基于木质素的防水涂层制造技术

本发明专利技术提供了一种在基板上形成涂层的方法，包括：通过将木质素至少部分溶于溶剂而形成木质素溶液；将木质素溶液涂覆到基板上；并使木质素涂覆的基板暴露于选自由热处理和酸处理组成的组中的处理。该涂层提供了对基板的防水性和/或增强性的改进。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及涂层
更具体而言，本专利技术涉及一种在基板上形成防水涂层的方法以及其中使用的组合物。
技术介绍
本文
技术介绍
的任何引用不被解释为承认这种技术构成澳大利亚或其它地区的公知常识。在一系列基板上防水涂层的应用常见于广泛范围的应用中。一个实例是在食品包装和运输行业中使用的纸和纸板制品的防水。在这些应用中重要的是保护食物免于可能影响食品质量甚至引起破坏的湿气侵入。防水涂层也保持包装结构在高湿度环境中的完整性。卡片和瓦楞纸包装的现有防水涂层常常由可提供有效防水屏障的蜡制成，但难以回收。已知的其它防水涂层含有一系列聚合疏水性组分与填料等。这些填料和其它试剂通常需要使纸基板处于适合于贴合真实防水剂的状态。这需要制剂中的微妙平衡，由此pH条件和温度条件最适于各个组分发挥它们的效果。这些填料和其它准备试剂在它们的性能方面常常不太令人满意，而且涂层制剂整体就实现效果所需的数种组分而言变得复杂。这些多功能组分的存在也增加了消费者的成本。WO 2000/028141教导了一种组合物及用溶剂混合物中的木质素磺酸盐/硫酸盐木质素混合制剂处理纸制品以提高强度和耐湿性(也被称为在高湿度环境中的强度保持性)的方法。该方法依赖于制剂渗透到纸中以将纤维结合在一起，并且任选使用糖以促进木质素的渗透并任选加热。WO 2000/028141虽然观察到初始耐水性的一些偶然改进，但没有提供防水屏障性能。它还需要涂层重量非
常高的制剂来实现充分渗透，并且具有显著量的不期望的不溶于制剂的固体。RU2076125(Dejneka)产生了氧化木质素，然后使用氧化木质素作为木纤维的粘合剂，木纤维经历热压而形成最终的颗粒板。虽然声称具有一定耐水性，但是这个方法主要采用木质素作为粘合剂，而不会产生有用的防水层。它也依赖于木质素的不必要的复杂预处理步骤。将有用的是，提供一种在包括纸或纸制品的基板上形成简单、有效且可回收的防水涂层的方法。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种用于克服或改善一个或多个上述缺点或问题或者至少提供有用替代方案的基板的防水涂层。本专利技术的其它优选目的将通过以下描述而变得更加明显。根据本专利技术的第一方面，提供了一种在基板上形成涂层的方法，包括以下步骤：(a)通过将木质素至少部分溶于溶剂而形成木质素溶液；(b)将所述木质素溶液涂覆到所述基板上；以及(c)使木质素涂覆的基板暴露于选自由热处理和酸处理组成的组中的处理，由此在所述基板上形成所述涂层。优选地，木质素由苏打、苏打蒽醌、有机溶剂制浆液、Kraft黑液、任何植物来源的含木质纤维素或木质素的生物质材料。可使用从硫酸盐法制浆的制浆废液(红色或棕色的液体)中回收的木质素磺酸盐，但不优选。也可使用通过化学修饰(例如从木质素磺酸盐中去除磺酸根基团)来自制浆过程和分离过程的木质素而获得的木质素类化合物。所述木质素溶液包含木质素作为主要防水剂。在一个实施方式中，所述木质素溶液基本上由作为活性防水剂的木质素组成。在一个实施方式中，所述木质素溶液包含木质素作为唯一的防水剂。所述木质素溶液包含木质素作为主要强度增强剂。在一个实施方式中，所述木质素溶液基本上由作为活性强度增强剂的木质素组成。在一个实施方式中，所述木质素溶液包含木质素作为唯一的强度增强剂。在一个实施方式中，所述木质素溶液基本上包含木质素作为仅有的非溶剂组分。本专利技术的第二个方面在于一种包含木质素作为主要活性组分的组合物，所述木质素至少部分溶于溶剂。在一个实施方式中，所述木质素基本上完全溶于溶剂。所述组合物可以如第一方面所描述的。优选地，所述溶剂能形成碱性溶液。在一个实施方式中，所述组合物基本上由作为活性组分的木质素组成。在进一步的实施方式中，所述组合物由作为活性组分的木质素组成。所述组合物可进一步包含如第一方面所描述的除臭剂和/或增塑剂。根据本专利技术的第三方面，提供了第二方面的组合物在基板上形成涂层的应用。所述应用将如关于第一方面进行的各个叙述中所描述的，就如这些叙述被明确地记载用于第三方面。本专利技术的第四方面在于一种包含由第一方面的方法所形成的涂层的基板。所述基板可如第一方面所描述的。本专利技术的各种特征和实施方式，参照上文单独的各个部分，视情况而比照着被应用到其它部分。因此，可以视情况将一个部分中特定的特征与其它部分中特定的特征相结合。本专利技术的进一步特征和优点将通过以下详细描述而变得更加清楚。附图说明为了使本专利技术可被易于理解并付诸实际效果，现将参照附图通过示例方式进行描述优选的实施方式，在附图中：图1是退火温度对本专利技术的木质素组合物的防水涂层的影响的图示；图2是退火温度对本专利技术的除臭的木质素组合物的防水涂层的影响的图示；图3是涂层重量对本专利技术的木质素组合物的防水涂层的影响的图示；图4是退火温度和持续时间对涂层质量的影响的图示；图5是以不同涂层涂覆重量(棒1～棒8)和退火条件(140℃、160℃和180℃)涂覆到衬板上的含有木质素和20％甘油的制剂的所得Cobb值的图示；图6是以不同涂层涂覆重量和退火条件(140℃、160℃和220℃)涂覆到衬板上的含有木质素和10％甘油的制剂的所得Cobb值的图示；以及图7是以不同退火持续时间涂覆到衬板上的含有木质素和20％甘油的制剂的所得Cobb值的图示。具体实施方式本专利技术至少部分地基于以下发现：在某些实施方式中，通过用简单的木质素溶液涂覆纸，能够在纸上形成高效防水性和/或增强的涂层。在进一步的实施方式中，涂层能由木质素和甘油形成。然后，使经涂覆的木质素经历热退火步骤或经历酸处理步骤。这两个步骤引起木质素涂层在干燥时转变而形成显示出商业上有用水平的耐水性的、光滑且有光泽的涂层。现有技术中尚未意识到，能够通过使用木质素作为主要或唯一的活性防水剂和增强剂而得到有效防水和/或增强的这样涂层。除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属领域普通技术人员普遍理解的相同含义。如本文所用，术语“木质素”通常是指不溶或仅微溶于水但主要部分溶于碱性水溶液或至少部分溶于温和的酸性溶液的木质素类化合物或低聚物/聚合物。本方法也可使用却不优选经修饰的木质素磺酸盐。也不优选氧化木质素。如本文所用，术语“防水”(waterproof)或“防水”(waterproofing)是“耐水”(water-resistant)的同义词，并用于表明木质素涂层涂覆的基板的防水性能或耐水性能的改进。这些术语不应被限制为要求涂层在所有条件下形成不透水的
屏障。在一个实施方式中，术语“防水”或“防水”用于表明：涂层在适当的热或酸处理之后形成了在工业标准Cobb 30试验中基板与液态水接触时基本上防止水侵入到基板中的屏障。如本文所用，短语“活性防水剂”是指溶液、组合物或制剂的组分，在适当的涂覆和后涂覆处理步骤后积极地形成防止水侵入到基板中的屏障。如本文所用，术语“增强”是指在其中形成并处理本专利技术的涂层之后的基板的物理强度和/或韧性与涂覆之前的基板的那些特征相比增加。强度的增加能够通过根据国际标准执行的标准工业手段(例如环压测试)进行确定。如本文所使用，短语“基本上由……组成”是指所述的元素或组分形成溶液、组合物、制剂或涂层中的主要活性物质。特别是，它用于表示所述的元素或组分形成大于50重量％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基板上形成涂层的方法，包括以下步骤：(a)通过将木质素至少部分溶于溶剂而形成木质素溶液；(b)将所述木质素溶液涂覆到所述基板上；以及(c)使木质素涂覆的基板暴露于选自由热处理和酸处理组成的组中的处理，由此在所述基板上形成涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.10.18 AU 20139040151.一种在基板上形成涂层的方法，包括以下步骤：(a)通过将木质素至少部分溶于溶剂而形成木质素溶液；(b)将所述木质素溶液涂覆到所述基板上；以及(c)使木质素涂覆的基板暴露于选自由热处理和酸处理组成的组中的处理，由此在所述基板上形成涂层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述基板选自由木质纤维素基板、木质纤维素衍生物基板、纤维素基板和纤维素衍生物基板组成的组。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述溶剂是碱性水溶液。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述碱性水溶液是氨水溶液。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述木质素溶液基本上由作为活性剂的木质素组成。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，木质素在所述木质素溶液中的百分含量为10～40重量％。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述木质素溶液基本上包含木质素作为仅有的非溶剂组分。8.根据权利要求1～6中任一项所述的方法，其中，所述木质素溶液进一步包含糖和/或糖醇。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述木质素溶液中的糖和/或糖醇的百分含量为1～30重量％。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述木质素溶液进一步包含增塑剂。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述增塑剂在所述木质素溶液中的百分含量为1重量％～5重量％。12.根据权利要求10或权利要求11所述的方法，其中，所述木质素溶液基本上包含木质素、甘油和增塑剂作为仅有的非溶剂组分。13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在涂覆时，所述木质素溶液的pH为约7.0～9.5。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述涂层的重量为约8～35GSM。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯利·艾伦·埃迪，艾伯特·约翰·蒂茨，
申请(专利权)人：昆士兰技术大学，
类型：发明
国别省市：澳大利亚;AU