JP5503798B2 - 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

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 Download PDF

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Description

[0001]本発明は、概して、紙表面サイジングシステム（paper surface sizing system）において多価Ｃ１６以上の飽和脂肪酸塩の付着を阻害する方法であって、より高いデンプン固形分レベルの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中に１つ以上の低脂肪酸表面サイジングデンプンを（全体的にまたは部分的に）用いることによる方法に関する。更に、本発明は、概して、この方法を実施するための紙表面サイジングシステムに関する。
[0002]印刷に用いられる紙を与えるための慣用的な光沢製紙において、繊維状ウェブは、木材パルプおよび／または合成繊維を、サイズ剤、結合剤、充填剤、顔料等などのいろいろな添加剤と一緒に含んでいてもよい水性固形分混合物から製造することができる。サイズ剤は、主として、水またはインクの過剰の浸透、吸上、拡がり、耐吸取性など、そして特に、得られた紙基材による水またはインクの内部吸収を妨げるのに用いられる。サイジング済み紙基材は、例えば、プリント濃度（print density）の点で、インク中に存在するより多くの染料または顔料が、紙基材によって内部に吸収されるよりもむしろ、紙基材の表面上に残っているという理由で、改善された性質を示すことができる。
[0003]紙基材をサイジングするには、内部紙サイジングおよび表面紙サイジングという二つの基本的な方法が存在する。内部紙サイジングの場合、内部サイズ剤は、繊維状紙基材が成形される前の製紙プロセス中に含有する、加えるなどがなされる。これら内部サイズ剤には、ロジンセッケンサイズ、ロジンエマルジョンサイズ、アルキルケテンダイマー、無水コハク酸アルケニル等が含まれてよい。内部サイズ剤は、製紙プロセス中に生じて、内部サイズ剤の分子が紙基材中にまたはそれによって保持される、固定される、包含される、配向することなどを可能にするこれら内部サイズ剤の反応ゆえに、「反応性サイズ」剤と称することもできる。
[0004]表面紙サイジングの場合、表面サイズ剤は、しばしば、表面サイズ剤を含むサイジング溶液の形で、既に成形された紙基材の１つ以上の、しばしば、双方の表面上にコーティングや適用などされる。このような溶液中に用いられる最も一般的な表面サイズ剤は、煮沸済み（cooked）かまたは改変された（例えば、酸化したまたは酵素変換された）形であってよいデンプンである。この表面デンプンサイジング溶液は、紙基材の１つまたは複数の表面に、サイズプレスと称される装置を用いることによって適用することができる。慣用的なサイズプレスは、二つが隣接し、かつ共同するアプリケーターロールを含み、それらは、ニップを規定するように互いに適切に接近していて、しかも垂直、水平、傾斜などの立体配置であってよい。
[0005]サイズプレス操作中に、サイジングされる紙基材は、サイズプレスの二つのアプリケーターロール間のニップを介して供給される。表面デンプンサイジング溶液は、サイズプレスのニップに対して噴霧して、サイジング溶液の浸水領域または「池（pond）」領域を生じることができ、次に、それが、紙基材がニップを介して通過する時に、紙基材の１つまたは複数の表面をコーティングする、表面上に吸収されるなどする。計量サイズプレスの場合、紙表面サイジング組成物は、紙表面サイジング組成物供給容器から、引取ロールによってアプリケーターロールへ移行することができる。アプリケーターロールへ移行する紙表面サイジング組成物の量は、計量ロッドによって制御することができ、それは、紙基材の１つまたは複数の表面に適用される前に、紙表面サイジング組成物を分散する。
[0006]サイズプレスに加えて、表面デンプンサイジング溶液は、浸漬コーティングやスロット押出などによる他の方法または装置によって、紙基材の１つまたは複数の表面に適用することもできる。浸漬コーティングの場合、紙基材は、一本ロールによってデンプンサイジング溶液の表面より下に輸送することができ、紙基材の１つまたは複数の表面を飽和させた後、飽和した紙基材を絞りロールを介して通過させ、ついで乾燥させる（例えば、空気乾燥機によって）ことによって過剰のデンプンサイジング溶液を除去するようにする。スロット押出の場合、紙基材を、平坦な押し型の押し型リップを介して、極めて接近して通過させて、紙基材の１つの表面にわたって一様に分布したデンプンサイジング溶液の連続薄膜を与え、ついで乾燥（例えば、空気乾燥機によって）後、スロット押出操作を繰り返して、紙基材のもう１つの表面をデンプンサイジング溶液で処理することができる。
[0007]近年、インクジェット印刷法の使用が、急速に増加してきた。インクジェット印刷は、染料または顔料を含むインクの付着した液滴から紙基材上にインク画像を成形する方法である。この印刷法は、高速かつフルカラー印刷を達成することを可能にする。インクジェット印刷の場合、インクの微細液滴は、印刷ノズルから、インク液滴を紙基材に対して向け、その上にこれら液滴を付着させるように高速で噴霧または噴射されて、紙基材上に印刷された画像を与える。
[0008]インクジェット印刷に用いられるインクは、多量の溶媒を含有してよい。顔料を含むインクの場合、そのインクは、顔料エマルジョンの形態であってもよい。インク中の多量の溶媒の存在、またはインク中の顔料エマルジョンの使用は、紙基材の表面上に付着したインク液滴のための乾燥時間を増加させ、こうして、例えば、付着したインク液滴の汚れをもたらすことがありうる。インク乾燥時間は、特に、内部および／または表面サイズ剤で処理された紙基材の１つまたは複数の表面上にインク液滴が付着した時に増加することがありうる。
[0009]インクジェット印刷中の内部／表面サイジング済み紙基材の乾燥時間を減少させるために、紙基材は、乾燥剤で処理することができる。これら乾燥剤には、一価金属乾燥性塩（例えば、塩化ナトリウムなど）、または多価金属乾燥性塩（例えば、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、塩化アルミニウムなど）が含まれてよい。乾燥剤は、しばしば、紙基材の１つまたは複数の表面に、表面サイジング溶液と同時に適用されるが、表面サイジング溶液を紙基材の１つまたは複数の表面に適用後に適用することもできる。乾燥剤は、表面デンプンサイジング溶液中に包含されてよく、次に、それを、紙基材の１つまたは複数の表面に（例えば、サイズプレスのニップにある「池」によって）適用するか、または表面デンプンサイジング溶液とは別個に、紙基材の１つまたは複数の表面に適用することができる。紙基材表面上のこれら金属乾燥性塩の存在は、インクジェットプリンターによって付着したインク液滴中の顔料エマルジョンを不安定にする。生じた顔料エマルジョンの不安定化は、顔料粒子の沈降を引き起こし、このようにして、より速く、かつ改善された乾燥時間を生じる。
[0010]本発明の第一の広い側面によれば、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（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。
[0011] 本発明の第二の広い側面によれば、
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。
（１） 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。
（２） 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、（１）に記載の方法。
（３） 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、（１）に記載の方法。
（４） 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、（３）に記載の方法。
（５） 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、（１）に記載の方法。
（６） 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、（１）に記載の方法。
（７） 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、（６）に記載の方法。
（８） 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、（１）に記載の方法。
（９） 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、（８）に記載の方法。
（１０） 工程（ｂ）の多価カチオン源が、多価金属乾燥性塩を含む、（１）に記載の方法。
（１１） 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、（１）に記載の方法。
（１２） 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、（１）に記載の方法。
（１３） 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、（１２）に記載の方法。
（１４） 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。
（１５） 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、（１４）に記載のシステム。
（１６） 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、（１４）に記載のシステム。
（１７） 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、（１６）に記載のシステム。
（１８） 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、（１４）に記載のシステム。
（１９） 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、（１８）に記載のシステム。
（２０） 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、（１４）に記載のシステム。
（２１） 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、（２０）に記載のシステム。
（２２） 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、（１４）に記載のシステム。
（２３） 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、（１４）に記載のシステム。
（２４） 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、（１４）に記載のシステム。
（２５） 紙表面サイジング装置が、サイズプレスを含む、（１４）に記載のシステム。
[0012]本発明を、添付の図面に関連して記載するが、ここにおいて、
[0013]図１は、紙表面サイジングシステムの態様を示すブロック略図である； [0014]図２は、紙基材の１つまたは双方の表面を紙表面サイジング組成物で処理する方法であって、計量ロッドサイズプレスを用いることを含む方法の態様を示す略図である； [0015]図３は、紙基材の１つまたは双方の表面を紙表面サイジング組成物で処理する方法であって、水平浸水ニップサイズプレスを用いる方法の態様を示す略図である；および [0016]図４は、紙基材の１つまたは双方の表面を紙表面サイジング組成物で処理する方法であって、垂直浸水ニップサイズプレスを用いる方法の態様を示す略図である。
[0017]本発明を記載する前に、いくつかの用語を定義することは好都合である。以下の定義が、本出願を通して用いられるということは理解されるはずである。
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。
[0019]本発明の目的のために、「上部」、「下部」、「面」、「前部」、「正面」、「前方」、「後部」、「後方」、「背面」、「背向（trailing）」、「より上」、「より下」、「左」、「右」、「水平」、「垂直」、「上方」、「下方」などの方向用語は、単に、本発明のいろいろな態様を記載する場合に便宜上用いられる。例えば、図２〜４に示される本発明の態様は、いろいろな方法で方向づけすることができる。
[0020]本発明の目的のために、「印刷可能基材」という用語は、インクジェット印刷法、レーザー印刷法などで印刷することができるいずれかの紙基材を意味する。印刷可能基材には、ウェブ、シート、ストリップなどが含まれていてもよく、連続ロール、不連続シートなどの形態であってもよい。
[0021]本発明の目的のために、「紙基材」という用語は、例えば、充填剤、湿潤紙力増強剤、光学的ブライトニング剤（optical brightening agents）（または蛍光増白剤）などのいずれか他の任意の製紙用添加剤に加えて、紙繊維、内部紙サイズ剤などを含む混合物、構成などから、成形、生成、製造などすることができる繊維状ウェブを意味する。紙基材は、連続ロール、不連続シートなどの形態であってよい。
[0022]本発明の目的のために、「紙充填剤」という用語は、一般的に、製紙において用いられて、紙の単位質量当たりの材料費を減少させる、不透明度を増加させる、平滑性を増加させるなどをすることができる鉱物製品（例えば、炭酸カルシウム、カオリンクレーなど）を意味する。これら鉱物製品は、例えば、約０．５〜約５ミクロンの寸法範囲の微粉にすることができる。
[0023]本発明の目的のために、「未サイジング紙基材」という用語は、紙基材の１つまたは双方の面または表面上に存在する０または実質的に０の紙表面装填量の紙表面サイジング組成物を有する紙基材を意味する。
[0024]本発明の目的のために、「片面サイジング済み紙基材」という用語は、紙基材の双方ではなく１つの面または表面上に存在する表面装填量の紙表面サイジング組成物を有する紙基材を意味する。
[0025]本発明の目的のために、「両面サイジング済み紙基材」という用語は、紙基材の双方の面または表面上に存在する表面装填量の紙表面サイジング組成物を有する紙基材を意味する。
[0026]本発明の目的のために、「光沢紙」という用語は、例えば、紙への印刷および筆記を可能にするために紙を平滑にするようにかつ紙表面上の光沢を増加させるようにカレンダー仕上げを施された紙基材を意味する。例えば、カレンダー仕上げは、まだ粗い紙表面上の平滑表面に型押するために圧力を用いるプロセスを必要とすることがありうる。紙のカレンダー仕上げは、製紙機（オンライン）の最後に、または製紙機（オフライン）とは別個に一連のロールを含んでよい光沢機上で行うことができる。
[0027]本発明の目的のために、「紙表面サイジング組成物」という用語は、最低でも、１つ以上の表面サイジングデンプンを含むそれら組成物を意味する。これら紙表面サイジング組成物は、更に、例えば、炭酸カルシウム顔料成分、プラスチック顔料、基材顔料結合剤、表面サイジングデンプン以外の紙表面サイズ剤、カチオン染料固着剤、溶媒、希釈剤、引掻防止剤、および耐擦傷剤、光学的ブライトニング剤（ＯＢＡ）、脱泡剤、レオロジー改変剤、分散剤、界面活性剤などの他の任意の添加剤を含有してもよい。紙表面サイジング組成物は、水溶液、水性スラリー、コロイド懸濁液、液体混合物、チキソトロープ混合物などとして配合することができる。紙表面サイジング組成物は、例えば、紙表面サイジング組成物で紙基材の１つ以上の表面を処理する前に、１つ以上の多価金属乾燥性塩をそれに加えていてもよい。
[0028]本発明の目的のために、「固形分基準」という用語は、いずれの液体（例えば、水）の不存在下における、紙表面サイジング組成物中に存在するそれぞれの固体材料（例えば、１つまたは複数の表面サイジングデンプン；炭酸カルシウム顔料成分；カチオン染料固着剤；プラスチック顔料、他の表面紙サイズ剤など）、紙表面サイジングコーティングなどの各々の重量百分率を意味する。特に断らない限り、固体材料について本明細書中に与えられるすべての百分率は、固形分基準である。
[0029]本発明の目的のために、「固形分含量」という用語は、組成物などに存在する不揮発性、非液体成分などの（重量）百分率を意味する。
[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。
[0031]本発明の目的のために、「炭酸カルシウム」という用語は、沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）、重質炭酸カルシウム（ＧＣＣ）、改変ＰＣＣおよび／またはＧＣＣなどの、基材顔料として用いることができるいろいろな炭酸カルシウムを意味する。
[0032]本発明の目的のために、「沈降炭酸カルシウム（ＰＣＣ）」という用語は、沈降反応によって製造することができ、かつ基材顔料として用いることができる炭酸カルシウムを意味する。ＰＣＣは、ほとんど完全に、ＣａＣＯ３の方解石結晶形を含んで成ることができる。方解石結晶は、製造条件に依存して、いくつか異なった巨視的形状を有することができる。沈降炭酸カルシウムは、水酸化カルシウムの水性スラリー（「石灰乳」）の二酸化炭素（ＣＯ２）ガスでの炭酸塩化によって製造することができる。ＰＣＣを得るための出発物質は、石灰石を含んでよいが、か焼して（すなわち、加熱してＣＯ２を追い出して）焼成石灰ＣａＯを生じてもよい。水は、石灰を「消化する」ように加えてよく、次に、Ｃａ（ＯＨ）２の懸濁液である得られた「石灰乳」を、ＣＯ２ガスの気泡に暴露する。ＣＯ２の添加中の冷温は、菱面体（角形）ＰＣＣ粒子を生じる傾向がある。ＣＯ２添加中のより暖かい温度は、偏三角面体（ロゼット形）ＰＣＣ粒子を生じる傾向がある。どちらの場合も、反応の終わりは、石灰乳が、有効にＣａＣＯ３へ変換された場合の最適ｐＨで、ＣＯ２濃度が、懸濁液を酸性にし、かつそれをある程度再溶解させるのに十分に高くなる前に生じる。ＰＣＣが、何日間も継続して撹拌または貯蔵されない場合、微量よりも多いポリホスフェートのようなアニオン分散剤を加えることが必要でありうる。湿潤ＰＣＣは、弱いカチオンコロイド電荷を有することがありうる。一方で、乾燥ＰＣＣは、分散剤が用いられたどうかに依存して、陰電荷を有することで、ほとんどの重質ＣａＣＯ３生成物と同様でありうる。炭酸カルシウムは、三つの異なった結晶形態、すなわち、熱力学的に不安定であるバテライト形態；事実上、最も安定で且つ最も豊富である方解石形態；および通常の周囲温度・圧力条件下において準安定であるが、高温で方解石へ変換することがありうるアラゴナイト形態で、水溶液から沈降させることができる。アラゴナイト形態は、凝集していてよいかまたは未凝集であってよい、長く薄い針状結晶として結晶する斜方晶系形状を有する。方解石形態は、いくつか異なった形状で存在することができるが、最も一般的に見出されるのは、凝集していてよいかまたは未凝集であってよい、結晶を有する菱面体形状；および概して未凝集である結晶を有する偏三角面体形状である。
[0033]本発明の目的のために、炭酸カルシウム顔料に関する「低粒状表面積」という用語は、約３０メートル平方／グラム（meters square per gram）（以下、「ｍｓｇ」）またはそれ未満、例えば、約５〜約３０ｍｓｇ、より典型的に、約８〜約１６ｍｓｇのＢＥＴ比表面積を意味する。
[0034]本発明の目的のために、炭酸カルシウム顔料に関する「高粒状表面積」という用語は、約３０メートル平方／グラム（以下、「ｍｓｇ」）より大きい、例えば、約３０〜約２００ｍｓｇ、より典型的に、約５０〜約１２０ｍｓｇのＢＥＴ比表面積を意味する。
[0035]本発明の目的のために、「基材顔料結合剤」という用語は、紙表面サイジング組成物、コーティングなどの基材顔料結合強度を改善するのに用いることができる紙基材用結合剤を意味する。基材顔料結合剤は、親水性であってよい。適する基材顔料結合剤には、合成または天然に存在するポリマー（または異なったポリマーの組み合わせ）、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、タンパク質性接着剤、例えば、カゼインまたはダイズタンパク質など；メチルセルロース、エチルセルロースなどの改変セルロース誘導体；スチレンブタジエンゴムラテックス、アクリルポリマーラテックス、ポリ酢酸ビニルラテックス、スチレンアクリルコポリマーラテックスなどのポリマーラテックス、またはそれらの組み合わせが含まれてよい。基材顔料結合剤は、更に、表面サイジング済み印刷可能基材の乾燥時間を改善するために、かつ紙表面サイジングプロセス中の印刷可能基材の加工性を改善するために、結合剤としてのラテックスを実質的に非含有であってよい。
[0036]本発明の目的のために、「実質的に非含有」という用語は、紙表面サイジング組成物、紙表面サイジングコーティングなどの特定の成分を約０．１重量％未満有する紙表面サイジング組成物、紙表面サイジングコーティングなどを意味する。
[0037]本発明の目的のために、「紙サイジングのレベル」という用語は、特に断らない限り、紙基材中および／または上に存在する紙サイジングレベルを意味することができ、そして内部サイジング、表面サイジング、または内部サイジングおよび表面サイジング双方を含んでよい。
[0038]本発明の目的のために、「内部サイジング」という用語は、繊維状紙基材が成形される前の製紙プロセス中に含有される、加えられるなどする内部サイズ剤ゆえの、紙基材中に存在する紙サイジングを意味する。内部紙サイズ剤は、概して、紙基材と反応することによって紙基材中への水または他の液体の浸透に耐えて、紙基材をより疎水性にする。代表する内部紙サイズ剤には、例えば、アルキルケテンダイマー、無水コハク酸アルケニルなどが含まれてよい。
[0039]本発明の目的のために、「表面サイジング」という用語は、成形された繊維状紙基材の表面上に適用される、表面に加えられるなどする表面サイズ剤ゆえの、紙基材上に存在する紙サイジングを意味する。紙表面サイズ剤は、概して、より疎水性の薄膜で紙基材を覆うことによって紙基材中への水または他の液体の浸透に耐える。代表する表面紙サイズ剤には、例えば、１つ以上の表面サイジングデンプン、スチレン無水マレイン酸コポリマー、スチレンアクリレートなどが含まれてよい。
[0040]本発明の目的のために、「表面サイジングデンプン」という用語は、１つ以上の天然デンプン（すなわち、トウモロコシ（maize（corn））、コムギ、コメ、ジャガイモ、タピオカなどの植物源から得られる未改変デンプン）であって、穀物デンプン（例えば、トウモロコシデンプン、コムギデンプン、コメデンプン、ジャガイモデンプン、オートムギデンプン、ライムギデンプン、オオムギデンプン、ミレット・ソルガム（millet sorghum）デンプンなど）、および非穀物デンプン（例えば、タピオカデンプンなど）などのもの；改変天然デンプン（例えば、エチル化デンプン、酸化デンプンなど）；またはそれらの組み合わせを含む、紙基材用表面サイズ剤を意味する。改変デンプンは、紙サイジングデンプン技術分野において知られている１つ以上の化学処理によって、例えば、いくつかの−ＣＨ２ＯＨ基を−ＣＯＯＨ基へ変換する酸化などによって得ることができる。いくつかの場合、改変デンプンは、少量のアセチル基を有してよい。あるいは、デンプンを化学的に改変して、それをカチオン（すなわち、カチオンデンプン）、または両性（すなわち、両性デンプン）、すなわち、カチオンおよびアニオン双方の電荷を有するものにすることができる。改変デンプンには、更に、いくつかの−ＯＨ基を、例えば、−ＯＣＨ２ＣＨ２ＯＨ基（すなわち、ヒドロキシエチル化デンプン）、−ＯＣＨ２ＣＨ３基（すなわち、エチル化デンプン）、−ＯＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ基（すなわち、プロピル化デンプン）などで置き換えることによって、デンプンエーテルまたはヒドロキシアルキル化デンプンへ変換されたデンプンが含まれてよい。
[0041] 本発明の目的のために、「高脂肪酸表面サイジングデンプン」という用語は、煮沸時に、実質的レベルの脂肪酸、特に、飽和脂肪酸を遊離するそれら表面サイジングデンプンを意味する。このような高脂肪酸表面サイジングデンプンは、（全デンプン固形分に基づき）例えば、約１％までと同程度の全脂肪酸（すなわち、遊離した全ての飽和および不飽和脂肪酸）、例えば、約０．８％と同程度までの全脂肪酸を遊離することができる。これら遊離した全脂肪酸は、（全デンプン固形分に基づき）約０．６％までと同程度の全飽和脂肪酸（すなわち、遊離した全ての飽和脂肪酸）、例えば、約０．５％と同程度までの全飽和脂肪酸を含んでよい。これら遊離した全飽和脂肪酸は、（全デンプン固形分に基づき）例えば、約０．４％までと同程度のＣ１６以上の飽和脂肪酸、例えば、約０．３％と同程度までのＣ１６以上の飽和脂肪酸を含んでよい。代表する高脂肪酸表面サイジングデンプンには、非ロウ質トウモロコシデンプン、非ロウ質コムギデンプン、非ロウ質コメデンプン、非ロウ質ジャガイモデンプン、非ロウ質オートムギデンプン、非ロウ質ライムギデンプン、非ロウ質オオムギデンプン、非ロウ質ミレット・ソルガムデンプン（non-waxy millet sorghum starch）などの非ロウ質穀物デンプンが含まれてよい。このような非ロウ質穀物デンプンは、実質的量のアミロース（例えば、アミロースおよびアミロペクチンの全量に対して少なくとも約２５％のアミロース）を含むデンプン固形分を含み、そして煮沸時に、（タピオカまたはロウ質（waxy：ワキシー）穀物デンプンなどの低脂肪酸デンプンに対して）実質的量の脂肪酸、特に、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を遊離する。
[0042]本発明の目的のために、「低脂肪酸表面サイジングデンプン」という用語は、煮沸時に、実質的レベルの脂肪酸、特に、飽和脂肪酸を遊離しないそれら表面サイジングデンプンを意味する。例えば、煮沸時に、低脂肪酸表面サイジングデンプンは（全デンプン固形分に基づき）、高脂肪酸表面サイジングデンプンによって遊離する全（例えば、飽和）脂肪酸の約２０〜約５０％だけを遊離する傾向がある。遊離する全（例えば、飽和）脂肪酸の範囲は、含まれる特定の低脂肪酸表面サイジングデンプンに依存して変動することがあり、タピオカ、ロウ質コメ、ロウ質トウモロコシなどの表面サイジングデンプンは、全（飽和）脂肪酸範囲の下限であるが、ロウ質オオムギデンプン、ロウ質ミレット・ソルガムデンプンなどの表面サイジングデンプンは、全（例えば、飽和）脂肪酸範囲の上限である傾向がある。煮沸時に、これら低脂肪酸表面サイジングデンプンは、（全デンプン固形分に基づき）例えば、約０．５％以下の全脂肪酸、例えば、約０．４％以下の全脂肪酸を遊離することができる。煮沸時に、これら低脂肪酸表面サイジングデンプンは、更に、（全デンプン固形分に基づき）例えば、約０．３％以下の（Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を含めた）全飽和脂肪酸、例えば、約０．２％以下の全飽和脂肪酸を遊離する。代表する低脂肪酸表面サイジングデンプンには、タピオカデンプンなどの非穀物デンプン；ロウ質トウモロコシデンプン、ロウ質コメデンプン、ロウ質ジャガイモデンプン、ロウ質コムギデンプン、ロウ質オートムギデンプン、ロウ質ライムギデンプン、ロウ質オオムギデンプン、ロウ質ミレット・ソルガムデンプンなどのロウ質穀物デンプンが含まれてよい。タピオカデンプンなどの非穀物デンプンおよびロウ質穀物デンプンは、主としてアミロペクチンおよび最小限のアミロース（例えば、アミロペクチンおよびアミロースの全量に対して少なくとも約８０％のアミロペクチンおよび約２０％未満のアミロース）を含むデンプン固形分を含み、そして煮沸時に、（非ロウ質穀物デンプンなどの高脂肪酸デンプンに対して）実質的により少ない量（例えば、全デンプン固形分に基づき約０．２％未満）の脂肪酸、特に、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を遊離する。
[0043]本発明の目的のために、「Ｃ１６以上の飽和脂肪酸」という用語は、１６個またはそれ以上の炭素原子を有する脂肪酸を意味する。これらＣ１６以上の飽和脂肪酸には、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸など、およびこのような飽和脂肪酸の混合物が含まれてよい。
[0044]本発明の目的のために、「一価飽和脂肪酸塩」という用語は、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を含めた飽和脂肪酸と一価水酸化物の反応によって形成される塩を意味する。
[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。
[0046]本発明の目的のために、「多価飽和脂肪酸塩」という用語は、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を含めた飽和脂肪酸またはこのような飽和脂肪酸のそれぞれの一価塩と、多価カチオンの組み合わせ、反応などから（例えば、多価金属乾燥性塩から）形成される塩を意味する。
[0047]本発明の目的のために、「デンプン煮沸（starch cooking）」という用語は、デンプン（例えば、デンプン顆粒）を、水をデンプン顆粒に浸透可能にする十分な温度に加熱し、このようにして、これら煮沸済み顆粒（cooked granules）を膨潤させて、煮沸済みデンプン固形分（cooked starch solids）のゲル化ペーストまたは溶液を与えることを意味する。デンプン煮沸は、バッチかまたは連続方式で、例えば、直接蒸気噴射、熱交換器による循環などを用いて、デンプンを、例えば、約８８℃〜約９３℃で約２０〜約３０分間などの、約８５℃〜約１００℃の範囲内の温度で少なくとも約２０分間加熱することによって行うことができる。本明細書中において有用でありうるデンプン煮沸の概説については、本明細書中にその内容および開示がそのまま援用される（G. A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2ndEdition, 1992)、２８６〜８７頁を参照されたい）。
[0048]本発明の目的のために、「脂肪酸中和」という用語は、煮沸済みデンプン（cooked starch）から遊離した脂肪酸を含む紙表面サイジング組成物に、一価水酸化物を加えて、紙表面サイジング組成物のｐＨを約９のｐＨ、例えば、約６〜約９の範囲内（例えば、約６．５〜約８）のｐＨに上昇させることによって、これら遊離した脂肪酸を中和することを意味する。中和の結果として、これら遊離した脂肪酸は、全体としてまたは少なくとも部分的に、一価脂肪酸塩へ変換される。中和は、デンプンの煮沸を容易にするために、および粘度調節のために、過硫酸アンモニウム（ＡＰ）などの酸性化合物を用いる場合に必要とされることもありうる。
[0049]本発明の目的のために、「多価Ｃ１６以上の飽和脂肪酸塩の付着を阻害する」という用語は、紙表面サイジング機器または紙表面サイジング装置上に、このような脂肪酸塩の付着を阻害すること、最小限にすること、減少させること、排除すること、妨げることなどを意味する。それら方法およびシステムの態様は、このような付着を阻害して、紙表面サイジング機器または紙表面サイジング装置上のこのような脂肪酸塩の存在が、例えば、約４００ｐｐｍ未満（例えば、約３００ｐｐｍ未満）であるようにすることができる。
[0050]本発明の目的のために、「紙表面サイジング機器」という用語は、紙表面サイジングシステムにおいて用いられるいずれかの機器を意味する。このような機器には、紙表面サイジング装置（paper sizing devices）、デンプン煮沸器（starch cookers）、脂肪酸中和装置などが含まれてよい。
[0051]本発明の目的のために、「紙表面サイジング装置」という用語は、紙表面サイジング組成物を、紙基材の１つ以上の面または表面に処理する、適用する、コーティングなどするのに用いることができるそれら装置、器具、機械などを意味する。紙表面サイジング装置には、エアナイフコーター、ロッドコーター、ブレードコーター、サイズプレス、ディップコーター、スロット押出コーターなどが含まれてよい。本明細書中において有用でありうるサイズプレス、コーターなどの概説については、本明細書中にその内容および開示がそのまま援用される（G. A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2ndEdition, 1992)、２８３〜９４頁を参照されたい）。サイズプレスには、パドルサイズプレス、計量サイズプレスなどが含まれてよい。本明細書中において有用でありうるサイズプレスの概説については、本明細書中にその内容および開示がそのまま援用される（G. A. Smook, Handbook for Pulp and Paper Technologists (2ndEdition, 1992)、２８３〜８５頁を参照されたい）。
[0052]本発明の目的のために、紙表面サイジング組成物に関して「処理すること」という用語は、加えること、付着させること、適用すること、噴霧すること、コーティングすること、塗ること（daubing）、拡げること、こすりつけること（wiping）、軽打すること（dabbing）、浸漬することなどを含んでよい。
[0053]本発明の目的のために、「紙基材表面被覆率」という用語は、処理されている紙基材のある一定の面または表面上に存在する紙表面サイジング組成物の量を意味する。紙基材表面被覆率は、紙基材１平方メートル当たりの組成物のグラム（以下、「ｇｓｍ」と称する）によって定義することができる。
[0054]本発明の目的のために、「紙基材の１つまたは複数の表面上に主に残っている」という用語は、主として、紙基材の表面上に残っているが、紙基材の内部によって、または紙基材の内部中に吸収されていない紙表面サイジング組成物またはコーティングを意味する。
[0055]本発明の目的のために、「浸水ニップサイズプレス」という用語は、「パドルサイズプレス」とも称される浸水ニップ（池）を有するサイズプレスを意味する。浸水ニップサイズプレスには、垂直サイズプレス、水平サイズプレスなどが含まれてよい。
[0056]本発明の目的のために、「計量サイズプレス」という用語は、紙基材面または表面上の付着した、適用されたなどの紙表面サイジング組成物を拡げる、計量するなどするための成分を含有するサイズプレスを意味する。計量サイズプレスには、ロッド計量サイズプレス、ゲート付きロール計量サイズプレス、ドクターブレード計量サイズプレスなどが含まれてよい。
[0057]本発明の目的のために、「ロッド計量サイズプレス」という用語は、ロッドを用いて、紙表面サイジング組成物を紙基材表面上に拡げる、計量などをする計量サイズプレスを意味する。ロッドは、紙基材に対して固定されているか、または可動性であってよい。
[0058]本発明の目的のために、「ゲート付きロール計量サイズプレス」という用語は、ゲート付きロール、トランスファーロール、ソフトアプリケーターロールなどを用いることができる計量サイズプレスを意味する。ゲート付きロール、トランスファーロール、ソフトアプリケーターロールなどは、紙基材に対して固定されてるか、紙基材に対して回転などしてよい。
[0059]本発明の目的のために、「ドクターブレード計量サイズプレス」という用語は、ドクターブレードを用いて、紙表面サイジング組成物を紙基材表面上に拡げる、計量などをすることができる計量プレスを意味する。
[0060]本発明の目的のために、「金属乾燥性塩」という用語は、インクジェット印刷法によって、印刷可能基材上に付着または印刷されたインクの乾燥時間を改善することができるそれら金属塩を意味する。これら金属乾燥性塩は、１つ以上の多価金属乾燥性塩を含み、そして更に、１つ以上の一価金属乾燥性塩を含んでもよい。これら金属塩の対アニオンには、例えば、塩化物、臭化物、酢酸塩、重炭酸塩、硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩、水酸化物、ケイ酸塩、塩化水素酸塩などが含まれてよい。金属乾燥性塩は、例えば、約１〜約６０％（例えば、約１０〜約４０％）の多価金属乾燥性塩を含む水溶液として与えることができる。
[0061]本発明の目的のために、「多価金属乾燥性塩」という用語は、カルシウム塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩などの、カチオン部分が、２以上の陽電荷を有する多価カチオン（例えば、カルシウムカチオン、マグネシウムカチオン、アルミニウムカチオンなど）であるそれら金属乾燥性塩であり、水溶性であるものを意味する。適する多価金属乾燥性塩（例えば、二価塩、三価塩など）には、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、亜硫酸マグネシウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化水素酸アルミニウム、硫酸アルミニウムナトリウム、塩化バナジウムなどの１つ以上が含まれてよい。
[0062]本発明の目的のために、「一価金属乾燥性塩」という用語は、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩などの、カチオン部分が、１の陽電荷を有する一価カチオン（例えば、ナトリウムカチオン、カリウムカチオン、リチウムカチオンなど）であるそれら金属乾燥性塩を意味する。適する一価金属乾燥塩には、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、酢酸カリウム、炭酸カリウム、重炭酸カリウム、水酸化カリウム、ケイ酸カリウム、硫酸カリウム、亜硫酸カリウム、硝酸カリウム、臭化カリウム、塩化リチウム、酢酸リチウム、炭酸リチウム、重炭酸リチウム、水酸化リチウム、ケイ酸リチウム、硫酸リチウム、亜硫酸リチウム、硝酸リチウム、臭化リチウムなどの１以上が含まれてよい。
[0063]本発明の目的のために、「カチオン染料固着剤」という用語は、インクジェット印刷法によって印刷されたインクを固着させる、捕捉などを補助することができ、耐水堅牢性を含めた他の性質を与えることができるそれらカチオン化合物（例えば、窒素含有化合物）またはこのような化合物の混合物を意味する。これらカチオン染料固着剤には、１つ以上の第四級アンモニウム官能基を含有する化合物、オリゴマー、およびポリマーが含まれてよいし、アニオン染料と複合体を形成可能であるカチオン水溶性ポリマーが含まれてよい。このような官能基は、広く異なっていてよく、それには、置換および未置換のアミン、イミン、アミド、ウレタン、第四級アンモニウム基、ジシアンジアミド、グアナジン、ビグアニドなどが含まれてよい。このような化合物を代表するものは、ポリアミン、ポリエチレンイミン、ジアリルジメチルアンモニウムクロリド（ＤＡＤＭＡＣ）のポリマーまたはコポリマー、ビニルピロリドン（ＶＰ）と第四級化ジエチルアミノエチルメタクリレート（ＤＥＡＭＥＭＡ）のコポリマー、ポリアミド、ポリヘキサメチレンビグアニド（ＰＨＭＢ）、カチオンポリウレタンラテックス、カチオンポリビニルアルコール、ポリアルキルアミンジシアンジアミドコポリマー、アミングリシジル付加ポリマー、ポリ［オキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレン（ジメチルイミノ）エチレン］ジクロリドなど、またはそれらの組み合わせである。これらカチオン染料固着剤には、１００，０００以下、例えば、約５０，０００以下、例えば、約１０，０００〜約５０，０００の分子量を有する低〜中位の分子量のカチオンポリマーおよびオリゴマーが含まれてよい。このような材料を代表するものは、所望の範囲内の分子量を有するポリアルキルアミンジシアンジアミドコポリマー、ポリ［オキシエチレン（ジメチルイミノエチレン（ジメチルイミノエチレン］ジクロリドおよびポリアミンである。本明細書中において適するカチオン染料固着剤には、ポリアルキルアミンジシアンジアミドコポリマー、ポリ［オキシエチレン（ジメチルイミノ）エチレン（ジメチルイミノ）エチレン］ジクロリドなどの低分子量カチオンポリマー、例えば、低分子量ポリアルキルアミンジシアンジアミドコポリマーが含まれてよい。本明細書中にその開示および内容がそのまま援用される（２００４年７月２０日発行の米国特許第６，７６４，７２６号（Yang et al）を参照されたい）。
[0064]本発明の目的のために、「不透明度」という用語は、後続シート上、または背面に印刷されたプリント画像などのものを隠して、例えば、透き通し（show-through）などを最小限にする、妨げるなどする紙の能力を意味する。本明細書中で用いられる紙基材の不透明度は、例えば、ＴＡＰＰＩ不透明度および透き通しに関して測定することができる。ＴＡＰＰＩ不透明度は、Ｔ４２５ｏｍ−９１によって測定することができる。
[0065]本発明の目的のために、「紙平滑性」という用語は、紙表面が、紙の深さ、紙幅、その平坦な表面からの逸脱数などによって影響されるように、平坦、または実質的に平坦な表面からそれる程度を意味する。本明細書中で用いられる紙基材の紙平滑性は、例えば、Parker Print Smoothnessに関して測定することができる。Parker Print Smoothness は、ＴＡＰＰＩ試験法Ｔ５５５ｏｍ−９９によって測定することができる。
[0066]本発明の目的のために、「プリント品質」という用語は、印刷可能基材上の印刷された画像の外観、様子（look）、形態などに影響を与える、影響を及ぼす、調節などすることができるそれらの因子、特徴、特性などを意味する。紙基材のプリント品質は、例えば、（１）プリント濃度；（２）プリントコントラスト；（３）乾燥時間；（４）縁尖鋭さ；（５）色域；（６）色濃度；（７）プリント光沢；（８）印刷斑点；および（９）色対色ブリード（color-to-color bleed）の１つ以上に関して測定することができる。本発明の目的のために、紙基材のプリント品質は、本明細書中において、紙基材のプリント濃度、乾燥時間、および接線の鋭さ(edge acuite)を測定することによって主に決定される。
[0067]本発明の目的のために、「プリント濃度」という用語は、紙シート上に印刷された画像の吸光性を測定する反射率濃度計（X-Rite, Macbeth. Etc.）を用いることによって測定される光学濃度（「ＯＤ」）を意味する。例えば、プリント濃度が高いほど、プリント画像は暗く見えることがありうる。より高いプリント濃度は、更に、より高いコントラスト、観察するのにより鮮鋭な画像などを与える。プリント濃度は、本明細書中において、黒プリント濃度（すなわち、黒色である画像のプリント濃度）に関して測定される。黒プリント濃度を測定する方法は、紙シート上の黒色一色の区画を印刷後、光学濃度を測定することを包含する。紙シート上の黒色一色の区画を印刷するのに用いられるプリンターは、Hewlett-Packard製の＃４５（ＨＰ製品番号５１６４５Ａ）黒インクジェットカートリッジ（またはその均等物）を用いるＨＰ Deskjet ６１２２（またはその均等物）である。Plain Paper型およびFast Normalプリント品質プリントモードの初期設定は、紙シート上の黒色一色の区画を印刷する場合に用いられる。６ｍｍの開口部を有するＸ−Rite model ５２８分光濃度計を用いて、紙シート上の印刷された黒色一色の区画の光学濃度を測定して、黒色プリント濃度値を与えることができる。用いられる黒色プリント濃度測定の設定は、視感色、ステータスＴ、および絶対濃度モードである。概して、黒色顔料に許容しうる黒色プリント濃度（「ＯＤＯ」）値は、ＨＰデスクトップインクジェットプリンターの標準的なプリントモード（普通紙、標準）を使用時、および最も一般的な黒色顔料インク（＃４５インクジェットカートリッジの均等物）を使用時、少なくとも約１．４５である。本発明の紙基材のいくつかの態様は、少なくとも約１．５０、例えば、少なくとも約１．６０の黒色プリント濃度（ＯＤＯ）値を示すことができる。この黒色プリント濃度試験を行う方法を記載している、共通に譲渡された２００７年４月１９日発行の米国特許出願第２００７／００８７１３４号（Koenig 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。
[0068]本発明の目的のために、「プリントコントラスト」という用語は、印刷区域と未印刷区域との間のプリント濃度の差を意味する。
[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。
[0070]本発明の目的のために、「インクトランスファー」という用語は、印刷可能基材、例えば、印刷可能紙シートの乾燥時間を決定する試験を意味する。「インクトランスファー」は、本明細書中において、ローラーで回転後に移行した光学濃度の量として定義され、そしてローラーで回転後に印刷可能基材（例えば、紙シート）の未印刷部分に移行した光学濃度の百分率として表される。その方法は、２０ｌｂｓ／１３００ｆｔ．２の基準重量を有する紙上の一色の着色区画を印刷し、印刷後の一定量の時間、すなわち、５秒間待った後、紙シートの印刷部分が未印刷部分に接触するように半分に折り、そして例えば、Chem Instruments, Inc., Mentor, Ohio, USA製のローラー商品番号ＨＲ−１００のような４．５ｌｂハンドローラーで回転させることを包含する。光学濃度は、反射率濃度計（X-Rite, Macbeth. Etc.）により、その区画の移行（ＯＤＴ）部分、非移行（ＯＤＯ）部分、および未画像の区域（ＯＤＢ）で読み取る。移行パーセント（「ＩＴ％」）は、ＩＴ％＝［（ＯＤＴ−ＯＤＢ）／（ＯＤＯ−ＯＤＢ）］ｘ１００として定義される。インクトランスファー試験を行う方法を記載している、共通に譲渡された２００７年４月１９日発行の米国特許出願第２００７／００８７１３４号（Koenig 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。
[0071]本発明の目的のために、「接線の鋭さ（edge acuity）（ＥＡ）」という用語は、印刷された画像（例えば、印刷された線）の接線の鮮鋭さ（または雑さ（raggedness））の程度を意味する。接線の鋭さ（ＥＡ）は、ＱＥＡ Personal Image Analysis System（Quality Engineering Associates, Burlington, Mass.）、ＱＥＡ ScannerlAS、または ImageXpert ＫＤＹカメラ基材システムなどの計測器によって測定することができる。これら計測器は全て、試料の拡大ディジタル画像を集め、そして画像分析によってＥＡ値を計算する。ＥＡ値（「接線の雑さ」としても知られる）は、ＩＳＯ方法１３６６０において定義される。この方法は、１．２７ｍｍ以上の長さの実線を印刷し、そして少なくとも６００ｄｐｉの解像度で試料採取することを包含する。計測器は、その線の境界近くの各々の画素の暗さに基づく接線の場所を計算する。接線境界は、基材反射率係数（明領域、Ｒｍａｘ）〜画像反射率係数（暗領域、Ｒｍａｘ）の６０％転移点として、式Ｒ６０＝Ｒｍａｘ−６０％（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）を用いて定義することができる。次に、接線の雑さを、線の接線境界に合わせた線から、合わせた線に垂直に計算される残余の標準偏差として定義することができる。本発明の紙基材のいくつかの態様について、ＥＡ値は、約１５未満、例えば、約１２未満、約１０未満（例えば、約８未満）などであってよい。接線の鋭さ（ＥＡ）値を測定する方法を記載している、共通に譲渡された２００７年４月１９日発行の米国特許出願第２００７／００８７１３４号（Koenig 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。
[0072]本発明の目的のために、「色域」という用語は、いずれかの色再現システムにおいて可能な色の全集合を意味し、完全な部分集合の色によって定義することができる。より高い色域値は、より鮮明なカラープリント品質を示す。色域は、白（未印刷領域）、シアン、マゼンタ、黄、赤、緑、青および黒を含めた一連の色区画のＣＩＥ Ｌ＊、ａ＊、ｂ＊を測定し、そしてこれら測定値から適する色域を計算することによって得ることができる。ＣＩＥ Ｌ＊は、白色度を示す。Ｌ＊の値は、（黒を示す）ゼロ〜（白または完全反射性拡散体を示す）１００であってよい。ａ＊の値は、緑／赤の程度を示す。正のａ＊は、赤であり、負のａ＊は、緑である。正のｂ＊は、黄であり、負のｂ＊は、青である。ＣＩＥ Ｌ＊値、ａ＊値、およびｂ＊値は、Ｘ−Rite ５２８により、Ｄ６５光源および１０度視角を用いて測定することができる。
[0073]本発明の目的のために、「色の豊かさ（color richness）」という用語は、高いプリント濃度値および高い色域値を有するより鮮明なまたは刺激的な（vibrant）カラープリントを意味する。
[0074]本発明の目的のために、「光沢」という用語は、入射光の若干の部分を鏡面角で反射する紙の能力を意味する。光沢は、紙検体の表面から、設定角で、例えば、７５度光沢の場合などの（およびＴＡＰＰＩ試験法Ｔ４８０ｏｍ−９２によって測定されるような）７５度で鏡面反射する光の量の測定に基づくことができる。
[0075]本発明の目的のために、「プリント光沢」という用語は、印刷された紙基材で行われる光沢測定を意味する。
[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。
[0077]本発明の目的のために、「色対色ブリード」という用語は、紙上の１つの色インクの別の色インク中への拡がりを意味し、それは、着色原本の解像度および着色バックグラウンド上の線を減少させることがありうる。例えば、青色および黒色のバーは、黄色バックグラウンド上に印刷することができる。緑色および黒色バーは、マゼンタ色バックグラウンド上に印刷することができ、そして赤色および黒色バーは、シアン色バックグラウンド上に印刷することができる。ブリッジング（bridging）（または隣接する色バーへの中間点を超える色侵入）を伴わない二つの色バーの間のミクロンでの最小距離を、色対色ブリード指数として記録する。言い換えると、色対色ブリードの値が小さいほど、プリント品質は一層良い。調べることができる距離には、５０ミクロン、１００ミクロン、１５０ミクロン、３００ミクロンなどが含まれる。本発明のいくつかの態様において、試験距離は、ブリッジング（ブリード）が起こる前に、１５０ミクロンまたはそれ未満に達することができ、それは、「良好な」色対色ブリード特性と考えることができる。
[0078]本発明の目的のために、「デジタル印刷」という用語は、印刷可能基材、例えば、紙上に、デジタル画像を再現すること、形成すること、生成すること、与えることなどを意味する。デジタル印刷には、レーザー印刷、インクジェット印刷などが含まれてよい。
[0079]本発明の目的のために、「レーザー印刷」という用語は、レーザービームを用いて、例えば、光伝導体ドラム上の潜像を生成する、形成する、生じるなどすることができるデジタル印刷技術、方法、装置などを意味する。レーザービームの光は、その後、ドラム上の電荷を生じることができ、次に、それが、反対電荷を有するトナーを収集することができる。次に、このトナーは、紙へ移行することができ、そして得られたプリント画像を印刷可能基材へ、例えば、フューザー（fuser）によって生成する、形成する、生じるなどすることができる。
[0080]本発明の目的のために、「電子写真記録法」という用語は、ゼログラフィまたは電子写真によって、紙などの印刷可能基材上に画像を記録する方法を意味する。電子写真法の場合、画像は、しばしば、印刷可能基材の１つの表面または面に付着しているトナー粒子によってｃの上に形成された後、その印刷可能基材の１つの表面または面に、例えば、加熱することによって熱固着および／または融着する。電子写真記録の場合、印刷可能基材は、二つの比較的平滑または平坦な面または表面を有してよいし、または質感のある、一様でないまたは非平滑／非平坦である１つの面または表面を有してよく、もう一方の面または表面は、比較的平滑または平坦である。
[0081]本発明の目的のために、「インクジェット印刷」という用語は、紙基材などの印刷可能基材上に、液体インクの小さな液滴をプリンターノズルを介して印刷可能基材上に噴霧すること、噴射することなどによって画像を形成することができるデジタル印刷技術、方法、装置などを意味する。インク液滴の寸法（例えば、より小さい寸法）、正確な位置などは、より高品質のインクジェットプリントを与えることができる。インクジェット印刷には、連続インクジェット印刷、ドロップオンデマンド（drop-on-demand）インクジェット印刷などが含まれてよい。
[0082]本発明の目的のために、「液体」という用語は、使用温度（例えば、室温）において分散する傾向がほとんどまたは全くなく、かつ比較的高い圧縮性で、容易に流動性でありうる非気体流動組成物、化合物、物質などを意味する。
[0083]本発明の目的のために、紙表面サイジング組成物に関して「粘度」という用語は、Brookfield粘度を意味する。Brookfield粘度は、Brookfield粘度計によって、１５０°Ｆにおいて、＃５スピンドルを１００ｒｐｍで用いて測定することができる。
[0084]本発明の目的のために、「プリンター」という用語は、レーザープリンター、インクジェットプリンター、電子写真記録装置（例えば、複写機）、スキャナー、ファクシミリ機などを含めた、紙シートなどの印刷可能基材上の画像を印刷するいずれかの装置を意味する。
[0085]本発明の目的のために、「プリンター顔料」という用語は、インク（例えば、インクジェットプリンターなどによって用いられる）、およびトナー（例えば、レーザープリンター、エレクトログラフ記録装置などによって用いられる）のどちらも意味することができる。
[0086]本発明の目的のために、「インク」という用語は、インクジェットプリンターによって用いられるプリンター顔料を意味する。インクという用語には、染料基剤インクおよび／または顔料基剤インクが含まれてよい。染料基剤インクは、インク基材中に可溶性である有機分子であってよい染料を含む。染料基剤インクは、それらの使用法によって、酸性染料、塩基性染料もしくは直接染料などに、またはそれらの化学構造によって、−Ｎ＝Ｎ−アゾ構造に基づいているアゾ染料；ジアゾニウム塩に基づくジアゾニウム染料；キニンの誘導体であるキノン−イミン染料などに分類することができる。顔料基剤染料は、インク基材中に懸濁した一色の着色粒子である顔料を含む。その粒子は、着色鉱物、沈降染料、キャリヤー粒子に付いている沈降染料などを含んでよい。インクは、しばしば、印刷可能基材上に液滴の形で分配、付着、噴霧などされた後、印刷可能基材上で乾燥して、１つまたは複数のプリント画像を形成する。
[0087]本発明の目的のために、「トナー」という用語は、レーザープリンターによって用いられるプリンター顔料を意味する。トナーは、しばしば、粒子の形態で印刷可能媒体上に分配、付着などされた後、それら粒子は、印刷可能媒体上に融着して、画像を形成する。
[0088]本発明の目的のために、「室温」という用語は、一般的に許容される室温の意味、すなわち、２０℃〜２５℃の周囲温度を意味する。
[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。
説明
[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。
[0091]本発明のシステムの態様は、約１０％を超える表面サイジングデンプン固形分を含む紙表面サイジング組成物源であって、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もの；デンプン煮沸段階（a starch cooking stage）であって、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、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分から脂肪酸を遊離し、ここにおいて、遊離した脂肪酸が、約３００ｐｐｍ以下（例えば、約２５０ｐｐｍ以下）のＣ１６以上の飽和脂肪酸を含む段階；脂肪酸中和段階であって、煮沸済み紙表面サイジング組成物中の遊離した脂肪酸を中和し、かつ一価脂肪酸塩へ変換する段階；多価金属乾燥性塩源；および紙表面サイジング装置であって、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する装置を含んでよい。
[0092]例えば、紙表面サイジング組成物中で用いられる非ロウ質穀物デンプン（例えば、非ロウ質トウモロコシデンプンまたは非ロウ質コムギデンプン）などの高脂肪酸表面サイジングデンプンは、煮沸時に、有意の量の脂肪酸、特に、パルミチン酸などの飽和脂肪酸を遊離することができるということが判明した。例えば、トウモロコシデンプンおよびコムギデンプンは、デンプン煮沸中に遊離することがありうる約１％と同程度より多い脂肪酸を含んでよく、その内の約３５％と同程度より多いこれら脂肪酸は、パルミチン酸を含む。
[0093]デンプンは、概して、冷水中に不溶性であるので、しばしば、デンプン顆粒および水の水性懸濁液が形成された後、それを加熱して（煮沸して）、水をデンプン顆粒に浸透可能にし、そしてこのようにして、これら煮沸済み顆粒を膨潤させて、煮沸済みデンプン固形分のゲル化ペーストまたは溶液を与える。高脂肪酸デンプンを煮沸後、この煮沸済みデンプン固形分溶液は、遊離した脂肪酸を含有し、次に、それを、水酸化ナトリウム（例えば、１Ｎ）などの一価水酸化物で中和することができるが、その中和した溶液は、煮沸済みデンプン溶液のｐＨを調節するために、例えば、約７．５までのｐＨを有するようにする。この中和したデンプン溶液は、パルミチン酸ナトリウムなどの一価飽和脂肪酸塩を含めた一価脂肪酸を含む。
[0094]エネルギー節約、紙基材における増加した表面強度、紙表面サイジング組成物における増加した添加剤効率などを与えるために、比較的高レベルの表面サイジングデンプン固形分（すなわち、約１０％を超えるデンプン固形分）を有する煮沸済みデンプン溶液を用いることが望ましいことがありうる。煮沸済み高脂肪酸デンプン固形分のレベルが比較的高い場合、遊離する脂肪酸、具体的には、パルミチン酸などの飽和脂肪酸の量も、比較的高いことがありうる。例えば、約１０％より大のデンプン固形分レベルにおいて、これら煮沸済み高脂肪酸デンプン溶液中に存在するパルミチン酸の量は、約３００ｐｐｍを超えてよいか、または約４００ｐｐｍさえも超えてよいと計算された。これら煮沸済み高脂肪酸デンプン溶液を中和した時に得られた中和デンプン溶液は、パルミチン酸ナトリウムなどの比較的高レベルの飽和脂肪酸塩を与えることもできる。
[0095]煮沸および中和後、次に、より高い量の、例えば、高脂肪酸表面サイジングデンプン固形分（したがって、より高レベルの飽和脂肪酸塩）を含むこれら中和した紙表面サイジング組成物は、紙基材の表面に、例えば、サイズプレスにおいて適用することができる。金属乾燥性塩物質として用いられる塩化カルシウムなどの多価カチオン源を、サイズプレスにおいて（例えば、少なくとも約０．１％のレベル（すなわち、１０００ｐｐｍ））で、例えば、塩化カルシウムの溶液として更に導入する時に、パルミチン酸カルシウムなどの多価飽和脂肪酸塩が形成されてよい。パルミチン酸カルシウムなどのこれら多価飽和脂肪酸塩は、多価金属乾燥性（例えば、塩化カルシウム）溶液をサイズプレスにおいて加えることによって形成されるものであり、比較的高レベルであるこれら多価飽和脂肪酸塩（例えば、パルミチン酸カルシウム）を、紙表面サイジング組成物から沈降させることができる。次に、これら沈降した多価飽和脂肪酸塩（例えば、パルミチン酸カルシウム）は、サイズプレス上、またはサイズプレス後の他の機器、装置など上に望ましくない多価飽和脂肪酸塩付着物を形成することがありうる。
[0096]これら多価飽和脂肪酸塩（例えば、パルミチン酸カルシウム）付着物の形成を避ける、または最小限にするために、実質的レベルの脂肪酸を遊離する非ロウ質穀物デンプン（「高脂肪酸」表面サイジングデンプン）は、より低レベルのこのような脂肪酸を遊離する１つ以上のデンプン（すなわち、「低脂肪酸」表面サイジングデンプン）で、（全体的にまたは部分的に）置き換えることができる。このような低脂肪酸表面サイジングデンプンには、例えば、タピオカデンプンなどの非穀物デンプン、更には、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などのロウ質穀物デンプンが含まれてよい。煮沸時に、これら低脂肪酸表面サイジングデンプン（主として、アミロペクチンを含む）は、非ロウ質穀物デンプン（アミロペクチンに加えて、有意のレベルのアミロースを含む）などの高脂肪酸表面サイジングデンプンに対して、より低レベルの脂肪酸、具体的には、パルミチン酸などの飽和脂肪酸および他のＣ１６以上の飽和脂肪酸を遊離するということが判明した。したがって、紙表面サイジング組成物は、単にこのような低脂肪酸表面サイジングデンプン、またはこれら低脂肪酸表面サイジングデンプンおよび高脂肪酸表面サイジングデンプンの混合物と配合することができるが、遊離した脂肪酸（遊離したＣ１６以上の飽和脂肪酸を含む）の量は、煮沸済み紙表面サイジング組成物中（全デンプン固形分に基づき）に、約３００ｐｐｍ以下、例えば、約２５０ｐｐｍ以下）であるようにある。
[0097]多価飽和脂肪酸付着を避ける、または最小限にするほかに、本発明の方法およびシステムの態様によって得られた表面サイジング済み印刷可能基材は、改善された乾燥時間（減少した移行インクトランスファーパーセントに関して）、許容しうるプリント濃度（黒プリント濃度値に関して測定される）、および接線の鋭さ（ＥＡ）など他の利点も与えることができる。例えば、多価金属乾燥性塩は、これら紙基材の被処理表面に、例えば、約６５％以下の移行したインクのパーセント（ＩＴ％）値によって測定されるように、改善された乾燥時間を与えるのに十分な量で存在してよい。これら紙基材のいくつかの態様において、多価金属乾燥性塩の量は、約５０％以下、例えば、約４０％以下（例えば、約３０％以下）のＩＴ％値を与えるのに十分であってよい。
[0098]紙基材表面上のこれら多価金属乾燥性塩の存在は、インクジェットプリンターによって付着したインク液滴中の顔料エマルジョンを不安定にする。得られた顔料エマルジョン不安定化は、顔料粒子の沈降を引き起こし、このようにして、より速く、かつ改善された乾燥時間を生じる。これら紙基材の態様について、紙表面の１つまたは双方の表面の、例えば、約０．２〜約１．２ｇｓｍ（例えば、約０．５〜約１ｇｓｍ）のこのような多価金属乾燥性塩での被覆率は、被処理紙基材表面に、最大ＩＴ％値に関して上述の乾燥時間を与えることができる。
[0099]多価金属乾燥性塩を用いることによって改善されるこれら乾燥時間は、約５０〜約２５０秒の範囲内の中間ＨＳＴ値、例えば、約６０〜約２００秒、約７０〜約１６０秒などのＨＳＴ値などの、約１〜約４００秒の範囲内のサイジング値（Hercules サイジングテスト（Hercules Sizing Test）またはＨＳＴによって測定される）を有してよい紙基材で達成することができる。中間ＨＳＴ値などのこれらＨＳＴ値（すなわち、約５０〜約２５０秒）において、多価金属乾燥性塩（例えば、塩化カルシウム）の使用は、紙基材について許容でき、かつ改善もされたプリント濃度を達成することができる。例えば、これら紙基材の態様は、少なくとも約１．４５（例えば、少なくとも約１．５０）のプリント濃度（黒プリント濃度値に関して）を達成することができる。
[0100]本発明の方法およびシステムの態様は、内部紙サイズ剤で処理された紙基材を用いることができる。本発明の方法およびシステムの態様において、これら内部サイジング済み紙基材の１つまたは双方の表面は、低脂肪酸表面サイズデンプン（または低脂肪酸表面サイズデンプンおよび高脂肪酸表面サイズデンプンの混合物）を、より高い固形分レベルで（すなわち、約１０％を超えるデンプン固形分レベルで）、更には、１つまたは複数の多価金属乾燥性塩（および場合により、１つまたは複数の一価金属乾燥性塩）を、移行したインクパーセント（「ＩＴ％」）値に関して上述の乾燥時間で紙基材を与えるのに十分な量（例えば、約６５％以下）で含む（煮沸済み）表面サイジングデンプン固形分を含む紙表面サイジング組成物で更に処理する。これら紙表面サイジング組成物でのこれら内部サイジング済み紙基材の１つまたは双方の表面の被覆率は、２０ｌｂｓ／１３００平方フィートの基準重量の紙について、それぞれの被処理表面上各々の、例えば、約２〜約６ｇｓｍデンプン固形分（例えば、約３〜約５ｇｓｍデンプン固形分）の被覆率を、それぞれの被処理表面上各々の、例えば、約０．２〜約１．２ｇｓｍの多価金属乾燥性塩（例えば、約０．５〜約１ｇｓｍの多価金属乾燥性塩）の被覆率と一緒に与えるのに十分でありうる。
[0101]これら方法およびシステムで用いられる紙表面サイジング組成物の態様は、低脂肪酸表面サイズデンプン（または低脂肪酸表面サイズデンプンおよび高脂肪酸表面サイズデンプンの混合物）を、組成物（固形分基準で）の約１０重量％を超える（例えば、約１２％重量％を超える）量で、そして例えば、約４０重量％程度に高い（例えば、約３０重量％程度に高い）などの約５０重量％程度に高い量で含む、（煮沸済み）表面サイジングデンプン固形分を含んでよい。高脂肪酸デンプンに加えて、これら方法およびシステムで用いられる紙表面サイジング組成物の態様は、更に、１つ以上の次のもの、すなわち、組成物（固形分基準で）の約２５重量％までの量（例えば、約１０〜約６０重量％）の炭酸カルシウム顔料成分；組成物（固形分基準で）の約５％重量％までの量（例えば、約０．５〜約２重量％）の他の紙表面サイズ剤；組成物（固形分基準で）の約２０重量％までの量（例えば、約５〜約１５％重量％）のカチオン染料固着剤；組成物（固形分基準で）の約９０重量％までの量（例えば、約５〜約７５重量％）の顔料結合剤；組成物（固形分基準で）の約３０重量％までの量（例えば、０〜約２０重量％）のプラスチック顔料；および組成物（固形分基準で）の約３０重量％までの量（例えば、約０〜約１０重量％）の光学的ブライトニング剤を含んでもよい。
[0102]紙表面サイジング組成物は、約１０〜約６０％の固形分（例えば、約１２〜約５０％の固形分）を含んでよい。紙表面サイジング組成物から紙基材表面へ適用される固形分の量（「乾燥ピックアップ（dry pickup）」とも称される）は、例えば、２０ｌｂｓ／１３００平方フィートの基準重量を有する紙基材について、約５０〜約２００ｌｂｓ／トンの範囲内（例えば、約６０〜約１５０ｌｂｓ／トン）であってよい。これら乾燥ピックアップは、２０ｌｂｓ／１３００平方フィートの基準重量（例えば、約７０〜約７５ｇｓｍ）を有する紙基材について、約２〜約６グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の範囲内の量の相当量である。
[0103]本発明の紙表面サイジングシステムの態様を、図１に図示し、１００として一般的に示す。図１に関して、システム１００は、１０２として示される紙表面サイジング溶液源を含み、それは、水および１つ以上の低脂肪酸表面サイジングデンプン（および場合により、１つ以上の高脂肪酸表面サイジングデンプンであって、引き続きのデンプン煮沸段階において約３００ｐｐｍ以下のＣ１６以上の飽和脂肪酸を遊離するようなもの）を、約１０％を超えるデンプン固形分を与えるのに十分な量で含む。サイジング溶液１０２は、矢印１０４で示されるように、１０６として示されるデンプン煮沸段階へ向けられ、移行され、パイプ輸送され、流されるなどする。デンプン煮沸段階１０６は、サイジング溶液１０２中のデンプン固形分を煮沸し、それによって、これらデンプン固形分を膨潤させ、かつゲル化するが、同時に、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を含めた脂肪酸を遊離もする。
[0104]次に、煮沸段階１０６からの煮沸済みサイジング溶液は、矢印１０８で示されるように、１１０として示される脂肪酸中和段階へ向けられ、移行され、パイプ輸送され、流されるなどする。次に、１１２として示される一価水酸化物（例えば、水酸化ナトリウム）の源を、矢印１１４で示されるように、中和段階１１０における煮沸済みサイジング溶液１０８に加えるなどし、それによって、Ｃ１６以上の飽和脂肪酸を含めた遊離した脂肪酸を（全体的にまたは少なくとも部分的に）中和し、かつそれぞれの一価脂肪酸へ変換する。
[0105]図１に示されるように、１１６として示される紙基材は、矢印１１８で示されるように、１２０で示されるサイズプレスへ送られ、移行され、流されるなどする。矢印１２２で示されるように、中和したサイジング溶液は、サイズプレス１２０へ向けられ、移行され、パイプ輸送されるなどされて、紙基材１１６の１つまたは双方の表面を、中和したサイジング溶液１２２で処理する。図１に示されるように、１２４として示される多価金属乾燥性塩（例えば、塩化カルシウム水溶液）の源（例えば、溶液）は、矢印１２６で示されるように、サイズプレス１２０へ向けられ、移行され、パイプ輸送され、流されるなどして、紙基材１１６の１つまたは双方の表面を、直接的にまたは中和したサイジング溶液１２２の一部分として処理する。矢印１２８で示されるように、１３０として示されるサイジング済み紙基材は、サイズプレス１２０を出る。
[0106]紙基材の１つまたは双方の表面を、例えば、水および１つ以上の低脂肪酸表面サイジングデンプン（および場合により、１つ以上の高脂肪酸表面サイジングデンプンであって、引き続きのデンプン煮沸段階において約３００ｐｐｍ以下（例えば、約２５０ｐｐｍ以下）のＣ１６以上の飽和脂肪酸を遊離するようなもの）を、約１０％を超えるデンプン固形分を与えるのに十分な量で含む紙表面サイジング組成物と、その溶液に界面活性剤を加えた後に加えられる多価金属乾燥性塩（例えば、塩化カルシウム）とで処理するための本発明の方法の態様を、図２に更に図示する。図２に関して、本発明の方法の態様を実施するシステムの態様であって、例えば、２００として一般的に示されるロッド計量サイズプレスの形であってよいものを図示する。サイズプレス２００は、２０４として一般的に示される紙基材を、紙表面サイジング組成物でコーティングするのに用いることができる。基材２０４は、矢印２０６で示される方向に移動し、そしてそれは、２０８および２１２としてそれぞれ示される一対の反対の面または表面を有する。
[0107]サイズプレス２００は、紙表面サイジング組成物を表面２０８へ適用するための、２１４として一般的に示される第一アセンブリーを含む。アセンブリー２１４は、２２０として一般的に示される紙表面サイジング組成物の供給を備えた、２１６として一般的に示される第一容器を含む。２２４として一般的に示される第一引取ロールは、曲線矢印２２８で示されるように反時計回り方向に回転することができ、供給２２０から一定量の紙表面サイジング組成物を拾い上げる。次に、ロール２２４を回転することによって拾い上げられる紙表面サイジング組成物のこの量を、２３２として一般的に示される第一アプリケーターロールへ移行させることができるが、それは、曲線矢印２３６で示されるように反対且つ時計回りの方向に回転する（図２に示される第一引取ロール２２４の配置は、単に代表するものであり、ロール２２４は、第一アプリケーターロール２３２に対して様々に配置することができ、紙表面サイジング組成物がアプリケーターロール２３２の表面へ移行するようにする）。第一アプリケーターロール２３２へ移行する紙表面サイジング組成物の量は、計量ロッド２４４によって調節することができるが、それは、移行した組成物をアプリケーターロール２３２の表面上に拡がり、このようにして、アプリケーターロール２３２によって基材２０４の第一表面２０８上に適用時に、紙表面サイジング組成物の２４８として示される比較的一様で、かつ一貫した厚みの第一コーティングを与える。
[0108]図２に示されるように、サイズプレス１００は、紙表面サイジング組成物を表面２１２へ適用するために、２５２として一般的に示される第二アセンブリーを備えることもできる。アセンブリー２５２は、２６０として一般的に示される紙表面サイジング組成物の第二供給を備えた、２５６として一般的に示される第二容器を包含する。２６４として一般的に示される第二引取ロールは、曲線矢印２６８で示されるように時計回り方向に回転することができ、供給２６０から一定量の紙表面サイジング組成物を拾い上げる。次に、ロール２６４を回転することによって拾い上げられる紙表面サイジング組成物のこの量を、２７２として一般的に示される第二引取ロールへ移行させることができるが、それは、曲線矢印２７６で示されるように反対、かつ反時計回り方向に回転する。破線の囲みおよび矢印２７６によって図２で示されるように、第二引取ロール２６４は、第二アプリケーターロール２７２に対して様々に配置することができ、紙表面サイジング組成物がアプリケーターロール２７２の表面へ移行するようにする。第二アプリケーターロール２７２に移行する紙表面サイジング組成物の量は、第二計量ロッド２８４によって調節することができ、それは、移行した組成物をアプリケーターロール２７２の表面上に拡がり、このようにして、アプリケーターロール２７２によって基材２０４の第二表面２１２上に適用時に、２８８として示される紙表面サイジング組成物の比較的一様で、かつ一貫した厚みの第二コーティングを与える。
[0109]図３に関して、本発明の方法の態様を実施するシステムの別の態様であって、例えば、３００として一般的に示される水平浸水ニップサイズプレスの形であってよいものを図示する。水平サイズプレス３００は、３０４として一般的に示される紙ウェブを、紙表面サイジング組成物（例えば、上記図２のように）でコーティングするのに用いることができる。ウェブ３０４は、矢印３０６で示される方向に移動し、そして３０８および３１２としてそれぞれ示される一対の反対の面または表面を有する。
[0110]水平サイズプレス３００は、ノズル３１６として一般的に示される紙表面サイジング組成物の第一源を含み、それは、３２０で示される紙表面サイジング組成物流を、曲線矢印３３６で示されるように時計回り方向に回転する３３２として示される第一トランスファーロールの表面に対し、概して下向きに噴霧する。３４０として一般的に示される浸水池またはパドルは、第一トランスファーロール３３２と第二トランスファーロール３７２との間のニップに、そのニップより下に配置されるバーまたはダム（示されていない）により生じる。トランスファーロール３３２は、３４８として示される紙表面サイジング組成物の比較的一様で、かつ一貫した厚みの第一コーティングを、ウェブ３０４の第一表面３０８上に移行させる。
[0111]ノズル３５６として一般的に示される紙表面サイジング組成物の第二源は、３６０で示される紙表面サイジング組成物流を、曲線矢印３７６で示されるように反時計回り方向に回転する３７２として示される第二トランスファーロールの表面に対し、概して下向きに噴霧する。トランスファーロール３７２は、３８８として示される紙表面サイジング組成物の比較的一様で、かつ一貫した厚みの第二コーティングを、ウェブ３０４の第二表面３１２上に移行させる。
[0112]図４に関して、本発明の方法の態様を実施するシステムの別の態様であって、例えば、４００として一般的に示される垂直浸水ニップサイズプレスの形であってよいものを図示する。垂直サイズプレス３００は、４０４として一般的に示される紙ウェブを、紙表面サイジング組成物（例えば、上記図２のように）でコーティングするのに用いることができる。ウェブ４０４は、矢印３０６で示される方向に移動し、そして４０８および４１２としてそれぞれ示される一対の反対の面または表面を有する。
[0113]垂直サイズプレス４００は、ノズル４１６として一般的に示される紙表面サイジング組成物の第一源を含み、それは、４２０で示される紙表面サイジング組成物流を、曲線矢印４３６で示されるように時計回り方向に回転する４３２として示されるロールスタックの第一下方トランスファーロールの表面に、概して上向きに、かつそれに対して噴霧する。４４０として一般的に示される（水平サイズプレス３００の池またはパドル３４０と比較して）より小さい浸水池またはパドルは、下方第一トランスファーロール４３２と第二上方トランスファーロール４７２との間のニップに、そのニップの右に配置されるバーまたはダム（示されていない）により生じる。トランスファーロール４３２は、４４８として示される紙表面サイジング組成物の比較的一様で、かつ一貫した厚みの第一コーティングを、ウェブ４０４の下方第一表面４０８上に移行させる。
[0114]ノズル４５６として一般的に示される紙表面サイジング組成物の第二源は、４６０で示される紙表面サイジング組成物流を、曲線矢印４７６で示されるように反時計回り方向に回転する４７２として示される第二上方トランスファーロールの表面に、概して下向きに、かつそれに対して噴霧する。トランスファーロール４７２は、４８８として示される紙表面サイジング組成物の比較的一様で、かつ一貫した厚みの第二コーティングを、ウェブ４０４の上方第二表面４１２上に移行させる。
[0115]本出願に引用された文献、特許、論文、および他の資料は全て、本明細書中に援用される。
[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 (18)

  1. 煮沸済みの紙表面サイジング溶液と多価金属乾燥性塩溶液で紙基材の少なくとも１つの面を処理する際における、紙表面サイジング装置へのＣ１６以上の多価脂肪酸塩の付着を阻害する方法であって、
    （ａ） 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３００ｐｐｍ以下のＣ１６以上の飽和脂肪酸を含む煮沸済み紙表面サイジング組成物であって、煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、０〜９５％の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび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に対して、１価の水酸化物を加えることによって、全脂肪酸を中和して１価の脂肪酸塩へ変換し、中和された煮沸済み紙表面サイジング溶液を得ること；
    （ｂ） 紙基材の少なくとも１つの表面を、中和された煮沸済み紙表面サイジング溶液で処理することによって、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付与すること；
    （ｃ） 工程ｂの中和された煮沸済み紙表面サイジング溶液の存在下で、１０００ｐｐｍ以上の多価金属乾燥性塩を含む多価金属乾燥性塩溶液を加えることによって、少なくとも１つの表面を多価金属乾燥性塩で処理すること；
    を含む方法。
  2. 工程ａの煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、０〜９０％の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび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。
  3. 工程ａの煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、１５〜８５％の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび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。
  4. 工程ａの煮沸済み表面サイジングデンプン固形分が、３０〜７０％の高脂肪酸表面サイジングデンプンおよび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。
  5. 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ワキシー穀物デンプンを含む、請求項１に記載の方法。
  6. 工程ａの非ワキシー穀物デンプンが、１つ以上の非ワキシートウモロコシデンプンおよび非ワキシーコムギデンプンを含む、請求項５に記載の方法。
  7. 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ワキシー穀物デンプンを含む、請求項１に記載の方法。
  8. 工程ａの低脂肪酸表面サイジングデンプンが、１つ以上のワキシートウモロコシデンプン、ワキシーコメデンプンおよびワキシージャガイモデンプンを含む、請求項７に記載の方法。
  9. 工程ｃの多価金属乾燥性塩溶液が、処理された少なくとも１つの面の乾燥時間を、移行したインクのパーセント（ＩＴ％）値で測定した場合、６５％以下とするのに十分な量の多価金属乾燥性塩を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 煮沸済み紙表面サイジング組成物が、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。
  11. 煮沸済み紙表面サイジング組成物を、６〜９のｐＨへ上昇させる、請求項１に記載の方法。
  12. 多価金属乾燥性塩が、２価の金属乾燥性塩である、請求項９に記載の方法。
  13. ２価の金属乾燥性塩が、カルシウム塩またはマグネシウム塩の１つ以上である、請求項１２に記載の方法。
  14. ２価の金属乾燥性塩が、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、水酸化カルシウム、硝酸カルシウム、硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムまたは亜硫酸マグネシウムの１つ以上である、請求項１３に記載の方法。
  15. 多価金属乾燥性塩が、塩化カルシウムである、請求項１４に記載の方法。
  16. 中和された煮沸済み紙表面サイジング溶液を少なくとも１つの表面にサイズプレスを用いてコーティングすることによって工程ｂを行う、請求項１に記載の方法。
  17. 工程ｂの中和された煮沸済み紙表面サイジング溶液の一部として多価金属乾燥性塩溶液を加えることによって工程ｃを行う、請求項１６に記載の方法。
  18. サイズプレスを用いて多価金属乾燥性塩溶液を少なくとも１つの表面に直接加えることによって工程ｃを行う、請求項１６に記載の方法。
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