表面施胶组合物及其用途制造技术

本发明专利技术涉及一种用于纸、纸板等表面施胶的表面施胶组合物。该组合物至少包含铝化合物和阴离子木质素

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】表面施胶组合物及其用途


[0001]根据所附独立权利要求的前序部分，本专利技术涉及一种用于纸、纸板等的含水表面施胶组合物(aqueous surface size composition，水性表面施胶组合物)及其用途。

技术介绍

[0002]纸或纸板的各种性能可以通过表面施胶来改变。例如，表面施胶可用于增加纸/纸板表面的疏水性或改善纸/纸板的强度性能和适印性(printability，印刷适性)。在常规表面施胶中，施胶组合物以溶液形式施加到至少部分干燥的纤维网的表面上。
[0003]通常，表面施胶组合物主要包含淀粉，其增强强度性能并使基材表面光滑。然而，淀粉是亲水性的，这可能导致施胶表面的疏水性降低，并且这可能导致获得的强度与降低的疏水性之间的不期望的权衡。这意味着为了改善或保持施胶表面的耐水性，有必要向表面施胶组合物中添加一种或多种疏水剂(hydrophobation agent)或增加基材本身的耐水性，例如通过使用内部施胶。在后者情况下，将疏水剂在纸或纸板形成之前添加到原料本身。
[0004]除淀粉外，表面施胶的施胶组合物中使用的许多组分是合成聚合物或其他合成化合物。合成化合物用于表面施胶，特别是用于改善表面的疏水性。在纸和纸板行业，最近向更可持续的生产过程和产品发展的总体趋势还强调了使用源自可再生资源的材料的重要性。这种趋势增加了寻找合成组分的新替代品的兴趣，尤其是用于表面施胶组合物的疏水剂。例如，木质素已被研究用于表面处理，但由于其疏水作用弱，其商业应用受到限制。因此，仍然需要具有来自可再生资源的将为表面施胶提供所需的性能的组分的新表面施胶组合物。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是最小化或者甚至可能消除现有技术中存在的缺点。
[0006]一个目的还提供包含从可再生资源获得的疏水剂的表面施胶组合物。
[0007]本专利技术的另一个目的还提供表面施胶组合物，其易于制备并且特别是在强度性能和疏水效果方面，提供良好的表面施胶结果。
[0008]这些目的是通过具有以下在独立权利要求的特征部分中呈现的特征的本专利技术实现的。从属权利要求中公开了一些优选的实施方式。
[0009]除非另有明确说明，否则从属权利要求中记载的特征和说明书中的实施方式可以相互自由组合。
[0010]本文中呈现的示例性实施方式及其优点通过适用部分涉及本专利技术的所有方面，尽管这并不总是单独提及。
[0011]根据本专利技术的用于纸、纸板等施胶的典型含水表面施胶组合物至少包含铝化合物和阴离子木质素
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碳水化合物复合物。
[0012]根据本专利技术的表面施胶组合物的典型用途是对包含纤维素纤维的片状纤维基材
(sheet
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like fibrous substrate)如纸、纸板等进行表面施胶。
[0013]现在令人惊奇地发现，包含铝化合物和阴离子木质素
‑
碳水化合物复合物的表面施胶组合物，其中木质素和碳水化合物彼此直接共价结合，为施胶的纸或纸板表面提供出乎意料的改善的疏水性。与使用常规合成聚合物类(polymer
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based，基于聚合物的)疏水剂的表面施胶组合物相比，由此获得的表面施胶组合物提供了至少相似的、有时甚至改善的施胶结果。本专利技术提供了有效减少石油基(petroleum
‑
based，基于石油的)合成疏水剂的使用和增加源自可再生资源的物质的使用的可能性。本专利技术提供了使用来自可再生资源的材料来改善纸和纸板的疏水性而无需额外的油基(oil
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based，基于油的)疏水剂的可能性。
[0014]适用于本专利技术的阴离子木质素
‑
碳水化合物复合物是包含彼此共价结合的木质素和碳水化合物(优选半纤维素)的天然聚合物复合物。因此，木质素
‑
碳水化合物复合物是木质素和碳水化合物的结合物(conjugate)，木质素和碳水化合物不可逆地彼此结合成整体结构。在不永久破坏复合物结构的情况下，复合物的木质素和碳水化合物不能彼此分离。阴离子木质素
‑
碳水化合物复合物可具有支化结构。例如，木质素或碳水化合物可以形成复合物的骨架结构，并且另一种组分，碳水化合物或木质素，可以形成共价结合到骨架结构上的侧基。
[0015]木质素
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碳水化合物复合物可由木质素和一种或多种碳水化合物如半纤维素形成。木质素
‑
碳水化合物复合物中的碳水化合物可优选由单糖形成，如半乳糖、葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖和/或木糖或它们的片段或它们的残基，它们共价结合到木质素。木质素
‑
碳水化合物复合物中单糖的精确量及其相对比例取决于已用于制浆过程且木质素
‑
碳水化合物复合物源自其的木材种类，例如硬木/软木。单糖可以作为共价结合到木质素的糖残基存在于木质素
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碳水化合物复合物中。
[0016]木质素
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碳水化合物复合物可以包含阴离子官能团，其可以是磺酸基、羧基和/或酚基。木质素
‑
碳水化合物复合物可以包含例如>1300
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1700μmol/g、优选1400
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1600μmol/g的磺酸基；300
‑
500μmol/g、优选350
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450μmol/g的羧基；和/或125
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250μmol/g、优选150
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225μmol/g的酚基。
[0017]适用于本专利技术的木质素
‑
碳水化合物复合物可以例如从制浆过程的侧流中获得。在一个实施方式中，合适的木质素
‑
碳水化合物复合物可以通过对源自制浆过程的木质素
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碳水化合物材料进行酶促处理来获得。例如，木质素
‑
碳水化合物复合物可以通过过滤(如膜过滤)从木材制浆工艺的侧流中分离木质素
‑
碳水化合物材料，并通过优选使用漆酶的酶促加工处理所述分离的木质素
‑
碳水化合物材料来获得。可替代地，木质素
‑
碳水化合物复合物可以通过使用众所周知的分离和分馏方法从木质纤维素材料(如木材或纸浆)中分离出来。例如，可以通过从工业过程中分馏木质素来分离木质素
‑
碳水化合物复合物，如牛皮纸制浆或亚硫酸盐制浆。合适的木质素分馏方法包括例如溶剂分馏或沉淀分级。在溶剂分馏中，可以使用各种有机溶剂及其二元混合物，如丙酮
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己烷、丙酮
‑
水、乙醇
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水、丙二醇单甲醚
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水。这种分馏方法尤其在Int.J.Biol.Macromolecules 106(2018)979
‑
987中描述。
[0018]根据本专利技术的一个优选实施方式，阴离子木质素
‑
碳水化合物复合物是阴离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于纸、纸板等的表面施胶的表面施胶组合物，其中，所述组合物至少包含铝化合物和阴离子木质素
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碳水化合物复合物，其中，木质素和碳水化合物彼此共价结合。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述阴离子木质素
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碳水化合物复合物包含选自磺酸基、羧基和/或酚基的阴离子官能团。3.根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于，所述木质素
‑
碳水化合物复合物具有>12000g/mol、优选>15000g/mol、更优选>20000g/mol、甚至更优选>25000g/mol的重均分子量MW。4.根据前述权利要求1
‑
4中任一项所述的组合物，其特征在于，所述木质素
‑
碳水化合物复合物具有在pH 7下测量的小于
‑
0.2meq/g、优选小于
‑
0.5meq/g、更优选小于
‑
0.85meq/g的阴离子电荷密度。5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述木质素
‑
碳水化合物复合物具有在pH 7下测量的
‑
0.2meq/g至
‑
2.5meq/g、优选
‑
0.5meq/g至
‑
2.4meq/g、更优选
‑
0.85meq/g至
‑
2.3meq/g的所述阴离子电荷密度。6.根据前述权利要求1
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5中任一项所述的组合物，其特征在于，所述木质素
‑
碳水化合物复合物具有90:10至10:90、优选75:25至25:75的木质素:碳水化合物比例。7.根据前述权利要求1
‑
6中任一项所述的组合物，其特征在于，所述木质素
‑
碳水化合物复合物包含共价结合到木质素的半乳糖、葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖、木糖和/或它们的残基。8.根据前述权利要求1
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7中任一项所述的组合物，其特征在于，以所述表面施胶组合物的干固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：安内利，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：