包括无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂和聚氧化乙烯的造纸配料制造技术

本发明专利技术提供了包括酚醛树脂／聚氧化乙烯留着体系结合无溶剂阳离子聚合物助留剂的造纸配料，该助留剂能提高纸张中的留着率和滤水。助留剂可与酚醛树脂一起加入或与其在不同的加入点分别加入到配料中。还可用助留剂预处理加入到配料中的填料。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及造纸。更具体地说，本专利技术涉及包括无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂和聚氧化乙烯(PEO)的造纸配料，以提高配料中的留着率和/或滤水。
技术介绍
在纸的制造过程中，任选地包含填料和阳离子淀粉以及其它造纸化学品的纤维素纤维的水悬浮液在造纸网或布上铺展，从中除去水以形成纤维网或纸板。这种水悬浮液或浆液被称为“造纸配料”。配料的除水或脱水以及纸张中细小纤维、填料和其它造纸化学品的留着率对有效的回收产出比和造纸成本及纸质量非常重要。众所周知，在纸和纸板生产过程中，尤其在包含溶解的有机污染物的机械纸浆造成某些有害影响的新闻纸应用中，为改善留着率和滤水，使用酚醛树脂和聚氧化乙烯的组合物作为絮凝剂。在这种体系中，通常在最后剪切点如冲浆泵之前首先将酚醛树脂加入到配料中，其次加入PEO，通常在造纸机的流浆箱附近加入，以便使剪切最小。已知在造纸过程中通过清洗、混合和泵送阶段中的一个或多个阶段提供剪切，并且剪切将由高分子量聚合物形成的絮凝物破裂成微絮凝物，它们例如借助阳离子淀粉能进一步聚集。已提出酚醛树脂/PEO双组分留着体系的机理，包括首先吸附酚醛树脂到纤维和细小纤维上，然后附着PEO到树脂的酚式羟基上，形成用于保留细小纤维并还促进滤水的高分子量聚合网络。这种双组分留着体系的例子公开在例如美国专利4070236和5472570中。酚醛树脂/PEO双组分体系具有与水路循环中大多数溶解的胶状污染物无关的优点，因为它通过氢键合机理起作用。相反，也常用作助留剂的阳离子聚丙烯酰胺受机械纸浆中发现的溶解的胶状污染物的负面影响。另外，酚醛树脂/PEO双组分体系还具有优于阳离子聚酰胺的几个其它优点，包括对最终纸张组织的更有利效果和更好的树脂障碍控制，这涉及到其在纸张中固定有机污染物的能力而不是使它们沉积在工厂织物和机器上，从而导致最终的停工。然而，尽管有上述优点，但酚醛树脂/PEO留着和滤水体系仍未在制造各等级纸张如高度填充特种机械纸、高级纸张(其中来自软木材的机械纸浆未形成配料的大部分)和薄包装纸的工厂中被采纳。在这些领域中，阳离子聚丙烯酰胺是主要的处理物。酚醛树脂/PEO体系在上述领域未能成功的主要原因是，与许多新闻纸应用中使用的软木材机械纸浆相比，由于这些配料中缺少有机污染物而性能降低。这些污染物提供网络结构的一部分，这种留着体系利用该网络结构起作用，这些污染物在其它配料如硫酸盐纸浆和循环脱墨纸浆中的缺乏导致其它留着体系占优势，尤其是阳离子聚丙烯酰胺。另外已发现，来自某些漂白和脱墨操作的纸浆中的残余硅酸盐有时对聚氧化乙烯有负面影响，导致留着率或滤水损失(参考Rahman和Tay Tappi Proceedings，1986 Papermakers Conference，第189-198页)因此需要改进的基于酚醛树脂/PEO的留着体系，其能消除上述缺点并提高留着率和滤水，尤其是在配料如硫化物纸浆和循环脱墨纸浆中。专利技术目的和概述本专利技术的一个目的是提供基于酚醛树脂/PEO留着体系的具有提高的留着率和滤水的造纸配料。本专利技术的另一个目的是提供低成本地提高造纸配料留着率和滤水同时又保持良好纸张质量的方法。还一个目的是提供基于酚醛树脂/PEO留着体系的造纸配料，该配料适合生产高度填充的特种机械纸、高级纸张和薄包装纸。其它目的和优点将在本专利技术的以下描述中变得显而易见。本申请人惊奇地发现，当与聚氧化乙烯(PEO)结合使用时，由无溶剂阳离子聚合物组成的以无油的水溶性聚合物分散体形式存在的助留剂与酚醛树脂如苯酚甲醛树脂结合能提供提高的留着率和滤水以及其它优点，如成本降低。当无溶剂阳离子聚合物助留剂和酚醛树脂加入到配料中时，它们形成一种结构，当向配料中加入聚氧化乙烯时，该结构与聚氧化乙烯发生显著提高的反应。留着率即纤维留着率、填料留着率和COD留着率(天然树脂和其它有机污染物)和滤水被提高到这样的程度，使得当使用这种体系时，上述高级纸张、循环包装级别纸和其它类型纸的生产变成可行领域。另外，得到提高的填料和细小纤维留着率，超过单独使用PEO和酚醛树脂组合或单独使用无溶剂阳离子聚合物可得到的留着率。适合于本专利技术目的的无溶剂阳离子聚合物助留剂的特征在于它们不包含任何油相的事实。它们为阳离子聚合物的液体水溶性无溶剂分散体，典型的电荷密度在25mol％和75mol％之间，固体含量在2％和70％之间，在水中1％时的粘度在2000和20000mPa·s之间。这种聚合物分散体的合成描述在例如美国专利5480934中，其中还指出它们可用作造纸中的助留剂，作为土壤改良剂或作为分散剂。但是，在该专利中没有建议它们可用作酚醛树脂/PEO体系的组分，并产生上述优点。无溶剂阳离子聚合物助留剂和酚醛树脂可分别在两个不同的加入点或一起在相同的加入点进入配料，即它们可依次或同时使用，它们的组合比单独使用任何一种组分都能更有利地与PEO反应。可在PEO加入之前或之后将无溶剂阳离子聚合物助留剂和酚醛树脂加入到配料中。无溶剂阳离子聚合物都适合于本专利技术的目的，而与用于制备它们的单体的数量、类型或浓度无关，并且它们可为液体或干燥至粉末的形式。这类聚合物的例子为Degussa以商品名Praestaret K-325和Praestaret K-350以及Praestol E-125和Praestol E-150出售的那些。因此，本专利技术提供了造纸配料，其包括无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂和聚氧化乙烯的组合，作为留着体系用于留着纸张中的细小纤维、填料和其它造纸化学品。在优选应用中，以干纤维的重量计，无溶剂阳离子助留剂的量为0.05kg/t至10kg/t；在所供应的材料中，按每吨干纤维计，酚醛树脂的量为0.05kg实际树脂/吨至10kg实际树脂/吨；以干纤维的重量计，聚氧化乙烯的量为5g/t至500g/t，“吨”为公吨。无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂的优选比率为200∶1至1∶200，酚醛树脂与PEO的优选比率为100∶1至1∶100，无溶剂阳离子聚合物助留剂与PEO的优选比率为1；2000至2000∶1。本专利技术还包括通过向配料中加入有效量的无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂和聚氧化乙烯的组合来提高造纸配料中留着率和滤水的方法。有效量将取决于被脱水的纸浆类型和使用的其它添加剂。其可在确定给定配料的适宜量之前通过反复试验容易地确定。优选的量为上面已指出的那些。在本专利技术的另一实施方案中，发现当在PEO加入后和最后剪切点后，在最后加入无溶剂阳离子聚合物助留剂时，可获得纸张滤水和纸机速度的进一步提高。在本专利技术的又一实施方案中，在将填料加入到浆料前，用无溶剂阳离子聚合物助留剂预处理填料。这种预处理为预絮凝方法，它导致填料在整个浆料内的更好分散、更好的细小纤维/填料留着率和更好的不透光性能。在最后剪切点前将预处理填料计量加入到浆料中，优选在流浆箱附近计量加入PEO，这样就能捕获填料粒子以及表观网络结构中的其它细小纤维和纤维。总之，本专利技术利用酚醛树脂和无溶剂阳离子聚合助留剂之间的协同作用增强与聚氧化乙烯的性能，并允许在更宽的应用范围内使用聚氧化乙烯和酚醛树脂，以及改善已有的新闻纸应用。此外，如果在计量加入到浆料和与聚氧化乙烯反应前使无溶剂阳离子聚合物助留剂与填料预混合，则协同的酚醛树脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种造纸配料，包括无溶剂阳离子聚合物助留剂与酚醛树脂和聚氧化乙烯的组合作为留着纸张中细小纤维、填料和其它造纸化学品的留着体系。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：马可波尔韦拉里，约瑟夫武，大卫阿斯顿，
申请(专利权)人：加拿大凯米罗化学品公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]