[发明专利]显示疏油性及疏水性的薄片状产品

说明书

技术领域

本发明提供一种溶胶-凝胶纳米颗粒材料及其使用方法，以改进薄片状产品例如纸张的特性，以便提高其疏水性和疏油性，从而使所述产品对水和油均相对不可渗透。可将该溶胶-凝胶纳米颗粒材料加入至形成薄片状产品的原料中，或者可将其以涂层的形式施用于一个或两个表面。

背景技术

拟施加于无纺的薄片状产品——例如纸张及相关的纤维素基产品——以提供一种物理防护层从而使其具有疏水性或疏油性，或同时具有疏水性和疏油性的涂布处理是已知的。例如参见授予Honnorat等的US 5,330,622。其它处理方法也是已知的并已被使用。

同样，用于多种目的的对造纸机网毯的涂布处理也是已知的，尤其是为了提供防护层以改善织物的抗污性、抗污染物附着的能力，以及改善相分离及提高疏水性。

近来，对于该类处理，已经使用溶胶-凝胶涂布法，溶胶-凝胶涂布法是指通过制造玻璃的溶胶-凝胶法形成涂层，其中玻璃由合适的化合物在低温下通过液相中的化学聚合形成；所形成的凝胶可通过后续的烧结消除间隙液体并使形成的固体残余物崩塌而得到玻璃。

所述溶胶-凝胶涂布法已用于在尤其是纺织的和无纺的纺织品上形成防护层，以改善其抗污性和抗污染物附着的能力。此外，已知可用溶胶-凝胶涂布法处理造纸织物，例如通透式干燥(TAD)织物，以提高其疏水性。涂层使织物带入TAD部分的水量较少，从而降低了蒸发薄片中的水所需的能量，因为这部分能量只用来干燥薄片，而非薄片和支撑织物二者。

对于相分离设备，例如滤布，已知可有利地使用有机改性的称为“ormocer”的陶瓷。例如，Sayers等的US 5,980,986要求保护一种使用至少一种ormocer作为涂层的方法；Sayers等的US 5,932,291要求保护一种将ormocer用于造纸机网毯中的方法；及Sayers等的US 5,989,651要求保护一种使用至少一种ormocer作为涂层以促进相分离的方法，该法通过在挤出前向聚合物熔体中加入ormocer，并用挤出的聚合物熔体涂覆相分离设备而实现。

上述三篇相关专利涉及一种含全氟化物质的ormocer的用途。本领域技术人员可意识到，这些ormocer为含有氟化物质的有机/无机杂化聚合物，其由下述物质构成：

1.一种可交联的有机硅(如，带有环氧基或异丁烯酰基；见US5,932,291，第50-60行，第1列)——一种与基底(此处为一种织物)产生良好附着的物质，和

2.一种带有全氟化侧链的有机硅。

因此该ormocer由一种极性的和一种疏水的成分构成，并含有陶瓷微粒。

该组中的这三篇相关专利没有一篇指出在含ormocer的涂层中所用的化学试剂是否为水基的或至少部分为溶剂基的。但是，由于在这些专利的优先权日之时(1993年11月16日和1994年2月1日)，只有含溶剂的涂层是已知的，因此上述专利的公开内容只能被认为是涉及至少部分溶剂基涂层的用途。

为了赋予纤维素产品以用于其特定的预期用途时所需的物理特性，还已知可向原料中加入任选的添加剂，然后再将原料通过流浆箱输送到成形织物上的冲击点。该类添加剂包括用于改善固体保留或不透明性的填充物及其它物质。例如，Gill的US 5,147,507教导使用阴离子和阳离子聚合物以减少所需的施胶剂的量并改善填充物保留、排出及不透明性；及Sinclair等的US 4,925,530教导使用添加剂以获得改善的保留性。此外，Westman等的US 6,551,457教导使用添加剂以减少使用冲压装置的工艺过程中的脱层问题；在所述添加剂中，阴离子聚合物可为有机物或无机物，且有机聚合物可含有疏水基团。

此外，使用施胶剂例如松香、淀粉、蜡等的施胶处理也是已知的；例如参见，Pickard等的US 3,993,640，其公开了将环状酰胺用于处理纤维素材料的用途；Pelletier等的US 2003/0127210，其教导使用水分散性的聚酯；Williams等的US 2004/0221976，其教导使用疏水的聚合物；及Ikeda等的EP 0277633，其教导使用淀粉醚。其它处理方法也是已知的并已被使用。

还建议使用添加剂来改善适印性。例如，Matsuda等的US 5,849,447教导了一种含亲水纤维和疏水纤维混合物的用于喷墨印刷或电子照相印刷的非涂布纸；及Malmstrom等的US 2004/0226675教导添加多糖和一种聚合物分散体而达到此目的。