專利名稱：化學(xué)組合物與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含可熱膨脹微球的含水淤漿，其制備方法，其用于生產(chǎn)紙張或非織造織物的用途，和生產(chǎn)紙張或非織造織物的方法。
含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲(entrapped)的推進(jìn)劑的可膨脹的熱塑性微球以商品名EXPANCEL商購(gòu)且在許多不同的應(yīng)用中用作發(fā)泡劑。
在這種微球中，推進(jìn)劑通常是沸騰溫度不高于熱塑性聚合物殼軟化溫度的液體。一旦加熱，推進(jìn)劑蒸發(fā)，增加內(nèi)壓，與此同時(shí)殼軟化，從而導(dǎo)致微球顯著的膨脹。膨脹開始時(shí)的溫度被稱為Tstart，而達(dá)到最大膨脹時(shí)的溫度被稱為Tmax?？膳蛎浀奈⑶蛞愿鞣N形式，例如以干燥的自由流動(dòng)的顆粒，以含水淤漿或者以部分脫水的濕餅形式市售。
可在推進(jìn)劑存在下，通過(guò)聚合烯鍵式不飽和單體，生產(chǎn)可膨脹的微球?？稍诶缑绹?guó)專利3615972、3945956、5536756、6235800、6235394和6509384以及在EP486080中找到各種可膨脹的微球及其生產(chǎn)方法的詳細(xì)說(shuō)明。
可膨脹微球的一個(gè)重要的應(yīng)用是造紙，正如在例如美國(guó)專利3556934和4133688、JP專利2689787、國(guó)際專利申請(qǐng)PCT/2004/000835和在，Sderberg，“World Pulp & Paper Technology1995/96，TheInternational Review for the Pulp & Paper Industry”p.143-145中所述。
在一些應(yīng)用，例如造紙或者非織造織物的生產(chǎn)中，有利的是添加含水淤漿形式的微球。然而，已發(fā)現(xiàn)，尤其在儲(chǔ)存或者運(yùn)輸一段時(shí)間之后，難以提供其中微球沒(méi)有在不可接受的程度上沉降的穩(wěn)定的淤漿。
本發(fā)明的目的因此是提供含可膨脹微球的高穩(wěn)定性的含水淤漿。
本發(fā)明另一目的是提供生產(chǎn)堆積密度低的紙張或者非織造織物的方法。
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種含水淤漿，它包括增稠劑以及含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球，所述淤漿的pH為至少約2.5，優(yōu)選至少約3，且包括pKa在實(shí)際pH的約±1pH單位，優(yōu)選至少約±0.5pH單位內(nèi)的緩沖液。在該情況下，緩沖液的pKa大于1，它們中的至少一種應(yīng)當(dāng)在上述規(guī)定的范圍內(nèi)。最優(yōu)選pH為最多約10，尤其最優(yōu)選最多約6，例如約2.5-約10或約3-約6。
已發(fā)現(xiàn)，許多類型增稠劑的效率依賴于pH，和若淤漿的pH在所需范圍以外，尤其若pH太低，則許多類型的聚合物增稠劑將劣化。也已發(fā)現(xiàn)，在含可膨脹熱塑性微球的含水淤漿內(nèi)，pH并不總是穩(wěn)定的，而是可以變化的，這是由從微球中釋放的物質(zhì)，例如殘留的單體或其降解產(chǎn)物導(dǎo)致的?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)通過(guò)包括其pKa接近于淤漿pH的緩沖液，可克服這一問(wèn)題，這可通過(guò)包括單獨(dú)的緩沖液，通過(guò)選擇聚合物增稠劑同時(shí)還充當(dāng)具有以上規(guī)定的合適pKa的緩沖液，或者這些中的一種或更多種的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。視需要可通過(guò)添加任何合適的酸或堿物質(zhì)，例如鹽酸、乙酸、堿金屬氫氧化物、氨水或類似物來(lái)調(diào)節(jié)淤漿的pH達(dá)到希望值。
緩沖液優(yōu)選在至少約±1pH單位，更優(yōu)選至少約±0.5pH單位，最優(yōu)選至少約±0.2pH單位的pH內(nèi)，以足以穩(wěn)定淤漿的用量存在。緩沖液的確切用量取決于所使用的物質(zhì)，且可例如是約0.5-約5wt％，最優(yōu)選約1％-約3wt％。
可使用具有合適pKa的任何無(wú)機(jī)或有機(jī)緩沖液。所有緩沖液可以是酸、堿或其鹽，例如堿金屬鹽或者任何其它金屬鹽形式。
有用的緩沖液的實(shí)例包括無(wú)機(jī)物質(zhì)，例如碳酸氫鹽、磷酸二氫鹽，碳酸氫鹽和磷酸氫鹽的無(wú)機(jī)衍生物，及其混合物，其中尤其優(yōu)選碳酸氫鹽和磷酸二氫鹽。
緩沖液的其它實(shí)例包括有機(jī)物質(zhì)，例如乙酸鹽和衍生物，其它羧酸鹽，含釋放電子基團(tuán)的胺，具有諸如羧酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽或胺之類官能團(tuán)和優(yōu)選還充當(dāng)增稠劑的聚合物，及其混合物。乙酸鹽的衍生物的實(shí)例包括苯基乙酸鹽、2-硝基苯乙酸鹽、乙酰乙酸鹽、次氮基三乙酸鹽.其它羧酸鹽的實(shí)例包括甲酸鹽、丙酸鹽及其衍生物，丁酸的共軛離子及其衍生物，戊酸的共軛離子及其衍生物，己酸的共軛離子及其衍生物、草酸鹽、檸檬酸鹽、酒石酸鹽、蘋果酸鹽、琥珀酸鹽、甘氨酰甘油、苯甲酸鹽、鄰苯二甲酸鹽、雙-三(bis-tris)、2-萘羧酸鹽及其混合物。在大多數(shù)情況下，優(yōu)選金屬鹽，例如堿金屬鹽。尤其優(yōu)選的有機(jī)緩沖液包括乙酸、草酸、檸檬酸、琥珀酸或苯基乙酸的鹽。
作為增稠劑，可使用增加粘度的任何物質(zhì)，例如無(wú)機(jī)顆?；蚩删哂芯喓闲再|(zhì)(或與微球相互作用并形成網(wǎng)絡(luò))或者非締合性質(zhì)(通過(guò)增加含水相的粘度來(lái)穩(wěn)定淤漿)的至少部分水溶性的聚合物，或者這些物質(zhì)的結(jié)合物。聚合物可任選地為兩性聚合物，可以是直鏈、支鏈或交聯(lián)，且可荷正電、負(fù)電或中性。平均分子量可在寬范圍內(nèi)變化，這取決于聚合物的種類。在大多數(shù)情況下，優(yōu)選的平均分子量范圍為至少約500，更優(yōu)選至少約2000，和最優(yōu)選至少約5000.上限不是關(guān)鍵的，且在大多數(shù)情況下，平均分子量?jī)?yōu)選最多約50,000,000，更優(yōu)選最多約10,000,000，最優(yōu)選最多約1,000,000。
可用作增稠劑的無(wú)機(jī)顆粒的實(shí)例包括膠態(tài)二氧化硅、白堊、膨潤(rùn)土、laponite、高嶺土、其它膠態(tài)粘土，和/或例如Al、Ca、Mg、Ba、Fe、Zn、Ni和Mn之類金屬的一種或更多種鹽、氧化物或氫氧化物，例如一種或更多種磷酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鋇、草酸鈣，和鋁、鐵、鋅、鎳或錳的氫氧化物?？蓡为?dú)或結(jié)合任何種類的聚合物增稠劑使用無(wú)機(jī)氧化物的顆粒。
可用作增稠劑的聚合物的實(shí)例包括由本領(lǐng)域已知的任何一種多糖衍生的多糖，其中包括例如淀粉、樹膠(gum)、纖維素、甲殼素、殼聚糖、聚糖、半乳聚糖、果膠、甘露聚糖、糊精及其混合物，其中尤其優(yōu)選淀粉、樹膠和纖維素及其混合物。淀粉可以是陰離子或陽(yáng)離子淀粉，和合適的淀粉的實(shí)例包括土豆、玉米、小麥、木薯、大米、蠟狀玉米等及其混合物，其中尤其優(yōu)選來(lái)自土豆、玉米的淀粉及其混合物。合適的樹膠的實(shí)例包括瓜耳膠、羅望子膠、刺槐豆膠、野豌豆膠、卡拉膠、黃秋葵、阿拉伯樹膠、黃原膠等，及其混合物，其中尤其優(yōu)選瓜耳膠。合適的纖維素的實(shí)例包括諸如任選地化學(xué)改性的CMC(羧甲基纖維素)和纖維素醚，例如BHBC(乙基羥乙基纖維素)和HBC(羥乙基纖維素)及其混合物之類的衍生物，及其混合物.可使用的其它聚合物包括聚丙烯酸、其酯和酰胺及其共聚物，聚甲基丙烯酸，其酯和酰胺及其共聚物，橡膠膠乳，例如苯乙烯/丁二烯共聚物、丙烯腈/丁二烯共聚物，聚(氯乙烯)和共聚物，聚(乙烯酯)，例如聚(乙酸乙烯酯)和(例如與乙烯的)共聚物，聚(乙烯醇)、聚胺、聚乙烯亞胺、聚環(huán)氧乙烷/聚環(huán)氧丙烷、聚氨酯，和氨基塑料與酚塑料的預(yù)縮合物，例如脲/甲醛、脲/三聚氰胺/甲醛或苯酚/甲醛，和聚酰胺基胺表氯醇樹脂。
還充當(dāng)具有合適pKa的緩沖液的聚合物增稠劑的實(shí)例包括優(yōu)選用一類或更多類官能團(tuán)，例如羧酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽和胺取代的聚合物。該聚合物優(yōu)選每一重復(fù)單元包括大數(shù)量的官能團(tuán)，例如約0.1-約2，最優(yōu)選約0.3-約1.5。有用的這種聚合物的實(shí)例包括化學(xué)改性的纖維素，例如CMC、合成聚合物，例如聚丙烯酸、聚胺及其共聚物。
優(yōu)選添加一種或更多種增稠劑，其用量足以穩(wěn)定淤漿防止微球在它們不可能再次再分散的程度上顯著沉降。在許多情況下，這可通過(guò)添加足量的增稠劑以獲得在25℃下淤漿的優(yōu)選粘度為約150-約1000mPa.s，最優(yōu)選在25℃下約200-約600mPa.s來(lái)實(shí)現(xiàn)(參考結(jié)合實(shí)施例描述的采用配有轉(zhuǎn)子L3的Anton Paar DV-1P粘度計(jì)測(cè)量).穩(wěn)定淤漿所要求的用量取決于增稠劑和其它情況，例如pH和鹽濃度。在許多情況下，在淤漿內(nèi)增稠劑的優(yōu)選含量為約0.1-約15wt％，最優(yōu)選約0.1-約10wt％，優(yōu)選淤漿可儲(chǔ)存至少約5周，最優(yōu)選至少約10周，且仍保持粘度在以上規(guī)定的范圍內(nèi)。
含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的任何可熱膨脹的微球可包括在淤漿內(nèi)，優(yōu)選用量為約5-約55wt％，最優(yōu)選約20-約55wt％，尤其最優(yōu)選約40-約55wt％。以下將描述有用的可膨脹的微球的實(shí)例。
優(yōu)選由通過(guò)聚合烯鍵式不飽和單體獲得的均聚物或共聚物制造可膨脹的微球的熱塑性聚合物殼。這些單體例如可以是含腈的單體，例如丙烯腈、甲基丙烯腈、α-氯丙烯腈、α-乙氧基丙烯腈、富馬腈或衣康腈；丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯；甲基丙烯酸酯，例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸異冰片酯或甲基丙烯酸乙酯；乙烯基鹵，例如氯乙烯；乙烯基酯，例如乙酸乙烯酯，其它乙烯基單體，例如乙烯基吡啶；偏鹵乙烯，例如偏氯乙烯；苯乙烯類，例如苯乙烯、鹵代苯乙烯或α-甲基苯乙烯；或二烯烴，例如丁二烯、異戊二烯和氯丁二烯。也可使用以上提及的單體的任何混合物。
優(yōu)選的單體包括至少一種丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯單體，最優(yōu)選甲基丙烯酸酯單體，例如甲基丙烯酸甲酯。其在聚合物殼內(nèi)的含量?jī)?yōu)選為單體總量的約0.1-約80wt％，最優(yōu)選約1-約25wt％。
優(yōu)選單體包括至少一種偏鹵乙烯單體，最優(yōu)選偏氯乙烯。其在聚合物殼內(nèi)的含量?jī)?yōu)選為單體總量的約1-約90wt％，最優(yōu)選約20-約80wt％。
優(yōu)選地，單體包括至少一種含腈的單體，最優(yōu)選至少一種丙烯腈和甲基丙烯腈，尤其最優(yōu)選至少丙烯腈。其在聚合物殼內(nèi)的用量?jī)?yōu)選為單體總量的約1-約80wt％，最優(yōu)選約20wt％-約70wt％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，單體包括至少一種丙烯酸酯單體，至少一種偏鹵乙烯和至少一種含腈的單體。聚合物殼則可以是例如由包括優(yōu)選用量為單體總量的約0.1-約80wt％，最優(yōu)選約1-約25wt％的甲基丙烯酸甲酯，優(yōu)選用量為單體總量的約1-約90wt％，最優(yōu)選約20-約80wt％的偏氯乙烯，和優(yōu)選用量為單體總量的約1-約80wt％，最優(yōu)選約20-約70wt％的丙烯腈的單體獲得的共聚物。
有時(shí)可希望用于聚合物殼的單體還包括交聯(lián)的多官能團(tuán)單體，例如至少一種二乙烯基苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(乙二醇)二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲基)丙烯酸酯、1，3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、1，10-癸二醇二(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、三烯丙基縮甲醛三(甲基)丙烯酸酯、烯丙基甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、三丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、PEG#200二(甲基)丙烯酸酯、PEG#400二(甲基)丙烯酸酯、PEG#600二(甲基)丙烯酸酯、3-丙烯酰氧基二醇單丙烯酸酯、三酰基縮甲醛或三烯丙基異氰酸酯、三烯丙基異氰脲酸酯等.其在聚合物殼內(nèi)的用量?jī)?yōu)選為單體總量的約0.1-約10wt％，最優(yōu)選約0.1-約1wt％，尤其最優(yōu)選約0.2-約0.5wt％。
推進(jìn)劑通常是沸騰溫度不高于熱塑性聚合物殼軟化溫度的液體，且可包括烴，例如丙烷、正戊烷、異戊烷、新戊烷、丁烷、異丁烷、己烷、異己烷、新己烷、庚烷、異庚烷、辛烷或異辛烷，或其混合物，除了它們以外，也可使用其它烴，例如石油醚，或氯化或氟化烴，例如甲基氯、二氯甲烷、二氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯、三氯氟代甲烷、全氟化烴等，優(yōu)選的推進(jìn)劑包括單獨(dú)的異丁烷或其與一種或更多種其它烴的混合物。在大氣壓下的沸點(diǎn)范圍優(yōu)選為約-50到約100℃，最優(yōu)選約-20到約50℃，尤其最優(yōu)選約-20到約30℃.
除了聚合物殼和推進(jìn)劑以外，微球還可包括在其生產(chǎn)過(guò)程中添加的進(jìn)一步的物質(zhì)，其用量通常為約1-約20wt％，優(yōu)選約2-約10wt％。這種物質(zhì)的實(shí)例是固體懸浮劑，例如一種或更多種二氧化硅、白堊、膨潤(rùn)土、淀粉、交聯(lián)聚合物、甲基纖維素、瓜耳膠、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、膠態(tài)粘土，和/或例如Al、Ca、Mg、Ba、Fe、Zn、Ni和Mn之類金屬的一種或更多種鹽、氧化物或氫氧化物，例如一種或更多種磷酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鎂、硫酸鋇、草酸鈣，和鋁、鐵、鋅、鎳或錳的氫氧化物。若存在的話，這些固體懸浮劑通常主要位于聚合物殼的外表面上。然而，即使在微球的生產(chǎn)過(guò)程中添加了懸浮劑，但可在隨后的階段中洗掉它，因此可基本上不存在于最終的產(chǎn)品內(nèi)。
可膨脹的微球優(yōu)選具有約1-約500微米的體均直徑，更優(yōu)選約5-約50微米，最優(yōu)選約15-約35微米。在可膨脹的微球內(nèi)推進(jìn)劑的用量?jī)?yōu)選為約5-約40wt％，更優(yōu)選約10-約40wt％，最優(yōu)選約15-約40wt％，尤其最優(yōu)選約20-約35wt％。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)可膨脹的微球是指事先沒(méi)有膨脹的可膨脹微球，即未膨脹的可膨脹微球。
此處給出的所有體均直徑的數(shù)值是指根據(jù)ISO 13320，“ParticleSize Analysis-Laser Diffraction Methods-Part 1Generalprinciples”測(cè)量獲得的數(shù)值，可從例如Swedish Institute ForStandards，Stockholm處獲得這一測(cè)量方法的詳細(xì)說(shuō)明。
淤漿也可包括與生產(chǎn)紙張或非織造織物相容的進(jìn)一步的組分。例如，可包括無(wú)機(jī)鹽，例如氯化鈉，以增加淤漿的穩(wěn)定性，但也可優(yōu)選基本上不包括它，因?yàn)楫?dāng)在生產(chǎn)紙張或非織造織物中使用時(shí)它可被視為非所需的污染物。
在淤漿內(nèi)總的固體含量?jī)?yōu)選約5-約55wt％，最優(yōu)選約20-約55wt％，尤其最優(yōu)選約40-約55wt％。氯化鈉，或另一鹽可例如存在于淤漿內(nèi)，其用量為約0.1-約20wt％，優(yōu)選約1-約15wt％。
本發(fā)明的另一方面涉及制備以上所述的淤漿的方法，該方法包括添加聚合物增稠劑和緩沖液，或者結(jié)合的增稠劑和緩沖液到含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球的含水淤漿中，和調(diào)節(jié)pH到超過(guò)約2.5的值并且在所述緩沖液或者結(jié)合的增稠劑與緩沖液的pKa的約±1pH單位內(nèi)。
對(duì)于例如涉及pH、粘度、組分或者組分的結(jié)合物的各種實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可提及淤漿的上述說(shuō)明。
本發(fā)明的另一方面涉及以上所述的淤漿在生產(chǎn)紙張或非織造織物中用以增加其松厚度的用途。對(duì)于涉及淤漿的各種實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可提及淤漿的上述說(shuō)明。
本發(fā)明的再一方面涉及由纖維生產(chǎn)紙張或非織造織物的方法，該方法包括下述步驟添加含以上所述的可熱膨脹的微球的淤漿到含纖維的紙料或者纖維的網(wǎng)幅中，由紙料或網(wǎng)幅形成紙張或非織造織物，和施加熱量充分地升高微球的溫度，使之膨脹，并由此增加紙張或非織造織物的松厚度。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案涉及生產(chǎn)紙張的方法，該方法包括下述步驟添加含以上所述的可熱膨脹的微球的淤漿到含纖維素纖維的紙料中，在線材上使紙料脫水，獲得紙張，和通過(guò)施加熱量干燥紙張，并由此還充分地升高微球的溫度，使之膨脹并增加紙張的松厚度。
與淤漿一起加入到紙料中的可膨脹的微球的用量?jī)?yōu)選為紙料內(nèi)干燥物含量約0.1-約20wt％，最優(yōu)選約0.2-約10wt％的干燥微球?？墒褂帽绢I(lǐng)域已知的任何種類的造紙機(jī)。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)“紙張”是指包括片材或網(wǎng)幅形式的所有類型的纖維素基產(chǎn)品，其中包括例如板、硬紙板和紙板。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明尤其有利于生產(chǎn)特別地基重為約50-約1000g/m2，優(yōu)選約150-約800g/m2的板、硬紙板和紙板。
作為單層或多層紙張形式生產(chǎn)紙張。若紙張包括三層或更多層，則優(yōu)選可膨脹的微球沒(méi)有加入到形成任何兩層外層的紙料部分內(nèi)。
基于干燥材料，紙料優(yōu)選含有約50-約100wt％，最優(yōu)選約70-約100wt％的纖維素纖維。在脫水之前，紙料除了可膨脹微球以外也可含有一種或更多種填料，例如無(wú)機(jī)填料，如高嶺土、陶土、二氧化鈦、石膏、滑石、白堊、粉碎大理石或沉淀碳酸鈣，和任選地其它常用的添加劑，例如保留助劑、施膠劑、鋁化合物，染料、濕強(qiáng)樹脂、任選的增白劑等。鋁化合物的實(shí)例包括明礬、鋁酸鹽和聚鋁化合物，例如聚氯化鋁和聚硫酸鋁。保留助劑的實(shí)例包括陽(yáng)離子聚合物、陰離子無(wú)機(jī)材料結(jié)合有機(jī)聚合物，例如膨潤(rùn)土結(jié)合陽(yáng)離子聚合物，或者二氧化硅基溶膠結(jié)合陽(yáng)離子聚合物或陽(yáng)離子和陰離子聚合物。施膠劑的實(shí)例包括纖維素反應(yīng)性施膠劑，例如烷基酮烯二聚體和鏈烯基琥珀酸酐，和纖維素非反應(yīng)性施膠劑，例如松香、淀粉和其它聚合物施膠劑，例如苯乙烯與乙烯基單體，例如馬來(lái)酸酐、丙烯酸及其烷酯、丙烯酰胺等的共聚物。
在干燥時(shí)，紙張，進(jìn)而微球優(yōu)選被加熱到約50-約150℃的溫度，最優(yōu)選約60-約110℃。這導(dǎo)致微球的膨脹，并進(jìn)而導(dǎo)致紙張松厚度的增加。這種松厚度增加的數(shù)量級(jí)取決于各種因素，例如纖維素纖維和紙料內(nèi)其它組分的來(lái)源，但在大多數(shù)情況下，與沒(méi)有添加可膨脹的微球或者任何其它膨脹劑生產(chǎn)的相同種類的紙張相比，以干燥紙張內(nèi)保留微球的重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，為約5-約50wt％?？刹捎脿可鎸崃哭D(zhuǎn)移到紙張上的任何常規(guī)的干燥方式，例如接觸干燥(例如通過(guò)加熱的圓筒)、強(qiáng)制對(duì)流干燥(例如通過(guò)熱空氣)、紅外技術(shù)，或其結(jié)合。在接觸干燥的情況下，接觸表面，例如圓筒的溫度優(yōu)選為約20-約150℃，最優(yōu)選約30-約130℃。紙張可穿過(guò)溫度增加的一系列數(shù)個(gè)圓筒，例如達(dá)到20或更多個(gè)。
在紙料內(nèi)的纖維素纖維可例如來(lái)自于由任何種類的植物，優(yōu)選木材，例如硬木和軟木制造的紙漿.纖維素纖維也可部分或者全部來(lái)自于循環(huán)紙張，在此情況下，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明得到預(yù)料不到地好的結(jié)果。
本發(fā)明的另一實(shí)施方案涉及生產(chǎn)非織造織物的方法，該方法包括下述步驟形成纖維的網(wǎng)幅，添加粘合劑和含如上所述的可膨脹的微球的淤漿到所述網(wǎng)幅中，和使非織造織物成形，和施加熱量，足以升高微球的溫度，使之膨脹，并進(jìn)而增加非織造織物的松厚度。可獨(dú)立地或者以混合物形式添加含可膨脹的微球的淤漿和粘合劑.所添加的可膨脹的微球的用量?jī)?yōu)選為干燥產(chǎn)品的約0.1-約30wt％，最優(yōu)選為干燥產(chǎn)品的約0.5-約15wt％。所添加的粘合劑的用量?jī)?yōu)選為干燥產(chǎn)品的約10-約90wt％，最優(yōu)選約20-約80wt％。
此處所使用的術(shù)語(yǔ)“非織造織物”是指包括由借助粘合劑粘結(jié)在一起的纖維制造的紡織品。
可按照任何常規(guī)的方式，例如通過(guò)機(jī)械或氣動(dòng)干燥方法、流體動(dòng)力(濕法)干燥方法或紡粘方法形成纖維的網(wǎng)幅。然后可同樣按照任何常規(guī)的方式，例如通過(guò)任何種類的浸漬方法，例如在粘合劑的浴內(nèi)浸漬或者通過(guò)輕觸輥涂或者采用刮刀或浮動(dòng)刮刀的刮刀式涂布，來(lái)涂布網(wǎng)幅，從而將優(yōu)選與含可膨脹的微球的淤漿預(yù)混的粘合劑加入到網(wǎng)幅中。
然后可加熱含粘合劑和可膨脹的微球的網(wǎng)幅到微球足以膨脹的溫度，優(yōu)選約70-約200℃，最優(yōu)選約120-約160℃。優(yōu)選地，與此同時(shí)發(fā)生粘合劑的固化。可通過(guò)任何合適的方式，例如接觸干燥(例如通過(guò)加熱的圓筒)、強(qiáng)制對(duì)流干燥(例如通過(guò)熱空氣)、紅外技術(shù)，或其結(jié)合進(jìn)行加熱。
纖維可以是任何種類的可商購(gòu)的纖維、天然纖維、礦物纖維，以及合成的無(wú)機(jī)和有機(jī)纖維。有用的纖維的實(shí)例包括聚丙烯、聚乙烯、聚酯、粘膠絲，和聚酰胺纖維，以及由兩種或更多種上述聚合物制造的纖維。
粘合劑可以是任何種類的天然或合成粘合劑樹脂，例如聚丙烯酸酯的樹脂及其共聚物，聚甲基丙烯酸酯及其共聚物，橡膠膠乳，例如苯乙烯/丁二烯共聚物、丙烯腈/丁二烯共聚物，聚(氯乙烯)和共聚物，聚(乙烯基酯)，例如聚(乙酸乙烯酯)和例如與乙烯的共聚物，聚(乙烯醇)、聚氨酯，和氨基塑料與酚塑料的預(yù)縮合物，例如脲/甲醛、脲/三聚氰胺/甲醛或苯酚/甲醛。
對(duì)于涉及淤漿的各種實(shí)施方案來(lái)說(shuō)，可提及淤漿以上的說(shuō)明。
結(jié)合下述實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明，然而，所述實(shí)施例不打算限制本發(fā)明的范圍。除非另有說(shuō)明，所有份數(shù)和百分?jǐn)?shù)是指以重量計(jì)的份數(shù)和百分?jǐn)?shù)。
在所有實(shí)施例中，所使用的可膨脹的微球具有偏氯乙烯和丙烯腈的聚合物殼和約14wt％的異丁烯作為推進(jìn)劑。體均直徑為約13微米。
采用配有轉(zhuǎn)子L3的Anton Paar DV-1P粘度計(jì)，進(jìn)行粘度測(cè)量(測(cè)量范圍＝180-1200mPa.s)。徹底搖動(dòng)淤漿，以便得到均勻的樣品，然后將200ml淤漿傾倒在250ml玻璃燒杯內(nèi)。在水浴內(nèi)驟冷樣品到25℃，借助推進(jìn)器攪拌(與水平呈45°傾斜的四個(gè)葉片)3分鐘，然后使之在驟冷的水浴內(nèi)靜置10分鐘。然后在恰好10分鐘之后，在100rpm下測(cè)量粘度。
采用配有結(jié)合的pH電極，用飽和KCl溶液填充并在使用之前用緩沖溶液(獲自JT Baker)校正pH在4.00和7.00的MeterLab PHM 210標(biāo)準(zhǔn)pH計(jì)進(jìn)行pH測(cè)量。
實(shí)施例1(參考)向含有40.4wt％微球和0.5wt％乙酸的淤漿中添加作為增稠劑的1.0wt％淀粉(獲自Avebe Starches North Europe的SolvitoseTMC5)，并借助推進(jìn)器在攪拌過(guò)程中溶解。添加50wt％NaOH溶液，借助50％NaOH調(diào)節(jié)pH從2.83到3.50(在乙酸的緩沖范圍以外)。在22℃下儲(chǔ)存1天之后，測(cè)量粘度為660mPa.s.然后在35℃下儲(chǔ)存淤漿，和在9周之后，pH為2.98，和粘度為110mPa.s.這種低的粘度牽涉高的風(fēng)險(xiǎn)微球沉降為不可能再次充分地再分散的沉淀。
實(shí)施例2向含有39.6wt％微球和0.5wt％乙酸的淤漿中添加作為增稠劑的1.0wt％淀粉(SolvitoseTMC5，與實(shí)施例1相同)，并借助推進(jìn)器在攪拌過(guò)程中溶解。然后添加0.67wt％草酸鈉，并調(diào)節(jié)pH到3.52(接近于草酸鹽的第二pKa).在22℃下儲(chǔ)存4天之后，pH為3.54，和粘度為560mPa.s。在22℃下另外3天(總計(jì)7天)之后，pH為3.50，和粘度為520mPa.s。然后在35℃下儲(chǔ)存淤漿，和在5周之后，pH為3.37，和粘度為520mPa.s。這種粘度是可接受的，因?yàn)榧词刮⑶蛟谝恍┏潭壬铣两?，但它們可再次容易地再分散?br> 實(shí)施例3向含有39.6wt％微球和0.5wt％乙酸的淤漿中添加作為增稠劑的聚丙烯酰胺/聚丙烯酸共聚物(Eka DS 84TM，22wt％水溶液，其獲自Bka Chemicals AB)，以提供4.4wt％的聚合物含量。在攪拌過(guò)程中增稠劑被溶解。調(diào)節(jié)pH到4.70(接近于乙酸和增稠劑二者的pKa)。在22℃下儲(chǔ)存4天之后，pH為4.68，和粘度為420mPa.s。在22℃下另外3天(總計(jì)7天)之后，pH為4.68，和粘度為430mPa.s。然后在35℃下儲(chǔ)存淤漿，和在3周之后，pH為4.58，和粘度為380mPa.s。這種粘度是可接受的，因?yàn)榧词刮⑶蛟谝恍┏潭壬铣两?，但它們可再次容易地再分散?br> 權(quán)利要求
1.一種含水淤漿，它包括增稠劑以及含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球，所述淤漿的pH為至少約2.5，且包括pKa在實(shí)際pH的約±1pH單位內(nèi)的緩沖液。
2.權(quán)利要求1的含水淤漿，其中淤漿的pH為至少約3。
3.權(quán)利要求1-2任何一項(xiàng)的含水淤漿，其中緩沖液選自碳酸氫鹽的酸和鹽、磷酸二氫鹽，碳酸氫鹽和磷酸氫鹽的無(wú)機(jī)衍生物，及其混合物。
4.權(quán)利要求1-2任何一項(xiàng)的含水淤漿，其中緩沖液選自羧酸鹽的酸、堿和鹽，含釋放電子基團(tuán)的胺，具有羧酸鹽、磷酸鹽、膦酸鹽或胺的任何官能團(tuán)的聚合物，及它們的混合物。
5.權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)的含水淤漿，其中增稠劑選自平均分子量為至少約500的至少部分水溶性的聚合物。
6.權(quán)利要求1-5任何一項(xiàng)的含水淤漿，其中微球的熱塑性聚合物殼由含偏二鹵乙烯單體的烯鍵式不飽和單體的共聚物制成。
7.權(quán)利要求1-6任何一項(xiàng)的含水淤漿，它包括約20-約55wt％的可膨脹的微球。
8.權(quán)利要求1-7任何一項(xiàng)的含水淤漿，它包括約0.1-約15wt％的增稠劑。
9.權(quán)利要求1-8任何一項(xiàng)的含水淤漿，其中在25℃下的粘度為約150-約1000mPa.s。
10.制備權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)的淤漿的方法，該方法包括添加聚合物增稠劑和緩沖液，或者結(jié)合的增稠劑和緩沖液到含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球的含水淤漿中，和調(diào)節(jié)pH到超過(guò)約2.5的數(shù)值，且在所述緩沖液或結(jié)合的增稠劑和緩沖液的pKa的約±1pH單位內(nèi)。
11.權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)的淤漿在生產(chǎn)紙張或非織造織物以增加其松厚度的用途。
12.由纖維生產(chǎn)紙張或非織造織物的方法，該方法包括下述步驟添加權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)的含可熱膨脹的微球的淤漿到含纖維的紙料或者纖維的網(wǎng)幅中，由該紙料或網(wǎng)幅形成紙張或非織造織物，和施加熱量，充分地升高微球的溫度，使之膨脹，由此增加紙張或非織造織物的松厚度。
13.生產(chǎn)紙張的方法，該方法包括下述步驟添加權(quán)利要求1-9任何一項(xiàng)的含可熱膨脹的微球的淤漿到含纖維素纖維的紙料中，在銅網(wǎng)上使紙料脫水，獲得紙張，和通過(guò)施加熱量干燥紙張，并進(jìn)而還充分地升高微球的溫度，使之膨脹，和增加紙張的松厚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含水淤漿，它包括增稠劑以及含熱塑性聚合物殼和在其內(nèi)捕獲的推進(jìn)劑的可熱膨脹的微球，所述淤漿的pH為至少約2.5，且包括pK
文檔編號(hào)C08F6/00GK101087810SQ200580044330
公開日2007年12月12日 申請(qǐng)日期2005年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月22日
發(fā)明者H·貝耶努德, E·斯滕貝里, J·諾丁 申請(qǐng)人:阿克佐諾貝爾公司