JP2013524031A - 多価脂肪酸塩の付着を阻害するための紙サイジング組成物中に低脂肪酸デンプンを用いる方法およびシステム - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
(a)約10%を超える煮沸済み表面サイジングデンプン固形分(cooked surface sizing starch solids)、および約300ppm以下のC16以上の高級飽和脂肪酸を含み、ここで、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約5〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、煮沸済み紙表面サイジング組成物(a cooked paper surface sizing composition)を提供すること;および
(b)紙基材の少なくとも1つの表面を、煮沸済み紙表面サイジング組成物で処理し、それによって、少なくとも1つの表面上に表面サイジングコーティング(a surface sizing coating)を与え、ここで、少なくとも1つの表面を、多価カチオン源で、少なくとも約1000ppmのレベルで更に処理すること;
を含む方法を提供する。
約10%を超える表面サイジングデンプン固形分を含み、ここで、表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプン(high fatty acid surface sizing starch)、および約5〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプン(low fatty acid surface sizing starch)を含む、紙表面サイジング組成物源;
紙表面サイジング組成物中の表面サイジングデンプン固形分を煮沸し、そしてこのようにして、約300ppm以下のC16以上の飽和脂肪酸を遊離する、デンプン煮沸段階;
中和し、かつ煮沸済み紙表面サイジング組成物中の遊離した全脂肪酸を一価脂肪酸塩へ変換する、脂肪酸中和段階;
多価金属乾燥性塩の源;および
紙基材の少なくとも1つの表面を、中和された紙表面サイジング組成物および多価金属乾燥性塩で処理し、ここで、多価金属乾燥性塩が、多価カチオンを少なくとも約1000ppmのレベルで与える量である、紙表面サイジング装置;
を含むシステムを提供する。
定義
[0018]用語の定義が、その用語について一般的に用いられる意味から逸脱している場合、出願人は、特に断らない限り、下に与えられる定義を利用するものとする。
[0030]本発明の目的のために、「基材顔料」という用語は、印刷可能基材の光学的性質に影響するように用いることができる、または用いることを意図することができる材料(例えば、微粉粒状物質)を意味する。
[0045]本発明の目的のために、「一価水酸化物」という用語は、一価カチオンを有する水酸化物、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化アンモニウム等、およびそれらの混合物を意味する。
[0069]本発明の目的のために、「乾燥時間」という用語は、印刷可能基材の表面上で、付着したインクが乾燥するのに要する時間を意味する。付着したインクが、十分に急速乾燥しない場合、この付着したインクは、他の印刷可能基材シートへ移行することがあり、それは望ましくない。移行したインクの百分率(「IT%」)は、乾燥時間の尺度として記録される。移行したインクの百分率の量が多いほど、乾燥時間は一層遅い(一層悪い)。逆に、移行したインクの百分率の量が少ないほど、乾燥時間は一層速い(一層良い)。本発明の紙基材の態様は、約65%以下の移行インクパーセント(「IT%」)値を与えることができる。本発明の紙基材のいくつかの態様において、IT%値は、約50%以下、例えば、約40%以下、例えば、約30%以下であってよい。
[0076]本発明の目的のために、「印刷斑点」という用語は、印刷可能基材表面にわたって、インク層にむらがあること、一様でないインク吸収などに起因するプリント画像の非一様性を意味する。印刷斑点は、Agfa Model DUOSCANスキャナーを含むC3PATX03 Formation and Mottle Testなどのスキャナーに基づく斑点試験機を用いて測定することができる。試験される印刷可能基材(例えば、紙シート)試料は、最初に、試験インクジェットプリンターで印刷する。試験パターンは、一区画の黒一色の(100%)画像を包含すべきである。その色区画は、約20〜50mmx20〜50mmの正方形である。20分間の待ち時間後、または印刷された画像が完全に乾燥した時点で、印刷された試料を、スキャナー上に配置して、伏せて印刷する。スキャナーは、500ppi(画素/インチ)の解像度で設定する。Verity ソフトウェア(Verity IA LLC, 2114 Sunrise Drive, Appleton, WI 54914)を用いて、スキャナーからの試験データを分析することができる。色区画寸法に基づいて試験するのに適当な寸法を設定する。二つの斑点指数、すなわち、Micro Mottle Index および Macro Mottle Indexを測定することができる。マイクロ斑点指数は、0.1in2の面積内の濃度変動を測定し;マクロ斑点指数は、各々0.1in2の正方形の平均濃度値の濃度変動を測定する。斑点指数値が低いほど、プリント品質は一層良い。
[0089]本発明の目的のために、「Hercules サイジングテスト(Hercules Sizing Test)」または「HST」という用語は、例えば、酸性水溶液の紙を介する浸透への耐性の試験を意味する。HSTは、TAPPI Standard Method 530pm−89の手順を用いて測定することができる。2004年7月20日発行の米国特許第6,764,726号(Yang et al)の開示および内容が、本明細書中にそのまま援用される。HST値は、TAPPI Standard Method 番号T−530pm−89に記載の慣例にしたがって、1%ギ酸インクおよび80%反射率終点を用いて測定する。測定されたHST値は、紙基材中および/または上に存在する紙サイジングの相対レベルを反映している。例えば、より低いHST値(すなわち、約50秒未満のHST値)は、紙基材中に存在する比較的低レベルの紙サイジングを反映している。逆に、より高いHST値(すなわち、約250秒を超えるHST値)は、紙基材中および/または上に存在する比較的高レベルの紙サイジングを反映している。本発明の目的のために、約50秒〜約250秒の範囲内のHST値は、紙基材中および/または上に存在する中間レベルの紙サイジングを反映している中間HST値であると考えられる。測定されたHST値は、更に、双方の内部紙サイジングの双方のレベル、更には、存在する表面紙サイジングのレベルを反映している。しかしながら、製紙において通常用いられる紙サイズ剤の比較的低いレベル(例えば、20lbs/1300ft.2の基準重量を有する紙について約1〜約2lbs/トンまたは約0.04〜約0.08gsm)において、紙基材のHST値は、主に(排他的でないとしても)、表面紙サイズ剤(概して、HST値をこのような低い使用量で最小限に増加させる)よりもむしろ、内部紙サイズ剤(概して、HST値を低い使用量でも大きく増加させる)によって与えられる貢献を反映している。
[0090]本発明の方法およびシステムの態様は、紙表面サイジング機器、機械、装置など上の、多価脂肪酸塩、具体的には、パルミチン酸カルシウムなどの多価C16以上の飽和脂肪酸塩の付着を阻害することであって、ここで、紙基材の1つ以上の表面を、紙表面サイジング組成物、並びに少なくとも約0.1%のレベル(すなわち、1000ppm)の多価カチオンを与えるのに十分な量の多価カチオン源(多価金属乾燥性塩など)で処理することに関する。本発明の方法の態様において、煮沸済み紙表面サイジング組成物であって、約10%を超える煮沸済み表面サイジングデンプン固形分(例えば、約12%を超えるデンプン固形分)および約300ppm以下(例えば、約250ppm以下)のC16以上の飽和脂肪酸を含み、そしてここにおいて、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび約5〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプン(例えば、0〜約90%の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび約10〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプン)を含むものを提供することができる。例えば、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分は、約15〜約85%の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび約15〜約85%の低脂肪酸表面サイジングデンプン(例えば、約30〜約70%の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび約30〜70%の低脂肪酸表面サイジングデンプン)、すなわち、高脂肪酸および低脂肪酸の表面サイジングデンプンの混合物を含んでよい。
[0116]本発明を、それらのいくつかの態様と一緒に、添付の図面に関して十分に記載してきたが、いろいろな変更および修飾が当業者に明らかでありうるということは理解されるはずである。このような変更および修飾は、請求の範囲によって定義されるように、そこから逸脱しない限り、本発明の範囲内に包含されると理解されるはずである。
Claims (25)
- 次の工程:
(a)約10%を超える煮沸済み表面サイジングデンプン固形分、および約300ppm以下のC16以上の飽和脂肪酸を含み、ここで、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約5〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、煮沸済み紙表面サイジング組成物を提供すること;および
(b)紙基材の少なくとも1つの表面を、煮沸済み紙表面サイジング組成物で処理し、それによって、少なくとも1つの表面上に表面サイジングコーティングを与え、ここで、少なくとも1つの表面を、多価カチオン源で、少なくとも約1000ppmのレベルで更に処理すること;
を含む方法。 - 工程(a)の煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、0〜約90%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約10〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、約15〜約85%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約15〜85%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、約30〜約70%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約30〜70%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項3に記載の方法。
- 多価カチオン源を加える前に、煮沸済み紙表面サイジング組成物に一価水酸化物を加え、それによって、全脂肪酸を中和し、かつ一価脂肪酸塩へ変換する工程(c)をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の高脂肪酸表面サイジングデンプンが、1つ以上の表面サイジング非ロウ質穀物デンプンを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の非ロウ質穀物デンプンが、1つ以上の非ロウ質トウモロコシデンプン、および非ロウ質コムギデンプンを含む、請求項6に記載の方法。
- 工程(a)の低脂肪酸表面サイジングデンプンが、1つ以上のタピオカデンプン、およびロウ質穀物デンプンを含む、請求項1に記載の方法。
- 工程(a)の低脂肪酸表面サイジングデンプンが、1つ以上のロウ質トウモロコシデンプン、ロウ質コメデンプン、およびロウ質ジャガイモデンプンを含む、請求項8に記載の方法。
- 工程(b)の多価カチオン源が、多価金属乾燥性塩を含む、請求項1に記載の方法。
- 煮沸済み紙表面サイジング組成物が、約12%を超える煮沸済み表面サイジングデンプン固形分を含む、請求項1に記載の方法。
- 多価カチオン源を導入する前に、煮沸済み紙表面サイジング組成物に一価水酸化物を加え、それによって、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分から遊離した脂肪酸を中和し、かつ一価のC16以上の飽和脂肪酸塩へ変換する工程(c)をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 煮沸済み紙表面サイジング組成物を、約6〜約9のpHへ上昇させる、請求項12に記載の方法。
- 約10%を超える表面サイジングデンプン固形分を含み、ここで、表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約5〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、紙表面サイジング組成物源;
紙表面サイジング組成物中の表面サイジングデンプン固形分を煮沸し、そしてこのようにして、約300ppm以下のC16以上の飽和脂肪酸を遊離する、デンプン煮沸段階;
中和し、かつ煮沸済み紙表面サイジング組成物中の遊離した全脂肪酸を一価脂肪酸塩へ変換する、脂肪酸中和段階;
多価金属乾燥性塩の源;および
紙基材の少なくとも1つの表面を、中和された紙表面サイジング組成物および多価金属乾燥性塩で処理し、ここで、多価金属乾燥性塩が、多価カチオンを少なくとも約1000ppmのレベルで与える量である、紙表面サイジング装置;
を含むシステム。 - 紙表面サイジング組成物中の表面サイジングデンプン固形分が、0〜約95%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約10〜100%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項14に記載のシステム。
- 紙表面サイジング組成物中の表面サイジングデンプン固形分が、約15〜約85%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約15〜約85%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項14に記載のシステム。
- 紙表面サイジング組成物中の表面サイジングデンプン固形分が、約30〜約70%の高脂肪酸表面サイジングデンプン、および約30〜約70%の低脂肪酸表面サイジングデンプンを含む、請求項16に記載のシステム。
- 高脂肪酸表面サイジングデンプン固形分が、1つ以上の表面サイジング非ロウ質穀物デンプンを含む、請求項14に記載のシステム。
- 非ロウ質穀物デンプンが、1つ以上の非ロウ質トウモロコシデンプン、および非ロウ質コムギデンプンを含む、請求項18に記載のシステム。
- 低脂肪酸表面サイジングデンプンが、1つ以上のタピオカデンプン、およびロウ質デンプンを含む、請求項14に記載のシステム。
- 低脂肪酸表面サイジングデンプンが、1つ以上のロウ質トウモロコシデンプン、ロウ質コメデンプン、およびロウ質ジャガイモデンプンを含む、請求項20に記載のシステム。
- 紙表面サイジング組成物源が、約12%を超える表面サイジングデンプン固形分を含む、請求項14に記載のシステム。
- 少なくとも1つの表面を、紙表面サイジング装置において処理する前に、多価金属乾燥性塩を、紙表面サイジング組成物に加える、請求項14に記載のシステム。
- 紙基材が、二つの表面を有し、ここで、各々の表面を、紙表面サイジング組成物および多価金属乾燥性塩で、紙表面サイジング装置において処理する、請求項14に記載のシステム。
- 紙表面サイジング装置が、サイズプレスを含む、請求項14に記載のシステム。
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