專利名稱：造紙方法
技術(shù)領(lǐng)域：
·本發(fā)明涉及造紙，更具體而言涉及一種造紙方法，其包括將來(lái)自碳水化合物衍生的化合物的聚合物膠乳基料加入含水漿料中以形成紙張。
背景技術(shù)：
造紙為一種將紙漿或木材纖維素纖維的含水漿料引入篩網(wǎng)或類似裝置以除去水，從而形成固結(jié)纖維片，其在壓榨和干燥時(shí)可加工成干的紙卷或紙頁(yè)形式的工藝。在造紙中，造紙機(jī)給料或進(jìn)料通常為紙漿纖維的含水漿料或水懸浮液，其可由濕部系統(tǒng)提供。在濕部中，紙漿與其他添加劑一起可以含水漿料混合并經(jīng)受機(jī)械和其他操作如打漿和勻漿以改進(jìn)成品紙頁(yè)的纖維間結(jié)合和其他物理性能。通常與紙漿纖維一起引入的添加劑可包括顏料如二氧化鈦、礦物填料如粘土和碳酸鈣以及引入紙張中以實(shí)現(xiàn)性能如改進(jìn)的亮度、不透明度、平滑度、吸墨性、阻燃性、抗水性和體積增加的其他材料。發(fā)明概述描述了聚合物膠乳基料，其具有一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物如糊精或麥芽糖糊精的共聚物。聚合物膠乳基料可用于造紙工藝的濕部應(yīng)用中。用聚合物膠乳基料制備的紙頁(yè)可具有提高的干紙張強(qiáng)度，甚至在較高填料含量存在下?！矫妫旒埛椒砂ɑ旌暇酆衔锬z乳基料與具有紙漿纖維的含水懸浮液。聚合物膠乳基料可包括通過(guò)聚合一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物而獲得的共聚物。該方法還可包括從含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物中除去水并形成紙張。在各實(shí)施方案中，可將含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物干燥以形成紙張。聚合物膠乳基料可通過(guò)在含水介質(zhì)中共聚合一種或多種不飽和單體和碳水化合物衍生的化合物的混合物而制備。一種或多種不飽和單體可以基于單體總重量為大于60重量％的量存在。碳水化合物衍生的化合物可以基于單體總重量為小于50重量％的量存在(例如5-45重量％)。共聚物可以基于含水漿料和聚合物膠乳基料的混合物的總固含量為2-12重量％固含量的量存在。共聚物可包括純丙烯酸類共聚物、苯乙烯丙烯酸類共聚物、苯乙烯丁二烯類共聚物或乙烯基丙烯酸類共聚物。一種或多種不飽和單體可包括烯屬不飽和單體。碳水化合物衍生的化合物可選自糊精、麥芽糖糊精及其混合物。碳水化合物衍生的化合物可具有3000-20，000的重均分子量。碳水化合物衍生的化合物可在室溫下以大于40重量％的量溶于水中。在室溫下50重量％碳水化合物衍生的化合物在水中的溶液可具有l(wèi)OO-lOOOcps的粘度。碳水化合物衍生的化合物可具有6-12的不均勻性。碳水化合物衍生的化合物可通過(guò)醚化或酯化而化學(xué)改性?？蓪⒁环N或多種額外基料加入含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物中。也可將一種或多種陽(yáng)離子助留劑加入混合物中。當(dāng)加入聚合物膠乳基料時(shí)，含水懸浮液可具有小于2重量％的固體。聚合物膠乳基料可在40-80° C的溫度下加入。另一方面，紙頁(yè)可包括共聚物均勻分散于其中的紙漿纖維基質(zhì)。共聚物可來(lái)自一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物。對(duì)于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)內(nèi)容在附圖和下文說(shuō)明書(shū)中進(jìn)行說(shuō)明。其他特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將由說(shuō)明書(shū)和附圖以及由權(quán)利要求書(shū)明顯獲得。


圖1-5顯示出根據(jù)工作和對(duì)比實(shí)施例制備的各種紙張的抗張強(qiáng)度。
發(fā)明詳述本文所用術(shù)語(yǔ)“包含”及其變型與術(shù)語(yǔ)“包括”及其變型同義使用且為開(kāi)放式、非限制性的術(shù)語(yǔ)。本文所用術(shù)語(yǔ)“紙張”描述纖維素材料如新聞紙、SC紙(超級(jí)壓光處理的紙張)、不含磨木漿或含磨木漿的書(shū)寫(xiě)和印刷紙、紙板、卡紙板、掛面紙板、瓦楞芯紙、薄紙、毛巾紙等。描述了一種造紙方法，其包括向含有紙漿纖維的含水懸浮液中加入包含通過(guò)聚合一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物而獲得的共聚物的聚合物膠乳基料以形成其混合物。該方法還包括從含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物中除去水并形成紙張。例如，可將紙張成形(例如成形為紙頁(yè))并且可將含水紙漿懸浮液干燥。所得紙張可具有提高的紙張性能如提高的干紙張強(qiáng)度。共聚物可為純丙烯酸類共聚物、苯乙烯丙烯酸類共聚物、苯乙烯丁二烯類共聚物或乙烯基丙烯酸類共聚物。適用于形成共聚物的不飽和單體通常為烯屬不飽和單體且包括乙烯基芳族化合物(例如苯乙烯、α-甲基苯乙烯、鄰氯苯乙烯和乙烯基甲苯)；1，2_ 丁二烯(即丁二烯)；共軛二烯(例如1，3- 丁二烯和異戊二烯)；α，β -單烯屬不飽和一元羧酸及二羧酸或其酸酐(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸、二甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、烯丙基乙酸、乙烯基乙酸、馬來(lái)酸、富馬酸、衣康酸、中康酸、甲基丙二酸、檸康酸、馬來(lái)酸酐、衣康酸酐和甲基丙二酸酐)；具有3-6個(gè)碳原子的α，單烯屬不飽和一元羧酸及二羧酸與具有1-12個(gè)碳原子的鏈烷醇的酯(例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸或衣康酸與C1-C12X1-C8或C1-C4鏈烷醇的酯，例如丙烯酸及甲基丙烯酸的乙酯、正丁酯、異丁酯及2-乙基己酯，馬來(lái)酸二甲酯和馬來(lái)酸正丁酯)；丙烯酰胺及烷基取代的丙烯酰胺(例如(甲基)丙烯酰胺、N-叔丁基丙烯酰胺和N-甲基(甲基)丙烯酰胺)；(甲基)丙烯腈；乙烯基和亞乙烯基鹵化物(例如氯乙烯和1，1_ 二氯乙烯)K1-C18-元羧酸或二羧酸的乙烯基酯(例如乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、正丁酸乙烯酯、月桂酸乙烯酯和硬脂酸乙烯酯)；C3-C6 —元羧酸或二羧酸，尤其是丙烯酸、甲基丙烯酸或馬來(lái)酸的C1-C4羥烷基酯，或它們被2-50摩爾環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷或其混合物烷氧基化的衍生物，或這些酸與被2-50摩爾環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷或其混合物烷氧基化的C1-C18醇的酯(例如(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯和甲基聚乙二醇丙烯酸酯)；以及含有縮水甘油基的單體(例如甲基丙烯酸縮水甘油酯)?？墒褂玫钠渌麊误w包括直鏈I-烯烴、支鏈I-烯烴或環(huán)狀烯烴(例如乙烯、丙烯、丁烯、異丁烯、戊烯、環(huán)戊烯、己烯和環(huán)己烯)；烷基中具有1-40個(gè)碳原子的乙烯基烷基醚及烯丙基烷基醚，其中烷基可任選帶有其他取代基，例如羥基、氨基或二烷氨基，或一個(gè)或多個(gè)燒氧基化的基團(tuán)(例如甲基乙稀基釀、乙基乙稀基釀、丙基乙稀基釀、異丁基乙稀基釀、
2-乙基己基乙烯基醚、乙烯基環(huán)己基醚、乙烯基4-羥丁基醚、癸基乙烯基醚、十二烷基乙烯基醚、十八烷基乙烯 基醚、2-( 二乙氨基)乙基乙烯基醚、2-( 二正丁基氨基)乙基乙烯基醚、甲基二甘醇乙烯基醚，和相應(yīng)的烯丙基醚)；磺基官能單體(例如烯丙基磺酸、甲代烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸酯、乙烯基磺酸、烯丙氧基苯磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸，及它們的相應(yīng)的堿金屬鹽或銨鹽，丙烯酸磺丙酯和甲基丙烯酸磺丙酯)；乙烯基膦酸、乙烯基膦酸二甲酯及其他含磷單體；(甲基)丙烯酸烷氨基烷基酯或烷氨基烷基(甲基)丙烯酰胺或其季銨化產(chǎn)物(例如(甲基)丙烯酸2-(N，N-二甲氨基)乙基酯、(甲基)丙烯酸
3-(N，N-二甲氨基)丙基酯、(甲基)丙烯酸2-(N，N，N-三甲基銨)乙基酯氯化物、2-二甲氨基乙基(甲基)丙烯酰胺、3-二甲氨基丙基(甲基)丙烯酰胺和3-三甲基銨丙基(甲基)丙烯酰胺氯化物)K1-C3tl —元羧酸的烯丙基酯；N-乙烯基化合物(例如N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基-N-甲基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基咪唑、I-乙烯基-2-甲基咪唑、I-乙烯基-2-甲基咪唑啉、N-乙烯基己內(nèi)酰胺、乙烯基咔唑、2-乙烯基吡啶和4-乙烯基吡啶)；含有1，3-二酮基的單體(例如乙酰乙酰氧基乙基(甲基)丙烯酸酯或雙丙酮丙烯酰胺；含有脲基的單體(例如(甲基)丙烯酸脲基乙酯、丙烯酰胺基乙醇酸和甲基丙烯酰胺基乙醇酸酯甲基醚)；以及含有甲硅烷基的單體(例如甲基丙烯酸三甲氧基甲硅烷基丙基酯)。單體還可包括一種或多種交聯(lián)劑，例如具有3-10個(gè)碳原子的α，β -單烯屬不飽和羧酸及其與具有1-4個(gè)碳原子的醇的酯的N-烷基醇酰胺(例如N-羥甲基丙烯酰胺和N-羥甲基甲基丙烯酰胺)；基于乙二醛的交聯(lián)劑；含有兩個(gè)乙烯基的單體；含有兩個(gè)亞乙烯基的單體；以及含有兩個(gè)鏈烯基的單體。示例性的交聯(lián)單體包括二元醇與α，單烯屬不飽和一元羧酸的二酯，其中又可使用丙烯酸和甲基丙烯酸。含有兩個(gè)非共軛烯屬不飽和雙鍵的這類單體的實(shí)例為亞烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二丙烯酸酯、1，3- 丁二醇二丙烯酸酯、1，4- 丁二醇二丙烯酸酯和丙二醇二丙烯酸酯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸乙烯酯、丙烯酸乙烯酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸烯丙酯、馬來(lái)酸二烯丙酯、富馬酸二烯丙酯和亞甲基雙丙烯酰胺。在某些實(shí)施方案中，交聯(lián)單體包括亞烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯和/或二乙烯基苯。當(dāng)在共聚物中使用交聯(lián)單體時(shí)，其存在量基于單體總重量可為O. 2-5重量％，并算作共聚物中所用單體總量的一部分。除交聯(lián)單體外，還可使用少量(例如基于單體總重量為O. 01-4重量％)的分子量調(diào)節(jié)劑，例如叔十二烷基硫醇。優(yōu)選將這類物質(zhì)與待聚合的單體混合添加到聚合區(qū)中，并算作共聚物中所用單體總量的一部分。在某些實(shí)施方案中，不飽和單體可包括苯乙烯、α -甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸(即丙烯酸和/或甲基丙烯酸)、衣康酸、馬來(lái)酸、富馬酸、巴豆酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、乙酸乙烯酯、丁二烯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、(甲基)丙烯酸羥乙酯和(甲基)丙烯酸縮水甘油酯。在某些實(shí)施方案中，共聚物可為由不飽和單體得到的苯乙烯丙烯酸類共聚物，不飽和單體包括苯乙烯、(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。例如，苯乙烯丙烯酸類共聚物可包括苯乙烯和以下物質(zhì)的至少一種(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酸羥乙酯。苯乙烯丙烯酸類共聚物的不飽和單體可包括39-69重量％(甲基)丙烯酸酯、30-60重量％苯乙烯、0_3重量％(甲基)丙烯酰胺和0-10重量％(甲基)丙烯腈。苯乙烯丙烯酸類共聚物的不飽和單體還可包括0-5重量％一種或多種上述交聯(lián)單體，例如亞烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯。在某些實(shí)施方案中，共聚物可為由一種或多種不飽和單體得到的純丙烯酸類共聚物，不飽和單體包括(甲基)丙烯酸、(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈及其混合物。例如，純丙烯酸類共聚物可包括以下物質(zhì)的至少一種(甲基)丙烯酸、衣康酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈和(甲基)丙烯酸羥乙酯。在某些實(shí)施方案中，純丙烯酸類共聚物的不飽和單體可·包括76-100%的至少一種(甲基)丙烯酸酯(例如90-99%) ,0-6%的衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-3%的至少一種(甲基)丙烯酰胺和0-10%的至少一種(甲基)丙烯腈。苯乙烯丙烯酸類共聚物還可包括0-5重量％的一種或多種上述交聯(lián)單體，例如亞烷基二醇二丙烯酸酯和二甲基丙烯酸酯。在某些實(shí)施方案中，共聚物可為由不飽和單體得到的苯乙烯丁二烯類共聚物，不飽和單體包括苯乙烯、丁二烯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯腈、衣康酸和(甲基)丙烯酸。苯乙烯丁二烯類共聚物的不飽和單體可包括40-75重量％的苯乙烯、25-60重量％的丁二烯、1-10重量％的衣康酸和/或(甲基)丙烯酸、0-3%的(甲基)丙烯酰胺和0-20%的(甲基)丙烯腈。苯乙烯丁二烯類共聚物還可包括0-5重量％的一種或多種上述交聯(lián)單體，例如二乙烯基苯。在某些實(shí)施方案中，共聚物由以基于單體總重量(或紙張中干聚合物重量)為大于50重量％至小于100重量％，55-95重量％，60-92重量％或65-85重量％的不飽和單體得到。除了不飽和單體外，共聚物由碳水化合物衍生的化合物形成。碳水化合物衍生的化合物可具有10-35，12. 5-25或15-20的葡萄糖值(DE)。DE值可根據(jù)Lane和Eynon測(cè)試方法(國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS05377:1981)測(cè)定。碳水化合物衍生的化合物的重均分子量(Mw)可為3000-20, 000,5000-17, 000或8000-14，000。重均分子量數(shù)據(jù)可使用凝膠滲透色譜(GPC)測(cè)定。在室溫(例如25。C)下碳水化合物衍生的化合物可以大于40重量％，大于50重量％或大于60重量％的量溶于水中或在室溫下甚至可完全溶于水中。在室溫下50重量％碳水化合物衍生的化合物在水中的溶液可具有l(wèi)OO-lOOOcps或200-500cps的粘度。在某些實(shí)施方案中，碳水化合物衍生的化合物可包括糊精、麥芽糖糊精或其混合物。糊精、麥芽糖糊精或其混合物可具有上述DE、分子量、水溶性和粘度。糊精和麥芽糖糊精通常為降解的淀粉，其降解通過(guò)在添加或不添加化學(xué)品下加熱而進(jìn)行，可將降解碎片在降解條件下重組以形成在初始淀粉中不以該形式存在的新鍵。較不優(yōu)選焙燒糊精，例如通過(guò)加熱潮濕-干淀粉(通常在少量酸存在下)制備的白糊精和黃糊精。碳水化合物衍生的化合物可如 Guinther Tegge, Starke und Starkederivate, Behr's Ver lag, Hamburg 1984,第173頁(yè)和第220頁(yè)及隨后各頁(yè)以及EP441197所述制備。碳水化合物衍生的化合物可由任何天然淀粉如谷物淀粉(例如玉米、小麥、稻或大麥)，塊莖和塊根淀粉(例如馬鈴薯淀粉、木薯淀粉或竹芋淀粉)或西米淀粉制備。碳水化合物衍生的化合物還可具有雙峰型分子量分布并且可具有上述重均分子量。碳水化合物衍生的化合物可具有不均勻性U(定義為重均分子量Mw與數(shù)均分子量Mn之比)，其特征在于分子量分布為6-12，7-11或8-10。分子量低于1000的碳水化合物衍生的化合物的重量比例可為10-70重量％或20-40重量％。在某些實(shí)施方案中，在40重量％濃度水溶液中的碳水化合物衍生的化合物可具有動(dòng)態(tài)粘度n4°[Pa · s](在25° C下根據(jù)DIN 53 019測(cè)定)以及 O. 01-0. 06，O. 015-0. 04 或 O. 02-0. 035 的 75s-1 剪切梯度。在某些實(shí)施方案中，碳水化合物衍生的化合物可化學(xué)改性，例如通過(guò)醚化或酯化?；瘜W(xué)改性可事先在起始淀粉上在其降解之前進(jìn)行。酯化可使用無(wú)機(jī)和有機(jī)酸兩者或其酸酐或氯化物進(jìn)行。也可使用磷酸化和乙?；慕到獾矸邸Ｗ畛Ｓ玫拿鸦椒橛糜袡C(jī)鹵素化 合物、環(huán)氧化物或硫酸酯在堿性水溶液中處理。醚可為烷基醚、羥烷基醚、羧烷基醚和烯丙基醚。共聚物可由基于單體總重量(或紙張中干聚合物重量)為大于O重量％至小于50重量％, 5-45重量％, 8-40重量％或15-35重量％的碳水化合物衍生的化合物得到。在某些實(shí)施方案中，本文描述的造紙方法可包括通過(guò)在含水介質(zhì)中聚合不飽和單體和碳水化合物衍生的化合物的混合物以產(chǎn)生共聚物而提供聚合物膠乳基料。聚合物膠乳基料可通過(guò)使用自由基水乳液聚合使不飽和單體在碳水化合物衍生的化合物存在下聚合而制備。合適方法描述于美國(guó)專利號(hào)6，080，813中，其通過(guò)參考全部并入本文。乳液聚合溫度通常為30-95° C或75-90° C。聚合介質(zhì)可僅包括水或水和水溶混性液體(例如甲醇)的混合物。在某些實(shí)施方案中，僅使用水。乳液聚合可以間歇法進(jìn)行，或以給料工藝的形式(包括分步或梯度程序)進(jìn)行。在某些實(shí)施方案中，使用給料工藝，其中將部分聚合批料加熱至聚合溫度并部分聚合，隨后將剩余聚合批料連續(xù)地、分步地或以濃度梯度疊加方式，通常經(jīng)由多個(gè)空間上分開(kāi)的給料流而供入聚合區(qū)中，同時(shí)維持聚合，其中一股或多股給料流含有呈純凈或乳化形式的單體。初始引入的混合物和/或單體給料流可含有少量乳化劑，通常基于待聚合單體總量為小于O. 5重量％。通常可將單體在預(yù)乳化之后與這些輔助乳化劑一起供入聚合區(qū)中。給料工藝可設(shè)計(jì)為初始引入在含水混合物中呈溶解形式的待使用的全部碳水化合物衍生的化合物。這意味著在起始淀粉部分水解時(shí)產(chǎn)生的水溶液可在水解終止以形成碳水化合物衍生的化合物之后例如通過(guò)中和催化酸和冷卻而進(jìn)一步直接用于水乳液聚合。事先分離碳水化合物衍生的化合物(例如通過(guò)噴霧干燥)不是必需的，但也可使用。自由基乳液聚合可在自由基聚合引發(fā)劑的存在下進(jìn)行?？稍谒龇椒ㄖ惺褂玫淖杂苫酆弦l(fā)劑為能夠引發(fā)自由基水乳液聚合的所有引發(fā)劑，包括堿金屬過(guò)二硫酸鹽和H2O2,或偶氮化合物。也可使用包含至少一種有機(jī)還原劑和至少一種過(guò)氧化物和/或氫過(guò)氧化物的組合體系，例如氫過(guò)氧化叔丁基和羥基甲亞磺酸的鈉金屬鹽或過(guò)氧化氫和抗壞血酸。還可使用額外含有少量金屬化合物的組合體系，金屬化合物可溶于聚合介質(zhì)并且其金屬組分可以一種以上的氧化態(tài)存在，例如抗壞血酸/硫酸亞鐵(II)/過(guò)氧化氫，其中抗壞血酸可用羥基甲亞磺酸的鈉金屬鹽、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉或焦亞硫酸鈉(sodium metalbisulfite)替代，并且過(guò)氧化氫可用氫過(guò)氧化叔丁基或堿金屬過(guò)二硫酸鹽和/或過(guò)二硫酸銨替代。在組合體系中，碳水化合物衍生的化合物也可用作還原組分。所用自由基引發(fā)劑體系的量基于待聚合單體的總量通常為O. 1-2重量％。在某些實(shí)施方案中，引發(fā)劑為過(guò)二硫酸銨和/或堿金屬過(guò)二硫酸鹽(例如過(guò)二硫酸鈉)，其可以是單獨(dú)的或可作為組合體系的成分。自由基引發(fā)劑體系在自由基水乳液聚合過(guò)程中添加到聚合反應(yīng)器中的方式不是關(guān)鍵。其可在開(kāi)始時(shí)全部引入聚合反應(yīng)器中，或在自由基水乳液聚合過(guò)程中隨著其被消耗而連續(xù)添加或逐步添加。詳言之，這以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方式取決于引發(fā)劑體系的化學(xué)性質(zhì)和聚合溫度。在某些實(shí)施方案中，一部分在開(kāi)始時(shí)引入，其余部分隨著其被消耗而添加到聚合區(qū)中。還可在超計(jì)大氣壓或減壓下進(jìn)行自由基水乳液聚合。聚合物膠乳基料可制備成固含量為10-75重量％，15-65重量％或20-60重量％。共 聚物可以基于含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物的固含量為2-12重量％，4-10重量％或6-9重量％的固含量存在。需要的話，可隨后濃縮聚合物膠乳基料，以提供40-75重量％的總固含量。聚合物膠乳基料可以本身己知的方式轉(zhuǎn)化為可再分散的聚合物粉末(例如噴霧干燥、輥式干燥或吸濾干燥)。如果想要干燥聚合物膠乳基料，則可使用干燥助劑。共聚物具有長(zhǎng)的貯存期并可再分散在水中以用于紙張涂布或粘合配制劑中。在某些實(shí)施方案中，聚合物膠乳基料不含或基本上不含聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚乙烯基吡咯烷酮和水不溶性淀粉。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入一種或多種不是來(lái)自碳水化合物衍生的化合物的聚合物基料。聚合物基料可為純丙烯酸類共聚物、苯乙烯丙烯酸類共聚物、苯乙烯丁二烯類共聚物、乙烯基丙烯酸類共聚物或其混合物。例如，可包括苯乙烯丙烯酸類共聚物或苯乙烯丁二烯類共聚物。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入填料?？杉尤胩盍弦再x予紙張某些特性如平滑度、白度、提高的密度或重量、降低的孔隙度、提高的不透明度、平整度、光澤度等。合適填料包括碳酸鈣(沉淀碳酸鈣或重質(zhì)碳酸鈣)、高嶺土、膨潤(rùn)土或其他粘土、滑石、硅藻土、云母、硫酸鋇、碳酸鎂、蛭石、石墨、炭黑、氧化鋁、二氧化硅(呈粉末或分散體形式的熱解法二氧化硅或沉淀二氧化硅)、膠態(tài)二氧化硅、硅膠、氧化鈦、氫氧化鋁、三水合鋁(aluminum trihydrate)、鍛光白、氧化鎂、塑料顏料、白色脲樹(shù)脂顏料和橡膠粉。在某些實(shí)施方案中，紙張可具有基于干燥紙料為4-60重量％的填料含量。在某些實(shí)施方案中，紙張可具有5-40重量％的填料含量。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入一種或多種陽(yáng)離子助留劑以提高填料在紙張中的留著。合適的陽(yáng)離子助留劑包括聚乙烯酰胺或改性聚酰胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨(聚-DADMAC)、二甲胺/表氯醇樹(shù)脂、表氯醇/聚酰胺型胺樹(shù)脂、聚乙烯亞胺、磺酸鋁(明帆)或聚氯化招。例如，以商標(biāo)P0LYMIN從BASF Corporation市購(gòu)的聚乙烯亞胺可用作陽(yáng)離子助留劑。助留劑可與聚合物膠乳基料和任何其他濕部添加劑一起加入含水漿料中的紙料中。陽(yáng)離子助留劑可以基于含水懸浮液中存在的紙漿總含量為O. 01-2%,O. 05-1%或
O.1-0. 5%(例如O. 3%)的量加入。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入染料和/或顏料以生產(chǎn)彩色紙或型樣紙。示例性染料包括堿性染料、酸性染料、陰離子直接染料、陽(yáng)離子直接染料、陰離子顏料分散體和陽(yáng)離子顏料分散體。各種有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料可用作著色劑，包括無(wú)毒的抗腐蝕顏料。該類顏料的實(shí)例包括磷酸鹽類抗腐蝕顏料，例如磷酸鋅、磷酸鈣、磷酸鋁、磷酸鈦、磷酸硅及其正磷酸鹽和熔融磷酸鹽；鑰酸鹽類抗腐蝕顏料，例如鑰酸鋅、鑰酸鈣、鑰酸鈣鋅、鑰酸鉀鋅、磷鑰酸鉀鋅和磷鑰酸鉀鈣；以及硼 酸鹽類抗腐蝕顏料，例如硼酸鈣、硼酸鋅、硼酸鋇、偏硼酸鋇和偏硼酸鈣。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入增稠劑。合適的增稠劑包括(甲基)丙烯酸/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物(例如SteroeollisFD增稠劑和sterocoll FS增稠劑，兩者都可由BASF Corporation市購(gòu))、羥乙基纖維素、瓜爾膠、加爾膠、角叉菜膠、黃原膠、acetan、魔芋葡苷聚糖(konjacmannan)、木糖葡聚糖、尿燒及其混合物?？蓪⒃龀韯┮运稚Ⅲw或乳液形式或以固體粉末形式加入配制劑中。在某些實(shí)施方案中，所述方法可包括加入其他添加劑。添加劑可為可通常包括在造紙工藝中的任意添加劑。其他添加劑包括表面活性劑、潤(rùn)濕劑、保護(hù)膠體、生物殺傷劑、分散劑、觸變劑、冷凍儲(chǔ)存穩(wěn)定性添加劑、pH調(diào)節(jié)劑、緩蝕劑、紫外光穩(wěn)定劑、交聯(lián)劑、交聯(lián)促進(jìn)劑和潤(rùn)滑劑。在某些實(shí)施方案中，將聚合物膠乳基料加入濕部應(yīng)用中，其中在含水懸浮液中包括小于2重量％固體(即紙漿纖維和任選填料及其他添加劑)和大于98重量％水(例如I重量％固體和99%水)。合適的紙漿纖維可包括漂白和未漂白牛皮漿、漂白和未漂白亞硫酸鹽漿和硫酸鹽漿、熱法機(jī)械漿、化學(xué)熱磨機(jī)械漿和機(jī)械漿、磨木漿和再循環(huán)紙漿。聚合物膠乳基料可以基于含水懸浮液中存在的紙漿總含量為O. 1-10%, O. 5-7. 5%，1-6%或3_5%的量加入。聚合物膠乳基料可在任何合適的溫度下加入含水懸浮液中。例如，聚合物膠乳基料可在室溫至小于100° C, 40-80° C或45-70° C的溫度下加入。在某些實(shí)施方案中，可理想地提高紙張的填料含量。然而，提高的填料含量可導(dǎo)致紙張的干強(qiáng)度降低。本文描述的造紙方法可有利地使用較高的填料含量而不顯著損害所得紙張的干強(qiáng)度。或者，本文描述的造紙方法可包括一般的填料含量且可用于提高紙張的干強(qiáng)度。當(dāng)使用本文描述的方法生產(chǎn)的紙張用于印刷或復(fù)印工藝中時(shí)，可觀察到降低的塵屑形成和較低水平的輥上沉積。由于其較高的強(qiáng)度，使用本文描述的方法生產(chǎn)的紙張可于不在施膠壓榨中進(jìn)行進(jìn)一步表面裝飾下生產(chǎn)。紙頁(yè)可包括共聚物均勻分散于其中的紙漿纖維基質(zhì)。共聚物來(lái)自一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物。合適的不飽和單體和碳水化合物衍生的化合物如本文所述。在某些實(shí)施方案中，紙頁(yè)的干強(qiáng)度相比于不包括本文描述的聚合物膠乳基料的組合物可提高5-300%或更多。
實(shí)施例提供以下實(shí)施例以更全面地闡述本發(fā)明的某些實(shí)施方案。本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)理解以下實(shí)施例中公開(kāi)的技術(shù)表示本發(fā)明人為在本發(fā)明實(shí)踐中更好發(fā)揮作用而發(fā)現(xiàn)的技術(shù)并由此可認(rèn)為構(gòu)成其實(shí)踐的示例性模式。然而，就本申請(qǐng)公開(kāi)內(nèi)容而言，本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員應(yīng)理解可在所公開(kāi)且仍獲得相同或類似結(jié)果的具體實(shí)施方案中作出許多改變，而不背離本發(fā)明精神和范圍。除非另有說(shuō)明，份和百分?jǐn)?shù)基于單位重量而提供。工作實(shí)施例1-3&對(duì)比實(shí)施例1-5以1%固體制備具有50份牛皮漿和50份磨木漿的含水懸浮液。為了紙張光澤度而將16份沉淀碳酸鈣(PCC)加入含水懸浮液中。在工作實(shí)施例1-3中，將基于干纖維素材料的量為3份的Aenmal NX8777(來(lái)自23%麥芽糖糊精且由BASF Corporation市購(gòu)的苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚物分散體)干聚合物作為聚合物膠乳基料加入含水懸浮液中。在對(duì)比實(shí)施例1-2中，將基于干纖維素材料的量為3份的由BASFCorporation市購(gòu)的苯乙烯/丙烯酸丁酯共聚物分散體)干聚合物作為聚合物膠乳基料加入含水懸浮液中。在對(duì)比實(shí)施例3-4中，將基于干纖維素材料的量為3份的AeiOIial S504NA(由BASFCorporation市購(gòu)的苯乙烯/丙烯酸丁酯/丙烯腈共聚物分散體)干聚合物作為聚合物膠乳基料加入含水懸浮液中。在對(duì)比實(shí)施例5中不使用聚合物膠乳基料。對(duì)于工作實(shí)施例2-3以及對(duì)比實(shí)施例2和4，聚合物膠乳基料在50° C下加入。對(duì)于其他實(shí)施例，聚合物膠乳基料在室溫下加入。在工作實(shí)施例1-2以及對(duì)比實(shí)施例1-4中，使用基于所加入共聚物 分散體的量為O. 3份的Polymin SNA(由BASFCorporation市購(gòu)的聚乙烯亞胺陽(yáng)離子助
留劑)。在工作實(shí)施例3以及對(duì)比實(shí)施例5中，不使用助留劑。在這些實(shí)施例中制備的紙張的抗張強(qiáng)度根據(jù)TAPPI測(cè)試方法T404測(cè)量并且這些測(cè)量結(jié)果示于圖I中。如圖I中所示，使用3份Ao*onal NX8777(使用麥芽糖糊精制備)制備的紙張具有的抗張強(qiáng)度大于使用3 ^Acronal S728NA ^Acronal S504NA (不使用麥芽糖糊精制備)制備的紙張。圖I還證實(shí)使用陽(yáng)離子助留劑和提高的溫度(50° C)使所得紙張的抗張強(qiáng)度提聞。工作實(shí)施例4-9制備具有50份牛皮漿和50份磨木漿的含水懸浮液。為了紙張光澤度而使用16份含水高嶺土或重質(zhì)碳酸鈣(GCC):在工作實(shí)施例5和7-8中加入16份高嶺土并且在工作實(shí)施例4、6和9中加入16份GCC。在所有實(shí)施例中使用基于干纖維素材料的量為3份的AeiOnal NX8777干聚合物作為聚合物膠乳基料。對(duì)于工作實(shí)施例6-9，AeiOnafNX8777在50° C下加入，對(duì)于實(shí)施例4-5，AemnaixNX8777在室溫下加入。在工作實(shí)施例4-7中加入基于所加入共聚物分散體的量為O. 3份的Po丨ymin_'K) SNA作為助留劑。在工作實(shí)施例8-9中不使用助留劑。測(cè)量在這些實(shí)施例中制備的紙張的抗張強(qiáng)度并示于圖2中。在圖2中，填料的特定選擇(無(wú)論是含水高嶺土還是GCC)都不影響抗張強(qiáng)度。對(duì)于聚合物膠乳基料添加而言使用提高的溫度看來(lái)僅在一個(gè)對(duì)比(工作實(shí)施例4對(duì)工作實(shí)施例6)中有影響。然而，存在陽(yáng)離子助留劑一致地得到提高的抗張強(qiáng)度。工作實(shí)施例10&對(duì)比實(shí)施例6-8制備具有30份牛皮漿和70份磨木漿的含水懸浮液。為了紙張光澤度而加入16份GCC。在工作實(shí)施例10中，使用基于干纖維素材料的量為5份的AeiOnai NX8777干聚合物作為聚合物膠乳基料。在對(duì)比實(shí)施例6中，使用基于干纖維素材料的量為5份的Aenmal S728NA干聚合物作為聚合物膠乳基料。在對(duì)比實(shí)施例7中，使用基于干纖維素材料的量為5份的Acronal S504NA干聚合物作為聚合物膠乳基料。在對(duì)比實(shí)施例8中不使用聚合物膠乳基料。在所有實(shí)施例中，聚合物膠乳基料在室溫下加入。在工作實(shí)施例10以及對(duì)比實(shí)施例6-7中，使用基于所加入共聚物分散體的量為O. 5份的Polymii^ SNA作為助留劑。在對(duì)比實(shí)施例8中，不使用助留劑。測(cè)量在這些實(shí)施例中制備的紙張的抗張強(qiáng)度并且示于圖3中。如圖3中所不，使用5份Acronal NX8777 (使用麥芽糖糊精制備)制備的紙張具有的抗張強(qiáng)度大于使用5份Acronal S728NA s^Acronal S504NA制備的紙張,并且不依賴陽(yáng)離子助留劑的存在和加入聚合物膠乳基料的溫度。工作實(shí)施例11-27&對(duì)比實(shí)施例9-10制備具有50、60、70或80份磨木漿和50、40、30或20份牛皮漿的含水懸浮液。工作實(shí)施例11-15和對(duì)比實(shí)施例9使用具有50份磨木漿和50份牛皮漿的含水懸浮液；工作
實(shí)施例16-19使用具有60份磨木漿和40份牛皮漿的含水懸浮液；工作實(shí)施例20-22和對(duì)比實(shí)施例10使用具有70份磨木漿和30份牛皮漿的含水懸浮液；并且工作實(shí)施例23-27使用具有80份磨木漿和20份牛皮漿的含水懸浮液。為了紙張光澤度而加入16份GCC。在工作實(shí)施例27中，使用基于干纖維素材料的量為O. 5份的Acronal NX8777干聚合物作為聚合物膠乳基料；在工作實(shí)施例11、16、20和23中，使用基于干纖維素材料的量為I份的Aercmal NX8777干聚合物；在工作實(shí)施例12、14-15、17、19、21、24和26中，使用基于干纖維素材料的量為3份的Aenina丨\狀777干聚合物；并且在工作實(shí)施例13、18、22和25中，使用基于干纖維素材料的量為5份的AeiOnaf3NX8777干聚合物。在對(duì)比實(shí)施例9-10中不使用聚合物膠乳基料。對(duì)于工作實(shí)施例14-15、19和26-27，Aeronal NX8777在50° C下加入，并且對(duì)于其他實(shí)施例，AOOnal NX8777在室溫下加入。在工作實(shí)施例11、16、20和23中，使用基于所加入共聚物分散體的量為0.1份的PolyminwSNA作為助留劑；在工作實(shí)施例12、14、17、19、21、24和26-27中，使用基于所加入共聚物分散體的量為0. 3份的Pohmin iSNA ;并且在工作實(shí)施例13、18、22和25中，使用基于所加入共聚物分散體的量為0. 5份的PolyirUn㊣SNA。在工作實(shí)施例15和對(duì)比實(shí)施例9-10中，不使用助留劑。測(cè)量在這些實(shí)施例中制備的紙張的抗張強(qiáng)度并且示于圖4和圖5中(為了紙張定量而調(diào)節(jié))。如圖4和圖5中所示，提高Acfom# NX8777和Polymin'K: SNA的量導(dǎo)致所得紙張的抗張強(qiáng)度提高。此外，如這些圖中所示，在提高溫度下(50° C對(duì)室溫)加入共聚物分散體導(dǎo)致抗張強(qiáng)度提高。已描述許多本發(fā)明實(shí)施方案。然而，應(yīng)理解可在不背離本發(fā)明精神和范圍下作出各種變型。此外，雖然僅具體描述本文公開(kāi)的配制劑、方法或產(chǎn)品的某些代表性組合，但方法步驟的其他組合或組合物或產(chǎn)品的成分的組合意欲落入所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。因此，步驟、成分或組分的組合可在本文明確提及；然而，還包括步驟、成分和組分的所有其他組合，即使未明確說(shuō)明。
權(quán)利要求
1.一種造紙方法，其包括如下步驟 將包含通過(guò)聚合一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物而獲得的共聚物的聚合物膠乳基料加入含有紙漿纖維的含水懸浮液中以形成含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物；以及從混合物中除去水以形成紙張。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)在含水介質(zhì)中聚合一種或多種不飽和單體和碳水化合物衍生的化合物的混合物以產(chǎn)生共聚物而制備聚合物膠乳基料。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其中碳水化合物衍生的化合物以基于單體總重量為小于50重量％的量存在。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物以基于單體總重量為5-45重量％的量存在。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)的方法，其中共聚物以基于含水懸浮液和聚合物膠乳基料的混合物的固含量為2-12重量％的量存在。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的方法，其中共聚物包括純丙烯酸類共聚物、苯乙烯丙烯酸類共聚物、苯乙烯丁二烯類共聚物或乙烯基丙烯酸類共聚物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的方法，其中一種或多種不飽和單體包括烯屬不飽和單體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物選自糊精、麥芽糖糊精及其混合物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物具有3000-20, 000的重均分子量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物在室溫下以大于40重量％的量溶于水中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的方法，其中在室溫下50重量％碳水化合物衍生的化合物在水中的溶液具有l(wèi)OO-lOOOcps的粘度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物具有6-12的不均勻性。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12中任一項(xiàng)的方法，其中碳水化合物衍生的化合物通過(guò)醚化或酯化而化學(xué)改性。
14.根據(jù)權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括將一種或多種額外基料加入混合物中。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)的方法，其進(jìn)一步包括加入一種或多種陽(yáng)離子助留劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中一種或多種陽(yáng)離子助留劑包括含聚乙烯亞胺的聚合物。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-16中任一項(xiàng)的方法，其中當(dāng)加入聚合物膠乳基料時(shí)，含水懸浮液具有小于2重量％的固體。
18.根據(jù)權(quán)利要求1-17中任一項(xiàng)的方法，其中聚合物膠乳基料在40-80°C的溫度下加入。
19.根據(jù)權(quán)利要求1-18中任一項(xiàng)的方法，其中聚合物膠乳基料在45-70°C的溫度下加入。
20.一種紙頁(yè)，其包含共聚物均勻分散于其中的紙漿纖維基質(zhì)，其中所述共聚物來(lái)自一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種造紙方法，其包括將具有通過(guò)聚合一種或多種不飽和單體和葡萄糖值(DE)為10-35的碳水化合物衍生的化合物而獲得的共聚物的聚合物膠乳基料加入含有紙漿纖維的含水漿料中。在某些實(shí)施方案中，碳水化合物衍生的化合物可包括糊精、麥芽糖糊精或其混合物。
文檔編號(hào)D21H21/18GK102947506SQ201180029685
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月17日
發(fā)明者R·萊文, C·萊維特, D·帕坎 申請(qǐng)人:巴斯夫歐洲公司