紙張施膠分散體的製作方法

2023-06-03 12:19:46

>配料實施例1A實施例1B水89.40pph88.43pphM-Quat_Dimer180.501.50AKD10.0210.01生物殺傷劑0.060.06實施例2本實施例描述利用實施例1製得的施膠分散體製備表面施膠紙張。用於試驗的紙張為標準的未施膠紙張，所述紙張由不含化學添加劑的闊葉木漿和針葉木漿的混合紙漿組成。將實施例1的施膠分散體添加至D-150氧化澱粉(GrainProcessingCorporation，Muscatine，IA)5％的溶液中，其添加量足以提供澱粉溶液中0.125％重量的AKD。然後使試驗紙頁通過包含AKD分散體的實驗室槽式施膠壓榨機的溼壓區，並在104℃的烘缸上乾燥20秒鐘。當紙頁通過壓區時，對於被紙頁吸收的液體重量，藉助校正施膠劑的壓區濃度來確定施膠量。在乾燥紙頁中的施膠量為0.05％重量。利用Hercon_70活性施膠分散體製備對比試樣。在25℃老化48小時之後，利用Hercules施膠劑測試法，對所得到紙樣的施膠度進行測試。結果列於下面。施膠分散體1A1BHercon_70HST，秒621.8854.8619.3這些數據表明兩個實驗的施膠分散體均優於對比的Hercon_70對比例。特別是，當M-Quat_Dimer18以較高含量存在於施膠水分散體中時，將是這樣的情況。實施例3本實施例闡明包含作為分散劑的M-Quat_Dimer18和作為穩定劑的澱粉的施膠水分散體。所使用的澱粉為Mira-Cap_澱粉，親油澱粉，改性蠟狀玉米澱粉，它們均得自A.E.StaleyManufacturingCo.(Decatur，IL)。製備方法與實施例1所述的方法相同。分散體配方描述於表2中。在所有情況下，在製備後分散體之後，均將添加0.06pph的生物殺傷劑。表21．以10％的水溶液添加2．以20％的水溶液添加實施例4在本實施例中，利用實施例2中所述的步驟，將實施例3的施膠水分散體用來對紙張進行表面施膠。利用Hercon_70紙張施膠分散體，製得對比紙張。施膠量以紙張乾重量計為0.14％重量。施膠結果列於下面施膠目標3A3B3C3DHercon_70HST.秒810.6947.1929.2711.8619.3這些結果表明本發明的配方將優於對比例高達53％。實施例5藉助聲波作用製備實施例1和3中的分散體。本實施例闡明利用高壓碰撞混合器製備分散體。藉助在60℃下磁力攪拌10分鐘而使烷基烯酮二聚體和M-Quat_Dimer18熔混在一起。然後在攪拌下添加75℃的水，並於60℃繼續攪拌另外10分鐘。接著使混合物通過得自MicrofluidicsCorporation的M-110F型微觀流化床(利用5.6kg/cm2(80psi)的壓縮空氣進行操作)。丟棄一開始和最後的20毫升分散體。將得到的分散體冷卻至30℃以下。在製備後分散體之後，以0.05-0.06pph的添加量將生物殺傷劑添加至每一個分散體中。用於每個分散體的配料組成列於表3中。表3為對分散體的穩定性進行測試，將每個分散體的一部分在32℃儲存，其儲存時間如下表4所示。在老化周期內，如果它們發生分離，或者如果它們的粘度明顯增加，那麼將認為該分散體是不合格的。如表4所示，在測試期間，沒有發現分散體有任何不合格的情況。表4實施例6在本實施例中，用實施例1的方法來製備分散體，所述分散體包含作為輔助配料，得自A.E.StaleyManufacturingCo.(Decatur，IL)的Sta-Lok_169澱粉。對於所述的方法，藉助將澱粉在95℃，pH4.5-6.0的水中熬煮30分鐘而製成5％的水溶液。製得的分散體描述於表5中。在製備完分散體之後，以0.06pph的添加量將生物殺傷劑添加至各分散體中。表5實施例7在本實施例中，利用實施例6製得的水分散體，和Hercon_70紙張施膠分散體對比試樣，在實驗室紙機上製備內部施膠紙。根據打成加拿大游離度為525的闊葉木漿和針葉木漿70∶30的摻混物，於pH7製得紙張，並形成定量為65.1g/m2的紙頁。恰好在混合漿泵處稀釋之前，將施膠分散體添加至漿料中。以幹紙重量計，添加量為0.10％乾重量的AKD。另外也添加至漿料中的是0.50％重量的Sta-Lok_400澱粉，和0.025％重量的Reten_1523H助留劑(得自HerculesIncorporated，Wilmington，DE)。在紙軸處，紙頁乾燥成5％的溼含量。在室溫老化6天之後，於50％相對溼度和22℃進行Hercules施膠劑測試法。施膠數據如下。施膠目標6A6BHercon_70HST.秒3,9703,6302,978數據表明本發明的分散體與對比試樣相比其性能明顯改善。實施例8在本實施例中，重複實施例7的造紙過程。然而，將1.5％的木素磺酸鈉添加至紙漿中，以便模擬常用回用木漿的陰離子雜質。所有其它的配料和條件均相同。施膠數據如下。施膠目標6A6BHercon_70HST.秒2,9393,1881,563在這種情況下，本發明的分散體同樣優於市售的對比試樣。實施例9本實施例闡明利用結構式(10)的陰離子雙胎表面活性劑製備烯酮二聚體分散體，式中R4和R5為C16烷基，m，p，x和y均為1。將9克陰離子分散劑Dowfax_8390D(得自道化學公司，MidlandMichigan)，和1,749.8克水添加至夾套式煮鍋中。對混合物進行攪拌，直至Dowfax_8390D完全溶解為止，然後將煮鍋加熱至70℃。這時，添加200克烷基烯酮二聚體，Aquapel_364紙張施膠劑(得自HerculesIncorporated，Wilmington，Delaware)，和1.2克生物殺傷劑AMA_424(得自ViningsIndustries，Georgia)。對得到的混合物於70℃攪拌10分鐘，然後利用Gaulin公司(Massachusetts)製造的15MGaulin實驗室均化器，在211kg/cm2壓力下使混合物均勻化，接著迅速冷卻至25℃。分散體於25℃老化24小時之後，取490克，並在攪拌下添加10克5％的硫酸鋁溶液。分散體的Brookfeld粘度(BrookfieldDV-Ⅱ粘度計，#1錠子，60rpm)為1.7cps。分散體在32℃老化4周之後，粘度為1.2cps。實施例10在本實施例中，利用實施例9製得的水分散體，和Hercon_70紙張施膠分散體對比試樣，在實驗室紙機上製備內部施膠紙。根據CrownVantageBrugess闊葉木硫酸鹽漿和Rayonier漂白硫酸鹽漿70∶30的摻混物，於pH7.7製得紙張。所述紙漿打漿至420的加拿大標準游離度並形成定量為65.1g/m2的紙頁。恰好在混合漿泵處稀釋之前，將施膠分散體添加至漿料中，以幹紙重量計，計算成烯酮二聚體的添加量為0.2％乾重量的AKD。另外也添加至漿料中的是0.75％重量的Sta-Lok_400陽離子澱粉(得自A.E.StaleyManufacturingCo.，Decatur，IL)，0.1％的明礬和0.01％重量的Reten_235助留劑(得自HerculesIncorporated，Wilmington，DE)。在使紙頁成形和乾燥之後，利用Hercules施膠度測試法(HST)測量施膠度。結果列於下表中。這些結果表明當與Hercon_70對比試樣相比時，本發明分散體顯示出稍高的施膠度。施膠目標實施例9Hercon_70HST.秒298283實施例11本實施例闡明利用作為分散劑的2-羥基亞丙基-1,3-二(二甲基硬脂醯基氯化銨)，M-Quat_Dimer18製備強化松香的分散體。製備M-Quat_Dimer18於水中1％(重量/重量)的溶液將藉助與富馬酸(8％的複合富馬酸)反應而強化的塔羅油松香溶解於甲基叔丁基醚(MTBE)中，以便得到50％(重量/重量)的溶液。將於MTBE中的強化松香50/50(重量/重量)的溶液60克添加至200克的1％M-Quat水溶液中。藉助利用高速攪拌器(Ultra-thurrax，IKALabortechnik)在最高速度下攪拌1分鐘而製備粗松香乳液。然後，藉助施加來自BransonVCX-600Sonifier_(設置在50％的振幅，利用1.2cm的尖梢)的超聲能量為時3分鐘，進一步使該粗乳液分散。利用薄膜蒸發器，從分散體中蒸發出MTBE溶劑，並測量分散體的固含量，結果發現固含量為12.58％。在60rpm時，Brookfield粘度低於10mPa.s。然後將分散體置於32℃的烘箱中，並根據正規的基底(regularbase)測量分散體的粘度。在老化周期內，如果分散體的粘度明顯增加(粘度高於200mPa.s)或發生分離(可清楚地觀察到形成的各層)，那麼就認為該分散體不能通過該老化測試。在儲存6個月之後，分散體的粘度仍低於10mPa.s，沒有觀察到任何分離的情況。認為該分散體是十分穩定的。實施例12本實施例闡明利用少量雙胎表面活性劑製得的紙張施膠分散體的穩定性。在約70℃使Aquapel_364施膠劑(100克)熔融，並與197克去離子水和3克1％總固體的M-Quat_Dimer18混合。利用設置值為50的TecmarSD45UltraTurax轉子錠子混合器(Tekmar公司，Cincinnati，Ohio)，對得到的混合物分散2分鐘。然後在352kg/cm2，70℃的微流化床(MicrofluidicsCorporation，Newton，MA)的兩個通道中，進一步分散得到的分散體。然後使得到的分散體冷卻至20℃。製備完成後的粘度為22cps(Brookfield粘度計，#2錠子，60rpm)。平均粒徑為0.63微米。將分散體在32℃下儲存，並對其粒徑和粘度進行測量。14天後，粘度為44cps，平均粒徑為0.88微米。這表明具有合適的商業穩定性。在此所列出的實施例並不意味著對本發明的限定，它們只是闡明本發明的某些特定的實施方案。在不脫離所附權利要求書範圍的情況下，能夠對本發明作出各種改進和變更。權利要求1．一種水分散體，包含a)至少一種紙張施膠化合物，和b)含有兩個或多個親水基團和至少一個疏水基團的水溶性分散劑。2．權利要求1的水分散體，其中親水基團選自陰離子，陽離子和非離子親水基團。3．權利要求1或2的水分散體，其中疏水基團包含約10至約30個碳原子。4．前述權利要求任一項的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含結構式(9)的物質式中n為0至約15的數；m，p，t和x為0或1；而v為1至約15的數；式中R1，R4，R5和R6可以相同或不同，並且選自氫，C1-C30的烷基，鏈烯基，環烷基，環烯基，和芳烷基基團，並且R1，R4，R5和R6中的至少一個包含約10至約30個碳原子；式中R2和R7可以相同或不同，並且選自(a)C1-C10的亞烷基；(b)亞芳基；(c)氧；(d)-C(O)N(R8)-；(e)-[-O(EO)a(PO)b]-，其中EO表示環氧乙烷基團，PO表示環氧丙烷基團，a和b為0至約100的數，a和b的總和至少為1，EO和PO基團是隨機混合的或為獨立的嵌段；(f)R9-D-R10；和(g)-D-R9-D-，式中R9和R10可以相同或不同，並且為C1-C6的亞烷基，D為氧，硫，-[C(CO)N(R8)]-或-N(R8)-，式中R8為氫或C1-C6的烷基基團；式中R3選自亞芳基，C1-C10的亞烷基，-O-，-S-，-S-S-，-N(R8)-，-R11O-，-R11[O(EO)a(PO)b]-，-D-R9-D-和R9-D-R10，式中R8，R9，R10，EO，PO，a，b和D如上定義，而R11為C1-C12的亞烷基；式中A1和A2可以相同或不同，並選自N+，C1-C10的烷基，-O-R11-O-，和芳基，式中R11如上定義；式中Z1和Z2可以相同或不同，並選自氫和陰離子，陽離子和非離子的親水基團；並且式中，當Z1和Z2都為氫時，A1和A2都為N+，而當Z1和Z2之一為氫時，A1和A2至少之一為親水基團。5．權利要求4的水分散體，其中Z1和Z2至少之一為陰離子親水基團，它們選自-SO3Y，-P(O)(OY)2，-COOY，-CH2COOY，-CH2CH(OH)CH2SO3Y，-OSO3Y和-OP(O)(OY)2，式中Y選自氫，鹼金屬，鹼土金屬和有機胺鹽。6．權利要求4的水分散體，其中Z1和Z2至少之一為陽離子親水基團-N+(R)3，式中R可以相同或不同，並且為C1-C22烷基基團。7．權利要求4的水分散體，其中Z1和Z2至少之一為非離子親水基團-O(EO)a(PO)b-B，式中EO表示環氧乙烷基團，PO表示環氧丙烷基團，a和b為0至約100的數，a和b的總和至少為1，EO和PO基團是隨機混合的或為獨立的嵌段；並且B為氫，C1-C22的烷基基團或醯基基團。8．權利要求4的水分散體，其中R1和R6為氫，R3為-O-，R4和R5為C1-C30烷基，n為1，m和p為0，1或2，m+p為2，t和x為0，A1和A2為苯基，Z1和Z2為-SO3M，式中M選自鋰，鈉和鉀離子。9．權利要求8的水分散體，其中R4和R5為C18烷基，M為鈉離子。10．權利要求1的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含下式的物質式中R4和R5為C1-C30烷基，m和p為0，1或2，m+p為2，x和y為0或1，x+y為2。11．權利要求1的水分散體，其中，水溶性分散劑具有選自下面的結構式式中R1為C10-C30的烷基，鏈烯基，環烷基，烷芳基或芳烷基基團，R2，R3，R4，R5和R6可以相同或不同，並且為C1-C30的烷基，鏈烯基，環烷基，烷芳基或芳烷基基團；R7為C1-C30的亞烷基，亞烯基，亞環烷基，亞烷芳基或亞芳烷基基團，或其氫氧化物，醯氧化物，氯化物或溴化物取代產物；n從1-15；而X為選自氯化物，氟化物，溴化物，硝酸鹽，硫酸鹽和烷基磺酸鹽的陰離子。12．權利要求11的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含結構式(3)的物質。13．權利要求11的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含結構式(3)的物質，式中，n為1，R7為2-羥基亞丙基，R1和R2為C10-C30烷基基團，而R3，R4，R5和R6為甲基。14．權利要求11的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含結構式(3)的物質，式中，n為1，R7為2-羥基亞丙基，R1和R2為C18烷基基團，而R3，R4，R5和R6為甲基。15．權利要求11的水分散體，其中雙胎表面活性劑包含結構式(3)的物質，式中，n為1，R7為三亞甲基，R1為C14-C18烷基的混合物，而R3，R4，R5和R6為甲基。16．權利要求1的水分散體，其中，水溶性分散劑具有結構式(8)式中R為C14-C18的烷基基團，X為選自氯化物，氟化物，溴化物，硝酸鹽和烷基磺酸鹽的陰離子。17．前述任一項權利要求的水分散體，其中紙張施膠化合物為至少一種選自纖維素活性施膠劑和纖維素非活性施膠劑的物質。18．前述任一項權利要求的水分散體，其中紙張施膠化合物為纖維素活性施膠劑，選自烯酮二聚體，烯酮多聚體，烯基丁二酸酐，含約12至22個碳原子的有機環氧化物，包含約12至22個碳原子的醯滷，由包含約12至22個碳原子的脂肪酸得到的脂肪酸酐和包含約12至22個碳原子的有機異氰酸酯。19．權利要求18的水分散體，其中紙張施膠化合物包含烷基烯酮二聚體或多聚體。20．權利要求18的水分散體，其中紙張施膠化合物包含具有結構式(1)結構的烷基烯酮二聚體或多聚體式中n優選為0至約20的整數，R和R＂可以相同或不同，並且是6-24個碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支鏈的烷基或烯基基團，而R＇為約2-40個碳原子的飽和或不飽和的、直鏈或支鏈的亞烷基基團。21．權利要求20的水分散體，其中R和R＂含有10-20個碳原子，而R＇含有4-8個或28-40個碳原子。22．權利要求1-17任一項的水分散體，其中，紙張施膠化合物為纖維素非活性的施膠劑，選自未改性的松香，強化松香，松香酯，氫化松香，增容松香，蠟，和烴樹脂。23．前述任一項權利要求的水分散體，另外還包含澱粉。24．前述任一項權利要求的水分散體，以分散體總重量計，另外還包含至多約20％幹基重量的澱粉。25．前述任一項權利要求的水分散體，以分散體總重量計，包含約1至約50％重量的紙張施膠化合物。26．前述任一項權利要求的水分散體，以分散體總重量計，包含約5至約20％重量的紙張施膠化合物。27．前述任一項權利要求的水分散體，以分散體總重量計，包含約0.0001至約20％重量的雙胎表面活性劑。28．前述任一項權利要求的水分散體，以分散體總重量計，包含約0.001至約10％重量的雙胎表面活性劑。29．一種施膠紙張的製備方法，包括a)提供造紙紙漿水懸浮液；b)對紙漿水懸浮液進行抄造並至少部分乾燥以得到紙張；c)將前述權利要求任一項的水分散體施加至紙張表面上；和d)乾燥得到施膠紙。30．權利要求29的方法，另外還包括將內部施膠劑添加至造紙紙漿懸浮液中的步驟。31．一種施膠紙張的製備方法，包括a)提供造紙紙漿水懸浮液；b)將權利要求1-28的水分散體加至紙漿水溶液中；和c)對步驟b)的紙漿水懸浮液進行抄造並乾燥以得到施膠紙張。32．由權利要求29-31的方法製得的紙張。全文摘要一種紙張施膠水分散體,包含:a)至少一種紙張施膠化合物,和b)含有至少兩個親水基團和至少一個疏水基團的水溶性分散劑。具有至少兩個疏水基團和至少兩個親水基團的雙胎表面活性劑是優選的。所述分散體用於內部施膠或表面施膠。文檔編號D21H17/17GK1297501SQ99805229公開日2001年5月30日申請日期1999年4月14日優先權日1998年4月22日發明者赫伯特·康納,林庭東,格特·圖因,亨裡卡·G·M·范德施特格申請人:赫爾克裡士公司