造紙方法以及組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及了一種造紙方法，包括以下步驟：(a)提供紙漿；以及(b)向該紙漿中添加至少第一水性液和第二水性液，得到紙料；（c）使步驟（b）中得到紙料成形而得到濕紙幅；（d）對步驟（c）中得到的濕紙幅進(jìn)行壓榨脫水，得到濕紙頁；以及（e）將步驟（e）中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供了一種造紙助劑組合物。
【專利說明】造紙方法以及組合物
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及造紙工藝領(lǐng)域，特別是可用于增強(qiáng)紙張臨時(shí)濕強(qiáng)的造紙方法以及相關(guān) 的組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 造紙化學(xué)助劑在造紙工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中起到重要的作用，因而受到了廣泛的關(guān) 注。造紙化學(xué)助劑又可以分為過程助劑和功能助劑，增強(qiáng)劑就是功能助劑中的一種，包括干 強(qiáng)劑、濕強(qiáng)劑和臨時(shí)濕強(qiáng)劑等。
[0003] 乙二醒化的聚丙烯酰胺類（glyoxylated polyacrylamides, GPAMs)聚合物是一 種常用的臨時(shí)濕強(qiáng)劑，同時(shí)也是一種常用的干強(qiáng)劑（參見例如US3556932A、US4605702A、 US5674362A、US6245874B1、W00011046A1、US7641766B2 以及 US7901543B2)。
[0004] GPAMs主要是以聚合物溶液的形式提供。一般而言，GPAMs在聚合物溶液中的固含 量相同的情況下，其分子量越大，能夠提供的臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效果就越好。然而，分子量大會(huì) 導(dǎo)致GPAMs更容易凝膠化，從而縮短聚合物溶液的保存期限，而保存期限短會(huì)阻礙這些聚 合物溶液在造紙工業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用。為了保證聚合物溶液具有合適的保存期限，通常需要 (1)減少GPAMs在聚合物溶液中的固含量、或者⑵減小GPAMs的分子量。對于（1)，出于 方便生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)饶康?，所述聚合物溶液中的GPAMs的固含量要求相對固定，一般在8?20 重量％ ;對于（2)，與大分子量的GPAMs相比，為了達(dá)到等同的臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效果，需要在紙 漿中添加更多量的小分子量的GPAMs，這顯然是不經(jīng)濟(jì)的。特別是重均分子量為100, 000? 300, 000道爾頓的GPAMs，由于其不能提供令人滿意的增強(qiáng)效果，在工業(yè)上基本沒有應(yīng)用， 雖然其具有較長的保質(zhì)期。
[0005] 因此，如何在不增加 GPAMs的使用量的前提下，使其具有更好的臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效 果，是一個(gè)需要解決的問題。
[0006] 另一方面，兩性聚丙烯酰胺聚合物是一種常用的干強(qiáng)劑（參見例如JP1049839B)， 但已知其基本上不具有增加臨時(shí)濕強(qiáng)的作用。
[0007] W09806898A1公開了一種造紙方法，該造紙方法中向紙漿中添加選自陽離子淀粉 和陽離子性濕強(qiáng)樹脂中的陽離子性聚合物、以及兩性的聚丙烯酰胺類聚合物來增加紙的干 強(qiáng)，其中，作為所述陽離子性濕強(qiáng)樹脂可以使用GPAM。此外，US6294645B1公開了一種用于 紙張的干強(qiáng)系統(tǒng)，其包含PAE、兩性的PAM以及濕強(qiáng)樹脂，其中，作為所述濕強(qiáng)樹脂可以使用 GPAM。但上述現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)均未公開也未暗示將GPAM與兩性的PAM組合使用具有提高臨 時(shí)濕強(qiáng)的效果，更未公開也未暗示所述GPAM與兩性的PAM的分子量、比例的選擇對這種提 高臨時(shí)濕強(qiáng)的效果的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明的發(fā)明人為解決上述問題進(jìn)行了深入的研究，基于下述發(fā)現(xiàn)從而完成了本 發(fā)明：通過將具有特定分子量的兩性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑與具有特定分子量的二醛改性聚 丙烯酰胺類增強(qiáng)劑以特定比例組合使用，可以顯著地提高二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的 臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效果；特別是本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)對于重均分子量為100, 〇〇〇?300, OOO道爾 頓的二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑，雖然其單獨(dú)使用不能提供令人滿意的臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效 果，而在工業(yè)上基本沒有應(yīng)用，但通過與特定分子量的兩性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑組合使用， 其臨時(shí)濕強(qiáng)增強(qiáng)效果提高到工業(yè)上可以接受的水平，這使得其長保質(zhì)期的優(yōu)勢能夠在工業(yè) 上發(fā)揮。
[0009] 即，本發(fā)明提供一種造紙方法，包括以下步驟：
[0010] (a)提供紙漿；
[0011] (b)向該紙漿中添加至少第一水性液和第二水性液，得到紙料；
[0012] (C)使步驟（b)中得到紙料成形而得到濕紙幅（wet paper web);
[0013] (d)對步驟（c)中得到的濕紙幅（wet paper web)進(jìn)行壓榨脫水，得到濕紙頁（wet paper sheet);以及
[0014] (e)將步驟（e)中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁（paper sheet);
[0015] 其中，
[0016] 所述第一水性液包含一種或多種二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水， 所述第二水性液包含一種或多種兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水；
[0017] 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 000?2, 000, 000 ;
[0018] 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 000?10, 000, 000道爾 頓；
[0019] 并且
[0020] 步驟（b)中添加的所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑與所述兩性的聚丙烯酰胺 類增強(qiáng)劑的重量比為25:75?75:25。
[0021] 本發(fā)明還提供一種造紙助劑組合物，其包含一種或多種陽離子性的或陰離子性的 或兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑、一種或多種兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介 質(zhì)的水；其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?2, 000, 000 道爾頓；所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道爾頓； 并且，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑與所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重量比為 25:75 ?75:25。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例的 技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是 全部的實(shí)施例。
[0023] 本發(fā)明首先提供了一種造紙的方法，包括以下步驟：
[0024] (a)提供紙漿；以及
[0025] (b)向該紙漿中添加至少第一水性液和第二水性液，得到紙料；
[0026] (c)使步驟（b)中得到紙料成形而得到濕紙幅（wet paper web);
[0027] (d)對步驟（c)中得到的濕紙幅（wet paper web)進(jìn)行壓榨脫水,得到濕紙頁（wet paper sheet);以及
[0028] (e)將步驟（e)中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁（paper sheet)。
[0029] 在本說明書中，"造紙的方法"指的是從紙漿制造紙制品的方法，主要包括形成含 水的纖維質(zhì)造紙配料、將配料濾水形成紙張和將紙張干燥。
[0030] 在本說明書中，"紙漿"是指制漿過程得到的產(chǎn)物。制楽是指利用化學(xué)方法或機(jī)械 方法或兩者結(jié)合的方法使植物纖維原料離解，形成本色紙漿（未漂漿）或進(jìn)一步形成漂白 紙漿的生產(chǎn)過程。紙漿可以是任何一種已知的紙漿，包括但不限于，機(jī)械紙漿，化學(xué)紙漿，化 學(xué)機(jī)械紙漿，回收廢紙漿等，例如是包含再生纖維的紙漿。
[0031] 在本說明書中，紙漿經(jīng)過打漿和調(diào)料后制成可以供抄紙使用的纖維懸浮液，稱為 "紙料"，以區(qū)別于未打漿和未添加填料的漿料。
[0032] 在本說明書中，"濕紙頁（wet paper sheet) "是指：紙料依次經(jīng)過流楽箱、成形部 及壓榨部被成形和部分脫水，而得到的制品，濕紙頁的干度可以在35%?50%。為了進(jìn)行區(qū) 另IJ，將從成形部出來、但尚未經(jīng)壓榨部壓榨脫水的制品稱為"濕紙幅（wet paper web) "，濕 紙幅的干度可以在15%?25%。
[0033] 在本說明書中，"紙頁（paper sheet) "是指：濕紙頁經(jīng)過干燥部被干燥，而得到的 制品，紙頁的干度可以在92%?97%。
[0034] 本發(fā)明的造紙方法可以通過下述工序來進(jìn)行，但不限于此，本發(fā)明的造紙方法也 可以按照本【技術(shù)領(lǐng)域】已知的其他造紙工序進(jìn)行。
[0035] 在造紙過程中，由紙料制備系統(tǒng)提供的紙料一般要經(jīng)過供漿系統(tǒng)（進(jìn)行紙料上網(wǎng) 前的處理）、流漿箱和成形部、壓榨部、干燥部等。
[0036] 1.紙料上網(wǎng)前的處理，包括
[0037] (1)準(zhǔn)備紙料：紙漿可以制成紙料，紙料的準(zhǔn)備包括打漿和調(diào)料（膠料、填料、色料 及助劑等添加劑的加入）。紙漿首先要經(jīng)過打漿，對紙漿的纖維進(jìn)行必要的切短、潤脹和細(xì) 纖維化等處理，從而使紙取得紙種所要求的物理性質(zhì)和機(jī)械強(qiáng)度性能，并能滿足抄紙機(jī)的 要求。為了使紙頁能用于書寫和抗液體的浸漬，改善紙的顏色、白度和色調(diào)，增加紙的不透 明度，改善紙的印刷性能等，漿料可以進(jìn)行施膠、加填料和染色，還可以加入各種化學(xué)助劑， 來賦予紙張某些特殊的性能（例如提高干強(qiáng)度、濕強(qiáng)度、消除氣泡）。例如所述第一水性液 和第二水性液可以在該過程中加入。
[0038] (2)將紙料提供給供漿系統(tǒng)：紙料進(jìn)入供漿系統(tǒng)進(jìn)行貯存、篩選、凈化、除渣、除 沙、脫氣等處理，排出紙料中混入的金屬、非金屬雜質(zhì)、纖維束、漿團(tuán)和空氣等，以避免影響 成品紙的質(zhì)量及給造紙生產(chǎn)過程帶來困難。漿料經(jīng)配漿、稀釋、調(diào)濃、計(jì)量、消除壓力脈沖后 進(jìn)入流漿箱上網(wǎng)抄紙。
[0039] 2.紙的抄造，包括
[0040] ⑴漿流送：紙料經(jīng)過流漿箱被送至成形部（網(wǎng)部）。流漿箱能使纖維均勻分散， 又能使?jié){料平穩(wěn)上網(wǎng)?？梢栽跐{流送過程中加入紙張干強(qiáng)助劑、紙張濕強(qiáng)助劑等造紙?zhí)砑?齊IJ，例如所述第一水性液和第二水性液可以在漿流送過程中加入。
[0041] (2)成形：在成形部中，流漿箱輸送的紙料通過在網(wǎng)上濾水而形成濕紙幅（wet paper web),成形部又稱網(wǎng)部。濕紙幅的干度可以在15%?25%。所述步驟（c)優(yōu)選通過該 步驟進(jìn)行。
[0042] (3)壓榨脫水：在壓榨部中，來自成形部的濕紙幅經(jīng)過機(jī)械壓榨，形成濕紙頁（wet paper sheet)。濕紙頁的干度可以在35%?50%。所述步驟（d)優(yōu)選通過該步驟進(jìn)行。 [0043] (4)干燥：在干燥部中，來自壓榨部的濕紙頁利用烘缸蒸發(fā)水分，形成紙頁（paper sheet)。紙頁的干度可以在92%?97%。所述步驟（e)優(yōu)選通過該步驟進(jìn)行。
[0044] 此外，根據(jù)需要還可以對紙頁進(jìn)行壓光、卷取和切紙、選紙或復(fù)卷、打包等整理工 序，使之成為平板或卷筒狀的成品紙。此外，為了提高紙頁的質(zhì)量，在干燥部還可以進(jìn)行表 面施膠、涂布和在線軟壓光或機(jī)外超級壓光。
[0045] 關(guān)于造紙的一般技術(shù)，可以參考例如《紙漿造紙技術(shù)基礎(chǔ)》（祝光主編，哈爾濱工業(yè) 大學(xué)出版社，2008年2月第1版）、《制漿造紙概論》（劉忠主編，中國輕工業(yè)出版社，2007年 1月第1版）。
[0046] 第一水性液
[0047] 在本說明書中，第一水性液包含作為活性成分的一種或多種陽離子性的或陰離子 性的或兩性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水。
[0048] 在本說明書中，二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑是指一種常用的造紙功能助劑，其 通過用二元醛對聚丙烯酰胺類基礎(chǔ)聚合物進(jìn)行改性而得到。所述二醛改性聚丙烯酰胺類增 強(qiáng)劑通?？梢杂米鞲蓮?qiáng)劑，其中的一些也可用來賦予紙張濕強(qiáng)和脫水能力。
[0049] 所述聚丙烯酰胺類基礎(chǔ)聚合物可以是陽離子性的或陰離子性的或兩性的。相應(yīng) 地，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑也可以是陽離子性的或陰離子性的或兩性的。陽離 子性的聚丙烯酰胺類基礎(chǔ)聚合物是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子單體 的共聚物（參見例如US7641766B2，US7901543B2);陰離子性的聚丙烯酰胺類基礎(chǔ)聚合物是 一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陰離子單體的共聚物（參見例如W00011046A1); 兩性的聚丙烯酰胺類基礎(chǔ)聚合物一種或多種丙烯酰胺類單體、一種或多種陽離子單體、以 及一種或多種陰離子單體的共聚物（參見例如W00011046A1)。
[0050] "丙烯酰胺類單體"指的是下式的單體：
[0051]
【權(quán)利要求】
1. 一種造紙方法，包括以下步驟： (a) 提供紙漿； (b) 向該紙漿中添加至少第一水性液和第二水性液，得到紙料； (c) 使步驟（b)中得到紙料成形而得到濕紙幅； (d) 對步驟（c)中得到的濕紙幅進(jìn)行壓榨脫水，得到濕紙頁；以及 (e) 將步驟（e)中得到的濕紙頁干燥，得到紙頁； 其中， 所述第一水性液包含一種或多種二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水，所述 第二水性液包含一種或多種兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水； 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?2, 000, 000道爾頓； 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道爾頓； 并且 步驟（b)中添加的所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑與所述兩性的聚丙烯酰胺類增 強(qiáng)劑的重量比為25:75?75:25。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑是陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑，其是 一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子單體的共聚物，并且經(jīng)二元醛改性。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙方法，其中，所述二元醛是乙二醛。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙方法，其中，所述陽離子單體是二烯丙基二甲基氯化銨。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙方法，其中，所述丙烯酰胺類單體是丙烯酰胺。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的造紙方法，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重 均分子量為100, 〇〇〇?300, 000道爾頓。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中， 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子 單體和一種或多種陰離子單體的共聚物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的造紙方法，其中，所述陽離子單體是選自二烯丙基二甲基 氯化銨、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙烯 酸-2-(二甲氨基）乙酯中的一種或兩種以上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的造紙方法，其中，所述陰離子單體是選自丙烯酸、衣康酸和它 們的鹽中的一種或兩種以上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中，所述第二水性液中可用作交聯(lián)劑的醛的含 量基本上為0。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中，在步驟（b)中，第一水性液和第二水性液的 添加以任何順序進(jìn)行或同時(shí)進(jìn)行，或者先將第一水性液與第二水性液混合后再加入到所述 紙漿中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中，步驟（b)中添加的所述第一水性液和所述 第二水性液的總量為0. 01?50kg/噸干纖維，以所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和所述 兩性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的總量對紙漿中干纖維的重量比計(jì)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中，所述第一水性液中所述二醛改性聚丙烯酰 胺類增強(qiáng)劑的固含量為0. 01?50重量％。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙方法，其中，所述第二水性液中所述兩性的聚丙烯酰胺 類增強(qiáng)劑的固含量為〇. 01?50重量％。
15. -種造紙助劑組合物，其包含一種或多種陽離子性的或陰離子性的或兩性的二醛 改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑、一種或多種兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑和作為介質(zhì)的水；其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?2, 000, 000道爾頓； 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道爾頓； 并且 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑與所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑的重量比為 25:75 ?75:25。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的造紙助劑組合物，其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑是陽離子性的二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑，其是 一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子單體的共聚物，并且經(jīng)二元醛改性。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的造紙助劑組合物，其中，所述二元醛是乙二醛。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的造紙助劑組合物，其中，所述陽離子單體是二烯丙基二甲 基氯化銨。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的造紙助劑組合物，其中，所述丙烯酰胺類單體是丙烯酰胺。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15或16所述的造紙助劑組合物，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺類 增強(qiáng)劑的重均分子量為100, 〇〇〇?300, 000道爾頓。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的造紙助劑組合物，其中， 所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑是一種或多種丙烯酰胺類單體與一種或多種陽離子 單體和一種或多種陰離子單體的共聚物。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的造紙助劑組合物，其中，所述陽離子單體是選自二烯丙基 二甲基氯化銨、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨、甲基丙 烯酸-2-(二甲氨基）乙酯中的一種或兩種以上。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的造紙助劑組合物，其中，所述陰離子單體是選自丙烯酸、衣 康酸和它們的鹽中的一種或兩種以上。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的造紙助劑組合物，其中，所述造紙助劑組合物中可用作交 聯(lián)劑的醛的含量基本上為0。
25. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的造紙助劑組合物，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺類增強(qiáng) 劑和所述兩性的聚丙烯酰胺類增強(qiáng)劑在所述造紙助劑組合物中的總固含量為〇. 01?60重 量％。
【文檔編號】D21H27/00GK104452463SQ201310413052
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】朱博, 張猛, 李君 , 徐娜, 趙玉林 申請人:藝康美國股份有限公司