專利名稱：生產皺紙的方法
技術領域：
本發明涉及一種生產皺紙的方法，該方法借助有機合成聚合物作為粘合劑將潮濕的紙幅粘合連接到起皺圓筒上，壓縮并將皺紙從起皺圓筒上除去。
用于清潔目的或干燥的紙，例如手巾、餐巾紙、棉紙、衛生紙和工業清潔布，必須柔軟且柔韌，適應不規則性并且在平放情況下能夠迅速吸收液體。紙的必要柔軟度可通過選擇合適的纖維或者用機械手段處理紙或者通過合適的造紙方法獲得。
經過嘗試且試驗的軟化紙產品的機械手段是起皺。為此，通常在造紙過程中將濕紙幅放置在大的拋光干燥筒上，例如起皺圓筒，所述紙幅通過起皺體系或它們的混合物輕輕地粘結。在現代方法中，例如TAD方法(通過空氣干燥)，已經干燥的紙幅被放置在拋光的金屬筒上并且借助起皺助劑和包含該助劑的混合物輕輕地粘結。在某一點，將鋒利的刀刃邊緣(例如刮刀)壓在干燥筒上。這樣，紙幅受到壓縮，并且進一步在減少的拉力和減小的纏繞速率下從筒上凸起和輸送。這種壓縮以所需的程度賦予所述紙期望尺寸的橫向折痕，即起皺。這樣減少了紙的硬度并且建立了期望的紙柔軟度。
紙張起皺一般在造紙過程中進行。但是，還可以使已經干燥的紙起皺。因此，起皺可以通過例如用合適粘合劑的水溶液潤濕紙張在造紙方法之外獨立地進行。
不存在問題而且最佳的起皺取決于各種因素，例如造紙原料的性能，例如其中使用的化學藥品和纖維的表面電荷，取決于起皺圓筒的表面和溫度，取決于機械速度，以及取決于刮刀的鋒利程度和供給角度。起皺需要非常高水平的造紙方面的經驗。具體地，必須能夠將紙粘結在干燥筒上以使其在高機械速率下不會通過離心力飛出，從而不會在無壓縮下通過刮刀凸起，另一方面不會過分牢固地粘附在干燥筒上，因此不能夠通過刮刀完整且清潔地從所述筒上除去。另外，粘合劑必須不能形成會損害拋光筒光滑度和會在紙張上留下痕跡的任何堅硬、脆性且牢固粘著的沉積物。所述沉積物應該是柔性的，應該能夠被紙張充分地驅逐并且應該不斷再生。為了能夠控制該平衡作用，造紙者經常使用粘合劑和粘合劑混合物，它們也經常與脫模劑結合使用。
適用于干燥筒或紙幅并且如果合適的話還包含其它粘合劑、增粘劑或脫模劑的已知粘合劑的實例為聚乙烯醇、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚丙烯酸酯和可熱固化的陽離子聚酰胺型胺樹脂。最后提到的樹脂是聚酰胺型胺與表氯醇的可熱固化縮合物，其還包含在較高溫度下、例如在加熱過程中交聯的活性基團。這種樹脂例如在棉紙生產中作為濕強度劑。但是，歸因于它們的活性，它們不能容易地作為起皺助劑處理，原因在于起皺圓筒上的聚合物涂層常常是不規則、堅硬且脆性的，從而在造紙過程中出現生產和質量問題。由于濕強度樹脂(the wet-strength resins)具有較高的氯離子濃度，所以當它們用作起皺助劑時可能出現起皺圓筒的顯著腐蝕。通常，水溶性的無機磷酸鹽用作附加的增粘劑。
在EP-A-0 856 083中描述的使紙張起皺的方法中，水溶液形式的表氯醇交聯的、水溶性、不可熱固化的聚酰胺型胺或改性聚酰胺型胺直接作為粘合促進劑施加到起皺鼓的表面上。
US-A-5,602,209中描述的使紙張起皺的粘合促進劑包含1-25重量％的聚唑啉和聚酰胺型胺-表氯醇樹脂。但是，聚唑啉也可以與其它聚合物組合，例如聚乙烯基酰胺、聚乙烯醇、乙醛酸化聚乙烯基酰胺、聚氧化乙烯、聚乙烯亞胺、聚乙烯基吡咯烷酮和Carbowax聚乙二醇。由實施例顯然可以看出，聚唑啉與聚酰胺型胺組合的功效高于單個聚合物的功效。
本發明的目的是進一步提供一種用于使紙張起皺的粘合促進劑。
根據本發明，上述目的通過下述生產皺紙的方法實現借助有機合成聚合物或包含所述聚合物的混合物將紙幅粘合連接到起皺圓筒上，壓縮并將皺紙從起皺圓筒上除去，其中所用的有機合成聚合物是(i)摩爾質量Mw為50,000-2,000,000的聚乙烯亞胺，(ii)由摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22-烷基雙烯酮、一元羧酸、一元羧酸的酯或一元羧酸的酰氯形成的反應產物，和(iii)由摩爾質量Mw為300-1,000,000的聚亞烷基多胺與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為300-3000的聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物。
聚乙烯亞胺(i)是公知的化合物，參見O.C.Dermer和G.E.Ham，Ethyleneimine and other Aziridines，Academic Press，New York andLondon，1969。它們通過乙烯亞胺在水性介質中在酸性催化劑如硫酸、鹽酸或磷酸的存在下和在路易斯酸或能消除酸的化合物的存在下聚合制備，其中所述能消除酸的化合物為例如鹵代烴，例如氯甲烷、氯乙烷、氯仿、四氯化碳、二氯乙烯、四氯乙烯或溴甲烷。聚乙烯亞胺用于造紙已經有很長時間了。為了例如提供具有濕態強度性能的紙張，在造紙過程中將聚乙烯亞胺加入造紙原料中。高分子量聚乙烯亞胺還可以作為保持助劑和排泄助劑用于造紙。根據本發明，摩爾質量Mw50,000-2,000,000、優選200,000-1,000,000的聚乙烯亞胺用作起皺助劑。為此，例如，在簡單情況下，通過噴涂包含聚乙烯亞胺的水溶液或用這樣的聚乙烯亞胺水溶液處理干燥的紙片將其施加到起皺圓筒上，然后使所述紙片皺縮。
聚乙烯亞胺在潮濕紙片和起皺圓筒上的粘結強度一般隨著聚乙烯亞胺分子量的增加而增強。如果具有特定筒材料的表面應該隨著聚乙烯亞胺的使用而變得過粘，則這種粘性可通過使用低分子量的聚乙烯亞胺降低。另一方面，如果紙在筒上的粘合力過弱，則可以通過使用具有較高分子量的聚乙烯亞胺提高。起皺過程中對紙在筒上的粘合力的質量進一步控制的是聚乙烯亞胺的類型和改性程度，由于存在大量的變量不可能精確預測。根據本發明用作起皺助劑的聚乙烯亞胺以及合適的改性聚乙烯亞胺優選以它們的鹽形式使用。在后一種情況下，氯離子、硫酸根、甲酸根和乙酸根是優選的陰離子。使用由聚乙烯亞胺與甲酸形成的且分子量Mw為200,000-1000,000的鹽是特別優選的。適合作為起皺助劑的改性聚乙烯亞胺(ii)是由摩爾質量Mw500-1000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮、一元羧酸、一元羧酸的酯或一元羧酸的酰氯形成的反應產物。這些反應產物是基本上未交聯、部分或完全酰胺化的聚乙烯亞胺。所述反應包括聚乙烯亞胺中并且沒有與聚乙烯亞胺分子鍵結的伯或仲NH基的酰胺化。這種類型的產物已經例如公開在WO-A-94/12560和WO-A-98/50630中。然而，按照現有技術，它們在紙張形成之前作為固定劑加入包含干擾物質的造紙原料中，而根據本發明它們作為起皺助劑使用。它們通過聚乙烯亞胺與烷基雙烯酮，例如硬脂基雙烯酮、棕櫚基雙烯酮、山萮基雙烯酮和/或油基雙烯酮，在水性介質中于例如20-100℃、優選40-70℃下反應制備，例如1重量份聚乙烯亞胺與0.001-0.05、優選0.002-0.02重量份的至少一種烷基雙烯酮反應。除了烷基雙烯酮之外，可以使用至少一種一元C1-C22羧酸；這樣的一元羧酸與一元C1-C22醇的至少一種酯；或一元C1-C22羧酸的至少一種酰氯。所述聚乙烯亞胺可以以游離堿的形式或與無機或有機酸的鹽兩種形式使用。優選使用的助劑(ii)是摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮的反應產物。
合適的起皺助劑(iii)是由摩爾質量為300-1,000,000的聚亞烷基多胺、優選聚乙烯亞胺，與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為300-3000的聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物。所述反應在水溶液中在最高100℃、優選70-95℃下進行。例如，按每重量份聚亞烷基多胺計使用0.005-0.10、優選0.01-0.05重量份的雙氯醇醚或雙縮水甘油基醚。這樣的反應產物已經例如公開在DE-A-2436386中。優選的聚亞烷基多胺是分子量Mw為500-750,000的聚乙烯亞胺。聚亞烷基二醇優選由分子量MN300-3000、尤其500-1750的聚乙二醇衍生。除了聚乙二醇，乙二醇和丙二醇的嵌段共聚物也可以用作聚亞烷基二醇。所述聚亞烷基二醇例如在相應的雙氯醇醚或雙縮水甘油基化合物中通過與表氯醇以至少1∶2的摩爾比反應轉化。聚亞烷基多胺與至少一種雙氯醇醚或聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚的縮合物(iii)具有例如摩爾質量Mw為100,000-4,000,000，優選300,000-3,000,000。在改性聚乙烯亞胺的情況下，與具有較低摩爾質量的聚合物相比，具有較高摩爾質量的聚合物同樣具有較高的粘合能力。
上面描述的依照本發明用作起皺助劑的粘合劑一般以0.5-15重量％、通常2-5重量％濃度的水溶液或混合物使用。商業化產物具有的聚合物濃度為例如15-25重量％，其在起皺過程中用作粘合劑或混入混合物之前通過加水被稀釋。準備投入使用的聚合物水溶液的pH例如為4-12，優選6-9。
本發明還涉及以下物質作為起皺助劑的用途(i)摩爾質量Mw為50,000-2,000,000的聚乙烯亞胺，(ii)由摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮、一元羧酸、一元羧酸的酯或一元羧酸的酰氯形成的反應產物，和/或(iii)由摩爾質量Mw為300-1,000,000的聚亞烷基多胺與至少一種雙氯醇醚或分子量為300-3000的聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物。
根據本發明使用的粘合劑不僅以單個組分使用而且以彼此的混合物使用。但是，它們還可以以混合物的形式與已知粘合劑混合，例如與上述的聚乙烯醇、乙烯/乙酸乙烯酯聚物、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺型胺、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸、以及其它的粘合劑混合，前提是所獲得的產物在該混合物中相容并且不會相互凝結。為了更好地控制在起皺圓筒上的粘合，本發明粘合劑的混合物以及它們與脫模劑的混合物也是可能的，同樣可以混合其它的粘合促進劑。
根據本發明用作起皺助劑的聚合物(i)-(iii)可以例如在造紙過程中噴涂到濕紙幅上或施加到起皺圓筒上。但是，還可以隨后將干燥的紙置于起皺過程中。為此，干燥紙首先用水弄濕(例如濕含量約5-20重量％)或直接用粘合促進劑(i)-(iii)的水溶液直接噴涂，其中所述的溶液將根據本發明使用。優選地，例如在現代TAD機械中，紙以干燥狀態施加到筒上，后者依次用粘合劑噴涂。施加量可以例如是每平方米紙2mg-250mg、優選2mg-50mg。起皺圓筒的溫度為例如100-150℃，一般為125-145℃。
上述粘合劑(i)-(iii)可單獨或以彼此混合物的形式作為起皺助劑。但是，它們還可以作為與已知起皺助劑的混合物使用。這樣的混合物可以包含例如10-90重量％、優選20-70重量％的至少一種下述聚合物聚乙烯醇、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺型胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸。所述聚合物和如果合適的話其它添加劑(例如脫模劑或增粘劑)應該在制備混合物之前就其與根據本發明使用的粘合劑的相容性進行試驗，以使混合物中的組分不會相互凝結。合適的脫模劑為例如礦物油和表面活性化合物，它們在紙張上還具有增塑作用。增粘劑是例如非水溶性的無機磷酸鹽。
實施例中指出的百分比均為重量百分比。
實施例1在造紙機上生產基重約25g/m2且基于脫墨廢紙的皺紋衛生紙。借助噴涂棒按照每平方米紙0.35g的量將由摩爾質量Mw為600,000的聚乙烯亞胺與摩爾質量MN為1500的雙氯醇醚形成的且已被甲酸中和的反應產物的10％水溶液作為粘合劑連續地噴涂到起皺圓筒上。所述紙毫無問題地發生起皺。在兩天的觀察期內，在起皺圓筒上根本沒有發現令人討厭的沉積物或蝕損斑。在廢水中幾乎沒有發現可測量的痕量的源于所用廢紙的有機氯化合物。
對比例重復實施例1，不同的是在該情況下借助噴霧棒將0.35g的濃度10％已知濕態強度試劑--聚酰胺型胺/表氯醇樹脂(LuresinKNU from BASFAktiengesellschaft)水溶液作為粘合劑噴涂到起皺圓筒上。僅僅在短時間后，起皺圓筒上就形成了令人討厭的沉積物，因此不得不中斷生產并重新研磨起皺圓筒。此外，有機氯化合物經由廢紙、邊角料和其它工藝殘余物的再循環進入造紙機的水循環中。
權利要求
1.一種生產皺紙的方法，該方法借助有機合成聚合物作為粘合劑將紙幅粘合連接到起皺圓筒上，壓縮并將皺紙從起皺圓筒上除去，其中使用的有機合成聚合物是(i)摩爾質量Mw為50,000-2,000,000的聚乙烯亞胺，(ii)由摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮、一元羧酸、一元羧酸的酯或一元羧酸的酰氯形成的反應產物，和(iii)由摩爾質量Mw為300-1,000,000的聚亞烷基多胺與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為300-3000的聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物。
2.如權利要求1所述的方法，其中由摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮形成的反應產物用作粘合劑(ii)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中由1重量份聚乙烯亞胺與0.001-0.05重量份的至少一種烷基雙烯酮形成的反應產物用作粘合劑(ii)。
4.如權利要求1所述的方法，其中由摩爾質量為300-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為300-3000聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物用作粘合劑(iii)。
5.如權利要求1-4中任一項所述的方法，其中由摩爾質量為300-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為500-1700聚乙二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物用作粘合劑(iii)。
6.如權利要求1-5中任一項所述的方法，其中粘合劑(i)-(iii)作為至少一種選自下述的有機合成聚合物的混合物使用聚乙烯醇、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚酰胺型胺、聚(甲基)丙烯酸酯、聚丙烯酸以及聚甲基丙烯酸。
7.如權利要求1-6中任一項所述的方法，其中所述粘合劑包含脫模劑。
8.如權利要求1-7中任一項所述的方法，其中按每平方米紙計使用2-250mg的至少一種粘合劑(i)、(ii)和/或(iii)。
9.以下物質作為起皺助劑的用途(i)摩爾質量Mw為50,000-2,000,000的聚乙烯亞胺，(ii)由摩爾質量Mw為500-1,000,000的聚乙烯亞胺與至少一種C14-C22烷基雙烯酮、一元羧酸、一元羧酸的酯或一元羧酸的酰氯形成的反應產物，和/或(iii)由摩爾質量Mw為300-1,000,000的聚亞烷基多胺與至少一種雙氯醇醚或分子量MN為300-3000的聚亞烷基二醇的雙縮水甘油基醚形成的反應產物。
全文摘要
本發明涉及通過借助粘合劑將紙幅粘合到起皺圓筒上制備皺紙的方法。所述粘合劑包括(i)摩爾質量M
文檔編號D21H21/14GK1957141SQ200580016881
公開日2007年5月2日 申請日期2005年5月19日 優先權日2004年5月24日
發明者F·林哈特, A·埃瑟, D·卡嫩吉賽爾 申請人:巴斯福股份公司