové inkousty vedle inkoustů na bázi barviv. Nátěr se může nanášet běžnými postupy. Typické nátěrové prostředky mohou obsahovat plnivo, pojivo a regulátory reologie. Nátěrové prostředky používané při přípravě natíraného papim by měly být vybrány tak, aby byly slučitelné

9999

9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 * · 9 9 9 9 9 9 9

9 9 · · *···<<

• · 9 9 9 9 9 9 9 9

9999 9999 99 99 9 9 99 se solemi kovu a jinými složkami obsaženými v klížícím prostředku tohoto vynálezu. Takové prostředky mohou být přidány buď ve spojení s nebo v kombinaci s aplikací běžných nátěrů, nebo mohou být aplikovány po aplikaci běžného nátěru a vysušení nebo vytvrzení.

Papír pro mnoho konečných použití se obecně přeměňuje na užitečnější formu prostřednictvím operací, jako např. stříhání, překládání, perforování, potisk, posouvání, rovnání a navíjení. Provedení těchto operací může být ovlivněno přísadami do papíru. Běžné přísady pro zlepšení inkjetového tisku, jako např. vysoké hladiny reaktivních klížidel, mohou způsobit nižší koeficient tření papíru a/nebo prokluz papíru na vysokorychlostním zařízení. Proto by mělo být množství klížící složky prostředku předloženého vynálezu upraveno v rozmezí koncentrací uvedených výše. Další přísady, jako např. plniva, mohou otupit řezací ostří. Následkem toho by mělo být rovněž pozorně kontrolováno použití těchto typů plniv.

Přítomností solí tohoto vynálezu je zlepšeno provedení inkjetového tisku, zvláště inkjetového tisku využívajícího pigmentové inkousty. Předložený vynález zajišťuje vysokou koncentraci inkoustu aplikovaného technikou inkjetové tiskárny těsně u povrchu papíru, a toto zvyšuje optickou hustotu tisknutého obrazu, a žádoucí výsledek. Vynález také omezuje nežádoucí nerovnost okrajů po aplikaci inkoustu a tím zlepšuje jasnost obrazů, podobně jako další žádoucí charakteristiky. Ačkoli žádná tužba není vázána jakoukoli speciální teorií nebo mechanismem účinku, vynálezce věří, že soli kovu tohoto vynálezu obsažené v papíru interagují s pigmentovými inkousty, následkem čehož jsou tato zlepšení, a klížící složka zpomaluje proniknutí inkoustu do papíru.

Hodnocení prostředků obsahujících soli dvojmocných kovů spolu s dalšími látkami na výsledek zlepšení optické hustoty a snížení prosvítání pigmentového inkoustu aplikovaného na výchozí papír pomocí inkjetové tiskárny jsou uvedena níže:

Chlorid vápenatý (CaClž) poskytuje vynikající výsledky a chlorid hořečnatý obecně pracuje stejně nebo téměř stejně jako chlorid vápenatý při ekvivalentní hmotnosti hlavní přísady. Bromid vápenatý pracuje dobře, ale ne stejně dobře při ekvivalentní hmotnosti hlavní přísady.

Zirkoničitan vápenatý, uhličitan amonnozirkoničitý a oxid zinečnatý obecně neposkytují při normálních hladinách použití požadované zlepšení.

Vzhledem k těmto výsledkům se lze domnívat (ačkoli žádná tužba není vázána jakoukoli speciální teorií nebo mechanismem účinku), že výhodné soli CaCh a MgCb poskytují nejlepší provedení díky jejich rozpustnosti a jejich schopnosti silně interagovat s inkoustem.

Zvýšená koncentrace soli kovu v udaném rozmezí obecně vede k většímu zlepšení kvality inkjetového tisku bez zvýšení koroze, nebo problémům okolí a z důvodů hospodárnosti. Jak je «9

99

9 9 9 9

9 9 9 « 9

9 9 9 9 * » • 9 9 •

• 9 »

• 999 999

999»

9 • t

9 ·

9 uvedeno výše, ne všechny soli kovů dávají stejnou výkonnost. Bylo zcela nečekané, že by soli kovů, zvláště chloridu vápenatého a chloridu hořečnatého, dávaly mnohem lepší výkonnost než jiné soli. Bylo také nečekané, že soli kovů tohoto vynálezu dávají vynikající výkonnost, ale jiné soli, které byly vyzkoušeny, byly neúčinné. Pozorujíce tyto výsledky vynálezce věří (ačkoli žádná tužba není vázána jakoukoli speciální teorií nebo mechanismem účinku), že úspěšná výkonnost různých solí kovů tohoto vynálezu může být založena na dvou faktorech: rozpustnosti a iontové sile. Hořečnaté nebo vápenaté soli jsou výhodné, protože poskytují správnou vyváženost těchto dvou faktorů.

Příklady provedení vynálezu:

Předložený vynález bude dále detailněji popsán s odkazem na specifické neomezené příklady.

Postupy použité v příkladech provedení vynálezu jsou postupy v laboratorním měřítku, kde snahou bylo napodobit aplikaci klížícího lisu papírenského stroje. Toho bylo dosaženo přípravou papíru předem v samostatné operaci, kde papír nebyl upraven na klížícím lisu škrobem nebo povrchovou přísadou. V následujících příkladech byl papír připraven na zkušebním papírenském stroji na Western Michigan University. K výrobě typického alkalického vybraného papíru byla použita zásoba vybraného papíru spolu s Western Michigan University papírenským strojem. Papír (výchozí arch) byl vysušen a uložen.

V příkladech popsaných níže procházel papír laboratorním pudlovacím klížícím lisem a použitou požadovanou úpravou. Upravený papír byl potom okamžitě vysušen ve válcové sušárně. Papír byl upraven minimálně 24 hodin před testováním. Ve všech níže uvedených příkladech byl inkjetový tisk prováděn na inkjetové tiskárně Hewlett-Packard DeskJet 660C. Nastavení tisku bylo nařízeno na „best“ a „plain páper“ pomocí Hewlett-Packard softwaru dodávaného s tiskárnou. Charakteristiky tisku se měřily 1 hodinu po tisku. Interpretace optických hustot byla provedena na přístroji měřícím optickou hustotu Cosar model 202. Charakteristiky tisku byly vyhodnoceny, jak bylo popsáno dříve, pomocí testovací šablony s plnými barevnými plochami, tištěným černým textem a tištěnými plochami černá na žluté a žlutá na černé. Způsob hodnocení je popsán v Hewlett-Packard testovacích kriteriích. Charakteristiky uvedené v rozsahu dobrý, přijatelný a špatný jsou založeny na Hewlett-Packard charakteristikách dobrý, přípustný a nepřípustný. Viz. Hewlett Packard Paper Accepance Criteria for HP DeskJet 500C, 550C and 560C Printers, Hewlett-Packard Company, 1. červenec 1994.

*· *· <· · * •4 «ΦΦΦ • 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 ♦ · · · * * Φ φ φ <

9999 9999 99 99 99 99

Ve všech případech byl škrob podstatnou složkou klížícího roztoku. Škrobové roztoky byly připraveny vařením škrobu ve vodě při 95 °C během 30 až 60 minut a poté úpravou pH na 8. Přísady uvedené v příkladech byly vmíchány do škrobu. Směsi byly míchány a pH bylo upraveno tak, jak je uvedeno níže v příkladech. Během 15 minut po přidání látek do škrobových směsí byly směsi aplikovány na papír připravený tak, jak je popsáno výše. Plošná hmotnost papíru použitého ve všech případech byla jako u normálního kopírovacího papíru nebo 75 g/m².

Množství použitých solí bylo přepočteno na bezvodou sůl a vyjádřeno v hmotnostních procentech z celkové hmotnosti suchého papíru před úpravou v klížícím lisu (dále „suchá % hmotnostní“).

V některých případech bylo klížení papíru nebo udržení vody papírem měřeno Hercules klížícím testem (Hercules Sizing Test - HST). Hercules klížící test je uznávaným testem měření provedení klížení a je popsán vJ.P.Casey, Ed,, Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology, svazek 3, stránky 1553 až 1554 (1981) a v TAPPI Standart T530. Má se za to, že vyšší HST číslo představuje lepší klížící schopnost (menší pronikání vody).

Příklad 1 - Efekt hladiny soli

Příklad 1 demonstruje efekt množství soli aplikované na povrch upraveného papíru na kvalitu inkjetového tisku. Výchozí arch papíru byl vyroben na zkušebním papírenském stroji na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 70:30, tvrdé dřevo:měkké dřevo) umletou na 425 Canadaian Standard stupeň mletí (CSF) a obsahující vnitřně 12 % hmotnostních ALBACAR® PO sráženého uhličitanu vápenatého (od firmy Specialty Minerals lne., Bethlehem, PA), 0,15 % hmotnostních HERCON® 76 klížidla (od firmy Hercules Incorporated) a žádný alum. Tento výchozí arch papíru byl povrchově upraven samotným škrobem a směsmi škrobu s několika solemi: chloridem vápenatým, chloridem horečnatým, bromidem vápenatým a chloridem draselným. Soli byly aplikovány v množstvích uvedených v tabulce 1 níže.

Bylo použito 8 suchých % hmotnostních roztoku GPC® D-150 oxidovaného pšeničného škrobu (od firmy Grain Processing Company, Muscatine, IA). Vzorek upravený právě 8% GPC® D-150 pšeničným škrobovým roztokem je zahrnut pro srovnání. Předem smíchané směsi různých solí uvedených výše a FLEXBOND® 325 kationického kopolymerů vinyl-acetatu a butyl-akrylatu (od firmy Air Products and Chemicals lne.) mající teplotu skelného přechodu 15 °C a průměrnou velikost částic 3.10^-4 mm, pH 4,0 až 6,0, viskozitu 700 až 1200 s*¹ a 55 % hmotnostních pevných látek v emulzi byly přidány k škrobovému roztoku. Ve všech případech kromě škrobu samotného bylo k papíru přidáno 0,15 suchých % hmotnostních FLEXBOND®

Λ. -. «····* · · » » ^w ······:::

** ^Α φ · · · · ······ • · · · · · ♦··· ···· ···· *· ·· ·'· ·· pevných částic prostřednictvím přídavku 0,72 g 55% pevné emulze FLEXBOND® na 100 g

Škrobového roztoku. Soli byly do škrobového roztoku přidány vlakových hladinách, aby se získaly takové hladiny v konečném papíru, které jsou uvedeny v tabuice 1.

pH těchto škrobových roztoků bylo upraveno na 7,5 a potom byly roztoky aplikovány na klížícím lisu na povrch upravovaného papíru. Byla vyhodnocena kvalita inkjetového tisku na výsledný papír a výsledky jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1

Sůl	Suchá % hmotnostní soli	Optická hustota černého tisku
Chlorid vápenatý	0,15	1,34
Chlorid hořečnatý	0,13	1,30
Chlorid hořečnatý	0,15	1,35
Bromid vápenatý	0,15	1,24
Bromid vápenatý	0,27	1,38
Chlorid draselný	0,15	1,16
Chlorid draselný	0,20	1,15
Škrob	0	1,10

Výsledky optické hustoty černého tisku ukazují, že CaCb a MgCL jsou účinnější ve zvětšení optické hustoty než KC1 a účinnější, při stejném hmotnostním základu, než CaBr2. Bromidové ionty jsou těžší než chloridové, takže když se použije CaBr2 proti CaCL, tak při stejném hmotnostním základu soli je přidáno méně vápníku. MgCb a CaCl? dávají při stejném hmotnostním základu stejné výsledky. Při stejném molámim základu, 0,13 suchých % hmotnostních MgCL versus 0,15 suchých % hmotnostních CaCL, dává vápenatá sůl větší zlepšení.

Příklad 2 - Chlorid vápenatý kombinovaný s nereaktivním klížidlem ve škrobovém klížícím roztoku a přídavek samotného chloridu vápenatého do škrobového roztoku

Příklad 2 se prováděl proto, aby se vyhodnotil efekt povrchově aplikované soli kovu použité v kombinaci s nereaktivním klížidlem na kvalitu inkjetového tisku na výsledný papír, přičemž jak sůl tak, klížidlo se aplikuje na papír na škrobovém klížícím lisu. Výchozí arch papíru byl vyroben na zkušebním papírenském stroji na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 70:30, tvrdé dřevo:měkké dřevo) umletou na 390 CSF a obsahující vnitřně 20 % * φ ·· · φ φ φ · • ··· · · · · φφφφ φφφ··· • ·· · · ·· · • · · φ · · ·· ·· hmotnostních plniva uhličitanu vápenatého HYDROCARB™ 65 (od firmy OMYA, lne., Florence, VT), 0,5 % hmotnostních HI-CAT® 142 kationického škrobu (od firmy Roquette Freres, Lestrem, Francie), 0,12 % hmotnostních AQUAPEL® 320 kližidla (od Hercules Incorporated) a žádný alum. Tento výchozí arch papíru byl na klížícím lisu povrchově upraven samotným škrobem, směsí škrobu s chloridem vápenatým a směsí škrobu, chloridu vápenatého a polymemího povrchového nereaktivního kližidla BASOPLAST® 335D.

Bylo použito 8 suchých % hmotnostních roztoku GPC® D-150 oxidovaného pšeničného škrobu, jako v předchozích příkladech. Sůl kovu a polymemí klížidlo byly přidány ke škrobovému roztoku v takovém množství, aby se získaly požadované konečné hladiny v papíru založené na množství škrobového roztoku zachyceného papírem během úpravy na klížícím lisu. pH konečných klížících směsí nebylo po přídavku klížidel upraveno. Dodávka škrobového roztoku byla 34,7 % hmotnostních založená na mokré hmotnosti škrobového roztoku vztažené na počáteční hmotnost papíru.

Byla vyhodnocena kvalita inkjetového tisku a klížící vlastnost výsledného papíru a tyto výsledky jsou uvedeny v tabulce 2 níže, kde byl použit standardní HST inkoust s pH 2.

Tabulka 2

Množství 33 5D’	pH směsi	Množství CaCl₂’	pH2HST(s)	Optická hustota černého tisku
0	7,7	0	91	0,98
0	6,9	0,25	52	1,39
OJ	4,8	0	127	1,08
0,1	4,5	0,25	141	1,55

* suchá % hmotnostní

Výsledky v tabulce 2 ukazují, že přítomnost chloridu vápenatého na papíru upraveném CaCh poskytuje významné zlepšení optické hustoty černého tisku, jak když je použit CaCl₂samotný, tak když je aplikován v kombinaci s nereaktivním povrchovým polymemím klížidlem BASOPLAST® 335D.

Výsledky HST klížení v tabulce potvrzují, že zlepšená optická hustota černého tisku není artefakt vzrůstající nepropustnost! měřené pomocí HST. To je evidentní, protože HST klížení bylo nižší (52 sekund) pro papír obsahující CaCl₂, ale bez polymemího povrchového kližidla, zatímco pro stejný papír bez polymemího kližidla a CaCl₂ (91 sekund). HST klížící výsledky pro • · • · · · hodnocení dvou papírů, ve kterých bylo polymemí povrchové klížidlo obsaženo, jsou podobné (127 sekund bez CaCb a 141 sekund sCaCb) a tento rozdíl vHST klížení se nepovažuje za významný.

Navíc kombinace nereaktivního klížidla a CaCb poskytuje zlepšené nebo součinné zvýšeni optické hustoty černého tisku pro povrchově upravený papír, mimoto tyto dvě očekávané přísady zvyšují jejich separátní použití. Přítomnost soli kovu tudíž poskytuje neočekávané a překvapivé zlepšení kvality inkjetového tisku pro povrchově klížený papír obsahující nereaktivní klížidlo.

Příklad 3 - Předem smíchaná směs chloridu vápenatého a reaktivního klížidla zavedená do klížícího roztoku

Příklad 3 se prováděl proto, aby se vyhodnotil efekt povrchově aplikované soli kovu použité v kombinaci s reaktivním povrchovým klížidlem na kvalitu inkjetového tisku na výsledný papír, přičemž obě složky se spojují v předem smíchané směsi, která se aplikuje na papír na škrobovém klížícím lisu. Reaktivní klížidlo použité v tomto příkladu 3 bylo klížidlo papíru na bázi dimerů alkenylketenu.

Výchozí arch papíru byl vyroben na zkušebním papírenském stroji na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 70:30, tvrdé dřevo:měkké dřevo) umletou na 390 CSF a obsahující vnitřně 15 % hmotnostních sráženého plniva uhličitanu vápenatého ALBACAR® HO, 0,26 % hmotnostních STA-LOK® 400 kationického škrobu (od firmy AE.Staley Company, Decatur, Illinois), 0,08 % hmotnostních anhydridů kyseliny alkenyljantarové a 0,25 % hmotnostních alumu. Tento výchozí arch papíru byl na laboratorním pudlovacím klížícím lisu povrchově upraven: (A) samotným škrobem; (B) roztokem škrobu obsahujícím reaktivní povrchovou klížící emulzi obsahující dimer alkenylketenu (bez přítomnosti soli); a (C) roztokem škrobu obsahujícím předem smíchanou směs klížící emulze dimerů ketenu a chloridu vápenatého. K přípravě předem smíchané směsi byl přidán roztok dihydrátu chloridu vápenatého ve vodě (50:50) k emulzi dimerů ketenu a předem smíchaná směs obsahovala 9,0 % hmotnostních pevných látek z emulze dimerů a 33,8 % hmotnostních chloridu vápenatého.

V klížícím lisu bylo použito 8 suchých % hmotnostních roztoku GPC® D-l50 oxidovaného pšeničného škrobu, jako v předchozích příkladech. Látky byly přidány ke škrobu v takovém množství, aby se získaly požadované konečné hladiny klížidla dimerů ketenu a/nebo chloridu vápenatého v papíru (jak ukazuje tabulka 3 níže) založené na množství zachyceného škrobu.

• · • ·

Byla vyhodnocena kvalita inkjetového tisku a klížící vlastnost výsledného papíru a tyto výsledky jsou uvedeny v tabulce 3 níže, kde byl použit standardní HST inkoust s pH 2.

Tabulka 3

Vzorek	Hladina pevných látek z dimeru ketenu*	Hladina CaCl₂’	pH2HST(s)	Optická hustota černého tisku
A	0	0	2	1,10
B	0,025	0	35	1,45
C	0,025	0,094	42	1,59

* suchá % hmotnostní

Výsledky ukázané v tabulce 3 demonstrují, že předem smíchaná směs obsahující kombinaci CaCl₂ s reaktivním klížidlem, když se aplikuje jako povrchová úprava papíru na klížícím lisu, dává výborné hodnoty optické hustoty černého tisku pro výsledný papír, vyšší než ty získané přítomností nereaktivního povrchového klížidla nebo ty získané použitím samotného reaktivního povrchového klížidla, u obou bez přítomnosti soli kovu.

Příklad 4 - Chlorid vápenatý v kombinaci s reaktivním klížidlem na bázi multímeru

Příklad 4 se prováděl k demonstraci toho, že kombinace CaCl₂ jako soli kovu spolu s jiným reaktivním klížidlem, kdy jsou obě složky aplikovány jako povrchová úprava papíru na klížícím lisu, poskytuje výbornou kvalitu inkjetového tisku na výsledný papír. Reaktivní klížidlo použité v tomto příkladu 4 bylo klížidlo papíru na bázi multímeru ketenu popsané v mezinárodní patentové přihlášce č. WO 97/30218, publikované 21. srpna 1997, které je odlišné od klížícího činidla na bázi dimeru ketenu použitého v předcházejícím příkladu.

Byl dodržen stejný postup, jaký je popsán v příkladu 3. Byl testován (A) samotný roztok škrobu; (B) roztok škrobu obsahující emulzi multímeru ketenu byl přidán do papíru jako povrchová úprava (bez přítomnosti solí); a (C) roztok škrobu a předem smíchaná směs chloridu vápenatého a emulze multímeru ketenu, všechny byly aplikovány na papír na klížícím lisu stejným způsobem jako v příkladu 3. Byla vyhodnocena kvalita inkjetového tisku a klížící vlastnost výsledného papíru a tyto výsledky jsou uvedeny v tabulce 4 níže.

• · • · ····

Tabulka 4

Vzorek	Hladina pevných látek z multimeru ketenu*	Hladina CaCh	Optická hustota černého tisku
A	0	0	1,10
B	0,03	0	1,41
C	0,03	0,15	1,54

* suchá % hmotnostní

Výsledky ukázané v tabulce 4 dokazují, že předem smíchaná směs obsahující kombinaci CaCb s reaktivním klížidlem, když se aplikuje jako povrchová úprava papíru na klížícím lisu, dává výbornou optickou hustotu černého tisku na výsledný papír, vyšší než optickou hustotu černého tisku získanou bud’ v přítomnosti nereaktivního klížidla nebo použitím samotného reaktivního povrchového klížidla, u obou jak bez přítomnosti tak se solí kovu.

Příklady 1 až 4 dokazují, že předložený vynález poskytuje zlepšenou kvalitu inkjetového tisku, měřenou prostřednictvím zvýšené optické hustoty černého tisku, se solí kovu použitou v kombinaci buď s nereaktivním povrchovým klížidlem nebo s reaktivním povrchovým klížidlem aplikovaným na papír, jehož povrch se upravuje solí kovu, ve srovnání s kvalitou inkjetového tisku získaného se samotným povrchovým klížidlem.

Příklad 5 - Chlorid vápenatý v kombinaci s nereaktivním a reaktivním klížidlem

Výchozí arch papíru vyrobený na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 75:25, tvrdé dřevo:měkké dřevo) umletou na 425 CSF a obsahující vnitřně 10 % hmotnostních sráženého plniva uhličitanu vápenatého ALBACAR® HO, 0,05 % hmotnostních anhydridu kyseliny alkenyljantarové jako klížidla, 0,75 % hmotnostních STA-LOK® 400 kationického škrobu a 0,25 % hmotnostních aiumu byl upraven: (A) samotným roztokem škrobu (8 suchých % hmotnostních GPC® Dl 50 roztoku); (B) roztokem škrobu obsahujícím polymemí latex PRINTRITE® 594(od firmy B. F. Goodrich Company, Akron, OH); (C) roztokem škrobu a polymemím latexem PRINTRITE® 594 předem smíchaným s reaktivní klížící disperzí PRECIS® 2000; a (D) roztokem škrobu a polymemím latexem PRINTRITE® předem smíchaným jak s reaktivní klížící disperzí PRECIS® 2000, tak s chloridem vápenatým. Poměr pevných látek PRECIS® 2000 ku pevným látkám polymeru u první předem smíchané směsi byl 1:8. Poměr ve druhé předem smíchané směsi byl 9:1:8 chlorid vápenatý: pevné látky PRECIS® 2000: pevné látky polymeru. Látky se přidaly k 8 suchým % hmotnostním roztoku škrobu a konečné • 9

9 9· pH bylo upraveno přibližně na 8. Roztoky byly použity v klížícím lisu k úpravě papíru. Hladiny látek přidaných do škrobu byly upraveny na základě množství roztoku škrobu zachyceného papírem. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 5, kde byl použit standardní HST inkoust s pH 2.

9 · · • · ·

9······· ··

9 9 9

9 9 ·

9 9 · • · · · >9 ·

Tabulka 5

Vzorek	Hladina pevných látek zPRECIS® 2000*	Hladina CaCl₂*	Hladina polymeru	pH2HST (s)	Optická hustota Černého tisku
A	0	0	0	2	1,29
B	0	0	0,150	48	1,36
C	0,017	0	0,133	83	1,54
D	0,017	0,15	0,133	74	1,70

* suchá % hmotnostní

Přídavek CaCL k polymerní emulzi, která zajišťuje klížení, zlepšil inkjetový tisk. Další přídavek reaktivního klížidla dal další zlepšení provedení.

Příklad 6 - Chlorid vápenatý v kombinaci s nereaktivním a reaktivním klížidlem

Výchozí arch papíru vyrobený na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 70:30, tvrdé dřevo.měkké dřevo) umletou na 390 CSF a obsahující vnitřně 15 % hmotnostních sráženého plniva uhličitanu vápenatého ALBACAR® HO, 0,11 % hmotnostních anhydridů kyseliny alkenyljantarové jako klížidla, 0,50 % hmotnostních STA-LOK® 400 kationického škrobu a 0,25 % hmotnostních alumu byl upraven: (A) samotným škrobem; (B) předem smíchanou směsí emulze klížidla tvořeného PENTAPRINT® H klížidlem a chloridu vápenatého; (C) PENTAPRINT® H klížidlem předem smíchaným jak s disperzí dimeru alkylketenu (HERCON® 70), tak s chloridem vápenatým. V první předem smíchané směsi byl poměr pevných částic PENTAPRINT® H ku chloridu vápenatému 2:1. Ve druhé předem smíchané směsi byl poměr pevných částic PENTAPRINT® H ku chloridu vápenatému ku pevným částem HERCON® 70 2:1:0,1. Látky se přidaly k 8 suchým % hmotnostním roztoku škrobu a konečné pH bylo upraveno přibližně na 8. Roztoky byly použity v klížícím lisu k úpravě papíru. Hladiny látek přidaných do škrobu byly upraveny na základě množství roztoku • · · · škrobu zachyceného papírem. Pro srovnání byl vzorek upraven 8 suchými % hmotnostními

GPC® D-l 50 pšeničného škrobového roztoku. Výsledky jsou uvedeny v tabulce 6.

• · « · ·· · · · · · • · · · · * · · * • · · · · ·♦·♦<« • · ·«*· · · · · ··«« ···· ·· «· ·· ··

Tabulka 6

Vzorek	Hladina pevných látek zHERCON®70*	Hladina CaCl₂	PENTAPRINT hladina	Optická hustota černého tisku
A	0	0	0	1,14
B	0	0,15	0,30	1,53
C	0,015	0,15	0,30	1,62

* suchá % hmotnostní

Předmíchání CaCh do klížící disperze dala povrchovou přísadu, která poskytla zlepšený inkjetový tisk. Další přídavek reaktivního klížidla do předem smíchané směsi dal další zlepšení provedení.

Příklad 7 - Předem smíchaná směs chloridu vápenatého a reaktivního klížidla zavedená do klížícího roztoku

Příklad 7 se prováděl proto, aby se vyhodnotil efekt povrchově aplikované soli kovu použité v kombinaci s reaktivním povrchovým klížidlem na kvalitu inkjetového tisku na výsledný papír, přičemž obě složky se spojují v předem smíchané směsi, která se následně aplikuje na papír na škrobovém klížícím lisu. Reaktivní klížidlo použité v tomto příkladu 7 bylo klížidlo papíru na bázi dimeru alkenylketenu.

Výchozí arch papíru byl vyroben na zkušebním papírenském stroji na Western Michigan University s bělenou buničinou (směs 75:25, tvrdé dřevo:měkké dřevo) umletou na 425 CSF a obsahující vnitřně 10 % hmotnostních sráženého plniva uhličitanu vápenatého ALBACAR® HO, 0,6 % hmotnostních STA-LOK® 400 kationického škrobu, 0,05 % hmotnostních anhydridů kyseliny alkenyljantarové a 0,25 % hmotnostních alumu. Tento výchozí arch papíru byl na laboratorním pudlovacím klížícím lisu povrchově upraven: (A) samotným škrobem; (B) roztokem škrobu obsahujícím reaktivní povrchovou klížící emulzi obsahující dimer alkenylketenu (PRECIS® 2000) a chlorid vápenatý. K přípravě předem smíchané směsi byl přidán roztok dihydrátu chloridu vápenatého ve vodě (50:50) k emulzi dimeru ketenu a předem • · · ···· ··♦· • · · · • » · • · · • · · • 9 · · · · smíchaná směs obsahovala 13,56 % hmotnostních pevných látek z emulze dimeru a 20,34 % hmotnostních chloridu vápenatého.

V klížícím lisu bylo použito 8 suchých % hmotnostních roztoku GPC® D-l50 oxidovaného pšeničného škrobu, jak je popsáno v předchozích příkladech. Látky byly přidány ke škrobu v takovém množství, aby se získaly požadované konečné hladiny klížidla dimeru ketenu a/nebo chloridu vápenatého v papíru (jak ukazuje tabulka 7a níže) založené na množství zachyceného škrobu.

Byla vyhodnocena kvalita inkjetového tisku a klížící vlastnost výsledného papíru a tyto výsledky jsou uvedeny v tabulce 7a níže, kde byl použit standardní HST inkoust s pH 2, a v tabulkách 7b a 7c.

Tabulka 7a

Vzorek	Hladina pevných látek z dimeru ketenu*	Hladina CaCl₂*	pH2HST(s)
A	0	0	2
B	0,12	0,18	126

* suchá % hmotnostní

Tabulka 7b - Kvalita černého tisku na tiskárně Hewlett Packard DeskJet® 660C

Vzorek	Optická hustota černého tisku	Zesilování čar	Nerovnost okrajů
A	1,25	Přijatelné	Přijatelná
B	1,60	Dobré	Dobrá

Tabulka 7c - Kvalita černého tisku vůči žlutému tisku na tiskárně Hewlett Packard DeskJet® 660C

Vzorek	Optická hustota modrozeleného tisku	Zesilování čar černá/žlutá	Nerovnost okrajů černá/žlutá
A B	0,77 0,77	Přijatelné až dobré Přijatelné až dobré	Přijatelná Dobrá

·· ♦· • · · • * • · • ·· · ···

Mezi nečekané výhody tohoto vynálezu patří slučitelnost solí s povrchovými přísadami; slučitelnost předem smíchaných směsí solí s povrchovými přísadami; slučitelnost solí s klížícím roztokem; absence problémů spojených s aplikací těchto prostředků na papír; zvýšený výkon výsledného papíru při inkjetovém tisku pigmentovými inkousty a doplňkové výhody solí s reaktivními klížidly, solí s nereaktivními klížidly a směsí solí, reaktivních klížidel a nereaktivních klížidel. Předložený vynález zlepšuje zejména alespoň jednu z následujících charakteristik kvality tisku: optickou hustotu, prosvítání, zesílení čáry, prosakování, nerovnost okrajů, nasakování a kropenatost.

Předložený vynález, jak udává rámec tohoto vynálezu, může být proveden jinými typickými formami bez odchýlení se od jeho ducha nebo podstatných rysů a podle toho by měly být, spíše než předcházející popis, posouzeny připojené nároky.

Průmyslová využitelnost:

Vynález je užitečný při výrobě upraveného tiskařského substrátu určeného pro inkjetový tisk, kde tento substrát poskytuje při aplikaci pigmentových inkoustů zlepšené charakteristiky kvality inkjetového tisku oproti neupraveným substrátům.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Prostředek vhodný pro povrchovou úpravu substrátu určeného pro inkjetový tisk, vyznačující se tím, že obsahuje sůl dvojmocného kovu, která je rozpustná ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde toto vodné klížící medium dále obsahuje nosič a klížidlo.
2. Prostředek vhodný pro povrchovou úpravu substrátu určeného pro inkjetový tisk, vyznačující se tím, že obsahuje sůl dvojmocného kovu solubilizovanou ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde toto vodné klížící medium dále obsahuje nosič a klížidlo.
3. Prostředek vhodný pro povrchovou úpravu substrátu určeného pro inkjetový tisk pigmentovými inkousty, vyznačující se tím, že obsahuje nosič, klížidlo a sůl vybranou ze skupiny obsahující chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid vápenatý, bromid hořečnatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, octan vápenatý a octan hořečnatý.
4. Prostředek podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že sůl je vybraná ze skupiny obsahující chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid vápenatý, bromid hořečnatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, octan vápenatý a octan hořečnatý.
5. Prostředek podle jakéhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že sůl je chlorid vápenatý.
6. Prostředek podle jakéhokoli z nároků laž4, vyznačující setím, že sůl je chlorid hořečnatý.
7. Prostředek podle jakéhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nosič je škrob.
8. Prostředek podle jakéhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že nosič je pojivo.

• φ φ · φ φ · φ • φ φ φ • φ φ « · <
9. Prostředek podle nároku 8 vyznačující se tím, že pojivo je vybráno ze skupiny obsahující polyvinylalkohol, polyvinylpyrrolidon a polyethylenimin.
10. Prostředek podle jakéhokoli z nároků laž9, vyznačující se tím, že klížidlo je reaktivní klížidlo.
11. Prostředek podle nároku 10 vyznačující se tím, že reaktivní klížidlo je vybráno ze skupiny obsahující dimer alkylketenu, dimer alkenylketenu, dimer 2-oxetanonu, multimer 2-oxetanonu a klížidlo anhydridu kyseliny jantarové.
12. Prostředek podle nároku 9 vyznačující se tím, že reaktivní klížidlo je dimer alkenylketenu.
13. Prostředek podle nároku 9 vyznačující se tím, že reaktivní klížidlo je multimer 2-oxetanonu.
14. Prostředek podle jakéhokoli z nároků laž9, vyznačující se tím, že klížidlo je nereaktivní klížidlo.
15. Prostředek podle jakéhokoli z nároků 10 až 13, vyznačující se tím, že dále obsahuje nereaktivní klížidlo.
16. Prostředek podle nároku 14 nebo 15, vyznačující setím, že nereaktivní klížidlo je polymemí emulze vybraná ze skupiny obsahující kationickou polymemí emulzi, amfoterní polymemí emulzi a z jejich směsí.
17. Prostředek podle nároku 16, vyznačující se tím, že polymer polymemí emulze je vyroben za použití alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, α-methylstyren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril, methakrylonitril, vinyl-acetat, ethylen a butadien; a volitelně obsahující kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, maleinanhydrid, estery maleinanhydridu nebo jejich směsi, s číslem kyselosti menším než 80.

• · 9 99 9 • · » · 9 9

9 9 · ·

9 9 9 ··

9 · 9 9

9 9·· ···· ·· • · * · 9

9 · · · • 9 9 9 9 ·

9 9*99
18. Prostředek podle nároku 16, vyznačující se tím, že polymer je vyroben za použití alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril a methakrylonitril.
19. Prostředek podle nároku 16, vyznačující se tím, že polymemí emulze je stabilizována stabilizátorem obsahujícím převážně degradovaný škrob.
20. Prostředek podle nároku 16, vyznačující se tím, že polymemí emulze má teplotu skelného přechodu -15 °C až 50 °C.
21. Prostředek podle nároku 14 nebo 15, vyznačující setím, že nereaktivní klížidlo je dispergované pryskyřičné klížidlo.
22. Povrch papim vyznačující se tím, že se klíží prostředky podle jakéhokoli z nároků 1 až 21.
23. Povrch polymerního plastického materiálu vyznačující se tím, že se upravuje prostředky podle jakéhokoli z nároků 1 až 21.
24. Způsob výroby substrátu pro inkjetový tisk schopného zachovat znaky vytvořené inkjetovým tiskem za použití pigmentového inkoustu vyznačující setím, že

a) se povrch substrátu upraví prostředkem obsahujícím sůl dvojmocného kovu, která je rozpustná ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde toto vodné klížící medium dále obsahuje klížidlo; a

b) se upravený substrát vysuší.
25. Způsob výroby substrátu pro inkjetový tisk schopného zachovat znaky vytvořené inkjetovým tiskem za použití pigmentového inkoustu vyznačující se tím, že

a) se povrch substrátu upraví prostředkem obsahujícím sůl dvojmocného kovu, která se solubilizuje ve vodném klížícím mediu při pH 7 až 9, kde toto vodné klížící medium dále obsahuje klížidlo; a feD · · « 9

b) se upravený substrát vysuší.
26. Způsob výroby substrátu pro inkjetový tisk schopného zachovat znaky vytvořené inkjetovým tiskem za použití pigmentového inkoustu vyznačující setím, že

a) se povrch substrátu upraví prostředkem obsahujícím činidlo zlepšující papír, klížidlo a sůl vybranou ze skupiny obsahující chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid vápenatý, bromid hořečnatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, octan vápenatý a octan hořečnatý; a

b) se upravený substrát vysuší.
27. Způsob podle nároku 24 nebo 25 vyznačující se tím, že sůl se vybere ze skupiny obsahující chlorid vápenatý, chlorid hořečnatý, bromid vápenatý, bromid hořečnatý, dusičnan vápenatý, dusičnan hořečnatý, octan vápenatý a octan hořečnatý.
28. Způsob podle nároku 24 nebo 25 vyznačující se tím, že sůl se vybere ze skupiny obsahující halogenid vápenatý a halogenid hořečnatý.
29. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 28 vyznačující se tím, že se jako sůl použije chlorid vápenatý.
30. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 28 vyznačující se tím, že se jako sůl použije chlorid hořečnatý.
31. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 30 vyznačující setím, že nosič se vybere ze skupiny obsahující škrob a pojivo.
32. Způsob podle nároku 31 vyznačující se tím, že pojivo se vybere ze skupiny obsahující polyvinylalkohol, polyvinylpyrrolidon a polyethylenimin.
33. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 32 vyznačující se tím, že se jako klížidlo použije reaktivní klížidlo.

»« ·♦»· i . .· · · ♦ · · • »♦·· ·····?

• · · · · » · · · ······ ·· ·· · · ·*
34. Způsob podle nároku 33 vyznačující se tím, že reaktivní klížidlo se vybere ze skupiny obsahující dimer alkylketenu, dimer alkenylketenu, dimer 2-oxetanonu, multimer 2-oxetanonu a klížidlo anhydridu kyseliny jantarové.
35. Způsob podle nároku 34 vyznačující se tím, že se jako reaktivní klížidlo použije dimer alkenylketenu.
36. Způsob podle nároku 34 vyznačující se tím, že se jako reaktivní klížidlo použije multimer 2-oxetanonu.
37. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 32 vyznačující se tím, že se jako klížidlo použije nereaktivní klížidlo.
38. Způsob podle jakéhokoli z nároků 33 až 37 vyznačující se tím, že klížidlo dále obsahuje nereaktivní klížidlo.
39. Způsob podle nároku 37 nebo 38 vyznačující se tím, že se jako nereaktivní klížidlo použije polymemí emulze vybraná ze skupiny obsahující kationickou polymemí emulzi, amfoterní polymemí emulzi a z jejich směsí.
40. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že polymer polymemí emulze se vyrábí za použití alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, α-methylstyren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril, methakrylonitril, vinyl-acetat, ethylen a butadien; a volitelně obsahující kyselinu akrylovou, kyselinu methakrylovou, maleinanhydrid, estery maleinanhydridu nebo jejich směsi, s číslem kyselosti menším než 80.
41. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že polymer se vyrábí za použití alespoň jednoho monomeru vybraného ze skupiny obsahující styren, akrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, methakrylat mající esterový substituent s 1 až 13 atomy uhlíku, akrylonitril a methakrylonitril.

*< 490 9 • 9 4 9 9 4 4 4

9 0 9 4 9 9 4 9 4 4 _β 9 9 4 9 4 4 9 9 ·

9994 4494 ·· ·· ·· **
42. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že polymemí emulze se stabilizuje stabilizátorem obsahujícím převážně degradovaný škrob.
43. Způsob podle nároku 39, vyznačující se tím, že polymemí emulze má teplotu skelného přechodu -15 °C až 50 °C.
44. Způsob podle nároku 37 nebo 38, vyznačující se tím, že se jako nereaktivní klížidlo použije dispergované pryskyřičné klížidlo.
45. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 44 vyznačující se tím, že se povrchová úprava provádí na klížícím lisu.
46. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 45 vyznačující se tím, že se substrát vybere ze skupiny obsahující papír a polymemí plastický materiál.
47. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 46 vyznačující se tím, že se jako povrchová úprava použije povrchové klížení využívající klížící lis a jako substrát se použije papír obsahující vlákna, kterými jsou převážně celulosová vlákna.
48. Způsob podle nároku 47 vyznačující se tím, že papír obsahuje vlákna, kterými jsou výhradně celulosová vlákna.
49. Způsob podle nároku 46 vyznačující se tím, že se jako substrát použije polymemí plastický materiál.
50. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 49 vyznačující se tím, že vysušený upravený substrát obsahuje 0,01 % hmotnostních až 0,4 % hmotnostních soli.
51. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 49 vyznačující se tím, že vysušený upravený substrát obsahuje 0,02 % hmotnostních až 0,3 % hmotnostních soli.
52. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 49 vyznačující se tím, že vysušený upravený substrát obsahuje 0,05 % hmotnostních až 0,2 % hmotnostních soli.

• w · * · · ·♦·· ···<

·· »* • · · · • · · * e · · * ·« ··
53. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 52 substrát obsahuje 0,01 g/m² až 1 g/m² soli.
54. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 52 substrát obsahuje 0,02 g/m² až 0,3 g/m² soli.
55. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24 až 52 λ n substrát obsahuje 0,03 g/m až 0,2 g/m soli.
56. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24až55 vyznačující se tím, že se jako substrát použije papír pro tisk a psaní s plošnou hmotností 60 g/m² až 100 g/m².
57. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24až55 vyznačující se tím, že se jako substrát použije novinový papír s plošnou hmotností 40 g/m² až 60 g/m².
58. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24až55 vyznačující se tím, že se jako substrát použije nebělený natronový papír s plošnou hmotností 50 g/m² až 120 g/m².
59. Způsob podle jakéhokoli z nároků 24až55 vyznačující se tím, že se jako substrát použije bílá obalová lepenka s plošnou hmotností 120 g/m² až 400 g/m².
60. Papír vyznačující se tím, že se vyrábí způsobem podle jakéhokoli z nároků 24 až 48 a 50 až 59.
61. Polymemí plastický materiál vyznačující se tím, že se vyrábí způsobem podle jakéhokoli z nároků 24 až 46 a 49 až 55.
62. Tiskařský substrát vyrobený podle jakéhokoli z nároků 24 až 61 vyznačující setím, že je schopen nést na vysušeném upraveném substrátu znaky vytvořené pigmentovým inkoustem tak, že znaky budou mít alespoň jednu zlepšenou charakteristiku ikjetového tisku ve srovnání se substrátem upraveným způsobem podle nároků 24 až 61, ale bez soli.

vyznačující se tím, že upravený vyznačující se tím, že upravený vyznačující se tím, že upravený

ΦΦ φφφφ • φφφφ ·····« . φ φ · · · φφφ* φφφ φφφφ «φ »· ·♦ ♦*
63. Tiskařský substrát podle nároku 62 vyznačující se tím, že zlepšená charakteristika inkjetového tisku je alespoň jedna vybraná ze skupiny zahrnující optickou hustotu, prosvítání, zesilování čar, prosakování, nerovnost okrajů, nasakování a kropenatost.
64. Tiskařský substrát podle nároku 63 vyznačující se tím, že zlepšenou charakteristikou inkjetového tisku je optická hustota.
65. Tiskařský substrát podle jakéhokoli z nároků 62 až 64 vyznačující se tím, že substrát je papír.
66. Tiskařský substrát podle nároku 65 vyznačující se tím, že papír obsahuje vlákna, kterými jsou převážně celulosová vlákna.
67. Tiskařský substrát podle nároku 66 vyznačující se tím, že papír obsahuje vlákna, kterými jsou výhradně celulosová vlákna.
68. Tiskařský substrát podle jakéhokoli z nároků 62 až 64 vyznačující se tím, že substrát je polymemí plastický materiál.
69. Tiskařský substrát podle jakéhokoli z nároků 62 až 68 vyznačující setím, že dále na substrátu obsahuje znaky vytvořené pigmentovým inkoustem aplikovaným na vysušený upravený substrát pomocí inkjetového tisku.
70. Způsob zlepšení kvality tisku znaků vytvořených pigmentovým inkoustem pomocí inkjetového tisku na povrch upraveného substrátu vyznačující se tím, že se povrch upraví a substrát vysuší podle jakéhokoli z nároků 24 až 69 a že se na vysušený upravený substrát vytisknou pigmentovým inkoustem pomocí inkjetového tisku znaky.
71. Inkjetově tištěný papír vyrobený způsobem podle nároku 70 vyznačující se tím, že substrát je papír.

·*·* . · ···· ·♦·* ···· ·»·· *· ·· ·· ··
72.Inkjetově tištěný papír vyrobený způsobem podle nároku 70 v y z n a č u j í c í s e tím, ž e znaky budou mít alespoň jednu zlepšenou charakteristiku inkjetového tisku ve srovnání s papírem upraveným způsobem podle nároku 70, ale bez soli.
73. Inkjetově tištěný papír podle nároku 72 vyznačující se tím, že zlepšená charakteristika inkjetového tisku je alespoň jedna vybraná ze skupiny obsahující optickou hustotu, prosvítání, zesilování čar, prosakování, nerovnost okrajů, nasakování a kropenatost.
74. Inkjetově tištěný papír podle nároku 73 vyznačující se tím, že zlepšenou charakteristikou inkjetového tisku je optická hustota.
75. Papír podle jakéhokoli z nároků 22, 60 a 71 až 74 vyznačující setím, že papír obsahuje vlákna, kterými jsou převážně celulosová vlákna.
76. Papír podle nároku 75 vyznačující se tím, že papír obsahuje vlákna, kterými jsou výhradně celulosová vlákna.