用于纸和纸板的表面处理的含水乙醛酰基不溶粘料组合物.pdf

本发明涉及一种为纸和纸板的表面处理设计的含水不溶粘料组合物，该组合物包含一种由乙二醛和至少一种碱金属正磷酸盐组成的混合物，以及该组合物的用途。

1.  一种为纸和纸板的表面处理设计的含水不溶粘料组合物，其特性在于组合物包含一种由乙二醛和至少一种碱金属正磷酸盐组成的混合物，并且所述组合物的pH值低于7。

2.  根据权利要求1所述的组合物，其特征在于所述的组合物在水溶液中包含碱金属正磷酸盐/乙二醛重量比在大约0.35和1.75之间。

3.  根据权利要求1或2所述的组合物，其特征在于所述的碱金属正磷酸盐/乙二醛重量比在大约0.5和1.2之间。

4.  根据权利要求1至3任何一项所述的组合物，其特征在于所述的碱金属正磷酸盐/乙二醛重量比在大约0.8和1之间。

5.  根据权利要求1至4任何一项所述的组合物，其特征在于所述组合物的固形物含量按重量计在大约20％和60％之间。

6.  根据权利要求5所述的组合物，其特征在于所述组合物的固体含量按重量计在大约35％和45％之间。

7.  根据权利要求5或6所述的组合物，其特征在于所述组合物的固形物含量按重量计大约是40％。

8.  根据权利要求1至7任何一项所述的组合物，其特征在于所述的碱金属正磷酸盐是十二水合磷酸三钠。

9.  根据权利要求1至8任何一项所述的组合物的制造方法，其特征在于该方法包括如下的步骤：
-在乙二醛水溶液中加入预设量的碱金属正磷酸盐；
-如果必要，加水调节所述的组合物中固形物的百分比；和
-如果必要，通过添加酸来调节所述的组合物的pH值低于7。

10.  根据权利要求9所述的方法，其特征在于所述的碱金属正磷酸盐是十二水合磷酸三钠和所述组合物的pH值通过添加磷酸调节到低于7。

11.  用于纸和纸板的涂布浴，其特征在于它包含权利要求1至8任何一项所述的组合物。

12.  一种具有改善湿耐磨性能的纸或者纸板，其特征在于它是通过权利要求11所述的涂布浴处理的。

13.  权利要求1至8任何一项描述的组合物的用途，用于纸或者纸板的表面处理。

用于纸和纸板的表面处理的含水乙醛酰基不溶粘料组合物
本发明涉及用于纸和/或纸板表面处理的不溶粘料组合物以及它们在造纸工业中的应用。
在造纸工业中，根据想要的应用对纸张进行表面装饰改性是众所周知的。因此，对于某些用途，尤其是对于胶版印刷，纸张不仅需要有刚度和不透明度，而且需要能产生优良印刷的表面，即具有优良的湿耐磨性能、润湿粘附性能、抗起皱和抗灰尘性，以及满意的水惰性。为了达到这个目的，提议用涂布泥浆处理纸张，除了其它的东西之外，该涂布泥浆包含矿物颜料和/或填料，例如二氧化钛，粘土或者碳酸钙，在某些情况下，用以下类型的粘合剂与之结合：淀粉，酪蛋白，变性淀粉或者其它胶乳，例如丁苯橡胶型。
该粘合剂的亲水性特征要求使用一种不溶粘料来交联该粘合剂，因而使得粘合剂更疏水，从而改善该处理纸张的表面性质。
在专利US-A-3869296、3197659、4343655、4455416和4471087中描述了将乙二醛、基于尿素和/或三聚氰胺和甲醛的氨基塑料树脂、乙二醛或者其它乙二醛-甲醛混合物、有时将锆盐引入到涂布泥浆中。
然而，这些不能溶解的试剂具有许多缺点。该包含甲醛的氨基塑料树脂在处理的过程中释放出甲醛，这使得它们的使用与某些法规相矛盾，尤其是已知甲醛能引起过敏症和刺激性效果。
锆盐实际上与淀粉不起作用的。乙二醛具有优良的不溶解性质，但是它不能用于碱性涂布泥浆。
而且，用含有游离态或结合态的乙二醛的涂布泥浆涂布的该纸张容易变黄和不能允许高的干燥温度。
专利申请EP-A-0637644描述了在水溶液中包含由乙二醛、尿素、硼的含氧酸碱金属盐和碱金属或者碱土金属氢氧化物组成的混合物的不溶粘料组合物。然而，这些组合物具有很高的乙二醛含量。
仍然要探索的是可用于纸和纸板表面处理的不溶粘料组合物，其具有最低可能的乙二醛含量，同时不降低水惰性，湿耐磨性能、润湿粘附性能、抗起皱和抗灰尘性，和不损坏所处理纸张的白度。
本发明的一个主题是一种为纸和纸板的表面处理设计的含水不溶粘料组合物，包含一种由乙二醛和至少一种碱金属正磷酸盐组成的混合物，所述组合物的pH值在7以下。
根据本发明可以用于所述组合物中的正磷酸盐可以列举的是钠、钾和锂的正磷酸盐。作为实例，可以提及下列具体的化合物：磷酸二氢锂(LiH₂PO₄)、磷酸二氢钠(NaH₂PO₄)、磷酸氢二钠(Na₂HPO₄)、磷酸三钠(Na₃PO₄)、正磷酸偏钠(NaH₅(PO₄)₂)、磷酸二氢钾KH₂PO₄)、磷酸氢二钾(K₂HPO₄)和磷酸三钾(K₃PO₄)。
根据本发明，所述的碱金属正磷酸盐可以单独使用或结合使用。
根据本发明能被使用的碱金属正磷酸盐是市场上可买到的，和根据本发明可以使用它们的无水形态或者水合形态。
优选使用正磷酸钠，和更优选十二水合磷酸三钠，也称十二水合单磷酸三钠。
本发明的一个主题是如上所述的组合物，更详细地，所述组合物在水溶液中包含碱金属正磷酸盐/乙二醛重量比在大约0.35和1.75之间，优选在大约0.5和1.2之间，和更优选在约0.8和1之间。
在后面的组合物之中，可以提及那些组成特征在于它们按重量计固形物含量在大约20％和60％之间，优选在大约35％和45％之间，和更优选大约40％。
根据本发明所述的组合物的关键特征是所述组合物的pH值，pH值必须低于7以防止乙二醛的降解。
某些碱金属正磷酸盐在水溶液中具有完全的酸式pH值，例如单磷酸钠(NaH₂PO₄)，而其它的碱金属正磷酸盐具有完全的碱性，例如磷酸二钠(Na₂HPO4₄)或者磷酸三钠(Na₃PO₄)。
在某些情况下和根据所使用的碱金属正磷酸盐，有必要通过添加酸来调节所述组合物的pH值低于7，优选在3和6之间，更优选在4和5之间。例如，无机酸类或者羧酸类可能被使用。
作为羧酸，提及的可以有乙酸或者其它的柠檬酸。
优选使用一种无机酸，例如盐酸、硫酸，和更优选磷酸。
详细地，本发明的一个主题是在水溶液中的组合物，该组合物包含十二水合磷酸三钠/乙二醛重量比在大约0.35和1.75之间，优选在大约0.5和1.2之间，和更优选在大约0.8和1之间。
在后面的组合物之中，可以提及那些组成具有按重量计固形物含量在大约20％和60％之间，优选在大约35％和45％之间，和更优选大约40％。
根据本发明所述的组合物可以通过将它们的组分在水中简单的混合获得。
本发明也涉及一种制备如上所述的组合物的方法，包括如下步骤：
-在乙二醛水溶液中加入预设量的碱金属正磷酸盐；
-如果必要，在所述的组合物中加水调节固形物的百分比；和
-如果必要，通过添加酸来调节所述的组合物的pH值低于7。
所述的乙二醛优先使用20wt％到60wt％的水溶液，优选30wt％到50wt％的水溶液形式。
更详细地，根据本发明所述的组合物是在搅拌和室温下将预设量的碱金属正磷酸盐加入到40wt％乙二醛水溶液中制备的，如果必要，加水到所述的组合物中调节固形物的百分含量。
在更优选的条件下，根据本发明所述的组合物是在搅拌和室温下将预设量的碱金属正磷酸盐加入到乙二醛水溶液中，然后加入预定量的酸调节pH值到低于7，和如果必要，最后加水调节所述的组合物的固形物百分含量。
当所述的组合物加入为纸张涂层设计的基于矿物颜料和粘合剂的涂布泥浆时，本发明所述的组合物具有有利的性能。特别是它们使得改善用包含本发明所述组合物的涂布泥浆处理的纸张的湿耐磨性能、润湿粘附性能、抗起皱和抗灰尘性以及水惰性成为可能。
而且，尽管它们包含乙二醛，当干燥条件苛刻时乙二醛会使纸张变黄为大家所知，这些改善的获得并没有损坏纸张的白度。这些性能证明它们在造纸工业中的应用是恰当的，用于获得涂布浴，例如涂布泥浆，和不同的施胶压榨涂布配方，特别是计划用于纸张表面应用。
本发明的另一个主题是包含以上组合物的所述的涂布浴，以及通过利用本发明的涂布浴获得的所述纸张。
本发明的最后一个主题是利用至少一种以上详细说明的组合物用于纸或者纸板的表面处理。
以下的例子以非限制性方式举例说明本发明。
实例1
在室温下搅拌混合如下物质：
-112g工业用的40wt％乙二醛水溶液(Clariant)，
-30g 85wt％磷酸，
-37g十二水合磷酸三钠，
-88g水。
获得一种pH值3.5、37％固形物含量和42％的乙二醛40含量的透明溶液。
所述的十二水合磷酸三钠/乙二醛重量比是0.83。
应用实例
1/施胶压榨处理
该处理是在施胶压榨机上进行，包含一种辊的装置和在所述的辊之间纸张通过接收一个均匀泥浆涂层。
一种来自Cerestar的氧化淀粉C^*5591的14wt％溶液被使用。
制备在下面的表1中列举的不同成分的配方C1到C6。产品所述的数量用g表示。
所述的配方C1不包含不溶粘料
所述的配方C4到C6与一种如实例1中描述的不溶粘料组合物的使用对应。
所述的配方C2和C3作为对比实施例，与一种如EP-A-0637644中描述的组合物的使用对应，并具有以下特性：
-pH＝3.5+/-0.5；
-固形物＝42+/-1％；
-原品乙二醛40的含量＝86％；
-十水焦硼酸(tetraborate)钠/乙二醛重量比＝0.10。
表1