[发明专利]含有可膨胀微球和离子化合物的组合物及其制造和使用方法

说明书

本申请要求2005年3月11日提交的申请号为60/660,703、名为“含有可膨胀微球和离子化合物的组合物及其制造和使用方法”的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用结合在此。

技术领域

本发明涉及含有可膨胀微球和至少一种离子化合物的组合物以及制造和使用该组合物的方法，该组合物在离子强度为10^-6M-0.1M、pH约为9.0或更小时的ζ电势为大于或等于0mV。

背景技术

纸基材中存在的昂贵的纤维素纤维的量部分地决定了基材的密度。因此，大量昂贵的纤维素纤维存在于纸基材中使得在高成本下制备出密度更高的基材，而低含量的纤维素纤维存在于纸基材中使得在低成本下制备出密度较低的基材。减小涂布和/或未涂布的纸品、板和/或基材的密度不可避免地导致其制造成本降低。在所有纸基材生产及其使用中都如此。对于例如用于信封、折叠纸盒，以及其它包装、应用中尤其如此。用于诸如信封和包装应用中的基材具有特定的厚度或卡规厚度(caliper)。

通过在目标卡尺上减小纸基材的密度，达到目标卡规纸厚就需要较少的纤维素纤维。除了生产成本降低，当纸基材密度减小时还实现了生产效率的提高。这种生产效率的提高，部分地是由于在生产期间纸基材的干燥要求(例如时间、人力、资金等)的降低。

降低原纸基材密度的实例包括使用：

1)在纸板层的中间具有松散纤维如BCTMP和其它机械纤维的多层机器；

2)在脱水期间用来减小致密程度的延伸压区的挤压部；以及

3)可选的压光技术，例如热软压光、热钢压光、蒸汽加湿、鞋状压区压光等。

但是，这些可能的解决方案需要大量的资金和成本。因此，在经济上它们是不可行的。

另外，即使上述高成本地减小密度的方法能够实现，并由此可以制备具有目标卡规厚度的纸基材，也只有当这些方法导致平滑可接受和表面可压缩的纸基材时，所述基材才是有用的。目前，基本上没有潜在的低成本解决方案以减小具有可接受的平滑度和可压缩性的纸基材密度，从而使所述基材的印刷墨斑显著减少，并且平滑度可接受。

低密度涂布和未涂布的纸品、板和/或基材从美学和经济的观点来看都是需要的。但是，目前的方法生产的基材具有不良的打印质量和/或可印刷性能。另外，用传统方法难以得到可接受的平滑度。

一种方法是在较低成本下通过在纸基材中使用可膨胀微球来解决上述问题。这些方法部分地可以在下面的美国专利中找到：US 6,846,529、6,802,938、5,856,389和5,342,649，以及公布的专利申请：20040065424、20040052989和20010038893，其全部内容通过引用结合在此。

但是，在造纸过程中应用这种微球时，发现这种微球在所得的纸基材中具有相对较低的保持力。因此，所述可膨胀微球从白纸脱落，向所得的纸基材中引入可膨胀微球的效率低，因此在上述多种高成本解决方案之外，这种方法又提供了另外的高成本方案。

因此，仍需要一种不太昂贵且效率更高的方案来减小密度、增大松厚度(bulk)，并保持良好的性能特性，如纸基材中的平滑度和印刷墨斑。

发明内容

本发明的一个方面是含有至少一种可膨胀微球和至少一种离子化合物的组合物。在一个实施方案中，所述组合物在离子强度为10^-6M-0.1M、pH约为9.0或更小时的ζ电势为大于或等于0mV。在另一个实施方案中，所述离子化合物是选自以下组中的至少一种化合物：有机和无机离子化合物。在另一个实施方案中，所述离子化合物是至少一种聚有机化合物。在另一个实施方案中，所述离子化合物是至少一种聚胺化合物。在另一个实施方案中，所述离子化合物是交联的、支化的、或其组合。在另一个实施方案中，所述离子化合物是至少一种聚乙烯亚胺化合物。在另一个实施方案中，所述离子化合物的重均分子量为至少600的重均分子量。另外的实施方案涉及制造和使用所述组合物的方法。