專利名稱：用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙和板的方法
用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙和板的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙和板的方法。更確切地 說，本發(fā)明涉及一種制造方法，所述制造方法使用至少兩種助留助濾劑，分別為一種主要助 劑和一種第二助劑。本發(fā)明還涉及由所述方法獲得的紙和板。
截留體系的使用在造紙工藝中是熟知的。它們具有在紙張制造期間改進(jìn)截留作用 (也就是紙中填料的量)和濾水作用(也就是脫水)的功能。
專利EP1328161描述了使用三種助留劑在紙或板制造期間改進(jìn)截留和濾水作用 的體系。第一種是一種陽離子絮凝劑，其固有粘度IV高于4dl/g，第二種是一利含硅材料； 并且第三種是一種水溶性陰離子聚合物，其IV是4dl/g或更高。
現(xiàn)有技術(shù)中已知的所有截留和濾水體系的特征在于它們使用具有高于I百萬g/ mol、通常高于3百萬的高分子量的水溶性聚合物(稱為絮凝劑)作為主要助留劑這一事實。 它們通常是陽離子型的，并且因為它們的高分子量而具有以乳液(反相)、微乳液、粉末或分 散液形式存在的特性。
基于基礎(chǔ)(共)聚合物的霍夫曼降解反應(yīng)是一種已知的使酰胺轉(zhuǎn)化為具有少一個 碳原子的伯胺的反應(yīng)。
霍夫曼降解產(chǎn)物作為干強(qiáng)度劑的用途是熟知的。實際上，該降解產(chǎn)物的分子量通 常小于I百萬g/mol，因此比用作助留助濾劑的陽離子聚合物的分子量(高于2百萬g/mol) 低得多。當(dāng)在造紙工藝中用作強(qiáng)度劑時，它們與低分子量陰離子樹脂組合。
這類體系是例如在本申請人的文獻(xiàn)W02006/075115中所描述的體系。這涉及一 種通過霍夫曼降解反應(yīng)獲得的且在高于3. 5%的濃度下產(chǎn)生的、與一種陰離子樹脂組合的 陽離子聚合物，該陰離子樹脂的最高粘度是9000cps (15%溶液)，對應(yīng)于約2. 0dl/g的最 大IV。也是本申請人的文獻(xiàn)W02008/107620中也描述了一種相似的體系，這種體系與前者 的區(qū)別在于降解過程所基于的基礎(chǔ)共聚物是支化的，并且降解是在次氯酸鈣的存在下進(jìn)行 的。在這一文獻(xiàn)中，所描述的陰離子樹脂的最大粘度是2500cps，對應(yīng)于1. 6dl/g的的最大 IV。也是來自本申請人的申請W02009/013423與前述文獻(xiàn)的區(qū)別在于通過霍夫曼降解反應(yīng) 所獲得的聚合物在所述反應(yīng)之后是支化的。如先前所述，所使用的陰離子樹脂的IV不超過1. 6dl/g。
在本發(fā)明中，主要是在以下方面具有顯著特征一方面為截留和濾水特性，并且另 一方面為干強(qiáng)度特性。
截留特性是指將紙漿中的懸浮物質(zhì)(纖維、細(xì)粒、填料(碳酸鈣、二氧化鈦)等)截留 在配制紙幅(preparation web)上、因而截留在構(gòu)成最后紙張的纖維紙型(fibrous mat)中 的能力。助留劑的作用機(jī)理是基于此懸浮物質(zhì)在水中的絮疑。這確保了所形成的絮凝物更 容易截留在配制紙幅上。
至于濾水特性，它們代表了纖維紙型去除或濾除最大最水以使紙張盡可能快速地 干燥的能力。
因為這兩種特性(截留和濾水)是緊密相關(guān)的，一個取決于另一個，所以目的在于 尋找截留作用與濾水作用之間的最佳折中。總體而言，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員提到了助留助濾劑，是因為相同類型的產(chǎn)品用來改進(jìn)這兩種特性。
它們通常是微陽離子的高分子聚合物(至少I百萬g/mol)。這些聚合物通常以相 對于干紙為50g到800gt干聚合物的比例引入。
這些助劑在造紙工藝中的引入點通常位于短回路(short circuit)中，也就是在 沖漿泵(fan pump)之后，因而是在稀紙料中，稀紙料的濃度通常是低于按重量計1%的干物 質(zhì)，通常是在O. 1%與O. 7%之間。
與截留和濾水特性相反，干強(qiáng)度代表了紙張承受機(jī)械應(yīng)力和損壞(如穿孔、撕裂、 拉伸、層離以及不同形式的壓縮)的能力。這些涉及紙張的最終特性。
干強(qiáng)度樹脂通常是中等分子量聚合物(10，000g/mol到1，000, 000g/mol )，并且應(yīng) 用的常用劑量是從1. 5kg/t到2kg/t(干聚合物，相對于干紙)，也就是說，比應(yīng)用于截留和濾 水作用的劑量高出5倍到10倍，即使在申請W02009/013423中披露了在IOOgt與20，OOOgt 之間的寬范圍。
此外，這些干強(qiáng)度樹脂的引入點，特別是對陽離子聚合物來說，通常是位于稠紙料 中，稠紙料的干物質(zhì)濃度通常是高于1%并且一般高于2%，因而是在沖漿泵之前，因此在用 白水稀稀釋之前。
本申請人另外指出，申請W02009/13423中的實例提到了約0. 3%到0. 5%的能漿濃 度，它們對應(yīng)于執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)實驗室測試所要求的值，但不對應(yīng)于在使用了干強(qiáng)度劑的工業(yè)工 藝中的紙漿濃度，這些紙漿濃度通常是高于2%干物頂。
提供干強(qiáng)度的聚合物通過氫鍵和/或離子鍵連接到纖維上，這樣使得紙張一經(jīng)干 燥，紙的械強(qiáng)度就得到提高。
因此，不言而喻，一方面，推薦良好的截留和濾水特性以優(yōu)化紙的制造且因而優(yōu)化 造紙機(jī)的生產(chǎn)力，另一方面，以一種完全不同的方式，良好的干強(qiáng)度特性將具有提高紙張的 機(jī)械特性(且因而提高其品質(zhì))的作用。
在說明書的其余部分和在權(quán)利要求書中，所有以g/t表示的聚合物劑量都是按每 噸干紙漿的活性聚合物的重量給出的。
紙的干強(qiáng)度的定義是正常干燥的紙張的強(qiáng)度。破裂和拉伸強(qiáng)度的值常規(guī)地提供了 對紙的干強(qiáng)度的量度。
雖然以高劑量應(yīng)用這些干強(qiáng)度體系的副作用輔助性地伴有截留作用的改進(jìn)，但成 本太高，這可能不能證明它們單獨用于這一目的的用途。
因此，從以上討論中看出，在本申請?zhí)岢鋈掌跁r已知道，為了在用于制造紙或板的 工藝中提高干強(qiáng)度，如何組合低分子量陽離子霍夫曼降解產(chǎn)物與也具有低分子量的陰離子 樹脂，這兩種試劑是在工藝期間引入的，劑量為約1. 5kgt到2kgt。
盡管近年來已取得進(jìn)展，但紙工業(yè)在截留和濾水體系方面仍面臨著以下問題
-應(yīng)用陽離子絮凝劑作為主要助留劑的困難和成本。它們的高分子量要求它們以 需要在人力、設(shè)備以及維護(hù)方面成本高的配制單元(乳液反相、粉末溶解)的形式使用。必要 的過濾步驟也是造成許多流水線停工以及附加成本的原因；
-不溶性顆粒的過濾并且甚至過濾器堵塞的問題可以引起造紙機(jī)中的主要缺陷 損壞，紙缺陷，如補(bǔ)綴、洞等；
-在使用高劑量的極高分子量聚合物或高分子量聚合物期間，對紙張成形的負(fù)面影響；
-越來越高的機(jī)器速度，由此導(dǎo)致的越來越高的紙張剪切力和填料含量，迫使需要 使用高分子量絮凝劑。
本申請人已十分驚訝地發(fā)現(xiàn)，使用與上述文獻(xiàn)中所描述的體系相似的體系，其 中
-低分子量陰離子樹脂由高分子量陰離子聚合物代替，
-兩種聚合物各自的劑量對于陽離子聚合物來說從1500g/t到2000g/t調(diào)節(jié)到 IOOg/1到800g/t,并且對于陰離子聚合物來說是從50g/t到800g/t,
用來改是紙或板制造工藝中的截留和濾水作用。
因此，本發(fā)明具有使用低分子量陽離子聚合物而無需難以控制的剪切步驟并且無 需重型實施設(shè)備(簡單的聯(lián)機(jī)或切向稀釋，而不是復(fù)雜的配制單元)來改進(jìn)截留和慮水的優(yōu)
換句話說，本發(fā)明涉及一種用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙張和/或板 的方法，根據(jù)這一方法，在所述紙張和/或板成形之前，對應(yīng)地在個或多個注入點時向纖維 懸浮液中添加至少兩種助留劑
-一種主要助留劑，對應(yīng)于陽離子電荷密度高于2meq/g的一種(共)聚合物，是 通過在水溶液中在堿土金屬和/或堿金屬氫氧化物以及堿土金屬和/或堿金屬次齒化物 (hypohalide)的存在下基于包含至少一種非離子單體的基礎(chǔ)(共)聚合物的霍夫曼降解 反應(yīng)而獲得的，該至少一種非離子單體是選自下組，該組包括丙烯酰胺(和/或甲基丙烯酰 胺)、N，N 二甲基丙烯酰胺，
-一種第二助留劑，對應(yīng)于陰離子電荷密度高于O. lmeq/g的一種水溶性或水可溶 脹的聚合物。
該方法的特征在于
-該主要助留劑是以100g/t到800g/t干漿的比例引入纖維懸浮液中的，
-該第二助留劑是以50g/t到800g/t干漿的比例引入纖維懸浮液中的并且其固有 粘度IV高于3dl/g。
在一個優(yōu)選實施方案中，該主要助留劑是以200g/t到500g/t干漿的比例引入纖 維懸浮液中的。
相似地,該第二助留劑是以80g/t到500g/t、優(yōu)選地在100g/t與350g/t之間的比 例引入纖維懸浮液中的。
此外，使用低分子量產(chǎn)物用來建立截留體系，任選地?zé)o中間剪切，或甚至在最后剪 切點(離心篩(centriscreen))之后，該截留體系具有限制各成份的劑量同時維持高性能的 作用。
換句話說，在一個具體實施方案中，根據(jù)需要，多種助留劑的引入由一個剪切步驟 隔開。
具有至少2種組分的這一體系可以成功地用于制造包裝紙和板、涂料支撐紙、需 要改進(jìn)的截留和濾水特性的任何類型的紙、板或類似物，在主要助留劑的劑量在從100g/t 到800g/t干漿范圍內(nèi)時其成形增加，而這對高分子量陽離子聚丙烯酰胺類型的常用助留 劑來說是不可能的。
如前所述，根據(jù)本發(fā)明，已驚訝地并且十分出乎意料地發(fā)現(xiàn)，在具有至少兩種組分 的截留-濾水體系中，常規(guī)使用的陽離子絮凝劑當(dāng)與高分子量水溶性或水可溶脹的陰離子 聚合物組合使用時可以由通過基于丙烯酰胺(共)聚合物的霍夫曼降解反應(yīng)獲得的陽離子 (共)聚合物代替。
本發(fā)明方法使用至少一種主要助留劑，它是通過基于丙烯酰胺(和/或甲基丙烯 酰胺)(共)聚合物和/或N，N 二甲基丙烯酰胺的霍夫曼降解反應(yīng)獲得的一種(共)聚合物， 所述(共)聚合物的特征在于
-該聚合物是是水溶液形式；
-它的分子量是低于I百萬g/mol，優(yōu)選地低于500，000g/mol，更優(yōu)選地低于 100,000g/mol ；
-它的陽離子性(cationicity)是高于2meq/g,優(yōu)選地高于4meq/g；
-它的引入劑量是在每噸干漿IOOg與800g活性聚合物(g/t)之間，優(yōu)選地在 200g/t 與 500g/t 之間。
本發(fā)明方法使用至少一種第二助留劑，它是陰離子電荷密度高于0. lmeq/g的種 水溶性或水可溶脹的聚合物，其特征在于
-它的固有粘度IV高于3dl/g，
-它的引入劑量是在每噸干漿50g與800g活性聚合的(g/t)之間，優(yōu)選地在80g/ t與500g/t之間，更優(yōu)選地在100g/t與350g/t之間。
IV是指固有粘度，以dl/g表示。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員被阻止使用基于丙烯酰胺的極低分子量化合物作為主要 助留劑，該極低分子量化合物特別不適合使纖維絮凝，特別是當(dāng)該工藝在閉合回路中應(yīng)用 時、當(dāng)它使用再循環(huán)的纖維時以及當(dāng)它在高的造紙機(jī)速度下進(jìn)行時。本發(fā)明的優(yōu)點之一在 于已開發(fā)出一種使用不需要限制性配制步驟的水溶液作為主要助留劑的造紙工藝。本發(fā)明 的陽離子(共)聚合物可以通過簡單的切向或聯(lián)機(jī)稀釋而容易地引入體系中，從而允許它 即時合并于機(jī)器的濕部中。
根據(jù)本發(fā)明，還可以在上述助兩種劑之間或在第二助劑之后添加第三助留劑。這 種第三助留劑包括二氧化硅的衍生物，例如二氧化硅顆粒，包括膨潤土、蒙脫石或鋁硅酸鹽 或硼硅酸鹽衍生物、沸石、高嶺石、膠態(tài)二氧化硅(改性或改性的)。
主要助留劑以及第二和第三助劑的添加是例如在沖漿泵處由剪切步驟隔開或不 隔開在此領(lǐng)域中，應(yīng)參考專利USP4753710的描述以及涉及機(jī)器上所存在的關(guān)于剪切步驟 的助留劑注入點的極廣泛的現(xiàn)有技術(shù)，特別是USP3052595，昂比赫德(Unbehend)，TAPPI 第 59 卷，N10,1976 年 10 月；路納(Luner), 1984 年 Tappi 造紙商會議(1984Papermakers ConferenceouTappi), 1984 年 4 月，第 95-99 頁，夏普(Sharpe)、默克公司(Merckand Co Inc),美國新澤西州拉維(Rahway, NJ, USA), 1980年左右，第5章聚電解質(zhì)助留劑 (polyelectrolyte retention aids);布因(Brin), Tappi 第 56 卷，1973 年 10 月，第 46 頁 及其后；以及威馳(Waech), Tappi，1983年3月，第137頁或甚至USP4388150。
本發(fā)明方法用來獲得顯著改進(jìn)的截留作用。還改進(jìn)了濾水特性，代表了這一改進(jìn) 的附加特征，而不使紙張的成形品質(zhì)劣化，并且甚至是在主要助留劑的劑量在每噸干漿從 IOOg到SOOg活性物質(zhì)范圍內(nèi)的情況下。
這一方法用來實現(xiàn)造紙應(yīng)用中至今無與倫比的總截留和填料截留以及濾水的性能水平，包括含有高含量再循環(huán)纖維的紙漿。
A.主要助留劑
主要助留劑是選自陽離子或兩性共聚物，這些共聚物的特征在于它們是通過基于丙烯酰胺基礎(chǔ)(基礎(chǔ)聚合物)前體在堿金屬和/或堿土金屬氫氧化物(有利的是氫氧化鈉)和堿金屬和/或堿土金屬次氯酸鹽(有利的是次氯酸鈉)的存在下的霍夫曼降解反應(yīng)獲得的。
該基礎(chǔ)共聚物是一種基于丙烯酰胺的合成的水溶性聚合物，含有至少一種非離子單體，例如丙烯酰胺；和任選的其他單體，例如一種或多種陽離子的(例如二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC))或陰離子的(例如丙烯酸)或疏水性的單體。
更確切地說，所使用的“基礎(chǔ)”共聚物包含
-至少一種非離子單體，其選自下組，該組包括丙烯酰胺(和/或甲基丙烯酰胺)、 N，N 二甲基丙烯酰胺，
-和任選地至少
〇一種不飽和的陽離子乙烯單體，其優(yōu)選地選自下組，該組包括二烷基氨基煥基 (甲基)丙烯酰胺、二烯丙基胺、甲基二烯丙基胺單體以及它們的季銨或酸鹽。特別可提及二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(APTAC)和/或甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(MAPTAC )，
〇和/或非離子單體，其優(yōu)選地選自下組，該組包括N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯酮和/或乙酸乙烯酯，
〇和/或酸性或酸酐陰離子單體，其選自下組，該組包括(甲烯)丙烯酸、丙烯酰胺基甲基丙基磺酸、衣康酸、馬來酸酐、馬來酸、甲基烯丙基磺酸乙烯基磺酸以及其鹽。
重要的是要注意，與這些單體組合，還可能使用包含一個疏水基的水不溶性單體， 如丙烯酸系、烯丙基系或乙烯基系單體。在它們的使用過程中，這些單體以極小的量使用， 是低于10mol%，優(yōu)選地地低于5mol%，或甚至低于1%，并且它們優(yōu)選地選自下組，該組包括丙烯酰胺的衍生物，如N-烷基丙烯酰胺，例如N-叔丁基丙烯酰胺、辛基丙烯酰胺以及 N, N- 二烷基丙烯酰胺，如N，N- 二己基丙烯酰胺等；丙烯酸的性物，如丙烯酸烷酯和甲基丙稀酸燒酷等。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選的特征，該基礎(chǔ)共聚物可以是支化的。
支化可以優(yōu)選地在該“基礎(chǔ)”共聚物聚合期間(或任選地之后)、在多官能團(tuán)支化劑和任選的轉(zhuǎn)移劑的存在下進(jìn)行。支化劑的非限制性清單如下亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)、 乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙烯酰胺、氰基甲基丙烯酸酯、乙烯基氧基乙基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、三烯丙基胺、甲醛、乙二醛、縮水甘油醚型化合物(如乙二醇二縮水甘油醚)，或環(huán)氧化物，或本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的允許交聯(lián)的任何其他方式。
實際上，該支化劑有利地以按活性物質(zhì)的重量計百萬分之五到五萬(5到50000)、 優(yōu)選地5到10000、有里利5到5000的比例引入。有利的是，該支化劑是亞甲基雙丙烯酰胺 (MBA)0
用作霍夫曼降解反應(yīng)的基礎(chǔ)的共聚物不要求開發(fā)特別的聚合工藝。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的并且可行的主要聚合技術(shù)是沉淀聚合、乳液聚合(水性的或反相的)(后面接著進(jìn)行或不接著進(jìn)行蒸餾和/或噴霧干燥步驟)、以及懸浮液聚合或溶液聚合，這兩種技術(shù)是優(yōu)選的。
這一基礎(chǔ)物質(zhì)的特征在于它的分子量有利地高于5000且無任可最大限制，對實施中的明顯限制來說，唯一的限制因素是聚合物溶液的粘度，它隨(共)聚合物物濃度和它的分子量而變化。
還可能在霍夫曼降解反應(yīng)之前或期間，向該基礎(chǔ)共聚物溶液中添加許多添加劑， 這些添加劑能夠與降解期間所產(chǎn)生的聚合物異氰酸酯官能團(tuán)反應(yīng)。總體而言，這些是帶有親核性化學(xué)官能團(tuán)如羥基、胺官能團(tuán)等的分子。舉例來說，所討論的添加劑因此可以屬于以下族群醇類、多元醇類(例如淀粉)、聚胺類、聚乙烯亞胺類等。
霍夫曼反應(yīng)要求酰胺官能團(tuán)轉(zhuǎn)化為胺官能團(tuán)，涉及2個主要因子(用摩爾比表示)
- α =(堿金屬和或堿土金屬次氯酸鹽/ (甲基)丙烯酰胺)
- β =(堿金屬和/或堿土金屬氫氧化物/堿金屬和/或堿土金屬次氯酸鹽)
使用濃度為按重量計5%到40%、優(yōu)選地在10%與25%之間的先前所述的“基礎(chǔ)”共聚物溶液，確定總(甲基)丙烯酰胺官能團(tuán)的摩爾量。然后選擇所希望的α降解水平(對應(yīng)于所希望的胺官能度)，它被用來確定堿金屬和或堿土金屬次鹵化物的干量，然后確定β系數(shù)，β系數(shù)用來確定堿金屬和/或堿土金屬氫氧化物的干量。
然后使用α和β比率來制備堿金屬和/或堿土金屬次囪化物和氫氧化物的溶液。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選使用的這些試劑是次氯酸鈉(爪維爾水)和苛性鈉(氫氧化鈉)。
實際上，該霍夫曼降解產(chǎn)物是通過堿土金屬氫氧化物與堿土金屬次鹵化物的反應(yīng)獲得的，氫氧化物/次鹵化物的摩爾比是在2與6之間，優(yōu)選地在2與5之間。
根據(jù)另一個特征，該霍夫曼降解產(chǎn)物是以按重量計高于4%、優(yōu)選地高于7%、有利地高于8%的濃度產(chǎn)生的，且有利地具有的粘度是高于30cps (在9%的濃度下、在25°C下， 布魯克菲爾德LVl,60rpm)、優(yōu)選地高于40cps。
有利的是，引入懸浮液中的主要助留劑的量是在每噸干漿100克與800克活性聚合物(g/t)之間。引入的主要助留劑的量優(yōu)選地在200g/t與500g/t之間。
根據(jù)本發(fā)明的主要助留劑的注入或引入是在任選的剪切步驟之前、根據(jù)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員的實踐在不同程度的稀紙漿中、并且通常在稀紙料中進(jìn)行的。換句放說，主要助留劑有利地注注入濃度不超過2%的稀紙料中。
B.第二助留劑
極根據(jù)本發(fā)明，第二助留劑是選自所有類類型水溶性或水可溶脹的、陰離子電荷密度高于O. lmeq/g的有機(jī)聚合物。這些聚合物的固有粘度是高于3dl/g。
實際上，所使用的聚合物由以下各項組成
a.至少一種陰離子單體，其具有一個羚基官能團(tuán)(例如丙烯酸甲基丙烯酸以及其鹽等)，或具有一個磺酸官能團(tuán)(例如2_丙烯酰胺基-2-甲基丙煥磺酸(AMPS)、乙烯基磺酸、甲基烯丙基磺酸以及其鹽等)，或具有多個膦酸官能團(tuán)(例如乙烯基膦酸)，
任選地與以下各項進(jìn)行組合
b. 一種或多和非離子單體，是選自例如以下清單丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N, N 二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基卩比咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺、N-乙烯基甲酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、烯丙醇，
c. 一種或多種陽離子單體，特別地并且以非限制性方式選自下組，該組包括季銨 化或成鹽的丙烯酸二甲氨基乙酯(ADAME)和/或季銨化或成鹽的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯 (MADAME)、二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(APTAC)和/或 甲基丙烯酰胺基丙基三基氯化銨(MAPTAC)，
d. 一種或多種包含一個疏水基的疏水性單體，如丙烯酸系、烯丙基系或乙烯基系 單體。它們優(yōu)選地選自下組，該組包括丙烯酰胺衍生物，如N-烷基丙烯酰胺，例如N-叔丁 基丙烯酰胺、辛基丙烯酰胺，以及N，N-二烷基丙烯酰胺，如N，N-二己基丙烯酰胺等；丙烯酸 衍生物，如丙烯酸烷酯和甲基丙烯酸烷酯，
e. 一種或多種支化/交聯(lián)劑，其優(yōu)選地選自下組，該組包括亞甲基雙丙烯酰胺 (MBA)、乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙烯酰胺、氰基甲基丙烯酸酯、乙 烯基氧基乙基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯、三烯丙基胺、甲醛、乙二醛、縮水甘油醚型化合物 (如乙二醇二縮水甘油醚)，或環(huán)氧化物，
f. 一種或多種轉(zhuǎn)移劑，例如異丙醇、次磷酸鈉、巰基乙醇。
根據(jù)本發(fā)明，所使用的水溶性聚合物不需要開發(fā)一種特別的聚合工藝。它們可 以通過本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的所有聚合技術(shù)(溶液聚合、懸浮液聚合、凝膠聚合、沉 淀聚合、乳液聚合(水性的或反相的)、微乳液聚合(后面接著進(jìn)行或不接著進(jìn)行噴霧于燥步 驟)、懸浮聚合、膠束聚合(后面接著進(jìn)行或不接著進(jìn)行沉淀步驟))獲得。
取決于單體和不同聚合添加劑的選擇，聚合物可能具有線性、支化、交聯(lián)的結(jié)構(gòu)或 可能是梳形聚合物或星形聚合物。
該第二助留劑最優(yōu)選地以按每噸干漿的活性聚合重量計50g/t到800g/t、優(yōu)選地 80g/t到500g/t、并且更優(yōu)選地100g/t到350g/t的比例引入懸浮液中。
C.第三助留劑
這些助劑優(yōu)選地包括但不限于單獨或呈混合物形式的以下各者二氧化硅衍生 物，例如二氧化硅顆粒，包括源自鋰蒙脫石、蒙皂石、蒙脫石、綠脫石、皂石、鋅蒙脫石、海泡 石組(hormites)、凹凸棒石以及海泡石的膨潤土，鋁硅酸鹽或硼硅酸鹽衍生物、沸石、高嶺 石、或膠態(tài)二氧化硅(改性或未改性的)。
這類第三助劑優(yōu)選地緊靠流漿箱的上游，以按每噸干漿的活性物質(zhì)干重計300g/t 到3000g/t、優(yōu)選地800g/t到2000g/t的比例引入。
第三助留劑還還可以選自水溶性或水可溶脹的有機(jī)聚合物，該有機(jī)聚合物的陰離 子電荷密度高于O. lmeq/g，有利的是具有的固有粘度IV高于3dl/g，所述聚合物不同于用 作第二助留劑的聚合物。根據(jù)這一假定，第三助留劑的劑量在與第二助留劑相同的范圍內(nèi) 選擇的，也就是說，以按每噸干衆(zhòng)的活性聚合物重量計50g/t到800g/t、優(yōu)選地80g/t到 500g/t、并且更優(yōu)選地100g/t到350g/t的比例。
在一個有利的實施方案中，在主要助留劑的添加之前，向纖維懸浮液中添加凝結(jié) 劑。
如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，使用這類產(chǎn)品用來中和有害的并且影響陽 離子助留劑性能的陰離子膠體，其劑量(活性物質(zhì))為0. 01kg/t到10kg/t并且優(yōu)選地在 0. 03kg/t與3kg/t之間。特別地并且作為實例，可提及選自下組的凝結(jié)劑，該組包括無機(jī) 凝結(jié)劑，如多氯化鋁(PAC)、硫酸鋁、多氯硫酸鋁等；或有機(jī)疑結(jié)劑，包括基于二烯丙基二甲基氯化銨(DADMAC)的聚合物、通過使表氯醇上的伯胺或仲胺縮合所產(chǎn)生的季聚胺，或雙氰發(fā)類型的樹脂。這些疑結(jié)劑可單獨地或以混合物形式使用、并且優(yōu)選地添加到稠紙料中。
應(yīng)注意到，第二和第三助留劑的添加可以按任何引入順序、以混合物形式或不以非混合物形式進(jìn)行。
以下實例展示本發(fā)明但不限制本發(fā)明的范圍。
實M
本發(fā)明的截留體系提供良好的性能，特別是在總截留、填料截留、濾水和白水澄清方面，并且不破壞其成形。
用于評估總截留和填料截留的試驗程序
使用布里特廣口瓶(Britt Jar)在IOOOrpm的攪拌速度下獲得不同的結(jié)果。
使用以下順序來添加加不同的助留劑
T=Os :攪拌 500ml 的 O. 5% 紙漿
T=IOs :添加主要助留劑
T=20s :任選地添加第三助留劑
T=25s :添加第二助留劑
T=30s :回收 IOOml 白水
由以下公式計算對應(yīng)于總截留的第一次通過截留百分比(％FPR)·
%FPR= (Chb-Cww)ZCi^IOO
由以下公式計算第一次通過灰分截留百分比(％FPAR)
%FPAR= (Ahb-AJ /Ahb* 100
其中
-Chb:流漿箱稠度
-Cwff:白水稠度
-Ahb :流漿箱灰分稠度
-Awff:白水灰分稠度
用于評估濾水作用和白水澄清作用的試驗程序
使用靜態(tài)紙張形成器攪拌紙漿，在IOOOrpm的攪拌速度下獲得不同的結(jié)果。
使用以下順序來添加不同的助留劑
T=Os :攪拌 IOOOml 的 O. 3% 紙漿
T=IOs :添加主要助留劑
T=20s :任選地添加第三助留劑
T=25s :添加第二助留劑
T=30s :攪拌結(jié)束，并且回收這能紙漿。
然后使用加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度(CSF)裝置根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)TAPPI T2270M-94來測量由該截留和濾水體系處理過的紙漿的濾水作用。
為評估水的澄清，然后回收對應(yīng)的白水，并且使用哈希(Hach) 2100N裝置測量混濁度(NTU)。
對于％ FPR、%FPAR以及CSF所獲得的最高值對應(yīng)于最佳性能。另一方面，最低混濁度(NTU)對應(yīng)于水澄清作用的增加。
用于評估成形的試驗程序
使用靜態(tài)紙張形成用先前經(jīng)不同的所選截留體系處理過或未處理過的紙漿來制造紙張，并且然后壓制這一紙張并且干燥。
干燥之后，我們目視評估紙張的均一性以在一系列已知的試驗中確定它的對比成形指數(shù)。
成形指數(shù)的等級定義如下
1:優(yōu)秀，均勻，
2:良好，均一，
3:中等，混濁，
4:差，綿狀，
5:極差，不均勻。
產(chǎn)品的說明:
權(quán)利要求
1.用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙張和/或板的方法，根據(jù)該方法，在所述紙張和/或板成形之前，對應(yīng)地在一個或多個注入點向纖維懸浮液中添加至少兩種助留劑 -一種主要助留劑，對應(yīng)于陽離子電荷密度高于2meq/g的一種(共))聚合物，是通過在水溶液中在一種堿土和/或堿金屬氫氧化物和一種堿土和/或堿金屬次鹵化物的存在下、基于包含至少一種非離子單體的基礎(chǔ)(共)聚合物的霍夫曼降解反應(yīng)獲得的，該至少一種非離子單體是選自下組，該組包括丙烯酰胺(和或甲基丙烯酰胺)、N, N 二甲基丙烯酰胺， -一種第二助留劑，對應(yīng)于陰離子電荷密度高于O. lmeq/g的一種水溶性或水可溶脹的聚合物， 其特征在于 -該主要助留劑是以100g/t到800g/t干漿的比例引入該纖維懸浮液中的， -該第二助留劑是以50g/t到800g/t干漿的比例引入該纖維懸浮液中的并且具有的固有粘度IV是高于3dl/g。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其其特征于該主要助留劑提以200g/t到500g/t干漿的比例引入該纖維懸浮液中的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該第二助留劑是以80g/t到500g/t、優(yōu)選地在100g/t與350g/t干漿之間的比例引入該纖維懸浮液中的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該主要助留劑的分于量是低于I百萬g/mol，有利地低于 500，000g/mol。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該主要助留劑的陽離子電荷密度是高于4meq/g0
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該主要助留劑是弓I入濃度不超過2%的稀紙料中。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該第二助留劑由以下各項組成 a.至少一種陰離子單體，其具有一個羧基官能團(tuán)或具有一個磺酸官能團(tuán)或具有多個膦酸官能團(tuán)， 任選地與以下各項進(jìn)行組合 b.一種或多種非離子單體，該非離子單體是選自下組，該組包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰酰胺、N，N甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基乙酰胺N-乙烯基甲酰胺、乙酸乙烯酯、丙烯酸酯、烯丙醇， c.一種或多種陽離子單體，該陽離子單體是選自下組，該組包括季銨化或成鹽的丙烯酸二甲氨基乙酯(ADAME)和/或季銨化或成鹽的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(MADAME)、二甲基二烯丙基氯化銨(DADMAC)、丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(APTAC)和/或甲基丙烯酰胺基丙基三甲基氯化銨(MAPTAC )， d.一種或多種疏水性單體，該疏水性單體是選自下組，該組包括N-叔丁基丙烯酰胺、辛基丙烯酰胺、N, N- 二己基丙烯酰胺、丙烯酸烷酯和甲基丙烯酸烷酯
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于一種第三助留劑被添加到該纖維懸浮液中，該第三助留劑是選自下組，該組包括源自鋰蒙脫石、蒙皂石、蒙脫石、綠脫石、皂石、鋅蒙脫石、海泡石組、凹凸棒石以及海泡石的膨潤土，鋁硅酸鹽或硼硅酸鹽衍生物、沸石、高嶺石、或膠態(tài)二氧化硅，為改性或未改性的。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于該第三助留劑是以按每噸干漿的活性物質(zhì)的重量計300g/t到3000g/t、優(yōu)選地800g/t到2000g/t的比例引入的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于一種第三助留劑被添加到該纖維懸浮液中，該第三助留劑是選自陰離子電荷密度高于O. lmeq/g、有利地具有的固有粘度IV高于3dl/g的水溶性或水可溶脹的有機(jī)聚合物，所述聚合物不同于該第二助留劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于該第三助留劑是以按每噸干漿的活性聚合物的重量計50g/t到800g/t、有利地80g/t到500g/t、并且優(yōu)選地100g/t到350g/t的比例引入的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該主要助留劑和該第二助留劑的引入在必要時由一個剪切步驟隔開。
全文摘要
用于制造具有改進(jìn)的截留和濾水特性的紙張和/或板的方法，根據(jù)這方法，在所述紙張和/或板成形之前，對應(yīng)地向纖維懸浮液中添加至少兩種助留劑一種主要助留劑，對應(yīng)于陽離子電荷密度高于2meq/g的一種(共)聚合物，是通過霍夫曼降解反應(yīng)獲得的；一種第二助留劑，對應(yīng)于陰離子電荷密度高于0.1meq/g的一種水溶性或水可溶脹的聚合物；其特征在于該主要助留劑是以100g/t到800g/t干漿的比例引入該纖維懸浮液中的，該第二助留劑是以50g/t到800g/t干漿的比例引入該纖維懸浮液中的并且其固有粘度IV是高于3dl/g。
文檔編號D21H21/10GK103003491SQ201180035561
公開日2013年3月27日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月2日
發(fā)明者加蒂安·福徹, 雷內(nèi)·亨德 申請人:S.P.C.M.公司