НОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ АЛКЕНИЛЯНТАРНОГО АНГИДРИДА И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ Российский патент 2005 года по МПК D21H21/16 D21H17/14 D21H17/16 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к новым композициям на основе алкенилянтарного ангидрида и к их применению. Более конкретно настоящее изобретение относится к новым композициям на основе алкенилянтарного ангидрида и к их применению, например, в качестве проклеивающих веществ для бумаги.

Предпосылки создания изобретения

Производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА) широко применяют в бумажной промышленности в качестве добавок для проклейки бумаги с целью улучшения свойств бумаги, включая высокосортную бумагу, кашированный картон из вторичного сырья и сухую штукатурку. Производные АЯА содержат реакционноспособные, функциональные группы, которые, как полагают, ковалентно связываются с целлюлозным волокном, и гидрофобные концевые группы, которые ориентированы в противоположном от волокна направлении. Природа и ориентация этих гидрофобных концевых групп заставляет волокно отталкивать воду.

Технические проклеивающие вещества на основе производных АЯА как правило готовят из малеинового ангидрида и одного или нескольких приемлемых олефинов, обычно С₁₄-C₂₂олефинов. Среди наиболее широко применяемых производных АЯА находятся те производные АЯА, которые получают из малеинового ангидрида и С₁₆олефинов с внутренними ненасыщенными связями, С₁₈олефинов с внутренними ненасыщенными связями и смесей C₁₆- и С₁₈олефинов с внутренними ненасыщенными связями.

Хотя проклеивающие вещества на основе АЯА успешно используют в промышленности, они часто могут страдать разнообразными недостатками, включая, например, степень проклейки, достигаемой с их расходом в самых широких интервалах. Таким образом, существует потребность в новых и/или улучшенных альтернативных вариантах известным в данной области техники проклеивающим веществам для бумаги с улучшенными рабочими характеристиками, в особенности рабочими характеристиками вне бумагоделательной машины, при благоприятном балансе затрат. Задачей настоящего изобретения является достижение этих, равно как и других важных целей.

Краткое изложение сущности изобретения

Таким образом, объектом настоящего изобретения отчасти являются новые проклеивающие вещества для бумаги. По одному из вариантов конкретно предлагаются способы проклейки бумаги, включающие введение в бумагу проклеивающей композиции, включающей производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА), где эти производные АЯА дериватизируют из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает от 0 до примерно 15% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов;

от примерно 10 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов;

от 0 до примерно 20% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.

По другому объекту изобретения предлагаются способы проклейки бумаги, включающие введение в бумагу проклеивающей композиции, включающей производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА), где эти производные АЯА дериватизируют из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию

от 0 до примерно 15% С₁олефинов;

от примерно 20 до примерно 40% С₂олефинов;

от 0 до примерно 25% С₃олефинов;

от 0 до примерно 25% С₄олефинов;

от 0 до примерно 25% С₅олефинов и

от примерно 20 до примерно 50% смеси С₆- и высших олефинов.

Тем не менее, по еще одному объекту изобретения предлагаются способы изготовления проклеенной бумаги, включающие

(а) приготовление водной волокнистой жидкой массы, которая включает проклеивающую композицию для бумаги, включающую производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА), где эти производные АЯА дериватизируют из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает

от 0 до примерно 15% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов;

от примерно 10 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов;

от 0 до примерно 20% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов,

(б) отлив листа и сушку волокнистой жидкой массы со стадии (а) с получением бумаги.

Тем не менее, по другому объекту изобретения предлагаются способы изготовления проклеенной бумаги, включающие

(а) приготовление водной волокнистой жидкой массы, которая включает проклеивающую композицию для бумаги, включающую производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА), где эти производные АЯА дериватизируют из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию

от 0 до примерно 15% С₁олефинов;

от примерно 20 до примерно 40% С₂олефинов;

от 0 до примерно 25% С₃олефинов;

от 0 до примерно 25% С₄олефинов;

от 0 до примерно 25% С₅олефинов и

от примерно 20 до примерно 50% смеси С₆- и высших олефинов,

(б) отлив листа и сушку волокнистой жидкой массы со стадии (а) с получением бумаги.

По другому объекту изобретения предлагаются композиции для проклейки бумаги, включающие производные алкенилянтарного ангидрида, дериватизированные из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает

от 0 до примерно 15% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов;

от примерно 10 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов;

от 0 до примерно 20% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.

Тем не менее, по другому объекту изобретения предлагаются композиции для проклейки бумаги, включающие производные алкенилянтарного ангидрида, дериватизированные из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где олефиновая смесь включает олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию

от 0 до примерно 15% С₁олефинов;

от примерно 20 до примерно 40% С₂олефинов;

от 0 до примерно 25% С₃олефинов;

от 0 до примерно 25% С₄олефинов;

от 0 до примерно 25% С₅олефинов и

от примерно 20 до примерно 50% смеси C₆- и высших олефинов.

Тем не менее, по еще одному объекту изобретения предлагаются способы приготовления композиций для проклейки бумаги, включающих производные алкенилянтарного ангидрида, где такой способ включает введение малеинового ангидрида в контакт со смесью олефинов, где олефиновая смесь включает от 0 до примерно 15% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов;

от примерно 15 до примерно 35% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов;

от примерно 10 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов;

от 0 до примерно 20% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.

По другому объекту изобретения предлагаются способы приготовления композиций для проклейки бумаги, включающих производные алкенилянтарного ангидрида, где такой способ включает введение малеинового ангидрида в контакт со смесью олефинов, где олефиновая смесь включает олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию

от 0 до примерно 15% С₁олефинов;

от примерно 20 до примерно 40% С₂олефинов;

от 0 до примерно 25% С₃олефинов;

от 0 до примерно 25% С₄олефинов;

от 0 до примерно 25% С₅олефинов и

от примерно 20 до примерно 50% смеси C₆- и высших олефинов.

Эти и другие объекты изобретения становятся более очевидными из следующего подробного описания.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 и 2 представлено графическое изображение методов испытаний композиций для проклейки бумаги в соответствии с вариантами выполнения настоящего изобретения и известных в данной области техники композиций для проклейки бумаги.

Подробное описание изобретения

Объектом настоящего изобретения отчасти являются новые композиции на основе алкенилянтарного ангидрида и их применение в качестве проклеивающих веществ для бумаги. В более широком аспекте проклейка бумаги композициями по настоящему изобретению обычно включает введение предлагаемых композиций в бумагу. Используемое в настоящем описании понятие "введение" означает, что предлагаемые композиции могут быть введены в саму бумагу (т.е. эти композиции служат в качестве веществ для проклейки в массе) или могут быть нанесены на поверхность бумаги (т.е. эти композиции служат в качестве веществ для поверхностной проклейки). В предпочтительных вариантах предлагаемые композиции могут быть использованы в качестве веществ для проклейки в массе.

Предпочтительные проклеивающие композиции по настоящему изобретению включают производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА). Производные АЯА и способы их получения представлены, например, в работе С.Е.Farley и R.B.Wasser, "The Sizing of Paper, Second Edition", под редакцией W.F.Reynolds, Tappi Press, 1989, cc.51-62, содержание которой, следовательно, в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки. Производные АЯА состоят из ненасыщенных углеводородных цепей, содержащих боковые группы янтарного ангидрида. Жидкие производные АЯА, которые обычно предпочтительны для использования в способах и композициях по настоящему изобретению, могут быть дериватизированы из малеинового ангидрида и подходящих олефинов. В общем производные АЯА могут быть получены введением олефина, предпочтительно избыточного количества олефина с внутренней ненасыщенной связью, в контакт с малеиновым ангидридом при температуре и на время, которых достаточно для получения производного АЯА, как это представлено на следующей схеме реакции.

Если олефин, который предназначен для применения при получении производных АЯА, не является олефином с внутренней ненасыщенной связью, как в случае, например, α-олефинов, может оказаться предпочтительной вначале изомеризация олефинов с получением олефинов с внутренними ненасыщенными связями.

Олефины, которые могут быть использованы для получения производных АЯА по настоящему изобретению, могут быть линейными или разветвленными. Предпочтительные олефины могут содержать по меньшей мере примерно по 14 углеродных атомов. Более предпочтительная длина углеродной цепи олефинов, используемых при получении предлагаемых производных АЯА, может соответствовать интервалу от примерно 14 углеродных атомов до примерно 22 углеродных атомов, причем этот интервал охватывает все основные и второстепенные сочетания. В еще более предпочтительном варианте производные АЯА, используемые в предлагаемых способах и композициях, могут быть получены из олефинов, содержащих от примерно 16 до примерно 19 углеродных атомов, причем олефины, содержащие от примерно 16 до примерно 18 углеродных атомов, являются, тем не менее, более предпочтительными. Производные АЯА, которые могут быть использованы в предлагаемых способах и композициях, могут быть получены, например, совмещением между собой малеинового ангидрида и смесей двух или большего числа олефинов, таких, как смеси двух или большего числа C₁₄-, C₁₅-, C₁₆-, С₁₇-, C₁₈-, C₁₉-, С₂₀-, C₂₁- и С₂₂олефинов, или раздельным получением производных АЯА из малеинового ангидрида и, например, С₁₄-, C₁₅-, C₁₆-, C₁₇-, C₁₈-, C₁₉-, С₂₀-, С₂₁- и/или С₂₂олефинов, и смешением между собой этих самостоятельно полученных производных АЯА. Типичные строения производных АЯА представлены, например, в патенте США №4040900, содержание которого, следовательно, в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Типичные исходные олефины, которые можно вводить в реакцию с малеиновым ангидридом при получении производных АЯА, предназначенных для использования по настоящему изобретению, включают, например, тетрадецен, пентадецен, гексадецен, гептадецен, октадецен, эйкодецен, эйкозен, генэйкодецен, докозен, 2-н-гексил-1-октен, 2-н-октил-1-додецен, 2-н-октил-1-децен, 2-н-додецил-1-октен, 2-н-октил-1-октен, 2-н-октил-1-нонен, 2-н-гексил-1-децен и 2-н-гептил-1-октен. Среди этих олефинов предпочтительными являются тетрадецен, пентадецен, гексадецен, гептадецен, октадецен, эйкодецен, эйкозен, генэйкодецен и докозен. Другие олефины, которые приемлемы, по-видимому, для применения при получении производных АЯА, предназначенных для использования по настоящему изобретению, в дополнение к тем, примеры которых приведены выше, для обычного специалиста в данной области техники вполне очевидны, вероятно, если он вооружен знаниями, почерпнутыми из настоящей заявки.

При создании настоящего изобретения было установлено, что некоторые производные АЯА, в особенности смеси производных АЯА, дериватизированных из некоторых смесей олефинов, обладают улучшенными свойствами и характеристиками. Конкретно было установлено, что производные АЯА, дериватизированные из малеинового ангидрида и смесей олефинов, как это подробно изложено в настоящем описании, могут быть использованы в качестве высокоэффективных веществ для проклейки бумаги. Таким образом, эти производные АЯА могут быть получены из смеси олефинов или, как указано выше, эти производные АЯА могут быть получены по отдельности и смешаны между собой для приготовления целевой смеси производных АЯА. Конкретные олефины, которые могут быть выбраны для применения при получении предлагаемых производных АЯА, можно варьировать в зависимости от разнообразных факторов, включая, например, конкретную проклеиваемую бумагу, компоненты волокнистой жидкой массы и т.п. В общем конкретные олефины могут быть выбраны на основе таких критериев, как, например, длина цепей олефинов (т.е. число углеродных атомов в олефине) и/или местонахождение двойных связей в олефинах (т.е. распределение двойных связей).

В предпочтительных вариантах производные АЯА, используемые в способах и композициях по настоящему изобретению, могут быть получены из смеси олефинов, которая включает от 0 до примерно 15% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов, от примерно 15 до примерно 35% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов, от примерно 15 до примерно 35% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов, от примерно 15 до примерно 35% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов, от примерно 10 до примерно 30% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов, и от 0 до примерно 20% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов. Использованный в настоящем описании символ "%" во всех случаях, если не указано иное, означает массовые %. Кроме того, общее % содержание олефина в предлагаемых смесях может не превышать 100%. В более предпочтительном варианте олефиновая смесь, используемая при получении производных АЯА, может включать от примерно 3 до примерно 10% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 30% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов, от примерно 10 до примерно 25% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов, и от 0 до примерно 15% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов. Еще более предпочтительная олефиновая смесь, используемая при получении производных АЯА, может включать от примерно 3 до примерно 7% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 27% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 27% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов, от примерно 20 до примерно 26% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов, от примерно 13 до примерно 20% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов, и от 4 до примерно 10% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.

Также в предпочтительных вариантах предпочтительная олефиновая смесь, из которой могут быть получены производные АЯА, используемые в способах и композициях по настоящему изобретению, включает олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию от 0 до примерно 15% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) С₁олефинов, от примерно 20 до примерно 40% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) С₂олефинов, от 0 до примерно 25% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) С₃олефинов, от 0 до примерно 25% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) С₄олефинов, от 0 до примерно 25% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) С₅олефинов и от примерно 20 до примерно 50% (включая в этот интервал и все основные, и второстепенные сочетания) смеси С₆- и высших олефинов. В более предпочтительном варианте олефиновая смесь, используемая при получении производных АЯА, может включать олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию от 0 до примерно 3% С₁олефинов, от примерно 25 до примерно 35% С₂олефинов, от примерно 10 до примерно 15% С₃олефинов, от примерно 10 до примерно 15% С₄олефинов, от примерно 10 до примерно 15% С₅олефинов и от примерно 30 до примерно 44% смеси С₆- и высших олефинов. В еще более предпочтительном варианте олефиновая смесь, используемая при получении производных АЯА, может включать олефины с распределением двойных связей, соответствующим наличию от 0 до примерно 2% С₁олефинов, от примерно 30 до примерно 35% С₂олефинов, от примерно 12 до примерно 15% С₃олефинов, от примерно 13 до примерно 14% С₄олефинов, от примерно 10 до примерно 12% С₅олефинов и от примерно 30 до примерно 35% смеси С₆- и высших олефинов.

Олефины, которые могут быть использованы в составе олефиновых смесей при получении производных АЯА, предназначенных для применения при выполнении настоящего изобретения, могут быть получены осуществлением стандартных методов органического синтеза, которые, по-видимому, для обычного специалиста в данной области техники вполне очевидны, если он вооружен знаниями, почерпнутыми из настоящей заявки. Более того, широкое разнообразие подходящих олефинов технически доступно либо индивидуально, либо в виде смесей. Примеры олефиновых смесей, которые могут оказаться приемлемыми для использования при приготовлении предлагаемых проклеивающих композиций, включают, например, альфа-олефины и олефины с внутренними ненасыщенными связями NEODENE^®, которые технически доступны на фирме Shell Chemical Co. Особенно приемлемыми технически доступными олефиновыми смесями являются олефиновые смеси с внутренними ненасыщенными связями NEODENE^®, которые включают олефиновые компоненты с такими длинами цепей (в массовых %) и распределением двойных связей у компонентов (в массовых %), как представленные соответственно в таблицах 1 и 2.

Таблица 1.
Состав по длине цепей олефиновСодержаниеC₁₄-C₁₅-C₁₆-C₁₇-C₁₈-С₁₉- и высшие олефиныСредняя MwСреднее4,6924,7824,9922,6516,516,38230,12Максимальное6,2326,9726,9725,3919,849,52231,34Минимальное3,4122,8823,1820,6613,064,64228,76

Таблица 2.
Позиционное распределение двойных связейОбразецС₁олефинС₂олефинС₃олефинС₄олефинС₅олефинС₆- и высшие олефины11,4427,3413,9712,8714,2830,0121,4328,7914,7912,6211,7330,6331,1926,3414,2112,6011,7833,8941,3125,7614,5813,3312,237,0651,2126,0414,5412,9611,234,0561,3325,5614,4513,1310,0634,27

Особенно приемлемым продуктом NEODENE^® для использования в предлагаемых способах и композициях является NEODENE^® 1518.

Также в предпочтительных вариантах производные АЯА, которые могут быть использованы в способах и композициях по настоящему изобретению, могут быть получены смешением двух или большего числа смесей производных АЯА, характеризующихся разными распределениями по двойным связям. Так, например, в результате смешения 70 мас.% производных АЯА, дериватизированных из малеинового ангидрида, и 1% С₁-, 18% C₂-, 8% С₃- и 73% С₄- и высших олефинов, и 30 мас.% производных АЯА, дериватизированных из малеинового ангидрида и 12% C₁-, 65% C₂-, 7% С₃- и 16% С₄- и высших олефинов, образуется смесь производных АЯА, характеризующихся распределениями по двойным связям, находящимися в объеме настоящего изобретения, как оно представлено в настоящем описании.

Проклеивающие композиции по настоящему изобретению способны в необходимой степени сообщить проклеенной ими бумаге особенно улучшенную стойкость к кислым жидкостям, таким как кислотные печатные краски, лимонная кислота, молочная кислота и т.д., в сравнении с достигаемой при проклейке бумаги известными в данной области техники проклеивающими веществами. В дополнение к уже упомянутым свойствам проклеивающие композиции по настоящему изобретению могут быть использованы самостоятельно или, когда необходимо, в сочетании с другими материалами, такими как, например, квасцы, а также пигменты, наполнители и другие компоненты, которые, как правило, могут быть добавлены в бумагу. Проклеивающие композиции по настоящему изобретению могут быть также использованы в сочетании с другими проклеивающими веществами с тем, чтобы добиться дополнительных проклеивающих эффектов. Преимущество предлагаемых проклеивающих композиций заключается в том, что они не ухудшают прочности бумаги, а когда их применяют совместно с некоторыми добавками, в действительности способны повышать в целом прочность готовых листов бумаги. Для достижения максимального уровня проклейки может потребоваться умеренная сушка или создание условий отверждения.

Для специалиста в данной области техники очевидно, по-видимому, если он вооружен знаниями, почерпнутыми из настоящей заявки, что практическое применение предлагаемых проклеивающих композиций при изготовлении бумаги может послужить основой для ряда вариантов в технологии, любой из которых можно подвергать дальнейшей модификации в свете конкретных требований конечного потребителя. В общем может оказаться необходимым достижение равномерности распределения проклеивающей композиции по всей суспензии волокон в форме, например, мельчайших капель, которые входят в плотный контакт с поверхностью волокна. Равномерное распределение может быть достигнуто, например, введением проклеивающей композиции в волокнистый полуфабрикат с интенсивным перемешиванием или введением предварительно приготовленной полностью дисперсной эмульсии. При необходимости в суспензию волокон можно также добавлять химические диспергаторы.

В сочетании с предлагаемыми проклеивающими композициями может оказаться целесообразным применение материала, который по природе является катионоактивным или способным к ионизации или диссоциации таким образом, что в результате образуется один или несколько катионов или других положительно заряженных остатков. Было установлено, что такие катионоактивные вещества могут быть использованы в качестве средств, содействующих способности предлагаемых проклеивающих композиций к удерживанию, а также к приведению этих последних в непосредственную близость к волокнам волокнистого полуфабриката. Среди материалов, которые могут быть использованы в качестве катионоактивных веществ в процессе проклейки, находятся, например, квасцы, хлорид алюминия, жирные амины с длинными цепями, алюминат натрия, замещенный полиакриламид, сульфат хрома(III), животный клей, катионоактивные термореактивные смолы и полиамидные полимеры. Особенно приемлемые катионоактивные вещества включают, например, катионоактивные производные крахмала, включая первичные, вторичные, третичные и четвертичные аминовые производные крахмала и другие катионоактивные азотзамещенные производные крахмала, равно как и катионоактивные сульфониевые и фосфониевые производные крахмала. Такие производные могут быть получены из крахмалов всех типов, включая кукурузный, маниоковый, картофельный крахмалы, крахмал кукурузы восковой спелости, пшеничный и рисовый крахмалы. Более того, они могут находиться в своей первоначальной, гранулированной форме или их можно превращать в предварительно желатинизированные, растворимые в холодной воде продукты и/или применять в жидкой форме.

Упомянутые катионоактивные вещества можно добавлять в волокнистую массу, т.е. волокнистую жидкую массу, либо перед добавлением проклеивающего вещества, либо одновременно с ним, либо после него. Для достижения оптимального распределения может оказаться предпочтительным добавление катионоактивного вещества после проклеивающих композиции или в сочетании с ними. Добавление проклеивающих композиций и/или катионоактивного вещества в волокнистую массу можно производить в любой точке процесса изготовления бумаги перед заключительным превращением мокрой волокнистой массы в сухое бумажное полотно или лист. Так, например, предлагаемые проклеивающие композиции можно добавлять в волокнистую массу тогда, когда эта последняя находится в напорном ящике, на ролле, в гидроразбивателе и/или массном бассейне.

Для достижения эффективной проклейки может быть необходимым равномерное диспергирование проклеивающих веществ во всей суспензии волокон в виде настолько малых частиц, насколько это возможно, предпочтительно меньше 2 мкм. Этого можно добиться, например, эмульгированием проклеивающих композиций перед введением в волокнистую массу с применением механического средства, такого как, например, высокоскоростные мешалки и механические гомогенизаторы, и/или путем добавления подходящего эмульгатора. Приемлемые эмульгаторы включают, например, катионоактивные вещества, которые представлены выше, а также некатионоактивные эмульгаторы, включая, например, гидроколлоиды, такие как обычные крахмалы, некатионоактивные производные крахмала, декстрины, карбоксиметилцеллюлоза, аравийская камедь, желатина и поливиниловый спирт, равно как и разнообразные поверхностно-активные вещества. Примеры подходящих поверхностно-активных веществ включают, в частности, триолеат полиоксиэтиленсорбитана, гексаолеат полиоксиэтиленсорбита, лаурат полиоксиэтиленсорбита и олеат-лаурат полиоксиэтиленсорбита. Когда используют такие некатионоактивные эмульгаторы, после введения в волокнистую жидкую массу эмульгированного проклеивающего вещества может оказаться необходимым отдельное добавление катионоактивного вещества. При приготовлении таких эмульсий с использованием эмульгатора этот последний можно вначале диспергировать в воде, а затем с одновременным интенсивным перемешиванием можно вводить проклеивающую композицию. По другому варианту можно применять альтернативную технологию эмульгирования, представленную, например, в патенте США №4040900, содержание которого, следовательно, в полном объеме включено в настоящее описание в качестве ссылки.

В некоторых обстоятельствах могут быть достигнуты дополнительные улучшения водостойкости бумаги, изготовленной с использованием проклеивающих композиций по настоящему изобретению, например отверждением изготовленных бумажных полотен, листов или формованных изделий. Этот процесс отверждения может включать выдержку бумаги при повышенной температуре и в течение времени, которые приемлемы для достижения целевой улучшенной водостойкости. В общем бумагу можно выдерживать при температуре от примерно 80 до примерно 150°С в течение периода от примерно 1 до примерно 60 мин. Однако необходимо отметить, что для успешного выполнения настоящего изобретения последующее отверждение может быть необязательным.

Проклеивающие композиции по настоящему изобретению можно, разумеется, успешно использовать для проклейки бумаги, изготовленной как из целлюлозных волокон всех типов, так и сочетаний целлюлозных волокон с нецеллюлозными. Целлюлозные волокна, которые могут быть использованы, включают, например, волокна из беленой и небеленой сульфатной целлюлозы (крафт-целлюлозы), беленой и небеленой сульфитной целлюлозы, беленой и небеленой натронной целлюлозы, моносульфитной целлюлозы, полуцеллюлозной химической древесной массы, целлюлозы древесной массы и любых сочетаний этих целлюлоз. Эти названия относятся к волокнам древесной целлюлозной массы, которые предварительно получены по любому из множества методов, как правило применяемых в целлюлозно-бумажной промышленности. Кроме того, можно использовать также синтетические волокна типа вискозных или регенерированной целлюлозы.

В бумагу, которую необходимо проклеивать с применением способов и композиций по настоящему изобретению, можно добавлять пигменты и наполнители всех типов. Такие материалы включают, например, глину, тальк, диоксид титана, карбонат кальция, сульфат кальция и диатомовые земли. В предлагаемых способах и композициях можно также применять другие добавки, включая, например, квасцы, равно как и другие проклеивающие вещества.

Количество предлагаемой проклеивающей композиции, в котором она может быть использована для проклейки бумаги, можно варьировать в зависимости, например, от конкретно применяемой проклеивающей композиции, конкретного обрабатываемого волокнистого полуфабриката, конкретных условий процесса, предусмотренной конечной цели применения бумаги и т.п. В общем первоначально можно использовать уменьшенные количества проклеивающих композиций и, если необходимо, их увеличивать до достижения целевого проклеивающего эффекта в данных обстоятельствах. Необходимые концентрации проклеивающих композиций, в которых их можно использовать в предлагаемых способах и композициях, в пересчете на массу сухой целлюлозы в готовом листе или бумажном полотне могут находиться в интервале от примерно 0,5 до примерно 20 фунтов на тонну (фунтов/т), причем этот интервал охватывает все основные и второстепенные сочетания. В предпочтительном варианте предлагаемые проклеивающие композиции можно применять в концентрации от примерно 0,8 до примерно 10 фунтов/т, причем концентрация от примерно 1 до примерно 5 фунтов/т является более предпочтительной. В еще более предпочтительных вариантах композиции для проклейки бумаги можно использовать в концентрации от примерно 1 до примерно 2 фунтов/т.

Если в предлагаемых способах и композициях применяют также катионоактивное вещество, то концентрацию катионоактивного вещества можно варьировать в зависимости, например, от конкретно используемой проклеивающей композиции, конкретно используемого катионоактивного вещества, конкретного обрабатываемого волокнистого полуфабриката, конкретных рабочих условий, предусмотренной конечной цели применения бумаги и т.п. В общем первоначально можно использовать уменьшенные количества катионоактивного вещества и, если необходимо, их увеличивать до достижения целевого эффекта в данных обстоятельствах. Необходимые концентрации катионоактивного вещества, в которых его можно использовать в предлагаемых способах и композициях, в пересчете на массу сухой целлюлозы в готовом листе или бумажном полотне могут находиться в интервале от примерно 0,5 до примерно 2,0 ч. на 1,0 ч. проклеивающей композиции, причем этот интервал охватывает все основные и второстепенные сочетания и обычно соответствует достаточной концентрации.

Проклеивающие композиции по настоящему изобретению могут быть использованы также для придания целлюлозным тканям водоотталкивающей способности. Такие водоотталкивающие композиции можно наносить на ткань в виде водных эмульсий, подобных тем, которые применяют при проклейке бумаги. Эмульсию можно напылять на ткань или ткань можно погружать в эмульсию для равномерного распределения материала по всей ткани. Затем пропитанную ткань можно извлекать из раствора и сушить на воздухе. После сушки на воздухе ткань можно выдерживать при повышенной температуре, предпочтительно при температуре и в течение времени, которых достаточно для необходимого отверждения пропиточного вещества, находящегося внутри ткани. В общем ткань можно выдерживать при температуре, превышающей 100°С, предпочтительно при температуре примерно 125°С, в течение периода от примерно 15 до примерно 20 мин. При более низких температурах для эффективного процесса отверждения могут потребоваться более длительные периоды времени. Для того чтобы быть практичным с промышленной точки зрения, время отверждения должно быть по возможности коротким, а предпочтительно меньше примерно одного часа. При повышенных температурах тепловое отверждение можно осуществлять в течение более коротких периодов времени. Верхняя предельная температура, при которой можно проводить процесс теплового отверждения, обычно может быть ограничена уровнями, при которых ткань начинает буреть или становится обесцвеченной. Концентрацию предлагаемых композиций, которые могут быть использованы в качестве водоотталкивающих средств, можно варьировать в зависимости, например, от конкретно используемой композиции, конкретной обрабатываемой ткани, предусмотренной конечной цели применения такой ткани и т.п. В общем первоначально можно использовать уменьшенные количества предлагаемых композиций и, если необходимо, их увеличивать до достижения целевого водоотталкивающего эффекта в данных обстоятельствах. Необходимые концентрации композиций, в которых их можно использовать для достижения водоотталкивающих свойств, в пересчете на массу ткани могут составлять от примерно 0,7 до примерно 2,5%, причем этот интервал охватывает все основные и второстепенные сочетания.

Далее изобретение представлено в следующих примерах. Все эти примеры являются реальными примерами. Эти примеры приведены только с иллюстративными целями, поэтому их не следует рассматривать как ограничивающие прилагаемую формулу изобретения.

Пример 1

В данном примере представлено описание сопоставления олефиновых смесей, которые могут быть использованы при получении производных АЯА, предназначенных для применения в способах и композициях по настоящему изобретению, и производных АЯА, применяемых в известных в данной области техники способах и композициях. Конкретно в приведенной ниже таблице 3 сопоставлены содержание, определенное в массовых процентах, С₁-, С₂-, С₃-, С₄-, С₅-, С₆- и высших компонентов в олефиновых смесях, которые могут быть использованы при получении производных АЯА, применяемых по настоящему изобретению (примеры 1А и 1Б), и в олефиновых смесях, которые могут быть использованы при получении производных АЯА, применяемых известным в данной области техники путем (ИП 1 и ИП 2). Олефинами в примерах 1А и 1Б служат олефины с внутренними ненасыщенными связями NEODENE, полученные от фирмы Shell Chemical Co. Продукт для ИП 1 получали от фирмы ВР Amoco Chemicals, а продукт для ИП 2 представляет собой продукт GULFTENE^ТМ, технически доступный на фирме Chevron Chemicals Co.

Таблица 3.
Позиционное распределение двойных связейОбразецC₁-С₂-С₃-С₄-С₅-С₆- и высшиеПримера 1А1,8631,2714,9513,1513,9324,91Примера 1Б1,3126,7314,7013,109,4234,83ИП 11,2610,617,7412,2310,3657,80ИП 20,5411,479,0012,7712,1954,03

Пример 2

В данном примере представлено описание сопоставления распределения двойных связей у производных АЯА, предназначенных для применения в способах и композициях, входящих в объем настоящего изобретения, и производных АЯА, применяемых в известных в данной области техники способах и композициях. Конкретно в приведенной ниже таблице 4 сопоставлены содержание, определенное в массовых процентах, С₁-, С₂-, С₃-, С₄- и высших компонентов в предлагаемых производных АЯА (пример 2А) и производных АЯА, известных в данной области техники (ИП 3, ИП 4 и ИП 5). Продукт примера 2А получали из малеинового ангидрида и олефиновой смеси примера 1А. Продукт для ИП 3 получали из малеинового ангидрида и С₁₆олефинов с внутренними ненасыщенными связями, полученных от фирмы Dixie Chemical Inc. Продукты для ИП 4 и ИП 5 дериватизировали из малеинового ангидрида и соответственно C₁₆- и С₁₈олефинов с внутренними ненасыщенными связями, полученных от фирмы Bercen Inc.

Таблица 4.
Позиционное распределение двойных связейОбразецC₁-С₂-С₃-С₄- и высшиеПримера 2А3301354ИП 3118873ИП 41265716ИП 5967716

Пример 3

Данный пример включает описание методов испытаний проклеивающих композиций для бумаги, охватываемых объемом настоящего изобретения, и проклеивающих композиций для бумаги, известных в данной области техники.

Проклеивающие композиции примеров 2А, ИП 3 и ИП 4 испытывали на эффективность проклейки бумаги на кашированном картоне из вторичного сырья и высокосортной бумаге при нескольких уровнях расхода. Оценочные данные приведены на фиг.1 и 2. Эти данные показывают, что продукт примера 2А, которым служит проклеивающая композиция, охватываемая объемом настоящего изобретения, превосходил продукты для ИП 3 и ИП 4, которыми являются проклеивающие композиции, известные в данной области техники, при небольших объемах волокнистой массы. Продукт примера 2А превосходил продукты для ИП 3 и ИП 4 при всех уровнях расхода (см.фиг.1 и 2) и был значительно лучше продукта для ИП 3 при высоких уровнях расхода в испытании на высокосортной бумаге (см.фиг.2).

Содержание каждого патента, патентной заявки и публикации, упомянутое и цитируемое в настоящей заявке, в полном объеме включено, следовательно, в настоящее описание в качестве ссылки.

Различные модификации изобретения в дополнение к тем, которые представлены в настоящем описании, исходя из вышеприведенного описания для специалистов в данной области техники, очевидны. Такие модификации также следует рассматривать как охватываемые объемом прилагаемой формулы изобретения.

Способ касается проклейки бумаги и может быть использован в целлюлозно-бумажной промышленности. Способ включает введение в бумагу композиции на основе производных алкенилянтаного ангидрида. Последние получают из малеинового ангидрида и смеси олефинов с числом углеродных атомов от 14 до 19 или более при их заданном соотношении. Проклеивающую композицию вводят в бумажную массу. Данным способом получают проклеенную бумагу. Техническим результатом является улучшение свойств проклейки. 2 н. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил., 4 табл.

1. Способ проклейки бумаги, включающий введение в бумагу проклеивающей композиции, включающей производные алкенилянтарного ангидрида (АЯА), где эти производные АЯА дериватизируют из малеинового ангидрида и смеси олефинов, где упомянутая олефиновая смесь включает примерно 3-10% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов; примерно 20-30% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов; примерно 20-30% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов; примерно 20-30% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов; примерно 10-25% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов; 0-15% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.2. Способ по п.1, где эта олефиновая смесь включает примерно 3-7% олефина, содержащего примерно 14 углеродных атомов; примерно 20-27% олефина, содержащего примерно 15 углеродных атомов; примерно 20-27% олефина, содержащего примерно 16 углеродных атомов; примерно 20-26% олефина, содержащего примерно 17 углеродных атомов; примерно 13-20% олефина, содержащего примерно 18 углеродных атомов; примерно 4-10% олефина, содержащего примерно 19 или больше углеродных атомов.3. Способ по п.1, в котором проклеивающую композицию вводят в массу бумаги.4. Проклеенная бумага, изготовленная согласно способу по п.1.