制造紙產(chǎn)品的組合物及方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】制造紙產(chǎn)品的組合物及方法
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年6月22日提交的具有序列號(hào)61/663, 317的題為 乂0MP0SITI0NS AND MET冊(cè)DS OF MAKINGPA陽(yáng)R PR0DUCTS(制造紙產(chǎn)品的組合物及方法r 的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)引用被整體并入本文。
[0003] 戦
[0004] 1.技術(shù)領(lǐng)域
[0005] 本實(shí)施方案設(shè)及紙W及造紙。
[0006] 2.背景
[0007] 紙張通過(guò)使紙漿懸浮液脫水、形成均勻的幅(web)并且干燥幅來(lái)制造。紙漿懸浮液 常常包含大量的陰離子物質(zhì)，所述陰離子物質(zhì)包括小纖維細(xì)粉、無(wú)機(jī)填料、疏水的漸青顆粒 和來(lái)自廢紙?jiān)傺h(huán)的污染物。因此，助留(retention)化學(xué)品通常被添加至紙漿懸浮液W使 陰離子物質(zhì)固定至最終的紙張。此外，助留化學(xué)品加速紙漿脫水過(guò)程，導(dǎo)致更高的紙生產(chǎn)速 率。
[000引廣泛應(yīng)用的助留程序之一利用高分子量陰離子型絮凝劑和低分子量陽(yáng)離子型促 凝劑的組合。典型的商業(yè)陰離子型絮凝劑是通過(guò)反相乳液聚合或通過(guò)溶液聚合制備的丙締 酸和丙締酷胺的共聚物。常用的商業(yè)促凝劑是:聚（二締丙基二甲基氯化錠），從二甲胺、乙 二胺、W及表氯醇制備的聚胺，明抓，聚氯化侶(PAC)，陽(yáng)離子淀粉，含乙締胺的共聚物，W及 聚乙締亞胺(PEI)。通常接受的是，促凝劑可W沉積在多種物質(zhì)的陰離子表面上并且產(chǎn)生陽(yáng) 離子補(bǔ)下。然后，高分子量陰離子型絮凝劑可W橋接陽(yáng)離子補(bǔ)下，增強(qiáng)細(xì)粉和填料的固定。
[0009] 近來(lái)，造紙廠的水系統(tǒng)已經(jīng)變得始終關(guān)閉。此趨勢(shì)導(dǎo)致溶解和懸浮的固體比如鹽 和陰離子物質(zhì)的增加。水化學(xué)在助留程序的有效性中發(fā)揮主要作用。鹽和陰離子物質(zhì)常常 干擾紙漿懸浮液中助留化學(xué)品和多種物質(zhì)之間的相互作用，使得減少助留程序的有效性。 此外，助留效率的減少導(dǎo)致進(jìn)一步增加溶解和懸浮的固體。因此，有對(duì)更有效的助留程序的 漸增的需求。
[0010] 乙二醒化的（glyoxalated)聚丙締酷胺(GPAM)是常見(jiàn)的暫時(shí)濕強(qiáng)度樹(shù)脂。GPAM通 常通過(guò)使乙二醒和陽(yáng)離子型聚丙締酷胺基礎(chǔ)聚合物反應(yīng)來(lái)制備（例如，如在U.S. 3，556， 932、4，605，702和7，828，934中討論的，其中每個(gè)通過(guò)引用并入本文）dGPAM通常在紙張形成 之前添加在紙漿懸浮液中。在干燥被處理的紙張時(shí)，GPAM被相信與紙纖維素形成共價(jià)鍵W 增加紙的干強(qiáng)度。由于GPAM與纖維素之間的共價(jià)鍵在水中是可逆的，此濕強(qiáng)度可W隨時(shí)間 減小。當(dāng)作為碳酸氨鹽離子存在時(shí)，GPAM強(qiáng)度性能還可W受到相對(duì)高的抑和高的堿度水平 不利地影響。
[00川本文對(duì)已知的方法和組合物的某些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的描述不意圖限制本公開(kāi)內(nèi)容的 范圍。實(shí)際上，本實(shí)施方案可W包括上文描述的特征中的某些或全部而不遭受相同缺點(diǎn)。
[0012] 遮述
[0013] 前述事項(xiàng)，提供包括紙、制造紙的方法、組合物等的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案。
[0014] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供通過(guò)包括用處理組合物處理纖維素纖維或含水紙漿漿體 的方法形成的紙，所述處理組合物包括：陰離子型聚丙締酷胺樹(shù)脂和醒官能化的聚合物樹(shù) 月旨，其中所述陰離子型聚丙締酷胺樹(shù)脂和所述醒官能化的聚合物樹(shù)脂的絡(luò)合物具有凈陽(yáng)離 子電荷。
[0015] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供制造紙的方法，所述方法包括：向纖維素纖維或含水紙漿 漿體引入包括陰離子型聚丙締酷胺樹(shù)脂和醒官能化的聚合物樹(shù)脂的處理組合物，其中所述 陰離子型聚丙締酷胺樹(shù)脂和所述醒官能化的聚合物樹(shù)脂的絡(luò)合物具有凈陽(yáng)離子電荷。
[0016] 至少一個(gè)實(shí)施方案提供處理組合物，所述處理組合物包括:包括陰離子型聚丙締 酷胺樹(shù)脂和醒官能化的聚合物樹(shù)脂的處理組合物，其中所述陰離子型聚丙締酷胺樹(shù)脂和所 述醒官能化的聚合物樹(shù)脂的絡(luò)合物具有凈陽(yáng)離子電荷。 具體實(shí)施方案
[0017] 在詳細(xì)描述本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案之前，應(yīng)理解的是，除非另有指示，否則本公開(kāi) 內(nèi)容不限于特定的材料、試劑、反應(yīng)材料、制造工藝或類(lèi)似的，因?yàn)檫\(yùn)些可W變化。還應(yīng)理解 的是，本文使用的術(shù)語(yǔ)是為了僅僅描述特定實(shí)施方案的目的，并且不意圖是限制的。本公開(kāi) 內(nèi)容中還有可能的是，步驟可W W其中運(yùn)在邏輯上是可能的不同順序來(lái)執(zhí)行。
[0018] 在值的范圍被提供的情況下，應(yīng)理解的是，每個(gè)介于該范圍的上限和下限中間的 值(至下限單位的十分之一）（除非上下文另外明確規(guī)定）W及在該陳述的范圍中任何其他 陳述的或居中的值都被包括在本公開(kāi)內(nèi)容內(nèi)。運(yùn)些較小范圍的上下限可W被獨(dú)立地包括在 較小范圍內(nèi)并且也被包括在本公開(kāi)內(nèi)容內(nèi)，服從在所陳述的范圍內(nèi)的任何被特別地排除的 限制。在所陳述的范圍包括極限中的一個(gè)或兩個(gè)時(shí)，排除那些被包括的極限中的任一個(gè)或 兩個(gè)的范圍也被包括在本公開(kāi)內(nèi)容內(nèi)。
[0019] 除非另外界定，否則本文使用的所有技術(shù)W及科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本公開(kāi)內(nèi)容所屬領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員所通常理解的相同含義。雖然在本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施或測(cè)試中還可W使用與 本文描述的方法和材料類(lèi)似或等效的任何方法和材料，但現(xiàn)在描述優(yōu)選的方法和材料。
[0020] 在本說(shuō)明書(shū)中引用的所有出版物和專(zhuān)利通過(guò)引用被并入本文，如同每個(gè)單獨(dú)的出 版物或?qū)＠惶貏e地和單獨(dú)地表明通過(guò)引用被并入一樣，并且通過(guò)引用被并入本文W公開(kāi) 和描述與所引用的出版物相關(guān)的方法和/或材料。任何出版物的引用是用于其在申請(qǐng)日之 前的公開(kāi)內(nèi)容，并且不應(yīng)該被解釋為承認(rèn)本公開(kāi)內(nèi)容借助于在先公開(kāi)內(nèi)容不享有先于運(yùn)樣 的出版物的權(quán)力。此外，所提供的出版日期可W與可能需要被獨(dú)立地證實(shí)的實(shí)際的出版日 期不同。
[0021] 如在閱讀本公開(kāi)內(nèi)容后將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，本文描述和例證的每個(gè)單 個(gè)的實(shí)施方案具有離散的組成部分和特征，所述離散的組成部分和特征可W容易地從任何 其他的若干實(shí)施方案的特征中分離或與任何其他的若干實(shí)施方案的特征組合而不脫離本 公開(kāi)內(nèi)容的范圍或精神。任何敘述的方法可W按照敘述的事件的順序或按照在邏輯上是可 能的任何其他順序進(jìn)行。
[0022] 除非另有指示，否則本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施方案可W利用在本領(lǐng)域技術(shù)之內(nèi)的化學(xué)技 術(shù)、合成有機(jī)化學(xué)技術(shù)、紙化學(xué)技術(shù)W及類(lèi)似的技術(shù)。運(yùn)些技術(shù)在文獻(xiàn)中被充分地解釋。
[0023] 實(shí)施例被提出W便向本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提供關(guān)于如何進(jìn)行方法和使用本文 公開(kāi)并且要求權(quán)利的組合物和化合物的完全的公開(kāi)內(nèi)容和描述。已經(jīng)做出努力W確保關(guān)于 數(shù)字(例如量、溫度等等）的精確度，但應(yīng)該解釋某些誤差和偏差。除非另有指示，份數(shù)是重 量份數(shù)，溫度W°C計(jì)，并且壓力是在或接近大氣壓。標(biāo)準(zhǔn)溫度和標(biāo)準(zhǔn)壓力被定義為20°C和1 個(gè)大氣壓。
[0024] 必須指出的是，除非上下文另外明確規(guī)定，否則如在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中使 用的單數(shù)形式"一 (a)"、"一 (an)"和"所述(the)"包括復(fù)數(shù)指示物。因此，例如，提到的"支撐 物"包括多個(gè)支撐物。在本說(shuō)明書(shū)和隨后的權(quán)利要求中，可W提到大量的術(shù)語(yǔ)和詞組，所述 術(shù)語(yǔ)和詞組應(yīng)該被定義為具有W下的含義，除非相反的意圖是明顯的。
[0025]
[0026] 取代"指的是在指定原子上或在化合物中的任何一個(gè)或更多個(gè)的氨可W用 來(lái)自指示的基團(tuán)的選擇替換，條件是不超過(guò)指定原子的正常化合價(jià)并且取代產(chǎn)生穩(wěn)定的化 合物。
[0027] "丙締酷胺單體"指的是式此C = C(Ri)C(O)NRsRs的單體，其中Ri可W為H或C1-C4燒 基，R2和R3可W獨(dú)立地為H、Ci-C4烷基、芳基或芳基烷基。示例性的丙締酷胺單體包括丙締酷 胺和甲基丙締酷胺。
[002引"陰離子型單體"指的是式冊(cè)C(O)C(Ra)=C出的單體，其中Ra可W為H、Ci-C4烷基、芳 基或芳基烷基。
[0029] "醒"指的是包含一個(gè)或更多個(gè)醒(-C冊(cè))基的化合物，其中醒基能夠與如本文描述 的包含氨基或酷胺基的聚合物的氨基或酷胺基反應(yīng)。示例性的醒可W包括甲醒、多聚甲醒、 戊二醒、乙二醒W及類(lèi)似的。
[0030] "脂肪族基團(tuán)"指的是飽和或不飽和、直鏈或支鏈的控基并且包括例如烷基、締基 和烘基。
[0031] "烷基"指的是通過(guò)移除單個(gè)氨原子從直鏈或支鏈的飽和控衍生的單價(jià)基團(tuán)。示例 性的烷基包括甲基、乙基、正丙基和異丙基、十六烷基、W及類(lèi)似的。
[0032] "亞烷基"指的是通過(guò)移除兩個(gè)氨原子從直鏈或支鏈的飽和控衍生的二價(jià)基團(tuán)。示 例性的亞烷基包括亞甲基、亞乙基、亞丙基、W及類(lèi)似的。
[00削"酷胺堂'和"酷肢'指的是式-C(O)NY化的基團(tuán)，其中Yi和Y2獨(dú)立地選自H、烷基、亞 烷基、芳基和芳基烷基。
[0034] "氨堂'和"肢'指的是式-NY3Y4的基團(tuán)，其中Y3和Y4獨(dú)立地選自H、烷基、亞烷基、芳 基和芳基烷基。
[0035] "芳基"指的是約6個(gè)至約10個(gè)碳原子的芳香族單環(huán)或多環(huán)的環(huán)體系。芳基用一個(gè) 或更多個(gè)的C1-C20烷基、亞烷基、烷氧基、或面代烷基任選地取代。示例性的芳基包括苯基或 糞基，或取代的苯基或取代的糞基。
[0036] "芳基烷基"指的是芳基-亞烷基-基團(tuán)，其中芳基和亞烷基在本文中被定義。示例 性的芳基烷基包括芐基、苯基乙基、苯基丙基、1-糞基甲基、W及類(lèi)似的。
[0037] "烷氧基"指的是使指示數(shù)目的碳原子通過(guò)氧橋附接的如上文定義的烷基。示例性 的烷氧基包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、異丙氧基、正下氧基、仲下氧基、叔下氧基、正戊氧 基和仲戊氧基。
[0038] "面素"指的是氣、氯、漠或艦。
[0039] "紙強(qiáng)度"意指紙材料的性質(zhì)，并且可W尤其W干強(qiáng)度和/或濕強(qiáng)度來(lái)表示。干強(qiáng)度 是由干紙張呈現(xiàn)出的抗張強(qiáng)度，所述干紙張通常在測(cè)試之前被調(diào)節(jié)為處于均勻的濕度和室 溫的條件。濕強(qiáng)度是在測(cè)試之前已經(jīng)用水潤(rùn)濕的紙張呈現(xiàn)出的抗張強(qiáng)度。
[0040] 如本文所使用，術(shù)語(yǔ)"紙"或"紙產(chǎn)品"（運(yùn)兩個(gè)術(shù)語(yǔ)被可交換地使用)應(yīng)被理解為包 括包含紙纖維的片材，并且還可W包含其他材料。合適的紙纖維包括天然纖維和合成纖維， 例如纖維素纖維、造紙中使用的所有種類(lèi)的木纖維、其他植物纖維比如棉纖維、源自再生紙 的纖維;和合成纖維，比如人造絲、尼龍、玻璃纖維、或聚締控纖維。紙產(chǎn)品可W僅由天然纖 維、僅由合成纖維、或由天然纖維和合成纖維的混合物組成。例如，在紙產(chǎn)品的制備中，紙幅 或紙材料可W用合成纖維比如尼龍或玻璃纖維加固?；蚣埉a(chǎn)品可W用非纖維材料比如塑 料、聚合物、樹(shù)脂、或洗液浸潰。如本文所使用，術(shù)語(yǔ)"紙幅(paperweb)"和"幅(web)"被理解 為包括正在形成和已經(jīng)形成的、包含紙纖維的紙張材料、紙和紙材料。紙產(chǎn)品可W為涂覆 的、層壓的或復(fù)合紙材料。紙產(chǎn)品可W是漂白的或未漂白的。
[0041] 紙可W包括但不限于:書(shū)寫(xiě)紙和印刷紙(例如，未涂覆的機(jī)械紙、涂覆的不含機(jī)械 木漿的紙（coated free sheet)、涂覆的機(jī)械紙、未涂覆的不含機(jī)械木漿的紙、W及類(lèi)似 的）、工業(yè)用紙、所有種類(lèi)的棉紙、紙板、卡紙板、包裝用紙(例如，未漂白的牛皮紙、漂白的牛 皮紙）、包裝紙、紙膠帶、紙袋、紙布、紙巾、壁紙、地