CN102933617A - 起皱脱模剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新的组合物，其包含：（a）50-98份烃油，（b）1-40份乳化剂，以及（c）1-10份非固化烃类聚合物。本发明还公开了一种降低造纸或纸张加工过程中所用设备的表面的粘附性的方法，其包括将本发明所公开的新组合物施用于所述表面。

Description

起皱脱模剂
技术领域
本发明涉及湿法造纸产品的起皱（creping）。
背景技术
在某些湿法造纸产品例如化妆纸、卫生纸或纸巾的生产中，为了使其具备所需的诸如柔软度和松厚度等构造特性，通常纸幅要经过起皱工艺处理。典型的起皱工艺包括：将纸幅粘附到转动的起皱烘缸（creping cylinder）例如已知的杨克式烘缸上，然后用刮刀将粘附着的纸幅刮下来。纸幅与刮刀之间的冲击作用会破坏纸幅内某些纤维和纤维之间的接合，从而使纸幅产生皱纹。
起皱作用的程度取决于多种因素，包括纸幅与起皱烘缸表面之间粘附的程度。虽然通常损失一些强度，但粘附性增大导致柔软度提高。为了提高粘附性，带粘性的起皱助剂被用于增强纸幅因含水而具有的任何自然存在的粘附力，该粘附力因纸幅之前被干燥的程度不同而差异很大。起皱助剂应该还可防止烘缸表面的磨损，并提供刮刀与烘缸表面之间的润滑，以及降低化学腐蚀，还有控制起皱程度。将纸张粘附到烘缸上的涂层将产生良好的起皱，在纸强度的损失尽可能小的同时赋予纸吸水性和柔软度。如果烘缸上的粘附性太强，纸张可能撕裂甚至“堵塞（plug）”，即钻撞刮刀，并缠绕在烘缸上。如果粘附性不足，纸张将过于容易地揭开且起皱太少。起皱粘合剂以含水溶液或分散液的形式通常被喷涂在起皱烘缸如杨克式烘缸的表面上。将纸张粘附到杨克式烘缸上改善了热传递，使得纸张的干燥更高效。
如果纸幅与起皱烘缸的粘贴过强，可将脱模剂喷涂在起皱烘缸上。这些脱模剂有助于薄纸纸幅在起皱刮刀处的脱模，润滑刮刀和保护刮刀免于过度磨损，以及改变粘合剂的特性从而使得可控制涂覆厚度。脱模剂可以包括诸如可乳化油类、多磷酸盐或酯以及各种表面活性剂型化学物质等的材料。可将脱模剂加入到湿部，与粘合剂混合并通过使用单一的施用系统喷涂到烘缸上，或者可将脱模剂通过专门的施用系统与粘合剂分开喷涂。脱模剂的作用方式是：它们有意地干扰涂层的形成。通常，随着脱模剂的添加量增加，粘附水平持续下降。
某些疏水化学物质，特别是以含水乳状液的形式，被施用在造纸设备上来充当脱模剂。例如，Glover的美国专利5,658,374教导了包含经水溶性或水分散性表面活性剂乳化的醇、脂肪酸或油、以及卵磷脂的水包油乳状液能用于控制造纸过程中压辊表面、杨克式辊表面和伏辊表面的粘性沉积物。又例如，Siebott等人的美国专利5,863,385教导了通过用水包油乳状液处理表面来清洁包括压榨部的造纸机器部件上沉积物以及防止其沉积的方法。所述油相可是包括饱和烃类、脂肪醇、脂肪酸、脂肪酸酯、石蜡油、矿物油或聚-α-烯烃在内的几种化合物中的任何一种。再例如，Vanhecke等人的美国专利6,139,911教导了含水微乳状液用于提高压辊的脱模特性的用途，其中油相选自油类、水不溶性表面活性剂、水不溶性聚合物、以及蜡类。将微乳状液首先用过量水稀释再施用或者直接在过量水存在下施用。当将微乳状液以任何一种稀释方式施用于压辊时，乳状液破碎，导致脱模组分以更大的微乳尺寸（或更大）的颗粒沉积在辊表面上，这种颗粒能更高效率地影响脱模。
Pease等人的美国专利6,558,513教导了将非固化烃类聚合物如聚丁烯用于改善纸幅从压辊表面或者其他造纸机器或纸张加工设备表面脱模的应用。将组合物在水不存在的条件下直接施用到设备表面上，这需要施用于已经固化的起皱粘合剂涂层，并不可能将该组合物应用在这样一种系统中，在该系统中将粘合剂与脱模剂混合并由单一施用系统喷涂到烘缸上。此外，这些组合物包含最小20%的聚丁烯。
发明内容
本发明提供一种用于改善纸幅从压辊或者其他纸张加工设备脱模的方法，该方法通过干扰粘合剂涂层的形成、提供刮刀和烘缸表面之间额外的润滑、以及改变粘合剂的特性从而使得可控制涂层厚度和粘附度而实施。发明人惊奇地发现，含有相对少量非固化烃类聚合物（比如聚丁烯）的基于烃油的组合物，与那些不包含非固化烃类聚合物的基于烃油的组合物或者那些具有更高含量非固化烃类聚合物的基于烃油的组合物相比，表现出更大的脱模效率。
所述方法包括将一种组合物施用于设备表面上，该组合物包含：（a）一种或多种可乳化的烃油，（b）一种或多种乳化剂，以及（c）一种或多种非固化烃类聚合物。本发明实践中所应用的非固化烃类聚合物具有化学式
Figure BDA00002542359200031
或者为其氢化物，其中R1至R5为氢或-CH3，R1至R4中的至少一个为-CH3；并且n为使得所述烃类聚合物数均分子量为50至3000的数。
烃油优选选自单独或组合使用的轻油、矿物油、或者石油馏出物。
乳化剂优选选自单独或组合使用的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、以及阳离子表面活性剂。
非固化烃类聚合物优选为异丁烯/丁烯共聚物（即聚丁烯）或其氢化物。
所述组合物能通过任何方法施用，例如，通过与粘合剂混合然后用单一的施用系统喷涂在烘缸上，或者通过经由专门的施用系统与粘合剂分开喷涂。
本发明的组合物还提供额外的优势。已知聚丁烯是有效的润滑剂，因此本发明所述的组合物预期能提供额外的润滑益处以减少起皱刮刀和刮刀片的磨损。发现聚丁烯在以组合物总量中相对低含量（小于10％）存在时是令人惊奇地有效的脱模剂，并且比其他潜在的脱模剂如含氟聚合物和硅油成本更低。
此外，本发明能被用于在其中提高脱模或增加润滑性重要的造纸或纸张加工过程的其他设备的表面上。此类设备表面的实例包括：小压辊（lump-breaker rolls）、伏辊、真空吸水箱盖（uhle box cover）、烘缸(dryercan)、压光辊（calendar rolls）、沟纹辊（corrugating fluting rolls）、包括那些通过空气烘缸所使用的造纸织物在内的造纸织物、织物托辊（fabriccarrier rolls），以及印刷机。
附图说明
图1是示例说明起皱力（creping force）随配制物中聚丁烯的含量而变的曲线图。
具体实施方式
本发明的一个方面提供一种组合物，其包含：（a）50-98份烃油，（b）1-40份乳化剂，以及（c）1-10份非固化烃类聚合物。
本发明的另一个方面提供一种降低造纸或纸张加工过程中所用设备的表面的粘附性的方法，所述方法特征在于，将包含一种或多种可乳化烃油、一种或多种乳化剂、以及一种或多种非固化烃类聚合物的组合物施用到所述表面上。
烃油优选选自单独或组合使用的轻油、矿物油或者石油馏出物。乳化剂优选选自单独或组合使用的非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂。非固化烃类聚合物优选具有化学式：
Figure BDA00002542359200041
或者为其氢化物，其中R1至R5为氢或-CH3，R1至R4中的至少一个是-CH3；n为使得所述烃类聚合物数均分子量为50-3000的数。非固化烃类聚合物优选为异丁烯/丁烯共聚物（即聚丁烯）或其氢化物。
另一方面，本发明提供一种降低造纸或纸张加工过程中所用设备的表面的粘附性的方法，所述方法特征在于，将包含可乳化烃油、乳化剂、以及一种或多种产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的非固化聚丁烯或其氢化物的组合物施用到所述表面上。
虽然本发明的配制物是采用聚丁烯制成的，但是可以预见本发明还可以利用由聚乙烯、聚丙烯以及其他类似的烃类聚合物制成的配制物。
烃油的实例包括但不限于：石蜡油
Figure BDA00002542359200042
White Mineral Oil(Sonneborn，莫瓦，新泽西，美国)；环烷基石油馏出物Hygold 100(ErgonRefining，杰克逊，密西西比，美国)；重烷烃石油润滑油
Figure BDA00002542359200043
150(HollyCorporation,达拉斯，德克萨斯，美国)；以及溶剂精制的石蜡馏分
Figure BDA00002542359200044
100OM(UniSource Energy，西芝加哥，伊利诺州，美国)。
乳化剂的实例包括但不限于：脂肪酸的聚乙二醇单酯及二酯；线型和支化脂肪醇乙氧基化物；烷基酚乙氧基化物；线型和支化脂肪醇乙氧基化物的磷酸酯；以及季铵型表面活性剂。存在乳化剂以降低油与水之间交界面处的界面张力和在使用前以及使用时稳定该组合物的乳化状态。
非固化聚丁烯的实例包括但不限于：
Figure BDA00002542359200051
(Ineos,利格城，德克萨斯，美国)；以及Dynapak PolyTM(Univar,雷蒙德，华盛顿州，美国)。
本发明组合物包含50-98重量%、优选62-97重量%的可乳化烃油。
本发明组合物包含1-40重量%、优选2-30重量%、更优选5-25重量%的乳化剂；以及1-10重量%、优选1-8重量%、更优选1-5.5重量%的非固化烃类聚合物。优选的非固化烃类聚合物为产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的聚丁烯或其氢化物。
本发明组合物的一个实施方案包含：（a）50-98重量%的可乳化烃油；（b）1-40重量%的乳化剂，以及（c）1-10重量%的产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的非固化聚丁烯或其氢化物。该非固化聚丁烯的数均分子量为50-3000。
为了提高配制物稳定性，组合物中可以含有少量其它添加剂如聚合物分散剂。
实施例
实施例中所评价的化学品组合物在表1中描述。所用的表面活性剂是一种聚乙二醇二酯，PEG 400DO。聚丁烯为Indopol L-14。
表1
Figure BDA00002542359200052
Figure BDA00002542359200061
实施例1
剥离试验模拟并测量了在金属基底和纤维材料之间固化的由起皱粘合剂和脱模剂组合而成的粘合剂溶液的粘附特性。将标准的无纺布浸泡在该溶液中，然后一旦浸透，则将其放置在已预热的金属板上并干燥。用ZwickZ005万能试验机(Zwick GmbH & Co.KG，乌尔姆，德国)测量从该板上剥离无纺布条的平均力。所用的起皱粘合剂CA-1是阳离子胺聚合物-表氯醇加合物Crepetrol 5318(Hercules Incorporated，威尔明顿，特拉华州，美国)的水溶液。所用的脱模剂参照物RA-1是烃类溶剂溶液中的表面活性剂。
表2
*脱模剂添加量以施用的总涂层包的重量%形式给出。
表2示出相对少量聚丁烯的添加，在本实施例中为RA-3的占总组合物的2.5重量%的添加，使得克服粘附力所需的剥离力显著减小。
实施例2
起皱模拟装置试验模拟并测量了使得已经粘附在模具杨克式烘缸（Yankee）上的纸张产生皱纹所需的力。在使用中，将未起皱的纸张施加到递纸辊上，通过在纸张上喷水以提供所需的湿度含量。将由起皱粘合剂和脱模剂的组合而成的粘合剂溶液喷涂到杨克式烘缸上。在控制的固化时间之后，将递纸辊紧压到杨克式烘缸上，并将该纸张转移到杨克式烘缸上。将杨克式烘缸的转动速度提高至所需的起皱速度。当杨克式烘缸在合适的起皱速度时，使起皱刮刀与辊接触，测量从辊上起皱纸张所需的力。杨克式烘缸的温度和起皱刮刀的结构可以各不相同以模拟不同的机械条件。所用的起皱粘合剂CA-1是阳离子胺聚合物-表氯醇加合物Crepetrol 5318(Hercules Incorporated，威尔明顿，特拉华州，美国)的水溶液。所用的脱模剂参照物RA-1是烃类溶剂溶液中的非离子表面活性剂。
表3
Figure BDA00002542359200071
*脱模剂添加量以施用的总涂层包的重量%形式给出。
表3示出相对少量聚丁烯的添加，在本实施例中为RA-2的占总组合物的1.0重量%的添加，使得在起皱刮刀处测得的起皱力显著减小，在组合物中添加更多聚丁烯实际上产生更大的起皱力。

Claims (11)

1.组合物，包含：
(a)50-98份烃油，
(b)1-40份乳化剂，以及
(c)1-10份非固化烃类聚合物。
2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，至少一种所述烃油选自轻油、矿物油、石油馏出物或其组合。
3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述非固化烃类聚合物具有化学式
Figure FDA00002542359100011
或为其氢化物，其中R1至R5为氢或-CH3，R1至R4中的至少一个为-CH3，n是使得所述烃类聚合物数均分子量为50-3000的数。
4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述非固化烃类聚合物是产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的聚丁烯或其氢化物。
5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述非固化烃类聚合物是产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的聚丁烯或其氢化物。
6.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述组合物含有少于约8%的聚丁烯。
7.使纸幅起皱的方法，包括以下步骤：
a）将权利要求1所述的组合物施用于起皱烘缸的表面上，
b）将纸幅紧压到所述干燥表面上，使所述纸幅粘附在所述干燥表面上，以及
c）用起皱装置将所述纸幅从所述干燥表面上剥离，使所述纸幅产生皱纹。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，至少一种所述烃油选自轻油、矿物油、石油馏出物或其组合。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述非固化烃类聚合物具有化学式
Figure FDA00002542359100021
或为其氢化物，其中R1至R5为氢或-CH3，R1至R4中的至少一个为-CH3，n是使得所述烃类聚合物数均分子量为50-3000的数。
10.根据权利要求7或9所述的方法，其特征在于，所述非固化烃类聚合物是产生自异丁烯/丁烯共聚合作用的聚丁烯或其氢化物。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述组合物含有少于约8%的聚丁烯。
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