JP5632445B2 - 改善されたイメージ耐水堅牢性、表面強度および操作性を有する記録シート - Google Patents

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Description

本出願は、２００７年５月２１日付け米国仮特許出願第６０／９３１，１６３号（参照することによって全てここに記載されたものとする）に対する米国特許第１１９条（ｅ）項に基づく優先権の利益を主張する。
本発明は、紙基体へ施用（塗布）すると、改善された耐水堅牢性、表面強度、および耐磨耗性により測定される表面強度をもたらすサイジングまたはコーティング組成物に関する。さらに、本発明は、該組成物を含む紙基体、並びに紙基体および組成物の使用および製造方法に関する。特に、基体はインクジェット印刷法（染料および顔料インクを含む）により印刷しうるおよび／またはインクジェットおよびオフセット印刷法により印刷しうる（例えば、二使用目的紙がいくつかの場合に可能である）。
記録シートは公知である。例えば、米国特許第６，７６４，７２６号；第５，２７０，１０３号；第５，６５７，０６４号；第５，７６０，８０９号；第５，７２９，２６６号；第４，７９２，４８７号；第５，４０５，６７８号；第４，６３６，４０９号；第４，４８１，２４４号；第４，４９６，６２９号；第４，５１７，２４４号；第５，１９０，８０５号；第５，３２０，９０２号；第４，４２５，４０５号；第４，５０３，１１８号：第５，１６３，９７３号；第４，４２５，４０５号；第５，０１３，６０３号；第５，３９７，６１９号；第４，４７８，９１０号；第５，４２９，８６０号；第５，４５７，４８６号；第５，５３７，１３７号；第５，３１４，７４７号；第５，４７４，８４３号；第４，９０８，２４０号；第５，３２０，９０２号；第４，７４０，４２０号；第４，５７６，８６７号；第４，４４６，１７４号；第４，８３０，９１１号；第４，５５４，１８１号；および第４，８７７，６８０号（参照することによって全てここに記載されたものとする）。
しかしながら、上記のような従来の紙基体は、特にオフセットおよびインクジェット両者の（染料および／または顔料に基づく）記録用二使用目的シートとして用いると、耐水堅牢性、表面強度および操作性のバランスが依然として悪いままである。
米国特許第６，７６４，７２６号 米国特許第５，２７０，１０３号 米国特許第５，６５７，０６４号 米国特許第５，７６０，８０９号 米国特許第５，７２９，２６６号 米国特許第４，７９２，４８７号 米国特許第５，４０５，６７８号 米国特許第４，６３６，４０９号 米国特許第４，４８１，２４４号 米国特許第４，４９６，６２９号 米国特許第４，５１７，２４４号 米国特許第５，１９０，８０５号 米国特許第５，３２０，９０２号 米国特許第４，４２５，４０５号 米国特許第４，５０３，１１８号 米国特許第５，１６３，９７３号 米国特許第４，４２５，４０５号 米国特許第５，０１３，６０３号 米国特許第５，３９７，６１９号 米国特許第４，４７８，９１０号 米国特許第５，４２９，８６０号 米国特許第５，４５７，４８６号 米国特許第５，５３７，１３７号 米国特許第５，３１４，７４７号 米国特許第５，４７４，８４３号 米国特許第４，９０８，２４０号 米国特許第５，３２０，９０２号 米国特許第４，７４０，４２０号 米国特許第４，５７６，８６７号 米国特許第４，４４６，１７４号 米国特許第４，８３０，９１１号 米国特許第４，５５４，１８１号 米国特許第４，８７７，６８０号
従って、そのような高い性能および機能性を紙基体へ付与する必要が存在する。
本発明者等は、セルロース繊維のウェッブへ施用（塗布）したとき、改善された耐水堅牢性、表面強度および操作性を有する紙基体がもたらされる組成物を発見した。この基体はインクジェット印刷（染料またはインクに基づく）のみに用いうる、あるいはオフセットおよびインクジェット（染料および／または顔料に基づく）両者の記録用二使用目的シートとして用いうる。従って、本発明の基体はインクジェット印刷のみのための、あるいはオフセット／インクジェット印刷二使用目的のための記録シートとして用いうる。
図１は、本発明の紙基体に包含される紙基体の１つの例となる態様の第1の断面図を示す。 図２は、本発明の紙基体に包含される紙基体の１つの例となる態様の第2の断面図を示す。 図３は、本発明の紙基体に包含される紙基体の１つの例となる態様の第3の断面図を示す。 図４は、本発明が改善された耐水堅牢性を有することを示す棒グラフである。 図５は、本発明が耐磨耗性の測定において改善される表面強度を有することを示す棒グラフである。
本組成物は水のような溶媒および少なくとも1種の結合剤を含みうる。結合剤の例は、限定されないが、デンプン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアミン、アルギン酸塩、カルボキシメチルセルロースである。デンプンの例には、例えば、酸化された、陽イオン性の、エチル化された、ヒドロエトキシル化された等のものが含まれる。さらに、デンプンは、限定されないが、酸化された、エチル化された、陽イオン性の、およびパール状のどのような種類のものでもよく、水溶液の形で用いられるのが好ましい。本発明のこの好ましい態様を実施する場合に有用なデンプンの例は、トウモロコシ、タピオカ、ジャガイモ、およびデキストロース単位の重合による他の植物に混ぜ合わせた天然由来の炭水化物である。そのような全てのデンプンおよびそれらの変性した形、例えばデンプンアセテート、デンプンエステル、デンプンエーテル、デンプンホスフェート、デンプンキサンテート、陰イオンデンプン、陽イオンデンプン、およびデンプンと適当な化学または酵素試薬との反応によって誘導することができる類似物は本発明を実施する際に用いることができる。
有用なデンプンは公知の技術によって製造したり、あるいは商業的に入手しうる。例えば、適したデンプンには、ペンフォールド・プロダクツ社のＰＧ−２８０、セントローレンス・スターチ社のＳＬＳ−２８０、ナショナル・スターチ社の陽イオンデンプンＣａｔｏＳｉｚｅ２７０およびポリ・サイエンシーズ社のヒドロキシプロピルＮｏ．０２３８２；ＣａｔｏＳｉｚｅ２７０およびＫｏＦｉｌｍ２８０（いずれもナショナル・スターチ社）並びにＰＧ−２８０エチル化デンプンおよびＡＰパールデンプンが含まれる。
ポリビニルアルコールを用いるとき、ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）はポリビニルアセテート（ＰＶＡ）を加水分解することによって製造しうる。アセテート基はアルコール基で置き換えられ、より高い加水分解が示されるほど、より多くのアセテート基が置き換えられる。加水分解／分子量ＰＶＯＨがより低いほど、より低い粘度、そしてより水溶性である。ＰＶＯＨはどのような％加水分解であってもよいが、ＰＶＯＨは、例えば１００〜７５％の範囲の％加水分解であってよい。
組成物が含有する結合剤はどのような量でもよく、例えば、組成物中の固形分の総重量に基づいて、７０〜９９重量％、８０〜９８重量％、８５〜９６重量％である。組成物は、組成物中の固形分の総重量に基づいて、７０、７５、７８、８０、８２、８４、８５、８６、８８、９０、９２、９４、９５、９６、９７、９８および９９重量％の結合剤を、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲(subrange)を含めて含有しうる。
組成物はまた少なくとも１種の染料固着剤を含みうる。染料固着剤の例には窒素含有化合物が含まれる。窒素含有化合物は無機でも有機でもよく、有機化合物が好ましい。適した窒素含有化合物、オリゴマーおよびポリマーは、１つ以上の第４アンモニウム官能基を含むものである。そのような官能基は様々に変えることができ、置換および非置換アミン、イミン、アミド、ウレタン、第４アンモニウム基、ジシアンジアミド等がある。そのような材料の例は、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塩化物（ＤＡＤＭＡＣ）のコポリマー、第４ジエチルアミノエチルメタクリレート（ＤＥＡＭＥＭＡ）とビニルピロリドン（ＶＰ）のコポリマー、ポリアミド、陽イオンポリウレタンラテックス、陽イ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、およびポリグアニド、例えばポリ（ヘキサメチレンビグアニド）である。窒素含有化合物はどのような分子量を有していてもよいが、分子量は１００，０００ダルトン以下、好ましくは約５０，０００ダルトン以下、より好ましくは１０，０００ダルトン以下である。分子量は、どのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含めて、１００、２００、５００、１０００、２０００、３０００、５０００、１００００、２５０００、５００００および１０００００でありうる。そのような材料の例は、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］ジクロリドおよびポリアミンである。他の例は、低分子量陽イオンポリマー、例えば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］ジクロリドである。さらに、窒素含有化合物には、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る。陽イオン官能基が結合した変性ポリ（ビニルアルコール）−コ−ポリ（ビニルアミン）ポリマー、例えば米国特許出願公開ＵＳ２００５／００２０７２９およびＰＣＴ出願ＷＯ２００３０５４０３０（いずれも参照することによって全てここに記載されたものとする）に見られるものも有用な窒素含有種（species）である。窒素含有種として含まれる陽イオンラテックスポリマーの例は、米国特許出願公開ＵＳ２００５／００２０７２９（参照することによって全てここに記載されたものとする）に見られるものである。染料固着剤の別の例は、米国特許第６，７６４，７２６号（参照することによって全てここに記載されたものとする）並びに分子量が２，０００ダルトンのブックマン社からＢｕｂｏｎｄ６０として商業的に入手しうるものである。
１つの態様では、染料固着剤は蛍光増白剤と組み合わせて、例えば複合体の形で用いうる。そのような複合体は、例えば、染料固着剤を蛍光増白剤に共有結合させることにより形成しうる。本発明の実施の際に用いられる蛍光増白剤（「ＯＢＡ」）は様々に変えることができ、用いられる従来のＯＢＡ、または機械パルプまたはクラフトパルプの増白に用いうる従来のＯＢＡは、染料固着剤と組み合わせて用いることができる。蛍光増白剤は、人の目に見えない短い波長の紫外線を吸収し、それをより長い波長の青い光として放出し、その結果、人の目がより高い白色度を感知し、白色度が増加される、染料様蛍光化合物である。これによって白色度が追加され、紙のような基体の自然な黄色の色合いをカバーすることができる。本発明で用いられる蛍光増白剤は広範囲に変えることができ、どのような適した蛍光増白剤も用いうる。そのような増白剤の総覧は、例えば、Ｕｌｌｍａｎｎ’ｓ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第６版、２０００電子版、Ｏｐｔｉｃａｌ， Ｂｒｉｇｈｔｅｎｅｒｓ − Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（参照することによって全てここに記載されたものとする）に見られる。他の蛍光増白剤は、米国特許第５，９０２，４５４号；第６，７２３，８４６号；第６，８９０，４５４号；第５，４８２，５１４号；第６，８９３，４７３号；第６，７２３，８４６号；第６，８９０，４５４号；第６，４２６，３８２号；第４，１６９，８１０号；および第５，９０２，４５４号（参照することによって全てここに記載されたものとする）に記載されている。さらに別の蛍光増白剤は、米国特許出願公開第ＵＳ２００７／０１９３７０７号；第ＵＳ２００４／０１４９１０号および第ＵＳ２００３／００１３６２８号；並びにＷＯ９６／００２２１（参照することによって全てここに記載されたものとする）に記載されている。有用な蛍光増白剤の例は、４，４´−ビス−（トリアジニルアミノ）−スチルベン−２，２´−ジスルホン酸、４，４´−ビス−（トリアゾール−２−イル）−スチルベン−２，２´−ジスルホン酸、４，４´−ジベンゾフラニル−ビフェニル、４，４´−（ジフェニル）−スチルベン、４，４´−ジスチリル−ビフェニル、４−フェニル−４´−ベンゾキサゾリル−スチルベン、スチルベニル−ナフトトリアゾール、４−スチリル−スチルベン、ビス−（ベンゾキサゾ−ル−２−イル）誘導体、ビス−（ベンズイミダゾール−２−イル）誘導体、クマリン、ピラゾリン、ナフタルイミド、トリアジニル−ピレン、２−スチリル−ベンゾキサゾ−ルもしくは−ナフトキサゾ−ル、ベンズイミダゾール−ベンゾフランまたはオキサニリドである。
たいていの商業的に入手しうる蛍光増白剤はスチルベン、クマリンおよびピラゾリンのケミストリーに基づき、これらは本発明で用いるのに好ましい。本発明で用いるのに好ましい蛍光増白剤は、４，４´−ジアミノスチルベン−２，２´−ジスルホン酸の１，３，５−トリアジニル誘導体またはそれらの塩のようなスチルベンのケミストリーに基づく製紙業界で一般に用いられる蛍光増白剤であり、これらは、例えば２，４−および／または６位置に、追加のスルホ基を有していてもよい。スチルベン誘導体は、例えば、「Ｔｉｎｏｐａｌ」の登録商標でチバ・ガイギ−社から、「Ｌｅｕｃｏｐｈｏｒ」の登録商標でクラリアント社から、「Ｂｌａｎｋｏｐｈｏｒ」の登録商標でランキセス社から、「Ｏｐｔｉｂｌａｎｃ」の登録商標で３Ｖ社から商業的に入手しうるもの、例えばジスルホネート、テトラスルホネートおよびヘキサスルホネートスチルベンに基づく蛍光増白剤である。もちろん、染料固着剤が上記のような化学的に類似のＯＢＡに共有結合しているならば、ＯＢＡの性質は陰イオン性から陽イオン性に、例えば陽イオンスチルベンに基づくＯＢＡに変えうる。ＯＢＡとの複合体の形である、あるいはＯＢＡとしても作用しうる染料固着剤の例は、クラリアント社からＬｅｕｃｏｐｈｏｒ ＦＴＳとして商業的に入手しうるものである。そのような染料固着剤／ＯＢＡ二機能化合物および／または配合物の別の例には、ＯＢＡが陰イオン性であるよりも陽イオン性であるときのものが含まれる。さらに別の例は、米国特許第７，０６０，２０１号および第６，８９０，４５４号（参照することによって全てここに記載されたものとする）に見ることができる。
組成物が含有する窒素化合物はどのような量でもよく、例えば、組成物中のデンプンの総乾燥重量に基づいて、０．０１〜１０重量％、０．１〜７重量％、０．５〜６重量％、１〜６重量％である。組成物は、組成物中のデンプンの総乾燥重量に基づいて、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０および１０．０重量％の結合剤を、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含めて含有しうる。
組成物はまた架橋剤を含みうる。架橋剤は、デンプンのヒドロキシル基および／または染料固着剤の官能基を架橋することができるどのような化学薬品でもよい。架橋剤は、ホルムアルデヒド、尿素、ホルムアルデヒド／尿素樹脂、メラミン、ホルムアルデヒド／メラミン樹脂、酸無水物、無水マレイン酸、無水物、金属塩、硼素含有化合物、硼素含有塩、金属含有硼素化合物、硼酸塩、硼酸ナトリウム、アンモニウム塩、ジルコニウム塩、ＡＺＴ、グリオキサール、ブロックされたグリオキサール、例えばクラリアント社から商業的に入手しうるもの（Ｃａｒｔｂｏｎｄ ＴＳＩ）でありうる。ブロックされたグリオキサールの例は、化合物のある温度に達するまで反応性基が反応しないように立体的にまたは化学的にブロックされた反応性基を有するものである。この温度はどのような温度でもよいが、状況によっては、温度は１５０°Ｆより上、あるいは少なくとも１６０°Ｆであるかもしれない。
組成物が含有する窒素化合物はどのような量でもよく、例えば、組成物中のデンプンの総乾燥重量に基づいて、０．０１〜７重量％、０．１〜５重量％、０．５超〜４重量％、１〜３重量％である。組成物は、組成物中のデンプンの総乾燥重量に基づいて、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１．０、１．５、２．０、２．５、３．０、３．５、４．０、４．５、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０および１０．０重量％の結合剤を、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含めて含有しうる。
組成物は場合により少なくとも１種の無機塩を含んでいてもよい。適した無機塩は１価および／または２価および／または３価であり、どのようなレベルのそれらの水和複合体を含んでいてもよい。無機塩の例は、元素周期律表の第１、２および１３族のものおよびそれらの水和複合体、例えば一水和物、二水和物、三水和物、四水和物等である。塩の陽イオンは、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアルミニウムであるのが好ましい。無機塩の陽イオンに対する陰イオン対イオンはどのような対イオンでもよい。対イオンの例は、有機対イオン、ホスフェート、スルフェートおよびハロゲン、例えば塩化物、臭化物、フッ化物等および／またはヒドロキシル基である。最も好ましい無機塩は塩化ナトリウムおよび／または塩化カルシウムである。無機塩が任意に存在するとき、それはどのような量で存在してもよく、例えば、デンプンの総乾燥重量に基づいて、１〜５０重量％、８〜３７重量％である。無機塩は、デンプンの総乾燥重量に基づいて、１、５、８、１０、１５、２０、２５、３０、３５、３６、３７、３８、３９、４０、４２、４５、４７および５０重量％でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
組成物中に存在していてもよいさらなる別の任意成分には、顔料、分散剤、蛍光染料、界面活性剤、消泡剤、防腐剤、複数の顔料、結合剤、ｐＨ調節剤、コーティング剥離剤等が含まれる。
組成物は、セルロース繊維のウェッブと接して本発明の紙基体をつくりうる。繊維は合成されたものでもよい。合成繊維の例は、ポリオレフィン繊維から製造されたものでもよい。そのような合成繊維は、例えば「Ｔｙｖｅｘ」の登録商標でデュポン社から商業的に入手しうる。繊維はリサイクルされた繊維でもおよび／またはバージン繊維でもよい。リサイクル繊維は、繊維が少なくとも１回乾燥プロセスを通過している点でバージン繊維と異なる。繊維源は針葉樹材および／または広葉樹材からのものである。さらに、本発明の紙基体が含む針葉樹材および／または広葉樹材繊維は、物理的および／または化学的手段によって改質してもよい。物理的手段の例は、限定されないが、電磁気的および機械的手段である。電気的改質の例には、限定されないが、繊維を電磁気エネルギー源、例えば光および／または電流と接触させることを含む手段が含まれる。機械的改質の例には、限定されないが、無生物（inanimate object）を繊維と接触させることを含む手段が含まれる。そのような無生物の例は、シャープなおよび／または切れ味の悪い(dull)エッジを有するものである。そのような手段は、例えば、切断、混練、叩き、突き刺し等の手段である。化学的手段の例は、限定されないが、慣用の化学的繊維改質手段である。繊維のそのような改質の例は、限定されないが、次の特許に見られるものである：６，５９２，７１７、６，５８２，５５７、６，５７９，４１５、６，５７９，４１４、６，５０６，２８２、６，４７１，８２４、６，３６１，６５１、６，１４６，４９４、Ｈ１，７０４、５，６９８，６８８、５，６９８，０７４、５，６６７，６３７、５，６６２，７７３、５，５３１，７２８、５，４４３，８９９、５，３６０，４２０、５，２６６，２５０、５，２０９，９５３、５，１６０，７８９、５，０４９，２３５、４，９８６，８８２、４，４９６，４２７、４，４３１，４８１、４，１７４，４１７、４，１６６，８９４、４，０７５，１３６および４，０２２，９６５（参照することによって全てここに記載されたものとする）。
本発明の基体は有効量の上記組成物および／または組成物内の成分を含有する。有効量の組成物および／または組成物内の成分はセルロース繊維のウェッブへ塗布しうる。有効量とは、下記のような耐水堅牢性、表面強度および操作性の良好なバランスを達成するのに必要な量を意味する。
組成物の有効量は、基体の下記性能および／または物理特性の１つ以上を得るためのどのような量でもよいが、組成物の有効量は、紙基体がウェッブ１トン当たり５０〜１５０Ｌｂのデンプンを含有するように加えられるのが好ましい。デンプンの量は、紙１トン当たり５０、６０、７０、８０、９０、１００、１１０、１２０、１３０、１４０および１５０Ｌｂでもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。さらに、組成物の有効量は、紙基体がウェッブ１トン当たり０．１〜１５Ｌｂの染料固着剤を含有するように加えられるのが好ましい。染料固着剤の量は、ウェッブ１トン当たり０．１、０．２、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５、５．５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４および１５Ｌｂでもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。さらに、組成物の有効量は、紙基体がウェッブ１トン当たり０．０１〜１５Ｌｂの架橋剤を含有するように加えられるのが好ましい。架橋剤の量は、ウェッブ１トン当たり０．０１、０．０２、０．０５、０．０８、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１．０、１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８、１．９、２．０、２．２、２．５、２．８、３．０、３．２、３．５、４．０、４．５、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４および１５Ｌｂでもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体は、基体から形成される記録シートのイメージ耐水堅牢性を高める１つ以上の改善された性質を有しうる。耐水堅牢性を測定する多くの方法があるが、我々は以下の文献を参照した耐水堅牢性試験について記載する。下記の試験はＡＳＴＭ試験Ｆ２２９２−０３（参照することによって全てここに記載されたものとする）に非常に似ていることに留意すべきである。もちろん、違いについては言及する。
べた色をシートまたは紙に印刷し、印刷部分を水に浸すならば、いくらかのインクは水に溶解して、残りのイメージは薄れたりより浅黒くなる。印刷されたべたの濃度（黒さ）は、水に浸した前後に光学濃度計で測定することができる。濃度の読み取り間の差は濃度損失（「ＤＬ％」）として表すことができる。本方法は、べた着色ストリップを紙に印刷し、ストリップの半分を脱イオン水に２３℃で６０秒間浸し、紙を空気乾燥することを含む。光学濃度は、反射率濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ， Ｍａｃｂｅｔｈ． Ｅｔｃ．）によってストリップの浸した（ＯＤｗ）および浸さない（ＯＤｏ）部分において読み取る。％濃度損失（「ＤＬ％」）はＤＬ％＝［（ＯＤｗ−ＯＤｏ）／ＯＤｏ］×１００と定義する。この式では、正のＤＬ％は水に浸した後の濃度増加を示す。どのような理論にも結び付けることは望まないが、この濃度増加は、より均一なインク被覆（コーティング）面積をもたらすインク染料再分配がなされていることと考えられる。負のＤＬ％は、試料が水に浸された後、インク染料が洗い出されることを示していると考えられ、そしてそれは望ましくない。好ましくは、ＤＬ％は約−１０％〜約１５％である。より好ましくは、ＤＬ％は約−５％〜約１５％である。最も好ましくは、ＤＬ％は約０％〜約１５％である。ＤＬ％は−１０、−７、−５、−３、０、３、５、７、１０、１２および１５％でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体は強化された表面強度をもちうる。強化された表面強度の例は、標準Ｔａｐｐｉ Ｔｅｓｔ Ｔ４７６ ｏｍ−０６（参照することによって全てここに記載されたものとする）によるテーバー磨耗によって測定される強化耐磨耗性である。テーバー磨耗はどのような量でもよく、例えば約７５未満、約６０未満、約５０未満、約４０ｍｇ／１０００回転未満である。テーバー磨耗は、約７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０および５ｍｇ／１０００回転未満でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体は改善された操作性を有しうる。改善された操作性の例は、どれくらい多くの基体の標準ロール（標準ロールは幅３６インチ、直径５０インチであり、３インチのコアを有する）を、下記の薬品および条件を用いる下記オフセットプレスで印刷しうるかを見る試験によるものである：
プレス − ＲＤＰ Ｄｒｅｎｔ Ｇｏｅｂｅｌ ４カラープレス
プレス速度 − 第１ロールでは１３００ｆｐｍ、他の全てでは１４００ｆｐｍ
インク溜め溶液 − Ｐｒｉｓｃｏ Ｈ８Ｐ＋
インク溜め溶液のｐＨ − ３．７
インク溜め溶液の濃度 − ４オンス／ガロン
温度設定（ＡＷＳシステム） − ６０°Ｆ
導電率 − 開始時１８００ミリモー（mmhos）
インク − Ｚｅｌｌｅｒ Ｇｍｅｌｌｉｎ ＵＶＡｌｕｘ
順序 − 第１印刷ユニット − オフ（圧シリンダーなし）
第２印刷ユニット − オフ（圧シリンダーなし）
第３印刷ユニット − 鮮やかな赤 − プレミックスＰＭＳ１８６
第４印刷ユニット − 標準ブラック
プレート − Ｆｕｊｉ Ｂａｒｉｌｌａ ｐｏｓｉｔｉｖｅ
ブランケット − Ｄａｙ ９５００ ３プライ
部屋の雰囲気条件 − ６８°Ｆおよび相対湿度３２％
試験は、オフセットプリンタープレートの汚れおよび／または付着した基体からの付着物のため、オフセットプリンタープレートを取り替えたり、きれいにしなければならなくなる前に、どれくらい多くの標準ロールがプレスを通過するかを見るものである。この試験を用いて、本発明の基体を、標準ロールに置いたとき、オフセットプリンタープレートの汚れおよび／または付着した基体からの付着物のため、オフセットプリンタープレートを取り替えたり、きれいにしなければならなくなる前に、本発明の基体は標準ロールの半分より多く、好ましくは１つの標準ロールより多く、より好ましくは少なくとも２つの標準ロール、最も好ましくは少なくとも３つの標準ロールの間、走行しうる。従来の基体は、上記の方法により試験すると、オフセットプリンタープレートの汚れおよび／または付着した基体からの付着物のため、オフセットプリンタープレートを取り替えたり、きれいにしなければならなくなる前に、標準ロールの半分より多く、通常は１ロールより多くの間、走行することはできない。
本発明の紙基体は、ＴＡＰＰＩ ＭＥＴＨＯＤ Ｔ １２１３ ｓｐ−０３によって測定して、どのようなブラック光学印刷濃度も有しうる。ブラック光学濃度は０．８〜２．０、より好ましくは１．９〜１．５でありうる。ブラック光学濃度は、０．８、０．９、１．０、１．０５、１．０６、１．０７、１．０８、１．０９、１．１０、１．１１、１．１２、１．１３、１．１４、１．１５、１．１６、１．１７、１．１８、１．１９、１．２、１．３、１．４および１．５でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体のハーキュレス・サイジング試験値（「ＨＳＴ」）はどのようなＨＳＴでもよい。ＨＳＴはＴＡＰＰＩ ５３０ ｐｍ−８９の手順を用いて測定される。本発明の好ましい態様では、ＨＳＴは、好ましくは約１〜約４００秒、例えば１〜２００秒、１００秒未満、５０秒未満、１０秒未満である。ＨＳＴは、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、６０、７０、８０、９０、１００、１２５、１５０、１７５、２００、２２５、２５０、２７５、３００、３２５、３５０、３７５および４００秒でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体はどのような標準重量のものでもよく、例えば１０〜４０ポンド／１３００フィート２、１５〜３０ポンド／１３００フィート２、１８〜２８ポンド／１３００フィート２並びに約２０および２４ポンド／１３００フィート２である。標準重量は、１０、１５、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３０、３５および４０／１３００フィート２でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
基体はどのような密度のものでもよく、例えば０．５〜１．０、０．６〜０．９、０．６５〜０．８５および０．７〜０．８ｇ／ｃｍ３である。密度は、０．５、０．５５、０．６、０．６５、０．７、０．７２、０．７４、０．７５、０．７６、０．７８、０．８、０．８５、０．９、０．９５および１．０ｇ／ｃｍ３でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
本発明の組成物はセルロース繊維のウェッブ内部へまたは表面へ加えて本発明の基体をつくりうる。表面塗布が好ましい。表面塗布の例はサイズプレスおよび／またはコーターである。サイズプレスは本技術分野で一般に知られているどのようなサイズプレスでもよい。例えば、サイズプレスは、パドルモードサイズプレス（例えば、傾斜、垂直、水平）または計量サイズプレス（例えば、ブレード計量、ロッド計量）等でもよい。コーターは本技術分野で一般に知られているどのようなコーターでもよい。例えば、コーターは、ブレードコーターまたはエアーナイフコーター、バーコーターでもよい。メイヤーロッドコーター、リバースロールコーター、押し出しコーター、グラビアまたはリバースグラビアコーター、カーテンコーター、ディップコーターおよびスプレーコーター等でもよい。
図１〜３は、本発明の紙基体における紙基体１の様々な態様を示す。図１は、組成物２のセルロース繊維のウェッブ３への浸透が極わずかな場合の、セルロース繊維のウェッブ３および組成物２を有する紙基体１を示す。そのような態様は、例えば、組成物がセルロース繊維のウェッブへ被覆（コーティング）されるときである。
図２は、組成物２がセルロース繊維のウェッブ３へ浸透している場合の、セルロース繊維のウェッブ３および組成物２を有する紙基体１を示す。紙基体１の浸透層４は、少なくとも組成物がセルロース繊維の中におよび繊維に混じって浸透している領域を明示する。浸透層は紙基体の少なくとも一部分の、全断面の１〜９９％、例えば、紙基体の１、２、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５および９９％でもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。そのような態様は、例えば、組成物を被覆前にセルロース繊維に加え、必要に応じてその後の被覆と組み合わせうるときである。追加時点は、例えばサイズプレスにおいてである。
図３は、組成物２がセルロース繊維のウェッブ３中にほぼ均一に分布されている場合の、セルロース繊維のウェッブ３および溶液２を有する紙基体１を示す。そのような態様は、例えば、組成物を被覆前にセルロース繊維に加え、必要に応じてその後の被覆と組み合わせうるときである。追加時点の例は、製紙プロセスのウエットエンド、シンストック（thin stock）およびシックストック(thick stock)においてである。
紙基体は、組成物の任意の成分をセルロース繊維と連続的におよび／または同時に接触させることによって製造しうる。さらに、接触は、本発明の紙基体に上記の量のセルロースおよびサイジング溶液成分を含有させる許容しうる濃度で行うことができる。接触は製紙プロセスのいつ行なってもよく、限定されないが、例えば、シックストック、シンストック、ヘッドボックス、サイズプレスおよびコーターである。別の追加時点は、例えば、マシーンチェスト、スタッフボックス、およびファンポンプの吸引部である。好ましくは、組成物の成分は単一および／または別々の被覆層と共におよび／または組み合わせ、のいずれかで予備配合し、サイズプレスおよび／またはコーターにより繊維ウェッブへ被覆する。
組成物をセルロース繊維のウェッブへ、特にサイズプレスで、塗布するとき、組成物の塗布量は１〜３００乾燥ポンド／ウェッブのトン、例えば５０〜１５０、７５〜１２５、８０〜１００乾燥ポンド／ウェッブのトンである。ウェッブへ塗布する組成物の量は、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１１０、１２０、１２５、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２２５、２５０、２７５および３００乾燥ポンド／ウェッブのトンでもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
１つの態様では、結合剤はサイズプレスにより、サイズウェッブをつくるのに一般的なサイジング量で塗布しうる。次に、コーターで染料固着剤および／または架橋剤を含有する組成物を同時にまたは順次塗布しうる。この場合、コーターはどのような量の染料固着剤および／または架橋剤をサイズウェッブへ施してもよく、例えば、０．２５〜２５、０．５〜１０、１．５〜５乾燥ポンド／ウェッブのトンである。この態様では、ウェッブへ塗布する染料固着剤および／または架橋剤の量は、０．２５、０．５、０．７５、１．０、１．２５、１．５、１．７５、２．０、２．２５、２．５、２．７５、３．０、３．２５、３．５、３．７５、４．０、４．２５、４．５、４．７５、５、６、７、８、９、１０、１２、１５、２０および２５乾燥ポンド／ウェッブのトンでもよく、それらのどのような範囲、全ての範囲および一部の範囲を含む。
本発明の紙または板紙は公知の一般的な技術を用いて製造することができる。被覆配合物を形成および製造並びに紙基体へ塗布する方法および装置は紙または板紙技術分野でよく知られている。例えば、Ｇ．Ａ．Ｓｍｏｏｋ（参照することによって全てここに記載されたものとする）を参照されたい。そのような公知の全ての方法は本発明を実施する際に用いることができ、詳細は記載しない。
必須の１種以上の窒素含有有機種と１種以上のデンプン、および任意成分は適切な液体媒質、好ましくは水に溶解または分散することができ、それらは適当な技術によって基体へ塗布しうる。
本発明の紙基体はインクジェット印刷プロセスで用いることができる。本発明の１つの態様は、水性記録液を本発明の記録シートへイメージ状パターンで塗布することを含むプロセスに関する。本発明の別の態様は、（１）水性インクの入ったインクジェット印刷装置に、本発明の記録シートを組み込むこと、および（２）インク（染料および／または顔料ベースの）の小滴をイメージ状パターンで記録シートへ噴出させ、それによってイメージを記録シート上に生じることを含む印刷プロセスに関する。インクジェット印刷プロセスは周知であり、例えば、米国特許第４，６０１，７７７号；第４，２５１，８２４号；第４，４１０，８９９号；第４，４１２，２２４号、および第４，５３２，５３０号（参照することによって全てここに記載されたものとする）に記載されている。特に好ましい態様では、印刷装置は、ノズル中のインクがイメージ状パターンの状態で選択的に加熱され、それによってインクの小滴をイメージ状パターンに噴出する、熱インクジェットプロセスを用いる。本発明の記録シートは他の印刷またはイメージングプロセス、例えばペンプロッターでの印刷、カラーレーザープリンターまたはコピー機でのイメージング、インクペンでの手書き、オフセット印刷プロセス等にも用いることができる。ただし、イメージ形成に用いられるトナーまたはインクは記録シートのインク受容層と適合できるものである。
本発明を次の実施例を参照して説明する。実施例は説明のためのものであり、本発明は実施例に示す材料、条件またはプロセスパラメーターに限定されない。全ての部および％は断りがなければ重量単位に基づく。
実施例１
（Ａ）サイズプレス組成物の製造
次の手順を用いて一連のサイズプレス組成物を製造した。組成物は低せん断ミキサーを使用して実験室で製造した。特定量の予備処理を行なった（pre-cooked）デンプン、次にＢｕｂｏｎｄ６０またはＬｅｕｃｏｐｈｏｒ ＦＴＳ染料固着剤、次いで残りの水で希釈した架橋剤を適当なせん断作用の下で混合容器へ加えた。望ましい固形分は、サイズプレス処理粘度および望ましい付着量に対するシステムの許容度により１４〜１６％である。組成および詳細は次の表１に示す。
（Ｂ）サイズプレス処理
どのようなサイズプレスも行われておらず、基本重量が約７５ｇ／ｍ２のペンサコ−ラミル、ペーパーマシーンＰ５で製造された原紙をこの試験に用いた。ＨＳＴ値は約１秒であった。原紙は実験室規模のパドルサイズプレスを使用して表１のコーティング組成物で被覆した。被覆配合物の塗布には、紙基体の１２”（インチ）幅ロールを２つのローラーの間に連続供給し、被覆配合物はニップ溜めに送り、紙は所定の速度でニップ溜めを通して供給した。配合物の固形分、ニップ圧およびサイズプレス運転速度を調節することによって、表１に示す望ましい付着重量が得られた。量は？の単位で示す。
耐水堅牢性および磨耗試験は表１の上記各試料で行った。各試験結果は図４および５にそれぞれ示す。印刷濃度は反射率濃度計（Ｘ−Ｒｉｔｅ， Ｍａｃｂｅｔｈ． Ｅｔｃ．）を使用して光学濃度（「ＯＤ」）の単位で測定する。本方法は、色のべたブロックをシートに印刷し、光学濃度を測定することを含む。使用する個々のプリンターおよび選択した印刷モード、並びに濃度計モードおよびカラー設定によりＯＤにいくらかの変動がある。本特許で使用したプリンターはＳｃｉｔｅｘ４．５”（インチ）ワイドプリントヘッドであり、これをマイクロコンピューターに接続して印刷パターンを決定して印刷した。紙は、各種速度で回転して様々な紙ウェッブ速度で動く印刷プレスをシミュレートすることができるドラムに接続する。本特許における試料は、＃１０４０Ｓｃｉｔｅｘインクを使用して、５００フィート／分の相当するウェッブ速度で印刷した。使用濃度計は６ｍｍ開口部を有するＸ−Ｒｉｔｅモデル５２８分光測色濃度計であった。濃度測定設定はビジュアルカラー、状態Ｔ、および絶対濃度モードであった。
耐水堅牢性試験は、印刷した試料を室温の水に１分間浸し、次に試料を取り出し、試料を空気乾燥することによって行った。印刷濃度は浸漬前および後に測定し、印刷濃度変化％を計算した。テーバーウエット磨耗試験はＴａｐｐｉ標準Ｔ４７６に記載の方法を用いて行った。
上記の教示を考慮して本発明を様々に変更することは可能である。従って、特許請求の範囲内で本発明をここに詳記したのとは別のやり方で実施しうることは当然のことである。
明細書中で用いたように、範囲は、便宜上、その範囲の一部の値（近い値）を含めて、範囲内にある各値を記述するために用いる。
ここに挙げた全ての参考文献並びにそれらの引例は、本発明の要旨に関連する部分およびその態様の全てを参照することによってここに記載されたものとする。
１ 紙基体
２ 組成物
３ セルロース繊維のウェッブ
４ 浸透層

Claims (21)

  1. セルロース繊維のウェッブを含み、それに塗布された組成物を有する紙基体であって、該組成物は
    濃度損失（ＤＬ％）によって測定して−１０〜１５の耐水堅牢度、
    テーバー磨耗試験によって測定される、１０００回転あたり７５ｍｇ未満の表面強度、
    幅３６インチ、直径５０インチであり、そして３インチのコアを有するロールのとき、基体がロールの全長の半分を越える間、連続的に走行するという走行性
    を与えるのに有効な量で塗布されており、
    該組成物は
    ヒドロキシル基を有する少なくとも１種の結合剤；
    １種以上の第４アンモニウム官能基を含む少なくとも１種の染料固着剤；および
    結合剤のヒドロキシル基及び染料固着剤の官能基を架橋することができる少なくとも１種の架橋剤
    を含む、
    上記の紙基体。
  2. 前記組成物が少なくとも１種の顔料をさらに含む、請求項１に記載の紙基体。
  3. 前記組成物が少なくとも１種の無機塩をさらに含む、請求項１に記載の紙基体。
  4. 前記少なくとも１種の結合剤が、組成物中の固形分の総重量に基づいて、８５〜９８重量％の量で存在する、請求項１に記載の紙基体。
  5. 前記少なくとも１種の結合剤がデンプンを含み、前記少なくとも１種の染料固着剤が、組成物中のデンプンの総重量に基づいて、０．５〜１０重量％の量で存在する、請求項１に記載の紙基体。
  6. 前記少なくとも１種の結合剤がデンプンを含み、前記少なくとも１種の架橋剤が、組成物中のデンプンの総重量に基づいて、０．５〜５重量％の量で存在する、請求項１に記載の紙基体。
  7. 前記少なくとも１種の結合剤が、デンプン、変性デンプンおよびポリビニルアルコールよりなる群から選択される少なくとも１種の要素である、請求項１に記載の紙基体。
  8. 前記少なくとも１種の染料固着剤が、ポリアミン、ポリエンイミン、および蛍光増白剤：窒素含有化合物複合体よりなる群から選択される少なくとも１種の要素である、請求項１に記載の紙基体。
  9. 前記少なくとも１種の架橋剤が、グリオキサールおよびブロックされたグリオキサールよりなる群から選択される少なくとも１種の要素である、請求項１に記載の紙基体。
  10. 請求項１に記載の紙基体であって、
    組成物中の固形分の総重量に基づいて８５〜９８重量％の量の、デンプンを含む少なくとも１種の結合剤；
    組成物中のデンプンの総重量に基づいて０．５〜１０重量％の量の少なくとも１種の染料固着剤；および
    組成物中のデンプンの総重量に基づいて０．２５〜５重量％の量の少なくとも１種の架橋剤
    を含む上記の紙基体。
  11. 請求項１に記載の紙基体であって、
    前記少なくとも１種の結合剤がデンプンおよびポリビニルアルコールよりなる群から選択され；
    前記少なくとも１種の染料固着剤がポリアミン、ポリエンイミン、および蛍光増白剤：窒素含有化合物複合体よりなる群から選択され；そして
    前記少なくとも１種の架橋剤がグリオキサールおよびブロックされたグリオキサールよりなる群から選択される、
    上記の紙基体。
  12. 前記組成物の量が、ＤＬ％によって測定される基体の耐水堅牢度が−５〜１５となるのに有効である、請求項１に記載の紙基体。
  13. 前記組成物の量が、テーバー磨耗試験によって測定される基体の表面強度が６０ｍｇ／１０００回転未満となるのに有効である、請求項１に記載の紙基体。
  14. 前記組成物の量が、テーバー磨耗試験によって測定される基体の表面強度が５０ｍｇ／１０００回転未満となるのに有効である、請求項１に記載の紙基体。
  15. 前記組成物の量が、テーバー磨耗試験によって測定される基体の表面強度が４０ｍｇ／１０００回転未満となるのに有効である、請求項１に記載の紙基体。
  16. 前記組成物の量が、幅３６インチ、直径５０インチであり、そして３インチのコアを有するロールのとき、基体が少なくとも２つのロール長さの間、連続的に走行するのに有効である、請求項１に記載の紙基体。
  17. 繊維のウェッブを組成物とサイズプレスまたはコーターで接触させることを含む、請求項１に記載の紙基体の製造方法。
  18. 前記組成物がさらに、カルシウム及びマグネシウムより本質的になる群から選択される陽イオンを含む、少なくとも１種の無機塩をさらに含む、請求項１に記載の紙基体。
  19. 前記少なくとも１種の結合剤がデンプンを含み、
    前記少なくとも１種の染料固着剤が陽イオン性蛍光増白剤を含み、そして
    前記少なくとも１種の架橋剤がグリオキサール及びブロックされたグリオキサールよりなる群から選択される、請求項１に記載の紙基体。
  20. 前記陽イオン性増白剤が陽イオン性スチルベンに基づく蛍光増白剤である、請求項１９に記載の紙基体。
  21. 前記架橋剤がグルオキサール、ブロックされたグリオキサール、硼酸塩及び酸無水物よりなる群から選択される、請求項１に記載の紙基体。
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