[发明专利]用聚羟基酸树脂粘合的纤维素纸浆

说明书

本发明涉及用新型树脂粘合、提高了干强度和湿强度且可降解的纤维素纸浆产品及其制备方法。

大多数普通的纸当湿的时候，其原始干抗张强度会损失多达95%或更多。为了提高纸的湿和/或干强度，技术上已知，通常可在造纸过程期间把某些水溶性树脂和/或热塑性聚合物添加到纸中。有很多技术上已知的树脂能赋与长时间持续的湿强度，其它树脂只能赋与短暂的湿强度。Espy在美国专利4，035，229中对后者进行了讨论，认为暂时湿强度对于纱纸和某些其它用途是有用的。暂时湿强度聚合物是通过乙二醛和乙烯基酰胺聚合物反应产生的（Coscia等人美国专利3，556，932）。

这些树脂当以可用于商业性造纸工艺的浓度贮存于水溶液中时，有效使用寿命短。Espy（4，035，229）公开了高固体浓度和长的有效使用寿命对于商业性用途的重要性，并提出采用一种基于支化水溶性聚氨基丙酸与乙二醛反应生成的树脂。

商业上可用来赋与干强度和长时间持续的湿强度的树脂，是阳离子型的、水溶性聚酰胺-表氯醇（PAE）树脂类型。很多PAE树脂在技术上是已知的。详见美国专利3，332，901（Keim）。

一种较好的PAE是通过戊二酸二甲酯和二亚乙基三胺缩合聚合。然后与表氯醇反应制成的。这种聚合的细节详见Chan美国专利3，887，510（属于Borden，Inc.）。

PAE型树脂有很多缺点。首先，PAE制造产生的毒副产物仍存在于该产品中，必须进一步加工，以使其浓度减少到最低限度。这些毒副产物包括残留的表氯醇，即一种可疑致癌物;1-氯-2，3-丙二醇，它在热的碱性条件下重新转化成表氯醇;及最后，环戊酮沾污，这可在基于己二酸的PAE树脂中检出。第二个缺点是，PAE树脂在溶液中继续水解，而且有效使用寿命有限。另一个缺点是，目前可从市场上购买到的大多数PAE树脂，由于商品加工和使用寿命等限制因素，最大固体含量为30～35%。这限制了这些水溶液的商业性货运距离。添加到纸制品湿端上的PAE树脂并不全部截留在纤维上。PAE树脂在造纸中的效率局限于近中性至碱性pH，并受到纤维素纸基体中COOH基团的存在的强烈影响。

人们早就知道，热塑性聚链烯烃颗粒或纤维会使纤维素纤维热粘合。这些聚合物提供高得多的干强度和湿强度，这取决于聚合物在纤维素基体中的数量。

Aroi等人的日本公开特许7425，226（1974年3月6日）描述一种从高压聚乙烯（PE）溶液生产10～50微米直径×1～10毫米纤维（I）的工艺。这些纤维用含有少量表面活性剂的水打浆，得到一种纸浆状混合物。（I）纸浆和天然纤维素纸浆的50∶50掺合物被制成一种具有良好湿强度的均匀的纸。

在Espy美国专利4，458，042中公开了与用湿润剂处理的、喷成原纤维状的聚链烯烃纸浆粘合的吸收剂木绒纤维素纸浆材料。这些产品有良好的吸收本领，但它们在被丢弃时不容易降解。

Badrian德国专利2，063，933（1971年7月1日）描述了从填充了碳酸钙的聚丙烯（PP）制成的10旦合成纤维的使用。把长丝切成常产纤维，并与纸浆混合，以提高纸的湿强度。填充了无机物的PP丝比纯聚丙烯纤维更容易与纸浆混合。

Barton和Matsuda（Proc  IUPAC/EULEPA，1972年6月：133.50）描述了基于聚丙烯和聚乙烯热塑性塑料（有或无木浆掺合物）的有用纸产品。所宣布的优点包括耐水性，尺寸稳定性，湿强度，美化效应和特殊功能。

Bogomol和Luchinkina（Bumazh，Prom（1）：10-11（1975）;俄语）报道说，木浆的打浆增大了比表面积（s）和长度/直径（l/d）比。s和l/d的增大也提高了丙烯酸类纤维之间的粘合。

水解的尼龙（FMC英国专利1，229，806，1971年4月28日）也已被用来提高湿强度。

尽管链烯烃聚合物通过热粘合提供优异的湿强度和干强度，但它们是不容易生物降解的，而且是不可水解的。因此，它们的处置引起了问题。

Bohmer（Norsk  Skogind，28（11）：301～2）（1974年11月）讨论了关于基于纸对塑料的材料的自然分解速度的研究结果。纸和塑料废弃物首先发生光化学降解，然后发生相对较慢的生物降解。湿强度树脂的存在延缓了纸的降解。赛璐玢和聚乙烯（PE）比聚苯乙烯（PS）和聚氯乙烯（PVC）分解得相对快一些。在曝露15个月之后，纸和聚乙烯的结构可能仍保持原样，但强度性能将已接近于零。