專利名稱：操作造紙工藝的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及操作造紙工藝的方法，該造紙工藝產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)
(papersheet)，且或者沒有減少離開壓榨部的固體量，或者增大了離開壓 榨部的固體(solids )。
背景
既要改進(jìn)離開壓榨部的脫水性能，又要改進(jìn)紙頁(yè)性能是造紙中設(shè)法解 決的兩個(gè)問(wèn)題。這兩個(gè)問(wèn)題帶來(lái)的挑戰(zhàn)是改進(jìn)壓榨部時(shí)的脫水，從而導(dǎo)致 離開壓榨部的固體含量增大，隨之而來(lái)的是犧牲了紙頁(yè)性能，且相反的情 況也是真實(shí)存在的。已經(jīng)采用各種方法來(lái)設(shè)法解決這些問(wèn)題。
使紙頁(yè)脫水的主要驅(qū)動(dòng)力是在壓榨部，尤其是在壓榨輥隙(pressnip) 處向紙頁(yè)施加機(jī)械壓力。更具體地說(shuō)，.靠諸如壓榨輥的合成網(wǎng)套(press fabrics)的一個(gè)或多個(gè)多孔介質(zhì)結(jié)構(gòu)支撐在壓榨輥隙內(nèi)的紙頁(yè)在壓榨部的 壓榨輥隙處遭受機(jī)械壓力。
在20世紀(jì)70年代，施加的壓力與輥隙停留時(shí)間之間的關(guān)系由Beck of Appleton Mills和Busker of Beloit表示為沖量(impulse ),沖量是兩個(gè)分量 P (壓力)xt (時(shí)間)的乘積。增大沖量通常改進(jìn)了壓榨過(guò)程中的脫水且可 以通過(guò)增加壓榨輥隙的長(zhǎng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。
對(duì)延長(zhǎng)施加到紙頁(yè)的壓力作用的時(shí)間的此種見解可以首先應(yīng)用于被 認(rèn)為是受流動(dòng)控制的紙等級(jí)。具有延長(zhǎng)長(zhǎng)度的壓榨輥隙的第一主壓榨是大 直徑輥(LDR),接著在1981年是第一靴型壓榨(shoe press)。 LDR和靴 型壓榨都使輥隙停留時(shí)間顯著增大，在此輥隙停留時(shí)間內(nèi)，施加的壓力能 夠發(fā)揮使紙頁(yè)脫水的功效。與可以利用的最標(biāo)準(zhǔn)的輥型壓榨(roll presses )相比，不但避免壓碎，而且還增大了紙頁(yè)固體(sheet solid )。
然而，存在對(duì)施加在壓榨輥隙處的壓力產(chǎn)生速率的實(shí)際限制，這是因 為壓力產(chǎn)生速率太高將會(huì)導(dǎo)致紙頁(yè)破損、紙頁(yè)破裂(壓碎)或紙頁(yè)起斑紋 (sheet marking )。
采用了提高脫水的其他技術(shù)。例如，經(jīng)由蒸汽房向壓榨部施加熱也已 經(jīng)改善了從壓榨部機(jī)械脫水。施加熱升高了水的溫度并降低了其粘度，因 而更容易從紙頁(yè)機(jī)械脫水。具體地說(shuō)，并非商業(yè)化的進(jìn)一步的進(jìn)展涉及在 壓榨輥隙內(nèi)直接施加熱以產(chǎn)生排出蒸汽前緣(displacement steam front), 這不僅降低了水的粘度，而且當(dāng)蒸汽前緣通過(guò)紙頁(yè)時(shí)，其會(huì)物理上排出另 外的紙頁(yè)水。干度改進(jìn)高達(dá)10個(gè)百分點(diǎn)會(huì)引起紙頁(yè)性能的另外的改進(jìn)。 對(duì)實(shí)際情況的考慮使這種工藝排除在商業(yè)化之外。
現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)教導(dǎo)了用于排出流體的其他裝置。氣動(dòng)壓力機(jī)已經(jīng)用 于迫使空氣通過(guò)紙頁(yè)以從紙頁(yè)排出"自由水"。對(duì)于諸如泡沫的其他流體， 同樣的情況是真實(shí)存在的。
在壓榨部使紙頁(yè)脫水的化學(xué)方法還不是那么成功。例如，在成形部^吏 用的大多數(shù)化學(xué)助濾劑并未顯示出在壓榨部起作用。
此外，在中試中試圖^f吏用肥皂或含有季胺化合物的化合物已在提高壓 榨過(guò)程中的紙頁(yè)脫水和降低紙頁(yè)強(qiáng)度特性方面取得了有限的成功，這是因 為干擾了纖維素纖維的氬鍵合。
此外，已經(jīng)將不溶于水的溶劑引入到壓榨輥隙中來(lái)替代紙頁(yè)水。這些 溶劑增大了離開壓榨輥隙的紙頁(yè)固體，因?yàn)樗鼈兣懦隽思堩?yè)內(nèi)的自由水。 由于溶劑在干燥部更易于^皮蒸發(fā)，所以千燥部的干^i4率增加了。已授予 Penniman等人的美國(guó)專利第4,684,440號(hào)中討論了此技術(shù)，該專利在此以 引用方式并入。然而，雖然此機(jī)理看起來(lái)對(duì)某些輕量的紙等級(jí)(50gsm或 更低)起作用，但是環(huán)境和安全方面的考慮已經(jīng)阻止實(shí)施此技術(shù)。
紙頁(yè)性能和紙頁(yè)脫水都受到壓榨介質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響。更具體地說(shuō)，壓榨 介質(zhì)的平均流量孔徑(Mean Flow Pore) (MFP)尺度影響了紙頁(yè)性能。具 體地說(shuō)，較小的孔徑(表示"更細(xì)"的結(jié)構(gòu))賦予壓榨輥隙內(nèi)的紙頁(yè)更大的紙頁(yè)平滑度-期望的結(jié)果。對(duì)壓榨織物的MFP尺度存在實(shí)際的限制。MFP 尺度太小對(duì)紙頁(yè)脫水產(chǎn)生不利的影響，對(duì)被認(rèn)為是受流動(dòng)控制的較重的紙 重(basisweight)的紙頁(yè)脫水尤其如此，具體地說(shuō)，不利的影響是增大了 織物的流動(dòng)阻力以及增大了壓榨輥隙內(nèi)的紙頁(yè)的水力背壓。此外，由于水 壓增大，太小的孔徑可能會(huì)產(chǎn)生紙頁(yè)破裂、紙頁(yè)破損和紙頁(yè)起斑紋。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了 一種操作造紙工藝的方法，該造紙工藝包括具有至少一 個(gè)壓榨輥隙的壓榨部，該方法包括同時(shí)實(shí)施下面的步驟:.(a)提供用于所 述造紙工藝的壓榨介質(zhì)，所述壓榨介質(zhì)的MFP尺度比原先提供給所述造 紙工藝的壓榨介質(zhì)的MFP尺度低；(b)在所述造紙工藝的最后一個(gè)壓榨 輥隙之前，向所述造紙工藝中添加有效量的一種或多種壓榨紙頁(yè)脫水添加 劑(press sheet dewatering additives); (c) 4吏iS^v所述壓榨部的壓榨專昆P求的 紙頁(yè)的紙頁(yè)含水率在約2到約9之間；以及(d)在所述造紙工藝的一個(gè) 或多個(gè)壓榨輥隙處施用最佳的壓力產(chǎn)生速率，其中所述步驟a、 b、 c和d: 使得產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，而沒有減少離開壓榨部的紙固體(paper solid), 這將是單獨(dú)實(shí)施步驟a、 c和d或者彼此相組合來(lái)實(shí)施所期望的；或者使得 產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，且增大了離開壓榨部的所述紙頁(yè)的固體含量。
附圖筒述


圖1顯示了用在中試的造紙機(jī)上以研究壓榨條件和壓榨脫水化學(xué)品的 使用對(duì)脫水的影響的試驗(yàn)條件。
圖2顯示了在圖1中描述的中試的造紙機(jī)試驗(yàn)過(guò)程中所收集的紙頁(yè)固 體和紙重的數(shù)據(jù)。
圖3顯示了最終的紙頁(yè)固體隨輥型壓榨沖量(16、 24或40kPa's)、靴 型壓榨沖量(150或300 kPa.s )、配料游離度(250或400 ml CSF )、壓榨 介質(zhì)類型(A或B)以及Nalco 64114劑量(基于固體，0、 1、 2 kg/p屯) 的變化。圖4顯示了紙頁(yè)粗糙度隨輥型壓榨沖量(16、 24或40 kPa's )、靴型壓 榨沖量(150或300 kPa.s )、配料游離度(250或400 ml CSF )、壓榨介質(zhì) 類型(A或B)以及Nalco 64114劑量(基于固體，0、 1、 2 kg/噸)的變 化。
本發(fā)明的詳細(xì)描述 定義
"造紙工藝"意指從紙漿制造紙制品的方法，所述方法包括形成含水 纖維素的造紙配料、濾出所述配津+的水以形成紙頁(yè)、壓榨紙頁(yè)以去除另外 的水以及干燥所述紙頁(yè)。可以按本領(lǐng)域技術(shù)人員通常已知的任何常規(guī)方法 來(lái)實(shí)施形成造紙配料、濾水、壓榨和干燥的步驟。
"壓榨脫水，，指在壓榨機(jī)(press)和其配套部件的機(jī)械載荷下從紙頁(yè)脫 水，且可以被規(guī)定為發(fā)生在壓榨部的總的脫水或任何單獨(dú)的壓榨操作(壓 榨輥隙)處的總的脫水。
"壓榨紙頁(yè)脫水添加劑，，是在造紙工藝的壓榨部之前和/或壓榨部處添 加到造紙工藝中以有助于紙頁(yè)脫水的化學(xué)品。
"MFP"指壓榨介質(zhì)的平均流量孔徑。平均流量孔徑是由使用水作為流 體且樣品被壓縮到通常用于壓榨輥隙的最高壓力時(shí)的液體擠出式微孔測(cè) ^圣4義(liquid extrusion porometer)(諸長(zhǎng)口由紐約的Porous Materials, Inc. in Ithaca制造的)測(cè)量的壓榨介質(zhì)上的孔徑的累積分布的平均孔徑。
"DADMAC/AcAm"意指二烯丙基二甲基氯化銨/丙烯酰胺。
"OCC"意指瓦楞箱(corrugatedcontainer),還稱作紙板。
"CSF，，意指加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度。
"LDR"意指大直徑的輥。
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案
壓榨介質(zhì)的MFP值是用于改進(jìn)脫水性能和/或紙頁(yè)性能的重要參數(shù)。具體地說(shuō)，要求保護(hù)的本發(fā)明的方法要求提供一種用于所述造紙工藝的 壓榨介質(zhì)，該壓榨介質(zhì)的MFP尺度比原先提供給所述造紙工藝的壓榨介 質(zhì)的MFP尺度低。
原先提供給造紙工藝的壓榨介質(zhì)指過(guò)去提供給用于造紙工藝的具體 壓榨輥隙的壓榨介質(zhì)，這包括在實(shí)施所要求保護(hù)的本發(fā)明的方法之前使用 的壓榨介質(zhì)。例如，每一個(gè)壓榨部具有它們自己的壓榨介質(zhì)，此壓榨介質(zhì) 通常用于產(chǎn)生具有某種紙頁(yè)性能和固體含量的紙頁(yè)。
實(shí)際上，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員之一將會(huì)用其MFP比原先提供給造紙 工藝的MFP低的壓榨介質(zhì)來(lái)替代使用在造紙工藝中的壓榨介質(zhì)。具有較 低MFP的壓榨介質(zhì)最終將必須用具有相同MFP尺度的壓榨介質(zhì)或用比原 先使用在造紙工藝中的壓榨介質(zhì)的MFP值低的壓榨介質(zhì)替代。
本領(lǐng)域已知降低MFP值將會(huì)產(chǎn)生紙頁(yè)性能的改進(jìn)。降低MFP值還會(huì) 增大壓榨輥隙處的水壓梯度，這是因?yàn)榫哂休^小MFP的壓榨介質(zhì)具有較 大的抗流動(dòng)性。壓榨輥隙處的水壓太高可以造成紙頁(yè)破裂或壓碎，但是如 果沒有足夠的驅(qū)動(dòng)力來(lái)去除紙頁(yè)水，那么水壓太低可能對(duì)脫水產(chǎn)生不利的 影響。尤其對(duì)紙重較重的紙頁(yè)，即被稱為"受流動(dòng)控制"的紙頁(yè)來(lái)說(shuō)，情況 確實(shí)如此。
已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)組合4吏用壓榨介質(zhì)，壓榨輥隙內(nèi)的水壓可以被升高到發(fā) 生有利的脫水的位置，由于添加壓榨脫7JC化學(xué)品時(shí)的壓榨輥隙處的水壓水 平，所以這通常將導(dǎo)致紙頁(yè)壓碎。具體地說(shuō)，壓榨介質(zhì)的抗流動(dòng)性增大到 通常造成紙頁(yè)壓碎的最大值之上。
在一個(gè)實(shí)施方案中，'進(jìn)入壓榨部的壓榨介質(zhì)的MFP值具有比原先提 供給造紙工藝的壓榨介質(zhì)低至少25 %的MFP尺度。
MFP值的目標(biāo)范圍對(duì)不同的紙等級(jí)將是不同的。
在一個(gè)實(shí)施方案中，制造高級(jí)紙使用具有約15微米到約30微米的 MFP的壓榨介質(zhì)。
在另 一個(gè)實(shí)施方案中，制造薄紙使用具有約5微米到約15微米的MFP 的壓榨介質(zhì)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造紙板使用具有約25微米到約50微米的 MFP的壓榨介質(zhì)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造新聞紙使用具有約15微米到約30微米的 MFP的壓榨介質(zhì)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，制造紙漿使用具有約30微米到約70微米的 MFP的壓榨介質(zhì)。
進(jìn)入壓榨部的紙頁(yè)含水率(sheet moisture ratio)也是使紙頁(yè)脫水的其 中一個(gè)重要的M，這是因?yàn)槠溆绊懴到y(tǒng)的水壓。目前最佳的操作產(chǎn)生了 離開壓榨部的具有約0.8含水率(g H20/g固體)(對(duì)125 gsm紙頁(yè)來(lái)說(shuō)， 這將等于100 gsm的水)的紙頁(yè)，而大多數(shù)商用機(jī)械在1到1.3的范圍。 通常，進(jìn)入壓榨部的紙頁(yè)含水率的范圍在約3.0到4.0。如杲壓榨輥隙處的 紙頁(yè)含水率小于2.0，那么產(chǎn)生的水壓通常將不足以高到使添加到造紙工 藝中的壓榨紙頁(yè)脫水添加劑帶來(lái)脫水益處。
在一個(gè)實(shí)施方案中，進(jìn)入壓榨部的紙頁(yè)含水率是約2到約4。在大多 數(shù)造紙操作中，此范圍是優(yōu)選的范圍。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將知道如何測(cè)量造紙工藝中的紙頁(yè)含水率。可 以通過(guò)測(cè)量紙頁(yè)中的水量對(duì)紙頁(yè)中的干纖維的量的比來(lái)計(jì)算紙頁(yè)含水率。 例如，可以通過(guò)^Mdt紙工藝中定時(shí)取_樣并以重量分析法確定含水量來(lái)進(jìn)行 確定。
壓榨輥隙處施加機(jī)械壓力是用于改進(jìn)造紙工藝中的脫水的另一個(gè)重 要的參數(shù)。由于增大了施加到紙頁(yè)的機(jī)械壓力的速率使紙頁(yè)脫水程度最大 且隨之而來(lái)的是，在一個(gè)或多個(gè)壓榨輥隙處，只存在最大值的水壓會(huì)受到 自身的限制，因?yàn)槭┘訅毫Φ乃俾侍髮⒃斐杉堩?yè)破裂。為了防止這種不 利的影響，可以將輸送并支持紙頁(yè)通過(guò)壓榨輥隙并提供空隙以接納從濕紙 頁(yè)壓榨出的水的壓榨介質(zhì)改成具有較大的MFP尺度。然而，此步驟通常 證明對(duì)紙頁(yè)性能造成不利的影響、造紙商通常不期望的結(jié)杲。然而，可以 產(chǎn)生紙頁(yè)性能的改進(jìn)、更均勻的紙頁(yè)，而不會(huì)減少離開壓搾部的紙固體， 這將是單獨(dú)實(shí)施步驟a、 c和d或彼此組合來(lái)實(shí)施時(shí)所期望的，或者可以同時(shí)發(fā)生離開壓榨部的紙頁(yè)固體含量的增大；控制壓榨輥隙內(nèi)壓力產(chǎn)生速 率；使用具有合適MFP尺度的壓榨介質(zhì)；使進(jìn)入壓榨輥隙的紙頁(yè)含水率 在足夠的水平；以及在最后一個(gè)壓榨輥隙之前，向系統(tǒng)中添加某種壓榨紙 頁(yè)脫水添加劑。
在一個(gè)實(shí)施方案中，壓榨輥隙處最佳的壓力產(chǎn)生速率是至少1500 MPa/秒。在速率小于1500 MPa/秒時(shí)，不可能產(chǎn)生足夠的紙頁(yè)水壓來(lái)用于 將是有效的系統(tǒng)。施加到紙頁(yè)的壓力產(chǎn)生速率隨著正^皮制造的紙的類型而 變化。例如，4000MPa/秒的速率通常用于薄紙。
直接測(cè)量壓榨輥隙內(nèi)的施加壓力的速率不是標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程。然而，壓榨 理論領(lǐng)域的技術(shù)人員將知道如何估計(jì)施加壓力的速率。使用模擬壓力曲 線，諸如可以使用Albany International's proprietaiy Nip ProfileTM軟件獲得 的壓力曲線，人們可以從壓力曲線的最陡峭區(qū)域的切線斜率計(jì)算出估計(jì)的 施加壓力的速率。此速率由每單位時(shí)間的壓力或應(yīng)力(MPa/秒)的單位表 示?？蛇x擇地，如果可以直接測(cè)量動(dòng)態(tài)壓力曲線，那么可以以類似方式從 所測(cè)量的曲線推導(dǎo)出施加壓力的速率。
在最后一個(gè)壓榨輥隙之前，向造紙工藝中添加一種或多種壓榨紙頁(yè)脫 水添加劑也是改進(jìn)脫水性能和/或紙頁(yè)性能的重要參數(shù)。例如，如果減小壓 榨介質(zhì)的MFP尺度，且增大施加的壓力產(chǎn)生速率，那么在造紙工藝中極 有可能發(fā)生紙頁(yè)壓碎。使用壓榨脫水添加劑可以避免這種情況。
在壓榨部的最后一個(gè)輥隙之前，將壓榨紙頁(yè)脫水添加劑施用到造紙工 藝可以發(fā)生在不同的位置。例如，在形成紙頁(yè)之前，可以將壓榨紙頁(yè)脫水 添加劑施用到漿料中或者在成形部，可以將壓榨紙頁(yè)脫水添加劑施用到紙 頁(yè)中?？梢酝ㄟ^(guò)噴桿將壓榨紙頁(yè)脫水添加劑施用到成形部。
壓榨紙頁(yè)脫水添加劑可以包括含有醛的聚合物；含有伯胺和仲胺的 聚合物；以及含有硼酸的聚合物。
可以將含有醛的聚合物應(yīng)用于造紙工藝。含有醛的聚合物指的是包含 游離醛基或可轉(zhuǎn)化成游離醛的潛在受保護(hù)的醛基的聚合物。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含有醛的聚合物包含一種或多種含有氨基或酰氨基(amido group)的醛官能化的聚合物，其中至少約15摩爾百分?jǐn)?shù)的氨 基或跣氨基通過(guò)與 一種或多種醛反應(yīng)而被官能化，且其中醛官能化的聚合 物具有至少約100，000g/摩爾的重均分子量。美國(guó)專利申請(qǐng)第2005/0161181 號(hào)中討論了此聚合物的制備，該專利在此以引用方式并入。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，含有醛的聚合物是乙醛酸化的 DADMAC/AcAm共聚物。美國(guó)專利申請(qǐng)第2005/0161181號(hào)中討論了此聚 合物的制備。三個(gè)產(chǎn)品，Nalco 64114、 Nalco 64170和Nalco 64110是乙醛 酸化的聚合物的示例且都可以從Nalco Company, 1601 W. Diehl Road， Naperville, IL, 60563-1198獲得。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，含有酪的聚合物是受保護(hù)的乙醛酸化的 DADMAC/AcAm共聚物。這些聚合物的示例描述在美國(guó)專利第4,605,718 號(hào)和第5,490,904號(hào)中且在此以引用方式并入。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，壓榨紙頁(yè)脫水添加劑是包含醛或受保護(hù)的醛多 糖的聚合物。這種聚合物描述在美國(guó)專利第4,675,394號(hào)中或描述在J.Pulp Pap.Sci., 1991， 17(6)， J206-J216中，可從National Starch以Co-bond 1000購(gòu) 得的陽(yáng)離子型醛淀粉；描述在Ind.Eng.Chem.Res., 2002, 41， 5366-5371中， 右旋糖苷二乙基乙縮醛；TEMPO ( 2，2,6，6 -四曱基-1 -哌啶酮 (piperdinyloxy))氧化的淀粉、纖維素或樹膠，且在此以引用方式并入。
可以將含有伯胺和^又胺的聚合物應(yīng)用于造紙工藝。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含有胺的多糖是殼聚糖(聚[P- (1,4) -2-氨 基-2 -脫氧-D -吡喃型葡萄糖]),正如描述在Nordic Pulp Pap.Res丄， 1991，《3), 99-109中的，該文獻(xiàn)在此以引用方式并入，或者含有胺的多糖 是諸如被衍生化成包含支鏈的3 -氨基-2 -羥丙基的淀粉或樹膠的多糖， 正如描述在美國(guó)專利第6,455,661號(hào)中的，該專利在此以引用方式并入。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，含有胺的合成聚合物選自由以下物質(zhì)組成的 組聚乙烯亞胺、環(huán)氧氯丙烷/氨縮聚物、二氯化乙烯/氨縮聚物、聚乙烯 胺聚合物或含有乙烯胺的聚合物、聚烯丙胺聚合物或含有烯丙胺的聚合 物；以及樹枝狀聚合物，如描述在美國(guó)專利第6,468,396號(hào)中的樹枝狀聚合物，該專利在此以引用方式并入。
含有硼酸的聚合物也可以被添加到造紙工藝中。
在一個(gè)實(shí)施方案中，含有硼酸的聚合物選自由以下物質(zhì)組成的組水 解的聚曱酰胺和用4-羧基苯基硼酸^f汙生的聚乙烯胺。這些聚合物以及其 他含有硼酸的聚合物描述在WO 2006/010268中且此出版物在此以引用方 式并入。
添加到造紙工藝中的化學(xué)品壓榨脫水添加劑的量取決于造紙工藝的 類型。
在一個(gè)實(shí)施例中，以約O.l kg/T到約15 kg/T的量添加壓榨紙頁(yè)脫水 化學(xué)添加劑。在又一個(gè)實(shí)施方案中，以約0.25 kg/T到約5 kg/T的量添加 壓榨紙頁(yè)脫水添加劑。
本發(fā)明的方法學(xué)可以適用于許多不同種類的造紙工藝。在一個(gè)實(shí)施方 案中，造紙工藝選自由以下工藝組成的組用于制造高級(jí)紙的造紙工藝； 用于制造薄紙的造紙工藝；用于制造紙板的造紙工藝；用于制造新聞紙的 造紙工藝；以及用于制造漿板(pulp sheet)的造紙工藝。
下面的實(shí)施例并不意味著是限制。 實(shí)施例
在瑞典的Karlstad的Packaging Greenhouse,在中試的造紙機(jī)上進(jìn)行了 壓榨部試驗(yàn)。試驗(yàn)的目的是確定壓榨介質(zhì)結(jié)構(gòu)、壓榨構(gòu)型、漿料游離度、 壓榨機(jī)械載荷和Nalco 64114 (可從Nalco Company, Naperville， IL USA購(gòu) 得的乙醛酸化的DADMAC/AcAm聚合物)劑量對(duì)離開壓榨部的紙頁(yè)干度 的影響。該試驗(yàn)是5因子的全因子設(shè)計(jì)。其中四個(gè)因子具有兩水平，而第 五個(gè)因子，即化學(xué)添加劑劑量具有三水平。因子和水平是
1. 壓榨構(gòu)型(只有孰型壓榨，或輥型壓榨接著是執(zhí)型壓榨)。
2. 壓榨載荷(低水平-輥型壓榨時(shí)是120 kN/m;靴型壓榨時(shí)是750 kN/m;或高水平-輥型壓榨時(shí)是200 kN/m和靱型壓榨時(shí)是1500 kN/m)。3. 壓榨介質(zhì)設(shè)計(jì)(A: MFP尺度-30^m， B: MFP尺度-15拜)。
4. 游離度(低=250 ml CSF或高=400 ml CSF )。
5. Nalco64114劑量(基于固體，0、 1、 2kg/叱)。
試驗(yàn)設(shè)計(jì)由60次試驗(yàn)組成。這包括每天連續(xù)進(jìn)行的三次平行測(cè)定實(shí) 驗(yàn)。確定了輥型壓榨不能夠完全卸載到要求單獨(dú)使用靴型壓榨的條件。這 改變了設(shè)計(jì)，因?yàn)橹挥醒バ蛪赫?shí)際上在輥型壓榨機(jī)上使用80kN/m的線 荷載(lineload)來(lái)運(yùn)行。呈其最終形式的主要設(shè)計(jì)總結(jié)在圖1的表中。在 每一天內(nèi)，隨機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。輥型壓榨和靱型壓榨的壓力用kPa.s表示的壓 榨沖量來(lái)表示。這是除以機(jī)器速度(m/s)的實(shí)際施加的壓榨載荷(kN/m)。
在試驗(yàn)過(guò)程中，保持因子恒定，所述因子包括配料組成、機(jī)器速度、 紙重和壓榨介質(zhì)的飽和度。配料是通過(guò)再漿化瑞典掛面紙板廠制造的成形 的原始掛面紙板的輥而獲得的模擬的OCC。機(jī)器速度固定在300 m/min, 目標(biāo)紙重是150 g/m2，以及通過(guò)調(diào)整吸水箱(Uhle box)的真空使壓榨介 質(zhì)保持飽和。飽和意味著進(jìn)入壓榨介質(zhì)的含水量是使壓榨介質(zhì)在加載的壓 榨輥隙處完全飽和。此飽和條件是使脫水最大化所要求的。
在多個(gè)位置處進(jìn)行紙頁(yè)的定時(shí)取樣正好在伏輥之前(預(yù)伏輥)、在伏 輥之后和輥型壓榨之前(伏輥后)、在輥型壓榨之后和靴型壓榨之前(輥 型后)以及在靴型壓榨之后(執(zhí)型后-最終的紙頁(yè)固體)。通過(guò)在105°C 的爐內(nèi)干燥一整夜，以重量分析法來(lái)確定每個(gè)樣品的紙頁(yè)固體。紙頁(yè)固 體測(cè)量結(jié)果總結(jié)在圖2的表中。列出的每個(gè)紙頁(yè)固體值是兩次測(cè)量的平 均值。
發(fā)現(xiàn)壓榨紙頁(yè)脫水添加劑使最終的紙頁(yè)固體少量增加，但是此少量對(duì) 大多數(shù)壓榨條件來(lái)說(shuō)也是明顯的量。然而，當(dāng)輥型壓榨沖量是低的(16 kPa's)，而靴型壓榨沖量是高的(300kPa.s)時(shí)，當(dāng)使用壓榨介質(zhì)B和任 一個(gè)配料游離度水平時(shí)，化學(xué)品壓榨紙頁(yè)脫水添加劑使紙頁(yè)固體增大了 驚人的5% -6%。與壓榨紙頁(yè)脫水添加劑的影響小的其他壓榨條件相比， 此影響描述在圖3中。壓搾紙頁(yè)脫水添加劑影響大的壓榨條件存在于當(dāng) 進(jìn)入孰型壓榨機(jī)(具有壓榨介質(zhì)B的低輥型壓榨的壓力)的紙頁(yè)中的水量最大時(shí)，以及用具有提供高的脫7j^氐抗性的壓榨介質(zhì)B時(shí)靴型壓榨的
壓力高。
根據(jù)TAPPI試驗(yàn)法T 555 om - 99,使用Parker Print Surf (PPS )設(shè)備 來(lái)測(cè)量紙頁(yè)的粗糙度。此:J支術(shù)將金屬環(huán)壓在紙頁(yè)的表面上并測(cè)量紙頁(yè)的 表面與環(huán)之間的恒壓的氣流。此氣流用于計(jì)算粗糙度系數(shù)(roughness value)(拜)。使用軟橡膠襯背和lMPa的夾持壓力，在每一張紙頁(yè)的每 一個(gè)面上的IO個(gè)位置進(jìn)行試驗(yàn)。紙頁(yè)頂部和底部的平均粗糙度系數(shù)繪制 在圖4中。通常來(lái)說(shuō)，紙頁(yè)的頂部和底部具有相同的粗糙度。使用具有
紙頁(yè)平滑。
又、、 、 、 、
與使用具有較高M(jìn)FP尺度的壓榨介質(zhì)的同等條件相比,使用低的輥型 壓榨的壓力、高的靴型壓榨的壓力和Nalco 64114允許通過(guò)使用具有較小 MFP尺度的壓榨介質(zhì)來(lái)制造更平滑的紙頁(yè)，而不會(huì)損失壓榨部的紙頁(yè)脫 水。
權(quán)利要求
1.一種操作造紙工藝的方法，所述造紙工藝包括具有至少一個(gè)壓榨輥隙的壓榨部，所述方法包括同時(shí)實(shí)施下面的步驟(a)提供用于所述造紙工藝的壓榨介質(zhì)，所述壓榨介質(zhì)的MFP尺度比原先提供給所述造紙工藝的壓榨介質(zhì)的MFP尺度低；(b)在所述造紙工藝的最后一個(gè)壓榨輥隙之前，向所述造紙工藝中添加有效量的一種或多種壓榨紙頁(yè)脫水添加劑；(c)使進(jìn)入所述壓榨部的壓榨輥隙的紙頁(yè)的紙頁(yè)含水率在約2到約9之間；以及(d)在所述造紙工藝的一個(gè)或多個(gè)壓榨輥隙處施用最佳的壓力產(chǎn)生速率，其中所述步驟a、b、c和d使得產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，而沒有減少離開所述壓榨部的紙固體，這將是單獨(dú)實(shí)施a、c和d或者彼此相組合來(lái)實(shí)施所期望的；或者使得產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，且增大了離開所述壓榨部的所述紙頁(yè)的固體含量。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述造紙工藝選自由以下工藝組成 的組用于制造高級(jí)紙的造紙工藝；用于制造薄紙的造紙工藝；用于制造 紙板的造紙工藝；用于制造新聞紙的造紙工藝；以及用于制造漿板的造紙工藝。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述紙頁(yè)含水率在約2到約4。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述最佳的壓力產(chǎn)生速率是至少 1500 MPa/秒。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在形成所述紙頁(yè)之前，將所述化學(xué) 品壓榨脫水添加劑添加到造紙漿料中或者在造紙工藝的成形部，將所述 化學(xué)品壓榨脫水添加劑添加到所述紙頁(yè)中。
6. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中以約0.1 kg/T到約15 kg/T的量添 加所述化學(xué)品壓榨脫水添加劑。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中以約0.25 kg/T到約5 kg/T的量添 加所述化學(xué)品壓榨脫水添加劑。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓榨紙頁(yè)脫水添加劑是乙醛酸 化的DADMAC/AcAm共聚物。
9. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中用于高級(jí)紙的所述造紙工藝使用具 有約15微米到約30微米的MFP的壓榨介質(zhì)。
10. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中用于薄紙的所述造紙工藝使用具 有約5微米到約15微米的MFP的壓榨介質(zhì)。
11. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中用于紙板的所述造紙工藝使用具 有約25微米到約50微米的MFP的壓榨介質(zhì)。
12. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中用于新聞紙的所iiit紙工藝使用 具有約15微米到約30微米的MFP的壓榨介質(zhì)。
13. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中用于漿板的所述造紙工藝使用具 有約30微米到約70微米的MFP的壓榨介質(zhì)。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓榨介質(zhì)的所述MFP尺度具 有比原先提供給所述造紙工藝的所述壓榨介質(zhì)低至少25 %的MFP尺度。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述壓榨紙頁(yè)脫水添加劑是含有 醛的聚合物，所述含有醛的聚合物包含一種或多種含有氨基或酰氨基的醛 官能化的聚合物，其中至少約15摩爾百分?jǐn)?shù)的氬基或酰氨基通過(guò)與一種 或多種醛反應(yīng)而被官能化，且其中所述醛官能化的聚合物具有至少約 100,000 g/摩爾的重均分子量。
全文摘要
公開了一種操作造紙工藝的方法，該造紙工藝包括具有至少一個(gè)壓榨輥隙的壓榨部，該方法包括同時(shí)實(shí)施下面的步驟(a)提供用于所述造紙工藝的壓榨介質(zhì)，所述壓榨介質(zhì)的MFP尺度比原先提供給所述造紙工藝的壓榨介質(zhì)的MFP尺度低；(b)在所述造紙工藝的最后一個(gè)壓榨輥隙之前，向所述造紙工藝中添加有效量的一種或多種壓榨紙頁(yè)脫水添加劑；(c)使進(jìn)入所述壓榨部的壓榨輥隙的紙頁(yè)的紙頁(yè)含水率在約2到約9之間；以及(d)在所述造紙工藝的一個(gè)或多個(gè)壓榨輥隙處施用最佳的壓力產(chǎn)生速率，其中所述步驟a、b、c和d使得產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，而沒有減少離開壓榨部的紙固體，這將是單獨(dú)實(shí)施a、c和d或者彼此相組合來(lái)實(shí)施所期望的；或者使得產(chǎn)生更均勻的紙頁(yè)，且增大了離開壓榨部的所述紙頁(yè)的固體含量。
文檔編號(hào)F26B13/10GK101517342SQ200780034256
公開日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
發(fā)明者大衛(wèi)·I·韋恩斯坦, 瑪麗·M·托尼, 約翰·M·哈威斯, 羅斯·T·格雷, 詹姆士·L·托馬斯, 邁克爾·R·圣約翰 申請(qǐng)人:納爾科公司;阿爾巴尼國(guó)際公司