Проклеивающая композиция

Проклеивающая композиция

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Предпосылки создания изобретения

Настоящее изобретение относится к эмульгированию и коллоидной стабилизации эмульсий и дисперсий гидрофобной фазы в водных фазах с применением коацерватного эмульгатора или диспергатора, в частности коацерватного эмульгирования или диспергирования неканифольных проклеивающих веществ. Объектом изобретения являются также стабильная проклеивающая композиция, стабилизированная коацерватом, способ приготовления стабильной проклеивающей композиции, способ применения такой проклеивающей композиции при изготовлении проклеенной бумаги и проклеенная бумажная продукция, включая картон, проклеенная такой проклеивающей композицией.

Хотя коацерват по настоящему изобретению может быть использован для стабилизации эмульсий и дисперсий самых разнообразных типов, включая эмульсию минерального масла в воде, изобретение описано со ссылкой на предпочтительный вариант его применения в качестве агента, стабилизирующего эмульсию или дисперсию, в составе проклеивающих веществ для обработки бумаги, в частности неканифольных проклеивающих веществ.

Несмотря на несметное число операций, составляющих процесс изготовления бумаги, способ изготовления бумаги обычно включает следующие стадии: (1) приготовление водной суспензии целлюлозных волокон, которую обычно называют волокнистой массой; (2) добавление различных материалов, улучшающих технологичность и повышающих качество бумаги, таких, как добавки, повышающие прочность, и/или проклеивающие вещества; (3) листование и сушка волокнистой массы с формированием целевого бумажного полотна и (4) последующая обработка этого полотна для придания готовой бумаге различных целевых характеристик, включая нанесение на поверхность проклеивающих веществ и т.п.

Проклеивающие вещества, как правило, находятся в форме водных растворов, дисперсий, эмульсий или суспензий, которые сообщают бумаге, обработанной таким проклеивающим веществом, а именно проклеенной бумаге, стойкость к пропитыванию или смачиванию водными жидкостями, к которым относятся другие добавки для обработки, печатные краски и т.п. Проклеивающие вещества представляют собой добавки для обработки в массе, применяемые для изготовления бумаги, или наружные, поверхностные добавки, используемые при обработке в клеильном прессе, которые придают улучшенные характеристики.

В бумажной промышленности хорошо известны нереакционноспособные и реакционноспособные проклеивающие вещества многих различных типов. Бумагу, как правило изготовленную проведением процесса в кислых условиях, называемую кислотной бумагой, обычно проклеивают с использованием хорошо известных проклеивающих веществ на основе производных канифоли (которые в настоящем описании названы "канифольными проклеивающими веществами"), которые обычно рассматривают как нереакционноспособные проклеивающие вещества. С помощью канифольных проклеивающих веществ можно проклеивать также бумагу некоторых сортов, изготовленную проведением процесса в нейтральных или щелочных условиях. В вышеупомянутых родственных заявках описаны коацерватные диспергаторы для канифольных проклеивающих веществ. Объектом настоящего изобретения являются главным образом коацерватные диспергаторы и эмульгаторы для неканифольных проклеивающих веществ, которые, как правило, применяют при изготовлении бумаги в щелочных условиях, называемой щелочной бумагой, равно как и для общего применения при приготовлении стабильных дисперсий и эмульсий других обычно несмешивающихся масляных и водных фаз в композициях. Кроме того, коацерватный стабилизирующий агент по настоящему изобретению может быть использован для стабилизации эмульсий и дисперсий смесей проклеивающих веществ, включая реакционноспособные и нереакционноспособные канифольные и неканифольные проклеивающие вещества.

Самыми распространенными проклеивающими веществами для высокосортной щелочной бумаги являются алкенилянтарный ангидрид (АЯА) и алкилкетеновый димер (АКД). Проклеивающие вещества другого класса, которые могут быть использованы для проклейки высокосортной бумаги, включают кетеновые димеры и мультимеры, при комнатной температуре находящиеся в жидком состоянии, такие, как алкенилкетеновые димеры и мультимеры. Они представляют собой реакционноспособные проклеивающие вещества, поскольку содержат реакционноспособные функциональные группы, которые в бумаге ковалентно связываются с целлюлозным волокном, что обуславливает ориентирование их гидрофобных хвостов в противоположном от волокна направлении. Природа и ориентация этих гидрофобных хвостов заставляет волокно отталкивать воду.

При изготовлении бумаги для регулирования эффективности и экономичности применения проклеивающих веществ важное значение имеют их некоторые свойства. Одним важным свойством является эффективность проклейки, т.е. степень проклейки, достигаемая на единицу количества добавляемого проклеивающего вещества. Эффективность проклейки определяется количеством и стоимостью материалов, используемых для получения проклеивающего вещества, необходимого для достижения целевой характеристики или ряда характеристик проклейки. Более эффективное проклеивающее вещество позволяет добиться целевых характеристик с затратами меньшего его количества или повышенной эффективности и, следовательно, улучшенных экономических показателей процесса изготовления бумаги. Избыток проклеивающего вещества может привести к заметному снижению качества бумаги вследствие образования отложений на деталях бумагоделательной машины, которые вызывают появление дефектов на бумаге. Кроме того, такие отложения снижают производительность.

На характеристики проклейки влияют тип используемого проклеивающего вещества, тип бумаги, для обработки которой применяют проклеивающее вещество, и многие другие факторы, которые обусловили огромное количество работы в прошлом и сейчас продолжают вызывать серьезную озабоченность в бумажной промышленности. Настоящее изобретение относится к композициям проклеивающих веществ в форме эмульсий или дисперсий, к композициям катионоактивных коллоидных коацерватных дисперсий для неканифольных проклеивающих веществ и смесей неканифольных и канифольных проклеивающих веществ, а также к способам приготовления и применения готовых композиций и дисперсий. В бумагоделательном производстве термин "эмульсия" (жидкость в жидкости) иногда используют для обозначения того, что в физическом смысле представляет собой "дисперсию" (твердое вещество в жидкости).

Большинство проклеивающих дисперсий готовят по методу, включающему приготовление эмульсии гидрофобного проклеивающего вещества в водной среде при температуре, при которой это проклеивающее вещество находится в жидком состоянии. При охлаждении до комнатной температуры капельки эмульсии затвердевают, в результате чего образуется проклеивающая дисперсия. Для успешного осуществления такого метода требуются эмульгатор и стабилизатор. При применении в мокрой части процесса изготовления бумаги частицы проклеивающего вещества адсорбируются на целлюлозном волокне. Тепловая сушка вызывает плавление размещенных на волокне частиц канифоли и ее распределение вдоль него. После этого волокно становится менее смачивающимся, т.е. проклеенным.

Для содействия эмульгированию, а также для ускорения взаимодействия частиц проклеивающего вещества с суспензиями целлюлозных волокон в последнее время используют полимеры. В данном случае применяют производные крахмала и водорастворимые полимеры, такие, как полиамидоамины.

Уже описаны различные проклеивающие композиции, включающие проклеивающие вещества и добавки, содействующие приготовлению дисперсий.

Международная заявка № WO 97/28311, опубликованная 7 августа 1997 г., соответствует одновременно рассматриваемой заявке US №08/594612 и в настоящее время абандонированной заявке US №09/046019, частичным продолжением которой является, как указано выше, настоящая заявка. В опубликованной международной заявке описан коацерват такого типа, как применяемый по настоящему изобретению в составе эмульгаторной системы для канифольных проклеивающих веществ. В этом описании ничего не сказано о применении этого коацервата для эмульгирования, диспергирования или стабилизации проклеивающих веществ других типов или других гидрофобных/водных систем.

В патенте US 4240935 (выдан на имя Dumas) описана проклеивающая композиция для бумаги, включающая кетеновый димер, анионоактивный диспергатор, такой, как лигнинсульфонат натрия, некоторые водорастворимые катионоактивные смолы и воду. Катионоактивные смолы готовят из продуктов взаимодействия эпихлоргидрина с аминополиамидом, дериватизированным из дикарбоновой кислоты и полиалкиленполиамина, содержащего две первичные аминогруппы и по меньшей мере одну вторичную или третичную аминогруппу. Другую группу катионоактивных смол составляют продукты взаимодействия эпихлоргидрина с продуктами реакции конденсации цианамидов или дицианамидов и полиалкиленполиамина, отвечающего приведенной формуле, включая такие продукты, как полиэтиленполиамины, полипропиленполиамины и полибутиленполиамины.

Как в патенте US 4263182 (выдан фирме Aldrich), так и в патенте США 4374673 (выдан фирме Aldrich) описаны водные проклеивающие композиции для бумаги в форме дисперсий, которые состоят по существу из тонкоизмельченных частиц усиленной канифоли, водорастворимого или диспергируемого в воде катионоактивного крахмального диспергатора для канифольных частиц, анионного поверхностно-активного вещества и воды. Различие между свойствами веществ, предлагаемых в этих патентах, обусловлено применением производных крахмала разных типов. В патенте '182 описано применение катионизированных производных крахмалов, которые представляют собой анионоактивные производные крахмала, модифицированные реакцией с одной из пяти групп катионизирующей смолы, или крахмала, модифицированного реакцией с водорастворимой полиаминовой смолой, содержащей эпоксигруппы. По патенту '673 используют катионоактивные производные крахмала, полученные реакцией крахмала с соединениями, содержащими как аминогруппы, так и группы, способные взаимодействовать с гидроксильными группами крахмала, причем такое взаимодействие включает образование ковалентных связей. Описаны различные стадии эмульгирования и приготовления дисперсий, включающие использование конкретных катионоактивных крахмальных диспергаторов.

В патенте US 4657946 (выдан на имя Rende и др.) описаны композиции для проклейки бумаги, включающие проклеивающие вещества на основе алкенилянтарного ангидрида в эмульсии, содержащей катионоактивные водорастворимые виниловые полимеры, полученные ступенчатой полимеризацией, и поверхностно-активные вещества, которые могут быть анионными, неионогенными или катионными, где один из катионоактивных эмульгаторов может представлять собой полидиаллилдиметиламмонийхлорид.

В патенте US 4861376 (выдан на имя Edwards и др.) предлагаются стабильные дисперсии с высоким содержанием твердых частиц кетенового димера, в которых использованы водорастворимая карбоновая кислота с катионоактивным производным крахмала, лигнинсульфонат натрия и сульфат алюминия. В некоторых примерах технически используемые варианты включают последующее добавление полидиаллилдиметиламмонийхлорида не столько в качестве компонента эмульгирующей системы, сколько в качестве промотора.

В патентах US 5318669 (выдан фирме Dasgupta) и 5338407 (выдан фирме Dasgupta) предлагаются способ и композиция для повышения прочности бумаги в сухом состоянии без существенного снижения мягкости бумаги. В беленую древесную массу с проклеивающим составом и другими добавками раздельно или совместно добавляют анионоактивный полимер и катионоактивный полимер. Анионоактивным полимером могут служить различные хьюаровые материалы и карбоксиметилированный растительный клей из бобовых культур. Катионоактивным полимером могут служить катионоактивные хьюаровые и растительные клеи других типов из бобовых культур, катионоактивные акриламидные сополимеры и смолы, получаемые реакциями различных полимеров с эпихлоргидрином.

В патенте US 5338406 (выдан на имя Smith) предлагаются композиция и способ повышения прочности в сухом состоянии бумаги, изготовленной из волокнистой массы небеленой целлюлозы, в особенности такой, которая содержит черный щелок. Эта композиция представляет собой полиэлектролитный комплекс, который включает по меньшей мере один водорастворимый линейный высокомолекулярный катионоактивный полимер с низкой плотностью заряда, обладающий указанными пониженными характеристической вязкостью и плотностью заряда, и по крайней мере один водорастворимый анионоактивный полимер, плотность заряда которого составляет менее 5 мг·экв/г. Катионоактивный полимер может содержать синтетические полимеры, такие, как сополимеры акриламида, включая сополимеры акриламида и диаллилдиметилам-монийхлорида. Анионоактивные компоненты могут включать те, которые обычно содержатся в небеленой целлюлозе, такие, как солюбилизированные лигнины и гемицеллюлозы, синтетические анионоактивные полимеры и анионно модифицированные природные полимеры. В качестве примера эффективного аниона упомянут лигнинсульфонат натрия.

В патенте US 5393337 (выдан на имя Nakamura и др.) предлагается канифольное эмульсионное проклеивающее вещество для изготовления бумаги, включающее эпоксидированное производное усиленной или неусиленной канифоли, полученное реакцией канифоли с эпоксидным соединением. Это эпоксидированное производное канифоли диспергируют в воде с помощью эмульгатора с диспергирующим действием. Этим эмульгатором с диспергирующим действием могут служить низкомолекулярные поверхностно-активные вещества, полимерные поверхностно-активные вещества различных типов и защитные коллоиды, такие, как казеин, поливиниловый спирт и модифицированный крахмал, используемые индивидуально или в сочетании.

Несмотря на предпринятые в данной отрасли промышленности усилия по созданию экономически приемлемых и эффективных и стабильных дисперсий и эмульсий для проклейки бумаги, обладающих соответствующими целевыми свойствами, все еще существует множество проблем, с которыми приходится сталкиваться. Многим полимерам, которые используют для приготовления проклеивающих дисперсий, свойственны недостатки. Если, с одной стороны, молекулярная масса слишком мала, вследствие пространственных эффектов конечная стабилизация оказывается невозможной. Если же, с другой стороны, молекулярная масса для хорошего пространственного эффекта достаточно высока, загрязнение ионами может вызвать образование мостиков между частицами, что в дальнейшем при хранении обуславливает возникновение реологических проблем. Во многих случаях, как это происходит при использовании полимеров, дериватизированных из природных продуктов, таких, как производные крахмала, регулирование молекулярной массы сопряжено с затруднениями технологического порядка, поэтому из-за значительной тенденции к образованию мостиков эти гидроколлоиды находят ограниченное применение. С целью предотвратить возникновение высокореологических свойств следует сохранять низкое содержание твердых частиц в проклеивающих дисперсиях.

В основе настоящего изобретения лежит использование коацервата. Два полимера с противоположными зарядами смешивают в таком количественном соотношении, при котором образуется третья система, катионоактивный коллоидный коацерват, который выполняет функции эмульгатора или диспергатора и стабилизирует эмульгированные или диспергированные проклеивающие вещества. Применение такого технического приема путем регулирования соотношения между количествами полимеров с противоположными зарядами, образующими коацерват, дает возможность более точно регулировать размер частиц, который играет важную роль в процессе осаждения частиц на целлюлозном волокне. Высокозаряженные частицы обеспечивают более эффективное удержание клея в волокнистой массе. Неканифольные стабилизированные коацерватами проклеивающие вещества по настоящему изобретению обладают повышенной проклеивающей эффективностью и стабильностью в периоды перед применением и во время хранения.

Используемое в настоящем описании понятие "неканифольное проклеивающее вещество" означает любое проклеивающее вещество, способное проклеивать продукцию из целлюлозного волокна, такую, как бумага и картон, которое в качестве компонента не содержит канифоли, за исключением тех случаев, когда канифоль или канифольное проклеивающее вещество вводят специально в смеси с неканифольным проклеивающим веществом. Иллюстрирующие классы материалов, которые являются неканифольными проклеивающими веществами, и примеры конкретных типов проклеивающих веществ приведены ниже.

Объем настоящего изобретения охватывает коацервированные системы, которые могут быть использованы для эмульгирования, диспергирования и стабилизации проклеивающих эмульсий и дисперсий, равно как и эмульсий и дисперсий, включающих просто масла, такие, как минеральные масла, и различные водные фазы, в наиболее простом варианте включающих воду. Обычно эти системы включают смесь анионоактивного и катионоактивного полиэлектролитов, которые, когда они соответствующим образом смешаны, образуют нерастворимый коллоидный коацерват. При этом такой коллоидный коацерват доступен для адсорбции на жидкой межфазной поверхности раздела расплавленного или находящегося в нормальных условиях в жидком состоянии проклеивающего вещества и воды. При соответствующих адсорбции и скорости сдвига в водной дисперсной среде может происходить эмульгирование проклеивающего вещества, и результат может быть двойным. Если проклеивающее вещество, такое, как АКД, при комнатной температуре находится в твердом состоянии, охлаждение эмульсии обуславливает стабильность твердого вещества в жидкой дисперсии. Если проклеивающее вещество при комнатной температуре представляет собой жидкость, как в случае с некоторыми алкенилкетеновыми димерами или мультимерами, тогда результатом процесса является образование и сохранение эмульсии. Коацерват адсорбирует множество мягких гелеобразных частиц, что приводит к повышению вязкости на межфазной границе и возникновению стабильности другого рода. Во многих случаях отдельно взятые компоненты коацервата не обеспечивают, по-видимому, образования стабильной дисперсии или эмульсии, когда они содержатся сами по себе или когда их добавляют в проклеивающее вещество или другую стабилизируемую композицию. Заряд частицы можно регулировать варьированием соотношения полиэлектролитов, которые образуют коацерват. Представители некоторых научных школ настаивают на необходимости переименования этих коацерватов в полиэлектролитные комплексы. Эти две концепции идентичны, причем одна базируется на учении о коллоидах, а другая исходит из полимерной науки. Не каждый полиэлектролит должен обладать растворимостью. Один может быть коллоидным, а другой растворимым. Поскольку нет необходимости в применении истинных поверхностно-активных веществ (т.е. образующих мицеллы), эти проклеивающие системы могут быть более гидрофобными и могут также включать частицы более крупного размера.

Поскольку коацерват по настоящему изобретению выполняет функции как диспергатора, диспрегирующего в жидкости твердые компоненты, так и эмульгатора, который эмульгирует несмешивающиеся жидкости, в результате чего образуются соответственно стабильные дисперсии и эмульсии, в дальнейшем в настоящем описании коацерват по настоящему изобретению именуется как "коацерватный стабилизатор".

Содержание всех патентов, заявок на патенты и других публикаций, которые упоминаются в настоящем описании, включено в него в качестве ссылки.

Краткое изложение сущности изобретения

По одному объекту настоящего изобретения предлагается стабилизированная эмульгированная или диспергированная неканифольная композиция, включающая гидрофобную фазу и водную фазу, причем эта композиция стабилизирована катионоактивным коллоидным коацерватным стабилизатором, коацерватный стабилизатор включает анионоактивный компонент и катионоактивный компонент, и анионоактивный и катионоактивный компоненты находятся в таком соотношении, при котором дзета-потенциал этой проклеивающей композиции составляет по меньшей мере примерно 20 мВ.

По другому объекту настоящего изобретения предлагается стабилизированная эмульгированная или диспергированная неканифольная проклеивающая композиция, включающая неканифольное проклеивающее вещество, стабилизированное катионоактивным коллоидным коацерватным стабилизатором, причем коацерватный стабилизатор включает анионоактивный компонент и катионоактивный компонент и причем анионоактивный и катионоактивный компоненты находятся в таком соотношении, при котором дзета-потенциал этой проклеивающей композиции составляет по меньшей мере примерно 20 мВ.

По еще одному объекту настоящего изобретения предлагается стабилизированная эмульгированная или диспергированная проклеивающая композиция, включающая смесь канифольного проклеивающего вещества и неканифольного проклеивающего вещества, причем эта смесь проклеивающего вещества стабилизирована катионоактивным коллоидным коацерватным стабилизатором, коацерватный стабилизатор включает анионоактивный компонент и катионоактивный компонент, и анионоактивный и катионоактивный компоненты находятся в таком соотношении, при котором дзета-потенциал этой проклеивающей композиции составляет по меньшей мере примерно 20 мВ.

По другому объекту настоящего изобретения предлагается способ приготовления стабильной катионоактивной неканифольной проклеивающей композиции, включающей неканифольное проклеивающее вещество и коллоидный коацерватный стабилизатор, причем этот способ включает следующие стадии: (а) приготовление катионоактивного коллоидного коацерватного стабилизатора, содержащего анионоактивный компонент и катионоактивный компонент, в воде и (б) приготовление стабильной катионоактивной неканифольной проклеивающей композиции путем приготовления водной эмульсии или дисперсии проклеивающего вещества с коллоидным коацерватом, причем дзета-потенциал этой композиции составляет по меньшей мере примерно 20 мВ.

Кроме того, по еще одному объекту настоящего изобретения предлагается способ изготовления проклеенной бумаги, включающий применение при изготовлении проклеенной бумаги проклеивающей композиции, включающей неканифольное проклеивающее вещество, стабилизированное катионоактивным коллоидным коацерватным стабилизатором, причем этот коацерватный стабилизатор включает анионоактивный компонент и катионоактивный компонент и причем анионоактивный и катионоактивный компоненты находятся в таком соотношении, при котором дзета-потенциал проклеивающей композиции составляет по меньшей мере примерно 20 мВ.

Более того, объектом настоящего изобретения является проклеенная бумага, которая проклеена неканифольной проклеивающей композицией, включающей неканифольное проклеивающее вещество, стабилизированное катионоактивным коллоидным коацерватным стабилизатором, причем этот коацерватный стабилизатор включает анионоактивный компонент и катионоактивный компонент и причем анионоактивный и катионоактивный компоненты находятся в таком соотношении, при котором дзета-потенциал проклеивающей композиции составляет по меньшей мере приблизительно 20 мВ.

Краткое описание чертежа

На чертеже представлен график, иллюстрирующий зависимость дзета-потенциала (ξ) от варьирования количества взятого в качестве образца катионоактивного компонента (в данном случае полидиаллилдиметиламмонийхлорида) при сохранении на постоянном уровне, 0,5 мас.%, содержания взятого в качестве образца анионоактивного компонента (в данном случае лигносульфоната натрия).

Подробное описание изобретения

Объемом настоящего изобретения охватываются катионоактивные коацерватные системы, которые могут быть использованы для эмульгирования и стабилизации неканифольных эмульсий и дисперсий, в частности неканифольных проклеивающих эмульсий и дисперсий. Однако, как об этом сказано ниже, объем изобретения охватывает также катионоактивные коацерватные системы, применяемые для стабилизации смесей неканифольных и канифольных проклеивающих эмульсий и дисперсий. Обычно эти коацерватные системы представляют собой смесь анионоактивного компонента и катионоактивного компонента, которые, когда их смешивают в воде соответствующим образом и в адекватных соотношениях, образуют в водной фазе катионоактивный коллоидный коацерват. После этого такой коллоидный коацерват доступен для адсорбции на жидкой межфазной поверхности раздела расплавленного или находящегося в нормальных условиях в жидком состоянии проклеивающего вещества или другой гидрофобной органической фазы. При одновременном воздействии сдвигающего усилия на гидрофобную и водную фазы происходит эмульгирование гидрофобной фазы в водной среде. В результате дальнейшей обработки, например при охлаждении или удалении растворителя, эта эмульсия превращается в дисперсию (твердое вещество в жидкости). Коацерват адсорбируется на поверхности или на границе между органической и водной фазами в виде множества мягких гелеобразных частиц, повышая тем самым вязкость на этой границе раздела и обеспечивая превосходную стабильность. Используемый в составе композиций по настоящему изобретению коацерват подавляет диффундирование одной капельки жидкости в другую, когда они находятся в эмульгированном состоянии. Положительный заряд частиц коллоидного проклеивающего вещества можно регулировать путем регулирования соотношения между анионоактивным и катионоактивным компонентами, которые образуют коацерват, как это показано на графике, представленном на чертеже.

Нет необходимости в том, чтобы и анионоактивный и катионоактивный компоненты были водорастворимыми, если они способны диспергироваться в воде. Например, один может быть коллоидным, а другой растворимым. Так как какая-либо потребность в истинных поверхностно-активных веществах (т.е. материалах, образующих мицеллы) отсутствует, хотя они могут быть использованы, стабилизированные композиции по настоящему изобретению, включающие коацерват, являются более гидрофобными и могут также характеризоваться более крупными размерами частиц. Благодаря этому такие неканифольные проклеивающие композиции обладают повышенной стабильностью и пониженным пенообразованием, в сравнении с ранее известными проклеивающими веществами на основе поверхностно-активных веществ, а также целевыми показателями вязкости и проклеивающей способностью.

Коацерватные компоненты

Коацерватный стабилизатор используют для приготовления стабильной дисперсии или эмульсии гидрофобной фазы в водной фазе. Его компоненты должны обладать способностью образовывать дисперсии и эмульсии со стабильностью, достаточной для того, чтобы исключить какое-либо разделение вследствие нежелательного эффекта применения коацерватного компонента или дисперсии или эмульсии, включающей коацерватный компонент. Коацерватный стабилизатор по настоящему изобретению обладает значительной электростатической стабилизирующей способностью и стойкостью к сдвигу. Теми же свойствами обладают эмульсии и дисперсии, стабилизированные коацерватом по настоящему изобретению.

В регулировании значений рН неканифольных проклеивающих веществ, которые представляют интерес прежде всего в качестве гидрофобных фаз эмульсий и дисперсий, стабилизированных коацерватом по настоящему изобретению, необходимости нет. По настоящему изобретению целесообразно применение двух полимерных компонентов для приготовления коацервата, а не регулирование рН. Обычно конечный заряд продукта определяют по заряду коацервата при конечном значении рН. Заряд коацервата определяется соотношением между анионоактивным и катионоактивным компонентами коацервата.

Ниже описаны компоненты, используемые для приготовления коацерватного коллоидного стабилизатора, кроме воды. В предпочтительном варианте воду применяют в минимальном количестве, которое обычно позволяет упростить осуществление манипуляций и обеспечить эффективное образование коацервата и готового продукта, такого, как предпочтительная эмульсия или дисперсия для проклейки бумаги.

Хотя коацерват содержит два противоположно заряженных компонента, по причинам, приведенным ниже, общий заряд проклеивающей композиции и содержащегося в ней коацервата соответствует катионной активности при дзета-потенциале по меньшей мере 20 милливольт (в дальнейшем мВ). Это означает, что композиция включает достаточно катионоактивного компонента для образования коацервата, а также избыток катионоактивного компонента для гарантии катионоактивности готового продукта. Таким образом в этом способе готовят проклеивающие дисперсии, которые обладают более высоким катионным зарядом, чем получаемые в большинстве других способов. При адекватном придании таких зарядных характеристик они позволяют повысить проклеивающую эффективность этого продукта при проклейке бумажных изделий, включая картон, целевыми неканифольными проклеивающими веществами, в особенности бумаги, обработанной в щелочных или нейтральных условиях.

Анионоактивный компонент

В широком смысле анионоактивным компонентом коацервата индивидуально или в виде смеси могут служить любые анионоактивные коллоиды, полиэлектролиты или поверхностно-активные вещества всех типов, хорошо известных специалистам в данной области техники. Примерами анионоактивных коллоидов являются глины, кремнеземы и латексы. К примерам анионоактивных полиэлектролитов относятся поликарбоксилаты (в частности, полиакрилаты, карбоксиметилцеллюлоза, гидролизованные полиакриламиды), полисульфаты (в частности, поливинилсульфат, полиэтиленсульфат) и полисульфонаты (в частности, поливинилсульфонат, лигнинсульфонаты). К примерам анионных поверхностно-активных веществ относятся алкил-, арил- и алкиларилсульфаты, алкил-, арил- и алкиларилкарбоксилаты, алкил-, арил- и алкиларилсульфонаты. Предпочтительные алкильные остатки содержат от примерно 1 до примерно 18 углеродных атомов каждый, арильные остатки содержат от примерно 6 до примерно 12 углеродных атомов каждый, а алкиларильные остатки содержат от примерно 7 до примерно 30 углеродных атомов каждый. К примерам таких групп следовало бы отнести пропил, бутил, гексил, децил, додецил, фенил, бензил, линейные и разветвленные алкилбензольные производные карбоксилатов, сульфатов и сульфонатов.

Предпочтительными анионоактивными компонентами являются поликарбоксилаты, полисульфаты и полисульфонаты. Более предпочтительны полисульфонаты, предпочтительнее лигно- и лигнинсульфонаты, такие, как натриевая соль, кальциевая соль, аммониевая соль, соль железа и хромовая соль.

В данном случае более предпочтительный анионоактивный компонент представляет собой лигносульфонат натрия, в настоящем описании в некоторых случаях обозначенный как ЛСН, который не нейтрализован гидроксидом натрия такого типа, как те, которые обозначают как продукт N-3 или Wanin^® S фирмы Lignotech USA, Варгон, Швеция. В настоящее время наиболее предпочтительным анионоактивным компонентом является низкомолекулярный материал, т.е. продукт Wanin^® S.

Катионоактивный компонент

В широком смысле катионоактивным компонентом коацервата самостоятельно или в виде смеси могут служить любые полимеры, коллоиды или поверхностно-активные вещества, которые по отдельности все относятся к типу, хорошо известному специалистам в данной области техники, лишь бы они или их применение позволяло бы получать коацерват, обладающий упомянутым в настоящем описании соответствующим дзета-потенциалом. Предпочтительны катионоактивные полимеры, такие, как полиамин, полисульфониевые и полиамидоаминовые полимеры. Полиамины могут представлять собой первичные амины, вторичные амины, третичные амины или четвертичные амины или могут содержать смесь аминогрупп различной активности, такие, как полиэтиленимин.

Полимеры, которые особенно эффективны для выполнения настоящего изобретения, включают гомополимеры и сополимеры, средневесовая молекулярная масса которых превышает примерно 5000, как ее определяют гель-проникающей хроматографией. Молекулярная масса предпочтительных полимеров составляет меньше примерно 500000, а более предпочтительно находится в интервале от примерно 125000 до примерно 350000. Эти полимеры должны содержать по меньшей мере примерно 20% катионоактивных функциональных групп, а в предпочтительном варианте 100% функциональных групп должны обладать катионной активностью. Предпочтительными примерами полимеров являются четвертичные полиамины, такие, как полидиаллилдиалкиламмонийхлорид, алкильный остаток которого содержит от 1 до примерно 6 углеродных атомов, поливиниламин и т.п.

В данном случае катионоактивным компонентом более предпочтительного типа является четвертичный полиамин, такой, как полидиаллилдиалкиламмонийхлорид, алкильный остаток которого содержит от 1 до примерно 6 углеродных атомов, причем в этом конкретном случае наиболее предпочтительный пример представляет собой полидиаллилдиметиламмонийхлорид, который в настоящем описании иногда именуется как поли(ДАДМАХ).

Другие приемлемые четвертичные полиамины включают, например, полимеры акрилокситриметиламмонийхлорида (АТМАХ), метилакрилокситриметиламмонийхлорид (МТМАХ), акрилоилоксиэтилтриметиламмонийхлорид, метакрилоилоксиэтилтриметиламмонийхлорид, метакрилоилоксиэтилтриметиламмонийметилсульфат и метакриламидопропилтриметиламмонийхлорид, включая также катионоактивные сополимеры акриламида с четвертичными полиаминами.

Предпочтительную молекулярную массу выбирают, по-видимому, в соответствии с целевым конечным загущающим действием, коацервата. Предпочтительная характеристическая вязкость предпочтительных полимерных катионоактивных компонентов по настоящему изобретению, в особенности полимеров поли(ДАДМАХ), составляет от примерно 0,1 до примерно 2 дл/г, более предпочтительно от примерно 0,5 до примерно 1,7 дл/г, а еще более предпочтительно от примерно 1 до примерно 1,3 дл/г. Это соответствует широкому интервалу вязкости раствора катионоактивного полимера, от примерно 50 до примерно 5000 сантипуаз (сП), предпочтительно от примерно 100 до примерно 5000 сП, а более предпочтительно от примерно 1000 до примерно 3000 сП, причем все измерения производили при 20%-ном содержании сухого вещества (вязкость по вискозиметру Брукфилда определяли при 60 об/мин и комнатной температуре, около 25°С).

Предпочтительный в данном случае катионоактивный компонент представляет собой поли(ДАДМАХ), который поставляется на рынок под названием продукта Reten^® 203 фирмой Hercules Incorporated, Уилмингтон, шт.Делавэр. Продукт Reten^® 203 является достаточно вязким для сообщения 20%-ному раствору вязкости по вискозиметру Брукфилда примерно 2000 сП.

Приготовление коацерватного стабилизатора

Для приготовления соответствующего коацервата в предпочтительном варианте следует использовать всю воду или столько воды, сколько предусмотрено для создания водной фазы. Хотя порядок введения компонентов, образующих коацерват, решающего значения, как полагают, не имеет, в воду в предпочтительном варианте вначале следует вводить наименее вязкий из анионоактивного и катионоактивного компонентов. В случае, когда анионоактивным компонентом служит ЛСН, а катионоактивным компонентом является поли(ДАДМАХ), при приготовлении первой смеси вначале с водой смешивают ЛСН. Параметры, относящиеся к смешению коацерватных компонентов, решающего значения не имеют, лишь бы они были достаточными для приготовления практически однородной смеси. Как правило, и в предпочтительном варианте смешение пр