粘合剂制剂及使用其起皱的方法

文档序号:10617409阅读:2608来源:国知局
粘合剂制剂及使用其起皱的方法
【专利摘要】描述了作为起皱用粘合剂制剂或杨克烘缸涂覆组合物有用的制剂。还描述了使用该制剂的起皱方法。
【专利说明】
粘合剂制剂及使用其起皱的方法
[00011 本申请依据35U.S.C.§119(e)要求于2013年12月10日提交的在先美国临时专利申 请No. 61/913,950的权益,并将其全文通过引用纳入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及制剂且特别是粘合剂制剂,例如起皱用粘合剂制剂(cr e p i n g adhesive formulation)或杨克(Yankee)烘缸(干燥器,dryer)涂覆组合物。本发明进一步 涉及包括这样的制剂的用于起皱的方法和向起皱的产品赋予粘性(tack)和剥离(离型、释 放,r e 1 ea s e)特性和/或性质的方法。
【背景技术】
[0003] 为了由水和纤维的浆料形成薄纸幅(paper web),将湿幅脱水,然后将脱水的幅至 少部分地干燥。在薄页纸(纸巾,tissue)和类似的纸产品的制造中,经常对这样的经脱水的 幅使用起皱来赋予期望的性质例如柔软度和松厚(松密度,bulk)。典型地通过将幅在织物 (fabric)上输送(convey)或运送(携带,carry)至加热的转鼓(rotary drum)(有时称为杨 克烘缸)。该幅通常被转移到烘缸的粘附性烘缸表面并且围绕烘缸的主圆周部分运送,之后 该幅到达幅从所述鼓脱离的区域。该脱离区域装备有起皱用刮板(creping blade),所述幅 抵接所述起皱用刮板,从而被沿该幅的纵向向后推挤或者或挤压(compact)自身,并获得公 知的薄页纸皱纹纸(crepe paper)结构,此时将所得起皱的幅从烘缸移除并收集(通常以卷 起的形式)。
[0004] 在将所述幅转移到杨克烘缸之前,典型地将粘合剂组合物(在工业上有时称为"涂 料包")直接地施加到烘缸的烘缸表面,以形成粘附性烘缸表面(粘合剂烘缸表面,adhesive dryer surface)。起皱动作典型地需要所述幅对烘缸外表面的一些粘附(adhesion),以实 现一致且均匀的起皱动作。已经向幅或者向烘缸的表面施加单独的或者与剥离剂(脱模剂, release agent)或其它佐剂组合的起皱用粘合剂以致力于出于干燥和起皱的目的而提供 在所述幅和烘缸表面之间的粘附和剥离的平衡。
[0005] 起皱用粘合剂的多种性质可为在得到的起皱性能方面的因素。起皱用粘合剂对鼓 烘缸表面的粘附水平可为另一个影响起皱性能和结果的因素。不充分的粘附可以导致差的 起皱、纸张浮起(sheet floaing)、差的码纸(sheet handling)或其它问题,而过度的粘附 可导致起皱用刮板粘纸(picking)、幅堵塞在起皱用刮板后面、由于过大的张力引起的幅断 裂、或其它问题。
[0006] 已经使用多种类型的起皱用粘合剂来将纤维幅粘附至旋转烘缸(例如杨克烘缸)。 在过去使用天然(未改性的)淀粉,多年以来出于多种原因其已经被其它化学品替代。天然 淀粉在蒸煮之后不能达到高固体含量和可接受的粘度。天然淀粉需要现场蒸煮设备且所述 设备是昂贵的并且需要显著的维护工作,例如运行能力和细菌问题。经蒸煮的天然淀粉包 括微小的凝胶球,其使得难以将所述材料喷射到杨克表面上并且难以形成均匀的膜。进一 步地,天然淀粉具有有限的杨克保护能力和结合强度。代替天然淀粉的是,已经包括起皱用 粘合剂例如聚乙酸乙烯酯-乙烯共聚物乳液和聚乙烯醇水溶液。已经发现,常规使用的聚乙 酸乙烯酯-乙烯共聚物组合物(其可包括小百分比的聚乙烯醇,例如以重量计低于总固体的 约5wt%)对于所述目的通常是足够的,但可导致许多不期望的效果例如如在美国专利 No. 6,991,707B2中提到的粘连问题和其它,在此将该专利全文以引用方式纳入本文中。聚 乙烯醇组合物(其可包括一些聚乙酸乙烯酯)当用作起皱用粘合剂时可引起类似的问题,并 且可倾向于使烘缸涂覆有坚硬且不均一的膜,该膜随着干燥和起皱的进行而积累,导致不 均一的起皱或其它问题。
[0007] 其它起皱用粘合剂包括湿强树脂例如聚酰胺表氯醇(PAE)、聚(酰氨基胺)表氯醇 (PAAE)、和聚乙烯亚胺(PEI) 1AE和PAAE树脂描述在例如如下中:美国专利No · 2,926,116; 7,404,875 B2;7,943,705 B2;和7,718,035 B2。基于PAAE的湿强树脂或"WSR"不是绿色材 料。PAAE树脂的产物和副产物通常不是食品级、可生物降解的或可再生的。对于基于湿强树 脂的杨克涂料化学品,单独的PAAE树脂的性能可不足够好。对于基于PEI的树脂,产物成本 受到原材料成本高度影响。
[0008] 还存在对如下的涂料制剂的需求:其是足够多用途的以在常规杨克辊(roll)上、 以及与TAD织物和其它用于使湿薄页纸幅干燥和起皱的操作模式一起使用。在典型的空气 穿透干燥(TAD)操作中,例如,将由水和纤维的浆料形成的幅例如通过真空干燥而脱水而没 有显著地以机械方式按压湿幅。这之后是使用热空气吹风(hot air blast)的干燥动作。得 到的幅可使用节点化织物(knuckled fabric)转移至杨克烘缸的表面用于起皱,使得所述 幅在紧密间隔的区域中粘附到烘缸,并且所述幅在所述区域之间松厚(bulking)。替代地, 经起皱的薄页纸的许多期望性质可为在没有进行杨克起皱的情况下赋予的。例如,可将湿 的薄页纸幅在称为快速转移(rush transfer)的过程(其可以用作TAD操作的一部分)中在 仍然潮湿的同时缩短,而不使用杨克鼓。如例如在美国专利No. 5,888,347中所示的,可将湿 的薄页纸幅在仔细控制的条件下从成形部网(forming section wire)转移至第二个较慢 移动着的转移用织物以使湿的纸幅缩短,之后将其转移至TAD织物并且穿透干燥至最终干 燥度。可将所转移的潮湿的薄页纸幅置于具有三维结构的TAD织物上,之后可使热空气穿过 该幅以将该幅干燥成与TAD织物的形态对应的形态,从而在不使用杨克干燥/起皱的情况下 产生可具有改进的柔软度的幅。
[0009] 需要改进的涂料制剂用于薄页纸的干燥和起皱过程(或其它缩短过程),其可源自 如下的高固体含量、耐高温且更加环境友好的粘合剂:所述粘合剂可提供薄页纸幅的在该 薄页纸的起皱前干燥期间的相对于水分含量的改进的粘性曲线(profile)或其它性质,并 且在具有改进的性能的情况下或者在没有性能损失的情况下降低涂料成本。

【发明内容】

[0010] 本发明的一个特征是提供改进的粘合剂制剂和在其制备中有用的浓缩物。
[0011] 本发明的进一步特征是提供高固体含量、耐高温、和/或存储稳定的制剂,所述制 剂基于改性淀粉,其可被稀释用于单独地或作为助添加剂与其它组分一起在涂料粘合剂例 如杨克涂料化学品中的最终使用。
[0012] 本发明的另外的特征是提供更加环境绿色的起皱用粘合剂制剂,其包括可持续 的、可生物降解的、且安全的改性淀粉,所述改性淀粉可单独地或者与其它粘合剂涂料化学 品组合使用。
[0013] 本发明的进一步特征是使用改性淀粉部分地或全部替代用在杨克涂料或空气穿 透干燥(TAD)杨克涂料中的常规的活性粘合剂组分,这可在具有改进的性能的情况下或没 有性能损失的情况下降低涂料成本。
[0014] 本发明的另外特征是提供具有改进的粘性曲线性能的起皱用粘合剂制剂,其中该 粘合剂可随着薄页纸幅在杨克烘缸上在起皱产物的形成中经历干燥而赋予高的初始(湿) 粘性,以及对于在起皱用刮板处剥离经干燥的幅而言降低的粘性。
[0015] 本发明的进一步特征是提供可用于空气穿透模式的造纸操作中的粘合剂制剂,所 述造纸操作可用在形成起皱的幅产品中。
[0016] 本发明的额外特征和优点将部分地在以下描述中阐明,且部分地将从所述描述明 晰,或者可通过本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点将通过在说明书和所附权 利要求中具体指出的要素和组合而实现或得到。
[0017]根据本发明,通过提供如下粘合剂制剂,已经实现了前述特征的一个或多个,所述 粘合剂制剂包含a)至少一种烷氧基化淀粉;b)如下的至少一种:i)至少一种树脂,和/或ii) 至少一种剥离助剂(脱模助剂,release aid),和/或iii)至少一种改性剂;和任选的c)水, 其中所述树脂与a)不同。所述粘合剂制剂中存在的水是任选的,且可调节水的含量以提供 浓缩物或稀释形式的粘合剂制剂。作为一种选择,所述粘合剂制剂之中存在所述树脂、剥离 助剂、改性剂、和水的至少两种、或至少三种、或全部和所述烷氧基化淀粉。
[0018] 本发明进一步涉及起皱的方法,其包括使用本发明的粘合剂制剂。例如,用于使纤 维幅起皱的方法可包括提供旋转的圆柱形烘缸或类似的滚筒(roller)(包括烘缸表面)。向 烘缸表面施加包括所示制剂(配方)的起皱用粘合剂制剂,并且将纤维幅输送到烘缸表面。 将该纤维幅在烘缸表面上干燥以形成经干燥的纤维幅,并且使该经干燥的纤维幅从烘缸表 面起皱。作为一个选择,可将待起皱的纤维幅在转移到已经用所述粘合剂制剂预涂覆的杨 克烘缸表面之前空气穿透干燥。本发明的粘合剂制剂可以用于如下之中:造纸工业中的其 它应用或者其它工业,例如在空气穿透干燥过程中的TAD织物涂料(涂覆)。
[0019] 本发明进一步涉及起皱的方法,所述起皱的方法包括使用本发明粘合剂制剂,其 包括空气穿透干燥而不使用不使用杨克烘缸。制造起皱纤维幅的方法可包括向TAD织物施 加包括所述粘合剂制剂的制剂以提供经涂覆的表面。可以将该TAD织物布置成环形回路 (endless loop),使得TAD织物围绕空气穿透烘缸(TAD)的穿孔的(网式,foraminous)烘缸 辊行进。可将纤维幅转移至TAD织物的经涂覆的表面,并且可使具有纤维幅的经涂覆的TAD 织物围绕烘缸辊在其上运送并且使经加热的空气穿过纤维幅以提供经干燥的幅,而无需在 杨克烘缸上干燥所述纤维幅。可以将经干燥的幅从TAD织物分离以收集所述经干燥的幅,其 中所述经干燥的幅包括至少一种起皱的性质。
[0020] 应理解,前述的一般描述和下面的详细描述都仅是示例性的和解释性的且意图提 供所要求保护的本发明的进一步的解释。
[0021] 引入本申请中并构成本申请的一部分的【附图说明】本发明的特征的一些并且与说 明书一起用来解释本发明的原理。
【附图说明】
[0022] 图1是说明根据本发明的方法的方法流程图。
[0023] 图2是可用来实施根据本发明的起皱方法的具有杨克烘缸的起皱系统的示意图。
[0024] 图3是说明根据本发明方法的方法流程图。
[0025] 图4是可用来实施根据本发明方法的TAD烘缸系统的示意图。
[0026] 图5是可用来实施根据本发明的起皱方法的具有空气穿透干燥(TAD)和杨克辊的 起皱系统的示意图。
[0027] 图6是可用来实施根据本发明的起皱方法中的起皱系统,该起皱系统包括相对于 围绕杨克烘缸表面圆周位置的说明性水分含量值。
[0028] 图7是将涂覆膜粘性(g)相对于与根据本发明的粘合剂制剂接触的纤维幅的薄页 纸水分含量绘图的图,所述根据本发明的粘合剂制剂使用烷氧基化淀粉作为仅有的粘合剂 或者将烷氧基化淀粉与湿强树脂或其它不同树脂组合使用。
[0029] 图8是将涂覆膜粘性(g)相对于与根据本发明的粘合剂制剂和与作为对照样的对 比制剂接触的纤维幅的薄页纸水分含量绘图的图,所述根据本发明的粘合剂制剂将烷氧基 化淀粉与湿强树脂组合使用,所述作为对照样的对比制剂仅使用传统的湿强树脂作为粘合 剂。
[0030] 图9是将涂覆膜粘性(g)相对于与根据本发明的粘合剂制剂和与作为对照样的对 比制剂接触的纤维幅的薄页纸水分含量绘图的图,所述根据本发明的粘合剂制剂使用烷氧 基化淀粉作为仅有的粘合剂或将烷氧基化淀粉与不同的树脂组合使用,所述作为对照样的 对比制剂仅使用湿强树脂作为粘合剂。
【具体实施方式】
[0031 ]本发明涉及粘合剂制剂,例如起皱用粘合剂制剂或杨克烘缸涂覆组合物或空气穿 透干燥织物涂料。当纤维幅在杨克烘缸或烘缸表面上时,所述粘合剂制剂可向纤维幅提供 粘性和剥离特性。本发明的制剂作为TAD织物粘性和剥离助剂可为有用的。所述粘合剂制剂 包括:改性淀粉,其是至少一种烷氧基化淀粉;和如下的至少一种:i)至少一种树脂,和/或 ii)至少一种剥离助剂,和/或iii)至少一种改性剂;和任选的水。所述粘合剂制剂中存在所 述树脂、剥离助剂、改性剂、和水的至少两种、或至少三种、或全部和所述烷氧基化淀粉。所 述烷氧基化淀粉可以配制成存储稳定、高固体含量的浓缩物用于运输和使用前的存储,并 且在使用之前在现场稀释。所述烷氧基化淀粉可作为仅有的粘合剂或作为助添加剂与其它 树脂和/或其它组分一起用于杨克涂料粘合剂化学品、TAD织物涂料、剥离涂料(脱模涂料)、 或其它造纸涂料中。
[0032] 所述粘合剂制剂可用作起皱用粘合剂。一种类型的起皱是用传统杨克辊或金属滚 筒,其中将涂料施加到可转动的圆柱形鼓上,然后将待起皱的薄页纸置于所述鼓上用于干 燥,之后起皱和从所述鼓收集经干燥的起皱的幅。第二种类型的起皱可包括空气穿透干燥 (TAD)。在TAD中,将可起皱或可缩短的湿的纤维幅用热空气吹风而穿透空气干燥而不是以 机械方式按压来脱水。TAD织物可用来将湿的薄页纸幅运送通过一个或多个热空气烘缸并 且将结构化的三维表面图案压印在该湿的幅中。在将所述湿的幅转移到TAD织物上用于TAD 处理之前,可将TAD用包含烷氧基化淀粉的粘合剂/剥离制剂涂覆。
[0033] 可使用所述烷氧基化淀粉部分地或全部地替代杨克粘合剂涂料应用或TAD杨克涂 料中的树脂的使用的量。本发明的烷氧基化淀粉可替代粘合剂制剂中的树脂(一种或多种) 的0 · lwt-lOOwt %,例如0 · 5wt %_99wt %、lwt %_99wt %、5wt %_90wt %、10wt %_80wt %、 20wt %-70wt %、30wt %-50wt%等。由所述述粘合剂制剂中的所述烷氧基化淀粉部分或全 部替代通常的杨克或TAD织物涂料树脂可以减少涂料成本、改进性能、或两者。作为一个选 择,所述烷氧基化淀粉可在杨克粘合剂涂料中用作湿强树脂的部分替代物和助添加剂。作 为一个选择,所述烷氧基化淀粉可用作PAAE湿强树脂的部分或完全替代物。在杨克滚筒起 皱方法中,可使用所述烷氧基化淀粉替代PAAE的至少部分。所述烷氧基化淀粉组分可与使 用湿强树脂的杨克涂料化学品例如基于PAAE的杨克涂料化学品或其它具有协同作用。作为 一个选择,在TAD杨克涂料或其它粘合剂涂料中,可使用所述烷氧基化淀粉来部分地或全部 地替代PVOILPVOH可与所述粘合剂树脂的所述烷氧基化淀粉组分组合使用。PV0H可以用来 建立足够的涂料。所述烷氧基化淀粉可为该PV0H的部分的或全部的替代物。
[0034] 本发明的粘合剂制剂中存在的烷氧基化淀粉组分是改性淀粉,其相对于天然淀粉 和目前使用的杨克涂料化学品(例如PV0H、PAAE和其它)具有独特的性质。对于包含所述烷 氧基化淀粉的制剂的使用而言,现场蒸煮设备或准备(make-down)设备是不必要的。所述烷 氧基化淀粉可如天然淀粉一样是可持续的、可生物降解的、安全的、并且是成本划算的,而 不具有天然淀粉的上述缺点。所述粘合剂制剂的所述烷氧基化淀粉、和任选地任意其它组 分的一些或全部可为可生物降解的和/或食品级,和/或可完全地或主要地(50wt %以上、 75wt%以上、90wt%以上)是可生物降解的和/或食品级。使用本发明的烷氧基化淀粉,可以 可接受(可栗送的)粘度获得非常高固体含量的液态(liquid)淀粉产品。"液态"性质是指在 约25°C和大气压下材料的形式。所述烷氧基化淀粉的高固体含量浓缩物可具有良好的存储 稳定性。进一步地,所述烷氧基化淀粉具有良好的水分散性和可喷射性。
[0035] 所述烷氧基化淀粉粘合剂组分可具有耐高温性和在高温下高的粘性。包括本发明 的烷氧基化淀粉的制剂可以耐受对高的处理温度例如约l〇〇°C-约180°C、或约110°C-约170 °C、或约120°C-约160°C、或者在杨克干燥、TAD、或其它造纸过程中经涂覆的幅可能经历的 其它温度的暴露。在这些温度范围中和在应用的运行或停歇时间期间,所述烷氧基化淀粉 组分和包含其的制剂从所述组分就其化学性质方面不退化的角度来看是稳定的。
[0036] 包含所述烷氧基化淀粉的本发明的粘合剂制剂可提供改进的粘性曲线性能,其中 所述粘合剂可随着薄页纸幅在杨克烘缸上在起皱产物的形成中经历干燥而赋予高的初始 (湿)粘性,以及对于在起皱用刮板处剥离所述幅而言降低的粘性。该制剂具有初始的高的 湿粘性和在干燥时高的剥离性、低的粘性,例如由包括在本申请的实施例中的测试结果所 示的。所述制剂的涂覆膜粘性在围绕杨克鼓的滚筒表面输送的纤维幅(具有所述制剂的居 间涂层)的水分含量在纤维幅在杨克鼓的烘缸表面上干燥期间从约50wt%降低到约30wt% 时,增加至少1.5倍(1.5X)、或至少1.6倍、或至少1.7倍、或至少1.8倍、或至少1.9倍、或至少 2倍、或1.5-2倍,然后在所述纤维幅在烘缸表面上干燥期间当所述纤维幅的水分含量从约 30wt %降低到约1 Owt %时,可降低至少1.5倍(1.5X)、或至少1.6倍、或至少1.8倍、或至少 1.9倍、或至少2倍、或1.5-2倍。该制剂是水分散性的,这意味着其在水中是高度可分散的 和/或其是水溶性的。常规的树脂如PAAE非常难以分散,且因此,这是使用所述改性淀粉的 一些或全部相对于常规树脂的优点。使用通过将所述烷氧基化淀粉与常规树脂例如PAAE组 合的制剂可获得协同结果。如由本文中的实施例中所包含的对比测试结果所示,烷氧基化 淀粉和不同的树脂的这样的组合可显示出关于在不同水分水平下的粘性而言更宽范围的 有效性。这些制剂的目的是具有粘性,特别是当水分含量高时(这是当其最不易于保持在滚 筒上之时),并且当薄页纸或纸干燥时,希望粘性降低,因为在那时,纸正在干燥且从滚筒上 剥离下来是所希望的。鉴于这些考虑,关于何时想要粘性和何时不想要粘性而言,可以存在 "最佳点(甜蜜点,sweet spot)"。如本申请的图7、8和9的图中所示,这样的"最佳点"可以用 本发明的制剂实现,特别是当水分含量高时。
[0037] 所述烷氧基化淀粉可以配制为能容易地在水中溶解和/或分散的稳定、均匀的分 散体。所述烷氧基化淀粉可单独地或者与一种或多种不同的添加剂组合配制。可以将所述 烷氧基化淀粉配制为高固体组合物或浓缩物,可以将其稀释以使用。助添加剂(例如本文中 所示的)可以与所述烷氧基化淀粉一起包括在所述浓缩物中,或者可后续在配制使用时与 所述烷氧基化淀粉组合成所述浓缩物,或者可将一些助添加剂包括在所述浓缩物中且将其 它加入到稀释的最终用途制剂中。包含所述烷氧基化淀粉的高固体组合物可被以更小的体 积更方便地和有效地运输,然而以稳定的方式存储。通过如下可形成包含所述烷氧基化淀 粉的即用型(ready-to-use)稀释的粘合剂制剂:将其高固体浓缩物稀释,例如水稀释,之后 使用得到的经稀释的制剂例如作为杨克鼓上的起皱用粘合剂或作为TAD织物涂料。
[0038] 本发明的浓缩物制剂的固体含量(SC)可占所述制剂的最高达60 %重量,例如约 20%-约60%重量、或约25%-约60%重量、或约30%-约60%重量、或约35%-约55%重量、 或其它的量。如所指出的,所述浓缩物可包含单独的或者与其它成分组合的烷氧基化淀粉。 高度浓缩的产物降低运输和存储的体积。浓缩产品的最终用户例如造纸公司或其它用户可 以将所述浓缩物稀释至对于应用而言所需要的固体含量。例如,可以将所述浓缩物例如用 水或其中可分散或溶解所述固体的其它流体载体(fluid carriers)稀释,以提供以下固体 含量:高于〇且20wt %以下,或10wt %以下,或5wt %以下,或3wt %以下,或2wt %以下,或 lwt% 以下,或lwt%_20wt%,或lwt%_10wt%,或lwt%_5wt%,或2wt%_5wt%,或其它的 量。用于特定用途例如纸起皱的量的例子包括在本文中。
[0039] 所述烷氧基化淀粉可以是&-&()烷氧基化淀粉(例如&、(:2、(: 3、〇4、(:5、0^7、(:8、(:9或 C10)例如乙氧基化淀粉、丙氧基化淀粉等。所述烷氧基化淀粉可以是非离子型烷氧基化淀粉 或离子型烷氧基化淀粉。所述烷氧基化淀粉在本文中还可以称作"羟基烷基化的淀粉"。可 以使用具有高的湿(初始)粘性的非离子型烷氧基化淀粉,其与用于杨克涂料化学品的常规 湿强树脂(例如PAAE或聚乙烯醇PV0H粘合剂)类似或者可超出其性能。可合成或者以商业途 径获得所述非离子型烷氧基化淀粉。所述非离子型烷氧基化淀粉可以是FDA批准的材料,例 如食品级材料。非离子型烷氧基化淀粉可以商业途径例如从Penford Products Co以 PEN-LAM-HT?的产品名获得。可以合成或以商业途径获得离子型烷氧基化淀粉。该改 性淀粉可具有良好的耐洗出性(wash-out)和良好的再润湿性(rewe ttab ility)。其可以单 独用作杨克涂料粘合剂或与其它杨克涂料化学品组合作为具有协同作用的添加剂。可以使 用阳离子型烷氧基化淀粉,其具有非常好的湿(初始的)粘性且在高的水分含量下具有宽的 粘性窗口,且其可部分地或完全地替代常规的杨克涂料应用。其也可以是Π )Α批准的材料, 例如食品级材料。可以使用的高阳离子电荷改性的淀粉的来源是能从Penford Products Co以产品名T〇PCAT?L95以商业途径获得的。
[0040] 所述烷氧基化淀粉组分可以通过应用于基础或原始淀粉的烷基化反应而制备。淀 粉的烷基化是使较低分子量环氧化物(环氧烷烃(环氧乙烷,oxirane))例如环氧乙烷、环氧 丙烷、环氧丁烷、或其它与淀粉反应的过程。这些环氧化物能够与淀粉的羟基基团(或多个 不同的羟基基团)通常在碱性(碱性pH)催化下反应,造成开环和氧化亚烷基基团在羟基基 团处的加成。如下面所示的化学反应(I)中所示,淀粉的烷氧基化导致存在于分子的末端上 的羟基基团,且可以加成变化摩尔数的环氧烷烃。因此,环氧乙烷的反应是乙氧基化,环氧 丙烷的反应是丙氧基化,以此类推。
[0042]其中Q是包括至少一个羟基基团的淀粉结构,X是正的非零值(例如,至少1,或1-6, 或2-4),且R可以是氢或亚烷基基团,例如C1-C8亚烷基基团(例如CH3-、CH3CH 2-、CH3CH2CH2-、 CH3CH2CH2CH2-XH3CH2CH2CH2CH2-XH3CH2CH2CH2CH2CH2-XH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2-、或 CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2-) 〇
[0043] 烷氧基化淀粉可以这种方式通过使淀粉与具有1-10个碳原子例如2-5个碳原子、 或2-3个碳原子的脂族环氧烷烃、或C1-C10环氧烷烃的任意组合反应而制备。淀粉(Q)的基 础分子可以具有一个羟基基团或多个羟基基团,其可为所示烷氧基化反应的反应位点。在 反应(I)中显示了在Q上的单个羟基以简化说明。为了制造所述烷氧基化淀粉,环氧烷烃例 如环氧乙烷的加成可为每摩尔淀粉约0.03-0.5摩尔的量,例如以0.05-0.3摩尔环氧烷烃/ 摩尔淀粉或〇. 08-0.2摩尔环氧烷烃/摩尔淀粉加成。
[0044] 如反应(I)中所示,该反应可以进行到完成并且环氧烷烃反应物的值"X"的树脂可 以延续到产物材料中。对于反应⑴中的"Q-OH",淀粉的类型没有特别限制。根据本发明,可 使用任何淀粉类型(无论是原始的(天然的,native)还是经转变的)作为基础淀粉来制备所 述烷氧基化淀粉产物,条件是其含有以至少一个羟基基团形式的反应性的氢。这样的淀粉 包括得自任意植物来源例如玉米、马铃薯、甘薯、稻米、西米(sago)、木薯(tapioca)、懦玉米 (waxy maize)、高粱、小麦和高直链淀粉玉米的那些。包括在合适的淀粉中的还有多种淀粉 衍生物,例如醚、酯和通过已知方法制造的稀糊型,该方法包括,例如,酸处理,和氧化、酶或 热降解。所述方法中有用的其它淀粉是淀粉糊精、级分例如直链淀粉或支链淀粉和其它解 聚的淀粉产物,以及用多官能试剂(例如表氯醇、磷酰氯、丙烯醛等)抑制的那些淀粉。
[0045]作为一个选择,所述烷氧基化方法可包括例如在美国专利No. 4,112,222中所示的 步骤和材料,将其全文通过引用引入到本文中。在该方法选择中,烷氧基化淀粉可以通过如 下制备:使粒状淀粉基础物与C1-C10环氧烷烃(例如环氧乙烷和/或环氧丙烷)在碱金属乙 酸盐或另外的、所选羧酸的水溶性盐的存在下反应。所述烷氧基化方法可以涉及使具有基 于淀粉重量的约5-25%的水分含量的粒状淀粉基础物与约10-60%重量的环氧烷烃(例如 10-60%或15-40 %或20-30%重量的环氧乙烷和/或环氧丙烷)反应,且该反应可以在约70 °〇100°(:的温度以及约10-10(^. 8.14的压力下进行约4.5-24小时,然后在反应完成后收 取改性的淀粉产物。
[0046]如所示的,除所述烷氧基化淀粉之外,本发明的制剂还可以包含,如所提到的,水 (例如作为稀释剂)、至少一种不同的树脂、剥离助剂、改性剂、或它们的任意组合。可主要使 用所述烷氧基化淀粉作为粘性试剂或粘着剂(tack agent),使得在烘缸滚筒上存在足够的 粘性以保持正在起皱的薄页纸。对于这些粘合剂制剂,平衡是期望的。如所示的,一方面,希 望足够的粘性以将薄页纸保持在烘干滚筒上使得可使其起皱,并且,然而在合适的时机处 的足够的剥离性也是所希望的,使得所述幅在起皱用刮板处从滚筒离开而没有任何问题。 因此,初始(湿)粘性的粘附品质和延迟的剥离品质的组合可为期望的,特别是作为正在被 干燥的幅的水分含量的函数。例如,可期望在将湿的幅转移到烘缸滚筒之后立即提供高的 初始(湿)粘性,且在所述幅基本上干燥且接近起皱用刮板或其它分离装置刮板之后,所述 制剂表现出更多的剥离性质和更低的粘性。本发明的粘合剂制剂可以提供这样的粘性曲 线。
[0047]可以与所述烷氧基化淀粉组合用于粘合剂制剂中的树脂可以包括与其组合的至 少一种交联性聚合物。在本发明中有用的交联性聚合物可以包括,例如交联性天然聚合物、 交联性合成聚合物、交联性热塑性聚合物、或热固性聚合物、或它们的任意组合。所述交联 性聚合物可以是,例如,均聚物、共聚物、嵌段共聚物、多级聚合物、星形聚合物、或它们的任 意组合。聚合物化学品的非限制性例子包括,但不限于,乙烯乙酸乙烯酯聚合物、丙烯酸类 均聚物和共聚物、乙酸乙烯酯均聚物、聚酰胺、聚乙烯醇、淀粉、纤维素类、聚(氨基酰胺)_表 氯醇(PAAE)、聚酰胺表氯醇聚合物、聚乙烯亚胺聚合物、紫罗烯聚合物、聚合物型季铵化合 物(聚季铵化物(polyquat))、或其它聚合物、或它们的任意组合。其它可以使用的交联性聚 合物包括在美国专利No. 5,246,544(通过引用将其全文纳入到本文中)中提及的那些。 [0048]聚乙烯醇和基于PAAE的湿强树脂是两种优选范畴的可使用的交联性树脂。可使用 的聚合物包括,例如BUBOND?系列改性PAAE产品,例如由Buckman Lab〇rator i e s International Inc.,Memphis,TN USA出售的BUBOND?2620、BUBOND?2624。可以 使用交联性的或部分交联的、部分交联性的PAAE型树脂。可以使用用少量过量的表氯醇合 成并且在达到完成之前通过添加酸而将交联程度控制至终止的PAAE树脂,如在美国专利 No .7,718,035B2(通过引用将其全文引入到本文中)中提到的。可以使用,例如, CRE_P_ETR_OIi|)_5318,其为由Hercules Incorporated出售的市售PAAE起皱用粘合剂。可 以使用部分地或轻微地交联的紫罗烯聚合物或聚合物型季铵化合物(聚季铵化物),例如美 国专利No. 6,991,707B2(通过引用将其全文引入到本文中)中提及的。可以与所述交联性聚 合物一起使用的第二或更多的任选的聚合物可以是,例如,非交联性的或交联性的湿强或 硬阳离子树脂或聚合物。可使用的另一种类型的任选聚合物可以是具有许多粘性的软聚合 物,其可在高运行速度下协助边缘控制。这样的软但粘性的树脂的非限制性市售例子是 PROS.OFT?TC9700,其为由Hercules Incorporated出售的EPI交联的聚(氨基酰胺)。
[0049]如所示的,所述烷氧基化淀粉在粘合剂涂料应用(例如起皱)中用作粘性组分例如 聚乙烯醇(PV0H)的全部替代物或部分替代物,或者其可以是树脂例如PAE树脂或PAAE基树 脂或两者的部分或全面替代物。在本发明粘合剂制剂中使用的烷氧基化淀粉对不同树脂 (例如PAAE或PV0H或其它树脂)的组合重量比可以是10:1-1:10、或7.5:1-1:7.5、或5:1-1: 5、或2.5:1-1:2.5、或1.5:1-1:1.5、或1.25:1-1:1.25、或1.1:1-1.1:1、或1.05:1-1:1.05、 或1:1、或其它重量比,基于相应组分的重量百分比。当将所述烷氧基化淀粉与常规树脂(例 如PAAE、聚乙烯醇、或其它树脂)一起使用时,这两者可以在运输至最终用户(例如造纸商) 之前混合在一起,或者可将所述不同的组分在使用时的现场混合。当用在杨克鼓上时,两种 组分可以单独地喷射在滚筒上,但优选的是,将两者在喷射在所述滚筒上之前混合在一起。
[0050] 剥离助剂(如果使用的话)当与烷氧基化树脂组合时可以是高固体浓缩物形式或 稀释的含水形式。像所述烷氧基化淀粉一样,所述剥离助剂可以高固体浓缩物形式运输和 存储并在与所述烷氧基化淀粉组合之前或之时稀释。这些组分的全部两者和其它组分可以 包括在单个高固体浓缩物中,所述高固体浓缩物可在使用时进一步稀释。
[0051] 所述剥离助剂可以是基于油的剥离制剂,包含至少一种天然油例如至少一种植物 油、至少一种卵磷脂、和至少一种分散剂/乳化剂,和任选地水。按重量百分比计,植物油可 以是基于油的剥离制剂中存在的最高重量百分比的组分。形成剥离助剂的所有组分中的水 可以是剥离助剂中存在的最低重量百分比组分。
[0052] 所述至少一种天然油可以是或包括一种植物油,两种、三种、四种、或更多种不同 类型植物油的组合。基于剥离助剂的总重量,剥离助剂中存在的天然油的量可以在50%重 量以上,例如50_75wt%、55-75%重量、60-75wt%、65-75wt%、70-75wt%、55-65wt%、或在 这些范围内的其它量。所述天然油的例子包括,但不限于,植物油例如大豆油、芥花油、玉米 油、棕榈仁油、椰子油、菜籽油、向日葵油(葵花籽油)、花生油、橄榄油、甘油三酸酯(例如来 自可再生资源)、或者它们的任意组合。
[0053]所述卵磷脂可以是天然的或可为通过羟基化或乙酰化而改性的或以其它方式改 性的。卵磷脂由Solae在商业上出售。可以使用Solec HR卵磷脂。所述卵磷脂可以是或包括 大豆卵磷脂或葵花卵磷脂或它们的任意组合。所述卵磷脂可以是两种或更多种不同类型的 卵磷脂的组合。所述卵磷脂可以1〇?1:%-3〇¥1:%、15¥1:%-3〇¥1:%、2〇¥1:%-3〇¥1:%、25¥1:%-30wt%、15wt%-25wt%的量(基于剥离助剂即基于油的剥离制剂的总重量百分比)或在这 些范围内的其它量存在于剥离助剂中。
[0054]对于所述分散剂/乳化剂,可以存在至少一种分散剂/乳化剂,例如至少两种分散 剂/乳化剂或至少三种分散剂/乳化剂。所述分散剂/乳化剂可以是或包括烷氧基化的蓖麻 油酯、一种或多种聚山梨醇酯(例如山梨聚糖油酸酯或山梨聚糖单月桂酸酯)、烷氧基化的 醇例如乙氧基化的醇(例如T0MAD0L(来自Air Products的烷氧基化的醇),如T0MAD0L 1-5、 1-7、1-73B、1-9、或25-3,或来自Harcros)。对于所述烷氧基化的醇例如乙氧基化的醇,分子 量(平均)可以是,例如约300MW-约1000MW,例如400-750MW、400-600MW等。所述烷氧基化的 醇可以是线型的或支化的。E0基团(平均)可以是3-12或3-11,例如3-9』0含量(重量百分 比)可以是30wt%_75wt% 例如40wt %_70wt%、50wt%_70wt% aHLB可以是7-15例如8-14或 10-14。所述烷氧基化的醇可以具有3-6摩尔的亚乙基氧和/或3-12个碳原子。
[0055]所述烷氧基化蓖麻油酯可以是乙氧基化蓖麻油酯,例如可从Harcros获得的T-Det C-40。所述烷氧基化蓖麻油例如乙氧基化蓖麻油酯可具有20-60摩尔例如30-50摩尔、或40-50摩尔等的E0。所述烷氧基化蓖麻油酯例如乙氧基化蓖麻油酯可具有例如10-20、12-18或 15-16的脂肪酸端碳数。
[0056] 所述聚山梨醇酯可以是至少一种、至少两种、或至少三种聚山梨醇酯。所述聚山梨 醇酯可以是聚山梨醇酯20、聚山梨醇酯40、聚山梨醇酯60和/或聚山梨醇酯80。所述聚山梨 醇酯在分子中可具有20个氧亚乙基基团。更具体的例子提供在以下。
[0057]对于山梨糖醇油酸酯(也称为山梨糖醇单油酸酯),一个例子可以是SPAN80。所述 山梨糖醇油酸酯可以是山梨糖醇(Z)-单-9-十八碳烯酸酯。所述山梨糖醇油酸酯可以是 SPAN 20、SPAN 40、SPAN 60、和/或SPAN 80。
[0058] 对于所述山梨糖醇单月桂酸酯,商业来源包括I vanhoe和Lambent。
[0059] 对于所述分散剂/乳化剂,如果存在多于一种分散剂/乳化剂,则组合的量可以是 5wt % -35wt % (基于所述制剂的总重量)。其它的例子包括以下的重量百分比:10?1%_ 35wt%、15wt_35wt%、20wt%_35wt%、25wt%_35wt%、30wt%_35wt%、10wt%_20wt%、或 在这些范围中的其它他的量。当存在多于一种分散剂/乳化剂时,每种分散剂/乳化剂之间 的重量比可以是1:1重量比、2:1重量比、3:1重量比、4:1重量比、5:1重量比、或范围1: so-so: 1 的任意重量比 。当存在三种分散剂/ 乳化剂时, 重量比可以在1:1:1的基础均匀地划分, 或可以以多种其它比率例如1:1:15-15:1:1-1:15:1、或者在这些重量比率范围内的任意比 率之间的任意比率存在。当存在多于一种分散剂/乳化剂时,每一种的重量百分比可以在距 离彼此的 ± lwt%、±5wt%、± 10wt%、± 15wt%、±20wt%、±25wt%、±30wt% 内。作为一 个例子,基于所述基于油的制剂的重量百分比,一种或每种分散剂/乳化剂可以以lwt%_ 5wt%或更高、例如2wt%_4wt%的量存在。
[0060] 作为一个选择,在所述剥离助剂之中可以存在至少一种溶剂。所述溶剂可以是一 种溶剂、两种溶剂、三种溶剂、或四种或更多种类型的溶剂。基于所述剥离助剂的重量百分 比,所述溶剂可以以任意量例如约0. lwt%_5wt%、例如约0. lwt%_约3wt%、或约0.5wt%-约4wt%存在。所述溶剂可以是醇,其可以包括脂肪醇的类别。可以用于本发明的醇的一个 例子是伯醇。例如,所述伯醇可以包含一种或多种类型的碳链异构体。例如,所述醇可包含 一种或多种C8_Cl4碳链异构体;例如Cl『Cl3碳链异构体。更具体例子是包含Cl2和Cl3碳链异构 体的醇。例如,所述醇可以考虑为异构的Cs-Cw伯醇、异构的C 1Q-C13伯醇、异构的c12-c13伯醇 等。商业来源可以是在产品名SAFOL alcohol下的Sasol,例如SAF0L 23醇等。可以使用的醇 可以是如下或由如下组成:线型和支化的异构体,例如以各种不同比率的线型和单甲基支 化的异构体。例如,所述醇可以包含约3〇¥丨-75¥丨%的线型(例如50%-60%线型)和10%-50 %的支化的异构体(例如25 % -35 %的支化的异构体)。基于所述制剂的总重量,所述醇可 以以约0 · lwt 约3wt % 例如约0 · lwt % -约2wt %、约0 · lwt % -约 1 · 5wt %、0 · 5wt % -约 lwt%的量存在。为了本发明的目的,所述醇可以是脂肪醇,其可认为是可以包含例如8-36 个碳原子或8-22个碳原子等的链的脂族醇。
[0061] 作为一个选择,可以存在至少一种脂肪酸。所述脂肪酸可以充当溶剂、助溶剂、和/ 或分散剂。可以任选地在本发明中使用一种或多种脂肪酸。合适的脂肪酸的一个例子是妥 尔油脂肪酸。本发明中使用的脂肪酸可为单体酸、例如,由制造妥尔油脂肪酸的制造过程获 得的单体酸。脂肪酸的其它例子包括,但不限于,油酸脂肪酸、亚油酸脂肪酸、硬脂酸脂肪 酸、异硬脂酸脂肪酸、月桂酸脂肪酸、或衍生自由玉米油或其它农业油例如大豆、红花、菜籽 等的其它脂肪酸。如果存在脂肪酸(这是任选的),则基于本发明的基于油的制剂的总重量, 所述脂肪酸可以〇. 5wt%_约5wt%例如约0.5wt%_约4wt%、例如约lwt%_约2wt%的量存 在。为了本发明的目的,所述脂肪酸可以包括衍生自如上所述的油的脂肪酸或包括上述油 的衍生物。因此,为了本发明的目的,所述脂肪酸可以考虑为已经乙氧基化或烷氧基化的油 或脂肪酸衍生物。
[0062] 可以认为所述制剂是共混物,其中可将在制备该制剂中的组分的每一种混合或以 其它方式组合在一起以形成制剂。可以使用常规混合设备(例如具有搅拌器的罐或者使用 静态混合器的在线混合)将组分混合在一起。在制备所述制剂时,可以使用所述多种组分的 任意加入顺序以形成所述制剂。
[0063] 如果存在于所述浓缩物制剂中,水可以0界1:%-1〇¥1:%、0.1¥1:%-1〇¥1:%、0.5¥1:%-10wt % n lwt %-10wt %Nl.5wt%-10wt%N 2wt %-10wt % 5wt %-10wt % n lwt % -5wt % 2wt%-5wt%的量、或在这些范围内的任意量存在,其中重量百分比基于所述制剂的总重量 百分比。
[0064]如所示的,作为一个选择,可以在本发明的粘合剂制剂中使用改性剂。所述改性剂 可以考虑为硬化剂且可以是使由所述粘合剂产生的涂料硬化以向所述涂料提供一些刚性 或鲁棒性的任何组分。例子包括,但不限于,多元醇(糖醇)例如甘油、山梨糖醇、赤藓醇、氢 化淀粉水解产物、巴糖醇、乳糖醇、麦芽糖醇、甘露糖醇、山梨糖醇、木糖醇、或它们的任何组 合。基于所述粘合剂制剂的重量百分比,所述改性剂可以〇wt % -50wt %例如lwt % -25wt %、 或2wt%-10wt%的量、或其他的量存在。
[0065]作为一个选择,所述粘合剂制剂可以包含另外的添加剂。所述制剂可以不包括有 另外的添加剂。
[0066] 在所述制剂中,所述烷氧基化淀粉(一种或多种)可以以30wt %_60wt % (例如, 35wt %_60wt %、40wt %_60wt %、45wt %_60wt %、50wt %_60wt % )的量存在,所述树脂可以 以60wt%_0wt% (例如,0wt%_50wt%、lwt%_50wt%、lwt%_40wt%、lwt%_30wt%、 lwt%_20wt%、5wt%_10wt%、10wt%_50wt%、20wt%_50wt% )的量存在,所述剥离助剂可 以以0wt%_约25wt% (例如,0wt%_20wt%、lwt%_20wt%、5wt%_20wt%、7wt%_20wt%、 lOwt %_20wt % )的量存在,所述改性剂可以以Owt 约25wt % (例如,Owt %_20wt %、 lwt%_20wt%、5wt%_20wt%、7wt%_20wt%、10wt%_20wt%)的量存在,和水可以以0wt_ 69wt % (例如,lwt % _69wt %、lwt % _60wt %、5wt % _60wt %、10wt % _60wt %、15wt % -60wt%、20wt%_60wt%、30wt%_60wt% )的量存在,其中重量百分比基于所述制剂的总重 量百分比。
[0067] 以浓缩物或稀释(物)形式的所述粘合剂制剂可以具有包括如下的基于重量的固 体含量(非水含量):40 % -100 %的烷氧基化淀粉、60 % -0 %的不同的树脂、0 % -25 %的剥离 助剂、和0 % -25 %的改性剂,或40 % -80 %的烷氧基化淀粉、60 % -20 %的不同的树、5 % -25 %的剥离助剂、和5 % -25 %的改性剂,或50 % -70 %的烷氧基化淀粉、50 % -30 %的不同的 树脂、12%-25 %份的剥离助剂、和12%-25%的改性剂。作为一个选择,所述粘合剂制剂可 以具有包括如下的固体含量:1-5份的量的烷氧基化淀粉、0-5份的量的不同的树脂、1-2份 的量的剥尚助剂、和1 _ 2份的量的改性剂。
[0068] 可以认为所述粘合剂制剂是共混物,其中可将在制备所述粘合剂制剂中的组分的 每一种混合或者以其它方式组合在一起以形成制剂。可以使用常规的混合设备(例如具有 搅拌器的罐或使用静态混合器的在线混合)将组分混合混合在一起。在制备所述制剂时,可 以使用所述所中组分的任意加入顺序以形成所述制剂。
[0069] 本发明的粘合剂制剂可以是存储稳定的,这意味着形成所述粘合剂制剂的组分不 随时间而显著分离或沉降。例如,在0°C-50°C的存储温度下,本发明的粘合剂制剂的存储稳 定性可为至少20天、或至少30天、或至少45天、或至少三个月、或至少六个月。在这段时间期 间,形成所述粘合剂制剂的成分不在任何显著的程度上分离或沉降(例如,低于5wt%、低于 lwt% (基于所述粘合剂制剂的总重量)在这段时间期间将分离或沉降且优选地,0. lwt- Owt %将在这段时间期间分离或沉降)。
[0070] 本发明可以涉及包括柔软的、吸收性的、强的薄页纸纸幅的皱纹纸的制造和特别 地涉及这样的幅的起皱以在所述幅中获得足够的柔软性和粘附特性同时将运行困难最小 化的模式。经起皱的纸幅可以从原浆来源和/或从回收来源例如混合的办公废纸获得。本发 明对于形成自或包括混合的办公废纸回收来源、或经分类的办公纸张是有用的。本发明的 粘合剂制剂可以考虑为用于这样制造皱纹纸的可以用水稀释的起皱用制剂。本发明的粘合 剂制剂可以考虑为可以用水稀释的杨克烘缸涂覆组合物或杨克烘缸剥离涂覆组合物。所述 粘合剂制剂可以考虑为可稀释的T AD织物涂料制剂。
[0071] 从水和纤维的浆料形成薄纸幅,将湿的纸幅脱水,然后至少部分地干燥经脱水的 幅是本领域中已知的。然后所述幅可以在织物上输送或运送到称为杨克烘缸的大的蒸气加 热的转鼓。所述幅通常在圆周烘缸位置处进入烘缸,所述圆周烘缸位置是围绕烘缸的从幅 自鼓脱离的区域起的主要部分。所述幅通常在如下的圆周烘缸位置处进入烘缸:相对于幅 从鼓脱离的区域,该位置优选是围绕圆柱形烘缸的至少约半途且更优选至少围绕其的约 75%。所述脱离区域可以装备有起皱用刮板,所述幅抵接所述起皱用刮板,从而被向后推挤 自身并缩短以获得公知的薄页纸皱纹纸结构。杨克烘缸上的起皱动作需要幅良好地粘附至 烘缸,以实现一致且均匀的起皱动作,和例如,以防止在起皱用刮板附近的出口区域之前或 该出口区域处所述幅从烘缸向外张开(flaring)。在一些情况中,所述幅被以典型地高达约 80%的相当大的水含量呈现至烘缸。这样的幅因此具有约20%或更高的在与烘缸的接触点 处的纤维浓度。
[0072] 可将所述粘合剂制剂(例如,以如上所示的稀释的形式)施加到杨克烘缸或其它用 在这样的起皱过程中的圆柱形烘缸。可向所述圆柱形烘缸表面在旋转之前、在旋转期间、或 者既在旋转之前又在旋转期间连续地、半连续地、间断地、或一次性地施加所述粘合剂制 剂。可将本发明的粘合剂制剂施加到圆柱形烘缸的表面(例如,在起皱用刮板之后且在幅转 移位置之前),施加到在被施加到圆柱形烘缸表面之前的、或者在将纤维幅施加到圆柱形烘 缸表面期间的、和/或在纤维幅施加至圆柱形烘缸表面之后的纤维幅。可以通过使用喷射喷 杆(spray boom)的一个或多个喷嘴、辊涂机、用于纤维幅的浸渍浴、或其它涂覆装置施加所 述粘合剂制剂。所述粘合剂制剂的施加比率或使用比率可以是〇. lmg/m2烘缸表面-40mg/m2 烘缸表面例如0. lmg/m2烘缸表面-20mg/m2烘缸表面、或0. lmg/m2烘缸表面-10mg/m2烘缸表 面、或lmg/m2烘缸表面-10mg/m 2烘缸表面、或5mg/m2烘缸表面-10mg/m2烘缸表面、或其它的 量。所述烷氧基化淀粉组分可以〇 · 5wt % -1 Owt %例如0 · 5wt % _5wt %、或1 wt % _5wt %、或 0 · 5wt%_3wt%、或lwt%_3wt%、或2wt%_3wt%、或0 · 5wt%_2wt% 的量、或其它的量存在 于用于涂覆杨克鼓的烘缸表面的经稀释的粘合剂制剂中。
[0073] 在通常称为穿透干燥(也称为空气穿透干燥或TAD)的操作的一些模式中,幅与烘 缸表面的接触是有限的。在穿透干燥操作中,将由水和纤维的浆料形成的幅使用真空和热 空气吹分干燥动作脱水,而没有显著地以机械方式按压湿的幅。所述幅在空气穿透干燥期 间可使用结构化织物运送。作为一个选择,作为空气穿透干燥过程的一部分可以将幅起皱 或缩短,其中在杨克烘缸上不进行幅的进一步干燥或起皱。作为一个替代选择,可将通过 TAD干燥的幅在空气穿透干燥之后使用节点化织物按压至预涂覆有所述粘合剂制剂的杨克 烘缸,使得幅在紧密间隔的区域粘附到烘缸并且所述幅在所述区域之间松厚。具有细达计 数为每平方英寸4900个开口以上的织物可以满足该目的。这样的幅在被呈现至杨克烘缸时 的纤维浓度可为约30%-约90%纤维。高纤维浓度的幅通常可需要粘合剂以充分地将所述 幅固定至烘缸用于完成干燥动作和起皱动作两者。
[0074] 现参见附图,图1是显示包括于可以用来形成起皱的薄页纸纸幅的根据本发明的 方法(方法100)中的一系列步骤的流程图。这样的幅可以具有例如在约1-约80镑/3000平方 英尺、或约7-约40镑/3000英尺平方的成品基重(定量)、或其它基重,并且可以由含水纤维 浆料制成。根据本发明,在步骤101-102中,可使用常规的幅形成技术或者其它合适方法由 水和纤维的浆料形成薄纸幅,并且然后在步骤103中,可以使该幅至少部分地脱水,例如至 少部分地干燥。例如,可将该衆料引至常规的长网滤水网(Four dr i n i er dra inage wire)以 形成纤维幅。通过所述网,以常规方式,可发生所述纤维幅的部分脱水。对所述纤维幅进行 的进一步脱水可以包括机械按压、空气穿透干燥操作、或其组合。所述纤维幅可以由用来制 造以上产品的各种类型的基于木浆的纤维例如如下形成:阔叶木硫酸盐浆纤维、针叶木硫 酸盐浆纤维、阔叶木亚硫酸盐纤维、针叶木亚硫酸盐纤维、化学-热-机械纤维、热磨机械浆、 盘磨机械浆、回收纸纤维、或其它纸浆纤维、或它们的任意组合。作为一个选择,在向杨克烘 缸或其它旋转烘缸转移之前,纤维幅可以被干燥至约10%重量-约90%重量、或约20%重 量-约80 %重量、或约25 %重量-约75 %重量、或约40 %重量-约60 %重量、或约40 %重量-约 50%重量、或其它值的纤维浓度,之后被输送至幅烘缸表面。为了本文中的目的,"纤维浓 度"是指相对于幅的总重量的干纤维重量的百分比值。作为一个选择,幅的"水分含量"可构 成幅重量的余量的大部分或全部。例如,纤维幅在施加至杨克烘缸或其它旋转烘缸之前可 以具有例如约90%重量-约10%重量、或约80%重量-约20%重量、或约75%重量-约25%重 量、或约60 %重量-约40 %重量、或约50 %重量-约60 %重量、或其它值的水分含量,可以根 据本发明的方法进行处理。这样的幅因此具有补足所述幅的另外的重量%的纤维含量。脱 水之后,所述幅然后可被输送例如在织物上运送至起皱用烘缸或者幅烘缸,其可以是,例 如,蒸汽加热的转鼓烘缸,在此处及其它地方称为杨克烘缸。在接收纤维幅之前,杨克烘缸 的粘附性烘缸表面可以用本发明的粘合剂制剂涂覆,这可涉及该图示中的步骤104-106。
[0075] 在图1中所示的步骤104中,将包括烷氧基化淀粉的起皱用粘合剂制剂组分进料、 再循环、或既进料又再循环到混合锅或其它合适的混合容器中,其可为出于它的内容物的 搅拌而装备的。虽未显示,但是起皱用粘合剂基础制剂组分可进料到闭合回路系统例如加 压的闭合回路系统中,或者可以进料到单程(直流式、直通式,once through)施加系统中。 作为一个选择,可以将所述起皱用粘合剂组合物制备为包括烷氧基化淀粉和任意其它添加 剂的活性组分的含水的成膜用分散体。在步骤105中,将所得到的起皱用粘合剂组合物涂覆 在杨克烘缸或其它大的旋转烘缸的烘缸表面上,并且形成了粘附性烘缸表面。在图1中所示 的步骤106中,将经脱水的且经部分干燥的湿纸幅输送(例如在织物上运送)且转移到大的 旋转烘缸(例如蒸汽加热的和/或罩(hood)加热的转鼓烘缸,在此处或其它地方称为杨克烘 缸)的粘附性烘缸表面。杨克烘缸可以是大直径、典型地约8-约20英尺直径或其它直径的 鼓,其设计成用蒸汽加压以提供热的表面用于在造纸过程结束时完成造纸幅的干燥。可以 将幅例如在圆周烘缸位置例如如下处转移到烘缸:相对于其中将起皱的幅从鼓分离和移除 的幅脱离区域,围绕圆柱形烘缸的至少约半途、或者围绕其的至少约75%的位置。转移用织 物可以是,例如,具有如下节点的转移和压印用织物:所述节点可以将所述幅的表面的一部 分(例如约20%或其它量)挤压在起皱用或杨克烘缸上以形成节点化纤维幅。作为一个选 择,所述起皱用粘合剂组合物可将节点化纤维幅保持在幅烘缸表面上直到幅的纤维浓度为 约75 %重量或更高例如至少约95 %重量。在本文中称为空气穿透干燥的操作的一些模式 中,幅与烘缸表面的接触是有限的。可以任选地用在本发明中的空气穿透操作的方法和系 统包括例如描述在美国专利No. 6,991,707B2(通过引用将其纳入本文中)中的那些。本发明 的方法可以例如与使用起皱方法的空气穿透干燥系统、与杨克烘缸系统和方法、以及与湿-起皱机器、系统、和方法一起使用。在步骤107中,所述幅在围绕烘缸或者在烘缸上被运送时 可以被保持在粘附性烘缸表面上,直到达到脱离区域。在步骤108中,脱离区域可以装备有 起皱用装置例如起皱用刮板或刮刀,所述幅抵接其从而被向后推挤或挤压自身并且得到公 认的薄页纸皱纹纸结构。在步骤109中,可将起皱的幅从烘缸收取。可使幅从烘缸起皱以形 成具有例如如下的纤维含量或浓度的经干燥的幅:约75 %重量或更高例如至少约90 %重 量、或至少约95 %重量、或至少约97 %重量的浓度、或约85%-约97 %重量的浓度、或约 90%-约97%重量的浓度;然后可以将其卷绕成卷或以其它方式从烘缸收集。在起皱阶段 处,纤维幅可具有例如低于25 %重量、或低于15 %重量、或低于约10 %重量、或低于约7 %重 量、或低于约5%重量、或约10%-约3%重量、或其它量的水分含量。
[0076]参见图2,显示了系统200,其用于根据本发明的方法在向杨克烘缸205施加起皱用 粘合剂组合物218的情况下使薄页纸起皱。表示为附图标记201的转移和压印用织物可将所 形成的、经脱水的且经部分干燥的幅202围绕转向辊203运送至按压辊204和杨克烘缸205之 间的夹区(nip)。也可采用表示为216的补充的下部载体以便以夹持方式运送所述幅,这在 较高的幅干燥度的条件下可为特别有用的。织物、幅、和烘缸以箭头指明的方向移动。幅进 入烘缸中的入口是从起皱用刮板206起完全在所述辊周围,所述起皱用刮板206如示意性地 表示的那样使行进的幅从烘缸起皱,如以207表示的。从烘缸离开的起皱的幅207行进越过 引导和张力辊208、209且被卷绕成柔软的起皱的薄页纸卷210。为了将进入烘缸的经部分干 燥和脱水的纸幅202(例如,10~90重量%的纤维浓度)粘附于烘缸表面,可以使用喷射喷杆 211以将起皱用粘合剂组合物218施加于烘缸表面213(其在起皱的薄页纸幅207从烘缸205 脱离后是暴露的)以在压力辊204和杨克205之间的夹区之前提供粘附性烘缸表面214。喷射 喷杆211可以是单喷射喷杆或多喷射喷杆,例如如所不的双喷射喷杆。喷射喷杆可以包括过 喷收集容器(未显示)。喷射喷杆211流体连接219至混合锅215用于从该混合锅进料起皱用 粘合剂组合物。混合锅215可以装备有搅拌器217。包括烷氧基化淀粉的粘合剂制剂组分可 以以任何方便的方式引入到混合锅215中。得到的起皱用粘合剂组合物可以栗送或在压力 下进料到喷射喷杆211的喷嘴喷射器(一个或多个)。为了促进幅在烘缸上的干燥,杨克205 可以通过常规的或其它合适的配置(arrangements)(未显示)在内部蒸气加热、使用罩212 外部加热、或使用两者。该喷射的组合物218任选地可以直接地施加到行进着的幅202,但优 选地直接喷射到烘缸表面213上,以限制幅对粘合剂的获得并且限制粘合剂穿过幅至运送 用织物的渗透。可以在本发明的方法中适用和使用的喷射器系统和配置包括,例如,描述在 美国专利如.6,465,04781(将其全文通过引用引入到本文中)中的那些。
[0077]图3是显示包括于可以用于使用TAD涂覆方法且不使用杨克而形成经干燥的薄页 纸纸幅的根据本发明的方法中的一系列步骤的流程图。在步骤301中,TAD织物在步骤中可 以用包含烷氧基化淀粉的粘合剂制剂涂覆。用于该方法的粘合剂制剂可以包括PV0H(作为 一个选择,其与所述烷氧基化淀粉组合)。可以使用PVOH作为助添加剂以建立足够的涂料。 在步骤302中,可将湿薄页纸幅施加到TAD织物的经涂覆的表面上。可任选地将所述湿薄页 纸在其被转移到经涂覆的TAD织物之前缩短以在所述幅上引起类似起皱的效果。用于使湿 薄页纸幅缩短的技术是已知的,其可例如通过将来自形成用织物或网的新形成的湿薄页纸 幅转移到更慢的移动着的转移用织物,所述转移用织物进而将所述幅转移到TAD织物。可以 应用于TAD操作的用于使湿薄页纸幅缩短的方法和设备配置如示于例美国专利No.5,888, 347(将其全文通过引用引入本文)中。在步骤303中,当将这些层的敷成层(layup)输送通过 至少一个烘缸(其中热空气通过薄页纸幅)时,薄页纸幅在TAD织物上干燥。在步骤304中,在 离开烘缸之后,将经干燥的薄页纸幅从TAD织物分离用于收集。作为一个选择,不需要向已 经在TAD操作中处理的薄页纸幅施加进一步的干燥或起皱处理。
[0078]图4显示TAD系统,其包括该TAD系统的TAD织物涂覆机和空气穿透烘缸单元。在该 图中所示的系统400中,湿薄页纸幅401置于TAD织物402的经涂覆的表面413上。TAD织物402 可以在涂覆站409处用包括烷氧基化淀粉的制剂410预涂覆。为了简化该图示,仅显示TAD织 物402和湿薄页纸401的片段,其中它们穿过空气穿透烘缸403。湿薄页纸幅401可以接收自 纸形成单元(未示出)例如常高贵的网形成单元。TAD织物402可以具有如由虚线所表明的环 形回路或带结构,其可以为围绕另外的辊(未示出)引导的以提供连续的结构。湿薄页纸幅 和经涂覆的TAD织物的所得敷成层411围绕其中热空气从烘缸罩404流入405的可旋转的空 气穿透烘缸403输送,然后在敷成层从空气穿透烘缸单元403出现之后将经干燥的幅与TAD 织物402分离。一旦将经干燥的幅406从TAD织物402分离,则可将TAD织物402引导通过清洁 段(未示出)例如喷射洗涤站,之后将其引导回到涂覆站409用于重新使用(如以虚线所表明 的)。对于TAD织物402、空气穿透烘缸403和经干燥的幅406所显示的方向箭头表示在TAD系 统中的处理期间这些部件的运动方向。TAD织物自身可以是可以允许空气流穿透其厚度的 长网结构。可以向TAD织物402的表面以如下的涂覆比率施加制剂401:其对于赋予所述部件 之间的粘附和剥离的良好平衡是有用的并且不将TAD织物对于空气流封死。在该空气穿透 干燥过程中在TAD织物上粘合剂制剂的涂覆比率可范围为0. lmg/m2-约100mg/m2TAD织物表 面例如 lmg/m2-80mg/m2TAD 织物表面、或 2mg/m2-70mg/m2TAD 织物表面、或 5mg/m2-50mg/m2TAD 织物表面或其它量。所述烷氧基化淀粉组分可以在用于涂覆TAD织物的经稀释的粘合剂制 剂中以0 · 5wt%-10wt%例如0 · 5wt%_5wt%、或lwt%_5wt%、或0 · 5wt%_3wt%、或lwt 3wt%、或2wt%_3wt%、或0.5wt%_2wt%的量或其它量存在。空气穿透烘缸403可以是可旋 转的鼓,其具有用于支撑敷成层411的外部鼓表面412。辊406可用于将敷成层引导和输送至 鼓表面412。作为一个选择,转移至经涂覆的TAD织物402的湿幅401可然后行进越过如下的 多孔的空气穿透烘缸403例如蜂窝辊或鼓:通过其,经加热的空气在碰撞和穿过敷成层之后 从干燥罩404穿过。穿透敷成层中的幅401的热空气405可以提供高的传热速率和有效的干 燥,而没有幅的显著压缩。在TAD织物402和经干燥的纸幅406离开空气穿透烘缸403之后,可 通过分离装置将经干燥的纸幅406从TAD织物402分离,所述分离装置包括,例如,如所示的 分离辊408或者,替代地,对于从TAD织物分离经干燥的纸幅有用的转移装置例如吸辊 (suction roll)(未示出)或类似装置。分离辊408或其它分离装置可以进一步被设置于TAD 织物402的回路中、通常与所述分离装置相对的空气喷射装置(例如空气刀)所协助(未示 出),所述空气喷射装置可以将空气吹过TAD织物以碰撞经干燥的纸幅406的表面并且将其 推离TAD织物。经干燥的幅406可以通过例如能透过的传输用织物(未示出)从分离辊408传 输至卷轴(reel-up)(未示出)。虽然对于使幅401干燥而言显示了单个的向内流动空气穿透 烘缸403,但是将理解,可使用单个的向外流动空气穿透烘缸代替向内流动空气穿透烘缸, 或者可以使用多个串联的向内流动空气穿透烘缸或者多个串联的向外流动空气穿透烘缸, 或者可将至少一个向内流动空气穿透烘缸与串联的至少一个向外流动空气穿透烘缸组合 使用。
[0079] 该TAD系统可以在没有杨克烘缸的情况下或者在具有杨克烘缸的情况下用在薄页 纸或纸的生产中。作为一个选择,空气穿透烘缸403可以包括用于纸幅406的最终干燥段。湿 薄页纸幅可以在不使用杨克来起皱的情况下缩短。作为一个选择,为了在不使用杨克的情 况下使薄页纸幅缩短,湿薄页纸幅401可以使用快速转移技术从形成段网(未示出)转移至 第二个更慢移动的转移用织物(未示出)以使湿的纸幅在其被转移至经涂覆的TAD织物402 之前缩短。可以用来使来自形成用网段并且在穿透干燥之前的湿的薄页纸幅缩短的配置例 如示于引入的美国专利No. 5,888,347之中。
[0080] 图5是幅干燥和起皱系统的示意图,该系统包括空气穿透干燥(TAD)和杨克的组 合。在该图中所示的系统500中,可将造纸料(papermaking furnish)从流衆箱(headbox) 501向由辊503支撑的长网(Fourdrinier wire)502运输。形成未经挤压的纸幅504,并且网 502行进越过任选的成形板(forming board)505。朝着所述形成段的干燥端,其上支撑有湿 纸幅504的网502可在行进越过多个吸箱507。图中示出了 5个吸箱,其后四个可装备有蒸汽 喷嘴506,或者可以使用其它数量的这些箱。在通过真空箱507之后,网和湿的幅可以围绕网 转向辊508行进,在网转向辊508处幅504被夹在网502和TAD织物511之间。TAD织物可以是用 于对网504的对着的表面压印三维图案的结构化织物。作为一个选择,于在辊508和512之间 接触幅504之前,TAD织物可以在其上表面上用所述粘合剂制剂涂覆(例如使用喷射器522)。 幅504可以在狭槽形的蒸汽喷嘴509和真空箱510之间向下输送。在该点之后,纸幅504可以 在没有挤压的情况下被转移至所选的TAD织物511并且继续行进越过TAD织物转向辊512至 用于幅504的穿透干燥的热空气吹风干燥器513。从那起,TAD织物511和经热预干燥的纸幅 可以行进越过可以防止在压印用织物中形成皱褶的矫直辊514,并且越过另一个TAD织物转 向辊5120以被转移到杨克烘缸鼓515的表面5150上。然后可以通过压力辊516将压印用织物 511的节点压印到经预干燥但未被挤压的纸张504之中。TAD织物511然后可以越过若干TAD 织物转向辊512回到网502,并且在其返回期间可以通过喷雾517被清洁(例如洗涤)而没有 附着的纤维并且通过真空箱518干燥。
[0081 ] 经压印的纸张504从压印压料辑(压印夹持辑,impression nip roll)516沿着杨 克鼓烘缸515的周边继续行进用于干燥并且用起皱用刮板519(例如用刮刀)从杨克烘缸表 面起皱。经起皱的幅5040在起皱后可例如以与图1的系统中所示相似的方式将从烘缸表面 卷起。可以从喷射器520用含有烷氧基化淀粉和任意其它助添加剂的粘合剂制剂喷射杨克 烘缸的表面5150,以在烘缸表面形成涂层5020。在干燥期间,涂层5020可以改进纸张的节点 印记和杨克烘缸表面之间的结合,并且允许幅在起皱时剥离。该喷射的组合物任选地可以 在邻近杨克鼓515的转移辊5120处或之前施加至行进中的幅504,但优选直接喷射到烘缸表 面5150上。为了促进幅在烘缸上的干燥,杨克515可以通过常规的或其它合适的配置(未示 出)在内部蒸汽加热、使用罩(未示出)在外部加热(例如图1所示)、或使用这两者。
[0082] 起皱系统、方法、和粘合剂描述在以下美国专利(将它们全文通过引用引入本文) 中:No.3,640,841;4,304,625;4,440,898 ;4,788,243;4,994,146;5,025,046;5,187,219; 5,326,434;5,246,544;5,370,773;5,487,813;5,490,903;5,633,309;5,660,687;5,846, 380;4,300,981;4,063,995;4,501,640;4,528,316;4,886,579;5,179,150;5,234,547;5, 374,334;5,382,323;5,468,796;5,902,862;5,942,085;5,944,954;3,301,746;3,879, 257 ;4,684,439;3,926,716;4,883,564;和5,437,766。
[0083] 如所示的,本发明的粘合剂制剂可以考虑为浓缩的产品,其可以被稀释,例如在起 皱位置的场所上在混合锅中或者在线用待喷射至圆柱形烘缸上的其它材料稀释。通过使用 本发明的粘合剂制剂,可以实现纤维幅与TAD织物或烘缸的表面的粘附和剥离性质的优异 平衡。用本发明的粘合剂制剂,可以得到使用可生物降解添加剂在更低的常规PV0H或湿强 树脂使用比率下相当的或更好的粘性曲线。
[0084] 本发明的粘合剂制剂可以用于造纸工业的其它应用或其它工业中。本发明的粘合 剂制剂可以认为是可生物降解的、和/或无毒的,和/或包括一种或多种食品级组分。
[0085] 通过意图示例本发明的以下实施例将对本发明进一步阐明。
[0086] 实施例
[0087] 实施例1
[0088]在本实施例中,制备以含水分散体形式的包含如下的粘合剂制剂(2.5wt%固体含 量):阳离子型烷氧基化淀粉("XP13-2228JTA"),其作为唯一的粘合剂或者与另一种涂料添 加剂组合成50:50wt:wt共混物。所述阳离子型烷氧基化淀粉是从Penford Products Co.以 产品名TOPCOAT?L95作为含水的改性碳水化合物分散体商购获得的改性淀粉(30%固 体,pH=5.0-6.0,DS = 0.15,可倾倒的液体形式)』S是电荷密度的亮度。一些制剂中使用的 不同的粘合剂化学品是含聚合物的组合物,其为包括如下的常用湿强树脂:聚(酰氨基胺) 表氯醇(PAAE) ( "WSR",其可作为BUBOND? 167商购得到),或作为BUBOND? 2624 ("2624")和BUBOND?2620( "2620")商购获得的改性PAAE树脂。所述BUBOND?产品 是作为交联性聚合物的来源的改性PAAE产品,其是Buckman Laboratories International,Memphis TN USA的产品。将每种制剂中的组分在去离子水中稀释以获得 2.5wt%的固体含量(活性物含量)、和97.5wt%的水含量。在组合了所述阳离子型烷氧基化 淀粉和不同的粘合剂组分(PAAE来源)的制剂中,不同的粘合剂以50:50(按重量计)的混合 比率组合,使得每种粘合剂以1.25wt %的量与97.5wt %的水组合地包含于经稀释的制剂 中。
[0089]对制剂进行实验室实验以评价它们的作为薄页纸水分含量的函数的粘性曲线。图 6是杨克烘缸的示意图,其显示在涂覆有本实施例的制剂的杨克烘缸上围绕烘缸表面行进 用于干燥和起皱的幅的幅水分曲线的例子。所示的实验室结果可以与杨克烘缸位置相关 联,其中预期湿的薄页纸具有对于那些位置(例如离湿的幅转移位置、起皱用刮板位置等更 近或更远)的相应的水分和粘性值。在实验室中针对作为杨克涂料粘合剂的性能通过如下 来评价这些粘合剂制剂:测量作为每一种制剂的薄页纸水分含量的函数的制剂的粘性曲 线。这些制剂然后经历模拟的辊测试,其被称为粘性测试仪。在该粘性测试中,向两个单独 的金属板施加本发明的制剂(和任意对比样或对照样),其中所述金属板在金属板中具有至 少一个孔以接收探针。探针的尖端用棉布覆盖。在所述测试中,将混合物以5mg/m 2的量施加 在所述板上,并且使所述板经历140°C达10分钟以固化所述粘合剂/剥离制剂。然后,将所述 板的温度提高至170°C,并且以200g的力将具有棉布的探针插入到所述金属板的孔中5秒, 然后将其移开,并且测量将探针以5cm/分钟的速度从金属板移开l/2cm距离的力的量(按克 计)。每30秒重复该测试,重复9次。因此,在图7中每个数据点获得10个测量结果并且涂覆膜 粘性(g)是将探针从金属板移开的力的量的10次测量的测量平均值。制剂的粘性测试测量 的结果示于图7中。对于所有的实施例,除非有相反的描述,水分含量是基于薄页纸总重量 的重量%。
[0090] 参照图7,如该图中所示,所述改性淀粉自身在早期即在50%-约30%水分含量(其 为粘性曲线中的重要区域)下具有更好的粘性。然而,该图中的曲线进一步显示,如果在一 个点处使用改性淀粉并且在一个点处将其与另一种粘合剂以50:50(按重量计)使用,则从 50 %水分含量一直到20 %水分含量都获得宽范围的粘性。本质上,该图显示,烷氧基化淀粉 可以独自使用或与不同的湿强树脂组合使用,以实现人们期望或想要"拨入"的粘性范围 (基于每个造纸公司进行的具体起皱,其可以是不同)的控制
[0091] 实施例2
[0092] 实施了另行的研究,其中非离子型烷氧基化淀粉与常用湿强树脂(PAAE)组合使用 以提供粘合剂制剂。所得制剂在实验室中针对作为杨克涂料粘合剂的性能进行测试。
[0093]制备以含水分散体形式的包含如下的粘合剂制剂(2.5wt固体含量):非离子型烷 氧基化淀粉("XP13-2216JTA"),其与常用湿强树脂(PAAE)组合成50:50wt:wt的共混物。作 为对照样,在另行的制剂中以2.5wt%固体含量单独使用所述常用湿强树脂。在这些制剂中 使用高固体含量、耐高温性和高粘性的非离子型烷氧基化淀粉。所述非离子型烷氧基化淀 粉是从Penford Products Co.以产品名PENLAM-HT?作为含水的改性碳水化合物分散 体商购获得的改性淀粉(38 %固体,1500cps,pH= 5.0-7.0,密度1.2,可倾倒的液体形式)。 用于该制剂和对照样中的常用湿强树脂(PAAE)树脂为与实施例1中使用的相同类型树脂 ("WSR")。每个制剂中的组分在去离子水中稀释以获得2.5wt%的固体含量(活性物含量)、 和97.5wt%的水含量。在组合了所述非离子型烷氧基化淀粉和常用湿强树脂(PAAE)的制剂 中,不同的粘合剂以50:50(按重量计)的混合比率组合,使得每种粘合剂以1.25wt%的量与 97.5wt %的水组合地包含于稀释的制剂中。
[0094]对制剂进行实验室实验以评价它们的作为薄页纸水分含量的函数的粘性曲线。用 于测量作为对于每种制剂的幅水分含量的函数的涂覆膜粘性的测试与对于实施例1指出的 相同。对于制剂的粘性测试试验的结果示于图8中。参照图8,对于包括单独的常用湿强树脂 (PAAE)、被稀释至2.5wt%固体含量的制剂[?]显示了作为薄页纸的水分含量的函数的粘 性的图,和在另一个图中,包括常用PAAE(与所示非离子型烷氧基化淀粉以50:50wt%混合 比率组合)、被稀释至2.5wt%固体含量的涂料[]的作为时间的函数的粘性。如图8中的图 中所示,当使用单独的常用PAAE树脂时,粘性非常低,并且从50%薄页纸水分含量一直至 0%薄页纸水含量,几乎一律地相同。粘性是低的,但是随着纸干燥,粘性事实上是稍微不合 意的,所以当水分含量开始进入到5%薄页纸水分含量范围中是,粘性不是想要的,并且另 外该PAAE当单独使用时保持其粘性,这是不合意的或至少被认为是缺点。将其与具有WSR和 非离子型烷氧基化淀粉的50:50(按重量计)混合物的代表本发明的实例的涂料比较,在 40%薄页纸水分含量处起始并且持续直到5%薄页纸水分含量,可以看到非常良好的粘性 范围。图8中的该图实际上显示烷氧基化淀粉在与粘合剂树脂例如PAAE组合使用时可以产 生的显著贡献。
[0095] 实施例3
[0096] 进行另行的研究,其中使用实验室评价和在造纸机上运行的试验,针对作为杨克 涂料和/或TAD杨克涂料的性能,研究包含非离子型烷氧基化淀粉自身以及与改性PAAE树脂 的混合物的另外的制剂的性能。
[0097]在该研究中,制备包含非离子型烷氧基化淀粉("XP13-2216JTA")作为唯一粘合剂 的粘合剂制剂(2. 5wt %固体含量),并且制备将所述非离子型烷氧基化淀粉与 BUBOND?2620( "2620")以50:50wt:wt共混物组合的另一制剂(2.8%固体含量)。作为 对照样,在另行的制剂中以2.5wt%固体含量单独使用BUBOND? 2620。这些制剂作为含 水分散体制备。
[0098]对制剂进行实验室实验以评价它们的作为薄页纸水分含量的粘性曲线。用于测量 作为对于每种制剂的幅水分含量的函数的涂覆膜粘性的测试与对于实施例1指出的相同。 对制剂的粘性测试测量的结果示于图9中。参照图9,如可从图看见的,对于所述组合,在 50%薄页纸水分含量处开始并且在20%薄页纸水分含量附近结束,获得了优秀的粘附性。 对于其它两个经测试的制剂,单独的烷氧基化淀粉具有快速下降的高的粘性,或者在对照 样情形中,粘性实际上在错误的时间即在低的水分含量下变成粘性的。这些结果表明,对于 包含改性PAAE的制剂,包括非离子型烷氧基化淀粉作为添加剂可以改进其湿(初始)粘性。 [0099] 对包括以50:50wt:Wt混合物的阳离子型烷氧基化淀粉和常用湿强树脂(WSR)的制 剂(2.5wt固体含量)进行在工业规模造纸机上的试验,其包括杨克配置(arrangement)(例 如总体上如图2和5中所示的)。观察造纸机的性能。在试验前,当单独使用常用湿强树脂 (WSR)时,因为湿的幅的高水分含量和不均一的水分曲线,薄页纸机具有频繁破裂的幅问 题。当将阳离子型烷氧基化淀粉单独地或者与所指出的不同粘合剂化学品(例如改性PAAE) 组合使用时,薄页纸机运行性显著改进。
[0100] 实施例4
[0101] 进行了另行的研究,其中测量非离子型烷氧基化淀粉自身的湿粘性性能并与用作 TAD杨克涂料的常规聚乙烯醇比较。表1显示这些测量的结果。"湿粘性"性质使用模拟辊测 试(其被称为粘性测试仪)测定如表1中那样。
[0102] 表1
[0104]这些结果显示,自身是改性淀粉的非离子型烷氧基化淀粉("XP13-2216JTA")具有 在512克处的优秀粘性。来自商业使用的PV0H(其被认为是常规的常用PV0H的代表),这是因 为:其分子量更容易使用,因为造纸机操作员需要取PV0H并且接收作为固体的它,然后他们 在造纸厂制造溶液。如果PV0H的分子量太高,则变得极难以处理和制成溶液。因此,表1中提 及"理想粘性PV0H"实际上是更高分子量PV0H,其具有优秀的粘性,但由于其分子量,其是极 难使用的。一般地,许多造纸公司由于这一缺点而不使用它。因此,虽然其具有优秀的湿粘 性,但用它很难形成溶液。鉴于此,使用具有较低粘性的较低分子量PVOH可能是更加实际 的。该表中所示的结果显示,烷氧基化淀粉的湿粘性几乎与理想粘性PVOH同样好,然而,其 已经是水溶性的并且可以水溶液使用,因此不难处理且在使用前不需要将其从固体转化为 液体。
[0105] 本发明以任意顺序和/或以任意组合包括以下方面/实施方式/特征:
[0106] 1.粘合剂制剂,其包括:
[0107] a)至少一种烷氧基化淀粉;
[0108] b)如下的至少一种:
[0109] i)至少一种树脂,
[0110] ii)至少一种剥离助剂,
[0111] iii)至少一种改性剂,和任选地
[0112] c)水,其中所述树脂与a)不同。
[0113] 2.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉是 水溶性/水分散性的液体形式的非离子型烷氧基化淀粉。
[0114] 3.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉是 Cl-C10烷氧基化淀粉。
[0115] 4.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉是 乙氧基化淀粉、丙氧基化淀粉、或其任意组合。
[0116] 5.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉以 30wt %_60wt %的量存在,所述树脂以60wt %-〇wt %的量存在,所述剥离助剂以Owt-约 25wt%的量存在,所述改性剂以Owt%-约25wt%的量存在,和所述水以0wt%-69wt%的量 存在,其中所述重量百分数所述基于制剂的总重量。
[0117] 6.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述树脂、所述剥离 助剂、所述改性剂、和所述水是存在的。
[0118] 7.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉的 淀粉是糯玉米淀粉、马齿种玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、或它们的任意组合。
[0119] 8.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中存在所述树脂并且所 述树脂是如下的至少一种:聚乙烯醇、聚酰胺表氯醇聚合物(PAE)、聚(酰氨基胺)表氯醇聚 合物(PAAE)、或它们的任意组合。
[0120] 9.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述烷氧基化淀粉和 所述树脂以基于重量/重量的1:10-10:1的比率存在。
[0121] 10.任意前述或以下实施方式/特征/方面的粘合剂制剂,其中所述剥离助剂是存 在的且包括包含如下的基于油的制剂:至少一种植物油、至少一种卵磷脂、至少一种分散 剂/乳化剂、和任选地水,且所述改性剂是存在的并且包括甘油。
[0122] 11.用于使纤维幅起皱的方法,包括:
[0123] 提供旋转的圆柱状烘缸,其包括烘缸表面,
[0124] 向所述烘缸表面施加包括权利要求1的制剂的制剂,
[0125] 将纤维幅输送至所述烘缸表面,
[0126] 在所述烘缸表面上干燥所述纤维幅以形成经干燥的纤维幅,和
[0127] 使所述经干燥的纤维幅从所述烘缸表面起皱。
[0128] 12.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂的涂覆膜粘性在 所述纤维幅在所述烘缸表面上的所述干燥期间在所述纤维幅的水分含量从约50wt%降低 至约30wt%时提高至少1.5倍(1.5X),然后在所述纤维幅在所述烘缸表面上的所述干燥期 间在所述纤维幅的水分含量从约30wt %降低至约1 Owt %时降低至少1.5倍(1.5X)。
[0129] 13.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中在所述制剂中存在烷氧基 化淀粉、树脂、剥离助剂、改性剂和水。
[0130] 14 .任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂具有0.5wt % -1 Owt %总固体含量,且水以99.5wt % -90wt %的量存在于所述制剂中。
[0131] 15.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂包括0.5wt_ 10wt%的烷氧基化淀粉,且水以99.5wt%-90wt%的量存在于所述制剂中。
[0132] 16.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂包括如下的烷氧 基化淀粉:其为C1-C10烷氧基化淀粉。
[0133] 17.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂包括烷氧基化淀 粉和如下树脂,所述树脂为如下的至少一种:聚乙烯醇、聚酰胺表氯醇聚合物(PAE)、聚(酰 氨基胺)表氯醇聚合物(PAAE)、或它们的任意组合。
[0134] 18.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述烷氧基化淀粉和所述 树脂以基于重量/重量的1:10-10:1的比率存在于所述制剂中。
[0135] 19.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述制剂不含聚乙烯醇。
[0136] 20.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,进一步包括使用空气穿透干燥 预干燥所述纤维幅,之后使用结构化织物将所述纤维幅向所述烘缸表面转移以将所述幅输 送至所述烘缸表面,其中所述结构化织物和所述烘缸表面的至少一个在与所述纤维幅接触 之前用所述粘合剂制剂预涂覆。
[0137] 21.任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中所述纤维幅包括从回收纸 获得的纸楽·。
[0138] 22 .任意前述或以下实施方式/特征/方面的方法,其中以约0.5mg/m2烘缸表面-40mg/m2烘缸表面的量施加所述制剂。
[0139] 23.制造起皱的纤维幅的方法,包括:
[0140]向TAD织物施加包括权利要求1的制剂的制剂以提供经涂覆的表面,其中将所述 TAD织物布置成环形回路,使得所述TAD织物围绕空气穿透烘缸(TAD)的穿孔的烘缸辊行进, [0141 ]将纤维幅转移至所述TAD织物的经涂覆的表面;
[0142] 将其上运送所述纤维幅的所述经涂覆的TAD织物围绕所述烘缸辊输送并且使加热 的空气穿过所述纤维幅以提供经干燥的纤维幅,而不在杨克烘缸上干燥所述纤维幅,和
[0143] 将所述经干燥的幅从所述TAD织物分离用于收集所述经干燥的幅,其中所述经干 燥的幅包括至少一种起皱性质。
[0144] 本发明可以包括如在句子和/或段落中阐明的以上和/或以下的这些多种特征或 实施方式的任意组合,本文中的所公开特征的任意组合应认为是本发明的一部分,并且对 于可组合的特征没有限制。
[0145]
【申请人】特别地将所有引用的文献的全部内容引入到本公开内容中。进一步地,当 将量、浓度、或其它值或参数作为范围、优选的范围、或优选上限值和优选下限值的列表给 出时,这应被理解为具体公开了由任意的范围上限或优选上限值和任意的范围下限或优选 下限值的任意对形成的所有范围,而不论范围是否被单独公开。当本文中提及数值的范围 时,除非另有说明,否则该范围意图包括其端点、和在该范围内的所有整数和分数(部分)。 当限定范围时,不意图将本发明的范围限于特定的值。
[0146] 考虑到本说明书和本文中公开的本发明的实践,本发明的其它实施方式对于本领 域领域人员而言将是明晰的。意图是,本说明书和实施例应被认为仅是示例性的,并且本发 明的真实的范围和精神由所述权利要求和其等同物指示。
【主权项】
1. 粘合剂制剂,其包括: a) 至少一种烷氧基化淀粉; b) 如下的至少一种: i) 至少一种树脂, ii) 至少一种剥离助剂, iii) 至少一种改性剂,和任选地 c) 水,其中所述树脂与a)不同。2. 权利要求1的制剂,其中所述烷氧基化淀粉是水溶性/水分散性的液体形式的非离子 型烷氧基化淀粉。3. 权利要求1的制剂,其中所述烷氧基化淀粉是C1-C10烷氧基化淀粉。4. 权利要求1的制剂,其中所述烷氧基化淀粉是乙氧基化淀粉、丙氧基化淀粉、或其任 意组合。5. 权利要求1的制剂,其中所述烷氧基化淀粉以30wt % -60wt %的量存在,所述树脂以 60wt%_0wt%的量存在,所述剥离助剂以Owt-约25wt%的量存在,所述改性剂以Owt%-约 25wt %的量存在,和所述水以Owt %-69wt %的量存在,其中所述重量百分数所述基于制剂 的总重量。6. 权利要求1的制剂,其中所述树脂、所述剥离助剂、所述改性剂、和所述水是存在的。7. 权利要求1的制剂,其中所述烷氧基化淀粉的淀粉是糯玉米淀粉、马齿种玉米淀粉、 木薯淀粉、马铃薯淀粉、或它们的任意组合。8. 权利要求1的制剂,其中存在所述树脂并且所述树脂是如下的至少一种:聚乙烯醇、 聚酰胺表氯醇聚合物(PAE)、聚(酰氨基胺)表氯醇聚合物(PAAE)、或它们的任意组合。9. 权利要求8的制剂,其中所述烷氧基化淀粉和所述树脂以基于重量/重量的1:10-10: 1的比率存在。10. 权利要求1的制剂,其中所述剥离助剂是存在的且包括包含如下的基于油的制剂: 至少一种植物油、至少一种卵磷脂、至少一种分散剂/乳化剂、和任选地水,且所述改性剂是 存在的并且包括甘油。11. 用于使纤维幅起皱的方法,包括: 提供旋转的圆柱状烘缸,其包括烘缸表面, 向所述烘缸表面施加包括权利要求1的制剂的制剂, 将纤维幅输送至所述烘缸表面, 在所述烘缸表面上干燥所述纤维幅以形成经干燥的纤维幅,和 使所述经干燥的纤维幅从所述烘缸表面起皱。12. 权利要求11的方法,其中所述制剂的涂覆膜粘性在所述纤维幅在所述烘缸表面上 的所述干燥期间在所述纤维幅的水分含量从约50wt %降低至约30wt %时提高至少1.5倍 (1.5X),然后在所述纤维幅在所述烘缸表面上的所述干燥期间在所述纤维幅的水分含量从 约30wt%降低至约10wt%时降低至少1.5倍(1.5X)。13. 权利要求11的方法,其中在所述制剂中存在烷氧基化淀粉、树脂、剥离助剂、改性剂 和水。14. 权利要求11的方法,其中所述制剂具有0.5wt % -1 Owt %总固体含量,且水以 99.5wt%_90wt%的量存在于所述制剂中。15. 权利要求11的方法,其中所述制剂包括0.5wt-10wt %的烷氧基化淀粉,且水以 98wt%_97wt%的量存在于所述制剂中。16. 权利要求11的方法,其中所述制剂包括如下的烷氧基化淀粉:其为C1-C10烷氧基化 淀粉。17. 权利要求1的方法,其中所述制剂包括烷氧基化淀粉和如下树脂,所述树脂为如下 的至少一种:聚乙烯醇、聚酰胺表氯醇聚合物(PAE)、聚(酰氨基胺)表氯醇聚合物(PAAE)、或 它们的任意组合。18. 权利要求17的方法,其中所述烷氧基化淀粉和所述树脂以基于重量/重量的Lionel 的比率存在于所述制剂中。19. 权利要求11的方法,其中所述制剂不含聚乙烯醇。20. 权利要求11的方法,进一步包括使用空气穿透干燥将所述纤维幅预干燥,之后使用 结构化织物将所述纤维幅向所述烘缸表面转移以将所述幅输送至所述烘缸表面,其中所述 结构化织物和所述烘缸表面的至少一个在与所述纤维幅接触之前用所述粘合剂制剂预涂 覆。21. 权利要求11的方法,其中所述纤维幅包括从回收纸获得的纸浆。22. 权利要求11的方法,其中以约0.5mg/m2烘缸表面-40mg/m2烘缸表面的量施加所述制 剂。23. 制备起皱的纤维幅的方法,包括: 向TAD织物施加包括权利要求1的制剂的制剂以提供经涂覆的表面,其中将所述TAD织 物布置成环形回路,使得所述TAD织物围绕空气穿透烘缸(TAD)的穿孔的烘缸辊行进, 将纤维幅转移至所述TAD织物的经涂覆的表面; 将其上运送所述纤维幅的所述经涂覆的TAD织物围绕所述烘缸辊输送并且使加热的空 气穿过所述纤维幅以提供经干燥的纤维幅,而不在杨克烘缸上干燥所述纤维幅,和 将所述经干燥的幅从所述TAD织物分离用于收集所述经干燥的幅,其中所述经干燥的 幅包括至少一种起皱性质。
【文档编号】D21H17/28GK105980503SQ201480075192
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月5日
【发明人】J.谭, D.F.格洛弗, R.科瓦鲁比亚斯
【申请人】巴克曼实验室国际公司
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