用于表面施胶的阴离子-阳离子聚合物共混物制造技术

本发明专利技术公开了一种用于纸和其它纤维素产品的表面施胶和增强的组合物、相关施胶方法和所得施胶产品，其中该组合物是成膜粘结剂（比如淀粉）、阴离子聚合物和阳离子聚合物的含水混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于纤维素产品(比如纸)的表面施胶组合物。该组合物还改进了纸的表面强度。尤其是，本专利技术涉及一种表面施胶组合物，其包括成膜粘结剂(比如淀粉)与阴离子聚合物和阳离子聚合物的共混物的混合物。相关技术的描述纸和其它纤维素产品通常被施胶，即，用一种组合物进行处理以改进那些对印刷重要的纸的特性，比如表面孔隙率和憎水性。施胶通常影响基材对水、水基组合物和油墨的吸收。该作用又产生了较高的油墨渗透时间值、降低的印刷油墨的横向铺展、以及对于各种印刷技术的改进的成像和对比度。因此，憎水性表面施胶剂主要通过减少纸张吸收性和增加液体(油墨)渗透的表面阻力来改进可印刷性。有两种主要方式用于纸施胶，内部施胶(也称作本体施胶(bulksizing))和表面施胶。内部施胶包括将施胶剂或组合物与纸浆的含水悬浮液在造纸机的湿部混合并随后形成具有均匀分布的施胶剂和纸浆的纸张、或纸幅(web)。大多数内部施胶剂是小分子(AKD、ASA、松香等)。表面施胶包括将施胶剂施用到先前形成的纸幅的表面上。表面施胶通常提高了憎水性质、改进了产品质量和与内部施胶相比较不昂贵，因为几乎全部施胶剂被保留在所处理的纸产品的表面上。大多数表面施胶剂是大分子化合物。各种天然和合成树脂已被用作表面施胶剂。表面施胶剂可以是阴离子、阳离子、或两性的，并可与具有相同电荷类型的其它试剂结合使用。特定施胶剂的有效性受其分子中的亲水性-憎水性平衡的影响。例示性的这些已知的施胶剂是改性的淀粉、改性的石油树脂、和合成的共聚物，比如烯属不饱和单体与丙烯酸酯的共聚物、苯乙烯-马来酸酐(SMA)共聚物和类似物。在由这些材料制成的施胶组合物中，表面施胶剂溶解或分散在水中。表面施胶剂的现有技术的例子可提及以下出版的美国专利3,941,736；4,109,053；4,112,155；4,115,331；4,835,212；4,855,343；5,139,614；5,258,466；5,290,849；5,525,661；5,591,489；5,795,932；5,824,190；6,051,107；6,087,457；6,114,417；6,171,444；6,284,099和6,310,132。许多这些已知的施胶剂的性能通常对于某些应用不能完全令人满意。各种印刷技术持续需要具有高度的整体性和耐受印刷工艺的磨损作用的纸表面。纤维起毛、起绒毛和填料起尘都导致降低了纸在各种印刷工艺中的运行性能。绒毛的聚集降低了打印作业的质量并降低了生产率，因为需要更频繁地清洁。因此，需要克服或改善这些表面缺陷的表面施胶剂。尤其是，无论其是否能够降低通常通过Hercules施胶试验(HST)测定的表面吸收，几乎所有的施胶剂都具有相对高的Adams湿摩擦试验值。尤其对于用于胶印应用的纸，在Adams湿摩擦试验中令人满意的(即，较低的)结果是重要的。因此，本领域仍需要容易制备和容易使用的新的表面施胶组合物，尤其在含明矾的纸的情况下可在酸性pH范围内、和在无明矾而含白垩的纸的情况下可在中性至弱碱性pH范围内都可使用并得到突出的施胶作用的施胶组合物。美国专利申请20020100567描述了一种用于纸的内部施胶的方法，包括向纸纤维和非必要的填料的含水悬浮液中加入一种AKD的阴离子或阳离子施胶分散体和施胶促进剂，所述促进剂包含具有芳族基团的阳离子有机聚合物，和选自逐步增长聚合的聚合物、多糖和天然存在的芳族聚合物的具有芳族基团的阴离子聚合物，其中施胶分散体和施胶促进剂被分开加入到含水悬浮液中。Dasgupta的美国专利5,338,407描述了一种用于增加纸的干燥强度而不降低其柔软度的方法，其中将可通过使天然瓜耳胶与苛性剂(caustic)和随后与季铵氯化物反应而制备的阴离子羧基甲基瓜耳胶或羧基甲基羟基乙基瓜耳胶和阳离子瓜耳胶的混合物加入到漂白的纸浆配料(湿部)中。Allen等人的美国专利6,294,645描述了一种可用于向纸赋予干燥强度而基本上不增加纸的润湿强度的组合物，其中该树脂体系包含阳离子组分和阴离子组分。该阳离子组分包含交联剂和聚酰氨基胺的反应产物。该阴离子组分包括由丙烯酰胺和至少一种选自丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸和2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸和其盐的成分的共聚物组成的阴离子组分。可选择地，该阴离子组分包括选自羧基甲基纤维素、羧基甲基瓜耳胶、藻酸、果胶、聚(2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙磺酸)和其盐的阴离子组分。优选，阴离子组分的盐是其钠盐。该组合物在造纸机的湿部加入。专利技术简述本专利技术涉及一种用于纸和其它纤维素产品的表面施胶的物质组合物和涉及相关的表面施胶方法和施胶的基材。根据本专利技术的组合物向纤维素基材(比如纸)提供施胶和赋予表面强度。尤其是，本专利技术的表面施胶组合物是成膜粘结剂(比如淀粉)、阴离子聚合物和阳离子聚合物的混合物。本专利技术涉及经由向纤维素基材的表面施用而赋予表面施胶和表面强度，而且应该区分于用于纸的内部施胶和增强的组合物和方法。专利技术详述本专利技术涉及一种用于纸和其它纤维素产品的表面施胶和增强的物质组合物，涉及相关的表面施胶方法和涉及所得产品。该组合物是阴离子聚合物和阳离子聚合物与成膜粘结剂(比如淀粉)的混合物。在整个申请文件中使用的术语″聚合物″在其常规意义上是指具有约10或更多个单体单元的化合物，且意味着包括均聚物以及共聚物。本文所用的术语″单体″是指不是聚合物的化合物。用本专利技术的组合物施胶的纸通常具有可接受的耐油墨和含水液体渗透的性能、充分的表面光滑性和出乎意料改进的表面强度，这样减少了起毛。如上所述，本专利技术的主要特征在于以下发现通过将阴离子聚合物施胶剂与阳离子聚合物施胶剂在成膜粘结剂，尤其淀粉的存在下结合，得到一种表面施胶组合物，使得所得施胶的纤维素产品具有令人满意的表面吸收性能，同时具有出乎意料改进的如由Adams湿摩擦试验表示的表面强度。尽管不希望局限于任何操作理论，但申请人相信，表面强度的改进源自阴离子和阳离子组分在纸表面上提供了增强交联层的相互作用。本文所用的″交联″和类似术语意味着包括当本专利技术施胶组合物被干燥和凝固以改性其上施用有效量施胶组合物的柔性、多孔纤维素基材(比如纸)的表面性能(施胶和强度)时，通过例如共价化学反应、离子相互作用或聚集、改进的基材粘附性、相转变或倒相、和氢键而在该施胶组合物中发生的结构和/或形态变化。在该组合物中适用作本专利技术的阴离子聚合物剂的阴离子聚合物包括马来酸酐与另一种不饱和共聚单体比如苯乙烯的水解共聚物，以及这些共聚物的盐(比如，铵、钾或钠盐)。阴离子(共)-聚合物可处于溶液或分散体中。适用于本专利技术的阴离子聚合物还包括其它熟知的、碱可溶的含酸共聚物。可用于本专利技术的这些碱可溶的含酸共聚物的例子是苯乙烯-丙烯酸(SAA)共聚物，苯乙烯-甲基丙烯酸共聚物，苯乙烯-丙烯腈-丙烯酸共聚物，苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸共聚物，丙烯酰胺-丙烯酸共聚物和类似物。代替苯乙烯，其它憎水性单体可被包含在该含酸共聚物中，比如α-甲基苯乙烯；烷基取代的苯乙烯，比如乙烯基甲苯；丙烯腈；氯乙烯；丙烯酸酯和(甲基)丙烯酸酯，比如丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯；或类似物，或其混合物；乙烯基酯，比如乙酸乙烯酯或月桂酸乙烯酯；富马酸酯，比如富马酸二丁基酯；马来酸酯，比如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于改进纤维素产品的表面施胶和表面强度的组合物，其包含成膜粘结剂、阴离子聚合物和阳离子聚合物的含水施胶混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A罗德里格斯，C哈焦波尔，
申请(专利权)人：佐治亚太平洋树脂公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]