專利名稱：用于回收經(jīng)處理的容器的污染物分散劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在回收涂料紙的過程中，用于分散污染物的組合物及其使用方法。蠟被認(rèn)為是一種污染物，在蠟涂布纖維的回收方法的可行性中，蠟的可分散性是關(guān)鍵因素。
背景技術(shù)：
美國使用的再造紙很高百分比是由舊的波紋容器(OCC)制成，其中大部分被制成新的可做容器的硬紙板。有如此高的再利用水平，舊的波紋容器是盒紙板工業(yè)的一種極其重要的原材料。OCC潛在的重要來源是蠟處理的容器。蠟處理容器是用蠟涂布或浸漬的波紋容器，用于運(yùn)輸水果，農(nóng)作物和其他農(nóng)產(chǎn)品，以及諸如散裝的釘子、螺絲釘、軸承盒等非農(nóng)業(yè)產(chǎn)品。蠟處理的容器代表了一種有吸引力的纖維來源，因?yàn)槠鋽?shù)量可觀，而且有一種蠟處理的容器，即上蠟波紋容器，一般是由原纖維制成的；這使得所用的上蠟波紋容器成為一種高質(zhì)量的纖維來源。
由于認(rèn)為污染太重，目前上蠟的波紋容器未被接受用于再生，如果試圖回收上蠟的波紋容器，則會(huì)因在回收過程中釋放的蠟聚集在設(shè)備上和成品紙產(chǎn)品中，使碾磨加工中出現(xiàn)問題并影響產(chǎn)品的質(zhì)量而失敗。為將造紙工業(yè)中使用上蠟OCC的水平合理地提高到碾磨廠能夠接受的水平并可能地挑出上蠟容器，回收工廠內(nèi)控制蠟的新技術(shù)必須顯著改善。
在回收工業(yè)中，解決蠟污染的方法有三種。第一種解決方法是采用改進(jìn)的機(jī)械工藝將回收的蠟處理容器重新制成漿料以幫助分離。第二種方法是紙張最初應(yīng)用蠟涂布時(shí)使用涂布添加劑。第三種方法是使用再漿化添加劑以改進(jìn)再漿化工藝。
為提高效率對回收工藝的機(jī)械工藝改進(jìn)(對此問題的第一種解決方法)包括應(yīng)用如美國專利4，045，243所述的超聲波以及美國專利4，312，701所述的高壓水蒸汽流。
更易于再漿化的涂布(對此問題的第二種解決方法)，即易于從纖維中分離且可用常規(guī)的清洗系統(tǒng)(即篩選器和清洗器)除去的涂布的開發(fā)正在進(jìn)行。例如，在PCT專利申請WO91／05107中描述的分散劑涂布添加劑(coating additive)。許多聚合物涂布添加劑也被鑒定，如在美國專利3，262，838中公開的丙烯酰胺／丙烯酸酯共聚物。其它聚合物涂布添加劑包括在美國專利號3，287，149中公開的苯乙烯與由1摩爾不飽和α-β二羧酸半酯化所形成的半酯的共聚產(chǎn)物；在美國專利號4，117，199中公開的丁二烯-甲基異丁烯酸酯共聚物膠乳；在美國專利號5，539，035中公開的一種蠟組合物以及在美國專利號5，491，190；5，658，971及5，654，039中公開的其它多種聚合物涂布添加劑。
在美國專利號5，541，246中公開的另一種用于可再漿化涂布生產(chǎn)的涂布添加劑是更易于再漿化的熱熔粘合劑。
第三種解決方案的實(shí)例(開發(fā)再制漿處理的添加劑)是疏水改性的締合聚合物，包括在EP0，568，229 A1中公開的疏水性取代的聚環(huán)氧乙烷聚合物；在美國專利4，643，800中公開的一種取代的氧乙烯乙二醇非離子表面活性劑及一種水溶性低分子量的聚合電解質(zhì)分散劑；在美國專利4，483，741中公開的用作泡沫控制的烷基胺聚醚；以及在美國專利1，628，931中公開的磷酸三鈉的用途。此外，再漿化過程中為去除油墨的添加劑包括在美國專利5，500，082中公開的長鏈醇類以及在美國專利4，518，459中公開的表面活性聚(醚)。
所需要的是其它能夠分散蠟和其它污染物的污染物分散劑組合物，以便能夠有效地回收蠟涂布的纖維。
發(fā)明概述本發(fā)明的第一方面是在纖維漿料中分散污染物的方法，包括以下步驟
A)選擇性地混合漿料；B)在選擇性地混合漿料的過程中，在漿料中加入污染物分散劑，該分散劑包括1)增塑劑，和可選擇地2)選自下面的一種或多種成份a)陰離子分散劑與含有下述成分的水的混合ⅰ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅱ)一種預(yù)先中和的組分；以及b)表面活性劑濕潤劑選擇性地與含以下成分的水的混合ⅰ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅱ)一種預(yù)先中和的組分；其中如果所述增塑劑是唯一存在的成分，則所述的增塑劑為2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸鹽；以及C)混合所述纖維漿料，使得所述污染物分散劑分散所述纖維漿料中的污染物，以形成無污染的纖維。
本發(fā)明的第二方面是一種污染物分散劑，該分散劑包括a)水；b)一種增塑劑；c)一種陰離子分散劑；d)一種表面活性劑濕潤劑；以及e)其中之一1)一種酸或卵磷脂和選擇性地一種堿的混合物，或者2)一種預(yù)先中和的組分。
附圖的簡要說明

圖1是用和未用本發(fā)明權(quán)利要求的污染物分散劑分散的蠟顆粒大小分布的測量曲線圖。Y軸表示X軸上給出尺寸的顆粒總體積的百分比。
圖2A是含四種不同劑量(劑量之一為0)2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸鹽增塑劑的蠟的差示掃描量熱儀數(shù)據(jù)曲線。
圖2B是分散液溫度對增塑劑劑量的曲線圖。
本發(fā)明的詳細(xì)說明就這里所使用的，術(shù)語分散劑是指可產(chǎn)生足夠高的能障以分散顆粒的試劑。分散劑可以是離子的或非離子的。術(shù)語分散是指一個(gè)過程，此過程減小污染物的顆粒大小，并阻止污染物凝聚和沉積到一定的程度，即出現(xiàn)機(jī)器運(yùn)行性能和產(chǎn)品質(zhì)量顯著降低的問題。
本發(fā)明的第一方面是在纖維漿料中分散污染物的方法，包括以下步驟A)選擇性地混合漿料；B)在選擇性地混合漿料的過程中，在漿料中加入污染物分散劑，該分散劑包括1)增塑劑，和可選擇地2)選自下面的一種或多種成份a)陰離子分散劑與含有下述成分的水的混合ⅰ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅱ)一種預(yù)先中和的組分；以及b)表面活性劑濕潤劑選擇性地與含以下成分的水的混合ⅱ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅲ)一種預(yù)先中和的組分；其中如果所述增塑劑是唯一的成分，則所述的增塑劑為2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸鹽；以及C)混合所述纖維漿料，使得所述污染物分散劑分散所述纖維漿料中的污染物，以形成無污染的纖維。
要被分散的污染物可是合成的或天然的。天然污染物中有脂肪酸、松香酸、脂肪酸酯和石蠟。合成污染物中有膠粘劑、油墨和涂布粘合劑。膠粘劑包括壓合式粘合劑、熱熔化物以及合成蠟。盡管已顯示本發(fā)明的分散劑對大部分的污染物有效，但其分散能力的主要目標(biāo)是蠟，包括合成的和天然的蠟。
蠟是一個(gè)上位概念，廣泛地用于有相似物理特性的不同組天然和合成產(chǎn)品；它們在環(huán)境溫度下是可塑的固態(tài)，適當(dāng)提高溫度變?yōu)榈驼扯鹊牧黧w。蠟的化學(xué)成分可以非常復(fù)雜，包含有各種分子量的物質(zhì)和官能基團(tuán)，或者相對簡單，如在一些石油和合成蠟的例子中，僅由碳?xì)浠衔锝M成。天然蠟來自各種來源如昆蟲、動(dòng)物、植物、礦物質(zhì)及石油。合成蠟的例子包括低分子量聚乙烯(重均分子量＜600道爾頓)、固態(tài)聚乙二醇、酰胺蠟、以及Fisher-Tropsch蠟(低分子量聚亞甲基)。
根據(jù)其特殊用途，蠟處理波紋容器被涂以石蠟和微蠟的混合物，以及包括合成蠟、聚合物和樹脂的混合物。合成蠟如聚乙烯和Fisher-Tropsch與石蠟相似，由無分支的烷烴類組成，但由于它們是聚合物材料而傾向于有較高的分子量。例如，聚乙烯蠟是由低分子量的聚乙烯組成，F(xiàn)isher-Tropsch是低分子量的聚亞甲基。
可實(shí)施本發(fā)明方法的纖維漿料是在回收蠟處理的波紋容器的過程中產(chǎn)生的。這些回收的漿料一般由水、原容器的纖維、以及前述的合成和／或天然污染物組成。除了回收的漿料外，還有指再漿化漿料的纖維漿料，也是由水、原容器的纖維、以及前述的合成和／或天然污染物組成的。
增塑劑是降低物質(zhì)進(jìn)行從固態(tài)到液態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度的任何物質(zhì)。增塑劑可以選自由己二酸酯組成的一組，包括己二酸、己二酸二甲酯、己二酸二乙酯、二-正-丁基己二酸酯、己二酸二異丁酯、二-正-己基己二酸酯、二(1，3-二甲基丁基)己二酸酯、二-2-乙基己基己二酸酯、二異辛基己二酸酯、己二酸二辛酯、庚基壬基己二酸酯、二異壬基己二酸酯、二-n-辛基-n-癸基己二酸酯、二異癸基己二酸酯、雙環(huán)己基己二酸酯、苯甲基辛基己二酸酯、二丁氧乙基己二酸酯、雙(2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇單異丁基)己二酸雙(4-氯丁基)己二酸酯和二異己基己二酸酯；2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇二異丁酸酯、酰胺-酯、壬二酸酯、安息香酸酯、苯并三唑、酯類和醚類，包括但不限于十三烷二酸酯(brassylates)、碳酸鹽、檸檬酸鹽、環(huán)氧化合物、戊二酸酯、甘油酯、乙二醇酯、二元醇、甘醇酸酯、六氫化鄰苯二甲酸酯、烴類、異丁酸酯、間苯二甲酸酯(isophthalates)、異癸二酸酯、酮類、硝基化合物、油酸酯、棕櫚酸酯、季戊四醇酯、磷酸酯、亞磷酸酯、鄰苯二甲酸酯、聚酯和多聚增塑劑、焦苯六甲酸酯(pyromellitates)、蓖麻油酸酯、水楊酸酯、癸二酸酯、硬脂酸酯、琥珀酸酯、蔗糖衍生物、磺胺類、磺酸酯、砜類、酒石酸酯、對苯二甲酸酯、四氫化鄰苯二甲酸酯、硫蒽烯類、偏苯三酸酯(trimellitate)、和萜烯類及其混合物和衍生物。
當(dāng)污染物分散劑是唯一的增塑劑時(shí)，增塑劑為2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸酯。當(dāng)分散劑除其中的增塑劑外還有其它成分時(shí)，增塑劑最好為2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸酯。從Eastman化學(xué)公司(北Eastman街100號，Kingsport，TN，37660，(423)229-2000)可得到2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸酯。
1)除增塑劑外，可用于本發(fā)明方法的污染物分散劑還包括選自下組的一種或多種成份a)陰離子分散劑與含有下述成分的水的混合ⅰ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅱ)一種預(yù)先中和的組分；以及b)表面活性劑濕潤劑選擇性地與含以下成分的水的混合ⅲ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅳ)一種預(yù)先中和的組分。
陰離子分散劑選自萘磺酸甲醛縮聚物和木素磺酸鹽。優(yōu)選的陰離子分散劑是萘磺酸甲醛縮聚物。萘磺酸甲醛縮聚物的重均分子量從大約500道爾頓到約120，000道爾頓。由于在甲醛縮合過程中涉及化學(xué)反應(yīng)，典型的聚合物制備包含數(shù)種分子量的物種，因此重均分子量將反映物種分布傾斜的方向。聚合物決不會(huì)是單一分子量的實(shí)體，而且分子量的分布及其最終的重均分子量被認(rèn)為在決定產(chǎn)品的效能上有重要作用。在特性粘度(IV)方面，陰離子聚合物通常在0．02～0．05的范圍內(nèi)，在某些情況下可高達(dá)0．30。陰離子基團(tuán)是由萘磺酸酯部分提供的，并控制著聚合物的陰離子電荷密度。加入其它可縮合物質(zhì)可改變電荷密度，如可與萘磺酸酯和甲醛發(fā)生共聚的苯酚、尿素或密胺。通過在交聯(lián)的陰離子磺酸酯中加入中性的或陽離子的物質(zhì)，可減少每單位重量的電荷。陰離子聚合物上的電荷最好在每千克2．0～3．0當(dāng)量，但也可低至1．0或高至4．0當(dāng)量每千克。可以從Hampshire化學(xué)公司(45Hayden，Suite2500，Lexington，MA，02421-7994，(718)861-6600)得到萘磺酸甲醛縮聚物。
術(shù)語“表面活性劑濕潤劑”是指包括能濕化顆粒表面但不提高能障到足以分散顆粒高度的試劑。適用于本發(fā)明污染物分散劑的表面活性劑濕潤劑選自環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的嵌段共聚物，聚氧乙烯化的(polyoxyethylenated)烷基酚，聚氧乙烯化的直鏈醇類，聚氧乙烯化的聚氧丙烯乙二醇，聚氧乙烯化的硫醇，長鏈羧酸酯，鏈烷醇酰胺，叔乙炔乙二醇，以及聚氧乙烯化的硅酮。優(yōu)選的表面活性劑濕潤劑為環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的嵌段共聚物(以下稱為“EO／PO共聚物”)。
EO／PO共聚物可有大約2000～5000道爾頓的重均分子量，EO含量從大約0到大約30％。優(yōu)選HLB(疏水-疏油平衡)值為大約1～8。具有低含量EO的較高分子量結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是優(yōu)質(zhì)濕潤劑。實(shí)例可包括含有環(huán)氧丁烷／環(huán)氧乙烷／環(huán)氧丙烷的嵌段三元共聚物。用于本發(fā)明污染物分散劑的EO／PO共聚物優(yōu)選L101 EO／PO嵌段共聚物，它是10摩爾％的環(huán)氧乙烷，其重均分子量大約為3600道爾頓且活性為100％。L101EO／PO嵌段共聚物可從BASF公司獲得，3000 Continental Drive North，Mt．Olive，新澤西07828-1234，(800)526-1072。
術(shù)語“酸”是指有脂肪組分的部分，所說的脂肪組分含有一個(gè)或多個(gè)C6或更長的烷基，和一個(gè)含氧成分。為用于本發(fā)明的污染物分散劑，酸可選自十二烷基苯磺酸、十三烷基苯磺酸和脂肪酸，包括但并不限于硬脂酸。優(yōu)選的酸為十二烷基苯磺酸。
術(shù)語“堿”是指與酸一起使用的能夠中和酸的部分。一旦選擇了酸，堿的選擇是在本領(lǐng)域一般技術(shù)人員的技術(shù)范圍內(nèi)。為用于本發(fā)明的污染物分散劑，堿可選自三乙醇胺、氫氧化鈉和氫氧化鉀。優(yōu)選的堿為三乙醇胺。
當(dāng)加入水中時(shí)，酸可達(dá)到很低的pH。相似地，堿可在水溶液中產(chǎn)生很高的pH。在酸和堿的混合物中可反應(yīng)形成一個(gè)耦合劑，水溶液的pH將達(dá)到大約8．5。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)污染物分散劑混合物的耦合劑成分有助于減小蠟的顆粒大小，這對成功地分散蠟是非常有用的。
還發(fā)現(xiàn)卵磷脂可以前述的任何劑型代替酸和堿的混合。卵磷脂是一類磷脂的總括。卵磷脂可從Central Soya有限公司獲得，P．O．Box2507，F(xiàn)ort Wayne，印地安那46801-2507(219)425-5230。
代替加入酸或卵磷脂選擇性地與堿混合，也可加入一種預(yù)中和組分。預(yù)中和組分可選自十二烷基和十三烷基苯磺酸鹽、油和脂肪酸的磺酸鹽。優(yōu)選的預(yù)中和組分是十二烷基苯磺酸鹽或十三烷基苯磺酸鹽。
可以制備本發(fā)明污染物分散劑的所有成分的組合范圍(重量百分比)列于表A中。在表A中，給出了幾種配方的每個(gè)可能成分的主要范圍(重量百分比)。
表A
在表B中，給出了幾種配方中每個(gè)可能成分的優(yōu)選主要范圍(重量百分)。
表B
在表C中，給出了幾種配方中每個(gè)可能成分的更為優(yōu)選的主要范圍(重量百分比)。
表C
配方9的污染物分散劑是污染物分散劑的優(yōu)選配方，配方如下水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；
表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；酸，是十二烷基苯磺酸，大約7．1重量％；和堿，是三乙醇胺，大約7．1重量％。
此配方的污染物分散劑可從Nalco化學(xué)公司獲得，產(chǎn)品標(biāo)識符97PO147。
這里描述的污染物分散劑以適合要處理的特殊纖維漿料的劑量使用。確定使用處理劑量的一個(gè)重要因素是已知在要處理的生產(chǎn)用蒸氣中的污染物的量。對于每一個(gè)單位的污染物，污染物分散劑的范圍為大約0．1單位到大約1單位，優(yōu)選的是，相對于每個(gè)污染物單位，污染物分散劑的量大約為0．25。
添加污染物分散劑中的組分至纖維漿料中的模式并不苛刻。組分可預(yù)先混合以便在系統(tǒng)中一次和一點(diǎn)添加，或在系統(tǒng)的多點(diǎn)添加一個(gè)污染物分散劑產(chǎn)品。此外，污染物分散劑的每個(gè)成分可分別加入到系統(tǒng)中。
處理污染物以減少其對再生工藝的干擾，可通過這里描述的兩種處理方法的任意一種達(dá)到。污染物可被充分地分散至完全與纖維分離，或污染物可能保留在纖維中，但經(jīng)過處理后顆粒變小。
為使污染物分散劑生效，需要混合纖維漿料。足以混合的剪切力由化漿和紙制造過程本身提供，例如，從勻料機(jī)，再漿化槽，攪拌機(jī)，沖漿泵中提供。因此混合可能是在工藝過程中特殊機(jī)械步驟的結(jié)果，或是來源于生產(chǎn)過程中固有的流動(dòng)條件?；旌媳仨氃谖廴疚锓稚┘尤肜w維漿料后發(fā)生。選擇性地，纖維漿料也可在污染物分散劑加入纖維漿料之前和添加過程中混合。優(yōu)選地，纖維漿料在污染物分散劑添加至纖維漿料之前、期間和之后進(jìn)行混合。
在污染物分散劑已經(jīng)被用來分散污染物后，分散污染物的方法可延伸至
D．)從所述的漿料中分離所述的未污染纖維。
為了促進(jìn)從所說的漿料中分離所說的未污染纖維，可加入選自凝結(jié)劑、皂土和膠體二氧化硅的化合物，以更容易地凝結(jié)污染物。凝結(jié)的污染物較易從漿料中去除，而且去除凝結(jié)污染物是一種促進(jìn)從所說的漿料中分離未污染纖維的方法。在本發(fā)明的方法中可用的凝結(jié)劑包括但不限于，明礬、聚合氯化鋁、或如聚(胺／氯甲代氧丙環(huán))縮聚物、聚乙烯亞胺、聚(氨酰胺／氯甲代氧丙環(huán))縮聚物、聚(二烯丙基二甲基氯化銨)，和乙二醛化的丙烯酰胺／二烯丙基二甲基氯化銨共聚物等的陽離子聚合物。
在污染物分散劑已經(jīng)用來分散污染物并且所說的未污染纖維已從所說的漿料中分離后，分散污染物的方法可延伸至E．)回收所說的未污染纖維。
回收未污染的纖維可通過采用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)進(jìn)行。
下面實(shí)例是為了描述本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案和用途，并不意味著限制本發(fā)明，除非所附權(quán)利要求另有說明。
實(shí)例實(shí)例1下列的程序用以確定污染物分散的有效性。3克漂白的牛皮紙干蓋板(1ap)纖維，250毫升已硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppmMgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)和污染物分散劑在一個(gè)夾套混合器(Eberbach公司，P．O．Box 1024，505 South Maple Street，Ann Arbor，MI，48106-1024，800-422-2558)中組合，并被平衡至125°F(51．7℃)。然后加入被碾碎的美國石油公司(Amoco)(2000 East Randolph Drive，芝加哥，IL 60601-7125，(312)856-6111)Eskar蠟R-35，即熔點(diǎn)大約131°F(55℃)的石蠟樣品(100±1mg)，混合器高速運(yùn)轉(zhuǎn)6分鐘。產(chǎn)生的纖維-蠟漿料然后通過一個(gè)9．0cm Reeve Angel級230紙過濾器(Whatman，Inc．，9 Bridewell Place，Clifton，NJ，07014，800-441-6555)過濾，濾液的濁度采用Hach型2100A濁度計(jì)(Hach公司，P．O．Box 389，Loveland，CO，80539，800-277-4224)進(jìn)行測量。從幾種產(chǎn)品的檢測中得到的各種比例化合物／蠟的濁度測量值在表1中顯示。背景用單獨(dú)化合物的濁度影響進(jìn)行校正。較高濁度水平對應(yīng)于較高的分散水平。表1還顯示了分散劑混合的結(jié)果。數(shù)據(jù)表明萘磺酸鹽和EO／PO共聚物的混合較單一化學(xué)組成可提供更好的性能(在分散加入蠟的效率和效力方面)，并且在此混合產(chǎn)物中加入2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽獲得了化學(xué)試驗(yàn)的最佳性能。
表1蠟分散試驗(yàn)結(jié)果
1可從伊利諾斯州Naperville的Naleo化學(xué)公司獲得2可從Hampshire化學(xué)公司獲得，商業(yè)名稱為DAXAD163可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得
4可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得5可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得6可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得7可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得8可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得實(shí)例2下面的方法也是用來確定污染物分散劑處理的有效性。250毫升硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppmNaHCO3)和污染物分散劑在一個(gè)夾套混合器(Eberbach公司)中混合，并被平衡至125°F(51．7℃)。然后加入一個(gè)涂以石蠟的波紋容器板樣品，混合器運(yùn)行6分鐘。涂布的箱板樣品是通過將～1”×1”截面的箱板浸入熔化的蠟混合物中(加熱至200°F(93．3℃))制成的，該混合物含有20％浸染蠟和80％從不同來源得到的飽和蠟(Amoco，Chevron(575Market Street，舊金山，CA，94105，415-894-7700)，Conoco(600 NorthDairy Ashford．Houston，TX，77079，281-293-1000)，Exxon(5959 LasColinas Blvd．，Irving，TX，75039，972-444-1000)，Mobil(3225 GallowsRoad，F(xiàn)airfax，VA，22037，703-846-3000))，其熔點(diǎn)范圍在127-150°F(52．8℃到65．6℃)內(nèi)。這些截面的涂布水平大約為每400毫克波紋板300-400毫克?；旌衔镏挟a(chǎn)生的纖維-蠟漿料然后通過一個(gè)9．0厘米的Reeve Angel級230紙過濾器(Whatman有限公司)過濾，一部分濾液(100毫升)與100毫升丙醇混合，混合10分鐘，并通過一個(gè)預(yù)先稱重的0．45μm濾膜(Gelman Sciences，600 South Wagner Road，Ann Arbor，MI，48103-9019，313-665-0651)。樣品然后過夜干燥并稱重。傅立葉變換紅外線光譜儀分析表明收集的樣品主要由加入樣品中的蠟組成。表3以處理濃度的函數(shù)形式記錄了被化學(xué)制品分散的加入蠟的百分比，處理濃度表示為每克蠟的處理克數(shù)。結(jié)果的估計(jì)誤差為±7％。分散劑A是一傳統(tǒng)的蠟處理，其固體水平大約為20％?；钚越M分是烷氧基化的鏈烷醇酰胺。分散劑B是EO／PO嵌段共聚物和萘磺酸鹽(40％固體)的混合物，其固體水平為43％。分散劑C是EO／PO嵌段共聚物、萘磺酸鹽(40％固體)和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽的等量混合物，其固體水平為43％。
蠟分散的水平以下式表示
數(shù)據(jù)表明分散劑B大大優(yōu)于傳統(tǒng)蠟處理分散劑A。然后分散劑B的性能在添加2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽后(分散劑C)進(jìn)一步增加(顯著地)。
表2．蠟分散的試驗(yàn)結(jié)果
1可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得2可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得3可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得實(shí)例3除溫度以外采用在實(shí)例2中描述的相同步驟。表3顯示了在115°F(46．1℃)、135°F(57．2℃)和145°F(62．8℃)的結(jié)果。結(jié)果表明增加溫度可增加分散劑的性能，在一個(gè)已有效的分散劑(分散劑B)中加進(jìn)2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽后產(chǎn)生了一個(gè)配方(分散劑C)，它在熔點(diǎn)上下均對蠟產(chǎn)生更好的分散作用。
表3．在不同溫度下蠟分散的試驗(yàn)結(jié)果115°F(46．1℃)
135°F(57．2℃)
145°F(62．8℃)
1可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得2可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得3可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得實(shí)例4
另一個(gè)確定分散有效性的方法是這里所述的采樣沉積實(shí)驗(yàn)。一個(gè)干凈的TeflonTM采樣管預(yù)先稱重，并固定在夾套混合器(Eberbach公司)的上端。加入250毫升已凝結(jié)的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)和污染物分散劑并被平衡至125°F(51．7℃)。然后再加入涂以大約100毫克蠟的一片漂白的牛皮紙，混合器運(yùn)行6分鐘。然后去掉采樣器，用蒸餾水沖洗以去除任何非沉積的蠟，并懸掛干燥。沉積在TeflonTM采樣管上的蠟干重以下式表示 表4和5記錄了在不同溫度下，對三種商業(yè)渠道可獲得的用于涂布波紋容器的蠟進(jìn)行的蠟沉積試驗(yàn)的結(jié)果。Amoco Eskar R-35和Chevron飽和蠟2含有的石蠟很少或無添加劑。大陸石油公司(Conoco)SupercoteTM4／5是一個(gè)含有顯著水平聚合物添加劑的幕涂蠟。表4列出了不加分散劑時(shí)的試驗(yàn)結(jié)果，表5中顯示了分散劑C以每1克蠟加入1克的處理水平時(shí)的試驗(yàn)值。
表中還顯示了分散試驗(yàn)的結(jié)果。在此步驟中，250毫升硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)和污染物分散劑在一個(gè)夾套混合器(Eberbach公司)中混合，并被平衡至一個(gè)選定的溫度。然后加入200毫克的蠟樣品，混合器運(yùn)行6分鐘。在混合物中產(chǎn)生的纖維-蠟漿料然后經(jīng)過一個(gè)9．0cm Reeve Angel級230紙過濾器(Whatman有限公司)過濾，濾液的一部分用于進(jìn)行濁度檢測。另一部分(100毫升)與100毫升丙醇混合，混合10分鐘，并經(jīng)過預(yù)先稱重的0．45μm濾膜(Gelman Sciences)。然后樣品過夜干燥并稱重。蠟分散的水平表示為 此外，表4描述了沒有分散劑時(shí)的性能，表5列出了存在200毫克分散劑C時(shí)的分散結(jié)果。結(jié)果表明對于主要由石蠟組成的材料，在給定溫度下，分散劑C可以明顯地改善分散作用(分裂材料并防止沉積)。對于含有更高水平添加劑的材料，分散劑C也能增強(qiáng)分散作用。但是，它對這種物質(zhì)更大的作用是防止沉積。
表4．沒有化學(xué)制品處理時(shí)分散和沉積的試驗(yàn)結(jié)果(不被認(rèn)為是本發(fā)明的實(shí)例)
表5．在分散劑C以1mg／mg蠟水平存在下分散和沉積試驗(yàn)結(jié)果
實(shí)例5用下面的方法試驗(yàn)這種方式處理的蠟的穩(wěn)定性。500毫升硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)和污染物分散劑(當(dāng)處理被試驗(yàn)時(shí))在2，250毫升的夾套混合器(Eberbach公司)中混合，并被平衡至145°F(62．8℃)。然后150毫克Chevron飽和蠟2樣品加入每個(gè)混合器中，混合器運(yùn)行6分鐘。產(chǎn)生的蠟分散液然后與2500毫升100°F(37．8℃)硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)在3000毫升燒杯中混合并攪拌大約2分鐘。取出300毫升樣品并經(jīng)以下步驟分析通過9．0cm ReeveAngel級230紙過濾器(Whatman公司)過濾，與200毫升異丙醇混合，將樣品混合10分鐘，經(jīng)過一個(gè)預(yù)先稱重的0．45μm濾膜(GelmanSciences)過濾。然后樣品過夜干燥并稱重。一部分保留的、未試驗(yàn)樣品，然后轉(zhuǎn)移至一個(gè)2000毫升的Erlenmeyer燒瓶中，置100°F(37．8℃)溫浴，加蓋，用Britt Jar螺旋槳(Paper Research Materials，2828Southwest 171stStreet，Seattle，WA 98166-3268，(206)248-2058)以500rpm的速度混合。然后提取樣品并在循環(huán)基礎(chǔ)上進(jìn)行分析。表6描述了不存在分散劑、當(dāng)分散劑B和C以2g／g蠟水平存在時(shí)的穩(wěn)定性。結(jié)果表明分散劑C產(chǎn)生的分散作用較分散劑B和無分散劑明顯地更穩(wěn)定。
表6．在100°F(37．8℃)時(shí)的分散穩(wěn)定性
實(shí)例6污染物分散劑也可以下列方式進(jìn)行試驗(yàn)。2升硬化的蒸餾水(275．4ppm CaCl2·2H2O，231ppm MgSO4·7H2O，231ppm NaHCO3)預(yù)熱至135°F(57．2℃)，加入至一個(gè)溫度控制British纖維離解機(jī)中。分別加入1克EO／PO共聚物，萘磺酸鹽和2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽(足夠分散約100％加入的蠟)并混合30秒。然后加入單一涂布的板樣品和24克截面波紋隔板(約1″×1″)，然后British纖維離解機(jī)運(yùn)行25分鐘(大約77，500轉(zhuǎn))。涂布的板樣品是通過將大約1″×1″截面的木板浸入一個(gè)溶解的蠟混合物中(加熱至200°F(93．9℃)，該蠟混合物含有20％浸漬蠟和80％從不同來源得到的飽和蠟(美國石油公司，Chevron，大陸石油公司，Exxon，Mobil)，其熔點(diǎn)在127-150°F(52．8℃到65．6℃)范圍內(nèi)。這些部分的涂布水平為每400毫克波紋木板大約300-400毫克。樣品維持在135°F(57．2℃)，并將250毫升等分試樣轉(zhuǎn)移至400毫升塑料三口燒杯中作為試驗(yàn)使用。采用500rpm混合速度的Britt Jar(Paper Research Materials)，凝結(jié)處理根據(jù)下面的混合順序用注射器混合進(jìn)原料樣品中
此步驟后樣品立即經(jīng)過Reeve Angel 230紙過濾器(Waterman公司)進(jìn)行過濾，并測定濾液的濁度。結(jié)果以濁度減少表示，計(jì)算如下
對于不同凝結(jié)劑，達(dá)到濁度減少值＞0．80所需的劑量(克活性聚合物每克蠟)在表7中顯示。所有處理均為傳統(tǒng)的污染物凝結(jié)劑處理法。此處數(shù)據(jù)表明一旦物質(zhì)被分散，它即可(例如)通過添加一個(gè)凝結(jié)劑去除。
表7．蠟?zāi)Y(jié)劑試驗(yàn)結(jié)果
1可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得2可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得3可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得4可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得5可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得6可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得7可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得8可從伊利諾斯州Naperville的Nalco化學(xué)公司獲得實(shí)例7污染物分散劑有效性的試驗(yàn)是將污染物分散劑應(yīng)用于含有污染物的組合物中，并檢測污染物顆粒大小的分布。有效的污染物分散劑的指標(biāo)是如果顆粒大小分布很窄，其顆粒尺寸優(yōu)選小于1．25μm。
在圖1中，線2顯示了不加任何物質(zhì)分散的Amoco_R-35浸漬蠟的顆粒大小分布。
在圖1中，線1顯示了用優(yōu)選配方污染物分散劑分散的蠟的顆粒大小分布。
在圖2A中，采用差示掃描量熱儀來說明Amoco_R-35浸漬蠟熔點(diǎn)的降低，該蠟加入了四種不同劑量的增塑劑。
圖2B顯示了分散溫度對增塑劑劑量的曲線，發(fā)現(xiàn)蠟分散溫度的最大降低為大約8攝氏度。指示的熔點(diǎn)降低顯示了增塑劑在蠟溶解／分散中的有效性。
權(quán)利要求
1．一種在纖維漿料中分散污染物的方法，包括以下步驟A)選擇性地混合漿料；B)在選擇性地混合漿料的過程中，在漿料中加入污染物分散劑，該污染物分散劑包括1)一種增塑劑，和選擇性地2)選自下面的一種或多種成份a)陰離子分散劑與含有下述成分的水的混合ⅰ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅱ)一種預(yù)先中和的組分；以及b)表面活性劑濕潤劑選擇性地與含以下成分的水的混合ⅱ)酸或卵磷脂以及可選擇的一種堿；或者ⅲ)一種預(yù)先中和的組分；其中如所述增塑劑是唯一的成分，則所述的增塑劑為2，2，4-三甲基-1，3戊二醇二異丁酸鹽；以及C)混合所述纖維漿料，使得所述污染物分散劑分散所述纖維漿料中的污染物，以形成無污染的纖維。
2．權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的纖維漿料是包括蠟處理的容器的漿料。
3．權(quán)利要求1所述的方法，其中混合是通過特殊的機(jī)械步驟進(jìn)行的。
4．權(quán)利要求1所述的方法，其中混合從工藝過程中固有的流動(dòng)條件中進(jìn)行。
5．權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的污染物分散劑由增塑劑，即2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽組成。
6．權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的污染物分散劑包括水，增塑劑，陰離子分散劑，和酸或卵磷脂和可選擇的堿的混合物、或者是一個(gè)預(yù)先中和的組分。
7．權(quán)利要求6所述的方法，其中所說的污染物分散劑還包括表面活性劑濕潤劑。
8．權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的污染物分散劑由水、增塑劑、陰離子分散劑、表面活性劑濕潤劑以及一種酸和一種堿的混合物組成。
9．權(quán)利要求8所述的方法，其中所說的污染物分散劑組成如下水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；酸，是十二烷基苯磺酸，大約7．1重量％；和堿，是三乙醇胺，大約7．1重量％。
10．權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括D)從所述漿料中分離所述的未污染纖維。
11．權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括E)回收所說的未污染纖維。
12．權(quán)利要求1所述的方法，其中選自凝結(jié)劑、皂土和膠體二氧化硅的化合物在步驟C)后加入。
13．權(quán)利要求1所述的方法，其中所說的污染物分散劑由以下成分組成水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；和卵磷脂，大約14．2重量％。
14．一種污染物分散劑，包括a)水；b)一種增塑劑；c)一種陰離子分散劑；d)一種表面活性劑濕潤劑；和e)下面其中之一1)酸或卵磷脂和可選擇的堿的混合物，或2)一個(gè)預(yù)先中和的組分。
15．權(quán)利要求14所述的污染物分散劑，由以下成分組成水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；酸，是十二烷基苯磺酸，大約7．1重量％；和堿，是三乙醇胺。大約7．1重量％。
16．權(quán)利要求14所述的污染物分散劑，由以下成分組成水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；和卵磷脂，大約14．2重量％。
17．權(quán)利要求14所述的污染物分散劑，組成如下水，大約42．9重量％；增塑劑，是2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇雙異丁酸鹽，大約14．3重量％；表面活性劑濕潤劑，是L101 EO／PO嵌段共聚物，100％活性，大約14．3重量％；陰離子分散劑，是萘磺酸鈉鹽，大約14．3重量％；和預(yù)先中和的成分，大約14．2重量％。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制蠟和其它污染物的方法,該方法是將污染物分散劑加入到再造紙和紙板的處理工藝中,以改善這些材料的分散性。一種優(yōu)選的污染物分散劑包括:a)水;b)增塑劑;c)陰離子分散劑;d)表面活性劑濕潤劑;e)其中之一1)酸或卵磷脂和選擇性的堿,或2)一種預(yù)中和的組分。
文檔編號D21C3/02GK1290189SQ99802799
公開日2001年4月4日 申請日期1999年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月16日
發(fā)明者S·J·塞沃特桑, M·J·科菲 申請人:納爾科化學(xué)公司