ВОДНО-ДИСПЕРСИОННЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПРОКЛЕЙКИ ВОЛОКНИСТЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2001 года по МПК D21H21/16 D21H17/17 D21H17/33 D21H19/12 

Изобретение относится к области производства водной композиции синтетических проклеивающих агентов, которая может быть использована при производстве проклеенной бумаги и аналогичных продуктов из целлюлозных волокон.

Широко известно использование алкилкетеновых димеров для проклейки бумаги и аналогичных продуктов из целлюлозных волокон при нейтральном и щелочном pH. Алкилкетеновые димеры (АКД) являются реакционноспособными по отношению к целлюлозе и соединяются непосредственно с гидроксильными группами в целлюлозе. Для увеличения удержания и улучшения проклеивания ДК могут использоваться в смеси с другими проклеивающими агентами, как натуральными, так и синтетическими.

Известна водная композиция проклеивающих агентов на основе АКД, содержащая катионный крахмал и полихлорид алюминия, используемая при производстве бумаги (WO, 90/13707, МКИ D 21 H 21/16, опубл. 1990).

Известна водная композиция проклеивающих агентов на основе АКД, содержащая ангидрид циклической кислоты (WO, 91/10777, МКИ D 21 H 23/02, опубл. 1991).

Недостатком проклеивающих композиций на основе алкилкетенового димера является то, что они сравнительно дороги из-за стоимости АКД, сложно достичь низкого и среднего уровня проклейки (либо очень высокий уровень проклейки, либо она вообще отсутствует), а также необходимо время для так называемого "созревания", т.е. достижения определенного уровня проклейки.

Ближайшим аналогом настоящего изобретения является водно-дисперсионный состав для проклейки волокнистых материалов, содержащий димер алкилкетена и полимер на основе стирола и малеинового ангидрида (ДЕ, 3235529 A, МКИ D 21 H 3/08, опубл. 1984).

Известную водную дисперсию получают смешением димера алкилкетена и полимера на основе стирола и малеинового ангидрида при следующем соотношении указанных компонентов состава (мас.ч):
димер алкилкетена - 100
полимер на основе стирола и малеинового ангидрида - 10 - 2000
При этом полимер на основе стирола и малеинового ангидрида характеризуется различным соотношением стирола и малеинового ангидрида от 1,7:1 до 20: 1, причем кроме указанных мономеров полимер содержит еще и азотосодержащий компонент.

Недостатком известной проклеивающей дисперсии является недостаточная регулируемость степени проклейки бумаги.

Новым техническим результатом от использования настоящего изобретения является возможность регулирования степени проклейки при одновременном повышении стабильности водной дисперсии.

Этот результат достигается тем, что водная дисперсия для проклейки волокнистых материалов, содержащая димер алкилкетена и полимер на основе стирола и малеинового ангидрида, согласно изобретению, содержит указанный полимер с соотношением стирола и малеинового ангидрида 1:1 при следующем соотношении указанных компонентов состава (мас.ч.):
димер алкилкетена - 100
полимер на основе стирола и малеинового ангидрида - 0,1-9,0
При этом в качестве алкилкетенового димера дисперсия содержит димеры алкилкетенов следующей формулы:

где R - алкил, содержащий 8-20 атомов углерода; циклоалкил, содержащий не менее 6 атомов углерода; арил, алкарил или аралкил, а в качестве полимера на основе стирола и малеинового ангидрида при соотношении 1:1 содержит стиромаль, например, выпускаемый по ТУ 6-01-0202214-80-89).

Структурная формула стиромаля:

где x = 2000 - 20000
Предлагаемая водная дисперсия проклеивающих агентов может быть использована при производстве бумаги и картона путем введения ее как в массу, так и с поверхности. При этом предлагаемая водная дисперсия может содержать целевые добавки, например, неионогенный диспергирующий агент, такой как оксиэтилированный алкилфенол.

На практике часто встречается необходимость получить средний уровень проклейки бумаги. Например, для печатной продукции высокого качества нужна долговечность, белизна, высокое наполнение и другие свойства бумаги, которые возможно получить только при нейтральной проклейке димерами алкилкетенов. При этом высокая степень проклейки ухудшает красковосприятие, бумага начинает проскальзывать.

Использование предлагаемого водно-дисперсионного состава позволяет малым его количеством получать хорошее проклеивание, а также позволяет регулировать степень проклейки, т. е. достаточно легко получать как низкий, так и средний уровень проклейки. Таким образом, при сохранении всех остальных достоинств нейтральной проклейки димерами алкилкетенов появляется возможность без дорогостоящего оборудования легко поддерживать средний уровень проклейки за счет предлагаемого соотношения АКД и стиромаля.

Предлагаемая водная дисперсия проклеивающих агентов характеризуется высокой стабильностью, что, по мнению авторов, объясняется количественным соотношением АКД и сополимера в дисперсии, при этом сополимер стирола и малеинового ангидрида является дополнительным эмульгатором и(или) стабилизатором в получаемой дисперсии.

Вероятно, эти факторы и обеспечивают предлагаемый водной дисперсии высокую стабильность и позволяют получать высокое содержание сухого остатка в серийном производстве.

В случае использования предлагаемой проклеивающей водной дисперсии для поверхностной обработки дисперсия может содержать целевые добавки - красящие и(или) упрочняющие вещества, а также другие катионные и анионные полимеры, улучшающие удержание клея на волокнах.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Водно-дисперсионный состав, содержащий стиромаль, АДК на основе стеариновой кислоты с содержанием C₁₆ (ТУ 6-02-3-381-90) и ПАВ при соотношении АДК к стиромалю 100:1, получают диспергированием при температуре 70^oC с последующим охлаждением и разбавлением до концентрации 20 г/л. В качестве ПАВ используют оксиэтилированные алкилфенолы (n = 12) при соотношении ПАВ к АДК 0,05:0,1. Для сравнения приготавливают водный состав при том же соотношении АДК и ПАВ, но без добавки стиромаля.

Устойчивость водной дисперсии определяют по выделению слоя концентрированной эмульсии димера алкилкетена в верхней части градуированного цилиндра на 50 см³ и осветлению нижнего слоя. Наблюдения проводят в течение 10 суток.

Пример 2. Водно-дисперсионный состав, содержащий стиромаль и АКД при соотношении 0,001: 1, получают аналогично примеру 1. Полученную дисперсию испытывают, определяя ее стабильность. Результаты представлены в таблице.

Примеры 3-7. Водно-дисперсионный состав по примеру 1 вводят в количестве 0,1-0,2% в бумажную массу для бумаги для обоев, приготовленную следующим образом:
целлюлозу беленую сульфитную по ГОСТ 6749-86 размалывают и из размолотой массы изготавливают отливки массой 70 г/м². Для увеличения удержания проклеивающей смеси дополнительно в бумажную массу вводят полиамидполиаминэпихлоргидриновую смолу в количестве 1 кг/т бумаги. Полученную бумагу массой 70+ 2 г/м² испытывают и определяют качественные показатели бумаги. Результаты представлены в таблице 3.

Примеры 8-13. Водную дисперсию по примеру 2 в количестве 0,1-0,25% вводят в бумажную массу для офсетной бумаги по ГОСТ 9094-89, содержащую 70% сульфитной беленой целлюлозы и 30% сульфатной беленой целлюлозы и 0,1% полиаминполиамидэпихлоргидриновой смолы.

Изготавливают и испытывают отливки массой 70 г/м². Результаты испытаний представлены в таблице 4.

Анализ таблиц 1-2 показывает, что расслоение предлагаемого водно-дисперсионного состава начинается на 5 сутки, при этом толщина выделившегося верхнего слоя (сливок) 0,5 мм. При последующем отстаивании на 10 сутки толщина верхнего слоя составляет 3 мм и нижний осветленный слой 4 мм. Таким образом, такая дисперсия пригодна для использования после 10 суток хранения и обладает хорошими потребительскими свойствами. Дисперсия контрольная начинает расслаиваться уже на 3 сутки, а дисперсия по прототипу на 5 сутки.

Таким образом, стабильность предлагаемой дисперсии выше.

Анализ таблиц 3-4 показывает, что при использовании предлагаемой дисперсии для проклейки офсетной бумаги и расходе ее от 0,1 до 0,2% от массы проклейка бумаги плавно увеличивается. Это позволяет достигать требуемую среднюю степень проклейки (по ГОСТ 9094-89 показатель составляет от 1,25 до 1,75 мм) при минимальном расходе дисперсии без дорогостоящего оборудования, способного жестко контролировать высокоточный расход и равномерное перемешивание массы и избежать при этом "заклеивания", то есть превышения верхнего показателя проклейки.

Состав предназначен для проклейки волокнистых материалов - бумаги, картона и прочих продуктов из целлюлозных волокон. Водно-дисперсионный состав для проклейки волокнистых материалов содержит димер алкилкетена и полимер на основе стирола и малеинового ангидрида при соотношении стирола и малеинового ангидрида 1: 1. Использование водно-дисперсионного состава обеспечивает возможность регулирования степени проклейки при одновременном повышении стабильности водной дисперсии. 4 табл.

Водно-дисперсионный состав для проклейки волокнистых материалов, содержащий димер алкилкетена и полимер на основе стирола и малеинового ангидрида, отличающийся тем, что он содержит указанный полимер с соотношением стирола и малеинового ангидрида 1 : 1 при следующем соотношении указанных компонентов состава мас.ч.:
Димер алкилкетена - 100
Полимер на основе стирола и малеинового ангидрида - 0,1 - 9,0