TW202237941A - 經處理的基材及製造彼之方法 - Google Patents

經處理的基材及製造彼之方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202237941A
TW202237941A TW111102152A TW111102152A TW202237941A TW 202237941 A TW202237941 A TW 202237941A TW 111102152 A TW111102152 A TW 111102152A TW 111102152 A TW111102152 A TW 111102152A TW 202237941 A TW202237941 A TW 202237941A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polymer
treated substrate
substrate
treated
acid
Prior art date
Application number
TW111102152A
Other languages
English (en)
Inventor
羅伯特 佩爾頓
張洪鋒
Original Assignee
美商索雷尼斯科技公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商索雷尼斯科技公司 filed Critical 美商索雷尼斯科技公司
Publication of TW202237941A publication Critical patent/TW202237941A/zh

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/22—Addition to the formed paper
    • D21H23/24—Addition to the formed paper during paper manufacture
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/03—Non-macromolecular organic compounds
    • D21H17/05—Non-macromolecular organic compounds containing elements other than carbon and hydrogen only
    • D21H17/14—Carboxylic acids; Derivatives thereof
    • D21H17/15—Polycarboxylic acids, e.g. maleic acid
    • D21H17/16—Addition products thereof with hydrocarbons
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H19/00—Coated paper; Coating material
    • D21H19/10—Coatings without pigments
    • D21H19/14—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12
    • D21H19/20—Coatings without pigments applied in a form other than the aqueous solution defined in group D21H19/12 comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/02—Chemical or chemomechanical or chemothermomechanical pulp
    • D21H11/04—Kraft or sulfate pulp
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/20—Chemically or biochemically modified fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02—Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04—Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H25/00—After-treatment of paper not provided for in groups D21H17/00 - D21H23/00
    • D21H25/04—Physical treatment, e.g. heating, irradiating
    • D21H25/06—Physical treatment, e.g. heating, irradiating of impregnated or coated paper

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

本發明提供經處理的基材及形成彼之方法。於示例性實施例中，經處理的基材包含木質纖維素及固定至木質纖維素以形成經處理的基材之聚合物。該聚合物包含可在琥珀酸酐與琥珀酸部分之間可逆變化之琥珀酸系部分。該經處理的基材具有約3牛頓米/克或更低之濕抗張指數。

Description

經處理的基材及製造彼之方法
本發明係關於經處理的基材及製造彼之方法，及更特定言之關於經聚合物化合物處理之用於紙漿及造紙工業之木質纖維素基材。
自從現代紙漿及造紙工業之最早期，已努力藉由將可電離羧酸基團連接至暴露之纖維表面來擴展木漿纖維之性質空間。此等努力受到離子化羧基之存在會促進在造紙期間纖維素纖維膨脹及可撓性增加、角質化減少、離子交換能力增加及吸附能力及強度增加之知識鼓舞。所得紙可為較佳吸收劑，且濕及乾均更強。
按定義，純纖維素不具有羧酸基團。相比之下，由於半纖維素及木質素之存在，木漿纖維具有一些電離基團(通常羧基)。總纖維電荷含量通常表示為可滴定基團之當量/乾纖維質量，表示為正數，雖然於大多數情況下電荷為負。可電離羧酸基團係可滴定，因此其可被量測。漂白牛皮紙漿具有0.01毫當量/克乾纖維(meq/g)数量级之低電荷含量。非漂白及化學熱機械紙漿(CTMP紙漿)通常具有數量級更高的可滴定電荷。紙漿纖維內之電荷之局部化學分佈通常藉由兩個值表徵，「總電荷」及「表面電荷」。總電荷可藉由電導滴定或藉由極低分子量陽離子聚合物之吸附來量測。表面電荷係自不可及紙漿纖維壁中之小孔之高分子量陽離子聚合物之吸附測定。
引入羧基至紙漿纖維上及進入紙漿纖維之兩種常見方法為：1)氧化以得到羧酸基團；及2)帶電分子之共價接枝。於異丙醇中以單氯乙酸之纖維素羧甲基化為於文獻中頻繁描述之小帶電分子之共價連接之良好實例。氧化或小分子接枝均不適用於於習知紙漿廠中實施，因為其涉及潛在污染及昂貴低分子量有機溶劑及/或試劑。
增加纖維表面電荷之替代方法為帶電聚合物之連接。雖然可自纖維表面生長聚合物，一種稱作「自…接枝」之製程，但是此方法亦涉及小分子有機化學且不適用於紙漿廠應用。表面電荷增強可提供更強纖維/纖維接合、增加之離子交換能力、增加之吸水性及增加之用於隨後表面改性之官能基。儘管此等潛在優點，具有增強之表面性質之市場牛皮紙漿未廣泛銷售，因為經漂白之纖維素纖維為貧瘠的相對未反應性表面，其難以於紙漿廠中在水性條件下化學改性。
經表面改性之紙漿應對造紙製程經得起檢驗。當添加至水中時，成捆乾市場紙漿應容易分散至個別纖維中，一種於造紙工業中稱作重新製漿之製程。針對經處理的紙漿，聚合物增強之纖維/纖維黏著性可對經乾燥紙漿賦予高的濕強度，於造紙廠中防止快速重新製漿。例如，於專利(Jewell, R. A. Method of Increasing the Wet Strength of a Fibrous Sheet. 美國專利6,579,415 B2，2003年6月17日)及科學文獻(Xu, G. G.、Yang, C. Q.、Deng, Y. Effects of Poly(vinyl Alcohol) on the Strength of Kraft Paper Crosslinked by a Polycarboxylic Acid. J. Pulp Paper Sci. 2001, 27, 14-17；Yang, C. Q.、Xu, Y.、Wang, D. FT-IR Spectroscopy Study of the Polycarboxylic Acids Used for Paper Wet Strength Improvement. Ind. Eng. Chem. Res. 1996, 35, 4037-4042)二者中已報導馬來酸酐共聚物賦予高的濕強度。此文獻表明，此等處理導致不可容易重新製漿之產品。具有約3牛頓米/克或更多之濕抗張指數之紙漿難以重新製漿，其中具有較低濕抗張指數之紙漿對在造紙製程之前於製漿機中快速分散更經得起檢驗。術語「紙漿」可係指經乾燥產品及不具有濕抗張指數之濕懸浮液二者。於實驗室造紙製程中形成之紙漿板的確具有濕抗張指數。
因此，經處理的基材及將此等基材處理以產生具有增強之表面電荷之木質纖維素之方法係所需。此外，具有約3牛頓米/克或更低之濕抗張指數之經處理的基材應對造紙製程經得起檢驗。此外，其他所需特徵及特性將自隨後實施方式及隨附申請專利範圍結合附圖及此先前技術變得顯然。
提供經處理的基材及形成彼之方法。於示例性實施例中，經處理的基材包含木質纖維素及固定至該木質纖維素以形成經處理的基材之聚合物。該聚合物包含可在琥珀酸酐與琥珀酸部分之間可逆變化之琥珀酸系部分。該經處理的基材具有約3牛頓米/克或更低之濕抗張指數。
於另一實施例中，經處理的基材包含木質纖維素及固定至該木質纖維素以形成經處理的基材之聚合物。該聚合物包括聚(乙烯-共聚-馬來酸)，及該經處理的基材具有約3牛頓米/克或更低之濕抗張指數。該經處理的基材具有固定Г f值，其表示固定至該經處理的基材之聚合物的量，量測單位為聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材。該固定γ值為約0.001毫當量/克乾經處理的基材或更大。
於又一實施例中，提供一種形成經處理的基材之方法。該方法包括施覆聚合物成分至未經處理的基材上以形成聚合物基材組合。該未經處理的基材包含木質纖維素，及該聚合物成分包含具有可在琥珀酸酐與琥珀酸部分之間可逆變化之琥珀酸系部分之聚合物。藉由將聚合物基材組合加熱至約100℃或更高之固化溫度持續一段固化時間將聚合物固定至未經處理的基材上以形成經處理的基材。當經處理的基材之濕抗張指數為約3牛頓米/克或更低時，及當該經處理的基材之固定γ值為約0.001毫當量/克乾經處理的基材或更高時，終止對該聚合物基材組合之加熱。該固定γ值表示固定至該經處理的基材之該聚合物的量，量測單位為該聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材。
優先權主張
本申請案主張2022年1月13日申請之美國非臨時申請案第17/647,861號及2021年1月19日申請之美國臨時申請案第63/138,882號之權利，該等案係以引用的方式併入本文中。
下列實施方式本質上僅係示例性且不意欲限制本申請案或所述實施例之用途。此外，無意侷限於前述技術領域、先前技術、發明內容或下列實施方式中呈現之任何理論。
將纖維素未經處理的基材用具有琥珀酸部分之聚合物處理以得到可帶電之表面羧酸部分。將聚合物成分施覆至未經處理的基材，及藉由加熱將聚合物固定至木質纖維素以產生經處理的基材。在固化製程期間，經處理的基材與固定之聚合物至少部分經乾燥。將聚合物固定至木質纖維素，其中該聚合物可與酯鍵共價鍵結或物理黏附至木質纖維素使得聚合物於隨後加工中與木質纖維素保持在一起，及增加自經處理的基材製得之紙張強度。然而，經處理的纖維素基材傾向於具有高的濕抗張指數，其使乾經處理的基材之重新製漿困難。不侷限於理論，但是據推測，將聚合物固定至經處理的基材之製程條件亦用於將琥珀酸部分自琥珀酸形式轉化為琥珀酸酐形式，或使固定之聚合物交聯以在纖維-纖維接觸點處在纖維之間形成交聯網路。已發現，若控制固化製程，則聚合物可固定至木質纖維素，同時限制濕抗張指數之增加，因此避免琥珀酸形式大量轉化為琥珀酸酐形式。於各種實施例中，可利用許多不同設備構型以將聚合物固定至基材，因此已測定可量測參數以指示提供高的固定率且仍在可接受低值之濕抗張指數之固化製程中的加熱條件。此可量測參數為經處理的基材之「βγ」乘積(βГ a)，其於下列揭示內容中更充分定義。
參考圖1，未經處理的基材 10包含木質纖維素，其中木質纖維素可包括纖維素、半纖維素、木質素及其他材料。木質纖維素為植物生物量。於示例性實施例中，該未經處理的基材 10主要包含木漿，及於一些實施例中，可包含牛皮紙漿。如本文中所用，術語「主要包含」意指命名組分為基於命名材料之總重量計約50重量%或更多之命名材料。該未經處理的基材 10於示例性實施例中為用於紙生產之原料，及可自木材、棉花或其他纖維作物或已知提供適用於造紙製程之紙漿之其他材料形成。於示例性實施例中，該未經處理的基材 10可包含基於該乾未經處理的基材 10之總重量計約25至約100重量%木質纖維素。於各種實施例中，其他材料亦可存在於未經處理的基材 10中。
於示例性實施例中，將聚合物成分 12及未經處理的基材 10於聚合物施覆製程 20中組合以形成聚合物基材組合 8。於如圖2之示例性實施例中所說明之乾法製程或如圖1之示例性實施例中所說明之濕法製程中，可將聚合物成分 12施覆至未經處理的基材 10，繼續參考圖2。於乾法製程中，將有限量之聚合物成分 12添加至未經處理的基材 10中，使得水含量保持低的，諸如基於該未經處理的基材之乾重量計小於約75%水分。可利用乾法處理製程之一些實施例包含塗覆施覆製程、施膠壓榨施覆或噴霧。
於替代實施例中，於濕法製程中將聚合物成分 12添加至未經處理的基材 10中以形成聚合物基材組合 8，其中未經處理的基材 10及聚合物成分 12包含大量水。可利用濕法製程之一些示例性實施例包含紙漿乾燥機之頭箱、紙漿池、或進入流經管之紙漿物流。一般而言，在聚合物施覆製程 20期間之聚合物基材組合 8中之水的量可自基於該聚合物基材組合 8(包含存在於該聚合物基材組合 8中之任何水)之重量計約0%至約99.9%水變化。存在於聚合物基材組合 8中之水之量係不關鍵。
聚合物成分 12包含聚合物，及於各種實施例中可包含水及其他材料。於濕法製程中，未經處理的基材 10可在繼續處理之前脫水，諸如藉由過濾或離心。可將聚合物成分 12呈溶液(其中存在水)添加至未經處理的基材10中，但是於替代實施例中，亦可呈固體或高濃度聚合物添加。將聚合物基材組合 8之pH用適宜酸及/或鹼，諸如鹽酸、硫酸及/或氫氧化鈉調整。於一些實施例中，可將該(等)酸及/或鹼添加至聚合物成分 12中，或於替代實施例中，可將該(等)酸及/或鹼添加至未經處理的基材 10中或以其他方式添加至聚合物基材組合 8中。於示例性實施例中，聚合物成分 12包含基於聚合物成分 12之總重量計約2重量%聚合物，其中水為該聚合物成分之主要組分(即，超過約50重量%之聚合物成分 12)。然而，於替代實施例中，可利用聚合物成分 12中之聚合物之廣泛各種不同濃度，只要聚合物中之至少一些存在。例如，聚合物成分 12可包含約0.1至約100重量%聚合物或約0.3至約50重量%聚合物，或於各種實施例中其他濃度。亦可使用除了水之溶劑，或除了水外，諸如丙酮、乙醇、甲醇或廣泛各種其他溶劑。當存在於聚合物基材組合 8中時，該聚合物可經水解，如下更詳細解釋。
聚合物成分 12中之聚合物包含琥珀酸系部分。該琥珀酸系部分可在琥珀酸酐部分與琥珀酸部分之間可逆變化。該琥珀酸部分(通常稱作「酸」)包含彼此反應以形成酸酐之兩個羧酸部分。兩個羧酸部分藉由琥珀酸部分中之兩個原子彼此分離，其中該等兩個原子為碳原子。酸酐係呈
Figure 02_image001
之形式，及該琥珀酸部分之各羧酸部分係呈C(=O)OX之形式，其中X為氫原子或離子鍵結至C(=O)O基團之化合物，諸如氯離子、硫酸根離子、鉀離子或其他陽離子。因而，術語「琥珀酸部分」及「羧酸部分」包含酸形式，其中X為氫原子，及亦包含羧酸鹽，其中X為非氫之陽離子。該琥珀酸系部分包含可滴定羧基，其中琥珀酸酐部分或琥珀酸部分包含兩個可滴定羧基，及該羧酸部分包含一個可滴定羧基。因此，聚合物之總可滴定羧基包含(i)該琥珀酸酐部分之兩個羧基，(ii)該琥珀酸部分之兩個羧酸部分，及(iii) 該聚合物之非琥珀酸酐部分或琥珀酸部分之一部分的任何可滴定羧酸部分的加總。
於一些實施例中，該聚合物可具有約1至約100,000千道爾頓或更多之重量平均分子量。於示例性實施例中，該聚合物具有約2至約10,000千道爾頓之重量平均分子量，但是於替代實施例中，該聚合物具有約20至約100千道爾頓之重量平均分子量。然而，於替代實施例中，可利用其它重量平均分子量。
於示例性實施例中，該聚合物為自馬來酸酐或馬來酸與將與馬來酸酐或馬來酸聚合之另一化合物形成之共聚物。其它化合物可包含雙鍵，諸如烯烴，及可包含其他官能基，諸如丙烯酸、甲基丙烯酸或其他化合物。例如，該聚合物可為馬來酸酐、馬來酸或其組合與選自以下之單體之共聚物：丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、丙烯醯胺基甲基丙磺酸、二烯丙基二甲基銨鹽、丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、丙烯醯基乙基二甲胺、乙基丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、乙基丙烯醯基乙基二甲胺、甲基丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、甲基丙烯醯基乙基二甲胺、丙烯醯胺基丙基三甲基銨鹽、丙烯醯胺基丙基二甲胺、甲基丙烯醯胺基丙基三甲基銨鹽、甲基丙烯醯胺基丙基二甲胺、乙烯基甲醯胺、乙烯基胺、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-烷基丙烯醯胺、乙烯基甲醯胺、乙烯、甲基乙烯基醚、十八烯、苯乙烯、異丁烯及其混合物。
於示例性實施例中，該聚合物包括聚(乙烯-共聚-馬來酸)化合物，其中當以聚合物之名義使用時，術語「馬來酸」係指可在琥珀酸部分與琥珀酸酐部分之間可逆變化之部分。馬來酸基團可提供具有琥珀酸系部分(諸如琥珀酸酐及/或琥珀酸部分)之聚合物，及其他共聚單體亦可視情況提供聚合物上之琥珀酸部分及/或羧酸部分。於示例性實施例中，該聚合物包括聚(乙烯-共聚-馬來酸)、聚(丁二烯-共聚-馬來酸)及其組合。於替代實施例中，該聚合物包括聚(乙烯-共聚-馬來酸)。
於示例性實施例中，將該聚合物基材組合 8調整至約4之pH。於不同示例性實施例中，可將聚合物基材組合 8調整至約2至約5之pH，或約3至約4.5之pH，或約3.5至約4.5之pH。低pH (在小於約5之值下)確保琥珀酸系部分中之至少一些包含琥珀酸部分，其可幫助與木質纖維素之羥基部分之反應以形成酯鍵。於一些實施例中，聚合物基材組合 8之pH藉由調整聚合物成分 12之pH來調整，其中聚合物成分 12呈水溶液施覆。於一些實施例中，聚合物基材組合 8不含觸媒。例如，可不存在(即，可排除)之特定觸媒包括(但不限於)鹼金屬次磷酸鹽及亞磷酸鹽(即，MH 2PO 2、MH 2PO 3及M 2HPO 3)，其中M為鹼金屬；聚磷酸之鹼金屬鹽；磷酸二氫鋰；磷酸二氫鈉；磷酸二氫鉀；次磷酸鈉；二氯乙酸之鈉鹽；對甲苯磺酸；1,4-二甲胺基吡啶；1-甲基咪唑；及其組合。如本文中所用，術語「不存在」意指命名組分以基於命名組合物(即，聚合物基材組合 8)之總重量計0.01重量%或更低之濃度存在。
仍參考圖1及圖2，於固化製程 22中，將聚合物固定至未經處理的基材 10中，以形成經處理的基材 14。不侷限於理論，但是於示例性實施例中，假設聚合物之至少一些與木質纖維素形成酯鍵聯，其中聚合物之琥珀酸酐與木質纖維素之羥基反應以形成酯鍵聯。一些聚合物亦可物理固定至經處理的基材 14上而不共價鍵結。經物理固定之聚合物將不於水溶液中自經處理的基材 14洗除，甚至於攪動及浸泡兩天之時間段後。因而，物理固定至經處理的基材 14，但是可不共價鍵結之任何聚合物在隨後加工期間仍保留在經處理的基材 14上，因此聚合物之效益藉由自經處理的基材 14製備之紙顯示。不侷限於理論，但是假設基本上所有聚合物共價鍵結至經處理的基材 14，及物理固定可為不重要因素。存在之聚合物之量可表示為「添加聚合物」，其包含添加至未經處理的基材 10之聚合物之總量，及其可稱作添加γ (Г a)。「固定聚合物」(其為固定至經處理的基材 14之聚合物之量)可稱作固定γ (Г f)。固定聚合物除以添加聚合物(Г f/Г a)之量提供固化製程 22之固定率。
該固化製程 22包括向用聚合物成分 12潤濕之未經處理的基材 10施加熱。於示例性實施例中，將未經處理的基材 10及聚合物成分 12加熱至至少約100攝氏度(℃)之固化溫度 16持續一段固化時間 18。於替代實施例中，將該未經處理的基材 10及聚合物成分 12加熱至約120℃至約500℃之固化溫度 16，或約150℃至約400℃，或約180℃至約300℃之溫度。將該未經處理的基材 10及聚合物成分 12暴露於固化溫度 16持續足以將固定聚合物固定至經處理的基材 14之固化時間 18，但是其中該固化時間 18係足夠短的使得濕抗張指數保持在所需值以下，如下更充分描述。於一些實施例中，該固化製程 22可為多步固化製程 22，其涉及兩個或更多個分開加熱製程(未說明)，其中將未經處理的基材 10及聚合物成分 12於第一步驟中加熱，及然後於隨後步驟中再次再加熱。
本文中提及經處理的基材 14之「濕抗張指數」係指自經處理的基材 14形成之手抄紙之濕抗張指數，其中乾手抄紙之質量包含基於乾經處理的基材 14之重量計至少約90重量%之經處理的基材 14。如本文中所用，濕抗張指數量度經定義為手抄紙之濕抗張指數，因此呈非手抄紙之形式之經處理的基材 14之直接測量係不可接受。手抄紙可藉由各種方法形成，其中示例性方法述於以下「實例」部分中。因而，術語經處理的基材 14之「濕抗張指數」與自經處理的基材 14形成之手抄紙之濕抗張指數係可比較。
經處理的基材之βγ乘積(βГ a)可用於測定適宜固化時間 18，但是βГ a之所需值隨著未經處理的基材 10之不同類型及聚合物之不同類型變化。除了未經處理的基材 10及聚合物之類型外，固化時間 18將隨著許多其他因素，包括(但不限於)當暴露於固化溫度 16時未經處理的基材 10之厚度、於未經處理的基材 10中吸收之水的量、與未經處理的基材 10自由混合之水的量、將溫度提高至固化溫度 16之速率、所利用之設備之類型及其他變量變化。固化時間 18將受限，因為暴露越久，濕抗張指數越大，及βγ乘積越大。
示例性固化時間 18可為約30秒至約2小時，或約30秒至約1小時，或約1分鐘至約30分鐘，或約1分鐘至約15分鐘，或約1分鐘至約10分鐘。固化時間 18包含多步固化製程 22之加熱製程各者中之所有加熱時間段的加總。一旦自熱源移除，經處理的基材 14中之殘留熱可促進進一步固化，及此殘留熱應包含於用於測定βГ a之製程計算中。於適用於商業造紙製程之示例性實施例中，固化時間 18可為濕紙漿於紙漿乾燥機之乾燥器部分中之時間。可在紙漿乾燥機之乾燥器部分之前、於其中或之後將聚合物成分 12施覆至未經處理的基材 10。可調整乾燥器部分中之滯留時間及/或溫度以提供具有滿意濕抗張指數之適當固定。如下更充分描述，對應於3牛頓米/克經處理的基材之濕抗張指數的βγ乘積(βГ a3)可於實驗室中針對所需類型之紙漿及所需聚合物測定，其中βГ a3可指導乾燥器部分中之滯留時間及溫度之測定。處理製程可包含除了或代替乾燥器部分之其他技術，其中可將未經處理的基材 10暴露於紅外乾燥器、加熱烘箱，或向未經處理的基材 10及聚合物成分 12施加熱之其他技術。
不侷限於理論，但是據推測，隨著固化時間 18推移，琥珀酸系部分轉化成琥珀酸酐部分，因此較長暴露導致更多琥珀酸部分轉化成琥珀酸酐部分。亦可能的是，更長固化時間 18產生更多連接聚合物之共價鍵或其他機制。於任何事件中，當控制及在濕抗張指數增加太多(諸如至大於約3牛頓米/克之程度)之前結束固化製程 22時，所需程度之濕抗張指數產生。
固定γ (Г f)值表示固定至經處理的基材 14之聚合物之量，且量測為聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材(meq/g)。所有羧酸及酸酐係可滴定，其中當暴露於水中時，琥珀酸酐部分傾向於轉化成琥珀酸部分。酸酐於水中之壽命短，因為其快速恢復至酸，因此在滴定期間量測所有羧酸及酸酐基團，如上所提及。滴定經處理的基材 14以量測可滴定羧基，因此初始滴定包含可歸因於聚合物之可滴定羧基與可歸因於未經處理的基材 10之任何可滴定羧基組合。在開始處理製程之前量測未經處理的基材 10上之可滴定羧基之量，及將此值減去於處理製程後發現之可滴定羧基之量以測定固定至經處理的基材 14之聚合物的量，量測單位為聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材 14。可滴定羧基之毫當量可藉由電導滴定量測。可在滴定之前洗滌經處理的基材 14以移除未固定之保留於經處理的基材 14中之任何聚合物。
為將聚合物之meq/g轉化成示例性聚合物之質量，諸如聚(乙烯-共聚-馬來酸酐)(PEMA)克數/g乾紙漿，將meq/g乘以聚合物之羰基當量重量，其針對PEMA為63.05道爾頓。經處理的基材 14應具有固定於其之某個最低量之聚合物以提供所需可用羧酸基團。因此，固定γ (Г f)值應為至少約0.001 meq/g，諸如約0.001至約4 meq/g之Г f值。於替代實施例中，經處理的基材 14之Г f值為約0.001至約1 meq/g，或約0.005至約0.5 meq/g。
量測經處理的基材 14之濕抗張指數。於示例性實施例中，該濕抗張指數係利用Tappi標準濕抗張指數測試，諸如TAPPI方法T456 om-10及/或T494 om-96量測。其他濕抗張指數測試亦可用於替代實施例中，諸如TAPPI方法之修改，諸如重複數目之測試條大小之變化。於示例性實施例中，經處理的基材 14之濕抗張指數為約0至約3牛頓米/克(Nm/g)。提及經處理的基材 14之濕抗張指數意指自經處理的基材 14製備之手抄紙之濕抗張指數，如上所提及。經驗表明，若濕抗張指數為約3 Nm/g或更低，則可將經處理的基材 14重新製漿無需過多努力，但是若濕抗張指數大於約3 Nm/g，則重新製漿努力變得禁止。然而，若濕抗張指數為約2.5 Nm/g或更低，則經處理的基材 14更容易重新製漿，及若濕抗張指數為約2 Nm/g或更低，則甚至更容易重新製漿。因此，於替代實施例中，經處理的基材 14之濕抗張指數可為約0.5至約2.5 Nm/g，或約0.5至約2.2 Nm/g或更低，或約0.5至約2 Nm/g。經處理的基材 14之更容易重新製漿可導致更低造紙成本，因為針對重新製漿需要更少時間及努力。
β為已經轉化成琥珀酸酐部分之琥珀酸部分之分率，該轉化可在固化期間發生。已提出，β為在處理製程期間固化進展之良好單一量度。β值為範圍自0至1之無量綱分數值。以下於實例部分中描述估計β之方法。琥珀酸酐部分之數目除以琥珀酸系部分之總數目之實際量測係困難的。該β值已藉由本文中呈現之結果之模型估計，如下實例部分中所解釋，其中使用反應速率計算。該β值僅表示轉化成琥珀酸酐形式之琥珀酸系部分，及不包含於經處理的基材 14中存在的非琥珀酸系部分之一部分的任何羧酸部分，諸如存在在木質纖維素上或原本存在於未經處理的基材 10中之任何羧酸部分，或聚合物上之非琥珀酸系部分之一部分的任何羧酸部分。此將包含此等事項，如在聚合物上來自丙烯酸共聚物之羧酸部分。自β值之計算減去或移除經處理的基材 14中存在的非琥珀酸系部分之一部分的任何羧酸部分。
已顯示濕抗張指數與經處理的基材之βγ乘積(βГ a)相關，其中該βГ a為將β值(無單位數字)乘以Г a值之結果，其中該Г a值以meq/g量測，如上所述。此βГ a可與經處理的基材之濕強度相關，該濕強度自(i)添加聚合物之量及(ii)聚合物及經處理的基材 14固化程度之貢獻產生。本文中以濕抗張指數量測及討論經處理的基材 14之濕強度。若βГ a乘積變得太高，則濕抗張指數增長及經處理的基材 14變得難以重新製漿。於以下實例部分中量測經處理同時乾燥之紙漿之濕抗張指數，但是結果適用於經處理同時濕潤之紙漿，因此βГ a乘積指示紙漿是否可重新製漿而不管處理方法如何。固化製程 22需要熱，因此在結束固化製程 22時，經處理的基材 14經乾燥至一定程度，因為蒸發及/或煮沸除去水。以上述單位之βГ a之值可於實驗室中測定，及此可簡化固化製程 22中之變量之測定，其產生具有足夠低濕抗張指數之經處理的基材 14。
於示例性實施例中，針對呈經處理的實驗室手抄紙之形式之經處理的基材14，針對一系列固化條件測定βГ a乘積及對應於3牛頓米/克經處理的基材之濕抗張指數的βγ乘積(βГ a3)可藉由量測對應於3 Nm/g之濕抗張指數的βГ a(單位meq/g)來測定，如上所提及。因此，βГ a3預測將導致3 Nm/g之濕抗張指數的固化製程 22之條件。於替代實施例中，可針對其他所需最大濕抗張指數，諸如2 Nm/g之濕抗張指數測定替代βγ乘積。可針對紙漿及聚合物之各不同組合測定βГ a3(或替代所需濕抗張指數之任何其他βγ乘積)之實驗室測定。
強的未經處理的基材 10及高分子量聚合物之組合傾向於具有高固定率，因此限制β值之固化時間 18及固化溫度 16之控制幫助限制濕抗張指數及對應βГ a以低於所需值。固定率針對低分子量聚合物傾向於更低，因此固化時間 18及固化溫度 16之控制幫助增加固化量。βГ a乘積為平衡聚合物之不同分子量之競爭挑戰的有效方法。
提供下列實驗數據以證實本發明之細節。圖3至12中之圖應繼續參考圖1及圖2觀察。 實例
材料 。聚(乙烯-共聚-馬來酸酐) (PEMA，Mw 100至500 kDa)係重新購自Sigma-Aldrich®。ZeMac® E60 (PEMA Mw 60 kDa)係由Vertellus®，US供應。從未乾燥之經漂白之北方軟木係由®，Canada提供。TAPPI標準吸墨紙係購自Labtech Instruments™ Inc.，Canada。所有其他化學品係購自Sigma-Aldrich®。
在未經處理的基材 10之處理期間聚合物成分 12之pH之測試證實，pH對聚合物由經處理的基材 14之保留具有顯著影響。
聚酸酐水解 。將聚酸酐共聚物水解成對應聚酸。於典型水解實驗中，將1克聚(乙烯-共聚-馬來酸酐) (本文中有時稱作PEMA)粉末分散於49克(g) 1毫莫耳(mM)氯化鈉(NaCl)溶液中。本文中大多數實驗係於稀釋鹽中進行以控制離子強度。於2天後，聚(乙烯-共聚-馬來酸) (PEMAc)溶液係透明。
手抄紙製備 。製備紙漿板用於聚合物處理(75克/平方米(g/m 2))。將用從未經乾燥之經漂白之紙漿(15 g，乾質量)製備之紙漿板用去離子水稀釋至2公升(L)及於British碎解機(Labtech® Instruments Inc.，型號500-1)中碎解15,000轉。將200毫升(mL)之0.75%紙漿添加至半自動板形成器(Labtech® Instruments Inc.，型號300-1)中，其中將該紙漿用去離子水進一步稀釋至0.019%，之後脫水。在室溫(約23℃)下，將濕手抄紙在吸墨墊之間利用635千帕(kPa)之壓力壓製(Standard Auto CH Benchtop Press, Carver®, Inc., US) 5分鐘(min)。將經壓製之板放入乾燥環中以在50%相對濕度及23℃下乾燥過夜。
紙漿處理 。於典型處理實驗中，歷時約2分鐘跨乾紙漿板(約1.5 g，75 g/m 2)之表面逐滴添加3 mL之所需pH之2重量% PEMAc溶液。然後將濕紙漿板放在兩張吸墨紙之間及利用二通道使用紙漿及紙工業技術協會(Technical Association of Pulp and Paper Industry/TAPPI)-標準黃銅沙發輥(102毫米(mm)直徑及13千克(kg)質量)輥軋以移除過量聚合物成分 12。在處理之前及於壓製後將板稱重以促進計算施覆之聚合物之質量。將處理板在兩張吸墨紙之間在速度乾燥器(Labtech® Instruments Inc.)上在固化溫度 16下固化一段固化時間 18，諸如在120℃下固化10分鐘。
量測可自紙漿洗除之聚合物之量以評估仍固定至纖維之聚合物的量。具體而言，將紙漿板放入250 mL燒杯中之200 mL 1 mM NaCl溶液中。不侷限於理論，但是可能的是聚合物之羧基與酯之羥基反應以在聚合物與經處理的基材 14之間形成共價酯鍵聯。亦可將一些聚合物物理固定至經處理的基材 14，其中在聚合物與經處理的基材 14之間不存在共價化學鍵，但是聚合物可黏附或以其他方式物理連接至經處理的基材 14而無共價鍵。於利用磁性攪拌棒攪拌30分鐘後，將紙漿過濾以分離纖維及藉由電導滴定量測洗滌溶液中之聚合物含量。重複洗滌程序以確保於第二洗滌溶液中不存在聚合物。
針對固定率之洗滌 。量測可自紙漿洗除之聚合物之量以評估仍固定至纖維之聚合物的量。具體而言，將紙漿板撕成小片，將該等小片添加至250 mL燒杯中之200 mL 1 mM NaCl溶液中。於利用磁性攪拌棒攪拌30分鐘後，將紙漿過濾以分離纖維。重複洗滌程序。量測洗滌溶液之聚合物含量以基於洗滌溶液計算PEMAc黏結產率。亦藉由電導滴定直接量測纖維之PEMAc含量。假使濕強度高，將紙漿板使用NutriBullet® Baby Bullet®摻合器，接著標準碎解機(30,000轉(r))重新製漿以分離紙漿為個別纖維。
聚電解質滴定。藉由聚電解質滴定量測外部纖維表面上之固定PEMAc之量。向含於1 mM NaCl中之40 mL聚(氯化二烯丙基二甲基銨) (PDADMAC) (1.177 meq/L)中添加約0.1 g乾質量之濕經洗滌之PEMAc接枝紙漿。將懸浮液在pH 10下利用磁性攪拌棒混合30分鐘以促進PDADMAC吸附。然後將懸浮液在安裝有Whatman® 5號定性濾紙之4.7 cm布氏(Büchner)漏斗上過濾。藉由用聚乙烯基硫酸鉀(PVSK) (1 meq/L)滴定來測定濾液中之未經吸收之PDADMAC濃度。利用Mütek® PCD-03粒子電荷檢測器測定終點。減去起始纖維素基材之電荷以測定固定之PEMAc之量。
濕強度量測 。將紙樣品(1.5 cm × 14 cm)自經調理的紙張切割及然後於1 mM NaCl中浸泡5分鐘，之後測試。藉由在兩張吸墨紙之間輕微壓製來移除過量水。利用安裝有50牛頓荷重計(Instron® Corporation, Canton, MA)之Instron® 4411通用測試系統，大體上按照TAPPI方法T46 om-10及T494 om-96，量測抗張強度。十字頭速度為25毫米/分鐘(mm/min)。量測各類型之紙至少三次。
PEMAc 定量 。使用電導滴定量測溶液中及紙漿纖維上之PEMAc濃度。向濕紙漿樣品(乾質量0.2 g)中添加90 mL 4 mM NaCl溶液。藉由添加1M鹽酸(HCl)調整初始pH低於3.0。藉由使用自動滴定儀(MANTECH，臺式滴定儀型號MT-10)以0.05 mL/min之速率添加0.1M NaOH溶液上至pH 11.5。利用新鮮樣品重複滴定至少三次。由弱羧基消耗之鹼之體積係藉由穿過滴定曲線之線性部分之三條趨勢線之交叉點測定，如圖3之實例中所示。
圖4及圖5顯示固定率對處理聚合物成分 12之pH、固化溫度 16及PEMAc分子量之依賴性。H-PEMAc係指具有約100至約500千道爾頓(kDa)之分子量之高分子量聚(乙烯-共聚-馬來酸)，及L-PEMAc係指具有約60 kDa之分子量之低分子量聚(乙烯-共聚-馬來酸)。圖4顯示針對在23℃下固化大於12小時之紙漿板，與處理溶液pH及PEMAc分子量呈函數關係之處理產率。在此溫度下，不期望琥珀酸部分化學轉化為琥珀酸酐部分。物理固定為唯一操作機制。針對H-PEMAc (100至500 kDa)之固定率自pH 2至11為約50%，在pH 4下具有約70%之峰。整個實驗數據圖，以正方形數據點顯示H-PEMAc，及以圓形數據點顯示L-PEMAc。在120℃下固化約10分鐘之紙漿之對應固定率示於圖5中。注意到，高產率樣品不可重新製漿用於滴定，因此產率係基於洗滌水測量值。當處理溶液係酸性時，產率係高的且與PEMAc分子量無關，這表明化學固化。然而利用鹼性溶液，H-PEMAc產率水平由於物理固定在約0.4，然而無L-PEMAc保留在經洗滌紙漿上。
固化時間及溫度之影響 。圖6及圖7顯示固化時間 18、固化溫度 16及PEMAc分子量對經洗滌纖維之PEMAc含量之影響。圖6說明約120℃之恆定固化溫度 16，與在X軸上顯示之固化時間 18，及圖7顯示10分鐘之恆定固化時間 18與X軸上顯示之固化溫度 16。於圖6及圖7中說明H-PEMAc之固化，其中實心箱指示pH 4聚合物成分 12及開口箱指示pH 8聚合物成分 12。利用pH 4處理，大多數添加聚合物於120℃下固化10分鐘後固定，因此增加固化時間 18或固化溫度 16具有很少影響。L-PEMAc提供較H-PEMAc低得多的聚合物含量。利用L-PEMAc，物理固定係有效性低得多。
圖8顯示固化溫度 16對濕強度之影響。實心箱指示使用pH 4聚合物成分 12，及開口箱指示使用pH 8聚合物成分 12，其中固化時間 18為10分鐘，及可變固化溫度 16在X軸上顯示。濕強度隨著固化溫度 16增加。數據點旁邊之數字為對應固定率。
圖9顯示與對應固定率呈函數關係之在pH 4下處理之經固化紙漿板的濕強度。圖9中之散點不反映雜訊或實驗誤差，但是相反自使用一系列固化時間 18、固化溫度 16、PEMAc劑量及PEMAc分子量產生。如上所指定，圓形數據點係針對L-PEMAc，及正方形數據點係針對H-PEMAc。理想結果為無1之濕強度及固定率(圖9之右下角)。具有低於約2 Nm/g之WTI之紙漿板容易於標準實驗室碎解機中重新製漿，然而達到3 Nm/g之彼等需要更積極重新分散。針對高分子量H-PEMAc，除一者外所有固定率係高的。利用H-PEMA之主要挑戰為維持低WTI及因此可重新製漿性。相比之下，利用L-PEMAc，WTI係低的，然而，許多固定率係太低。聚焦於大於0.8之產率及WTI ＜ 3 Nm/g，吾人看到可獲得高產率及低濕強度。然而，圖9中之數據顯示關於添加聚合物之量、固化溫度 16或固化時間 18隻字不提。
圖9中之實驗結果揭示，固化條件的確產生高固定率及低WTI (即，良好可重新製漿性)二者。然而，於吾人處理研究中存在許多可調整參數，包括聚合物之分子量、施覆至未經處理的基材 10之聚合物之量、施覆至未經處理的基材 10之聚合物成分 12之pH、固化時間 18及固化溫度 16。不侷限於理論，但是WTI在固化期間增加之一個潛在原因為琥珀酸部分之羧酸轉化成對應琥珀酸酐之轉化。自對應琥珀酸部分之酸酐形成之程度於本文中經定義為無量綱參數β，具有範圍自1至0之值。β為已經轉化成琥珀酸酐部分之琥珀酸部分之分率，該轉化可在固化期間發生。已提出，β為在將經處理的紙漿加熱期間固化進程之良好單一量度。
在吾人固化紙漿板中不存在β之精確測量下，使用以下方程式1及2估算對應於各種固化條件之β值。自琥珀酸部分之琥珀酸酐形成為單分子一階反應。因此，β應取決於固化時間 18及固化溫度 16，但是應獨立於PEMAc (或其他聚合物)於紙漿板中之質量分率。與固化時間 18，t呈函數關係之β之速率運算式於方程式1中提供，其中 k r 為琥珀酸酐形成之速率常數。速率常數之溫度依賴性藉由方程式2中所示之阿倫尼烏斯(Arrhenius)運算式提供。為應用方程式1，可測定紙漿溫度與固化時間 18呈函數關係，因此 k r 可於方程式1中呈時間之函數關係運算。在固化期間不存在詳述溫度/時間數據下，吾人假設等熱固化且藉由方程式3評價β。所用之兩個其他假設為反應係可不逆的及水自紙漿轉運出來之速率非速率決定性。此等兩個假設係合理的，因為於實驗中，β值係低的(大多數遠小於0.2)及在基材表面上之聚合物沉積係薄的。 方程式1.
Figure 02_image003
方程式2.
Figure 02_image005
方程式3.
Figure 02_image007
針對自pH 4溶液乾燥之PEMAc膜(不存在紙漿)，所用之活化能為E a= 50 kJ/mol，及指前因子為A = 1.24 x 10 3s 1。PEMA之活化能之公開值為56 kJ/mol及針對聚(乙烯基甲基醚-交替-馬來酸酐)為78.7 kJ/mol。β為描述固化程度之可用參數，因為其包含固化時間 18及固化溫度 16二者。然而，於吾人實驗數據中，β為酸酐形成動力學之估算，如與酸酐形成動力學之實際測量相反。期望經PEMAc處理之紙漿板之濕抗張指數將隨著施覆之聚合物含量、固定γ (以meq/g量測)、應用之γ及固化程度β之乘積增加。
圖10為顯示實驗經H-PEMAc處理的紙漿濕抗張指數與βγ乘積呈函數關係的log/log圖。基於添加聚合物測定應用之γ (Г a)值，如與固定聚合物相反，及藉由將實驗固化時間 18及固化溫度 16應用於以上所示之方程式3來獲得β值。開口箱對應於利用極高劑量之施覆聚合物之實驗，其中Г a係＞ 0.4 meg/g或等效地＞ 25 kg之添加PEMA/公噸乾紙漿。密閉箱對應於其中Г a值小於或等於0.4 meg/g之實驗。圖10中與數據點擬合之虛直線表明濕抗張指數與βγ乘積之間之冪律關係。藉由以下方程式4計算經驗擬合線，其中WTI代表濕抗張指數，其中b = 0.6，且a = 70 Nm/g。圖10中之水平線表示WTI = 3 Nm/g的情況。大多數高劑量結果(即，開口箱)落在冪律線以下。圖10中之冪律線擬合在固定率極高且Г ＜ 0.4 meq/g之條件下之濕抗張指數相對於βγ乘積。圖10產生對應於3 Nm/g之濕抗張指數的βГ a3= 0.052 meq/g，其對應於3 Nm/g水平線與冪律曲線之交叉點。此βГ a3值可用作選擇較大規模處理場景中之固化條件之設計工具。對應βГ a2值為0.0027 meq/g，其反映更保守設計目標，其中βГ a2表示對應於2 Nm/g之濕抗張指數之βГ a值。 方程式4.
Figure 02_image009
參考圖11，其比較三種情況之濕抗張指數相對於βГ a：利用高分子聚合物之強紙漿(接近於Y-軸之虛線，經漂白之軟木漿+ H-PEMA)、利用較低分子量聚合物之強紙漿(圓，經漂白之軟木漿+ L-PEMA)及利用高分子量聚合物之較弱紙漿(菱形，經漂白之硬木漿+ H-PEMA)。所有三種組合顯示冪律行為，各具有0.6之斜率。然而，較弱組合向右偏移，提供更高βГ a2及βГ a3值。已提出，進行實驗室手抄紙研究以針對聚合物與基材之各新穎組合產生對應於圖10及圖11之圖，因此可針對特定聚合物與基材組合測定βГ a2及/或βГ a3值。下表概述圖11之此等值。 表1
聚合物 紙漿 a (Nm/g) b βГ 2 (meq/g) βГ 3 (meq/g)
H-PEMAc 軟木 70 0.6 0.0027 0.0052
L-PEMAc 軟木 45 0.6 0.0056 0.011
H-PEMAc 硬木 30 0.6 0.011 0.022
方程式4之冪律係數及對應可重新製漿性限制給定濕抗張指數= 2 Nm/g之βГ a2及針對自圖11中繪製之冪律線提取之3 Nm/g之βГ a3。
雖然本發明已關於其特定實施例進行描述，但是顯然許多其他形式及修改將對熟習此項技術者明顯。本申請案中所述之製程及產品一般應解釋為涵蓋於本發明之真正範圍內之所有此等明顯形式及修改。
8:聚合物基材組合 10:未經處理的基材 12:聚合物成分 14:經處理的基材 16:固化溫度 18:固化時間 20:聚合物施覆製程 22:固化製程
下文中將結合下列繪圖描述本發明，其中類似數字表示類似元件，及：
圖1及圖2為用於製造經處理的基材之方法及經處理的基材之不同實施例的示意圖；及
圖3至圖11為顯示會影響本發明之結果之各種態樣及因素之實驗結果的圖表。
8:聚合物基材組合
10:未經處理的基材
12:聚合物成分
14:經處理的基材
16:固化溫度
18:固化時間
20:聚合物施覆製程
22:固化製程

Claims (10)

  1. 一種經處理的基材，其包含： 木質纖維素； 固定至該木質纖維素以形成該經處理的基材之聚合物，其中該聚合物包含可在琥珀酸酐部分與琥珀酸部分之間可逆變化之琥珀酸系部分，其中該經處理的基材具有約3牛頓米/克或更低之濕抗張指數。
  2. 如請求項1之經處理的基材，其中： 該聚合物包括馬來酸酐、馬來酸或其組合與選自由以下組成之群之單體之共聚物：丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯磺酸、乙烯基磺酸、丙烯醯胺基甲基丙磺酸、二烯丙基二甲基銨鹽、丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、丙烯醯基乙基二甲胺、乙基丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、乙基丙烯醯基乙基二甲胺、甲基丙烯醯基乙基三甲基銨鹽、甲基丙烯醯基乙基二甲胺、丙烯醯胺基丙基三甲基銨鹽、丙烯醯胺基丙基二甲胺、甲基丙烯醯胺基丙基三甲基銨鹽、甲基丙烯醯胺基丙基二甲胺、乙烯基甲醯胺、乙烯基胺、丙烯醯胺、甲基丙烯醯胺、N-烷基丙烯醯胺、乙烯基甲醯胺、乙烯、甲基乙烯基醚、十八烯、苯乙烯、異丁烯及其混合物。
  3. 如請求項1之經處理的基材，其中： 該聚合物選自聚(乙烯-共聚-馬來酸)、聚(丁二烯-共聚-馬來酸)及其組合。
  4. 如請求項1之經處理的基材，其中該聚合物為自馬來酸或馬來酸酐形成之均聚物。
  5. 如請求項1至4中任一項之經處理的基材，其中： 固定γ (Г f)值表示固定至該經處理的基材之該聚合物的量，量測單位為該聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材，且其中該Г f值為至少約0.001毫當量/克乾經處理的基材。
  6. 如請求項1至4中任一項之經處理的基材，其中： 該經處理的基材包含木漿。
  7. 如請求項1至4中任一項之經處理的基材，其中： 該經處理的基材包含牛皮紙漿。
  8. 如請求項1至4中任一項之經處理的基材，其中該聚合物具有約2至約10,000千道爾頓之重量平均分子量。
  9. 如請求項1至4中任一項之經處理的基材，其中該經處理的基材之濕抗張指數為約2牛頓米/克或更低。
  10. 一種形成經處理的基材之方法，該方法包括下列步驟： 將聚合物成分施覆至未經處理的基材上以形成聚合物基材組合，其中該未經處理的基材包含木質纖維素，該聚合物成分包含聚合物，且其中該聚合物包含可在琥珀酸酐部分與琥珀酸部分之間可逆變化之琥珀酸系部分； 藉由將該聚合物基材組合加熱至約100攝氏度或更高之固化溫度持續一段固化時間將該聚合物固定至該未經處理之基材上以形成該經處理的基材；及 當該經處理的基材之濕抗張指數為約3牛頓米/克或更低時，及當該經處理的基材之固定γ (Г f)值為約0.001毫當量/克乾經處理的基材或更高時，終止對該聚合物基材組合之該加熱，其中該Г f值表示固定至該經處理的基材之該聚合物的量，量測單位為該聚合物之可滴定羧基之毫當量/克乾經處理的基材。
TW111102152A 2021-01-19 2022-01-19 經處理的基材及製造彼之方法 TW202237941A (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202163138882P 2021-01-19 2021-01-19
US63/138,882 2021-01-19
US17/647,861 2022-01-13
US17/647,861 US20220228320A1 (en) 2021-01-19 2022-01-13 Treated substrates and methods of producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202237941A true TW202237941A (zh) 2022-10-01

Family

ID=82406084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111102152A TW202237941A (zh) 2021-01-19 2022-01-19 經處理的基材及製造彼之方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20220228320A1 (zh)
EP (1) EP4281265A1 (zh)
KR (1) KR20230133333A (zh)
CN (1) CN116963886A (zh)
AU (1) AU2022211065A1 (zh)
BR (1) BR112023014534A2 (zh)
CA (1) CA3205615A1 (zh)
CL (1) CL2023002102A1 (zh)
TW (1) TW202237941A (zh)
WO (1) WO2022159931A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220228320A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 Solenis Technologies, L.P. Treated substrates and methods of producing the same

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3855299A (en) * 1973-06-11 1974-12-17 Grace W R & Co Water soluble reaction product of epihalohydrin and alkylamines
US4210489A (en) * 1978-06-21 1980-07-01 W. R. Grace & Co. Method of imparting wet strength to paper products
CA2390583A1 (en) * 1999-11-19 2001-05-25 Akzo Nobel N.V. Wet strength agent and method for production thereof
US20020096281A1 (en) * 1999-11-19 2002-07-25 Hans Wallenius Wet-strong tissue paper
AUPQ544900A0 (en) * 2000-02-04 2000-02-24 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Treatment of cellulosic material
US7214633B2 (en) * 2001-12-18 2007-05-08 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Polyvinylamine treatments to improve dyeing of cellulosic materials
US6824650B2 (en) * 2001-12-18 2004-11-30 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Fibrous materials treated with a polyvinylamine polymer
US20040118540A1 (en) * 2002-12-20 2004-06-24 Kimberly-Clark Worlwide, Inc. Bicomponent strengtheninig system for paper
US9169364B2 (en) * 2006-06-16 2015-10-27 Georgia-Pacific Chemicals Llc Binder compositions and methods for making and using same
US8118976B2 (en) * 2007-05-23 2012-02-21 Akzo Nobel N.V. Process for the production of a cellulosic product
EP2100972A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-16 BIOeCON International Holding N.V. Process for converting polysaccharides in a molten salt hydrate
BRPI1015073A2 (pt) * 2009-05-27 2016-04-19 Swetree Technologies Ab polímero feito de um polímero funcionalizado de amina primária e hemicelulose.
CA2786466C (en) * 2010-02-04 2018-09-18 Hercules Incorporated Adhesive compositions
KR102174033B1 (ko) * 2016-04-05 2020-11-05 파이버린 테크놀로지스 리미티드 종이 및 판지 제품
US20220228320A1 (en) * 2021-01-19 2022-07-21 Solenis Technologies, L.P. Treated substrates and methods of producing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US20220228320A1 (en) 2022-07-21
EP4281265A1 (en) 2023-11-29
AU2022211065A1 (en) 2023-08-10
CA3205615A1 (en) 2022-07-28
CL2023002102A1 (es) 2024-02-02
BR112023014534A2 (pt) 2023-10-03
KR20230133333A (ko) 2023-09-19
CN116963886A (zh) 2023-10-27
WO2022159931A1 (en) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4431481A (en) Modified cellulosic fibers and method for preparation thereof
JP6616400B2 (ja) 紙力剤、その使用方法及び紙の強度特性を高める方法
CA2020566C (en) Absorbent paper comprising polymer-modified fibrous pulps and wet-laying process for the production thereof
AU2017223287B2 (en) Glyoxalated polyacrylamide terpolymer, base copolymer thereof, compositions containing same, uses in papermaking and products thereof
CA2719165C (en) Sheet-formed fibrous material with improved strength property
Horvath et al. On the indirect polyelectrolyte titration of cellulosic fibers. Conditions for charge stoichiometry and comparison with ESCA
EP0440472A1 (en) High bulking resilient fibers through cross linking of wood pulp fibers with polycarboxylic acids
WO2000039389A1 (en) Carboxylated cellulosic fibers
Marais et al. The use of polymeric amines to enhance the mechanical properties of lignocellulosic fibrous networks
SE1550654A1 (sv) Process for the production of paper or paperboard, paper or paperboard product obtained and uses thereof
US4908097A (en) Modified cellulosic fibers
TW202237941A (zh) 經處理的基材及製造彼之方法
Zhang et al. High-yield grafting of carboxylated polymers to wood pulp fibers
Laine et al. Studies on topochemical modification of cellulosic fibres: Part 3. The effect of carboxymethyl cellulose attachment on wet-strength development by alkaline-curing polyamide-amine epichlorohydrin resins
CA2384794C (en) Non-ionic plasticizer additives for wood pulps and absorbent cores
SE1550655A1 (en) Use of a paper or paperboard product as a middle layer in a paperboard
Zhang et al. Carboxylated bleached kraft pulp from maleic anhydride copolymers
CA1148688A (en) Process for the elimination of conventional surface sizing of paper
Korhonen et al. Strengthening wood fiber networks by adsorption of complexes of chitosan with dialdehyde starch
Horvath Appropriate conditions for polyelectrolyte titration to determine the charge of cellulosic fibers
Zhao et al. Effect of saturation adsorption of paper strength additives on the performance of paper
CN114651099A (zh) 生产包括化学改性的纤维素纤维的片材的方法
Zhang Grafted Pulp
BR102012023997A2 (pt) Processo para producao de polpas de celulose modificadas, polpa de celulose então obtida e uso de biopolímero para produção de polpas de celulose