專利名稱：提高紙張、紙板和卡紙板干強度的方法
提高紙張、紙板和卡紙板干強度的方法 本發(fā)明涉及具有高干強度的紙張(paper)、紙板(paper board)和卡紙板 (cardboard)的制備方法，通過向紙漿中添加(a)至少一種三價陽離子、(b)至少一種選自以下物質的水溶性陽離子聚合物以及(c)至少一種水溶性兩性聚合物，排出紙漿的水形成紙頁(sheet)并干燥所得到的紙制品而進行(i)包含乙烯胺單元的聚合物和(ii)包含乙烯亞胺單元的聚合物。迄今為止，文獻公開了多種具有高干強度的紙及其制備方法。JP 54-030913公開了一種具有高干強度的紙的制備方法，其中首先向紙漿中加入硫酸鋁溶液。然后將水溶性兩性聚合物計量加入。然后將所述紙漿用造紙機進行排水形成紙頁并對紙制品進行干燥。例如丙烯酰胺、丙烯酸和(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯的共聚物適合作為所述兩性聚合物。DE 3506832A1公開了一種具有高干強度的紙的制備方法，其中首先向紙漿中加入水溶性陽離子聚合物然后加入水溶性陰離子聚合物。合適的陰離子聚合物有，例如，烯鍵式不飽和C3-C5羧酸的均聚物或共聚物。所述共聚物包含至少35重量％的以聚合單元形式引入的烯鍵式不飽和C3-C5羧酸(例如丙烯酸)。在實施例中，聚乙烯亞胺、聚乙烯胺、聚二烯丙基二甲基氯化銨以及與表氯醇反應的己二酸和二亞乙基三胺的縮合物(condenser)都稱作陽離子聚合物。還考慮了使用部分水解的N-乙烯基甲酰胺的均聚物和共聚物。JP 02-11M98涉及一種瓦楞紙的制備方法，其中將明礬(alaim)、聚烯丙基胺和陰離子或兩性聚合物計量加入纖維懸浮液中。所述結合物得到具有高強度的紙。JP 05-272092描述了一種具有高干強度的紙的制備方法，其中首先向紙漿中加入硫酸鋁溶液，然后將具有高分子量的水溶性兩性聚合物計量加入，然后將所述紙漿用造紙機進行排水形成紙頁并對紙制品進行干燥。例如，提及了丙烯酰胺、丙烯酸、(甲基)丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酰胺和(甲基)烯丙基磺酸鈉的共聚物作為兩性聚合物。 這些兩性聚合物因非常高的分子量和低的溶液粘度而著稱。記載于JP 05-272092的方法的一種變化方案公開于JP 08-269891。在該具有高干強度的紙的制備方法中，同樣首先向紙漿中加入硫酸鋁溶液，其后將具有高分子量的水溶性兩性聚合物計量加入，然后將所述紙漿用造紙機進行排水形成紙頁并對紙制品進行干燥。例如，丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、(甲基)丙烯酰胺、(甲基)烯丙基磺酸鈉和交聯(lián)劑——例如亞甲基雙丙烯酰胺或三烯丙基胺——的共聚物用作兩性聚合物。這些兩性聚合物具有非常高的分子量和與JP05-272092相比進一步降低的溶液粘度。EP 0659780A1描述了一種重均分子量為1500000至10000000 (a)和重均方平均半徑(weight average square mean radius)為30至150nm(b)的聚合物的制備方法,其中 (b)/(a)的比率彡0.00004，及其作為補強劑(strength agent)的用途。WO 98/06898A1描述了一種造紙方法，其中向紙漿中加入陽離子淀粉或陽離子濕強度劑和水溶性兩性聚合物。該兩性聚合物由非離子單體丙烯酰胺和甲基丙烯酰胺、陰離子單體、陽離子單體和交聯(lián)劑組成，陰離子和陽離子單體的量占不大于在所述兩性聚合物中所使用的總單體量的9重量％。
JP-A-1999-140787涉及一種瓦楞紙的制備方法，基于干燥紙漿(dry paper stock)計，將0. 05至0. 5重量％的可通過水解度為25至100%的聚乙烯基甲酰胺水解而得到的聚乙烯胺與陰離子聚丙烯酰胺結合加入紙漿中，以改進紙制品的強度性能，然后將所述紙漿進行排水形成紙頁并對紙進行干燥。EP 0919578A1涉及通過兩步聚合而制備的兩性聚合物(B類)。首先，在第一步中，聚合物(A類)通過甲代烯丙基磺酸與其他乙烯基單體的共聚而制備，然后乙烯基單體的進一步聚合是在A類聚合物的存在下進行以得到B類聚合物，其中A類聚合物的分子量為1000至5000000，B類聚合物的分子量為100000至10000000。此外，該文獻還包括B類聚合物作為造紙的補強劑的用途和用其制備的紙，還描述了與明礬和陰離子聚丙烯酰胺的結合物的可能性。最后，還提及了用B類聚合物通過霍夫曼降解而改性的可能性。JP 2001-279595涉及具有改進的強度性能的紙制品，所述紙制品通過向纖維中計量加入兩性、陽離子或陰離子聚合物和水溶性鋁溶液的混合物而得到。JP 2001-279595公開了一種具有高強度的紙的制備方法，其中向纖維中加入陽離子、陰離子或兩性聚丙烯酰胺與水溶性鋁化合物的混合物。隨后計量加入另一種聚丙烯酰胺。因此，不僅強度增加而且同時排水也得到改進。WO 03/052206A1公開了一種具有改進的強度性能的紙制品，所述紙制品可通過在紙制品表面施用聚乙烯胺或可與聚乙烯胺形成聚電解質絡合物的聚合陰離子化合物或具有醛官能的聚合化合物(例如包含醛基團的多糖)而得到。不僅獲得紙的干和濕強度的改進，而且還觀察到處理劑的施膠作用(sizing effect) 0JP 2005-023434描述了一種具有高強度的紙的制備方法，所述紙通過計量加入兩種聚合物而得到。第一聚合物為支化兩性聚丙烯酰胺。合適的第二聚合物為陽離子乙烯基單體作為主要單體的共聚物。DE 102004056551A1描述了另一種改進紙的干強度的方法。在該方法中，向紙漿中分別加入包含乙烯胺單元的聚合物和聚合陰離子化合物，排出紙漿的水并干燥紙制品，其中所使用的聚合陰離子化合物為至少一種可通過以下物質共聚得到的共聚物(a)至少一種下式的N-乙烯基甲酰胺(carboxamide)
權利要求
1.一種具有高干強度的紙張、紙板和卡紙板的制備方法，通過向紙漿中添加(a)至少一種以鹽形式的三價陽離子，(b)至少一種水溶性陽離子聚合物和(c)至少一種水溶性兩性聚合物，排出紙漿的水形成紙頁并隨后干燥該紙制品而進行，其中所述水溶性陽離子聚合物 (b)選自(i)包含乙烯胺單元的聚合物和(ii)包含乙烯亞胺單元的聚合物。
2.權利要求1的方法，其中所述(a)至少一種三價陽離子選自々13+、&3+和!^3+。
3.權利要求2的方法，其中所述(a)至少一種三價陽離子為硫酸鋁、聚氯化鋁或乳酸鋁鹽的形式。
4.前述權利要求中任一項的方法，其中所述(a)至少一種以鹽形式的三價陽離子加入紙漿的量為3至IOOmol每噸干燥紙。
5.前述權利要求中任一項的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i) 包含乙烯胺單元的聚合物-通過至少一種下式單體的聚合
6.權利要求5的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過聚合(1.)至少一種下式單體
7.權利要求6的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過聚合N-乙烯基甲酰胺并且隨后從以聚合單元形式納入聚合物的乙烯基甲酰胺單元中消除甲?；⑿纬砂被?。
8.權利要求6的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過共聚(l.)N-乙烯基甲酰胺和(2.)丙烯腈并且隨后從以聚合單元形式納入共聚物的乙烯基甲酰胺單元中消除甲酰基并形成氨基。
9.權利要求5的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過聚合(1.)至少一種下式單體
10.權利要求9的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過聚合(l.)N-乙烯基甲酰胺，(2. 1)丙烯酸、甲基丙烯酸以及/或者其堿金屬、堿土金屬或銨鹽和 (2. 2)任選地丙烯腈和/或甲基丙烯腈并且隨后從以聚合單元形式納入聚合物的N-乙烯基甲酰胺中部分或完全地消除甲酰基并形成氨基，氨基在共聚物中的含量比以聚合單元形式納入的單體(2. 1)的酸基團含量高至少5mol%。
11.權利要求5的方法，其中使用可通過以下方法得到的反應產物作為(i)包含乙烯胺單元的聚合物通過在水性介質中在氫氧化鈉溶液和次氯酸鈉的存在下進行丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺的均聚物或共聚物的霍夫曼降解，隨后將反應產物的氨基甲酸酯基團在酸的存在下進行脫羧。
12.前述權利要求中任一項的方法，其中使用至少一種以下的水溶性陽離子聚合物 -乙烯亞胺的均聚物，-經與至少雙官能交聯(lián)劑反應的聚乙烯亞胺， -已接枝有乙烯亞胺并與至少雙官能交聯(lián)劑反應的聚酰氨基胺， -聚乙烯亞胺與一元羧酸反應以得到酰胺化的聚乙烯亞胺的產物， -聚乙烯亞胺與單烯鍵式不飽和羧酸的烯鍵式不飽和酸、鹽、酯、酰胺或腈的邁克爾加成物，-膦酰甲基化的聚乙烯亞胺， -羧基化聚乙烯亞胺和 -烷氧基化聚乙烯亞胺作為(ii)包含乙烯亞胺單元的聚合物。
13.權利要求12的方法，其中使用乙烯亞胺的均聚物和/或已接枝有乙烯亞胺并隨后與至少雙官能交聯(lián)劑反應的聚酰氨基胺作為(ii)包含乙烯亞胺單元的聚合物。
14.權利要求5至13中任一項的方法，其中所述(b)至少一種水溶性陽離子聚合物的用量為0. 01至2. 0重量％，基于干燥紙漿計。
15.前述權利要求中任一項的方法，其中使用由至少三種結構單元組成的水溶性兩性聚合物作為(c)(A)具有永久陽離子基團或可在水性介質中質子化的基團的結構單元，(B)具有可在水性介質中脫質子化的基團的結構單元，和(C)非離子結構單元。
16.權利要求15的方法，其中其聚合物包含結構單元(C)的單體在所述水溶性兩性聚合物中的比例為至少50重量％，基于用于制備水溶性兩性聚合物(c)的單體的總重量計。
17.權利要求15的方法，其中使用式(II)及其鹽的單體作為其聚合物包含結構單元 (B)的單體
18.權利要求15或16的方法，其中所述(c)至少一種水溶性兩性聚合物的用量為0.01 至2. 0重量％，基于干燥紙漿計。
19.前述權利要求中任一項的方法，其中向紙漿中首先添加(a)以鹽形式的三價陽離子，其后添加(b)水溶性陽離子聚合物然后添加(c)水溶性兩性聚合物。
20.權利要求1至18中任一項的方法，其中向紙漿中首先添加(a)以鹽形式的三價陽離子，其后添加(c)水溶性兩性聚合物然后添加(b)水溶性陽離子聚合物。
21.權利要求1至18中任一項的方法，其中向紙漿中首先添加(a)以鹽形式的三價陽離子和(c)水溶性兩性聚合物的混合物，然后添加(b)水溶性陽離子聚合物。
22.—種可通過權利要求1至21中任一項的方法而得到的紙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有高干強度的紙張、紙板和卡紙板的制備方法，通過向紙漿中添加(a)至少一種以鹽形式的三價陽離子；(b)至少一種水溶性陽離子聚合物；和(c)至少一種水溶性兩性聚合物，排出紙漿的水形成紙頁、并隨后干燥紙制品而進行，其中所述水溶性陽離子聚合物(b)選自(i)包含乙烯胺單元的聚合物和(ii)包含乙烯亞胺單元的聚合物。
文檔編號D21H21/18GK102459760SQ201080026943
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月7日 優(yōu)先權日2009年6月16日
發(fā)明者C·杰恩-潤杜, E·克魯格, H-J·漢勒, M·魯布奈克爾, N·斯查爾, T·慕海倫比瑞德 申請人:巴斯夫歐洲公司