磷酸鋁、多磷酸鋁和偏磷酸鋁顆粒在紙張塗層應用中的用途的製作方法

2023-06-10 23:20:51

發明領域本發明提供經塗布的紙，包括經高膨鬆塗布的紙，包括在原紙的至少一側的塗布組合物，其中該塗布組合物包括磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顆粒。也記載了製造和應用該經塗布的紙和塗布組合物的方法。發明背景經塗布的紙用於廣泛的產品，包括包裝、板加工印刷紙、小冊子、雜誌、目錄和傳單。這種經塗布的紙要求具有一定的特性，包括亮度、不透明度和薄片光澤度，以及印刷性能。經塗布的紙和塗布組合物的實例描述在美國專利Nos7,425,246；7,407,700；7,160,419；7,435,483和7,201,826中，所有他們的整體內容併入作為參考。塗布組合物通常通過與結合劑和其他可選成分一起形成顏料物質顆粒的流體水混懸液而製備。塗布可以通過各種塗布裝置方便地應用於製備經塗布的紙。用於塗布組合物的顏料包括二氧化鈦、沸石及其他。不過，二氧化鈦已知是製造成本昂貴的顏料。持續的需要具有改進特性的經塗布的紙和經濟有效的塗布組合物。發明概述本發明提供經塗布的紙，其在原紙的至少一側包括塗布組合物，其中該塗布組合物包括磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顆粒。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物可用於塗刷紙張以生產一種相對於現有未塗布或經塗布的紙具有改進特性的經塗布的紙。在某些實施方式中，本發明提供更膨鬆的經塗布的紙。一方面提供製備高膨鬆的經塗布的紙的方法，與常規製備的相同重量的經塗布的紙相比，塗層構成總厚度的低比例和原紙構成總厚度的高比例。該方法包括使用供給高百分比(即超過50％，和優選地在55至75％的範圍內，目標在60至65％)的機械紙漿，或本領域已知的其他相似的紙漿的步驟，應用該供給於配備了例如縫形成機的二股線造紙機器，用含有磷酸鋁顏料的塗料塗布紙，在一個實施方式中，以每100份塗層顏料4或更多份，或者7或更多份的濃度塗布，以及以低於常規超壓光負載壓光該經塗布的紙。在一個實施方式中，本發明提供輕質級經塗布的紙，例如超輕質經塗布的紙。在某些實施例中，該塗布組合物進一步包括溶劑、一種或多種添加劑和可選擇的一種或多種另外的顏料，例如碳酸鈣，包括重質碳酸鈣(GCC)、沉澱碳酸鈣(PCC)、煅燒高嶺土、含水的高嶺土、千層狀瓷土、高嶺土、滑石、雲母、白雲石、二氧化矽、矽酸鹽、沸石、石膏、緞光白、鈦白、二氧化鈦、硫酸鈣、重晶石粉或酸酸鋇、氫氧化鋁、塑料顏料，及其組合。合適的添加劑，例如，可選自結合劑、潤滑劑、分散劑、平整劑、消泡劑、潤溼劑、光學增亮劑、抗微生物劑、交聯劑、水份保留助劑、粘度調節劑或增稠劑，及其組合。在某些實施方式中，溶劑是水。通常，存在於本發明所述的塗布組合物中的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的數量可以根據在最終經塗布的紙產品中所期望的特性有很大變化。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料以大於塗布組合物中固體總重的大約1％、3％、5％、7％、10％、12％、15％、20％、25％、30％、40％或50％的量用於組合物中。在某些實施方式中，本發明所述的塗布組合物是含水組合物。本發明提供的經塗布的紙適合於各種印刷應用，包括Giclee印刷彩色複印、靜電印刷、絲網印刷、凹版印刷、染料升華、柔性版印刷、噴墨印刷、攝影、膠版印刷，包括輪轉膠版印刷、電子照相印刷、用於熱轉移記錄的影像錄製紙、噴墨記錄，和其他應用。一方面，本發明提供包括磷酸鋁組合物的噴墨紙和數碼印刷紙。另一方面，本發明提供塗布的掛麵紙板，用於直接交付柔性版印刷，以防止汙染並改進圖像逼真度，其包括磷酸鋁組合物。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物在本應用中與包括本領域已知的其他顏料的組合物結合使用。另一方面，本發明提供一種超輕質塗布的出版紙。再一方面，本發明提供包括磷酸鋁組合物的凹版印刷紙。本發明提供的經塗布的紙具有改進的特性，包括改進的光澤度、平滑度、不透明度和/或亮度。在某些實施方式中，在75°通過TAPPI測試法T480om-92測量，本發明提供的經塗布的紙具有的塗布光澤度等於或大於20％。在某些實施方式中，使用用於Parker印刷表面的TAPPI測試法：T555om-99測量，本發明提供的經塗布的紙具有低於5.0、4.0、3.0、2.0或1.0的平滑度。在某些實施方式中，使用TAPPI測試法T425om-91測量，該經塗布的紙具有大於80％的不透明度。在某些實施方式中，使用TAPPI測試法T452om92測量，該經塗布的紙具有亮度大於大約70％、73％、75％、77％、80％、85％或90％的GE亮度。一方面，用於本發明提供的經塗布的紙的磷酸鋁組合物與二氧化矽和/或其他特定顏料相比具有改進的流變學。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物提高塗布機流動性和/或改進乾燥中的能量消耗。在其他實施方式中，磷酸鋁組合物是水漿液形式，與現有組合物相比具有更高的固體百分比和良好的剪切變稀流變學。因而，由於與具有更低的乾燥成本和減少的印刷汙點的現有組合物相比具有更高的固體塗層百分比，本發明提供的磷酸鋁組合物導致更快的機上乾燥速率。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物具有增強的機上塗布運行能力，因此與現有組合物相比具有增強的生產率。在其他實施方式中，磷酸鋁組合物具有低艾勒內爾(Einlehner)磨損，其導致減少的工藝設備磨損，和通過夾鉗條沒有金屬標記留在紙上。在一個實施方式中，本發明的磷酸鋁組合物包括比現有組合物更高的固體成分。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有較低的堆積密度。在另一個實施方式中，與現有組合物相比，本發明提供的磷酸鋁組合物塗布的紙張基本上無塵，對四種顏色青色、洋紅色、黃色、黑色(CMYK)噴墨印刷具有改進的光學/反射密度，具有窄的粒徑分布幾乎沒有細粉，和/或在抄紙機試驗中具有改進的第一通過保留時間。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物可能由於內孔隙體積產生較輕的塗層重量。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有改進的墨印刷密度，改進的在印刷紙中的吸墨性和/或改進的不透明度。在一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物在應用期間具有較少的浸泡和減少打磨原紙，產生更光滑的經塗布的紙。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物允許更高的工作速度和更高的生產率。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有在高速造紙機上塗布的能力，而不是僅僅在低速的機下塗布線，其減少廢物和成本。在一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物可在新聞紙中作為填充劑以防止印透，和在特殊技術紙例如防變色、氣體過濾、過濾紙和吸附紙中作為填充劑。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物在結合浮選清洗系統中用作微粒助留劑、脫墨助劑，或在回收掛麵紙板中用作摩擦係數(COF)控制助劑。附圖的簡要說明圖1提供包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的塗布組合物在100RPM的低剪切粘度比較。圖2提供包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的塗布組合物在100RPM的高剪切粘度比較。圖3提供通過用磷酸鋁顏料逐漸地代替TiO2顏料獲得的塗料配方在100RPM的低剪切粘度比較。圖4提供通過用磷酸鋁顏料逐漸地代替TiO2顏料獲得的塗料配方在100RPM的高剪切粘度比較。圖5提供包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的塗布組合物的保水性能的比較。圖6提供通過用磷酸鋁代替TiO2對塗布組合物的保水性能的影響。圖7提供在壓光前用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的不透明度比較。圖8提供在壓光後用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的不透明度比較。圖9提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的不透明度的影響。圖10提供在壓光之前和之後用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的亮度比較。圖11提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的亮度的影響。圖12提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的光澤度比較。圖13提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的光澤度的影響。圖14提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的表面強度比較。圖15提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的表面強度的影響。圖16提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的表面覆蓋率比較。圖17顯示光澤度對塗布條件曲線。圖18顯示平滑度對塗布條件曲線。圖19顯示亮度對塗布條件曲線。圖20顯示CD(橫向)光澤度對塗布條件曲線。圖21顯示MD(軸向)光澤度對塗布條件曲線。圖22顯示壓光亮度對塗布條件曲線。圖23顯示壓光平滑度對塗布條件曲線。圖24顯示壓光不透明度對塗布條件曲線。圖25描述用於控制塗布的塗布配方示意圖(配方#1)。圖26描述用於5部分替代塗布的塗布配方示意圖(配方#2)。圖27描述用於10部分替代塗布的塗布配方示意圖(配方#3)。圖28顯示不添加PVOH的亮度對磷酸鋁顏料數量的曲線。圖29顯示添加PVOH的亮度對磷酸鋁顏料數量的曲線。圖30顯示不添加PVOH的螢光數對磷酸鋁顏料數量的曲線。圖31顯示添加PVOH的螢光數對磷酸鋁顏料數量的曲線。在附圖和實施例1-3中，磷酸鋁顏料也被稱為顏料X或PX。本發明實施方式的說明在下面的描述中，無論是否用「大約」或「近似的」等詞連接，本發明公開的全部數字都是近似值。它們可以變化1％、2％、5％、或者，有時10至20％。只要公開了具有下限RL和上限RU的數值範圍，任何落在該範圍內的數值都被具體公開了。特別地，落在該範圍內的以下數值被具體公開：R＝RL+k*(RU-RL)，其中k是1％到100％範圍以1％遞增的變量，即，k是1％、2％、3％、4％、5％、...、50％、51％、52％、...、95％、96％、97％、98％、99％、或100％。此外，通過如上定義的兩個R數值定義的任何數值範圍也被具體公開了。本發明提供在原紙的至少一側包括塗布組合物的經塗布的紙，其中該塗布組合物包括磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁、多磷酸鋁顆粒或其組合。在某些實施方式中，該塗布組合物進一步包括溶劑、添加劑和可選擇地一種或多種另外的顏料。本發明所用的術語「磷酸鋁」和「磷酸鋁成分」，意在包括磷酸鋁以及多磷酸鋁、正磷酸鋁、偏磷酸鋁，和其混合物。本發明所指術語「孔隙」與術語「空心顆粒」通常是同義的，在本發明中也描述為「封閉孔隙」。孔隙(或封閉孔隙或空心顆粒)成為磷酸鋁混合物的核心的一部分和殼層結構。孔隙可以通過使用透射或電子掃描顯微鏡(「TEMs」或「SEMs」)觀察到和/或鑑別。TEMs或SEMs的使用對本領域的技術人員是公知的。通常，光學顯微鏡通過光的波長限於一百納米範圍內的解析度，通常數百納米。TEMs和SEMs沒有此局限，並能獲得顯著更高的解析度，在幾納米的範圍內。光學顯微鏡使用光學透鏡通過折射聚焦光波，而電子顯微鏡使用電磁透鏡通過折射聚焦電子束。電子束在控制放大水平和可產生圖像的清晰度中提供相對於光束很多的優點。電子掃描顯微鏡補充透射電子顯微鏡，它們提供一種獲得樣品表面的三位圖像的工具。無定形(即非晶體)固體顯示出與它們具有相似成分的對應的晶體不同，這種不同可以產生有利的性質。例如，這種不同可包括下列的一種或多種：(i)該非結晶固體在清晰定義的角度不折射X射線，但是相反可產生一個寬的散射光環；(ii)非晶體固體沒有清晰的化學計量，因此它們可以覆蓋廣泛的化學成分；(iii)化學成分的可變性包括摻入除鋁和磷酸根離子之外其它離子成分的可能性；(iv)當無定形固體是熱力學亞穩定時，它們可顯示出經自發的形態學的、化學的和結構改變的趨勢；和(v)晶體顆粒表面的化學成分是高度一致的，而無定形顆粒表面的化學成分可以顯示很大或很小的差異，突然的或逐漸的。此外，當結晶固體的顆粒傾向於通過公知的奧斯特瓦爾德成熟(Ostwaldripening)機理增長時，非晶體顆粒可以通過水份吸收和解吸擴大或膨脹和收縮((de-swell)，形成凝膠樣或塑料物質，當其受剪切、壓縮或毛細管力作用時容易變形。用於塗布組合物的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和多磷酸鋁顆粒通常可以通過幾個不同的特性表徵。例如，磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和多磷酸鋁顆粒當以粉末形式製備時，包括其中一些顆粒至少具有平均每粒一個孔隙的顆粒。此外，當磷酸鋁、多磷酸鋁和/或偏磷酸鋁是粉末形式時，經示差掃描量熱法測試的樣品將展顯示出兩個不同的熱吸收峰，所述峰通常出現在90℃和250℃之間。在某些實施方式中，第一峰大約出現在大約96℃和116℃之間的溫度，第二峰大約出現在149℃和189℃之間的溫度。在其他實施方式中，兩個峰出現在大約106℃和大約164℃。此外，磷酸鋁通常顯示出優異的分散特性，如本發明所述。在某些實施方式中，用於本發明提供的塗布組合物的無定形的磷酸鋁或多磷酸鋁進一步包括離子，例如鈉、鉀或鋰離子。在一個實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁進一步包括鈉。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁以骨架密度在1.95和2.50克每立方釐米之間為特徵。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁以骨架密度大約1.95、2.00、2.10、2.20、2.30、2.40或2.50克每立方釐米為特徵。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁具有磷與鋁摩爾比大於0.8至1.3。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁具有磷與鋁摩爾比大於0.9至1.3。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁具有磷與鋁摩爾比大約0.8、0.9、1.0、1.1、1.2或1.3。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁具有磷與鋁摩爾比大約0.6至1.4。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁具有鈉與鋁摩爾比為0.6、0.7、0.76、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2或1.3。在一個實施方式中，用於本發明提供的塗布組合物的磷酸鋁或多磷酸鋁是粉末形式和，例如，每粒無定形磷酸鋁或多磷酸鋁粉具有一至四個孔隙。無定形磷酸鋁或多磷酸鋁粉末顯示出形成封閉孔隙或空心顆粒的傾向，達到以前在磷酸鋁、多磷酸鋁或任何其他顆粒中沒有觀察到的程度。在一些實施方案中，磷酸鋁、多磷酸鋁或偏磷酸鋁的顆粒基本上沒有開孔，而包含大量封閉的孔。該產品的粉末形式可以包括平均單個顆粒半徑大小在10和80納米之間或20和80納米之間。一方面，該產品的粉末形式可以包括介於10至70、10至60、10至50、10至40、10和30或10和20納米的平均單個顆粒半徑大小。一方面，該產品的粉末形式可以包括介於20至70、20至60、20至50、20至40，或20和30納米的平均單個顆粒半徑大小。在某些實施方式中，通過控制磷酸鋁顆粒的粒徑達到最大的光散射。在某些實施方式中，粒徑測定由Cilas模型1064儀中的固定光散射完成。在某些實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁以粒徑分布在大約0.1到5微米之間為特徵。在一個實施方式中，無定形磷酸鋁或多磷酸鋁以粒徑分布在大約0.2到0.6微米、大約0.6到1.0微米、大約1.0到1.5微米、大約1.0到3.0微米或大約1.60到3.82微米之間為特徵。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁在錘式粉碎機中微粉化至粒徑在3微米(d10)和19微米(d90)之內。在一個實施方式中，用於高度稀釋的粒徑，經超聲處理的樣品是0.1微米，在動態光散射儀(BrookhavenZetaPlus)中。通常，存在於本發明所述的塗布組合物中的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的數量可以根據在最終經塗布的紙產品中需要的性質很大地變化。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或鋁多磷酸鋁顏料以大於塗布組合物中固體總重的大約1％、3％、5％、7％、10％、12％、15％、20％、25％、30％、35％、40％或50％的量用於組合物中。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料以固體總重的大約1％到大約45％、3％到大約40％、5％到30％、5％至20％的量用於組合物中。在某些實施方式中，本發明所述的塗布組合物是含水組合物。該組合物包括足量水以提供具有希望的流動性性質的組合物。換言之，該塗布組合物應當足夠地易於流動以允許將它應用於紙坯並在紙坯上形成連續的塗層。在某些實施方式中，組合物中的水量大於組合物總重的大約10％、20％、30％、40％、50％或60％。在某些實施方式中，存在於組合物中的水量在大約10重量％和70重量％之間，在大約20重量％和大約60重量％之間，在大約30重量％和大約60重量％之間。不受任何特別的理論約束，人們認為本發明提供的用於經塗布的紙的無定形磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料是可變形的，因此它隨用於該組合物的結合劑例如乳液流動，採取需要填滿在紙張塗層中的孔的形狀，其給平滑的表面(拋光)。還認為顏料已經吸收在熱暴露和壓光(壓力)期間釋放的表面水份，其使表面的強鍵合性質暴露於乳液。用於本發明提供的經塗布的紙和紙產品的磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料可通過本領域技術人員已知的方法製備，包括描述在美國公開號2006/045831和美國公開號2006/0211798和國際公開號WO2008/017135中的方法，其整體內容因此都併入作為參考。例如，美國公開號2006/045831和美國公開號2006/0211798公開了一種方法，通過將磷酸與硫酸鋁和一種鹼物質例如氫氧化鈉合併用於製造無定形磷酸鋁，而國際公開號WO2008/017135公開了一種通過使用不同過程製造無定形磷酸鋁的方法；即，包括結合使用。在一個示例性實施方式中，無定形磷酸鋁用兩步法製備，使磷酸和氫氧化鋁合併，產生酸性的磷酸鋁溶液或混懸液，然後通過加入偏鋁酸鈉中和該溶液或混懸液。在另一示例性實施方式中，無定形磷酸鋁通過使磷酸、氫氧化鋁和偏鋁酸鈉在單一步驟中反應來製備。原紙用於製備經塗布的紙的合適的原紙包括薄紙、牛皮紙、高質量紙、棉纖維紙、鋇地紙、回收和未漂白的紙板、漂白的紙板、溼部紙漿或溼部紙張，包括天然纖維、回收或合成纖維紙漿或由其形成的紙張。短語「疊合紙板」意思是包括兩層或多層紙層或紙板的紙。原紙可從本領域技術人員已知的合適組分生產，例如，化學紙漿，例如牛皮紙漿(KP)、亞硫酸鹽紙漿；機械紙漿，例如，石磨木紙漿(SGP)、精製磨木紙漿(RGP)、熱機械紙漿、化學熱機械紙漿和漂白的化學熱機械紙漿；廢紙紙漿，例如，脫墨紙漿；和非木紙漿，例如，甘蔗渣、細莖針茅、洋麻、竹、稻草、亞麻和麻紙漿。此外，該紙漿可以與選自合成有機纖維例如聚醯胺和聚酯纖維，再生纖維例如高溼模量粘膠纖維，和無機纖維例如玻璃、陶瓷和碳化纖維的至少一種聯合使用。在某些實施方式中，無氯紙漿，例如ECF(無氯元素)紙漿和TCF(無總氯)紙漿用作紙漿形成原紙。添加劑用於本發明提供的經塗布的紙的磷酸鋁組合物可包括一種或多種常規添加劑，以改進組合物的性能。合適的添加劑，例如，可選自結合劑、潤滑劑、分散劑、平整劑、消泡劑、潤溼劑、光學增亮劑、抗微生物劑、交聯劑、水份保留助劑、粘度調節劑或增稠劑，及其組合。用於該組合物的各種成分描述在Lehtinen，Esa，PigmentCoatingandSurfaceSizingofPaper，Helsinki：FapetOy，2000中。此出版物的整體公開內容併入本發明作為參考。在某種本發明提供的塗布組合物中，存在的添加劑以「每百份磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的份數」包括在組合物中；換言之，結合劑和各種其他添加劑的數量參照存在的顏料量。在某些實施方式中，每百份的參照份數是相對於配方中所有顏料包括磷酸鋁顏料的總量。存在於本發明所述的組合物中的結合劑的數量可以根據最終紙產品中希望的性質很大地變化。本領域普通技術人員可以根據本領域提供的知識和本發明公開的內容，為希望的應用確定合適的結合劑量。結合劑在一個實施方式中，本發明提供的組合物進一步包括結合劑或粘合劑。在印刷程序運行時，該結合劑在塗布程序期間和塗布程序以後改進經塗布的紙的性質。具體地，在塗布程序期間，該結合劑提供在幹的塗層中所有塗料成分的粘合以及塗層與紙幅的粘合。進一步地，結合劑與水一起在塗布程序期間作為顏料的載體，並影響其流變學行為和在組合物中的水份保留。在某些實施方式中，結合劑以從大約1份(每百份顏料)至大約30份(每百份顏料)的量存在，在另一個實施方式中，從大約5份(每百份顏料)至大約25份(每百份顏料)。用於本發明提供的組合物的合適的結合劑包括例如蛋白質，澱粉，樹膠，樹脂，乳液聚合物例如乳液、酪蛋白、聚乙烯醇，及其組合。在組合物中用作結合劑的合適蛋白質包括大豆蛋白和酪蛋白。在組合物中用作結合劑的合適澱粉包括玉米澱粉、木薯澱粉、馬鈴薯、高梁、蠟質玉米、臘黃高梁、甘薯、稻米和小麥澱粉。合適的乳液聚物包括丁苯橡膠、苯乙烯丙烯酸酯、苯乙烯丙烯腈、乙烯基丙烯酸酯、丙烯酸，聚醋酸乙烯，及其組合。其它合適的結合劑是由如美國專利6,825,252所述的澱粉製成的生物聚合物納米乳液。用於組合物的樹脂包括與塗布和最終用途相容的單體或聚合物或其組合。合適的樹脂包括但不限於聚酯、聚氨基甲酸乙酯、聚丙烯酸樹脂、聚酯環氧樹脂或其組合。合適的聚酯樹脂可例如通過多元飽和酸或其酸酐與多元醇之間的聚合-縮合反應獲得。環氧樹脂的實例包括但不限於雙酚A樹脂、酚醛環氧樹脂、環狀環氧樹脂或其組合。在某些實施方式中，丙烯酸樹脂可通過官能團單體例如丙烯酸與不同的可共聚單體共聚來獲得，該可共聚單體例如，不飽和烯烴單體，例如乙烯、丙烯和異丁烯，芳香族單體，例如苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、丙烯酸和甲基丙烯酸與具有1至18個碳原子的醇類的酯，例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯，丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸環己基酯、甲基丙烯酸環己基酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、具有2至11個碳原子的羧酸的乙烯基酯，例如醋酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、2-乙基己基丙烯酸乙烯酯，或其他共聚單體，例如氯乙稀、丙烯腈和甲基丙烯腈。聚氨基甲酸乙酯樹脂的一些實例包括但不限於通過異氰酸酯與不同的多元醇縮聚獲得的封閉的氨基甲酸酯聚合物。在一個實施方式中，樹脂包括丙烯酸樹脂，其每分子含有至少一個羥基和一個環氧基。這種丙烯酸樹脂可通過，例如使含羥基可聚合單體、含環氧基的聚合單體、丙烯酸聚可合單體，和如果有必要還有其他聚合單體進行共聚來獲得。含羥基可聚合單體是一種每分子含有至少一個羥基和可聚合雙鍵的化合物，其實例包括丙烯酸2-羥乙基酯、甲基丙烯酸2-羥乙基酯、丙烯酸羥丙基酯、甲基丙烯酸羥丙基酯、丙烯酸羥基丁基酯、甲基丙烯酸羥基丁基酯或(甲基)丙烯酸羥烷基酯，其通過上文所述與內酯反應而獲得。含環氧基可聚合單體是一種每分子含有至少一環氧基和可聚合雙鍵的化合物，其實例包括丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯和烯丙基縮水甘油基醚。丙烯酸可聚合單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸與C1-C20一元醇的單酯產品，具體實例包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己基酯、丙烯酸2-乙基己基酯、丙烯酸硬脂醇基酯、丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸環己基酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸硬脂醇酯、甲基丙烯酸月桂醇酯和cyczxzselohexyl甲基丙烯酸酯。此外，丙烯酸或甲基丙烯酸的C2-C20烷氧基烷基酯也可用作丙烯酸可聚合單體。潤滑劑用於組合物中的潤滑劑包括聚乙二醇的磷酸單或雙酯或其混合物，或聚乙二醇的磷酸鹽單或雙酯或其混合物，脂肪酸，脂肪酸鹼金屬鹽，或脂肪酸鹼土金屬鹽，磺化油，胺類，硬脂酸鈣或銨，尿素，乙氧基甘油，乙氧基丙氧基甘油，letchitin油酸酯和適當的遮光劑。在一個實施方式中，潤滑劑以多達磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料重量的大約2％、1.5％或1％的量存在。分散劑用於本發明的分散劑包括：(i)胺、醇、和/或烷基醇胺與(ii)無機和/或有機多元酸的鹽和/或酯，其中胺、醇、和/或烷醇胺與多元酸的摩爾比大於3∶1。在各實施方式中，醇、和/或烷醇胺與多元酸的摩爾比是4∶1至大約20∶1。該摩爾比允許產生具有改進的穩定性、遮蓋力、著色強度和/或光澤度的顏料。一種或多種適合用於製備分散劑的胺、醇和/或烷醇胺包括但不限於氨基醇、二醇、三醇、氨基多元醇、多元醇、伯胺、仲胺、叔胺、季銨或其組合。在一個實施方式中，胺和/或醇包括但不限於三乙胺、二乙胺、乙二胺、二乙醇胺、三乙醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、1-氨基-1-丁醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、2-氨基-2-乙基-1，3丙二醇、2-氨基-2-羥甲基-1，3-丙二醇、甲醇、異丙醇、丁醇、甲氧基丙醇、三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、季戊四醇、乙二醇、丙二醇，或其組合。一種或多種適合用於製備分散劑的多元酸包括但不限於磷酸、多聚磷酸、膦酸、次膦酸、偏磷酸、焦磷酸、連二磷酸、五氧化二磷、其他磷酸衍生物，或任何磷的含酸衍生物或其組合。在一個實施方式中，用於本發明的塗布組合物的分散劑是聚丙烯酸鈉。在各實施方式中，當加入顏料中時，分散劑給顏料賦予粘度穩定性和抵抗絮凝作用。通常，分散劑基於磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或鋁聚磷酸鹽顏料的重量以高達大約5％重量百分比的數量存在於組合物中。在一個實施方式中，分散劑基於磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或鋁聚磷酸鹽顏料的重量以從大約0.01到大約3％、0.01至大約2％、或0.01至大約1％的數量存在。將分散劑與磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料混合可由本領域已知的混合法完成。因此，該混合可由例如混合器或任何其他高速混合裝置完成。通常用於混合的刀片轉速是50rpm或更高，例如1000rpm至3000rpm。消泡劑用於該組合物的消泡劑包括但不限於表面活化劑混合物、磷酸三丁酯、脂肪酸聚氧乙烯酯與脂肪醇、脂肪酸鹽、乳化矽油和其他含矽酮組合物，石蠟和礦物油、植物油中的無機粒子，乳化的碳氫化合物和市售的其他化合物以執行此功能。這種防泡劑/消泡劑可以多達大約1％(重量百分比)的數量使用。交聯劑所用交聯劑包括例如乙二醛、乙醛酸樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂、和碳酸銨鋯。在一個實施方式中，交聯劑以磷酸鋁、偏磷酸鋁、磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料重量的多達大約5％、4％、3％、2％或1％的數量存在。水份保留助劑本發明所用的水份保留助劑包括例如羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、PVOH(聚乙烯醇)、澱粉、蛋白質、聚丙烯酸酯、樹膠、海藻酸鹽、聚丙烯醯胺皂土和其他用於此用途的市售產品。在一個實施方式中，水份保留助劑以磷酸鋁、偏磷酸鋁、磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料重量的多達大約2％、1.5％或1％的數量存在。粘度調節劑本發明所用的粘度調節劑和/或增稠劑包括例如丙烯酸相關的增稠劑、聚丙烯酸酯、共聚物乳液、二氰胺、三醇、聚氧乙烯醚、尿素、硫酸化蓖麻油、聚乙烯吡咯烷酮、CMC(羧甲基纖維素，例如羧甲基纖維素鈉)、海藻酸鈉、黃原膠、矽酸鈉、丙烯酸加成共聚合物、HMC(羥甲基纖維素)、HEC(羥乙基纖維素)及其他。在一個實施方式中，粘度調節劑和/或增稠劑可以磷酸鋁、偏磷酸鋁、磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料重量的多達大約2％、1.5％或1％的數量使用。乾燥或潤溼粘附性能改進添加劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種乾燥或潤溼粘附性能改進添加劑。這種添加劑可以多達大約2％重量的數量使用，包括例如三聚氰胺樹脂，氧化聚乙烯、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛、三聚氰胺甲醛、聚乙烯蠟、硬脂酸鈣及其他。乾燥的或溼潤磨擦阻抗改進和/或耐磨損性添加劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種乾燥或溼潤磨擦阻抗改進和/或耐磨損性添加劑。這種添加劑可以多達用於數量大約2％(重量百分比)，例如包括基於乙二醛的樹脂，使聚乙烯、三聚氰胺樹脂、尿素甲醛、三聚氰胺甲醛、氧化。油墨光澤度保持添加劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種油墨光澤度保持添加劑。這種添加劑可以多達大約2％(重量)的數量使用，包括例如氧化聚乙烯、聚乙烯乳液、石蠟、酪蛋白、瓜爾豆膠、CMC、HMC、硬脂酸鈣、硬脂酸銨、海藻酸鈉及其他。光學增亮劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種光學增亮劑(OBA)和/或螢光增白劑(FWA)。這種試劑可以多達大約1％(重量)的數量使用，包括例如二苯乙烯衍生物。在某些實施方式中，PVOH用作OBA載體以改進二苯乙烯OBA的性能。抗微生物劑/腐敗控制劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種抗微生物劑/腐敗控制劑。這種試劑可以多達大約1％(重量)的數量使用，包括例如偏硼酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、硫氰酸、有機硫、苯甲酸鈉和以此功能銷售的其他化合物，例如，以Nalco出售的抗微生物劑的範圍。均染和平整助劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種均染和平整助劑。這種助劑可以多達大約2％(重量)的數量使用，包括例如非離子多元醇，聚乙烯乳液、脂肪酸、酯和醇衍生物，醇/環氧乙烷，CMC鈉(羧甲基纖維素)，HEC(羥乙基纖維素)，海藻酸鹽、硬脂酸鈣和以此功能銷售的其他化合物。抗油脂和油添加劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多種油脂和油抵抗添加劑。這種添加劑可以多達大約2％(重量)的數量使用，包括例如氧化聚乙烯、膠乳、SMA(苯乙烯馬來酸酐)、聚醯胺、石蠟、海藻酸鹽、蛋白質、CMC(羧甲基纖維素)、HMC(羥乙基纖維素)和碳氟化合物。防水添加劑在某些實施方式中，組合物包括一種或多种放水添加劑。這種添加劑可以多達大約2％(重量)的數量使用，包括例如氧化聚乙烯、酮樹脂、陰離子乳液、聚氨基甲酸乙酯、SMA、乙二醛、三聚氰胺樹脂、聚醯胺、乙二醛、硬脂酸鹽和以此功能市售的其他材料。在某些實施方式中，組合物包括一種或多種染料，其可以多達大約0.5％(重量)的數量使用。另外的顏料在某些實施方式中，本發明提供的組合物進一步包括一種或多種另外的顏料，例如碳酸鈣，包括重碳酸鈣(GCC)、煅燒高嶺土、含水高嶺土、千層狀瓷土、高嶺土、瓷土、滑石、雲母、白雲石、二氧化矽、矽酸鹽、沸石、石膏、緞光白、鈦白、二氧化鈦、硫酸鈣、硫酸鋇、氫氧化鋁、塑料顏料，及其組合。在某些實施方式中，組合物包括一種或多種染料或顏料，其可以多達大約0.5％(重量)的數量使用。在某些實施方式中，組合物包括磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料和GCC顏料的結合。在某些實施方式中，組合物包括磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的結合。在一個實施方式中，二氧化鈦顏料的數量是組合物中固體總重的大約1％、3％、5％、7％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、50％或更多。在另一個實施方式中，組合物中磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料與二氧化鈦顏料的比例是大約1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1或4∶1。在另一個實施方式中，組合物中二氧化鈦顏料與磷酸鋁、偏磷酸鋁、磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的比是例大約1∶1、1.5∶1、2∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1或4∶1。在一個實施方式中，基於組合物中固體的總重，組合物中磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的數量是至少大約1％、3％、5％、7％、10％、12％、20％、25％、30％、40％、50％、60％或70％和GCC顏料的數量是大約5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％。在一個實施方式中，基於組合物中固體的總重，組合物中磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料的數量是至少大約1％、3％、5％、7％、10％、12％、20％、25％、30％、40％、50％、60％或70％，和一種或多種其他顏料的總量是大約5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％。在某些實施方式中，磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁顏料與二氧化鈦顏料的結合增加經塗布的紙的光澤度和不透明度。任何以上所述的添加劑和添加劑類型可以單獨使用或如果需要，彼此混合和/或與其他添加劑混合使用。本發明提供的組合物的總固體含量通常是至少大約50％固體(重量)，在某些實施方式中至少大約60％、在某些實施方式中至少大約70％，和本領域技術人員認為合適高的含量但仍然給出可用於塗布的合適的流體組合物。在某些實施方式中，組合物的總固體含量是大約55％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、72％、75％、或80％。塗布組合物的製備根據另一方面，本發明提供一種製備用於經塗布的紙張的磷酸鋁組合物的方法，該方法包括在液體水介質中混合磷酸鋁、偏磷酸鋁、正磷酸鋁和/或多磷酸鋁鋁顏料，結合劑和任何其他可選成分，來製備本發明的固體組合的混懸液。該組合物可適合於通過常規的以及本領域普通技術人員公知的混合技術來製備。紙張塗布方法根據另一方面，本發明提供一種製備經塗布的紙的方法，其包括應用該組合物塗布原紙，乾燥該塗層，和壓光紙張，以形成經塗布的紙表面，例如，在其上形成具有光澤的塗層。該塗層可以在紙的兩側形成。在壓光步驟中，通過使塗布的紙張在壓光機夾或滾筒之間通過一次或多次，該紙張的平滑度和光澤度得以改進，體積減少。通常，彈性的塗布滾筒用於提供經塗布的紙表面的平滑度和拋光。在某些實施方式中，應用升溫，可以應用一次或多次(例如多達大約12次，或有時更高)通過壓光機夾。經塗布的紙和其他薄膜材料的方法，和用於執行該方法的裝置已眾所周知。這種已知方法與裝置可以方便地用於製備本發明提供的經塗布的紙。例如，此方法的綜述公布在Pulp&PaperInternational，May1994，page18etseq中，其整體內容併入作為參考。(這是一次嚴重過時的和不完全的參考)紙張可以在抄紙機生產線中(即「機上」)進行塗布，或者在塗布機(coater或coatingmachine)上進行「機後」塗布。使用高固體含量組合物在塗布法中是合乎需要的，因為它留下較少的水份隨後蒸發。不過，如本領域眾所周知的，固體水平不應當過高以至於產生高粘度和均染問題。塗層方法可使用包括如下的裝置進行：(i)一個塗布器，將塗布組合物塗布於待塗布的紙上；和(ii)一個計量裝置，其確保應用塗布組合物的校正水平。當過量的塗布組合物塗布於塗布機時，該計量裝置在其下遊。可選地，塗布組合物的校準數量可以通過該計量裝置塗布於塗布機，例如，作為膜壓。在顏料的塗布和計量點，紙幅支撐範圍從承壓滾筒，例如通過一個或兩個塗布機，到什麼也沒有(即拉緊)。過量物被最後除去之前塗布與紙張接觸的時間就是保壓時間，這可能比較短，較長或是可變的。塗層可以在原紙的正面和背面形成，和/或形成多層結構。多層塗層可在原紙的表面上形成一層或多層中間塗層，最外層塗層在中間塗層上形成。當塗層形成於原紙的兩個表面或以多層結構時，塗布組合物和塗層數可以彼此相同或相互不同。每一塗布液的組成可以根據目的和塗層的預期性質設計。當塗層僅僅在原紙的前表面形成時，原紙的背面可以塗布合成樹脂層、顏料結合劑混合層或抗靜電層。上述的背面塗層有助於增強抵抗捲縮、印刷適用性和抵抗阻止經塗布的紙供給和/或轉送到或從印表機。原紙的背面可以用粘合劑、磁性材料、阻燃劑、抗熱劑、防水劑、防油劑或增滑劑處理，以影響經塗布的紙背面的預期功能。本發明提供的組合物可通過本領域已知的方式塗布於原紙的一面或多面。經塗布的紙的方法包括但不限於：輥塗布器並以輥、棒、刮刀、杆(bar)、氣刀計量；料坑式塗布器(pondapplicator)並以輥、棒、刮刀、杆或者氣刀計量；噴泉式塗布器(fountainapplicator)並以輥、棒、刮刀、杆或者氣刀計量；預計量膜或圖樣(pre-meteredfilmorpattern)，例如門輥、三輥(three-roll)、紙網紋輥(anilox)、凹版輥(gravure)、膜壓(filmpress)、幕塗、噴塗；以及泡沫塗布(foamapplication)。在一個實施方式中，將紙產品通過輥隙(rollingnip)進料，在輥隙中一個輥已經事先塗布了該組合物。該組合物轉移到紙產品的表面。使用鋼拖刀將多餘的組合物從紙產品的表面上除去，使得在具有所需的最終添加的塗料重量的紙張的表面上形成一個水平的輪廓。在某些實施方式中，組合物以從大約1g/m2到大約30g/m2的量塗布於紙產品。在其它實施方式中，組合物以從大約3g/m2到大約25g/m2或從大約5g/m2到大約20g/m2的量塗布於紙產品。經塗布的紙本發明提供的經塗布的紙適用於例如Giclee印刷、彩色複印、靜電印刷、絲網印刷、凹版印刷、染料升華、柔性版印刷、噴墨印刷、輪轉膠版印刷、電子成像印刷、用於熱轉移記錄的圖像記錄紙、噴墨記錄等各種印刷塗布。一方面，本發明提供包括磷酸鋁組合物的噴墨紙和數碼印刷紙。另一方面，本發明提供包括磷酸鋁組合物的塗布掛麵紙板，其用於直接柱印刷柔性版印刷以防止弄汙並改進圖像逼真度。另一方面，本發明提供一個超輕質塗布出版紙。再一方面，本發明提供包括磷酸鋁組合物的凹版印刷紙。在某些實施方式中，本發明提供的經塗布的紙在75°通過TAPPI測試法T480om-92測量具有塗層光澤度等於或大於大約10％。此方法在75°從該紙的平面測量紙的鏡面光澤度。在其他實施方式中，本發明提供的經塗布的紙在75°具有塗層光澤度等於或大於大約20％、30％、40％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％。在另一個實施方式中，在80°的塗層光澤度是大約30％到大約65％。在某些實施方式中，採用用於帕克印刷表面的TAPPI測試法：T555om-99測量，本發明提供的經塗布的紙具有小於5.0、4.0或3.0的平滑度。在一個實施方式中，經塗布的紙具有帕克印刷表面從大約1.0到大約2.5，從大約0.90到大約2.25或大約0.90到大約2.0。在某些實施方式中，使用TAPPI測試法T425om-91測量，該經塗布的紙具有大於80％的不透明度。在一個實施方式中，經塗布的紙具有不透明度從大約80％到大約99％。在另一個實施方式中，不透明度從大約85％到大約99％、大約90％至大約99％、大約92％到99％或大約94％到99％。在某些實施方式中，使用TAPPI測試法T452om92測量，經塗布的紙的亮度大於大約70％、73％、75％、77％、80％、85％或90％GE亮度。在一個實施方式中，使用TAPPI測試法T452om92測量，經塗布的紙具有亮度為大約70％亮度至大約95％GE亮度。在另一個實施方式中，亮度從大約80％亮度至大約99％GE亮度，或從大約85％亮度至大約99％GE亮度。一方面，用於本發明提供的經塗布的紙的磷酸鋁組合物與二氧化矽和/或其他特性顏料相比具有改進的流變學。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物改進塗布機流動性和/或改進乾燥中的能源消耗。在其他實施方式中，與現有組合物相比，磷酸鋁組合物是具有更高的固體百分比和良好的剪切稀化流變學的水淤漿形式。因而，與現有組合物相比，由於更高固體百分比的塗層，本發明提供的磷酸鋁組合物導致更快的機上乾燥速率，其導致更低的乾燥成本和減少的印刷汙跡。在某些實施方式中，磷酸鋁組合物相對於現有組合物具有增強的機上塗布運行能力和因此增強的生產率。在其他實施方式中，磷酸鋁組合物具有低的艾勒內爾(Einlehner)磨損，其導致減少磨損到工藝設備，通過夾鉗杆沒有金屬痕跡留在紙上。在一個實施方式中，本發明的磷酸鋁組合物與現有組合物相比包括更高的固體成分。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有較低的堆積密度。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物塗布的紙張基本上沒有灰塵，在四種顏色青色、洋紅色、黃色、黑色(CMYK)噴墨印刷中具有改進的光學/反射密度。在另一個實施方式中，可能由於內部孔隙體積，本發明提供的磷酸鋁組合物製成較輕的塗層重量。在某些實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有改進的噴墨印刷密度，在印刷紙中改進的吸墨性和/或改進的不透明度。在一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物在塗布期間具有較少的吸收和減少的原紙糙化，其產生光滑的經塗布的紙。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物允許更高的工作速度和更高的生產率。在又一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物具有在高速造紙機上塗布的能力，而不是僅僅在低速機下塗布線，其降低了廢物和成本。在一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物在新聞紙中可作為填充劑以防止印透，在特殊技術紙中作為填充劑，例如防變色、氣體過濾、過濾和吸附紙。在另一個實施方式中，本發明提供的磷酸鋁組合物與浮選清洗系統結合用作微粒助留劑、脫墨助劑，或在回收掛麵紙板中用作摩擦係數(COF)控制助劑。圖1和2分別提供包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的塗布組合物在100RPM的低剪切和高粘度比較。圖3和4提供通過用磷酸鋁顏料逐漸地代替TiO2顏料獲得的塗料配方在100RPM的低剪切粘度和高剪切粘度比較。如圖1-4所示，添加磷酸鋁顏料增加低剪切和高度剪切粘度。圖5提供包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的塗布組合物的保水性能的比較。圖6提供通過用磷酸鋁代替TiO2對塗布組合物的保水性能的影響。如圖所示，添加磷酸鋁對水份保留幾乎沒有影響。圖7和8分別提供在壓光前後用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的不透明度比較。圖9提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的不透明度的影響。如圖所示，如果不進行壓光，磷酸鋁與TiO2具有相同的不透明化能力。不過，不透明化能力隨著壓光而減弱。圖10提供在壓光前和後用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的亮度比較。圖11提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的亮度的影響。如圖所示，磷酸鋁在OBA性能方面與TiO2相當或稍好。圖12提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的光澤度比較。圖13提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的光澤度的影響。如圖所示，磷酸鋁是一種優異的拋光顏料，光澤度隨磷酸鋁的用量而增加。因此在某些實施方式中，將磷酸鋁與TiO2混合似乎增加光澤度和不透明度。圖14提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙的表面強度比較。圖15提供用磷酸鋁顏料代替TiO2對經塗布的紙的表面強度的影響。圖16提供用包括磷酸鋁顏料和二氧化鈦顏料的組合物塗布的紙張的表面覆蓋率比較。在某些實施方式中，使用磷酸鋁對表面覆蓋率沒有顯著影響。經高膨鬆塗布的紙在一個實施方式中，本發明提供一種經高膨鬆塗布的紙，與相同等級具有相同總重的常規紙相比，其按比例使用更多的基本原料和較少的塗布組合物。例如，對於常規的30鎊每令的紙，而本發明一令是3300平方英尺紙，可具有下面的性質：原紙重塗層重22lbs/rm8lbs/rm在一個實施方式中，本發明提供的紙具有：原紙重塗層重25lbs/rm5lbs/rm對於32lbs/rm的較重紙的數據是：原紙重塗層重24lbs/rm8lbs/rm在本發明提供的紙中原紙重塗層重26.5lbs/rm5.5lbs/rm對於38磅的紙：常規的原紙重常規的塗層重27lbs/rm11lbs/rm在本發明提供的紙中原紙重塗層重31.5lbs/rm6.5lbs/rm上述紙的厚度如下：在某些實施方式中，本發明提供的經高膨鬆塗布的紙可按美國專利6,254,725中的描述製造，從具有高比例機械紙漿的水性原料開始，通常超過50％、通常在55到75％或大約65％的範圍內。如本發明所用的，術語機械紙漿可以包括磨石磨木漿(SGW)、加壓磨木漿(PGW)和化學磨木漿(CGW)、精製機械紙漿(RMP)、熱機械紙漿(TMP)，和化學熱磨機械紙漿(CTMP)。原料配製的示例性樣品是：(1)45％TMP/20％SGW/35％軟木牛皮紙(softwoodKraft)(SWK)；(2)50％TMP/25％PGW/25％SWK和(3)70-85％CTMP/30-15％SWK。原料在具有一個縫隙模具的造紙裝置或機器中被利用，而不是如美國專利6,254,725所述的常規長紙網造紙機。模具縫隙減少原紙的兩側的固有能力允許獲得具有良好光澤度的最小塗層。上述已製成的紙然後轉移到壓縮單元，在此可進行照常規壓縮。該壓縮單元可包括寬導向板或延長的擠壓區，其壓縮紙網比常規少，導致紙幅維持更大膨鬆度和/或厚度。延長的擠壓區保持紙厚，由於紙網在擠壓區延長的時間還允許水份從紙網除去，其允許使用低於常規的擠壓壓力。然後紙網通過乾燥器單元和乾燥到含水量在10％以下，或到5％或更低。然後紙張可用包括磷酸鋁的塗布組合物塗布，或從造紙機取下。如上所述，塗布於紙網的塗層重量比常規的小，但由於縫隙形成原紙的平滑度和均勻度，原紙可用少量的塗層可接受地塗布，因此比常規的產生更高膨鬆並允許特定的重量紙按比例的地包括更大百分比的原紙和更少百分比的塗層。磷酸鋁顏料的用量可進行調整以獲得預期的容積和光澤度。塗層可塗布於紙幅的一側或者兩側。如本發明其它地方所述，該組合物可以進一步包含塑料顏料和添加劑。通常，塗層可用任何常規的刮刀塗布機塗布，和例如用如美國專利號4,250,211和4,512,279所述的短暫停留時間塗布機，和/或美國專利號5,436,030所述的噴泉型塗布機和/或如美國專利號5,112,653所述的雙刮刀塗布機，這些專利的教導併入本發明作為參考。此外，塗層可用薄膜塗布機或由VoithSulzerGmbH生產的快速塗布機塗布，例如在美國專利號4,848,268中所述的。也可使用其他合適類型的測量法，例如用醫用測量杆，開槽的或平滑的。然後經塗布的紙可以進行壓光，熱柔壓光和/或高度壓光。在一個實施方式中，本發明提供經高膨鬆塗布的紙，其包括18至34鎊每令重的原紙和在原紙的至少一側的塗布組合物，其中該組合物包括無定形磷酸鋁或多磷酸鋁顏料，每側該塗布組合物不超過大約2或3鎊每令的重量，以及該原紙具有經塗布的紙總厚度的至少大約80、85或88％的厚度，和塗布組合物基本上提供經塗布的紙厚度的其餘部分，以便該經塗布的紙具有至少55的體積因子。在另一實施方式中，本發明提供輕質經高膨鬆塗布的紙，其包括大約26至36鎊每令重的原紙，和在原紙的至少一側的塗布組合物，其中該組合物包括無定形磷酸鋁或多磷酸鋁顏料，並且每側該塗布組合物的重量不超過大約3鎊或大約1.5至3.5鎊每令，以及選擇原紙重和塗層重，以便原紙具有經塗布的紙總厚度的至少大約75、80、85或88％和塗布組合物基本上提供經塗布的紙厚度的其餘部分，以便該經塗布的紙具有至少55的體積因子。在又一實施方式中，本發明提供超輕質的經高膨鬆塗布的紙，其包括相當於大約18至24鎊每令重的原紙基，和在原紙的至少一側的塗布組合物，其中該組合物包括無定形磷酸鋁或多磷酸鋁顏料，並且每側該塗布組合物具有大約2鎊每令的重量，以及選擇原紙重和塗層重，以便原紙具有經塗布的紙總厚度的至少大約75、80、85或88％和塗布組合物基本上提供經塗布的紙厚度的其餘部分，以便該經塗布的紙具有至少55的體積因子。在某些實施方式中，塗布組合物以基本上等於在原紙每側的重量塗布。在某些實施方式中，經塗布的紙具有至少50、52、55、58、60或更多的體積因子。體積因子可按美國專利6,254,725所述計算。在某些實施方式中，經塗布的紙具有30、35、40或以上的75°TAPPI光澤度。在某些實施方式中，與相同重量的常規經塗布的紙相比，所得經塗布的紙具有一種或多種以下特性：相同卷直徑的紙具有少10-20％的直線英尺數/卷數，證明紙的高膨鬆率；相同卷直徑的每卷具有較少的重量；厚度高大約10-20％；硬度高大約10-15％；不透明度和亮度增加大約0.5-1.0pt.或更多；印刷平滑度和光澤度與常規紙相當。本發明提供的經高膨鬆輕質塗布的紙用於雜誌是合乎需要的，其需要非常低的基本重量，通過增加紙的每噸印刷面積和通過減少每本雜誌的郵遞費用，以減少紙張成本。高膨鬆紙將通過允許更低的基本重量代替常規等級的更高基本重量改進出版雜誌的經濟學。此外，增加紙的硬度改進低基本重量的紙的紙幅硬度，其導致在高速印刷機和用來生產雜誌的摺疊機上更好的運行能力。而且，較厚的紙可生產更厚的雜誌，其在運輸時不容易損壞。一本較厚的雜誌「感覺更實在」，即，它不下垂或感覺柔軟。單頁將更容易分離和翻頁而不粘在一起。塗料配方的某些實施例描述如下。下面的實施例給出該組合物的示例性實施方式。所有的數值都是近似值。當給出數值範圍時，應該理解在規定的範圍外的實施例可仍然屬於本發明的範圍。在每個實例中描述的具體細節不應當被解釋本發明的必要特徵。實施例實施例1：磷酸鋁顏料與塑料顏料的比較塗料根據表1製備。將GCC(重質碳酸鈣)、Hydrocarb90以72％的固體含量用高剪切考爾斯分散器(Cowlesdisperser)分散。1號粘土顏料、Hydrafine以70％的固體含量分散。磷酸鋁顏料以34.2％的固體含量用高剪切考爾斯分散器分散。待顏料分散以後，用攪拌器輕輕攪拌下按表1的順序添加其它塗料成分。在所有的塗料成分合併後，用稀釋水調整塗層的固體含量以達到與目標固體含量相同，表2。測量塗料固體和布魯克菲爾德粘度(Brookfieldviscosity)。布魯克菲爾德粘度採用#5比重計在100RPM、23℃下測量，也列於表2中。塗料用Ebob/20.4secramp時間在Hercules高剪切流變儀上測試。表1.塗布配方表2.塗料配方的固體含量和粘度將塗料以3800fpm在圓柱形實驗室塗布機(CLC)上塗布於未塗布的153.5gsm無纖維紙(幹透)。原紙具有以下特性：基本重量：153.5gsm(幹透)和165.0gsm(風乾-含7％水分)；平滑度：5.98微米±0.19；亮度：90.07％±0.15。給CLC安置一個0.020英寸塗料刃、0.025英寸紙坯刀和0.375英寸延長。設定10gsm的塗層重量。塗布後，樣品削減至試驗大小並且達到TAPPI標準的要求。達到要求以後，光學性質(光澤度，亮度和L*，a*，b*顏色)和平滑度根據TAPPI標準試驗方法測量。平滑度使用帕克印刷表面檢查儀測量。然後將樣品在150°F和160°F和600和1200pli通過鋼軋輥的2個輥隙壓光。溫度不上升到160°F以上，以防止堵塞問題(粘到金屬輥上)圖17的結果顯示5份用磷酸鋁顏料替代GCC的光澤度增加。光澤度的更高增加在5份用塑料顏料替代GCC中觀察到。將塗料3和塗料4的比較顯示10份磷酸鋁顏料塗層相對於5份塑料顏料塗層具有可比的光澤度。應當指出，10份塑料顏料塗層按基於實際乾燥顏料固體的25％製備。塑料顏料以基於有效固體的50％出售。因此，應當在有效固體的基礎上比較塗料3和4。此比較顯示，磷酸鋁顏料塗層的光澤度與塑料顏料塗層可相比擬。微小差異歸因於兩種顏料對壓光的反應不同。塑料顏料對壓光溫度的反應優於磷酸鋁顏料。塗料的平滑度值與光澤度結果非常相符(圖18和表3-4)。表3：在75°(％)的光澤度價值表4：帕克印刷平滑度值(微米)含有磷酸鋁顏料的塗層的亮度值也與含有塑料顏料的塗層可相比擬(圖19和表5)。表5：亮度值縱觀表6，顯示在L*、a*、b*彩色值之間沒有顯著性差異。表6：CIEL*，a*，b*色值如從數據所示，在有效固體基礎上，磷酸鋁顏料提供可與塑料顏料配方相當的光澤度值。磷酸鋁顏料的亮度和L*、a*、b*也與塑料顏料配方相當。含有磷酸鋁顏料的塗料的流變學可與含有塑料顏料的塗料相比較。實施例2：磷酸鋁顏料與TiO2顏料的比較塗料根據表7製備。千層狀瓷土以68.0％固體用高剪切考爾斯分散器分散。2號粘土顏料以71.8％固體分散。雖然分別具有34.2％固體和62.4％固體的磷酸鋁顏料和TiO2漿液在臨用之前用高剪切考爾斯分散器再分散。表7.塗料配方分散顏料以後用攪拌器輕輕攪拌下按表8的順序添加其它塗料成分。表8.塗料成分添加順序塗布成分產品規格公司名稱1千層瓷土NUClayEngelhard公司22號瓷土Hydrasperse90Huber公司3二氧化鈦TiPureRSDupont4磷酸鋁顏料5分散劑DispexN-40CIBA6潤滑劑NopcoatC-104Henkel7澱粉PenfordGum280PenfordProductsCo.8SBR乳液LatexCP620NABKDowChemical9交聯劑SEQUAREZ755Omnova含26％固體的澱粉溶液通過向一不鏽鋼製燒杯冷水中在攪拌下加入幹的Penford膠280來製備。將該燒杯放置於具有蒸汽加熱的桌上並將混合物加熱到190°F30分鐘。在使所有的塗料成分合併以後，測量塗料的固體含量。該塗料的布魯克菲爾德粘度也顯示在表9中。表9.塗料的低剪切粘度配方#固體含量[％]粘度(cps)159.03170258.3489359.43216457.00240在圓柱形實驗室塗布機，CLC上將塗料以1500fpm塗布於未塗布的32.0gsm含木紙(幹透)上。原紙具有以下特性：基本重量：31.8gsm(幹透)和34.25gsm(風乾-含7.2％水份)；平滑度：4.61微米±0.27；不透明度：72.56％±1.88。給CLC安置一個0.020英寸塗料刃、0.025英寸紙坯刀和0.625英寸延長。以6.0±0.5gsm塗布塗料。塗布後，切割樣品並調節至符合TAPPI標準。調節以後，光學性質(不透明度、光澤度、亮度和L，a，b)和平滑度根據TAPPI標準試驗方法測量。平滑度使用帕克印刷表面檢查儀測量。然後樣品通過鋼軋輥的2個輥隙在155°F和1200pli壓光。圖20和21和表10顯示通過加入磷酸鋁顏料的光澤度的改善。通過用磷酸鋁顏料完全代替TiO2獲得光澤度的顯著改善。表10.光澤度值(％)塗層的亮度隨添加磷酸鋁顏料而降低，如圖22和表11所示。表11.壓光對亮度的影響(％)如從圖23和表12所示，平滑度沒有太大影響。表12.帕克印刷平滑度值用磷酸鋁顏料替換TiO2不顯著降低塗料的不透明度，如從圖24和表13所示。表13：壓光對不透明度(％)的影響結果表明，磷酸鋁顏料作為遮光劑和更好的拋光顏料合適於以1∶1替換TiO2。附加的光澤度增加可導致較低的壓光壓力以獲得需要的光澤度水平。在更低的壓光壓力下獲得相等的光澤度的能力會導致更高的不透明度、亮度和更大的硬度。所有這些對造紙商有相當的益處。L*值隨亮度值變化，因為兩者都隨磷酸鋁顏料的增加而降低。a*和b*值不受顯著影響。表14：CIEL*，a*，b*色值數據表明，磷酸鋁顏料作為遮光劑和更好的拋光顏料合適於以1∶1替換TiO2。附加的光澤度增加可導致較低的壓光壓力以獲得需要的光澤度水平。在更低的壓光壓力下獲得相等的光澤度的能力會保持更高的不透明度、亮度和更大的硬度。所有這些對造紙商期望保留的。實施例3：塗布無纖維紙的光學增亮劑研究塗料根據表15中給出的配方和表16中給出的添加順序來製備。表15：表16：添加順序將GCC、Hydrocarb90以72％的固體含量用高剪切考爾斯分散器分散20分鐘。20分鐘分散後，乾燥的FinnFixCMC加入到GCC中，並且混合物允許另外分散5分鐘。當CMC變稠時，含70％固體的1號塗料粘土、Hydrafme的pH值用氫氧化銨調節至pH＝8。當加入GCC時這用於防止顏料衝擊。然後將粘土加入到GCC中。分散5分鐘以後，然後將變稠的顏料泥漿轉移到混合器，將SB乳液加入其中。如表15所示，配方#1以沒有磷酸鋁顏料製備。在接下來的兩個配方中，5和10份的1號粘土被磷酸鋁顏料代替。母料根據圖25，26和27製備。製備塗料配方1，2和3的母料(MB)以確保所有通過有和沒有OBA和PVOH製備的8種塗料具有相似的固體含量。將PVOH和OBA(分別是雷可福(Luecophor)T100HQ和雷可福BCW液、四聚硫(tetrasulfo)和六聚硫(hexasulfo)，加入到取自MB的預稱重數量的塗料。最後加入OBA。PVOH以固體的30％添加。所用的PVOH是Celvol203。混合後，測量塗料的固體。這些值報告在表17中。表17：固體含量塗布並測試了總共24種塗料。塗料用圓柱形實驗室塗布機CLC在3000fbm塗布於未塗布的61.5gsmOBA無纖維紙上。以10±0.5gsm的塗層重量為目標。原紙特性總結於表18中。表18：原紙特性圖28和29和表19顯示加入顏料X亮度的輕微增加，都使用OBA。加入1份PVOH輕微改進亮度。六聚硫OBA改進亮度超過四聚硫OBA。表19：加入和不加PVOH的亮度每種塗料螢光數的改變報告在圖30和31和表20中。螢光數的增加表明因OBA的亮度改進。表20：加入和不加PVOH的螢光數對比圖6和7顯示，加入PVOH改進螢光數和加入顏料X螢光數沒有顯著減少。因此與TiO2不同，顏料X不幹涉OBA。這是因為與TiO2不同，顏料X不吸收紫外光。顏料X的不透明性質被認為由結構的微小孔隙中包括空氣引起。這些小氣穴折射光，增加塗料的不透明度。含有PVOH的對照塗料和不含PVOH的顏料X代替的塗料的亮度對比顯示，可獲得相等的亮度。此發現表明對塗料配製者節省有利的成本。表21提供加入和不加PVOH的L*a*b*色值的數據。表21：加入和不加PVOH的L*a*b*色值如從數據所示，加入低水平的OBA，HexaslufoOBA更好地發揮作用。加入PVOH改進塗料的亮度。磷酸鋁顏料不幹涉OBA，並它可以不需要PVOH。然而關於有限數量的實施方式描述的主題，一個實施方式的具體特徵不應當歸於本發明的其他實施方式。沒有單一的實施方式代表本發明的各方面。在某些實施方式中，組合物或方法可以包括大量本發明沒提到的化合物或步驟。在其他實施方式中，組合物或方法不包括，或基本上不包括本發明沒列舉的任何化合物或步驟。存在所描述的實施方式的變體和改進。最後，本發明公開的任何數值應當被解釋為平均近似值，無論是否用詞「大約」或「近似地」來描述數量。附加的權利要求書意在覆蓋落在本發明範圍內的所有改進和變體。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp