專利名稱：使用能夠就地形成可再加工的強(qiáng)化樹脂的反應(yīng)性醇酸低聚物強(qiáng)化紙漿基材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及使用由所述材料就地形成的可再加工的醇酸樹脂涂層強(qiáng)化紙漿基材料、用醇酸樹脂涂覆紙漿基材料的方法、以及它們的用途。
背景技術(shù)：
紙漿基材料如紙材、封皮紙和紙板(例如硬紙板、襯板、瓦楞纖維板)可涂覆有強(qiáng)化樹脂以提高它們的機(jī)械特性如強(qiáng)度和抗水性。傳統(tǒng)上用于強(qiáng)化紙漿基材料的一類涂層由高分子量的粘稠聚合物制得。在已制得紙漿基材料后，將該聚合物膜型涂層在高溫下經(jīng)由共擠出法施用于所述材料。雖然聚合物膜型涂層提供抗?jié)裥?、低蒸氣滲透性、美觀有益效果，并且不需要固化步驟，但是它們滲透到紙漿基材料纖維素結(jié)構(gòu)中或與其反應(yīng)的能力極低。 這種缺乏對紙漿基材料的滲入限制了聚合物膜型涂層的潛在強(qiáng)化能力。此外，聚合物膜型涂層不易回收利用。為回收利用具有聚合物膜型涂層的紙漿基材料，首先必須使用昂貴的溶劑型離線工藝將涂層與紙漿基材料分離。由于蠟涂層形成均勻的施用，并且不需要固化步驟，因此它們也常用于強(qiáng)化紙漿基材料。然而，必須在高成本的單獨(dú)離線步驟中將這些涂層施用于紙漿基材料。此外，蠟涂層的高粘度阻止它們易于滲透到紙漿基材料纖維素結(jié)構(gòu)中或不能與其反應(yīng)，這限制了蠟涂層的潛在強(qiáng)化能力。此外，蠟涂層也不能回收利用?；诰垡蚁┐?PVOH)和大豆的聚合物涂層已用作聚合物膜型涂層和蠟涂層的供選擇的替代方案。在造紙過程期間，在片材剛要進(jìn)入一系列烘干機(jī)之前，將基于PVOH和大豆的涂層混入漿液中并且噴霧到或輕輥涂到濕紙漿基片材上。基于PVOH和大豆的涂層可與淀粉和/或其它添加劑一起施用于紙漿基材料，并且可通過用水稀釋它們而在一定程度上對其進(jìn)行回收利用。然而，相對于聚合物膜型涂層和蠟涂層，基于PVOH和大豆的涂層是昂貴的，在施用前它們必須與淀粉和其它添加劑混合成漿液，并且需要相當(dāng)高的施用溫度(例如 60°C至 70°C)。發(fā)明概述本文公開了包含紙漿基制品和可再加工的醇酸樹脂的產(chǎn)物。醇酸樹脂由所述制品就地形成，并且以基于干重計(jì)約I克/平方米制品(g/m2)至約20g/m2的量涂覆所述制品。所述產(chǎn)物具有由TAPPI T810確定的比所述制品高至少約5%的破裂強(qiáng)度，和由TAPPI T822確定的比所述制品高至少約5%的環(huán)壓。所述產(chǎn)物可包含添加劑如增塑劑、增粘劑、填料、納米顆粒、顏料、反應(yīng)促進(jìn)劑、滑石、以及它們的混合物。本發(fā)明的另一方面為制備強(qiáng)化紙漿基材料的方法。所述方法包括以約I克預(yù)聚物液體/平方米制品(g/m2)至約30g/m2的量，用預(yù)聚物液體涂覆紙漿基制品。然后固化所述預(yù)聚物液體。預(yù)聚物由醇酸低聚物、多元醇、賦形劑、以及它們的混合物組成，并且在約20°C至約50°C的涂覆溫度下具有約O. OOlkg · nf1 · s—1至約Ikg · nf1 · s—1的粘度。在本發(fā)明該方面的一些實(shí)施方案中，所述預(yù)聚物液體包含基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)約45重量％至約99重量％的水，并且基本上不含非水溶劑。在本發(fā)明該方面的可供選擇的實(shí)施方案中，所述預(yù)聚物液體是純的(即基本上不含水和非水溶劑)。所述預(yù)聚物液體還可包含能夠促進(jìn)酯縮合的催化劑。本發(fā)明的另一方面包括由產(chǎn)物生產(chǎn)紙漿的方法，所述產(chǎn)物由涂覆有可再加工的醇酸樹脂的紙漿基制品組成。醇酸樹脂涂層可由所述制品就地形成，并且以基于干重計(jì)約I克/平方米制品(g/m2)至約20g/m2的量涂覆所述制品。在該方法中，在不存在非水溶劑的情況下，將水以及酸或堿加入所述產(chǎn)物中以形成混合物，并且將所述混合物加熱到約50°C至約120°C的溫度，持續(xù)至少約5分鐘的時(shí)間。通過結(jié)合實(shí)施例和所附權(quán)利要求閱讀以下發(fā)明詳述，本發(fā)明的其它特征對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言可變得顯而易見。發(fā)明詳述·
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，就地形成的醇酸樹脂涂層可強(qiáng)化紙漿基材料。醇酸樹脂由多元醇與多官能酸、酸酐、或多官能酸與酸酐的混合物的縮合形成，以獲得酯部分。如本文所用，“縮合”是醇與羧酸或羧酸衍生物的反應(yīng)，形成酯并且釋放出水副產(chǎn)物。由于單獨(dú)的多元醇、酸和酸酐單體具有多個(gè)官能團(tuán)，一般具有至少三個(gè)官能團(tuán)，因此醇酸樹脂在固化時(shí)形成交聯(lián)的分子網(wǎng)絡(luò)，這是典型熱固性樹脂的特征。這些交聯(lián)的分子網(wǎng)絡(luò)賦予紙漿基材料機(jī)械強(qiáng)化(例如機(jī)械強(qiáng)度增加至多約50%，并且環(huán)壓增加至多約120%)，并且具有優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。用紙漿基材料就地形成的醇酸樹脂涂覆所述材料獲得顯著的成本節(jié)省和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。特定基重(例如99g/m2)的涂覆有醇酸樹脂的紙漿基材料具有與更大基重(例如117g/m2)的未涂覆的紙漿基材料相同或更大的機(jī)械強(qiáng)度，所述醇酸樹脂由所述紙漿基材料就地形成。通過用由紙漿基材料就地形成的醇酸樹脂涂覆所述材料，可降低所述紙漿基材料的厚度，獲得更輕的材料，而不危害機(jī)械強(qiáng)度。因此，由于生產(chǎn)過程期間需要較少的紙漿，并且由于運(yùn)輸和貯存較輕的材料更加便宜，因此實(shí)現(xiàn)成本節(jié)省。此外，醇酸樹脂原料本身是廉價(jià)的，尤其是與用于PVOH涂層的材料相比(例如$1. 00每磅對$1. 50每磅)。涂覆有就地形成的醇酸樹脂的紙漿基材料也是有利的，因?yàn)榕c未涂覆的材料相比，它們具有增強(qiáng)的抗水性，通過在生產(chǎn)線上加入槽式涂布階段，可易于用于商業(yè)化，并且根據(jù)醇酸原料的選擇，可具有不同的組成。用紙漿基材料就地形成醇酸樹脂涂層的工藝也是有利的。將醇酸樹脂涂層以包含低分子量醇酸低聚物的低粘度預(yù)聚物液體形式施用于紙漿基材料。該預(yù)聚物液體可以純形式，以分散體形式，或以水溶液形式施用。當(dāng)預(yù)聚物液體在紙漿基材料上干燥時(shí)，預(yù)聚物液體中的低分子量醇酸低聚物自身反應(yīng)，獲得已就地固化的醇酸樹脂涂層。主動促進(jìn)水的蒸發(fā)，可促進(jìn)該固化過程。令人驚奇且出乎意料的是，將預(yù)聚物液體加熱至促進(jìn)固化的溫度(例如108°C)不導(dǎo)致紙漿基材料燒焦。由于預(yù)聚物液體具有低粘度，因此它易于處理，并且可在低溫下施用于紙漿基材料。此外，預(yù)聚物液體的低粘度使其在交聯(lián)前擴(kuò)散到紙漿基材料的上層中，這提高了固化醇酸樹脂的強(qiáng)化潛勢。而且，不旨在被任何具體理論束縛，預(yù)聚物液體中的反應(yīng)性醇酸低聚物能夠與紙漿基材料的纖維素結(jié)構(gòu)反應(yīng)，還進(jìn)一步提高醇酸樹脂涂層的強(qiáng)化潛勢。相比之下，聚合物膜型涂層和蠟涂層以粘稠的高分子量聚合物形式施用于紙漿基材料。高粘度的聚合物膜型涂層需要高施用溫度，并且阻止這些涂層擴(kuò)散到紙漿基材料的上層中以增強(qiáng)強(qiáng)化。由于與常用于本領(lǐng)域的其它類型涂層不同，醇酸樹脂強(qiáng)化涂層易于回收利用和可再加工，因此它們是更有利的。由于醇酸樹脂用較不穩(wěn)定酯鍵交聯(lián)的化學(xué)結(jié)構(gòu)，醇酸樹脂涂覆紙漿基材料的回收利用是可行的。當(dāng)這些酯鍵暴露于熱和水時(shí)，醇酸樹脂涂層水解成醇酸單體和低聚物。因此，醇酸樹脂涂覆的紙漿基材料可通過暴露于熱和水而簡單且廉價(jià)地重新制漿，并且不需要首先將涂層與紙漿基材料分離通常所需的昂貴溶劑型分離工藝。此夕卜，醇酸樹脂涂層降解成單體和低聚物的能力避免了“粘性物質(zhì)”的形成。在常規(guī)涂覆的紙漿基材料的回收利用期間，源自涂層的聚合物趨于和纖維以及其它物質(zhì)附聚在一起形成粘性物質(zhì)，所述粘性物質(zhì)降低了產(chǎn)品品質(zhì)，并且造成再加工期間造紙機(jī)部件黏粘。消除涂覆紙漿基材料再加工期間的粘 性物質(zhì)問題是本領(lǐng)域長期以來所感到的需求。在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及涂覆有可再加工的醇酸樹脂的紙漿基制品。醇酸樹脂以基于干重計(jì)約I克/平方米(g/m2)至約20g/m2的量，優(yōu)選以約5g/m2至約15g/m2的量，更優(yōu)選以約8g/m2至約10g/m2的量涂覆制品。醇酸樹脂涂覆的制品具有由TAPPI T810確定的比相應(yīng)的未涂覆的制品高至少約5%，優(yōu)選高至少約10%的破裂強(qiáng)度，和由TAPPI T822確定的比相應(yīng)的未涂覆的制品高至少10%，優(yōu)選高至少20%的環(huán)壓。通過用預(yù)聚物液體涂覆制品，并隨后固化所述預(yù)聚物液體以形成可再加工的醇酸強(qiáng)化樹脂，由所述制品就地形成醇酸強(qiáng)化樹脂。紙漿基制品是指任何紙材型材料。紙漿基制品的非限制性實(shí)例包括紙材、封皮紙、卡紙、紙板、硬紙板、襯板和瓦楞纖維板。如本文所用，術(shù)語“紙材”是指小于約O. 20mm厚(例如約O. 07mm至約O. 20mm厚)并且具有小于約120g/m2 (例如約60g/m2至約120g/m2)基重的紙漿基制品。如本文所用，術(shù)語“封皮紙”和“卡紙”可互換，并且是指約O. 20mm至約O. 25mm厚并且具有約120g/m2至約220g/m2基重的紙漿基制品。如本文所用，術(shù)語“紙板”是指至少O. 25mm厚并且具有大于約75g/m2 (例如約100g/m2至約450g/m2)基重的紙衆(zhòng)基制品。如本文所用，術(shù)語“硬紙板”是指用于生產(chǎn)瓦楞纖維板的一類紙板。如本文所用，術(shù)語“襯板”是指用于瓦楞纖維板平面的一類紙板。如本文所用，術(shù)語“瓦楞纖維板”是指由有凹槽的瓦楞片材和一個(gè)或兩個(gè)襯板組成的一類硬紙板。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，紙漿基制品為襯板或瓦楞纖維板?？稍偌庸さ拇妓針渲c通過多元醇與賦形劑縮合形成的酯鍵交聯(lián)，所述賦形劑選自多官能酸、酸酐、以及多官能酸與酸酐的混合物。優(yōu)選地，可再加工的醇酸樹脂不包含顯著量的能夠經(jīng)由自由基加成化學(xué)反應(yīng)而引起交聯(lián)的官能團(tuán)(即不超過10重量％的碳-碳鍵為烯鍵和/或炔鍵)。當(dāng)賦形劑為多官能酸時(shí)，多官能酸上的所有酸部分與多元醇上的醇部分的摩爾比為約10:1至約1:10，更優(yōu)選約3:1至約1: 3，并且甚至更優(yōu)選約1:1。當(dāng)賦形劑為酸酐時(shí)，酸酐上的所有酸酐部分與多元醇上的所有醇部分的摩爾比為約5:1至約1:5，優(yōu)選約I. 5:1至約I: I. 5,甚至更優(yōu)選約O. 5: I。所述多元醇優(yōu)選為包含至少兩個(gè)醇部分，優(yōu)選至少三個(gè)醇部分的分子。所述醇部分優(yōu)選為伯羥基。多元醇的非限制性實(shí)例包括甘油、1，3-丙二醇、季戊四醇、二季戊四醇、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、乙二醇、二甘醇、聚甘油、雙甘油、三甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、己二醇、己三醇、赤蘚醇、木糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇、聚乙烯醇、以及它們的混合物。在一些具體的實(shí)施方案中，所述多元醇選自甘油、季戊四醇、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、以及它們的混合物。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，多元醇為甘油。所述賦形劑選自多官能酸、酸酐、以及它們的混合物。所述多官能酸優(yōu)選為包含至少兩個(gè)羧酸部分，更優(yōu)選至少三個(gè)羧酸部分的分子。所述酸酐優(yōu)選為包含至少一個(gè)酸酐部分的分子。賦形劑的非限制性實(shí)例包括己二酸、馬來酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、富馬酸、戊二酸、鄰苯二甲酸、丙二酸、異酞酸、對苯二甲酸、壬二酸、二聚酸、二羥甲基丙酸、馬來酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、以及它們的混合物。在一些具體的實(shí)施方案中，所述賦形劑為選自由下列組成的組的酸酐馬來酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、以及它們的混合物。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，賦形劑選自馬來酸酐、檸檬酸、以及它們的混合物。醇酸樹脂 涂覆的紙漿基制品的破裂強(qiáng)度可比相應(yīng)的未涂覆制品的破裂強(qiáng)度高至少5%，優(yōu)選高至少10%，并且高至多50%。在本發(fā)明方面的一些實(shí)施方案中，醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品的破裂強(qiáng)度可比相應(yīng)的未涂覆制品的破裂強(qiáng)度高至多約25% (由TAPPI T810測定)。例如，涂覆制品的破裂強(qiáng)度可比相應(yīng)的未涂覆制品的破裂強(qiáng)度高約5%至約30%。醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品的環(huán)壓可比相應(yīng)的未涂覆制品的環(huán)壓高至少10%，優(yōu)選高至少20%。在本發(fā)明該方面的一些實(shí)施方案中，醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品的環(huán)壓可出乎意料地比相應(yīng)的未涂覆制品的環(huán)壓高至多約120% (由TAPPI T822確定)。例如，涂覆制品的環(huán)壓可比相應(yīng)的未涂覆制品的環(huán)壓高約20%至約60%。在本發(fā)明該方面的一些實(shí)施方案中，醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品與相應(yīng)的相同基重的未涂覆制品相比是強(qiáng)化的。如本文所用，術(shù)語“強(qiáng)化的”是指醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品具有與具有更大基重的未涂覆制品相同或比之更高的機(jī)械強(qiáng)度。例如，當(dāng)具有99g/m2基重的醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品當(dāng)其具有與117g/m2基重的未涂覆制品相同或比之更高的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)是強(qiáng)化的。可再加工的醇酸樹脂還可包含添加劑。添加劑的非限制性實(shí)例包括增塑劑、增粘齊 、填料、納米顆粒、顏料、反應(yīng)促進(jìn)劑、滑石、或它們的混合物。在一些實(shí)施方案中，所述填料選自未改性粘土、云母、二氧化鈦、以及它們的混合物。在另一方面，本發(fā)明涉及用可再加工的醇酸樹脂涂覆紙漿基制品的方法。在該方法中，以約I克預(yù)聚物液體/平方米制品(g/m2)至約30g/m2,優(yōu)選約6g/m2至約25g/m2,更優(yōu)選約10g/m2至約18g/m2的量，用預(yù)聚物液體涂覆紙漿基制品。然后固化所述預(yù)聚物液體。所述預(yù)聚物由醇酸低聚物、多元醇、賦形劑、以及它們的混合物組成，并且在將施用預(yù)聚物的溫度(即涂覆溫度)下具有約O. OOlkg · πΓ1 · s—1至約Ikg · πΓ1 · s_\優(yōu)選約O. Olkg · πΓ1 · s—1至約O. Ikg · πΓ1 · s—1的粘度。涂覆溫度一般將為約0°C至約50°C。例如在經(jīng)受約0°C至約10°C溫度的冷氣候環(huán)境中，施用到紙漿基制品期間預(yù)聚物的粘度為約O. OOlkg · πΓ1 · S-1至約 Ikg · m 1 · s \ 優(yōu)選約 O. Olkg · m 1 · s 1 至約 O. Ikg · m 1 · s、在經(jīng)受:約 10°C至約 30°C溫度的較暖溫度環(huán)境中，施用到紙漿基制品期間預(yù)聚物的粘度為約O. OOlkg · πΓ1 · S-1至約 Ikg · πΓ1 · s'優(yōu)選約 O. Olkg · πΓ1 · s_1 至約 O. Ikg · πΓ1 · s—1。類似地，在經(jīng)受約 30°C至約50°C溫度的熱環(huán)境中，施用到紙漿基制品期間預(yù)聚物的粘度為約O. OOlkg · πΓ1 · s—1至約 Ikg · πΓ1 · S-1,優(yōu)選約 O. Olkg · πΓ1 · s_1 至約 O. Ikg · πΓ1 · s-1?？衫缡褂?Brookfield(HBTD)粘度計(jì)確定預(yù)聚物液體的粘度?？捎沙Ｓ糜诒绢I(lǐng)域的任何方法如通過加熱或通過在環(huán)境溫度下風(fēng)干，進(jìn)行固化預(yù)聚物液體。在一些實(shí)施方案中，固化預(yù)聚物液體包括在約100°c至約120°C，優(yōu)選約105°C至約115°C的溫度下將它加熱約I分鐘至約30分鐘，優(yōu)選約3分鐘至約10分鐘。
在一些實(shí)施方案中，預(yù)聚物液體包含基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)約45重量％至約99重量％的水，優(yōu)選約75重量％至約90重量％的水，并且基本上不含非水溶劑(即基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)小于5重量％的非水溶劑)。在任選的實(shí)施方案中，預(yù)聚物液體基本上不含水和溶劑(即基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)小于5重量％的水和小于5重量％的溶劑)。在這些實(shí)施方案中，預(yù)聚物液體是純的。本發(fā)明該方面中的醇酸低聚物優(yōu)選為由多元醇與多官能酸、酸酐、或多官能酸與酸酐的混合物縮合形成產(chǎn)物而獲得的化合物，具有至多約10，優(yōu)選至多約7，更優(yōu)選至多約5(例如約4)個(gè)單體單元和/或約200g/mo l至約3000g/mol,優(yōu)選約300g/mol至約2000g/mol的分子量。如前文所述，本發(fā)明該方面中的多元醇優(yōu)選為包含至少兩個(gè)醇部分，更優(yōu)選至少三個(gè)醇部分的分子。優(yōu)選地，所述醇部分為伯羥基。本發(fā)明該方面中的賦形劑選自多官能酸、酸酐、以及它們的混合物。如前文所述，多官能酸優(yōu)選為包含至少兩個(gè)羧酸部分，更優(yōu)選至少三個(gè)羧酸部分的分子。如前文所述，酸酐優(yōu)選為包含至少一個(gè)酸酐部分的分子。當(dāng)賦形劑為多官能酸時(shí)，多官能酸上的所有酸部分與多元醇上的醇部分的摩爾比為約10:1至約1:10，更優(yōu)選約3:1至約1: 3，并且甚至更優(yōu)選約1:1。當(dāng)賦形劑為酸酐時(shí)，酸酐上的所有酸酐部分與多元醇上的所有醇部分的約5:1至約1:5，優(yōu)選約I. 5:1至約I: I. 5，甚至更優(yōu)選約O. 5:1。在本發(fā)明該方面的一些實(shí)施方案中，可將催化劑加入預(yù)聚物液體中。催化劑有助于促進(jìn)酯縮合(例如使酯縮合速率比相同條件下無催化劑酯縮合加快約兩倍至約十倍)。所述催化劑可為路易斯酸如辛酸亞錫和氯化鋁，或無機(jī)酸如磺酸?？捎米鞔妓針渲偌庸さ拇呋瘎┑幕撬岬姆窍拗菩詫?shí)例包括甲磺酸、對甲基苯磺酸、苯磺酸、氯磺酸、乙磺酸、苯胺-2-磺酸、十二烷基苯磺酸、聚(4-苯乙烯磺酸)、以及它們的混合物。催化劑(如果有的話)以基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)約O. 05重量％至約2重量％的量存在。在任選的實(shí)施方案中，如上文所述，預(yù)聚物液體可包含添加劑如增塑劑、增粘劑、填料、納米顆粒、顏料、反應(yīng)促進(jìn)劑、滑石、或它們的混合物。本發(fā)明該方面中的紙漿基制品可涉及任何紙材型材料。如上文所述，紙漿基制品的非限制性實(shí)例包括紙材、封皮紙、卡紙、紙板、硬紙板、襯板和瓦楞纖維板。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，紙漿基制品為襯板或瓦楞纖維板。在另一方面，本發(fā)明涉及由上文所述方法形成的可再加工的醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品。在該方法中，以約I克預(yù)聚物液體/平方米制品(g/m2)至約30g/m2，優(yōu)選約6g/m2至約25g/m2，更優(yōu)選約10g/m2至約18g/m2的量，用預(yù)聚物液體涂覆紙漿基制品。然后固化所述預(yù)聚物液體。所述預(yù)聚物由醇酸低聚物、多元醇、賦形劑、以及它們的混合物組成，并且在約20°C至約50°C的涂覆溫度下具有約O. OOlkg · πΓ1 · s—1至約Ikg · πΓ1 · s_S優(yōu)選約O. Olkg · m 1 · s 1 至約 O. Ikg · m 1 · s 1 的粘度。如上文所述，可由常用于本領(lǐng)域的任何方法進(jìn)行固化預(yù)聚物液體。在一些實(shí)施方案中，固化預(yù)聚物液體包括在約100°C至約120°C，優(yōu)選約105°C至約110°C的溫度下將它加熱約I分鐘至約30分鐘，優(yōu)選約3分鐘至約10分鐘。在一些實(shí)施方案中，如上文所述，預(yù)聚物液體包含基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)約45重量％至約99重量％的水，優(yōu)選約75重量％至約90重量％的水，并且基本上不含非水溶劑。在任選的實(shí)施方案中，預(yù)聚物液體基本上不含水和溶劑(即基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)小于5重量％的水和小于5重量％的溶劑)。在這些實(shí)施方案中，預(yù)聚物液體是純的。本發(fā)明該方面中的醇酸低聚物、多元醇和賦形劑的組成和比率為如上文所述。在本發(fā)明該方面的一些實(shí)施方案中，如上文所述，可將催化劑加入預(yù)聚物液體中。在任選的實(shí)施方案中，如上文所述，預(yù)聚物液體可包含添加劑。如上文所述，本發(fā)明該方面中的紙漿基制品可涉及任何紙材型材料。如上文所述，與常用于本領(lǐng)域中的其它類型涂層不同，醇酸樹脂強(qiáng)化涂層具有易于回收利用和可再加工的優(yōu)點(diǎn)。因此，在另一方面，本發(fā)明涉及將涂覆有醇酸樹脂的紙漿基制品再加工的方法。本發(fā)明的醇酸樹脂涂層可由所述制品就地形成，并且以基于干重計(jì)約I克/平方米制品(g/m2)至約20g/m2的量涂覆所述制品。醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品具有由TAPPIT810確定的比制品高至少5%，優(yōu)選高至少約10%的破裂強(qiáng)度，和比制品高至少約10%，優(yōu)選至少約20%的環(huán)壓。將醇酸樹脂涂覆的紙漿基制品再加工的方法包括通常用于造紙領(lǐng)域中的任何重新制漿或紙漿精化工藝。當(dāng)采用紙漿精化工藝時(shí)，通常在再加工期間向涂覆的紙漿基制品中加入pH調(diào)節(jié)劑如硅酸鈉和氫氧化鈉，以及漂白劑如過氧化氫。在本發(fā)明該方面的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，在不存在非水溶劑的情況下，將水和酸或堿加入涂覆有醇酸樹脂的紙漿基制品中，以形成混合物。將混合物加熱到約50°C至約120°C的溫度，持續(xù)至少約3分鐘，優(yōu)選約5分鐘至約30分鐘的一段時(shí)間，以獲得紙漿。雖然再加工酸樹脂涂覆的紙漿基材料所用的溫度與時(shí)間之間的關(guān)系取決于具體醇酸樹脂涂層的組成，但是一般來講，較低加工溫度將需要較長的反應(yīng)時(shí)間。酸或堿通過加速醇酸樹脂中酯交聯(lián)鍵的水解，可促進(jìn)醇酸樹脂降解。酸的非限制性實(shí)例包括甲磺酸、對甲基苯磺酸、苯磺酸、氯磺酸、乙磺酸、苯胺-2-磺酸、十二烷基苯磺酸、聚(4-苯乙烯磺酸)、以及它們的混合物。堿的非限制性實(shí)例包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、以及它們的混合物。
實(shí)施例給出下述實(shí)施例是為了舉例說明本發(fā)明，并不是旨在限制其范圍。實(shí)施例I描述了可再加工的醇酸樹脂涂覆的襯板的制備。實(shí)施例2描述了涂覆有可再加工的醇酸樹脂的99g/m2襯板的機(jī)械特性。實(shí)施例3描述了醇酸樹脂涂層量對99g/m2襯板破裂強(qiáng)度和環(huán)壓的影響。實(shí)施例4描述了醇酸樹脂涂覆的紙材的可再加工性。實(shí)施例I在該實(shí)施例中，制得可再加工的醇酸樹脂涂覆的襯板。在熱空氣干燥箱中，將甘油(I摩爾當(dāng)量)和檸檬酸(I摩爾當(dāng)量)在100°C下加熱60分鐘，以形成包含檸檬酸甘油酯醇酸低聚物、甘油和檸檬酸的混合物。將該混合物加入不同量的熱水中，以形成具有下列濃度的預(yù)聚物液體按所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)50重量％, 60重量％, 70重量％, 80重量％和90重量％的水。在20. 5°C下，并以12g/m2、14g/m2和16g/m2的涂料重量，使用單紙浸泡式施膠機(jī)將每種預(yù)聚物液體施用到襯板(99g/m2基重)。通過調(diào)節(jié)施膠機(jī)的壓力和速率來改變所施用的涂料重量。然后將預(yù)聚物液體在108°C下干燥約3分鐘或約10分鐘。實(shí)施例2
確定得自實(shí)施例I的涂層襯板的機(jī)械特性。具體地講，對每個(gè)醇酸樹脂涂覆的襯板確定破裂強(qiáng)度(TAPPI T810)、厚度(TAPPI T411)、抗水性(30分鐘Cobb測試，TAPPIT441)、孔隙率(TAPPI T460)和環(huán)壓(TAPPI T822)。將結(jié)果與117g/m2基重的未涂覆襯板進(jìn)行比較。表I示出了 99g/m2基重和117g/m2基重的未涂覆襯板的機(jī)械特性。表權(quán)利要求
1.一種包含紙漿基制品和可再加工的醇酸樹脂的產(chǎn)物，其中所述醇酸樹脂由所述制品就地形成，并且以基于干重計(jì)約I克/平方米所述制品(g/m2)至約20g/m2的量涂覆所述制品，并且其中所述產(chǎn)物具有由TAPPI T810確定的比所述制品高至少5%的破裂強(qiáng)度。
2.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述破裂強(qiáng)度比所述制品的破裂強(qiáng)度高至少10%。
3.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述產(chǎn)物具有由TAPPIT822確定的比所述制品高至少10%的環(huán)壓。
4.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述醇酸樹脂的量為約5g/m2至約15g/m2。
5.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述制品選自紙材、封皮紙和紙板。
6.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述醇酸樹脂為賦形劑和多元醇的縮合產(chǎn)物，所述賦形劑選自多官能酸、酸酐、以及它們的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)物，其中所述多元醇選自甘油、1，3-丙二醇、季戊四醇、二季戊四醇、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、乙二醇、二甘醇、聚甘油、雙甘油、三甘油、1，2-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、己二醇、己三醇、赤蘚醇、木糖醇、麥芽糖醇、甘露糖醇、聚乙烯醇、以及它們的混合物。
8.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)物，其中所述賦形劑選自己二酸、馬來酸、琥珀酸、癸二酸、辛二酸、富馬酸、戊二酸、鄰苯二甲酸、丙二酸、異酞酸、對苯二甲酸、壬二酸、二聚酸、二羥甲基丙酸、馬來酸酐、琥珀酸酐、鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、以及它們的混合物。
9.如權(quán)利要求6所述的產(chǎn)物，其中所述多官能酸上的所有酸部分與所述多元醇上的所有醇部分的摩爾比為約10:1至約1:10，優(yōu)選地所述摩爾比為約3:1至約1:3。
10.如權(quán)利要求I所述的產(chǎn)物，其中所述醇酸樹脂還包含添加劑。
11.如權(quán)利要求12所述的產(chǎn)物，其中所述添加劑選自增塑劑、增粘劑、填料、納米顆粒、顏料、反應(yīng)促進(jìn)劑、滑石、以及它們的混合物。
12.—種方法，所述方法包括 (a)以約I克所述預(yù)聚物液體/平方米所述制品(g/m2)至約30g/m2的量，用所述預(yù)聚物液體涂覆紙漿基制品，所述預(yù)聚物液體包含醇酸低聚物、多元醇、賦形劑、或它們的混合物；以及 (b)固化所述預(yù)聚物液體。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中涂覆所述制品的預(yù)聚物液體的量為約6g/m2至約25g/m2。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述預(yù)聚物液體包含基于所述預(yù)聚物液體的總重量計(jì)約45重量％至約99重量％的水，并且基本上不含非水溶劑。
全文摘要
本文公開了用可再加工的醇酸樹脂強(qiáng)化的紙漿基材料，所述可再加工的醇酸樹脂由所述材料就地形成。本文還公開了用醇酸樹脂涂覆紙漿基材料的方法，以及回收利用醇酸樹脂涂覆的紙漿基材料的方法。
文檔編號D21H17/53GK102918204SQ201180026562
公開日2013年2月6日 申請日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者野田勇夫, S·Y·蘭尼, W·M·小艾倫 申請人:寶潔公司