[发明专利]粘合剂和树脂以及它们的生产方法

说明书

                    发明背景

1、发明领域

本发明涉及粘合剂和树脂以及它们的生产方法。更确切地说，本发明涉及能特别用在纤维素基制品的制造之中，以及更特别是用在纸制品的制造之中的树脂和粘合剂组合物。本发明的树脂和粘合剂是通过将一种含有亲核基的水溶性聚合物材料，一种酚类材料和一种用来活化酚类以使其与聚合物的亲核基反应的组分进行组合而制得。粘合剂和树脂按本发明方法生产。

2、发明背景和相关信息

在现有技术中，已熟知有许多树脂和粘合剂组合物。不过，大多数这类组合物被认为是对环境不利的，甚至是有毒的。另外，一些现有的粘合剂和树脂本身就是环境不利的，甚至是有毒的。因此，需要一种无毒且是从无毒组分制得的树脂和粘合剂。

长期以来，造纸工业一直很关注增加浸湿纸强度的方法。没有经过额外增强得到的纸经常在再浸湿时发生破碎。在浸湿时能保持其强度的纸在许多应用中是受欢迎的，包括卫生纸，纸巾，餐巾纸等。另外，增强浸湿纸强度的添加剂常常也能增加其干强度。

现有技术已知的许多能用来增加纸的湿强度的添加剂是利用其中的纤维素的化学结构特点。纸制品中的纤维素含有沿其分子链分布的羧基和羟基。通过使用反应性添加剂，可在纸内纤维素链中的这类基团间形成交联，因此增加纸的强度。另一方面，有些添加剂不与纤维素反应，但可通过某些其他未知的机理来增加纸强度。在每种情况下，通常根据添加剂粘合纸浆的能力，以及形成网状结构的能力而对其进行选择，所述网状结构能阻止纤维素纤维溶胀，进而抑制纤维之间的连接在浸湿时发生分离。

一些最早的湿强度树脂是尿素和甲醛的缩聚物，通过加入多胺使其呈阳离子性。此种树脂可能仅通过自交联而提供湿强度。不过，三聚氰胺和甲醛制得的树脂显然可与纤维素直接交联。聚酰胺和表氯醇形成与纤维素上羧基发生反应的树脂。在高浓度时，聚酰胺/表氯醇树脂也呈现出自交联。其它树脂包括由环氧化物形成并能与纤维素羟基进行类似反应的树脂，及由醛类形成并能通过半缩醛与纤维素形成可逆交联及在酰胺基团上发生自交联的树脂。关于湿强度树脂和它们的机理的讨论见“纸张湿强度改进机理：综述”，HerbertH.ESPY，美国制浆造纸技术协会杂志，Vol.78，No.4，p90-97(1995年4月)以及”纸张湿强度化学，Ⅰ.湿强度改进机理综述”，LarsWESTFELT，纤维素化学和技术，Vol.13，p813-825(1979)。

按照ESPY的观点，湿强度树脂应具有四个主要性质。首先这些树脂应具水溶性以便于在纤维素中均匀分散和有效分布。第二，树脂应具有一些阳离子性(本身固有或外加的)，以有助于它们吸附在纸浆内的阴离子性纤维素中。第三，树脂也应具有能形成更强键联的更高分子量的聚合物。第四，树脂应是可反应性的，这使得其相互之间以及与纸内纤维素发生交联。

和那些用于增强纸强度的树脂相比，本发明的树脂也可用在起皱粘合剂中。在制造专用的纸制品，如面纸，卫生纸或纸巾时，对纸幅进行一个起皱工艺以赋予纸制品所需的特性，如柔软性和松厚度。通常地，起皱工艺是将在纸幅粘接至一个旋转的起皱滚筒上，例如杨克烘缸中所用的滚筒。然后，用一个刮刀片将这个被粘的纸幅剥离。纸幅对刀片的冲击使纸幅内的纤维-纤维之间的键联发生断裂，同时使纸幅起皱或打褶。

起皱程度依赖几个因素，包括纸幅与滚筒表面之间的粘合程度。纸幅与滚筒之间更强的粘合强度会使软化性增加，但通常会降低一些强度。为了增加粘合程度，经常使用一种起皱粘合剂。另外，起皱粘合剂也能减少滚筒表面的磨损，为刀片和烘缸表面之间提供润滑，减少化学腐蚀以及控制起皱程度。在理想情形下，起皱粘合剂将纸页紧紧地粘在滚筒上而得到好的起皱效果，同时使最终产物具有吸水性和柔软性及纸强度损失最小。然而，如果纸幅与滚筒粘合强度太强，则纸页就会撕裂甚至会发生“堵塞”，即在刮刀片上缠结，以及包裹住烘缸滚筒。另一方面，如果粘合太弱，纸页太易于拉走，所以只能经受较小程度的起皱。

起皱剂的实例公开在FURMAN等人的美国专利US5187219，HOLLENBERG等人的US5246544，ESPY等人的US5388807，SOMNESE等人的US5374334。其它起皱剂实例公开在SOERENS等人的美国专利US4684439，US4788243，US4501640，US4528316。