用于干部強(qiáng)度的濕部化學(xué)品的制作方法
【專利說明】用于干部強(qiáng)度的濕部化學(xué)品
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 不適用。
[0003] 關(guān)于聯(lián)邦贊助的研究或開發(fā)的聲明
[0004] 不適用。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 本發(fā)明涉及使用一種工藝來改進(jìn)紙的干強(qiáng)度的組合物、方法以及設(shè)備，所述工藝 即用增強(qiáng)劑的組合處理紙漿。
[0007] 例如在美國專利8, 465, 623、7, 125, 469、7, 615, 135和7, 641，776以及美國專利申 請13/962, 556中所描述，許多材料用作有效的濕部干增強(qiáng)劑。這些干增強(qiáng)劑可以添加至漿 液中來增加所得紙片的抗張力強(qiáng)度特性。然而，由于具有助留劑，所以它們必須同時允許從 漿液中自由濾水并且還必須不干擾或以其它方式降低所得紙產(chǎn)品中存在的其它添加劑的 有效性。
[0008] 維持高水平的干強(qiáng)度對許多造紙商來說是關(guān)鍵參數(shù)。獲得高水平的干強(qiáng)度可以允 許造紙商制造要求更大干強(qiáng)度的高性能等級的紙，使用更少或更低等級的漿料配料來實現(xiàn) 給定強(qiáng)度目標(biāo)，通過減少機(jī)器上的斷裂來提高生產(chǎn)率，或減少精煉次數(shù)并且由此減少能源 成本。造紙機(jī)的生產(chǎn)率常常由成形絲網(wǎng)上紙纖維漿液的濾水率決定。因此，給出高水平干 強(qiáng)度同時增加機(jī)器上濾水的化學(xué)制品是高度需要的。
[0009] 例如在美國專利7, 740, 743、3, 555, 932、8, 454, 798和美國公開專利申請 2012/0186764、2012/0073773、2008/0196851、2004/0060677 以及 2011/0155339 中所描述， 已知許多組合物如含有乙二醛化丙烯酰胺的聚合物在添加至紙漿時能夠給出優(yōu)異的干強(qiáng) 度。美國專利5, 938, 937教導(dǎo)了可以制出含有陽離子酰胺的聚合物的水性分散體，其中所 述分散體具有高無機(jī)鹽含量。美國專利7, 323, 510教導(dǎo)了可以制出含有陽離子酰胺的聚合 物的水性分散體，其中所述分散體具有低無機(jī)鹽含量。歐洲專利號1，579, 071B1教導(dǎo)了添 加含有乙烯胺的聚合物和乙二醛化聚丙烯酰胺聚合物兩者會使紙產(chǎn)品的干強(qiáng)度顯著增加， 同時還會提高造紙機(jī)的濾水性能。這種方法還顯著增強(qiáng)了由此產(chǎn)生的紙產(chǎn)品的永久濕強(qiáng) 度。已知許多陽離子添加劑但尤其是含有乙烯胺的聚合物會負(fù)面地影響光學(xué)增亮劑（0BA) 的性能。這可能會阻止這種方法應(yīng)用到含有0BA的紙的等級中。美國專利6, 939, 443教導(dǎo) 了聚酰胺環(huán)氧氯丙烷（PAE)樹脂與具有特殊電荷密度和分子量的陰離子聚丙烯酰胺添加 劑的組合使用可以增強(qiáng)紙產(chǎn)品的干強(qiáng)度。然而，這些組合要求使用最佳用量以上的添加劑 并且有時要在困難或繁瑣的環(huán)境下進(jìn)行實踐。因此，在用于增加紙的干強(qiáng)度的新方法中存 在明確的效用。
[0010] 在本部分中描述的這些技術(shù)并不意圖構(gòu)成一個許可：本文涉及的任何專利、出版 物或其它信息相對于本發(fā)明來說是"現(xiàn)有技術(shù)"，除非同樣特別指出。此外，本部分不應(yīng)被理 解為意指檢索已被作出或者不存在如37CFR§ 1. 56(a)中規(guī)定的其它相關(guān)信息。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 為了滿足上述長期存在但未解決的需要，本發(fā)明的至少一個實施方案涉及一種增 加紙基質(zhì)的干強(qiáng)度的方法。所述方法包括將GPAM共聚物添加至紙基質(zhì)的步驟，其中在所述 基質(zhì)穿過篩子之后，但在所述基質(zhì)進(jìn)入流漿箱前不到10秒時在造紙工藝的濕部中發(fā)生所 述添加，所述GPAM共聚物由具有5kD至15kD平均分子量的AcAm-AA共聚物中間體制成，并 且所述GPAM共聚物具有0. 2MD至4MD的平均分子量。
[0013] 可以在RDF添加至所述紙基質(zhì)之后添加所述GPAM。GPAM中間體的平均分子量可 以是在5kD與10kD之間。GPAM中間體的平均分子量可以是在6kD與8kD之間。所述中間 體可以具有在〇. 03與0. 20之間的m值（圖4)。
[0014] 所述紙基質(zhì)在GPAM添加之前可以經(jīng)受絮凝作用，這導(dǎo)致接點(diǎn)處形成彼此接觸的 絮凝體并且在所述絮凝體之間界定界面區(qū)域。添加的大部分GPAM可以定位在接點(diǎn)處并且 低至0%的GPAM位于每個形成的絮凝體的體積的中心80%內(nèi)。實質(zhì)上，GPAM不可能位于每 個形成的絮凝體的體積的中心80%內(nèi)。
[0015] 所述紙基質(zhì)可以包含填料顆粒。所述紙基質(zhì)可以具有比經(jīng)過類似處理的紙基質(zhì)更 大的干強(qiáng)度，在所述類似處理中，接觸GPAM不到10秒。所述紙基質(zhì)可以具有比經(jīng)過類似處 理的紙基質(zhì)更大的干強(qiáng)度，在所述類似處理中，GPAM由具有更大分子量的中間體制成。所 述紙基質(zhì)可以具有比經(jīng)過類似處理的紙基質(zhì)更大的干強(qiáng)度，在所述類似處理中，GPAM具有 更大的分子量。
[0016] 本發(fā)明的至少一個實施方案涉及一種增加紙基質(zhì)的干強(qiáng)度的方法。所述方法包括 將增強(qiáng)劑添加至紙基質(zhì)的步驟，其中：在所述基質(zhì)穿過篩子之后，但在所述基質(zhì)進(jìn)入流漿箱 前不到10秒時在造紙工藝的濕部中發(fā)生所述添加。
[0017] 本發(fā)明的至少一個實施方案涉及一種增加紙基質(zhì)的干強(qiáng)度的方法。所述方法包括 將GPAM共聚物添加至紙基質(zhì)的步驟，其中：所述GPAM共聚物由具有6kD至8kD平均分子量 的AcAm-AA共聚物中間體制成，所述GPAM共聚物具有0. 2MD至4MD的平均分子量。
[0018] 其它特征和優(yōu)點(diǎn)在本文中被描述，并且將從以下詳細(xì)描述變得清楚明白。
[0019] 附圖簡述
[0020] 在下文中具體參考附圖描述了本發(fā)明的詳細(xì)說明，其中
[0021] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的紙絮中增強(qiáng)劑顆粒分布的圖。
[0022] 圖2是本發(fā)明涉及的造紙工藝的一個可能的實施例的圖。
[0023] 圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的紙絮中增強(qiáng)劑顆粒分布的圖。
[0024] 圖4是制作改性的GPAM共聚物的一種方法的圖。
[0025] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的單個紙絮中增強(qiáng)劑顆粒分布的圖。
[0026] 出于本公開的目的，除非另外指出，否則附圖中的相同的參考編號應(yīng)指代相同的 特征。附圖僅是本發(fā)明原理的范例并且不意圖將本發(fā)明限制于所說明的具體實施方案。
[0027] 發(fā)明詳述
[0028] 以下定義被提供來確定本申請中使用的術(shù)語如何理解并且尤其是權(quán)利要求書如 何理解。定義的組織僅是為了方便并且不意圖將任何定義限制于任何具體種類。
[0029] "AA"意指丙烯酸。
[0030] "AcAm"意指丙烯酰胺。
[0031] "濕部"意指造紙工藝的壓榨部分之前的那部分，其中液體介質(zhì)如水通常構(gòu)成45% 以上的基質(zhì)物質(zhì)，在濕部中添加的添加劑通常滲透并分布在漿液中。
[0032] "干部"意指包括壓榨部分的造紙工藝的壓榨部分隨后的那部分，其中液體介質(zhì)如 水通常構(gòu)成不到45%的基質(zhì)物質(zhì)，干部包括但不限于造紙工藝的壓榨部分尺寸，在干部中 添加的添加劑通常保留在漿液之外的相異涂層中。
[0033] "表面強(qiáng)度"意指紙基質(zhì)抵抗因磨削力所致的損害的趨向。
[0034] "干強(qiáng)度"意指紙基質(zhì)抵抗因一個或多個剪切力所致的損害的趨向，所述干強(qiáng)度包 括但不限于表面強(qiáng)度。
[0035] "濕強(qiáng)度"意指紙基質(zhì)在再潤濕時抵抗因一個或多個剪切力所致的損害的趨向。
[0036] "濕紙輻強(qiáng)度"意指紙基質(zhì)在所述基質(zhì)仍然濕潤時抵抗一個或多個剪切力的趨向。
[0037] "基質(zhì)"意指含有正經(jīng)歷或已經(jīng)歷造紙工藝的紙纖維的物質(zhì)，基質(zhì)包括濕紙輻、紙 墊、漿液、紙片以及紙產(chǎn)品。
[0038] "紙產(chǎn)品"意指造紙工藝的最終產(chǎn)品，其包括但不限于書寫紙、打印紙、薄頁紙、卡 片、紙板以及包裝紙。
[0039] "助凝劑"意指經(jīng)常用于固液分離階段中來中和混懸固體/顆粒的電荷以使得