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CN101155961A - 用于造纸的添加剂体系及其使用方法 - Google Patents

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CN101155961A
CN101155961A CNA2006800118280A CN200680011828A CN101155961A CN 101155961 A CN101155961 A CN 101155961A CN A2006800118280 A CNA2006800118280 A CN A2006800118280A CN 200680011828 A CN200680011828 A CN 200680011828A CN 101155961 A CN101155961 A CN 101155961A
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cationic
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CNA2006800118280A
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R·A·格尔曼
B·W·兰森
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Hercules LLC
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Abstract

本发明涉及一种包括阳离子胶乳和阴离子聚合物的添加剂体系；以及利用所述添加剂体系造纸的方法，其中所述方法对于所有级别的纸有效，特别是用于印刷和书写的那些级别的纸。

Description

用于造纸的添加剂体系及其使用方法
技术领域
本发明涉及添加剂体系的实施方案以及在制造含有填料的纸和制造不含任何填料的纸中使用该添加剂体系的方法。
背景技术
纸浆或木浆是如下过程的产物，其中分离用于造纸的木材或其它植物材料的纤维。通过制备纸浆的制浆方法可能涉及化学和/或机械方式。
机械制浆利用研磨或相似的物理过程，将木材减小到所需尺寸的纤维。机械方法没有被设计为从木材中选择性地除去特定的化学成分，因此，没有改变材料的化学成分。机械方法的例子包括研磨，如石磨木材，和热机械制浆。
相比而言，化学制浆是从木材中选择性除去材料，以提高纤维素的相对量。木质素(一种纤维结合材料)以及可溶的多糖如半纤维素和胶质在化学制浆方法中被除去。化学制浆方法的例子包括Kraft和亚硫酸盐方法。
此外，有多种组合化学和机械方式的制浆方法，它们被称作化学机械方法。这些方法包括冷苏打和亚硫酸氢钠方法，涉及到在机械精制之前对木材的化学预处理，不产生无木材的纸浆。
应注意到，化学制浆不包括机械作用，但关键差别是选择性地除去特定化学部分的化学反应的重要作用。制浆的详细综述可以参见PULP AND PAPER：Chemistry and Chemical Technology，第三版，J.P.Casey编著，Wiley-Interscience，New York，1980，Volume 1，页161-631。
上述方法可以被机械地或化学地操作，以影响所得纸的性能。然而，还可以使用各种添加剂处理纸本身，以影响其性能。
纸通常不是由100％纤维素纤维构成，而是含有多种添加剂，以提供特定的性能和/或降低纸的总成本。这些材料可以是有机材料或无机材料。此外，它们可以是水溶性、水溶胀性、水相容性或水不溶性的。
有机材料的例子可以包括但不限于施胶剂，如松香、烷基二乙烯酮和烯基琥珀酸酐；强度添加剂，如聚酰氨基胺表氯醇树脂、丙烯酰胺的共聚物；以及助留剂和助排剂，如丙烯酰胺的阴离子或阳离子共聚物。其他添加剂如染料和光学增白剂用于某些特定等级的纸中。
无机材料包括但不限于矿物组合物，如氧化铝、粘土、硫酸钙、硅藻土、硅酸盐、碳酸钙、硅石、铝硅酸盐、滑石和二氧化钛。无机材料经常用作填料，它们可以降低材料成本，因为大部分填料成本比纤维低。
向纤维配料加入几乎任何物质，包括填料，都会通过降低纤维结合而降低纸强度。在纸张形成后干燥时形成的纤维-纤维结合提供了具有独特机械性能的纸。除非在纤维之间具有高度结合，否则不能制造纸。没有这种纤维间的结合，当施加任何大小的力时，纸将破裂。由于干燥纸张自然形成的纤维间的氢键取决于两个纤维之间的紧密物理接触。加入其他材料如填料，特别是不是水溶性并具有离散的物理大小的那些，会由于物理地防止纤维之间的接触而防止或限制纤维与纤维结合的程度。随着粒子数增多，纤维间结合减小。例如，关于彼此粘附的两个表面，表面之间的接触面积决定了粘合强度。因此，表面之间的接触面积越大，粘合越大。然而，当粒子如砂子存在于两个表面之间时，两个表面之间的总接触面积减小，从而使强度降低。
因此，存在填料可能导致某些性能增大。加入填料也会导致关键结构参数降低，如抗张强度和硬度，因此这种不利影响限制了其应用。
发明内容
简言之，本发明的实施方案涉及一种添加剂体系以及它们在制造含有填料的纸和不含有任何填料的纸的造纸方法中的用途。
结合以下附图和详细说明，本领域技术人员显然将清楚本发明的实施方案的其他过程、方法、特征和优点。所有的其他过程、方法、特征和优点都意图包括在说明书的范围内、本发明的范围内，并由权利要求书保护。
具体实施方式
制造纤维素纤维纸张，特别是纸和纸板，通常包括：1)制备纤维素纤维的含水浆料(也称作纸浆或木浆)，其还可以含有无机矿物增量剂或颜料；2)在移动的织物造纸网上沉积浆料；以及3)通过排出水由浆料的固体成分形成纸张。上述过程之后压制和干燥纸张，以进一步除去水。在纸张形成步骤(步骤3)之前，经常将有机化学品和无机化学品加到浆料中，以使造纸方法成本更低、更快和/或在最终纸产品中得到特定性能。
本文中，术语“纸”和“纸板”通常被认为是等价的，并通常指从纸浆或其他材料的含水浆料制备的纤维素纤维的非织造纸。这两个术语的差别通常基于纸张的厚度或重量，其中较厚或较重的纸张称作纸板或板。纸的纸张重量称作基重或克重。
本发明的实施方案涉及一种用于造纸的添加剂体系(本说明书中也称作“CL/AP体系”)以及其在造纸方法中的用途；其中所述添加剂体系在所有等级的纸中都有效，优选用于印刷和书写的那些等级。此外，特别相关的纸的等级称作全化浆纸张(free sheet)或不含磨木浆的纸(wood free sheet)，指用于制造不含有任何磨木浆纤维或其他源于木材并未被化学地制浆的纤维的纸的木浆。
本发明的实施方案涉及一种包括阳离子胶乳和阴离子聚合物的组合的添加剂体系。通常，阳离子胶乳和阴离子聚合物均包含在水性介质中，使得它们以溶液、分散体或乳液的形式被引入造纸过程中。
本发明的另一个实施方案提供一种包括添加剂体系的具体实施方式的纸张。
本发明的另一个实施方案是一种造纸方法，包括：
(a)制备纤维素纤维的含水浆料；以及
(b)加入添加剂体系，包括：
(i)将阳离子胶乳加到所述含水浆料中，和
(ii)将阴离子聚合物加到所述含水浆料中。
本发明的实施方案提供上述方法，还包括：
(c)形成纸张。
通常，本发明的实施方案使用阳离子胶乳和阴离子聚合物的组合，以使高度填充的(大于15重量％)纸张表现出与含有不高于50％填料的纸张相似的性能例如物理、机械和光学性能。尽管本发明的实施方案可用于不含有填料的纸，但当存在填料时，其量占最终纸张的约5重量％-约60重量％，优选约15重量％-约50重量％，更优选约20重量％-约40重量％，最优选约25重量％-约40重量％。
通常，术语“胶乳”指水不溶性聚合物的水性分散体。聚合物可以由单一单体构成，得到均聚物，或者由两种或多种不同单体构成，得到共聚物。通常使用乳液聚合方法制备胶乳材料，其中通常使用表面活性剂将不溶的单体在水中乳化成直径小于约10,000nm的小粒子并使用水溶性引发剂进行聚合。得到的产物是直径优选约50nm-约1000nm的微粒子的胶体悬浮液。胶乳应用包括但不限于用在粘合剂、粘结剂、涂料中，以及用作改性剂和支撑体以固定其他材料。关于胶乳化学的综述可以参见Kirk-Othmer Encyclopedia of ChemicalTechnology，第四版，Wiley-Interscience，New York，1995，Volume 15，页51-68。
胶乳材料通常具有有效电荷，这经常是在制备材料中使用表面活性剂和其他添加剂所造成的。因此，使用阴离子表面活性剂作为乳化剂将生成阴离子胶乳。还可以使用非离子表面活性剂，从而得到具有极少或没有有效电荷的胶乳粒子。具有带电的官能团的单体对胶乳粒子的总电荷起贡献。本发明的实施方案中所用的胶乳通常是阳离子胶乳材料；然而，这种材料不易得到。因此，阴离子胶乳或非离子胶乳经过改性以形成阳离子胶乳。然而，可以制备预制的阳离子胶乳或商购获得，其中不需要本说明书中所述的改性过程。
阴离子或非离子胶乳的改性或处理使ζ电势变化，ζ电势是粒子之间的排斥或吸引大小的量度。其是粒子表面上的电子电荷的有用指标，并可用于预测和控制胶体悬浮液或乳液。ζ电势的绝对值越高，悬浮液越可以稳定，因为相同电荷的排斥会克服胶乳粒子聚集的趋势。ζ电势是过程如粘合中的控制参数。因此，阴离子胶乳或非离子胶乳通常被改性以得到具有有效的阳离子电荷的胶乳。有效的阳离子电荷是优选的，因为其对纤维素纤维的阴离子表面提供亲合性。可以使用Zeta Plusζ电势分析仪(Brookhaven Instrument Corporation，Holtsville，NY)测量ζ电势。例如，Airflex 4530(一种乙烯氯乙烯胶乳，由Air ProductsPolymers(Allentown，PA)制造)的ζ电势是-32.6mV。通过本说明书所述方法，以1.67∶1比例的聚合物与胶乳，使用Kymene 557H树脂(从Hercules，Inc.，Wilmington，DE得到)处理，将粒子的ζ电势改变至+29.7mV。
如果初始胶乳是阴离子或非离子的，那么通过使用吸收在胶乳粒子表面上的阳离子聚合物可以得到阳离子电荷。阳离子聚合物是水溶性的并含有阳离子官能团，其中阳离子官能团的优选例子是环状季铵基团。通过加入阳离子聚合物对胶乳改性，其中阳离子聚合物沉积在胶乳表面上，从而使胶乳表面成为阳离子的。因此，可以按与美国专利5,169,441(Lauzon)相似的方式改变粒子的有效电荷，在此以引用的方式将该专利的全部内容加入本文。
能够发生改性的适合的阴离子胶乳或非离子胶乳可以使用标准方法基于物理性能确定，包括稳定性、流变性、热性能、薄膜形成和薄膜性能、界面反应性和基底粘合性。这些性能由胶乳的化学的、胶体的和聚合的性能决定。胶体性能包括粒子尺寸分布、粒子形态、固态、pH、粘度和稳定性。关键的化学和物理性能如分子量和分子量分布、单体的化学结构、单体顺序和分布以及玻璃态转变温度是典型特性，并且是本领域众所周知的。
市售胶乳来自于大量单体，包括但不限于苯乙烯、丁二烯、二甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、氯丁二烯、乙烯、丙烯、丁烯、丙烯酰胺、丙烯腈、丙烯醛、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸正丁酯、偏二氯乙烯、乙烯基酯、氯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯化的氨基甲酸酯、丙烯酸羟基乙酯、二甲基氨基乙烯丙烯酸酯和乙酸乙烯酯。胶乳材料的其他例子优选包括但不限于烷基卤化物和烯烃卤化物的共聚物，如乙烯基或烯丙基卤化物和烯烃的共聚物。标准教科书，如Organic Chemistry，Morrison和Boyd，Allyn and Bacon，Inc.，1973，列出了示例性材料。
优选的阳离子官能团的非限制性例子包括胺、季铵、环氧化物、吖丁啶鎓、醛和其衍生物，丙烯酰胺碱和其衍生物，更优选吖丁啶鎓、环氧化物和醛，最优选吖丁啶鎓和环氧化物。此外，还可以使用阳离子官能团的组合，例如，环氧化物和吖丁啶鎓(例如KYMENE736聚胺树脂)。
用于改变阴离子或非离子胶乳的阳离子聚合物的非限制性例子包括聚酰氨基胺-表卤代醇树脂、丙烯酰胺基可交联的聚合物、聚胺和聚亚胺。优选的阳离子聚合物包括但不限于聚酰氨基胺-表卤代醇树脂，如KEIM的美国专利No.2,926,116和2,926,154中公开的那些(在此以引用的方式将其全部内容加入本文)，阳离子官能团化的聚丙烯酰胺(Hercules Incorporated，Wilmington，DE制造的HERCOBOND1000)，如美国专利No.5,543,446中公开的那些，以及起皱助剂，如美国专利No.5,338,807中所述的CREPETROLA 3025(在此以引用的方式将其全部内容加入本文)。优选的聚酰氨基胺-表卤代醇树脂，如KEIM的美国专利No.2,926,116和2,926,154中公开的那些，在此以引用的方式将其全部内容加入本文。优选的聚酰氨基胺-表卤代醇树脂也可根据BOWER和共同受让人Hercules Incorporated的美国专利No.5,614,597(在此以引用的方式将其全部内容加入本文)的教导制备。其他适合的材料包括已知为DADMAC的二烯丙基二甲基氯化铵和聚胺-表氯醇树脂的聚合物或共聚物，如二甲基胺和表氯醇的共聚物。此外，在本发明的实施方案中可以使用聚合物的各种组合。
优选的市售聚酰氨基胺-表卤代醇树脂包括但不限于KYMENE树脂(例如KYMENE557H树脂；KYMENE557LX2树脂；KYMENE557SLX树脂；KYMENE557ULX树脂；KYMENE557ULX2树脂；KYMENE736树脂)和HERCOBONO树脂(例如，HERCOBOND5100树脂)，所有这些均可从Hercules Incorporated ofWilmington，DE得到。其中，KYMENE557H树脂和HERCOBOND5100是特别优选的聚酰氨基胺，以水溶液形式得到。还可以使用KYMENE736聚胺树脂。
如实施例所示，通常形成水性阳离子聚合物溶液，由此与阴离子或非离子胶乳结合形成阳离子胶乳，其中阳离子聚合物和阴离子或非离子胶乳的重量比为约0.02∶1至约10∶1，优选约0.02∶1至约0.75∶1，更优选约0.25∶1至约0.5∶1(按聚合物/胶乳(活性)材料计)。尽管可以通过将阴离子或非离子胶乳加到水性阳离子聚合物溶液或将水性阳离子聚合物溶液加到阴离子或非离子胶乳中来制备阳离子胶乳，但前者是优选的。
阴离子聚合物可以是具有有效阴离子电荷的任何水溶性、水分散性或水溶胀性阴离子材料或聚合物。适合的阴离子聚合物的非限制性例子包括从阴离子单体制备的那些，包括但不限于丙烯酸的游离酸和盐及其组合、苯乙烯磺酸酯、马来酸、衣康酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、丙烯酰氨基乙醇酸和其组合。
在本发明的实施方案中还可以使用两种或多种单体的共聚物。此外，共聚物可以包括一种或多种阴离子单体以及一种或多种非离子单体。
适合的非离子单体的非限制性例子包括但不限于丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺；N-烷基丙烯酰胺，如N-甲基丙烯酰胺；N，N-二烷基丙烯酰胺，如N，N-二甲基丙烯酰胺；丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸甲酯；丙烯腈；N-乙烯基甲基乙酰胺；N-乙烯基甲基甲酰胺；乙酸乙烯酯；N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸烷基酯，甲基丙烯酸烷基酯，烷基丙烯酰胺，烷基甲基丙烯酰胺，和烷氧基化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，如烷基聚乙二醇丙烯酸酯，和烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。优选的阴离子/非离子共聚物的非限制性例子是丙烯酸/丙烯酰胺共聚物。
在本发明的实施方案中，阳离子胶乳和阴离子聚合物的组合用于在纸的性能中产生所需的改进。
因此，通常使用如下的添加剂体系，其中阳离子胶乳和阴离子聚合物存在的重量(干活性物)比例为约0.03∶1至约10∶1；优选约0.05∶1至约4∶1，更优选约1∶1至约3∶1，最优选约1∶1至约2∶1。
添加剂体系实施方案的加入点可以变化，以适于造纸机的特定结构，并且所述加入点可以变化而不会对性能有负面影响。本领域技术人员将认识并理解对于本领域已知的机器而言适合的加入点。通常，添加剂体系实施方案的加入点是造纸过程中提供最大功效、对存在的任何其他添加剂的影响最小的点和最容易的加入点。例如，在市售长网造纸机中最优选的是，在成浆池之后和可以加入明矾、填料和施胶剂的点之前，加入阳离子胶乳。
添加剂体系的实施方案可以单独或作为预混合物加到造纸过程中，然而单独加入是优选的。通常，加入阳离子胶乳在加入阴离子聚合物之前，然而，阴离子聚合物可以在阳离子胶乳之前加入。
添加剂体系可以加到纸浆的含水浆料中，其量约51b/吨纸浆至约100lb/吨纸浆，优选约15lb/吨纸浆至约50lb/吨纸浆；更优选约20lb/吨纸浆至约401b/每吨干纸的阳离子胶乳和阴离子聚合物的吨数。
实施例
除非另有所指，所有的份数和百分数均按重量计。
制备阳离子改性的胶乳
将271.5g Kymene557H(Hercules Incorporated，Wilmington，DE产品)加到327.5g蒸馏水中，搅拌10分钟，然后向该溶液中加入5.0g50％氢氧化钠溶液，将pH从5.1升到11.1。然后，在混合下将264.25gGenflo2553(Omnova Solutions Inc.，Fairlawn，OH产品)加到聚合物溶液中；搅拌15分钟。然后，将1.85g硫酸(93％)加到搅拌的溶液的涡流中，将pH调节到4.5-4.8。然后将130g硫酸铝(38.5％溶液)加到搅拌的溶液中，再连续搅拌15分钟。然后通过100US目的筛子过滤材料。
使用不同的起始胶乳和树脂与胶乳的比例，按上述制备胶乳材料。从Omnova Solutions Inc.，Fairlawn，OH得到所有的Genflo(苯乙烯丁二烯(SBR))胶乳样品。此过程中所用材料列于表1。
  表1
  改性的胶乳材料
  胶乳   胶乳   树脂与胶乳的比例
  1   Genflo 2553(a)   0.3∶1
  2   Genflo 2553(a)   0.65∶1
  3   Genflo 2553(a)   1∶1
  4   Genflo 3060(b)   0.3∶1
  5   Genflo 3060(b)   0.65∶1
  6   Genflo 3060(b)   1∶1
  7   Genflo 3003(c)   0.3∶1
  8   Genflo 3003(c)   0.65∶1
  9   Genflo 3003(c)   1∶1
(a)胶乳Tg是-22℃。
(b)胶乳Tg-22℃。
(c)胶乳Tg是-5℃。
在此过程中考察两种阴离子聚合物。聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸材料的丙烯酰胺共聚物，以Hercobond2000(阴离子官能团化的聚丙烯酰胺)由Hercules Incorporated(Wilmington，DE)出售，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸聚合物的丙烯酰胺共聚物，由HerculesIncorporated以PPD M-5066出售。
制造纸
在以下实施例中，使用精制至加拿大标准游离度(CSF)为500cc的硬木和软木漂白的牛皮纸浆(70％的Georgia Pacific漂白的硬木牛皮纸和30％的Rayonier漂白的软木牛皮纸)的共混物的浆料(也称作木浆浆料)造纸。稀释的水被调节成含有100ppm硬度和50ppm碱度。
使用被设计成模拟市售长网造纸机的小规模造纸机，包括浆料制备、精制和贮存。制备浆料，其中在双盘式精制机中通过循环将干的湿浆板(dry lap pulp)在2.5％稠度(2.5重量％的木浆)下精制，直到达到所需的游离度。然后将浆料抽吸到成浆池中，在那里用新鲜水稀释至约1.0％固体。
通过重力将浆料从成浆池输送到恒定液位浆料槽；然后将浆料抽吸进一系列管道内混合器(混合箱)，其中加入湿部添加剂。在通过混合箱之后，浆料进入风扇式泵，在那里可以进一步加入化学品。在风扇式泵处用白水将浆料稀释到约0.2％固体。从风扇式泵将浆料抽吸到流动展延器，然后抽吸到载片，在那里沉积在12-英寸宽的长网线上。在线上沉积之后立即通过两个真空箱使纸张真空脱水。
将湿纸张从伏辊(couch)转移到电动机驱动的湿带纸毛毯上。在单毛毯(single-felt)的按压机上使纸张脱水，并在干燥器上干燥至3-5％水份。在形成纸张之前将所有添加剂加到纸浆浆料中。
在造纸过程中还使用以下材料：沉淀的碳酸钙(填料)是Albaear HO(Specialty Minerals，Bethlehem，PA)，阳离子淀粉是Stalok 400(A.E.Staley Manufacturing，Decatur，IL)，乙烯基琥珀酸酐胶料是Prequel 1000和Prequel 500(Hercules Incorporated，Wilmington，DE)，明矾(硫酸铝)、助留剂和助排剂是PerFormTM PC8138和PerFormTM SP9232(HerculesIncorporated，Wilmington，DE)。
可以改变化学品加入点以适应造纸机的特定结构。可以在对性能没有负面影响的情况下改变加入点。为此，在恒定液位浆料槽之后和加入明矾、填料和施胶剂的混合箱之前加入阳离子胶乳。
性能评价
在这些实施例中，评价纸张的几种性能，包括拉伸强度、硬度、结合强度、磨损性和孔隙率。
强度是纸的重要属性，因为在纸张的生产和使用中，纸张必须能够抵抗各种力的作用。尽管纤维间结合对于纸张的强度很重要，但是已知研发了多种添加剂以增强纤维间结合。化学品已被用于提高纸的强度。这些材料中的一些含有交联官能团。拉伸强度是每单位纸张宽度的断裂负载的量度。同样，施加力的时间、力的大小、纸条尺寸和其他因素可以影响测量。使用TAPPI方法T-494得到拉伸强度数据。拉伸强度的较高值通常是理想的。
硬度是材料刚性的量度。硬度与流动性能有关，因为其取决于材料外部上的层的拉伸能力和内部层经受压缩的能力。由于测量可能受测试变化的影响，因此使用TAPPI方法T-489以Taber硬度报道该数据。所需的硬度水平取决于纸的用途。
纤维结合和因此的结合强度对于纸的最终用途有显著影响，特别是对于在印刷期间不具有从表面除去纤维的纸张的印刷是理想的。在纸业中有几种方法用于评价结合强度。IGT印刷性测试仪是一种使用被设计成测量内部结合和抗粘辊性(resistance to pick)的装置的方法。粘辊性与结合强度相关。粘辊的倾向随油墨和纸的分离速度的增大而增大，因此，首先发生粘辊处的速度是纸抗粘辊性的量度。对于IGT抗粘辊性，较高值通常是优选的。TAPPI方法T-514用于测量IGT抗粘辊性。
耐磨损性或抗起毛性是纸张表面强度的量度。Taber磨损(使用水平转盘和砂轮)被用于确定Taber磨损性。在一系列操作之后，确定从纸张磨损的材料量。低值通常是优选的。使用TAPPI方法T-476。
纸是高度多孔的材料，纸张含有70％的空气，空气填充纸张中的孔、凹陷和空穴。使用Gurley孔隙率测定仪测量空气透气度。所需的孔隙率值取决于特定的纸等级和用途。通过TAPPI方法T-460测量Gurley孔隙率。对于纸的物理性能测试方法的详细综述可参见PULPAND PAPER：Chemistry and Chemical Technology，第三版，J.P.Casey编著，Wfley-Interscience，New York，1981，Volume III，页1715-1972。
基重是纸张的重量。其是给定纸面积的重量，以每特定单位面积的磅值表示；通常是磅/平方英尺。在印刷和书写中，对于纸板，常用基重单位是磅/1000平方英尺，对于纸，是磅/3000平方英尺，但是可以使用多种不同的单位；所有的基重单位均是磅/单位面积。使用TAPPI方法T-410测量基重。在计量体系中克重用于描述纸的重量；单位是克/平方米。厚度(thickness)或厚度(caliper)是纸的另一个重要量度；以毫米或千分之几英寸度量。使用TAPPI方法T-411测量厚度。
实施例1-4
按上述制造纸，其中填料含量和添加剂水平示于表2。
表2
实施例
实施例     1   比较例2   比较例3   4
填料(％)(a)     30   30   15   30
胶乳样品(b)     8   -   -   8
聚合物(c)     A   -   -   B
胶乳∶聚合物之比(d)     1∶1   -   -   1∶1
胶乳和聚合物的量(e)     25   0   0   25
(a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
(b)表1中定义的胶乳样品
(c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
(d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
(e)加到浆料中的胶乳与聚合物的总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
表3中的数据表明，加入CL/AP体系对纸性能提供显著改进。实施例1和比较例2的比较表明，CL/AP体系使干拉伸强度增加33％，湿拉伸强度增加200％。孔隙率下降，抗粘辊性和耐磨损性改进，同时硬度未受影响。
表3
性能
实施例     1   比较例2   比较例3     4
测试(a)
干拉伸(MD)(b，c)     12.8   9.4   16.1     11.8
干拉伸(CD)(b，d)     4.7   3.3   5.7     4.6
湿拉伸(MD)(b，c)     1.7   0.5   0.66     1.5
湿拉伸(CD)(b，d)     0.7   0.2   0.3     0.7
孔隙率(c)     16.1   8.0   6.6     17.6
 硬度(f)   2.1   1.9   1.8   1.9
 抗粘辊性(g)   75.5   46.7   91.7   77.8
 磨损性(h)   108.9   161.8   92.6   108.0
(a)按上述测试方法
(b)拉伸强度，lb/in宽度
(c)MD是加工方向
(d)CD是正交方向
(e)Gurley孔隙率，sec/100cc
(f)Taber硬度，gm-cm
(g)IGT抗粘辊性，cm/sec
(h)Taber磨损性(mg损失)
实施例1的纸性能与比较例2相比更接近于比较例3。因此，含有30％填料的纸的纸张性能得以改进，更接近低填料含量的纸张的那些。换句话说，使用CL/AP，在其加入水平时，允许使用额外的10-15％填料(按纤维计)而没有损失机械性能。
图1-4是性能随填料水平变化的图。如图1-4所示，证实随着填料水平增大，机械性能下降。数据表明，CL/AP体系改进了纸性能。具体而言，数据表明，当用25lb/Ton CL/AP制备时，含有约25％填料的纸张的性能基本上与含有15％填料的纸张的相同。另一方面，数据表明，当填料水平从15％(比较例3)增加到30％(比较例2)使性能急剧损失时，加入25lb/Ton的胶乳/聚合物体系使这些性能明显恢复。在所有填料水平下，CL/AP体系提供了改进性能；对于未填充的纸张也观察到改进(参见实施例40-42).
实施例4的数据表明，使用较高电荷密度聚合物也是有效的。有效的聚合物可以具有任何水平的阴离子电荷。
实施例5-10
在实施例5-10中考察了CL/AP总量和两种成分比例的影响。表4列出了关键变量，性能示于表5。
  表4
  性能数据
  实施例   5   6   7   8   9   10
  填料(％)(a)   20   20   20   40   40   40
  胶乳样品(b)   8   8   8   8   8   8
  聚合物(c)   A   A   A   A   A   A
  胶乳∶聚合物之比(d)   1∶1   3∶1   3∶1   1∶1   3∶1   3∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   25   25   40   25   25   40
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)表1中定义的胶乳样品
c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
  表5
  性能数据
  实施例   5   6   7   8   9   10
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   17.7   17.1   19.5   10.5   7.7   8.9
  干拉伸(CD)(b，d)   6.2   6.0   6.6   3.4   3.0   3.1
  湿拉伸(MD)(b，c)   2.2   2.4   3.3   1.5   1.3   1.7
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.9   1.0   1.3   0.6   0.5   0.7
  孔隙率(e)   13.1   9.0   11.0   24.4   24.6   21.2
  硬度(f)   1.5   2.3   1.8   2.2   2.8   2.1
  抗粘辊性(g)   148.3   128.3   165.0   51.7   35.0   50.0
  磨损性(h)   73.2   165.0   62.4   139.8   153.0   140.7
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
这些数据表明，首先，随着填料水平从20％增加到40％(实施例5与8的比较以及实施例7与10的比较)，纸张的性能下降。随着胶乳与聚合物的比例从1∶1增大到3∶1(参见实施例5-10)，干拉伸强度下降，同时硬度增大。抗粘辊性和磨损性数据表明，随着阳离子胶乳与阴离子聚合物的比例增大，纸性能也下降。这些趋势与填料水平无关。Gurley孔隙率的影响最小。
随着CL/AP的量从25lb/ton增大到40lb/ton，湿拉伸和干拉伸强度增加，Taber硬度下降，根据抗粘辊性和磨损性测定的纸性能也改进。Gurley孔隙率表现出最小的下降。这些观察表明，CL/AP体系的量对纸有影响，随着CL/AP水平增大，纸性能得以改进。此外，这种趋势与填料水平无关。因此，额外量的CL/AP材料补偿了增加的填料水平。另一方面，通常随填料含量增加，纸性能下降。然而，加入CL/AP体系缓和了下降，其中增大的CL/AP水平允许较高水平的填料，在相等填料水平下具有相同性能或改进的纸性能。
比较例11-15
比较例11-15考察填料水平对纸的影响。
  表6
  性能数据a)
  实施例   比较例11   比较例12   比较例13   比较例14   比较例15
  填料水平(％)   0   15   20   30   40
  干拉伸(MD)(b，c)   32.6   16.1   13.8   9.4   5.9
  干拉伸(CD)(b，d)   11.3   5.7   4.8   3.3   2.1
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.0   0.7   0.6   0.5   0.4
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.4   0.3   0.3   0.2   0.2
  孔隙率(e)   4.2   6.6   7.1   8.0   22.2
  硬度(f)   1.9   1.8   2.1   1.9   2.3
  抗粘辊性(g)   290.0   91.7   90.0   46.7   40.0
  磨损性(h)   19.0   92.6   98.4   161.8   201.9
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
随着填料水平增大，机械和性能的下降在比较例11-15中容易看到(表6)；这些实施例是针对不含有CL/AP体系的纸。数据表明，随着填料水平增大，湿和干拉伸强度下降，例如，对于未填充的纸张加工方向的干拉伸降低为32.6lb/in宽度，对于含有20％填料的纸张下降到13.8lb/in宽度，对于含有40％填料的纸张下降到5.9lb/in宽度。随着填料含量增大，在Gurley孔隙率，Taber硬度，IGT抗粘辊性和Taber磨损性方面存在一致的变化。随着填料含量增大观察到的变化使得纸张更不适用于印刷和书写应用。
包括本发明的添加剂体系的关键参数是胶乳材料的化学组成和Tg(玻璃态转变温度)，用于制备阳离子胶乳的阳离子聚合物的化学组成和电荷密度，阴离子聚合物的化学组成和阴离子电荷，阳离子聚合物与阴离子胶乳的比例，阳离子胶乳与阴离子聚合物的比例，以及添加剂(阳离子胶乳和阴离子聚合物)的总量。这些参数的影响示于实施例16-39和43-46。
实施例16-18
可以认为，胶乳的化学组成应对CL/AP体系的性能具有最小的影响。也就是说，任何胶乳均可提供改进的纸性能，与化学组成无关。此外，胶乳的Tg也对性能具有最小的影响。也就是说，具有任何Tg的水不溶性或水溶胀性胶乳，均可以用作CL/AP材料的胶乳成分。实施例16-18(表7和8)是说明性的。
  表7
  实施例
  实施例   16   17   18
  填料(％)(a)   30   30   30
  胶乳样品(b)   2   8   5
  聚合物(c)   A   A   A
  胶乳∶聚合物之比(d)   1∶1   3∶1   1∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   10   10   10
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)表1中定义的胶乳样品
c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
数据表明，Tg至多对抗粘辊性有较小影响。
  表8
  性能数据
  实施例   16   17   18
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   10.5   10.2   10.7
  干拉伸(CD)(b，d)   3.5   4.1   4.0
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.0   1.1   0.9
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.4   0.5   0.4
  孔隙率(e)   13.8   12.8   14.3
  硬度(f)   2.1   1.8   1.9
  抗粘辊性(g)   33.0   53.0   43.0
  磨损性(h)   142.0   137.0   138.0
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
实施例19-20
阳离子聚合物的化学组成和电荷密度可以在大范围内变化。优选的阳离子聚合物是聚酰氨基胺-表氯醇和聚胺-表氯醇聚合物，前者是最优选的。相似地，阴离子聚合物的化学组成和电荷密度可以在大范围内变化，观察到良好的性能。实施例19和20表明阴离子聚合物的电荷密度的影响。
  表9
  实施例
  实施例   19   20
  填料(％)(a)   30   30
  胶乳样品(b)   8   8
  聚合物(c)   A   B
  胶乳∶聚合物之比(d)   1∶1   1∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   25   25
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)表1中定义的胶乳样品
c)聚合物A是8摩尔％丙烯酸，聚合物B是20摩尔％丙烯酸
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物的总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
数据表明，阴离子聚合物的电荷密度可以有一些变化，但总体上，性能与此变量没有高度相关性。数据支持了阴离子聚合物可以具有任何电荷密度的观点。
  表10
  性能数据
  实施例   19   20
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   12.9   11.9
  干拉伸(CD)(b，d)   4.7   4.6
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.7   1.5
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.7   0.7
  孔隙率(e)   16.1   17.5
  硬度(f)   2.1   1.9
  抗粘辊性(g)   75.5   77.8
  磨损性(h)   108.4   108.6
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
实施例21-26
用于制造阳离子胶乳的阳离子聚合物与阴离子胶乳材料的比例对纸性能有显著影响。表11中所示的实施例21-26证实了该参数对本发明的影响。
  表11
  实施例
  实施例   21   22   23   24   25   26
  填料(％)(a)   30   30   30   30   30   30
  阳离子聚合物∶胶乳之比(b)   0.3∶1   0.65∶1   1∶1   0.3∶1   0.65∶1   1∶1
  聚合物(c)   A   A   A   B   B   B
  胶乳∶聚合物之比(d)   1∶1   1∶1   1∶1   1∶1   1∶1   1∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   25   25   25   25   25   25
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)阳离子聚合物与胶乳之比
c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
表12中的表明数据表明，阳离子聚合物与阴离子胶乳之比对纸性能有显著影响。增大阳离子聚合物的相对量对某些参数有较小影响。阳离子聚合物与阴离子胶乳之比与其他变量相比具有更小的影响。
  表12
  性能数据
  实施例   21   22   23   24   25   26
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   12.0   12.9   12.7   11.5   11.8   13.1
  干拉伸(CD)(b，d)   4.5   4.7   4.3   4.4   4.6   4.4
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.2   1.7   1.8   1.9   1.5   1.8
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.6   0.7   0.8   0.5   0.7   0.8
  孔隙率(e)   13.9   16.1   17.4   19.6   17.5   22.0
  硬度(f)   1.4   2.0   2.4   1.9   1.9   1.9
  抗粘辊性(g)   62.5   75.5   70.6   77.8   77.8   79.2.
  磨损性(h)   110.7   108.4   104.1   113.6   108.6   103.8
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
数据表明，增大最终阳离子胶乳中的阳离子聚合物与胶乳之比导致改进的性能。
实施例27-33
如实施例27-33(参见表13和14)所证实的，增大阳离子胶乳(表1的样品8)与阴离子聚合物之比，表明尽管在所有比值观察到良好性能，但0.3∶1-3∶1的范围是优选的，1∶1-3∶1是最优选的。似乎在1∶1和3∶1之间具有最优值。
  表13
  实施例
  实施例   27   28   29   30   31   32   33
  填料(％)(a)   30   30   30   30   30   30   30
  聚合物(b)   A   B   A   B   A   B   A
  胶乳∶聚合物之比(c)   0.3∶1   0.3∶1   1∶1   1∶1   3∶1   3∶1   10∶1
  胶乳和聚合物的量(d)   25   25   25   25   25   25   25
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
c)加到浆料中的胶乳(表1的样品8)与聚合物之比
d)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
  表14
  性能数据
  实施例   27   28   29   30   31   32   33
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   11.3   11.0   12.6   12.1   11.0   12.2   11.1
  干拉伸(CD)(b，d)   4.0   4.1   4.6   4.5   4.4   4.4   4.2
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.0   0.9   1.6   1.5   1.7   1.9   1.7
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.5   0.4   0.7   0.7   0.8   0.8   0.8
  孔隙率(e)   15.5   16.1   15.9   19.0   13.0   15.8   13.4
  硬度(f)   1.9.   1.9   2.0   1.9   1.9   1.9   1.9
  抗粘辊性(g)   67.5   67.4   71.6   78.1   69.9   75.3   61.5
  磨损性(h)   114   117.1   107.9   108.6   118.3   106.1   125.5
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
实施例34-39
实施例34-39(参见表15和16)表明，所用的CL/AP体系的量对纸性能有显著影响，随着材料量增大，拉伸强度、Gurley孔隙率和防粘辊性增大，同时随着水平增大，Taber磨损性下降。
  表15
  实施例
  实施例   34   35   36   37   38   39
  填料(％)(a)   30   30   30   30   30   30
  聚合物(b)   A   B   A   B   A   B
  胶乳和聚合物的量(c)   10   10   25   25   40   40
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
c)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
  表16
  性能数据
  实施例   34   35   36   37   38   39
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   10.7   11.7   11.7   11.8   12.6   12.9
  干拉伸(CD)(b，d)   3.9   4.2   4.4   4.4   4.5   4.7
  湿拉伸(MD)(b，c)   0.9   1.0   1.5   1.4   1.8   1.8
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.4   0.4   0.7   0.6   0.8   0.8
  孔隙率(e)   13.3   16.8   14.7   17.6   17.7   16.9
  硬度(f)   1.9   1.9   1.9   1.9   2.0   2
  抗粘辊性(g)   49.7   55.3   68.3   74.9   69.3   75.6
  磨损性(h)   134.5   121.5   114.9   110.0   109.4   103.3
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
实施例40-42
表17和18中示出的比较例40和实施例41和42，表明CL/AP体系对未填充的纸张的影响。
  表17
  实施例
  实施例   比较例40   41   42
  填料(％)(a)   0   0   0
  胶乳样品(b)   -   8   8
  聚合物(c)   -   A   B
  胶乳∶聚合物之比(d)   -   1∶1   1∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   -   25   25
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)表1中定义的胶乳样品
c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton(每吨总干纸中干胶乳和聚合物的磅值)
数据表明，加入CL/AP体系改进了的纸张拉伸强度，增加了硬度，并提供抗粘辊性和耐磨损性。
  表18
  性能数据
  实施例   比较例40   41   42
  测试(a)
  干拉伸(MD)(b，c)   32.6   33.9   34.2
  干拉伸(CD)(b，d)   11.3   12.7   12.72
  湿拉伸(MD)(b，c)   1.0   3.3   4.0
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.4   1.5   1.8
  孔隙率(e)   4.2   8.4   8.5
  硬度(f)   1.9   2.4   2.8
  抗粘辊性(g)   290   350   400
  磨损性(h)   19.1   14.6   14.9
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
数据再次表明，首先，未填充的纸张使用较高的拉伸强度和最佳的性能组合。其次，数据证实CL/AP体系的功效。
实施例43-46
表19和20中示出的比较例43和实施例45和46，表明CL/AP体系的使用水平对性能的影响。这些实施例覆盖了不高于40lb/Ton的范围。
  表19
  实施例
  实施例   比较例43   44   45   46
  填料(％)   30   30   30   30
  样品(b)   -   8   8   8
  聚合物(a)   -   A   A   A
  胶乳∶聚合物之比(d)   -   1∶1   1∶1   1∶1
  胶乳和聚合物的量(e)   0   10   25   40
a)纸张中PCC(沉淀的碳酸钙)的额定百分比
b)表1中定义的胶乳样品
c)聚合物A是含有8摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物，聚合物B是含有20摩尔％丙烯酸的丙烯酰胺共聚物
d)加到浆料中的胶乳与聚合物之比
e)加到浆料中的胶乳与聚合物总量，lbs/Ton
表20中的数据表明，由于使用的CL/AP体系的额外量改进了纸性能。CL/AP体系的量对纸性能有较大影响。
  表20
  性能数据
  实施例   比较例43   44   45   46
  测试
  干拉伸(MD)(b，c)   9.4   11.0   12.7   12.9
  干拉伸(CD)(b，d)   3.2   4.0   4.7   4.9
  湿拉伸(MD)(b，c)   0.5   1.0   1.7   2.6
  湿拉伸(CD)(b，d)   0.2   0.4   0.7   1.1
  孔隙率(e)   8.0   14.1   16.1   17.6
  硬度(f)   1.9   1.8   2.1   2.3
  抗粘辊性(g)   46.7   59.2   75.5   82.5
  磨损性(h)   161.8   130.7   108.3   92.1
a)按上述测试方法
b)拉伸强度，lb/in宽度
c)MD是加工方向
d)CD是正交方向
e)Gurley孔隙率，sec/100cc
f)Taber硬度，gm-cm
g)IGT抗粘辊性，cm/sec
h)Taber磨损性(mg损失)
实施例47-54
这些实施例表明使用CL/AP体系制造的纸和没有使用CL/AP体系制造的纸的比较。
  表21
  性能数据
  实施例   47   48   49   50   51   52   53   54
  填料水平(％)(a)   0   0   15   15   30   30   40   40
  添加剂体系(b)   N   Y   N   Y   N   Y   N   Y
  干拉伸(MD)(c，d)   23.56   29.71   13.13   18.02   7.57   11.37   5.27   8.38
  湿拉伸(MD)(c，d)   0.93   3.09   0.57   1.69   0.42   1.11   0.33   1.00
  Taber硬度(e)   1.18   1.23   1.05   0.97   0.65   0.64   0.64   0.71
  Taber磨损性(f)   17.0   20.0   89.4   56.4   169.5   122.9   177.8   148.4
a)填料含量
b)CL/AP添加剂体系的使用(有或无)，使用的CL/AP体系是25lb/T的2∶1比例的胶乳No.1(表1)和聚合物A
c)拉伸强度是lb/in宽度
d)MD是加工方向
e)Taber硬度，gm-cm
f)Taber磨损性(mg损失)
表21提供了没有使用CL/AP体系制造的纸的数据。比较例47，49，51和53是含有不同水平填料的纸。实施例48，50，52和54是使用CL/AP体系得到的相应实施例。这些数据是使用与其他实施例中不同的阳离子胶乳的单独实验的一部分。
数据表明，随着填料水平增加，纸张的机械比例连续下降。使用CL/AP体系导致这些性能增加。

Claims (29)

1.一种添加剂体系，其包括阳离子胶乳和阴离子聚合物的组合，其中所述阳离子胶乳包括吸附在阴离子和/或非离子胶乳粒子表面上的阳离子聚合物。
2.如权利要求1所述的添加剂体系，其中所述阳离子聚合物包括聚酰氨基胺-表卤代醇树脂、阳离子官能团化的聚丙烯酰胺、丙烯酰胺基可交联的聚合物、聚胺、聚亚胺、二烯丙基二甲基氯化铵和聚胺的聚合物或共聚物、表氯醇树脂、以及它们的组合。
3.如权利要求1所述的添加剂体系，其中所述阳离子聚合物包括聚酰氨基胺-表卤代醇树脂和阳离子官能团化的聚丙烯酰胺。
4.如权利要求1所述的添加剂体系，其中所述阴离子聚合物是均聚物或共聚物。
5.如权利要求4所述的添加剂体系，其中所述共聚物包括至少一种阴离子单体和至少一种非离子单体。
6.如权利要求1所述的添加剂体系，其中所述阴离子聚合物包括至少一种阴离子单体。
7.如权利要求6所述的添加剂体系，其中所述至少一种阴离子单体包括丙烯酸的游离酸和盐、以及它们的组合、苯乙烯磺酸酯、马来酸、衣康酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰氨基-2-甲基-1-丙烷磺酸、乙烯基磺酸、乙烯基膦酸、丙烯酰氨基乙醇酸、以及它们的组合。
8.如权利要求5所述的添加剂体系，其中所述至少一种非离子单体包括丙烯酰胺；甲基丙烯酰胺；N-烷基丙烯酰胺；N，N-二烷基丙烯酰胺；丙烯酸甲酯；甲基丙烯酸甲酯；丙烯腈；N-乙烯基甲基乙酰胺；N-乙烯基甲基甲酰胺；乙酸乙烯酯；N-乙烯基吡咯烷酮，丙烯酸烷基酯，甲基丙烯酸烷基酯，烷基丙烯酰胺，烷基甲基丙烯酰胺，和烷氧基化的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，和烷基聚乙二醇甲基丙烯酸酯。
9.如权利要求5所述的添加剂体系，其中所述至少一种阴离子单体是丙烯酸，所述至少一种非离子单体是丙烯酰胺。
10.如权利要求1所述的添加剂体系，其中所述阳离子胶乳和所述阴离子聚合物的比例为约0.03∶1至约10∶1。
11.如权利要求10所述的添加剂体系，其中所述阳离子胶乳和所述阴离子聚合物的比例为约0.05∶1至约4∶1。
12.如权利要求11所述的添加剂体系，其中所述阳离子胶乳和所述阴离子聚合物的比例为约1∶1至约3∶1。
13.如权利要求12所述的添加剂体系，其中所述阳离子胶乳和所述阴离子聚合物的比例为约1∶1至约2∶1。
14.一种造纸方法，其包括：
(a)制备纤维素纤维的含水浆料；以及
(b)加入权利要求1所述的添加剂体系，包括：
(i)将阳离子胶乳加到所述含水浆料中，和
(ii)将阴离子聚合物加到所述含水浆料中。
15.如权利要求14所述的方法，其还包括(c)形成纸张。
16.如权利要求14所述的方法，其中所述添加剂体系加到所述含水浆料中的量为约5lb/吨纸浆至约100lb/吨干纸。
17.如权利要求16所述的方法，其中所述添加剂体系加到所述含水浆料中的量为约15lb/吨纸浆至约50lb/吨干纸。
18.如权利要求17所述的方法，其中所述添加剂体系加到所述含水浆料中的量为约20lb/吨纸浆至约40lb/吨干纸。
19.如权利要求1所述的方法，其中含水浆料包括填料。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述填料包括矿物组合物。
21.如权利要求20所述的方法，其中所述矿物组合物包括氧化铝、粘土、硫酸钙、硅藻土、硅酸盐、碳酸钙、硅石、铝硅酸盐、滑石和二氧化钛。
22.如权利要求19所述的方法，其中所述填料存在量为所述含水浆料的约5重量％至约60重量％。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述填料存在量为约15重量％至约50重量％。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述填料存在量为所述含水浆料的约20重量％至约40重量％。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述填料存在量为所述含水浆料的约25重量％至约40重量％。
26.纤维素纤维的含水浆料，其包括权利要求1所述的添加剂体系。
27.如权利要求26所述的纤维素纤维的含水浆料，其还包括填料。
28.由权利要求14所述的方法制造的纸张。
29.包括权利要求1所述的添加剂体系的纸张。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102084060A (zh) * 2008-07-03 2011-06-01 巴斯夫欧洲公司 细粒填料的水悬浮液、其制造方法及其用于制造含填料纸的应用
CN103711028A (zh) * 2012-09-29 2014-04-09 林品蓁 纸浆组合物及纸浆模塑制品
CN103772567A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 刘水平 一种水性聚合物聚酰胺的制备方法及其在造纸中的应用
CN103866639A (zh) * 2014-02-28 2014-06-18 苏州恒康新材料有限公司 一种用于造纸的湿强剂及其制备方法
CN103952940A (zh) * 2014-04-30 2014-07-30 金东纸业（江苏）股份有限公司 纸张的制造方法
CN103993503A (zh) * 2014-04-21 2014-08-20 苏州恒康新材料有限公司 水溶性纸张湿强剂及其制备方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI115475B (fi) * 2002-10-24 2005-05-13 M Real Oyj Menetelmä paperin ja kartongin valmistamiseksi
FR2916768B1 (fr) * 2007-05-31 2009-07-24 Arjowiggins Licensing Soc Par Feuille de securite resistante au froissement, son procede de fabrication et un document de securite la comprenant
US8715465B2 (en) * 2009-03-17 2014-05-06 Styron Europe Gmbh Paper making process using binder/filler agglomerates
US8758567B2 (en) * 2009-06-03 2014-06-24 Hercules Incorporated Cationic wet strength resin modified pigments in barrier coating applications
FR2959581B1 (fr) * 2010-04-28 2012-08-17 Arjowiggins Security Insert fibreux constitue en une seule couche et equipe d'un dispositif electronique a communication sans contact.
ES2633188T3 (es) 2011-09-30 2017-09-19 Kemira Oyj Papel y procedimiento de fabricación de papel
FR2982887B1 (fr) * 2011-11-18 2014-01-31 Coatex Sas Polymeres faiblement anioniques pour sauces de couchage destinees a des papiers pour impression de type jet d'encre
US9777434B2 (en) * 2011-12-22 2017-10-03 Kemira Dyj Compositions and methods of making paper products
US8747616B2 (en) * 2012-09-12 2014-06-10 Ecolab Usa Inc Method for the emulsification of ASA with polyamidoamine epihalohydrin (PAE)
SE538770C2 (sv) 2014-05-08 2016-11-15 Stora Enso Oyj Förfarande för framställning av ett termoplastiskt fiberkompositmaterial och en väv
TW201610265A (zh) 2014-05-20 2016-03-16 喬治亞太平洋消費者產品公司 非木材纖維之漂白及植物性雜質減量方法
TW201544652A (zh) 2014-05-20 2015-12-01 Georgia Pacific Consumer Prod 非木材纖維之漂白及植物性雜質減量方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4189345A (en) * 1977-08-17 1980-02-19 The Dow Chemical Company Fibrous compositions
US4187142A (en) * 1977-08-17 1980-02-05 The Dow Chemical Company Method for forming high strength composites
US4225383A (en) * 1978-02-02 1980-09-30 The Dow Chemical Company Highly filled sheets and method of preparation thereof
US4445970A (en) * 1980-10-22 1984-05-01 Penntech Papers, Inc. High mineral composite fine paper
US4785030A (en) * 1986-12-18 1988-11-15 The Procter & Gamble Company Cationic latex compositions capable of producing elastomers with hydrophilic surfaces
US5200036A (en) * 1990-04-30 1993-04-06 The Procter & Gamble Company Paper with polycationic latex strength agent
US5274055A (en) * 1990-06-11 1993-12-28 American Cyanamid Company Charged organic polymer microbeads in paper-making process
US5169441A (en) * 1990-12-17 1992-12-08 Hercules Incorporated Cationic dispersion and process for cationizing finely divided particulate matter
KR100686290B1 (ko) * 1999-07-08 2007-02-23 허큘레스 인코포레이티드 재료에 필요한 특성을 부여하기 위한 조성물
US7317053B1 (en) * 2000-07-10 2008-01-08 Hercules Incorporated Compositions for imparting desired properties to materials
US6755938B2 (en) * 2001-08-20 2004-06-29 Armstrong World Industries, Inc. Fibrous sheet binders
ATE334152T1 (de) * 2001-12-07 2006-08-15 Hercules Inc Zusammensetzung enthaltend eine cellulosefaser und ein wasserlösliches anionisches copolymer sowie verfahren zur herstellung dieser zusammensetzung

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102084060A (zh) * 2008-07-03 2011-06-01 巴斯夫欧洲公司 细粒填料的水悬浮液、其制造方法及其用于制造含填料纸的应用
US8613833B2 (en) 2008-07-03 2013-12-24 Basf Se Aqueous suspensions of fine-particulate fillers, method for the manufacture thereof and use thereof for the manufacture of filler-containing papers
CN102084060B (zh) * 2008-07-03 2014-08-06 巴斯夫欧洲公司 细粒填料的水悬浮液、其制造方法及其用于制造含填料纸的应用
CN103711028A (zh) * 2012-09-29 2014-04-09 林品蓁 纸浆组合物及纸浆模塑制品
CN103772567A (zh) * 2014-01-15 2014-05-07 刘水平 一种水性聚合物聚酰胺的制备方法及其在造纸中的应用
CN103772567B (zh) * 2014-01-15 2016-02-03 刘水平 一种水性聚合物聚酰胺的制备方法及其在造纸中的应用
CN103866639A (zh) * 2014-02-28 2014-06-18 苏州恒康新材料有限公司 一种用于造纸的湿强剂及其制备方法
CN103866639B (zh) * 2014-02-28 2015-11-25 苏州恒康新材料有限公司 一种用于造纸的湿强剂及其制备方法
CN103993503A (zh) * 2014-04-21 2014-08-20 苏州恒康新材料有限公司 水溶性纸张湿强剂及其制备方法
CN103993503B (zh) * 2014-04-21 2016-01-13 南通玖伍捌科技企业孵化器有限公司 水溶性纸张湿强剂及其制备方法
CN103952940A (zh) * 2014-04-30 2014-07-30 金东纸业（江苏）股份有限公司 纸张的制造方法
CN103952940B (zh) * 2014-04-30 2016-08-24 金东纸业（江苏）股份有限公司 纸张的制造方法

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