Проклеивающие композиции

Проклеивающие композиции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к новым водным дисперсиям гидрофобных материалов, использующимся в бумажной промышленности в качестве проклеивающих агентов, например, канифоли, АЯА, ДАК и т.п. В частности, настоящее изобретение относится к водным дисперсиям, которые содержат мелкодисперсные частицы проклеивающего агента и гидрофобно модифицированный поли(аминоамид), особенно предпочтительным является растворимый в воде модифицированный алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамид), который выступает в качестве диспергирующего агента для мелкодисперсных частиц в воде. Новые водные дисперсии, предлагаемые в настоящем изобретении, характеризуются повышенной эффективностью при использовании для проклеивания бумаги.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Проклеивающие агенты используют в бумажной промышленности для придания бумаге и картону стойкости к водным смачивающим агентам. Основными продуктами, обеспечивающими проклеивание, являются канифоль, алкенилянтарный ангидрид (АЯА) и димер алкилкетена (ДАК). Поскольку эти гидрофобные материалы нерастворимы в воде, их обычно вводят в бумагоделательную машину в виде водных дисперсий. Это облегчает хорошее смешивание с водной волокнистой суспензией, если их добавляют до формирования листа (это называют внешним проклеиванием); или вместе с раствором крахмала, если их добавляют на поверхности листа в пресс для проклеивания (это называют поверхностным проклеиванием).

Водные дисперсии этих гидрофобных материалов, чтобы быть пригодными для проклеивания, должны обладать определенными характеристиками. Эмульсии должны быть стабильными в течение времени, достаточного для перемещения от места изготовления на бумагоделательную машину без ухудшения характеристик, физических или химических. Кроме того, эмульсии должны включать средства удерживания гидрофобных частиц на поверхностях волокон.

Приготовление можно проводить на бумажной фабрике (эмульгирование на месте производства), если гидрофобный материал гидролитически нестабилен (например, АЯА), или на удалении от бумажной фабрики. В случае дисперсий, приготовленных на удалении, продукты должны обладать достаточно большим содержанием твердых веществ, чтобы свести к минимуму затраты на транспортировку, и быть достаточно стабильными, чтобы их можно было хранить в течение периода времени, достаточного для транспортировки и хранения на фабрике.

Вследствие этих требований приготовление эмульсии гидрофобных проклеивающих агентов для бумаги явилось основой многочисленных патентов, направленных на улучшение стабильности и/или эффективности проклеивания продукта. Например, Edwards et al. описали стабильные, обладающие большим содержанием твердых веществ дисперсии димера кетена, получаемые путем включения растворимой в воде карбоновой кислоты в стандартную стабилизирующую систему на основе крахмала (патент US 4861376), Blixt et al. раскрыли дисперсии димера кетена, приводящие к улучшенной эффективности проклеивания, полученные с использованием катионогенных крахмалов, обладающий высокой степенью замещения (патент US 4964915), Aldrich раскрыл стабильные дисперсии усиленной канифоли, полученные с использованием катионогенной аминополиамид-эпихлоргидринной смолы, предназначенные для стабилизации (патент US 3966654), Lauzon описал стабилизацию дисперсий усиленной канифоли (патент US 5846308) и взаимодействующие с целлюлозой проклеивающие агенты (патент US 6315824 В1) с коацерватным диспергирующим агентом, включающим анионогенный компонент и катионогенный компонент, предназначенные для улучшения характеристик проклеивания. Dumas описал последующее добавление катионогенных полимеров к дисперсиям гидрофобных взаимодействующих с целлюлозой проклеивающих агентов для повышения эффективности проклеивания (патент US 4317756) и Varnell (патент US 6123760) раскрыл последующее добавление гидрофобно модифицированных растворимых в воде полимеров к водным дисперсиям гидрофобных проклеивающих агентов для бумаги для улучшения стабильности.

Frolich et al. (патент US 6093217) раскрыли водные дисперсии взаимодействующих с целлюлозой проклеивающих агентов, стабилизированные анионогенным, гидрофобно модифицированным производным целлюлозы, предназначенные для улучшения проклеивания в бумагоделательном оборудовании, для которых необходимо много катионогенных веществ и/или большое количество липофильных экстрактивных веществ, и/или в бумагоделательных машинах с высокой степенью сомкнутости. В описании гидрофобно модифицированное производное целлюлозы первоначально называлось "гидрофобно модифицированным диспергирующим агентом" с длинным перечнем возможных вариантов. Затем было установлено, что предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения также включает поверхностно-активное вещество и это означает, что гидрофобно модифицированное производное целлюлозы не действует в качестве диспергирующего агента, а действует, как стабилизатор. Кроме того, не приведены примеры какого-либо "гидрофобно модифицированного диспергирующего агента" кроме анионогенного гидрофобно модифицированного производного целлюлозы.

Conner et al. (патент US 6183550 В1) раскрыли водные дисперсии соединений для проклеивания бумаги, стабилизированные растворимым в воде диспергирующим агентом, содержащим "по меньшей мере две гидрофильные группы и по меньшей мере одну гидрофобную группу", относящимся к классу соединений, названных "бивалентными поверхностно-активными веществами". Эти поверхностно-активные вещества можно использовать для приготовления водных дисперсий по отдельности или в комбинации с крахмалом или другими диспергирующими агентами.

Гидрофобно модифицированные поли(аминоамиды), применимые в качестве фиксирующих средств для устранения липкости с целью подавления образования отложений липких материалов и смолы в бумагоделательных системах раскрыли Q-M Gu, et al. (US 2010/014746 A1).

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно изобретению было установлено, что гидрофобно модифицированные поли(аминоамиды), предпочтительно модифицированные алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамиды), можно использовать для приготовления дисперсий гидрофобных проклеивающих агентов для бумаги, которые обеспечивают повышенную эффективность проклеивания.

Раскрыта композиция для проклеивания бумаги. Композиция включает дисперсию взаимодействующего или не взаимодействующего проклеивающего агента, стабилизированную гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом), предпочтительно модифицированным алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамидом), приготовленная, как это раскрыто в US 2010/0147476. Для обеспечения повышенной стабильности композиции значение рН можно установить равным ниже 4,0. Композиции для проклеивания не содержит древесную массу или целлюлозу.

Раскрыт способ приготовления композиций для проклеивания. Способ включает 1) использование гидрофобно модифицированного поли(аминоамида); 2) разбавление гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) водой до подходящей концентрации; 3) смешивание гидрофобного проклеивающего агента с разбавленным гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом); и 4) гомогенизацию смеси по любой из известных методик. Особенно предпочтительными гидрофобно модифицированными поли(аминоамидами) являются модифицированные алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамиды).

Раскрыт способ приготовления стабильных композиций для проклеивания. Способ включает 1) установление значения рН гидрофобно модифицированного поли(аминоамида), предпочтительно модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида), равным ниже примерно 4,0; 2) при установленном значении рН разбавление гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) водой до подходящей концентрации (стадии 1 и 2 можно выполнять в обратном порядке); 3) при установленном значении рН смешивание гидрофобного проклеивающего агента с гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом); и 4) гомогенизацию смеси по любой из известных методик. Регулирование значения рН обеспечивает повышенную стабильность конечной композиции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Раскрыта композиция для проклеивания бумаги. Композиция включает дисперсию взаимодействующего или не взаимодействующего проклеивающего агента, стабилизированную гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом). Для обеспечения повышенной стабильности композиции значение рН необязательно можно установить равным ниже 4,0. Также раскрыт способ приготовления композиции для проклеивания бумаги. Также раскрыт способ проклеивания бумаги с использованием композиций для проклеивания, предлагаемых в настоящем изобретении.

В одном варианте осуществления композиции для проклеивания готовят путем 1) использования раствора гидрофобно модифицированного поли(аминоамида); 2) разбавления гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) до подходящей концентрации; 3) смешивания гидрофобного проклеивающего агента с гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом); и 4) гомогенизации смеси по любой из известных методик.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение относится к композиции для проклеивания бумаги, включающей дисперсии гидрофобного проклеивающего агента для бумаги, которая стабильна и обеспечивают повышенную эффективность проклеивания. Стабильная композиции для проклеивания бумаги содержит гидрофобно модифицированный поли(аминоамид), предпочтительно модифицированный алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамид), полученный, как это раскрыто в US 2010/0147476, и гидрофобный проклеивающий агент для бумаги.

В одном варианте осуществления композиции для проклеивания готовят путем 1) установления значения рН гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) равным ниже примерно 4,0; 2) при установленном значении рН разбавления гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) до подходящей концентрации (стадии 1 и 2 можно выполнять в обратном порядке); 3) при установленном значении рН смешивания гидрофобного проклеивающего агента с гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом); и 4) гомогенизации смеси по любой из известных методик. Регулирование значения рН обеспечивает повышенную стабильность композиции для проклеивания.

Хотя с технической точки зрения это неточно, термины "дисперсия" и "эмульсия" в настоящем документе будут использоваться взаимозаменяемым образом. Термин "эмульсия" означает двухфазную систему, состоящую из капелек жидкости в непрерывной жидкой среде, и термин "дисперсия" означает двухфазную систему, состоящую из твердых частиц в непрерывной жидкой среде. Физическое состояние проклеивающего агента зависит от природы проклеивающего агента и температуры системы; имеющиеся в продаже проклеивающие агенты могут быть жидкими или твердыми. В результате эти два термина используются взаимозаменяемым образом применительно к имеющимся в продаже проклеивающим агентам в бумажной промышленности и в настоящем патенте.

Предпочтительные гидрофобные соединения для проклеивания бумаги для дисперсной фазы, предлагаемые в настоящем изобретении, выбраны из группы, включающей взаимодействующие с целлюлозой соединения для проклеивания бумаги и не взаимодействующие с целлюлозой соединения для проклеивания бумаги. Для задач настоящего изобретения взаимодействующие с целлюлозой проклеивающие агенты определяются, как проклеивающие агенты, способные образовывать ковалентные химические связи по реакции с гидроксигруппами целлюлозы, и не взаимодействующие с целлюлозой проклеивающие агенты определяются, как такие, которые не образуют эти ковалентные связи с целлюлозой.

Предпочтительные взаимодействующие с целлюлозой проклеивающие агенты, предназначенные для применения в настоящем изобретении, включают алкенилянтарные ангидриды (АЯА), димеры (ДАК) и мультимеры алкилкетена, органические эпоксиды, содержащие примерно от 12 до 22 атомов углерода, ацилгалогениды, содержащие примерно от 12 до 22 атомов углерода, ангидриды жирных кислот, образованные из жирных кислот, содержащих примерно от 12 до 22 атомов углерода и органические изоцианаты, содержащие примерно от 12 до 22 атомов углерода. Также можно использовать смеси взаимодействующих проклеивающих агентов. АЯА и ДАК являются наиболее предпочтительными.

Алкенилянтарные ангидриды (АЯА) состоят из ненасыщенных углеводородных цепей, содержащих боковые группы янтарного ангидрида. Их обычно получают по двустадийной методике с использованием альфа-олефина в качестве исходного вещества. Сначала олефин изомеризуют, случайным образом смещая двойную связь из альфа-положения. На второй стадии изомеризованный олефин вводят в реакцию с малеиновым ангидридом и получают конечный АЯА. Типичные олефины, использующиеся для реакции с малеиновым ангидридом, включают алкенилы, циклоалкенилы и арилалкенилы, содержащие от примерно 8 до примерно 22 атомов углерода. Конкретными примерами являются изооктадеценилянтарный ангидрид, н-октадеценилянтарный ангидрид, н-гексадеценилянтарный ангидрид, н-додецилянтарный ангидрид, изододеценилянтарный ангидрид, н-деценилянтарный ангидрид и н-октенилянтарный ангидрид.

Алкенилянтарные ангидриды ("АЯА") раскрыты в патенте US №4040900, который во всей своей полноте включен в настоящее изобретение в качестве ссылки, и описаны в публикации С.Е. Farley and R. В. Wasser in The Sizing of Paper, Second Edition, edited by W. F. Reynolds, Tappi Press, 1989, pages 51-62. Различные алкенилянтарные ангидриды имеются в продаже.

Алкенилянтарные ангидриды, использующиеся изготовителями бумаги, обычно содержат поверхностно-активные вещества для облегчения их эмульгирования в воде. Поверхностно-активные вещества, использующиеся для эмульгирования АЯА, хорошо известны в данной области техники. Подходящие поверхностно-активные вещества включают, но не ограничиваются только ими, фосфатированные этоксилаты, которые могут содержать алкильные, арильные, арилалкильные или алкенильные углеводородные заместители, сульфированные продукты, такие как полученные сульфированием жирных спиртов или ароматических жирных спиртов, этоксилированные алкилфенолы, такие как нонилфеноксиполиэтоксиэтанолы и октилфеноксиполиэтоксиэтанолы, полиэтиленгликоли (ПЭГ), такие как моноолеат ПЭГ 400 и дилаурат ПЭГ 600, этоксилированные фосфаты, диалкилсульфосукцинаты, такие как диоктилсульфосукцинат натрия, полиоксиалкиленалкиловые или полиоксиалкиленалкилариловые простые эфиры или соответствующие сложные моно- или диэфиры и триалкиламины и их соли с кислотами и четвертичные соли, а также гидраты аминов, таких как олеилдиметиламин и стеарилдиметиламин. Поверхностно-активные вещества могут содержаться в гидрофобных соединениях для проклеивания бумаги, применяющихся в настоящем изобретении, в количествах, известных специалистам в данной области техники.

Предпочтительными димерами и мультимерами кетена являются соединения формулы (1), в которой n является целым числом, равным от 0 до примерно 20, R и R″, которые могут быть одинаковыми или разными, обозначают насыщенные или ненасыщенные обладающие линейной или разветвленной цепью алкильные или алкенильные группы, содержащие от 6 до 24 атомов углерода; и R′ обозначает насыщенную или ненасыщенную обладающую линейной или разветвленной цепью алкиленовую группу, содержащую от примерно 2 до примерно 40 атомов углерода.

Димеры кетена, предназначенные для применения в качестве дисперсной фазы в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, обладают структурой, описывающейся формулой (1), в которой n=0 и группы R и R″, которые могут быть одинаковыми или разными, представляют собой углеводородные радикалы. Предпочтительно, если группы R и R″ представляют собой обладающие линейной или разветвленной цепью алкильные или алкенильные группы, содержащие от 6 до 24 атомов углерода, циклоалкильные группы, содержащие не менее 6 атомов углерода, арильные группы, содержащие не менее 6 атомов углерода, арилалкильные группы, содержащие не менее 7 атомов углерода, алкиларильные группы, содержащие не менее 7 атомов углерода, и их смеси. Более предпочтительный димер кетена выбран из группы, включающей (а) димеры октил-, децил-, додецил-, тетрадецил-, гексадецил-, октадецил, эйкозил-, докозил-, тетракозил-, фенил-, бензил, β-нафтил- и циклогексилкетена и (b) димеры кетена, полученные из органических кислот, выбранных из группы, включающей монтановую кислоту, нафтеновую кислоту, 9,10-дециленовую кислоту, 9,10-додециленовую кислоту, пальмитолеиновую кислоту, олеиновую кислоту, рицинолеиновую кислоту, линолевую кислоту, элеостеариновую кислоту, природные смеси жирных кислот, содержащихся в кокосовом масле, масле бабассу, пальмоядровом масле, пальмовом масле, оливковом масле, арахисовом масле, рапсовом масле, говяжем жире, лярде, китовой ворвани, и смеси любых из указанных выше жирных кислот друг с другом. Наиболее предпочтительный димер кетена выбран из группы, включающей димеры октил-, децил-, додецил-, тетрадецил-, гексадецил-, октадецил, эйкозил-, докозил-, тетракозил-, фенил-, бензил, β-нафтил- и циклогексилкетена.

Димеры алкилкетена используют в промышленном масштабе в течение многих лет и их получают димеризацией алкилкетенов, полученных из хлорангидридов обладающих линейной цепью насыщенных кислот; чаще всего использующиеся продукты получают из пальмитиновой и/или стеариновой кислоты. Неразбавленный димер алкилкетена выпускается по названием проклеивающий агент AQUAPEL™ 364 (Hercules Incorporated Wilmington, Delaware).

Предпочтительные мультимеры кетена, предназначенные для применения в качестве дисперсной фазы в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, описываются формулой (2), в которой n является целым числом, равным не менее 1, R и R″, которые могут быть одинаковыми или разными, обозначают насыщенные или ненасыщенные обладающие линейной или разветвленной цепью алкильные или алкенильные группы, содержащие от 6 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 10 до 20 атомов углерода и более предпочтительно от 14 до 16 атомов углерода, и R′ обозначает насыщенную или ненасыщенную обладающую линейной или разветвленной цепью алкиленовую группу, содержащую от 2 до 40 атомов углерода, предпочтительно от 4 до 8 или от 28 до 40 атомов углерода.

Предпочтительные мультимеры кетена описаны в: публикации заявки на Европейский патент №0629741 А1 и в патентах US №№5685815 и 5846663, которые все во всей своей полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Предпочтительными димерами и мультимерами кетена, предназначенными для применения в качестве дисперсной фазы в настоящем изобретении, являются такие, которые не являются твердыми при 25°C (в основном не кристаллическое, полукристаллическое или воскообразное твердое вещество; т.е. при нагревании они являются текучими без скрытой теплоты плавления). Димеры и мультимеры кетена, не являющиеся твердыми при 25°C, раскрыты в патентах US №№5685815, 5846663, 5725731, 5766417 и 5879814, которые все во всей своей полноте включены в настоящее изобретение в качестве ссылки. Димеры кетена, не являющиеся твердыми при 25°C выпускаются под названиями проклеивающие агенты PREQUEL™ и PRECIS™ (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware).

Другими предпочтительными взаимодействующими с целлюлозой проклеивающими агентами, предназначенными для применения в качестве дисперсной фазы в настоящем изобретении, являются смеси димеров или мультимеров кетена с алкенилянтарными ангидридами, описанные в патенте US №5766417, который во всей своей полноте включен в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Невзаимодействующие с целлюлозой проклеивающие агенты включают канифоли, например, усиленную и/или этерифицированную канифоль, воска, жирные кислоты и производные кислот канифоли. Канифоль является предпочтительной. Канифолью, применяющейся в настоящем изобретении, может быть любая модифицированная и немодифицированная канифоль, подходящая для проклеивания бумаги, включая неусиленную канифоль, усиленную канифоль и разбавленную канифоль, а также сложные эфиры канифоли и их смеси.

Канифолью, применяющейся в настоящем изобретении, может быть любая из имеющихся в продаже типов канифоли, такая как экстракционная канифоль, живичная канифоль, талловая канифоль и смеси двух или большего количества из низ в неочищенном или очищенном виде. Талловая канифоль и живичная канифоль являются предпочтительными. Также можно использовать частично гидрированные канифоли и полимеризованные канифоли, а также канифоли, которые обработаны для подавления кристаллизации, например, с помощью термической обработки или по реакции с формальдегидом.

Усиленная канифоль, применимая в настоящем изобретении представляет собой аддукт, полученный по реакции канифоли и кислого соединения, содержащего группу

и ее получают по реакции канифоли и кислого соединения при повышенных температурах, равных от примерно 150°C до примерно 210°C.

Количество использующегося кислого соединения должно быть таким, которое дает усиленную канифоль, содержащую от примерно 1 до примерно 16 мас.% присоединенного кислого соединения в пересчете на массу усиленной канифоли. Методики получения усиленной канифоли хорошо известны специалистам в данной области техники. См., например, методики, раскрытые и описанные в патентах US №№2628918 и 2684300, раскрытия которых включены в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Примеры кислых соединений, которые можно использовать для получения усиленной канифоли, включают альфа-бета-ненасыщенные органические кислоты и имеющиеся их ангидриды, конкретные примеры которых включают фумаровую кислоту, малеиновую кислоту, акриловую кислоту, малеиновый ангидрид, итаконовую кислоту, итаконовый ангидрид, цитраконовую кислоту и цитраконовый ангидрид.

При желании для получения усиленной канифоли можно использовать смеси кислот. Так, например, для получения новых дисперсий, предлагаемых в настоящем изобретении можно использовать смесь аддукта канифоли с акриловой кислотой и аддукта с фумаровой кислотой. Кроме того, можно использовать усиленную канифоль, которая в основном полностью гидрирована после образования аддукта.

В настоящем изобретении также можно использовать различные сложные эфиры канифоли типа, хорошо известного специалистам в данной области техники. Подходящие типичные сложные эфиры канифоли можно получить этерификацией, как это раскрыто в патентах US №№4540635 или 5201944, раскрытия которых включены в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Неусиленную канифоль или усиленную канифоль или сложные эфиры канифоли при желании можно разбавить известными наполнителями, такими как воска (предпочтительно парафиновый воск и микрокристаллический воск); углеводородные смолы, включая полученные из углеводородов нефти, и терпены; и т.п. Это выполняют путем смешивания в расплаве или смешивания в растворе с канифолью или усиленной канифолью наполнителя в количестве, равном от примерно 10% до примерно 100 мас.% в пересчете на массу канифоли или усиленной канифоли.

Также можно использовать смеси усиленной канифоли и неусиленной канифоли; и смеси усиленной канифоли, неусиленной канифоли, сложных эфиров канифоли и наполнителя для канифоли. Смеси усиленной и неусиленной канифоли могут содержать, например, примерно от 25% до 95% усиленной канифоли и примерно от 75% до 5% неусиленной канифоли. Смеси усиленной канифоли, неусиленной канифоли и наполнителя для канифоли могут содержать, например, примерно от 5% до 45% усиленной канифоли, от 0 до 50% канифоли и примерно от 5% до 90% наполнителя для канифоли.

Компонент-канифоль композиций, предлагаемых в настоящем изобретении, может меняться в зависимости от типа и марки проклеиваемой бумаги или картона, использующегося оборудования и того, является ли проклеивание внутренним или поверхностным проклеиванием.

Диспергирующими агентами, использующимися для приготовления композиций для проклеивания, предлагаемых в настоящем изобретении, являются гидрофобно модифицированные поли(аминоамиды). Такие полимеры получают путем модификации содержащих аминогруппы растворимых в воде поли(аминоамидов) содержащими реакционноспособные функциональные группы гидрофобными соединениями, как это раскрыто в заявке на патент US 2010/014746 A1, раскрытие которого включено в настоящее изобретение в качестве ссылки.

Общий состав предпочтительного модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида), использующегося в качестве диспергирующего агента в настоящем изобретении, описывается следующей формулой:

в которой R обладающую линейной или разветвленной цепью алифатическую или олефиновую группу, содержащую до 22 атомов углерода и до 4 двойных связей, предпочтительно 8-12; р обозначает случайным образом распределенные поли(аминоамидные) фрагменты, которые модифицированы алкилглицидиловым эфиром; m обозначает случайным образом распределенный немодифицированный поли(аминоамид); р и m являются целыми числами, находящимися в диапазоне от 10 до 1000, более предпочтительно 20-500, наиболее предпочтительно 80-100. Отношение р/m находится в диапазоне от 0,01 до 10, предпочтительно от 0,05 до 0,25, наиболее предпочтительно от 0,08 до 0,2.

Для сшивки модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида) с целью получения материалов, обладающих более значительными молекулярными массами, в настоящем изобретении можно использовать любой двухфункциональный или полифункциональный сшивающий реагент. Примерами этих двухфункциональных или полифункциональных сшивающих реагентов являются: эпигалогенгидрин, эпихлоргидрин, алкилдиэпоксид, 1,3-бутадиен, полиэпоксид, алкилдиглицидиловый эфир, триглицидиловый эфир триметилолпропана, диглицидиловый эфир неопентилгликоля, диглицидил-1,2-циклогексанкарбоксилат, дигалогеналкан, дихлорметан, дихлорэтан, 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, алкилдиизоцианат, полиизоцианат, полимеры на основе малеинового ангидрида, трис(2,3-эпоксипропил)изоцианурат, диглицидиловый эфир 1,4-бутандиола, триглицидиловый эфир глицерина, диглицидиловый эфир полиэтиленгликоля, диальдегиды, этиленгликольдиакрилат, метиленбисакриламид, 1,4-бутандиолдиакрилат, бисфенолдиакрилат, полиэтиленгликольдиакрилат, гександиолдиакрилат, 1,10-декандиолдиакрилат, дициклопентилакрилат, дициклопентилметакрилат, полиэтоксиметакрилатметакрилат, фенилтиоэтилакрилат, полифункциональный акриламид, полифункциональные акрилаты, полифункциональные метакрилаты, полифункциональные малеаты, галогенид металла, хлорид алюминия, бромид алюминия, трихлорид индия, трихлорид галлия, пентахлорид тантала, тетрахлорид титана, трифторид бора, трифторид бора эфират, трихлорид бора и хлорид циркония.

Композиции для проклеивания, предлагаемые в настоящем изобретении, можно приготовить с использованием водной фазы, включающей гидрофобно модифицированный поли(аминоамид). Разбавление гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) до подходящей концентрации и необязательно установление стабильного значения рН, равного ниже примерно рН 4,0 или, предпочтительно, рН ниже 3,5 и более предпочтительно рН, равного от 3,0 до 2,0. Установление оптимального значения рН можно провести с помощью неорганических или органических кислот. Установление значения рН можно провести для неразбавленного полимера до разбавления или в водной фазе.

В одном варианте осуществления композиции для проклеивания, предлагаемые в настоящем изобретении, готовят с использованием водной фазы, включающей модифицированный алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамид). Водную фазу готовят путем разбавления модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида) до подходящей концентрации и установления стабильного значения рН, равного ниже примерно рН 4,0. Значение рН, равное ниже 3,5 является предпочтительным, и наиболее предпочтительным является значение рН, равное от 3,0 до 2,0. Установление оптимального значения рН можно провести с помощью неорганических или органических кислот. Установление значения рН можно провести для неразбавленного полимера до разбавления или в водной фазе.

Подходящей концентрацией гидрофобно модифицированных поли(аминоамидов), предпочтительно модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида), является минимальная, необходимая для получения стабильной эмульсии, но она может включать дополнительную смолу для обеспечения желательных рабочих характеристик бумагоделательной машины. Концентрация активных гидрофобно модифицированных поли(аминоамидов), предпочтительно модифицированного алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамида), может равняться от 0,5 до 50% в пересчете на гидрофобный проклеивающий агент (в пересчете на массу в сухом состоянии). Предпочтительный диапазон составляет от 1 до 20%. Наиболее предпочтительный диапазон составляет от 2 до 10% в пересчете на гидрофобный проклеивающий агент.

Водная фаза может включать другие добавки, обычные для проклеивающей эмульсии, такие как квасцы, противовспениватели, биоциды и другие консерванты, добавляемые в количествах и по методикам, известным специалистам в данной области техники.

Водную фазу объединяют с гидрофобным проклеивающим агентом для бумаги с образованием крупнодисперсной эмульсии типа масло-в-воде, называющейся премиксом. Затем на премикс воздействуют достаточным сдвиговым усилием и получают достаточно стабильную эмульсию типа масло-вводе. Достаточное сдвиговое усилие создают с помощью гомогенизатора, хотя диспергирующий агент, предлагаемый в настоящем изобретении, позволяет использовать менее сложное оборудование, такое как смеситель Waring. В промышленном масштабе пропускание нестабильной водной смеси через гомогенизатор при давлении, равном от примерно 100 фунт-сила/дюйм² избыточное (7 кг/см²) до примерно 8000 фунт-сила/дюйм² избыточное (560 кг/см²), предпочтительно от примерно 2000 фунт-сила/дюйм² избыточное (140 кг/см²) до примерно 3000 фунт-сила/дюйм² избыточное (210 кг/см²) дает достаточно стабильную эмульсию.

Содержание гидрофобного проклеивающего агента для бумаги и гидрофобно модифицированного поли(аминоамида) в водных дисперсиях, предлагаемых в настоящем изобретении, зависит, в частности, от конкретного использующегося проклеивающего агента, конкретных гидрофобно модифицированных поли(аминоамидов) и назначения. Предпочтительно, если содержание гидрофобного проклеивающего агента равно от примерно 1 до примерно 60% и более предпочтительно от примерно 5 до примерно 50% (в пересчете на массу в сухом состоянии).

Образование дисперсии гидрофобного проклеивающего агента для бумаги необходимо проводить в жидком состоянии. Если гидрофобный проклеивающий агент для бумаги не является жидким при температуре окружающей среды, то перевести в жидкое состояние можно путем проводимого в способе нагревания до температур, превышающих температуру плавления гидрофобного проклеивающего агента для бумаги. Если температура плавления гидрофобного проклеивающего агента для бумаги выше температуры кипения воды, то способ можно осуществлять под давлением, чтобы можно было нагревать до температуры выше 100°C. Это необходимо, например, для приготовления дисперсий усиленной канифоли. Перевести в жидкое состояние также можно путем растворения гидрофобного проклеивающего агента для бумаги в растворителе. После гомогенизации растворитель нужно удалить. Такие способы известны в данной области техники и описаны, например, в патенте US №5846308.

Другие добавки, такие как, но не ограничиваясь только ими, противовспениватели, биоциды и другие консерванты и квасцы, можно добавить к стабильной дисперсии, предлагаемой в настоящем изобретении, в количествах и по методикам, известным специалистам в данной области техники.

Конечным продуктом является дисперсия гидрофобного проклеивающего агента для бумаги, стабилизированная гидрофобно модифицированным поли(аминоамидом), предпочтительно модифицированным алкилглицидиловым эфиром поли(аминоамидом). Значение сдвигового усилия, использующегося для получения конечного продукта, влияет на размер частиц, образующих дисперсную фазу. Однако можно создать относительно мелкие частицы; дисперсии со средним размером частиц, равным примерно 0,3 мкм, являются типичными. Продукт обладает относительно низкой вязкостью, <50 сП, при хорошей физической стабильности. Продукт стабилен при воздействии сдвигового усилия, о чем свидетельствуют данные исследования стабильности с помощью лабораторного насоса. Значение рН конечной эмульсии должно быть ниже примерно рН 3.

Эмульсии, предлагаемые в настоящем изобретении, являются физически стабильными. Для задач настоящего патента дисперсия считается физически стабильной, если вязкость не превышает примерно 400 сП после 4 недель хранения при 32°C. Дисперсии димера кетена, предлагаемые в настоящем изобретении, также являются химически стабильными. Дисперсия считается химически стабильной, если по данным анализа потери составляют не более примерно 10% после 4 недель хранения при 32°C. Анализа исходит из количества димера кетена, содержащегося в начальной композиции эмульсии. Димер кетена с течением времени может взаимодействовать с водой с образованием того, что обычно называют дикетоном, что приводит к потерям. Дикетон не является эффективным проклеивающим агентом, так что эти потери желательно свести к минимуму.

Примеры дикетонов включают 16-гентриаконтанон, дипентадецилкетон, пальмитон, пентадецилкетон, 18-пентатриаконтанон, ди-н-гептадецилкетон, дигептадецилкетон, гептадецилкетон, стеарон и их смеси.

Композиции для проклеивания, приготовленные в настоящем изобретении, можно использовать для внутреннего проклеивания, при котором композиции для проклеивания добавляют к волокнистой суспензии на мокром этапе изготовления бумаги, или поверхностного проклеивания, при котором композиции для проклеивания вводят в пресс для проклеивания или аппарат для нанесения покрытия. Настоящее изобретение также можно использовать на одном или обоих этапах двухэтапной системы для проклеивания. Например, одну часть можно смешать внутренним образом с древесной массой и вторую часть внести в пресс для проклеивания, что является обычной практикой при изготовлении бумаги.

Количество композиции для проклеивания, предлагаемой в настоящем изобретении, добавленной к массе или нанесенной для поверхностного проклеивания составляет примерно от 0,005 до 5 мас.% активного гидрофобного проклеивающего агента в пересчете на содержание сухого вещества в массе, т.е. волокон и необязательного наполнителя, и предпочтительно от 0,01 до 1 мас.%. Доза в основном зависит от качества волокнистой массы или проклеиваемой бумаги, использующегося соединения для проклеивания и желательной степени проклеивания.

Композиции для проклеивания, приготовленные в настоящем изобретении, в некоторых системах изготовления бумаги являются более эффективными, чем обычные проклеивающие агенты, такие как стабилизированные катионогенным крахмалом. Полагают, что более значительный положительный заряд и обычно меньший размер частиц улучшают удерживание и распределение активного гидрофобного проклеивающего агента в бумаге или картоне. Эти улучшения приводят к большей эффективности проклеивания, уменьшению количества активного гидрофобного проклеивающего агента, требующегося для обеспечения любой заданной степени проклеивания. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения количество активного гидрофобного проклеивающего агента можно уменьшить не менее, чем на 25% или более по сравнению со случаем использования проклеивающего агента, стабилизированного обычным крахмалом или катионогенным крахмалом. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения количество активного гидрофобного проклеивающего агента можно уменьшить не менее, чем на 30% или более.

Химикаты, обычно добавляющиеся к массе при изготовлении бумаги или картона, такие как технологические добавки (например, средства для удерживания, средства для обезвоживания, добавки для удаления загря