造纸方法以及组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及了一种造纸方法，包括以下步骤：(a)提供纸浆；以及(b)向该纸浆中添加至少第一水性液和第二水性液，得到纸料；（c）使步骤（b）中得到纸料成形而得到湿纸幅；（d）对步骤（c）中得到的湿纸幅进行压榨脱水，得到湿纸页；以及（e）将步骤（e）中得到的湿纸页干燥，得到纸页。相应地，本发明还提供了一种造纸助剂组合物。
【专利说明】造纸方法以及组合物
【技术领域】
[0001] 本发明涉及造纸工艺领域，特别是可用于增强纸张临时湿强的造纸方法以及相关 的组合物。
【背景技术】
[0002] 造纸化学助剂在造纸工业的可持续发展中起到重要的作用，因而受到了广泛的关 注。造纸化学助剂又可以分为过程助剂和功能助剂，增强剂就是功能助剂中的一种，包括干 强剂、湿强剂和临时湿强剂等。
[0003] 乙二醒化的聚丙烯酰胺类（glyoxylated polyacrylamides, GPAMs)聚合物是一 种常用的临时湿强剂，同时也是一种常用的干强剂（参见例如US3556932A、US4605702A、 US5674362A、US6245874B1、W00011046A1、US7641766B2 以及 US7901543B2)。
[0004] GPAMs主要是以聚合物溶液的形式提供。一般而言，GPAMs在聚合物溶液中的固含 量相同的情况下，其分子量越大，能够提供的临时湿强增强效果就越好。然而，分子量大会 导致GPAMs更容易凝胶化，从而缩短聚合物溶液的保存期限，而保存期限短会阻碍这些聚 合物溶液在造纸工业中的实际应用。为了保证聚合物溶液具有合适的保存期限，通常需要 (1)减少GPAMs在聚合物溶液中的固含量、或者⑵减小GPAMs的分子量。对于（1)，出于 方便生产、运输等目的，所述聚合物溶液中的GPAMs的固含量要求相对固定，一般在8?20 重量％ ;对于（2)，与大分子量的GPAMs相比，为了达到等同的临时湿强增强效果，需要在纸 浆中添加更多量的小分子量的GPAMs，这显然是不经济的。特别是重均分子量为100, 000? 300, 000道尔顿的GPAMs，由于其不能提供令人满意的增强效果，在工业上基本没有应用， 虽然其具有较长的保质期。
[0005] 因此，如何在不增加 GPAMs的使用量的前提下，使其具有更好的临时湿强增强效 果，是一个需要解决的问题。
[0006] 另一方面，两性聚丙烯酰胺聚合物是一种常用的干强剂（参见例如JP1049839B)， 但已知其基本上不具有增加临时湿强的作用。
[0007] W09806898A1公开了一种造纸方法，该造纸方法中向纸浆中添加选自阳离子淀粉 和阳离子性湿强树脂中的阳离子性聚合物、以及两性的聚丙烯酰胺类聚合物来增加纸的干 强，其中，作为所述阳离子性湿强树脂可以使用GPAM。此外，US6294645B1公开了一种用于 纸张的干强系统，其包含PAE、两性的PAM以及湿强树脂，其中，作为所述湿强树脂可以使用 GPAM。但上述现有技术文献均未公开也未暗示将GPAM与两性的PAM组合使用具有提高临 时湿强的效果，更未公开也未暗示所述GPAM与两性的PAM的分子量、比例的选择对这种提 高临时湿强的效果的影响。
【发明内容】
[0008] 本发明的发明人为解决上述问题进行了深入的研究，基于下述发现从而完成了本 发明：通过将具有特定分子量的两性聚丙烯酰胺类增强剂与具有特定分子量的二醛改性聚 丙烯酰胺类增强剂以特定比例组合使用，可以显著地提高二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的 临时湿强增强效果；特别是本发明人还发现对于重均分子量为100, 〇〇〇?300, OOO道尔 顿的二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂，虽然其单独使用不能提供令人满意的临时湿强增强效 果，而在工业上基本没有应用，但通过与特定分子量的两性聚丙烯酰胺类增强剂组合使用， 其临时湿强增强效果提高到工业上可以接受的水平，这使得其长保质期的优势能够在工业 上发挥。
[0009] 即，本发明提供一种造纸方法，包括以下步骤：
[0010] (a)提供纸浆；
[0011] (b)向该纸浆中添加至少第一水性液和第二水性液，得到纸料；
[0012] (C)使步骤（b)中得到纸料成形而得到湿纸幅（wet paper web);
[0013] (d)对步骤（c)中得到的湿纸幅（wet paper web)进行压榨脱水，得到湿纸页（wet paper sheet);以及
[0014] (e)将步骤（e)中得到的湿纸页干燥，得到纸页（paper sheet);
[0015] 其中，
[0016] 所述第一水性液包含一种或多种二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水， 所述第二水性液包含一种或多种两性的聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水；
[0017] 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 000?2, 000, 000 ;
[0018] 所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 000?10, 000, 000道尔 顿；
[0019] 并且
[0020] 步骤（b)中添加的所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂与所述两性的聚丙烯酰胺 类增强剂的重量比为25:75?75:25。
[0021] 本发明还提供一种造纸助剂组合物，其包含一种或多种阳离子性的或阴离子性的 或两性的二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂、一种或多种两性的聚丙烯酰胺类增强剂和作为介 质的水；其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?2, 000, 000 道尔顿；所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道尔顿； 并且，所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂与所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重量比为 25:75 ?75:25。
【具体实施方式】
[0022] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的 技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是 全部的实施例。
[0023] 本发明首先提供了一种造纸的方法，包括以下步骤：
[0024] (a)提供纸浆；以及
[0025] (b)向该纸浆中添加至少第一水性液和第二水性液，得到纸料；
[0026] (c)使步骤（b)中得到纸料成形而得到湿纸幅（wet paper web);
[0027] (d)对步骤（c)中得到的湿纸幅（wet paper web)进行压榨脱水,得到湿纸页（wet paper sheet);以及
[0028] (e)将步骤（e)中得到的湿纸页干燥，得到纸页（paper sheet)。
[0029] 在本说明书中，"造纸的方法"指的是从纸浆制造纸制品的方法，主要包括形成含 水的纤维质造纸配料、将配料滤水形成纸张和将纸张干燥。
[0030] 在本说明书中，"纸浆"是指制浆过程得到的产物。制楽是指利用化学方法或机械 方法或两者结合的方法使植物纤维原料离解，形成本色纸浆（未漂浆）或进一步形成漂白 纸浆的生产过程。纸浆可以是任何一种已知的纸浆，包括但不限于，机械纸浆，化学纸浆，化 学机械纸浆，回收废纸浆等，例如是包含再生纤维的纸浆。
[0031] 在本说明书中，纸浆经过打浆和调料后制成可以供抄纸使用的纤维悬浮液，称为 "纸料"，以区别于未打浆和未添加填料的浆料。
[0032] 在本说明书中，"湿纸页（wet paper sheet) "是指：纸料依次经过流楽箱、成形部 及压榨部被成形和部分脱水，而得到的制品，湿纸页的干度可以在35%?50%。为了进行区 另IJ，将从成形部出来、但尚未经压榨部压榨脱水的制品称为"湿纸幅（wet paper web) "，湿 纸幅的干度可以在15%?25%。
[0033] 在本说明书中，"纸页（paper sheet) "是指：湿纸页经过干燥部被干燥，而得到的 制品，纸页的干度可以在92%?97%。
[0034] 本发明的造纸方法可以通过下述工序来进行，但不限于此，本发明的造纸方法也 可以按照本【技术领域】已知的其他造纸工序进行。
[0035] 在造纸过程中，由纸料制备系统提供的纸料一般要经过供浆系统（进行纸料上网 前的处理）、流浆箱和成形部、压榨部、干燥部等。
[0036] 1.纸料上网前的处理，包括
[0037] (1)准备纸料：纸浆可以制成纸料，纸料的准备包括打浆和调料（胶料、填料、色料 及助剂等添加剂的加入）。纸浆首先要经过打浆，对纸浆的纤维进行必要的切短、润胀和细 纤维化等处理，从而使纸取得纸种所要求的物理性质和机械强度性能，并能满足抄纸机的 要求。为了使纸页能用于书写和抗液体的浸渍，改善纸的颜色、白度和色调，增加纸的不透 明度，改善纸的印刷性能等，浆料可以进行施胶、加填料和染色，还可以加入各种化学助剂， 来赋予纸张某些特殊的性能（例如提高干强度、湿强度、消除气泡）。例如所述第一水性液 和第二水性液可以在该过程中加入。
[0038] (2)将纸料提供给供浆系统：纸料进入供浆系统进行贮存、筛选、净化、除渣、除 沙、脱气等处理，排出纸料中混入的金属、非金属杂质、纤维束、浆团和空气等，以避免影响 成品纸的质量及给造纸生产过程带来困难。浆料经配浆、稀释、调浓、计量、消除压力脉冲后 进入流浆箱上网抄纸。
[0039] 2.纸的抄造，包括
[0040] ⑴浆流送：纸料经过流浆箱被送至成形部（网部）。流浆箱能使纤维均匀分散， 又能使浆料平稳上网。可以在浆流送过程中加入纸张干强助剂、纸张湿强助剂等造纸添加 齐IJ，例如所述第一水性液和第二水性液可以在浆流送过程中加入。
[0041] (2)成形：在成形部中，流浆箱输送的纸料通过在网上滤水而形成湿纸幅（wet paper web),成形部又称网部。湿纸幅的干度可以在15%?25%。所述步骤（c)优选通过该 步骤进行。
[0042] (3)压榨脱水：在压榨部中，来自成形部的湿纸幅经过机械压榨，形成湿纸页（wet paper sheet)。湿纸页的干度可以在35%?50%。所述步骤（d)优选通过该步骤进行。 [0043] (4)干燥：在干燥部中，来自压榨部的湿纸页利用烘缸蒸发水分，形成纸页（paper sheet)。纸页的干度可以在92%?97%。所述步骤（e)优选通过该步骤进行。
[0044] 此外，根据需要还可以对纸页进行压光、卷取和切纸、选纸或复卷、打包等整理工 序，使之成为平板或卷筒状的成品纸。此外，为了提高纸页的质量，在干燥部还可以进行表 面施胶、涂布和在线软压光或机外超级压光。
[0045] 关于造纸的一般技术，可以参考例如《纸浆造纸技术基础》（祝光主编，哈尔滨工业 大学出版社，2008年2月第1版）、《制浆造纸概论》（刘忠主编，中国轻工业出版社，2007年 1月第1版）。
[0046] 第一水性液
[0047] 在本说明书中，第一水性液包含作为活性成分的一种或多种阳离子性的或阴离子 性的或两性的二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水。
[0048] 在本说明书中，二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂是指一种常用的造纸功能助剂，其 通过用二元醛对聚丙烯酰胺类基础聚合物进行改性而得到。所述二醛改性聚丙烯酰胺类增 强剂通常可以用作干强剂，其中的一些也可用来赋予纸张湿强和脱水能力。
[0049] 所述聚丙烯酰胺类基础聚合物可以是阳离子性的或阴离子性的或两性的。相应 地，所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂也可以是阳离子性的或阴离子性的或两性的。阳离 子性的聚丙烯酰胺类基础聚合物是一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阳离子单体 的共聚物（参见例如US7641766B2，US7901543B2);阴离子性的聚丙烯酰胺类基础聚合物是 一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阴离子单体的共聚物（参见例如W00011046A1); 两性的聚丙烯酰胺类基础聚合物一种或多种丙烯酰胺类单体、一种或多种阳离子单体、以 及一种或多种阴离子单体的共聚物（参见例如W00011046A1)。
[0050] "丙烯酰胺类单体"指的是下式的单体：
[0051]
【权利要求】
1. 一种造纸方法，包括以下步骤： (a) 提供纸浆； (b) 向该纸浆中添加至少第一水性液和第二水性液，得到纸料； (c) 使步骤（b)中得到纸料成形而得到湿纸幅； (d) 对步骤（c)中得到的湿纸幅进行压榨脱水，得到湿纸页；以及 (e) 将步骤（e)中得到的湿纸页干燥，得到纸页； 其中， 所述第一水性液包含一种或多种二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水，所述 第二水性液包含一种或多种两性的聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水； 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?2, 000, 000道尔顿； 所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道尔顿； 并且 步骤（b)中添加的所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂与所述两性的聚丙烯酰胺类增 强剂的重量比为25:75?75:25。
2. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂是阳离子性的二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂，其是 一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阳离子单体的共聚物，并且经二元醛改性。
3. 根据权利要求2所述的造纸方法，其中，所述二元醛是乙二醛。
4. 根据权利要求2所述的造纸方法，其中，所述阳离子单体是二烯丙基二甲基氯化铵。
5. 根据权利要求2所述的造纸方法，其中，所述丙烯酰胺类单体是丙烯酰胺。
6. 根据权利要求1或2所述的造纸方法，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的重 均分子量为100, 〇〇〇?300, 000道尔顿。
7. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中， 所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂是一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阳离子 单体和一种或多种阴离子单体的共聚物。
8. 根据权利要求7所述的造纸方法，其中，所述阳离子单体是选自二烯丙基二甲基 氯化铵、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯 酸-2-(二甲氨基）乙酯中的一种或两种以上。
9. 根据权利要求7所述的造纸方法，其中，所述阴离子单体是选自丙烯酸、衣康酸和它 们的盐中的一种或两种以上。
10. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中，所述第二水性液中可用作交联剂的醛的含 量基本上为0。
11. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中，在步骤（b)中，第一水性液和第二水性液的 添加以任何顺序进行或同时进行，或者先将第一水性液与第二水性液混合后再加入到所述 纸浆中。
12. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中，步骤（b)中添加的所述第一水性液和所述 第二水性液的总量为0. 01?50kg/吨干纤维，以所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂和所述 两性聚丙烯酰胺类增强剂的总量对纸浆中干纤维的重量比计。
13. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中，所述第一水性液中所述二醛改性聚丙烯酰 胺类增强剂的固含量为0. 01?50重量％。
14. 根据权利要求1所述的造纸方法，其中，所述第二水性液中所述两性的聚丙烯酰胺 类增强剂的固含量为〇. 01?50重量％。
15. -种造纸助剂组合物，其包含一种或多种阳离子性的或阴离子性的或两性的二醛 改性聚丙烯酰胺类增强剂、一种或多种两性的聚丙烯酰胺类增强剂和作为介质的水；其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?2, 000, 000道尔顿； 所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?10, 〇〇〇, 〇〇〇道尔顿； 并且 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂与所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂的重量比为 25:75 ?75:25。
16. 根据权利要求15所述的造纸助剂组合物，其中， 所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂是阳离子性的二醛改性聚丙烯酰胺类增强剂，其是 一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阳离子单体的共聚物，并且经二元醛改性。
17. 根据权利要求16所述的造纸助剂组合物，其中，所述二元醛是乙二醛。
18. 根据权利要求16所述的造纸助剂组合物，其中，所述阳离子单体是二烯丙基二甲 基氯化铵。
19. 根据权利要求16所述的造纸助剂组合物，其中，所述丙烯酰胺类单体是丙烯酰胺。
20. 根据权利要求15或16所述的造纸助剂组合物，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺类 增强剂的重均分子量为100, 〇〇〇?300, 000道尔顿。
21. 根据权利要求15所述的造纸助剂组合物，其中， 所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂是一种或多种丙烯酰胺类单体与一种或多种阳离子 单体和一种或多种阴离子单体的共聚物。
22. 根据权利要求21所述的造纸助剂组合物，其中，所述阳离子单体是选自二烯丙基 二甲基氯化铵、N-(3-二甲氨基丙基）甲基丙烯酰胺、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙 烯酸-2-(二甲氨基）乙酯中的一种或两种以上。
23. 根据权利要求21所述的造纸助剂组合物，其中，所述阴离子单体是选自丙烯酸、衣 康酸和它们的盐中的一种或两种以上。
24. 根据权利要求21所述的造纸助剂组合物，其中，所述造纸助剂组合物中可用作交 联剂的醛的含量基本上为0。
25. 根据权利要求15所述的造纸助剂组合物，其中，所述二醛改性聚丙烯酰胺类增强 剂和所述两性的聚丙烯酰胺类增强剂在所述造纸助剂组合物中的总固含量为〇. 01?60重 量％。
【文档编号】D21H27/00GK104452463SQ201310413052
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2013年9月12日 优先权日:2013年9月12日
【发明者】朱博, 张猛, 李君 , 徐娜, 赵玉林 申请人:艺康美国股份有限公司