无水表面施胶组合物及用其处理纸基材的方法技术

提供了适合于作为表面施胶剂施用于纤维素基材的无水组合物，以及向纤维素基材的表面施用所述无水组合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请要求于2013年6月13日提交的美国临时专利申请第61/834,530号的权益，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
本
涉及可用于纸工业的包含施胶剂的组合物以及使用这样的组合物处理纸基材的方法。
技术介绍
作为纸基材的主要成分的纤维素是亲水的和极性的。这些特性导致在纸基材中的快速水渗透。这种现象可以通过纸基材的疏水化而延缓。该操作被称为“纸张施胶”。通过该操作，极性液体(例如，水或墨)在纸张中的渗透通过使用称为施胶剂的疏水物质恢复纤维素纤维而得以延缓。通常在造纸过程的湿端部中将施胶剂添加到纸浆中并通过纤维素纤维来保持。这称为内部施胶。然而，施胶剂也可施用在干燥的或部分干燥的纸张表面，即表面施胶。典型的施胶剂包括松香、烯基琥珀酸酐(“ASA”)和烷基烯酮二聚体(“AKD”)。ASA由于其对纤维素的羟基的高反应性是用于纸基材的表面施胶的良好候选物。ASA与纤维素之间的反应可以表示如下：纤维素与ASA之间共价键的形成转化成有效的施胶并且所得到的纸产品显示出对极性液体渗透的良好耐性。对于表面施胶应用来说，ASA通常在水中乳化并使用施胶压机或涂布机施用该乳液。ASA乳液也可以使用、但不经常使用喷淋器来施用。然而，当利用喷淋器施用ASA水乳液时已观察到了一些卷曲问题。此外，出于效率的原因且为了获得尽可能均匀的施胶，必须控制粒径并且必须获得受限的粒径范围。还必须快速地使用包含ASA的水乳液以限制ASA的水解(其产生干扰施胶的产物)。已经提出了防止ASA水解的方法。例如，在施用之前尽可能晚地制备包含阳离子淀粉的水乳液。然而，混合ASA与阳离子淀粉的过程相当复杂并使用复杂的机器。用于提高纸张耐水性的另一种已知的疏水化方法是在纸张表面气相沉积ASA。在这种情况下，呈气相的ASA接触纸张表面并与纤维素的羟基反应。然而，以工业规模应用这样的方法将意味着使用复杂的系统以避免将ASA释放在机器周围的大气中。将需要复杂的系统以约束气相的分子同时使气相的分子与连续运行的纸张接触。鉴于上述原因，因此需要新的包含ASA的施胶组合物作为水基ASA组合物的替代品。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目标是解决以上所提到的问题。在一个方面中，提供了一种无水表面施胶组合物，所述无水表面施胶组合物包含至少一种烯基琥珀酸酐和至少一种生物溶剂，所述生物溶剂用于调节组合物的粘度以允许将其喷涂在纸张表面上。在另一个方面中，提供了一种使用无水表面施胶组合物处理纸基材的方法，所述方法包括：将组合物喷涂在纸基材的表面上；以及对利用该组合物处理过的纸基材进行加热。在另一个方面中，提供了一种无水表面施胶组合物用于提供纸基材的耐水性或改善纸基材的耐水性的用途。本专利技术的另一些目标、优点和特征将通过阅读以下其非限制性实施方案描述而变得更为显见。专利技术详述将描述为纸基材表面提供耐水性的无水施胶组合物。在本说明书中，措辞“纸基材”是指任何类型的纤维素纤维基的基材，例如包括但不限于任何合适的木质纤维基材料，如回收的或未使用的衬里、介质、硬纸板、纸板、折叠纸盒、牛皮纸、袋纸、高级纸等。纤维素纤维基基材中的纤维素可用于表面处理。换言之，包含在纸基材中的纤维素的羟基可用于与无水组合物的ASA分子反应。如果纸基材中的纤维素已预先经过表面处理(例如，用淀粉)，则剩余的羟基不得不用于与无水组合物的ASA反应。在一个实施方案中，待使用包含ASA的无水施胶组合物处理的纸基材中的纤维素没有进行预先表面处理。在另一个实施方案中，纸基材可在使用无水组合物的表面处理之前进行内部施胶处理。内部施胶处理可使用本领域中已知的用于内部处理的任何施胶剂进行。例如，内部施胶剂可以是AKD或ASA。当使用ASA作为内部施胶剂时，其可以与具有生物溶剂的无水组合物中存在的ASA相同或不同。概括地描述，施胶组合物是至少一种ASA在生物溶剂中的无水的或基本无水的溶液。该组合物的粘度允许其被喷涂在纸基材上。“喷涂”是指所述组合物作为吹过空气、喷射入空气或经空气落下然后到达纸基材表面的被破碎成微小液滴的液体来施用。在一个实施方案中，所述组合物使用喷淋器或经喷嘴从加压容器排放而以液态施用在纸基材表面。ASA是具有相对高粘度的液体产品。将ASA与生物溶剂或更优选地生物溶剂的混合物混合降低了ASA在所得组合物中的粘度。具有适当粘度，所述组合物可通过喷涂施用在纸基材上。这导致ASA在纸张表面上基本均匀的分布。因此使得ASA与纸基材中纤维素的可接近羟基反应，从而提高纸基材的疏水性。可用在所述组合物中的ASA包括在纸工业中通常用作内部施胶剂的任何ASA。在所述组合物中也可使用不同ASA的混合物。在一个实施方案中，ASA具有16个至20个碳原子的烯基。在另一个实施方案中，ASA具有16个至18个碳原子的烯基。当组合物包含ASA的混合物，其中ASA各自在其烯基中具有16个至20个碳原子。此外，所述烯基的双键可处在烯基链上的任何位置。根据另一个实施方案，组合物中所使用的ASA包括十六碳烯基琥珀酸酐、十八碳烯基琥珀酸酐或其任何混合物，其中烯基的双键处在烯基链上的任何位置。在另一个实施方案中，添加到所述组合物的ASA存在于由Nalco公司出售的产品7542中，或由KemiraChemicals出售的HYDRORESTMAS2300中。NALSIZE7542为包含最高达2％非离子表面活性剂的ASA(C16-C18)的混合物。HYDRORESAS2300为具有18个碳原子的直链烯基链的ASA。在所述组合物中，ASA或ASA的混合物与至少一种生物溶剂相结合以降低ASA的粘度。在一些实施方案中，生物溶剂的混合物可用于实现所需的粘度。所述混合物ASA-生物溶剂是基本均匀的液体溶液。与源自石油的溶剂相对的生物溶剂是由经处理或未经处理的植物、动物或矿物原料产生的天然来源的溶剂。可用于所述组合物的生物溶剂的实例包括生物柴油，其为包含长链烷基(例如，甲基、丙基或乙基)酯的植物油基或动物脂肪基柴油燃料。生物溶剂的另一些实例包括双戊烯、(+)柠檬烯和(-)柠檬烯的外消旋体。也可以使用柠檬烯对映体中的仅一种。用于所述组合物的另一些可能的生物溶剂包括脂肪酸酯和脂肪酸酰胺。所述脂肪酸酯或脂肪酸酰胺为饱和的或不饱和的。在一个实施方案中，所述脂肪酸酯为脂肪酸甲酯并且所述脂肪酸酰胺为N，N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无水表面施胶组合物，其包含至少一种烯基琥珀酸酐和至少一种生物溶剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.13 US 61/834,5301.一种无水表面施胶组合物，其包含至少一种烯基琥珀酸酐和至少
一种生物溶剂。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物的粘度为约25cPs
至约100cPs。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的组合物，其中所述至少一种
烯基琥珀酸酐包括具有16至20个碳原子的烯基的烯基琥珀酸酐。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的组合物，其中所述至少一种
烯基琥珀酸酐包括选自十六碳烯基琥珀酸酐、十八碳烯基琥珀酸酐及其组
合中的烯基琥珀酸酐。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的组合物，其中所述至少一种
生物溶剂包括生物柴油、双戊烯、柠檬烯、脂肪酸酯和脂肪酸酰胺中的至
少一种。
6.根据权利要求5所述的组合物，其中所述至少一种生物溶剂包括
脂肪酸酯。
7.根据权利要求6所述的组合物，其中所述脂肪酸酯具有8至18个
碳原子的脂肪链。
8.根据权利要求6所述的组合物，其中所述脂肪酸酯选自辛酸甲酯、
月桂酸甲酯、油酸甲酯、棕榈酸甲酯及其组合。
9.根据权利要求5所述的组合物，其中所述至少一种生物溶剂包括
脂肪酸酰胺。
10.根据权利要求9所述的组合物，其中所述脂肪酸酰胺为N，N-二甲
基脂肪酸酰胺。
11.根据权利要求10所述的组合物，其中所述N，N-二甲基脂肪酸酰
胺具有8个碳原子和10个碳原子中至少之一的脂肪链。
12.根据权利要求9所述的组合物，其中所述脂肪酸酰胺为二甲基辛
酰胺和N，N-二甲基癸酰胺中的至少一种。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的组合物，其中所述至少一
种烯基琥珀酸酐以约1重...

【专利技术属性】
技术研发人员：加布里埃尔·费尔南多·萨纳波，玛蒂厄·雅克，汤米·吉格尔，
申请(专利权)人：艺康美国股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US