在纸张施胶组合物中使用低级脂肪酸淀粉来抑制多价脂肪酸盐的沉积的方法和系统
2020-01-05

在纸张施胶组合物中使用低级脂肪酸淀粉来抑制多价脂肪酸盐的沉积的方法和系统

一种通过在纸张表面施胶组合物中全部或部分包含一种或更多种低级脂肪酸表面施胶淀粉来抑制多价饱和脂肪酸在纸张施胶装备和/或设备上沉积的方法,所述纸张施胶装备和/或设备使用含有较高淀粉固体水平的表面施胶淀粉和多价阳离子来源例如多价金属干燥盐的纸张表面施胶组合物。还有一种用于实施所述方法的纸张表面施胶系统。

来自蒸煮阶段106的蒸煮施胶溶液然后按箭头108所示导向、转移、栗送、流送等至脂肪酸中和阶段(以I1表示)。然后,按箭头114所示将以112表示的一价氢氧化物(例如氢氧化钠)来源添加至中和阶段110中的蒸煮施胶溶液108,从而将所释放的脂肪酸(包括C16或更高级的饱和脂肪酸)中和并(全部或部分地)转化为相应的一价脂肪酸盐。

出于本发明的目的,所述术语“砑光纸张”是指已经进行砑光从而例如使纸张平滑以能够在纸张上进行印刷和记录,并增大纸张表面的光泽度的纸张基底。例如,砑光可包含使用压力来在仍然粗糙的纸张表面上压乳出光滑表面的方法。纸张的砑光可在砑光机上进行,所述砑光机在造纸机的末端包含一系列的辊(联机),或与所述造纸机相分开(脱机)。

出于本发明的目的,所述术语“多价金属干燥盐”是指其中的阳离子部分是具有两个或更多个正电荷的多价阳离子(例如钙阳离子、镁阳离子、铝阳离子等)的那些金属干燥盐,如钙盐、镁盐、铝盐等,并且是水溶性的。合适的多价金属干燥盐(例如二价盐、三价盐等)可以包括氯化钙、醋酸钙、氢氧化钙、硝酸钙、硫酸钙、亚硫酸钙、氯化镁、醋酸镁、硝酸镁、硫酸镁、亚硫酸镁、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、氢氯酸铝、硫酸铝钠、氯化钒等中的一个或更多种。

图3是展示使用水平浸压式施胶压榨机以纸张表面施胶组合物处理纸张基底的一个或两个表面的方法的一个实施方式的示意性框图。

出于本发明的目的,所述术语“纸张施胶水平”,除非另有说明,否则可以指纸张基底中和/或纸张基底上存在的纸张施胶水平,并且可以包括内部施胶、表面施胶、或者内部施胶和表面施胶两者。

出于本发明的目的,所述术语“印刷杂色”是指印刷图像中由于横跨可印刷基底表面的油墨层的不均匀、油墨吸收性的不均一等而导致的不均匀性。可以使用诸如带有AgfaModelDU0SCAN扫描仪的C3PATX03Format1nandMottleTest等基于扫描仪的杂色检测器来测量印刷杂色。首先在检测喷墨印刷机上印刷待受检的可印刷基底(例如纸张片材)。检测图案必须包括实心黑色(100%)图像的块。色块是约20mm至50mmX20mm至50mm的矩形。在20分钟的等待时间后或者当印刷图像完全干燥后,将印刷样品定位在扫描仪上,印刷面朝下。扫描仪的分辨率设定为500ppi(像素/英寸)。可以使用Verity软件(VerityIALLC,2114SunriseDrive,Appleton,WI54914)分析来自扫描仪的检测数据。基于色块尺寸设定适当的检测尺寸。可以测量两个杂色指数:微观杂色指数(MicroMottleIndex)和宏观杂色指数(MacroMottleIndex)。微观杂色指数量度在0.1平方英尺的区域内的密度变化;而宏观杂色指数量度每个0.1平方英尺的矩形的平均密度值的密度变化。杂色指数值越低,印刷质量越好。

出于本发明的目的,所述术语“固体含量”是指在所述组合物等中存在的非挥发性、非液体组分的百分比(重量)。

多价金属干燥盐来源;和

出于本发明的目的,所述术语“多价金属干燥盐”是指其中的阳离子部分是具有两个或更多个正电荷的多价阳离子(例如钙阳离子、镁阳离子、铝阳离子等)的那些金属干燥盐,如钙盐、镁盐、铝盐等,并且是水溶性的。合适的多价金属干燥盐(例如二价盐、三价盐等)可以包括氯化钙、醋酸钙、氢氧化钙、硝酸钙、硫酸钙、亚硫酸钙、氯化镁、醋酸镁、硝酸镁、硫酸镁、亚硫酸镁、氯化铝、硝酸铝、硫酸铝、氢氯酸铝、硫酸铝钠、氯化钒等中的一个或更多种。

出于本发明的目的,所述术语“淀粉蒸煮”是指将淀粉(例如淀粉粒子)加热至足以使水能够渗透所述淀粉粒子从而使这些被蒸煮的粒子溶胀而提供被蒸煮淀粉固体的凝胶化糊料或溶液的温度。淀粉蒸煮可以通过使用例如直接蒸汽喷射、循环通过热交换器等按批次或连续进行,以将淀粉加热至例如约85°C至约100°C的温度范围至少约20分钟,例如加热至约88°C至约93°C的温度范围约20分钟至30分钟。请参见G.A.Smook的HandbookforPulpandPaperTechnologists(第2版,1992,第286-87页),为概述可能在本文中有用的淀粉蒸煮而于此引入其全部公开内容。

出于本发明的目的,所述术语“抑制多价C16或更高级的饱和脂肪酸盐的沉积”是指抑制、最小化、减少、消除、防止等所述脂肪酸盐在纸张表面施胶装备或纸张表面施胶设备上沉积。所述方法和系统的多个实施方式可以抑制所述沉积,使得纸张表面施胶装备或纸张表面施胶设备上的所述脂肪酸盐的存在量例如小于约400ppm(如小于约300ppm)。

出于本发明的目的,所述术语“脂肪酸中和”是指将一价氢氧化物添加至包含从蒸煮淀粉释放的脂肪酸的纸张表面施胶组合物以通过将该纸张表面施胶组合物的PH向上升向约9的pH(例如约6至约9范围的pH,如约6.5至约8范围的pH)来中和所释放的这些脂肪酸。作为中和的结果,所释放的这些脂肪酸全部或至少部分地被转化为一价脂肪酸盐。如果使用诸如过硫酸铵(AP)等酸性化合物来促进淀粉的蒸煮并控制粘度,那么也可能需要中和。

本发明的纸张表面施胶系统的一个实施方式展示在图1中并且通常表示为100。参考图1,系统100包括纸张表面施胶溶液来源(表示为102),所述纸张表面施胶溶液来源包含水和足以提供大于约10%的淀粉固体的量的一种或更多种低级脂肪酸表面施胶淀粉(以及可选的一种或更多种高级脂肪酸表面施胶淀粉使得在随后淀粉蒸煮阶段释放出不超过约300ppm的C16或更高级的饱和脂肪酸)。施胶溶液102按箭头104所示被导向、转移、栗送、流送(stream)等至淀粉蒸煮阶段(以106表示)。淀粉蒸煮阶段106蒸煮施胶溶液102中的淀粉固体,从而使这些淀粉固体溶胀和胶凝,但是同时还释放脂肪酸,包括C16或更尚级的饱和脂肪酸。