CN1422347A - 阳离子和阴离子聚合物在颗粒表面上的吸附方法和包含这样颗粒的纸或非织造产物 - Google Patents

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Abstract

一种希望用于造纸和/或非织造物制备的颗粒或颗粒群的生产方法，该颗粒或颗粒群含有至少两个，优选至少三个位于彼此的外部的交替阳离子和阴离子聚合物的薄层的涂层，其中在相继步骤中采用交替阳离子和阴离子聚合物的溶液处理颗粒或颗粒群。在每个步骤中的处理之后，要在每个步骤中加入的相应聚合物的数量由如下物质的电荷测量控制：包含颗粒或颗粒群的处理溶液或液体和聚合物溶液，以确定将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。它也涉及包含根据该方法生产的纤维和/或填料的纸或非织造产物。它进一步涉及包含增加量的湿强度试剂的纸产品和涉及具有改进湿强度的薄纸。

Description

阳离子和阴离子聚合物在颗粒表面上的吸附 方法和包含这样颗粒的纸或非织造产物
技术领域
本发明涉及一种希望用于造纸和/或非织造物制备的颗粒或颗粒群的生产方法，该颗粒或颗粒群含有至少两个，优选至少三个位于彼此的外部的阳离子和阴离子聚合物的薄层的涂层，其中在相继步骤中采用阳离子和阴离子聚合物的溶液处理颗粒或颗粒群。它也涉及包含这样颗粒或颗粒群的纸或非织造产物。它进一步涉及包含增加量的湿强度试剂的纸产品和涉及具有改进湿强度的薄纸。
发明背景
回收纤维在纸生产中的增加使用和具有更差粘合性能的组分，如矿物填料的使用，已经增加更有效干和湿强度试剂在纸中的需要。传统地已经使用两种不同的方法用于将强度改进化学品加入到纸中，即通过在纸工艺的湿部加入化学品和通过施胶压榨的表面涂敷。湿部加入通常比表面涂敷更有效，以每kg采用的产物计算。为保持在湿部中在纸片中进行的加入，湿部化学品主要仅为阳离子的，和为使它们较不对于溶解的和胶体的材料和由系统的增加关闭引起的电解质的增加浓度敏感，通常增加阳离子电荷。这又导致添加剂化学品对纤维的降低饱和吸附，它导致添加剂化学品降低的最大效果。这包括需要如下两者：向纸施加强度改进化学品的新方法，和新化学品体系。
此外存在改进制成纸的不透明性的增加需要。由于目前最通常使用的强度试剂不益于不透明性，进一步增加了在纸中使强度增强的新方法的需要。
这样的方式是采用施胶压榨到更高的程度，然而由于取决于要在施胶压榨中施加的再润湿，必须将纸干燥一次，但这样会导致制造能力和生产经济性的更大降低。
这包括在造纸机湿部中，存在处理纤维和包含在纸中的其它颗粒，如填料颗粒的新方式的极大需要。
已知在带静电电荷的基材上建立电活性聚合物的薄多层用于光学，如传感器，摩擦降低等。这例如描述在如下文献中：薄固体膜，210/211(1992)831-835和薄固体膜，244(1994)806-809。将基材交互地浸入聚阳离子的稀溶液中，采用中间清洗，以除去不粘合到基材上的先前聚离子的剩余物。每个沉积层的厚度描述为5-20埃。没有指示处理的基材可以是颗粒，如纤维或填料颗粒。
在US5,338,407中，公开了改进纸干强度性能的方法，在该处将阴离子羧基甲基瓜尔胶或羧基甲基羟基乙基瓜尔胶和阳离子瓜尔胶加入到配料中。这两种组分混合加入或单独加入。没有指示在如下条件下进行处理：在纤维上建立双层，一种组分在一层中和另一种组分在另一层中。
在US专利5,507,914和5,185,062中，公开了通过向纸浆中加入阴离子和阳离子聚合物而改进纸脱水性能和留着率的方法。没有指示在如下条件下进行处理：在纸浆纤维上建立双层或多层，阴离子组分在一层中和阳离子组分在另一层中。
采用阴离子和阳离子聚合物的填料颗粒的双表面处理公开于EP-A-0 850 879，WO95/32335，US-A-4,495,245和US-A-4,925,530。没有指示在如下受控条件下进行处理：在纸浆纤维上建立双层或多层，阴离子组分在一层中和阳离子组分在另一层中。
在国际专利申请PCT/SE99/02149中，公开了如在以上介绍中陈述的方法和根据该方法，生产颗粒或颗粒群，它们含有至少两个，优选至少三个涂层，在彼此的外部是相互作用聚合物的薄层。在相继步骤中采用相互作用聚合物的溶液处理颗粒或颗粒群，和在每个步骤中仅以一定的数量加入相应的聚合物，使得将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。这通过如下方式完成：在每个处理步骤之间除去过量的先前聚合物或者在每个步骤中仅以一定的数量加入相应的聚合物，使得将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。
本发明的目的和最重要特征
本发明的目的是提供根据以上的方法，该方法提供一种方式以保证在每个步骤中，仅以这样的量加入用于在颗粒或颗粒群表面上形成相应层的每种聚合物，使得将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。这已经根据本发明由如下事实完成：在每个步骤中的处理之后，要在每个步骤中加入的相应聚合物的数量由包含颗粒或颗粒群和聚合物溶液的处理溶液或液体的电荷测量控制，以确定将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。
为确定粘合到颗粒表面上的阳离子/阴离子聚合物数量，可以测量颗粒或颗粒群的Z-电势。
颗粒或颗粒群可以是任选的类型，然而主要涉及纤维，如纤维素纤维、再生纤维和不同类型的合成纤维，和填料颗粒。
相互作用聚合物优选是交替阳离子和阴离子聚电解质，但它们也可以是所谓的两性离子。
根据本发明的一个实施方案，颗粒是用于造纸的纤维素纤维和至少一种聚合物是强度添加剂如湿和/或干强度试剂。
本发明也涉及纸或非织造产物，它们包含由上述方法生产的纤维和/或填料颗粒。在此使用的术语纸表示所有类型的纸，如薄纸、绘图纸、挂面纸板、擦去材料等。非织造材料可以是任选的类型。
本发明进一步涉及包含增加量湿强度试剂的纸产品和涉及具有改进湿强度的薄纸。
附图简述
图1显示在相继步骤中采用形式为PAE(聚氨基酰胺-表氯醇)和CMC(羧甲基纤维素)的阳离子和阴离子聚合物处理的纤维素纤维的Z-电势测量。
图2显示在洗涤图1试验中纤维之前和之后胶体相的电荷测量结果。
图3显示从处理的纤维制备的30gsm纸的湿强度拉伸指数对PAE的吸附量。
图4显示在加入PAE/CMC/PAE之后纤维的Z-电势。
图5显示在加入PAE/CMC/PAE之后从PCD测量的胶体相的电荷。
图6显示干拉伸强度指数对PAE的吸附量。
图7显示湿拉伸强度指数对PAE的吸附量。
图8显示相对湿强度对PAE的吸附量。
发明描述
根据本发明，采用交替阳离子和阴离子聚合物处理颗粒或颗粒群，如纤维或填料颗粒，以在颗粒表面上建立相互作用聚合物的薄多层。
在相继步骤中采用交替阳离子和阴离子聚合物的溶液处理颗粒，在该处用于每个步骤的处理时间足以形成所需分子厚度的层。对于含有阴离子表面的颗粒或颗粒群，例如它是纤维素纤维的情况，第一层应当是阳离子聚合物，和反之亦然。通过在相继步骤中加入聚合物和让它们在颗粒表面上形成几个层，与当在一个步骤中混合加入它们仅形成一个层时可能的情况相比，这可以将更高数量的聚合物吸附到颗粒表面上。
在每个步骤中以基本不加入过量相应聚合物的方式控制加入，使得将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。这通过如下方式进行：测量其中包含处理的颗粒或颗粒群的处理溶液或液体的电荷。在已经允许聚合物吸附到颗粒表面上一定时间之后，溶液的电荷应当接近于零。采用流动电势测量(streaming potential measurement)，如采用PCD仪器(颗粒电荷检测器)进行电荷测量。
为确定粘合到颗粒表面的阳离子/阴离子聚合物数量，根据下述方法测量Z-电势。
用于建立所需多层的根据本发明方法基于在带相反电荷聚电解质之间的静电吸引。通过在相继步骤中，采用包含相反电荷的聚离子的溶液处理颗粒和允许这些物质自发地吸附到颗粒表面上，建立具有规定种类的多层。原则上可以使用所有类型的聚电解质。
根据一个实施方案，该方法用于吸附强度添加剂到用于造纸的纤维素纤维上。由于纤维素纤维具有阴离子表面，要被吸附的第一种聚合物是阳离子聚合物。这可以例如是聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)或乙醛酰化的聚丙烯酰胺(G-PAM)。此层会使纤维表面带阳离子电荷。在下一步骤中，加入阴离子聚合物，如CMC(羧甲基纤维素)。然后纤维表面会再次变成阴离子的。然后可以加入阳离子聚合物的下一层等等。
通过这样处理纤维素纤维，与采用常规技术可能的情况相比可以吸附更高数量的强度添加剂，如PAE或G-PAM到纤维表面上，它会导致生产的纸的改进强度性能。
事实上也可以通过本发明相互作用聚合物的薄层的相继吸附，对颗粒或颗粒群进行新类型的表面改性。例如通过采用疏水性，带电荷的聚电解质的连续层处理纤维，可以例如开发用于纸疏水化的新类型疏水化学品。也可以在纤维上建立“智能”表面层，它改变与温度，pH，盐含量等的性能。
进一步的应用是离子交换纤维，其中在纤维表面上提供具有离子交换性能的“膜”，湿强度试剂，其中加入的聚合物与纤维反应和彼此反应，以在纤维之间提供永久键和用于生产高度溶胀的表面层，其中加入的化学品在纤维表面上形成溶胀凝胶结构用于吸附卫生产品。另一种可能的应用是用于印刷纸的新类型纤维，其中当对它们施加电场、磁场或电磁场时，吸附的聚合物改变颜色。这样的聚合物目前可获得。
采用根据本发明的方法处理的纤维可以是任选的种类，天然以及合成纤维。主要涉及纤维素纤维。然而也可以处理合成纤维，例如用于向它们提供更具亲水性的表面。
可以根据方法处理纤维的群或附聚物或颗粒。
以下给出可用于根据本发明方法的合适阴离子和阳离子聚电解质的例子。
阴离子聚电解质：具有不同取代程度的阴离子淀粉、阴离子瓜尔胶、聚苯乙烯磺酸盐、具有不同取代程度的羧基甲基纤维、阴离子半乳葡甘露聚糖、多磷酸、聚甲基丙烯酸、聚硫酸乙烯酯、藻酸盐、丙烯酰胺和丙烯酸或2-丙烯酰胺-2-烷基丙烷磺酸的共聚物。
阳离子聚电解质：阳离子半乳葡甘露聚糖、阳离子瓜尔胶、阳离子淀粉、聚乙烯基胺、聚乙烯基吡啶和它的N-烷基衍生物、聚乙烯基吡咯烷酮、壳聚糖、藻酸盐、改性聚丙烯酰胺、聚二烯丙基二烷基、阳离子酰胺胺、二氰二酰胺(dicyane diamides)，甲醛和铵盐之间的缩合产物、在表氯醇，聚表氯醇和氨、伯胺和仲胺之间的反应产物、从二叔胺或仲胺或二卤代烷之间反应形成的聚合物、聚乙烯亚胺和从-(二烷基氨基烷基)丙烯酰胺单体聚合形成的聚合物。
实施例1
在测试期间使用的聚合物列于下表1。
表1.
名称 聚合物   提供商   D.S. * 粘度(mPas)
Kenores 1440 聚氨基酰胺-表氯醇，(PAE)  EKAChemicals
Parez 631NC 乙醛酰化的聚丙烯酰胺，(G-PAM)  Cytecindustries
Cekol 50000G 羧甲基纤维素，(CMC)  MetsSpecialityFibres  0.78  7200(1％conc)
Finnfix BW  0.4-0.6  100-700(4％conc.)
D.S.*＝取代程度
在使用之前将PAE和G-PAM在去离子水中稀释到10g/l的活性含量。通过分散使用手动混合器，根据粘度将不同CMC溶于去离子水，达到5-10g/l的合适浓度。
使用的纸浆是干燥完全漂白的TCF、Celeste85，来自SCAstrand。将纸浆打浆到25°SR和采用自来水稀释到3g/l的浓度。在试验期间的pH是7.5和使用NaCl将电导率设定为1200μS/cm。
制备交替PAE和CMC的三个，四个和五个层。通过用Z-电势和PCD仪器测量电荷控制添加剂的加入。在一些试验中，使用G-PAM代替PAE或与PAE一起使用。加入顺序列于下表2。
表2.
                                 加入量(mg/g)
 试验  PAE  CMC  PAE  CMC  PAE  G-PAM  CMC  PAE  G-PAM
 1  20  20  20  20  20
 2  15  7  30  4  15
 3  15  4  15
 4  15  4  30
 5  7  2  7
 6  7  2  10
 7  7  2  15
 8  5  1  5  1  5
 9  2  7  2  7
 10  7  2  7
 11  7  2  7
 12  7  2  7
添加剂的吸附时间是10分钟。
配料制备
在试验1中，PAE和CMC加入量大大地过量，20mg/g纸浆。然后将纸浆脱水，在每个步骤之间采用去离子水洗涤和再次脱水，以除去过量的PAE和CMC。重复这样的操作直到制备五个层，采用PAE开始和结束，见上表2。
在试验2-12中，成功地将PAE和CMC的加入量优化到更现实的水平。制备三个，四个和五个层，见表2。添加剂的加入采用其间不洗涤的步骤进行，总是通过用Z-电势和PCD仪器测量电荷而控制。进行使用G-PAM代替PAE或与PAE一起使用的三个试验，以使用多层化技术评价另一种湿强度添加剂。
片制备
在动态片成形机中形成30g/cm2的片。将片在吸墨纸之间压挤和然后在受限条件下干燥。将每个样品点的两个片成形和压挤到两种不同的密度，～350和～450kg/m3。最后将片在105℃下固化10分钟。然后将拉伸强度内推成400kg/m2的密度。
电荷测定
使用Z-电势仪器的纤维电荷测量
采用泳动电势仪器(Magendans SZ2，由Mütek提供)测量纤维的Z-电势[Penniman，J.G.，纸浆垫泳动电势测量和迁移率测量的比较，Tappi Journal，1992 75 111-115和Jaycock，M.J.；在通过流动电流/电势检测器的电动电势测量中所作的假定.纸技术，1995 3635-38.19，20；Barron，W.，等人，流动电流检测器：与常规电动技术的比较，胶体和表面，1994 88 129-139；Sanders，N.D.和J.H.Schaefer，在牛皮纸和细磨木体系中比较造纸湿部电荷测量技术.TappiJournal，1995 78 142-150。
在如下两个电极之间测量电势：一个接近纤维垫放置的筛网电极(screen electrode)，其是当相对于筛网泵送它时形成的，和第二电极是位于纤维垫下部的环电极。然后在这两个电极之间测量电导率和给出Z-电势(ζ)的计算值。
使用PCD的胶体电荷测量
由Mütek提供的PCD 03(颗粒电荷检测器)测量由通过在白水中移动带电荷的介质，如胶体物质而感应的电压差。高分子量聚合物和胶体物质连接到设备的特氟隆表面上。振荡柱塞移动和感应被检测的电势差[Jaycock，M.J.；在通过流动电流/电势检测器的电动电势测量中所作的假定，纸技术，1995 36 35-38；Barron，W.，等人，流动电流检测器：与常规电动技术的比较，胶体和表面，1994 88129-139；Sanders，N.D.和J.H.Schaefer，在牛皮纸和细磨木体系中比较造纸湿部电荷测量技术.Tappi Journal，1995 78 142-150，20-22]。
将结果呈现为以μeq/l计的电荷，从需要滴定到零电荷的参考聚合物数量计算。采用PCD，它是被测量的胶体相的电荷。
拉伸强度评价
根据用于干拉伸强度的标准方法SCAN P44:81进行片的强度评价。对于湿拉伸强度，根据SCAN P58:86测试试件。与这些方法不同的是试件的宽度是15mm。在拉伸强度测试之前试件的浸泡时间是15s。拉伸强度结果呈现为机器和交叉方向的几何平均值，
片中强度添加剂的分析
总氮含量
通过测量片中的总氮含量分析片中的PAE和G-PAM吸附。方法基于闪光燃烧和称为Dumas总氮分析和使用的测量仪器是由CE TermoQuest提供的Carlo Erba Instrument NA 1500。与仪器一起提供操作手册。
离子排斥色谱
在一些测试中，通过离子排斥色谱分析片中的PAE和G-PAM吸附。
将1g纸样品采用1.0M NaOH水解。将水解在100℃下进行24小时。然后将PAAE树脂水解成DETA和己二酸酯(见下式)。将溶液采用离子交换剂中和，和将获得的己二酸采用离子排斥色谱分析。将湿强度树脂以相同的方式处理和分析以计算实际树脂中的己二酸数量。然后将此结果用于计算纸中PAE树脂的数量。
离子排斥色谱主要用于弱无机酸和有机酸的分析。将色谱柱采用由磺化聚苯乙烯/二乙烯基苯基阳离子交换剂组成的固定相填充。根据聚苯乙烯/二乙烯基苯树脂的交联程度，不同的有机酸可扩散入固定相到更大或小的程度。此机理与离子交换一起用于有机酸在溶液中的色谱分离。抑制的电导率用于检测。用于分析的设备描述如下：柱：                      串联的2x Dionex ICE-AS1柱抑制剂：                  Dionex AMMS-ICE检测器：                  Dionex PED(电导率模式)洗脱剂：                  1.0mM七氟丁酸，0.8ml/min
方法的工作范围是在纸中0.01-1.0％(计算为干燥PAE树脂)和采用具有0.3％PAE(干树脂)纸样品的相对标准偏差是3.8％。
试验1
在试验1中，根据表2的加入顺序过量加入PAE和CMC。这样做以保证饱和的纤维。在此试验期间，进行Z-电势和PCD测量以控制聚合物吸附和聚合物在中间洗涤步骤中的解吸两者。
图1显示在试验1期间，在纤维洗涤之前和之后纤维的Z-电势。如可以看出的那样，Z-电势并不大大地受洗涤纤维影响。当洗涤PAE处理的纤维时，可以检测到在观察的Z-电势中的小的降低和当洗涤CMC处理的纤维时的小的升高，它大概是归因于洗涤步骤期间的添加剂解吸。
图2显示在试验1期间，纤维洗涤之前和之后胶体相电荷测量(PCD测量)的结果。图2显示当过量加入PAE/CMC时，大量加入的聚合物位于胶体相而不是吸附到纤维上。在洗涤步骤中，除去过量物质。
图3显示片的湿拉伸指数对PAE的吸附量。当制备五个层时，即使PAE的吸附增加，湿拉伸指数持平。还不清楚对此的解释。无论如何清楚的是通过多层化技术，可以增加到达纤维的PAE数量。使用单一加入点，约11mg/g的PAE可以吸附在纤维上。使用三层，大于20mg/g的PAE可以吸附，获得的湿拉伸强度增加是50％。
干拉伸强度指数显示与湿拉伸强度指数类似的趋势，但是正如所预期的，干强度的增加不如湿强度那样高。
试验2-12
在这些试验中，加入不同数量的PAE/CMC和测量Z-电势和胶体相电荷。这些测量的一些结果见图4和5。对于以四和五层加入的相应图显示相同的趋势，即随PAE加入而增加和随CMC加入而降低。
如图5所示，胶体相中的电荷在零电荷附近平衡，指示PAE/CMC在纤维上的吸附几乎是全部的，即没有多少添加剂处于水相中。相对于零电荷的偏差优选应当不超过±5μeq/l，更优选不超过±2μeq/l。
在图6中，显示干拉伸强度指数对PAE的吸附量，在该处例如“7/2/7-10-15”表示7mg/g的PAE，2mg/g的CMC，然后在第三层中7，10，15mg/g的PAE。在试验中，在相对低的PAE吸附量下，干拉伸强度指数达到它的最高水平。在大约5mg/g的吸附量下，强度持平。
在图7中，显示湿拉伸强度指数对PAE的吸附量。
图8显示相对湿强度对PAE的吸附量。图7和8显示湿拉伸强度指数及相对湿强度持平，但似乎没完全达到最高水平。如上所述，干拉伸指数在5mg/g的PAE吸附量下开始持平。但湿拉伸强度指数持平于更高的PAE吸附量水平。达到40％的最大相对湿强度。
然而绝对值也是非常有趣的。使用多层技术达到几乎30Nm/g的湿拉伸指数。正常情况下65g/m2实验室片最后到达大约10Nm/g。
当研究图6-8时，用使用的概念，似乎三个层足以达到最大强度。采用三个层可以几乎达到最高的强度水平。然而对于其它类型的添加剂和/或其它类型的颗粒，这可不同于纤维素纤维。
对于使用G-PAM代替PAE或与PAE一起使用的试验，观察到与PAE的基本相同的效果。与PAE相比，当使用G-PAM时湿拉伸强度指数略为更低，而在一些情况下获得更高的干强度。当使用PAE和G-PAM两者时加入的顺序似乎影响结果，如与采用G-PAM开始相比，当采用PAE开始时强度添加剂的吸附更高。
试验显示使用PCD和Z-电势仪器的电荷测量提供聚合物加入的良好控制。多层化技术得到增加量的吸附到纤维上的添加剂，它有助于得到，如高至某一水平的增加的强度。
在全规模连续工艺，如造纸工艺中，在工艺起动期间的每个步骤中，要加入的聚合物数量优选由聚合物每次加入之后的Z-电势和PCD测量控制和确定。然后将这些数量用于工艺。Z-电势和PCD测量在工艺运行期间优选仅在网前箱之后进行。第一种聚合物的加入例如在碎浆机中进行，和然后在造纸机湿部中在不同步骤加入其它聚合物。
在以上实施例中，仅描述将强度添加剂加至用于造纸的纤维素纤维。然而应理解本发明可应用于任何类型交替阳离子和阴离子聚合物薄层在纤维或其它类型颗粒或颗粒群表面上的相继吸附，以在颗粒表面上建立相互作用聚合物的薄多层。
通过在相继步骤中加入聚合物和让它们在颗粒表面形成几个层，与当在一个步骤中加入它们仅形成一个层时可能的情况相比，可以将更高数量的聚合物吸附到颗粒表面上。关于湿强度试剂如PAE和G-PAM，可以通过根据本发明的方法以生产包含至少1.5wt％，优选至少1.7wt％，更优选至少2.0wt％，甚至更优选至少2.2wt％和最优选至少2.5wt％或更多湿强度试剂的纸和非织造产品。这些值表示粘合到纤维上的湿强度试剂的数量和根据以上公开的总氮方法测量。在一些实验室试验中，至多3.8wt％的湿强度试剂粘合到纤维上(图7和8)。
这也意味着采用根据本发明的方法，可以生产基于不含有其它类型纤维，如合成增强纤维的纤维素纤维的薄纸，其湿拉伸指数至少为6.5，优选至少7.0和更优选至少7.5Nm/g。在此方面的术语薄纸并不包括经受水纠缠的材料。这些值涉及在全规模薄纸机上生产的薄纸成品。图7显示实验室制备的产物，其中你正常情况下达到更高的强度值。在由全规模薄纸机上生产和采用随后处理如起皱，转化等的薄纸成品中，强度值降低。
这在下表3中的结果显示，其显示在两种不同湿-强薄纸上强度测量的结果。No.1是由SCA Hygiene Products AB以商标“M-Tork”销售的用作擦去材料的薄纸，它具有如下纸浆组成：33wt％的CTMP和67wt％的软木牛皮纸浆(TCF)。它包含约0.7wt％的PAE。No.2是从如No.1相同类型纸浆生产的纸和其中在相继步骤中，根据本发明的方法，采用两层PAE，一层G-PAM和两层CMC处理纤维素纤维。从这些结果看出薄纸no.2显示改进的强度性能。进一步注意到测试的纸包含CTMP和软木牛皮纸浆的混合物。对于包含更高数量或仅包含软木牛皮纸浆的纸，可期望甚至更高的强度值。
表3
样品  1(参考)  2(发明)
克重g/m2  24  21
厚度2kPaμm  154  162
松厚度2kPa cm3/g  6.4  7.7
拉伸强度MD，干N/m  242  438
拉伸强度CD，干N/m  223  340
拉伸指数√MDCD干Nm/g  10  18
伸长MD％  28  37
伸长CD％  4.9  4.6
伸长√MDCD％  11.7  13.1
达到破裂的功MD J/m2  39  78
达到破裂的功CD J/m2  7.983  13.63
达到破裂的功指数√MDCD J/g  0.7  1.6
拉伸强度MD，水N/m  102.9  206.8
拉伸强度CD，水N/m  60.8  125.8
拉伸指数√MDCD，水Nm/g  3  8
相对强度水％  34  42
表4显示用于确定形式为PAE的湿强度试剂在如下产品中数量的测量结果：一些市售薄纸产品和采用本发明制备的薄纸。样品A是根据本发明方法制备的薄纸，相应于在表3中作为No.2测试的那个。样品B是由Fort James生产和以商品名“Lotus Profes”销售的薄纸。样品C是由Procter & Gamble生产和以商品名“Bounty”销售的薄纸。样品D是由Mets Srla生产和以商品名“Katrin Cleany”销售的薄纸。
通过上述离子排斥色谱测量PAE在不同薄纸中的数量和得到吸附到纤维上的PAE数量。注意PAE或其它湿强度试剂加入到配料中的数量，正常地以每重量纤维的％加入的湿强度试剂溶液给出。湿强度试剂以包含约6-25％活性组分的溶液销售。当我们讨论湿强度试剂的数量时，我们指的是粘合到纤维上的活性组分的数量。
表4
样品 A(本发明)  B(参考)  C(参考)  D(参考)
PAE数量(wt％) 2  0.45  1.2  0.7
从这些结果看出，根据本发明生产的纸A比测试的商业湿-强薄纸产品包含相当更高数量的PAE。

Claims (13)

1.一种希望用于造纸和/或非织造物制备的颗粒或颗粒群的生产方法，该颗粒或颗粒群含有至少两个，优选至少三个位于彼此的外部的交替阳离子和阴离子聚合物的薄层的涂层，其中在相继步骤中采用交替阳离子和阴离子聚合物的溶液处理颗粒或颗粒群，
其特征在于
在每个步骤的处理期间和/或之后，要在每个步骤中加入的相应聚合物的数量由包含颗粒或颗粒群和聚合物溶液的处理溶液或液体的电荷测量控制，以确定将基本所有的聚合物吸附到颗粒表面上。
2.权利要求1的方法，
其特征在于
在每个步骤的处理期间和/或之后测量颗粒或颗粒群的Z-电势，以确定吸附到颗粒表面的阳离子/阴离子聚合物的数量。
3.权利要求1或2的方法，
其特征在于
颗粒是纤维。
4.权利要求3的方法，
其特征在于
纤维是纤维素纤维。
5.权利要求3的方法，
其特征在于
纤维是合成或再生纤维。
6.权利要求1或2的方法，
其特征在于
颗粒是填料颗粒、涂料颗粒或用于造纸的另一种类型颗粒。
7.前述权利要求任意一项的方法，
其特征在于
至少一种该聚合物是用于造纸的强度添加剂，如干强度和/或湿强度试剂。
8.前述权利要求任意一项的方法，
其特征在于
在用于相互作用聚合物薄层在颗粒或颗粒群表面上相继吸附的连续工艺中，在每个步骤中要加入的相应聚合物的数量在工艺启动时确定。
9.纸或非织造产物，
其特征在于
它包含根据权利要求1-8任意一项的方法生产的纤维，填料颗粒或其它颗粒。
10.纸或非织造产物，
其特征在于
它包含至少三个位于彼此的外部的交替阳离子和阴离子聚合物的薄层和在于它包含至少1.5wt％，优选至少1.7wt％，更优选至少2.0wt％，甚至更优选至少2.2wt％和最优选至少2.5wt％的湿强度试剂。
11.权利要求10的纸或非织造产物，
其特征在于
湿强度试剂是阳离子聚电解质如聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)和/或乙醛酰化的聚丙烯酰胺(G-PAM)。
12.基于木浆纤维素，不含有其它类型纤维，如合成增强纤维的薄纸，
其特征在于
它的湿拉伸指数至少为6.5，优选至少7.0和更优选至少7.5Nm/g。
13.权利要求12的薄纸，
其特征在于
它包含至少三个位于彼此的外部的交替阳离子和阴离子聚合物的薄层。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6755938B2 (en) 2001-08-20 2004-06-29 Armstrong World Industries, Inc. Fibrous sheet binders
US6824650B2 (en) † 2001-12-18 2004-11-30 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Fibrous materials treated with a polyvinylamine polymer
US6723204B2 (en) * 2002-04-08 2004-04-20 Hercules Incorporated Process for increasing the dry strength of paper
US6939443B2 (en) * 2002-06-19 2005-09-06 Lanxess Corporation Anionic functional promoter and charge control agent
US7041197B2 (en) * 2003-04-15 2006-05-09 Fort James Corporation Wet strength and softness enhancement of paper products
US7696401B2 (en) 2003-07-31 2010-04-13 Evonik Stockhausen, Inc. Absorbent materials and absorbent articles incorporating such absorbent materials
ATE537298T1 (de) * 2004-10-15 2011-12-15 Stora Enso Ab Verfahren zur herstellung von papier oder pappe sowie das danach hergestellte papier- oder pappeprodukt
ES2572896T3 (es) 2008-09-22 2016-06-02 Solenis Technologies Cayman, L.P. Composiciones de combinaciones de copolímeros para uso en incremento de contenido en relleno de papel
CN102242524B (zh) * 2011-06-24 2013-06-26 浙江理工大学 一种构建纳米聚电解质多层膜改善废纸纤维强度的方法
EP4202119A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-28 Billerud Aktiebolag (publ) Reclable paper of high wet strength

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69314202T2 (de) * 1992-03-12 1998-05-14 Oji Paper Co Verfahren zur Herstellung eines Wischvliesstoffs
IL113721A (en) * 1994-05-20 1999-04-11 Minerals Tech Inc Dual surface treated filler material method for its preparation and use in papermaking
US5783041A (en) * 1996-04-18 1998-07-21 Callaway Corporation Method for imparting strength to paper
US6419789B1 (en) * 1996-10-11 2002-07-16 Fort James Corporation Method of making a non compacted paper web containing refined long fiber using a charge controlled headbox and a single ply towel made by the process
US5935383A (en) * 1996-12-04 1999-08-10 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Method for improved wet strength paper
SE521591C2 (sv) * 1998-11-30 2003-11-18 Sca Res Ab Metod att framställa en partikel uppvisande beläggning av med varandra växelverkande polymerer och pappers -eller nonwovenprodukt innehållande partiklarna

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