CN1150369C - 造纸添加剂组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是一种造纸添加剂组合物，该组合物在纸幅形成之前加到造纸的纸浆中，以增加纸幅的湿强度。该组合物的基本组分由淀粉制造，所述淀粉的分子量被降低至粘度为10-400mPas(5%，60℃，Brookfield)，并用季氮化合物通过溶液阳离子化将所述的淀粉阳离子化，阳离子化至带电量低于4mEkv/g，所述的组合物包含至少一种附加组分，如1)含有淀粉和单体接枝共聚物的淀粉基聚合物分散体，按产品的干物质含量计，其产品包含a)5-40%的淀粉，带有0.01-1阳离子电荷，而且其特性粘度大于1.0dl/g，b)60-95%单体混合物，含至少一种乙烯基单体和水，而且由该混合物形成聚合物的成膜温度为0-70℃；和/或2)聚酰胺表氯醇树脂(PAAE)。
Description
本发明涉及一种造纸添加剂，该添加剂在造纸过程中的纸幅形成步骤之前加到纤维纸浆中。该添加剂主要提高湿纸幅的强度，湿纸幅的强度对造纸机的湿部分是重要的，因为提高湿纸幅的强度可降低断裂，并且能够使用更高的机器速度。
添加剂组合物中的基本组分是淀粉，该淀粉已被改性以更好地满足本发明的要求，办法是降低淀粉的分子大小并与适宜的的氮化合物反应，以使淀粉带有适当的阳离子电荷。
优选通过氧化，如过氧化物氧化，实现淀粉分子大小的降低。所述的降低优选如此进行，以使浓度为5％的淀粉悬浮液在60℃具有10-400mPas(Brookfield)的粘度，更优选具有100-400mPas的粘度，最优选具有100-200mPas的粘度。例如，这些数值的粘度可以通过在温和的碱性反应条件下，通过数量约为淀粉干物质0.02-0.3％的过氧化氢来实现。目标降解度还依赖于最终产品的阳离子电荷，因为增加阳离子电荷会降低最终产品的粘度。在分子大小和阳离子电荷之间还存在相互依赖关系，这种相互依赖关系会影响淀粉在造纸机中的性能。
经改性而具有适宜粘度水平的淀粉，随后用符合本发明的季氮化合物处理，以使其阳离子化至带电量低于4，优选0.36-2.5，更优选0.72-1.10mEkv/g。优选用溶液阳离子化处理法制备产品，其中将淀粉以粒状加到阳离子化处理液中，而处理条件这样选择，以使淀粉在处理过程中完全溶解。在这方面，基本处理参数是需要阳离子化的淀粉百分数、适宜的碱度和升高的温度。适宜的用碱量(NaOH)约为淀粉干物质的1.5-3％，而适宜的温度约为60-80℃。反应混合物的干物质含量优选超过50％，这样可获得高产量的最终产品。适宜的季氮阳离子化化合物为2，3-环氧丙基三甲基氯化铵，其用量约为淀粉的10-40％。
除基本组分之外，添加剂组合物还包含至少一种另外的组分，这种另外的组分同样有利于造纸过程，通过这种另外的组分，可朝所需的效果改进基本组分的性质；和/或提供一种组合物，在该组合物中，各组分的协同作用给出的性质明显地不同于基本组分的性质。
一种可能的另外组分是淀粉基聚合物分散体，包含淀粉和单体的接枝共聚物，后面称作接枝组分。此组分按产品的干重量计包含下面的物质
a)5-40％的淀粉，带有0.01-1阳离子电荷，而且其特性粘度大于1.0dl/g，
b)60-95％单体混合物，含至少一种乙烯基单体，而且提供一种成膜温度为0-70℃的聚合物，和水。
本发明提供一种纸幅形成之前加到纸浆中的造纸添加剂组合物，其特征在于该组合物包含一种由淀粉制成的组分，作为其基本组分，所述淀粉的分子量被降低至其粘度为10-400mPas，在5％，60℃下，布鲁尔菲尔德粘度计测定，并用季氮化合物通过溶液阳离子化法，将所述淀粉的阳离子电荷阳离子化至带有低于4mEkv/g的电荷，以及至少一种附加组分，它们是
1)含有淀粉和单体接枝共聚物的淀粉基聚合物分散体，按产品的干物
质含量计，包含
a)5-40％的淀粉，带有0.01-1的阳离子电荷，而且其特性粘度
大于1.0dl/g，
b)60-95％的单体混合物，含至少一种乙烯基单体和水，而且由
此混合物形成聚合物的成膜温度为0-70℃，
2)聚酰胺表氯醇树脂。
所述接枝组分1)的详细成分及其制备，见我们的共同未决的芬兰专利申请990229号，专利日期相同，名称为“聚合物分散系及其制备方法”。
另外可替代的添加剂组合物组分的是聚酰胺表氯醇树脂(PAAE)，用作造纸工业的湿强度树脂，下面称之为树脂组分2)。
作为替代，添加剂组合物可根据预期的用途由这些组分制备，以便将接枝组分1)或树脂组分2)或接枝组分1)和树脂组分2)加到基本组分中。
基本组分与接枝组分1)之间的数量比可为30-70/70-30％，优选为40-60/60-40％。特别优选含等量的基本组分和接枝组分1)的组合物。
相应地，基本组分与树脂组分2)之间的数量比可在20-75/75-25％，优选在40-60/60-40％的范围变化。这种情况下，也特别优选含等量的基本组分和树脂组分2)的组合物。
如果添加剂由全部三种组分组成，组分的比例范围可为：
基本组分，10-50％，优选20-40％；
接枝组分1)，10-50％，优选20-40％；
树脂组分2)，10-50％，优选20-40％；以使组合物为100％。
已经发现，通过本发明的添加剂组合物可获得有利的结果，例如基本组分和接枝组分1)一起提高了造纸机上的保持力。已发现，用这种添加剂组合物制造的纸张的印刷特性提高了；还观察到纸张的强度特性和尺寸稳定性提高了。
基本组分和树脂组分2)降低了所制备的纸张的掉毛趋势。作为制造阶段的有利因素，已观察到保持力和脱水性提高了。另外还观察到本发明的添加剂固定性能，这对于从循环中除去有害物质来说是重要的。
已经发现，除基本组分之外还包括接枝和树脂组分2)的添加剂组合物，特别地增强了湿阶段的纸幅强度。
用下面的实施例解释本发明的可操作性。
实施例1
用中试规模的造纸机制造新闻纸，该新闻纸的纤维纸浆由50％的磨木浆和50％的热磨机械浆组成，并用连二亚硫酸盐漂白过。在测试过程中，将数量为1、2和3kg/吨纸张(干/干)的添加剂组合物，在纸幅形成之前加到纸浆中。
用于测试的添加剂组合物中的基本组分是降解淀粉，该淀粉已用25％的(按淀粉量计)阳离子化化合物2，3-环氧丙基三甲基氯化铵阳离子化。
作为次要的附加组分，用一组合物作为要混入基本组分中的接枝组分1)。该组合物包含20％的淀粉(带有约0.05阳离子电荷，特性粘度为3-15dl/g)、19％的丙烯腈、30％的丙烯酸丁酯、31％的苯乙烯和水。
作为次要的附加组分，用聚酰胺表氯醇树脂(PAAE)作为树脂组分2)。
所获得的测试结果见附录1中的表1。
测试中的基准是一种添加剂，该添加剂与本发明添加剂组合物的基本组分相同，并且在表1中用符号“15”表示。
表中的符号“S”是指含50％基本组分和50％接枝组分1)的添加剂组合物，而符号“P”是指含50％基本组分和50％树脂组分2)的添加剂组合物，符号“SP”是指含1/3基本组分、1/3接枝组分1)和1/3树脂组分2)的组合物。
测量湿纸幅的强度，并以此为基础，通过考虑纸幅的干物质含量对纸幅强度的影响，确立添加剂组分对强度的影响。纸幅干物质含量和强度之间的关系，示于与表1相关的图中。
基于测试结果，可以推断所有的组合物S、P及SP均增加了湿纸幅的强度，其中组合物SP最好。
得自测试结果的湿纸幅强度的改善，还示于附图2。符号15、S、P和SP代表上面定义的组合物。
Claims (16)
1.纸幅形成之前加到纸浆中的造纸添加剂组合物，其特征在于该组合物包含一种由淀粉制成的组分，作为其基本组分，所述淀粉的分子量被降低至其粘度为10-400mPas，在5％，60℃下，布鲁尔菲尔德粘度计测定，并用季氮化合物通过溶液阳离子化法，将所述淀粉的阳离子电荷阳离子化至带有低于4mEkv/g的电荷，以及至少一种附加组分，它们是
1)含有淀粉和单体接枝共聚物的淀粉基聚合物分散体，按产品的干物
质含量计，包含
a)5-40％的淀粉，带有0.01-1的阳离子电荷，而且其特性粘度
大于1.0dl/g，
b)60-95％的单体混合物，含至少一种乙烯基单体和水，而且由
此混合物形成聚合物的成膜温度为0-70℃，
2)聚酰胺表氯醇树脂。
2.根据权利要求1的添加剂组合物，其特征在于基本组分淀粉的分子量被降解至粘度为100-400mPas，在5％，60℃下，布鲁尔菲尔德粘度计测定。
3.根据权利要求1或2的添加剂组合物，其特征在于基本组分淀粉的分子量被降解至粘度为100-200mPas，在5％，60℃下，布鲁尔菲尔德粘度计测定。
4.根据权利要求1-3中任一项的添加剂组合物，其特征在于基本组分的淀粉被阳离子化至带电量为0.36-2.5mEkv/g。
5.根据权利要求1-3中任一项的添加剂组合物，其特征在于基本组分的淀粉被阳离子化至带电量为0.72-1.10mEkv/g。
6.根据前面权利要求1-5中任一项的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)的数量比的范围为30-70/70-30％。
7.根据权利要求6的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)的数量比的范围为40-60/60-40％。
8.根据权利要求7的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)的数量比为等份。
9.根据前面权利要求1-8中任一项的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与树脂组分2)的数量比的范围为25-75/75-25％。
10.根据前面权利要求9的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与树脂组分2)的数量比的范围为40-60/60-40％。
11.根据前面权利要求10的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与树脂组分2)的数量比为等份。
12.根据前面权利要求1-11任中一项的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)和树脂组分2)的数量比的范围为
基本组分，10-50％；
接枝组分1)，10-50％；
树脂组分2)，10-50％；以使组合物为100％。
13.根据权利要求12的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)和树脂组分2)的数量比的范围为：
基本组分为20-40％。
14.根据权利要求12的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)和树脂组分2)的数量比的范围为：
接枝组分1)为20-40％。
15.根据权利要求12的添加剂组合物，其特征在于所述的基本组分与接枝组分1)和树脂组分2)的数量比的范围为：
树脂组分2)为20-40％。
16.根据前面权利要求1-15中任一项的添加剂组合物在增加造纸过程中湿纸幅强度中的用途。
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