[发明专利]聚合物在制造纸或纸板的过程中用于控制沉积物形成的用途

说明书

本发明涉及包含两性聚丙烯酰胺的水溶性聚合物产物的用途，所述两性聚丙烯酰胺在pH 7下具有中性或阳离子净电荷，重均分子量为2,500,000‑18,000,000g/mol，总离子性为4‑28mol％。聚合物产物用于控制在纸或纸板制造中由疏水性物质引起的沉积物形成，其中纤维纸幅由纤维的水性悬浮液形成。本发明还涉及一种在纸或纸板的制造中控制由疏水性物质引起的沉积物形成的方法，其中纤维纸幅由纤维的水性悬浮液形成，且本发明还涉及生产纸或纸板的方法。

本发明涉及聚合物产物在纸或纸板制造中用于控制沉积物形成的用途，改进的使用两性水溶性聚合物产物控制沉积物形成的纸或纸板制造方法，以及所得纸或纸板产品。

使用高速机器的现代造纸工艺对干扰物非常敏感。限制高速造纸机生产率的一个重要因素是沉积物的形成。所形成的沉积物可能导致纸幅断裂，因此作为预防措施，定期清洗和清洁受影响最大的表面，例如烘缸、压延机、网和毛毡，这会导致停机和生产损失。所形成的沉积物还可降低纸幅质量，使得纸幅发生断裂，和/或产生孔和黑斑，甚至达到使得生产出的纸张不适合预期的最终用途并且必须被拒绝的程度。即使低水平的沉积物也可导致所生产的纸张的质量下降，这导致最终产品的质量下降或所生产的纸张在进一步加工中出现问题。例如，纸幅中的沉积物可能在打印期间导致纸幅突然断裂，并且污染打印机。

在造纸中，沉积物是由任何能够沉积在工艺表面上的材料引起的。通常沉积物是由疏水性物质引起的，包括所谓的胶粘物(stickies)和树脂(pitch)。

在纸和纸板的制造中，使用廉价的纤维源，例如废旧瓦楞纸箱(OCC)和其他再循环纸和纸板等级在过去的几十年中一直在增加。使用再循环纤维材料作为原料是纸和纸板制造中疏水性物质(所谓的胶粘物)的主要来源。虽然在再循环纤维原料的制浆过程中除去了一些或甚至大部分的这些疏水性物质，但仍有大量的疏水性物质被带到纸或纸板制造过程中。通常，疏水性物质在制浆阶段从再循环原料中释放出来，并在后续阶段，例如筛分、离心清洁、浮选、洗涤或增稠过滤物处理中用溶气浮选去除。疏水性物质也可能来自造纸机碎料，特别是来自涂层碎料。

疏水性物质的另一个来源是纤维本身，特别是源自硫酸盐法制浆、全机械法制浆、热机械法或半机械法制浆。来自硫酸盐法和机械法制浆的纤维是天然疏水物，所谓的树脂的主要来源，其包括木材提取物、甾醇、脂肪酸、树脂酸、脂肪类酯，其盐或游离形式。

虽然胶粘物和树脂本质上都是疏水性的，但它们在造纸过程中表现不同。例如，升高的温度使树脂更不发粘并且更分散，而胶粘物在高温下变得更粘，因此更可能沉积在工艺表面上。此外，疏水性物质的不同尺寸部分可以表现不同。所谓的大胶粘物具有很高的沉积物形成倾向，但它们是机械可移除的，例如，通过筛分或离心清洁。粒径小于约150μm的胶粘物被称为微胶粘物，并且它们还是聚集、沉积、纸幅断裂和污垢累积的潜在来源，尤其是在例如pH、温度、电导率、电荷等发生突然变化的工艺点。微胶粘物不易从纸浆中机械除去。脱墨时的浮选或洗涤阶段可以去除一些微胶粘物，但是该过程针对油墨去除进行了优化，这降低了它们去除微胶粘物的效率。在增稠阶段去除微胶粘物也不是有效的，因为它们通常追附纤维和细料，并且没有分离成可以用溶气浮选处理的滤液。

用于纸和纸板制造的纸浆通常还含有疏水性溶解物质和胶体物质。这些物质倾向于留在工艺用水中，但它们可能聚集成较大的疏水性颗粒，这些颗粒能够形成沉积物。

在脱墨或其他再循环纤维加工阶段未被除去并且没有被筛网捕获的疏水性物质进入造纸机或纸板机并在工艺用水中循环。由于环保意识和法规的提高，造纸工艺越来越封闭，使用的淡水越来越少。这导致纤维悬浮液和工艺用水中的干扰物质(包括疏水性物质)的大量积累。

循环疏水物质可以通过向造纸过程中添加化学物质来控制，以便在疏水性颗粒周围建立亲水性材料的边界层，降低它们沉积的倾向，即使它们不那么发粘。通过表面活性剂和分散剂可以增强小的疏水性颗粒的胶体稳定性，这可以防止它们在表面上聚集和沉积。胶粘物，包括微胶粘物和大胶粘物，往往具有太大的颗粒尺寸而不能用表面活性剂来有效稳定。