專利名稱：用于造紙的包括烷基乙烯酮二聚物和烷基琥珀酸酐的涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明旨向一種造紙技術(shù)，更具體地說旨向一種具有改善的抗油性和抗水性及增 加的拉伸強(qiáng)度、而且便于回收利用紙的造紙方法。這種紙(在本說明書和權(quán)利要求中“紙” 包括新紙和再循環(huán)的紙、牛皮紙紙料和相似的材料)在所述改善的性質(zhì)對(duì)其有利的紙箱 (container)制造技術(shù)中具有特別的應(yīng)用。特別是在波紋紙箱，可褶疊板紙盒，以及托盤和 紙箱工業(yè)領(lǐng)域中，紙箱制造技術(shù)消耗了大量的自然界木材資源。因此，發(fā)明新的方法來形成 具有抗油和水性質(zhì)、以及拉伸強(qiáng)度增加和濕強(qiáng)度提高、并且可以再漿化并因此是可再循環(huán) 的紙是有利的。
背景技術(shù)：
“造紙，，技術(shù)是一種在公元前由中國(guó)人發(fā)明的古老技術(shù)。遠(yuǎn)在需要容器以前，木材的使用已經(jīng)是非常流行的，并且具有很長(zhǎng)的歷史。桶和板 條箱形狀的容器傳統(tǒng)上已經(jīng)用來裝運(yùn)和/或儲(chǔ)存許多不同種類的材料，包括濕產(chǎn)品，例如 農(nóng)產(chǎn)品、魚類、肉類和家禽。當(dāng)然這并不局限于包裝濕或冷凍產(chǎn)品的需求，因?yàn)橛性S多更濕 的包裝產(chǎn)品，其包含水和冰或者冰箱冷凝物，從而延遲熟化過程或者在寬的地理區(qū)域內(nèi)配 送時(shí)維持產(chǎn)品新鮮度。為了降低成本，盡可能多次再循環(huán)木制的板條箱。對(duì)于某些產(chǎn)品，這樣會(huì)引起健康 問題，因?yàn)榧?xì)菌經(jīng)常在木材的表面上或者木材的裂紋中生長(zhǎng)。結(jié)果，當(dāng)不經(jīng)常實(shí)施得當(dāng)?shù)那?潔時(shí)，細(xì)菌或病毒，例如沙門氏菌從一個(gè)板條箱到另一個(gè)板條箱的交叉污染是常見。在二十世紀(jì)三十和四十年代，波紋紙開始成熟地用作輕重量物品的容器選擇。隨 著技術(shù)的發(fā)展并且能夠從更重或者更厚的紙(或者襯里)制造波紋紙箱，波紋紙箱的強(qiáng)度 增加。紙的波紋強(qiáng)度正表現(xiàn)出木材板條箱生產(chǎn)者們意想不到的強(qiáng)度。隨著波紋紙工業(yè)中創(chuàng) 新的思想，波紋紙供應(yīng)者們引出一個(gè)認(rèn)為可能將濕容器市場(chǎng)滲入木制板條箱的新概念。這 就是蠟涂布的波紋紙箱的引入。如果可以設(shè)計(jì)用蠟涂布的波紋紙箱來安全地保存產(chǎn)品并且 縱向疊加的應(yīng)力可以超過2501bs，也許蠟將保持紙/襯里干燥，這反過來會(huì)保持紙箱與干 燥環(huán)境中一樣高的剛性和強(qiáng)度，并且因此可以代替木制板條箱。但是，為了增加傳統(tǒng)波紋紙 箱的強(qiáng)度，需要使用更重和更厚的紙。作為波紋紙箱優(yōu)越性質(zhì)的結(jié)果，木制板條箱慢慢停止生產(chǎn)。木制板條箱退出波紋 紙箱適于使用的每個(gè)市場(chǎng)。自從二十世紀(jì)四十年代，蠟涂布的紙箱已經(jīng)在使用紙箱來儲(chǔ)存 例如農(nóng)產(chǎn)品、魚類、肉類和家禽的物品中起了優(yōu)異的作用。
更現(xiàn)代的發(fā)展導(dǎo)致廣泛接受的福德林尼爾(Fourdrinier)造紙工藝(通常參閱 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology，第三片反，第 9 卷，第 846—7 頁(yè)，John Wiley & Sons, New York 1980，該文獻(xiàn)被引入本文作參考)，其中“配料”(“配料”主要是 水，例如99. 5%重量的水和0. 5%的“原料”，即純的、再循環(huán)的或者混合的純的和再循環(huán)木 纖維紙漿、填料、施膠和/或染料)被從壓頭箱(headbox)中沉積到用作形成紙的工作臺(tái)的 “絲線(wire)”(快速移 動(dòng)的多孔運(yùn)輸帶或篩網(wǎng))上。隨著配料移動(dòng)，重力和絲線下的吸水 箱將水吸出。材料的體積和密度及其流到絲線上的速度決定了紙最后的重量。典型地，在紙離開造紙機(jī)械的“濕端”后，它仍含有主要量的水。因此，紙進(jìn)入通常 包括一系列重旋轉(zhuǎn)筒的擠壓部分，其將水從紙中壓出，進(jìn)一步壓縮并降低其含水量，典型地 降至70%重量。此后，紙進(jìn)入干燥部分。典型地，干燥部分是造紙機(jī)最長(zhǎng)的部分。舉例來說，熱空 氣或者蒸汽加熱的圓筒可以接觸紙的兩面，蒸發(fā)水至較低的水平，例如不高于紙的10%，典 型地2-8%并且優(yōu)選5%重量。在干燥部分后，紙任選通過施膠液體，使其多孔性降低并且有助于印刷油墨保持 在表面上而不是滲入紙中。紙可以通過附加的干燥設(shè)備，蒸發(fā)施膠和涂料中的任何液體。砑 光機(jī)和拋光鋼輥使紙更加平滑并且更密實(shí)。當(dāng)大多數(shù)砑光機(jī)增加光澤度時(shí)，一些砑光機(jī)用 來產(chǎn)生無光澤或無光的飾面。紙被纏繞到“母”軸上并且從造紙機(jī)上取下。母軸上的紙可以被進(jìn)一步加工，例如在切刀/分卷機(jī)上加工成更小的尺寸或者裝 入切片機(jī)中，例如對(duì)開紙或者切割施膠切片機(jī)(cut-size sheeter)中，用于印刷端用途或 者甚至辦公應(yīng)用。為了制造常規(guī)的容器，由切刀/分卷機(jī)(例如襯里的紙和牛皮紙級(jí))形成的輥被 松開并且用蠟涂布。使用蠟來賦予襯里抗水性和濕強(qiáng)度，但是阻止，或者抑制了與它們結(jié)合 的用過的容器的再循環(huán)。另外，必須用熱熔化的粘合劑粘合常規(guī)蠟涂布的襯里與容器的其 它組件。大多數(shù)熱熔化的粘合劑都會(huì)進(jìn)一步妨礙所形成容器的再循環(huán)，因?yàn)樗鼈兪褂煤?的組分。因此，仍然需要制造具有優(yōu)越的濕和拉伸強(qiáng)度，以及抗水和油性質(zhì)但便于再漿化和 再循環(huán)的紙。通常使用兩種方法來用例如蠟的液體添加劑涂布紙箱或者其它紙產(chǎn)品。第一種稱 作幕涂方法。該設(shè)計(jì)結(jié)合用熱蠟浸漬的紙板芯層，然后變成波紋紙箱。完成的(即結(jié)合的) 紙板在造紙技術(shù)中常稱作“幕涂”的程序中被通過熱蠟的幕簾。首先用熱蠟涂布一面，然后 涂布另一面。但是由于實(shí)施幕涂方法所需的條件，火成為重要的危險(xiǎn)。另一種常規(guī)的紙涂布方法是“級(jí)聯(lián)法”。級(jí)聯(lián)法蠟程序與幕涂程序不同，因?yàn)槿魏?形狀或大小的波紋箱可以在一端站立，以至于波紋凹槽是垂直的，從而允許熱蠟滲入整個(gè) 結(jié)構(gòu)中，蠟在易于堆疊裝運(yùn)的平坦位置中圍繞著容器并通過容器來噴涂。與幕涂方法相比， 級(jí)聯(lián)方法需要在施用蠟或者其它液體添加劑之前完全形成箱形。這被認(rèn)為在兩種所述實(shí)施 蠟的紙箱中是更好的?？蛇x的涂布程序在本領(lǐng)域中也是公知的，例如在美國(guó)專利第5，858，173、 5，531，863,5, 429，294及5，393，566號(hào)所述，每篇專利被引入本文作參考，舉例來說表面涂 布來保護(hù)模擬接受幕涂程序的紙箱的兩面上襯里的外面。
另外，已經(jīng)開發(fā)了蠟涂層的替代物。舉例來說，美國(guó)專利第5，393，566號(hào)公開了在 造紙機(jī)上使用丙烯酸來產(chǎn)生防潮層。甚至在用設(shè)計(jì)中包括的紙板芯層涂布一面襯里的情 況下，此處所述的丙烯酸涂布的紙箱具有與借助噴涂方法涂布的傳統(tǒng)蠟涂布紙箱相等的性 能。傳統(tǒng)蠟紙箱的終端用戶通常面臨著用于清理費(fèi)的過高費(fèi)用，其通常超過每噸紙箱 廢物80美元。因?yàn)楸景l(fā)明的涂料可以在任何現(xiàn)在的造紙廠中使用，這種成本可以被一度降 低至$70/噸，在當(dāng)前價(jià)格下總的成本節(jié)約$150/噸，這對(duì)于國(guó)營(yíng)食品商是重要的。正是這 種產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)了對(duì)已經(jīng)提供了約60年可靠服務(wù)的蠟紙箱的解決方案的需求
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)單獨(dú)或者與其它已知添加劑組合作為添加劑的AKD或ASA的量 可以產(chǎn)生未來的無蠟技術(shù)。為了克服與傳統(tǒng)紙涂布相關(guān)的問題，同時(shí)仍維持防潮性，舉例來說，在施膠擠壓 (size press)或砑光機(jī)組并且最經(jīng)常在濕端中，本發(fā)明包括添加至少一種烴二聚物，例如 烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)。因此，產(chǎn)生在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)中對(duì)于燃燒 和撕裂強(qiáng)度及抗水性優(yōu)于上蠟紙板芯層(medium)的紙板芯層。此處所用的“AKD”除了上 述的烷基乙烯酮二聚物外還可以是烯基乙烯酮二聚物。本發(fā)明的特殊涂層等于或者超過舉例來說用于冰箱或例如家禽包裝的其它濕強(qiáng) 度環(huán)境的傳統(tǒng)蠟紙箱。通常，傳統(tǒng)的上蠟紙箱在例如重冰包裝的濕環(huán)境中能持續(xù)大約6-9 天，因?yàn)榧词瓜炞鳛榉浪畬?，襯里隨著時(shí)間仍會(huì)變濕。但是，在造紙工藝的濕端中施用包括 AKD和/或ASA的涂料組合物提供了能滿足或者超過上蠟紙箱的可用壽命。另外，本發(fā)明的 紙箱例如在冷凍條件，如34 °F和高溫度且無冰的情況下可以長(zhǎng)期儲(chǔ)存1-2個(gè)月。這種成功促進(jìn)了本發(fā)明人在襯里造紙機(jī)下考慮相同的配方。這將會(huì)對(duì)整個(gè)成本結(jié) 構(gòu)的效率和經(jīng)濟(jì)帶來革命性劇變，并且使蠟替代技術(shù)做出明白無誤的性能、成本和環(huán)境選 擇。因?yàn)榈湫偷墓S工程師將試驗(yàn)襯里或紙板芯層的水滴，并且假定在這種抗水性 下，當(dāng)肯定首先已經(jīng)與兩層襯里和紙板芯層結(jié)合的紙板與任何水基玉米淀粉結(jié)合時(shí)，不會(huì) 使紙板起皺，所以之前沒有人考慮到這種途徑。本發(fā)明涂布的紙板還通過了例如干銷釘 (pins)和濕銷釘?shù)脑囼?yàn)。在波紋板已經(jīng)在室溫下被浸沒于水中24小時(shí)，并且不僅保持在一 起而且對(duì)被撕開提供了可測(cè)量的阻力后，試驗(yàn)濕銷釘。本發(fā)明人已經(jīng)研究了使用淀粉，例如 普通的玉米淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥及木薯淀粉作為粘合和施膠劑。因此，組合一種或多種 添加劑，AKD/ASA處理的材料可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的蠟襯里。在一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明旨向一種在絲線上沉積配料并且脫水的造紙方法，其 中向配料中，添加單獨(dú)或者與例如丙烯酸的其它添加劑或者施膠劑組合的包括烷基乙烯酮 二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)的可再循環(huán)的塑料涂料組合物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明旨向一種造紙方法，其中在絲線上沉積配料并脫水 形成紙，并且脫水的紙隨后被擠壓多次，從而進(jìn)一步降低紙的含水量，其特征在于在第一擠 壓步驟后，向至少脫水紙的一面上添加包括烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐 (ASA)的可再循環(huán)的塑料涂料組合物。
在再另一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明旨向一種造紙方法，其中在絲線上沉積配料并脫 水，隨后擠壓脫水的紙，進(jìn)一步降低紙的含水量，并且用砑光，其特征在于在擠壓和砑光步 驟之間向至少脫水紙的一面上引入包括烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐 (ASA)的可再循環(huán)的塑料涂料組合物。進(jìn)一步的實(shí)施方案公開了其特征在于下面步驟的造紙方法(a)向絲線上施用配料， (b)脫水配料并獲得含水的紙，(c)擠壓含水的紙，降低含水量，(d)砑光擠壓的紙，(e)重新獲得完成的紙，及(f)在造紙過程的任一步驟中添加可再循環(huán)的塑料涂料，涂料組合物包括烷基乙 烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)。


圖1是典型造紙機(jī)的透視示意圖。圖2是可選涂布方法的示意側(cè)視圖。
具體實(shí)施例方式圖1中在10處一般性地闡述了根據(jù)本發(fā)明的造紙機(jī)。典型地，造紙機(jī)1包括含有 壓頭箱12、絲線13和擠壓部分15的“濕端” 11、干燥部分16、施膠擠壓18、砑光機(jī)部分20 和母輥22。任選地，在絲線向下的路線約2/3處布置壓膠輥14，拉平纖維并且使紙張更均 勻。在絲線下方布置重力和吸水箱(未顯示)，從配料中除去水。加給壓頭箱12的原料可以是純的、再循環(huán)的或者純的和再循環(huán)紙漿的混合物。在 壓頭箱12中，原料與水混合，形成用來在絲線13上沉積的材料。I. RPC本發(fā)明中，包含烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)的可再循環(huán) 的塑料涂料組合物(RPC)在造紙過程中加入。應(yīng)當(dāng)理解在本發(fā)明和整個(gè)說明書及權(quán)利要求 中，除非另有說明，“涂布”意指“涂布”或“浸漬”。A.含丙烯酸的材料舉例來說，典型的RPC組合物是包含丙烯酸的含水材料，例如丙烯酸(例如甲基 丙烯酸、乙基丙烯酸、聚丙烯酸、巴豆酸、異巴豆酸、戊烯酸、C(l-4)烷基取代的丙烯酸，以 及其它丙烯酸，例如丁基、戊基、辛基和十六烷基甲基丙烯酸醋酸乙烯酯、氯乙烯、偏二氯乙 烯、異丁烯、乙烯醚、丙烯腈、馬來酸及酯、巴豆酸及酯、衣康酸，以及可購(gòu)自BASF公司，Mount Olive, New Jersey 的 BASOPLAST 400DS、BASOPLAST 250D、BASOPLAST 335D 和 BAS0PLAST 265D)均聚物或共聚物樹脂基組合物，其包含丙烯酸均聚物或共聚物，例如乙烯丙烯酸共聚 物，以及烷基乙烯酮二聚物(AKD)和/或烷基琥珀酸酐(ASA)。另外，認(rèn)為丙烯酸酯共聚物 的含水分散體是合適的含丙烯酸組分，例如可購(gòu)自BASF公司的ACR0NAL NX 4787,ACR0NAL S504和ACR0NAL S 728。整個(gè)說明書及權(quán)利要求中使用的“丙烯酸”和“含丙烯酸”指包括 至少一個(gè)丙烯酸或丙烯酸部分的材料和組合物，例如聚合物、低聚物或者單體。其它典型的含丙烯酸的溶液包括 JONCRYL 52、J0NCRYL 56、J0NCRYL 58、J0NCRYL61、J0NCRYL61LV、 J0NCRYL 62、J0NCRYL 67、J0NCRYL 74、J0NCRYL 77、J0NCRYL 80、J0NCRYL 85、J0NCRYL 87、 J0NCRYL89、J0NCRYL91、J0NCRYL 95、JONCRYL 503 和 JONCRYL M-74，每種均可購(gòu)自 Johnson Wax Specialty Chemicals of Racine, Wisconsin。關(guān)于本發(fā)明中使用的含丙烯酸材料，可以單獨(dú)或者結(jié)合任何量的含其它丙烯酸的或者非含丙烯酸的單體、二聚物或低聚物使用任何傳統(tǒng)上公知的含丙烯酸的單體、二聚物 或低聚物。B.乙烯酮二聚物用作纖維素反應(yīng)的施膠劑的乙烯酮二聚物是具有結(jié)構(gòu)式R(CH = C = 0)2的二聚 物以及癸基乙烯酮二聚物，其中R是烴基，例如具有至少8個(gè)碳原子的烷基、具有至少6個(gè) 碳原子的環(huán)烷基、芳基、芳烷基和烷芳基。適當(dāng)乙烯酮二聚物的實(shí)例包括辛基、癸基、十二 烷基、十四烷基、十六烷基、十八烷基、二十烷基、二十二烷基、二十四烷基、苯基、苯甲基、 β -萘基和環(huán)己基乙烯酮二聚物，以及從褐煤酸、環(huán)烷酸、Δ9’1(ι-癸烯酸、Δ9’1(ι-十二烯酸、棕 櫚油酸、油酸、蓖麻酸、亞麻酸和桐酸制備的乙烯酮二聚物，以及從天然存在的脂肪酸混合 物中制備的乙烯酮二聚物，例如那些在椰子油、巴巴蘇油、棕櫚堅(jiān)果油、棕櫚油、橄欖油、花 生油、菜油、牛油、豬脂(葉狀器官或結(jié)構(gòu))和妥爾油中發(fā)現(xiàn)的混合物。還可以使用任何上 述脂肪酸彼此的混合物。這些乙烯酮二聚物在美國(guó)專利第4，407，994號(hào)中描述，該專利被 引入本文作參考。其它充分的乙烯酮二聚物由Hercules，Inc.，Wilmington, Delaware以 商標(biāo)名AQUAPEL銷售。更多的乙烯酮二聚物包括烷基、烯基、芳基和烷芳基乙烯酮二聚物。 任選地，乙烯酮二聚物與陽(yáng)離子淀粉一塊提供，從而輔助與纖維素組分的結(jié)合。但是，任何乙烯酮二聚物都是合適的。舉例來說，二聚物可以是簡(jiǎn)單的1，3_環(huán) 丁二酮或者不飽和的β內(nèi)酯，其實(shí)例在文獻(xiàn)Kirk-OthmerEncyclopedia of Chemical Technology (第三版，第 9 卷，第 882-7 頁(yè)，John Wiley & Sons，New York 1980)中提供，該 文獻(xiàn)被引入本文作參考。C.烯基琥珀酸酐烯基琥珀酸酐典型地從烯烴與馬來酸酐的反應(yīng)來生產(chǎn)。馬來酸酐分子給ASA提供 反應(yīng)性的酐官能團(tuán)，而長(zhǎng)鏈烷基部分提供與其尺寸相關(guān)的疏水性質(zhì)。所得的琥珀酸酐基團(tuán) 是非常活性的。ASA分子的高反應(yīng)性為其提供了主要的優(yōu)點(diǎn)。由于ASA的反應(yīng)性，結(jié)合ASA的涂料組合物容易在造紙機(jī)上固化，而不會(huì)過度干燥 或者使用促進(jìn)劑。結(jié)果，在施膠擠壓前實(shí)現(xiàn)了大部分的固化，這就允許機(jī)器在與酸條件下經(jīng) 歷的相似的含濕量下運(yùn)轉(zhuǎn)，從而在施膠擠壓時(shí)可以實(shí)現(xiàn)淀粉提取的更大控制，導(dǎo)致在卷軸 上完全施膠和提高的生產(chǎn)率。ASA分子與水反應(yīng)的趨勢(shì)提供附加優(yōu)點(diǎn)。ASA形成二酸，其在分子一端是親水的， 而在另一端是疏水的。二酸能夠與金屬離子，例如通常在水體系中發(fā)現(xiàn)的鈣或鎂離子反應(yīng)。 8這些反應(yīng)的產(chǎn)物是粘稠的沉淀，并且有潛力沉積在造紙機(jī)的纖維和框架上，盡管已經(jīng)表明 鈣鹽有利于施膠。但是鋁鹽是不太粘的，并且體系中鋁源的存在隨后是很有利的。這種與金 屬離子反應(yīng)的能力已經(jīng)在某些工廠中被利用，特別是在日本，其中制造分子量ASA的鉀鹽， 然后按照與使用松香相同的方式，使用鋁在酸性PH下沉積到纖維上。本發(fā)明中可以使用任何ASA?；贏SA化合物的商購(gòu)施膠劑典型地從馬來酸酐和一種或多種適當(dāng)?shù)南N，通常是C(14)至C(22)的烯烴來制備。從馬來酸酐與C(16)內(nèi)烯 烴、C(18)內(nèi)烯烴，以及C(16)和C(18)內(nèi)烯烴混合物制備的ASA化合物都在廣泛使用的ASA 化合物之列，如美國(guó)專利第6，348，132號(hào)中所述，該專利被引入本文作參考。D.交聯(lián)劑當(dāng)RPC中包括含丙烯酸的材料時(shí)，典型地以足以交聯(lián)含丙烯酸材料的量提供任選 的交聯(lián)劑。盡管任何能夠至少部分交聯(lián)含丙烯酸材料的物質(zhì)都是足夠的，但是通常使用包 括鋅、鈦或鎂的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)。但是，優(yōu)選是氧化鋅、氧化鋁、氧化銨、氧化鈣、硬脂酸鎂、 氧化鎂、異硬脂酸鹽(例如4-異硬脂酸鹽)、氧化亞錫、氧化鎢、二氧化鈦，以及包括一種或 多種所述氧化物的各種混合物、乳液和組合物。在一個(gè)實(shí)施方案中，交聯(lián)劑包括鹽(如此處 所述)加上丁酸和5-碳酸，例如異戊酸、2-甲基丁酸和正戊酸。其它典型的FDA支持的交 聯(lián)劑包括辛酸鋅、脂肪酸的鋅鹽、氧化鋯、異硬脂酸鈣、硬脂酸鈣、硬脂酸鋁、鎢酸鈉、鎢酸鈉 二水合物、脂肪酸的鈣鹽、脂肪酸的鎂鹽，以及脂肪酸鋁鹽。通常，脂肪 酸是動(dòng)物和/或植物 脂肪和油的脂肪酸，并且因?yàn)閯?dòng)物油的潛在用途和可懷疑動(dòng)物的來源可能是沒有特別指出 的，而不被猶太教人接受。在這些情況中，無機(jī)物質(zhì)將是優(yōu)選的。認(rèn)為結(jié)合一種以上的物質(zhì) 形成交聯(lián)劑是在本發(fā)明范圍內(nèi)的。但是，整個(gè)說明書及權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)交聯(lián)劑包括 上述組合物，以及熱、輻射或者任何其它用來引發(fā)含丙烯酸樹脂中的交聯(lián)反應(yīng)的方法。其它 適當(dāng)?shù)慕宦?lián)劑包括可購(gòu)自 Johnson Wax Specialty Chemicals of Racine，Wisconsin 的 氧化鋅溶液#1。舉例來說，典型的(RPC)組合物是含水的基于丙烯酸樹脂的組合物。優(yōu)選 的三組分組合物包括通過添加ASA和/或AKD改性的美國(guó)專利第5，393，566號(hào)(下文稱作 “’ 566號(hào)”專利)中公開的組合物。舉例來說，適合的組合物無論如何包括從0-100%的 ASA或AKD，其余由包含’ 566專利組合物的丙烯酸樹脂組成。典型的組合物可以包括下面 重量百分?jǐn)?shù)的組分，從0-100%，典型地25-75%且更典型地25-30%的ASA ；從0-100%，典 型地25-75%且更典型地25-30%的AKD ；其余是’ 566專利的包含丙烯酸的組合物，典型地 1-99%，更典型地 1-10%或 10-40%。E. MEA為了混合/溶解/分散丙烯酸樹脂和乳液及分散液，還向RPC中添加NH4OH作為 PH調(diào)節(jié)劑。但是，通常為了去除由氫氧化銨產(chǎn)生的RPC不可取的特性，對(duì)于toll涂布機(jī)和 工廠環(huán)境可以用單乙醇胺(MEA)替換。紙輥的熱已經(jīng)加劇了氫氧化銨的揮發(fā)性，這在生產(chǎn) 蠟替換物紙板芯層和襯里引起更大的不適。當(dāng)一份對(duì)一份(重量份)地用MEA代替NH4OH 時(shí)，如果沒有除去，氣味也會(huì)降低，并且如果沒有略好，性能也是相等的。但是，用MEA代替 從0.5-2. 0至1重量份的NH4OH,優(yōu)選1.5 1，即對(duì)于每克NH4OH, 50 %多的MEA出也被認(rèn) 為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。通常，NH4OH是28%的水溶液，即最高的商購(gòu)濃度。盡管可以使用任 何乙醇胺，但是MEA是優(yōu)選的。F.氧化鋁-氧化硅另外，可以使用例如包含Al2Si2 (氧化鋁-硅石)的粘土粉末作為本發(fā)明無蠟配 方中的添加劑。已經(jīng)證明向配方中添加礦物利益是多層面的。首先，已經(jīng)降低濕氣透過率 (MVTR，水蒸汽通過阻擋層的測(cè)量)的值到允許我們的產(chǎn)品替代用于對(duì)溫度和濕氣變化敏 感的復(fù)印紙的長(zhǎng)期儲(chǔ)備的蠟或聚乙烯的范圍內(nèi)。但是更經(jīng)常地，濕氣，以及直接受溫度影響 的大氣濕氣含量都必須對(duì)于整體的苛刻環(huán)境來說，令卷包裝(ream wrap)和散裝箱必須能保護(hù)復(fù)印紙不會(huì)被濕氣扭曲，從而不使紙不適于在復(fù)印機(jī)中使用并且導(dǎo)致保護(hù)紙生產(chǎn)商的 信譽(yù)。氧化鋁硅石、碳酸鈣、二氧化鈦都可以滿意地用于這種性能。在沒有礦物添加劑的情 況下，24小時(shí)的MVTR等級(jí)大約為30gm/m2。在添加8%的礦物下，最優(yōu)選的氧化鋁/氧化硅 MVTR降至15gm/m2以下，這對(duì)于復(fù)印紙和其它在相同條件下制造并需要相同類型性能的較 大尺寸紙張的令卷包裝和散裝箱是可接受的目標(biāo)。氧化鋁/硅石因?yàn)榭梢耘c任何礦物一起 使用并且滿意地懸浮在本發(fā)明的配方中，也是市場(chǎng)上可獲得的幾種礦物中成本較低的，所 以是優(yōu)選的。另外，耐熱性和與波紋紙加工機(jī)粘合時(shí)再軟化的潛在擔(dān)心已經(jīng)被巨大地降低。 同樣，交聯(lián)行為中產(chǎn)生的料面以上涂布表面的硬化還對(duì)波紋紙加工機(jī)技術(shù)員的產(chǎn)品引起更 大的可接納性。出現(xiàn)這種利益而不會(huì)損害用于接收水基墨汁的表面和冷固化膠粘劑或者熱 熔膠的粘附性能。
II.施用RPC的方法本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)向牛皮紙、襯里紙板(Iinerboard)或紙板芯層(medium)中 添加本發(fā)明的RPC，不論在濕端、在配料中、砑光機(jī)，或者擠壓機(jī)中作為涂料加入時(shí)，都可以 產(chǎn)生具有優(yōu)越防水性質(zhì)的產(chǎn)品。當(dāng)在一個(gè)實(shí)施方案中使用牛皮紙、襯里紙板或紙板芯層時(shí)， 通常加入含淀粉的組分來實(shí)現(xiàn)提高的防水性質(zhì)。這種含淀粉的組分可以包括玉米淀粉、馬 鈴薯淀粉、小麥或者木薯淀粉。當(dāng)制造產(chǎn)品，例如波紋紙板可能導(dǎo)致足以在施膠擠壓或者濕 端中完全不用使用含丙烯酸材料的高濃度時(shí)，與含淀粉的組分一起使用本發(fā)明的RPC不會(huì) 影響淀粉的粘附性能。在實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境中，襯里紙板被再次漿化，從而與平均造紙廠機(jī)械中加工的紙漿 纖維的稠度一致。此時(shí)，纖維被分別裝入四個(gè)單獨(dú)的燒杯中，每個(gè)有100克纖維。對(duì)于1號(hào) 燒杯，添加5. 0克RPC-I (下述)。在2號(hào)燒杯中，添加10. 0克RPC-I。在3號(hào)燒杯中，添加 20. 0克RPC-I。在4號(hào)燒杯中，添加30. 0克RPC-I0在攪拌與不同水平的RPC混合的纖維后，向絲線網(wǎng)上施加每個(gè)燒杯的纖維，這將 模擬造紙機(jī)械的絲線網(wǎng)，其允許纖維通過重力，或者通過在開始除去造紙機(jī)械上流體的粒 子真空行為的輔助下而排出。通過重力和實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中的壓縮，從每個(gè)試驗(yàn)樣品1至4的纖 維中驅(qū)出過量的流體。為了模擬造紙機(jī)干燥纖維，仍在絲線網(wǎng)上通過紅外線熱量干燥。在 所有四個(gè)試驗(yàn)樣品都干燥后，測(cè)試表面的抗油性和抗水性。第五個(gè)沒有任何RPC的對(duì)照樣 品被再漿化、過篩并干燥。與對(duì)照樣品相比，樣品1至4表現(xiàn)出提高的抗油和抗水性。最后 階段是再漿化樣品1至4、再過篩和干燥。工藝中決定成功的最后步驟是在顯微鏡下檢查干 燥重整的紙，確定是否存在表示再漿化失敗的未溶解的異物。檢查表明不存在未溶解的材 料，表明產(chǎn)生阻擋層和具有阻擋層，RPC的成功，其溶解并不允許蛋白質(zhì)物質(zhì)在1至4號(hào)的 任何燒杯中存在。前述實(shí)驗(yàn)表示在造紙機(jī)的絲線上沉積之前向原料或材料中添加RPC。使本發(fā)明從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)可行工藝的下一步驟是在傳統(tǒng)造紙機(jī)的不同位置上引 入 RPC。II.試驗(yàn)操作選擇造紙機(jī)上壓頭箱12下游的位置用來在造紙機(jī)寬度約24英寸(58. 8厘米)紙 的邊緣上手動(dòng)“倒上”液體RPC，用量為5加侖(18. 92升)。這部分處理的紙被通過造紙機(jī) 并且在造紙機(jī)的干端返回。測(cè)試返回部分的抗油和抗水性質(zhì)，以及濕強(qiáng)度的每個(gè)區(qū)域附加 表現(xiàn)的改進(jìn)。
接著用噴嘴架施用RPC，施用率從最小值(但足以對(duì)襯里或紙板芯層產(chǎn)生可察覺 的增強(qiáng))到大約紙張的40%重量，pH從5. 5至8. 0變化。借助噴涂技術(shù)，在26#紙板芯層的操作期間，在濕端向紙板施用RPC。試驗(yàn)性的噴 頭位于(1)絲線的濕/干線，及(2)在第二擠壓機(jī)后，在千燥機(jī)后。隨后，借助砑光機(jī)原料處理向69#專用襯套施用RPC-1。該試驗(yàn)的目的是確定本申 請(qǐng)技術(shù)在一面上使用兩個(gè)水箱的可行性。后者實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表示在表I中表I 可選地，如圖2所示，通過使運(yùn)動(dòng)的紙網(wǎng)24在其中發(fā)現(xiàn)RPC貯料器30的輥26，28 的滾距之間通過，在紙網(wǎng)24的兩個(gè)面上實(shí)施涂布，從而將RPC施用到紙網(wǎng)24的一個(gè)面上。 在通過閑置的輥32上方后，紙網(wǎng)24的另一面可以通過貯料器40和輥36，38涂布。通過附 加的輥46，48，56，58和貯料器50及60，可以向紙網(wǎng)24的任一面或者兩面施用一次或多次 附加涂層。提供附加的閑置輥42，52來傳送和拉緊紙網(wǎng)24。圖2的裝置可以在圖1的施 膠擠壓18之前、之后，或者代替其來使用。應(yīng)當(dāng)理解可以使用附加的輥(未顯示)、貯料器 (未顯示)及甚至閑置的輥來按照所需施用許多RPC附加層。另外，施膠劑可以加入一個(gè)或 多個(gè)RPC貯料器中。所有前述的試驗(yàn)生產(chǎn)可以再漿化的紙。因此，波紋紙箱及其組分甚至在這些紙箱 已經(jīng)抗水和抗油，甚至與本發(fā)明的RPC結(jié)合時(shí)，也可以再循環(huán)。另外，RPC的添加表現(xiàn)出纖 維強(qiáng)度劇烈的增加。使用RPC處理的100%再循環(huán)的纖維增加了纖維的強(qiáng)度，得到原始纖 維90%的強(qiáng)度，而正常再循環(huán)纖維具有大約原始纖維60%的強(qiáng)度。但是，在商用的實(shí)施方 案中，RPC的用量舉例來說約為每噸紙0. 5-10干lbs.,典型地每噸約1-5干lbs. ’并且優(yōu) 選為每噸約3干lbs.。舉例來說，對(duì)于紙板芯層可以向造紙機(jī)的濕端加入約3. 5干lbs.， 并且對(duì)于襯里的商業(yè)生產(chǎn)操作可以使用約每噸7. 0干lbs.。因此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以 使用較高量的AKD和/或ASA，以至于在濕端可以完全不需使用含丙烯酸的組合物。造紙工藝可以被修改成包括在壓頭箱中(甚至在原料與填料、施膠劑或染料混合 時(shí)，在壓頭箱的下游)、在第一擠壓機(jī)后任何點(diǎn)處的擠壓機(jī)部分、以及干燥部分后或者在施 膠擠壓處或者代替施膠擠壓但是在砑光機(jī)之前添加RPC。通過所述方法涂布的紙可以在下面的工業(yè)中發(fā)現(xiàn)專門的用途標(biāo)簽工業(yè)，尤其是 601b. /3000ft2的標(biāo)簽工業(yè)、可褶疊板紙盒、托盤和箱(全板重量)和液體(例如水、蘇打以及牛奶)包裝、冰淇淋、酸奶酪和熟食店外賣食品包裝箱。
用于防滲性容器和插入感光紙或者敷金屬紙或者攝影底片之間的空白紙的高級(jí) 紙張工業(yè)也可以從本發(fā)明中獲利。通過使用本發(fā)明向造紙機(jī)中施用涂料配方，可以實(shí)現(xiàn)下列優(yōu)點(diǎn)(1)最終涂布的/浸漬的襯里或紙張的整體成本下降，及(2)將該技術(shù)結(jié)合入造紙機(jī)(工藝)中允許該技術(shù)發(fā)揮其最大的潛力。本發(fā)明的涂布材料還通過了邊緣芯吸(Edge Wick)試驗(yàn)。一條待試驗(yàn)的紙板芯層 或襯里被切成1英寸X6英寸的方塊，并且立在1/8英寸水中。傳統(tǒng)的紙板芯層將水吸入 結(jié)構(gòu)中，但是結(jié)合ASA和/或AKD以及任選的含丙烯酸物質(zhì)消除了或者顯著降低了這種“邊 緣芯吸”。因?yàn)橐阎衫w維通過不吸收水而比濕纖維強(qiáng)，所以本發(fā)明的紙板芯層表現(xiàn)出甚至 在濕環(huán)境下也能維持其強(qiáng)度。另外，本發(fā)明的涂布材料具有至少達(dá)到傳統(tǒng)蠟涂布材料的疊加強(qiáng)度。疊加強(qiáng)度通 過邊緣擠壓(edge crush)試驗(yàn)來測(cè)量，其中材料被放在高濕度和低溫環(huán)境下，并且使用 TAPPI試驗(yàn)方法T811 “波紋纖維板的沿邊壓縮強(qiáng)度(短柱試驗(yàn))(Edgewise compressive strength ofcorrugated f iberboard (shortcolumn test))，，所述的i式驗(yàn)裝置擠壓，i亥方法 全部?jī)?nèi)容及其附錄I被引入本文作參考。該試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)提供在表III中，表示了波紋 紙板的邊緣擠壓和所得的遭遇濕度后垂直強(qiáng)度的保留百分?jǐn)?shù)。表 III
邊緣擠 il(lbs/ln) 50% RH, 73 0F~ 80% RH, 73 0F 1 均ο 一平均。 保留值％
「…ι浸蠟的 9824507L9Ζ90732""~^------
幕涂的 55.60 3.10 41.801.80__75.2
品 1 56.51.942.81.90 一 75.7 —
~^品 2 ~~61.41.8046.002.1074.9
~"樣品 3 67.32.5051.302.4076.2在本試驗(yàn)中，以及所有此處描述的試驗(yàn)中，“浸蠟的”指?jìng)鹘y(tǒng)完全浸蠟的夾心紙箱； “幕涂的”指用傳統(tǒng)含蠟的涂料在兩面幕涂的燈籠椒紙箱；而樣品1-3是根據(jù)本發(fā)明的三個(gè) 單獨(dú)操作的紙產(chǎn)品。當(dāng)卞艮 ig i式 I 力夕去 T 821 om-96 :"Pin Adhesion of CorrugatedBoard by Selective Separation”測(cè)量時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的紙產(chǎn)品也表現(xiàn)出相似的銷釘附著性質(zhì)，如表 IV中的數(shù)據(jù)所示，該方法全部?jī)?nèi)容引入本文作參考。表 IV 如同在表III和IV中所用，樣品1是兩面帶有#69襯里的26#紙板芯層。樣品2 是兩面帶有#74襯里的35#紙板芯層。樣品3是兩面帶有#90襯里的25#紙板芯層。每種 襯里如上所述被涂布或處理，已經(jīng)接收2. 0-2. 2干lbs. /IOOOft2的RPC-I。表VII的紙板 芯層接收 0. 5-1. 0 干 lbs/1000ft2 的 RPC-I。根據(jù)本發(fā)明形成的26#100%再循環(huán)的紙板芯層的紙板環(huán)壓強(qiáng)度試驗(yàn)(RCT)(如 TAPPI試驗(yàn)方法822所述，其全部?jī)?nèi)容引入本文作參考)表現(xiàn)出優(yōu)于未處理紙板芯層的性 質(zhì)，對(duì)于在機(jī)器方向(MD)中取向的纖維如表V所示，并且對(duì)于在橫截面(CD)方向纖維的纖 維如表VI所示。對(duì)于每個(gè)試驗(yàn)，1/2”X6”樣品被按規(guī)定放置(stipsplace)在特殊的環(huán)形 夾具中并且通過試驗(yàn)設(shè)備擠壓。表V
未處理的26#紙板芯層
—樣品 I α I β I y I Δ I ε I 平均一 RCT(Ibf) 33.4 33.7 35.4 35.7 39.5 35.54處理的26#紙板芯層 表 VI
未處理的26#紙板芯層
1 品 I 1 I 2 I 3 I 4 I 5 I 平均 RCT(Ibf) 49.1 49.8 53.2 54.4 58.8 53.06 “處理的26#紙板芯層
1 品 I 1I 2 I 3I 4I 5I 平均
RCT(Ibf) ~ 66.469.0~69.5“ 72.6~75.470.58“
差^ —17.30 19.20~16.30“ 18.20~16.6017.52‘
%增加 32.538.630.633.5 28.233.0“因此，當(dāng)向26#100%再循環(huán)的紙板芯層中添加RPC-I時(shí)，在MD和⑶環(huán)壓強(qiáng)度試 驗(yàn)中都有顯著的改善。具體地說，當(dāng)使用RPC時(shí)，觀察到比沒有處理的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)增加30%。表V還表明拉伸強(qiáng)度顯著和意外地增加了 19. 1%。為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的處理紙板芯層，兩部分過程是優(yōu)選的。具體地說，在濕端， 添加AKD，優(yōu)選用量為每噸原料1至10，典型地3. 5干磅。典型地AKD通常可以在市場(chǎng)作為 KEYDIME C125獲得，一種用陽(yáng)離子淀粉穩(wěn)定的烯丙基乙烯酮二聚物，專門用微和納米粒子 系統(tǒng)配制使用并且購(gòu)自Bohus，Sweden的EKA Chemicals公司。這種特殊的AKD還表現(xiàn)出 自保持特性和高的效率，并且經(jīng)得起高的濕端溫度。在工藝期間，例如在施膠擠壓或者砑光機(jī)組之后，可以實(shí)施第二處理。在優(yōu) 選的實(shí)施方案中，這種第二處理包括施用丙烯酸酯(生產(chǎn)紙的0. 5-21bs./1000ft2，典 型地libs./IOOOft2)與合成聚乙烯(1-20%，典型地10%重量)、交聯(lián)劑，例如氧化鋅 (0. 1-10%，典型地3%重量)的混合物。第二處理中使用的其余添加劑典型地是溶劑，優(yōu) 選是水。典型的丙烯酸酯包括甲基丙烯酸甲酯， 作為GellnerK-21銷售，購(gòu)自Gillette， New Jersey的Gellner&Co.。典型的可再漿化的合成聚乙烯以商標(biāo)名JONWAX 22，JONWAX 26，JONWAX 28 和 JONWAX 120 銷售，每種均購(gòu)自 Racine，Wisconsin 的 Johnson Wax SpecialtyChemicalsο但是，取消除漿擠壓或者砑光機(jī)組應(yīng)用，有利于改進(jìn)濕端應(yīng)用(WEFP)也被認(rèn)為在 本發(fā)明的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施方案中，在濕端添加含丙烯酸的樹脂(例如10-40干Ibs./ 噸)和 AKD (1-20 干 lbs. / 噸)。優(yōu)選的 WEGP 包含 Gellner K-21 (20 或 35 干 lbs. / 噸)作 為丙烯酸樹脂，以及Keydime 125C(7干lbs. /噸)作為AKD組分。其它典型的TOGP組合 物包括從包含大約15-40干lbs. /噸的Gellner K-21的樹脂和從包含大約2_10干lbs. / 噸的AKD,例如Keydime 125C，舉例來說35或20干lbs. /噸的丙烯酸樹脂，以及7干lbs. / 噸 AKD。實(shí)驗(yàn)已經(jīng)表明用本發(fā)明方法處理的紙板芯層表現(xiàn)出至少與傳統(tǒng)蠟噴涂的紙板芯 層一樣大的抗?jié)裥浴Ａ硗?，與上述“濕端+砑光機(jī)組”處理的紙板芯層相比，“僅濕端”處理 的紙板芯層(WEGP)表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)目節(jié)裥?。舉例來說，通過Cobb試驗(yàn)(參閱TAPPI T 441， 其全部?jī)?nèi)容引入本文作參考)測(cè)量的在30秒內(nèi)的表面吸水量，以g/m2表示，環(huán)壓強(qiáng)度試驗(yàn) 和Concora試驗(yàn)(參閱TAPPI T 809，其全部?jī)?nèi)容引入本文作參考)表現(xiàn)出所述性質(zhì)。另 夕卜，通過取消砑光機(jī)組處理，允許造紙機(jī)以更高的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)槿绻麑PC加入濕端而不 在砑光機(jī)或施膠擠壓中，機(jī)器的速度可以加倍。正面的表VII比較了 WEGP化學(xué)紙板芯層， 其中每個(gè)試驗(yàn)根據(jù)如各自的TAPPI試驗(yàn)方法所述的標(biāo)準(zhǔn)操作，每種方法的全部?jī)?nèi)容引入本 文作參考。表VII 在表VII的“TOGPAKD施膠擠壓”實(shí)施例中使用下面的RPC(RPC-2) J0NCRYL 82 (60% wt.) JONCRYL 61LV(20% ) ；zincoxide (3% )，氫氧化銨(3% ) JONWAX 28(5%)； 其余是稀釋RPC至所需粘度的水。J0NCRYL 82是購(gòu)自Johnson Wax Specialty Chemicals 的耐熱聚合物。JONCRYL 61LV是購(gòu)自Johnson Wax SpecialtyChemicals的含丙烯酸樹脂 組合物，并且包括購(gòu)自 Johnson WaxSpecialty Chemicals 的 JONCRYL 678，(35. 0 重量％ )， 氨28% (7. 5重量％ )，乙二醇(15%重量％ )、異丙醇(5. 0重量％ )、水(51. 0重量％ )，以 及任選地與一個(gè)或多種含丙烯酸的樹脂混合。在表VII 的 “TOGP AKD” 實(shí)施例中使用下面的 RPC(RPC-3) :Gellner K_21(35 干 lbs. / 噸)禾口 KeydimeC 125 (7 干 lbs. / 噸)。如同在表VII中所用，因?yàn)槭顷?yáng)離子性的，WEGP AKD在造紙工藝的濕端中使用。 相反，施膠擠壓組合物使用可以在施膠擠壓中使用的非離子性的聚合物。因此，可以看出當(dāng) 與TOGPAKD紙板芯層相比，WEGP施膠擠壓紙板芯層在Cobb試驗(yàn)中表現(xiàn)出較小的吸水性、在 Gurley試驗(yàn)中表現(xiàn)出較小的孔隙度，并且在Grammage和基重中表現(xiàn)略高。根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的典型襯里被接受棒涂第一過程和頂涂第二過程。在第一過程 中，與下面的組合物一起添加lbs. /IOOOft2和50%的丁苯橡膠乳液(50%重量)組分用量JONCRYL 8240-70%，優(yōu)選 60% 重量丙烯酸5-30%，優(yōu)選20%交聯(lián)劑0.5-10%，優(yōu)選 3 %氫氧化銨0.5-10%，優(yōu)選3%聚乙烯0.5-10%，優(yōu)選 5%水其余然后，用與第一過程中使用的RPC相似的RPC實(shí)施頂涂過程。具體地說，第二過程 的RPC沒有乳液。典型的丙烯酸是購(gòu)自Johnson Wax Specialty Chemicals 的 JONCRYL 61LV,33% 的丙烯酸樹脂氨溶液。上述的交聯(lián)劑典型地是氧化鋅，而聚乙烯優(yōu)選是JONWAX 28，一種 可再漿化的細(xì)顆粒聚乙烯乳液，僅當(dāng)產(chǎn)品在造紙機(jī)中加工時(shí)出于滑動(dòng)利益而添加這種聚乙烯。盡管許多合成的聚乙烯被歸類為“蠟”，但是根據(jù)本發(fā)明添加的低水平的聚乙烯不足以起著傳統(tǒng)蠟的作用。相反，傳統(tǒng)的蠟涂層使用更高水平的天然蠟，例如石蠟，通常用量高于 6 干 lbs. / 噸。正面是在第一過程中使用的典型的RPC(下文中稱作RPC-1)甲基丙烯酸甲酯(35 干lbs. /噸)、氧化鋅(3%重量)及Keydime 125C(3. 5干lbs. /噸)。優(yōu)選，使用RPC-1 后，施用10%重量的Jonwax 22合成可再漿化的蠟。任選包括達(dá)到4%重量的淀粉，例如玉 米淀粉。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的涂料組合物中包括陽(yáng)離子顆粒是有利的。這種陽(yáng)離子 顆粒可以是無機(jī)(例如鹽)或者有機(jī)(例如單體或聚合物)。另外，可以使用非離子和人工 負(fù)荷陰離子特性的陰離子聚合物。換句話說，當(dāng)將非陽(yáng)離子材料引入濕端時(shí)，典型地與非陽(yáng) 離子材料預(yù)混合助留劑，使之更成功地與天然陰離子纖維結(jié)合，其用來懸浮陽(yáng)離子顆粒并 且激活與荷陰離子的纖維結(jié)合。這種荷電的顆粒系統(tǒng)可以結(jié)合，一起或代替上述含丙烯酸 樹脂和/或ASA/AKD添加劑來使用，并且可以在造紙工藝的任何階段，例如在濕端、在砑光 機(jī)組時(shí)或者作為涂料在紙產(chǎn)品生產(chǎn)后使用。因此，使用陽(yáng)離子聚合物，即不用助留劑會(huì)導(dǎo)致 比這種需要所述助留劑的典型產(chǎn)品更有效的產(chǎn)品。典型的顆粒具有約10，000至100，000， 典型地約30，000-50，000的平均分子量。但是優(yōu)選的陽(yáng)離子材料是購(gòu)自Gellner&Co.的 Gellner 0TT0P0LK21，一種丙烯酸共聚物，以及購(gòu)自 GenCor 或 Chester，New York 的 Poly Emulsion 392C30，一種高密度聚乙烯的陽(yáng)離子乳液。舉例來說，陽(yáng)離子材料可以包括含丙烯酸的樹脂。適當(dāng)?shù)年?yáng)離子丙烯酸樹脂包括 由日本 Mitsubishi Yuka Fine 生產(chǎn)的 STH-55，以及可購(gòu)自 Mount Olive, New Jersey 的 BASF 公司的 BAS0PLAST 265D。另外，陽(yáng)離子材料可以是在濕端產(chǎn)生的增加抗?jié)裥缘年?yáng)離子蠟。這種配方基本上 與RPC-I相似，其中大約至大約20%的配方是陽(yáng)離子蠟，例如合成的聚乙烯蠟。優(yōu)選， 陽(yáng)離子蠟占據(jù)RPC的大約2%至大約18%，并且更優(yōu)選為大約4. 0%至大約16. 0%。盡管已經(jīng)根據(jù)具體的實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是明顯地，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員 根據(jù)這些實(shí)施方案可以做出各種修改而不會(huì)背離所申請(qǐng)的權(quán)利要求及其等價(jià)物的范圍。因 此，本發(fā)明不應(yīng)局限于本文所公開的具體的實(shí)施方案。
權(quán)利要求
一種造紙方法，其中在絲線上沉積配料并脫水以形成紙，隨后擠壓脫水的紙，以進(jìn)一步降低紙的含水量，并且隨后砑光，該方法包括在擠壓和砑光步驟之間，向紙的至少一面上引入混合物，該混合物包括有效量的組合物，所述組合物包括至少一種選自以下的成分烷基或烯基的乙烯酮二聚物(AKD)，和烷基或烯基的琥珀酸酐(ASA)；以及交聯(lián)劑，其量足以交聯(lián)含丙烯酸的組合物，所述交聯(lián)劑選自以下組中氧化銨、氧化鈣、異硬脂酸鹽、氧化亞錫、氧化鎢、二氧化鈦、氧化鋁、脂肪酸的鋅鹽、氧化鋯、脂肪酸的鈣鹽、和脂肪酸的鎂鹽。
2.權(quán)利要求1的方法，其中混合物進(jìn)一步包括含丙烯酸的組合物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中混合物進(jìn)一步包括有效交聯(lián)含丙烯酸的組合物的量的交聯(lián)劑。
4.權(quán)利要求1的方法，其中混合物被引入紙的兩面上。
5.權(quán)利要求1的方法，其中混合物包括可聚合的陽(yáng)離子組合物。
6.一種制造涂布紙或牛皮紙?jiān)系姆椒ǎ浒ㄒ韵虏襟E 提供紙或牛皮紙?jiān)?；向所述紙或原料中施加用量超過所需涂料量的含水樹脂涂料組合物作為涂料，所述含 水樹脂涂料組合物包括至少一種選自以下的成分烷基或烯基的乙烯酮二聚物(AKD)，和 烷基或烯基的琥珀酸酐(ASA)；以及交聯(lián)劑，其量足以交聯(lián)含丙烯酸的組合物，所述交聯(lián)劑 選自以下組中氧化銨、氧化鈣、異硬脂酸鹽、氧化亞錫、氧化鎢、二氧化鈦、氧化鋁、脂肪酸 的鋅鹽、氧化鋯、脂肪酸的鈣鹽、和脂肪酸的鎂鹽；計(jì)量并通過向所述涂料導(dǎo)向液流而從用所述過量涂布材料涂布的所述紙或原料中除 去不需要的涂布材料；在所述紙或原料上固化涂料；及 獲得涂布的紙或牛皮紙?jiān)稀?br> 7.權(quán)利要求6的方法，其中含水涂料組合物進(jìn)一步包括含淀粉的組合物。
8.權(quán)利要求6的方法，其中所述含水組合物包括含丙烯酸的組合物。
9.權(quán)利要求6的方法，其中所述流體是導(dǎo)向的空氣流。
10.權(quán)利要求6的方法，其中不需要的涂布材料被回收，并且至少一些回收的材料被重 新混合并施加到所述紙或原料中。
11.權(quán)利要求6的方法，其中涂料包括可聚合的陽(yáng)離子組合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙?zhí)砑觿＞唧w而言，所述添加劑是傳統(tǒng)涂料的無蠟替換物，其包括ASA、AKD和任選的含丙烯酸的組分。在所述涂料中可以包括其它添加劑，例如陽(yáng)離子顆?；蚪M合物。該涂料可以在造紙工藝的多個(gè)位置，包括在砑光機(jī)組上和濕端中使用。
文檔編號(hào)C09D7/00GK101864690SQ20101015646
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2003年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者小查爾斯·普羅普斯特, 詹姆斯·C.·瓊斯 申請(qǐng)人:斯派克特拉-科特公司