Бумажные основы с повышенной проклейкой поверхности и низкой проклейкой полотна, обладающие высокой стабильностью размеров

Бумажные основы с повышенной проклейкой поверхности и низкой проклейкой полотна, обладающие высокой стабильностью размеров

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка притязает на приоритет, согласно 35 USC §119(е), предварительной патентной заявки США №60/759,629 с названием "БУМАЖНЫЕ ОСНОВЫ С ПОВЫШЕННОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОВЕРХНОСТИ И НИЗКОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОЛОТНА, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ РАЗМЕРОВ", поданной 17 января 2006 г., которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Настоящая заявка притязает на приоритет, согласно 35 USC §119(е), предварительной патентной заявки США №60/853,882 с названием "БУМАЖНЫЕ ОСНОВЫ С ПОВЫШЕННОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОВЕРХНОСТИ И НИЗКОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОЛОТНА, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ РАЗМЕРОВ", поданной 24 октября 2006 г., которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Настоящая заявка притязает на приоритет, согласно 35 USC §119(е), предварительной патентной заявки США №60/759,630 с названием "БУМАЖНЫЕ ОСНОВЫ С ПОВЫШЕННОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОВЕРХНОСТИ И НИЗКОЙ ПРОКЛЕЙКОЙ ПОЛОТНА, СОДЕРЖАЩИЕ НАПОЛНИТЕЛЬ, ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКОЙ СТАБИЛЬНОСТЬЮ РАЗМЕРОВ", поданной 17 января 2006 г., которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к бумажной основе с повышенной проклейкой поверхности и низкой проклейкой полотна, имеющей высокую стабильность размеров, а также к способам изготовления и использования данной композиции.

Уровень техники

Переменные рабочие характеристики бумажных основ изменяются в широких пределах в зависимости от широкого диапазона конечного использования таких основ. Однако большинство переменных рабочих характеристик могут быть запрограммированы в бумаге более легко при повышении стабильности размеров основы. Поэтому в течение очень долгого времени на рынке было желательно поставлять динамическую бумажную основу, имеющую прекрасную стабильность размеров, но способную иметь высокую прочность поверхности.

Липпонен и др. (Lipponen et al.) (2003) в докладе "Проклейка поверхности растворами крахмала с высоким содержанием твердых веществ", представленном на Форуме TAPPI по дозирующим клеильным прессам, обсуждали использование высокого содержания твердых веществ в растворах крахмала для клеильного пресса, которое может использоваться для получения прочности поверхности в некоторых специфических случаях, но не смогли достичь и/или оценить важность бумажной основы со стабильными размерами. Кроме того, бумага, упоминавшаяся в докладе Липпонена и др., имеет то, что авторы характеризуют как нежелательно низкая прочность полотна (не ниже приблизительно 140 Дж/м²).

Кроме того, в последующем докладе Липпонена и др. (2005) "Влияние тягового усилия пресса и базовой массы на свойства бумаги, не содержащей древесины, во время проклейки поверхности", представленном на Весенней технической конференции и торговой ярмарке TAPPI, авторы обсуждают методологии увеличения нежелательно низкой прочности полотна бумажной основы с нанесенной на нее раствором крахмала с высоким содержанием твердых веществ в клеильном прессе. К сожалению, эти доклады представляют результаты неудавшихся попыток получить бумажную основу с одновременно высокой стабильностью размеров и высокой прочностью поверхности.

Соответственно, все еще существует потребность в дешевом и эффективном решении по повышению стабильности размеров и прочности поверхности бумажной основы.

Подробное описание

Авторы настоящего изобретения нашли недорогое и эффективное решение по повышению стабильности размеров и прочности поверхности бумажной основы.

В одном аспекте настоящее изобретение относится к бумажной основе.

Бумажная основа настоящего изобретения содержит полотно целлюлозных волокон. Бумажная основа настоящего изобретения может содержать вторичные волокна и/или первичные волокна. Одной типичной разницей между вторичными и первичными волокнами является то, что вторичные волокна прошли процесс сушки по меньшей мере один раз.

Бумажная основа настоящего изобретения может содержать от 1 до 99 мас.%, предпочтительно от 5 to 95 мас.% of cellulose fibers от совокупной массы основы, включая 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99 мас.% и включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Предпочтительно источниками целлюлозных волокон являются хвойная древесина и/или лиственная древесина.

Бумажная основа настоящего изобретения может содержать от 1 до 100 мас.%, предпочтительно от 10 до 60 мас.%, целлюлозных волокон, полученных из хвойной древесины, от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе. Этот диапазон включает 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах, от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе.

Бумажная основа может альтернативно или преимущественно содержать от 0,01 до 99 мас.% волокон хвойной древесины, наиболее предпочтительно от 10 до 60 мас.% от совокупной массы бумажной основы. Бумажная основа содержит не более чем 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99 мас.% хвойной древесины от совокупной массы бумажной основы, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа может содержать волокна хвойной древесины, которые имеют канадскую стандартную степень помола (csf) от 300 до 750, более предпочтительно от 400 до 550. Этот диапазон включает 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740 и 750 csf, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Канадскую стандартную степень помола измеряют стандартным тестом TAPPI Т-227.

Бумажная основа настоящего изобретения может содержать от 1 до 100 мас.%, предпочтительно от 30 до 90 мас.%, целлюлозных волокон лиственной древесины от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе. Этот диапазон включает 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах, от совокупного количества целлюлозных волокон в бумажной основе.

Бумажная основа может альтернативно или преимущественно содержать от 0,01 до 99 мас.% волокон хвойной древесины, предпочтительно от 60 до 90 мас.%, от совокупной массы бумажной основы. Бумажная основа содержит не больше чем 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99 мас.% волокон от совокупной массы бумажной основы, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа может содержать волокна лиственной древесины, которые имеют канадскую стандартную степень помола (csf) от 300 до 750, более предпочтительно от 400 до 550 csf. Этот диапазон включает 300, 310, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420, 430, 440, 450, 460, 470, 480, 490, 500, 510, 520, 530, 540, 550, 560, 570, 580, 590, 600, 610, 620, 630, 640, 650, 660, 670, 680, 690, 700, 710, 720, 730, 740 и 750 csf, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Канадскую стандартную степень помола измеряют стандартным тестом TAPPI Т-227.

В одном варианте осуществления бумажная основа содержит волокна хвойной и/или лиственной древесины, которые меньше облагорожены. Бумажная основа содержит эти волокна, которые облагорожены по меньшей мере на 2% меньше по сравнению с известными бумажными основами, предпочтительно по меньшей мере на 5% меньше, более предпочтительно на 10% меньше, наиболее предпочтительно по меньшей мере на 15% меньше облагорожены, чем волокна, используемые в известных бумажных основах. Например, если известная бумага содержит хвойные и/или лиственные волокна, имеющие канадскую стандартную степень помола (CSF) 350, то бумажная основа настоящего изобретения более предпочтительно содержит волокна, имеющие CSF 385 (т.е. облагороженные на 10% меньше, чем известные), и все же имеет рабочие характеристики, сходные, если не лучше, с такой известной бумагой. Некоторые типичные рабочие качества основы настоящего изобретения обсуждаются ниже. Некоторое снижение в облагораживании хвойных или лиственных волокон, типичное для настоящего изобретения, включает без ограничения: 1) от 350 до по меньшей мере 385 CSF; 2) от 350 до по меньшей мере 400 CSF; 3) от 400 до по меньшей мере 450 CSF и 4) от 450 до по меньшей мере 500 CSF. Снижение в степени облагораживания волокон может составлять по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 и 25% по сравнению с волокнами, содержащимися в известных бумажных основах, но основа настоящего изобретения способна иметь рабочие характеристики, равные рабочим характеристикам известных бумажных основ или превосходящие их.

Если бумажная основа содержит и лиственные и хвойные волокна, предпочтительно, чтобы отношение лиственные/хвойных волокон составляло от 0,001 до 1000, предпочтительно от 90/10 до 30/60. Этот диапазон может включать 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах, а также любые диапазоны и поддиапазоны в этих пределах в обратных значениях таких отношений.

Кроме того, хвойные и/или лиственные волокна, содержащиеся в бумажной основе настоящего изобретения, могут быть модифицированы физическими и/или химическими средствами. Примеры физических средств включают без ограничения электромагнитные и механические средства. Средства электрического модифицирования включают без ограничения средства, обеспечивающие контакт волокон с источником электромагнитной энергии, таким как свет и/или электрический ток. Средства механического модифицирования включают без ограничения средства, обеспечивающие контакт неодушевленного объекта с волокнами. Примеры таких неодушевленных объектов включают объекты с острыми и/или тупыми кромками.

Такие средства также включают, например, средства для резки, перемешивания, измельчения, протыкания и т.д.

Примеры химических средств включают без ограничения известные химические средства для модификации волокон, включая сшивание и осаждение на них комплексов. Примерами такого модифицирования волокон могут быть без ограничения примеры, содержащиеся в следующих патентах: 6,592,717, 6,592,712, 6,582,557, 6,579,415, 6,579,414, 6,506,282, 6,471,824, 6,361,651, 6,146,494, Н1,704, 5,731,080, 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 и 4,022,965, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Примеры модифицирования волокон также содержатся в патентной заявке США №60/654,712, поданной 19 февраля 2005 года, и патентной заявке США №11/358,543, поданной 21 февраля 2006 года, и могут включать в себя добавление оптических отбеливателей, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Источники "мелочи" могут быть найдены в волокнах SaveAll, оборотных потоках, потоках брака, потоках отходов волокон. Количество мелочи, присутствующей в бумажной основе, может быть изменено путем изменения расхода, при котором такие потоки добавляют в процессе изготовления бумаги.

Бумажная основа может содержать сочетание лиственных волокон, хвойных волокон и волокон мелочи. Волокна мелочи являются, как сказано выше, оборотными и обычно имеют среднюю длину не больше 100 мкм, предпочтительно не больше чем 90 мкм, более предпочтительно не больше чем 80 мкм и наиболее предпочтительно не больше чем 75 мкм. Длина волокон мелочи предпочтительно составляет не больше чем 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мкм, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа содержит от 0,01 до 100 мас.% мелочи, предпочтительно от 0,01 до 50 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,01 до 15 мас.% от совокупной массы основы. Бумажная основа содержит не больше чем 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% мелочи от совокупной массы бумаги, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа может альтернативно или преимущественно содержать от 0,01 до 100 мас.% мелочи, предпочтительно от 0,01 до 50 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,01 до 15 мас.% от совокупной массы волокон, содержащихся в бумажной основе. Бумажная основа содержит не больше чем 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% мелочи от совокупной массы волокон, содержащихся в бумажной основе, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа содержит по меньшей мере одно проклеивающее вещество. Проклеивающим веществом является вещество, добавляемое к бумаге для того, чтобы придать ей влаго- или водостойкость в различной степени. Примеры таких проклеивающих веществ можно найти в публикации "Руководство для технологов целлюлозно-бумажной промышленности" Дж.А.Смука (G.A.Smook) (1992), Angus Wilde Publications, которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Предпочтительно проклеивающим веществом является вещество для проклейки поверхности. Предпочтительными примерами проклеивающих веществ являются крахмал и поливиниловый спирт (PVOH), а также поливиниламин, альгинат, карбоксиметилцеллюлоза и т.д. Однако может быть использовано любое проклеивающее вещество.

При использовании крахмала в качестве проклеивающего вещества крахмал может быть модифицированным или немодифицированным. Примеры крахмала содержатся в вышеупомянутой публикации "Руководство для технологов целлюлозно-бумажной промышленности" Дж.А.Смука (1992), Angus Wilde Publications. Предпочтительные примеры модифицированных крахмалов включают, например, окисленные, катионные, этилированные, гидроэтоксилированные и т.д. Кроме того, крахмал может быть получен из любого источника, предпочтительно картофеля и/или кукурузы. Наиболее предпочтительно источником крахмала является кукуруза.

При использовании поливинилового спирта в качестве проклеивающего вещества он может иметь любой % гидролиза. Предпочтительными поливиниловыми спиртами являются те, которые имеют % гидролиза в диапазоне от 100% до 75%. % гидролиза поливинилового спирта может составлять 75, 76, 78, 80, 82, 84, 85, 86, 88, 90, 92, 94, 95, 96, 98 и 100%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа настоящего изобретения может также содержать PVOH в любом количестве в мас.%. Предпочтительно, когда присутствует PVOH, он присутствует в количестве от 0,001 мас.% до 100 мас.% от совокупной массы проклеивающего вещества, содержащегося в и/или на основе. Этот диапазон включает 0,001, 0,002, 0,005, 0,006, 0,008, 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05, 0,1, 0,2, 0,4, 0,5, 0,6, 0,7, 0,8, 0,9, 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 14, 15, 16, 18, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.% от совокупной массы проклеивающего вещества в основе, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа настоящего изобретения может содержать проклеивающее вещество в любом количестве. Предпочтительно бумажная основа настоящего изобретения может содержать от 0,01 до 20 мас.% по меньшей мере одного проклеивающего вещества, более предпочтительно от 1 до 10 мас.%, наиболее предпочтительно от 2 до 8 мас.% от совокупной массы основы. Этот диапазон включает 0,01, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20 мас.% проклеивающего вещества от совокупной массы основы, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

В одном лучшем варианте осуществления настоящего изобретения проклеивающим веществом может быть по меньшей мере одно поверхностное проклеивающее вещество. Однако вещество для проклейки поверхности может быть использовано в сочетании по меньшей мере с одним веществом для проклейки полотна. Примеры веществ для проклейки поверхности и полотна можно найти в публикации "Руководство для технологов целлюлозно-бумажной промышленности" Дж.А.Смука (G.A.Smook) (1992), Angus Wilde Publications, которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. В некоторых случаях вещество для проклейки поверхности и вещество для проклейки полотна может быть одним и тем же.

Если бумажная основа содержит вещества для проклейки полотна и поверхности, они могут присутствовать в любом отношении и могут быть одинаковыми и/или разными проклеивающими веществами. Предпочтительно отношение количества вещества для проклейки поверхности к количеству вещества для проклейки полотна составляет от 50/50 до 100/0, более предпочтительно от 75/25 до 100/0. Этот диапазон включает 50/50, 55/45, 60/40, 65/35, 70/30, 75/25, 80/20, 85/15, 90/10, 95/5 и 100/0, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа содержит по меньшей мере одно проклеивающее вещество. Однако по меньшей мере большинство от совокупного количества проклеивающего вещества предпочтительно находится на наружной поверхности основы. Бумажная основа настоящего изобретения может содержать проклеивающее вещество в слое покрытия, наносимом в клеильном прессе. Слой покрытия, наносимый в клеильном прессе, может проникать или не проникать в целлюлозные волокна основы. Однако если слой покрытия и целлюлозные волокна проникают друг в друга, это создает бумажную основу со слоем взаимопроникновения.

На ФИГ.1-3 показаны различные варианты осуществления бумажной основы 1 в бумажной основе настоящего изобретения. На ФИГ.1 показана бумажная основа 1, которая имеет полотно целлюлозных волокон 3 и проклеивающий состав 2, где проклеивающий состав 2 имеет минимальное взаимопроникновение с полотном целлюлозных волокон 3. Такой вариант осуществления может быть изготовлен, например, если проклеивающий состав наносят в качестве покрытия на полотно целлюлозных волокон.

На ФИГ.2 показана бумажная основа 1, которая имеет полотно целлюлозных волокон 3 и проклеивающий состав 2, где проклеивающий состав 2 имеет взаимопроникновение с полотном целлюлозных волокон 3. Слой взаимопроникновения 4 бумажной основы 1 определяет участок, на котором по меньшей мере проклеивающий раствор проникает в целлюлозные волокна и распространяется среди них. Слой взаимопроникновения может составлять от 1 до 99% от полного поперечного сечения по меньшей мере части бумажной основы, включая 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 99% бумажной основы, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Такой вариант осуществления может быть изготовлен, например, если проклеивающий раствор добавляют к целлюлозным волокнам до нанесения покрытия, и может быть объединен с последующим нанесением покрытия, если это необходимо. Точки нанесения могут находиться, например, в клеильном прессе.

На ФИГ.3 показана бумажная основа 1, которая имеет полотно целлюлозных волокон 3 и проклеивающий раствор 2, где проклеивающий раствор 2 приблизительно равномерно распределен в полотне целлюлозных волокон 3. Такой вариант осуществления может быть изготовлен, например, если проклеивающий раствор добавляют к целлюлозным волокнам до нанесения покрытия, и может быть объединен с последующим нанесением покрытия, если это необходимо. Примерные точки нанесения могут находиться на мокром этапе процесса изготовления бумаги, на материале до и после прессования.

Предпочтительно слой 4 взаимопроникновения минимизируют и/или концентрацию проклеивающего вещества предпочтительно увеличивают в направлении поверхности бумажной основы. Поэтому количество проклеивающего вещества, присутствующего в направлении к верхней и/или нижней наружной поверхности основы предпочтительно больше количества проклеивающего вещества, присутствующего в направлении середины полотна бумажной основы. Альтернативно большинство проклеивающего вещества в процентном отношении может предпочтительно находиться на некотором расстоянии от наружной поверхности основы, причем такое расстояние равно или меньше чем 25%, более предпочтительно 10%, от совокупной толщины основы. Этот аспект также может быть известен как показатель Qtotal, который измеряют известными способами, описанными в Примерах ниже с использованием крахмала в качестве примера. Если Qtotal равен 0,5, то проклеивающее вещество приблизительно равномерно распределено в бумажной основе. Если Qtotal больше 0,5, то в направлении середины полотна бумажной основы присутствует больше проклеивающего вещества, чем в направлении поверхностей бумажной основы. Если Qtotal меньше 0,5, то в направлении середины полотна бумажной основы присутствует меньше проклеивающего вещества, чем в направлении поверхностей бумажной основы. В свете вышеизложенного бумажная основа настоящего изобретения предпочтительно имеет Qtotal меньше 0,5, предпочтительно меньше 0,4, более предпочтительно меньше 0,3, наиболее предпочтительно меньше 0,25. Соответственно, Qtotal бумажной основы настоящего изобретения может составлять от 0 до меньше 0,5. Этот диапазон включает 0, 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,15, 0,2, 0,25, 0,3, 0,35, 0,4, 0,45 и 0,49, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

В сущности, Q является мерой количества крахмала, которое проходит от наружных кромок в направлении середины полотна в поперечном сечении. Здесь понимается, что Q может быть любым Q, так чтобы он представлял увеличенную способность иметь крахмал в направлении наружных поверхностей поперечного сечения полотна, и Q может выбираться так (используя любой тест), чтобы обеспечить любую одну или несколько вышеуказанных и нижеуказанных характеристик бумажной основы настоящего изобретения (например, внутреннюю связь, коэффициент гигрорасширения, стойкость к выщипыванию IGT и/или стойкость к расслаиванию IGT VPP и т.д.).

Конечно, существуют другие методы измерения эквивалента Q, указанного выше. Идея настоящего изобретения заключается в том, что приемлемо любое измерение Q или аналогичный способ измерения отношения количества проклеивающего вещества в направлении середины основы по сравнению с количеством проклеивающего вещества в направлении наружных поверхностей основы. В одном лучшем варианте осуществления это отношение такое, что максимально возможное количество проклеивающего вещества располагается в направлении наружных поверхностей основы, этим минимизируя зону взаимопроникновения и/или минимизируя количество крахмала, находящегося в слое взаимопроникновения. Также предпочтительно, чтобы это распределение проклеивающего вещества имело место даже при очень высоком уровне применения проклеивающего вещества внутри и/или на основе. Так, одной целью настоящего изобретения является жесткий контроль количества проклеивающего вещества в слое взаимопроникновения, когда на его поверхность наносят больше и больше наружного проклеивающего вещества, или путем минимизации концентрации проклеивающего вещества в этом слое взаимопроникновения или путем уменьшения толщины самого слоя взаимопроникновения. Нижеприведенные характеристики бумажной основы настоящего изобретения являются теми, которые могут быть достигнуты путем такого контроля за проклеивающим веществом. Хотя такое контролируемое нанесение проклеивающего вещества может происходить любым образом, ниже говорится, что проклеивающее вещество предпочтительно наносят в клеильном прессе.

Бумажная основа предпочтительно имеет высокую стабильность размеров. Бумажные основы, имеющие высокую стабильность размеров, предпочтительно имеют убывающую тенденцию к скручиванию. Поэтому предпочтительные бумажные основы настоящего изобретения имеют уменьшенную тенденцию к скручиванию по сравнению с известными бумажными основами.

Одним очень хорошим показателем стабильности размеров является физическое измерение коэффициента гигрорасширения, предпочтительно гигрорасширения Нина (Neenah) с использованием ПОЛЕЗНОГО МЕТОДА 549 TAPPI путем электронного контроля и регулирования относительной влажности (OВ) с использованием испарителя и увлажнителя, а не просто концентрации соли. OВ окружающей среды изменяют с 50% до 15%, затем до 85%, вызывая размерные изменения в образце бумаги, на котором проводят измерения. Например, бумажная основа настоящего изобретения имеет коэффициент гигрорасширения в поперечном направлении, когда OВ изменяют, как указано выше, от 0,1 до 1,9%, предпочтительно от 0,7 до 1,2%, наиболее предпочтительно от 0,8 до 1,0%. Этот диапазон включает 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 и 1,9%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа предпочтительно имеет внутреннюю связь в продольном направлении от 10 до 350 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, предпочтительно от 75 до 120 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, более предпочтительно от 80 до 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, наиболее предпочтительно от 90 до 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма. Этот диапазон включает 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340 и 350 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Внутренняя связь в продольном направлении является связью Скотта (Scott Bond), измеренной тестом TAPPI t-569.

Бумажная основа предпочтительно имеет внутреннюю связь в поперечном направлении от 10 до 350 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, предпочтительно от 75 до 120 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, более предпочтительно от 80 до 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, наиболее предпочтительно от 90 до 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма. Этот диапазон включает 10, 11, 12, 13, 14, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340 и 350 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Внутренняя связь CD является связью Скотта (Scott Bond), измеренной тестом TAPPI t-569.

Обе вышеупомянутые внутренние связи в поперечном и продольном направлениях, измеренные тестом связи Скотта TAPPI t-569, также могут быть измерены в Дж/м². Коэффициент преобразования при преобразовании футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма в Дж/м² равен 2. Поэтому для преобразования внутренней связи 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма в Дж/м² необходимо просто умножить на 2 (т.е. 100 футо-фунтов × 10-3/кв. дюйма Х2 Дж/м² / 1 футо-фунт × 10-3/кв. дюйма=200 Дж/м². Все вышеупомянутые диапазоны в футо-фунтах × 10-3/кв. дюйма поэтому могут тогда включать соответствующие диапазоны внутренних связей в Дж/м², как указано ниже.

Бумажная основа предпочтительно имеет внутреннюю связь в продольном направлении от 20 до 700 Дж/м², предпочтительно от 150 до 240 Дж/м², более предпочтительно от 160 до 200 Дж/м², наиболее предпочтительно от 180 до 200 Дж/м². Этот диапазон включает 20, 22, 24, 26, 28, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 420, 440, 460, 480, 500, 520, 540, 560, 580, 600, 620, 640, 660, 680 и 700 Дж/м², включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Внутренняя связь в продольном направлении является связью Скотта, измеренной тестом TAPPI t-569.

Бумажная основа предпочтительно имеет внутреннюю связь в поперечном направлении от 20 до 700 Дж/м², предпочтительно от 150 до 240 Дж/м², более предпочтительно от 160 до 200 Дж/м², наиболее предпочтительно от 180 до 200 Дж/м². Этот диапазон включает 20, 22, 24, 26, 28, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 320, 330, 340, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 420, 440, 460, 480, 500, 520, 540, 560, 580, 600, 620, 640, 660, 680 и 700 Дж/м², включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Внутренняя связь CD является связью Скотта, измеренной тестом TAPPI t-569.

Бумажная основа предпочтительно имеет пористость Gurley от 5 до 100 секунд, предпочтительно от 7 до 100 секунд, более предпочтительно от 15 до 50 секунд, наиболее предпочтительно от 20 до 40 секунд. Этот диапазон включает 5, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39 и 40 секунд, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Пористость Gurley измеряют тестом TAPPI t-536.

Бумажная основа предпочтительно имеет жесткость в поперечном направлении от 100 до 450 гс*1000, предпочтительно 150 до 450 гс*1000, более предпочтительно от 200 до 350 гс*1000. Этот диапазон включает 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 310, 320, 330, 340, 350, 375, 400, 425 и 450 гс*1000, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Жесткость в поперечном направлении Gurley измеряют тестом TAPPI t-543.

Бумажная основа предпочтительно имеет жесткость в продольном направлении Gurley от 40 до 250 гс*1000, более предпочтительно от 100 до 150 гс*1000. Этот диапазон включает 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240 и 250 гс*1000, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Жесткость MD Gurley измеряют тестом TAPPI t-543.

Бумажная основа предпочтительно имеет непрозрачность от 85 до 105%, более предпочтительно от 90 до 97%. Этот диапазон включает 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104 и 105%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Непрозрачность измеряют тестом TAPPI t-425.

Бумажная основа настоящего изобретения может иметь любую белизну CIE, но предпочтительно имеет белизну CIE больше 70, более предпочтительно больше 100, наиболее предпочтительно больше 125 или даже больше 150. Белизна CIE может находиться в диапазоне от 125 до 200, предпочтительно от 130 до 200, наиболее предпочтительно от 150 до 200. Диапазон белизны CIE может быть больше или равен 70, 80, 90, 100, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 165, 170, 175, 180, 185, 190, 195 и 200 пунктов белизны CIE, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения белизны CIE и получения такой белизны в волокнах для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патенте США №6,893,473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Кроме того, примеры измерения белизны CIE и получения такой белизны в волокнах для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патентной заявке США №60/654,712, поданной 19 февраля 2005 года, с названием "Фиксация оптических отбеливателей на волокнах для изготовления бумаги" и в патентных заявках США №11/358,543, поданной 21 февраля 2006 года; 11/445809, поданной 2 июня 2006 года, и 11/446421, поданной 2 июня 2006 года, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Бумажная основа настоящего изобретения может иметь любую яркость ISO, но предпочтительно больше 80, более предпочтительно больше 90, наиболее предпочтительно больше 95 пунктов яркости ISO. Яркость ISO может предпочтительно составлять от 80 до 100, более предпочтительно от 90 до 100, наиболее предпочтительно от 95 до 100 пунктов яркости ISO. Этот диапазон включает значения больше или равные 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 и 100 пунктам яркости ISO, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения яркости ISO и получения такой яркости в волокнах для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти в патенте США №6,893,473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Кроме того, примеры измерения яркости ISO и получения такой яркости в волокнах для изготовления бумаги и изготовленной из них бумаги можно найти, например, в патентной заявке США №60/654,712, поданной 19 февраля 2005 года, с названием "Фиксация оптических отбеливателей на волокнах для изготовления бумаги" и в патентной заявке США №11/358,543, поданной 21 февраля 2006 года, которые также включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Бумажная основа настоящего изобретения предпочтительно имеет улучшенные характеристики печати и улучшенную проходимость (т.е. характеристики в печатном прессе). Характеристики печати могут быть измерены путем определения улучшенной плотности краски, растискивания, захвата цвета, контрастности печати и/или цветности печати и т.д. Цвета, традиционно используемые при таких проверках характеристик печати, включают черный, голубой, красный и желтый, но не ограничены ими. Характеристики печати могут быть определены путем определения загрязнений печати посредством визуального осмотра систем печати, полотен, пластин, системы подачи краски и т.д. Загрязнение обычно состоит из загрязнения волокон, загрязнения покрытия или проклейки, загрязнения наполнителя или связующего, пилинга и т.д. Бумажная основа настоящего изобретения имеет улучшенные характеристики печати и/или проходимости, определяемые по каждому или любому одному или сочетанию вышеуказанных признаков.

Бумажная основа может иметь любую прочность поверхности. Примерами физических проверок прочности поверхности основы, которые также, кажется, хорошо коррелируются с характеристиками печати основы, являются тесты на выщипывание IGT и тесты на захват воска. Кроме того, известно, что обе проверки хорошо коррелируются с большой прочностью поверхности бумажных основ. Хотя можно использовать любую из этих проверок, предпочтительными являются проверки на выщипывание IGT. Проверка на выщипывание IGT является стандартным тестом, при котором характеристики измеряют методом 575 Tappi, который соответствует стандартному тесту ISO 3873.

Бумажная основа может иметь по меньшей мере одну поверхность, имеющую прочность поверхности, измеренную тестом на выщипывание IGT, которая составляет по меньшей мере 1, предпочтительно по меньшей мере 1,2, более предпочтительно по меньшей мере 1,4, наиболее предпочтительно по меньшей мере приблизительно 1,8 м/с. Основа имеет прочность поверхности, измеренную тестом на выщипывание IGT, которая составляет по меньшей мере приблизительно 2,5, 2,4, 2,3, 2,2, 2,1, 2,0, 1,9, 1,8, 1,7, 1,6, 1,5, 1,4, 1,3, 1,2, 1,1 и 1,0 м/с, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Еще одним известным тестом является тест, в ходе которого измеряют стойкость к расслаиванию IGT VPP (единица измерений Н/м). Стойкость к расслаиванию IGT VPP бумажной основы настоящего изобретения может быть любой, но предпочтительно больше 150 Н/м, более предпочтительно больше 190 Н/м, наиболее предпочтительно больше 210 Н/м. Если основа является основой бумаги для репродуцирования, то стойкость к расслаиванию IGT VPP предпочтительно составляет от 150 до 175 Н/м, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа согласно настоящему изобретению может быть изготовлена на бумагоделательной машине с высокой или низкой базовой массой, включая базовые массы по меньшей мере 10 фунтов/3000 кв. футов, предпочтительно от по меньшей мере 20 до 500 фунтов/3000 кв. футов, более предпочтительно от по меньшей мере 40 до 325 фунтов/3000 кв. футов. Базовая масса может составлять по меньшей мере 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150, 175, 200, 225, 250, 275, 300, 325, 350, 375, 400, 425, 450, 475 и 500 фунтов/3000 кв. футов, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа согласно настоящему изобретению может иметь любую кажущуюся плотность. Кажущаяся плотность может составлять от 1 до 20, предпочтительно от 4 до 14, наиболее предпочтительно от 5 до 10 фунтов/3000 кв. футов на 0,001 дюйма толщины. Плотность может составлять по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20 фунтов/3000 кв. футов на 0,001 дюйма толщины, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа согласно настоящему изобретению может иметь любую толщину. Толщина может составлять от 2 до 35 милов, предпочтительно от 5 до 30 милов, более предпочтительно от 10 до 28 милов, наиболее предпочтительно от 12 до 24 милов. Толщина может составлять по меньшей мере 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34 и 35 милов, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Бумажная основа может, по желанию, иметь двутавровую структуру или иметь такие характеристики, как если бы она имела двутавровую структуру. Однако двутавровая структура предпочтительна. Такую двутавровую структуру получают в результате селективного нанесения и жестко контролируемого местонахождения проклеивающего вещества в бумажной основе и/или на бумажной основе. "Двутавровая структура" и рабочие характеристики описаны в литературе, например ее эффект описан в опубликованной заявке США с серийным номером 10/662,699, имеющей номер публикации 20040065423, которая была опубликована 8 апреля 2004 года и также включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Однако неизвестно, как контролировать двутавровую структуру и/или рабочие характеристики двутавровой структуры основы, изготовленной в условиях бумагоделательной машины и/или экспериментальной машины. Один вариант осуществления настоящего изобретения также может содержать достижение усовершенствованных двутавровых структур и/или рабочих характеристик путем жесткого контроля местонахождения проклеивающего вещества в поперечном сечении основы. Также в пределах текущих границ настоящего изобретения имеется возможность создавать улучшенные двутавровые структуры и/или улучшенные двутавровые рабочие характеристики ос