納米晶纖維素和聚合物接枝的納米晶纖維素用于在造紙工藝中增加保留率的用圖
【專利說明】納米晶纖維素和聚合物接枝的納米晶纖維素用于在造紙工藝 中増加保留率的用途
[0001] 發(fā)明背景
[0002] 本發(fā)明設及用于在造紙工藝中改善紙的排水保留率(化ainageretention)、濕強 度和干強度的組合物、方法和設備。典型的造紙工藝包括W下步驟：1)對木材或造紙纖維的 一些其他來源進行制漿;2)由紙漿產生紙墊，所述紙墊是纖維素纖維的水性漿料，所述水性 漿料還可包含添加劑，例如無機礦物填料或顏料;3)使運種漿料沉積在移動的造紙網或織 物上;4)通過將水排出由漿料的固體組分形成紙頁;5)壓棒并干燥紙頁W進一步除去水；W 及6)通過使干紙頁經過施膠壓棒機潛在地將其再潤濕并進一步使其干燥W形成紙產品。
[0003]當進行造紙工藝時，需要考慮許多問題W確保所得紙產品的品質。例如當將水從 漿料中排出時，盡可能多的纖維和化學添加劑應該被保留而不與水一起流出。同樣地，所得 紙頁應具有足夠的濕強度和干強度。
[0004] 例如在美國專利 7,473,334、6,605,674、6,071，379、5,254,221、6,592,718、5， 167,776和5,274,055中所述，可向漿料中添加多種助留劑如聚合物絮凝劑和二氧化娃基微 粒W利于排水保留。助留劑起到在將水從漿料中排出時使固體物質保留在漿料內的作用。 除了保留纖維W外，助留劑還應保留添加劑，例如光學增亮劑、填料和強度劑。運樣的助留 劑的選擇由于運樣的事實而復雜化:所述助留劑必須既允許水從漿料中自由排出，又必須 不干擾或W另外方式降低所得紙產品中存在的其他添加劑的有效性。
[0005] 如例如在美國專利8,465,623、7，125,469、7,615，135和7,641，776中所述，多種材 料作為有效的干強度劑起作用?？蒞向漿料中添加運些試劑W增加所得紙頁的強度特性。 然而，與助留劑一樣，其必須既允許水從漿料中自由排出，又必須不干擾或W另外方式降低 所得紙產品中存在的其他添加劑的有效性。
[0006] 如例如美國專利8，414，739和8，382，947中所述，表面強度劑是增加所得紙產品對 磨蝕力的抗性的材料。表面強度劑通常在施膠壓棒機作為涂料施用在所形成的紙頁上。特 別重要的是，運樣的試劑與涂料中存在的其他物質如施膠劑和光學增亮劑相容。此外，期望 的表面強度劑不能過度損害所得紙產品的柔性。
[0007]由于難W增加紙的干強度、表面強度和/或排水保留率而不同時抑制紙或其中的 添加劑的其他屬性，因此持續(xù)需要改善干強度、表面強度和/或排水保留率的改進方法。本 部分中描述的技術不旨在構成對本文提及的任何專利、公開或其他信息是關于本發(fā)明的 "現(xiàn)有技術"的承認，除非特別地如此指出。此外，本部分不應解釋為意味著已進行了檢索或 者不存在如37CFR§1.56(a)中限定的其他相關信息。

【發(fā)明內容】

[000引為了滿足W上確定的長期存在但未解決的需要，本發(fā)明的至少一個實施方案設及 改進用于造紙工藝的紙基質的方法。所述方法包括W下步驟:提供NCC-聚合物；W及在造紙 工藝的干部中向紙基質中添加NCC-聚合物，其中所述NCC-聚合物基本上分布在基質的表面 上。NCC-聚合物可W使用施膠壓棒機來分布。
[0009]NCC-聚合物可包含與NCC核鍵合的聚合物鏈，并且該聚合物鏈由一種或更多種選 自W下的單體組成:醋酸乙締醋、丙締酸、丙締酸鋼、丙締酸錠、丙締酸甲醋、丙締酷胺、丙締 臘、N，N-二甲基丙締酷胺、2-丙締酷氨基-2-甲基丙烷-1-橫酸、2-丙締酷氨基-2-甲基丙烷-1-橫酸鋼、3-丙締酷氨基丙基甲基-氯化錠、二締丙基二甲基氯化錠、丙締酸2-(二甲氨 基）乙醋、2-(丙締酷氧基)-N，N，N-S甲基氯化乙錠、丙締酸N，N-二甲氨基乙醋芐基氯化物 季鹽、2-(丙締酷氧基)-N，N，N-;甲基乙錠硫酸甲醋、甲基丙締酸2-(二甲氨基）乙醋、2-(甲 基丙締酷氧基)-N，N，N-S甲基氯化乙錠、3-(二甲氨基)丙基甲基丙締酷胺、2-(甲基丙締酷 氧基)-N，N，N-S甲基乙錠硫酸甲醋、甲基丙締酸、甲基丙締酸酢、甲基丙締酸甲醋、甲基丙 締酷氧基乙基=甲基氯化錠、3-甲基丙締酷氨基丙基甲基-氯化錠、甲基丙締酸十六燒 基醋、甲基丙締酸十八烷基醋、丙締酸二十二烷基醋、N-乙締基化咯燒酬、2-乙締基化晚、4-乙締基化晚、表氯醇、N-乙締基甲酯胺、N-乙締基乙酷胺、丙締酸2-徑乙醋甲基丙締酸縮水 甘油醋、3-(締丙氧基)-2-徑基丙烷-1-橫酸醋、2-(締丙氧基）乙醇、環(huán)氧乙燒、環(huán)氧丙烷、2， 3-環(huán)氧丙基S甲基氯化錠、（3-縮水甘油氧基丙基)S甲氧基硅烷、表氯醇-二甲胺、乙締基 橫酸鋼鹽、4-苯乙締橫酸鋼、己內酷胺及其任意組合。
[0010] NCC-聚合物可為接枝在至少一個NCC核上的聚合物。NCC-聚合物可為運樣的支化 聚合物，所述支化聚合物具有由NCC核延伸出的第一聚合物鏈和從第一聚合物鏈改向的至 少一個支鏈。所述支鏈可由與第一聚合物鏈不同選擇的單體構成，所述不同選擇為單體類 型不同、單體比率不同或兩者均不同。NCC-聚合物可增加紙基質的干強度。
[0011] 本文中描述了另外的特征和優(yōu)點，并且其通過W下詳細描述將變得明顯。
【附圖說明】
[0012] 下文中具體參照附圖對本發(fā)明進行了詳細描述，所述附圖中：
[OOK]圖1是對形成NCC/AM/AA聚電解質共聚物的反應的說明。
[0014]出于本公開內容的目的，除非另行指出，否則附圖中相同的附圖標記是指相同的 特征。附圖僅是對本發(fā)明原理的示例，并且不旨在將本發(fā)明限制于所說明的特定實施方案。 [001引發(fā)明詳述
[0016]提供下列定義W確定本申請中使用的術語、特別是權利要求如何解釋。定義的組 織僅為了方便，而不旨在將任何定義限制于任何特定類別。
[0017] "濕部"意指造紙工藝中壓棒部之前的部分，其中液體介質如水通常占多于45%的 基質質量，在濕部中添加的添加劑通常滲透并分布在漿料內。
[0018] "干部"意指造紙工藝中包括壓棒部和壓棒部之后的部分，其中液體介質如水通常 占少于45%的基質質量，干部包括但不限于造紙工藝的施膠壓棒部，在干部中添加的添加 劑通常保留在漿料外的不同涂層中。
[0019]"基本由…組成'意指所述方法和組合物可包括另外的步驟、組分、成分等，但前提 是所述另外的步驟、組分和/或成分不實質性改變所要求保護的方法和組合物的基本特征 和新特征。
[0020] "絮凝劑"意指運樣的物質組合物，在將所述物質組合物添加到某些顆粒熱力學上 傾向于分散在其內的液體載體相中時，由于弱的物理力如表面張力和吸附力而引發(fā)那些顆 粒形成凝聚物，絮凝通常設及形成離散的顆粒小球，所述顆粒小球與插入所聚集的小球之 間的液體載體膜一起聚集，如本文使用的絮凝包括ASTME20-85中敘述的那些說明，W及Kirk-OthmerEncyclopediaofChemicalTechnology，第5版，（2005)(Wiley,John&Sons, Inc.出版)中所敘述的那些。
[0021 ]"表面強度"意指紙基質抵抗由于磨蝕力所致的損害的傾向。
[0022] "干強度"意指紙基質抵抗由于剪切力所致的損害的傾向，所述干強度包括但不限 于表面強度。
[0023] "濕強度"意指紙基質在再潤濕時抵抗由于剪切力所致的損害的傾向。
[0024]"濕紙幅強度"意指紙基質在所述基質仍然濕潤時抵抗剪切力的傾向。
[0025] "基質"意指包含正經歷或已經歷造紙工藝的紙纖維的物質，基質包括濕紙幅、紙 墊、漿料、紙頁和紙產品。
[0026]"紙產品"意指造紙工藝的最終產品，其包括但不限于書寫紙、打印紙、薄紙 (tissuepaper)、卡紙板、紙板和包裝紙。
[0027] "NCC'或"NCC核"意指納米晶纖維素。NCC核是聚合物可接枝到其上的NCC晶體的離 散物質。NCC或NCC核可能通過或可能不通過纖維素纖維的酸水解來形成，并且NCC或NCC核 可能通過或可能不通過運種水解改性W具有附加至其的官能團（包括但不限于硫酸醋）。 [002引 "NCC-聚合物"意指包含至少一個NCC核W及從其中延伸出來的至少一個聚合物鏈 的物質組合物。
[0029] "NCC偶聯(lián)"意指包含至少兩個NCC核的物質組合物，所述偶聯(lián)可W是其中至少部分 聚合物鏈連接兩個NCC核的聚合物連接物，或者其可W是其中兩個(或更多個)NCC核通過次 級聚合物連接物(例如環(huán)氧化物)和/或一個或更多個NCC核原子的直接鍵合而彼此直接連 接的NCC對。
[0030]"基本由…組成"意指所述方法和組合物可包括另外的步驟、組分、成分等，但前提 是所述另外的步驟、組分和/或成分不實質性改變所要求保護的方法和組合物的基本特征 和新特征。
[0031] "漿料"意指包含液體介質例如水的混合物，在所述液體介質中分散或懸浮有固體 例如纖維(例如纖維素纖維)和任選的填料，使得漿料的>99質量％至45質量％是液體介質。
[0032]"表面活性劑"是廣義術語，包括陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑、陽離子表 面活性劑和兩性離子表面活性劑。對表面活性劑的啟用說明在Kirk-Othmer ,Encyclopedia of化emical Technology,第3版，第8卷，第900-912頁W及McCutcheon's Emulsifiers and Det&rgents中陳述，二者通過引用并入本文。
[0033]"施膠壓棒機"意指造紙機器的一部分，在其中通過施用包含表面添加劑如淀粉、 施膠劑和光學增亮劑的水基制劑使干紙再潤濕，施膠壓棒機的更詳細的說明在參考文獻 GaryA.Smook的HandbookforPulpandPaperTechnologists,第3片反，，AngusWilde PublicationsInc., (2002)中描述。
[0034]在本申請中上述定義或其他地方陳述的說明與通常使用的、字典中的或通過引用 并入本申請的來源中所陳述的意思（明確或