改进造纸中的留着和滤水制造技术

本发明专利技术公开了改进造纸工艺中的留着和滤水的方法。该方法提供了将缔合聚合物、聚电解质及任选的含硅材料加入造纸浆料中。另外公开了包括缔合聚合物和聚电解质及任选还包括纤维素纤维的组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用絮凝体系由纤维素原料来制造纸和纸板的方法。技术背景留着和滤水是造纸的重要方面。已知在纸和纸板的生产中特定材料可以 提供改善的留着和/或滤水性能。纤维素纤维纸页、尤其是纸和纸板的制造包括如下步骤1)制备还可含有无机矿物增充剂或颜料的纤维素纤维的含水浆料；2)将该浆料沉积在移动 的造纸网或织物上；和3)通过滤水而由纸浆的固体组分形成纸页。在前述步骤之后，将纸页压搾并干燥以进一步除去水。通常在纸页形成 步骤以前将有机和无机化学品加入浆料中以使造纸方法更低廉、更快速和域 在最终的纸成品中获得特殊性能。纸工业持续努力以改进纸的质量、提高生产力并降低制造成本。在纤维 浆料到达造纸网或织物之前通常将化学品加入其中以改进滤7jC/脱水和固体保 留；这些化学品称为助留剂和/或助滤剂。纤维浆料在造纸网或织物上的滤水或脱水通常是实现更快的造纸机速度 的限制步骤。改进的脱水还可在压榨和干燥部分中获得更为干燥的纸页，导 致能耗降低。另外，由于这在造纸方法中是决定很多纸页最终性能的步骤， 助留剂和/或助滤剂可以影响最终纸页的性能。关于固体，在滤水并形成纸幅的湍流方法的过程中，造纸助留剂用于增 加微细配料固体在幅中的留着。没有微细固体的充分的留着，则它们或者流失到工厂废水中或者在回流的白水循环中累积至高的水平，潜在地造成沉淀 堆积。另外，不充分的留着由于意欲吸附在纤维上的添加剂的损失而增加了造纸成本。添加剂可以为纸提供不透明性、强度、施胶(sizing)或其它所需性 能。传统上带有阳离子电荷或阴离子电荷的高分子量(MW)水溶性聚合物被 用作助留剂和助滤剂。无机微粒的近期发展显示其在结合高MW水溶性聚合 物而用作助留剂和助滤剂时具有比常规高MW水溶性聚合物更好的留着和滤 水效率。US专利4,294,885和4,388,150教导了淀粉聚合物与胶体二氧化硅的 用途。US专利4,643,801和4,750,974教导了阳离子淀粉、胶体二氧化硅和阴 离子型聚合物的凝聚粘合剂的用途。US专利4,753,710教导了用髙MW阳离 子絮凝剂絮凝纸浆配料，对絮凝的配料诱导剪切，然后将斑脱土加入配料中。所用聚合物或共聚物的效率根据其组成的单体的类型、单体在聚合物母 体中的排列、所合成分子的分子量和制备方法而变化。近来已经发现在特定条件下制备的水溶性共聚物显示出独特的物理性 质。这些聚合物在没有化学交联剂下制备。另外，该共聚物在特定应用(包 括造纸应用如助留和助滤剂)中提供了意想不到的活性。所述显示独特性质 的阴离子型共聚物公开于WO 03/050152 Al中，其全部内容在此引入作为参 考。显示出独特性质的阳离子和两性共聚物公开于US序列10/728,145中，其 全部内容在此引入作为参考。无机颗粒与丙烯酰胺线型共聚物的用途在本领域中是已知的。近期的专 利教导了这些无机颗粒与水溶性阴离子型聚合物(US 6,454,卯2)或特殊交联材 料(US 6,454，卯2、 US 6,524,439和US 6，616,806)的用途。然而，仍需要改进滤水和留着性能。
技术实现思路
一种改进造纸工艺中的留着和滤水的方法被公开。该方法提供将缔合聚 合物和合成聚电解质加入造纸浆料中。一种改进造纸工艺中的留着和滤水的方法被公开。该方法提供将缔合聚 合物和环状有机材料加入造纸浆料中。另外， 一种组合物被公开，其包括缔合聚合物、聚电解质及任选还包括 纤维素纤维。另外， 一种组合物被公开，其包括缔合聚合物、聚电解质、含硅材料及 任选还包括纤维素纤维。具体实施方式本专利技术提供一种协同组合，其包括在特定条件下制备的水溶性共聚物(下 文称为"缔合聚合物")和至少一种合成聚电解质。令人惊讶地发现该协同组合 获得优于其单个组分的留着和滤水性能。在一起使用组分的组合时发生协同 效应。意外地发现合成聚电解质与缔合聚合物例如WO 03/050152 Al或US 2004/0143039 Al所公开的共聚物结合使用导致增强的留着和滤水。本专利技术还提供一种组合物，其包括缔合聚合物和至少一种聚电解质。 本专利技术还提供一种组合物，其包括缔合聚合物、合成聚电解质和含硅材料。本专利技术还提供一种组合物，其包括缔合聚合物、合成聚电解质及纤维素 纤维。本专利技术还提供一种组合物，其包括缔合聚合物、合成聚电解质、含硅材 料及纤维素纤维。在纸和纸板的制造中使用多组分体系提供了通过利用对该工艺和/或产品 具有不同影响的材料而使性能得以增强的机会。而且，所述组合可以提供由 单独组分不可得到的性能。在本专利技术的多组分体系中发生协同效应。还观察到将缔合聚合物用作助留和助滤剂对造纸体系中的其它助剂的性 能具有影响。改进的留着和域滤水可以具有直接和间接的影响。直接的影响 是指助留和助滤剂作用以保留添加剂。间接影响是指助留和助滤剂留着填料 和细料(fines)的功效，添加剂通过物理方法或化学方法而吸附在所述填料和细 料上。因此，通过增加留着在纸页中的填料或细料的量，伴随着留着的添加 剂的量得以增加。术语填料是指加入到纤维素纸浆中以提供特定性能或者成 为部分纤维素纤维更低成本的替代物的颗粒材料，其通常为无机性质。它们 较小的0.2-10微米级的尺寸、低的长径比和化学性质导致其不被吸附在大纤 维上但它们太小而不会积留在纸页的纤维网络中。术语"细料"是指小的纤维素纤维或小纤维，通常其长度小于0.2mm和域能够穿过200网筛。随助留和助滤剂的使用水平的增加，留着在纸页中的添加剂的量增加。 这或者可以使性能增强而使纸页具有提高的性能，或者可以允许造纸商降低 加入体系中的添加剂的量而使产品的成本得以降低。此外，这些材料在用于 造纸体系中的再循环水或白水中的量得以降低。所述材料(在某些条件下可以 看作不想要的污染物)的水平的下降可以提供更有效的造纸工艺或者降低用于 控制不希望材料的水平而添加的清除剂或其它材料的需要。如这里所用，术语添加剂是指加入纸浆中以向纸提供特殊性能和/或改进 造纸工艺效率的材料。这些材料包括但并不限于上浆剂、湿强度树脂、干强 度树脂、淀粉和淀粉衍生物、染料、污染物控制剂、消泡剂和生物杀灭剂。可用于本专利技术的缔合聚合物可以描述如下包含下式的水溶性共聚物组合物 (I)其中B为由一种或多种烯键式不饱和非离子单体的聚合而形成的非离子 型聚合物链段；F为由一种或多种烯键式不饱和阴离子和/或阳离子单体的聚 合而形成的阴离子型聚合物链段、阳离子型聚合物链段或阴离子和阳离子型 聚合物链段的组合；B:F的摩尔X比例为95:5-5:95;并且该水溶性共聚物经由 油包水乳状液聚合技术制备，该技术使用了至少一种由至少一种二嵌段或三 嵌段聚合表面活性剂组成的乳化表面活性剂，其中所述至少一种二嵌段或三 嵌段的表面活性剂对单体的比例为至少约3:100，并且其中所述油包水乳液聚 合技术包括如下步骤(a)制备单体的水溶液，(b)使该水溶液与含有表面活 性剂或表面活性剂混合物的烃液体接触以形成反相乳液，(c)使乳液中的单体 在约2至小于7的pH下通过自由基聚合而聚合。所述缔合聚合物可以为阴离子型共聚物。所述阴离子型共聚物的特征在 于其0.0025-0.025重量％的共聚物在0.01M NaCl中所测定的Huggins常数(k') 大于0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改进造纸工艺中的留着和滤水的方法，其中所述改进包括将缔合聚合物和至少一种合成聚电解质加入造纸浆料中，其中所述缔合聚合物包括下式：［－Ｂ－ｃｏ－Ｆ－］（Ⅰ）其中Ｂ为包括一种或多种烯键式不饱和非离子单体的非离子型聚合物链段；Ｆ为包括至少一种烯键式不饱和阴离子或烯键式不饱和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二嵌段或三嵌段聚合表面活性剂的至少乳化表面活性剂提供的缔合性能，其中所述至少一种二嵌段或三嵌段的表面活性剂对单体的量至少为约３∶１００，其中所述至少一种合成聚电解质选自阳离子单体含量为２０摩尔％或更多的阳离子型共聚物、阴离子单体含量为２０摩尔％或更少的阴离子型共聚物、聚胺、聚二烯丙基二甲基氯化铵、聚酰胺基胺－环氧氯丙烷树脂或改性聚乙烯亚胺。

【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：JC哈林顿，RA格尔曼，FJ苏特曼，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]