Способ проклейки бумаги, бумага с проклеенной поверхностью и проклеивающее вещество

Способ проклейки бумаги, бумага с проклеенной поверхностью и проклеивающее вещество

Реферат

 

Способ касается проклейки бумаги для получения бумаги с проклеенной поверхностью с использованием проклеивающих веществ. Проклеивающее вещество для бумаги представляет собой 2-оксетановый мультимер, который при 35°С находится не в твердом состоянии, в частности смесь мультимеров, в которой по меньшей мере 25 мас.% углеводородных заместителей содержат разветвленные алкильные радикалы, линейные и разветвленные алкенильные радикалы. Данные мультимеры получены с использованием реакционной смеси жирной кислоты и дикарбоновой кислоты, содержащей молярный избыток дикарбоновой кислоты. Техническим результатом является изготовление в щелочных условиях высокосортной бумаги. 3 с. и 61 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к 2-оксетаноновым проклеивающим веществам, к их получению и применению для проклейки бумаги.

Количество высокосортной бумаги, изготавливаемой в щелочных условиях, быстро растет, чему способствуют экономия затрат, возможность использовать осажденный карбонат кальция (ОКК), постоянно растущая потребность в улучшенной бумаге, глянец и растущая тенденция к устранению мокрой части бумагоделательной машины.

Современные области использования высокосортной бумаги требуют особого внимания к проклейке перед переработкой или целевым применением, в частности, для бумаги машинной выработки с добавками и бумаги для струйных печатающих устройств, бумаги для высокоскоростного фотокопирования, конвертов, бланков и документной бумаги, включая бумагу для компьютерных принтеров. Благодаря растущей популярности струйных печатающих устройств все большее внимание уделяется требованиям, предъявляемым к проклейке бумаги, предназначенной для такого конечного применения.

Наиболее распространенными проклеивающими веществами для высокосортной бумаги, изготовленной в щелочных условиях, являются алкенилянтарный ангидрид (АЯА) и алкилкетеновый димер (АКД). Проклеивающие вещества обоих типов содержат реакционноспособные функциональные группы, которые ковалентно связываются с целлюллозным волокном, и гидрофобные хвостовые части, которые ориентированы от волокна. Природа и ориентация этих гидрофобных хвостовых частей заставляет волокно отталкивать воду.

Технические проклеивающие вещества на основе АЯА могут быть получены посредством взаимодействия малеинового ангидрида с С₁₄-С₁₈олефином.

Технические АКД, содержащие - лактоновое кольцо, готовят димеризацией алкилкетенов, полученных из насыщенных хлорангидридов прямоцепочечных жирных кислот. Наиболее широко применяемые АКД получают из пальмитиновой и/или стеариновой кислоты. Промышленное применение находят также другие кетеновые димеры, такие, как кетеновый димер на алкениловой основе (продукт Aquapel 421 фирмы Hercules Incorporated, Уилмингтон, шт. Делавэр, США).

В качестве веществ для проклейки бумажной массы в выложенных заявках на патенты Японии 168991/89 и 168992/89, которые включены в настоящее описание в качестве ссылок, описаны кетеновые мультимеры, содержащие более одного -лактонового кольца. В заявках сказано, что кетеновые мультимеры проявляют улучшенную проклеивающую способность в сравнении с ранее используемыми кетеновыми димерами, когда их применяют в качестве веществ для проклейки в массе, вводимых в волокнистое сырье. Такие кетеновые мультимеры получают из смеси моно- и дикарбоновых кислот.

В заявке ЕР-А1-0629741 описаны смеси алкилкетенового димера с мультимером в качестве проклеивающих веществ для изготовления бумаги, используемой в высокоскоростных бумагоперерабатывающих и множительно-копировальных машинах. Алкилкетеновые мультимеры получают в результате взаимодействия молярного избытка монокарбоновой кислоты, как правило, жирной кислоты, с дикарбоновой кислотой. При 25^oC эти мультимерные соединения находятся в твердом состоянии.

В заявке ЕР-А2-0666368 описана бумага для высокоскоростных или множительно-копировальных процессов, которая проклеена в массе алкил- или алкинилкетеновым димерным и/или мультимерным проклеивающим веществом. Предпочтительные 2-оксетаноновые мультимеры получают при соотношениях между жирной кислотой и дикарбоновой кислотой в интервале от 1:1 до 3,5:1.

Хотя проклеенная бумага, описанная в заявках ЕР-А1-0629741 и ЕР-А2-0666368, проявляет улучшенные эксплуатационные свойства при переработке в высокоскоростном точном перерабатывающем и множительно-копировальном оборудовании, все еще сохраняется потребность в изготавливаемой в щелочных условиях бумаге, которая пригодна для печати превосходного качества в струйных печатающих устройствах. Критерии эксплуатационных свойств бумаги для струйных печатающих устройств, когда качество печати является наивысшим, достаточно отличны от критериев эксплуатационных свойств бумаги, предназначенной для переработки в высокоскоростном точном перерабатывающем и множительно-копировальном оборудовании, когда основной заботой являются проблемы, связанные с подачей в машину.

Качество струйной печати в случае черной краски можно оценивать с использованием следующих критериев: приращение черной линии, как правило, измеряемое по шкале 1-10, в которой малые числа отражают узкие линии с острыми кромками (требуемая характеристика), а большие числа соответствуют широким нечетким линиям, обычно обусловленным капиллярным впитыванием в бумагу; фронтальная оптическая плотность, мера плотности (степени темноты) тестового участка на фронтальной стороне запечатанной бумаги, которая сплошь запечатана черной краской, и оптическая плотность с обратной стороны, мера количества краски, которая проникает через бумагу до обратной, незапечатанной стороны бумаги.

Критерии печати черной краской применимы также и для оценки печати цветными красками в струйных печатающих устройствах. Кроме того, качество печати цветными красками можно оценивать по натеканию одной краски на другую в случае соприкосновения отпечатанных разными красками изображений, как правило, оцениваемое по шкале 1-5, в которой малые цифры указывают на слабое или отсутствие натекания одной цветной краски на другую или смешение (требуемая характеристика), а большие цифры соответствуют натеканию одной краски на другую в случае соприкосновения отпечатанных разными красками изображений. Для необходимого минимального натекания одной цветной краски на другую при цветной струйной печати требуется бумага высокого качества, т.е. ее способность абсорбировать и удерживать краску, которая отлична от баланса, который является целью при печати черной краской.

Теоретически качество струйной печати можно повысить модификацией самого струйного печатающего устройства или состава краски; модификацией бумажной массы или процесса изготовления бумаги и/или с помощью добавок, вводимых при изготовлении бумаги. Вследствие повышенного спроса на рынке на струйные печатающие устройства в бумажной промышленности стремятся найти средство улучшения бумаги, применяемой для струйной печати. Возросшая популярность струйных печатающих устройств связана с ожиданием потребителем того, что качество печати должно стать соизмеримым с высокими эксплуатационными стандартами для лазерных печатающих устройств, которые находят самое широкое применение в имеющихся на рынке печатающих устройствах, дающих высококачественное изображение.

Таким образом, в основу настоящего изобретения была положена задача получить изготавливаемую в щелочных условиях высокосортную бумагу, создать щелочные проклеивающие вещества и разработать способы проклейки, при этом такая бумага должна не только обладать улучшенными эксплуатационными свойствами при работе с ней в высокоскоростном точном бумагоперерабатывающем и множительно-копировальном оборудовании, но также обеспечивать достижение превосходного качества печати в струйных печатающих устройствах, в частности в струйных печатающих устройствах, применяемых для печати черной краской. Указанную задачу позволяет решить настоящее изобретение.

Одним из предметов изобретения является проклеивающее вещество, включающее 2-оксетаноновый мультимер, который при температуре 35^o С находится не в твердом состоянии и который получают из реакционной смеси жирной кислоты и дикарбоновой кислоты, характеризующейся молярным избытком дикарбоновой кислоты. Такие 2- оксетаноновые мультимеры особенно полезны при использовании в качестве проклеивающих веществ, наиболее предпочтительны в качестве поверхностных проклеивающих веществ (иногда также называемых внешними проклеивающими веществами).

Другим предметом изобретения является способ проклейки бумаги путем поверхностной проклейки бумаги проклеивающим веществом, включающим 2- оксетаноновый мультимер, который при температуре 35^oC находится не в твердом состоянии.

Еще одним предметом изобретения является поверхность бумаги, проклеенная такими 2-оксетаноновыми мультимерными проклеивающими веществами.

Предложенный в настоящем изобретении способ поверхностной проклейки бумаги, изготовленной в щелочных условиях, обеспечивает такую степень проклейки изготовленной в щелочных условиях высокосортной бумаги с проклеенной поверхностью, которая обусловливает не только превосходное качество печати в случае ее конечного использования для струйной печати, но также превосходные эксплуатационные свойства в высокоскоростном точном бумагоперерабатывающем и множительно-копировальном оборудовании.

Встречающийся в настоящем описании термин "процент" или "%" во всех случаях, если не указано иное, в отношении компонентов или ингредиентов средства, композиции или смеси использован как мера массовой доли компонента или ингредиента в пересчете на массу включающего его средства, композиции или смеси.

Согласно настоящему изобретению предлагаются, во-первых, проклеивающее вещество, представляющее собой мультимерное проклеивающее вещество на 2-оксетаноновой основе (называемое также в настоящем описании 2-оксетаноновым мультимерным проклеивающим веществом или кетеновым мультимерным проклеивающим веществом), которое при 35^oC находится не в твердом состоянии (не являющееся по существу кристаллическим, полукристаллическим или воскоподобным твердым веществом, т.е. при нагреве течет без выделения теплоты плавления); во-вторых, бумага, поверхность которой обработана путем проклеивающей обработки с использованием такого проклеивающего вещества, и, в-третьих, способ изготовления проклеенной бумаги с использованием такого проклеивающего вещества.

В более предпочтительном варианте 2-оксетаноновое мультимерное соединение в соответствии с настоящим изобретением находится в жидком состоянии при 35^oC, предпочтительнее при 25^oC, а наиболее предпочтительно при 20^oC (ссылки на "жидкое состояние" применимы, как очевидно, к самому проклеивающему веществу, а не к эмульсии или другому сочетанию, содержащему проклеивающее вещество).

В предпочтительном варианте мультимерное проклеивающее вещество на 2-оксетаноновой основе характеризуется неоднородностями химической структуры боковых цепей как гидрофобных составляющих, т.е. химическая структура содержит неоднородности, такие, как углерод-углеродные двойные связи или боковые группы в одной или нескольких углеводородных цепях (обычные алкилкетеновые димеры характеризуются однородностью в том отношении, что у них имеются насыщенные прямые углеводородные цепи).

В предпочтительном варианте поверхностное проклеивающее вещество по настоящему изобретению представляет собой 2- оксетаноновый мультимер формулы (1) в которой n обозначает целое число, равное по меньшей мере 1, предпочтительно от 1 до примерно 20, более предпочтительно от примерно 1 до примерно 8 [когда в формуле (1) n обозначает 0, такое соединение называют 2-оксетаноновым димером или кетеновым димером]. Поверхностное проклеивающее вещество по настоящему изобретению может также представлять собой смесь 2-оксетаноновых мультимеров формулы (1). Кетеновые мультимерные смеси по настоящему изобретению получают из смеси жирной кислоты с дикарбоновой кислотой при молярном соотношении между жирной кислотой и дикарбоновой кислотой от примерно 1:1 до примерно 1:5.

Предпочтительные смеси 2-оксетаноновых мультимеров включают региоизомеры таких мультимерных соединений, а предпочтительное среднее значение n составляет от примерно 1 до примерно 8, более предпочтительно от более примерно 1 до примерно 8, еще более предпочтительно от примерно 2 до примерно 6, причем средние значения от примерно 2 до примерно 4 являются наиболее предпочтительными. Как следствие осуществления описанного ниже способа, при получении мультимеров смеси 2-оксетаноновых мультимеров могут также включать некоторое количество 2- оксетанонового димера, т.е. компонента, у которого в формуле (I) n обозначает 0.

По своей природе группы R и R'' являются по существу гидрофобными, они представляют собой ациклические, предпочтительно углеводородные группы, содержащие по меньшей мере приблизительно 4 последовательных углеродных атома, и они могут быть одинаковыми или различными. Более предпочтительные группы R и R'' представляют собой примерно ₁₀-С₂₀группы, а наиболее предпочтительно С₁₄-С₁₆группы.

Предпочтительные значения R и R'', которые могут быть одинаковыми или различными, независимо друг от друга выбирают из группы прямых (линейных) или разветвленных алкилов и прямых (линейных) или разветвленных алкенилов при условии, что по меньшей мере один из R и R'' не является прямоцепочечным (линейным) алкилом. В более предпочтительном варианте R и R'' обозначают линейные алкенилы. По меньшей мере 25 мас.% предпочтительного проклеивающего вещества приходится на долю 2-оксетаноновой структуры, в которой по меньшей мере один из R и R" не является прямоцепочечным (линейным) алкилом. Когда кетеновый мультимер готовят осуществлением взаимодействия одноосновного кислотного компонента с двухосновным кислотным компонентом, как это изложено ниже, группы R и R'' обычно являются производными монокарбоновокислотного реагента, например, жирной кислоты, а предпочтительно ненасыщенной жирной кислоты.

R' может обозначать разветвленную, прямоцепочечную, т.е. линейную или алициклическую, т. е. содержащую кольцо, насыщенную или ненасыщенную углеводородную группу, а в предпочтительном варианте представляет собой углеводородную группу, содержащую от примерно 1 до примерно 40 углеродных атомов. Более предпочтительные значения R' можно выбрать среди примерно С₂-С₁₂групп, а наиболее предпочтительные - среди С₄-С₈групп; в таких случаях предпочтительным значением R' является прямоцепочечный алкил. В другом варианте более предпочтительное значение R' можно выбрать среди примерно С₂₀-С₄₀групп, а наиболее предпочтительное - среди примерно C₂₈-С₃₂групп; предпочтительным значением R' является разветвленная или алициклическая группа, более предпочтительно примерно С₂₀- С₄₀группа, а наиболее предпочтительно примерно С₂₈-С₃₂группа.

Когда кетеновый мультимер готовят осуществлением взаимодействия одноосновного кислотного компонента с двухосновным кислотным компонентом, как это изложено ниже, группа R' обычно является производным дикарбоново-кислотного реагента.

Предпочтительный 2- оксетаноновый мультимер представляет собой смесь 2-оксетаноновых мультимеров, в частности смесь 2-оксетаноновых мультимеров, в которой по меньшей мере приблизительно 25 мас.%, более предпочтительно по крайней мере примерно 50 мас.% и наиболее предпочтительно не менее примерно 75 мас.% приходится на долю мультимеров, содержащих углеводородные заместители с неоднородностями, которые могут представлять собой разветвленные алкилы, линейные алкенилы или разветвленные алкенилы.

Щелочные проклеивающие вещества по настоящему изобретению, которые обусловливают улучшенные эксплуатационные характеристики печати в случае конечного применения в типичном процессе струйной печати, содержат реакционноспособную 2-оксетаноновую группу и боковые гидрофобные углеводородные хвостовые части. В этом отношении они напоминают традиционные проклеивающие вещества на основе АКД, но, в отличие от проклеивающих веществ с насыщенными прямыми цепями, в остатках жирных кислот, используемых для получения проклеивающих веществ на основе обычного твердого алкилкетенового димера или мультимера, углеводородная цепь в одном или обоих хлорангидридах жирных кислот, используемых для приготовления проклеивающих веществ этого класса, содержит неоднородности в химической структуре боковых углеводородных цепей, такие, как углерод-углеродные двойные связи и ответвления цепи. Благодаря таким неоднородностям в боковых углеводородных цепях эти проклеивающие вещества при комнатной или близкой к ней температуре, т.е. при приблизительно 25^oC находятся не в твердом состоянии, а в предпочтительном варианте представляют собой жидкости.

2-оксетаноновые мультимерные поверхностные проклеивающие вещества по настоящему изобретению могут быть приготовлены из смесей жирной кислоты с дикарбоновой кислотой. Предпочтительные примеры жирных кислот включают олеиновую (октадеценовую), линолевую (октадекадиеновую), пальмитолеиновую (гексадеценовую), линоленовую (октадекатриеновую), изостеариновую кислоты и смеси этих и/или других жирных кислот. Предпочтительными технически доступными жирными кислотами являются жидкие жирные кислоты Pamak-1, Pamak-131 и Pamolyn 380 (смеси жирных кислот поставляются фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, шт. Делавэр, США), которые включают главным образом олеиновую кислоту и линолевую кислоту. Другие примеры жирных кислот, которые могут быть при этом использованы, включают следующие ненасыщенные жирные кислоты: додеценовая, тетрадеценовая (миристолеиновая), октадекадиеновая (линолелаидиновая), эйкозеновая (гадолеиновая), эйкозатетраеновая (арахидоновая), цис-13-докозеновая (эруковая), транс-13-докозеновая (брассидиновая) и докозапентановая (клупанодоновая) кислоты и смеси таких жирных кислот.

В более предпочтительном варианте на долю 2-оксетанонового мультимерного проклеивающего вещества, полученного с использованием жирных кислот вышеуказанных типов, содержащих неоднородности, такие, как ненасыщенные или боковые группы, приходится по меньшей мере 25 мас.% проклеивающего вещества, более предпочтительно по крайней мере примерно 50 мас.% и наиболее предпочтительно не менее примерно 70 мас.%.

Дикарбоновые кислоты, которые могут быть использованы для получения 2-оксетаноновых мультимеров по настоящему изобретению, включают азелаиновую кислоту, себациновую кислоту и додекандикарбоновую кислоту, причем все они являются предпочтительными; можно применять также смеси дикарбоновых кислот. Кроме того, можно использовать дикарбоновые кислоты, полученные димеризацией ненасыщенных (монокарбоновых) жирных кислот, когда в предпочтительном варианте образующейся дикарбоновой кислотой является дикарбоновая С₂₄-С₄₄кислота, более предпочтительно дикарбоновая С₃₂-С₃₆кислота. В тех случаях, когда дикарбоновая кислота представляет собой димер жирной кислоты, наличию неоднородностей в образующемся 2-оксетаноновом мультимерном проклеивающем веществе способствуют боковые группы и/или циклическая структура таких димеров жирных кислот.

Кетеновые мультимеры по настоящему изобретению могут определяться молярным соотношением между жирнокислотным компонентом и дикарбоново-кислотным компонентом, используемыми при получении кетеновых мультимеров. Длина цепи кетенового мультимерного олигомера, т.е. значение п в вышеприведенной формуле, зависит от молярного соотношения между жирной кислотой и дикарбоновой кислотой, используемых при получении мультимера.

Обычно такие кетеновые мультимеры представляют собой смесь кетеновых мультимеров с цепями различной длины. Как указано выше, смесь может содержать также некоторое количество кетенового димера, хотя в соответствии с настоящим изобретением необходимости в присутствии такого кетенового димера нет. В предпочтительном варианте 2-оксетаноновые мультимеры по настоящему изобретению представляют собой смеси, характеризующиеся средним значением n от примерно 1 до примерно 8, преимущественно от более примерно 1 до примерно 8, более предпочтительнее от примерно 2 до примерно 6, причем среднее значение n от примерно 2 до примерно 4 при этом является наиболее предпочтительным. Среднее значение n для смеси 2-оксетаноновых мультимеров можно рассчитать по молекулярным массам, определенным вытеснительной хроматографией, также называемой гельпроникающей хроматографией, т.е. с применением методики, хорошо известной специалистам в данной области техники, 2-оксетаноновые мультимеры, характеризующиеся конкретным значением n, например, равным 3, можно рекуперировать или выделять из смесей кетеновых мультимеров с применением обычной разделительной техники.

Предпочтительное молярное соотношение между жирнокислотным компонентом и дикарбоновокислотным компонентом в реакционной смеси таких компонентов, используемой для приготовления мультимеров, составляет от примерно 1:1 до примерно 1: 5, более предпочтительно от примерно 1:1 до примерно 1:4 и наиболее предпочтительно от примерно 1:1 до примерно 1:3. В более предпочтительном варианте молярное соотношение между жирнокислотным компонентом и дикарбоновокислотным компонентом должно быть таким, при котором обеспечивается избыток двухосновной кислоты (дикарбоновокислотного соединения) в сравнении с количеством одноосновного кислотного (жирной кислоты) компонента. Предпочтительными примерами служат 2-оксетаноновые мультимеры, полученные из смесей Pamak-131 и двухосновных кислот, выбранных из азелаиновой кислоты, себациновой кислоты, додекандикарбоновой кислоты и их смесей, в которых молярное соотношение между одноосновной кислотой и двухосновной кислотой составляет от примерно 1:1 до примерно 1:4.

В случае использования в качестве поверхностных проклеивающих веществ для более предпочтительной, изготовленной в щелочных условиях высокосортной бумаги предпочтительное молярное соотношение между жирнокислотным компонентом (одноосновной кислотой) и дикарбоновокислотным компонентом (двухосновной кислотой) составляет от примерно 1:1 до примерно 1:5, более предпочтительное молярное соотношение является таким, при котором обеспечивается такой молярный избыток дикарбоновокислотного компонента, при котором соотношение между одноосновной кислотой и двухосновной кислотой достигает приблизительно 1:5. Более предпочтительное молярное соотношение между одноосновной кислотой и двухосновной кислотой составляет от примерно 1:1,5 до примерно 1:4, наиболее предпочтительно равно приблизительно 1:2.

Эти поверхностные проклеивающие вещества могут быть получены по известным способам (см. , например, EP-A2-666363, выложенные заявки Японии 168991/89 и 168992/89, описания к которым включены в настоящее описание в качестве ссылок). На первой стадии из смеси жирной кислоты с дикарбоновой кислотой с использованием трихлорида трехвалентного фосфора или другого обычного хлорирующего агента получают хлорангидриды кислот. В другом варианте такого способа хлорангидриды кислот можно получать из жирнокислотного компонента и дикарбоновокислотного компонента раздельно или последовательно. Далее хлорангидриды кислот в реакционной смеси дегидрохлорируют в присутствии триэтиламина или другого подходящего основания с получением 2-оксетаноновой мультимерной смеси. Стабильные эмульсии этих поверхностных проклеивающих веществ могут быть приготовлены по такому же пути, как и традиционные эмульсии АКД.

Поверхностные проклеивающие вещества по настоящему изобретению используют в виде их водных эмульсий, которые обычно готовят с помощью эмульгаторов, таких, как катионоактивные или обычные производные крахмала, карбоксиметилцеллюлоза, природные камеди, желатин, катионоактивные полимеры и поливиниловый спирт, причем все они служат защитными коллоидами. Предпочтительным эмульгатором является катионоактивный крахмал или катионоактивные производные крахмала. Эмульгаторы можно использовать совместно с поверхностно-активными веществами, а предпочтительным поверхностно-активным веществом является лигносульфонат натрия. Неограничивающие примеры других поверхностно-активных веществ, которые при необходимости можно использовать вместе с эмульгатором, включают поверхностно-активные вещества на полиоксиэтиленовой основе, такие, как оксиэтилированный сорбитантриолеат, оксиэтилированный сорбитгексаолеат, оксиэтилированный сорбитлаурат и оксиэтилированный сорбитолеат-лаурат.

Поскольку необходимо однородное диспергирование проклеивающих веществ по всей водной среде, что позволяет добиться хороших результатов проклейки, поверхностное проклеивающее вещество используют в виде его водных эмульсий. Поверхностное проклеивающее вещество в водной эмульсии обычно находится в форме мельчайших частиц поверхностного проклеивающего вещества, каждая из которых окружена стабилизирующим покрытием или слоем эмульгатора, например, катионооактивного производного крахмала. Водную эмульсию, содержащую поверхностное проклеивающее вещество, можно приготовить в соответствии со следующим методом. Вначале, как правило, в воде диспергируют эмульгатор, необязательно вместе с поверхностно- активным веществом, а затем при интенсивном перемешивании вводят поверхностное проклеивающее вещество. В присутствии эмульгатора для приготовления стабильной водной эмульсии высокоскоростное перемешивание или наличие механических гомогенизаторов обычно становится необязательным.

Количество поверхностного проклеивающего вещества, используемого в водной эмульсии, можно варьировать в широком интервале, в частности от примерно 0,1 до примерно 50 мас.%, причем наиболее предпочтительное содержание равно приблизительно 5 мас.%. Обычно эмульгатор в водной эмульсии используют в массовом соотношении с проклеивающим веществом от примерно 1:40 до примерно 4:1, предпочтительно от примерно 1:8 до примерно 1:1.

Согласно изобретению предлагается также бумага, изготовленная в кислотных или щелочных условиях производства бумаги, предпочтительно в этих последних, и поверхность, проклеенная мультимерным проклеивающим веществом на 2- оксетаноновой основе, т.е. кетеновым мультимерным проклеивающим веществом, содержащим 2-оксетаноновую функциональную группу.

В предпочтительном варианте изобретение далее включает изготовленную в щелочных условиях бумагу, поверхность которой обработана проклеивающим веществом на 2-оксетаноновой основе, предлагаемым в соответствии с изобретением и содержащим водорастворимую неорганическую соль щелочного металла, предпочтительно NaCl, а также квасцы и осажденный карбонат кальция (ОКК). Однако бумагу по настоящему изобретению часто изготовляют без NaCI.

Бумагой с проклеенной поверхностью по настоящему изобретению часто может служить бумага высокого сорта, которая обычно требует проклейки. К такой бумаге относится бесчисленное множество типов бумаги для печатания документов различного назначения, копировальная бумага, бумага для изготовления конвертов, бумага для офсетной печати, бумага для струйной печати, а также продукция точной переработки, такая, как конверты и бумага машинной выработки с добавками.

Предлагаемые по настоящему изобретению поверхностное проклеивающее вещество и способ можно также применять в отношении бумаги любых других типов, включая бумагу, изготовленную в кислотных или щелочных условиях производства бумаги, и включая, например, без ограничений газетную бумагу, картон, такой, как картон для упаковки жидкостей, оклеечный картон из переработанной макулатуры и, кроме того, бумагу для тех областей техники, где необходима бумага ручного отлива, требующая проклейки, и другую бумажную продукцию. Такие области техники включают нанесение водного клея, струйную печать и офсетную печать.

Далее согласно изобретению предлагается способ проклейки бумаги путем проклейки поверхности бумаги 2-оксетаноновыми мультимерными проклеивающими веществами по изобретению.

Поверхностные проклеивающие вещества по настоящему изобретению наносят по известным методам проклейки поверхности (также называемой внешней проклейкой) путем нанесения на внешние поверхности предварительно отлитой бумаги. Поверхностная проклейка обычно включает подачу проклеивающего вещества в клеильный пресс бумагоделательной машины, в котором это проклеивающее вещество наносят или подают в дозируемом количестве на поверхность бумаги. В другом варианте проклейку поверхности можно проводить подачей проклеивающего вещества к батарее каландровых валов путем напыления или с применением другой техники нанесения покрытий. Бумагу с проклеенной поверхностью, как правило, сушат при повышенной температуре с применением известной техники сушки.

В предпочтительном варианте поверхностное проклеивающее вещество по настоящему изобретению наносят на поверхность бумаги, которую обрабатывают поверхностной проклейкой, в количестве по меньшей мере приблизительно 0,0025 мас.% в пересчете на массу сухой проклеенной бумаги. Предпочтительная бумага с поверхностью, проклеенной 2-оксетаноновым мультимерным проклеивающим веществом по настоящему изобретению, включает от примерно 0,0025 до примерно 0,5 мас. %, более предпочтительно от примерно 0,005 до примерно 0,2 мас.% и наиболее предпочтительно от примерно 0,01 до примерно 0,1 мас.% проклеивающего вещества, находящегося на сухой проклеенной бумаге, в пересчете на массу сухой бумаги с проклеенной поверхностью.

В сочетании с проклеивающим веществом по настоящему изобретению, когда его подают в клеильный пресс, можно использовать воду или любой водный раствор добавки, вводимой в клеильный пресс. Количество крахмала, подаваемого в клеильный пресс, может составлять от 0 до примерно 100 кг/т сухой проклеенной бумаги. Вводимые в клеильный пресс производные крахмала, которые пригодны для использования совместно с проклеивающим веществом по настоящему изобретению, включают этилированный крахмал, окисленный крахмал, крахмал, модифицированный персульфатом аммония, крахмал, модифицированный ферментами, катионоактивный крахмал и т.п.

Нанесение 2- оксетанонового мультимерного проклеивающего вещества по настоящему изобретению в клеильном прессе или с помощью другого средства поверхностной проклейки бумаги обеспечивает достижение удовлетворительных характеристик проклейки без необходимости использовать клеящее вещество для проклейки в массе. Однако при необходимости можно применять клеящие вещества для проклейки в массе. В случае использования клеящего вещества для проклейки в массе предпочтительное количество такого вещества для проклейки бумаги в массе по настоящему изобретению составляет по меньшей мере приблизительно 0,05 кг/т (0,005 мас.%), более предпочтительно по крайней мере примерно 0,25 кг/т (0,025 мас.%), а наиболее предпочтительно не менее примерно 0,5 кг/т (0,05 мас.%), причем все количества выражены в пересчете на массу сухой проклеенной бумаги. В качестве клеящего вещества для проклейки в массе можно использовать любое обычное вещество для проклейки бумаги, а предпочтительные клеящие вещества для проклейки в массе включают алкилкетеновый димер, алкилкетеновый мультимер, алкенилкетеновый димер, алкенилкетеновый мультимер, алкилянтарный ангидрид, алкенилянтарный ангидрид, канифоль и их смеси. Кроме того, клеящее вещество для проклейки в массе можно применять в сочетании с бумагой, изготовленной при нейтральном значении pH или в кислотных условиях, и оно может включать выработанную в кислотных условиях бумагу, проклеенную канифолью.

Хотя в предпочтительном варианте 2-оксетаноновые мультимеры по настоящему изобретению используют в качестве поверхностных проклеивающих веществ, их можно также использовать в качестве клеящих веществ для проклейки бумаги в массе.

Ниже изобретение более подробно поясняется на конкретных примерах, не ограничивающих его объем.

Методика экспериментов 2-оксетаноновые проклеивающие вещества, включающие мультимеры, готовили по методам, которые обычно применяют для получения технических алкилкетеновых димеров (АКД), т.е. хлорангидриды кислот готовили из смеси жирной кислоты с дикарбоновой кислотой с использованием обычного хлорирующего агента и эти хлорангидриды дегидрохлорировали в присутствии приемлемого основания.

Общий метод получения 2-оксетанонового продукта в лабораторном масштабе с использованием монокарбоновой жирной кислоты и дикарбоновой кислоты, такой, как азелаиновая кислота или димер жирной кислоты, состоит в следующем. Молярное соотношение между монокарбоновым жирнокислотным компонентом и дикарбоновым кислотным компонентом выбирают в зависимости от необходимости превалирования либо кетенового димера, либо кетенового мультимера. В случае кетеновых мультимеров со средним значением n от примерно 1 до 6 предпочтительное молярное соотношение между монокарбоновой жирной кислотой и дикарбоновой кислотой составляет от примерно 1:1 до 1:4.

Жирнокислотный компонент вводят в реактор с мешалкой, в котором поддерживают азотную атмосферу, и нагревают до примерно 70^oC. Дикарбоновокислотный компонент, если он в жидком состоянии, добавляют в реактор вместе с жирной кислотой или, если он в твердом состоянии, его добавляют постепенно с перемешиванием, в результате чего образуется смесь обоих компонентов. Затем эту смесь обоих компонентов хлорируют при температуре приблизительно 65-70^oC трихлоридом фосфора путем постепенного ввода PCl₃ в качестве хлорирующего агента в течение 15-30 мин или дольше. После завершения ввода PCl₃ хлорированный реакционный продукт перемешивают в течение еще 15 мин и затем ему дают отстояться. Из нижней части реактора сливают фосфористые кислоты, которые образуются в качестве побочного продукта реакции хлорирования, а затем из реакционного продукта выпариванием в вакууме удаляют избыток реагента PCl₃.

Подтверждение того, что в реакционном продукте, полученном по такому методу, содержатся образовавшиеся хлорангидриды кислот можно легко получить инфракрасным (ИК) спектральным анализом по наличию в спектре характерной для хлорангидридов кислот полосы поглощения при 1800 см^-1. Техника ИК- спектрального анализа и соответствующее оборудование хорошо известны и технически доступны из нескольких источников.

Дегидрохлорирование хлорангидридов с получением целевого 2- оксетанонового продукта проводят в реакторе, в котором создают азотную атмосферу. В реакторе с перемешиванием в 2-7 мас.ч. 1,2-дихлорпропана в качестве растворителя вводят приблизительно 1 мас.ч. триэтиламинового основания, что, как правило, составляет 5%-ный молярный избыток триэтиламина, и оба компонента нагревают до температуры примерно 30-40^oC. В реактор с перемешиванием постепенно, в течение приблизительно 40 мин добавляют примерно 1-3 ч. хлорангидрида кислоты как реакционного продукта в примерно половине количества 1,2-дихлорпропана, одновременно поддерживая температуру около 40-45^oC. Примерно через два часа после начала добавления хлорангидрида кислоты как реакционного продукта завершение реакции дегидрохлорирования подтверждается ИК- спектрограммой, и если при 1800 см^-1 обнаруживается характерная для хлорангидридов кислот полоса поглощения, можно вводить дополнительное количество триэтиламина, который необходим для завершения реакции дегидрохлорирования.

По завершении реакции дегидрохлорирования