脫粘劑和柔軟劑組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了使紙張變?nèi)彳浀姆椒ê徒M合物。本發(fā)明組合物及其使用方法通過使紙產(chǎn)品（如薄紙）的纖維素纖維脫粘并且通過提高所得紙張的平滑度來使所述紙產(chǎn)品變?nèi)彳?。本發(fā)明形成表面活性劑-聚合物復(fù)合物，其使得否則將不能保留在纖維素纖維上的脫粘非離子表面活性劑附著于纖維素纖維。這種復(fù)合物阻止纖維彼此之間粘結(jié)并且使紙產(chǎn)品更平滑。最好的是，該組合物較環(huán)保并且無毒。
【專利說明】脫粘劑和柔軟劑組合物
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]不適用。
[0003]關(guān)于聯(lián)邦政府資助的研究或開發(fā)的聲明
[0004]不適用。
[0005]發(fā)明背景
[0006]本發(fā)明適用于紙幅或紙頁，更具體地適用于常用在紙巾、餐巾紙、擦面薄紙和廁所用薄紙中的薄紙或薄頁紙幅。此類紙(在此之后簡稱為“薄頁紙”)的重要特性是松密度、柔軟度、吸收能力、伸縮度和強(qiáng)度。在不嚴(yán)重影響其他特征的情況下改進(jìn)這些特征中的每一種是一項(xiàng)正在進(jìn)行的工作。制造常規(guī)濕壓(CWP)和熱風(fēng)干燥(TAD)薄頁紙的方法是本領(lǐng)域中熟知的。這兩種類型的薄頁紙都是通過使纖維素纖維懸浮液從成形織物中排出從而產(chǎn)生紙幅來形成。借助于均勻沉積懸浮液的壓頭箱將纖維素纖維懸浮液沉積到成形織物上。根據(jù)機(jī)器類型，可以存在一些初始真空或紙幅離心脫水。對于CWP薄頁紙，在壓力輥上使紙幅進(jìn)一步脫水，其中將紙頁在壓力輥與楊克干燥器(Yankeedryer)之間壓制至40_45%的典型稠度。用蒸汽加熱的楊克干燥器與熱空氣沖擊罩的組合完成最終的干燥。對于TAD薄頁紙，用一個(gè)(多個(gè))熱風(fēng)干燥器進(jìn)一步干燥紙幅，所述熱風(fēng)干燥器迫使熱空氣通過紙幅從而獲得60-85%的典型稠度。再次，用蒸汽加熱的楊克干燥器與熱空氣沖擊罩的組合完成最終的干燥。
[0007]常規(guī)絨毛漿和制備此種漿的方法是本領(lǐng)域中熟知的。重要的性質(zhì)包括吸收能力、耐破強(qiáng)度和具體碎紙能量(specific shredding energy)。此種衆(zhòng)通常通過如下方法形成:在Fourdrinier網(wǎng)上形成厚紙幅或紙頁，隨后將紙頁壓制和干燥成具有8-10%稠度的捆或卷。隨后使用錘磨機(jī)或針式纖維分離機(jī)使干捆或卷脫纖維從而形成絨毛。由絨毛制成的典型產(chǎn)品為紙尿片、婦女衛(wèi)生產(chǎn)品和失禁產(chǎn)品。絨毛也可用來生產(chǎn)各種氣流成網(wǎng)的吸收墊和紙產(chǎn)品。
[0008]柔軟度是消費(fèi)者通過手持特定產(chǎn)品在皮膚上擦拭或者在手內(nèi)揉皺所感覺到的觸覺。柔軟度包括兩個(gè)組成部分，松散柔軟度和表面柔軟度。松散柔軟度關(guān)涉到紙產(chǎn)品折曲、起皺或以其他方式彎曲從而均衡微弱對抗力的容易程度。表面柔軟度關(guān)涉到紙產(chǎn)品靠著另一個(gè)表面滑動的順利程度或者紙產(chǎn)品可以多大的潤滑能力靠著另一個(gè)表面滑動。這兩種形式的柔軟度都可通過機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)。例如，可壓延紙頁，從而使當(dāng)紙頁起皺時(shí)形成的脊線(crest)變平坦并且改進(jìn)表面柔軟度。紙頁的熱風(fēng)干燥改進(jìn)了松散柔軟度。然而，機(jī)械途徑本身經(jīng)常不足以滿足消費(fèi)者對柔軟度的需求。
[0009]使紙張變得較柔軟的一種方法是添加柔軟化合物到纖維素懸浮液中。柔軟化合物干擾造紙工藝中紙頁形成過程中發(fā)生的天然纖維與纖維的粘結(jié)。這種粘結(jié)性下降導(dǎo)致紙頁較柔軟或不太生硬。W098/07927描述了使用柔軟劑生產(chǎn)柔軟的吸收性紙產(chǎn)品。柔軟劑包含季銨表面活性劑、非離子表面活性劑以及強(qiáng)度添加劑。在紙幅形成之前將柔軟劑添加到纖維素懸浮液中。
[0010]柔軟化合物也可例如通過噴灑施加到干或濕紙幅上。如果紙幅是干的，則也可在紙張上印上柔軟化合物。US5，389，204描述了用官能聚硅氧烷柔軟劑制造柔軟薄頁紙的工藝。該柔軟劑包含官能聚硅氧烷、乳化劑表面活性劑和非陽離子的表面活性劑。將柔軟劑通過傳熱表面轉(zhuǎn)移到干燥的紙幅上。然后在干紙幅上壓上柔軟劑。W097/30217描述了用作洗劑(lotion)以增加吸收性紙張的柔軟度的組合物。該組合物包含潤滑劑，該潤滑劑優(yōu)選為脂肪醇或蠟狀酯。該組合物還包含季銨表面活性劑以及一種或多種非離子或兩性乳化劑。
[0011]要么加入到纖維素懸浮液中要么直接施加到紙幅上的大多數(shù)柔軟化合物含有季銨表面活性劑。由于生產(chǎn)者和消費(fèi)者經(jīng)歷了日益增加的環(huán)境問題，因此季銨表面活性劑并不總是被大家接受。季銨表面活性劑一般對水生有機(jī)物有毒并且一般被認(rèn)為對環(huán)境有危害。季銨表面活性劑可刺激眼睛和皮膚，并且在一些情況下對眼睛的刺激可能是嚴(yán)重的。因而，使紙產(chǎn)品脫粘和變?nèi)彳洝Νh(huán)境具有較小的有害影響并且具有改進(jìn)的健康特征的組合物具有明顯的實(shí)用性。
[0012]這個(gè)部分中描述的技術(shù)無意欲構(gòu)成對本文提及的任何專利、出版物或其他信息是有關(guān)本發(fā)明的“現(xiàn)有技術(shù)”的承認(rèn)，除非具體指定為如此。另外，這個(gè)部分不應(yīng)解讀為意味著已進(jìn)行檢索或不存在如37CFR§ 1.56(a)中定義的其他相關(guān)信息。
發(fā)明概要
[0013]本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案涉及使紙產(chǎn)品變?nèi)彳浀姆椒āＴ摲椒ò?添加有效量的組合物到含有纖維素纖維的塊狀物(mass)中。該組合物包含至少一種非離子表面活性劑和至少一種陽離子聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)劑。聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)劑的特征是具有總體陽離子特性并且可與非離子表面活性劑一起形成穩(wěn)定乳液。該組合物有效地使纖維素纖維脫粘。
[0014]聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)劑在總體陽離子聚合物內(nèi)可具有陰離子區(qū)域。至少一種陽離子聚合物可為聚(DADMAC)。至少一種聚合物可為ep1-DMA聚合物。陽離子聚合物可具有低分子量或高分子量。該組合物可產(chǎn)生阻止纖維素纖維之間的粘結(jié)相互作用的復(fù)合物。該組合物可改善表面柔軟度。紙產(chǎn)品可為薄頁紙。塊狀物可為紙漿。組合物可為添加到紙漿中的水溶液?？蓪⒔M合物噴灑到塊狀物的表面上。組合物可為無毒的。
[0015]本文描述了另外的特征和優(yōu)點(diǎn)，它們從以下詳細(xì)描述中顯而易見。
[0016]附圖簡述
[0017]提供以下定義是為了確定本申請中使用的術(shù)語應(yīng)如何解讀，尤其是權(quán)利要求書應(yīng)如何解讀。對定義的組織是為了方便，而不意欲限制對任何具體分類的任何定義。
[0018]“凝結(jié)劑”意指帶有陽離子電荷并且包括一種或多種有機(jī)基凝結(jié)劑，或一種或多種無機(jī)基凝結(jié)劑，和/或它們的任何組合和/或共混物的物質(zhì)組合物，其使懸浮在液體中的膠體材料和/或細(xì)粒材料不穩(wěn)定并初步聚集。
[0019]“表氯醇-二甲胺聚合物”意指表氯醇與二甲胺的共聚物，也稱為ep1-DMA聚合物。印1-DMA聚合物可以例如與氨交聯(lián)。印1-DMA具有介于1000與1，000，000之間，優(yōu)選介于10，000與800，000之間，最優(yōu)選介于100，000與600，OOODa之間的重均分子量。
[0020]“高分子量聚合物”意指具有高于1，000，000道爾頓的平均分子量的聚合物。
[0021]“無機(jī)基凝結(jié)劑”意指主要是無機(jī)的凝結(jié)劑，包括但不限于明礬、部分中和的鋁鹽(諸如聚氯化鋁)、鐵鹽(諸如氯化物和硫酸鹽)，以及它們的聚合物。
[0022]“低分子量聚合物”意指具有小于250，000道爾頓的平均分子量的聚合物。
[0023]“中等分子量聚合物”意指具有在從250，000至1，000，000道爾頓范圍內(nèi)的平均分
子量的聚合物。
[0024]“非離子表面活性劑”意指不帶電荷的表面活性劑，其包括但不限于烷醇酰胺、烷氧基化醇、氧化胺、乙氧基化胺、烷氧基化酰胺、EO-PO嵌斷共聚物、烷氧基化脂肪醇、烷氧基化脂肪酸酯、烷基芳基烷氧基化物、山梨聚糖衍生物、聚甘油脂肪酸酯、烷基(聚)葡糖苷、氟碳化合物基表面活性劑，及它們的任何組合。非離子表面活性劑通常具有介于3與18之間的HLB范圍，優(yōu)選介于4與14之間的范圍。
[0025]“有機(jī)基凝結(jié)劑”意指主要是有機(jī)的凝結(jié)劑，其包括但不限于表氯醇/ 二甲胺聚合物Gp1-DMA)(包括交聯(lián)形式)、二氯乙烷/氨聚合物、亞乙基亞胺聚合物(PEI)、二烯丙基二甲基氯化銨聚合物(P-DADMAC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨聚合物、聚酰胺基胺、酰胺基胺-表氯醇聚合物、DADMAC與丙烯酰胺的共聚物、DADMAC與丙烯酸的共聚物(聚兩性電解質(zhì)一只要凈電荷是陽離子)、聚乙烯胺。水解的N-乙烯基甲酰胺聚合物、聚胺、修飾的PEI(與PEI接枝的聚酰胺基胺)，及基于2-氰基胍的聚合物，包括與甲醛、脲和三聚氰胺的組
八
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[0026]“聚(DADMAC) ”意指二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的均聚物。單體DADMAC通過使兩當(dāng)量烯丙基氯與二甲胺反應(yīng)形成。pDADMAC具有介于IOOODa與3，000，OOODa之間，優(yōu)選介于25，OOODa與2，000，OOODa之間，最優(yōu)選介于100，OOODa與I, 500，OOODa之間的重均分子量。低分子量p-DADMAC具有小于250，OOODa的重均分子量。中等分子量p-DADMAC具有在250，OOODa至1，000，OOODa范圍內(nèi)的重均分子量。高分子量p-DADMAC具有大于
I,000, OOODa的重均分子量。
[0027]“聚電解質(zhì)”意指重復(fù)單元帶有電解質(zhì)基團(tuán)的聚合物。
[0028]“表面活性劑”意指以特征在于為具有兩親結(jié)構(gòu)的表面活化劑的物質(zhì)組合物，所述兩親結(jié)構(gòu)包括親水性頭基和疏水性尾基并且降低了液體的表面張力、兩種液體之間的界面張力，或液體與固體之間的界面張力。
[0029]如果上面的定義或本申請其他地方陳述的描述與通常使用的、字典中的或以引用方式并入本申請的來源中陳述的含義(明確的或暗示的)不一致，那么本申請且尤其是權(quán)利要求書術(shù)語應(yīng)理解為根據(jù)本申請中的定義或描述來解讀，而不是根據(jù)常用的定義、字典定義或以引用方式并入的定義來解讀。鑒于以上，如果術(shù)語僅可以按照字典的解釋來理解，如果術(shù)語由 Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,第 5 版,(2005),(由Wiley, John&Sons, Inc.出版)定義,那么此定義將控制該術(shù)語在權(quán)利要求書中如何被定義。
[0030]本發(fā)明涉及使紙產(chǎn)品，尤其是薄紙產(chǎn)品變?nèi)彳浀姆椒ê徒M合物。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，提供了包含非離子表面活性劑與陽離子聚合物的組合的組合物，其被配制成提供容易使用的穩(wěn)定的液體產(chǎn)品。這種組合物既能有效地使紙產(chǎn)品變?nèi)彳?，又具有與現(xiàn)有技術(shù)陽離子表面活性劑相比較好的環(huán)境特征。
[0031]在至少一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物包含非離子表面活性劑與陽離子聚合物的共混物，其不需要根據(jù)歐盟(EU)MSDS系統(tǒng)用R-措辭(風(fēng)險(xiǎn)措辭)標(biāo)記為有很強(qiáng)的毒性、有毒、有害，或在水生環(huán)境中導(dǎo)致長期不利影響。這既包括單一風(fēng)險(xiǎn)措辭諸如R50、R51、R52和R53，又包括多重風(fēng)險(xiǎn)措辭諸如R50/53、R51/53和R52/53。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，所述組合物不需要用“N”編碼標(biāo)記，并因此可在EU包裝和出售，其上沒有危害環(huán)境、死樹，或死魚標(biāo)識。
[0032]在至少一個(gè)實(shí)施方案中，非離子表面活性劑為這樣的任何表面活性劑，其為非離子的并且具有足夠的疏水性以便有效地使在制造薄頁紙或其他紙產(chǎn)品時(shí)使用的纖維素纖維脫粘。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，陽離子聚合物為聚電解質(zhì)，其可具有陰離子區(qū)域但是具有總體陽離子特性并且可與非離子表面活性劑形成穩(wěn)定乳液。
[0033]在至少一個(gè)實(shí)施方案中，陽離子聚合物為高分子量的聚(DADMAC)聚合物(諸如8108+, Nalco Company, Naperville IL)、中等分子量的聚(DADMAC)聚合物(諸如 74316,Nalco Company)、低分子量的聚(DADMAC)聚合物(諸如74696, Nalco Company),及它們的任何組合。
實(shí)施例
[0034]通過參考以下實(shí)施例可以更好地理解前述內(nèi)容，提供以下實(shí)施例是為了舉例說明，而不意欲限制本發(fā)明的范圍。
[0035]實(shí)施例1一在本實(shí)施例中，展示了利用數(shù)種陽離子凝結(jié)劑和非離子表面活性劑的柔軟劑制劑的制備。對于柔軟劑制劑1，在攪拌的同時(shí)將八份油酸聚乙二醇酯(Rewopol?
E070)(得自Evonik Industries)加入到82份蒸懼水中。接著，再在攪拌的情況下向這種稀釋混合物中加入10份`p-DADMAC(Nalco8108PLUS)。制劑I是穩(wěn)定的粗乳液(macro-emulsion),具有乳白色至淡黃色外觀,在25°C下具有IOOmPa ? s的粘度。類似地，
對于制劑2,在攪拌的同時(shí)將八份Rewopol_( E070加入到82份蒸懼水中。再在攪拌的情況
下向稀釋混合物中加入十份p-DADMAC (Nalco74316)。制劑2是穩(wěn)定的，具有乳白色至淡黃色粗乳液外觀，在25°C下具有IOOmPa ? s的粘度。最后，對于制劑3，在攪拌的同時(shí)將八份
RewopoP E070加入到89.5份蒸餾水中。接著，再在攪拌的情況下向稀釋混合物中加入
2.5份p-DADMAC(Nalco74696)。制劑3是穩(wěn)定的，具有乳白色至淡黃色粗乳液外觀，在25°C下具有IOOmPa ? s的粘度。
[0036]實(shí)施例2—在本實(shí)施例中，展示了第二示例制劑的制備。在攪拌的同時(shí)將ep1-DMA凝結(jié)劑(Nalco7607Plus)加入到等量蒸餾水中。接著，將33.8份這種共混物加入到66.2份
油酸聚乙二醇酯(Rewopolk E090)(得自Evonik Industries)中。這產(chǎn)生穩(wěn)定的產(chǎn)品分
散體，稱為柔軟劑制劑4，其具有黃色的渾濁外觀，在25°C下具有大約1500mPa ? s的粘度。
[0037]實(shí)施例3—在手抄紙研究中評價(jià)實(shí)施例1中制備的柔軟劑制劑1、2和3以確定與
行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ArosurP PA777V 和 Arosurf? PA842V (得自 Evonik Industries)相比較它們所產(chǎn)生的抗張強(qiáng)度損失量。使用Rapid-Kothen成形器根據(jù)ISO Procedure5269_2生產(chǎn)手抄紙。配料為硬木和軟木干圈紙衆(zhòng)(dry lap pulp)的50/50共混物。將柔軟劑制劑以Ikg/MT、3kg/MT和5kg/MT干纖維的劑量加入到配料中。紙頁的直徑為21cm并且相應(yīng)的紙頁重量為大約1.25克，導(dǎo)致基重為大約36.lg/m2。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建議調(diào)整紙頁的溫度和濕度(TAPPIMethod T402)并按照TAPPI Method T220評價(jià)其抗張強(qiáng)度。[0038]結(jié)果在表1中給出。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品Arosurf u PA777V和842V提供了良好的手抄
紙脫粘，如由測得的抗張指數(shù)損失確定的?？箯堉笖?shù)的損失與紙頁的松散柔軟度的增加關(guān)聯(lián)。類似地，實(shí)施例1的產(chǎn)品制劑1、2和3與用作對照的空白紙頁相比較都顯示出抗張指數(shù)的損失。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品Arosurf '1 PA777V和842V具有R-措辭標(biāo)記R50/53和示出死樹
和死魚的危險(xiǎn)符號。產(chǎn)品制劑1、2和3將不具有R50/53措辭或危險(xiǎn)符號。
[0039]表1.實(shí)施例3的條件和抗張指數(shù)值。
【權(quán)利要求】
1.一種使紙產(chǎn)品變?nèi)彳浀姆椒?，所述方法包? 添加有效量的組合物到含有纖維素纖維的塊狀物中， 所述組合物包含至少一種非離子表面活性劑和至少一種陽離子聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)齊U，所述聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)劑具有總體陽離子特性并且可與所述非離子表面活性劑一起形成穩(wěn)定乳液， 其中所述組合物有效地使所述纖維素纖維脫粘。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一種陽離子聚合物為ep1-DMA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中至少一種陽離子聚合物為聚(DADMAC)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述組合物產(chǎn)生阻止所述纖維素纖維之間的粘結(jié)相互作用的復(fù)合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述組合物改進(jìn)表面柔軟度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紙產(chǎn)品為薄頁紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述塊狀物為紙漿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中組合物為添加到紙漿中的水溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中將組合物噴灑到所述塊狀物的表面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中組合物為無毒的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述聚電解質(zhì)聚合物凝結(jié)劑的特征在于具有陰離子區(qū)域但是具有總體陽離子特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述陽離子聚合物具有低分子量或高分子量。
【文檔編號】D21H17/41GK103687992SQ201280035424
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月18日
【發(fā)明者】G·S·弗曼, G·弗雷蒂, F·凱尼格, T·莫勒 申請人:納爾科公司