專利名稱：紙用施膠劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將紙、紙板和卡紙的表面施膠的方法。
技術(shù)背景
紙是具有典型的極性、強親水性特征的含纖維素的纖維復(fù)合材料，也就是說，它可以容易地被水性體系潤濕和溶脹。當(dāng)書寫和印刷時，以及當(dāng)加工紙時，這導(dǎo)致水及其它液體 (例如油墨、印刷油墨)過度和不受控制地滲入纖維網(wǎng)幅。由此產(chǎn)生的問題尤其包括內(nèi)纖維粘接力的削弱、機械性能的劣化、尺寸穩(wěn)定性降低和非常差的可書寫性和可印刷性。
為了控制潤濕和滲透行為，采用所謂的施膠劑，其經(jīng)由部分疏水化抵抗上述行為。 這些助劑既可以添加到水性纖維素紙漿中(內(nèi)施膠)，又可以經(jīng)由使用合適的涂布系統(tǒng)例如施膠壓機、膜壓機、涂覆機等，對已經(jīng)形成的紙幅進(jìn)行表面處理(表面施膠)而進(jìn)行施加。 對于一定類型的紙，聯(lián)合使用這兩種方法。
在表面施膠中，通常，使用涂布系統(tǒng)施加水性漿料(Flotten)制劑，該制劑由(降解的)淀粉和表面施膠劑組成并且還可含有其它添加劑，例如聚乙烯醇、染料、顏料、鹽和光學(xué)增白劑。常用類型的淀粉包括，例如，馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、小麥淀粉或木薯淀粉，它們可以在其使用之前利用造紙人員已知的方法預(yù)處理。這些方法包括氧化、熱化學(xué)或酶催化降解法，利用這些方法主要調(diào)節(jié)分子量和因此調(diào)節(jié)粘度。淀粉還可以經(jīng)化學(xué)改性，例如通過陽離子化或烷基化而化學(xué)改性。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，聚合物主要用作表面施膠劑，它們既可以以溶液形式存在，也可以以分散形式存在(乳液聚合物)。通常的是，例如，苯乙烯和馬來酸酐的改性共聚物、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯單體的共聚物、苯乙烯與丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯單體的共聚物、聚氨酯分散體，或丙烯腈的共聚物和接枝聚合物。所有這些施膠劑共同點在于它們含有親水性和疏水性分子片段，其中所述親水性部分還限定了所述聚合物的電荷。可以采用陰離子、 兩性、陽離子聚合物和原則上還有非離子聚合物。例如可提及EP 406 46UEP 357 866,EP 735 065、EP 701019 禾口 EP 320 609。
從經(jīng)驗出發(fā)，對于每一類型的表面施膠劑都存在優(yōu)選的應(yīng)用領(lǐng)域，其中當(dāng)應(yīng)用于不同類型的紙時，單個產(chǎn)品的有效性方面存在相當(dāng)大的差異。產(chǎn)品選擇還可能受另外使用其它助劑的必要性限制。可以采用該表面施膠劑制備的最重要的紙類型是包裝紙和包裝紙板以及圖形紙。
典型的包裝紙包括，例如，牛皮紙內(nèi)襯、試驗內(nèi)襯和瓦楞原紙或瓦楞紙(Fluting)， 需要它們用于制備瓦楞紙板包裝(瓦楞紙板原紙)。新制纖維(未漂白的硫酸鹽紙漿)，優(yōu)選廢紙，用作生產(chǎn)用的原材料。紙和紙板可以是灰色的，棕色的，或可以配備有淺色覆蓋層 (以白色覆蓋的內(nèi)襯)。作為另外的包裝紙，使用各種其它紙和紙板類型用于許多應(yīng)用目的，例如鞋盒、香煙包裝、蜜餞盒子、果類托架、低溫冷凍包裝、飲料紙箱、速食托盤等等，僅為了提及一些少數(shù)情況。制備這些紙的原材料同樣是新制纖維和廢紙，這取決于類型。這些紙板也可以是灰色或白色的，經(jīng)常在一面或兩面上被涂覆，并且表面通常被準(zhǔn)備用于印刷目的。圖形紙是用于書寫、涂色和印刷的紙類型的通稱。典型實例包括復(fù)印紙、膠版紙、 教學(xué)用練習(xí)書、書寫紙、日歷、明信片、水彩畫紙、報紙、雜志紙、廣告增刊、目錄、書印紙和其它很多。為此所使用的原材料包括機械紙漿、熱機紙漿、再處理廢紙等等。在很大程度上使用漂白紙漿。紙和紙板可以在一面或兩面上被涂覆并且主要是白色的，但是例如，還可以是灰色或彩色的。白色背景是優(yōu)選的以致改進(jìn)整個外觀以及印刷對比度和圖像對比度?！锥取ㄍǔＭㄟ^使用所謂的〃光學(xué)增白劑〃加以支持，此外還主觀上由此將其提高。它們一般包括均二苯代乙烯的二磺酸衍生物、四磺酸衍生物或六磺酸衍生物。它們主要用于表面，但是也用于濕區(qū)域。這些增白劑都帶有極其高的陰離子電荷，其由分子上的磺酸根基團(tuán)引起。雖然陽離子光學(xué)增白劑也可商購，然而，它們昂貴幾倍并因此對于大多數(shù)應(yīng)用是不經(jīng)濟(jì)的。原則上，陰離子和陽離子化合物之間存在不相容性，或至少是不利的相互影響。所述產(chǎn)品的組合導(dǎo)致凝聚物的形成，產(chǎn)生有害沉淀物，或所述成分干擾或相互抵消它們的有效性。因此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，僅陰離子、兩性或弱陽離子施膠劑可以與陰離子光學(xué)增白劑結(jié)合用于表面施膠。所有這些比更強的陽離子施膠劑明顯較不有效。

發(fā)明內(nèi)容
上面提出的問題的解決方案由本發(fā)明通過使用特殊的產(chǎn)品組合進(jìn)行紙的表面施膠而達(dá)到，其令人驚奇地首次允許使用陽離子施膠劑在陰離子光學(xué)增白劑存在下制備例如書寫和印刷紙，同時維持陽離子施膠劑的已知的顯著更高的效率且不會明顯損害增白劑效果。這以完全出乎意料的方式通過將陽離子聚合物分散體與陽離子或兩性烷基烯酮二聚體 (AKD)分散體組合作為表面施膠劑而達(dá)到。根據(jù)本發(fā)明，作為陽離子聚合物分散體，使用對于表面施膠已知的陽離子聚合物分散體。所述聚合物優(yōu)選是乳液聚合物。優(yōu)選的單體包括烯屬不飽和化合物，例如苯乙烯， 和含氮丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體，例如胺烷基化丙烯酰胺和/或甲基丙烯酰胺。其優(yōu)選是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物分散體。所使用的丙烯酸酯優(yōu)選包括丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯，其中丙烯酸丁酯是尤其優(yōu)選的，更尤其是丙烯酸叔丁酯。所述共聚物進(jìn)一步含有陽離子化丙烯酰胺基或甲基丙烯酰胺基，尤其是二烷基氨基烷基(甲基)丙烯酰胺基。烷基氨基優(yōu)選是甲基。固體含量通常為25%至35%。例如，BK Giulini GmbH公司的可商購的產(chǎn)品PergIut in K600，更尤其是PergIut in K532，是尤其適合的。根據(jù)本發(fā)明，典型的烷基烯酮二聚體分散體和乳液是適合的。它們含有帶長鏈烷基(優(yōu)選衍生自脂肪酸或脂肪酸衍生物)的內(nèi)酯環(huán)。市場上可獲得的AKD分散體主要差別在于制備中使用的脂肪酸，并因此在于不同熔點和所述烷基的有差別的鏈長度和支化。包含在大約40-50°C附近的凝固點的C16/C18烷基烯酮二聚體的混合物是廣泛使用的。在更高溫度下熔融的AKD基于更高級脂肪酸例如硬脂酸(C18)或山崳酸(C22)制備并應(yīng)用于特種紙或在更高紙漿溫度下使用。C18-AKD的熔點在55-60°C范圍內(nèi)，C22-AKD的熔點為大約 58-65°C。液態(tài)AKD是基于油酸或異硬脂酸制備的。它具有的優(yōu)點是，無蠟狀沉積產(chǎn)生并且它引起在紙表面上更低的滑動性，因為不發(fā)生結(jié)晶型水解產(chǎn)物的遷移。液態(tài)AKD的缺點是與含直鏈烷基的產(chǎn)品相比降低的施膠效率。固體含量通常為10-25%。分散體或乳液還可以按本身是已知的方式含有其它添加劑，例如分散劑和/或穩(wěn)定劑。陽離子或兩性分散劑， 例如陽離子淀粉、聚酰氨基胺樹脂、聚二烯丙基二甲基氯化銨是優(yōu)選的?？赡艿姆€(wěn)定劑特別是淀粉。烷基烯酮二聚體分散體很長時間以來就已經(jīng)在造紙中用作內(nèi)施膠劑。它們也已經(jīng)用于表面施膠，并且在那里它們與兩性或弱陽離子聚合物結(jié)合。試圖以純形式在表面中使用的許多實驗已經(jīng)失敗，多數(shù)原因在于難以控制施膠，直到達(dá)到最終施膠為止長的熟化時間，紙的高可滑動性，由水解產(chǎn)生的沉積物，及其它問題。令人^C奇地，AKD的這些不利性能可以在根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用中顯著地降低，以致可以另外利用它們的支持性的施膠作用。根據(jù)本發(fā)明，由陽離子聚合物分散體和AKD分散體制備混合物。AKD的存儲穩(wěn)定性有利地也在這種混合物中得到顯著地提高。這通常限于4-10周并改進(jìn)到8-14周。陽離子聚合物分散體與AKD分散體的混合比(相對于重量)優(yōu)選是90 10-50 50，更優(yōu)選 85 15-70 30，更加優(yōu)選大約80 20。這種混合物以稀釋或未稀釋的形式作為施膠劑添加到含所述陰離子光學(xué)增白劑的漿料中。然而，還可以剛好在計量加入涂布體系中之前制備所述混合物。還可以將所述兩種產(chǎn)品分開地添加到所述漿料中，然而在這種情況下，所希望的效果通常低得多。除了表面施膠劑之外，根據(jù)本發(fā)明的漿料還含有淀粉和陰離子光學(xué)增白劑并可以含有其它自身已知的添加劑。特別地，在此應(yīng)該提及聚乙烯醇、電解質(zhì)、染料和顏料。淀粉， 和任選的其它添加劑，與增白劑一樣地按自身已知的濃度使用。應(yīng)該指出的是，增白劑不顯著地?fù)p害根據(jù)本發(fā)明的表面施膠劑的施膠作用，甚至在非常高的濃度下仍如此。特別地，帶磺酸基的均二苯代乙烯衍生物適合作為陰離子光學(xué)增白劑。優(yōu)選的是二、四或六磺化均二苯代乙烯衍生物，更加優(yōu)選的是二、四或六磺化的二氨基均二苯代乙烯，例如4，4' - 二氨基_2，2'-均二苯代乙烯二磺酸。根據(jù)本發(fā)明的表面施膠方法的特征在于，與作為施膠劑的陽離子聚合物分散體一起使用陰離子光學(xué)增白劑，這通過將所述聚合物分散體與所述烷基烯酮二聚體分散體或乳液混合而是可能的。在其他方面，表面施膠按已知的方式進(jìn)行。例如，可以通過噴霧或利用自身已知的涂布系統(tǒng)例如施膠壓機、膜壓機、高速施膠器，以及在線或離線地使用涂覆系統(tǒng)而施加漿料。將基于以下實施例描述本發(fā)明，然而不限于特別描述的實施方案。除非另有說明或除非由上下文強制地不同規(guī)定，百分比數(shù)據(jù)是指重量百分比，在有疑問的情況下相對于混合物的總重量。本發(fā)明還涉及優(yōu)選的實施方案的所有組合，只要它們不彼此相互排斥。與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)合的表述"大致"或"大約"意指包括至少高或低10%的值，或高或低5%的值，在任何情況下，高或低的值。
具體實施例方式實施例1將商品名Perglutin K 532的陽離子聚合物分散體與陽離子烷基烯酮二聚體乳液按各種比例混合以形成表面施膠劑。調(diào)節(jié)以下陽離子聚合物分散體AKD的混合比
a) 95 5，b)90 10, c)80 20 禾口 d) 70 30。將由100%桉樹硫酸鹽紙漿和15%沉淀碳酸鈣(PCC)制備的具有100g/m2的單位面積重量的未施膠原紙在得自Einlehner公司(Priifmaschinenbau Augsburg)的具有淀粉漿料的在32m/min和3巴接觸壓力下的實驗室施膠壓機中浸漬。所述漿料在每種情況下含有7. 5%酶催化降解的玉米淀粉并且其粘度在60°C下是33mPas。所述淀粉漿料在沒有添加施膠劑的情況下的PH值是6. 6?？缮藤彽漠a(chǎn)品，更具體地說，四磺化二氨基均二苯代乙烯衍生物組中之一和六磺化二氨基均二苯代乙烯衍生物組中之一按25g/l的非常高的濃度用作光學(xué)增白劑。作為施膠劑，陽離子聚合物分散體以純形式和以與AKD a)-d)的混合物形式按每種情況下7g/l的濃度用于漿料中。在已經(jīng)用所述漿料改性之后，在轉(zhuǎn)鼓式干燥機中在100°C下干燥紙2分鐘并隨后再在105°C下后處理10分鐘。然后，測定CcAb值、吸濕率和白度。CcAb值是紙的吸水性的量度。該值越低，施膠越好。根據(jù)DIN 20535 (DIN EN 20535)測定Cobb值。使用得自Datacolor公司的Elr印ho 2000根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)DIN 53145Λ測定白度。吸濕率NA([% ])是由各紙的濕重(mf)和干重 (mlutro)根據(jù)以下公式計算的NA = (mf = mlutro) /mlutro X 100其中NA=吸濕率[%]mf=在漿料通過之后樣品的濕重[g]mlutro =漿料通過之前樣品的干重[g]。所有紙的吸濕率是。測得的CcAb值和白度值歸納在表1和2中表權(quán)利要求
1.用于紙的表面施膠的漿料，其包含淀粉和至少一種陰離子光學(xué)增白劑，其特征在于包含由至少一種陽離子聚合物分散體和至少一種陽離子和/或兩性烷基烯酮二聚體分散體或乳液形成的混合物作為施膠劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的漿料，其特征在于所述陽離子聚合物分散體與所述烷基烯酮二聚體分散體或乳液的重量比為90 10-50 50，優(yōu)選85 15-70 30，更優(yōu)選大約80 20。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的漿料，其特征在于所述陽離子聚合物分散體是包含疏水性烯屬不飽和單體和陽離子烯屬不飽和單體的乳液共聚物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中至少一項的漿料，其特征在于所述陽離子聚合物分散體是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物分散體，其中所述共聚物含有二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺單體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中至少一項的漿料，其特征在于所述烷基烯酮二聚體分散體或乳液含有分散劑和/或穩(wěn)定劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中至少一項的漿料，其特征在于所述增白劑是帶磺酸基的均二苯代乙烯衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中至少一項的漿料，其特征在于所述漿料包含其它常用的添加劑，該添加劑選自聚乙烯醇、電解質(zhì)、染料和顏料。
8.將紙的表面施膠的方法，其特征在于所述施膠使用根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的漿料進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于通過噴霧或利用施膠壓機或膜壓機或高速施膠器，或在線或離線使用涂覆系統(tǒng)，將所述漿料施加于紙幅上。
10.由至少一種陽離子聚合物分散體和至少一種烷基烯酮二聚體分散體或乳液形成的混合物用作紙表面施膠用的施膠劑的用途，其中所述漿料含有陰離子光學(xué)增白劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的用途，其特征在于所述陽離子聚合物分散體與烷基烯酮二聚體分散體或乳液的重量比為90 10至50 50，優(yōu)選85 15至70 30，更優(yōu)選大約 80 20。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11的用途，其特征在于所述陽離子聚合物分散體是包含疏水性烯屬不飽和單體和陽離子烯屬不飽和單體的乳液共聚物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10-12中至少一項的用途，其特征在于所述陽離子聚合物分散體是苯乙烯-丙烯酸酯共聚物分散體，其中所述共聚物含有(甲基)丙烯酰胺單體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的用途，其特征在于所述(甲基)丙烯酰胺單體是二烷基氨基(烷基)(甲基)丙烯酰胺單體，更優(yōu)選二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酰胺單體。
15.根據(jù)權(quán)利要求10-14中至少一項的用途，其特征在于所述烷基烯酮二聚體分散體或乳液含有分散劑和/或穩(wěn)定劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求10-15中至少一項的用途，其特征在于所述增白劑是帶磺酸基的均二苯代乙烯衍生物。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于紙的表面施膠的漿料，其含有陰離子光學(xué)增白劑和由陽離子聚合物分散體和陽離子或兩性烷基烯酮二聚體分散體或乳液形成的混合物作為施膠劑，和所述漿料用于將紙表面施膠的用途，以及施膠方法。
文檔編號D21H21/16GK102549216SQ201080034624
公開日2012年7月4日 申請日期2010年7月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月6日
發(fā)明者G·克拉莫, J·邦 申請人:Bk吉烏里尼有限公司