CN110651080A - 制备起皱纸的组合物和方法及其起皱纸 - Google Patents

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Abstract

本公开提供制备起皱纸的组合物和方法以及使用该方法制备的起皱纸产品。所述方法包括用含有聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂和任选存在的一种或多种起皱助剂的组合的组合物处理湿纤维幅材的表面和/或杨基滚筒干燥器或圆筒的表面。

Description

制备起皱纸的组合物和方法及其起皱纸
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年3月21日提交的美国临时专利申请第62/474,184号的权益，其全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
本公开提供制备起皱纸的组合物和方法以及使用该方法制备的起皱纸产品。此类产品包括但不限于厕纸、面巾纸和纸巾。所述方法还涉及聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物，任选地与起皱助剂组合的用途，其用于制备用于制备起皱纸的改进的配制物，起皱助剂例如脱模剂或改性剂、其它表面活性剂、和粘合剂等。开发了一种聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物，该组合物可以施加到湿纤维幅材的表面，然后施加到扬基干燥器(Yankee dryer)；和/或直接施加到扬基滚筒干燥器或圆筒的表面上，以改善所制备产品的起皱质量和柔软度。
皱纹纸，例如薄纸或纸巾，是通过以下方式制备的：将湿纤维幅材压在加热的圆筒干燥器(称为扬基干燥器或扬基圆筒，这两个术语可以互换使用)的表面，使得湿纤维幅材粘合于其上，然后干燥，然后使用刮刀或起皱刮刀(这两个术语可以互换使用)从扬基干燥器剥离干纤维幅材。
在现代起皱操作中，通常使用包含粘合剂、脱模剂、改性剂、表面活性剂和增塑剂的组合物来帮助在高速起皱机上的起皱操作。当所述组合物施加到扬基圆筒或干燥器的表面时，确保湿纤维幅材平稳地转移到热扬基干燥器。如后面段落所述，该组合物对于起皱过程也是至关重要的。湿纸幅材转移到扬基干燥器表面需要良好的粘合性。良好的粘合性也有助于湿纸或纤维幅材通过蒸汽加热的扬基干燥器和来自顶罩的热空气更快地干燥。均匀且大小足够的合适的表面施加可提供足够的粘合性，以使湿纸幅材容易转移到扬基圆筒表面上。
柔软度与强度和吸收能力一样，在消费者偏好中起着关键作用。柔软度与产品的膨松度(bulk)和表面特性都有关。柔软度是使用者触摸和握住纸制品时所感受到的触感，通常被称为“手感”。吸收能力是指迅速吸收水并将水保持在薄纸或纸巾结构中的能力。
起皱过程在本领域中是众所周知的。将纤维幅材粘合到干燥器，例如扬基干燥器，并使用柔性起皱刮刀将其从干燥器移除。术语“起皱刮刀(creping blade)”、“皱纹刮刀(crepe blade)”和“刮刀”在本文中可以互换使用。起皱刮刀可以由金属、陶瓷或本领域已知的其它材料制成。幅材与干燥器的粘合程度是决定起皱效果，从而决定起皱幅材的膨松度、拉伸度和柔软度的一个因素。起皱通过形成起皱结构、破坏大量的纤维间结合并将纤维末端暴露于纸张表面来增加纸的柔软度。起皱结构导致纸在机器方向上被机械缩短，从而增强膨松度和拉伸度以及柔软度。
为了形成高质量的皱纹纸，湿纤维幅材和皱纹纸与加热的圆筒干燥器之间的粘合性和可剥离性非常重要，其程度极大地影响皱纹构造。可剥离性的程度由纸张的性质和用于将湿纸张粘合到扬基干燥器的材料的组成来控制。
一旦扬基圆筒表面上的湿纤维幅材干燥，就使用刮刀将干燥的纤维幅材或皱纹纸从扬基圆筒表面“起皱(creped off)”。粘合力应足以产生良好的起皱结构，以便为最终的纸制品提供所需的“手感”性能。然而，粘合力不应该太大，以免阻碍刮刀将纸幅材从扬基圆筒“刮下”。本发明的组合物提供这两个特征。
将起皱助剂或配制物施加到起皱干燥器表面以促进起皱过程。这些配制物可包含起皱粘合剂、起皱改性剂、脱模剂、表面活性剂和其它起皱添加剂，它们可单独或以它们的组合使用。幅材与干燥器表面的粘合水平的重要之处在于，它与幅材从起皱刮刀到卷纸的卷轴的可控制性有关。未充分粘合到起皱干燥器表面的纸幅材难以控制，并且可能导致幅材在母卷中起皱和交织。当幅材在卷轴上交织时，母卷边缘不均匀。起皱差的幅材不仅影响起皱操作的可靠性，还会导致纸张断裂，以及难以将基础纸张转化成纸巾或薄纸的成品卷。幅材与起皱干燥器表面的粘合水平的另一重要之处在于，它与热量从干燥器表面到幅材的传递有关，并最终影响干燥速率。因此，更高的粘合水平允许幅材更快地干燥，从而允许造纸机以更高的速度运行。重要的是，起皱助剂具有适当的柔软度/柔韧性，以允许纸张粘合，同时允许刮刀保持清洁的起皱干燥器表面。例如，如果起皱粘合剂变得太硬，会发生粘合剂从起皱表面不完全移除的情况，并且一部分幅材可能仍然粘合在起皱干燥器表面上。当一部分幅材仍然粘合在起皱干燥器上时，幅材中通常会产生缺陷，最终导致产品质量差，以及在起皱刮刀与卷轴之间开式领纸(open draw)的幅材断裂。改变柔软度/柔韧性也会改变皱纹纸张的性质。起皱过程涉及起皱刮刀与纸张之间的“碰撞”。碰撞的结果是在纸张与施加到扬基干燥器的配制物之间的界面处或界面附近断裂。断裂如何发生在很大程度上由如何耗散产生断裂所需的能量来控制。纸张和扬基干燥器的机械性质在这一过程中起着重要作用。
工厂通常组合使用起皱助剂，例如粘合剂、表面活性剂、改性剂和脱模剂。这些被称为起皱配制物包(creping formulation packages)，其有助于控制纸幅材与扬基干燥器或圆筒表面的粘合和纸幅材从扬基干燥器或圆筒表面的剥离。此外，使用一种或多种起皱助剂来控制用于涂覆扬基干燥器表面的组合物的机械性质。
工厂已经发现，在配制物中使用三种或更多种起皱助剂组分使得扬基起皱操作过于复杂；机器操作员不能可靠地优化组分的相对量。因此，当将组合物施加到扬基干燥器表面或纤维幅材时，薄纸和纸巾生产商通常试图使用尽可能少的试剂来控制粘合力和机械性质。
US 5,807,956(Czech)公开了包含交替的聚氨基硅酮和氨基-聚环氧烷烃(polyalkyleneoxide)单元的不可水解的(AB)nA型嵌段共聚物，并提供了制备这些共聚物的方法。该参考文献教导了这些共聚物作为亲水性纺织品软化剂的用途，其改善了用商业去污整理剂处理的纺织品基材的触觉性质。
US 2010/0089540A1(Buder等人)公开了一种用于纤维素纤维的组合物，其含有氨基硅酮以赋予改善的手感。该组合物包含在应用于薄纸的洗剂中，并且可以包含亲水性软化剂。该组合物被施加到薄纸基材。
US 8,444,812B2(Grigoriev等人)公开了一种粘合剂组合物，其包含用至少一种多官能酸酸化的聚氨基酰胺表卤代醇(PAE)树脂，其中第一官能团选自羧基和磺酰基，第二官能团选自羧基、磺酰基、羟基、内酯、苯酚、胺或杂环。所述粘合剂组合物与包括季盐的功能性添加剂一起配制，以改善薄纸的柔软度。
US 5,374,334(Sommese等人)公开了粘合剂组合物，当在薄纸制备过程中用作扬基干燥器涂覆剂时，其显示出良好的实用性。所述粘合剂组合物包含含有乙烯胺部分的聚合物。
US 2008/0271867A1(Donner)提供了一种具有至少一层的薄纸产品，其中薄纸产品仅一个外表面上施加并基本上附着有化学软化剂，该化学软化剂包含有机硅酮与合适季铵盐的组合。
US 7,744,722(Tucker等人)教导了将包含聚乙烯的起皱改性剂施加到起皱圆筒的表面。该起皱改性剂还包含矿物油、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂。同一作者的US 8,608,904和US 8,147,649将教导扩展到包含氧化聚乙烯与矿物油和表面活性剂的组合的应用。
US 9,243,367 B2(Rekoske等人)涉及起皱的薄纸幅材及由其制备的产品。特别地，薄纸的TS7值小于约8.0，对于单层薄纸幅材，几何平均抗拉强度(“GMT”)大于约300g/3”，对于多层薄纸产品，几何平均抗拉强度(“GMT”)大于约500g/3”。
授予同一发明人的US 5,509,282、US 5,246,546和US 5,385,643公开了使用聚硅氧烷赋予薄纸柔软度，例如丝般法兰绒柔软感。US 5,059,282公开了聚硅氧烷可以在造纸过程期间喷涂或印刷到薄纸上。US 5,246,546和US 5,385,643也教导了聚硅氧烷的使用以及将聚硅氧烷乳液施加到干起皱薄纸纸张的方法。这两项专利都教导了根据在5,509,282中公开的方法，在幅材干燥和起皱之前将聚硅氧烷施加到薄纸幅材，会干扰扬基干燥器上的涂层，并且还会导致跳跃起皱和纸张控制的损失。重要的是，这些问题通过本公开的方法得以消除，在本公开的方法中聚硅氧烷在纸张离开扬基干燥器之后添加到薄纸纸张。
与传统的湿压幅材相比，通气干燥(through-air-dried)的幅材对起皱干燥器表面的粘合力往往更差。这种现象有几个原因。首先，通气干燥的幅材以较低的接触水平接触起皱干燥器的表面，因为幅材用有限的指节面积织物转移到起皱干燥器的表面，而传统的湿压幅材用毛布更均匀地压在干燥器表面上。其次，通气干燥的幅材以较高的干燥度转移到扬基干燥器表面，而传统的湿压幅材以较低的干燥度转移。较低的干燥度有助于幅材与干燥器表面更紧密的接触，从而有助于更好的粘合。
起皱过程中出现的其它问题是，当起皱粘合剂变得太硬时，会发生粘合剂从起皱表面不完全移除的情况，并且一部分幅材可能仍然粘合在起皱干燥器表面上。当一部分幅材仍然粘合在起皱干燥器上时，幅材中通常会产生缺陷，最终导致产品质量差，以及在起皱刮刀与卷轴之间开式领纸的幅材断裂。
起皱干燥器表面上起皱粘合剂的过度堆积是与起皱助剂的使用相关的另一个问题，例如，产生带条纹的干燥器。干燥器上的条纹会影响造纸机横向(CD)或宽度方向的粘合力分布，通常会导致卷轴出现凸起或褶皱。通常的补救方法是更换起皱刮刀；然而，更换刮刀会导致造纸机停机，并且起皱刮刀的成本很高。或者，可以通过使用清洁刮刀来控制涂层条纹，清洁刮刀位于起皱干燥器上的起皱刮刀之后。经常更换清洁刮刀，以控制条纹和过多的粘合剂堆积。
本方法提供了用于在制备起皱产品例如薄纸和纸巾时改进起皱操作的组合物和方法。它还提供了一种组合物，与传统起皱配制物包装相比，该组合物不仅提供改进的粘合性质，而且提供增强的柔软度。
发明内容
提供了在皱纹纸和起皱产品的制备中产生增强的纤维幅材起皱的组合物。本发明的组合物包含聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物，其中所述聚氨基硅酮或聚硅氧烷是线性或支化聚氨基硅酮或者线性或支化聚硅氧烷。所述聚氨基硅酮嵌段共聚物是包含交替的聚硅氧烷和氨基-聚环氧烷烃单元的不可水解的(AB)或(AB)nA型嵌段共聚物。本发明组合物中的表面活性剂选自烷氧基化醇。在其它方面，所述聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物与起皱助剂例如脱模剂、改性剂、其它表面活性剂、粘合剂助剂和其它起皱添加剂组合。在又一些其它方面，所述聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物单独使用，或者与传统或典型的起皱助剂配制物组合使用，该起皱助剂配制物包括脱模剂、改性剂、其它表面活性剂、粘合剂助剂和其它起皱添加剂中的一种或多种。
还提供了制备具有增强的柔软度的改进的起皱产品的方法。所述方法包括使用聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物，其单独使用或者与传统或典型的起皱助剂配制物组合使用，所述起皱助剂配制物包括脱模剂、改性剂、表面活性剂、粘合剂助剂和其它起皱添加剂中的一种或多种，所述组合物直接施加到扬基干燥器，或者施加到湿纤维幅材，然后施加到扬基干燥器。
所述组合物和方法提供了施加到扬基干燥器表面的组合物的适当粘合水平和最佳机械性质，并进一步提高了起皱过程的效率和有效性。这种形成物(formation)单独使用或作为包(package)使用，所述包装任选地包含脱模剂、改性剂、其它表面活性剂、粘合剂助剂、增塑剂和其它起皱添加剂中的一种或多种。本发明的起皱助剂体系提供了改进的起皱过程，从而产生了改进的、更均匀的皱纹纸产品。
附图说明
图1显示了本发明的组合物对起皱力的影响。
图2显示了本发明的组合物对Emtec TSA TS 7值的影响。
图3显示了本发明的组合物对Emtec手感值的影响。
具体实施方式
本公开涉及包含聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂的组合物。将聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物施加到湿纤维幅材和/或扬基滚筒干燥器或圆筒的表面，以改进起皱过程，并因此产生具有增强的柔软度和“手感”的改进的皱纹纸产品。
在一些方面，聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物组合物或聚硅氧烷/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物任选地包含一种或多种起皱助剂，所述起皱助剂包括其它表面活性剂、粘合剂、脱模剂、改性剂和增塑剂。本发明的组合物在所述一种或多种起皱助剂之前、与之同时或在其之后，施加到湿起皱纤维幅材或扬基干燥器。本发明的组合物也可以与所述一种或多种起皱助剂组合或配制，然后施加到湿纤维幅材或扬基干燥器。
在一些方面，聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物包含约1％至约98％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约98％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约98％的表面活性剂。在其它方面，所述组合物包含约20％至约80％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约40％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约40％的表面活性剂，在又一些其它方面，所述组合物包含约50％至约80％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约20％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约20％的表面活性剂。
在一些方面，上段中的聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物/表面活性剂是任选地包含一种或多种起皱助剂的配制物中的组分。起皱助剂可以包括表面活性剂、粘合剂、脱模剂、改性剂、增塑剂等。聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂可以占总配制物的不超过25重量％，可以占总配制物的不超过40重量％，并且可能占总配制物的不超过60重量％，配制物的其余部分由表面活性剂、粘合剂、脱模剂、改性剂、增塑剂等组成。
在又一些其它方面，提供了增强纤维幅材起皱的方法，其中将含水配制物直接施加到扬基干燥器上，或者施加到湿纤维幅材，然后施加到扬基干燥器。所述配制物包含约1％至98％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约98％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约98％的表面活性剂。在其它方面，所述组合物包含约20％至约80％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约40％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约40％的表面活性剂，在又一些其它方面，所述组合物包含约50％至约80％的聚氨基硅酮或聚硅氧烷、约1％至约20％的聚氨基硅酮嵌段共聚物和约1％至约20％的表面活性剂。
在一些方面，聚氨基硅酮/聚硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物的聚氨基硅酮或聚硅氧烷是线性或支化的。聚氨基硅酮嵌段共聚物是包含交替的聚硅氧烷和氨基-聚环氧烷烃单元的不可水解的(AB)或(AB)nA型嵌段共聚物。交替单元聚硅氧烷可以是例如
[X(CaH2aO)bR2[SiO(R1)2]cSi(R1)2R2(OCaH2a)bX]，聚环氧烷烃是[YO(CaH2aO)dY]，其中R1是C1-C4烷基，R2是二价有机部分，X和Y是选自仲胺或叔胺和开环环氧化物的二价有机基团，使得当X是开环环氧化物时，Y是胺，反之亦然，a是2-4或2-3，b每次出现时是0-100，d是0-100，(b+d)是1-100或10-50，并且c是1-500或10-100。本发明组合物的其它聚氨基硅酮嵌段共聚物可以在美国专利第5,807,956号中找到，该专利通过引用整体并入本文中。一种或多种表面活性剂选自烷氧基化醇，并且可以选自线性乙氧基化醇、支化乙氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。在一些方面，表面活性剂是十三醇烷氧基化物(TDA)。
在一些方面，表面活性剂是具有约6至约20个碳原子的线性烷氧基化醇，可以具有约10至约16个碳原子；并且具有约1至约100个环氧乙烷单元，可以具有约1至约50个环氧乙烷单元，可以具有约5至约50个环氧乙烷单元，可以具有约1至约20个环氧乙烷单元，并且可以具有约30至约50个环氧乙烷单元。
在又一些其它方面，聚氨基嵌段共聚物是交替的聚硅氧烷和聚环氧烷烃单元。
在配制物的又一些其它方面，聚氨基硅酮具有式[X(CaH2aO)bR2[SiO(R1)2]cSi(R1)2R2(OCaH2a)bX]，并且聚氨基硅酮嵌段共聚物具有式[YO(CaH2aO)dY]，其中R1是C1-C4烷基，R2是二价有机部分，X和Y是选自仲胺或叔胺和开环环氧化物的二价有机基团，使得当X是开环环氧化物时，Y是胺，反之亦然，a是2-4或2-3，b每次出现时是0-100，d是0-100，(b+d)是1-100或10-50，并且c是1-500或10-100。
在组合物的一些方面，表面活性剂选自线性烷氧基化醇、支化烷氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。在一些方面，表面活性剂是十三醇烷氧基化物(TDA)。使用工业上的典型技术，例如喷雾和涂胶(puddle)方法，将聚氨基/聚氨基嵌段共聚物/表面活性剂组合物单独或与起皱助剂配制物组合施加到湿纤维幅材和/或扬基圆筒的表面。聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物和任选存在的一种或多种起皱助剂，可以单独、以任何顺序、同时或作为配制物一起施加到湿纤维幅材和/或扬基圆筒的表面，所述起皱助剂包括其它表面活性剂、粘合剂、脱模剂和改性剂、增塑剂等。
如本文所用，湿纤维幅材(wet fiber web)和湿纤维幅材(wet fibrous web)可以互换使用，并且用于表示在扬基干燥器之前形成的幅材。
在一些方面，聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物掺入起皱助剂配制物中，该配制物可包含其它表面活性剂、脱模剂、改性剂、粘合剂和增塑剂。这些其它添加剂选自工业上通常使用的起皱助剂，包括疏水材料、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及它们的混合物。
在一些方面，起皱助剂配制物含有选自以下物质的疏水材料：矿物油、植物油、脂肪酸酯、天然或合成衍生的烃、天然或合成衍生的蜡、巴西棕榈蜡、水解AKD、聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯马来酸酐共聚物、丙烯马来酸酐共聚物、聚乙烯均聚物、氧化聚丙烯均聚物、氧化聚乙烯均聚物及它们的组合。在其它方面，脱模剂和改性剂是脂肪酸三酯、合成衍生的烃、阴离子表面活性剂和/或线性或支化烷氧基化醇。
在另一方面，起皱助剂配制物含有选自以下物质的非离子表面活性剂：线性乙氧基化醇、支化乙氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。
在又一些其它方面，起皱助剂配制物含有选自以下物质的阴离子表面活性剂：二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠及它们的组合。
在一些方面，起皱助剂配制物的粘合剂选自热固性树脂、非热固性树脂、聚酰胺树脂、聚氨基酰胺树脂、聚乙烯胺、乙二醛化(glyoxalated)聚丙烯酰胺树脂、成膜半结晶聚合物、半纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、无机交联剂及它们的组合。
在另一方面，将聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂和一种或多种起皱助剂混合在一起，然后将化学品施加到湿纤维幅材和/或扬基干燥器的表面。
在另一方面，聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂和一种或多种起皱助剂单独施加到湿纤维幅材和/或扬基干燥器的表面。
在又一方面，首先将聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂和一种或多种起皱助剂施加到纤维幅材，其中在将纤维幅材压在扬基干燥器的表面上时，组合物转移到扬基干燥器的表面。
实施例
使用模拟器进行了多个实验，以使薄纸纸张起皱。该模拟器在“Predicting thePerformance of Creping Adhesives”,Proceeding of TAPPI PaperCon 2010,Atlanta,GA.2010年5月中有所描述。所使用的设备使用小的扬基圆筒模拟起皱过程，该扬基圆筒被加热到制备薄纸常用的温度，并在扬基圆筒以制备薄纸常用的速度旋转的同时执行起皱过程。图1、图2和图3显示了使用一种类型的所提议组合物的测试结果。在这组实验中，将两种不同的配制物施加到扬基圆筒，以将纸张粘合到扬基圆筒。每种配制物均由起皱粘合剂、脱模剂和被测试的组合物组成。起皱粘合剂和脱模剂是制备薄纸和纸巾时使用的商业产品。在两种情况下，测试了相同类型的组合物。第一种配制物被称为粘合剂A，其为2％的水溶液，由70％的
Figure BDA0002280745230000101
(Solenis LLC,Wilmington,De)和30％的
Figure BDA0002280745230000102
(Solenis LLC,Wilmington,DE)组成。第二种配制物被称为粘合剂B，其为2％的水溶液，由70％的
Figure BDA0002280745230000103
(Solenis LLC,Wilmington,De)和30％的
Figure BDA0002280745230000104
(Solenis LLC,Wilmington,DE)组成。
对于两种粘合剂，将添加剂以3％固体的形式加入粘合剂中，使得最终溶液(粘合剂+添加剂)是2.06％的水溶液。添加剂是含有以下物质的混合物：25％氨基硅酮聚合物(
Figure BDA0002280745230000105
Shiwuan Chemical,Ltd.)；5％氨基硅酮嵌段共聚物(
Figure BDA0002280745230000106
Shiwuan Chemical,Ltd.)；4％十三醇烷氧基化物(8摩尔环氧乙烷EO加合物)(
Figure BDA0002280745230000107
BASF Corporation)；33％甘油；和4％聚乙二醇(PEG)。
本发明的组合物由氨基硅酮聚合物、氨基硅酮嵌段共聚物和十三醇烷氧基化物组成。包含聚乙二醇是为了帮助混合各组分。甘油是一种保水湿润剂，它通常被用作起皱粘合剂配制物的添加剂，但对本公开而言并不重要。
上面使用的添加剂被认为是甘油和PEG与所研究的“组合物”的混合物，其中“组合物”是73％氨基硅酮聚合物(
Figure BDA0002280745230000108
Shiwuan Chemical,Ltd.)；15％氨基硅酮嵌段共聚物(
Figure BDA0002280745230000109
Shiwuan Chemical,Ltd.)；和12％十三醇烷氧基化物(8摩尔环氧乙烷加合物)(
Figure BDA00022807452300001010
–BASF Corporation)。
可能的其它配制物包含所有三种组分，其含量为总组合物的1％至98％。
图1是起皱力对起皱助剂配制物中使用的所提议组合物的百分比的曲线图，所述起皱助剂配制物被施加到扬基圆筒以将纸张粘合到扬基圆筒。粘合剂A和粘合剂B均以2.0％溶液的形式使用，即，溶液是2.0％的固体，即，粘合剂和脱模剂，以及98.0％的水。除了粘合剂A或粘合剂B之外，还添加了聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物。在图1中，添加4％的组合物表示粘合剂A或粘合剂B，并且组合物由2.00％的粘合剂和脱模剂，即，粘合剂A或粘合剂B，以及0.08％的聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物组成。该设备具有仪表化的起皱刮刀，其允许测量和记录用于将纸张与扬基圆筒分离的力；该力被称为起皱力。如前所述，将纸张与扬基圆筒分离的过程是断裂过程。所得纸张的起皱结构取决于将纸张从扬基干燥器分离，即，使纸张起皱用了多少能量，以及该能量是如何耗散的。图1显示随着聚氨基硅酮/聚氨基硅酮嵌段共聚物/表面活性剂组合物含量的增加，起皱力降低。这表明该组合物改变了当将纸张与扬基干燥器分离时发生的断裂过程。
图2和图3是显示使用Emtec薄纸柔软度分析仪(TSA)获得的数据的图表。该分析仪是可商购的装置，其在薄纸和纸巾工业中用于评估薄纸和纸巾产品的柔软度。它最初于2004年开发，自那时以来已在业界获得了广泛认可。该装置在一张被约束的薄纸或纸巾上进行三种测量。一种测量是挠度测量，称为“D”。在“D”的情况下，较高的测量值、较大的挠度表示纸张较柔软。另外两种测量是声学测量。桨轮式装置被压在受约束纸张的表面上，并高速旋转。纸张的振动产生声音，其大小在0-20,000Hz的频率范围内测量。薄纸和纸巾在750Hz和略低于7,000Hz处具有特征振动峰。750Hz处的峰称为“TS 750”，其与压花型表面结构相关。略低于7,000Hz处的峰称为“TS 7”，其与纸张表面的纤维和起皱结构比例变化(scale variations)相关。在TS 750和TS 7值的情况下，较低的值均表示振动较小，纸张较柔软。所有这三个测量值均在专有算法(proprietary algorithm)中用来计算手感值。手感值越高，表示纸张越柔软。最大手感值为100。在图2中，显示了粘合剂A和粘合剂B在2％添加量的组合物时的TS 7测量值。结果表明，对于这两种配制物，TS 7均降低，但是两种配制物的降幅不相同。这表明可以根据施加到扬基圆筒的材料来调整组合物。在图3中，给出了计算的手感测量值。结果表明，使用本发明的组合物得到更柔软的纸张。
在示例性实施方案中，本公开的方面包括但不限于：
1.用于增强纤维幅材起皱的组合物，其包含聚氨基硅酮或聚硅氧烷、聚氨基硅酮嵌段共聚物、表面活性剂、以及任选存在的一种或多种起皱助剂；其中将所述组合物直接施加到扬基干燥器上和/或施加到纤维幅材上，然后施加到所述扬基干燥器上。
2.根据方面1所述的组合物，其中所述聚氨基硅酮或聚硅氧烷是线性或支化的。
3.根据方面1或2所述的组合物，其中所述组合物包含聚氨基硅酮、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂。
4.根据方面1-3中任一项所述的组合物，其中所述聚氨基硅酮嵌段共聚物是包含交替的聚硅氧烷和氨基-聚环氧烷烃单元的不可水解的(AB)或(AB)nA型嵌段共聚物。
5.根据方面4所述的组合物，其中所述交替的聚硅氧烷和聚环氧烷烃单元具有式[X(CaH2aO)bR2[SiO(R1)2]cSi(R1)2R2(OCaH2a)bX]和[YO(CaH2aO)dY]，其中R1是C1-C4烷基，R2是二价有机部分，X和Y是选自仲胺或叔胺和开环环氧化物的二价有机基团，使得当X是开环环氧化物时，Y是胺，反之亦然，a是2-4或2-3，b每次出现时是0-100，d是0-100，(b+d)是1-100或10-50，并且c是1-500或10-100。
6.根据方面1-5中任一项所述的组合物，其中所述表面活性剂选自烷氧基化醇。
7.根据方面6所述的组合物，其中所述烷氧基化醇选自线性乙氧基化醇、支化乙氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。
8.根据方面1-7中任一项所述的组合物，其中所述任选存在的一种或多种起皱助剂选自其它表面活性剂、粘合剂、脱模剂、改性剂、增塑剂及它们的组合。
9.根据方面8所述的组合物，其中一种或多种所述其它表面活性剂选自疏水材料、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂及它们的混合物。
10.根据方面9所述的组合物，其中所述疏水材料选自矿物油、植物油、脂肪酸酯、天然或合成衍生的烃、天然或合成衍生的蜡、巴西棕榈蜡、水解AKD、聚乙烯均聚物、聚丙烯均聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯马来酸酐共聚物、丙烯马来酸酐共聚物、聚乙烯均聚物、氧化聚丙烯均聚物和氧化聚乙烯均聚物。
11.根据方面9所述的组合物，其中所述非离子表面活性剂选自线性烷氧基化醇、支化乙氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。
12.根据方面9所述的组合物，其中所述阴离子表面活性剂选自二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠及它们的组合。
13.根据方面8所述的组合物，其中所述粘合剂选自热固性树脂、非热固性树脂、聚酰胺树脂、聚氨基酰胺树脂、聚乙烯胺、乙二醛化聚丙烯酰胺树脂、成膜半结晶聚合物、半纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、无机交联剂及它们的组合。
14.增强纤维幅材起皱的方法，其包括：将包含聚氨基硅酮、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂，或包含聚硅氧烷、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂，以及任选存在的一种或多种起皱助剂的组合物直接施加到扬基干燥器的表面上和/或施加到湿纤维幅材，然后施加到所述扬基干燥器。
15.根据方面14所述的方法，其中所述聚氨基硅酮或聚硅氧烷是线性或支化的。
16.根据方面14或15所述的方法，其中所述组合物包含聚氨基硅酮、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂。
17.根据方面14-16中任一项所述的方法，其中所述聚氨基硅酮嵌段共聚物是包含交替的聚硅氧烷和氨基-聚环氧烷烃单元的不可水解的(AB)或(AB)nA型嵌段共聚物。
18.根据方面14-17中任一项所述的方法，其中所述交替的聚硅氧烷和聚环氧烷烃单元具有式[X(CaH2aO)bR2[SiO(R1)2]cSi(R1)2R2(OCaH2a)bX]和[YO(CaH2aO)dY]，其中R1是C1-C4烷基，R2是二价有机部分，X和Y是选自仲胺或叔胺和开环环氧化物的二价有机基团，使得当X是开环环氧化物时，Y是胺，反之亦然，a是2-4或2-3，b每次出现时是0-100，d是0-100，(b+d)是1-100或10-50，并且c是1-500或10-100。
19.根据方面14-18中任一项所述的方法，其中所述表面活性剂选自烷氧基化醇。
20.根据方面19所述的方法，其中所述烷氧基化醇选自线性乙氧基化醇、支化乙氧基化醇、聚乙二醇单酯脂肪酸或聚乙二醇二酯脂肪酸、聚乙二醇烷基醚及它们的组合。
21.根据方面14-20中任一项所述的方法，其中所述表面活性剂是十三醇烷氧基化物。
22.根据方面14-21中任一项所述的方法，其中将所述包含聚氨基硅酮或聚硅氧烷、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂的组合物在所述任选存在的一种或多种起皱助剂之前施加到所述湿纤维幅材和/或扬基圆筒的表面，与所述任选存在的一种或多种起皱助剂同时施加，在所述任选存在的一种或多种起皱助剂之后施加，或以它们的任何组合施加。
23.根据方面14-22中任一项所述的方法，其中将所述包含聚氨基硅酮、硅酮嵌段共聚物、表面活性剂和任选存在的一种或多种起皱助剂的组合物配制在一起，然后施加到所述湿纤维幅材和/或扬基干燥器。
24.根据方面14-23中任一项所述的方法，其中所述任选存在的一种或多种起皱助剂选自其它表面活性剂、粘合剂、脱模剂、改性剂、增塑剂及它们的组合。
25.根据方面24所述的方法，其中一种或多种所述其它表面活性剂是选自二辛基磺基琥珀酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂基硫酸钠及它们的组合的阴离子表面活性剂。
26.根据方面14-25中任一项所述的方法，其中所述粘合剂选自热固性树脂、非热固性树脂、聚酰胺树脂、聚氨基酰胺树脂、聚乙烯胺、乙二醛化聚丙烯酰胺树脂、成膜半结晶聚合物、半纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、无机交联剂及它们的组合。
27.根据方面14-26中任一项所述的方法，其中将所述包含聚氨基硅酮或聚硅氧烷、硅酮嵌段共聚物、表面活性剂和任选存在的一种或多种起皱助剂的组合物混合在一起，然后施加到所述扬基干燥器的表面，和/或施加到所述湿纤维幅材，然后施加到所述扬基干燥器。
28.根据方面14-28中任一项所述的方法，其中首先将所述聚氨基硅酮/硅酮嵌段共聚物和任选存在的一种或多种起皱助剂施加到所述湿纤维幅材，并且其中在将所述湿纤维幅材压在所述扬基干燥器的表面上时，所述组合物转移到所述扬基干燥器的表面。
29.根据方面14所述的方法制备的纸。
尽管本公开的实施方案已经通过描述各种示例进行了说明，并且尽管已经相当详细地描述了这些实施方案，但是申请人并不打算将所附权利要求的范围约束或以任何方式限制到这些细节。其它优点和修改对于本领域技术人员来说将是显而易见的。因此，本公开在其更广泛的方面不限于所示出和描述的具体细节、代表性方法和说明性示例。因此，在不脱离申请人的总体发明构思的精神或范围的情况下，可以对这些细节做出改变。

Claims (3)

1.用于增强纤维幅材起皱的组合物，其包含聚氨基硅酮或聚硅氧烷、聚氨基硅酮嵌段共聚物、表面活性剂以及任选存在的一种或多种起皱助剂。
2.增强纤维幅材起皱的方法，其包括：将包含聚氨基硅酮、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂，或者包含聚硅氧烷、聚氨基硅酮嵌段共聚物和表面活性剂，以及任选存在的一种或多种起皱助剂的组合物直接施加到表面上。
3.根据权利要求2所述的方法制备的纸。
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