CN1291249A - 纸张的施胶 - Google Patents

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Abstract

一种通过在高速精确加工或复印中使用表面施胶的纸张以提高高速精确纸张加工和复印的方法,该纸张含有一种反应性施胶剂和一种无机填料,该无机填料以能提高纸张运行性能的有效量使用,其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0.1∶1到约10∶1。本发明中作为表面施胶剂使用的一种施胶组合物是一种2－氧杂环丁酮反应性施胶剂和一种无机填料,其中无机填料与反应性表面施胶剂的重量比是约0.1∶1到约10∶1。由本方法制造的纸张也包括在本发明中。

Description

纸张的施胶
                        发明领域
本发明涉及一种通过用一种反应性施胶剂和一种填料对纸张进行表面处理，来提高纸张的高速精确加工性能的方法并涉及由此制得的纸张。
近年来，在碱性条件下生产的纸张不断增加。碱性高级纸张在绝大多数下游工序的使用中总体上性能优异，但是高速加工和高速复印对于所使用的纸张(包括碱性高级纸张)，经常提出严格的操作上的要求。
碱性高级纸张(如表格证券纸和复印纸)的精确加工应用，会导致高速运行性能问题。在使用含有一种反应性内施胶剂的碱性高级纸张时，与高速加工和高速复印有关的典型操作问题包括工作速度降低，在高速复印机中的双重进纸或卡纸，纸的粘接，以及在高速折纸机和打印机上出现的定位错误。经常在高速精确操作设备上使用的碱性纸的种类包括复印纸、表格证券纸、信封纸和加数器用纸。这些纸张种类代表了使用碱性高级纸张的相当一部分市场份额，所以存在对适于用在高速精确加工应用(包括高速复印)中的碱性高级纸张的需求。
通常将施胶剂加入到碱性高级纸张中，其或者是作为一种内施胶剂，或者是作为一种表面应用的施胶剂来影响纸张物理性能的变化，例如，纸张的施胶性能，其是所生产纸张对抗含水液体的浸透性和浸湿性的量度。施胶性和所用的施胶剂能极大地影响杂后续使用(例如高速加工或复印)中纸张的操作性能。因此，碱性高级纸张中经常加入内施胶剂来提高造纸设备的运行性能，改善成品纸的最终使用性能。
对在碱性条件下制得的纸张时，两种最常用的内施胶剂是烷基烯酮二聚物(AKD)和链烯基琥珀酸酐(ASA)，这些施胶剂之所以被称作反应性施胶剂，是因为每一种施胶剂都含有能够与纤维素纸浆和疏水尾浆共价结合的反应性官能团，一旦发生施胶剂-纤维素反应，疏水性尾浆沿背离纸浆方向排列。疏水尾浆的性质和其经反应施胶后的定向为施胶纸张提供了疏水性质。
基于AKD和ASA的反应施胶剂被广泛应用于施胶碱性高级纸张的生产实践中，但每种都有缺点，使用其中任何一种施胶剂对碱性高级纸张进行内施胶，都会对生产过程产生不利的影响。作为一种内施胶剂，加入适量的ASA就会在造纸设备中产生不希望有的沉淀，在纸张中产生断头和破洞。基于ASA的施胶剂的加入量约是1．0～1．25Kg／公吨纸通常就会导致造纸机的运行性能难以承受和纸张质量的问题。然而，为满足最终使用时的施胶要求，施胶剂的加入量常常超过1．0～1．25Kg／公吨纸，特别是向纸浆配料中加入大量的填料时更是如此。
在这些方面，基于AKD的施胶剂要比基于ASA的施胶剂更令人满意，但是AKD施胶剂的施胶速度比ASA施胶剂慢。因此，在它的施胶过程完成以前，使用AKD进行内施胶的碱性纸张可能还需要一个延长的熟化期。然而，在造纸过程中，当纸张已经到达纸轴时，AKD施胶过程通常已被完成。
基于ASA和基于AKD的施胶剂，一直同用这两种施胶剂进行内施胶的碱性纸张在高速纸张操作应用中所产生的操作问题密切相关。
非反应性高聚物施胶剂，例如苯乙烯和马来酐的共聚物(SMA)，由于其分子量高而避免了在高速加工设备和高速复印设备上许多与AKD和ASA施胶剂有关的纸张操作问题。高聚物施胶剂通常在造纸工艺的施胶压榨中，同时用作一种表面施胶剂，其与内部加入的基于ASA和AKD的施胶剂不同。
尽管高聚物表面施胶剂有这样明显的优点，但考虑到成本和施胶效率，在工业造纸工艺中仍优选基于ASA和AKD的施胶剂。以重量为基准，高聚物表面施胶剂的价格比基于ASA和AKD的施胶剂贵50％。另外，AKD和ASA显示出极高的相对施胶效率，在重量相等的条件下，比通常的高聚物表面施胶剂高出2-3倍的施胶效率。这些因素使得对于获得给定水平的纸张施胶性能来说，AKD和ASA具有更高的成本效益和效率。因此，需要提高使用反应性施胶剂(如AKD，ASA或其它)施胶的碱性高级纸张的高速加工和复印性能。
反应性施胶剂，如AKD，可归类于2-氧杂环丁酮施胶剂，其包括含有一个β-内酯环的烯酮二聚物(例如烷基烯酮二聚物)和含有一个以上β-内酯环的烯酮多聚物(例如烷基烯酮多聚物)。该2-氧杂环丁酮反应性施胶剂及它们的制备描述在Zhang等人的EP-Al-0 629741，Bottorff等人的US5，685，815和Brungardt等人的US5，846，663中，其所公开的内容在此引入作为参考。
本发明提供了一种利用反应性施胶剂进行纸张表面处理，提高碱性高级纸张的高速运行性能的方法。
                    发明综述
本发明一方面提供了一种通过在高速精确纸加工或复印中使用表面施胶的纸张以提高高速精确纸张加工和复印的方法，该纸张含有一种反应性施胶剂和一种无机填料，该无机填料以能提高纸张运行性能的有效量使用，其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
本发明另一方面提供了一种通过在高速精确纸加工或复印中使用表面施胶的纸张以提高高速精确纸张加工和复印的方法，该纸张含有一种反应性施胶剂2-氧杂环丁酮(其在35℃时是一种液体)和一种无机填料，其选自于高岭土，二氧化钛，二氧化硅，膨润土和硅酸钙，该无机填料以能提高纸张运行性能的有效量使用，其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
本发明的又一个方面是一种用作碱性高级纸张表面施胶剂的施胶组合物，其含有反应性施胶剂2-氧杂环丁酮(在35℃下是一种液体)和一种无机填料，其中无机填料与反应性施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
由本发明的方法制造的纸张也是本发明的又一个方面。
                    发明的详细描述
本发明提供了将一种反应性表面施胶剂与一种无机填料结合应用于碱性高级纸张，并在高速精确加工和复印中使用该碱性高级纸张，以提高高速精确纸张加工和复印性能的方法，反应性表面施胶剂和无机填料都应用于纸张的表面，能够以有效的数量来提高纸张运行性能的无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
此处所使用的“精确”加工，是指在操作大量纸张的设备上所进行的精确高速加工和复印，其在如此高速的纸张操作期间要求精确的控制。在精确加工设备上所加工的纸张的线速度很高，如典型的速度约是500～2000英尺／分钟(约160～660米／分钟)，对于小裁纸通常在这个范围的下限，例如约是500～850英尺／分钟(约160～280米／分钟)，精确高速复印设备通常以至少约每分钟50个裁纸页的速度工作。在实施例中使用IBM 3800高速激光打印机来说明高速复印操作，通常每分钟约进行180个纸页。
本发明中用作表面施胶剂的纸张施胶剂是一种反应性施胶剂。该反应性施胶剂优选2-氧杂环丁酮施胶剂。2-氧杂环丁酮化合物可以包含一个单一的β-内酯环，例如烯酮二聚物，或者可以包含两个或更多的β-内酯环，例如烯酮多聚物。本发明的2-氧杂环丁酮反应性施胶剂可以是一种烷基烯酮二聚物，一种烷基烯酮多聚物，一种链烯基烯酮二聚物，一种链烯基烯酮多聚物，或者上述二聚物或多聚物的混合物。市售的烷基烯酮二聚物(AKD)施胶剂典型地在约20～30℃的温度下通常是固体，并通常地由两个饱和的、直链的脂肪酸氯化物，如氯化硬脂酸和氯化棕榈酸，通过二聚反应制得。
本发明的2-氧杂环丁酮施胶剂在35℃下优选是液体，例如，其在35℃下不是固体，在25℃下优选是液体，而且在20℃下也优选是液体。那些在特定温度下具有这些所要求的非固体(液体)特征的2-氧杂环丁酮化合物通常特征在于，含有不规则的烃取代物来，其可以是支化的烷基，线型链烯基或支化的链烯基。该液体2-氧杂环丁酮化合物通常是含有百分比例的混合物，例如至少约为2-氧杂环丁酮的25wt％，更优选至少为约50wt％，并最优选至少为约75wt％，2-氧杂环丁酮在35℃(优选25℃或优选20℃)下是液体，其含有至少一个烃基取代物，这些烃基取代物在化学结构上是不规则的，例如支化的和／或碳碳双键，即不饱和化。该2-氧杂环丁酮化合物可以是烯酮二聚物，烯酮多聚物或它们的混合物。
用作反应性施胶剂的2-氧杂环丁酮化合物的一般结构式如下：分子式中n可以是0(例如，一种烯酮二聚物)或n可以是1或更多(例如，一种烯酮多聚物)，优选n是1到约20和更优选n至少是1到约8。
烯酮多聚物通常是混合物，而2-氧杂环丁酮多聚物的混合物通常含有该多聚物化合物的区域异构体，并且n的平均值通常是从1到约8。该2-氧杂环丁酮多聚物的混合物可以也含有一些2-氧杂环丁酮二聚物，例如在上面的通式中n等于0，这是常规地用来制备2-氧杂环丁酮多聚物的方法的结果。2-氧杂环丁酮二聚物和多聚物可以从一元酸组分(例如脂肪酸)和二元酸组分(例如二元羧酸)之间发生的反应来制备。
在2-氧杂环丁酮二聚物和多聚物的通式中，R和R″实质上基本是疏水性的，而且它们可以相同或不同。它们通常是无环的，且优选在长度上至少有约4个碳原子的烃，优选约C10～C20且独立地选自于直链(线型)或支化的烷基，或直链(线型)或支化的链烯基烃类取代物。R′优选是一个直链烷基，更优选具有约C2～C14，而最优选具有约C4～C8。R′也可以是具有28～40个碳原子的脂环的(线型、支化的或环状的)，通常衍生自一种C32～C44的二元羧酸。
应用在本发明中的烯酮多聚物可通过常规方法制备，例如由一种脂肪酸或其它的一元羧酸与二元羧酸之间发生反应而制得。
基于2-氧杂环丁酮化合物的反应性施胶剂以及它们的制备方法在现有的纸张施胶技术中是众所周知的。在本发明中所使用的2-氧杂环丁酮施胶剂，包括所优选的液态2-氧杂环丁酮化合物，可以用常规的方法来制备，例如那些描述在Bottorff等人的US5，685，815中用于固体烯酮多聚物的方法，其公开的内容在此处引入作为参考。
本发明的反应性施胶剂通常配制成一种水乳液。该水乳液在现有的纸张施胶技术中是众所周知，且可以包含约1～50wt％的施胶剂活性组分，例如2-氧杂环丁酮化合物，且优选含有约5～35wt％的施胶剂，所有百分比都基于乳液的总重量。该水乳液通常包含一种乳化剂，其通常用量为约0．1～5份(重量)，更优选约0．2～3份，所有份数均基于施胶剂的重量。该乳液可以通过常规的工艺使用低剪切或者高剪切技术制备，这些步骤在现有的造纸技术中是众所周知的。
无机填料是本发明的方法中一个主要组分，其是具有较高表面积的微细无机材料。这种无机填料优选其颗粒尺寸分布中平均粒度小于约10微米，更优选小于约5微米，且最优选小于约2微米。
本发明中的无机填料优选为高岭土(中国粘土)，二氧化钛，二氧化硅(硅石，沉淀的无定形硅石等等)，膨润土(一种天然生成的蒙脱土钠)，硅酸钙(例如沉淀的无定形硅酸钙)或它们的混合物。也可以使用其它的同这些优选的填料一样具有微细颗粒尺寸和吸收能力特点的无机填料，其它的无机填料包括硅藻土，硅铝酸钠，沉淀的无定形硅酸盐，重质碳酸钙，沉淀的碳酸钙(PCC)，滑石粉，例如水合硅酸镁，氧化铝(包括水合氧化铝，即氢氧化铝)，硅藻土等等。
无机填料与用作对纸张进行表面处理的反应性表面施胶剂的重量比为从约0．1∶1到10∶1或更高，优选从约0．2∶1到约5∶1。选用的填料与表面施胶剂的精确的重量比通常取决于所使用的无机填料和所选择的无机填料的物理特性。例如，应用于表面的高岭土与反应性表面施胶剂的重量比优选至少是约0．5∶1。更优选高岭土填料与表面施胶剂的重量比至少是约1∶1，至多是约5∶1，更优选为约1．5∶1到约3∶1。对于优选的二氧化硅和二氧化钛填料，无机填料与表面施胶剂的重量比至少是约0．5∶1，优选是约1∶1到约5∶1，对于用膨润土作为填料，其与表面施胶剂的重量比优选至少是约0．1∶1，更优选是0．2∶1到约10∶1，且最优选约0．1∶1到约3∶1。
通常选择用于处理纸张的表面施胶剂的加入量为该种纸使用提供了所要求的施胶特性。反应性施胶剂，例如优选的2-氧杂环丁酮反应性施胶剂的加入量可以为约0．02～5Kg／公吨纸，更优选是约0．1～3Kg／公吨纸和最优选是约0．5～2Kg／公吨纸，以上全部以干纸的重量为基准。这些加入量仅仅是对表面施胶剂而言，并不包括在纸张中的任何内施胶剂。无机填料的加入量将取决于所使用的反应性施胶剂的加入比率，并且通常进行调整以使无机填料与表面施胶剂的重量比在上述特定的范围内。
在本发明的方法中，涂覆反应性施胶剂与无机填料作为对纸张进行表面处理。反应性施胶剂和无机填料通常涂覆至纸张的两面而进行表面处理，但是，如果必要时，也可仅对纸张的一个表面进行处理。
尽管能够将反应性施胶剂和无机填料作为单独的处理剂进行交替地使用(例如在独立的步骤中)，但是优选将两种组分同时应用于纸张的表面(例如在单一的操作步骤中)。一种优选的涂覆方法是在一种常规的施胶压榨中使用。优选通过施胶压榨将反应性施胶剂和无机填料涂覆至所处理的纸张的表面，即把反应性施胶剂和填料都加入到施胶压榨的溶液里。可以将无机填料以一种干粉或一种含填料的水悬浮液的形式加入到施胶压榨溶液(或其它水性介质)里。
也可使用其它的表面涂覆方法来将反应性施胶剂和无机填料涂覆于所处理的纸张的表面，如常规的涂布或喷涂技术，而且也可在造纸工艺中除施胶压榨之外的其它部位进行表面涂覆，如在压光辊组上。在本发明中，完成反应性施胶剂和无机填料的表面涂覆之后,用常规的方法来干燥表面处理后的纸张。根据本发明处理的碱性纸张的改进特性将在下面讨论。
本发明的反应性施胶剂作为一种表面施胶剂，可以含有水溶性无机盐或与其结合在一起使用。该水溶性无机盐可以包括一种卤化钙，一种卤化镁，一种卤化钠等等。该水溶性无机盐特别优选是氯化钙，氯化镁和氯化钠。
其它的用在表面施胶和表面处理技术中的常规组分也可作为选择性组分而被使用。在造纸中常规使用的该种添加剂包括淀粉，聚合物表面施胶剂等。本发明中的方法可以使用或不使用通常所用的施胶压榨淀粉。该施胶压榨淀粉可以包括乙基化淀粉，酶转化淀粉，阳离子型淀粉，氧化淀粉和颗粒状淀粉。用于本发明的淀粉的加入量可以为0～100Kg／公吨纸的范围内，而且该淀粉的加入可以通过施胶压榨来进行。可以与本发明结合使用的聚合物表面施胶剂包括苯乙烯、马来酸酐的共聚物和苯乙烯、丙烯酸酯的共聚物。上述的水溶性无机盐可以同表面施胶剂和／或无机填料和／或常规纸张加工组分结合使用。
在一个优选的实施方案中，一种2-氧杂环丁酮施胶剂(其在35℃、优选20℃下是液体)，例如链烯基或支化的烷基烯酮二聚物同至少一种其它的施胶剂在一起使用。可用的其它施胶剂包括链烯基琥珀酸酐(例如，见US5，766，417)和直链的烷基烯酮二聚物(例如，见US5，725，731)。应用于该实施方案中的含有不同种类的2-氧杂环丁酮的施胶剂能够通过混合脂肪酸并合成2-氧杂环丁酮或共混2-氧杂环丁酮来制备。
用于本发明中的纸张不是关键性的，而且其可以是任何在其正常的使用中需要施胶的纸张。本发明针对使用碱性的、包括中性的纸张，其通过碱性的或中性的造纸工艺来制造，而这些该造纸工艺在现有的造纸技术中是众所周知的。
本发明对于具有精确加工等级的纸张，特别是对于碱性高级纸张来说是最有用的。这些纸张包括表格证券纸，小裁纸，也称作小页纸，复印纸，信封纸，加数器用纸等等。本发明中所用的碱性高级纸张的基重可以是在约30～200g／m2的范围内，优选在约40～100g／m2的范围内。
本发明中使用的纸张可以使用或不使用现有的常规内施胶剂来制造。如果使用，内施胶剂的加入量可以为约0．02～4Kg／公吨纸，更优选为约0．25～2．5Kg／公吨纸，而最优选为约0．5～2．0Kg／公吨纸。可以使用常规内施胶剂，其中包括链烯基琥珀酸酐(ASA)施胶剂和2-氧杂环丁酮施胶剂，例如优选链烯基烯酮二聚物和多聚物施胶剂，以及其它的反应性和非反应性内施胶剂。该内施胶剂可以包括和／或等于在本发明中使用的反应性表面施胶剂。
利用本发明的方法制成的纸张表现出优良的纸张操作性能，特别是在涉及高速精确加工或高速精确复印的应用中尤其如此。高等级纸张要求在高速纸张操作设备上具有良好的运行性能，可以在本发明的方法中对其进行表面处理来提供更高的施胶剂效率，提高喷墨打印的质量，减少在造纸工艺的湿部中的内施胶剂的用量。
应用于表面的反应性施胶剂减少或消除了该种纸张所需要的内施胶剂的用量，并通过消除内施胶剂与湿部有关的的沉积来提高造纸效率。即使加入中等量的反应性施胶剂，特别是链烯基琥珀酸酐，就会在造纸机上引起沉积，纸张断头和破洞。ASA作为一种内施胶剂，其加入量常常需要大于约1～1．25Kg／公吨才会满足最终使用的施胶要求，但是该内施胶剂的加入量通常会导致造纸机的运行性能难以承受和纸张质量的问题。本发明的方法通过使用反应性表面施胶剂进行纸张的表面处理，减少或消除了对该内施胶剂的需求，以提供该纸张所要求的施胶特性和其它物理性质，但并没有降低或破坏在高速纸张操作设备上的该表面施胶纸的高速加工性能和运行性能。
本发明的方法允许使用2-氧杂环丁酮反应性施胶剂(如烷基烯酮二聚物和／或多聚物和链烯基烯酮二聚物和／或多聚物)作为表面施胶剂，并同时为高速纸张操作设备上的该表面施胶的纸张提供了良好的运行性能。
本发明的方法特别有用于2-氧杂环丁酮反应性施胶剂(其在约20℃～30℃下是液体)，例如链烯基烯酮二聚物和／或多聚物施胶剂。本发明的方法允许加入这些和其它的反应性2-氧杂环丁酮施胶剂作为表面施胶剂，例如通过在施胶压榨中添加而为碱性高级纸张提供要求的施胶特性。尽管使用该2-氧杂环丁酮反应性施胶剂作为纸张的表面处理剂，通常会导致在使用该表面施胶的纸张进行高速精确加工和复印时的运行速度降低(或另一方面增加了该种设备以正常速度工作时的操作问题)，但是本发明方法中使用的无机填料为在高速精确纸张操作设备上使用的该表面施胶的纸张提供了良好的运行性能。
下面描述的非限定性实施例说明了本发明的不同方面。
                        实施例
在实施例中所用的步骤是模拟真正造纸机的施胶压榨涂覆的实验型的步骤。下面实施例中的纸张在西密执安大学的实验型造纸机上制造。一种代表性的高级纸张配料应用在西密执安大学的造纸机来制造一种典型的表格证券纸的造纸用浆。使用一种双盘式磨浆机将纸浆配料(三份硬木牛皮纸浆和一份软木牛皮纸浆)磨浆成425ml加拿大标准游离度(C．S．F．)。将填料加入到纸浆配料中之前，使用合适量的NaHCO3、H2SO4和NaOH来调节纸张的PH值(7．8～8．0)，碱度(150～200ppm)和造纸用浆的硬度(100ppm)。加入到纸浆配料中的填料是10％的中等颗粒尺寸的沉淀碳酸钙，特别是Albacar_5970沉淀碳酸钙(可从宾西法尼亚州白利恒的专用矿物公司获得)，将其以100Kg／公吨的比率加入到纸机贮浆池里。
将内施胶剂在湿部按下述方法加入：
以0．47Kg／公吨的比率将2-氧杂环丁酮反应性施胶剂(例如如果不注明的话，其就是链烯基烯酮二聚物)加入到第二个混合箱中；以5．0Kg／公吨的比率将季胺取代的阳离子型淀粉(STA-LOK_400淀粉，可从伊利诺斯州迪凯特的A．E．Staley Company获得)溢流到第一个混合箱中。以2．0Kg／公吨的比率将明矾溢流到第二个混合箱中。白水盘中的浆液温度控制在49℃。
将湿压设定在207cmHg，使用一种其施胶压榨的水分在2～3％和纸轴的水分在4～6％的全幅干燥机，且造纸机的速度是0．39米／秒。
在施胶压榨时(54℃，PH7．5～8．0)，加入约20Kg／公吨的氧化玉米淀粉(GPC_D-15F玉米淀粉，可从依阿华州马斯卡廷的谷物加工公司获得)和2．5Kg／公吨的NaCl。如果不加以注明(如常规的酸性纸例外)，所有在下面描述的实施例中使用的碱性纸张都用含有淀粉的施胶压榨溶液进行表面处理。另外，正如实施例2中所述，一种2-氧杂环丁酮反应性施胶剂和／或填料也加入到施胶压榨中，来评估这些组分对表面处理纸张的加工性能的影响。调节压光压力和纸轴水分来获得在纸轴处(2号柱，正面向上)具有150个流动单位的sheffield平滑度。
在每个造纸条件下，选择一35分钟长的微细卷筒纸，并在工业用表格纸板压榨机上加工成标准的81／2×11″的两个纸板。在每个35分钟长纸轴之前或之后选择样品来测定其基重(通常46磅／3000平方英尺(75千克／1000平方米))和平滑度。
为了评估不同的表面处理和其在阻止加工操作中的困难时所起的作用，纸张在西密执安大学的实验型造纸机上制造，加工成型，然后在一种IBM 3800高速卷筒表格纸激光打印机上打印，作为其加工性能的一种量度。所加工的纸张在评估前被允许在打印机室至少稳定一天。
每箱纸提供足够数量的纸张来允许其在IBM 3800高速激光打印机上进行10～14分钟(67米／分钟)的评估，该打印机在现有加工设备的技术状态下用作测定表面处理纸张的加工性能的有效测定装置。特别地，“波浪形(billowing)”现象表示在IBM 3800打印机的递纸器上的从动辊和熔断器上的非从动辊之间产生的滑动程度的量度。该波浪形涉及到纸张偏离了其位于底座底版以上2英寸(5厘米)的两辊间的直线路径，导致定位错误和递纸器中的逐步叠合。运行时间达600秒(10分钟)后，可根据直线纸张路径的波浪形高度(以英寸或厘米计量)来测量稳态运行周期内的波浪形。纸页的波浪形越高和越快，其纸张加工性能越差。既然可获得每个过程(辊筒)中的两个箱子用于检验，实施例中所述的全部样品都经过重复检验。
                        实施例1
实施例1描述了对纸张的高速精确加工性能的评估，该纸张按上面所述的方法制造，并结合使用2-氧杂环丁酮反应性施胶剂和不同的无机填料对其进行表面处理。使用一种IBM 3800高速激光打印机来测定高速加工性能，在需评估的纸张工作10分钟后，测定其波浪形最大高度，在实施例1中所述的全部评估结果概述在下面的表1中。
完成两个基本的对照实例。对照1A是对现有技术中按常规方式制造的酸性高级纸张的评估，其使用松香和明矾作为内施胶剂，且没有进行表面处理。对照1A中的酸性高级纸张的高速加工性能的评估结果为：10分钟后的波浪形最大高度为2．5～2．75英寸(6．4～7．0厘米)，表明其高速运行性能优良。
对照1B，第二个基本对照，是按上面所述制造的含有内施胶剂的一种碱性纸张，其内施胶剂是以0．47Kg／公吨纸的比率在湿部处添加的链烯基烯酮二聚物。在西密执安大学的实验型造纸机上按如上所述方法制造该碱性高级纸张。对于作为内施胶剂使用的链烯基烯酮二聚物，此处及后面的实施例中所述的碱性高级纸张中的内施胶剂的加入比率(0．47Kg／公吨)仅是一种较少量的内施胶比率。
对照1B中的内施胶的碱性纸张没有用一种2-氧杂环丁酮反应性施胶剂或者一种无机填料进行表面处理。该纸张的评估在IBM 3800高速激光打印机上进行，10分钟后，其波浪形最大高度达2．5～2．75英寸(6．4～7．0厘米)，在对照1A中用酸性高级纸张也可得到同样的结果。如上所述，在没有任何表面施胶的情况下，无论是内施胶的酸性高级纸张，还是内施胶的碱性高级纸张，都具有优良的高速加工性能。
对照1C，是第三个对照，使用与对照1B相同的内施胶的碱性高级纸张，但用反应性2-氧杂环丁酮施料进行表面施胶，来表明该表面施胶剂对高速加工性能所产生的不利影响。在对照1C中，用由一种不饱和的／支化的脂肪酸的混合物制成的一种链烯基烯酮二聚物反应性施料，对内施胶的碱性高级纸张进行表面处理(该纸张的内施胶也使用相同的施胶剂)，使用时以2．5Kg／公吨的比率将其加入到施胶压榨中。在IBM 3800高速激光打印机上对高速加工性能评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)，表明该表面施胶的碱性高级纸张的高速加工性能难以接受。
对照1A，1B，1C的评估结果以及本实施例1中的其它例子，都概括在下面的表1中。在IBM 3800高速激光打印机上对1A和1B所作的高速加工评估表明，纸张的运行性能优良，无递纸器或定位错误发生。相反，用一种链烯基烯酮二聚物表面施料进行表面处理对照1C，在IBM 3800激光打印机上的评估时，高速加工性能难以接受，因为在运行5～6分钟后，波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)，而且频繁观察到递纸器或定位错误。
进行几个使用在对照1B中曾经用过的内施胶的碱性纸张的实施例，但将链烯基烯酮二聚物同一种无机填料结合使用进行表面处理，来说明其对该表面处理的碱性高级纸张的高速加工性能所产生的有益结果。在每一个实施例中，都使用与对照1C相同的表面施胶剂，换句话说，以2．5Kg／公吨的比率将一种链烯基烯酮二聚物应用于施胶压榨中，与对照1C所用的加入比率相同。然而，这些实施例中的每一个都不同于对照1C，其中一种无机填料与链烯基烯酮二聚物表面施胶剂处理剂结合在一起，也应用于施胶压榨中。
在实施例1-1中，无机填料是高岭土，HYDRAFINE_90高岭土，从新泽西州爱迪生的J．M．Huber Corp．获得，以10Kg／公吨的加入比率应用。在实施例1-1中，无机填料与表面施胶剂的重量比是4∶1。在IBM 3800激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75～3．0英寸(7．0～7．6厘米)。
在实施例1-2中，无机填料是二氧化硅，OPTISIL_3265二氧化硅，一种沉淀的无定形二氧化硅，可从J．M．Huber Corp．获得，以2．5Kg／公吨纸的加入比率应用。在实施例1-2中，填料与表面施胶剂的重量比是1∶1。在IBM 3800激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75～3．0英寸(7．0～7．6厘米)。
在实施例1-3中，无机填料是二氧化钛，TI-PURE_R-941金红石二氧化钛，从特拉华州威尔明顿市的E．I．duPont de Nemours＆Company获得，以2．5Kg／公吨纸的比率应用。在实施例1-3中，填料与表面施胶剂的重量比是1∶1。对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是3．0英寸(7．6厘米)。
在实施例1-4中，无机填料是膨润土，AQUAGEL GOLD SEAL_膨润土(例如蒙脱土钠，从德克萨斯休斯顿市的Baroid Corporation获得)，以1．0Kg／公吨的加入比率应用。在实施例1-4中，填料与表面施胶剂的重量比是0．4∶1。对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75～3．0英寸(7．0～7．6厘米)。
实施例1-1到1-4中的每一个实施例的表面处理，优选将本发明的无机填料，其与一种链烯基烯酮二聚物表面施胶剂结合使用，该表面处理呈现出优良的高速加工性能，其与使用了相同的碱性高级纸张但没有进行任何表面处理的对照1B所获得的优良的高速加工性能相似。对于实施例1-1到1-4，在IBM 3800激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：其波浪形最大高度明显降低到最大高度是3英寸(7．6厘米)，而且同对照1C中的令人不满意的加工结果相比，极大地减少或消除了递纸器和定位错误的数量。当同对照1C的较差的加工性能相比时，在实施例1-1到1-4中显著提高的高速加工性能既令人吃惊，又出人意料，在对照1C中，用与实施例1-1到1-4相同的反应性施胶剂和用量对碱性纸张进行表面处理，但没有加入用于表面处理的无机填料。
几个附加的对比例也在本实施例中完成，其使用其它的无机填料应用于施胶压榨中，但不同于在实施例1-1到1-4中所使用的无机填料，这些经过表面处理的纸张没有产生令人满意的高速加工性能。尽管这些无机填料仅仅使表面施胶的碱性高级纸张的加工性能提高得很少，或者没有提高，仍然认为纸张运行性能的提高可以通过加入更多同样的无机填料，或者使用具有更高的表面积或更高的吸收能力的不同等级的无机填料来实现。
对比例C1-1到C1-3评估了三种以2．5Kg／公吨纸的比率加入的硅酸盐填料，在每个实施例中填料与表面施胶剂的重量比都是1∶1。对比例C1-1和C1-2中的无机填料是硅酸钙，分别是HUBERSORB_600硅酸钙和HUBERSORB_250硅酸钙，可从新泽西州爱迪生的J．M．Huber Corp．获得。在对比例C1-1中，沉淀的无定形硅酸钙的平均颗粒尺寸比对比例C1-2中所使用的更细小。在对比例C1-3中，无机填料是HYDREX_P沉淀的无定形硅酸盐，可从新泽西州的爱迪生J．M．Huber Corp．获得。对于对比例C1-1到C1-3中的每个例子，对高速加工性能进行评估得到不令人满意的的结果：10分钟后，其波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。
将一种无机填料同一种反应性表面施胶剂结合在一起用作表面处理剂，以提高在纸张上仅存在的反应性表面施胶剂的纸张的加工能力，其出人意料性能可以进一步通过下面与使用内施胶剂有关的发现来证明。本发明的发明人已经发现，当将HUBERSORB_600硅酸钙作为内施胶剂使用以10Kg／公吨的加入比率在造纸工艺的湿部使用时，可提高用一种烷基烯酮二聚物以1．1Kg／公吨的加入比率进行内施的一种碱性高级纸张的加工性能，但是作为内部添加剂来对比使用的或者OPTISIL_3265二氧化硅HYDREX_P沉淀的无定形硅酸盐，却没有提高含相同比率的相同内施胶剂(烷基烯酮二聚物)的碱性高级纸张的加工性能。
对比例C1-4和C1-5评估了作为无机填料应用于表面处理的碳酸钙，其以10．0Kg／公吨纸的加入比率应用，填料与表面施胶剂的重量比是4∶1。在对比例C1-4中，无机填料是HYDROCARBTM 90重质碳酸钙，可从佛蒙特州弗洛伦斯的OMYA，Inc．获得，和在对比例C1-5中，无机填料是ALBACAR_HO沉淀的碳酸钙，从纽约州纽约市的专用矿物公司获得。在以上两个对比例中，对高速加工性能进行评估得到不令人满意的结果：其波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。
对比例C1-6评估了作为无机填料的氧化铝，其以2．5Kg／公吨纸的加入比率应用，填料与表面施胶剂的重量比是1∶1。无机填料是HYDRAL_710氧化铝，可从宾西法尼亚州匹兹堡的Alcoa氧化铝及化学品公司获得。在对比例C1-7中，无机填料是滑石粉，即硅酸镁，其以10．0Kg／公吨纸的比率加入，填料与表面施胶剂的重量比是4∶1。在对比例C1-7中的无机填料是VANTALC_6H滑石粉，从康涅狄格州诺沃克的R．T．Vanderbilt Company，Inc．t获得。对比例C1-6和C1-7的高速加工性能都是难以令人接受的：10分钟后，其波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。
表1
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg／公吨) 填料 填料的加入比率(Kg/公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对照1A 无 无 0     2．5～2．75(6．4～7．0) 酸性高级纸张；用松香&明矾作为内施胶剂
对照1B 无 无 0     2．5～2．75(6．4～7．0) 使用内施胶剂的碱性纸张*
对照1C 2．5 无 0     6+(15+)
1-1 2．5     高岭土(HYDRAFINE_90) 10．0 4∶1     2．75～3．0(7．0～7．6)
1-2 2．5     二氧化硅(OPTISIL_3265) 2．5 1∶1     2．5～3．0(7．0～7．6)
1-3 2．5     二氧化钛(TI-PURE_R-941) 2．5 1∶1     3．0(7．6)
1-4 2．5     膨润土(AQUAGEL GOLDSEAL_ 1．0 0．4∶1     2．75～3．0(7．0～7．6)
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg／公吨) 填料 填料的加入比率(Kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对比例C1-1     2．5     硅酸钙(HUBERSORB_600)     2．5     1∶1     6+(15+) 内施胶的碱性纸张*
对比例C1-2     2．5     硅酸钙(HUBERSORB_250)     2．5     1∶1     6+(15+)
对比例C1-3     2．5 沉淀的无定形硅酸盐(HYDREX_P)     2．5     1∶1     6+(15+)
对比例C1-4     2．5     磨碎的碳酸钙(HYDROCARBTM90)     10．0     4∶1     6+(15+)
对比例C1-5     2．5     沉淀的碳酸钙(ALBACAR_HO)     10．0     4∶1     6+(15+)
对比例C1-6     2．5     氧化铝(HTDRAL_710)     2．5     1∶1     6+(15+)
对比例C1-7 2．5     滑石粉(硅酸镁)(VANTALC_6H) 10．0 4∶1 6+(15+)
* 添加量为0．47Kg／公吨纸的链烯基烯酮二聚物
                       实施例2
实施例2评估了对一种碱性高级纸张的高速加工性能的影响，其中用许多不同的链烯基烯酮二聚物反应性表面施胶剂与作为无机填料的高岭土结合在一起(以不同的加入比率及不同的填料与表面施胶剂的重量比应用)对所述纸张进行表面处理。本实施例所用的纸张是碱性纸张，其使用一种链烯基烯酮二聚物，以0．47Kg／公吨纸的加入比率进行内施胶，相同地内施胶的碱性纸张曾在实施例1中的对照1B中使用。2-氧杂环丁酮反应性施胶剂是一种链烯基烯酮二聚物施胶剂，该反应性施胶剂与实施例1中所使用的相同。在实施例2中使用的无机填料是HYDRAFINE_90高岭土，从新泽西州爱迪生的J．M．Huber Corporation获得，该高岭土是一种颗粒尺寸细小的粘土，在其颗粒尺寸分布中有90～96wt％的颗粒尺寸小于2微米。尽管在实施例2中所使用的高岭土是一种干粉，但在工业实践中优选一种高岭土的含水浆液。于实施例2中所述的评估结果都概括在下面的表2中。
单独使用一种链烯基烯酮二聚物的表面处理剂，来完成两个对照，对照2A和对照2B，其以1．75Kg／公吨纸的加入比率应用于施胶压榨中，并且没有将任何无机填料应用于表面。在IBM 3800激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，对照2A的波浪形最大高度是4．0～6．0英寸(10．1～15．2厘米)和对照2B的波浪形最大高度是3英寸(7．6厘米)。
使用相同的反应性表面施胶剂和加入比率完成实施例2-1到2-3，但是以三种不同的加入比率(2．5、5和10Kg／公吨纸)，同时在施胶压榨中用高岭土填料进行表面处理，相应的填料与表面施胶剂的重量比分别是：1．4∶1，2．8∶1，和5．7∶1。对三个实施例中的每一个的高速加工性能进行评估的结果表明，表面处理的纸张具有优良的性能，其中10分钟后的波浪形最大高度只有2．75英寸(7．0厘米)。
在实施例2所进行的下一组评估中，链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的加入比率增加到2．5Kg／公吨纸(相比于上面第一组中的1．75Kg／公吨纸)。以特定的2．5Kg／公吨纸的加入比率将链烯基烯酮二聚物应用于施胶压榨中，来完成三个对照，对照2C，2D和2E，并且没有同时用一种无机填料进行任何的表面处理。高速加工性能进行评估的结果表明，对于对照2C，2D和2E经表面处理的纸张通常具有优良的性能，其中对于10分钟后的波浪形最大高度，对照2C是5．0英寸(12．7厘米)，对照2D为4．0-6．0英寸(10．-15．2厘米)，而对照2E超过6．0英寸(超过15厘米)。
在实施例2-4和2-5中，以2．5Kg／公吨的比率加入链烯基烯酮二聚物施胶剂，对碱性纸张进行表面处理，其也包括在施胶压榨中，以两个不同的加入比率同时将HYDRAFINE_90高岭土应用于表面，实施例2-4中3．75Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为1．5∶1，和实施例2-5中5Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为2∶1。实施例2-4的高速加工性能总体上是令人满意的，其中10分钟后的波浪形最大高度是3．0～3．25英寸(7．6～8．2厘米)，和对于实施例2-5也具有这样显著的提高，其中高岭土填料的加入比率是5Kg／公吨，而不是3．75Kg/公吨。对于实施例2-5所测量的波浪形最大高度是2．75英寸(7．0厘米)，表现出优良的高速加工性能。
在实施例2的下一组评估中，将链烯基烯酮二聚物的加入比率进一步增加到3．75Kg／公吨纸。在对照2-F中，以3．75Kg／公吨的加入比率进行链烯基烯酮二聚物涂覆，而没有同时用无机填料进行表面涂覆。对照2-F的高速加工性能的评估结果为：波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)，表明其纸张运行性能难以接受。在实施例2-6中，在施胶压榨中以3．75Kg／公吨的相等添加率将链烯基烯酮二聚物表面施胶剂和高岭土填料应用于表面，其填料与表面施胶剂的重量比是1∶1。该表面处理的碱性纸张的高速加工性能与对照2-F中的相比，有一定程度的提高，10分钟后的波浪形最大高度是4．5～6英寸(11．4～15．2厘米)。在实施例2-7中，高岭土填料的加入比率从3．75Kg／公吨(在实施例2中使用的)增加到5Kg／公吨，以至于在实施例2-7中其填料与表面施胶剂的重量比是1．3∶1。在实施例2-7中所测量的高速加工性能莫名其妙地不令人满意，10分钟后的波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。
在实施例2-8中，同实施例2-6和2-7相比，将高岭土填料的加入比率进一步增加到7．5Kg／公吨。实施例2-8中的填料与表面施胶剂的重量比因此是2∶1，该比率的高岭土填料与表面施胶剂提供了优良的高速加工性能。实施例2-8中所测量的高速加工性能是：10分钟后的波浪形最大高度是2．75英寸(7厘米)，表明该表面处理的碱性高级纸张具有优良的纸张运行性能。
在对实施例2所作的最后一组评估中，将施胶压榨中的链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的加入比率增加到5Kg／公吨纸，并评估了以两个不同比率加入的HYDRAFINE_90高岭土。在对比例C2-1中，高岭土填料的加入比率是3．75Kg／公吨，填料与表面施胶剂的重量比是0．75∶1。该对比例C2-1所测量的高速加工性能是不令人满意的，10分钟后的波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。在实施例2-9中，高岭土填料的加入比率是对比例C2-1中所使用的两倍，为7．5Kg／公吨纸，其填料与表面施胶剂的重量比是1．5∶1。该实施例2-9所测量的高速加工性能是好的，10分钟后的波浪形最大高度是3．0～3．25英寸(7．6～8．2厘米)。
这些概括在下面的表2中的结果表明，将一种高岭土填料及链烯基烯酮二聚物反应性施胶剂应用于表面，当高岭土填料与链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的重量比超过1∶1时，可提供优良的高速加工性能的结果。本实施例中的结果同样表明，对于用链烯基烯酮二聚物表面施胶的碱性高级纸张，当无机的高岭土填料与表面施胶剂的重量比约是1．5～3∶1时，可获得最佳经济效益的高速加工性能。高岭土填料与表面施胶剂的重量比超过3∶1，也可提供优良的高速加工性能，但不会出现经济效益，因为在1．5～3∶1范围内的重量比将会具有相似的优良的结果。
表2
实施例                       表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
  链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg／公吨)   高岭土填料(HYDRAFINE_90)的加入比率(kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对照2A 1．75 无 4．0-6．0(10．1-15．2) 使用内施胶剂的碱性纸张*
对照2B     1．75     无     3．0(7．6)     ＂
    2．1     1．75     2．5     1．4∶1     2．75(7．0)     ＂
    2-2     1．75     5     2．8∶1     2．75(7．0)     ＂
    2-3     1．75     10     5．7∶1     2．75(7．0)     ＂
对照2C     2．5     无     5．0(12．7)     ＂
对照2D     2．5     无 4．0-6．0(0．1-15．2)     ＂
对照2E     2．5     无     6+(15+)     ＂
    2-4     2．5     3．75     1．5∶l  3．0-3．25(7．6-8．2)     ＂
    2-5     2．5     5     2∶l     2．75(7．0)     ＂
对照2F     3．75     无
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg／公吨)    高岭土填料(HYDRAFINE_90)的加入比率(Kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
    2-6     3．75     3．75     1∶1  4．5～6．0(11．4～15．2)     ″
    2-7     3．75     5     1．3∶1     6+(15+)     ″
    2-8     3．75     7．5     2∶1     2．75(7．0)     ″
对比例C2-1     5．0     3．75     0．75∶1     6+(15+)     ″
    2-9     5．0     7．5     1．5∶1  3．0～3．25(7．6～8．2)     ″
* 添加率为0．47Kg／公吨纸的链烯基烯酮二聚物
                         实施例3
实施例3描述了另一个对碱性纸张高速精确加工性能的评估，该纸张按上面所述的方法制造，并将2-氧杂环丁酮反应性施胶剂和不同的无机填料结合在一起对其进行表面处理。描述于实施例3中的全部评估结果概述在下面的表3中。
完成几个基本的对照实例。对照3A是对现有技术中按常规方式制造的酸性高级纸张的评估，其使用松香和明矾作为内施胶剂，并没有进行表面处理。在对照3A中，使用IBM高速打印机对酸性高级纸张的高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后的波浪形最大高度为2．5～2．75英寸(6．4～7．0厘米)，表明了其优良的性能。对照3B，第二个基本对照，是按上面所述在西密执安大学的实验型造纸机上制造的一种碱性高级纸张，其内施胶剂是以0．47Kg／公吨纸的比率加入到湿部处的一种链烯基烯酮二聚物。该内施胶的碱性没有用2-氧杂环丁酮反应性施胶剂或者无机填料进行表面处理。该碱性高级纸张的加工性能的评估结果是优良的，等同于对照3A中获得的酸性高级纸张。在不经任何表面施胶的情况下，无论是内施胶的酸性高级纸张，还是内施胶的碱性高级纸张，都具有优良的高速加工性能。
对照3C是第三个完成的对照，其使用与对照3B相同的内施胶的碱性高级纸张，但用反应性2-氧杂环丁酮施胶剂进行表面施胶，来表明该表面施胶剂对高速加工性能所产生的不利影响。在对照3C中，用对纸张内施胶所用相同的施胶剂，对内施胶的碱性高级纸张进行表面处理，例如，将一种链烯基烯酮二聚物反应性施胶剂，以1．0Kg／公吨的加入比率应用于施胶压榨中。同样地，对照3D和3E也同样使用相同的链烯基烯酮二聚物反应性施料，以更高的加入比率(分别是1．75和2．5Kg／公吨)应用于施胶压榨中。在IBM 3800高速激光打印机上对对照3C，3D和3E的高速加工性能进行评估，10分钟后，其波浪形最大高度分别是：2．75英寸(7．0厘米)；4～6英寸(10．1～15．2厘米)；和5．0英寸(12．7厘米)。对照3C，3D和3E的高速加工性能的评估结果表明，随着一种链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的表面应用浓度的增加，高速加工性能逐渐变得更差。
使用在对照3E中所用的内施胶的碱性纸张，但将链烯基烯酮二聚物同一种无机填料结合进行表面处理而完成几个实施例，来说明其对该表面处理的碱性高级纸张的高速加工性能所产生的有益的结果。在每一个例子中，都使用与对照3E相同的表面施胶剂，换句话说，以2．5Kg／公吨的比率应用一种链烯基烯酮二聚物，与对照1C所用的比率条件相同。然而，在每一个实施例不同于对照3E的地方在于，正如下所述，一种无机填料也与链烯基烯酮二聚物结合在一起，作为一种表面处理剂在施胶压榨中应用。
在对比例C3-1中，无机填料是硅酸钙，HUBERSORB_600硅酸钙，从新泽西州的爱迪生J．M．Huber Corp．获得，以1．5Kg／公吨的加入比率应用。在对比例C3-1中无机填料与表面施胶剂的重量比是0．6∶1。在IBM 3800激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是6英寸(15．2厘米)，表明有较差的纸张运行性能。
在实施例3-1中，使用相同的无机填料，即HUBERSORB_600硅酸钙，但在该表面处理中填料的加入比率增加到2．5Kg／公吨，作为与对比例3-1中的1．5Kg／公吨的比较。在实施例3-1中，填料与表面施胶剂的重量比是1∶1。对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75～3．0英寸(7．0～7．6厘米)，表明有优良的纸张运行性能。
在实施例3-1中使用的加入比率和填料与表面施胶剂的重量比的前提下，硅酸钙无机填料消除了由链烯基烯酮表面施胶剂引起的纸张的波浪形和运行性能的问题。在实施例3-1中使用的填料加入比率和填料与表面施胶剂的重量比提高了纸张的运行性能并产生有益的影响，其与对比例C3-1中低加入量的硅酸钙给纸张的运行性能所带来的稍微有利的或不利影响形成对照。在实施例1中，采用对比例C1-1得到较差的纸张加工性能，其也使用HUBERSORB_硅酸钙，且与实施例3-1中使用的HUBERSORB_硅酸钙的加入量相似，表明1∶1的填料与表面施胶剂的重量比应该被增加，例如，增加到重量比超过1∶1，以确保在这些实施例使用的链烯基烯酮二聚物的加入比率下，应用于表面的无机填料也同样会给纸张的加工性能带来一致的提高。
实施例3-2到3-4中，无机填料是一种高岭土，HYDRAFINE_90高岭土，从新泽西州爱迪生市的J．M．Huber Corp．获得，以三种不同的加入比率应用，即分别是2．5，5．0和10．0Kg／公吨。链烯基烯酮二聚物同样作为一种表面处理剂应用在这三个实施例中，其加入比率是2．5Kg／公吨，在实施例3-2到3-4中的填料与表面施胶剂的重量比分别是：1∶1，2∶1和4∶1。在IBM 3800激光打印机上对实施例3-3和3-4中的高速加工性能进行评估，与实施例3-2中仅得到中等的加工性能相比，它们的加工性能优良。对实施例3-2到3-4，10分钟后的波浪形最大高度分别是：4英寸(10．1厘米)；3英寸(7．6厘米)；和2．5～3英寸(7．0～7．6厘米)。这些结果都概括在下面的表3中，表明对于一种以2．5Kg／公吨的加入比率作为表面施胶剂应用的链烯基烯酮二聚物，高岭土填料与表面施胶剂的重量比大于1∶1可使优在实施例3中使用的内施胶的碱性纸张具有优良的加工性能。
表3
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg/公吨) 填料 填料的加入比率(Kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对照3A 无 无 0  2．5～2．75(6．4～7．0) 酸性高级纸张：用松香&明矾作为内施胶剂
对照3B 无 无 0 2．75(7．0) 使用内施胶剂的碱性纸张*
对照3C     1．0     无     0  2．75(7．0)
对照3D 1．75 无 0  4．0～6．0(10．1～15．2)
对照3E     2．5     无     0  5．0(12．7)
对比例C3-1     2．5     硅酸钙(HUBERSORB_600)     1．5     0．6∶1  6．0(15．2)
3-1 2．5     硅酸钙(HUBERSORB_600) 2．5 1∶1  2．75～3．0(7．0～7．6)
3-2 2．5     高岭土(HYDRAFINE_90) 2．5 1∶1  4．0(10．1)
3-3 2．5     高岭土(HYDRAFINE_90) 5．0 2∶1 3．5(8．9)
3-4 2．5     高岭土(HYDRAFINE_90) 10．0 4∶1  2．75～3．0(7．0～7．6)
* 添加率为0．47Kg／公吨纸的链烯基烯酮二聚物
                    实施例4
实施例4描述了对纸张的高速精确加工性能的评估，该纸张按上面所述的方法制造，其用于表面处理的2-氧杂环丁酮反应性施胶剂是一种烷基烯酮二聚物，而不是在前面的实施例中使用的链烯基烯酮二聚物。该烷基烯酮二聚物是基于C16～C18饱和的脂肪酸(棕榈酸和硬脂酸)，其作为一种表面处理剂以1．0Kg／公吨的加入比率应用于碱性高级纸张。
完成两个基本的对照实例。对照4A是对现有技术中按常规方式制造的酸性高级纸张的评估，其使用松香和明矾作为内施胶剂，并没有进行表面处理。对照4A中使用的酸性高级纸张具有10分钟后波浪形最大高度为2．5～2．75英寸(6．4～7．0厘米)，总体上表明该现有技术的高级纸张的纸张运行性能优良。
对照4B，第二个基本对照，是按上面所述在西密执安大学的实验型造纸机上制造的一种碱性纸张，其内施胶剂是以0．47Kg／公吨纸的比率加入到湿部处的一种烷基烯酮二聚物(不是链烯基烯酮二聚物)。该内施胶的碱性高级纸张也用一种反应性2-氧杂环丁酮施胶剂进行表面施胶，例如，前述的烷基烯酮二聚物，以表明使用这样一种烷基烯酮二聚物表面施胶剂会给高速加工性能带来不利的影响。利用施胶压榨，以1．0Kg／公吨的加入比率将烷基烯酮二聚物反应性施胶剂应用于纸张的表面。在IBM 3800高速激光打印机上对该表面施胶的碱性高级纸张的高速加工性能进行评估，10分钟后，其波浪形最大高度是3．5英寸(8．9厘米)，而且也导致长程环路偏差(long looperror)。
使用在对照4B中使用的内施胶的碱性纸张来完成实施例4-1，但将烷基烯酮二聚物和一种无机填料结合在一起进行表面处理，以表明该表面处理的碱性高级纸张在高速加工性能上的有益的结果。无机填料是高岭土，HYDRAFINE_90高岭土，从新泽西州爱迪生市的J．M．Huber Corp．获得，以10Kg／公吨的加入比率应用。既然在施胶压榨中以1．0kg／公吨的比率加入烷基烯酮二聚物，那么在实施例4-1中无机填料与表面施胶剂的重量比是10∶1。高速加工性能的评估结果为：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75英寸(7．0厘米)，表明其具有与对照4A中的酸性高级纸张相似的优良的纸张运行性能。实施例4-1中的结果表明，以填料与表面施胶剂的重量比是10∶1加入的HYDRAFINE_90高岭土，消除了由表面涂覆的烷基烯酮二聚物所引起的波浪形。本发明中的方法也因此适用于烷基烯酮二聚物，例如由饱和的脂肪酸的混合物制造的烷基烯酮二聚物。
为了进一步说明，将对照4C包括在实施例4中，来表明作为一种内施胶剂以中等数量存在于碱性高级纸张中的一种烷基烯酮二聚物会导致纸张的高速加工性能变坏。这可以通过波浪形最大高度是3．25英寸(8．2厘米)表现出来，其是由于在湿部处内部加入的烷基烯酮二聚物，该烷基烯酮二聚物由一种C16～C18饱和的脂肪酸(棕榈酸和硬脂酸)的混合物制造，以1．1Kg／公吨的比率加入。对于该内施胶的纸张，没有用表面施胶剂和／或无机填料进行表面处理。
表4
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后     备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg／公吨) 填料 填料的加入比率(Kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对照4A 无 无 0     2．5～2．75(6．4～7．0) 酸性高级纸张；用松香＆明矾作为内施胶剂
对照4B 1．0 无 0     3．5(8．9)长程环路偏差 使用内施胶剂的碱性纸张*
4-1 1．0     高岭土(HYDRAFINE_90) 10．0 10∶1 2．75(7．0)
对照4C 无 无 0 3．25(8．2) 使用内施胶剂的碱性纸张**
* 添加率为0．47Kg／公吨纸的链烯基烯酮二聚物
**添加率为1．1Kg／公吨纸的烷基烯酮二聚物
                     实施例5
实施例5评估了对一种碱性高级纸张的高速加工性能的影响，其中用许多不同的链烯基烯酮二聚物反应性表面施胶剂同作为无机填料的膨润土结合在一起对该纸张进行表面处理，二者的加入比率及填料与表面施胶剂的重量比不同。在实施例5中使用的无机填料是VOLCLAY_HPM 75膨润土，从伊利诺斯州阿灵顿海茨AmcolIntemational Corporation获得，于实施例5中所述的评估结果都概括在下面的表5中。
完成三个基本的对照实例。对照5A是对现有技术中按常规方式制造的酸性高级纸张的评估，其使用松香和明矾作为内施胶剂，并没有进行表面处理。对照5A中使用的酸性高级纸张的高速加工性能的评估结果是：10分钟后的波浪形最大高度为2．5～2．75英寸(6．4～7．0厘米)，表明有优良的高速运行性能。
对照5B，第二个基本对照，是一种使用内施胶剂制造的碱性纸张，其内施胶剂是以0．47Kg／公吨纸的比率加入到湿部处的一种链烯基烯酮二聚物，该碱性高级纸张实质上与描述在实施例1的对照1B中的相同。
对照5B中的内施胶的碱性纸张没有用2-氧杂环丁酮反应性施胶剂或者无机填料进行表面处理。在IBM 3800高速激光打印机上对该纸张进行评估的结果是：10分钟后，其波浪形最大高度是2．75英寸(7．0厘米)，与对照5A中用碱性高级纸张得到的结果相似。如上所述，未经任何表面施胶的情况下，内施胶的酸性高级纸张和内施胶的碱性高级纸张，都具有优良的高速加工性能。
对照5C，第三个对照，使用与对照5B相同的内施胶的碱性高级纸张，但用反应性2-氧杂环丁酮施料进行表面施胶，来表明使用该表面施胶剂对高速加工性能所产生的不利影响。在对照5C中，用在实施例1-3中使用的相同的链烯基烯酮二聚物反应性施胶剂对内施胶的碱性高级纸张进行表面处理(该施胶剂也用于对所述纸张进行内施胶)，以2．5Kg／公吨的加入比率应用于施胶压榨中。在IBM 3800高速激光打印机上对高速加工性能进行评估的结果为：10分钟后，其波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)，表明该表面施胶的碱性高级纸张的高速加工性能难以接受。
对照5A，对照5B和对照5C的评估结果，以及在本实施例5中所完成的其它实施例，都概括在下面的表5中。在IBM 3800激光打印机上对对照5A和对照5B的高速加工性能进行评估，纸张的运行性能优良，而且没有发生递纸器或定位错误。相反，对照5C中，用一种链烯基烯酮二聚物表面施胶剂所进行的表面处理却具有难以接受的高速加工性能，因为当在IBM 3800激光打印机上进行评估时，其波浪形最大高度增加到超过6英寸(超过15厘米)，而且频繁发生长程环路偏差。
使用相同的反应性表面施胶剂和加入比率完成对比例C5-1和实施例5-1和5-2，但是在施胶压榨中，以三种不同的比率加入膨润土填料同时进行表面处理，其加入比率为：0．25、0．5和1．0Kg／公吨纸，相应的填料与表面施胶剂的重量比分别是：0．1∶1，0．2∶1，和0．4∶1。对比例C5-1中测量的高速加工性能是不令人满意的，10分钟后的波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。在实施例5-1中，膨润土填料的加入比率是对比例C5-1中所使用的2倍，是0．5Kg／公吨纸，其填料与表面施胶剂的重量比是0．2∶1。实施例5-1中测量的高速加工性能是好的，10分钟后的波浪形最大高度是3．5英寸(8．9厘米)。实施例5-2中，膨润土填料的加入比率是实施例5-1中所使用的2倍(是对比例C5-1中所使用的4倍)，是1．0Kg／公吨纸，其填料与表面施胶剂的重量比是0．4∶1。实施例5-2中测量的高速加工性能是优良的，10分钟后的波浪形最大高度是2．75英寸(7．0厘米)，等同于用基本对照5B得到的不含表面施胶剂和不含表面填料的碱性纸张的高速加工性能。
在实施例5所进行的下一组评估中，链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的加入比率被增加到3．75Kg／公吨纸(对比在第一组中的2．5Kg／公吨纸)。在对比例C5-2中，用链烯基烯酮二聚物施胶剂以3．75Kg／公吨的加入比率对碱性纸张所进行的表面处理，也包括同时在施胶压榨中，以0．25Kg／公吨的比率加入VOLCLAY_90膨润土(其填料与表面施胶剂的重量比为0．07∶1)所进行的表面涂覆。对比例C5-2的高速加工性能难以接受，10分钟后的波浪形最大高度超过6英寸(超过15厘米)。
在实施例5-3和5-4中，以3．75Kg／公吨的比率(如在对比例C5-2中)加入链烯基烯酮二聚物施胶剂，对碱性纸张进行表面处理，但在其同时进行的施胶压榨的表面应用中，以两个更高的比率加入VOLCLAY_90膨润土：在实施例5-3中是0．5Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．13∶1；和在实施例2-5中是1．0Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．27∶1。实施例5-3的高速加工性能总体上是令人满意的，其中10分钟后的波浪形最大高度是3．75英寸(9．5厘米)，以及对于实施例5-4，其性能进一步提高，其中膨润土填料的加入比率是1．0Kg／公吨，而不是0．5Kg／公吨。实施例5-4所测量的波浪形最大高度是3．0英寸(7．6厘米)，表现出好的高速加工性能。
在对实施例5所作的最后一组评估中，将链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的加入比率增加到5．0Kg／公吨纸(同上述前一组中的3．75Kg／公吨相对比)。在对比例C5-3和5-4中，以5．0Kg／公吨的比率加入链烯基烯酮二聚物施胶剂，对碱性纸张所进行的表面处理也包括同时在施胶压榨进行的表面涂覆，其以两个不同的比率加入VOLCLAY_90膨润土：在对比例5-3中是0．25Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．05∶1，和在对比例5-4中是0．5Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．1∶1。对比例C5-3和C5-4的高速加工性能都是难以接受的，其中10分钟后的波浪形最大高度都超过6英寸(超过15厘米)。
在实施例5-5和5-6中，再次以5．0Kg／公吨的比率(如在对比例C5-3和C5-4中)加入链烯基烯酮二聚物施胶剂，对碱性纸张进行表面处理，但同时在施胶压榨中所进行的表面涂覆中，以两个更高比率加入VOLCLAY_90膨润土：在实施例5-5中是0．5Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．2∶1；和在实施例5-6中是1．5Kg／公吨，其填料与表面施胶剂的重量比为0．3∶1。实施例5-5的高速加工性能总体上是令人满意的，其中10分钟后的波浪形最大高度是3．5英寸(8．9厘米)，而对于实施例5-6，其性能更有显著提高，其中膨润土填料的加入比率是1．5Kg／公吨，而不是1．0Kg／公吨。实施例5-6所测量的波浪形最大高度是2．75英寸(7．0厘米)，表现出优良的高速加工性能，等同于用基本对照5B得到的不含表面施胶剂和不含表面填料的碱性纸张的高速加工性能。
这些概括在下面的表5中的实施例5的结果表明，将一种膨润土填料和链烯基烯酮二聚物反应性施胶剂应用于表面，当膨润土填料与链烯基烯酮二聚物表面施胶剂的重量比超过0．1∶1时，可提供令人满意的高速加工性能的结果。本实施例中的结果同样表明，对于用链烯基烯酮二聚物表面施胶的碱性高级纸张，当无机的膨润土填料与表面施胶剂的重量比约是0．2∶1～0．4∶1时，可获得最佳经济效益的高速加工性能。膨润土填料与表面施胶剂的重量比超过0．4∶1，也可提供优良的高速加工性能，但不会出现经济效益，因为在优选的0．2∶1～0．4∶1范围内的重量比
表5
实施例     表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后 备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(kg／公吨)     膨润土填料(VOLCLAY_HPM75)加入比率(Kg／公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对照5A 无 无     2．5～2．75(6．4-7．0) 使用松香＆明矾作为内施胶剂的酸性高级纸张
对照5B 无 无 2．75(7．0) 使用内施胶剂的碱性纸张*
对照5C 2．5 无     6+(15+)长程环路偏差 ″
对比例C5-1     2．5     0．25     0．1∶1     6+(15+)     ″
    5-1     2．5     0．5     0．2∶1     3．5(8．9)     ″
    5-2     2．5     1．0     0．4∶1     2．75(7．0)     ″
对比例C5-2     3．75     0．25     0．07∶1     6+(15+)
    5-3     3．75     0．5     0．13∶1     3．75(9．5)     ″
    5-4     3．75     1．0     0．27∶1     3．0(7．6)     ″
实施例 表面处理 波浪形最大高度(英寸(厘米))10分钟后 备注
链烯基烯酮二聚物加入比率(Kg/公吨) 膨润土填料(VOLCLAY_HPM75)加入比率(Kg/公吨) 填料：表面施胶剂(重量比)
对比例C5-3 5.0 0.25 0.05∶1 6+(15+) ″
对比例C5-4 5.0 0.5 0.1∶1 6+(15+) ″
5-5 5.0 1.0 0.2∶1 3.5(8.9) ″
5-6 5.0 1.5 0.3∶1 2.75(7.0) ″
* 链烯基烯酮二聚物，添加率为0．47Kg／公吨纸
前述的特定实施方案是本发明实施的说明。本发明可以采取其它特定的形式来具体实施，而不偏离其所包含的精神和实质特征，且因此本发明的范围是参照所附的权利要求书，而不受前面所述说明的限制。

Claims (33)

1．一种提高高速精确纸张加工或复印的方法，该方法包括在高速精确加工或复印中使用表面施胶的纸张，该纸张含有一种反应性施胶剂和一种无机填料，该无机填料以能提高纸张的运行性能的有效量使用，无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
2．如权利要求1所述的方法，其中反应性施胶剂是一种2-氧杂环丁酮施胶剂。
3．如权利要求2所述的方法，其中2-氧杂环丁酮施胶剂是一种烯酮二聚物。
4．如权利要求2所述的方法，其中其中2-氧杂环丁酮施胶剂一种烯酮多聚物。
5．如权利要求2所述的方法，其中反应性施胶剂是一种2-氧杂环丁酮施胶剂，其选自于烷基烯酮二聚物，烷基烯酮多聚物，链烯基烯酮二聚物和链烯基烯酮多聚物。
6．如权利要求2～5之一所述的方法，其中2-氧杂环丁酮施胶剂在35℃下是一种液体。
7．如权利要求6所述的方法，其中2-氧杂环丁酮施胶剂在20℃下是一种液体。
8．如前面权利要求之一所述的方法，其中无机填料选自于高岭土，二氧化钛，二氧化硅，膨润土和硅酸钙。
9．如权利要求8所述的方法，其中无机填料是高岭土。
10．如权利要求8所述的方法，其中无机填料是二氧化钛。
11．如权利要求8所述的方法，其中无机填料二氧化硅。
12．如权利要求8所述的方法，其中无机填料是膨润土。
13．如权利要求8所述的方法，其中无机填料是硅酸钙。
14．如前面权利要求之一所述的方法，其中无机填料具有小于约10μm的平均颗粒尺寸。
15．如权利要求14所述的方法，其中无机填料具有小于约5μm的平均颗粒尺寸。
16．如权利要求14所述的方法，其中无机填料具有小于约2μm的平均颗粒尺寸。
17．如前面权利要求之一所述的方法，其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．2∶1到约5∶1。
18．如前面权利要求之一所述的方法，其中以约0．02～5Kg／公吨纸的比率加入反应性施胶剂，对纸张进行表面处理。
19．如前面权利要求之一所述的方法，其中无机填料同一种水溶性无机盐结合使用。
20．如权利要求18所述的方法，其中水溶性无机盐为氯化钙，氯化镁和氯化钠。
21．如前面权利要求之一所述的方法，其中纸张具有约30～200g／m2的基本重量。
22．如权利要求21所述的方法，其中纸张具有约40～100g／m2的基本重量。
23．如前面权利要求之一所述的方法，其中纸张是一种碱性高级纸张。
24．如权利要求23所述的方法，其中纸张选自于表格证卷纸，小裁纸，复印纸，信封纸和加数器用纸。
25．如前面权利要求之一所述的方法，其中所述方法进一步包括把纸张加工成表格证卷纸，小裁纸，信封纸或加数器用纸。
26．一种提高高速精确纸张加工或复印的方法，其包含在高速精确加工或复印中使用的表面施胶的纸张，该纸张含有一种反应性施胶剂和一种无机填料，反应性施胶剂是一种2-氧杂环丁酮，其在35℃下是一种液体，而无机填料选自于高岭土，二氧化钛，二氧化硅，膨润土和硅酸钙，该无机填料以能提高纸张运行性能的有效量使用，其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
27．一种制造高级纸张的方法，其包括：
(a)使用2-氧杂环丁酮施胶剂对纸张进行表面施胶，和
(b)使用无机填料，其中无机填料与表面施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
28．如前面权利要求之一所述的方法，其中使用一种在35℃下是液体的2-氧杂环丁酮施胶剂和至少一种其它的施胶剂来完成表面施胶。
29．如权利要求28所述的方法，其中其它的施胶剂是一种含有直链烷基的烷基烯酮二聚物或链烯基琥珀酸酐。
30．一种作为表面施胶剂用于碱性高级纸张的施胶组合物，其含有在35℃下是液体的2-氧杂环丁酮反应性施胶剂和二氧化钛，二氧化钛和反应性施胶剂的重量比是约0．1∶1到约10∶1。
31．如权利要求30所述的组合物，其中无机填料选自于高岭土，二氧化钛，二氧化硅，膨润土和硅酸钙。
32．如权利要求30或31所述的组合物分，其中无机填料与反应性施胶剂的重量比是约0．2∶1到约5∶1。
33．在权利要求1～29任一中所述的高级纸张或者使用权利要求30～32之一中所述的任何施胶剂进行表面施胶的高级纸张。
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