CN1285018A - 用于增加热浆施胶效率的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

用一种施胶剂处理纸浆的方法,其包括:在造纸工艺的湿部中,将由(a)松香材料和(b)AKD施胶剂所形成的一种施胶混合物添加至纤维素纸浆中,其中造纸工艺的湿部中的至少一部分是处于至少约40℃的温度。

Description

用于增加热浆施胶效率的组合物和方法
发明领域
本发明涉及纸的施胶组合物，和对纸的施胶方法，以及由纸浆例如包括有纤维素纤维的纸浆制备施胶纸的方法。
背景技术
纸张是通过下列工艺制得的，其包括：制备造纸用浆料或浆液，随后将浆料或浆液成膜，由该膜最后制成纸页。在本工艺的湿部(在此使用这个术语)包括了制备浆料的所有阶段，其包括配浆和磨浆，通过浓浆和稀浆共混、化学物质的添加和用白水及新鲜的清水稀释，直至在造纸工艺的湿部在丝网上沉积纤维和形成薄膜。由此，该工艺的湿部包括在整个造纸工艺中形成纸页的所有阶段。正如这里所使用，内施胶指的是与在造纸工艺的湿部添加施胶剂相关联的施胶，且因此内施胶或在造纸工艺的湿部添加施胶剂是指在该工艺湿部的任何阶段添加施胶剂。
在过去的几年里，造纸工艺在其湿部的各个湿步骤已发生变化。越来越多的水被循环使用且一些磨碎机优选由密闭的水体系驱动。结果是在湿部的制浆和配浆的阶段和整个湿部阶段温度均增长至70℃或在一些磨碎机中更大。通常地，这与同一阶段PH值的增长相关联的，例如其中包括用粘土代替碳酸盐以填充配浆而将从PH4-5调节至PH6-8。
在这些情况下，由于皂化(例如松香皂化)和水解(例如纤维素反应型施胶剂的水解，该施胶剂包括烯酮二聚物如烷基烯酮二聚物和链烯基烯酮二聚物和它们的多聚物)而使施胶剂失去了效率，且由于水解明矾失去了效力。烯酮二聚物如烷基烯酮二聚物和链烯基烯酮二聚物和它们的多聚物在这里通称为“AKD”。
在造纸工艺的湿部，当使用松香施胶材料时，随着温度从约40℃增长至50℃-55℃时，所使用的松香施胶材料将失去其效力或效率的50％之多。随着温度升至70℃，松香效率持续急剧下降，在70℃之上，它就失去了施胶作用。
除了温度因素之外，一些纸机的其它方面将有害地产生和增加化学负反应的条件。例如，一些纸机缺乏为了达到增强效率而将施胶材料、明矾和其它湿部纸张成分依次或同时加入的试验灵活性。造纸用化学添加剂与纤维，从它们加入时起至纸机流浆箱、丝网和压榨部之间的贮留时间将该化学添加剂暴露于有害的环境，本发明的组合物和方法用于将该贮留时间最小化。
虽然通常AKD化学上受到这些更具侵蚀性条件的影响较小，但其的沉积污染了纸机并形成了非施胶副产物，并影响了效率且有时还干扰了随后的纸加工阶段，然而这一沉积现象将由于能够从根本上降低脆弱化学物质的含量的施胶材料而减小。
松香施胶剂和纤维素反应型施胶剂(AKD，酸酐、有机异氰酸酯和氨基甲酰氯)的结合使用是公知的，如DUMAS申请的US4522686(转让给了赫尔克里士公司)，Helmer等人申请，并转让给Casco NobelAB的US4816073。将这些专利的每一个在此全文引入作为参考。
造纸工艺和造纸化学物质的应用在不断发展。Shelley给出了在造纸化学和工艺最近进展的详细分析，“施胶材料”，化学工程，59-62页，1997年8月，该文档在此全文引入作为参考。然而，即使这个最近的评述也没有提及在造纸周期中湿部的温度增长的影响，即一种通俗称为热浆施胶的现象。对于造纸商为防止随温度和PH值增长而降低施胶效率的方法是增加施胶剂的添加率，冷却上述水液、浆料和配浆或减慢工艺。所有这些选择方案均导致成本的增长。通过使用在本发明中所述的组合物和方法，即使在70℃或更高的温度下，仍能得到有效的且成本合理的施胶效果。
发明综述
已意外地发现，(a)松香施胶剂和(b)烯酮二聚物和/或多聚物的混合物相比于将它们单独在造纸工艺的湿部于超过40℃，优选70℃以下和更高温度下施胶纤维素产物包括纸张和纸板时，具有更好的施胶性能。由此，已意外地发现，松香施胶剂和烯酮二聚物和/或多聚物的混合物是在热浆条件下制成纸的更有效施胶剂，好于在同类条件下它们单独使用的情况。
合适的烯酮二聚物和多聚物包含AKD施胶剂，其包括烷基(直链或支链)烯酮二聚物和链烯基(直链或支链)烯酮二聚物，和烷基烯酮二聚物和链烯基烯酮的多聚物，或它们的混合物。合适的AKD组份包括下述式Ⅰ表示的烯酮二聚物：其中R1和R2可相同或不同，为有机疏水基，将在下面更详细地描述。
用在本发明中的合适AKD多聚物包括下式Ⅱ表示的化合物其中n，R，R′和R″如下述定义。
AKD化合物可包括式Ⅰ的化合物、式Ⅱ的化合物及式Ⅰ和Ⅱ化合物的混合物。
一方面，本发明包括用一种施胶剂处理纸浆的一种方法，其包括：在造纸工艺的湿部中，将由(a)松香材料和(b)AKD施胶剂所形成的一种施胶混合物添加至纤维素纸浆中，其中造纸工艺的湿部至少一部分是处于至少约40℃的温度。
AKD施胶剂烯酮二聚物、烯酮多聚物及其混合物。AKD施胶剂也包含烷基烯酮二聚物、链烯基乙烯二聚物和多聚物及其混合物。
另一方面，本发明包括用一种施胶剂处理纸浆的一种方法，其包括：在造纸工艺的湿部中，将由(a)松香材料和(b)AKD施胶剂形成的施胶混合物添加至纤维素纸浆中，该AKD包含至少一种由下式表示的化合物：
Figure 9881294800121
其中R1和R2，可相同或不同，为有机疏水基，其选自于饱和或不饱和烃、具有至少6个碳原子的直链或支链烷基、具有至少6个碳原子的环烷基、芳基、芳烷基和烷芳基和/或由下式表示的化合物：
Figure 9881294800122
其中，n是1至约20的整数；
R和R″可相同或不同，为具有至少6个碳原子的有机疏水基，它们均为直链或支链烷基或直链或支链链烯基；和
R′是具有约1至约40个碳原子的支链或直链或脂环基，和前述化合物的混合物，其中造纸工艺的湿部至少一部分是处于至少约40℃的温度。
如上所述，造纸工艺的湿部至少一部分是处于至少约40℃的温度，且还可以高得多，例如至少是约70℃或更高。所述方法可实施的温度包括至少约45℃、至少约50℃、至少约55℃、至少约60℃、至少约65℃。这个温度可以是整个工艺、基本上为整个工艺或仅为工艺的一部分的温度。
前述的每一方法也优选用还包括(c)明矾的施胶剂混合物进行实施。
组份(a)和(b)、和选择性的(c)可在所述工艺的任何部分加入，例如在湿部的任何部分加入。
附图的简要说明
本发明的前述和其它目的、特征和优点从下面对由附图所示的优选实施方案的更具体描述来看将是十分明显的，其中参考数字指的是各个不同视图的相同部分，且其中：
图1是本发明造纸和施胶方法连续实施的示意图。
本发明的优选实施方案的详细描述
本发明在内施胶方面，也就是与在造纸工艺的湿部将施胶剂添加至造纸工艺中相关的施胶方法中有特别的应用。
正如这里所使用，在在提及化合物时，均包括单个化合物以及这些化合物的混合物，另外提及的除外。由此，例如所述烯酮二聚物包括单个烯酮二聚物和各种烯酮二聚物的混合物。
根据本发明，已意外地发现，(a)松香和(b)烯酮二聚物和/或多聚物的混合物在这些高温和PH值造纸条件下更有效，而这个协合效应使得能够更有效地施胶。其原因不完全清楚，但据认为松香和烯酮二聚物和/或多聚物混合物的保留率被有利地改进。由于不希望被理论束缚，据认为这个机理很可能是由于体系的胶体性质引起的，例如其充电效应导致施胶剂更好地吸收在纤维素纤维和固体颗粒上且液体施胶组合物产生了更有效的表面纤维吸收和纤维孔渗透。公知的是，松香随造纸工艺的湿部温度增长将可能变得更不有效的。松香和烯酮二聚物和/或多聚物化合物
适合用在本发明中的松香和AKD材料包括可作为施胶剂的各种材料，并可以各种形式使用例如为水分散体和乳液。合适的松香材料包括浮油松香、木松香和松香。该松香组份可通过与α，β-不饱和多元酸或酸酐反应而被增强或加合。它也可通过与松香酯混合或通过与甘油或季戊四醇直接醚化而被改性。松香酸酐也是可用在本方法中的松香的衍生物。
合适松香材料是造纸业界普通人员熟知的。DUMAS在US4522686(其已在上面引入)讨论了合适的松香材料。将这个专利和所有相关于松香材料的文档是在此特别引入作为合适松香组份的参考。
合适的烯酮二聚物和/或多聚物包括饱和的(支链和/或直链)及不饱和的(支链和/或直链)化合物。优选的化合物包括上述式Ⅰ的烯酮二聚物。式Ⅰ的优选化合物是这样的物质，其中R1和R2可相同或不同，为有机疏水基，优选为饱和或不饱和烃结构例如具有至少6个碳原子、更优选具有至少8个碳原子的直链或支链烷基和链烯基，具有至少6个碳原子的环烷基，芳基、芳烷基和烷芳基，且优选具有12-30个碳原子、更优选16-22个碳原子且在一些情况下最优选16-18个碳原子的直链或支链烷基和链烯基。
根据上述，如果R1和R2均为饱和，式Ⅰ的化合物可称作为烷基烯酮二聚物。然而，如果R1和R2之一或两个都含有不饱和基(例如通过利用一个或多个双键)，则式Ⅰ的化合物可称作为链烯基烯酮二聚物。由此可见，烷基烯酮二聚物和链烯基烯酮二聚物均可由术语AKD及因此由式Ⅰ包括。
由此，R1和R2可相同或不同，可具有单或多不饱和度，可以是直链或支链，且具有约1-5个双键，优选约1-3个双键且更优选1或2个双键并包含上述的碳原子个数。
上述引为参考的DUMAS的US4522686和HELMER等人的US4816073公开了可用在本发明中的合适烯酮二聚物，因为这些专利中有关于烷基烯酮二聚物、链烯基烯酮二聚物和制备此种烯酮二聚物的原材料的公开内容，在此将其全文引为参考。
合适的烯酮多聚物，例如基于2-环氧丙酮(2-oxetanone-based)的烯酮多聚物对本领域一般人员所熟知的。参照上式Ⅱ，适合用在本发明中的烯酮多聚物是这样的物质，即其中n是至少为1的整数，优选为1-约20，且更优选为1-约8，还更优选1-约6，且更优选为约2-5。
2-环氧丙酮基烯酮多聚物混合物优选包含此种多聚物化合物的空间异构体且n平均值优选为约1-6，且更优选为约2-5。2-环氧丙酮基烯酮多聚物的此种混合物也可包含-些2-环氧丙酮基烯酮二聚物，也就是在式Ⅱ中n=0(当然，容易理解的是，当n=0，就得到式Ⅰ的化合物)，这是由于采用下述的制备多聚物的方法的结果。
R和R″本质上基本为疏水性的，且为非环状的，优选具有至少约4个碳原子(优选至少约6个碳原子)链长的烷烃且它们可以是相同或不同的。R和R″更优选具有约10-20个碳原子和最优选具有约14-16个碳原子。
R和R″可相同或不同，且优选独立地为直链(线型)或支链烷基、或直链(线型)或支链链烯基。R和R″更优选是线型链烯基。优选地，不是所有的R和R″基均是直链烷基且优选至少25重量％的施胶剂包含其中R和R″至少之一不是直链(线型)烷基的2-环氧丙酮结构。如下所述，当烯酮多聚物是由单酸组份和二酸组份反应制得时，R和R″通常由单羧酸反应物例如脂肪酸且优选为不饱和脂肪酸派生出来。
R′可以是支链、直链(即线型)或脂环状(即含有环结构的烃基)且优选是具有约1-40个碳原子的烃基。R′种情况下，R′优选为直链烷基。或者，R′可更优选具有约20-40个碳原子和最优选具有约28-32个碳原子；R′优选是支链或脂环状，更优选具有约20-40个碳原子和最优选具有约28-32个碳原子；
当烯酮多聚物是由单酸组份和二酸组份反应制得时，R′通常由二羧酸反应物派生出来。
可用在本发明中的烯酮二聚物和多聚物及其乳液包括可从赫尔克里士公司市售购得的PRECIS施胶剂，其也公开在1997年授权的US5685815和1995年8月9日出版的EP666368中，它们的公开内容在此全文引入作为参考。1998年3月10日授权的US5725731(其公开内容在此全文引入作为参考)公开了可用在本发明中由饱和及不饱和脂肪酸制成的烯酮二聚物和多聚物及它们的乳液。在1996年2月16日递交的待审美国专利申请08/601，113(和1996年7月25日递交的同族专利申请PCT/US96/12172)公开了可用在本发明中的烯酮多聚物，其公开内容在此全文引入作为参考。1994年12月11日公开的加拿大专利CA2117318(其公开内容在此全文引入作为参考)公开了可用在本发明中的多聚物及它们的乳液。
市售AKD的优选实例包括PRECIS 800(对这些化合物而言，其中R1和R2主要为16个碳原子)(IUPAC名称：2-环氧丙酮，4-(8-亚十七碳烯基)，3-(7-十六碳烯基)CAS号56000-16-9(在室温下为液态)；AQUAPEL 364(对这些化合物而言，其中R1和R2主要为16-18个碳原子链长)(IUPAC名称：2-环氧丙酮，3-(C12-C16)烷基，4-(C13-C17)亚烷基；CAS号84989-41-3)(熔点40-47℃)；AQUAPEL 291(对这些化合物而言，其中R1和R2主要为18个碳原子链长)(IUPAC名称：2-环氧丙酮，3-(C14-C16)烷基，4-(C15-C17)亚烷基；CAS号98246-81-8)(熔点60-62℃)；AQUAPEL 532(对这些化合物而言，其中R1和R2主要为22个碳原子链长)(IUPAC名称：2-环氧丙酮，3-十二烷基，4-二十碳烯基；CAS号83707-14-9)(熔点63-64℃)；
可用在本发明的松香施胶剂包括由一种或多种阳离子胶态凝聚分散剂稳定的分散松香施胶剂，例如ULTRAPHASE松香施胶组合物，其在由作为1996年2月2日递交的08/954，612的部分继续申请并在在1998年3月18日递交的待审美国专利申请09/046，019和(1997年年1月29日递交的同族专利申请PCT/US97/01274)中公开，这些公开内容在从全文引入作为参考。
分散的或乳化的疏水性松香或AKD组份优选用表面活性剂和用表面活性胶态聚合物体系加以稳定化。合适的稳定剂组份的实例是酪蛋白、水溶性的含氮阳离子聚合物和分散剂、阴离子表面活性剂、淀粉和分散剂混合物。
施胶剂混合物可通过在使用之前混合施胶分散体或在分散之前掺合松香和AKD而制得。根据由上述引为参考的DUMAS的US4522686和HELMER等人的US4816073以及ALDRICH的US4373673(已转让给赫尔克里士公司，且因为其总体上教示了有关纸张施胶剂，所以其公开内容在此全文引入作为参考)本领域一般技术人员可容易地配制和制备合适的施胶剂分散体，以上所有专利均公开了如何制得此种施胶剂，因此将它们全文引为参考。另外，合适的施胶剂也可根据在1997年11月11日授权的US5685815和1998年3月10日授权的US5725731及1996年2月16日递交的待审美国专利申请08/601，113和1994年12月11日公开的加拿大专利CA2117318中的教示而制得，这些文献已在上面引入而在此因为它们公开了如何制备此种施胶剂的方法，在此将其公开内容全文引入作为参考。
松香和AKD材料的用量如下：
松香与纤维素反应产物的重量比在约0.05∶1-20∶1，且优选为约1∶1-10∶1，更优选为约2∶1-8∶1，且优选为约3∶1-6∶1。
另外，在优选实施方案中，明矾也可用作施胶剂组合物的一部分。合适的明矾是本领域一般人员熟知的，且包括：造纸明矾，带有各种含量的水合水硫酸铝Al2(SO4)3。也可使用其它熟知的类似的等价铝化合物，例如氯化铝、氯代氢氧化铝、氯化铝多聚体和它们的混合物。
当使用时，明矾的用量和使用条件对本领域的一般技术人员是熟知的。由此，明矾优选以使施胶剂与明矾的重量比为约1∶0.5-1∶2.5的量使用。
根据US4522686和ALDRICH的US4373673的教示，本领域一般技术人员可容易地配制和制备含有明矾的施胶剂，上述两个专利在此全文引入作为参考。
在优选的实施方案中，在PH为约4-9、优选在约5-9、更优选在约5-8和更优选在约6-8下进行所述方法。通过添加不同量的标准酸或碱而调节PH值。通常地，硫酸优选用于降低PH而碱性材料例如苛性苏打、碳酸氢钠、纯碱、铝酸钠等用于增加PH值。
另外，在优选实施方案中使用了添加剂。通常的添加剂包括用于降低粘度的明矾、消泡剂、抗微生物剂且其它防腐剂也可添加至本发明的松香-凝聚层分散体中，其用量和和所采用的工艺是造纸工业的一般技术人员熟知的。
将施胶剂以水分散体和水乳液的形式使用。它们通过用表面活性剂和胶态聚合物对施胶剂进行乳化和稳定化而制成。虽然制备松香和反应型施胶剂的混合物并结合使用表面活性剂和胶态聚合物将该混合物稳定化成乳液是可能的，但这不是优选的方法。将松香和纤维素反应型施胶剂预混合在一定程度上限制了灵活性(即能够制成松香和反应型施胶剂的不同共混比率)并在一定程度上降了反应型施胶剂组份的有效性，通过在制备过程中将它们置于高于正常的温度下。
本发明可用于商业化造纸工艺中。
设计成用于模仿商业化造纸机中的热浆施胶条件的一种合适工艺示意于图1中，图1中的方法包括：
1．在槽1中制备未精磨的配浆。
2．在锥形精制机7或圆盘式精制机8中精制纸浆。
3．将精制纸浆储存，准备用于浆槽2，3和4。
4．在这些例子中，将蒸气注入浆槽4中以提高每个实验的温度。
然而，蒸气也可在图1中所示的其它蒸气添加点加入。
5．将造纸配浆从浆槽4中吸出并在添加点9、漏斗管10或添加点11处加入造纸用化学添加剂。
6．C处是流浆箱，在该处造纸配浆以受控的速率添加至长网成形器的成形网上。
7．在这个阶段开始进行脱水工艺，首选进行压榨(湿压榨12和胶版压榨13)。
8．通过在干燥部14干燥而完全脱水。
9．在15处卷绕所得纸张。
将图1的系统设计成在实验水平上的操作工艺。然而，本领域的一般技术人员根据本说明的教示和本领域一般技术人员容易得到的常规知识，就能将本系统加以扩大。
例如在纸浆和造纸化学和化工，Casey，James P.(编辑)，J Wiley，第三版(1980)，之中可发现常规参数的细节和优化，其公开内容在此全文引为参考。
据认为，本领域的熟练人员不经进一步的推敲，就能通过前面的描述最大限度地运用本发明。
因此，下列优选的特定实施方案仅用于说明的目的，并不用于以任何方式限制其公开内容。在下列实施例中，除非另有说明，所有温度均用℃表示，所有重量和百分率均基于重量。
                         实施例热浆施胶
通过将Hercules_施胶剂(其是分散的松香)和分散及乳化的AKD施胶剂混合而制得的施胶剂作为在40-70℃下造纸的内施胶剂与单个使用相同施胶剂的情况进行比较。虽然用于说明本发明的施胶剂是由松香和AKD施胶剂预混合制得，但将施胶剂在通常的添加点例如在图1中标示为漏斗管的地方分别加入，则也观察到施胶效果的改进。在长形成网机上连续进行造纸，其中将在纸机前的浆池和流浆箱之间的各个温度设定为预定值。将施胶剂和明矾在足以使该施胶剂和明矾达到配浆温度的时间内连续地添加入。
通过Cobb测试和HST(Hercules施胶测试)对施胶度进行测量。
根据TAPPI方法T441 OM/90(1990年修改版)，用Cobb试验法测量施胶(非吸水)纸和纸板的吸水性。
HST测试是通过抗墨性能进行纸张的施胶度测试，其根据TAPPI方法T530 PM/89(1989年修改版)，这个测试方法也被介绍于纸浆和造纸化学和化工，James P.Casey编辑，卷3，1553-1554页(1981)，该文档在此全文引入作为参考。
另外，这些测试方法的介绍也可从如下地点得到：TAPPI出版社，Technology Park，Atlanta，PO Box 105113，GA30248-5113。Hercules施胶度测试将在下面详细地讨论。
Hercules施胶度测试是通过测定当染料的水溶液从纸张的另一表面渗透出时纸张表面反射率的变化，从而测得纸张的施胶度。将水性染料溶液，例如在下述实施例2和实施例3中的1％甲酸中的萘酚绿染料，包含在纸张上表面的一个圆圈内中，而从底表面采用光电学方式测量反射率的变化。
在下述实施例2和实施例3中，通过选择合适的终点，例如反射光线降低20％，对应于80％的反射率，从而确定测试时间。用计时器测量达到测试终点所需的时间(以秒为单位)。更长的时间对应于更好的施胶性能，即耐水渗透性增加。未施胶的纸通常测试时间为0秒、轻微施胶纸记录的时间为约1-20秒，中等施胶纸为约21-150秒，而浓施胶纸为约151-2000秒。
这个测试也在作为1996年2月2日递交的美国专利申请08/594，612的部分继续申请并在1998年3月18日递交的待审美国专利申请09/046，019(和1997年1月29日递交的同族专利申请PCT/US97/01274)中讨论过，因为它们公开了Hercules施胶测试法而将它们的内容在此全文引入作为参考。
另外，在下列实施例中所述的实验中采用了下述额步骤。
在图1中如A所示，通过将蒸汽注射入浆槽中而使温度升高。控制蒸汽注射以得到每个实验所需的温度并在A、B、C和D每个点测定温度。B是添加施胶剂和明矾的添加点，C是流浆箱而D是白水箱。在每个实验期间，使温度达到平衡值。在整个工艺中存在热损失且控制蒸汽注射以将从A至D之间的温度变化限制在±2℃。实施例1
将Hi-pHase 35J(由赫尔克里士公司生产的和销售的松香施胶剂)以各种添加量用于对纸张进行施胶，并且在图1中将A、B、C和D点的温度逐步增长并使各温度保持稳定。
用由未漂白牛皮纸30份和废强仿箱纸板70份混合制成的配浆纸测量施胶度。保持40℃和60℃的温度且所得结果在表1中给出。将与施胶剂等干重的明矾加入。表1
施胶剂干重含量(％) Cobb施胶度，自然老化的纸(克/平方米/60秒)
在40℃制得的纸 在60℃制得的纸
0.5 26 30.7
0.75 22.4 24.4
1.0 20.4 21.6
这个实验的结果表明，施胶度如何随温度从40增长至60℃而变差，以及为达到22秒的Cobb施胶度，在60℃添加的施胶剂的体积必须增加30重量％。实施例2
如下述，将两种施胶剂，即Hi-pHase 35J和Precis 8023(由上述的AKD Precis 800配制成的一种施胶剂，两种施胶剂均购自于赫尔克里士英国公司，31 London Rd.，Reigate，萨里，英国RH29YA)混合在一起。将150.65份Hi-pHase添加至容器中并用桨式搅拌器搅拌，并将100份Precis 8023加入并不断搅拌。由这个被称为施胶剂A的混合物制得了含有松香(活性成分)和AKD(活性成分)的一种产物，其中干重比率为2份松香对1份AKD。将施胶剂A和Hi-pHase 35J用于由未漂白牛皮纸30份和废强仿箱纸板70份制成的配浆纸施胶。在40℃和60℃下进行造纸。施胶效率结果(HST秒)在表2中给出。该结果表明，松香施胶剂(Hi-pHase 35J)在更高温度下效率降低，而施胶剂A在两个温度下均具有极佳的施胶度。这个结果也表明，随温度从40℃增长至60℃，施胶剂A不受明显的影响。表2
施胶剂添加率％(干重) 在40&60℃下制得的纸张的HST施胶度(秒)
Hi-pHase 35J 施胶剂A
40℃ 60℃ 40℃ 60℃
0.4 50 77 293 366
0.7 197 163 456 467
1.0 305 236 530 589
实施例2
如下述，将两种施胶剂即Ultraphase(购自赫尔克里士公司，美国特拉华州威尔明顿市)和Precis 8023(购自赫尔克里士英国公司，31London Rd.，Reigate，萨里，英国RH29YA)混合在一起。将149.35份Ultraphase添加至一容器中并用桨式搅拌器搅拌，并将100份Precis8023加入并不断搅拌。由这个被称为施胶剂B的混合物制得了含有松香(活性成分)和AKD(活性成分)的一种产物，其中干重比率为2份松香对1份AKD。将施胶剂A和Ultraphase用于由未漂白牛皮纸30份和废强仿箱纸板70份制成的配浆纸施胶。在40℃和60℃下进行造纸。施胶效率结果(HST秒)在表3中给出。该结果表明，相比于松香施胶剂，施胶剂B性能提高，而且还表明，随温度增长20℃，施胶剂B所受的影响较小。表3
施胶剂添加率％(干重) 在40&60℃下制得的纸张的HST施胶度(秒)
Ultraphase 施胶剂B
40℃ 60℃ 40℃ 60℃
0.7 177 139 428 423
1.0 315 264 481 648
实施例4
用下列施胶剂制备上述施胶剂A，B以及C和D，即Ultraphase(购自赫尔克里士公司，美国特拉华州威尔明顿市)，Precis 8023和Hi-pHase35J(两者均购自赫尔克里士英国公司，31 London Rd.，Reigate，萨里，英国RH29YA)。这些施胶剂的组合物按所述材料的重量份列于表4中。如表4所示，这些混合物制得了含有松香(活性成分)和AKD(活性成分)的产物，其中基于干重的比率为2或3份松香对1份AKD。表4
混合物中的施胶剂 施胶剂A(2份松香) 施胶剂B(2份松香) 施胶剂C(3份松香) 施胶剂D(3份松香)
Precis 8023 100 100 100 100
Ultraphase 149.35 224
Hi-pHase 35J 150.65 226
如下述，将施胶剂混合在一起。将Ultraphase或Hi-pHase 35J添加至一容器中并用桨式搅拌器搅拌，并将Precis 8023加入且不断搅拌。将所得的混合物用于对由未漂白牛皮纸30份和废强仿箱纸板70份制成的配浆纸施胶。在40℃和60℃下进行造纸。将施胶剂A、B、C和D的效率与Hi-pHase 35J和Precis 8023的效率进行比较。结果(克/平方米/60秒)在表5中给出。该结果表明，相比于松香和AKD，施胶剂A、B、C和D的性能提高，而且还表明，所述施胶剂受温度增长20℃的影响较小。从这个试验的结果可以看出施胶材料结合使用所达到的协合效果。在干重添加率为0.2％，施胶剂A和B含有0.058份活性AKD和0.116份活性松香施胶材料。而且干重添加率为O.2％时，施胶剂C和D含有0.044份活性施胶剂和0.132份活性松香施胶材料。所述混合施胶剂的性能明显好于单独使用的单个施胶剂。Precis8023不能以0.13％及以下的添加率对纸张进行施胶。
           表5
施胶剂％干重 在40℃＆60℃下制得的纸张的Cobb施胶度(克/平方米/60秒)
    Precis 8023     Hi-pHase 35J     施胶剂A     施胶剂B     施胶剂C 施胶剂D
 40  60     40     60     40     60     40     60     40     60  40     60
 0.07 不能施胶 不能施胶
 0.13 不能施胶 不能施胶
 0.2     55     54     30     39.5     27     42     35     49  28.5     47
 0.23  24.5  23.7
 0.4     23     29     18.4     20.6     19.4     20     19.5     21.8  17.1     21.1
 0.7     22     20.5     17.1     17.3     16.7     16.9     15     17.5  14.3     18.2
实施例5
用在前述实施例中所用的Hi phase 35J、Ultraphase和Size A在70℃和60℃的造纸温度下进行施胶效率比较。这个实施例的结果显示，施胶剂A比任何一个松香施胶剂单独使用更有效，平均差值达到浓施胶范围20-25Cobb(见表6)和100-500秒HST(见表7)。
表6
施胶剂％(干重) 在60℃&70℃下制得的纸张的Cobb施胶度(克/平方米/60秒)
Hi-pHase 35J Ultraphase 施胶剂A
60 70 60 70 60 70
0.45 38.4 30.6 26.7 30.8 25.8 25.4
0.6 27.6 29.6 25.4 25.4 22.4 22.4
0.8 21.7 22.3 20.7 24.4 19.6 19.9
表7
施胶剂％(干重) 在60℃&70℃下制得的纸的HST施胶度(秒)
Hi-pHase 35J Ultraphase 施胶剂A
60 70 60 70 60 70
0.45 67 226 563 199 976 816
0.6 412 227 681 248 1620 1277
0.8 805 1217 1401 748 1664 2450
通过上述描述，本领域熟练人员可容易地确定本发明的本质特征，且在不偏离其的精神实质和范围内能够作出各种变化和改进以适用于各种用途和条件。

Claims (71)

1、用一种施胶剂处理纸浆的方法，其包括：在造纸工艺的湿部中，将由(a)松香材料和(b)AKD施胶剂所形成的一种施胶混合物添加至纤维素纸浆中，且造纸工艺的湿部中的至少一部分是处于至少约40℃的温度。
2、如权利要求1所述的方法，其中所述AKD施胶剂包括烷基烯酮二聚物、链烯基烯酮二聚物和多聚物以及它们的混合物。
3、如权利要求2所述的方法，其中所述AKD施胶剂包括烷基烯酮二聚物。
4、如权利要求2所述的方法，其中所述AKD施胶剂包括链烯基烯酮二聚物。
5、如权利要求2所述的方法，其中所述AKD施胶剂包括多聚物。
6、如权利要求1所述的方法，其中所述[AKD]施胶剂包括烷基烯酮二聚物、烯酮多聚物以及它们的混合物。
7、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约40℃的温度。
8、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约45℃的温度。
9、如权利要求8所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约45℃的温度。
10、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约50℃的温度。
11、如权利要求10所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约50℃的温度。
12、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约55℃的温度。
13、如权利要求12所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约55℃的温度。
14、如权利要求13所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约60℃的温度。
15、如权利要求14所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约60℃的温度。
16、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约65℃的温度。
17、如权利要求16所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约65℃的温度。
18、如权利要求1所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约70℃的温度。
19、如权利要求18所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约70℃的温度。
20、如权利要求1所述的方法，其中所述施胶混合物还包含(c)明矾。
21、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约40℃的温度。
22、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约45℃的温度。
23、如权利要求22所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约45℃的温度。
24、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约50℃的温度。
25、如权利要求24所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约50℃的温度。
26、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约55℃的温度。
27、如权利要求26所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约55℃的温度。
28、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约60℃的温度。
29、如权利要求28所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约60℃的温度。
30、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约65℃的温度。
31、如权利要求30所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约65℃的温度。
32、如权利要求20所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约70℃的温度。
33、如权利要求32所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约70℃的温度。
34、用施胶剂处理纸浆的一种方法，其包括：在造纸工艺的湿部中，将由(a)松香材料和(b)AKD施胶剂所形成的一种施胶混合物添加至纤维素纸浆中，该AKD施胶剂包含至少一种由下式表示的化合物：
其中R1和R2可相同或不同，为有机疏水基，其选自于饱和或不饱和烃、具有至少6个碳原子的直链或支链烷基，具有至少6个碳原子的环烷基，芳基、芳烷基和烷芳基和/或由下式表示的化合物：
Figure 9881294800051
其中，n是1至约20的整数；
R和R″可相同或不同，为具有至少6个碳原子的有机疏水基，其选自于具有至少6个碳原子的直链或支链烷基或直链或支链链烯基；和
R′是具有约1至约40个碳原子的支链或直链或脂环基，和前述化合物的混合物，其中造纸工艺的湿部至少一部分是处于至少约40℃的温度。
35、如权利要求34所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约40℃的温度。
36、如权利要求34所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约45℃的温度。
37、如权利要求36所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约45℃的温度。
38、如权利要求34所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的至少一部分处于至少约50℃的温度。
39、如权利要求38所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约50℃的温度。
40、如权利要求34所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约55℃的温度。
41、如权利要求40所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约55℃的温度。
42、如权利要求41所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约60℃的温度。
43、如权利要求42所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约60℃的温度。
44、如权利要求34所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约65℃的温度。
45、如权利要求44所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约65℃的温度。
46、如权利要求45所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约70℃的温度。
47、如权利要求46所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约70℃的温度。
48、如权利要求34所述的方法，其中所述施胶混合物还包含(c)明矾。
49、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约40℃的温度。
50、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约45℃的温度。
51、如权利要求50所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约45℃的温度。
52、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约50℃的温度。
53、如权利要求52所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约50℃的温度。
54、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约55℃的温度。
55、如权利要求54所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约55℃的温度。
56、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约60℃的温度。
57、如权利要求56所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约60℃的温度。
58、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约65℃的温度。
59、如权利要求58所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约65℃的温度。
60、如权利要求48所述的方法，其中造纸工艺的至少一部分处于至少约70℃的温度。
61、如权利要求60所述的方法，其中造纸工艺的湿部中的基本上所有部分均处于至少约70℃的温度。
62、如权利要求34所述的方法，其中R1和R2各自独立地为具有12-30个碳原子的烷基和链烯基，直链或支链烃基，以及它们的混合物。
63、如权利要求34所述的方法，其中R1和R2各自独立地为具有16-22个碳原子的烷基和链烯基，直链或支链烃基，以及它们的混合物。
64、如权利要求34所述的方法，其中R1和R2各自独立地为具有1-18个碳原子的烷基和链烯基，直链或支链烃基，以及它们的混合物。
65、如权利要求34所述的方法，其中n为约1-8的整数。
66、如权利要求34所述的方法，其中n为约1-6的整数。
67、如权利要求34所述的方法，其中n为约2-5的整数。
68、如权利要求34所述的方法，其中R和R″具有约10-20个碳原子。
69、如权利要求34所述的方法，其中R和R″具有约14-16个碳原子。
70、如权利要求34所述的方法，其中R′具有约2-12个碳原子；约4-8个碳原子；具有28-32个碳原子；和它们的混合物。
71、如权利要求2所述的方法，其中所述施胶剂包括烯酮二聚物。
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