造纸中改进的留着和滤水制造技术

公开了一种在造纸工艺中改进留着和滤水的方法。该方法提供了采用引发剂的多次不连续添加、由反相乳液聚合工艺制备的缔合聚合物的添加。此外，公开了采用引发剂的多次不连续添加、由反相乳液聚合工艺制备缔合聚合物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及采用絮凝体系、由纤维素原料来制造纸张和纸板的方法。
技术介绍
留着和滤水是造纸的重要方面。已知某些物质在纸和纸板的生产中可 提供改进的留着和/或滤水特性。纤维素纤维片材、特别是纸张和纸板的制造包括以下步骤l)制备也可以含有无机矿物填充剂或颜料的纤维素纤维含水浆料；2)将该浆料沉降 在移动的造纸网或织物上；和3)通过滤水由浆料的固体组分形成片材。在上述步骤之后，进行片材的挤压和干燥以进一步移除水分。在片材 形成的步骤之前，经常将有机的和无机的化学品添加到浆料中，以使得造 纸更经济、更快、和/或在最终的纸产品中获得特殊的性质。造纸工业一直在努力改进纸的质量、提高生产率以及降低生产成本。 经常在纤维素浆料到达造纸网或织物之前向其添加化学品以改进滤水/脱 水和固体留着；这些化学品称作助留剂和/或滤水剂。在实现更快的造纸机速率中，纤维素浆料在造纸网或织物上的滤水或 脱水常常是限制步骤。改进的脱水也可以在压机和干燥机部件中得到较干 的片材，从而降低能量消耗。此外，由于这是在造纸中决定片材的许多最 终性能的步骤，所以助留剂和减滤水剂可以影响最终纸片的性能属性。对固体而言，在滤水并形成纸幅的湍流法过程中，造纸助留剂用于增 加细小配料的固体在纸幅中的留着。在没有足够的细小固体留着下，它们 或是流失于工厂废水中，或是在纸浆白水回路循环中聚集至高的浓度，从 而可能引起沉积物堆积。另外，由于倾向吸附于纤维的添加剂的损失，不 充分的留着增加了造纸者的成本。添加剂可为纸提供不透明性、强度、施胶性(sizing)或其它需要的特性。带有或阳离子电荷或阴离子电荷的高分子量(MW)水溶性聚合物通常 被用作助留剂和滤水剂。所用聚合物或共聚物的效力根据由其组成的单体 的类型、单体在聚合物基体中的排列、合成分子的分子量、以及制备方法 的不同而变化。无机微粒的新近发展显示在其与高MW水溶性聚合物组合用作助留 剂和滤水剂时，与通常的高MW水溶性聚合物相比其具有更好的留着和 滤水性能。US 4,294,885和4,388,150教导了淀粉聚合物与胶态二氧化硅 的使用。US 4,643,801和4,750,974教导了阳离子淀粉、胶态二氧化硅和 阴离子聚合物的凝聚粘结剂的使用。US 4,753,710教导了用高MW阳离子 絮凝剂絮凝化纸浆配料、对絮凝的配料诱导剪切、以及然后向配料引入膨 润土。最近发现在某些条件下制备的水溶性共聚物显示出独特的物理特性。 这类聚合物是在没有化学交联剂的情况下制备的。此外，所述共聚物在包 括造纸应用的某些应用如助留剂和滤水剂中提供了出乎意料的活性。显示 独特特性的阴离子共聚物公开于WO 03/050152 Al，其全部内容通过引用 结合在此。显示独特特性的阳离子共聚物和两性共聚物公开于美国专利申 请公布2004/0143039 Al，其全部内容通过引用结合在此。无机粒子与丙烯酰胺线性共聚物的使用是本领域中已知的。新近的专 利教导了这类无机粒子与水溶性阴离子聚合物(US 6,454，902)或特殊交联 物质(US 6,454,902、 US 6,524,439和US 6，616，806)的使用。然而，这里仍 有改进留着和滤水性能的需要。
技术实现思路
公开了一种在造纸工艺中改进留着和滤水的方法。该方法提供了在纸 浆浆料中加入改进的缔合聚合物，其中所述聚合物的改进通过自由基引发 剂的不连续多次添加提供。此外，公开了制备改进的缔合聚合物的方法。此外，公开了包含改进的缔合聚合物和其它物质，并任选进一步包含 可用于在造纸工艺中提供改进的留着和滤水的纤维素纤维的组合物。具体实施例方式本专利技术提供了在某种条件下制备的改进的水溶性共聚物(这里称作 "缔合聚合物")。意外地发现在聚合工艺过程中采用一连串不连续添加引发剂得到了缔合聚合物(比如公开于WO 03/050152 Al或US 2004/ 0143039 Al的聚合物，其每一篇的全部内容通过引用结合在此)，其具有 改进的特性如增强的留着和滤水性能，超过了公开于WO 03/050152 Al 或US 2004/0143039的缔合聚合物。出于本专利技术的目的，"引发剂的不连续添加"指引发剂在开始聚合反 应的初始等分部分引发剂添加之后和在用来降低单体残余含量至商业容 许水平的耗料(burnout)等分部分引发剂的添加之前进行的那些添加。耗料 的等分部分是在反应完成超过约95%之后所添加的那些。本专利技术也提供了包含缔合聚合物和其它物质的新组合物。 本专利技术还提供了包含缔合聚合物、其它物质和纤维素纤维的新组合物。也观察到使用缔合聚合物作为助留剂和滤水剂时对造纸系统中的其 它添加剂的性能有影响。改进的留着和/或滤水可以具有直接和间接两种 影响。直接影响是指助留剂和滤水剂起留着添加剂的作用。间接影响指不 论是通过物理方法还是化学方法，助留剂和滤水剂留着填料和微细粉末到 所附添加剂上的效果。因此，通过增加所述片材中留着的填料或微细粉末 的量，其以伴随的方式增加了留着的添加剂的量。术语填料指添加到纤维素纸浆浆料中以提供某种属性或成为部分纤维素纤维低成本替代品的粒子物质，通常为天然无机物。它们在0.2 — 10微米级的相对小的尺寸、低 的长宽比和化学特性使其不会被吸附在粗纤维上，并且小得不足以在纸片 的纤维网络中被俘获。术语微细粉末(fines)指小的纤维素纤维或原纤维， 典型地长度小于0.2 mm和/或能够穿过200目的筛子。通过助留剂和滤水剂的使用，增加了所述片材中留着的添加剂的量， 添加剂的影响增加。这提供了性能的增强，使片材具有提高的性能属性， 或使造纸者能够减小添加到系统中的添加剂的量，降低了产品的成本。此 外，这些物质在造纸系统中所用的循环水或纸浆白水中的量得以减少。这 种在某些条件下被认为是不需要杂质的含量降低可提供更有效的造纸方 法，或减少为控制不需要物质的含量而添加的清除剂或其它物质的需要。上述所用的术语添加剂指为纸提供特殊属性和/或改进造纸方法的效 率而添加到纸浆中的材料。这类材料包括但不限于施胶剂、湿强度树脂、 干强度树脂、淀粉和淀粉衍生物、染料、杂质控制剂、防沫剂、以及生物 杀灭剂。如同本领域中惯用的，反相乳液的聚合采用几种类型的引发剂之一引 发。通常，添加引发剂和反应进行数小时，并经常伴以放热。这种单一引 入的引发剂引起反应，反应一直继续至所有自由基被消耗。在反应的停止 点，大部分单体(大于95%)己结合到聚合物中。然而，剩余单体可以基于 摩尔量几万ppm的含量存在。添加通常更多量的第二等分部分的引发剂 以聚合残存的剩余单体，其常称作耗料。该步骤产生较低分子量的物质。 可以添加额外的等分部分以降低单体含量到基于摩尔量数百ppm的含量， 这也被视为耗料。可选地方法包括在聚合过程中连续加入大部分引发剂，在起始反应器 进料的聚合之后第二次加入单体和引发剂的混合物，以及加入引发剂和特 殊聚合调节剂的混合物。本专利技术的方法不同于标准惯例之处在于，不连续等分部分的引发剂在反应初始时期的间歇式加入。出于本专利技术的目，将引发剂混合物在没有任 何其它物质的情况下添加到聚合混合物中。所述引发剂混合物是引发剂与 载体溶剂的混合物。没有另外的单体随引发剂加入，或在聚合被引发后就 没有添加另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在造纸工艺中改进留着和滤水的方法，其中所述改进包括将通过一次或多次不连续添加引发剂而制备的缔合聚合物加入造纸浆料中，其中相对于没有不连续的多次添加引发剂而制备的缔合聚合物而言，所述缔合聚合物提供至少２％的留着提高和至少５％的滤水时间的改进，其中所述缔合聚合物包含下式：－［Ｂ－ｃｏ－Ｆ］－（Ⅰ）其中Ｂ是包含一种或多种烯键式不饱和非离子单体的非离子聚合物链段；Ｆ是包含至少一种烯键式不饱和阴离子或阳离子单体的聚合物链段；Ｂ∶Ｆ的摩尔百分比为９９∶１－１∶９９，其中所述缔合聚合物具有由有效量的选自两嵌段或三嵌段聚合型表面活性剂的至少乳化表面活性剂所提供的缔合性能，并且其中所述至少一种两嵌段或三嵌段表面活性剂对单体的量是至少约３∶１００。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RA格尔曼，EAS多尔蒂，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]