分散體的製作方法

2023-06-24 18:05:21

專利名稱：分散體的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種包含纖維素反應性施膠劑、纖維素非反應性施膠劑和乳化劑的含水分散體，並涉及其製備和其在造紙中的用途。
纖維素反應性膠料，例如基於烷基乙烯酮二聚物(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)的膠料廣泛用於造紙中的內部施膠。它們即使在低劑量下通常也提供良好的內部施膠。但是，經驗表明常規的纖維素反應性施膠劑的效率在一些情況下並不完全令人滿意，例如當與具有高的陽離子需求且含有主要量的親油性木材提取物(例如，樹脂酸、脂肪酸、脂肪酸酯、甘油三酯等)的原料一起使用時。
也已建議將纖維素反應性施膠劑用於表面施膠，但已發現它們可能導致施膠反轉(size reversion)、調色劑粘著和高速紙張轉換的問題。
迄今，纖維素非反應性膠料主要用於表面施膠。所述材料的實例是澱粉和其它聚合物膠料，例如，苯乙烯與乙烯基單體(例如，馬來酸酐、丙烯酸及其烷基酯、丙烯醯胺等)的共聚物。當與反應性膠料相比時，纖維素非反應性膠料通常顯示出改進的調色劑粘著、對摩擦係數幾乎沒有或沒有影響、對高速轉換沒有影響或有改進的效果、和沒有施膠反轉。但是，它們在施膠時比纖維素反應性膠料的效率低。
纖維素反應性膠料通常以包含水相和分散在其中的細分散的施膠劑顆粒或液滴的分散體的形式提供。所述分散體通常是在由陰離子化合物(例如，木質素磺酸鈉)與高分子量兩性或陽離子聚合物(例如，陽離子澱粉、聚胺、聚醯胺胺或乙烯基加聚物)組成的分散劑體系的幫助下製備。根據分散劑體系總的化合物進料，膠料分散體性質上是陽離子或陰離子的。
美國專利5969011公開了一種通過包含低分子量陽離子有機化合物和陰離子穩定劑的分散劑體系分散在水相中的纖維素反應性施膠劑的改進的含水分散體。
WO 02/090653公開了一種包含施膠劑、非離子型表面活性劑、陰離子型表面活性劑和一元醇的膠料組合物。
美國專利4529447公開了一種包含羧酸酸酐和採用低級烷基、醯基或氨基甲醯基封端的聚氧化烯非離子型表面活性劑和/或含硫陰離子型表面活性劑的鹼土金屬鹽的膠料組合物。
EP-A1-151646公開了一種基於烷基琥珀酸酐的施膠劑組合物。
美國專利5498648公開了一種造紙膠料混合物，所述造紙膠料混合物通過將陽離子澱粉的懸浮液與聚合物分散體混合併使烷基二乙烯酮在上述混合物中乳化來製備。但是，上述製劑主要是陽離子的並且已發現其幹擾了造紙中使用的陰離子組分，特別是螢光增白劑。
美國專利6162328公開了一種生產紙張的方法，其中將在25℃不是固體的纖維素反應性膠料和纖維素非反應性膠料施塗到通過將含水的漿料懸浮液展開和乾燥獲得的紙張上，所述纖維素非反應性膠料為重均分子量高於約1500的聚合物。但是已發現難以提供既包含纖維素反應性膠料又包含纖維素非反應性膠料的高穩定性的分散體，特別是陰離子分散體。
本發明的一個目的是提供一種包含纖維素反應性施膠劑的高穩定性的分散體。
本發明的另一個目的是提供一種包含纖維素反應性施膠劑和纖維素非反應性施膠劑的分散體。
本發明的又一個目的是提供一種用於內部施膠的高效膠料。
本發明的另一個目的是提供一種用於表面施膠的高效膠料。
令人驚奇的是，已發現通過使用某類乳化劑可以獲得纖維素反應性施膠劑和纖維素非反應性施膠劑的穩定分散體。因此，本發明涉及一種在生產紙張的過程中用於內部施膠或表面施膠的含水分散體，所述分散體包含至少一種選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、至少一種纖維素非反應性施膠劑和至少一種乳化劑；所述乳化劑選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯(後者還稱作氧化烯磺酸酯)及其鹽，其中最優選氧化烯磷酸酯及其鹽。
纖維素反應性施膠劑和纖維素非反應性施膠劑的重量比優選為約1∶99-約99∶1，最優選約1∶9-約9∶1。在適於加入到含有纖維素纖維的原料中的用於內部施膠的分散體中，該重量比優選為約0.4∶1-約99∶1，最優選為約1∶1-約9∶1，而在適於加入到紙幅的用於表面施膠的分散體中，該重量比優選約1∶99-約1∶1，最優選約1∶9-約1∶1.5。
優選，所述分散體還包含至少一種重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物或至少一種陰離子穩定劑，或最優選包含上述兩者。
因此，在最優選的實施方案中，分散體包含選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、纖維素非反應性施膠劑和分散體系，所述分散體系包含選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑、重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物和陰離子穩定劑。
分散體中乙烯酮的二聚物和多聚物的用量優選為約0.1-約50wt％，最優選約0.5-約50wt％。優選存在至少一種疏水性的乙烯酮二聚物。優選的乙烯酮二聚物具有如下通式 其中R1和R2代表相同或不同的、飽和或不飽和的烴基，例如烷基、烯基、環烷基、芳基或芳烷基。烴基優選具有6-36個碳原子，最優選12-20個碳原子。烴基的實例包括辛基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、苯基、苄基、β-萘基、環己基和十六烷基。優選的烴基為直鏈或支鏈烷基，例如，十六烷基和十八烷基。有用的乙烯酮二聚物還包括從有機酸，例如褐煤酸、環烷酸、9，10-癸烯酸、9，10-十二烯酸、棕櫚油酸、油酸、蓖麻油酸、亞油酸、桐酸，從在椰子油、巴巴蘇油、棕櫚仁油、棕櫚油、橄欖油、花生油、菜油、牛脂、豬油、鯨脂中發現的天然存在的脂肪酸混合物和從任何上述指出的脂肪酸的彼此的混合物製備的那些。
分散體中選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑的用量優選為約0.01-約10wt％，最優選約0.1-約5wt％。優選的磷酸酯和硫酸酯符合下式R3-A1-O-Q-R4其中R4為-OH或-O-A2-R5；A1和A2，彼此獨立，為氧化烯鏈，優選具有2-100個氧化烯單元，最優選具有3-50個氧化烯單元，特別最優選具有5-20個氧化烯單元；Q為PO(OH)或SO2，其中優選PO(OH)；和R3和R5，彼此獨立，為烴基，優選具有3-50個碳原子，最優選具有8-20個碳原子。
烴基可以是例如烷基、烯基、環烷基、芳基或芳烷基，其中優選脂族基團並且特別優選烷基。氧化烯鏈優選由氧化乙烯單元、氧化丙烯單元或其混合物組成，其中最優選純的氧化乙烯鏈。最優選的乳化劑屬於具有一個或兩個氧化乙烯鏈的脂族單和雙(聚氧化乙烯烷基)磷酸酯，每個所述氧化乙烯鏈包含5-15摩爾氧化乙烯，並且其中烷基具有10-15個碳原子。上述聚氧化乙烯烷基磷酸酯的實例包括乙氧基化的十三烷基磷酸酯。最優選使用磷酸酯的單和雙(聚氧化烯烷基)酯的混合物。
如上已述，乳化劑還可以是一種或多種如上所述的化合物的鹽，優選銨鹽或鹼金屬鹽，例如鈉鹽或鉀鹽，但也可以是其它金屬例如鎂或鈣的鹽。
如果存在重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物，則其在分散體中的用量優選為約0.01-約5wt％，最優選約0.1-約2wt％。陽離子有機化合物優選包含一個或多個相同或不同類型的陽離子基團，且最優選包括具有一個陽離子基團的陽離子化合物和具有兩個或多個陽離子基團的陽離子化合物，即，陽離子聚合電解質。適合的陽離子基團的實例包括鋶基，鏻基，伯、仲和叔胺或氨基的酸加成鹽和季銨基(例如，其中氮已被氯代甲烷、硫酸二甲酯或苄基氯季銨化)，優選胺/氨基的酸加成鹽和季銨基。陽離子聚合電解質可具有在寬範圍內變化的取代程度(DSc)，例如約0.01-約1.0，優選約0.1-約0.8，且最優選約0.2-約0.6。
適合用於本發明的陽離子有機化合物包括能夠用作施膠劑和/或陰離子穩定劑的顆粒或液滴之間的表面活性劑和/或分散劑和/或偶聯劑的陽離子化合物。優選陽離子有機化合物為表面活性劑。優選的陽離子型表面活性劑包括具有通式R4N+X-的化合物，其中每個R基團，彼此獨立，為氫或具有1-30個碳原子，優選1-22個碳原子的烴基。烴基適合為脂族基團並且優選為烷基，並且可被一個或多個雜原子(例如，氧或氮)和/或含有雜原子的基團(例如，羰基和醯氧基)間隔。至少一個、適當地至少三個並且優選所有的上述R基團含有碳原子。適當地是至少一個並且優選至少兩個上述R基團含有至少7個碳原子，優選至少9個碳原子，並且最優選至少12個碳原子。X-為陰離子，適當地是滷根例如氯根，或存在於分散體的陰離子化合物中的陰離子基團，例如，在表面活性劑為具有式R3NH+的質子化的胺的情況下，其中R如上定義。適合的表面活性劑的實例包括二辛基二甲基氯化銨、二癸基二甲基氯化銨、二椰油二甲基氯化銨、椰油苄基二甲基氯化銨、椰油(分級過)苄基二甲基氯化銨、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)二甲基氯化銨、二(氫化牛脂)苄基甲基氯化銨、(氫化牛脂)苄基二甲基氯化銨、二油基二甲基氯化銨和二(十六烷羧酸乙二醇酯)二甲基氯化銨。因此，特別優選的陽離子型表面活性劑包括含有至少一個具有9-30個碳原子的烴基的表面活性劑，並且特別是季銨化合物。
有用的陽離子聚合電解質還包括低分子量的陽離子有機聚合物，任選降解的聚合物，例如衍生自多糖像澱粉和瓜爾膠的聚合物；陽離子縮合產物像陽離子聚氨酯；聚醯胺胺，例如聚醯胺胺-表氯醇共聚物；聚胺，例如二甲基胺-表氯醇共聚物、二甲基胺-乙二胺-表氯醇共聚物、氨-1，2-二氯乙烷共聚物；由具有陽離子基團的單體形成的乙烯基加聚物，例如通常作為酸加成鹽或季銨鹽存在的二烯丙基二甲基氯化銨、二烷基氨基烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和丙烯醯胺(例如，二甲基氨基乙基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)的均聚物和共聚物，任選地可與包括丙烯醯胺、丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯腈和所述單體的衍生物、乙烯基酯等的非離子單體共聚。
陽離子有機化合物的重均分子量通常可高達約10000，經常高達約5000，適合地高達約3000且優選高達約800，且最優選至少約200。適合的陽離子型表面活性劑優選具有的重均分子量高達約3000，最優選約200-約800。
如果存在陰離子穩定劑，則其在分散體中的含量優選為約0.01-約5wt％，最優選約0.1-約3wt％。適合用在本發明中的陰離子穩定劑包括用作穩定劑和/或可與上述陽離子有機化合物有效結合來穩定水相中的施膠劑的陰離子化合物，以及在製備膠料分散體中已知用作分散劑的陰離子化合物。優選陰離子化合物為水溶性或水分散性的。陰離子穩定劑可選自有機或無機化合物並且可衍生自天然或合成的來源。分散劑體系的陰離子穩定劑包含一個或多個、相同或不同類型的陰離子基團，並且包括具有一個陰離子基團的陰離子化合物和具有兩個或多個陰離子基團的陰離子化合物(此後稱作「陰離子聚合電解質」)。術語「陰離子聚合電解質」意指還包括例如通過化學非離子相互作用或吸引而用作聚合電解質的陰離子化合物。在一個優選的實施方案中，陰離子穩定劑是陰離子聚合電解質。適合的陰離子基團(即，在水中是陰離子或提供陰離子的基團)的實例包括磷酸根、膦酸根、硫酸根、磺酸根、磺酸和羧酸基團及其鹽，通常是銨鹽或鹼金屬(通常是鈉)鹽。陰離子基團可以是本來存在的或通過採用已知方法的化學改性而引入的。陰離子穩定劑可具有在寬範圍內變化的陰離子取代程度(DSA)；DSA可以是0.01-1.4，適合地是0.1-1.2，且優選0.2-1.0。陰離子聚合電解質可含有一個或多個陽離子基團，只要它總的來說帶陰離子電荷。
在一個優選的實施方案中，陰離子穩定劑選自有機化合物。該類型適合的陰離子穩定劑包括聚合物，例如基於木質素或多糖例如澱粉、瓜爾膠、纖維素、甲殼質、脫乙醯殼多糖、聚糖、半乳聚糖、葡聚糖、黃原膠、甘露聚糖、糊精等的聚合物，優選磷酸鹽化、磺化和羧酸化的木質素或多糖；以及合成的有機聚合物像縮合產物，例如陰離子聚氨酯和基於萘的陰離子聚合物，例如縮合的萘磺酸鹽；和另外的由具有陰離子基團的單體形成的乙烯基加聚物，例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、衣康酸、巴豆酸、乙烯基磺酸、磺化苯乙烯、和羥烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的磷酸鹽，上述單體可任選地與包括丙烯醯胺、丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯腈以及所述單體的衍生物、乙烯基酯等的非離子單體共聚。特別優選的有機陰離子穩定劑包括陰離子多糖(例如，纖維素衍生物像羧甲基纖維素)、縮合的萘磺酸鹽或木質素磺酸鹽、基於丙烯醯胺的陰離子聚合物和基於丙烯酸和類似酸單體的聚合物。
在本發明的一個實施方案中，陰離子穩定劑為疏水改性的並且包含一個或多個疏水性基團，適合的是疏水改性的多糖，優選羧甲基纖維素。適合的基團的實例包括含有4-約30個碳原子的疏水性取代基，特別是含有至少4個、並且優選8-30個碳原子的飽和或不飽和烴鏈的疏水性醯胺、酯和醚的取代基，所述取代基可任選地被一個或多個雜原子(例如，氧或氮)和/或含有雜原子的基團(例如，羰基或醯氧基)所間隔。
在陰離子穩定劑為有機化合物或聚合物的情況下，其重均分子量優選高於約200，最優選高於500，但優選低於50000。
在另一個實施方案中，陰離子穩定劑選自無機陰離子材料，優選陰離子無機聚合電解質，例如含有矽原子的化合物，例如具有負電荷羥基的各種形式的縮合或聚合矽酸，例如，低聚矽酸、聚矽酸、聚矽酸鹽和聚矽酸鋁。
陰離子穩定劑還可以選自包含有機和無機陰離子材料的微粒材料。適合的上述類型的粒狀材料包括高度交聯的陰離子乙烯基加聚物，例如基於丙烯醯胺和基於丙烯酸酯的聚合物；陰離子縮聚物，例如蜜胺-磺酸溶膠；基於二氧化矽的無機材料，例如存在於基於二氧化矽的含水溶膠中的類型的材料，例如二氧化矽溶膠、鋁酸鹽化的二氧化矽溶膠、矽酸鋁溶膠、聚矽酸鹽微凝膠和聚矽酸鋁微凝膠、以及矽膠和沉澱的二氧化矽。微粒材料優選為膠體的，即，粒度在膠體範圍以內。膠體顆粒適合的粒度為約1nm-約40nm，優選2-35nm，且最優選2-10nm。
纖維素非反應性施膠劑優選以約0.1-約50wt％，最優選約0.5-約50wt％的用量存在於分散體中。適合的纖維素非反應性施膠劑為優選具有重均分子量高於50000，最優選50000-約1000000的聚合物材料。優選聚合物材料由烯屬不飽和單體製成。
特別適合的聚合物包括苯乙烯或取代苯乙烯與至少一種其它類型的烯屬不飽和單體的共聚物，優選所述烯屬不飽和單體包括含有一個或多個羧基的單體。所述單體的實例包括馬來酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸，以及它們的酯、醯胺和腈，其中特別優選酯。優選的酯為烷基酯，優選烷基具有1-12個碳原子，最優選1-5個碳原子。特別優選丙烯酸或甲基丙烯酸的酯。適合的烷基的實例為甲基、乙基、丙基、正丁基、異丁基、叔丁基和2-丁基。特別優選至少兩個異構的丙烯酸丁酯或甲基丙烯酸丁酯(例如，正丁基和叔丁基的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)的混合物。如上所述的單體還可與其它烯屬不飽和單體共聚。
在一個優選的實施方案中，纖維素非反應性施膠劑為由烯屬不飽和單體獲得的共聚物，所述烯屬不飽和單體包含約20-約80wt％，優選約30-約70wt％的苯乙烯或取代苯乙烯，約20-約80wt％，優選約30-約70wt％的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯，和0-約15wt％，優選約0-約10wt％的其它烯屬不飽和單體。
本發明的分散體還可包含其它組分，例如一種或多種殺菌劑、消泡劑、無機化合物如鋁或鋯化合物等。
本發明的分散體優選主要是陰離子的，這減少了幹擾造紙過程中所使用的陰離子組分的風險。pH優選為約2-約6，最優選約3-約5，這改善了例如乙烯酮二聚物的穩定性。粘度優選為約1-約300mPas，最優選約5-約100mPas。乾物料含量優選為約1-約50wt％，最優選約5-約40wt％。
已發現可能提供一種本發明的具有低粘度的分散體，而且其具有優異的靜態儲存穩定性和優異的熱穩定性。並且，已發現本發明的分散體用於造紙的內部施膠和表面施膠都很高效。
如本文所用，術語「紙張」意指不僅包括普通紙張而且包括平板紙和捲筒紙的所有類型的纖維素類產品，包括，例如板材和紙板。但是，本發明用於製備在所有種類的印刷方法，例如噴墨印刷、雷射印刷、複印等中使用的印刷紙(graphic paper)特別有利。
本發明還涉及一種製備如上所述的分散體的方法。所述方法包括以下步驟將至少一種選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、至少一種纖維素非反應性施膠劑和至少一種選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑在水的存在下混合在一起獲得混合物，並使混合物均化獲得含水分散體。均化過程中的溫度優選足夠高以使纖維素反應性施膠劑為液體，並且在大多數情況下優選為約20-約100℃，最優選約50-約95℃。優選將纖維素非反應性施膠劑以含水分散體的形式加入，例如可商購的纖維素非反應性膠料，如以商標名JetsizeAE 27、AE 35和AE 76(Eka Chemicals AB)、Basoplast400DS(BASF)、PerglutinA 281(Giulini)銷售的聚(苯乙烯/丙烯酸酯)的分散體或如美國專利6426381中所述的分散體。另外，優選在均化之前還加入重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物或陰離子穩定劑，或最優選加入上述兩者。關於各組分及其含量的適合且優選的變化方案，同樣參考分散體的以上描述。
本發明另外涉及將如上所述根據本發明的分散體用於紙張的表面施膠的用途和一種生產紙張的方法，所述方法包括如下步驟由含有纖維素纖維的原料形成紙幅並將如上所述根據本發明的含水分散體施塗到紙幅的表面。分散體可採用施膠壓榨中所有已知的方法或其它適合的裝置施塗到紙幅上，並且優選使其包含在施膠壓榨液中。優選將本發明的分散體以基於所生產的紙張的量，以約0.05-約20wt％，優選約0.1-約10wt％的量提供到紙張中。另外可以向施膠壓榨液中提供一種或多種如下組分螢光增白劑，優選用量為所生產的紙張的量的約0-約2wt％；顏料(例如，白堊、沉澱碳酸鈣、高嶺土、二氧化鈦、硫酸鋇或石膏)，優選用量為所生產的紙張的約0-約15g/m2；澱粉，優選用量為所生產的紙張的約0-約5g/m2；交聯劑如鋯化合物；不溶粘料；消泡劑等。
此外，本發明涉及將如上所述根據本發明的分散體在生產紙張時用於內部施膠的用途和一種生產紙張的方法，所述方法包括如下步驟將如上所述根據本發明的分散體加入到含有纖維素纖維的原料中，和使原料在金屬絲網(wire)上脫水以獲得紙張和白水。所述分散體可單獨加入或可與一種或多種其它添加劑，例如助留劑預混。
原料優選包含約50-約100wt％，最優選約70-約100wt％的纖維素纖維，基於乾燥原料。優選原料還含有一種或多種填料，例如無機填料如高嶺土、瓷土、二氧化鈦、石膏、滑石、白堊、重質大理石(groundmarble)或沉澱碳酸鈣，和任選地其它常用添加劑，例如助留劑、鋁化合物、染料、溼強樹脂、螢光增白劑等。鋁化合物的實例包括明礬、鋁酸鹽和聚鋁化合物，例如聚氯化鋁和聚硫酸鋁。助留劑的實例包括陽離子聚合物、與有機聚合物結合的陰離子無機材料，例如，與陽離子聚合物結合的膨潤土、與陽離子聚合物或陽離子和陰離子聚合物組合的基於二氧化矽的溶膠。
本發明的分散體優選以一定用量加入到原料和/或紙幅中以使所加入的纖維素反應性施膠劑的總量為所生產的紙張的約0.01-約10wt％，最優選約0.03-約5wt％，同時所加入的纖維素非反應性施膠劑的總量優選為所生產的紙張的約0.01-約10wt％，最優選約0.03-約5wt％。準確的量取決於紙漿的質量和所需施膠的水平。
已發現，與使用常規膠料相比，通過使用本發明的分散體，在相當劑量的纖維素反應性施膠劑條件下改善了施膠效果。使用更少量的施膠劑獲得所需的施膠水平的可能性減少了未吸附的施膠劑在工藝中再循環的白水中積聚的風險，從而降低了施膠劑在造紙機上聚集和沉積的風險。因此，本發明特別有利於採用高度白水閉合(closure)的工藝，例如生產每噸幹紙張使用0-30噸，通常少於20噸，適合地是少於15噸，優選少於10噸，且最優選少於5噸的新鮮水。除此之外，本發明提供了一種快速在機施膠和一種很均勻的施膠。此外，該分散體不會顯著幹擾存在於造紙工藝中的強陰離子組分，並因此不會降低例如螢光增白劑的效用。
現在將結合以下實施例進一步描述本發明，但是實施例並不旨在限制本發明的範圍。如果沒有另外指明，所有的份數和百分比表示重量份和重量百分比。
實施例1對於1kg分散體而言，由如下配方製備根據本發明的陰離子施膠含水分散體60g AKD(烷基乙烯酮二聚物)(KeywaxSF 100，Eka Chemicals)115g聚(苯乙烯/丙烯酸酯)的含水分散體(JetsizeAE 76，Eka Chemicals)2.75g二牛脂基二甲基氯化銨(ArquadTM2HT-75PG，Akzo Nobel)4.5g聚氧化乙烯磷酸酯(RhodafacTMRS-710，Rhodia)3.6g縮合的萘磺酸鈉甲醛縮合物(OrotanTMSN Rohm HaasCompany)補足1000g的餘量水將二牛油基二甲基氯化銨與熔融的烷基乙烯酮二聚物在70℃下混合，並在與聚氧化乙烯磷酸酯和縮合的萘磺酸鈉預混的聚(苯乙烯/丙烯酸酯)分散體的存在下使混合物通過均化器。
將分散體在由高級紙配料生產紙張的中試造紙機內用於內部施膠，所述高級紙配料含有15％的重質碳酸鈣(HydrocarbTM50BG GCC，Omya)和0.6％的螢光增白劑。使用的助留劑體系為0.5％的陽離子馬鈴薯澱粉(Hi-CatTM142，Roquette)和0.3％的陰離子二氧化矽溶膠(EkaTMNP 442，Eka Chemicals)。為了比較，在相同條件下生產紙張，但採用標準的AKD分散體KeydimeC(Eka Chemicals)施膠。在根據Cobb 60(Tappi test method T 441 om-90)的吸水率和根據HST 80(Tappi test method T 530 pm-89)的抗墨性方面對紙張進行測試。結果列於下表
顯示出，本發明的分散體比常規基於AKD的膠料產生了顯著改進的施膠效果。
實施例2採用與實施例1相同的方法，由30g KeywaxSF100、200g JetsizeAE 76、4.8g ArquadTM2HT-75PG、6.3g RhodafacTMRS-710、6.3g OrotanTMSN和用水補足1000g來製備本發明的分散體。將分散體用於由高級紙配料生產的內部預施膠的紙張(Cobb 60＝37g/m2)的表面施膠，所述高級紙配料含有18％的重質碳酸鈣(HydrocarbTM50BG；GCC Omya)並採用用量為0.75kg/噸紙張的ASA(Lasar220，Eka Chemicals)作為內部施膠劑。紙張定量為80g/m2。助留劑體系為0.5％的陽離子馬鈴薯澱粉(Hi-CatTM142，Roquette)和0.5％的陰離子二氧化矽溶膠(EkaTMNP 780，Eka Chemicals)。另外向原料中加入0.6％的螢光增白劑。將本發明的分散體連同氧化的馬鈴薯澱粉(PerfectamylTMP 255 SH，Avebe)一起在5％的固含量下採用施膠壓榨的方式加入。為了比較，在相同條件下採用基於苯乙烯丙烯酸酯共聚物的標準表面膠料分散體(JetsizeAE 76，Eka，Chemicals)對相同種類的紙張進行表面施膠。在根據Cobb 60的吸水率和根據HST 80的抗墨性方面對紙張進行測試。結果列於下表
*活性組分表示烷基乙烯酮二聚物和苯乙烯丙烯酸酯共聚物的總量。
顯示出，本發明的分散體比常規的表面膠料產生顯著改進的施膠效果。
實施例3採用與實施例1相同的方法製備分散體，並通過將樣品存儲在瓶內5周，然後測量在瓶頂和瓶底的乾物料含量來測試靜態儲存穩定性。配方(對於1kg分散體而言)和結果示於下表中
顯示出，在不存在聚氧化乙烯磷酸酯的情況下，樣品在存儲5周之後已分離為兩相。
實施例4採用與實施例1相同的方法製備分散體，並通過將樣品在250rpm和30℃下搖動10天並測量其粒度分布來測試熱穩定性。配方(對於1kg分散體而言)和結果示於下表中。粒度數值指的是在每個樣品中50體積％和90體積％的粒子所分別小於的粒度。因此，在配方(1)中，在10天之後50％的粒子小於0.59μm且90％的粒子小於0.92μm。
權利要求
1.在生產紙張的過程中用於內部施膠或表面施膠的含水分散體，所述分散體包含至少一種選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、至少一種纖維素非反應性施膠劑和至少一種選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑。
2.如權利要求1中所要求的分散體，其進一步包含至少一種重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物。
3.如權利要求1-2的任一項中所要求的分散體，其進一步包含至少一種陰離子穩定劑。
4.如權利要求1-3的任一項中所要求的分散體，其包含至少一種選自氧化烯的磷酸酯及其鹽的乳化劑。
5.如權利要求1-4的任一項中所要求的分散體，其中氧化烯的磷酸酯和硫酸酯具有如下通式R3-A1-O-Q-R4其中R4為-OH或-O-A2-R5；A1和A2，彼此獨立，為氧化烯鏈；Q為PO(OH)或SO2；和R3和R5，彼此獨立，為烴基。
6.如權利要求5中所要求的分散體，其中Q為PO(OH)。
7.如權利要求1-6的任一項中所要求的分散體，其中纖維素非反應性施膠劑選自苯乙烯或取代苯乙烯與至少一種其它類型的烯屬不飽和單體的共聚物。
8.如權利要求7中所要求的分散體，其中所述至少一種其它類型的烯屬不飽和單體選自丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯。
9.如權利要求2-8的任一項中所要求的分散體，其中陽離子有機化合物選自通式為R4N+X-的化合物的表面活性劑，其中每個R基團，彼此獨立，為氫或具有1-30個碳原子的烴基，並且X為陰離子。
10.如權利要求3-9的任一項中所要求的分散體，其中陰離子穩定劑選自縮合的萘磺酸鹽和木質素磺酸鹽。
11.如權利要求1-10的任一項中所要求的分散體，其中分散體主要是陰離子的。
12.如權利要求1-11的任一項中所要求的分散體，其中pH為約2-約6。
13.一種製備根據權利要求1-12的任一項的分散體的方法，該方法包括如下步驟將至少一種選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、至少一種纖維素非反應性施膠劑和至少一種選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑在水的存在下混合在一起獲得混合物，並使混合物均化獲得含水分散體。
14.如權利要求13中所要求的方法，其進一步包括如下步驟在使混合物均化之前加入重均分子量少於約10000的陽離子有機化合物和陰離子穩定劑。
15.根據權利要求1-12的任一項的分散體用於紙張的表面施膠的用途。
16.根據權利要求1-12的任一項的分散體在生產紙張的過程中用於內部施膠的用途。
17.一種生產紙張的方法，該方法包括如下步驟由含有纖維素纖維的原料形成紙幅，並將根據權利要求1-12的任一項的含水分散體施塗到紙幅的表面。
18.一種生產紙張的方法，該方法包括如下步驟將根據權利要求1-12的任一項的分散體加入到含有纖維素纖維的原料中，並使原料在金屬絲網上脫水以獲得紙張和白水。
全文摘要
本發明涉及一種在生產紙張的過程中用於內部施膠或表面施膠的含水分散體，所述分散體包含至少一種選自乙烯酮的二聚物和多聚物的纖維素反應性施膠劑、至少一種纖維素非反應性施膠劑和至少一種選自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其鹽的乳化劑。本發明還涉及其製備方法、其用途和生產紙張的方法。
文檔編號D21H17/36GK1761789SQ200480007014
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月4日 優先權日2003年4月1日
發明者R·克呂克爾 申請人:阿克佐諾貝爾公司