Композиция для проклейки бумаги

Композиция для проклейки бумаги

Реферат

 

Изобретение относится к получению композиций для проклейки бумаги и может быть использовано в бумажной промышленности. Водная композиция содержит взаимодействующий с целлюлозой клей, диспергаторную систему, содержащую первичный анионоактивный диспергатор, в том числе лигносульфонат с 5,9 мас.% сульфонатной серы в пересчете на общую массу лигносульфоната натрия, и вторичный диспергатор, выбранный из катионоактивного и неионогенного диспергаторов, а также неорганическую соль, содержащую, по меньшей мере один металлический элемент. Способ проклейки изделия на целлюлозной основе включает добавление в целлюлозный материал указанной композиции. Проклеивающая композиция обладает повышенной стабильностью, обеспечивает повышение способности к обезвоживанию. 3 с. и 45 з.п. ф-лы, 4 табл.

Предпосылки создания изобретения

1. Область техники, к которой относится изобретение.

Настоящее изобретение относится к композициям для проклейки бумаги, включающим а) проклеивающее вещество, б) диспергаторную систему и в) неорганическую соль, а также к способам проклейки бумаги, в которых применяют такие композиции, и к продуктам, изготовленным с использованием таких проклеивающих композиций.

2. Предпосылки создания изобретения.

Взаимодействующие с целлюлозой проклеивающие вещества, такие, как алкилкетеновые димеры (АКД), широко применяют в бумажной промышленности в качестве компонентов дисперсных проклеивающих композиций. Эффективность таких средств обусловлена их способностью непосредственно связываться с гидроксильными группами целлюлозного компонента бумаги. В этих проклеивающих композициях клеи, например АКД, часто используют в сочетании с диспергаторными системами, которые включают катионоактивный крахмал и/или лигносульфонат натрия. Примеры таких дисперсий можно найти в патенте US №4861376, выданном на имя Edwards, и в патенте US №3223544, выданном на имя Savina, содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В течение некоторого времени известна также эффективность неорганических солей, таких, как квасцы или алюминийсодержащие соли, в процессах изготовления бумаги. Эти соли, в частности, значительно повышают производительность бумагоделательной машины благодаря улучшению обезвоживания. Как общее правило, чем выше концентрация таких солей, тем выше производительность процесса обезвоживания.

Следовательно, сочетание органических проклеивающих веществ, таких, как АКД дисперсии, с неорганическими солями, такими, как квасцы, является эффективным сочетанием, обеспечивающим способность как к проклейке, так и к обезвоживанию. Примеры таких композиций представлены в патентах US №5145522, выданном на имя Nakagawa и др., и №5627224, выданном на имя Lyrmalm и др., содержание которых включено в настоящее описание в качестве ссылки. Однако при применении этого сочетания приходится сталкиваться с проблемой, состоящей в том, что органические проклеивающие вещества оказываются довольно несовместимыми с неорганическими солями, что ведет к их выделению, если концентрация неорганических солей в жидкой фазе органической проклеивающей дисперсии становится чрезмерно высокой.

Таким образом, в данной области техники существует потребность в диспергаторной системе, которая совместима с неорганическими солями и органическими проклеивающими веществами. В литературе описан ряд диспергаторных систем. Так, например, в US №5627224 для введения полиалюминиевых соединений в дисперсии АКД в качестве единственного диспергатора предлагается использовать амфотерный полимер. Однако достижение хорошей стабильности композиций, включающих органические клеи и неорганические соли, оказывается безуспешным. Следовательно, в данной области техники существует потребность в композициях, наличие которых дает возможность разрешить вышеуказанные проблемы.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Принимая во внимание вышеизложенное, целью настоящего изобретения является создание проклеивающих дисперсий повышенной стабильности.

Другой целью настоящего изобретения является создание проклеивающих дисперсий, которые повышают способность к обезвоживанию.

Еще одной целью настоящего изобретения является создание проклеивающих дисперсий, которые содержат органическое проклеивающее вещество и неорганическую соль в варьируемых концентрациях, включая высокие концентрации неорганических солей.

Целью настоящего изобретения являются также композиции, включающие (а) взаимодействующий с целлюлозой клей, (б) диспергаторную систему, содержащую первичный диспергатор и вторичный диспергатор, и (в) неорганическую соль, а также способы приготовления и применения этих композиций, равно как и продукты, содержащие такую композицию.

Этих целей настоящего изобретения достигают созданием водной композиции, включающей взаимодействующий с целлюлозой клей, диспергаторную систему, содержащую анионоактивный диспергатор и по меньшей мере один катионоактивный диспергатор или неионогенный диспергатор, и по меньшей мере одну соль, включающую некоторый элемент в количестве, эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 5,5 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея. В предпочтительных вариантах взаимодействующий с целлюлозой клей включает по меньшей мере один из кетенового димера и кетенового мультимера; более предпочтительный кетеновый димер включает по меньшей мере один из алкенилкетенового димера и алкилкетенового димера. В других предпочтительных вариантах взаимодействующий с целлюлозой клей включает по меньшей мере один из алкенилянтарного ангидрида и стеаринового ангидрида.

Взаимодействующий с целлюлозой клей может включать органический эпоксид, содержащий от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов, ацилгалогенид, содержащий от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов, ангидрид жирной кислоты, содержащей от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов, или органический изоцианат, содержащий от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов.

Предпочтительная композиция включает кетеновый димер или кетеновый мультимер формулы I

в которой n обозначает целое число от 0 до примерно 20, R и ₂, которые одинаковы или различны, обозначают насыщенные или ненасыщенные гидрокарбильные группы, каждая из которых содержит от примерно 6 до примерно 24 углеродных атомов, a ₁ обозначает насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от примерно 2 до примерно 40 углеродных атомов. Предпочтительное значение n составляет от 0 до примерно 6, более предпочтительное значение n составляет от 0 до примерно 3, а наиболее предпочтительно, когда n обозначает 0. R может обозначать насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от примерно 10 до 20 углеродных атомов; предпочтительным значением R является насыщенная или ненасыщенная гидрокарбильная группа, содержащая от примерно 14 до 16 углеродных атомов. Предпочтительным значением R₂ является насыщенная или ненасыщенная гидрокарбильная группа, содержащая от примерно 10 до 20 углеродных атомов; более предпочтительным значением R₂ является насыщенная или ненасыщенная гидрокарбильная группа, содержащая от примерно 14 до 16 углеродных атомов. Предпочтительным значением R₁ является насыщенная или ненасыщенная гидрокарбильная группа, содержащая от примерно 4 до 20 углеродных атомов.

Анионоактивный диспергатор может включать полимерный диспергатор, содержащий сульфатную или сульфонатную группу. Такие анионоактивные диспергаторы включают продукт реакции конденсации формальдегида с нафталинсульфонатом натрия, продукт реакции конденсации формальдегида с алкилнафталинсульфонатом натрия, продукт реакции конденсации формальдегида с фенолсульфонатом натрия, продукт реакции конденсации формальдегида с фенолсульфатом натрия и лигносульфонат, которым в предпочтительном варианте служит лигносульфонат натрия. Предпочтительный лигносульфонат натрия представляет собой лигносульфонат натрия, содержащий меньше примерно 5,9 мас.%, более предпочтительно меньше примерно 5 мас.%, еще более предпочтительно меньше примерно 4,5 мас.%, предпочтительнее меньше примерно 4 мас.%, а наиболее предпочтительно меньше примерно 3,6 мас.%, сульфонатной серы в пересчете на общую массу лигносульфоната натрия.

Анионоактивный диспергатор может содержаться в количестве от примерно 0,02 до примерно 20 мас.%, более предпочтительно от примерно 0,4 до примерно 7 мас.%, а наиболее предпочтительно от примерно 0,9 до примерно 3 мас.%, в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Предпочтительные композиции включают катионоактивный диспергатор, которым в предпочтительном варианте служит катионно модифицированный крахмал, катионно модифицированная хьюаровая камедь или катионоактивный полимер со слабым зарядом. Предпочтительная композиция включает катионно модифицированный крахмал в количестве от примерно 0,4 до примерно 400 мас.%, более предпочтительно от примерно 2 до примерно 100 мас.%, а наиболее предпочтительно от примерно 10 до примерно 30 мас.%, от массы взаимодействующего с целлюлозой клея.

Соль может включать металл, выбранный из элементов групп I, II, III, IV и V, из переходных элементов Периодической таблицы элементов и их сочетаний. Предпочтительная соль включает атом алюминия, магния, кальция или бария. Предпочтительная композиция включает алюминиевую соль формулы Al_x(SO₄)_y(H₂O)_z, где х обозначает число от 1 до 3, у обозначает число от 1 до 4, а z обозначает число от 0 до 20. Предпочтительной алюминиевой солью является сульфат алюминия. Алюминиевая соль может также отвечать формуле Аl_n(ОН)_mХ_3n-m, где Х обозначает отрицательный ион, а n и m обозначают целые числа, превышающие 0, и значение 3n-m превышает 0. В таких солях предпочтительный отрицательный ион представляет собой хлоридный или ацетатный ион, а алюминиевая соль представляет собой полиалюминийхлорид.

По одному из вариантов выполнения изобретения соль может содержаться в количестве, эквивалентном от примерно 5,5 мас.% алюминия до примерно 10 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея, в более предпочтительном варианте соль содержится в количестве, эквивалентном от примерно 6 мас.% алюминия до примерно 8 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Кроме того, для достижения целей настоящего изобретения предлагается водная композиция, включающая взаимодействующий с целлюлозой клей, диспергаторную систему, содержащую модифицированный лигносульфонат натрия и по меньшей мере один из катионоактивного диспергатора, неионогенного диспергатора и их сочетаний, и по меньшей мере одну соль, включающую некоторый элемент в количестве, эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 0,2 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея. В таких композициях соль может находится в количестве, эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 0,4 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея. В предпочтительном варианте соль содержится в количестве, эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 1,5 мас.% алюминия, более предпочтительно эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 3 мас.%, еще более предпочтительно эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 4,4 мас.%, предпочтительнее эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 5,5 мас.%, а наиболее предпочтительно эквивалентном или превышающем эквивалентное, примерно 6 мас.% в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Такая композиция может включать соль в количестве, эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 40 мас.% алюминия, более предпочтительно эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 30 мас.%, еще более предпочтительно эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 20 мас.%, предпочтительнее эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 15 мас.%, еще более предпочтительно эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 12 мас.%, еще предпочтительнее эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 10 мас.%, а наиболее предпочтительно эквивалентном или меньше эквивалентного, примерно 8 мас.% в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Такая композиция может включать соль в количестве, эквивалентном от примерно 0,2 до примерно 40 мас.%, более предпочтительно от примерно 0,4 до примерно 30 мас.%, еще более предпочтительно от примерно 1,5 до примерно 20 мас.%, предпочтительнее от примерно 3 до примерно 15 мас.%, предпочтительно от примерно 4,4 до примерно 12 мас.%, еще предпочтительнее от примерно 5,5 до примерно 10 мас.%, а наиболее предпочтительно от примерно 6 до примерно 8 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Далее тем не менее для достижения целей настоящего изобретения предлагается водная композиция, включающая по меньшей мере один из кетенового димера и кетенового мультимера, диспергаторную систему, содержащую модифицированный лигносульфонат натрия и катионоактивный модифицированный крахмал, и сульфат алюминия.

Кроме того, целей настоящего изобретения достигают с помощью водной композиции для проклейки бумажного изделия, приготовленной совмещением взаимодействующего с целлюлозой клея, диспергаторной системы, содержащей анионоактивный диспергатор и по меньшей мере один из катионоактивного диспергатора и неионогенного диспергатора, и по меньшей мере одной соли, включающей некоторый элемент в количестве, превышающем эквивалентное или эквивалентном 5,5 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

Более того, целей настоящего изобретения достигают с помощью способа проклейки изделия на целлюлозной основе, включающего введение в целлюлозный материал взаимодействующего с целлюлозой клея, диспергаторной системы, содержащей анионоактивный диспергатор и по меньшей мере один из катионоактивного диспергатора и неионогенного диспергатора, и по меньшей мере одной соли, включающей некоторый элемент в количестве, превышающем эквивалентное или эквивалентном 5,5 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея. В предпочтительных вариантах целлюлозным материалом может служить волокнистый полуфабрикат или поверхность бумажного изделия.

Целей настоящего изобретения достигают также созданием комплекта, предназначенного для проклейки изделия на целлюлозной основе, причем этот комплект включает взаимодействующий с целлюлозой клей, диспергаторную систему, содержащую анионоактивный диспергатор и по меньшей мере один из катионоактивного диспергатора и неионогенного диспергатора, и по меньшей мере одну соль, включающую некоторый элемент в количестве, превышающем эквивалентное или эквивалентном 5,5 мас.% алюминия в пересчете на массу взаимодействующего с целлюлозой клея.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

По настоящему изобретению предлагаются композиции для проклейки бумаги, включающие неорганическую соль, диспергаторную систему и взаимодействующее с целлюлозой проклеивающее вещество, такое, как кетеновый димер. Проклеивающие композиции по настоящему изобретению являются стабильными даже в среде высокой концентрации неорганических солей. Эти проклеивающие композиции, включающие неорганические соли совместно с диспергаторами, помогает действию реакционноспособных проклеивающих веществ и обеспечивают повышенную эффективность обезвоживания во время изготовления бумаги.

В настоящей заявке во всех случаях, если не указано иное, количества выражены в массовых процентах, частях, соотношениях и т.д. Более того, в настоящей заявке во всех случаях, если не указано иное, процентные значения определяют вычислениями на массовой основе в пересчете на 100% массы данного образца. Так, например, 30% соответствуют 30 мас.ч.на каждые 100 мас.ч.образца.

Во всех случаях, если не указано иное, ссылка на соединение или компонент охватывает само соединение или компонент, а также его в сочетании с другими соединениями или компонентами, таком, как смеси соединений. Так, например, встречающееся в настоящем описании понятие "взаимодействующий с целлюлозой клей" использовано как охватывающее взаимодействующие с целлюлозой клеи самостоятельно и/или в сочетаниях взаимодействующих с целлюлозой клеев, а понятие "неорганическая соль" использовано как охватывающее неорганические соли самостоятельно и/или в сочетаниях неорганических солей.

Встречающееся в настоящем описании понятие "гидрокарбил" использовано как охватывающее его "алифатический", "циклоалифатический" и "ароматический" варианты. Под гидрокарбильными группами следует понимать группы, включающие алкильные, алкенильные, алкинильные, циклоалкильные, арильные, аралкильные и алкарильные группы. Более того, под "гидрокарбилами" понимают группы, включающие как незамещенные гидрокарбильные группы, так и замещенные гидрокарбильные группы, причем этими последними называют углеводородный фрагмент, несущий, помимо углеродных и водородных атомов, дополнительные заместители.

Использованное в настоящем описании понятие "стабильная" означает, что предлагаемая композиция соответствует по меньшей мере трем критериям: 1) эта композиция не желатинизируется в течение по меньшей мере двухнедельного периода старения; 2) в течение по меньшей мере двухнедельного периода старения эта водная композиция сохраняет вязкость ниже 5000 сП; 3) в течение по меньшей мере двухнедельного периода старения эта водная композиция не расслаивается на отдельные фазы. Каждый критерий описан ниже.

Первым критерием является отсутствие желатинизации. В настоящем описании понятия "гель" и "желатинизация" использованы применительно к композициям, которые под воздействием механического усилия проявляют поведение, подобное поведению твердого вещества. Тестирование на желатинизацию следует проводить следующим образом: сразу же после приготовления композиции в 100-граммовые флаконы помещают два образца. Содержимое первого флакона немедленно тестируют на желатинизацию. Простое тестирование на желатинизацию состоит в наблюдении за образцом при одновременно медленном наклоне флакона с образцом на 15 . Если у образца отсутствует текучесть, его считают желатинизированным. Содержимое второго флакона тестируют на желатинизацию после хранения в течение двух недель при 32 С. Желатинизацию определяют при комнатной температуре.

Вторым критерием является вязкость. Предпочтительная вязкость образца составляет меньше 5000, более предпочтительно меньше 4000, еще более предпочтительно меньше 3000, предпочтительнее меньше 1000, еще предпочтительнее меньше 500, более предпочтительно меньше 300, а наиболее предпочтительно меньше 200 сП. Вязкость определяют с помощью вискозиметра Брукфилда модели DV-II. Специалист в данной области техники способен легко выбрать вал и определить скорость вращения (об/мин). Вязкость следует определять следующим тестированием: сразу же после приготовления композиции в 100-граммовые флаконы помещают два 100-граммовых образца. Немедленно определяют вязкость содержимого первого флакона. Вязкость содержимого второго флакона определяют после хранения в течение двух недель при 32 С. Перед тестированием образцу в каждом флаконе необходимо позволить достичь комнатной температуры.

Третьим критерием является расслоение, которое определяют как общее количество твердого вещества водной композиции в основании сосуда. Общее количество твердого вещества в основании (% ОКО) сосуда в течение двух недель старения при 25 С не должно изменяться больше чем на 20%. В более предпочтительном варианте общее количество твердого вещества в основании сосуда не изменяется больше чем на 15%, еще более предпочтительно больше чем на 10%, а наиболее предпочтительно больше чем на 5%.

Общее количество твердого вещества в основании сосуда необходимо определять следующим тестированием: сразу же после приготовления композиции в 100-граммовые флаконы помещают два 100-граммовых образца. Немедленно определяют общее количество твердого вещества в основании первого флакона. Содержимое второго флакона тестируют с целью определить общее количество твердого вещества в его основании после старения в течение двух недель при 25 С. Общее количество твердого вещества в основании сосуда определяют путем взятия проб, отбирая с помощью пипетки некоторое количество "материала нижнего слоя" каждого образца. В предпочтительном варианте такое взятие проб осуществляют опусканием пипетки до ее касания днища 100-граммового флакона с образцом и извлечением примерно 2 г образца. Из этих примерно 2 г образца 1,5 г помещают в алюминиевую чашку для взвешивания. 1,5 г из этого взятого пипеткой образца выдерживают в нагретом до 150 С сушильном шкафу в течение примерно 45 мин. Измерением массы оставшегося после сушки материала определяют процентную долю нелетучего компонента дисперсии. Остаточную процентную долю образца, взятого из основания 100-граммового стеклянного флакона с образцом, называют "общим количеством твердого вещества в основании сосуда" (% ОКО). Изменение этой процентной доли во время старения рассчитывают сопоставлением общего количества твердого вещества в основании сосуда в образце после старения и общего количества твердого вещества в основании сосуда в образце до старения.

В вышеприведенных описаниях определения критериев стабильности предпочтительным считают упомянутый двухнедельный период старения. Тем не менее более предпочтительными являются критерии, которым удовлетворяют по прошествии по меньшей мере одного месяца, а еще более предпочтительны критерии, которым удовлетворяют по прошествии трех месяцев. Наиболее предпочтительные композиции удовлетворяют критериям стабильности после шести месяцев.

Композиции по настоящему изобретению включают (а) взаимодействующий с целлюлозой клей, (б) диспергаторную систему, содержащую первичный, анионоактивный диспергатор и вторичный диспергатор, содержащий по меньшей мере один представитель, выбранный из катионоактивного и неионогенного диспергаторов, и (в) неорганическую соль. Подробное описание компонентов (а), (б) и (в) приведено ниже.

Взаимодействующий с целлюлозой клей

Предпочтительные взаимодействующие с целлюлозой клеи, приемлемые для использования по настоящему изобретению, включают клеи, которые, как полагают, в результате взаимодействия с гидроксильными группами целлюлозы способны образовывать ковалентные химические связи. Взаимодействующие с целлюлозой клеи, приемлемые для использования по настоящему изобретению, которые в предпочтительном варианте являются гидрофобными, в готовом продукте могут выполнять функции репеллентов воды.

Предпочтительные взаимодействующие с целлюлозой клеи включают, хотя ими их список не ограничен, кетеновые димеры и мультимеры, такие, как алкилкетеновый димер (АКД) и алкенилкетеновый димер; алкенилянтарный ангидрид (АЯА); стеариновый ангидрид; органические эпоксиды, каждый из которых содержит от примерно 12 до примерно 22 углеродных атома, ацилгалогениды, содержащие от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов каждый, ангидриды жирных кислот, содержащих от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов каждая, и органические изоцианаты, содержащие от примерно 12 до примерно 22 углеродных атомов каждый.

Предпочтительные кетеновые димеры и мультимер, используемые в соответствии с изобретением, отвечают формуле I

в которой n обозначает целое число от 0 до 20 или больше, предпочтительно от 0 до 6, более предпочтительно от 0 до 3, а наиболее предпочтительно 0. R и R₂, которые могут быть одинаковыми или различными, обозначают насыщенные или ненасыщенные гидрокарбильные группы, каждая из которых содержит от примерно 6 до примерно 24 углеродных атомов, предпочтительно от примерно 10 до примерно 20 углеродных атомов, а более предпочтительно от примерно 14 до примерно 16 углеродных атомов, a R₁ обозначает насыщенную или ненасыщенную гидрокарбильную группу, содержащую от примерно 2 до примерно 40 углеродных атомов, предпочтительно от примерно 4 до примерно 20 углеродных атомов. В предпочтительном варианте по меньшей мере примерно 25% групп R и R₂ являются ненасыщенными.

В предпочтительном варианте кетеновые димеры включают (а) октиловый, дециловый, додециловый, тетрадециловый, гексадециловый, октадециловый, эйкозиловый, докозиловый, тетракозиловый, фенильный, бензиловый, -нафтиловый и циклогексилкетеновый димеры и/или (б) кетеновые димеры, полученные из органических кислот, выбранных из ряда, включающего монтановую кислоту, нафтеновую кислоту, 9,10-дециленовую кислоту, 9,10-додециленовую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, рицинолеиновую кислоту, линолевую кислоту, элеостеариновую кислоту, встречающиеся в природе смеси жирных кислот, содержащиеся в кокосовом масле, масле из бразильского ореха бабассу, пальмоядровом масле, пальмовом масле, оливковом масле, арахисовом масле, рапсовом масле, твердом говяжьем жире, свином жире, покровном жире кита, а также смеси любых из вышеперечисленных жирных кислот. Наиболее предпочтительный кетеновый димер выбирают из ряда, включающего октиловый, дециловый, додециловый, тетрадециловый, гексадециловый, октадециловый, эйкозиловый, докозиловый, тетракозиловый, фенильный, бензиловый, -нафтиловый и циклогексиловый кетеновые димеры.

Алкилкетеновые димеры применяются в промышленности в течение многих лет; их готовят димеризацией алкилкетенов, полученных из насыщенных прямоцепочечных хлорангидридов жирных кислот, причем наиболее широко применяемые готовят из пальмитиновой и/или стеариновой кислоты. Водные дисперсии этих материалов доступны в виде проклеивающих бумагу веществ Неrcon на фирме Hercules Incorporated, Уилмингтон, шт. Делавэр.

Кетеновые мультимеры, используемые в способе по настоящему изобретению, отвечают вышеприведенной формуле I, в которой n обозначает целое число, равное по меньшей мере 1, R и R₂, которые могут быть одинаковыми или различными, обозначают насыщенные или ненасыщенные прямоцепочечные или разветвленные алкильные группы, содержащие от 6 до 24 углеродных атомов каждая, предпочтительно от 10 до 20 углеродных атомов, а более предпочтительно от 14 до 16 углеродных атомов, a R₁ обозначает насыщенную или ненасыщенную прямоцепочечную или разветвленную алкиленовую группу, содержащую от 2 до 40 углеродных атомов, предпочтительно от 4 до 8 или от 28 до 40 углеродных атомов.

Кетеновые мультимеры описаны в публикации ЕР-А1 №0629741, в патенте US №5685815 и публикации РСТ № WO 97/30218, причем каждый из этих документов в полном объеме включен в настоящее описание в качестве ссылки.

Используемые по изобретению кетеновые димеры и мультимеры представляют собой такие, которые при 25 С являются твердыми веществами или не являются твердыми веществами (по существу ни кристаллическими, ни полукристаллическими, ни воскоподобными твердыми веществами, т.е. при нагреве они деформируются без выделения теплоты плавления).

Кетеновыми димерами и мультимерами могут служить смеси соединений вышеприведенной формулы I, в которой предпочтительным значением n является число от 0 до 6, более предпочтительно от 0 до 3, а наиболее предпочтительным 0; R и R₂, которые могут быть одинаковыми или различными, обозначают насыщенные или ненасыщенные прямоцепочечные или разветвленные алкильные группы, содержащие от 6 до 24 углеродных атомов каждая; a R₁ обозначает насыщенную или ненасыщенную прямоцепочечную или разветвленную алкиленовую группу, содержащую от 2 до 40 углеродных атомов каждая, предпочтительно от 4 до 32 углеродных атомов, где по меньшей мере 25% групп R и R₂ в смеси соединений являются ненасыщенными.

Кетеновые димеры и мультимеры могут представлять собой смесь кетеновых димерных или мультимерных соединений, которые являются реакционным продуктом, образующимся в реакционной смеси, включающей ненасыщенные монокарбоновые жирные кислоты. Далее, реакционная смесь может включать насыщенные монокарбоновые жирные кислоты и дикарбоновые кислоты. Предпочтительная для получения смеси димерных или мультимерных соединений реакционная смесь включает по меньшей мере 25 мас.%, а более предпочтительно не менее 70 мас.% ненасыщенных монокарбоновых жирных кислот.

Предпочтительные ненасыщенные монокарбоновые жирные кислоты, вводимые в реакционную смесь, содержат от 10 до 26 углеродных атомов каждая, более предпочтительно от 14 до 22 углеродных атомов каждая, а наиболее предпочтительно от 16 до 18 углеродных атомов. Так, например, к таким кислотам относятся олеиновая, линолевая, додеценовая, тетрадеценовая (миристолеиновая), гексадеценовая (пальмитолеиновая), октадекадиеновая (линолелаидиновая), октадекатриеновая (линоленовая), эйкозеновая (гадолеиновая), эйкозатетраеновая (арахидоновая), цис-13-докозеновая (эруковая), транс-13-докозеновая (брассидиновая) и докозапентаеновая (клупанодоновая) кислоты; могут быть использованы галоидангидриды этих кислот, предпочтительно хлорангидриды. Можно использовать одну или несколько монокарбоновых кислот. Предпочтительны ненасыщенные монокарбоновые жирные кислоты, которыми являются олеиновая, линолевая, линоленовая и пальмитолеиновая кислоты и галоидангидриды этих кислот. Наиболее предпочтительны ненасыщенные монокарбоновые жирные кислоты, которыми являются олеиновая и линолевая кислоты, и галоидангидриды этих кислот.

Предпочтительные насыщенные монокарбоновые жирные кислоты, используемые для получения кетеновых димерных и мультимерных соединений, применяемых при выполнении настоящего изобретения, содержат от 10 до 26 углеродных атомов каждая, более предпочтительно от 14 до 22 углеродных атомов каждая, а наиболее предпочтительно от 16 до 18 углеродных атомов каждая. Эти кислоты включают, например, стеариновую, изостеариновую, миристиновую, пальмитиновую, маргариновую, пентадекановую, декановую, ундекановую, додекановую, тридекановую, нонадекановую, арахиновую и бегеновую кислоты: приемлемы их галоидангидриды, предпочтительно хлорангидриды. Можно использовать одну или несколько насыщенных монокарбоновых жирных кислот. Предпочтительными кислотами являются пальмитиновая и стеариновая.

Предпочтительные алкилдикарбоновые кислоты, используемые при получении кетеновых мультимерных соединений, предназначенных для применения при выполнении настоящего изобретения, содержат от 6 до 44 углеродных атома каждая, а более предпочтительно по 9, 10, 22 или 36 углеродных атомов. К таким дикарбоновым кислотам относятся, например, себациновая, азелаиновая кислоты, 1,10-додекандикислота, суберовая, брассиловая кислоты, докозандикислота и димерные ₃₆кислоты, например продукт EMPOL 1008, доступный на фирме Henkel-Emery, Цинциннати, шт. Огайо; приемлемы также их галоидангидриды, предпочтительно хлорангидриды. Может быть использована одна или несколько из этих дикарбоновых кислот. Более предпочтительны дикарбоновые кислоты с 9 или 10 углеродными атомами. Наиболее предпочтительными дикарбоновыми кислотами являются себациновая и азелаиновая кислоты.

Когда при получении кетеновых мультимеров, применяемых при выполнении настоящего изобретения, используют дикарбоновые кислоты, предпочтительное максимальное значение молярного соотношения между дикарбоновой кислотой и монокарбоновой кислотой (суммарно как насыщенной, так и ненасыщенной) составляет примерно 5. Более предпочтительное максимальное значение равно примерно 4, а наиболее предпочтительный максимум составляет примерно 2. Смесь димерных и мультимерных соединений может быть приготовлена в соответствии с методами, известными по получению стандартных кетеновых димеров. На первой стадии из смеси жирных кислот или смеси жирных кислот с дикарбоновой кислотой с использованием РСl₃ или другого галоидирующего, предпочтительно хлорирующего, агента получают галоидангидриды кислот, предпочтительно хлорангидриды кислот. Далее в присутствии третичных аминов (включая триалкиламины и циклические алкиламины), предпочтительно триэтиламина, галоидангидриды кислот превращают в кетены. Затем кетеновые остатки димеризуют с получением целевых соединений.

Кетеновые димеры и мультимеры представлены в патенте US № 5685815 и в публикации РСТ № WO 97/30218, причем каждый из этих документов в полном объеме включен в настоящее описание в качестве ссылки. Кетеновые димеры доступны в виде проклеивающих веществ Precis , также выпускаемых на фирме Hercules Incorporated.

Предпочтительные в соответствии с настоящим изобретением алкенилянтарные ангидриды (АЯА) состоят из ненасыщенных углеводородных цепей, содержащих боковые группы янтарного ангидрида. Обычно их получают по двустадийному способу с использованием в качестве исходного материала альфа-олефина. Вначале олефин изомеризуют неупорядоченным перемещением двойной связи из альфа-положения. На второй стадии изомеризованный олефин вводят во взаимодействие с малеиновым ангидридом с получением конечного АЯА, отвечающего формуле II

Типичные олефины, используемые при взаимодействии с малеиновым ангидридом, включают алкенильные, циклоалкенильные и аралкенильные соединения, содержащие от примерно 8 до примерно 22 углеродных атомов каждый. Конкретными примерами служат изооктадеценилянтарный ангидрид, н-октадеценилянтарный ангидрид, н-гексадеценилянтарный ангидрид, н-додецилянтарный ангидрид, изододеценилянтарный ангидрид, н-деценилянтарный ангидрид и н-октенилянтарный ангидрид.

Алкенилянтарные ангидриды представлены в патенте US №4040900, который в полном объеме включен в настоящее описание в качестве ссылки, и в работе С.Е.Farley и R.B.Wasser, опубликованной в "The Sizing of Paper", издание второе, под редакцией W.F.Reynolds, Tappi Press, 1989, с.51-62. Самые разнообразные алкенилянтарные ангидриды технически доступны на фирме Albemarle Corporation, Батон-Руж, шт. Луизиана. Предпочтительные для использования при выполнении изобретения алкенилянтарные ангидриды при 25 С представляют собой жидкости. Более предпочтительные из них находятся в жидком состоянии при 20 С.

Предпочтительное количество взаимодействующего с целлюлозой клея является таким, которого достаточно для придания композиции проклеивающей способности. Предпочтительное нижнее предельное содержание взаимодействующего с целлюлозой клея в композиции превышает примерно 1 мас.% в пересчете на массу водной композиции, более предпочтительно превышает примерно 5 мас.% в пересчете на массу водной композиции, а наиболее предпочтительно превышает примерно 7 мас.% в пересчете на массу водной композиции. Предпочтительное верхнее предельное содержание взаимодействующего с целлюлозой клея составляет меньше примерно 50 мас.% в пересчете на массу водной композиции, более предпочтительно меньше примерно 30 мас.% в пересчете на массу водной композиции, а наиболее предпочтительно меньше примерно 15 мас.% в пересчете на массу водной композиции. Предпочтительное содержание взаимодействующего с целлюлозой клея в композиции, выраженное в виде интервала, составляет от примерно 1 до примерно 50 мас.% в пересчете на массу водной композиции, более предпочтительно от примерно 5 до примерно 30 мас.% в пересчете на массу водной композиции, а наиболее предпочтительно от примерно 7 до примерно 15 мас.% в пересчете на массу водной композиции.

Диспергаторная система

Предлагаемая композиция далее включает диспергаторную систему, которая в предпочтительном варианте служит с целью сообщить композиции стабильность. Эта диспергаторная система включает первичный и вторичный диспергаторы. Понятия "первичный" и "вторичный" использованы в настоящем описании для простоты ссылки, а ни в