專利名稱：對(duì)纖維材料進(jìn)行外部施膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)纖維材料，特別是纖維素材料如紙張進(jìn)行外部施膠。外部施膠劑為烯屬不飽和單體和烯屬不飽和羧酸共聚單體的共聚體。
施膠是使纖維材料如纖維素材料(例如紙張)和紡織材料(例如織物)具有耐液體滲透性的過程。施膠可以由內(nèi)部施膠法，外部施膠法或通常是這二者的組合完成。
內(nèi)部施膠和外部施膠方法在許多方面很不相同。許多已知作為內(nèi)部施膠有效的材料作為外部施膠劑通常并不有效，反之亦然。內(nèi)部施膠是一種施膠在形成纖維材料之前開始的方法。這通常通過直接將內(nèi)部施膠劑與助留劑一起加入纖維淤漿中以將施膠劑沉淀在纖維上而進(jìn)行。內(nèi)部施膠劑通常呈疏水性，即施膠劑的非極性部分朝向纖維表面，形成保護(hù)層，其中在將纖維制成成品纖維制品如紙張和織物時(shí)阻礙液體的滲透。參見Biermann，C.J.的《制漿和造紙的重要成分》(Essentials ofPulping and Papermaking)，Academic Press，Inc.，1993，p.197。
外部施膠(也稱作表面施膠、槽法施膠或壓光機(jī)施膠)與內(nèi)部施膠的明顯不同在于外部施膠劑在無助留劑存在下施于已形成的纖維制品的一個(gè)或兩個(gè)表面上。因外部施膠由不同于內(nèi)部施膠的機(jī)理完成，某些疏水性材料以及非疏水性材料如淀粉可有效用作外部施膠劑。內(nèi)部施膠在紙張或織物的整個(gè)三維基體中發(fā)生在纖維的很多部分且通常涉及對(duì)纖維表面能的改變，而外部施膠在外部施膠劑施于制成的纖維制品表面時(shí)發(fā)生，此時(shí)外部施膠劑或者填充各纖維間的毛細(xì)管和空隙或者用來改變最靠近表面的纖維而不是整個(gè)基體中所有纖維的表面能，使液體滲透更為困難。參見Biermann，第197頁。由于要求填充表面毛細(xì)管，外部施膠劑的表面張力或表面能對(duì)于纖維制品的成功外部施膠是一個(gè)重要因素。
烯屬不飽和單體和烯屬不飽和羧酸共聚單體的共聚體在以前一直用于紙張的內(nèi)部施膠。例如參見美國專利3,872,039；3,899,389和4,181,566。但是迄今為止，這類共聚體一直未被用作外部施膠劑。也就是說，Vaughn等人的這些公開教導(dǎo)使用這些共聚體作為內(nèi)部施膠劑。
對(duì)于紙張的內(nèi)部施膠，Vaughn等人在美國專利3,872,039；3,899,389和4,181,566中描述了乙烯和烯屬不飽和羧酸共聚單體的氨化共聚物與陽離子助留劑的組合。Vaughn等人所公開的內(nèi)部施膠體系的優(yōu)點(diǎn)據(jù)說是它們?cè)谠旒埐僮髦兴玫膒H條件的整個(gè)范圍內(nèi)的有用性。對(duì)于這些體系，Vaughn等人教導(dǎo)將施膠劑和助留劑加入常規(guī)造紙過程中的順序并不重要，但Vaughn等人優(yōu)選在加入助留劑之前引入施膠劑。
Rowland等人在美國專利5,206,279和5,387,635中公開了乙烯和烯屬不飽和羧酸共聚單體的共聚體的含水分散液。Rowland等人描述了兩種堿的組合，一種作為弱陽離子，另一種作為強(qiáng)陽離子。Rowland等人教導(dǎo)這種組合允許制備具有較低羧酸濃度(例如低于15wt％的丙烯酸含量)的共聚體的穩(wěn)定分散液。然而，Rowland等人并未公開他們的分散液可用作纖維材料的外部施膠劑。
盡管已有許多已知的施膠體系和所謂的溶液，但仍然需要一種能提供改進(jìn)的施膠性能，即按TAPPI方法T530pm-89測(cè)得的較高HerculesSize Test(HST)值的外部施膠體系。較高HST值表現(xiàn)為改進(jìn)的疏水性和耐液體滲透性。
為達(dá)到這些目的，本發(fā)明的發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)一種對(duì)纖維材料和制品進(jìn)行外部施膠的新方法。該方法包括將烯屬不飽和單體和烯屬不飽和羧酸的共聚體的堿性含水分散液在纖維材料已制成其最終形式之后施于纖維材料上。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，堿性含水分散液以受控的低粘度制備以提供具有較高粘度的含淀粉的稀溶液。
本發(fā)明方法特別適于紙張和紙制品的外部施膠。此外，除提供改進(jìn)的外部施膠外，本發(fā)明方法為纖維制品提供改進(jìn)的粘合強(qiáng)度和改進(jìn)的可印性。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)是現(xiàn)有的加工廠和工廠能使用相同或相似的堿性含水分散液來進(jìn)行外部施膠和內(nèi)部施膠，從而無需購買、接收、貯存和使用不同的物質(zhì)來進(jìn)行內(nèi)部施膠和外部施膠。本發(fā)明方法所提供的另一優(yōu)點(diǎn)是使用穩(wěn)定且不要求使用表面活性劑的堿性含水分散液。
本文所用術(shù)語“外部施膠”是指一種施膠方法，其中施膠用材料與制成的纖維材料成品在能有效對(duì)纖維材料進(jìn)行施膠的條件下接觸，即將施膠劑沉積在纖維材料上并增加纖維材料的疏水性，該疏水性由Hercules Size Test，TAPPI方法T 530pm-89以秒測(cè)定。因此，術(shù)語“外部施膠”在這里以上位概念使用且本身包括諸如“表面施膠”、“槽法施膠”、“壓光機(jī)施膠”等術(shù)語。
本文所用術(shù)語“可水分散的”是指能在不存在表面活性劑情況下以穩(wěn)定的含水膠體分散液形式存在的材料。
本文所用術(shù)語“烯屬不飽和單體”是指含有可在游離基加聚的通常條件下聚合形成具有聚乙烯主鏈的水不溶性均聚物的端部雙鍵的任何水不混溶性單體。
本文所用術(shù)語“烯屬不飽和羧酸共聚單體”是指含有α-β不飽和度和羧酸基團(tuán)且能通過烯屬不飽和基團(tuán)與烯屬不飽和單體游離基加成共聚的共聚單體。
本文所用術(shù)語“共聚體”是指由至少兩種不同類型的單體聚合或共聚制備的聚合物。上位術(shù)語“共聚體”包括術(shù)語“共聚物”和術(shù)語“三元共聚物”。術(shù)語“共聚物”通常是指由兩種不同單體制備的聚合物，如乙烯-丙烯酸(EAA)共聚物。相反，術(shù)語“三元共聚物”通常是指由三種不同單體制備的聚合物，如乙烯-丙烯酸-乙酸乙烯酯(EAA/VA)三元共聚物。
本文所用術(shù)語“稀溶液”是指其中在較高固體濃度下制備分散液，然后通過加入水稀釋成顯著較低固體濃度的外部施膠溶液。本發(fā)明方法中所用稀溶液是至少一種堿性含水分散液與至少一種淀粉的混合物。通常，該稀溶液的總分散液/淀粉固體濃度低于約20wt％。
對(duì)纖維材料的施膠量可由所施加的堿性含水分散液量控制。通常，堿性含水分散液的施加量為0.1-50磅/噸纖維材料，優(yōu)選1-25磅/噸纖維材料。
所要求的施膠量或所需HST值取決于具體的最終應(yīng)用要求。例如，精密印刷和書寫級(jí)的紙通常要求HST值約為50秒，而拒水性外衣可能要求顯著更高的HST值。也就是說，HST值越高，疏水性和耐水性越好。因此，若改進(jìn)的疏水性為主要的性能要求，則本發(fā)明方法提供的HST值大于45，優(yōu)選大于約100，更優(yōu)選大于約200，最優(yōu)選大于約500。
另外，在本發(fā)明方法中，堿性含水分散液和稀溶液在較溫和的裝料量下提供改進(jìn)的疏水性，即相對(duì)于常用的外部施膠劑如苯乙烯-馬來酐(SMA)體系而言，較高HST值無需過量施膠。
適用于實(shí)施本發(fā)明的外部施膠劑是烯屬不飽和單體和至少一種烯屬不飽和羧酸共聚單體的共聚體。這些共聚體通常為固體或半固體，通常呈顆粒形式，且水可分散。
表面施膠劑通常為固體、堿不溶性和水不溶性熱塑性加聚物，為含水膠體分散液形式。該共聚體的烯屬不飽和羧酸共聚單體基團(tuán)應(yīng)用氨、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物或其混合物中和以形成活性鹽基團(tuán)。這通常通過將共聚體分散在上述堿或其混合物的水溶液中以形成該共聚體的堿性含水分散液而完成。然而，應(yīng)理解的是活性鹽形式的烯屬不飽和羧酸可與烯屬不飽和單體共聚，以制備具有活性鹽基團(tuán)的適當(dāng)共聚體。在任何情況下，所形成的活性鹽基團(tuán)在共聚體上的存在通常應(yīng)在其整個(gè)大分子上以使各大分子含有最小數(shù)目的活性鹽基團(tuán)，這一最小數(shù)目足以使該聚合物具有如前所述的水分散性。在大分子中可以存在的最大數(shù)目的已轉(zhuǎn)化為活性鹽基團(tuán)的酸基團(tuán)由該分子應(yīng)基本上水不可溶這一要求決定。通常來說，這類共聚體含有約1-99wt％的酸共聚單體，優(yōu)選的共聚體含有約6-40wt％的酸共聚單體，尤其優(yōu)選的共聚體含有約10-25wt％的共聚單體。
示例性優(yōu)選共聚體為一種或多種具有3-8個(gè)碳原子的可聚合烯屬不飽和羧酸和一種或多種烯屬不飽和烴類單體的混合物共聚合得到的無規(guī)聚合物產(chǎn)品，所述羧酸包括酐和烷基酯及半酯在內(nèi)，如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸和酐、衣康酸、富馬酸、巴豆酸以及檸康酸和酐、馬來酸單甲酯、馬來酸單乙酯，所述烴類單體如脂族α-烯烴單體，例如乙烯、丙烯、丁烯-1和異丁烯；共軛二烯烴，例如丁二烯和異戊二烯；以及單亞乙烯基芳族碳環(huán)單體，例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲苯和叔丁基苯乙烯。
此外，其他不完全為烴類的烯屬不飽和單體可以與上述羧酸共聚單體共聚合。不完全為烴類的合適單體實(shí)例包括但不限于烯屬不飽和羧酸的酯類，如丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸異丁酯和富馬酸甲酯；不可聚合羧酸的不飽和酯，如乙酸乙烯酯，丙酸乙烯酯和苯甲酸乙烯酯；乙烯基鹵如氯乙烯和偏二氯乙烯；乙烯基醚；烯屬不飽和酰胺和腈類如丙烯酰胺，丙烯腈，甲基丙烯腈和富馬腈(fumaronitrile)。應(yīng)理解的是上述合適單體可以與優(yōu)選的烴類單體和羧酸共聚單體共聚合，其比例應(yīng)提供水不溶性和堿不溶性共聚體。優(yōu)選的共聚體包括約70-90wt％乙烯、約10-20wt％一種或多種烯屬不飽和羧酸如丙烯酸和甲基丙烯酸(未中和或中和成活性鹽形式)和約0-20wt％另一種上述烯屬不飽和單體如丙烯腈、丙烯酸乙酯和乙酸乙烯酯的共聚體。上述共聚體可以根據(jù)美國專利3，436,363；3，520,861；4,599,392和4,988,781的方法和程序制備。
其他合適的共聚體可由預(yù)制的非酸聚合物制得，然后在其上進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。例如，可以通過將諸如丙烯酸或馬來酸的單體接枝到聚合物基質(zhì)如聚乙烯上而提供羧酸基團(tuán)。另外，含有羧酸酐、酯、酰胺、酰鹵和腈基的共聚體可以水解成羧酸基團(tuán)，然后中和形成羧酸的活化鹽形式。
通常，由含有較低羧酸共聚單體濃度的共聚體制得的分散液提供了較好的外部施膠。也就是說，例如含有15wt％丙烯酸的乙烯-丙烯酸(EAA)分散液通常提供比含有20wt％丙烯酸的乙烯-丙烯酸(EAA)分散液高的HST值，后一分散液在相同固體百分含量下使用相同方法和程序制備以及以相同濃度稀釋和加入纖維材料中。上述用于本發(fā)明的共聚體的含水分散液可以使用胺類(例如氨和單乙醇胺)、堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物或其混合物。該共聚體在氨水中以中和羧酸基團(tuán)的分散液可根據(jù)美國專利3,389,109；3,872,039；3,899,389和4,181,566制備。堿金屬氫氧化物、堿土金屬氫氧化物以及與胺的混合物(即混合堿分散液)的分散液可以適當(dāng)根據(jù)美國專利5,206,279和5,387,635的方法和程序制備。
對(duì)于用于制備可用于本發(fā)明的分散液的陽離子，鉀或鈉與氨的混合堿體系提供比鉀分散液更高的HST值。另外，鉀分散液通常提供比氨分散液更高的HST值。還有，鉀分散液提供比混合堿或氨分散液更好的印刷質(zhì)量，而氨分散液提供更好的色粉粘附。然而，優(yōu)選混合堿分散液，尤其在較低共聚體共聚單體濃度下(例如≤15wt％)。
有效的外部施膠結(jié)果也可對(duì)原纖維源以及100％循環(huán)纖維的紙獲得。此外，外部施膠有效性與分散液施膠劑的施用方法無關(guān)。例如，對(duì)連續(xù)和間歇施膠操作均獲得有效的施膠。
堿性含水共聚體分散液應(yīng)含有一定量的固體共聚體以使纖維材料在施用該分散液后施膠。該量隨具體所用的共聚體以及如上所述的具體最終應(yīng)用而變。然而，與典型的內(nèi)部施膠方法不一樣，在本發(fā)明方法中，所有施于或?qū)肜w維材料中的共聚體將保留在纖維制品的表面上和/或毛細(xì)管和空隙中。
對(duì)于在本發(fā)明中應(yīng)用，該分散液的固體濃度可以高至50wt％共聚體，低至1wt％共聚體。然而，該分散液或稀溶液的固體濃度不應(yīng)高至使其太粘而不能有效或充分施用。
所得施膠度由施于纖維材料上的分散液中的固體共聚體量控制。也就是說，所施加的固體共聚體量越大，施膠度越大。相應(yīng)地，所施加的固體共聚體量越少，施膠度越小。因此，盡管可以使用其他方法來控制施膠度，但最方便的方法是調(diào)節(jié)分散液中的共聚體濃度和/或?qū)嶋H施于纖維材料上的分散液總量。
然而令人驚奇的是，最初制備分散液時(shí)的固體濃度影響稀溶液的施膠能力，盡管稀溶液的最終固體總濃度相同。也就是說，本發(fā)明的發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，以較高百分固體濃度制備且以稀溶液使用的分散液在所有其他方面相同的情況下產(chǎn)生較低的HST值。具體而言，本發(fā)明的發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)，對(duì)于相同陽離子和相同共聚體的共聚單體濃度而言，20％固體的分散液提供的HST值比35％固體的分散液高至少約50％。這一發(fā)現(xiàn)是令人吃驚的且未曾預(yù)料到，因?yàn)楸绢I(lǐng)域熟練人員不能預(yù)料到施用的固體濃度不變時(shí)起始的分散液固體濃度會(huì)影響施膠性能。
因此，優(yōu)選用于本發(fā)明的堿性含水分散液的共聚體固體濃度低于35wt％，更優(yōu)選等于或低于25wt％，最優(yōu)選等于或低于20wt％。
另外驚人的是，本發(fā)明的發(fā)明人業(yè)已發(fā)現(xiàn)較高粘度的稀溶液由最初以較低粘度制備的分散液得到且較高粘度的稀溶液得到較高的HST值。還發(fā)現(xiàn)這與在用于稀溶液之前用去離子水還是用普通的自來水蒸煮淀粉無關(guān)。因此，除使用以較低百分固體濃度(例如低于35％)制備的分散液以獲得改進(jìn)的外部施膠外(或作為其替換方案)，堿性含水分散液本身可以在較低粘度下制備以改進(jìn)疏水性和耐液體滲透性。
可以使用任何已知方法或技術(shù)來使堿性含水分散液具有較低的初始粘度，這些方法或技術(shù)包括但不限于改變用于制備分散液的共聚體的已知方法和程序。作為用于本發(fā)明的另一適用技術(shù)，已知在蒸煮過程中使用較高剪切攪拌或在分散液制備過程中使用攪拌提供降低的分散液粘度。
因此，在本發(fā)明的具體實(shí)施方案中，堿性含水分散液在23℃下具有較低的初始粘度，優(yōu)選低于約700厘泊，更優(yōu)選低于約500厘泊，最優(yōu)選低于約300厘泊，使用裝有#3錠子的RVTD型Brookfield粘度計(jì)在23℃下以20rpm測(cè)量。
用于本發(fā)明方法的稀溶液含有1-30wt％堿性含水分散液，優(yōu)選5-20wt％堿性含水分散液且濃度為1-20wt％總固體，優(yōu)選2-15wt％總固體。分散液/淀粉稀溶液通常具有的粘度大于約50，然而在本發(fā)明方法的優(yōu)選實(shí)施方案中，該稀溶液在23℃下具有較高粘度，優(yōu)選大于150厘泊，更優(yōu)選大于175厘泊，最優(yōu)選大于200厘泊，使用裝有#3錠子的RVTD型Brookfield粘度計(jì)在23℃下以20rpm測(cè)定。
在將堿性含水分散液或稀溶液施于纖維制品上之前，優(yōu)選該制品基本干燥?；靖稍锸侵咐w維制品的水含量低于約10％，優(yōu)選低于約6％?？梢允褂帽绢I(lǐng)域已知的常規(guī)干燥機(jī)如蒸汽圓筒烘燥機(jī)、電熱罐或紅外干燥器來改進(jìn)對(duì)紙張的干燥。
堿性含水分散液或稀溶液可以由任何足以將共聚體施于制品上的方法施于纖維制品上。例如，纖維制品可以浸入或泡于分散液或稀溶液中足夠長的時(shí)間，以使共聚體施于制品上。分散液或稀溶液也可噴于纖維制品上或輥壓于纖維制品上。可以使用本領(lǐng)域眾知的常用設(shè)備來施用分散液或稀溶液。這類設(shè)備如輥式涂布機(jī)、氣刀和刮刀涂布機(jī)。一種合適的設(shè)備是施膠機(jī)，它具有一個(gè)在充滿分散液或稀溶液的盤中旋轉(zhuǎn)且吸取分散液或稀溶液的下部托輥。隨著制品在該輥上的滾動(dòng)，分散液或稀溶液施于纖維制品上。
可以將添加劑加于纖維材料中以改變纖維制品的最終性能，例如增加強(qiáng)度，只要添加劑不使申請(qǐng)人所發(fā)現(xiàn)的施膠效果失效。這類添加劑可以包括淀粉、消泡劑、染料、抗靜電劑、增白劑、填料等。合適的添加劑可以直接加入分散液或稀溶液中或者也可以在施用分散液或稀溶液之前、之中或之后施于纖維材料中。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將淀粉加入外部施膠劑中，優(yōu)選的淀粉是乙基化和陽離子淀粉。優(yōu)選淀粉的實(shí)例包括但不限于乙基化玉米淀粉(A.E.Staley Manufacturing CO.以Ethlex 2025提供，PenfordProducts CO.以PG 280提供)，National Starch and Chemical CO.以CatoSize 270提供的陽離子玉米淀粉以及季銨陽離子淀粉，如從A.E.Staley Manufacturing Company購得的Stalock 400和從Avebe Ltd.(Sweden)購得的Solvatose N。其他可用于本發(fā)明的陽離子淀粉包括伯、仲和叔胺陽離子淀粉衍生物和其他陽離子性氮取代的淀粉衍生物以及陽離子锍和鏻淀粉衍生物。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到淀粉和淀粉衍生物應(yīng)以凝膠使用；因而要求使用前進(jìn)行預(yù)蒸煮(例如90-95℃下1小時(shí))，但有些淀粉市購時(shí)已凝膠化。
分散液施于纖維材料上之后，使纖維材料在室溫條件下干燥。另外，可以在干燥機(jī)中干燥施膠的纖維材料。典型的是，在使用前將纖維材料干燥至低于約6％水分含量。
實(shí)施例1使1加侖Parr反應(yīng)器的構(gòu)造允許分散液在100℃以上的溫度和增加的壓力下制備。將一定量的能提供35％固體分散液的乙烯-丙烯酸共聚物EAA(購自The Dow Chemical Company的PRIMACORTM5990，丙烯酸含量為20wt％，熔融指數(shù)為1300g/10min，按ASTM D-1238條件190℃/2.16kg測(cè)定)在攪拌下加入反應(yīng)器中0.42摩爾比的氫氧化銨水溶液(NH4OH)中。攪拌由具有兩個(gè)6葉片葉輪(各葉片傾斜45°)的磁偶攪拌器提供，該攪拌器設(shè)定為300rpm。WatlowTM溫控器將反應(yīng)器溫度在2小時(shí)內(nèi)由室溫升至120℃，然后冷卻反應(yīng)器至室溫。為了證實(shí)反應(yīng)器整體在操作過程中未受損，將該系統(tǒng)在操作開始時(shí)以20psig氮?dú)饧訅?。在操作完成后，檢查反應(yīng)器壓力以證實(shí)它已返回原始設(shè)定值。然后將所得到的35％固體的EAA分散液稀釋至6％固體用于外部施膠。
用施膠機(jī)將上面的6％固體的EAA分散液以15磅固體EAA/噸紙的量施于紙上，該紙的初始HST值根據(jù)TAPPI方法T 530pm-89在85％反射度下為33秒。在施用EAA并干燥之后根據(jù)TAPPI方法T 530pm-89，該紙的最終HST值在85％反射度下為707秒。實(shí)施例2將實(shí)施例1所用的相同6％固體EAA分散液用施膠機(jī)施于紙上，該紙的初始HST值根據(jù)TAPPI方法T 530pm-89在85％反射度下為33秒，但固體EAA的施用量為4.85磅/噸紙。在施用EAA并干燥之后根據(jù)TAPPI方法T 530pm-89該紙的最終HST值在85％反射度下為507秒。
實(shí)施例1和2的紙顯示出優(yōu)異的性能，包括良好的強(qiáng)度和可印性。實(shí)施例3-6在另一評(píng)價(jià)中，基于0.42摩爾比的銨和鉀以及20％和35％固體濃度制備四種不同分散液。用于四種分散液的共聚體為試驗(yàn)用乙烯-丙烯酸共聚體，含有20wt％丙烯酸且根據(jù)ASTM D-1238條件190℃/2.16kg測(cè)得熔融指數(shù)為1300g/10min，由The Dow Chemical Company以XU-60751.16提供。各體系的施膠度在堿性紙張(復(fù)印機(jī)用紙，定量為75g/m2)測(cè)定，使用基于4磅分散液/噸紙的分散液裝料量和40磅/噸紙的陽離子淀粉裝料量的8wt％總固體稀溶液。分散液使用紙張浸軋機(jī)(paper padder)在室溫下施用。浸軋機(jī)設(shè)定為2.2米/min和2.5巴。將紙張浸入含有約400ml分散液的盤中1-3次，每次浸漬后經(jīng)過一次浸軋機(jī)壓軋。在105℃的Adirondack Drum Dryer中干燥紙張約2分鐘。四種體系的HST值示于表1。
表1
表1的結(jié)果表明，鉀基外部施膠劑比銨基施膠劑更為有效且令人驚奇的是在較低固體濃度下制備分散液能顯著改進(jìn)施膠效力。實(shí)施例7-9在另一評(píng)價(jià)中，使用與實(shí)施例3-6相同的試驗(yàn)用共聚體制備三種不同分散液，固體濃度為35％。在蒸煮過程中使用剪切強(qiáng)度及攪拌制備這三種分散液，因而對(duì)最終分散液產(chǎn)生不同的初始粘度，如下表2所示。這三種分散液均用0.42摩爾比的鉀作陽離子制備。制備出分散液之后，將其各自與陽離子淀粉混合并稀釋至8％總固體的稀溶液(即7.08％陽離子淀粉/0.92％共聚體)。使用Dalum紙(100％循環(huán)級(jí)紙，定量為93g/m2)以10磅稀溶液/噸紙的裝料量測(cè)量各稀溶液的施膠度。施膠溶液的施用與實(shí)施例3-6所述相同。表2示出了各體系的HST值。
表2
表2令人驚奇地表明，較高粘度的分散液使稀溶液具有較低粘度且較低粘度的稀溶液提供較高HST值。實(shí)施例10和11在另一評(píng)價(jià)中，使用乙烯-丙烯酸共聚物以20％共聚體固體濃度制備兩種不同分散液，所述共聚物含有15wt％丙烯酸且根據(jù)ASTM D-1238條件190℃/2.16kg測(cè)得熔融指數(shù)為1300g/10min。兩種分散液均為混合堿分散液，實(shí)施例10為0.5摩爾比鉀/0.7摩爾比銨分散液，而實(shí)施例11為0.5摩爾比鈉/0.7摩爾比銨分散液。在堿性紙張上使用4磅分散液/噸紙的分散液裝料量測(cè)定這兩種體系的施膠度。分散液的施用與實(shí)施例3-6所述相同。這兩種體系的HST值示于表3。
表
>表3的結(jié)果表明混合堿分散液提供了非常有效的外部施膠體系。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)纖維材料進(jìn)行外部施膠的方法，包括向該材料施加烯屬不飽和單體和烯屬不飽和羧酸的共聚體的堿性含水分散液。
2.權(quán)利要求1的方法，其中纖維材料為纖維素材料。
3.權(quán)利要求1的方法，其中纖維材料為紡織材料。
4.權(quán)利要求2的方法，其中纖維素材料為紙。
5.權(quán)利要求3的方法，其中紡織材料為織物。
6.前述任一權(quán)利要求的方法，其中至少一種淀粉與堿性含水分散液混合。
7.權(quán)利要求6的方法，其中共聚體為乙烯和丙烯酸的共聚物。
8.權(quán)利要求7的方法，其中丙烯酸含量為該共聚物的約10-25wt％。
9.權(quán)利要求4的方法，其中用施膠機(jī)將共聚體施于紙上。
10.前述任一權(quán)利要求的方法，其中分散液的陽離子是氨水，堿金屬氫氧化物，堿土金屬氫氧化物，或其混合物。
11.權(quán)利要求10的方法，其中分散液為混合堿分散液。
12.權(quán)利要求11的方法，其中混合堿分散液使用銨和鉀作陽離子。
13.權(quán)利要求10的方法，其中分散液為鉀分散液。
14.權(quán)利要求10的方法，其中分散液為鈉分散液。
15.權(quán)利要求1的方法，其中在施用分散液之前對(duì)纖維材料進(jìn)行內(nèi)部施膠。
16.權(quán)利要求4的方法，其中紙含有填料。
17.前述任一權(quán)利要求的方法，其中分散液的共聚體固體濃度低于35wt％。
18.前述任一權(quán)利要求的方法，其中分散液與淀粉混合且該分散液/淀粉稀溶液用#3錠子在20rpm下測(cè)得的23℃Brookfield粘度等于或大于150厘泊。
19.前述任一權(quán)利要求的方法，其中分散液用#3錠子在20rpm下測(cè)得的初始23℃Brookfield粘度低于或等于500厘泊。
20.權(quán)利要求6的方法，其中淀粉為陽離子或乙基化淀粉。
全文摘要
通過將烯屬不飽和單體和烯屬不飽和羧酸共聚單體的共聚體的堿性含水分散液施于纖維制品上而對(duì)該材料進(jìn)行外部施膠。具有較低初始粘度的優(yōu)選分散液提供具有較高粘度和改進(jìn)的外部施膠有效性的分散液/淀粉稀溶液。所得纖維制品被充分施膠且顯示優(yōu)異的可印性和強(qiáng)度性能。
文檔編號(hào)D06M15/263GK1207786SQ96199586
公開日1999年2月10日 申請(qǐng)日期1996年12月5日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月5日
發(fā)明者M·F·芬雷森, K·E·斯普倫斯, J·J·蓋瑟斯, J·L·庫普, W·L·瓦格恩, B·H·舒曼, S·M·奧利維 申請(qǐng)人:陶氏化學(xué)公司