專利名稱：紙張的上漿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紙張的上漿，更特別是涉及含有纖維素活性上漿劑和疏水改性分散劑的水性分散體，其制備和用途。
纖維素活性上漿劑，諸如那些基于烷基烯酮二聚物(AKD)和鏈烯基琥珀酸酐(ASA)的物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于在水性或稍堿性的漿體pH值下的造紙上，以便在一定程度上提高紙張或紙板抵抗水性液體浸濕和滲透的能力?；诶w維素活性上漿劑的紙張上漿通常以分散體的方式實(shí)施，它由水相和分散在其中的極細(xì)碎化的上漿劑的粒子或液滴組成。分散體的制備通常借助于分散劑系統(tǒng)，它以陰離子化合物如木質(zhì)素磺酸鈉，配合以高分子量的陽離子或兩性聚合物，如陽離子淀粉、聚胺、聚酰胺-胺或烯類加成聚合物構(gòu)成。有賴于分散劑系統(tǒng)化合物的總體電荷，上漿分散體在本體上會是陽離子性或陰離子性的。
纖維素活性上漿劑在低上漿劑用量的情況下一般表現(xiàn)出好的上漿性?？墒?，實(shí)踐證明當(dāng)用在具有高的陽離子需求度(demand)和含有顯著量的親油性木材抽提物，如樹脂酸、脂肪酸、脂肪酯、甘油三酯等的漿體中時(shí)，通常的纖維素活性上漿劑的效率就會受損。鑒于帶有羧酸酯或羧酸基團(tuán)的親油性物質(zhì)的陰離子特性，含有顯著量親油性抽提物的漿體通常具有相當(dāng)高的陽離子需求度。已發(fā)現(xiàn)親油性物質(zhì)不利于上漿劑在纖維上的吸附而可能會導(dǎo)致差的上漿結(jié)果。為了改進(jìn)這種漿體的上漿，紙張制造者不得不增加上漿劑的用量，這當(dāng)然在經(jīng)濟(jì)上是不愿接受的，并且會增加上漿劑在造紙工藝再循環(huán)白水中的累積。此類問題在造紙廠中甚至更嚴(yán)重，在其中白水深度再循環(huán)，工藝中只引入少量的新鮮水，這樣會進(jìn)一步加劇陽離子需求度以及白水和待脫水漿體中親油性抽提物和非吸附性上漿劑的累積。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供纖維素活性上漿劑的改進(jìn)型分散體以及最終改進(jìn)上漿的工藝，其中纖維素活性上漿劑分散體應(yīng)用在具有高陽離子需求度和／或高親油性抽提物含量和／或經(jīng)歷白水深度再循環(huán)工藝的纖維素漿體中。
按照本發(fā)明，發(fā)現(xiàn)將含有疏水改性分散劑的纖維素活性上漿劑的水性分散體應(yīng)用于具有高陽離子需求度和／或含有高量級親油性物質(zhì)的漿體的內(nèi)體上漿時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)改進(jìn)的上漿。也有發(fā)現(xiàn)，將這種分散體應(yīng)用于一種造紙工藝，其中由于白水深度再循環(huán)而產(chǎn)生了高的陽離子需求度和／或高的親油性抽提物含量的條件，也能實(shí)現(xiàn)上漿的改進(jìn)。因此，本發(fā)明總體上涉及由纖維素活性上漿劑和疏水改性分散劑組成的水性上漿分散體的用途，用于難于上漿的漿體的內(nèi)體上漿，將上漿分散體添加到含有纖維素纖維和可選填料的漿體中，然后漿體在網(wǎng)上脫水，得到含有纖維素纖維的織物或紙張。本發(fā)明的第一方面是，漿體的陽離子需求度至少是50μeq／l母濾液。本發(fā)明的第二方面是，漿體的親油性物質(zhì)含量至少為10ppm。本發(fā)明的第三方面包括漿體在網(wǎng)上脫水得到白水和含有纖維素纖維的織物，白水進(jìn)行再循環(huán)，可選引入新鮮水，以形成含有待脫水纖維素纖維的漿體，其中引入的新鮮水的量少于30噸／噸制造的干纖維素制品。因此，本發(fā)明涉及含有纖維素活性上漿劑和疏水改性分散劑的水性上漿分散體在纖維素纖維上漿工藝中的用途，這一點(diǎn)在權(quán)利要求中進(jìn)一步說明。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，水性分散體含有一種纖維素活性上漿劑和一種陰離子疏水改性分散劑，最好為陰離子疏水改性纖維素衍生物，并且本發(fā)明進(jìn)一步涉及此類分散體及其制備，這一點(diǎn)在權(quán)利要求中進(jìn)一步說明。此分散體給出改進(jìn)的穩(wěn)定性和上漿特性，對于具有高陽離子需求度的和含有親油性物質(zhì)的、尤其是高度白水封閉的造紙漿體特別有用。
本發(fā)明在造紙上實(shí)現(xiàn)了一種可能性，即，在同樣的纖維素活性上漿劑用量下，達(dá)到了比常用的上漿分散體改進(jìn)的上漿度；在同樣的上漿度下，纖維素活性上漿劑的用量更低。使用較低量的上漿劑卻達(dá)到了指定的上漿度，這種可能性降低了工藝再循環(huán)的白水中的未吸附上漿劑累積的風(fēng)險(xiǎn)，因而減少了上漿劑在造紙?jiān)O(shè)備上的凝集和沉淀。本發(fā)明由此具有大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。
本發(fā)明的纖維素活性上漿劑可以從現(xiàn)有技術(shù)已知的任何一種纖維素活性上漿劑中選擇。適宜的上漿劑可以從疏水烯酮二聚物、多聚烯酮、酸酐、有機(jī)異氰酸酯、甲氨酰氯和它們的混合物中選擇，優(yōu)選烯酮二聚物和酸酐，更優(yōu)選烯酮二聚物。適宜的烯酮二聚物如下通式(Ⅰ)示，其中R1和R2代表飽和或不飽和的烴基，通常是飽和烴基，烴基基團(tuán)適宜有8～36個(gè)碳原子，通常是有12～20個(gè)碳原子的直鏈或支鏈的烷基，如正十六烷基和正十八烷基。適宜的酸酐以如下通式(Ⅱ)為特征，其中R3和R4可以相同或不同，代表適宜含有8～30個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基，或者R3和R4同-C-O-C-部分一起構(gòu)成5～6元環(huán)，可選進(jìn)一步被含有多達(dá)30個(gè)碳原子的烴基取代。市面上常用的酸酐的例子包括烷基和鏈烯基琥珀酸酐，尤其是異十八鏈烯基琥珀酸酐。 適宜的烯酮二聚物、酸酐和有機(jī)異氰酸酯包括美國專利4，522，686中公開的化合物，此處因此就其參考引用。適宜的甲氨酰氯的例子包括那些在美國專利3，887，427中公開的化合物，此處因此就其參考引用。
除了纖維素活性上漿劑外，上漿分散體也可以含有非纖維素活性的上漿劑。此類適宜的上漿劑的例子包括松香如強(qiáng)化和／或酯化的松香、蠟、脂肪酸和樹脂酸衍生物如脂肪酰胺和脂肪酯如天然脂肪酸的甘油三酯。
本發(fā)明的分散體含有疏水改性分散劑，即一種帶有一個(gè)或多個(gè)疏水基團(tuán)的分散劑，優(yōu)選此疏水基團(tuán)是懸掛型的，就是說以疏水側(cè)鏈的形式連接在分散劑上。適宜的基團(tuán)的例子包括含有至少4個(gè)、適宜至少6個(gè)、優(yōu)選8～30個(gè)碳原子的疏水取代基，最好是疏水的酰胺、酯和醚取代基，含有一個(gè)至少4個(gè)、適宜至少6個(gè)、優(yōu)選8～30個(gè)碳原子的飽和的或不飽和的烴基鏈，可選插入雜原子如氧和氮，和／或含雜原子基團(tuán)如羰基或酰氧基。分散劑的疏水取代度(DSH)可以是0．01～0．8，適宜的是0．02～0．5，優(yōu)選0．03～0．4。
疏水改性分散劑可以帶或不帶電荷，優(yōu)選帶電荷并且?guī)в幸粋€(gè)或多個(gè)相同或不同類型的離子基團(tuán)。離子基團(tuán)可以是陽離子性和／或陰離子性的。因此，分散劑在本體上可以是陰離子性、兩性或陽離子性的，優(yōu)選兩性或陰離子性，最優(yōu)選陰離子性的。適宜的陰離子性基團(tuán)包括硫酸根基團(tuán)和羧基、磺酸基、磷酸基和膦酸基基團(tuán)，它們可以以自由酸或水溶性銨鹽或堿金屬鹽(通常是鈉鹽)的形式存在，比如鈉的羧酸鹽和磺酸鹽。分散劑的離子取代度可以在寬的范圍內(nèi)變動；陰離子取代度(DSA)可以是0．01～1．4，適宜的是0．1～1．2，優(yōu)選0．2～1．0；陽離子取代度(DSC)可以是0．01～1．0，適宜的是0．1～0．8，優(yōu)選0．2～0．6。
分散劑可以衍生自合成和天然途徑，優(yōu)選水溶性或水分散性的。適宜的分散劑的例子包括疏水改性的多糖類如，例如淀粉、瓜耳膠、纖維素、甲殼素、聚氨基葡萄糖、聚糖、半乳聚糖、葡聚糖、黃原膠、甘露聚糖、糊精等，優(yōu)選淀粉、瓜耳膠和纖維素衍生物，適宜的陰離子和陽離子衍生物，優(yōu)選陰離子衍生物如磷酸、磺酸和羧酸多糖；疏水改性的縮聚產(chǎn)物例如陰離子或陽離子聚氨酯，陽離子聚酰胺-胺；疏水改性的陰離子或陽離子烯基加成聚合物如基于(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸酯、羧酸乙烯酯及其類似的聚合物。疏水改性的合成聚合物的制備很容易，在聚合時(shí)使用帶有疏水取代基如疏水鏈烷基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸酯及硬脂酸乙烯酯等的單體，可選陰離子和／或陽離子單體。
適宜的疏水改性的和帶有電荷的分散劑的例子包括在美國專利4，228，277、4，239，592和4，687，519；歐洲專利申請189 319、512319和551 817；和國際專利申請WO 94／24169中公開的那些，此處因此就其參考引用。本發(fā)明的分散體可以以通常的方式制備，只是分散劑是疏水改性的。
分散體中含有的疏水改性分散劑的量可以在很寬的范圍內(nèi)變動，尤其有賴于物質(zhì)的類型及其DSH和，如果帶電荷，DSA、DSC、上漿劑類型、所希望的陰離子性、陽離子性和最終分散體的固含量。基于上漿劑，分散體中含有的疏水改性分散劑的量可達(dá)100wt％，通常為0．1～20wt％，適宜的是0．2～10wt％，優(yōu)選0．3～6wt％。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，上漿分散體含有如上所述的疏水改性分散劑和表面活性劑。這種表面活性劑，在應(yīng)用時(shí)，可以在本體上是陰離子、非離子或陽離子性的。所選用的表面活性劑應(yīng)該具有適宜的HLB值范圍8～30或更高，優(yōu)選8～25。
適宜的陽離子表面活性劑包括任何能夠在上漿劑粒子或液滴與疏水改性的纖維素衍生物之間起到表面活性劑和／或偶聯(lián)劑作用的陽離子化合物。優(yōu)選的表面活性劑包括通式R4N+X-示的銨化合物，其中每一個(gè)R基團(tuán)獨(dú)立地從如下中選擇(ⅰ)氫；(ⅱ)烴基，適宜的是含有1～30個(gè)、優(yōu)選1～22個(gè)碳原子的脂肪烴基，優(yōu)選烷基；和(ⅲ)烴基，適宜的是含有多達(dá)30個(gè)、優(yōu)選4～22個(gè)碳原子的脂肪烴基，優(yōu)選烷基，其中插入有一個(gè)或多個(gè)雜原子如氧和氮，和／或含雜原子基團(tuán)如羰基和酰氧基；適宜的是至少三個(gè)，優(yōu)選全部所述的R基團(tuán)含有碳原子；適宜的是至少一個(gè)，優(yōu)選至少兩個(gè)所述的R基團(tuán)含有至少9個(gè)和優(yōu)選至少12個(gè)碳原子；而其中X-是一種陰離子，典型是鹵離子如氯。適宜的表面活性劑的例子包括二辛基二甲基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、二椰子油基二甲基氯化銨、椰子油基芐基二甲基氯化銨、椰子油基(分級過)芐基二甲基氯化銨、十八烷基三甲基氯化銨、二(十八烷基)二甲基氯化銨、二(十六烷基)二甲基氯化銨、二(氫化牛脂基)二甲基氯化銨、二(氫化牛脂基)芐基甲基氯化銨、氫化牛脂基芐基二甲基氯化銨、二油基二甲基氯化銨和二(亞乙基十六烷酸酯)二甲基氯化銨。特別優(yōu)選的陽離子表面活性劑因而包括那些至少帶有一個(gè)9～30個(gè)碳原子的烴基基團(tuán)的物質(zhì)，最好是季銨化合物。更為優(yōu)選的陽離子表面活性劑包括季二和多銨化合物，它們帶有至少一個(gè)烴基基團(tuán)，適宜的是具有9～30個(gè)、優(yōu)選12～22個(gè)碳原子的脂肪烴，優(yōu)選烷基。此類適宜的表面活性劑的例子包括N-十八烷基-N-二甲基-N′-三甲基-亞丙基-二氯化二銨。適宜的陽離子表面活性劑的分子量范圍為200～800。適宜的陰離子表面活性劑包括烷基、芳基和烷芳基硫酸鹽和醚硫酸鹽，烷基、芳基和烷芳基羧酸鹽，烷基、芳基和烷芳基磺酸鹽，烷基、芳基和烷芳基磷酸鹽和醚磷酸鹽，以及二烷基磺化琥珀酸鹽，其中烷基基團(tuán)有1～18個(gè)碳原子，芳基基團(tuán)有6～12個(gè)碳原子，烷芳基基團(tuán)有7～30個(gè)碳原子。適宜的陰離子表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉、十二烷基磺酸鈉和十二烷基苯磺酸鈉。
在使用中，基于上漿劑，表面活性劑在分散體中占的重量百分?jǐn)?shù)為0．1～20wt％，適宜1～10wt％，優(yōu)選2～7wt％。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，上漿分散體含有陰離子疏水改性分散劑和陽離子表面活性劑。優(yōu)選此種上漿分散體在本體上是陰離子性的，即，陰離子分散劑在離子數(shù)上過量。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，上漿分散體含有陽離子疏水改性分散劑和陰離子表面活性劑。優(yōu)選此種上漿分散體在本體上是陽離子性的，即，陽離子分散劑在離子數(shù)上過量。
上漿分散體可以以通常的方式添加到造紙漿體中。此處用到的“紙”這個(gè)詞的意思不僅包括紙張而且包括片形和織物形態(tài)的所有類型的纖維素類制品，包括，比如，板材和紙板。漿體中含有纖維素纖維，可選同礦物質(zhì)填料配合，一般纖維素纖維的含量至少是50wt％，基于干的漿體。常用類型的礦物質(zhì)填料的例子包括高嶺土、瓷土、鈦白粉、石膏、滑石和天然和合成碳酸鈣如白堊、重質(zhì)大理石和沉淀法碳酸鈣?；诶w維素纖維和可選填料的干重，纖維素活性上漿劑添加到漿體中的適宜用量是0．01～1wt％，優(yōu)選0．05～5wt％，投料量主要由紙漿或待上漿紙的質(zhì)地、選用的上漿劑和希望達(dá)到的上漿度決定。
上漿分散體用于纖維素紙漿的漿體上漿，其中漿體具有高的陽離子需求度和／或含有顯著量的親油性物質(zhì)，比如從一定量級的含木素和回收的紙漿制備的漿體，其中白水深度再循環(huán)。通常陽離子需求度至少是50，適宜的至少100，優(yōu)選至少150μeq／l母濾液。陽離子需求度可以用通常的方法測定，比如借助Mütek粒子電荷檢測儀，使用的母濾液取自經(jīng)1．6μm濾器過濾而成的粗漿液，以聚(二烯丙基二甲基氯化銨)為滴定劑。親油性物質(zhì)的含量可能至少為10ppm，通常至少20ppm，適宜至少30ppm和優(yōu)選至少50ppm，采用已知的方法利用DCM(二氯甲烷)進(jìn)行抽提，測量結(jié)果以ppm DCM表示。分散體更優(yōu)選用于白水深度再循環(huán)的造紙工藝中，即，白水高度封閉，例如其中制造每噸干紙使用0～30噸新鮮水，通常每噸紙少于20，適宜少于15，優(yōu)選少于10和最好少于5噸新鮮水／噸紙。工藝中白水再循環(huán)優(yōu)選通常在上漿分散體添加之前或之后，優(yōu)選以漿體或懸浮液的形式將白水同纖維素纖維混合，例如形成待脫水的漿體。新鮮水可以在任何階段下引入到工藝?yán)?；比如，它可以在漿體同白水混合之前或之后和在上漿分散體添加之前或之后，同纖維素纖維混合以形成漿體，也可以同含有纖維素纖維的漿體混合，稀釋它以形成待脫水的漿體。
造紙中通常在漿體中添加的化學(xué)物質(zhì)，比如助留劑、鋁化合物、染料、濕強(qiáng)樹脂和上光劑等，當(dāng)然可以同本上漿分散體復(fù)合使用。鋁化合物的例子包括明礬、鋁酸鹽和多鋁化合物如氯化多鋁和硫酸多鋁鹽。適宜的助留劑的例子包括陽離子聚合物，有機(jī)聚合物復(fù)合陰離子無機(jī)物，如陽離子聚合物復(fù)合膨潤土、陽離子或陰陽離子聚合物復(fù)合硅基溶膠。本發(fā)明的分散體與含有陽離子聚合物的助留劑結(jié)合使用時(shí)，能達(dá)到特別好的漿體上漿性。適宜的陽離子聚合物包括陽離子淀粉、瓜耳膠、丙烯酸酯和丙烯酰胺基聚合物、聚哌嗪、二氰基二酰胺-甲醛、多胺、聚酰胺-胺和聚(二烯丙基二甲基氯化銨)以及它們的混合物。優(yōu)選陽離子淀粉和陽離子丙烯酰胺基聚合物，或單獨(dú)使用或彼此混合或同其它物質(zhì)混合使用。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，分散體的應(yīng)用配以一種包括至少一種陽離子聚合物和陰離子硅基顆粒的助留體系。本分散體可以在陽離子聚合物添加之前、中間、之后或同時(shí)添加。也可能把上漿分散體同助留劑，如陽離子聚合物如陽離子淀粉或陽離子丙烯酰胺基聚合物，或者陰離子硅基物質(zhì)預(yù)混合，然后把如此制備的混合物添加到漿體中。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，水性分散體含有纖維素活性上漿劑，如上述，和陰離子疏水改性的纖維素衍生物，本發(fā)明也涉及此類分散體及其制備，這一點(diǎn)在權(quán)利要求中進(jìn)一步說明。這些分散體優(yōu)選是陰離子性的。適宜的纖維素衍生物包括任何一種陰離子性的、疏水改性的和能夠起分散劑和穩(wěn)定劑作用的衍生自纖維素的化合物。纖維素衍生物優(yōu)選水溶性或水分散性的。纖維素衍生物帶有一個(gè)或多個(gè)疏水基團(tuán)。適宜的基團(tuán)的例子包括含有4～30個(gè)碳原子的疏水取代基，最好是疏水的酰胺、酯和醚取代基，帶有一個(gè)至少4個(gè)、適宜至少6個(gè)、優(yōu)選8～30個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基鏈，可選插入一個(gè)或多個(gè)雜原子如氧和氮，和／或含雜原子基團(tuán)如羰基或酰氧基。脂肪酰胺改性的纖維素是優(yōu)選的。纖維素衍生物具有的疏水取代度(DSH)為0．01～0．8，適宜0．02～0．5，優(yōu)選0．03～0．4。疏水改性的纖維素衍生物是陰離子性的，并帶有一個(gè)或多個(gè)相同或不同類型的陰離子基團(tuán)，優(yōu)選多陰離子性的。適宜的陰離子基團(tuán)，即，陰離子性的或在水中表現(xiàn)為陰離子性的基團(tuán)，包括硫酸酯基團(tuán)和羧酸、磺酸、磷酸和膦酸基團(tuán)，它們可以以自由酸或水溶性銨鹽或堿金屬鹽(一般鈉鹽)的形式存在。陰離子基團(tuán)可以以已知的方式通過化學(xué)改性引入。纖維素衍生物具有的陰離子取代度(DSA)為0．1～1．4，適宜0．4～0．9，優(yōu)選0．5～0．8。纖維素衍生物適宜帶有羧烷基基團(tuán)，優(yōu)選羧甲基基團(tuán)。
本發(fā)明適宜的纖維素衍生物的例子包括疏水改性的和可選引入電荷，優(yōu)選陰離子性的纖維素衍生物，并選自羧甲基纖維素(CMC)、CMC混合纖維素醚如羥乙基羧甲基纖維素(HECMC)、羥丙基羧甲基纖維素(HPCMC)、二羥丙基羧甲基纖維素(DHPCMC)、含有季氮的羧甲基纖維素(QNCMC)如以縮水甘油基三烷基氯化銨醚化的CMC、羧甲基乙磺酸纖維素(CMESC)、甲基羧甲基纖維素(MCMC)。脂肪酰胺改性的含羧基纖維素特別優(yōu)選，如脂肪酰胺改性的羧甲基纖維素(FACMC)。適宜的疏水改性的纖維素衍生物以及將疏水取代基引入陰離子性纖維素衍生物中的方法例如公開于國際公開專利申請W094／24169，此處因此就其參考引用。
基于纖維素活性上漿劑，分散體中疏水改性的纖維素衍生物所占的重量百分?jǐn)?shù)可以多達(dá)100wt％，通常0．1～20wt％，適宜0．2～10wt％，優(yōu)選0．3～6wt％。
已發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的分散體可以制備成高固體含量而依然表現(xiàn)出非常好的貯存穩(wěn)定性。本發(fā)明提供了具有改進(jìn)的貯存穩(wěn)定性和／或高固體含量的上漿分散體。分散體中上漿劑的含量一般為0．1～45wt％。本發(fā)明的含有烯酮二聚物上漿劑的分散體，可能具有烯酮二聚物含量在范圍5～45wt％內(nèi)，優(yōu)選10～35wt％。本發(fā)明的含有酸酐類上漿劑的分散體或乳液，可能具有酸酐含量為0．1～30wt％，優(yōu)選5～20wt％。
本發(fā)明的分散體的制備是，優(yōu)選在上漿劑呈液態(tài)的溫度下，將水性相與分散劑和上漿劑，以及可選表面活性劑混合，并且勻質(zhì)化如此得到的混合物，適宜在壓力下。對于烯酮二聚物上漿劑，適宜的溫度是約55～95℃，而較低的溫度可以適合于酸酐。然后冷卻得到的乳液，其中含有一般粒徑為0．1～3μm的上漿劑的液滴。除了上述的組分外，上漿分散體中也可以添加其它的物質(zhì)，比如包括，分散劑、穩(wěn)定劑、增量劑如脲和脲衍生物和防腐劑。
進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)分散體的組分在水相存在下能夠很容易地勻質(zhì)化。因此，制備分散體的一個(gè)更進(jìn)一步的方法包括(ⅰ)纖維素活性上漿劑同陰離子纖維素衍生物，可選表面活性劑相混合，得到中間體組合物，和(ⅱ)如上述，在水相的存在下勻質(zhì)化中間體組合物。優(yōu)選組分在階段(ⅰ)中均勻混合。階段(ⅰ)中采用的上漿劑可以是固態(tài)的，雖然優(yōu)選液態(tài)，以便簡化均勻混合過程。若希望的話，中間體組合物在階段(ⅰ)的混合后就可以出料了，可選冷卻固化，就得到了基本無水的中間體上漿組合物，以經(jīng)濟(jì)上具吸引力的方式實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸?shù)暮喕?。在使用地點(diǎn)，或其它地方，中間體上漿組合物能在水的存在下以通常的方式勻質(zhì)化，可選在升高的溫度下，以便保持中間體上漿組合物的液體狀態(tài)。在制備烯酮二聚物和酸酐的分散體時(shí)，此法特別具有吸引力，而后者經(jīng)常在直接涉及其作為造紙上漿劑的用途的造紙廠中進(jìn)行制備。貯存穩(wěn)定的基本無水的上漿組合物的出現(xiàn)于是提供了相當(dāng)大的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)效益。本發(fā)明因此也涉及含有纖維素活性上漿劑，陰離子疏水改性的纖維素衍生物和可選表面活性劑的基本無水的上漿組合物，其制備和用途，這一點(diǎn)在權(quán)利要求中進(jìn)一步說明。
本發(fā)明的組合物中的各組分，即，纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性纖維素衍生物，和可選表面活性劑，優(yōu)選上述的種類。組合物基本無水，此處意即可以含有少量的水；水的含量可以是0～10wt％，適宜的是少于5wt％，優(yōu)選少于2wt％，最優(yōu)選不含水。以重量為計(jì)，組合物優(yōu)選含有占多數(shù)量的纖維素活性上漿劑，即，至少50wt％，組合物適宜具有上漿劑含量在范圍80～99．9wt％內(nèi)，優(yōu)選90～99．7wt％。相對于其重量百分?jǐn)?shù)以上漿劑為基的分散體，纖維素衍生物可以以上述的量存在于上漿組合物中?；谏蠞{劑，陰離子纖維素衍生物因此可以以最多100wt％，通常0．1～20wt％，適宜0．2～10wt％和優(yōu)選0．3～6wt％的量存在于組合物中。如果采用的話，表面活性劑，適宜的是陽離子表面活性劑，基于上漿劑，可以以0．1～20wt％，適宜的1～10wt％，和優(yōu)選2～7wt％的量存在于上漿組合物中，其中組合物中所含的表面活性劑和陰離子纖維素衍生物的總體電荷優(yōu)選是陰離子性或負(fù)性的。
本發(fā)明的上漿分散體可以以通常的方式應(yīng)用在采用任何類型的纖維素纖維的紙張制造上，既可用來表面上漿，也可以是內(nèi)體或漿體上漿。本發(fā)明也涉及造紙的方法，其中如上所述的水性分散體用于表面或漿體上漿。纖維素活性上漿劑，或添加到含有纖維素纖維和可選填料的漿體中，或一般在漿體壓制時(shí)在紙張表面涂敷用作表面上漿，其適宜用量是0．01～1．0wt％，基于纖維素纖維和可選填料的干重，優(yōu)選0．05～0．5wt％，其中用量主要由紙漿或待上漿紙的質(zhì)地、纖維素活性上漿劑和希望達(dá)到的上漿度決定。
本發(fā)明的分散體在漿體具有高的陽離子需求度和／或含有顯著量親油性物質(zhì)的纖維素紙漿的漿體上漿時(shí)特別有用。適宜的陽離子需求度的量級、親油性抽提物的含量以及引入到工藝中的新鮮水的多寡如上所述。
本發(fā)明在如下的實(shí)施例中作進(jìn)一步的說明，可本發(fā)明并不限于此。份數(shù)和wt％分別表示重量份數(shù)和重量百分?jǐn)?shù)，除非另有說明。
No．1分散體的制備選用了一種陰離子性脂肪族酰胺改性的羧甲基纖維素(FACMC)，帶有一個(gè)衍生自N-氫化牛脂基-1，3-二氨基丙烷的疏水取代基，它的制備參照WO 94／24169公開的方法。FACMC的羧基取代度為0．6，疏水取代度為0．1。分散體所含的AKD粒子的平均粒徑約1μm，AKD含量為30wt％，基于AKD的FACMC的重量百分?jǐn)?shù)為1．5wt％。
No．2分散體如上方法制備，只是在勻質(zhì)過程中還存在一種陽離子表面活性劑，二(氫化牛脂基)二甲基氯化銨，以商品名Querton442有售，Akzo Nobel獲得。分散體所含的AKD粒子的平均粒徑約1μm，粒子帶陰離子電荷，這一點(diǎn)體現(xiàn)在負(fù)的ξ電勢上，利用Zetamaster S Version PCS測定。AKD的含量是30wt％。No．2分散體中含有3wt％的陽離子表面活性劑和1wt％的FACMC，二者都基于AKD。
按照適用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的SCAN-C23X標(biāo)準(zhǔn)方法來制備紙張。選用的造紙漿體中含有80wt％的60∶40配比的漂白樺／松木硫酸鹽和20wt％的白堊，并在其中加有0．3g／l的Na2SO4·10H2O。漿體的稠度為0．5％，pH值為8．0。上漿分散體在使用時(shí)配以工業(yè)助留和脫水體系，CompozilTM，由陽離子淀粉和一種陰離子鋁改性硅溶膠組成，二者分別加入到漿體中；基于干漿體的陽離子淀粉的加入量為8kg／噸，換算成SiO2和基于干漿體的硅溶膠的加入量為0．8kg／噸。
Cobb值按照TAPPI標(biāo)準(zhǔn)的T 441 OS-63進(jìn)行測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1中。AKD的投料量基于干漿體。表1分散體號AKD投料量[kg／噸]Cobb 60[g／m2]1 0．4671 0．6281 0．824參考例1 0．480參考例1 0．662參考例1 0．850表1表明，借助本發(fā)明的陰離子上漿分散體，達(dá)到了紙張上漿的改進(jìn)。
重復(fù)實(shí)施例2的過程，只是漿體以沉淀法碳酸鈣為填料，而不是白堊，并且基于干漿體的陽離子淀粉的用量為12kg／噸。有些實(shí)驗(yàn)里，為了增加漿體的陽離子需求度和親油性物質(zhì)含量，并便于創(chuàng)造類似于白水深度再循環(huán)的條件，在漿體中加入了10ppm的硬脂酸。結(jié)果列于表2中。表2分散體號 AKD投料量[kg／噸]硬脂酸[ppm]Cobb 60[g／m2]2 0．45 - 322 0．60 - 282 0．75 - 262 0．45 10 622 0．60 10 362 0．75 10 27參考例2 0．45 - 50參考例2 0．60 - 32參考例2 0．75 - 30參考例2 0．45 10 103參考例2 0．60 10 76參考例2 0．75 10 35從表2明顯看出，同作為對比的參考例2的陰離子分散體相比，本發(fā)明的No．2分散體總體上給出更好的上漿，并且當(dāng)漿體具有較高的陽離子需求度和含有顯著量的親油性物質(zhì)時(shí)，可以得到大大改進(jìn)的上漿效率。
權(quán)利要求
1．含有纖維素活性上漿劑和疏水改性分散劑的水性上漿分散體的用途，用于纖維素纖維上漿，通過將上漿分散體添加到含有纖維素纖維和可選填料的漿體中，漿體在網(wǎng)上脫水而得到含有纖維素纖維的織物，其中漿體具有至少50μeq／l母濾液的陽離子需求度。
2．權(quán)利要求1的上漿分散體的用途，其特征在于漿體的親油性物質(zhì)含量至少為10ppm。
3．權(quán)利要求1或2的上漿分散體的用途，其特征在于漿體的陽離子需求度至少為100μeq／l母濾液。
4．權(quán)利要求1、2或3的上漿分散體的用途，其特征在于漿體的親油性物質(zhì)含量至少為50ppm。
5．權(quán)利要求1、2、3或4的上漿分散體的用途，其特征在于脫水進(jìn)一步產(chǎn)生再循環(huán)白水，可選加入新鮮水，以形成含有待脫水纖維素纖維的漿體，加入的新鮮水的量少于30噸／噸制造的干纖維素制品。
6．權(quán)利要求5的上漿分散體的用途，其特征在于加入的新鮮水的量少于10噸／噸制造的干纖維素制品。
7．前述權(quán)利要求任何一個(gè)的上漿分散體的用途，其特征在于疏水改性上漿分散劑是陰離子性的或兩性的。
8．前述權(quán)利要求任何一個(gè)的上漿分散體的用途，其特征在于疏水改性上漿分散劑基于多糖。
9．前述權(quán)利要求任何一個(gè)的上漿分散體的用途，其特征在于疏水改性上漿分散劑是陰離子疏水改性的纖維素衍生物。
10．權(quán)利要求1、7、8或9的上漿分散體的用途，其特征在于疏水改性上漿分散劑含有一個(gè)6～30個(gè)碳原子的懸掛疏水基團(tuán)。
11．前述權(quán)利要求任何一個(gè)的上漿分散體的用途，其特征在于上漿劑是烯酮二聚物或酸酐。
12．上漿劑的水性分散體，其特征在于它包含纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性纖維素衍生物。
13．權(quán)利要求12的水性分散體，其特征在于纖維素衍生物帶有一個(gè)4～30個(gè)碳原子的疏水基團(tuán)。
14．權(quán)利要求12或13的水性分散體，其特征在于纖維素衍生物帶有一個(gè)疏水的酰胺、疏水的酯或疏水的醚取代基，取代基含有一個(gè)至少8個(gè)碳原子的飽和或不飽和的烴基鏈，可選在其中插入一個(gè)或多個(gè)雜原子和／或一個(gè)或多個(gè)含雜原子基團(tuán)。
15．權(quán)利要求12、13或14的水性分散體，其特征在于纖維素衍生物是脂肪族酰胺改性的羧甲基纖維素。
16．權(quán)利要求12、13、14或15的水性分散體，其特征在于上漿劑是烯酮二聚物或酸酐。
17．權(quán)利要求12～16的任何一個(gè)的水性分散體，其特征在于分散體是陰離子性的。
18．纖維素纖維漿體上漿的工藝，包括將權(quán)利要求12～17的任何一個(gè)的分散體添加到含有纖維素纖維的漿體中。
19．權(quán)利要求12～17的任何一個(gè)的分散體制備的方法，包括將含水相的纖維素活性上漿劑同陰離子疏水改性的纖維素衍生物勻質(zhì)化。
20．權(quán)利要求19的方法，包括制備含有纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性的纖維素衍生物的基本無水的組合物，并在水相的存在下勻質(zhì)化此組合物。
21．一種基本無水的組合物，包含纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性的纖維素衍生物。
22．權(quán)利要求21的組合物，其特征在于纖維素活性上漿劑是烯酮二聚物，而陰離子疏水改性的纖維素衍生物是基于羧甲基纖維素的。
全文摘要
本發(fā)明涉及含有纖維素活性上漿劑和疏水改性分散劑的水性上漿分散體的用途,用于纖維素纖維上漿,通過將此上漿分散體加入到含有纖維素纖維及可選填料的漿體中,然后在網(wǎng)上將漿體脫水,而得到含有纖維素纖維的織物,其中漿體具有至少50μeq/l母濾液的陽離子需求度。本發(fā)明進(jìn)一步涉及含有纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性纖維素衍生物的水性分散體,其制備和在造紙上的用途。本發(fā)明也涉及含有纖維素活性上漿劑和陰離子疏水改性纖維素衍生物的基本無水的組合物,其制備和在纖維素活性上漿劑的水性分散體的制備上的用途。
文檔編號D21HGK1280640SQ988022
公開日2001年1月17日 申請日期1998年2月3日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月5日
發(fā)明者S·夫羅里克, E·林德倫, R·斯卡 申請人:阿克佐諾貝爾公司