[發(fā)明專利]將材料施加到一種基材上的改進(jìn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 95194632.3
• 申請(qǐng)日: 1995-08-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1161724A
• 公開(kāi)（公告）日: 1997-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴維·歐文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 化溶有限公司
• 主分類號(hào): D21H23/76
• 分類號(hào): D21H23/76;D21H17/28;D21H17/37;D21H17/44
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 甘玲

本發(fā)明要求申請(qǐng)?zhí)枮閁K?9416520.6和UK?9419323.2的申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種將材料施加到基材上的改進(jìn)方法和使材料不溶解。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種通過(guò)向其施加材料改進(jìn)基材特性的方法。本發(fā)明將按優(yōu)選的方案進(jìn)行特別描述，在這些優(yōu)選方案中，本發(fā)明描述了在紙的生產(chǎn)過(guò)程中將材料添加到紙上以提高所生產(chǎn)紙的強(qiáng)度。背景技術(shù)

在各種基材的制備過(guò)程中，已開(kāi)發(fā)出通過(guò)將不溶性材料施加到基材上以增強(qiáng)基材，從而提高基材強(qiáng)度的技術(shù)。這種基材的一個(gè)實(shí)例就是紙。在紙的生產(chǎn)過(guò)程中，纖維素被制成紙漿，將漿料施加到網(wǎng)上使纖維定向并排出液體。通常情況是來(lái)自網(wǎng)上的紙?jiān)僭谳侀g壓榨以進(jìn)一步減少水份，適當(dāng)干燥后就生產(chǎn)出了一張紙。所生產(chǎn)的紙的強(qiáng)度取決于紙漿的性質(zhì)。例如，一般來(lái)說(shuō)，給定質(zhì)量的新紙漿(virgin?pulp)與同樣質(zhì)量的紙?jiān)俅未驖{得到的紙漿相比，能生產(chǎn)出強(qiáng)度高得多的紙。此外，由紙漿所能獲得的強(qiáng)度隨每次重復(fù)利用而降低。因此，往往對(duì)能提高紙強(qiáng)度的添加劑感興趣。在此以前紙強(qiáng)度是通過(guò)使用施膠壓榨操作(size?press?operation)或通過(guò)濕部添加(wet?end?addition)來(lái)提高的。主要是要消除施膠添加，因?yàn)閺纳a(chǎn)和能量含量的觀點(diǎn)來(lái)看，其效率都是極低的。通常，施膠壓榨添加是通過(guò)用淀粉溶液潤(rùn)濕溢流輥(flooded?rollers)上的成品紙，使淀粉滲入紙中，接下來(lái)再干燥以提高紙的強(qiáng)度。這一方法具有幾個(gè)缺點(diǎn)，其中之一是在這種方式中所添加的淀粉量有限，因此限制了強(qiáng)度提高的可能性，因?yàn)榧堉荒芪展潭康娜芤骸４送猓┠z壓榨是一種投資大的項(xiàng)目，需要額外的干燥器來(lái)再干燥紙張，所以需要大量的空間。

在全世界范圍內(nèi)紙的消耗是增長(zhǎng)的，而且估計(jì)會(huì)進(jìn)一步增長(zhǎng)。所產(chǎn)生的大部分固體廢物是紙和紙產(chǎn)品。許多國(guó)家作出努力來(lái)減少包括紙?jiān)趦?nèi)的各種廢品以節(jié)約掩埋場(chǎng)地。因此，對(duì)循環(huán)紙產(chǎn)品的興趣和需求提高了。在此以前，紙循環(huán)的缺點(diǎn)和限制是全部或部分用循環(huán)紙漿生產(chǎn)的紙不能達(dá)到所需的強(qiáng)度。當(dāng)試圖使已循環(huán)了一次或多次的紙?jiān)傺h(huán)時(shí)，達(dá)到足夠強(qiáng)度的難度將被放大。例如，在歐洲循環(huán)程度比美國(guó)高，完全用循環(huán)纖維生產(chǎn)某種級(jí)別的紙，特別紙盒用紙板級(jí)的紙已經(jīng)很普遍了。

用循環(huán)紙盒和混合廢物，而不用任何新的纖維生產(chǎn)某一級(jí)別，如瓦楞(fluting)紙級(jí)的產(chǎn)品，不可能滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，在concorra介質(zhì)試驗(yàn)(CMT)或后來(lái)的STIF試驗(yàn)中所測(cè)得的挺度(stiffness)參數(shù)不會(huì)有大的提高。作為所必需的，實(shí)現(xiàn)這種改進(jìn)，工廠必須通過(guò)施膠壓榨來(lái)添加淀粉，相對(duì)于纖維，其量在3％-10％之間變動(dòng)。至今，已普遍接受這樣一個(gè)概念，即在各種電荷密度和電荷種類的狀態(tài)下，通過(guò)濕部添加常規(guī)的增強(qiáng)劑，如淀粉、羧甲基纖維素、聚乙烯醇等，不能得到相當(dāng)于施膠壓榨添加大約4-10％的淀粉所得到的質(zhì)量改進(jìn)，其原因有幾個(gè)，它們是：1.與施膠壓榨添加粗淀粉的總成本相比，濕部添加劑的成本過(guò)高。2.從技術(shù)上看，濕部添加不能向紙漿中添加足夠的增強(qiáng)劑以維持適當(dāng)?shù)男螒B(tài)下并提供所要求的強(qiáng)度。

因此，當(dāng)使用循環(huán)代代替原來(lái)的新紙漿時(shí)，紙制造商趨向于采用濕部添加(即將化學(xué)物質(zhì)施加到紙漿中)，可以相對(duì)提高特定級(jí)別的紙的強(qiáng)度。使用濕部添加劑，如陽(yáng)離子淀粉、聚乙烯醇、黃原膠(xanthan?gum)等，以得到強(qiáng)度還存在許多技術(shù)上的限制。一般說(shuō)來(lái)。存在通常稱之為“陰離子廢料(anionic?trashi)”的外來(lái)雜質(zhì)(tramp?material)，抑制了這些添加劑的性能，以致于得到的強(qiáng)度改進(jìn)(如果有任何改進(jìn)的話)在經(jīng)濟(jì)上是不可行的。作為另一種選擇，紙制造商求助于施膠壓榨技術(shù)以獲得強(qiáng)度的較大提高，攝取量是定量的，取決于成品紙吸入已知濃度增強(qiáng)劑溶液的飽和度。已在工業(yè)上認(rèn)識(shí)到了這種技術(shù)獲得的結(jié)果優(yōu)于濕部添加，特別是在提高挺度、以及在很多等級(jí)-特別是紙盒用紙板-中許多有價(jià)值的性質(zhì)。

然而，認(rèn)識(shí)到施膠壓榨添加是干端添加，要付出大量的經(jīng)濟(jì)上的代價(jià)。因此，如果通過(guò)濕部添加能得到相同的質(zhì)量改進(jìn)的話，仍有消除施膠操作以提高效率和降低成本的要求。

現(xiàn)有造紙技術(shù)通過(guò)添加多羥基化聚合物，如淀粉、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、黃原膠、瓜耳膠和其它通過(guò)氫鍵合于基材的天然或合成粘結(jié)劑來(lái)改進(jìn)強(qiáng)度。然而，在已有的方法中，不可能從溶液中將這些電荷中性形式的聚合物固定到濕法形成的紙中，它們留在溶液中并簡(jiǎn)單地經(jīng)正在生產(chǎn)的紙而排放掉。作為把這些聚合物固定到基材上的方法，已有幾種方法被授予了專利并進(jìn)行了描述。通常可接受的方法是：

(a)聚合物陽(yáng)離子化以提高對(duì)基材上的陰離子點(diǎn)的取代性能，如陽(yáng)離子淀粉；