[发明专利]具有增加的羧甲基纤维素的浓度的组合物

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年10月17日提交的美国申请第13/274,499号和2012年10月12日提交的美国申请第13/650,892号的优先权，所述申请通过引用并入本文。

发明领域

本申请涉及具有增加的羧甲基纤维素(CMC)的浓度的组合物。而且，本申请涉及增加低粘度组合物中CMC的浓度的方法。

背景

CMC是阴离子的水溶性聚合物，其被用于多种工业的和消费类应用中。CMC通常由纤维素（例如，由棉绒、木浆或其他纤维素源）通过取代羧甲基醚基团的羟基基团中的至少一部分得到，且可以具有高达3.0的取代度（“DS”），以及从约30,000至1,000,000道尔顿范围的分子量。

由于CMC的赋予流变性能、改善保水性及改进荧光增白剂的能力，CMC在纸张和纸板工业中，特别是对于涂布、施胶及基底卷材（base web）制造，是流行的添加剂。在纸张和纸板涂布工艺中，CMC作为预溶解溶液（通常具有6wt%至12wt%CMC）被加入涂层改小组合物（coatingmakedown composition）中，该涂层改小组合物通常包括无机颜料、有机粘结剂及添加剂比如分散剂、荧光增白剂、交联剂、润滑剂及染料。根据涂层组合物的类型和所使用的涂布机械的类型，涂层组合物通常具有在63wt%和70wt%之间的固体含量；然而，实际上具有更高和更低固体含量的涂层组合物也被使用。

不希望被任何理论束缚，认为具有高的固体含量的涂层组合物是优选的以便提高质量和生产率，例如，通过提高涂布覆盖范围和光泽度同时降低必须从涂层中蒸发的水的量（即，从而减少干燥能量）来提高质量和生产率。当增加涂层组合物的目标固体含量时，对于被用于制备涂层组合物的原材料的溶液而言，较高的固体含量也是需要的。

目前的具有低固体浓度的预溶解CMC的溶液通常不能实现高固体含量涂层组合物的配方（例如，比如70wt%），且通常限制可以用于纸张涂层所要求的涂层组合物中的CMC的量。尽管将CMC干燥添加到高固体颜料浆料中能够解决这些问题，但磨机将必须具有用于粉末的处理系统、用于手工添加粉末的足够的劳动力、或者能够赋予充分的剪切（shear）以将粉末分散在全部溶液中的混合系统。

可选择地，目前的具有高固体浓度的预溶解CMC的溶液通常产生高粘度溶液（例如，高于5000mPas，在100rpm及50-60摄氏度下、在BrookfieldRV上测量），该高粘度溶液在传统设备上，例如，在泵送或筛选工艺中，是难于处理的。

CMC还可以用作表面处理剂，或者用于制造表面处理剂，比如阻隔材料。含CMC的阻隔材料可以是耐油和油脂的、耐氧的，或者这两者。用于形成薄膜形状的阻隔材料的普通的薄膜涂布技术包括施胶压榨（size press）、计量施胶压榨及各种幕式涂布技术。对于这些技术中的每一个而言，溶液摄取是重要的参数，该参数至少部分地取决于所使用的聚合物溶液的粘度和/或固体含量。不希望被任何理论束缚，认为均匀的阻隔材料，特别是薄膜由足够高的涂层重量、好的薄膜支持（film hold-out）或者这两者产生。这些性能可以通过制造具有较高浓度的CMC溶液的阻隔材料更容易地得到。目前，溶液中CMC的较高浓度常常通过使用各种酶技术降解CMC来实现。然而，酶通常大大地减小CMC的分子量，使得得到的阻隔材料不具有非常好的薄膜支持且渗透到基底卷材中。

之前，解决方案已被提出以提供稳定的、浓缩的、含水CMC悬浮液。例如，Burdick的美国专利第4,883,537号描述了包括至少33重量%碳酸钾的具有减小的粘度的含水CMC溶液。然而，所需的碳酸钾的高的浓度限制这些溶液在应用中的有效性且使这些组合物对高CMC固体含量应用而言是不期望的。

因此，对提供用于制备低粘度、高CMC固体组合物的方法仍有需求。更具体地，对形成可被用于制备如下溶液的CMC产品仍有需求，所述溶液具有比普通纸张涂层等级高的固体含量并且维持传统CMC涂层的益处，同时提供更大的弹性以使用目前的CMC设备和改小程序制备更高的固体涂层。

说明书概述