CN1081262C

CN1081262C - 用于松香施胶剂的乳化剂体系

Info

Publication number: CN1081262C
Application number: CN97193497A
Authority: CN
Inventors: 罗德里格·V·洛宗
Original assignee: Hercules LLC
Current assignee: Suo Li Cisco skill Cayman company
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1997-01-29
Publication date: 2002-03-20
Anticipated expiration: 2017-01-29
Also published as: AU710273B2; IL125611A; EP0877840A1; JP2000504787A; ID16194A; NO983497D0; NZ331188A; BR9707265A; US5846308A; CN1215444A; TW342347B; AU1711097A; WO1997028311A1; IL125611A0; AR005622A1; ZA97785B; NO983497L; KR100473003B1; KR970062190A; MX9806174A

Abstract

本发明披露了一种分散的松香施胶组合物，包含由阳离子胶体凝聚质分散剂稳定的松香，所述凝聚质分散剂包含有阴离子组分和阳离子组分，阴离子组分和阳离子组分的比例以该施胶组合物的ζ电位至少为20mV为准。另外，本发明还披露了该稳定的松香施胶组合物的制备方法和使用方法，以及使用该施胶组合物制得的施胶纸。

Description

用于松香施胶剂的乳化剂体系

发明领域

本发明涉及松香施胶剂的乳化和胶体稳定化，即涉及稳定的松香施胶组合物或分散体，本发明还涉及稳定的施胶分散体的制备方法，使用所述施胶组合物生产施胶纸的方法，以及施胶纸，包括用所述施胶组合物进行施胶的纸板。

发明背景

尽管造纸有很多细节，但造纸方法通常包含下列步骤：(1)形成通常称之为纸浆的纤维素纤维的水悬浮液；(2)添加各种处理材料和纸张增强材料，如增强材料和/或施胶材料；(3)将纤维形成纸页并干燥，以形成所希望的纤维素纸幅；和(4)对纸幅进行后处理，从而给形成的纸张提供各种所希望的特性，所述后处理包括表面涂覆施胶材料等。

施胶材料通常呈水溶液、分散体、乳液或悬浮液的形式，它们将使得用施胶剂处理过的纸张即施胶纸耐含水液体(包括其它的处理添加剂、印刷油墨等)的渗透或湿润。

施胶剂是在造纸期间使用的内部添加剂，或在施胶压榨时使用的外部即表面添加剂，所述的施胶剂将提供增强的各项特性。目前有两类基本的施胶剂：酸性和碱性施胶剂。酸性施胶剂用于酸法造纸体系，其pH通常低于约6。类似地，碱性施胶剂用于碱法造纸体系。

绝大多数酸性施胶剂均以松香为基础。利用松香基施胶剂进行施胶取决于松香与能形成松香酸铝的化合物的反应，典型的化合物是带不同结合水量的造纸明矾，硫酸铝，Al₂(SO₄)₃。另外也可以使用其它类似的、熟知的等效铝化合物，如氯化铝，水合氯化铝，多氯化铝，及其混合物。松香和明矾或其等效物，在造纸系统的湿部或在高温干燥期间将络合而形成松香酸铝，后者将使纸张变得疏水。由于要求主要在低pH(约＜pH6)存在的铝类物质进行施胶所需的适当的相互作用，因此，松香和明矾主要用于酸法造纸系统。业已表明，通过适当选择造纸系统中的添加位置，和通过使用阳离子分散的松香施胶剂，可以将松香基施胶剂用于pH高达约7的造纸系统，于是拓宽了酸性施胶剂的使用范围。然而，由于明矾化学性质的限制，因此，在pH约5.5以上时，松香基施胶剂的施胶效率将降低。

施胶剂的某些性质对于控制其在造纸中的高效和经济的使用是十分重要的。其中一个重要的性质是施胶效率，即添加每单位施胶剂所得到的施胶度。通过为得到所希望的施胶特性而在制备施胶剂时所使用的材料量及成本来确定施胶效率。较为有效的施胶剂会以更低的用量或更高的效率得到所希望的特性，因此，改善了造纸的经济性。由于在造纸机上产生沉积物，造成纸张缺陷，因此，过量的施胶剂将造成明显的纸张质量的下降。这样的沉积物还将降低生产率。

施胶特性受所用施胶剂的种类，待涂布施胶剂的纸张种类，以及许多其它的因素所影响，所述的其它因素包括：造纸工业的熟练技术人员过去一直在研究的许多课题和目前正在继续研究的课题。本发明涉及乳液或分散体形式的施胶剂组合物、用于松香施胶剂的阳离子胶体凝聚的分散体组合物，以及最终组合物和分散体的制备和使用方法。有时在造纸工业中使用的术语“乳液”(液包液)技术上指的是“分散体”(液包固)。

绝大多数施胶分散体由如下方法制得，所述方法包括在含水介质中，在施胶剂处于液体形式的温度下形成疏水施胶剂的乳液。在冷却至室温时，乳液滴将固化并形成施胶分散体。为了进行很好的处理，该方法需要乳化剂和稳定剂。当施加至造纸过程的湿部时，施胶剂颗粒以及如上所述的明矾或其等效物吸附至纤维素纤维上。加热干燥将使松香颗粒熔融，沿纤维分布，并与明矾或其等效物进行反应。至此，该纤维将变得不易湿润，即已被施胶。

过去已使用聚合物来促进乳化作用，并且也促进施胶颗粒与纤维素纤维悬浮液之间的相互作用。鉴于此，本发明中使用了淀粉和水溶性聚合物如聚氨基胺。

先前，已披露了包含施胶剂和分散助剂的各种施胶组合物。

US4,240,935(Dumas)披露了纸张施胶组合物，该组合物包含烯酮二聚体，阴离子分散剂如木素磺酸钠、某些水溶性阳离子树脂和水，在此引入该专利作为参考。所述阳离子树脂由表氯醇和氨基聚酰胺的反应产物组成；所述氨基聚酰胺由二羧酸和多亚烷基多胺反应得到，所述多胺带有两个伯氨基和至少一个仲胺基或叔胺基。另一类阳离子树脂是表氯醇和氰酰胺或二氰二酰胺与多亚烷基多胺的缩聚物的反应产物，所述多胺具有一定的结构式，包括如多亚乙基多胺，多亚丙基多胺和多亚丁基多胺这样的化合物。

US4,263,182(Aldrich)和US4,374,673(Aldrich)披露了呈分散体形式的含水纸张施胶组合物，该组合物主要由细分的强化松香颗粒，用于松香颗粒的水溶性或水分散性阳离子淀粉分散剂，阴离子表面活性剂和水组成；在此引入这两篇专利作为参考。这两篇专利的区别特征包括使用了不同种类的淀粉。`182号专利披露了使用阳离子化的淀粉，所述淀粉是通过与五种阳离子树脂之一进行反应而改性的阴离子淀粉，或者使用通过与包含环氧基团的水溶性聚胺树脂反应而改性的淀粉。`673号专利使用阳离子淀粉，该淀粉通过淀粉与包含胺基和对淀粉的羟基是活性的基团的化合物的反应而得到，其中，该反应包括形成共价键。其中披露了涉及特定阳离子淀粉分散剂的各种乳化作用和分散体形成的步骤。

US4,657,946(Rende等人)披露了纸张施胶组合物，所述组合物包含在乳液中的链烯基丁二酸酐施胶剂，所述乳液包括有阳离子水溶性乙烯基加合聚合物和表面活性剂，所述表面活性剂可以是阴离子、非离子或阳离子型的，其中阳离子乳化剂之一为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)；在此引入该专利作为参考。

US4,861,376(Edwards等人)披露了使用水溶性羧酸的烯酮二聚体的稳定、高固含量的分散体，其中包含有阳离子淀粉，木素磺酸钠和硫酸铝。在某些例子中，切实可行的实施方案包括：后添加作为促进剂的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，而不是在乳化系统中；在此引入该专利作为参考。

US5,318,669(Dasgupta)和US5,338,407(Dasgupta)披露了在不明显降低纸张柔软度下增强纸张干强度的方法和组合物；在此引入这两份专利作为参考。将阴离子聚合物和阳离子聚合物单独或一起地添加至漂白纸浆配料中。所述阴离子聚合物可以是各种瓜耳树胶材料和羧甲基豆胶。阳离子聚合物可以是其它种类的阳离子瓜耳树胶和豆胶、阳离子丙烯酰胺共聚物和基于各种聚合物与表氯醇反应的树脂。

US5,338,406(Smith)披露了增强纸张干强度的组合物和方法，所述纸张由未漂纤维纸浆制成，尤其是由包含黑液的纸浆制得的纸张；在此引入该专利作为参考。所述组合物包含聚电解质配合物，该配合物包含至少一种水溶性、线性、高分子量、低电荷密度的阳离子聚合物，所述聚合物具有明显降低的比粘度和电荷密度；和至少一种水溶性阴离子聚合物，所述聚合物具有低于5meq/g的电荷密度。所述阳离子聚合物可包括合成的聚合物，如丙烯酰胺的共聚物，包括丙烯酰胺与二烯丙基二甲基氯化铵的共聚物。阴离子组分可包括通常存在于未漂浆中的那些物质，如增溶木素和半纤维素，合成阴离子聚合物以及阴离子改性的天然聚合物。作为有效阴离子的例子，可以提及的是木素磺酸钠。

US5,393,337(Nakamura等人)披露了用于造纸的松香乳液施胶剂，包括由松香与环氧化合物的反应得到的强化或末强化松香-环氧化合物。利用乳化剂和分散剂将该松香-环氧化合物分散于水中。乳化剂和分散剂可以是各种低分子量的表面活性剂，聚合物表面活性剂和保护胶体，如酪蛋白，聚乙烯醇，或改性淀粉，它们可以单独使用或混合使用。

DE4,412,136A1(PTS Papiertechnik Beteiligungsgeselischaft mbH)披露了一种纸张施胶组合物，包含松香、淀粉和木素磺酸盐，但其中没有公开形成任何凝聚质或在本发明中使用的合适的ζ电位。

US3,677,888(Economou)披露了一种具有改进干强度的纸张的制备方法，其中作为增强剂使用一种通常是离子自交联的、凝聚的不可溶的液体两性聚合盐，该盐通常由水溶性液体多阴离子聚合物和通常是水溶性多阳离子聚合物组成，其中至少一种聚合物是弱电解质。包含有至少一种弱电解质组分的该增强剂不可能具有合适的ζ电位，从而起用于施胶纸的松香施胶组合物中而使松香稳定的乳化剂和分散剂的作用。

SU1,694,484披露了一种包含木素磺酸盐的含水废液的净化方法，包括如下步骤：将聚二甲基二烯丙基氯化铵溶液添加至包含木素磺酸盐的废液中；混合并使该混合物沉淀；分离澄清的液体；以及其它的步骤。其中没有指出形成凝聚质，或将该混合物用作纸张施胶组合物中的乳化剂、分散剂或稳定剂的合适的ζ电位。

尽管造纸工业中的种种努力已开发出了具有合适的、所希望的性质的、低成本且有效的纸张施胶分散体，但这些分散体在使用时仍遇到了许多问题。用来制备施胶分散体的许多聚合物具有许多局限性。一方面，如果分子量太低，由于没有位阻效应，因此不可能有最终的稳定作用。另一方面，如果分子量高至具有良好的位阻效应，那么，离子的掺杂可能会使颗粒发生桥连，因此在储存期间肯定会出现流变学问题。在许多场合，如在使用天然衍生的聚合物如淀粉的场合，分子量不易控制，而且，由于它们具有很大的桥连趋势，因此，这些水解胶体在使用时有一定的局限性。为防止高的流变性质，施胶分散体必须保持低的固含量。

本发明利用凝聚原理。以产生第三体系即阳离子胶体凝聚质的比例，将两种相反电荷的聚合物混合，所述凝聚质起用于分散松香施胶剂的乳化剂和稳定剂的作用。利用该技术，在松香颗粒之间几乎观察不到桥连，而且还阻止了吸附在相邻松香颗粒上阳离子树脂的热交联。同时，通过控制制备凝聚质的相反电荷的聚合物的比例，可精确地控制在纤维素纤维上的颗粒沉积中起重要作用的颗粒电荷。高带电的颗粒提供了纸浆施胶剂更佳的留着率。本发明的松香-凝聚质施胶剂具有增强的施胶效率，并且经预定周期的使用和储存后仍是稳定的。

发明概要

一方面，本发明涉及分散的松香施胶组合物，所述组合物包含通过阳离子胶体凝聚质分散剂乳化并稳定的松香，所述凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，所述阴离子组分和阳离子组分的比例以施胶组合物的ζ电位至少约20毫伏为准。

另一方面，本发明涉及阳离子胶体凝聚分散体组合物，所述组合物包含水、作为阴离子组分的木素磺酸盐和作为阳离子组分的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，阴离子和阳离子组分的比例以所述组合物的ζ电位至少约20毫伏为准。

本发明的再一方面涉及包含松香和胶体凝聚质分散剂的阳离子松香施胶分散体的制备方法，该方法包括如下步骤：(a)形成含有在水中的阴离子组分和阳离子组分的胶体凝聚质分散剂；和(b)形成松香于该胶体凝聚质中的水分散体，所述分散体的ζ电位至少约20毫伏。

本发明的又一方面是，施胶纸的制备方法，该方法包括在施胶纸的制备过程中使用施胶组合物，所述组合物包含通过阳离子胶体凝聚质分散剂乳化并稳定的松香，所述凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，阴离子组分和阳离子组分的比例以施胶组合物的ζ电位至少约20毫伏为准。

本发明的另一方面涉及，用松香施胶组合物施胶的施胶纸，所述组合物包含通过阳离子胶体凝聚质分散剂乳化并稳定的松香，所述凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，阴离子组分和阳离子组分的比例以施胶组合物的ζ电位至少约20毫伏为准。

附图概述

图1是显示本发明两种不同的优选产品施胶效率的图解。将所使用产品的用量对通过下述Hercules Size Test测量的施胶效率进行作图。

优选实施方案的详细说明

本发明涉及可用来乳化和稳定松香施胶分散体的阳离子凝聚体系。这些体系通常包含：阴离子组分和阳离子组分的混合物，当以一定的比例适当地混入水中时，得到在含水相中的阳离子胶体凝聚质。该胶体凝聚质的水相可以在熔融松香或溶于有机相的松香的液/液界面处进行吸收。当对松香和含水相一起进行剪切时，在含水介质内将发生松香的乳化作用。进一步的处理，例如，在冷却或溶剂萃取时，将使该乳液变成分散体(液包固)。凝聚质以许多柔软的凝胶状颗粒的形式在有机相和含水相的表面或界面处吸附，由此，增加了界面处的粘度并获得了优异的稳定性。在本发明组合物中使用的凝聚质将抑制一液滴扩散入另一液滴中，与此同时仍保持乳液状态。通过控制制备凝聚质的相反电荷的聚合物的比例，可控制胶体施胶剂颗粒上的电荷。

只要阴离子组分和阳离子组分是水分散性的，那么这两组分的每一个并不一定要是水溶性的。例如，一种组分可以是胶体，另一种是水溶性的。由于无需真正的表面活性剂(即胶粒形成材料)，因此，即使使用表面活性剂，本发明的施胶组合物也将是更为疏水的，并且还具有更大的粒径。借此，与以前的表面活性剂基松香施胶剂相比，施胶组合物具有更佳的稳定性并且更不易起泡，并且具有所希望的粘度和施胶特性。松香

用于本发明的松香可以是适合于施胶纸的任何改性的或未改性的松香，包括未强化松香、强化松香、增容松香和松香酯，及其它们的混合物和共混物。

用于本发明的松香可以是市售的任一种松香，如木松香，松香，妥尔油松香，以及任意两种或更多种的混合物，所述的这些松香呈粗糙状态或精制状态。优选妥尔油松香和松香。另外，还可使用部分氢化的松香和聚合松香，以及为抑制结晶如已通过加热处理或与甲醛反应的松香。

用于本发明的强化松香是松香和包含如下基团的酸性化合物的加成反应产物：

并且是通过松香和酸性化合物在约150℃至约210℃的高温下衍生得到的。

所使用的酸性化合物的用量为：以强化松香的重量计，强化松香包含从约1％-约16％(重量)加成的酸性化合物。强化松香的制备方法对于本领域熟练技术人员来说是熟知的。例如，可参见US2,628,918和US2,684,300中所披露的方法，在此引入这两份专利作为参考。

可用来制备强化松香的包含基团

的酸性化合物的例子包括：α-β不饱和有机酸及其酸酐，具体的例子包括：富马酸，马来酸，丙烯酸，马来酸酐，衣康酸，衣康酸酐，柠康酸和柠康酸酐。另外如果需要的话，可使用酸的混合物来制备强化松香。因此，例如可使用松香的丙烯酸加合物和富马酸加合物的混合物来制备本发明新颖的分散体。此外，还可使用在形成加合物之后基本上完全被氢化的强化松香。

另外，也可将本领域技术人员熟知的各种松香酯用于本发明的松香-凝聚质分散体中。合适的举例性的松香酯可以是，如在US4,540,635(Ronge等人)或US5,201,944(Nakata等人)中披露的酯化松香，在此引入这两份专利作为参考。

因此，如果希望的话，可通过已知的增容剂对未强化或强化的松香或松香酯进行增容，所述的增容剂如蜡(特别是石蜡和微晶蜡)；烯烃树脂，包括由石油烃和萜烯衍生得到的那些物质等。

另外，也可使用强化松香和未强化松香的混合物；以及强化松香，未强化松香，松香酯和松香增容剂的混合物。强化松香和未强化松香的混合物可以包含例如约25％-95％强化松香和约75％-5％未强化松香。强化松香，未强化松香，和松香增容剂的混合物可以包含例如约5％-45％强化松香，0-50％松香，以及约5-90％松香增容剂。

本发明的松香-凝聚质施胶组合物中的松香组分可根据被施胶的纸或纸板的种类和等级、所使用的设备以及是内部施胶还是外部施胶等因素而改变。通常，以松香-凝聚质水分散体组合物中松香的干重量计，优选使用约10％(重量)至约60％(重量)的松香组分，更优选约20％(重量)至约55％(重量)，更为优选约35％(重量)至约50％(重量)的松香。凝聚组分

凝聚分散剂用来形成松香于水中的稳定的分散体。所述组分必须能形成足够稳定性的乳液和分散体，结果是，不出现对凝聚组分或松香-凝聚质分散体的使用起副作用的分离。

对于用于本发明的包含羧基基团的上述松香施胶剂而言，用于形成含水胶体凝聚质分散剂的阴离子组分和阳离子组分优选均应具有酸性pH。优选pH应足够低，以避免松香的羧基基团离子化至使最终分散体不稳定的程度。另外优选pH应足够低，以避免形成能使分散体不稳定的盐。因此，凝聚质分散剂组分，凝聚质分散剂本身以及包含松香和凝聚质分散剂的组合物的pH优选应保持在酸性范围内，即pH应低于约7，优选在约2-约7，更优选约4-约6。

现在将描述用来制备凝聚胶体分散剂的除水以外的组分。优选使用最少量的水，这将易于加工，并有效的形成凝聚质和纸张施胶分散体产品。

尽管凝聚质有两种相反电荷的组分，但在凝聚质及施胶组合物上的总电荷是阳离子性的，ζ电位至少为20毫伏(下文表示为“mV”)，具体理由解释如下。这意味着，有足够多的阳离子组分来形成凝聚质，并且还有过量的阳离子组分来保证最终产品是阳离子性的。由此可见，该方法将生产出比其它方法具有更高阳离子电荷的施胶分散体。如果适当地进行施加，这样的电荷特性可增强对含有松香的纸，包括纸板进行施胶的产品的施胶效率。阴离子组分

凝聚质的阴离子组分可以是阴离子胶体，或聚电解质或表面活性剂的任意一种或混合物，所有这些物质在本领域是熟知的。阴离子胶体的例子包括：粘土，硅石或乳胶。阴离子聚电解质的例子是多羧酸盐(例如聚丙烯酸酯盐，羧甲基纤维素，水解聚丙烯酰胺)，多硫酸盐(例如，多硫酸乙烯酯盐，多硫酸亚乙基酯盐)或多磺酸盐(例如，多磺酸乙烯酯盐，木素磺酸盐)。阴离子表面活性剂的例子包括：烷基、芳基或烷芳基硫酸盐，烷基、芳基或烷芳基羧酸盐，或者是烷基、芳基或烷芳基磺酸盐。优选的是，烷基部分有约1-约18个碳原子，芳基部分有约6-约12个碳原子，烷芳基部分有约7-30个碳原子。举例性的基团有：丙基，丁基，已基，癸基，十二烷基，苯基，苄基和羧酸盐、硫酸盐和磺酸盐的线性或支链的烷基苯衍生物。

优选的阴离子组分是多羧酸盐，多硫酸盐和多磺酸盐。更优选的是多磺酸盐，最好是木素磺酸盐，如钠盐，钙盐，铵盐，铁盐或铬盐。

目前更为优选的阴离子组分是，没用氢氧化钠中和的木素磺酸钠。阳离子组分

只要阳离子组分的使用会产生具有本发明中所述的ζ电位的凝聚质，所述凝聚质的阳离子组分可以是聚合物、胶体或表面活性剂的任意一种或混合物，所有这些物质均是本领域所熟知的。优选阳离子聚合物，如聚胺，聚锍或聚氨基胺聚合物。聚胺可以是伯胺，仲胺，叔胺或季铵，或者可以包含不同强度胺的混合物，如聚乙烯亚胺。

特别适用于本发明的聚合物包括：如通过尺寸筛析色谱法测量的重均分子量大于约5,000的均聚物和共聚物。优选所述聚合物的分子量低于约500,000，更优选的是分子量从约125,000至约350,000。所述聚合物应包含至少约20％的阳离子官能团，优选100％的官能团为阳离子的。举例性的优选的聚合物是季多胺，如其中烷基部分含1-约6个碳原子的聚(二烯丙基二烷基氯化铵)；聚乙烯胺；等。

本发明更优选的阳离子组分是：季多胺，如其中烷基部分含1-约6个碳原子的聚(二烯丙基二烷基氯化铵)，目前最优选的例子是聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，在本发明中有时称之为“聚(DADMAC)”。其它合适的季多胺包括例如：丙烯酰氧三甲基氯化铵(ATMAC)，甲基丙烯酰氧三甲基氯化铵(MTMAC)，丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，甲基丙烯酰氧乙基三甲基甲基硫酸铵或甲基丙烯酰氨基丙基三甲基氯化铵的聚合物，另外还包括丙烯酰胺与季多胺的阳离子共聚物。

优选的分子量将根据最终凝聚质的粘性效应来选择。本发明优选的聚合阳离子组分，尤其是聚((DADMAC)聚合物，其特性粘度优选从约0.1dl/g至约2dl/g，更优选从约0.5dl/g至约1.7dl/g，更为优选的是从约1dl/g至1.3dl/g。这相当于阳离子聚合物宽范围的溶液粘度，所述粘度从约50cp至约5,000cp，优选从约100cp至约5,000cp，更优选从约1,000cp至约3,000cp，所有粘度均在20％固含量时测量。(在室温，约25℃，以60rpm测量的Brookfield粘度)。

目前，优选的阳离子组分是，得自Hercules Incorporated(Wilmington，Delaware)的Reten^203聚(DADMAC)。Reten^203产物在20％溶液中足以得到约2,000的Brookfield粘度。

为制备合适的凝聚质，优选完全使用水，或使用与用于补充水相一样多的水。据信，尽管形成凝聚质的各组分的添加顺序并不是至关重要的，但优选将粘性最小的阴离子或阳离子组分首先添加至水中。在阴离子组分为木素磺酸钠、有时称之为“SLS”，阳离子组分为聚(DADMAC)的场合，首先将SLS与水混合形成第一混合物。只要各凝聚组分足以形成基本均匀的混合物，那么，与混合凝聚组分有关的各种参数并不是至关重要的。通常优选在常温(25℃)常压下进行混合。

当第一混合物被充分混合均匀后，在剧烈搅拌下添加最粘的组分，从而形成第二混合物。如前所述，也没有严格的混合参数。在其中阴离子组分为SLS，阳离子组分为聚(DADMAC)的场合，第二个添加聚(DADMAC)。用肉眼观察，第二混合物似乎很不均匀，但在用松香进行均匀化作用期间，将变得更为胶体化和均匀。如果希望的话，可使凝聚质通过均化器，以使之更为均匀。

在凝聚质分散剂上的ζ电位将取决于制备凝聚质的阴离子组分和阳离子组分的比例。同样地，在包含松香和凝聚质分散剂的最终分散体组合物上的ζ电位将取决于凝聚质中阴离子组分和阳离子组分的比例，以及在松香上的剩余的带电官能团。

凝聚质和松香-凝聚质分散体的电荷不能为零，或接近中性。因为这样的体系不能正常工作。为形成有效稳定的分散体，所述电荷必须从中等至高度阳离子的。ζ电位在施胶分散体的稳定性中起很重要的作用。ζ电位是固体和液体界面的电势，具体地说，在包围带电胶体颗粒的离子扩散层上电位是造成胶体稳定性的主要原因。ζ电位可根据电泳淌度即胶体颗粒通过置于包含胶体颗粒的分散体、乳液或悬浮液中电极间的速率来计算。ζ电位值从0-10mV表明稳定性差。ζ电位值从10-19mV表明有些稳定性，但稳定性通常还不足。ζ电位至少为20mV，优选从25-40mV表明具有良好稳定性的中等电荷。ζ电位大于40-100mV或更高通常表明具有优异的稳定性。因此，在本发明中，包含松香和凝聚质的施胶组合物必须具有至少20mV的ζ电位。因此，凝聚质和松香-凝聚质分散体的电荷应是高度阳离子的，优选ζ电位至少为25mV，更优选至少为40mV。这相当于最终产品具有更好的静电胶体稳定性。高度阳离子的凝聚质将产生最终稳定的分散体，该分散体将与纤维素纸浆纤维起最强的电作用。

用于本发明中阴离子组分和阳离子组分的用量和比例可根据阴离子组分和阳离子组分的不同种类而有相当大的变化。各种因素包括：各组分的分子量和特性粘度，它们相应的电荷密度，被分散在最终松香-凝聚质组合物中松香的特定的种类和用量，所希望的ζ电位，以及有关稳定性、处理能力和性能的其它因素，所有这些因素可根据本发明在不过度试验下根据经验来确定。

施胶组合物的最终粘度应以该组合物能在约10％至约50％固体时在分散体中没有凝聚下容易泵送为准。松香-凝聚质施胶组合物的最终粘度还应足以阻止分散固体组分的分层。可后添加明矾，以降低分散体的粘度。当生产将具有更高粘度的更高浓度的组合物时，这将是尤其有用的。在这些概括的原理内，优选最终松香-凝聚质组合物的粘度应从约6cp至低于约250cp的Brookfield粘度(在60rpm测量的)，更优选的是低于约200cp，最优选的是低于150cp。在固含量约35％(重量)的松香-凝聚质组合物配方中，粘度优选从约15cp至40cp，当组合物的固含量约40％(重量)时，粘度优选从约30至约80cp。

用来制备凝聚质的凝聚质组分的用量和比例，可通过追溯计算(back-calculating)最终松香-凝聚质分散体中所希望的用量而容易地确定。

为制备具有本发明中所述有益性能的凝聚质分散剂，阴离子组分的用量优选从0.1至约2重量份，阳离子组分的用量优选从0.1至约5重量份，上述用量均以含水凝聚质分散剂中组分的干重量计；余量为约33至约90重量份的水。阳离子组分对阴离子组分的比例优选大于约0.1(阳离子组分/阴离子组分)。

更优选的凝聚质分散剂包含约0.2至约1.5重量份阴离子组分，约0.2至约3.5重量份阳离子组分，余量约40至约80重量份水。更优选的是，阳离子组分对阴离子组分的比例约从0.6至约3。

更为优选的凝聚质分散剂包含约0.4至约0.6重量份阴离子组分，约0.6至约1.3重量份阳离子组分，阳离子组分对阴离子组分的比例约从1.2至约2.6。余量为水，其用量约44至约64重量份。

在形成含水凝聚相后，松香(或者溶解于溶剂中形成用于溶剂法的有机相，或者以高温法熔融，通常使用高温高压均化)能均化进入水相。凝聚质将对最终分散体进行乳化和稳定化。

尽管可以通过适于制备所希望产品的任何其它方法来制备包括松香和凝聚质分散剂的凝聚质分散剂和施胶剂，但现在将描述形成本发明纸张施胶组合物的一般技术，所述组合物包含分散于凝聚质中的松香。

一般来说，在溶剂法中，以分散体的形式形成本发明的组合物包括如下步骤：(i)将松香溶解于与水不混溶的有机溶剂中，形成有机相；(ii)通过将水与所述比例的阴离子组分和阳离子组分混合并利用形成阳离子胶体凝聚质的足够的剪切力，形成阳离子胶体凝聚质分散剂的水相；(iii)均化有机相和水相凝聚质分散剂，形成一乳液；和(iv)从乳液中除去有机溶剂，形成分散体。步骤(i)和(ii)顺序可以颠倒或同时进行。此外，所述处理可以是间歇处理，连续处理或这两者的结合。

更具体地说，在通过溶剂法制备本发明的含水松香分散体中，首先将松香溶解于与水不混溶的有机溶剂如苯，二甲苯，二氯甲烷，氯仿，或1，2-二氯丙烷中。另外，也可使用其它与所希望的最终产品相容的溶剂和纸张施胶操作。如果希望的话，可使用两种或多种溶剂的混合物。所选择的溶剂还应对随后要制备的水分散体的各组分是非活性的。

混合物由有机相松香溶液和阳离子组分和阴离子组分的凝聚质水相分散剂制备。然后，使基本不稳定的含水混合物经受充分的剪切，从而提供基本稳定的乳液。尽管本发明的凝聚质分散剂允许使用很少采用先进技术改进的设备，如Waring^混合器，但通常借助均化器来实现充分的剪切。尽管如此，就工业规模而言，不稳定的含水混合物应在室温于约7kg/cm²(100p.s.i.g.)至约560kg/cm²(8,000p.s.i.g.)，优选约140kg/cm²(2,000p.s.i.g.)至约210kg/cm²(3,000p.s.i.g.)的压力下至少通过均化器一次才能提供基本稳定的乳液。

然后，通过利用真空蒸馏进行解吸，从乳液中除去乳液的有机溶剂组分，这样就提供了松香颗粒的基本稳定的水分散体。US3,565,755描述了这些处理步骤，在此引入该专利作为参考。

现在将描述用于制备分散体形式的本发明的施胶组合物的高温法的一般技术。该一般方法包括如下步骤：(i)将松香加热至足以使松香熔融的温度；(ii)通过将水与所述比例的阴离子组分和阳离子组分混合并利用形成阳离子胶体凝聚质的足够的剪切力，形成阳离子胶体凝聚质分散剂的水相；(iii)将熔融松香与阳离子凝聚质混合，形成一混合物；和(iv)使步骤(iii)的混合物经受足够的剪切力，以便形成乳液；(v)对步骤(iv)的乳液进行冷却形成分散体。步骤(i)和(ii)顺序可以颠倒或同时进行，混合步骤(iii)可以与乳化步骤(iv)结合。此外，所述处理可以是间歇处理，连续处理或这两者的结合。

更具体地说，在通过高温法制备本发明的分散体中，将松香加热超过其熔点，优选加热至至少约135℃，更优选加热至约165℃至约180℃，这时松香的粘度更低。优选的是，如凝聚质那样将熔融松香泵送至均化器中，在均化器中，使所述物质于约80℃至约195℃，优选约125℃至约145℃的温度进行充分混合，以便形成基本稳定的水乳液。充分的剪切力可通过均化器而方便的实现。因此，不稳定的含水混合物应在室温于约70kg/cm²(1000p.s.i.g.)至约560kg/cm²(8,000p.s.i.g.)，优选约140kg/cm²(2,000p.s.i.g.)至约210kg/cm²(3,000p.s.i.g.)的压力下至少通过均化器一次才能提供在冷却时形成稳定分散体的基本稳定的乳液。所选择的压力对于本领域熟练技术人员来说是已知的。

下面的内容涉及举例性的目前优选的实施方案，其中阴离子组分是木素磺酸钠(SLS)，如Wanin^(得自Ligno Tech USA，VargonSweden)，以及聚(DADMAC)，如Reten^203(得自HerculesIncorporated，Wilmington，Delaware)，它们的固含量为19.3％，特性粘度为1.3-1.5dl/g。阴离子组分的用量优选从0.1至约2％(重量)，阳离子组分的用量优选从0.1至约5％(重量)，阳离子组分对阴离子组分的比例优选大于约0.1(阳离子组分/阴离子组分)。松香的用量从约10-约60％(重量)。所有重量百分数均以含水松香-凝聚质组合物中各组分干重量的百分比计。

优选的用量为：在阳离子组分对阴离子组分的比例从约0.6至约3.0时，从约0.2至约1.5％(重量)的阴离子组分，从约0.2至约3.5％(重量)的阳离子组分，松香的用量从约20-约55％(重量)。

更优选的配料用量是：在阳离子组分对阴离子组分的比例从约1.2至约2.6时，从约0.4至约0.6％(重量)的阴离子组分，从约0.6至约1.3％(重量)的阳离子组分，松香的用量从约35-约50％(重量)。

使用除SLS外的阴离子组分以及除Reten^203外的阳离子组分，上述的用量和比例会改变。在所述范围和比例内使用这些配料，在对稳定的松香-凝聚质分散体组合物进行有效均化和生产的足够的粘度下，将生产出稳定的乳液。通过使用较低分子量的聚(DADMAC)，如特性粘度约1.0dl/g的物质，可以在没有粘度问题的情况下得到较高的阳离子聚合物的含量。这提供了生产阳离子性更大的体系的能力。

另外，对该凝聚质的乳化作用在能量方面是十分有利的。甚至Waring^混合器也能用来进行乳化，尽管如使用Tekmar^均化器(Tekmar Company，Cincinnati，Ohio)工作状况更好，并且当使用Manton-Gaulin^均化器(APV Gaulin Inc.，Wilmington，Massachusetts)时工作状况甚至更好。

此外，可向本发明的松香凝聚质分散体中添加其它的添加剂，如用来降低粘度的明矾，消泡剂，生物杀伤剂和其它的防腐剂，其用量以及使用工艺对于造纸工业领域的熟练技术人员来说是已知的。

分散体形式的施胶组合物可用来制备用该组合物进行施胶的纸张，通常是作为添加至用来制备施胶纸造纸配料中的添加剂。然而，在形成纸张之后，使用本领域熟练技术人员熟知的涂布技术，在施胶压榨辊中或其它合适的涂布设备中，通过将本发明的组合物涂布至纸张的表面，本发明的组合物还可用作表面处理剂或外部施胶剂。

如上所述，松香基施胶组合物与造纸明矾或其它等效的铝化合物一起使用。可将明矾或其等效物掺入本发明的施胶组合物中，当本发明的松香-凝聚质分散体用作内部施胶剂或用作外部即表面施胶剂时，更为典型的是，将明矾或其等效物作为单独的组分施加至纸浆中。当将明矾或其等效物与本发明的松香-凝聚质组合物混合时，以包括明矾的松香-凝聚质组合物的重量计，明矾或其等效物的用量可高达约50％(重量)。根据所使用的明矾或其等效物的种类、待处理纸张的等级、待施加施胶剂的用量、以及本领域熟练技术人员熟知的其它因素，确定待使用明矾或其等效物的用量。在未漂造纸系统中，例如，当作为单独的组分添加至纸浆中时，明矾或其等效物的用量，以纸浆干重量计，通常低于1％(重量)，典型地约从0.1％(重量)至约0.8％(重量)。

根据消费者所希望的施胶规格来使用本发明的松香-凝聚质组合物，其用量取决于所需的施胶度、纸张的等级、用来制造纸张的纸浆配料的种类、以及其它熟知的并且本领域熟练技术人员根据经验容易确定的因素。通常，使用最少量的施胶剂来得到所希望的施胶要求。

当施胶组合物作为内部添加剂在造纸期间使用时，以纸浆干重量计，其用量优选从约0.025％(重量)至约1％(重量)。

当本发明的组合物作为外部即表面施胶剂使用时，以纸张干重量计，其用量优选从约0.01％(重量)至约1％(重量)。Hercules施胶试验

一种用于测量施胶性能的公认的试验方法是Hercules施胶试验，描述于Pulp and Paper Chemistry and Chemical Technology(J.P.Casey编辑，第3卷，第1533-1554页，1981)中和TAPPI标准T530中，在此引入这两份出版物作为参考。当染料水溶液从另一表面侧渗透时，通过测量纸张表面的反射率变化，Hercules施胶试验将确定在纸张中得到的水施胶度。将染料水溶液，例如在下述实施例13中所述的于1％甲醛中的萘酚绿染料包围在纸张上表面的一圆圈内，并从底表面光电测量反射率的变化。

通过选择合适的终点，例如在下面实施例13中所述的反射光减少20％，相当于80％的反射率，从而限定试验周期。用定时器测量试验达到终点的时间(秒)。较长的时间与增加的施胶性能有关，即，抗水渗透作用增加。未施胶的纸通常为零秒，轻度施胶纸所记录的时间将从约1-约20秒，中等施胶纸的时间从约21-约150秒，重度施胶纸的时间从约151至约2,000秒。

实施例

现在将参考下面具体的非限定性实施例对本发明进行描述。

在这些实施例中，除非另有说明，松香-凝聚质组合物基于上文描述的溶剂法来制备。除非另有说明，所有步骤均在常温(约25℃)常压下进行。在这些实施例中具体披露了重要的具体处理细节，如在各实施例中所研究的合适的性能以及结果。

除非另有说明，在实施例中所使用的所有组分百分比均为以含水松香-凝聚质组合物干重量为基础的组分重量百分比。水的百分比基于含水松香-凝聚质组合物重量。

实施例1使用包含0.5％SLS和1.2％Reten^203的凝聚质，利用Manton-Gaulin^

均化器制备松香胶

有机相松香：溶于450克二氯甲烷中的307克6.5％的复合富马酸(CFA)松香。

水相凝聚质：5.3克SLS(木素磺酸钠，Wanin^，得自Ligno TechUSA，Vargon Sweden)，65.3克Reten^203聚合物(固含量19.3％，特性粘度1.3dl/g)和600克去离子水。

首先将SLS溶解，然后添加Reten^203聚合物。pH值为4.2。在添加有机相的同时，利用于Tekmar^均化器上(实验室型号：SD-45)的高装置(high setting)使水相进行混合。混合费时15秒。然后，在210kg/cm²(3,000p.s.i.)的压力下，使该预混物通过Manton-Ganton^均化器(型号：15MS TBA)两次。添加一些稀释水以帮助启动该均化器。在回转蒸发器中处理所得到的乳液，以便在其沸点(40℃)以上的温度除去二氯甲烷。将所得到的乳液冷却至室温，此时便形成了松香-凝聚质分散体，其性能如下：

总固体：25.3％

粒径：578nm(在通过100目筛之后)

流变性： rpm 粘度，cp

6 70

12 65

30 56

60 49

pH：2.8

流变性数据表明，由于在不同rpm下最高和最低粘度读数间的差值很小，因此，分散体具有良好的稳定性。通过取最低对最高读数比的对数值，可容易地进行对比和定量分析。在本例的情况下，log(49/70)＝-0.155。该计算值可在0至-1之间变化。该计算值越接近0，产品就越稳定。该值低于-0.3(即，该值如为-0.4，而不是如-0.2)表明，分散体可能有不稳定性的问题。

在32℃，于烘箱中，对本例制备的施胶分散体试样老化4周并且每周测量粘度。下面是于60rpm用Brookfield^LVT粘度计(Brookfield Engineering Laboratories，Inc.，Stoughton，Massachusetts)和pH计测量的粘度和pH值：

1周 2周 3周 4周

粘度，cp 47 47 42 39

pH： 2.8 2.8 2.8 2.8

这些低粘度结果表明，施胶分散体具有良好的稳定性。低粘度表明，松香颗粒之间没有桥连，并且该分散体可以进行泵送。在储存条件下产品不凝聚。

以501型Laser Zee^仪(Pen Kem Inc.，Bedford Hills，New York)测量的ζ电位(Z.P.)来确定分散体中施胶颗粒上的电荷。通过将1或2滴分散体稀释于100ml去离子水中并用NaOH或H₂SO₄将pH值调节至下面表示的值而进行ζ电位测量，其中只有pH5.8是没有用酸或碱调节的组合物的pH值。下面的数据表明了新颖施胶组合物的阳离子特性。在pH5.8时的高ζ电位是由于没有添加酸或碱所造成的。pH： 3.1 4.7 5.8 8.0 9.0ζ电位(mV) +36.0 +43.2 +52.2 +35.5 +28.3

从如上正ζ电位值可以看出，施胶颗粒甚至在碱性范围内也是阳离子的。这些ζ电位值表明了分散体从良好至优异的稳定性。另外，无需后添加明矾或任何其它的分散剂，以便保护稳定性。

实施例2使用包含0.5％SLS和0.6％Reten^203的凝聚质，利用Manton-Gaulin^

均化器制备松香胶

使用与实施例1相同的工艺。

水相凝聚质：5.3克SLS(Wanin^S)，32.6克Reten^203聚合物(固含量19.3％)和600克去离子水。首先将SLS溶解，然后添加Reten^203聚合物。

观测到松香-凝聚质产品的性能如下：

总固体：30.3％

粒径：557nm(在通过100目筛之后)

流变性： rpm 粘度，cp

6 60

12 45

30 36

60 33

log(33/60)＝-0.26，表示有良好的稳定性

pH：2.8

在32℃，于烘箱中，对试样进行老化4周并且每周测量粘度。下面是于60rpm下观测到的粘度和pH值，这些值表明试样具有优异的稳定性：

1周 2周 3周 4周

粘度，cp 33 34 35 31

pH： 2.8 2.8 2.8 2.8

以501型Laser Zee^仪测量的ζ电位(Z.P.)来确定分散体中施胶颗粒上的电荷。通过将1或2滴分散体稀释于100ml去离子水中并用NaOH或H₂SO₄将pH值调节至下面表示的值而进行ζ电位测量。在酸性范围内，ζ电位值大于40，该范围是用于本例特定的施胶组合物所希望的，这表明该施胶组合物具有优异的稳定性。

pH： 3.4 4.6 8.0 9.0

ζ电位(mV) +45.3 +44.0 +20.4 +17.9

实施例3

没有聚合物，只有松香

在实施例3中，将尝试在没有Reten^聚合物、阴离子组分或明矾下只对松香进行乳化。该产品将迅速失灵。在制备之后，乳液将迅速分成三层，而且甚至不能进行对溶剂的解吸。

实施例4

没有阴离子组分下进行制备(失败)

按照实施例1的工艺，利用溶剂法来制备松香胶试样。其中使用如下配方：

有机相松香：溶于204.5克二氯甲烷中的136克5.4％的复合富马酸松香。

水相：21克Reten^203(固含量19.3％)，403.3克去离子水和44.5克50％的明矾。

步骤：首先将Reten^203聚合物与去离子水混合。然后将该溶液的pH值调至5.75。用5NHCl再将pH降低至4.2。将水相与有机相混合并通过Manton-Gaulin^均化器。当于70℃解吸出溶剂时乳液变得不稳定。

实施例5

在没有阴离子组分时1％Reten^203失灵

按照实施例1的一般工艺，在没有木素磺酸盐阴离子组分下，尝试形成松香施胶剂和Reten^203的分散体。

有机相松香：300ml二氯甲烷和409克6.5％的CFA松香。

水相：807克去离子水和14克Reten^203(固含量19.3％)。

A.借助通过Manton-Gaulin^均化器两次来进行乳化。在60℃解吸溶剂并分离出可施胶的松香材料。当搁置时该体系失灵。

B.使用Tekmar^均化器并在水相中使用一些明矾，进行同样的试验：

有机相松香：在136克二氯甲烷中的205克6.5％的CFA松香。

水相：403克去离子水、7克Reten^203(固含量19.3％)和44.5克、50％的明矾。

在Tekmar^均化器中均化有机相和水相。所得乳液似乎很细，但在55℃进行解吸时该乳液将失灵。

在对比例4和5以及实施例4中，将pH降低至据信更为优选的pH值。在实施例5中，5.8的pH是没经调节的。这些实施例表明，在没有阴离子组分下所得到的乳液是不稳定的。

实施例6

对SLS-Reten^203施胶乳液进行(静电)因子试验

利用两个变量进行静电试验：SLS(Wanin^S)和Reten^203(固含量19.3％)的浓度。此外，除另外指出的以外，在本实施例中使用的工艺与实施例1的工艺相同。

有机相松香：在450克二氯甲烷中的307克6.5％的CFA

水相：SLS浓度在0.5％至3％之间变化，Reten^聚合物的浓度在0.6％至1.2％之间变化。中点为1.75％SLS和0.9％Reten^聚合物。

观察到下列结果：

牌号	％SLS	％Reten^203	结果	粘度(cp)	直径(nm)
牌号	％SLS	％Reten^203	结果	粘度(cp)	直径(nm)	A	0.5	0.6	稳定	45	1065
B	0.5	1.2	稳定	70	911	A	0.5	0.6	稳定	45	1065
B	0.5	1.2	稳定	70	911	C	3	0.6	失灵
D	3	1.2	失灵			C	3	0.6	失灵
D	3	1.2	失灵			E	1.75	0.9	不太稳定	30	3174

如上可以看出，对于制备本发明的松香胶分散体而言，凝聚质的阴离子和阳离子组分有优选的比例。尽管SLS似乎在乳化剂中将起作用，但对于整个凝聚质而言，阳离子组分和阴离子组分的适当比例和浓度将最终控制最终的稳定性和乳化作用。使用3％(干组分)SLS不能产生稳定的体系。甚至使用1.75％SLS也只是勉强合格。使用太多的阳离子聚合物(Reten^203)将产生不可接受的粘稠体系。其它的试验表明，当将SLS(Wanin^S)和Reten^203用作凝聚质组分时，SLS更优选的下限值约为0.4％SLS，此时仍能产生有效的乳化作用。根据本发明，在不需要过分试验下，可使用其它种类和/或分子量，阳离子电荷的程度以及各组分的粘度，得到所希望的最终性能。

实施例7

不同Reten^203浓度的作用

按照实施例1和6的一般步骤，如下表所示，以0.5％SLS(Wanin^S)和0.5％，0.4％和0.3％Reten^203制备松香-凝聚质施胶剂试样。

0.5％Reten 0.4％Reten 0.3％Reten

有机相：克克克

松香(6.5％CFA) 102.25 102.25 102.25

二氯甲烷 150 150 150

水相：

Wanin^S(SLS) 1.75 1.75 1.75

Reten^203(19.3％) 9.07 7.25 5.44

去离子水 200 200 200

总计 463.07 461.25 459.44

％SLS(计算值) 0.56 0.56 0.57

％Reten^(计算值) 0.56 0.45 0.34

Reten^/(计算值)SLS比 1.0 0.8 0.6

总(计算值)％固体 33.8 33.9 33.9

0.4％Reten^203的浓度是在本例特定的凝聚质分散剂中允许的最低的浓度，使用这种特定的配料才能生产出不会突然崩解的乳液。

实施例8

更高固含量的作用

按照实施例1和6的一般工艺，在更高的Reten^203浓度并具有下述各组分和用量下，使用Tekmar^实验室均化器，制备两个配方A和B。目标固体含量为40％。取得了下面的分散体特性：

A B

0.6％Reten 1.2％Reten

有机相：克克

松香 102.25 102.25

二氯甲烷 150 150

水相：

Wanin^S(SLS) 1.75 1.75

Reten^203(19.3％) 10.88 21.76

去离子水 159.15 149.74

总计 424.03 425.5

％SLS(计算值) 0.64 0.64

％Reten^(计算值) 0.77 1.52

Reten^/SLS比(计算值)1.2 2.4

总％固体(计算值) 38.7 39.3

粒径(nm) 1981 2143

粘度(60rpm-cp) 54 140

在本例中，更高的Reten^203浓度将使粘度明显增加，但在32℃加热老化四周后，这些试样是可接受的且稳定的。

实施例9

中性SLS的作用

除所指出的以外，使用先前实施例的工艺来确定使用中性SLS产品的作用，而不是使用实施例1-8中的酸性SLS(Wanin^S)产品。

使用不同的SLS产品(Lignosol^SFX-65，Ufoxane^2，这两种产品均得自Ligno Tech USA，Rothschild，Wisconsin)，制备0.5％SLS和0.6％Reten^203的体系。当溶解于水中时，Lignosol^SFX-65的pH为7.2，这表明其为预先中和的产品。Ufoxane^2甚至有更高的中和度(SLS/水的pH为9.0)。其它的组分和用量列于下表中：

Lignosol^SFX-65 Ufoxane^2

克克

松香(6.5％CFA) 102.25 102.25

二氯甲烷 150 150

SLS 1.75 1.75

Reten^203(19.3％) 10.88 10.88

去离子水 238.8 238.8

总计 503.68 503.68

％SLS(计算值) 0.49 0.49

％Reten^(计算值) 0.59 0.59

Reten^/SLS比(计算值) 1.2 1.2

总％固体(计算值) 30.0 30.0

使用Tekmar^均化器来制备乳液。当进行解吸时，该乳液的稳定性很差，并且可过滤出大量固体。当将水相的pH值调节至4.0而重复包含Lignosol^SFX-65的该试验时，仍然会遇到不稳定性这样的问题。另外，使用Ufoxane^2的组合物也将失败。

据信，中性SLS将使松香的羧基基团离子化，这将造成使用中和SLS组分所产生的松香-凝聚质颗粒上更低的ζ电位。当对预先中和的Lignosol^SFX-65进行后酸化时，将形成一盐，该盐将产生不稳定的产品。

实施例10

更低分子量的聚(DADMAC)

用更低分子量的聚(DADMAC)代替Reten^203来制备松香胶；所述聚(DADMAC)的特性粘度为1.0dl/g，固含量为20％，pH为6，20％固含量时的粘度为700cp。除所指出的以外，本例试验中的工艺与先前实施例所使用的工艺相同。各组分的用量如下：

配方

有机相：克

松香(6.5％CFA) 102.25

二氯甲烷 150

水相：

Wwnin^S(SLS) 1.75

聚(DADMAC)(20％) 14

去离子水 232

总计 500

％SLS(计算值) 0.50

％Reten^(计算值) 0.77

Reten^/SLS比(计算值) 1.54

总％固体(计算值) 30.5

在这种场合，试管级的实验表明，能相当容易地制备0.6-1.0％的聚(DADMAC)乳液。在添加有机相时，通过使用高装置混合水相，使用0.5％Wanin^S SLS和0.8％更低分子量的聚(DADMAC)，利用Tekmar^均化器可制得稳定的29.6％固体的松香施胶分散体。该制备过程将花费2分钟。

实施例11

恒定Reten^203/SLS比的体系，比例＝0.6/0.5＝1.2

除下面所指出的以外，在本例中使用如先前实施例相同的步骤。以恒定的凝聚质阳离子/阴离子组分比(1.2)制备具有列于下面的组分和用量的试样，但以增加的总凝聚质浓度来观察其对产品处理和特性的影响。

配方 A B C D E

有机相：克克克克克

松香(6.5％CFA) 29.21 29.21 29.21 29.21 29.21

二氯甲烷 43 43 43 43 43

水相：

Wanin^S(SLS) 0.25 0.5 0.75 1 1.25

Reten^203 1.55 3.11 4.66 6.22 7.77

去离子水 68.99 67.18 65.38 63.37 61.52

总计 143 143 143 142.8 142.75

％SLS(计算值) 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25

％Reten^(计算值) 0.30 0.60 0.90 1.20 1.50

Reten^/SLS比

(计算值) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2

总％固体(计算值) 29.8 30.3 30.9 31.5 32.0

如实施例10，使用Tekmar^均化器，在高剪切下，通过将有机相倒入水相中而制备分散体。对每个试样均化2分钟。测得如下产品特性：

牌号	A	B	C	D	E
牌号	A	B	C	D	E	直径，nm	1900	1659	2926	2056	973
ζ电位，mV	+29.0	+30.0	+28.0	+30.3	+29.7	直径，nm	1900	1659	2926	2056	973
ζ电位，mV	+29.0	+30.0	+28.0	+30.3	+29.7	粘度，cp	13	18	32	29	37

ζ电位测量是用稀释于100ml去离子水中一滴乳液的简单的单点测量。所述测量的pH通常为5.6，该值对于本发明阳离子松香施胶产品而言，并不是更优选的pH。更优选的pH值约从4.5-4.8。然而，通过保持凝聚质组分比恒定，该测量确实示出了良好的可控性。

所有这些体系均十分稳定，并且只是由于更高的凝聚质浓度而使粘度在可接受的范围内增加。这表明，在上述适当的比例内，可改变各组分的用量。

实施例12

恒定Reten^203/SLS比的体系，比例＝1.2/0.5＝2.4

除使用更高阳离子/阴离子组分比以外，本例与实施例11基本相同。所述组合物中的组分和用量如下：

配方 A B C D E

有机相：克克克克克

松香(6.5％CFA) 43.82 43.82 43.82 43.82 43.82

二氯甲烷 65 65 65 65 65

水相：

Wanin^S(SLS) 0.38 0.75 1.13 1.5 1.88

Reten^203 4.66 9.33 13.99 18.65 23.32

去离子水 101.14 96.1 91.06 86.03 80.98

总计 215 215 215 215 215

％SLS(计算值) 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25

％Reten^(计算值) 0.60 1.20 1.80 2.40 3.00

Reten^/SLS比

(计算值) 2.37 2.40 2.39 2.40 2.39

总％固体(计算值) 30.1 30.9 31.8 32.6 33.5

与实施例11类似的测量数据列于下面：

牌号	A	B	C	D	E
牌号	A	B	C	D	E	直径，nm	2407	1720	2021	2483	3067
ζ电位，mV	+28.5	+34.2	+48.9	+48.4	+49.5	直径，nm	2407	1720	2021	2483	3067
ζ电位，mV	+28.5	+34.2	+48.9	+48.4	+49.5	粘度，cp	22	33	49	75	95

该特定的比例仍能形成良好的乳液，但对粘度更为敏感。如ζ电位值所示，仍能得到更高的阳离子电荷。

实施例13

施胶效率

使用中试实验室造纸机，测量含有如下组合物的本发明的两种产品的施胶效率：

配方低Reten^ 高Reten^

有机相：克克

松香(6.5％CFA) 306.75 306.75

二氯甲烷 450 450

水相：

Wanin^S(SLS) 5.25 5.25

Reten^203 32.64 65.28

去离子水 600 600

总计 1394.64 1427.28

％SLS(计算值) 0.56 0.54

％Reten^(计算值) 0.67 1.29

Reten^/SLS比(计算值)1.2 2.4

总％固体(计算值) 33.7 33.2

利用70/30阔叶木/针叶木漂白纸浆，以40磅的定量制备高级纸张。在纸机的湿部，将本发明的松香-凝聚质施胶剂添加至纸浆中。单独添加以干纸浆重量计为0.75％(重量)的明矾(硫酸铝)。对纸浆纤维的施胶量在0.2％至0.5％之间变化，并利用上述的Hercules施胶试验测量施胶效率。对两种施胶试样进行试验，一种是较低阳离子/阴离子组分比(1.2)的0.6％Reten^203/0.5％SLS，另一种是较高阳离子/阴离子组分比(2.4)的1.2％Reten^203/0.5％SLS。

重要的是，应理解实现本发明的原理，那就是对施胶效率起重要作用的主要是产品的凝聚质部分。其中可能还有其它重要的变量，但根据本发明，凝聚质在产品的最终效率中将起主要的作用。结果示于图1的图表中。

当与表示使用较高阳离子组分用量的本发明的更高施胶效率的上面的实线相比时，在图表下部的虚线表示当使用较低阳离子组分用量时，相对较低的、但仍可接受的施胶效率。据信，通过使用更高比例的阳离子组分而显示出的更高的施胶效率与具有更高阳离子电荷将更好地吸附在纸浆纤维的表面上使纸张疏水的本发明的松香-凝聚质的原理相一致。

在不违背本发明的精神和基本特征下，本发明还可包括其它的具体形式，因此，作为本发明的范围，应参考所附的权利要求，而不只是前述的说明书。

Claims

1.一种分散的松香施胶组合物，其特征在于，松香通过阳离子型胶体凝聚质分散剂而得以乳化和稳定，所说的凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，其中阴离子组分和阳离子组分的比例以施胶组合物的ζ电位至少为20mV为准。

2.如权利要求1的组合物，其中阴离子组分选自：阴离子胶体、聚电解质和表面活性剂。

3.如权利要求2的组合物，其中阴离子组分是选自粘土、硅石和乳胶的阴离子胶体。

4.如权利要求2的组合物，其中阴离子组分是选自多羧酸盐、多硫酸盐和多磺酸盐的阴离子聚电解质。

5.如权利要求4的组合物，其中阴离子组分是阴离子木素磺酸盐。

6.如权利要求2的组合物，其中阴离子组分是选自烷基羧酸盐，烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，芳基羧酸盐，芳基硫酸盐，芳基磺酸盐，烷基芳基羧基盐，烷基芳基硫酸盐，和烷基芳基磺酸盐的阴离子表面活性剂；其中烷基部分含有1-18个碳原子，芳基部分含有6-12个碳原子，烷基芳基部分含有7-30个碳原子。

7.如权利要求1的组合物，其中阳离子组分选自：阳离子多胺、多锍和多氨基胺；该阳离子组分的重均分子量至少为5,000，并至少包含20％的阳离子官能团。

8.如权利要求7的组合物，其中阳离子组分是选自伯胺、仲胺、叔胺、季胺及其混合物的阳离子多胺。

9.如权利要求8的组合物，其中阳离子多胺是季多胺。

10.如权利要求9的组合物，其中季多胺是聚(二烯丙基二烷基氯化铵)，其中烷基部分含有1-6个碳原子。

11，如权利要求10的组合物，其中季多胺是特性粘度从0.1dl/g至2.0dl/g的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)

12.如权利要求1的组合物，其中松香选自：未改性松香、强化松香、松香酯以及增容的松香。

13.如权利要求1的组合物，其中以该组合物组分的干重量计，阴离子组分的用量从0.1重量％至2重量％，阳离子组分的用量从0.1重量％至5重量％；阳离子组分对阴离子组分的比例大于0.1。

14.如权利要求13的组合物，其中松香的用量以组合物中松香干组分计为10重量％至60重量％。

15.如权利要求14的组合物，其中松香的用量从20重量％至55重量％，阴离子组分为木素磺酸钠，其用量为0.2重量％至1.5重量％，阳离子组分为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，其特性粘度为0.5dl/g至1.7dl/g，用量为0.2重量％至3.5重量％，阳离子组分对阴离子组分的比例从0.6至3。

16.如权利要求1的组合物，其ζ电位至少为25mV。

17.如权利要求1的组合物，其ζ电位至少为40mV。

18.一种阳离子型胶体凝聚质分散剂，其特征在于，包含水、作为阴离子组分的木素磺酸盐和作为阳离子组分的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，阴离子和阳离子组分的用量以使该分散剂呈阳离子性为准，该分散剂的ζ电位至少为20mV。

19.如权利要求18的分散剂，其中木素磺酸盐为木素磺酸钠，聚(二烯丙基二甲基氯化铵)的特性粘度从0.1dl/g至2.0dl/g。

20.如权利要求19的分散剂，其中，以该分散剂组分的干重量计，阴离子组分的用量从0.1至2重量份，阳离子组分的用量从0.1至5重量份；阳离子组分对阴离子组分的比例大于0.1。

21.如权利要求20的分散剂，其中阴离子组分的用量从0.2至1.5重量份，阳离子组分的特性粘度从0.5dl/g/至1.7dl/g，其用量从0.2至3.5重量份，阳离子组分对阴离子组分的比例从0.6至3，结果是，该分散剂的ζ电位至少为20mV。

22.如权利要求18的分散剂，其ζ电位至少为25mV。

23.如权利要求18的分散剂，其ζ电位至少为40mV。

24.一种制备阳离子松香施胶组合物分散体的方法，所说的松香施胶组合物包括松香和胶体凝聚质分散剂，其特征在于该方法包括如下步骤：

(a)形成胶体凝聚质分散剂，所述分散剂包含于水中的阴离子组分和阳离子组分；

(b)形成松香于该胶体凝聚质中的水分散体，该分散体的ζ电位至少为20mV。

25.如权利要求24的方法，其中阴离子组分选自：阴离子胶体、聚电解质和表面活性剂；阳离子组分选自阳离子多胺、多锍和多氨基胺，阳离子组分的重均分子量至少为5,000并包含至少20％的阳离子官能团。

26.如权利要求25的方法，其中阴离子聚电解质选自：多羧酸盐、多硫酸盐和多磺酸盐，阳离子组分是季多胺。

27.如权利要求26的方法，其中阴离子组分是阴离子木素磺酸盐，阳离子组分是聚(二烯丙基二甲基氯化铵)。

28.如权利要求27的方法，其中，以组合物中组分的干重量计，松香的用量从10重量％至60重量％，阴离子组分是木素磺酸钠，其用量从0.1重量％至2重量％，阳离子组分是聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，其特性粘度从0.1dl/g至2dl/g，用量从0.1重量％至5重量％；阳离子组分对阴离子组分的比例大于0.1，其中该分散体的Brookfield粘度在60rpm时低于150cp。

29.如权利要求28的方法，其中，松香的用量从20重量％至55重量％，阴离子组分是木素磺酸钠，其用量从0.2重量％至1.5重量％，阳离子组分是聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，用量从0.2重量％至3.5重量％；阳离子组分对阴离子组分的比例从0.6至3。

30.如权利要求24的方法，其中松香包含羧基基团，阴离子组分和阳离子组分均具有足够低的酸性pH，该pH将低至避免松香的羧基基团离子化而使步骤(a)形成的凝聚质不稳定这样的程度，而且该pH将足够高至避免形成能使分散体不稳定的盐这样的程度。

31.如权利要求30的方法，其中，在步骤(a)和(b)中的pH低于7。

32.如权利要求31的方法，其中，在步骤(a)和(b)中的pH从2-7。

33如权利要求24的方法，其中分散体的形成步骤(b)是溶剂法，其特征在于包含如下步骤：

(i)将松香溶解于不与水混溶的有机溶剂中，形成有机相；

(ii)通过将水与所述比例的阴离子组分和阳离子组分混合并利用形成阳离子胶体凝聚质的足够的剪切力，形成阳离子胶体凝聚质分散剂的水相；

(iii)均化有机相和水相凝聚质分散剂，形成一乳液；和

(iv)从乳液中除去有机溶剂，形成分散体。

34.如权利要求33的方法，其中步骤(b)(ii)还包括在水中混合最不粘的阴离子组分或阳离子组分，以形成第一混合物；再将较粘的阴离子组分或阳离子组分与第一混合物混合，形成第二混合物，与阴离子组分相比，阳离子组分是过量的；在均化器中对第二混合物进行均化，以形成阳离子胶体凝聚质。

35.如权利要求24的方法，其中分散体形成步骤(b)是高温法，其特征在于包括如下步骤：

(i)将松香加热至足以使松香熔融的温度；

(iii)将熔融松香与水相胶体凝聚质分散剂混合，形成一混合物；

(iv)使步骤(iii)的混合物经受足够的剪切力，以便形成乳液；和

(v)对步骤(iv)的乳液进行冷却形成分散体。

36.如权利要求35的方法，其中将步骤(iii)和(iv)合并。

37.如权利要求24的方法，其中ζ电位至少为25mV。

38如权利要求24的方法，其中ζ电位至少为40mV。

39.一种施胶纸的生产方法，包括在该施胶纸的制备过程中使用施胶组合物，该组合物的特征在于包含由阳离子胶体凝聚质分散剂乳化和稳定的松香，所述凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，阴离子组分和阳离子组分的比例以所述施胶组合物的ζ电位至少为20mV为准。

40.如权利要求39的方法，其中纸张施胶组合物还包含能形成松香酸铝的铝化合物。

41.如权利要求39的方法，其中纸张施胶组合物的用量以纸张的重量计从0.025重量％至1重量％。

42.如权利要求39的方法，其中纸张施胶组合物作为添加剂加至用来制备施胶纸的造纸配料中。

43.如权利要求39的方法，纸张施胶组合物在形成纸张之后被添加至纸张的表面上。

44.如权利要求39的方法，其中阴离子组分选自阴离子胶体、聚电解质和表面活性剂。

45.如权利要求44的方法，其中阴离子组分是选自粘土、硅石和乳胶的阴离子胶体。

46.如权利要求44的方法，其中阴离子组分是选自多羧酸盐、多硫酸盐和多磺酸盐的阴离子聚电解质。

47.如权利要求46的方法，其中阴离子组分是阴离子木素磺酸盐。

48.如权利要求44的方法，其中阴离子组分是选自烷基羧酸盐，烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，芳基羧酸盐，芳基硫酸盐，芳基磺酸盐，烷基芳基羧基盐，烷基芳基硫酸盐，和烷基芳基磺酸盐的阴离子表面活性剂；其中烷基部分含有1-18个碳原子，芳基部分含有6-12个碳原子，烷基芳基部分含有7-30个碳原子。

49.如权利要求39的方法，其中阳离子组分选自：阳离子多胺、多锍和多氨基胺；该阳离子组分的重均分子量至少为5,000，并至少包含20％的阳离子官能团。

50.如权利要求49的方法，其中阳离子组分是选自伯胺、仲胺、叔胺、季胺及其混合物的阳离子多胺。

51.如权利要求50的方法，其中阳离子多胺是季多胺。

52.如权利要求51的方法，其中季多胺是聚(二烯丙基二烷基氯化铵)，其中烷基部分有1-6个碳原子。

53，如权利要求52的方法，其中季多胺是特性粘度从0.1dl/g至2.0dl/g的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)。

54.如权利要求39的方法，其中松香选自：未改性松香、强化松香、松香酯以及增容的松香。

55.如权利要求39的方法，其中以该组合物组分的干重量计，松香的用量从10重量％至60重量％，阴离子组分的用量从0.1重量％至2重量％，阳离子组分的用量从0.1重量％至5重量％；阳离子对阴离子组分的比例大于0.1。

56.如权利要求54的方法，其中以组合物组分的干重量计，其中松香的用量从20重量％至55重量％，阴离子组分为木素磺酸钠，其用量为0.2重量％至1.5重量％，阳离子组分为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，其特性粘度为0.1dl/g至2dl/g，用量为0.2重量％至3.5重量％，阳离子组分对阴离子组分的比例从0.6至3。

57.如权利要求39的方法，其中ζ电位至少为25mV。

58.如权利要求39的方法，其中ζ电位至少为40mV。

59.一种包含有松香施胶组合物的施胶纸，所述组合物的特征在于包含由阳离子胶体凝聚质分散剂乳化并稳定的松香，凝聚质分散剂包含阴离子组分和阳离子组分，其中阴离子组分和阳离子组分的比例以施胶组合物的ζ电位至少为20mV为准。

60.如权利要求59的施胶纸，其中施胶组合物还包含能形成松香酸铝的铝化合物。

61.如权利要求59的施胶纸，其中施胶组合物的用量以纸张的重量计从0.025重量％至1重量％。

62.如权利要求59的施胶纸，其中施胶组合物作为添加剂加至用来制备施胶纸的造纸配料中。

63.如权利要求59的施胶纸，其中纸张施胶组合物在形成纸张之后被添加至纸张的表面上。

64.如权利要求59的施胶纸，其中阴离子组分选自阴离子胶体、聚电解质和表面活性剂。

65.如权利要求64的施胶纸，其中阴离子组分是选自粘土、硅石和乳胶的阴离子胶体。

66.如权利要求64的施胶纸，其中阴离子组分是选自多羧酸盐、多硫酸盐和多磺酸盐的阴离子聚电解质。

67.如权利要求66的施胶纸，其中阴离子组分是阴离子木素磺酸盐。

68.如权利要求64的施胶纸，其中阴离子组分是选自烷基羧酸盐，烷基硫酸盐，烷基磺酸盐，芳基羧酸盐，芳基硫酸盐，芳基磺酸盐，烷基芳基羧基盐，烷基芳基硫酸盐，和烷基芳基磺酸盐的阴离子表面活性剂；其中烷基部分含有1-18个碳原子，芳基部分含有6-12个碳原子，烷基芳基部分含有7-30个碳原子。

69.如权利要求59的施胶纸，其中阳离子组分选自：阳离子多胺、多锍和多氨基胺；该阳离子组分的重均分子量至少为5,000，并至少包含20％的阳离子官能团。

70.如权利要求69的施胶纸，其中阳离子组分是选自伯胺、仲胺、叔胺、季胺及其混合物的阳离子多胺。

71.如权利要求70的施胶纸，其中阳离子多胺是季多胺。

72.如权利要求71的施胶纸，其中季多胺是聚(二烯丙基二烷基氯化铵)，其中烷基部分含有1-6个碳原子。

73，如权利要求72的施胶纸，其中季多胺是特性粘度从0.1dl/g至2.0dl/g的聚(二烯丙基二甲基氯化铵)。

74.如权利要求59的施胶纸，其中松香选自：未改性松香、强化松香、松香酯以及增容的松香。

75.如权利要求71的施胶纸，其中以该组合物组分的干重量计，松香的用量从10重量％至60重量％，阴离子组分的用量从0.1重量％至2重量％，阳离子组分的用量从0.1重量％至5重量％；阳离子对阴离子组分的比例大于0.1。

76.如权利要求71的施胶纸，其中以组合物组分的干重量计，其中松香的用量从20重量％至55重量％，阴离子组分为木素磺酸钠，其用量为0.2重量％至1.5重量％，阳离子组分为聚(二烯丙基二甲基氯化铵)，其特性粘度为0.1dl/g至2dl/g，用量为0.2重量％至3.5重量％，阳离子组分对阴离子组分的比例从0.6至3。

77.如权利要求59的施胶纸，其中施胶组合物的ζ电位至少为25mV。

78.如权利要求59的施胶纸，其中施胶组合物的ζ电位至少为40mV。