CN100335720C - 分散体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种在生产纸张的过程中用于内部施胶或表面施胶的含水分散体,所述分散体包含至少一种选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、至少一种纤维素非反应性施胶剂和至少一种选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂。本发明还涉及其制备方法、其用途和生产纸张的方法。
Description
本发明涉及一种包含纤维素反应性施胶剂、纤维素非反应性施胶剂和乳化剂的含水分散体,并涉及其制备和其在造纸中的用途。
纤维素反应性胶料,例如基于烷基烯酮二聚物(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)的胶料广泛用于造纸中的内部施胶。它们即使在低剂量下通常也提供良好的内部施胶。但是,经验表明常规的纤维素反应性施胶剂的效率在一些情况下并不完全令人满意,例如当与具有高的阳离子需求且含有主要量的亲油性木材提取物(例如,树脂酸、脂肪酸、脂肪酸酯、甘油三酯等)的原料一起使用时。
也已建议将纤维素反应性施胶剂用于表面施胶,但已发现它们可能导致施胶反转(size reversion)、调色剂粘着和高速纸张转换的问题。
迄今,纤维素非反应性胶料主要用于表面施胶。所述材料的实例是淀粉和其它聚合物胶料,例如,苯乙烯与乙烯基单体(例如,马来酸酐、丙烯酸及其烷基酯、丙烯酰胺等)的共聚物。当与反应性胶料相比时,纤维素非反应性胶料通常显示出改进的调色剂粘着、对摩擦系数几乎没有或没有影响、对高速转换没有影响或有改进的效果、和没有施胶反转。但是,它们在施胶时比纤维素反应性胶料的效率低。
纤维素反应性胶料通常以包含水相和分散在其中的细分散的施胶剂颗粒或液滴的分散体的形式提供。所述分散体通常是在由阴离子化合物(例如,木质素磺酸钠)与高分子量两性或阳离子聚合物(例如,阳离子淀粉、聚胺、聚酰胺胺或乙烯基加聚物)组成的分散剂体系的帮助下制备。根据分散剂体系总的化合物进料,胶料分散体性质上是阳离子或阴离子的。
美国专利5969011公开了一种通过包含低分子量阳离子有机化合物和阴离子稳定剂的分散剂体系分散在水相中的纤维素反应性施胶剂的改进的含水分散体。
WO 02/090653公开了一种包含施胶剂、非离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂和一元醇的胶料组合物。
美国专利4529447公开了一种包含羧酸酸酐和采用低级烷基、酰基或氨基甲酰基封端的聚氧化烯非离子型表面活性剂和/或含硫阴离子型表面活性剂的碱土金属盐的胶料组合物。
EP-A1-151646公开了一种基于烷基琥珀酸酐的施胶剂组合物。
美国专利5498648公开了一种造纸胶料混合物,所述造纸胶料混合物通过将阳离子淀粉的悬浮液与聚合物分散体混合并使烷基二烯酮在上述混合物中乳化来制备。但是,上述制剂主要是阳离子的并且已发现其干扰了造纸中使用的阴离子组分,特别是荧光增白剂。
美国专利6162328公开了一种生产纸张的方法,其中将在25℃不是固体的纤维素反应性胶料和纤维素非反应性胶料施涂到通过将含水的浆料悬浮液展开和干燥获得的纸张上,所述纤维素非反应性胶料为重均分子量高于约1500的聚合物。但是已发现难以提供既包含纤维素反应性胶料又包含纤维素非反应性胶料的高稳定性的分散体,特别是阴离子分散体。
本发明的一个目的是提供一种包含纤维素反应性施胶剂的高稳定性的分散体。
本发明的另一个目的是提供一种包含纤维素反应性施胶剂和纤维素非反应性施胶剂的分散体。
本发明的又一个目的是提供一种用于内部施胶的高效胶料。
本发明的另一个目的是提供一种用于表面施胶的高效胶料。
令人惊奇的是,已发现通过使用某类乳化剂可以获得纤维素反应性施胶剂和纤维素非反应性施胶剂的稳定分散体。因此,本发明涉及一种在生产纸张的过程中用于内部施胶或表面施胶的含水分散体,所述分散体包含至少一种选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、至少一种纤维素非反应性施胶剂和至少一种乳化剂;所述乳化剂选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯(后者还称作氧化烯磺酸酯)及其盐,其中最优选氧化烯磷酸酯及其盐。
纤维素反应性施胶剂和纤维素非反应性施胶剂的重量比优选为约1∶99-约99∶1,最优选约1∶9-约9∶1。在适于加入到含有纤维素纤维的原料中的用于内部施胶的分散体中,该重量比优选为约0.4∶1-约99∶1,最优选为约1∶1-约9∶1,而在适于加入到纸幅的用于表面施胶的分散体中,该重量比优选约1∶99-约1∶1,最优选约1∶9-约1∶1.5。
优选,所述分散体还包含至少一种重均分子量少于约10000的阳离子有机化合物或至少一种阴离子稳定剂,或最优选包含上述两者。
因此,在最优选的实施方案中,分散体包含选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、纤维素非反应性施胶剂和分散体系,所述分散体系包含选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂、重均分子量少于约10000的阳离子有机化合物和阴离子稳定剂。
分散体中烯酮的二聚物和多聚物的用量优选为约0.1-约50wt%,最优选约0.5-约50wt%。优选存在至少一种疏水性的烯酮二聚物。优选的烯酮二聚物具有如下通式:
其中R1和R2代表相同或不同的、饱和或不饱和的烃基,例如烷基、烯基、环烷基、芳基或芳烷基。烃基优选具有6-36个碳原子,最优选12-20个碳原子。烃基的实例包括辛基、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、环己基和十六烷基。优选的烃基为直链或支链烷基,例如,十六烷基和十八烷基。有用的烯酮二聚物还包括从有机酸,例如褐煤酸、环烷酸、9,10-癸烯酸、9,10-十二烯酸、棕榈油酸、油酸、蓖麻油酸、亚油酸、桐酸,从在椰子油、巴巴苏油、棕榈仁油、棕榈油、橄榄油、花生油、菜油、牛脂、猪油、鲸脂中发现的天然存在的脂肪酸混合物和从任何上述指出的脂肪酸的彼此的混合物制备的那些。
分散体中选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂的用量优选为约0.01-约10wt%,最优选约0.1-约5wt%。优选的磷酸酯和硫酸酯符合下式:
R3-A1-O-Q-R4
其中R4为-OH或-O-A2-R5;
A1和A2,彼此独立,为氧化烯链,优选具有2-100个氧化烯单元,最优选具有3-50个氧化烯单元,特别最优选具有5-20个氧化烯单元;
Q为PO(OH)或SO2,其中优选PO(OH);和
R3和R5,彼此独立,为烃基,优选具有3-50个碳原子,最优选具有8-20个碳原子。
烃基可以是例如烷基、烯基、环烷基、芳基或芳烷基,其中优选脂族基团并且特别优选烷基。氧化烯链优选由氧化乙烯单元、氧化丙烯单元或其混合物组成,其中最优选纯的氧化乙烯链。最优选的乳化剂属于具有一个或两个氧化乙烯链的脂族单和双(聚氧化乙烯烷基)磷酸酯,每个所述氧化乙烯链包含5-15摩尔氧化乙烯,并且其中烷基具有10-15个碳原子。上述聚氧化乙烯烷基磷酸酯的实例包括乙氧基化的十三烷基磷酸酯。最优选使用磷酸酯的单和双(聚氧化烯烷基)酯的混合物。
如上已述,乳化剂还可以是一种或多种如上所述的化合物的盐,优选铵盐或碱金属盐,例如钠盐或钾盐,但也可以是其它金属例如镁或钙的盐。
如果存在重均分子量少于约10000的阳离子有机化合物,则其在分散体中的用量优选为约0.01-约5wt%,最优选约0.1-约2wt%。阳离子有机化合物优选包含一个或多个相同或不同类型的阳离子基团,且最优选包括具有一个阳离子基团的阳离子化合物和具有两个或多个阳离子基团的阳离子化合物,即,阳离子聚合电解质。适合的阳离子基团的实例包括锍基,基,伯、仲和叔胺或氨基的酸加成盐和季铵基(例如,其中氮已被氯代甲烷、硫酸二甲酯或苄基氯季铵化),优选胺/氨基的酸加成盐和季铵基。阳离子聚合电解质可具有在宽范围内变化的取代程度(DSc),例如约0.01-约1.0,优选约0.1-约0.8,且最优选约0.2-约0.6。
适合用于本发明的阳离子有机化合物包括能够用作施胶剂和/或阴离子稳定剂的颗粒或液滴之间的表面活性剂和/或分散剂和/或偶联剂的阳离子化合物。优选阳离子有机化合物为表面活性剂。优选的阳离子型表面活性剂包括具有通式R4N+X-的化合物,其中每个R基团,彼此独立,为氢或具有1-30个碳原子,优选1-22个碳原子的烃基。烃基适合为脂族基团并且优选为烷基,并且可被一个或多个杂原子(例如,氧或氮)和/或含有杂原子的基团(例如,羰基和酰氧基)间隔。至少一个、适当地至少三个并且优选所有的上述R基团含有碳原子。适当地是至少一个并且优选至少两个上述R基团含有至少7个碳原子,优选至少9个碳原子,并且最优选至少12个碳原子。X-为阴离子,适当地是卤根例如氯根,或存在于分散体的阴离子化合物中的阴离子基团,例如,在表面活性剂为具有式R3NH+的质子化的胺的情况下,其中R如上定义。适合的表面活性剂的实例包括二辛基二甲基氯化铵、二癸基二甲基氯化铵、二椰油二甲基氯化铵、椰油苄基二甲基氯化铵、椰油(分级过)苄基二甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵、二(十八烷基)二甲基氯化铵、二(十六烷基)二甲基氯化铵、二(氢化牛脂)二甲基氯化铵、二(氢化牛脂)苄基甲基氯化铵、(氢化牛脂)苄基二甲基氯化铵、二油基二甲基氯化铵和二(十六烷羧酸乙二醇酯)二甲基氯化铵。因此,特别优选的阳离子型表面活性剂包括含有至少一个具有9-30个碳原子的烃基的表面活性剂,并且特别是季铵化合物。
有用的阳离子聚合电解质还包括低分子量的阳离子有机聚合物,任选降解的聚合物,例如衍生自多糖像淀粉和瓜尔胶的聚合物;阳离子缩合产物像阳离子聚氨酯;聚酰胺胺,例如聚酰胺胺-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;由具有阳离子基团的单体形成的乙烯基加聚物,例如通常作为酸加成盐或季铵盐存在的二烯丙基二甲基氯化铵、二烷基氨基烷基丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯和丙烯酰胺(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,任选地可与包括丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯腈和所述单体的衍生物、乙烯基酯等的非离子单体共聚。
阳离子有机化合物的重均分子量通常可高达约10000,经常高达约5000,适合地高达约3000且优选高达约800,且最优选至少约200。适合的阳离子型表面活性剂优选具有的重均分子量高达约3000,最优选约200-约800。
如果存在阴离子稳定剂,则其在分散体中的含量优选为约0.01-约5wt%,最优选约0.1-约3wt%。适合用在本发明中的阴离子稳定剂包括用作稳定剂和/或可与上述阳离子有机化合物有效结合来稳定水相中的施胶剂的阴离子化合物,以及在制备胶料分散体中已知用作分散剂的阴离子化合物。优选阴离子化合物为水溶性或水分散性的。阴离子稳定剂可选自有机或无机化合物并且可衍生自天然或合成的来源。分散剂体系的阴离子稳定剂包含一个或多个、相同或不同类型的阴离子基团,并且包括具有一个阴离子基团的阴离子化合物和具有两个或多个阴离子基团的阴离子化合物(此后称作“阴离子聚合电解质”)。术语“阴离子聚合电解质”意指还包括例如通过化学非离子相互作用或吸引而用作聚合电解质的阴离子化合物。在一个优选的实施方案中,阴离子稳定剂是阴离子聚合电解质。适合的阴离子基团(即,在水中是阴离子或提供阴离子的基团)的实例包括磷酸根、膦酸根、硫酸根、磺酸根、磺酸和羧酸基团及其盐,通常是铵盐或碱金属(通常是钠)盐。阴离子基团可以是本来存在的或通过采用已知方法的化学改性而引入的。阴离子稳定剂可具有在宽范围内变化的阴离子取代程度(DSA);DSA可以是0.01-1.4,适合地是0.1-1.2,且优选0.2-1.0。阴离子聚合电解质可含有一个或多个阳离子基团,只要它总的来说带阴离子电荷。
在一个优选的实施方案中,阴离子稳定剂选自有机化合物。该类型适合的阴离子稳定剂包括聚合物,例如基于木质素或多糖例如淀粉、瓜尔胶、纤维素、甲壳质、脱乙酰壳多糖、聚糖、半乳聚糖、葡聚糖、黄原胶、甘露聚糖、糊精等的聚合物,优选磷酸盐化、磺化和羧酸化的木质素或多糖;以及合成的有机聚合物像缩合产物,例如阴离子聚氨酯和基于萘的阴离子聚合物,例如缩合的萘磺酸盐;和另外的由具有阴离子基团的单体形成的乙烯基加聚物,例如丙烯酸、甲基丙烯酸、马来酸、衣康酸、巴豆酸、乙烯基磺酸、磺化苯乙烯、和羟烷基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的磷酸盐,上述单体可任选地与包括丙烯酰胺、丙烯酸烷基酯、苯乙烯和丙烯腈以及所述单体的衍生物、乙烯基酯等的非离子单体共聚。特别优选的有机阴离子稳定剂包括阴离子多糖(例如,纤维素衍生物像羧甲基纤维素)、缩合的萘磺酸盐或木质素磺酸盐、基于丙烯酰胺的阴离子聚合物和基于丙烯酸和类似酸单体的聚合物。
在本发明的一个实施方案中,阴离子稳定剂为疏水改性的并且包含一个或多个疏水性基团,适合的是疏水改性的多糖,优选羧甲基纤维素。适合的基团的实例包括含有4-约30个碳原子的疏水性取代基,特别是含有至少4个、并且优选8-30个碳原子的饱和或不饱和烃链的疏水性酰胺、酯和醚的取代基,所述取代基可任选地被一个或多个杂原子(例如,氧或氮)和/或含有杂原子的基团(例如,羰基或酰氧基)所间隔。
在阴离子稳定剂为有机化合物或聚合物的情况下,其重均分子量优选高于约200,最优选高于500,但优选低于50000。
在另一个实施方案中,阴离子稳定剂选自无机阴离子材料,优选阴离子无机聚合电解质,例如含有硅原子的化合物,例如具有负电荷羟基的各种形式的缩合或聚合硅酸,例如,低聚硅酸、聚硅酸、聚硅酸盐和聚硅酸铝。
阴离子稳定剂还可以选自包含有机和无机阴离子材料的微粒材料。适合的上述类型的粒状材料包括高度交联的阴离子乙烯基加聚物,例如基于丙烯酰胺和基于丙烯酸酯的聚合物;阴离子缩聚物,例如蜜胺-磺酸溶胶;基于二氧化硅的无机材料,例如存在于基于二氧化硅的含水溶胶中的类型的材料,例如二氧化硅溶胶、铝酸盐化的二氧化硅溶胶、硅酸铝溶胶、聚硅酸盐微凝胶和聚硅酸铝微凝胶、以及硅胶和沉淀的二氧化硅。微粒材料优选为胶体的,即,粒度在胶体范围以内。胶体颗粒适合的粒度为约1nm-约40hm,优选2-35nm,且最优选2-10nm。
纤维素非反应性施胶剂优选以约0.1-约50wt%,最优选约0.5-约50wt%的用量存在于分散体中。适合的纤维素非反应性施胶剂为优选具有重均分子量高于50000,最优选50000-约1000000的聚合物材料。优选聚合物材料由烯属不饱和单体制成。
特别适合的聚合物包括苯乙烯或取代苯乙烯与至少一种其它类型的烯属不饱和单体的共聚物,优选所述烯属不饱和单体包括含有一个或多个羧基的单体。所述单体的实例包括马来酸酐、丙烯酸、甲基丙烯酸和衣康酸,以及它们的酯、酰胺和腈,其中特别优选酯。优选的酯为烷基酯,优选烷基具有1-12个碳原子,最优选1-5个碳原子。特别优选丙烯酸或甲基丙烯酸的酯。适合的烷基的实例为甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、叔丁基和2-丁基。特别优选至少两个异构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。如上所述的单体还可与其它烯属不饱和单体共聚。
在一个优选的实施方案中,纤维素非反应性施胶剂为由烯属不饱和单体获得的共聚物,所述烯属不饱和单体包含约20-约80wt%,优选约30-约70wt%的苯乙烯或取代苯乙烯,约20-约80wt%,优选约30-约70wt%的丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯,和0-约15wt%,优选约0-约10wt%的其它烯属不饱和单体。
本发明的分散体还可包含其它组分,例如一种或多种杀菌剂、消泡剂、无机化合物如铝或锆化合物等。
本发明的分散体优选主要是阴离子的,这减少了干扰造纸过程中所使用的阴离子组分的风险。pH优选为约2-约6,最优选约3-约5,这改善了例如烯酮二聚物的稳定性。粘度优选为约1-约300mPas,最优选约5-约100mPas。干物料含量优选为约1-约50wt%,最优选约5-约40wt%。
已发现可能提供一种本发明的具有低粘度的分散体,而且其具有优异的静态储存稳定性和优异的热稳定性。并且,已发现本发明的分散体用于造纸的内部施胶和表面施胶都很高效。
如本文所用,术语“纸张”意指不仅包括普通纸张而且包括平板纸和卷筒纸的所有类型的纤维素类产品,包括,例如板材和纸板。但是,本发明用于制备在所有种类的印刷方法,例如喷墨印刷、激光印刷、复印等中使用的印刷纸(graphic paper)特别有利。
本发明还涉及一种制备如上所述的分散体的方法。所述方法包括以下步骤:将至少一种选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、至少一种纤维素非反应性施胶剂和至少一种选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂在水的存在下混合在一起获得混合物,并使混合物均化获得含水分散体。均化过程中的温度优选足够高以使纤维素反应性施胶剂为液体,并且在大多数情况下优选为约20-约100℃,最优选约50-约95℃。优选将纤维素非反应性施胶剂以含水分散体的形式加入,例如可商购的纤维素非反应性胶料,如以商标名JetsizeAE 27、AE 35和AE 76(Eka Chemicals AB)、Basoplast400DS(BASF)、PerglutinA 281(Giulini)销售的聚(苯乙烯/丙烯酸酯)的分散体或如美国专利6426381中所述的分散体。另外,优选在均化之前还加入重均分子量少于约10000的阳离子有机化合物或阴离子稳定剂,或最优选加入上述两者。关于各组分及其含量的适合且优选的变化方案,同样参考分散体的以上描述。
本发明另外涉及将如上所述根据本发明的分散体用于纸张的表面施胶的用途和一种生产纸张的方法,所述方法包括如下步骤:由含有纤维素纤维的原料形成纸幅并将如上所述根据本发明的含水分散体施涂到纸幅的表面。分散体可采用施胶压榨中所有已知的方法或其它适合的装置施涂到纸幅上,并且优选使其包含在施胶压榨液中。优选将本发明的分散体以基于所生产的纸张的量,以约0.05-约20wt%,优选约0.1-约10wt%的量提供到纸张中。另外可以向施胶压榨液中提供一种或多种如下组分:荧光增白剂,优选用量为所生产的纸张的量的约0-约2wt%;颜料(例如,白垩、沉淀碳酸钙、高岭土、二氧化钛、硫酸钡或石膏),优选用量为所生产的纸张的约0-约15g/m2;淀粉,优选用量为所生产的纸张的约0-约5g/m2;交联剂如锆化合物;不溶粘料;消泡剂等。
此外,本发明涉及将如上所述根据本发明的分散体在生产纸张时用于内部施胶的用途和一种生产纸张的方法,所述方法包括如下步骤:将如上所述根据本发明的分散体加入到含有纤维素纤维的原料中,和使原料在金属丝网(wire)上脱水以获得纸张和白水。所述分散体可单独加入或可与一种或多种其它添加剂,例如助留剂预混。
原料优选包含约50-约100wt%,最优选约70-约100wt%的纤维素纤维,基于干燥原料。优选原料还含有一种或多种填料,例如无机填料如高岭土、瓷土、二氧化钛、石膏、滑石、白垩、重质大理石(groundmarble)或沉淀碳酸钙,和任选地其它常用添加剂,例如助留剂、铝化合物、染料、湿强树脂、荧光增白剂等。铝化合物的实例包括明矾、铝酸盐和聚铝化合物,例如聚氯化铝和聚硫酸铝。助留剂的实例包括阳离子聚合物、与有机聚合物结合的阴离子无机材料,例如,与阳离子聚合物结合的膨润土、与阳离子聚合物或阳离子和阴离子聚合物组合的基于二氧化硅的溶胶。
本发明的分散体优选以一定用量加入到原料和/或纸幅中以使所加入的纤维素反应性施胶剂的总量为所生产的纸张的约0.01-约10wt%,最优选约0.03-约5wt%,同时所加入的纤维素非反应性施胶剂的总量优选为所生产的纸张的约0.01-约10wt%,最优选约0.03-约5wt%。准确的量取决于纸浆的质量和所需施胶的水平。
已发现,与使用常规胶料相比,通过使用本发明的分散体,在相当剂量的纤维素反应性施胶剂条件下改善了施胶效果。使用更少量的施胶剂获得所需的施胶水平的可能性减少了未吸附的施胶剂在工艺中再循环的白水中积聚的风险,从而降低了施胶剂在造纸机上聚集和沉积的风险。因此,本发明特别有利于采用高度白水闭合(closure)的工艺,例如生产每吨干纸张使用0-30吨,通常少于20吨,适合地是少于15吨,优选少于10吨,且最优选少于5吨的新鲜水。除此之外,本发明提供了一种快速在机施胶和一种很均匀的施胶。此外,该分散体不会显著干扰存在于造纸工艺中的强阴离子组分,并因此不会降低例如荧光增白剂的效用。
现在将结合以下实施例进一步描述本发明,但是实施例并不旨在限制本发明的范围。如果没有另外指明,所有的份数和百分比表示重量份和重量百分比。
实施例1:对于1kg分散体而言,由如下配方制备根据本发明的阴离子施胶含水分散体:
60g AKD(烷基烯酮二聚物)(KeywaxSF 100,Eka Chemicals)
115g聚(苯乙烯/丙烯酸酯)的含水分散体(JetsizeAE 76,Eka Chemicals)
2.75g二牛脂基二甲基氯化铵(ArquadTM 2HT-75PG,Akzo Nobel)
4.5g聚氧化乙烯磷酸酯(RhodafacTM RS-710,Rhodia)
3.6g缩合的萘磺酸钠甲醛缩合物(OrotanTM SN Rohm & HaasCompany)
补足1000g的余量:水
将二牛油基二甲基氯化铵与熔融的烷基烯酮二聚物在70℃下混合,并在与聚氧化乙烯磷酸酯和缩合的萘磺酸钠预混的聚(苯乙烯/丙烯酸酯)分散体的存在下使混合物通过均化器。
将分散体在由高级纸配料生产纸张的中试造纸机内用于内部施胶,所述高级纸配料含有15%的重质碳酸钙(HydrocarbTM 50BG GCC,Omya)和0.6%的荧光增白剂。使用的助留剂体系为0.5%的阳离子马铃薯淀粉(Hi-CatTM 142,Roquette)和0.3%的阴离子二氧化硅溶胶(EkaTM NP 442,Eka Chemicals)。为了比较,在相同条件下生产纸张,但采用标准的AKD分散体KeydimeC(Eka Chemicals)施胶。在根据Cobb 60(Tappi test method T 441 om-90)的吸水率和根据HST 80(Tappi test method T 530pm-89)的抗墨性方面对纸张进行测试。结果列于下表:
产品 | KeydimeC | 本发明的实施例1 | ||||
AKD剂量(kg/t纸张) | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.5 | 0.7 | 0.9 |
Cobb 60(g/m2) | 33 | 24 | 22 | 26 | 22 | 21 |
HST 80(秒) | 104 | 302 | 378 | 192 | 348 | 470 |
显示出,本发明的分散体比常规基于AKD的胶料产生了显著改进的施胶效果。
实施例2:采用与实施例1相同的方法,由30g KeywaxSF100、200g JetsizeAE 76、4.8g ArquadTM 2HT-75PG、6.3g RhodafacTMRS-710、6.3g OrotanTM SN和用水补足1000g来制备本发明的分散体。将分散体用于由高级纸配料生产的内部预施胶的纸张(Cobb 60=37g/m2)的表面施胶,所述高级纸配料含有18%的重质碳酸钙(HydrocarbTM 50BG;GCC Omya)并采用用量为0.75kg/吨纸张的ASA(Lasar220,Eka Chemicals)作为内部施胶剂。纸张定量为80g/m2。助留剂体系为0.5%的阳离子马铃薯淀粉(Hi-CatTM 142,Roquette)和0.5%的阴离子二氧化硅溶胶(EkaTM NP 780,Eka Chemicals)。另外向原料中加入0.6%的荧光增白剂。将本发明的分散体连同氧化的马铃薯淀粉(PerfectamylTM P 255 SH,Avebe)一起在5%的固含量下采用施胶压榨的方式加入。为了比较,在相同条件下采用基于苯乙烯丙烯酸酯共聚物的标准表面胶料分散体(JetsizeAE 76,Eka,Chemicals)对相同种类的纸张进行表面施胶。在根据Cobb 60的吸水率和根据HST 80的抗墨性方面对纸张进行测试。结果列于下表:
产品 | JetsizeAE 76 | 本发明的实施例2 | ||||||
剂量(所生产的纸张的活性组分*%) | 0.025 | 0.035 | 0.05 | 0.085 | 0.01 | 0.02 | 0.03 | 0.04 |
Cobb 60(g/m2) | 33 | 32.1 | 30.4 | 24.8 | 36.2 | 25 | 22.8 | 22.1 |
HST 80(秒) | 89 | 91 | 119 | 161 | 67 | 148 | 171 | 208 |
*活性组分表示烷基烯酮二聚物和苯乙烯丙烯酸酯共聚物的总量。
显示出,本发明的分散体比常规的表面胶料产生显著改进的施胶效果。
实施例3:采用与实施例1相同的方法制备分散体,并通过将样品存储在瓶内5周,然后测量在瓶顶和瓶底的干物料含量来测试静态储存稳定性。配方(对于1kg分散体而言)和结果示于下表中:
配方 | (a) | (b) | (c) | (d) |
KeywaxSF 100(g) | 60 | 60 | 60 | 60 |
JetsizeAE 76(g) | 86 | 86 | 86 | 86 |
ArquadTM2 HT-75PG(g) | 2.75 | 2.75 | 2.75 | 2.75 |
RhodafacTM RS-710(g) | - | 0.7 | 3.6 | 6.7 |
OrotanTM SN(g) | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
5周后瓶顶的干物料含量(%) | 分离为两相 | 10.3 | 10.8 | 11.2 |
5周后瓶底的干物料含量(%) | 分离为两相 | 6.0 | 10.3 | 11.1 |
显示出,在不存在聚氧化乙烯磷酸酯的情况下,样品在存储5周之后已分离为两相。
实施例4:采用与实施例1相同的方法制备分散体,并通过将样品在250rpm和30℃下摇动10天并测量其粒度分布来测试热稳定性。配方(对于1kg分散体而言)和结果示于下表中。粒度数值指的是在每个样品中50体积%和90体积%的粒子所分别小于的粒度。因此,在配方(1)中,在10天之后50%的粒子小于0.59μm且90%的粒子小于0.92μm。
配方 | (1) | (2) | (3) | (4) | (5) |
KeywaxSF 100(g) | 60 | 60 | 60 | 60 | 60 |
JetsizeAE 76(g) | 115 | 115 | 115 | 115 | 115 |
ArquadTM 2HT-75PG(g) | 2.75 | 5.5 | 1.375 | 2.75 | 2.75 |
RhodafacTM RS-710(g) | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 3.6 |
OrotaTM SN(g) | 3.6 | 3.6 | 3.6 | 7.2 | 1.85 |
水 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 | 余量 |
初始粒度50%/90%(μm) | 0.56/0.85 | 0.64/1.47 | 0.53/0.86 | 0.58/0.95 | 0.61/1.05 |
7天之后的粒度50%/90%(μm) | 0.59/0.97 | 14.8/27.0 | 0.51/0.71 | 0.71/3.62 | 13.8/25.5 |
10天之后的粒度50%/90%(μm) | 0.59/0.92 | 14.7/25.0 | 0.68/16.1 | 0.72/16.9 | 14.2/24.4 |
Claims (18)
1.在生产纸张的过程中用于内部施胶或表面施胶的含水分散体,所述分散体包含至少一种选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、至少一种纤维素非反应性施胶剂和至少一种选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂。
2.如权利要求1中所要求的分散体,其进一步包含至少一种重均分子量少于10000的阳离子有机化合物。
3.如权利要求1所要求的分散体,其进一步包含至少一种阴离子稳定剂。
4.如权利要求1-3的任一项中所要求的分散体,其包含至少一种选自氧化烯的磷酸酯及其盐的乳化剂。
5.如权利要求1-3的任一项中所要求的分散体,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为-OH或-O-A2-R5;
A1和A2,彼此独立,为氧化烯链;
Q为PO(OH)或SO2;和
R3和R5,彼此独立,为烃基。
6.如权利要求5中所要求的分散体,其中Q为PO(OH)。
7.如权利要求1-3的任一项中所要求的分散体,其中纤维素非反应性施胶剂选自苯乙烯或取代苯乙烯与至少一种其它类型的烯属不饱和单体的共聚物。
8.如权利要求7中所要求的分散体,其中所述至少一种其它类型的烯属不饱和单体选自丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯。
9.如权利要求2所要求的分散体,其中阳离子有机化合物选自通式为R4N+X-的化合物的表面活性剂,其中每个R基团,彼此独立,为氢或具有1-30个碳原子的烃基,并且X为阴离子。
10.如权利要求3所要求的分散体,其中阴离子稳定剂选自缩合的萘磺酸盐和木质素磺酸盐。
11.如权利要求1-3的任一项中所要求的分散体,其中分散体主要是阴离子的。
12.如权利要求1-3的任一项中所要求的分散体,其中pH为2-6。
13.一种制备根据权利要求1-12的任一项的分散体的方法,该方法包括如下步骤:将至少一种选自烯酮的二聚物和多聚物的纤维素反应性施胶剂、至少一种纤维素非反应性施胶剂和至少一种选自氧化烯的磷酸酯和硫酸酯及其盐的乳化剂在水的存在下混合在一起获得混合物,并使混合物均化获得含水分散体。
14.如权利要求13中所要求的方法,其进一步包括如下步骤:在使混合物均化之前加入重均分子量少于10000的阳离子有机化合物和阴离子稳定剂。
15.根据权利要求1-12的任一项的分散体用于纸张的表面施胶的用途。
16.根据权利要求1-12的任一项的分散体在生产纸张的过程中用于内部施胶的用途。
17.一种生产纸张的方法,该方法包括如下步骤:由含有纤维素纤维的原料形成纸幅,并将根据权利要求1-12的任一项的含水分散体施涂到纸幅的表面。
18.一种生产纸张的方法,该方法包括如下步骤:将根据权利要求1-12的任一项的分散体加入到含有纤维素纤维的原料中,并使原料在金属丝网上脱水以获得纸张和白水。
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