用于改進(jìn)剝離劑的效率的具有濁點(diǎn)的添加劑的制作方法
【專利說明】用于改進(jìn)剝離劑的效率的具有濁點(diǎn)的添加劑
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年1月4日提交的美國臨時(shí)專利申請?zhí)?1/748, 781的權(quán)益， 其披露內(nèi)容通過引用以其全文結(jié)合于此。 發(fā)明領(lǐng)域
[0003] 本披露廣泛地涉及造紙以及起皺粘合劑和剝離劑組合物的用途并且尤其涉及適 合于制備紙巾、餐巾、擦面紙、以及衛(wèi)生紙的等級的紙的制造。
[0004] 發(fā)明背景
[0005] 紙的制造通常通過以下方式進(jìn)行：在包含多種添加劑的水中生產(chǎn)纖維素纖維的漿 料并且隨后去除大部分水以形成薄紙幅。紙的結(jié)構(gòu)完整性在很大程度上由紙幅中纖維素纖 維的機(jī)械纏結(jié)以及纖維之間的氫鍵產(chǎn)生。
[0006] 在紙旨在用作薄紙和紙巾產(chǎn)品（如擦面紙、衛(wèi)生紙、紙巾、餐巾等）的情況下，由造 紙工藝產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)完整性水平與消費(fèi)者接受此類產(chǎn)品所必需的感知柔軟程度有些矛盾。增 加薄紙和紙巾產(chǎn)品的感知柔軟度的最常見方法是通過在機(jī)器方向上對紙進(jìn)行機(jī)械壓實(shí)使 紙"起皺"。起皺作用賦予片材（sheet)精細(xì)的波狀紋理，增加了片材的蓬松性（bulk)，并 且產(chǎn)生改進(jìn)的柔軟度和吸收性，以及提供了在物理特性（如拉伸）上的其他變化，特別是在 機(jī)器方向上測量時(shí)。
[0007] 通常，起皺通過以下方式實(shí)現(xiàn)：通過將潮濕的纖維素紙幅施加于已經(jīng)噴涂了通常 呈水溶液、乳液或分散體形式的粘合劑組合物和常常一種或多種剝離劑或組合物的旋轉(zhuǎn)熱 鼓式干燥器（通常稱為楊克式干燥器（Yankee dryer))的表面上，將該紙幅固定在該干燥 器上。該楊克式干燥器的表面連續(xù)不斷地使用粘合劑/剝離劑組合物進(jìn)行噴霧，并且隨后 且連續(xù)不斷地施加纖維素幅，并且該紙由在該紙的暴露側(cè)上緊密接觸的熱空氣以及從該鼓 中的熱傳導(dǎo)迅速地干燥。總體上認(rèn)為在紙干燥時(shí)，在這些纖維與幅片（flat)之間形成氫鍵 并且產(chǎn)生了致密的紙幅形態(tài)。然后，借助柔性刀片（被稱為刮刀、起皺刀片、或簡單地起皺 器（cr印er))將紙幅在它自身上向后刮并且離開楊克式干燥器。這種起皺工藝引起相當(dāng)大 量的纖維間結(jié)合斷開，改變了紙幅的物理化學(xué)特征，并且增加了所得的薄紙和紙巾產(chǎn)品的 感知柔軟度。
[0008] 獲得良好的起皺品質(zhì)的技術(shù)依賴于獲得并且維持紙幅與楊克式干燥器之間適當(dāng) 的粘合水平。不足的粘合可以引起不良起皺或不存在起皺或由于慢的干燥要求較低的操作 速度，然而過量粘合可能導(dǎo)致不良的片材品質(zhì)或?qū)е缕臄嚅_，從而妨礙穩(wěn)定操作。不充分 粘合到楊克式干燥器的紙幅可以影響當(dāng)紙幅在起皺刀片與卷繞機(jī)（在其上形成紙卷）之間 運(yùn)行時(shí)對紙幅的控制，在形成均一的紙卷上造成問題。例如，起皺器與輥之間的松散片材可 以引起卷起的紙的褶皺、折疊或片材等的邊緣擺動(dòng)，不利地影響薄紙和紙巾制造的后續(xù)操 作。因此，相當(dāng)大的努力圍繞調(diào)整在紙福的粘合與可脫離性（releasability)之間的平衡， 并且將這些平衡的因素與在控制起皺的起皺刀片、葉片角度、以及其他常規(guī)的參數(shù)下的紙 福干燥度的適當(dāng)組合相結(jié)合。
[0009] 常規(guī)的剝離劑或剝離助劑可以改變粘合劑聚合物的特性并且可以進(jìn)一步提供對 刮刀的滑潤，緩和粘合涂層的粘合特性，并且影響紙幅從楊克式干燥器上的剝離，所有這些 可以影響紙產(chǎn)品的特性。一些剝離助劑是非極性、中性以及非水溶性的化合物。陽離子剝 離助劑也是可供使用的并且包含水不溶性材料，如咪唑啉季銨鹽。因此，薄紙和紙巾紙品質(zhì) 和生產(chǎn)效率可以部分地取決于剝離助劑與紙和粘合劑兩者的相互作用。根據(jù)具體的剝離劑 或組合物，剝離機(jī)制可以與離子相互作用（例如，陽離子剝離劑與陰離子纖維素纖維的相 互作用）有關(guān)，和/或與發(fā)生的相分離有關(guān)。剝離助劑還可以是非離子的、例如，可以是油 基的并且由此與非常不同的剝離機(jī)制有關(guān)。
[0010] 雖然近年來已經(jīng)取得在起皺粘合劑上的許多進(jìn)展，但是在新的并且改性的剝離助 劑上的發(fā)展有所延遲。對于新的且有用的剝離助劑并且特別地具有允許在粘合-剝離平衡 上更多微調(diào)控制的特性的粘合劑組合物和剝離助劑的新的組合存在持續(xù)需要。令人希望 地，新的剝離助劑以及粘合劑與剝離助劑的組合應(yīng)該提供一種更好的手段從而通過允許在 粘合、粘性和可再濕性、以及在纖維素纖維幅與起皺該紙的楊克式干燥器的表面之間的剝 離特性上的更好的調(diào)整來管理起皺工藝。
[0011] 發(fā)明概述
[0012] 除其他之外，本披露提供了一種新類別的剝離劑以及包含剝離劑的組合物，并且 進(jìn)一步提供了構(gòu)成粘合劑組合物與剝離劑組合物的新組合的起皺組合物。起皺性能由纖維 素幅與該鼓式楊克式干燥器的表面的結(jié)合和剝離的化學(xué)性確定，并且新的剝離助劑組合物 使用改進(jìn)性能的非常規(guī)的化學(xué)和物理特性。
[0013] 典型地，現(xiàn)存的常規(guī)油或非油剝離助劑在它們施加在該楊克式干燥器的表面之前 具有相結(jié)構(gòu)凝固（phase structure set)。在一個(gè)方面，本披露提供了新類別的剝離組合 物，其在與該粘合劑接觸時(shí)通過在它們施加在該楊克式干燥器的表面之后發(fā)生的相分離可 以改變它們的相結(jié)構(gòu)和分布。例如，由于在施加到該楊克式表面上之后有效發(fā)生的溫度變 化或稀釋可以發(fā)生相結(jié)構(gòu)變化和相分離。在另一個(gè)方面，陽離子和非離子的傳統(tǒng)剝離劑兩 者可以在組成該新的剝離組合物的配制品中使用。因此，本披露的另一個(gè)方面提供了在剝 離組合物組分之間的比率、在粘合劑與剝離組合物組分之間的比率、剝離組合物組分的化 學(xué)結(jié)構(gòu)、含濕量以及溫度等可以被操作以引起恰當(dāng)?shù)南喾蛛x從而導(dǎo)致改進(jìn)的性能。
[0014] 在一個(gè)方面，提供了一種用于在起皺工藝中使用的剝離組合物，其中該剝離組合 物可以包含：
[0015] a) -種剝離劑，該剝離劑包含季銨咪唑啉化合物、咪唑啉游離堿、油基分散體、或 其組合；以及
[0016] b) -種聚醚組分，該聚醚組分選自聚丙二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共 聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚醚、烷基酚聚醚、以及其組 合；
[0017] 其中該剝離組合物具有在標(biāo)準(zhǔn)壓力下在水中從約1°C至約98°C的濁點(diǎn)。
[0018] 根據(jù)另一個(gè)方面，本披露提供了 一種具有濁點(diǎn)的起皺組合物，該起皺組合物包含 一種粘合劑組合物和一種剝離組合物，其中該起皺組合物在高于其濁點(diǎn)的溫度下渾濁，并 且其中該剝離組合物可以包含：
[0019] a) -種剝離劑，該剝離劑包含季銨咪唑啉化合物、咪唑啉游離堿、油基分散體、或 其組合；以及
[0020] b) -種聚醚組分，該聚醚組分選自聚丙二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共 聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚醚、烷基酚聚醚、以及其組 合；
[0021] 其中該剝離組合物具有在標(biāo)準(zhǔn)壓力下在水中從約1°C至約98°C的濁點(diǎn)。
[0022] 本披露的另一個(gè)方面提供了一種使纖維素纖維幅起皺的方法，該方法包括：
[0023] a)提供一種具有濁點(diǎn)的起皺組合物，其中該起皺組合物在高于其濁點(diǎn)的溫度下渾 濁，該起皺組合物包含一種剝離組合物，
[0024] 其中該剝離組合物包含一種剝離劑和一種聚醚組分；
[0025] b)將該具有第一溫度的起皺組合物施加在一個(gè)具有高于該第一溫度的第二溫度 的干燥表面上；
[0026] c)使一張纖維素纖維幅與該干燥表面接觸使得該纖維素纖維幅粘附到該干燥表 面上；并且
[0027] d)從該干燥表面移去該纖維素纖維幅；
[0028] 其中該起皺組合物的濁點(diǎn)高于該第一溫度并且低于該第二溫度。
[0029] 通過舉例，已經(jīng)出乎意料地發(fā)現(xiàn)了將剝離助劑（如季銨咪唑啉）與聚醚（如聚丙 二醇）共混比沒有聚丙二醇的咪唑啉的配制品可以產(chǎn)生一種更有效的用于楊克式干燥器 操作的剝離劑。聚丙二醇（還為PPG或聚環(huán)氧丙烷）是丙二醇的聚合物或低聚物。聚丙二 醇是示例性的有用的聚醚，因?yàn)樗鼈冑x予該剝離組合物和包含該剝離組合物的起皺組合物 濁點(diǎn)，其中在加熱該組合物時(shí)而不是在冷卻該組合物時(shí)發(fā)生渾濁。
[0030] 濁點(diǎn)是一種混合物開始相分離并且出現(xiàn)兩相因此變?yōu)闇啙岬臏囟?。在某些包含?氧乙烯和/或聚氧丙烯鍵聯(lián)的非離子型表面活性劑低聚物或聚合物的情況下，這個(gè)濁點(diǎn)特 征展示了在水中對比溫度相反的溶解度行為，并且因此這些聚醚組合物隨著溫度的升高在 一些點(diǎn)下"渾濁出"。在本披露中，可以在該剝離組合物中使用的有用的聚醚包括例如聚丙 二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG) 的共混物、以及其組合。如果希望的話，可以將一種醇聚醚、烷基酚聚醚、或包含這些聚醚的 各種組合用作該聚醚組分。在本申請中可以使用丙二醇和乙二醇的一系列不同分子量和嵌 段共聚物。
[0031] 可以將任何數(shù)目的陽離子和非離子剝離助劑用在本披露的剝離組合物中。例如， 咪唑啉是一種熟知的"非油"剝離組分，其可以提供優(yōu)異的剝離、優(yōu)良的滑潤、以及對所產(chǎn)生 紙的軟化作用。常規(guī)地，可以將咪唑啉與聚乙二醇（PEG)共混以調(diào)節(jié)其粘度，這可以限制其 在水中的分散容易性。聚乙二醇（PEG)在水中在所有的溫度下是可混溶的并且因此它具 有不良地改變粘合層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)而不是僅僅弱化該粘合的可能性。本披露的 一個(gè)方面是單獨(dú)地或以某些共聚物、共低聚物、或共混物使用聚丙二醇（PPG)，其中適合的 聚丙二醇包括在楊克式操作溫度下在水中不溶的那些。由于在楊克式溫度下的這種不溶 性，這些聚丙二醇不改變該粘合層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg)。此外，通過由于在楊克式溫度 下從溶液中脫出的結(jié)果的渾濁，這些聚丙二醇（PPG)可以提供似乎增加該剝離效率的油狀 效果。即，聚丙二醇（PPG)在施加到該楊克式表面上后并且與該粘合劑接觸時(shí)在有效發(fā)生 溫度變化或稀釋時(shí)可以經(jīng)受相結(jié)構(gòu)和分布上的變化。因?yàn)楂@得良好的起皺品質(zhì)的技術(shù)依賴 于獲得并且維持紙幅與楊克式干燥器之間適當(dāng)?shù)恼澈纤?，這一發(fā)現(xiàn)提供了在性能上的改 進(jìn)。
[0032] 本披露進(jìn)一步提供了制造并且使用新剝離組合物的更通用的方法。例如，提供了 一種制備剝離組合物的方法，該方法包括：
[0033] a)將一種水不溶性剝離劑與一種濁點(diǎn)表面活性劑結(jié)合以形成一種第一組合物，其 中該濁點(diǎn)表面活性劑在水中展現(xiàn)了對比溫度相反的溶解度行為；并且
[0034] b)將該第一組合物與水結(jié)合以形成一種剝離組合物，其中該剝離組合物在室溫下 是澄清的并且在大于室溫的溫度下渾濁。
[0035] 進(jìn)一步提供了一種使用剝離組合物的方法，該方法包括：
[0036] a)將一種水溶性聚合物與一種濁點(diǎn)表面活性劑結(jié)合以形成一種可混溶的組合物， 其中該濁點(diǎn)表面活性劑展現(xiàn)了在水中對比溫度相反的溶解度行為；并且
[0037] b)將該可混溶的組合物與水結(jié)合以形成一種剝離組合物，其中一旦將該可混溶的 組合物與水結(jié)合該水溶性聚合物從水中相分離。
[0038] 根據(jù)這些方法中任何一種所述的這種剝離組合物可以與或不與一種如在本披露 中披露的所包含的粘合劑組合物一起使用。根據(jù)這些方法中任何一種所述的剝離劑可以選 自季銨咪唑啉化合物、咪唑啉游離堿、油基分散體、以及其任何組合。此外，根據(jù)這些方法中 任何一種所述的濁點(diǎn)表面活性劑可以是一種聚醚組分，該聚醚組分選自聚丙二醇（PPG)、丙 二醇和乙二醇的共聚物（共聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚 醚、烷基酚聚醚、以及其組合。
[0039] 本披露的這些以及其他的方面將在詳細(xì)說明和所附權(quán)利要求中更詳細(xì)地描述并 且提出。
[0040] 發(fā)明詳述
[0041] 除其他之外，本披露涉及一種具有濁點(diǎn)的起皺組合物，該起皺組合物包含如在此 披露的一種粘合劑組合物和一種剝離組合物，其中該起皺組合物在高于其濁點(diǎn)的溫度下渾 濁。術(shù)語起皺組合物通常用來指一種包含粘合劑組合物和剝離組合物的起皺粘合劑組合 物，其中該剝離組合物可以包含一種剝離劑和一種聚醚組分，其以在楊克式干燥器操作溫 度下賦予渾濁的方式選擇并且結(jié)合。剝離劑可以包含或可以選自例如季銨咪唑啉化合物、 咪唑啉游離堿、油基分