用于使纤维素基底疏水化的方法与流程

用于使纤维素基底疏水化的方法，所述基底包括第一侧和背向第一侧的第二侧。

背景技术：

在一些领域中需要提高具有纤维素基底的材料的疏水性，例如在纺织工业以及纸-和纸板工业中。

通常使用施胶剂处理纸-和纸板以增强某些性质，尤其是提高对水和其他液体向纸或纸板中的渗透的耐受性。存在两类施胶：内部和表面施胶。在内部施胶中，在湿部端将化学试剂加入纸浆，例如asa或akd。常见的表面施胶剂包括例如淀粉或丙烯酸类共聚物。

us4,107,426公开了用于向纤维素基底的表面赋予斥水性质的方法。所述方法包括使所述表面暴露于基本上由脂肪酸氯化物组成的气相的步骤。

该方法的缺点在于主要是基底的表面而不是基底的内部变为疏水性。这造成边缘吸湿(边缘芯吸，edgewicking)的问题，即液体渗透进入基底的边缘。

本发明的目标为提供增强对纤维基底的边缘吸湿的耐受性的方法。

技术实现要素：

本发明方法包括以下步骤：

-将纤维素基底干燥至高于80％、优选高于85％的干含量。

-将汽化的脂肪酸卤化物加至所述纤维素基底的第一侧，且，同时进行

-在纤维素基底的第二侧处真空抽吸，使得汽化的脂肪酸以通过基底的预定的方向穿透所述纤维素基底。

附图说明

下面，将参照幅图进一步描述本发明，其中：

图1示出本发明第一实施方式的示意图。

图2示出本发明第二实施方式的示意图。

纤维素基底1包括第一侧和第二侧，其中所述第二侧面向背离所述第一侧。所述纤维素基底(例如纸-或纸板幅材1)在干燥步骤中干燥。通过适合干燥纤维素基底的任意常规干燥方法进行干燥。纸-或纸板幅材的纤维素基底可例如通过干燥筒干燥。干燥步骤之后，纤维素基底1具有高于80％，优选高于85％和最优选高于90％的干含量。干含量越高，随后的疏水化的结果越好。

纤维素基底1可随后被加热。优选通过ir加热进行加热。

随后将经干燥的和加热的基底的第一侧用汽化的脂肪酸卤化物在气相中处理以疏水化基底，使得所述基底变为疏水化的。为了增强气体通过基底的渗透，在所述基底的疏水化期间同时对所述基底的第二侧进行真空抽吸使得气体以预定的方向运输通过所述基底。这增强了所述基底的疏水化使得所述基底对平面内(in-plane)边缘渗透更有耐受性。

所述脂肪酸卤化物可是可被汽化的任意卤化物，然而棕榈酰氯，c16在测试中表现为特别合适的。与其中得到仅仅百分之几的共价结合的传统akd施胶(其导致低的滞留，由此造成例如迁移问题、污渍和机器停止等)相比，在测试期间已经获得了90％的共价度(covalentdegree)。

与真空抽吸组合的气相反应的另一个优点是，其是非常有位置特异性的并且仅在气体可进入(access)基底时实现疏水性。所述试剂会与可用的羟基基团反应形成作为副产物的hcl气体。所述试剂对水也是具有高度反应性的且所述反应需要干燥的基底。尽管如此，总会有一些水存在，于是相应的反应性较低的脂肪酸也会作为未结合的分子形成。因此难以得到100％的共价度。使用气相反应的其他优点在于该反应较快且需要较少量的化学试剂。

为了在更大规模进行该共价改性，提出了如图1和图2中分别所示的两个不同的方案。

图1公开了根据本发明的第一实施方式，其中经干燥的且已经经过加热的纤维素基底1(以纸-或纸板1的形式)由来自ir加热箱2的ir加热进一步加热和干燥。在单独的加压罐3中，对液体脂肪酸卤化物加热以使得液体汽化成气相。随后经由管4将气体输送至气体扩散装置5，所述气体扩散装置5将脂肪酸卤化物气体喷洒在纤维素基底的第一侧1上。基底的第二侧同时与具有孔(图中未示出)的旋转真空筒6接触，所述旋转真空筒6以预定的方向将气体抽吸通过纤维素基底1。由此，纤维素基底1在基底的整个厚度上将被疏水化。此外，hcl副产物和可能未反应的棕榈酰氯和/或未结合的c16可被去除和收集用于处理。

图2公开了根据本发明的第二实施方式，其中将液态的脂肪酸卤化物从罐7经由管8输送至气体扩散装置9，10。所述气体扩散装置9，10包括具有窄间隙(gap)10的固定管道9。纸-或纸板形态的纤维素基底1在间隙10上运输。管道9包括加热脂肪酸卤化物液体的加热装置使得液体蒸发成气相。间隙10容许气体穿过并且处理纤维素基底的第一侧1。布置使得以预定的方向通过纤维素基底1抽吸气体的真空箱11在基底的第二侧和间隙之上。由此，纤维素基底1在基底的完整的厚度上被疏水化。此外，hcl副产物和可能的未反应的棕榈酰氯和/或未结合的c16可被去除和收集用于处理。

据信加热步骤会使得随后的疏水化气体更好的穿过基底。然而，实验已经表明未经热处理的纤维素基底得到了非常好的结果。即所述方法可在不加热纤维素基底的情况下应用于干燥的纤维素基底。因此，可从本发明的方法排除加热步骤并且仍得到非常好的结果。

在实验中，我们已经使用了疏水性接触角作为衡量纤维素基底被所述方法疏水化程度的标准。未经处理的纤维素基底在处理前具有40°的接触角，并且在本发明方法处理之后基底的第一侧和第二侧这两侧的接触角为130°。大于90°(高接触角)的接触角一般意味着不利于表面的湿润，因此流体会使得与表面的接触最小化并且形成紧凑的液滴。

在前文中，已经给予两个具体的实施方式描述了本发明。然而应理解其他实施方式和变体在以下权利要求中的范围内是可能的。

另外，可将图1和2中的不同方案组合。图1中的真空缸6可被图2中的真空箱替代。图1中的气体扩散装置5可被图2中的气体扩散装置9，10替代。图2中的真空箱可被图1中的真空缸替代。图2中的气体扩散装置9，10可被图1中的气体扩散装置5替代。

此外，所述领域技术人员意识到用于加热纤维素基底的ir加热箱可被其他合适的加热装置，例如热辊筒、微波或类似的装置替代。

另外，所述方法对纸-或纸板是特别有效的，然而也可用于其他纤维素基底比如由纤维素纤维制得的纺织品。

最后，图1和2中的气体扩散装置只是如何实施气体扩散的示例。所属领域技术人员意识到可使用其他未示出的在基底的第一侧上扩散脂肪酸的其他实施方式。

技术特征：

技术总结
用于使纤维素基底(1)疏水化的方法，所述纤维素基底(1)包括第一侧和面向背离所述第一侧的第二侧。所述方法包括如下步骤：将纤维素基底(1)干燥至高于80％、优选高于85％的干含量，将汽化的脂肪酸卤化物加至纤维素基底的第一侧，和，同时在纤维素基底的第二侧进行真空抽吸，使得汽化的脂肪酸以通过基底的预定的方向穿透纤维素基底(1)。

技术研发人员：A.卡尔森;R.巴登利德;S.林德伯格;S.汉森
受保护的技术使用者：斯道拉恩索公司
技术研发日：2016.06.28
技术公布日：2018.02.16