[發明專利]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途

有效

• 申請號: 201480044859.0
• 申請日: 2014-08-04
• 公開（公告）號: CN105452565B
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 大衛·J·卡斯特羅;蘭加蘭尼·卡爾納蒂;肖恩·M·威爾遜;陳衛國;劉梅;張志毅
• 申請（專利權）人: 藝康美國股份有限公司
• 主分類號: D21H21/20
• 分類號: D21H21/20;D21H21/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 顧晉偉,冷永華

發明背景

本發明涉及用于在造紙工藝中改善紙的排水保留率(drainage retention)、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以下步驟：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)使這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)壓榨并干燥紙頁以進一步除去水；以及6)通過使干紙頁經過施膠壓榨機潛在地將其再潤濕并進一步使其干燥以形成紙產品。

當進行造紙工藝時，需要考慮許多問題以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。

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硅基微粒以利于排水保留。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。除了保留纖維以外，助留劑還應保留添加劑，例如光學增亮劑、填料和強度劑。這樣的助留劑的選擇由于這樣的事實而復雜化：所述助留劑必須既允許水從漿料中自由排出，又必須不干擾或以另外方式降低所得紙產品中存在的其他添加劑的有效性。

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。可以向漿料中添加這些試劑以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，又必須不干擾或以另外方式降低所得紙產品中存在的其他添加劑的有效性。

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榨機作為涂料施用在所形成的紙頁上。特別重要的是，這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。

由于難以增加紙的干強度、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明的“現有技術”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。

發明內容

為了滿足以上確定的長期存在但未解決的需要，本發明的至少一個實施方案涉及改進用于造紙工藝的紙基質的方法。所述方法包括以下步驟：提供NCC-聚合物；以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-聚合物可以使用施膠壓榨機來分布。

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以下的單體組成：醋酸乙烯酯、丙烯酸、丙烯酸鈉、丙烯酸銨、丙烯酸甲酯、丙烯酰胺、丙烯腈、N,N-二甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷-1-磺酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基丙烷-1-磺酸鈉、3-丙烯酰氨基丙基-三甲基-氯化銨、二烯丙基二甲基氯化銨、丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化乙銨、丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯芐基氯化物季鹽、2-(丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙銨硫酸甲酯、甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基氯化乙銨、3-(二甲氨基)丙基甲基丙烯酰胺、2-(甲基丙烯酰氧基)-N,N,N-三甲基乙銨硫酸甲酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基氯化銨、3-甲基丙烯酰氨基丙基-三甲基-氯化銨、甲基丙烯酸十六烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、丙烯酸二十二烷基酯、N-乙烯基吡咯烷酮、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、表氯醇、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基乙酰胺、丙烯酸2-羥乙酯甲基丙烯酸縮水甘油酯、3-(烯丙氧基)-2-羥基丙烷-1-磺酸酯、2-(烯丙氧基)乙醇、環氧乙烷、環氧丙烷、2,3-環氧丙基三甲基氯化銨、(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基硅烷、表氯醇-二甲胺、乙烯基磺酸鈉鹽、4-苯乙烯磺酸鈉、己內酰胺及其任意組合。