[发明专利]使用能够就地形成可再加工的强化树脂的反应性醇酸低聚物强化纸浆基材料

说明书

发明领域

本公开涉及使用由所述材料就地形成的可再加工的醇酸树脂涂层强化纸浆基材料、用醇酸树脂涂覆纸浆基材料的方法、以及它们的用途。

发明背景

纸浆基材料如纸材、封皮纸和纸板（例如硬纸板、衬板、瓦楞纤维板）可涂覆有强化树脂以提高它们的机械特性如强度和抗水性。传统上用于强化纸浆基材料的一类涂层由高分子量的粘稠聚合物制得。在已制得纸浆基材料后，将该聚合物膜型涂层在高温下经由共挤出法施用于所述材料。虽然聚合物膜型涂层提供抗湿性、低蒸气渗透性、美观有益效果，并且不需要固化步骤，但是它们渗透到纸浆基材料纤维素结构中或与其反应的能力极低。这种缺乏对纸浆基材料的渗入限制了聚合物膜型涂层的潜在强化能力。此外，聚合物膜型涂层不易回收利用。为回收利用具有聚合物膜型涂层的纸浆基材料，首先必须使用昂贵的溶剂型离线工艺将涂层与纸浆基材料分离。

由于蜡涂层形成均匀的施用，并且不需要固化步骤，因此它们也常用于强化纸浆基材料。然而，必须在高成本的单独离线步骤中将这些涂层施用于纸浆基材料。此外，蜡涂层的高粘度阻止它们易于渗透到纸浆基材料纤维素结构中或不能与其反应，这限制了蜡涂层的潜在强化能力。此外，蜡涂层也不能回收利用。

基于聚乙烯醇（PVOH）和大豆的聚合物涂层已用作聚合物膜型涂层和蜡涂层的供选择的替代方案。在造纸过程期间，在片材刚要进入一系列烘干机之前，将基于PVOH和大豆的涂层混入浆液中并且喷雾到或轻辊涂到湿纸浆基片材上。基于PVOH和大豆的涂层可与淀粉和/或其它添加剂一起施用于纸浆基材料，并且可通过用水稀释它们而在一定程度上对其进行回收利用。然而，相对于聚合物膜型涂层和蜡涂层，基于PVOH和大豆的涂层是昂贵的，在施用前它们必须与淀粉和其它添加剂混合成浆液，并且需要相当高的施用温度（例如60℃至70℃）。

发明概述

本文公开了包含纸浆基制品和可再加工的醇酸树脂的产物。醇酸树脂由所述制品就地形成，并且以基于干重计约1克/平方米制品（g/m²）至约20g/m²的量涂覆所述制品。所述产物具有由TAPPI T810确定的比所述制品高至少约5%的破裂强度，和由TAPPI T822确定的比所述制品高至少约5%的环压。所述产物可包含添加剂如增塑剂、增粘剂、填料、纳米颗粒、颜料、反应促进剂、滑石、以及它们的混合物。

本发明的另一方面为制备强化纸浆基材料的方法。所述方法包括以约1克预聚物液体/平方米制品（g/m²）至约30g/m²的量，用预聚物液体涂覆纸浆基制品。然后固化所述预聚物液体。预聚物由醇酸低聚物、多元醇、赋形剂、以及它们的混合物组成，并且在约20℃至约50℃的涂覆温度下具有约0.001kg·m^-1·s^-1至约1kg·m^-1·s^-1的粘度。在本发明该方面的一些实施方案中，所述预聚物液体包含基于所述预聚物液体的总重量计约45重量%至约99重量%的水，并且基本上不含非水溶剂。在本发明该方面的可供选择的实施方案中，所述预聚物液体是纯的（即基本上不含水和非水溶剂）。所述预聚物液体还可包含能够促进酯缩合的催化剂。

本发明的另一方面包括由产物生产纸浆的方法，所述产物由涂覆有可再加工的醇酸树脂的纸浆基制品组成。醇酸树脂涂层可由所述制品就地形成，并且以基于干重计约1克/平方米制品（g/m²）至约20g/m²的量涂覆所述制品。在该方法中，在不存在非水溶剂的情况下，将水以及酸或碱加入所述产物中以形成混合物，并且将所述混合物加热到约50℃至约120℃的温度，持续至少约5分钟的时间。

通过结合实施例和所附权利要求阅读以下发明详述，本发明的其它特征对于本领域的技术人员而言可变得显而易见。

发明详述

现已发现，就地形成的醇酸树脂涂层可强化纸浆基材料。醇酸树脂由多元醇与多官能酸、酸酐、或多官能酸与酸酐的混合物的缩合形成，以获得酯部分。如本文所用，“缩合”是醇与羧酸或羧酸衍生物的反应，形成酯并且释放出水副产物。由于单独的多元醇、酸和酸酐单体具有多个官能团，一般具有至少三个官能团，因此醇酸树脂在固化时形成交联的分子网络，这是典型热固性树脂的特征。这些交联的分子网络赋予纸浆基材料机械强化（例如机械强度增加至多约50%，并且环压增加至多约120%），并且具有优异的尺寸稳定性。