聚合物在制造紙或紙板的過程中用于控制沉積物形成的用途制造技術

本發明專利技術涉及包含兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物的用途，所述兩性聚丙烯酰胺在pH?7下具有中性或陽離子凈電荷，重均分子量為2,500,000?18,000,000g/mol，總離子性為4?28mol％。聚合物產物用于控制在紙或紙板制造中由疏水性物質引起的沉積物形成，其中纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成。本發明專利技術還涉及一種在紙或紙板的制造中控制由疏水性物質引起的沉積物形成的方法，其中纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成，且本發明專利技術還涉及生產紙或紙板的方法。

Use of polymers to control sediment formation in papermaking or paperboard

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】聚合物在制造紙或紙板的過程中用于控制沉積物形成的用途本專利技術涉及聚合物產物在紙或紙板制造中用于控制沉積物形成的用途，改進的使用兩性水溶性聚合物產物控制沉積物形成的紙或紙板制造方法，以及根據所附獨立權利要求的前序部分的紙或紙板產品。使用高速機器的現代造紙工藝對干擾物非常敏感。限制高速造紙機生產率的一個重要因素是沉積物的形成。所形成的沉積物可能導致紙幅斷裂，因此作為預防措施，定期清洗和清潔受影響最大的表面，例如烘缸、壓延機、網和毛氈，這會導致停機和生產損失。所形成的沉積物還可降低紙幅質量，使得紙幅發生斷裂，和/或產生孔和黑斑，甚至達到使得生產出的紙張不適合預期的最終用途并且必須被拒絕的程度。即使低水平的沉積物也可導致所生產的紙張的質量下降，這導致最終產品的質量下降或所生產的紙張在進一步加工中出現問題。例如，紙幅中的沉積物可能在打印期間導致紙幅突然斷裂，并且污染打印機。在造紙中，沉積物是由任何能夠沉積在工藝表面上的材料引起的。通常沉積物是由疏水性物質引起的，包括所謂的膠粘物(stickies)和樹脂(pitch)。在紙和紙板的制造中，使用廉價的纖維源，例如廢舊瓦楞紙箱(OCC)和其他再循環紙和紙板等級在過去的幾十年中一直在增加。使用再循環纖維材料作為原料是紙和紙板制造中疏水性物質(所謂的膠粘物)的主要來源。雖然在再循環纖維原料的制漿過程中除去了一些或甚至大部分的這些疏水性物質，但仍有大量的疏水性物質被帶到紙或紙板制造過程中。通常，疏水性物質在制漿階段從再循環原料中釋放出來，并在后續階段，例如篩分、離心清潔、浮選、洗滌或增稠過濾物處理中用溶氣浮選去除。疏水性物質也可能來自造紙機碎料，特別是來自涂層碎料。疏水性物質的另一個來源是纖維本身，特別是源自硫酸鹽法制漿、全機械法制漿、熱機械法或半機械法制漿。來自硫酸鹽法和機械法制漿的纖維是天然疏水物，所謂的樹脂的主要來源，其包括木材提取物、甾醇、脂肪酸、樹脂酸、脂肪類酯，其鹽或游離形式。雖然膠粘物和樹脂本質上都是疏水性的，但它們在造紙過程中表現不同。例如，升高的溫度使樹脂更不發粘并且更分散，而膠粘物在高溫下變得更粘，因此更可能沉積在工藝表面上。此外，疏水性物質的不同尺寸部分可以表現不同。所謂的大膠粘物具有很高的沉積物形成傾向，但它們是機械可移除的，例如，通過篩分或離心清潔。粒徑小于約150μm的膠粘物被稱為微膠粘物，并且它們還是聚集、沉積、紙幅斷裂和污垢累積的潛在來源，尤其是在例如pH、溫度、電導率、電荷等發生突然變化的工藝點。微膠粘物不易從紙漿中機械除去。脫墨時的浮選或洗滌階段可以去除一些微膠粘物，但是該過程針對油墨去除進行了優化，這降低了它們去除微膠粘物的效率。在增稠階段去除微膠粘物也不是有效的，因為它們通常追附纖維和細料，并且沒有分離成可以用溶氣浮選處理的濾液。用于紙和紙板制造的紙漿通常還含有疏水性溶解物質和膠體物質。這些物質傾向于留在工藝用水中，但它們可能聚集成較大的疏水性顆粒，這些顆粒能夠形成沉積物。在脫墨或其他再循環纖維加工階段未被除去并且沒有被篩網捕獲的疏水性物質進入造紙機或紙板機并在工藝用水中循環。由于環保意識和法規的提高，造紙工藝越來越封閉，使用的淡水越來越少。這導致纖維懸浮液和工藝用水中的干擾物質(包括疏水性物質)的大量積累。循環疏水物質可以通過向造紙過程中添加化學物質來控制，以便在疏水性顆粒周圍建立親水性材料的邊界層，降低它們沉積的傾向，即使它們不那么發粘。通過表面活性劑和分散劑可以增強小的疏水性顆粒的膠體穩定性，這可以防止它們在表面上聚集和沉積。膠粘物，包括微膠粘物和大膠粘物，往往具有太大的顆粒尺寸而不能用表面活性劑來有效穩定。陽離子高電荷聚合物如二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的均聚物通常用作固定劑，以通過固定來控制疏水性物質，例如樹脂和膠粘物。已使用非離子聚合物，例如聚乙烯醇，和共聚物，例如聚丙烯酰胺-乙酸乙烯酯，來通過脫粘用于膠粘物控制。明礬、淀粉和低分子量陽離子凝結劑通常用于沉積物控制，因為它們可以至少部分地通過復合物的形成來中和陰離子垃圾和有害物質，包括樹脂和膠粘物。然而，已經觀察到這些復合物可能在該過程中變得濃縮并導致進一步的沉積問題。因此，一直需要改進紙和紙板制造中對疏水性物質的控制，并有效控制和防止沉積物形成。本專利技術的一個目的是最小化或可能甚至消除現有技術中存在的缺點。本專利技術的另一個目的是提供對于在紙或紙板制造中由疏水性物質引起的沉積物形成的有效控制。本專利技術的另一個目的尤其是改善疏水性物質在纖維上的固定。這些目的通過具有下面在獨立權利要求的特征部分中呈現的特征的本專利技術來實現。在從屬權利要求中給出了本專利技術的一些優選實施方案。除非另有明確說明，否則從屬權利要求和說明書的實施方案中記載的特征可相互自由組合。本文中呈現的示例性實施方案及其優點涉及根據本專利技術的用途、方法以及紙或紙板的適用部分，即使并非總是單獨提及。根據本專利技術的包含兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物的典型用途是用于控制在紙或紙板的制造中由疏水性物質引起的沉積物形成，該兩性聚丙烯酰胺在pH7下具有中性或陽離子凈電荷，重均分子量為2,500,000-18,000,000g/mol，總離子性為4-28mol％，其中纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成。在根據本專利技術的紙或紙板制造的典型造紙方法中，纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成，該方法包括：-提供水性纖維懸浮液；-任選地稀釋水性纖維懸浮液；-將水性纖維懸浮液遞送到流漿箱，將水性纖維懸浮液在網篩上排水以形成紙或紙板的濕紙幅；并且-壓制和干燥濕紙幅以獲得紙或紙板的紙幅；其中將包含兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物加入到纖維懸浮液中，以控制由疏水性物質引起的沉積物形成，其中兩性聚丙烯酰胺在pH7下具有中性或陽離子凈電荷，重均分子量為2,500,000-18,000,000g/mol，總離子性為4-28mol％。優選地，在加入纖維懸浮液之前，將聚合物產物溶解在水中或用水稀釋以獲得水性處理溶液。典型的根據本專利技術的紙或紙板通過本專利技術的方法獲得或通過本專利技術的水溶性兩性聚合物的用途獲得?，F在已經令人驚訝地發現，包含特定的兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物在沉積物形成控制方面是有效的。假定所述兩性聚丙烯酰胺成功地將疏水性物質固定，即附著或結合到纖維上，從而附著或結合到紙或紙板紙幅上，從而減少了它們在工藝表面和/或水中的積聚和沉積。兩性聚丙烯酰胺的總離子性，尤其是陽離子性低，從而降低了紙或紙板制造過程的過度陽離子化的風險。此外，在聚丙烯酰胺的兩性結構中存在至少局部的陽離子電荷，其提供對通常存在于膠粘物中的陰離子帶電聚合物(例如丙烯酸酯)的親和力，而兩性聚丙烯酰胺結構中的局部陰離子電荷可與通常存在于附聚的膠粘物和/或樹脂中的鈣離子形成離子鍵。還出乎意料地觀察到，當使用具有比常規沉積控制劑具有更高分子量的兩性聚丙烯酰胺進行沉積控制時，兩性聚丙烯酰胺能夠將具有廣泛可變粒徑(從微膠粘物到附聚膠體到甚至大膠粘物)的疏水性物質固定到纖維上。這種還固定具有增大粒徑的疏水性物質的能力提供了明顯的優勢。通常，依賴于通過篩分纖維懸浮液或再循環纖維材料部分來除去具有增大的粒徑的疏水性顆粒，例如大膠粘物。然而，小的疏水性物質，例如微膠粘物和膠體疏水物，可在造紙過程中通過附本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.包含兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物在紙或紙板的制造中控制由疏水性物質引起的沉積物形成的用途；所述兩性聚丙烯酰胺在pH7下具有中性或陽離子凈電荷，重均分子量為2,500,000?18,000,000g/mol，總離子性為4?28mol％；其中纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2016.11.22 FI 201658841.包含兩性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物產物在紙或紙板的制造中控制由疏水性物質引起的沉積物形成的用途；所述兩性聚丙烯酰胺在pH7下具有中性或陽離子凈電荷，重均分子量為2,500,000-18,000,000g/mol，總離子性為4-28mol％；其中纖維紙幅由纖維的水性懸浮液形成。2.根據權利要求1所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺的重均分子量為3,000,000-18,000,000g/mol，優選3,500,000-11,000,000g/mol，甚至更優選4,000,000-8,000,000g/mol。3.根據權利要求1或2所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺的總離子性為4-18mol％，優選5-13mol％，更優選6-12mol％，甚至更優選6-10mol％。4.根據權利要求1、2或3所述的用途，其中所述聚合物產物中的兩性聚丙烯酰胺包含3-25mol％，優選5-14mol％，更優選5-9mol％的衍生自陽離子單體的結構單元，和0.5-5mol％，優選1-4mol％，更優選1-2.5mol％的衍生自陰離子單體的結構單元。5.根據權利要求1、2、3或4所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺中50-95％，優選60-90％，更優選70-85％的帶電基團是陽離子的。6.根據前述權利要求1-5中任一項所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺在pH7下測定為具有凈的陽離子電荷。7.根據前述權利要求1-6中任一項所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺是線性聚丙烯酰胺。8.根據前述權利要求1-7中任一項所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺的陽離子基團源自選自以下的單體：丙烯酸2-(二甲基氨基)乙酯(ADAM)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨(ADAM-Cl)、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸芐基氯、2-(二甲基氨基)乙基丙烯酸二甲基硫酸酯、2-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯(MADAM)、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基氯化銨(MADAM-Cl)、2-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸二甲基硫酸酯、[3-(丙烯?；被?丙基]三甲基氯化銨(APTAC)、[3-(甲基丙烯酰基氨基)丙基]三甲基氯化銨(MAPTAC)和二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)。9.根據前述權利要求1-8中任一項所述的用途，其中所述兩性聚丙烯酰胺的陰離子基團源自選自不飽和的一元或二元羧酸的單體，例如丙烯酸、...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馬蒂·希耶塔涅米，A·卡比，M·拉特瓦寧，E·奧爾莫斯，
申請(專利權)人：凱米羅總公司，
類型：發明
國別省市：芬蘭,FI