用于改进剥离剂的效率的具有浊点的添加剂的制作方法
【专利说明】用于改进剥离剂的效率的具有浊点的添加剂
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2013年1月4日提交的美国临时专利申请号61/748, 781的权益， 其披露内容通过引用以其全文结合于此。 发明领域
[0003] 本披露广泛地涉及造纸以及起皱粘合剂和剥离剂组合物的用途并且尤其涉及适 合于制备纸巾、餐巾、擦面纸、以及卫生纸的等级的纸的制造。
[0004] 发明背景
[0005] 纸的制造通常通过以下方式进行：在包含多种添加剂的水中生产纤维素纤维的浆 料并且随后去除大部分水以形成薄纸幅。纸的结构完整性在很大程度上由纸幅中纤维素纤 维的机械缠结以及纤维之间的氢键产生。
[0006] 在纸旨在用作薄纸和纸巾产品（如擦面纸、卫生纸、纸巾、餐巾等）的情况下，由造 纸工艺产生的结构完整性水平与消费者接受此类产品所必需的感知柔软程度有些矛盾。增 加薄纸和纸巾产品的感知柔软度的最常见方法是通过在机器方向上对纸进行机械压实使 纸"起皱"。起皱作用赋予片材（sheet)精细的波状纹理，增加了片材的蓬松性（bulk)，并 且产生改进的柔软度和吸收性，以及提供了在物理特性（如拉伸）上的其他变化，特别是在 机器方向上测量时。
[0007] 通常，起皱通过以下方式实现：通过将潮湿的纤维素纸幅施加于已经喷涂了通常 呈水溶液、乳液或分散体形式的粘合剂组合物和常常一种或多种剥离剂或组合物的旋转热 鼓式干燥器（通常称为杨克式干燥器（Yankee dryer))的表面上，将该纸幅固定在该干燥 器上。该杨克式干燥器的表面连续不断地使用粘合剂/剥离剂组合物进行喷雾，并且随后 且连续不断地施加纤维素幅，并且该纸由在该纸的暴露侧上紧密接触的热空气以及从该鼓 中的热传导迅速地干燥。总体上认为在纸干燥时，在这些纤维与幅片（flat)之间形成氢键 并且产生了致密的纸幅形态。然后，借助柔性刀片（被称为刮刀、起皱刀片、或简单地起皱 器（cr印er))将纸幅在它自身上向后刮并且离开杨克式干燥器。这种起皱工艺引起相当大 量的纤维间结合断开，改变了纸幅的物理化学特征，并且增加了所得的薄纸和纸巾产品的 感知柔软度。
[0008] 获得良好的起皱品质的技术依赖于获得并且维持纸幅与杨克式干燥器之间适当 的粘合水平。不足的粘合可以引起不良起皱或不存在起皱或由于慢的干燥要求较低的操作 速度，然而过量粘合可能导致不良的片材品质或导致片材断开，从而妨碍稳定操作。不充分 粘合到杨克式干燥器的纸幅可以影响当纸幅在起皱刀片与卷绕机（在其上形成纸卷）之间 运行时对纸幅的控制，在形成均一的纸卷上造成问题。例如，起皱器与辊之间的松散片材可 以引起卷起的纸的褶皱、折叠或片材等的边缘摆动，不利地影响薄纸和纸巾制造的后续操 作。因此，相当大的努力围绕调整在纸福的粘合与可脱离性（releasability)之间的平衡， 并且将这些平衡的因素与在控制起皱的起皱刀片、叶片角度、以及其他常规的参数下的纸 福干燥度的适当组合相结合。
[0009] 常规的剥离剂或剥离助剂可以改变粘合剂聚合物的特性并且可以进一步提供对 刮刀的滑润，缓和粘合涂层的粘合特性，并且影响纸幅从杨克式干燥器上的剥离，所有这些 可以影响纸产品的特性。一些剥离助剂是非极性、中性以及非水溶性的化合物。阳离子剥 离助剂也是可供使用的并且包含水不溶性材料，如咪唑啉季铵盐。因此，薄纸和纸巾纸品质 和生产效率可以部分地取决于剥离助剂与纸和粘合剂两者的相互作用。根据具体的剥离剂 或组合物，剥离机制可以与离子相互作用（例如，阳离子剥离剂与阴离子纤维素纤维的相 互作用）有关，和/或与发生的相分离有关。剥离助剂还可以是非离子的、例如，可以是油 基的并且由此与非常不同的剥离机制有关。
[0010] 虽然近年来已经取得在起皱粘合剂上的许多进展，但是在新的并且改性的剥离助 剂上的发展有所延迟。对于新的且有用的剥离助剂并且特别地具有允许在粘合-剥离平衡 上更多微调控制的特性的粘合剂组合物和剥离助剂的新的组合存在持续需要。令人希望 地，新的剥离助剂以及粘合剂与剥离助剂的组合应该提供一种更好的手段从而通过允许在 粘合、粘性和可再湿性、以及在纤维素纤维幅与起皱该纸的杨克式干燥器的表面之间的剥 离特性上的更好的调整来管理起皱工艺。
[0011] 发明概述
[0012] 除其他之外，本披露提供了一种新类别的剥离剂以及包含剥离剂的组合物，并且 进一步提供了构成粘合剂组合物与剥离剂组合物的新组合的起皱组合物。起皱性能由纤维 素幅与该鼓式杨克式干燥器的表面的结合和剥离的化学性确定，并且新的剥离助剂组合物 使用改进性能的非常规的化学和物理特性。
[0013] 典型地，现存的常规油或非油剥离助剂在它们施加在该杨克式干燥器的表面之前 具有相结构凝固（phase structure set)。在一个方面，本披露提供了新类别的剥离组合 物，其在与该粘合剂接触时通过在它们施加在该杨克式干燥器的表面之后发生的相分离可 以改变它们的相结构和分布。例如，由于在施加到该杨克式表面上之后有效发生的温度变 化或稀释可以发生相结构变化和相分离。在另一个方面，阳离子和非离子的传统剥离剂两 者可以在组成该新的剥离组合物的配制品中使用。因此，本披露的另一个方面提供了在剥 离组合物组分之间的比率、在粘合剂与剥离组合物组分之间的比率、剥离组合物组分的化 学结构、含湿量以及温度等可以被操作以引起恰当的相分离从而导致改进的性能。
[0014] 在一个方面，提供了一种用于在起皱工艺中使用的剥离组合物，其中该剥离组合 物可以包含：
[0015] a) -种剥离剂，该剥离剂包含季铵咪唑啉化合物、咪唑啉游离碱、油基分散体、或 其组合；以及
[0016] b) -种聚醚组分，该聚醚组分选自聚丙二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共 聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚醚、烷基酚聚醚、以及其组 合；
[0017] 其中该剥离组合物具有在标准压力下在水中从约1°C至约98°C的浊点。
[0018] 根据另一个方面，本披露提供了 一种具有浊点的起皱组合物，该起皱组合物包含 一种粘合剂组合物和一种剥离组合物，其中该起皱组合物在高于其浊点的温度下浑浊，并 且其中该剥离组合物可以包含：
[0019] a) -种剥离剂，该剥离剂包含季铵咪唑啉化合物、咪唑啉游离碱、油基分散体、或 其组合；以及
[0020] b) -种聚醚组分，该聚醚组分选自聚丙二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共 聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚醚、烷基酚聚醚、以及其组 合；
[0021] 其中该剥离组合物具有在标准压力下在水中从约1°C至约98°C的浊点。
[0022] 本披露的另一个方面提供了一种使纤维素纤维幅起皱的方法，该方法包括：
[0023] a)提供一种具有浊点的起皱组合物，其中该起皱组合物在高于其浊点的温度下浑 浊，该起皱组合物包含一种剥离组合物，
[0024] 其中该剥离组合物包含一种剥离剂和一种聚醚组分；
[0025] b)将该具有第一温度的起皱组合物施加在一个具有高于该第一温度的第二温度 的干燥表面上；
[0026] c)使一张纤维素纤维幅与该干燥表面接触使得该纤维素纤维幅粘附到该干燥表 面上；并且
[0027] d)从该干燥表面移去该纤维素纤维幅；
[0028] 其中该起皱组合物的浊点高于该第一温度并且低于该第二温度。
[0029] 通过举例，已经出乎意料地发现了将剥离助剂（如季铵咪唑啉）与聚醚（如聚丙 二醇）共混比没有聚丙二醇的咪唑啉的配制品可以产生一种更有效的用于杨克式干燥器 操作的剥离剂。聚丙二醇（还为PPG或聚环氧丙烷）是丙二醇的聚合物或低聚物。聚丙二 醇是示例性的有用的聚醚，因为它们赋予该剥离组合物和包含该剥离组合物的起皱组合物 浊点，其中在加热该组合物时而不是在冷却该组合物时发生浑浊。
[0030] 浊点是一种混合物开始相分离并且出现两相因此变为浑浊的温度。在某些包含聚 氧乙烯和/或聚氧丙烯键联的非离子型表面活性剂低聚物或聚合物的情况下，这个浊点特 征展示了在水中对比温度相反的溶解度行为，并且因此这些聚醚组合物随着温度的升高在 一些点下"浑浊出"。在本披露中，可以在该剥离组合物中使用的有用的聚醚包括例如聚丙 二醇（PPG)、丙二醇和乙二醇的共聚物（共聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG) 的共混物、以及其组合。如果希望的话，可以将一种醇聚醚、烷基酚聚醚、或包含这些聚醚的 各种组合用作该聚醚组分。在本申请中可以使用丙二醇和乙二醇的一系列不同分子量和嵌 段共聚物。
[0031] 可以将任何数目的阳离子和非离子剥离助剂用在本披露的剥离组合物中。例如， 咪唑啉是一种熟知的"非油"剥离组分，其可以提供优异的剥离、优良的滑润、以及对所产生 纸的软化作用。常规地，可以将咪唑啉与聚乙二醇（PEG)共混以调节其粘度，这可以限制其 在水中的分散容易性。聚乙二醇（PEG)在水中在所有的温度下是可混溶的并且因此它具 有不良地改变粘合层的玻璃化转变温度（Tg)而不是仅仅弱化该粘合的可能性。本披露的 一个方面是单独地或以某些共聚物、共低聚物、或共混物使用聚丙二醇（PPG)，其中适合的 聚丙二醇包括在杨克式操作温度下在水中不溶的那些。由于在杨克式温度下的这种不溶 性，这些聚丙二醇不改变该粘合层的玻璃化转变温度（Tg)。此外，通过由于在杨克式温度 下从溶液中脱出的结果的浑浊，这些聚丙二醇（PPG)可以提供似乎增加该剥离效率的油状 效果。即，聚丙二醇（PPG)在施加到该杨克式表面上后并且与该粘合剂接触时在有效发生 温度变化或稀释时可以经受相结构和分布上的变化。因为获得良好的起皱品质的技术依赖 于获得并且维持纸幅与杨克式干燥器之间适当的粘合水平，这一发现提供了在性能上的改 进。
[0032] 本披露进一步提供了制造并且使用新剥离组合物的更通用的方法。例如，提供了 一种制备剥离组合物的方法，该方法包括：
[0033] a)将一种水不溶性剥离剂与一种浊点表面活性剂结合以形成一种第一组合物，其 中该浊点表面活性剂在水中展现了对比温度相反的溶解度行为；并且
[0034] b)将该第一组合物与水结合以形成一种剥离组合物，其中该剥离组合物在室温下 是澄清的并且在大于室温的温度下浑浊。
[0035] 进一步提供了一种使用剥离组合物的方法，该方法包括：
[0036] a)将一种水溶性聚合物与一种浊点表面活性剂结合以形成一种可混溶的组合物， 其中该浊点表面活性剂展现了在水中对比温度相反的溶解度行为；并且
[0037] b)将该可混溶的组合物与水结合以形成一种剥离组合物，其中一旦将该可混溶的 组合物与水结合该水溶性聚合物从水中相分离。
[0038] 根据这些方法中任何一种所述的这种剥离组合物可以与或不与一种如在本披露 中披露的所包含的粘合剂组合物一起使用。根据这些方法中任何一种所述的剥离剂可以选 自季铵咪唑啉化合物、咪唑啉游离碱、油基分散体、以及其任何组合。此外，根据这些方法中 任何一种所述的浊点表面活性剂可以是一种聚醚组分，该聚醚组分选自聚丙二醇（PPG)、丙 二醇和乙二醇的共聚物（共聚PPG-PEG)、聚丙二醇（PPG)和聚乙二醇（PEG)的共混物、醇聚 醚、烷基酚聚醚、以及其组合。
[0039] 本披露的这些以及其他的方面将在详细说明和所附权利要求中更详细地描述并 且提出。
[0040] 发明详述
[0041] 除其他之外，本披露涉及一种具有浊点的起皱组合物，该起皱组合物包含如在此 披露的一种粘合剂组合物和一种剥离组合物，其中该起皱组合物在高于其浊点的温度下浑 浊。术语起皱组合物通常用来指一种包含粘合剂组合物和剥离组合物的起皱粘合剂组合 物，其中该剥离组合物可以包含一种剥离剂和一种聚醚组分，其以在杨克式干燥器操作温 度下赋予浑浊的方式选择并且结合。剥离剂可以包含或可以选自例如季铵咪唑啉化合物、 咪唑啉游离碱、油基分