用作纸张增强剂的组合物制造技术

本公开涉及用于增加纸制品的湿强度和/或干强度的方法和组合物。该方法包括向浆料悬浮液中添加包含至少一种分子量大于50万道尔顿的聚合物和降解剂的组合物，以及形成所述纸制品。

A composition used as a reinforcing agent for paper

The present disclosure relates to methods and compositions for increasing wet strength and / or dry strength of paper products. The method includes adding a composition comprising at least one polymer with more than 500 thousand Dalton molecular weight to the slurry suspension, and forming the paper product.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用作纸张增强剂的组合物
本公开涉及纸张生产，且更具体涉及适合用于增加纸制品的干燥和/或强度的组合物。背景造纸工业对增强纸制品的湿强度的另选方式持续感兴趣。诸如手提纸托用纸板（carrierpaperboard）、薄纸和毛巾纸之类的纸制品的持续商业重要性驱动对于改进的组合物和方法的探索，以增强纸制品的湿强度。聚酰胺型酰胺环氧氯丙烷(polyamidoamide-epichlorohydrin,PAE)树脂通常用作永久湿强剂，用于制备湿强纸张等级。通常，增湿强的毛巾纸等级要求高剂量水平的PAE树脂，以实现所需的湿抗张强度（wettensile）规格。可被吸附到纤维素纤维上的PAE树脂的量受到纤维的阴离子电荷密度的限制。如果不恰当处理，则未保留的湿强树脂将累积在白纸系统中，导致差的机器脱水，造纸网和毛毯堵塞，纸页断裂和破洞，以及增加的消泡剂使用。为了克服这些不想要的效果，通常通过施用诸如羧甲基纤维素(CMC)和/或阴离子合成树脂之类的阴离子化学品来平衡系统电荷。羧甲基纤维素(CMC)广泛用于增湿强的毛巾纸的制备。当以干燥形式（或者粉末或者颗粒）供应时，CMC是相当便宜的。这种形式在使用之前要求用于溶解的makedown系统。CMC倾向于生物生长。CMC的另一个缺点可以是降低纤维悬浮液的脱水。吸附于纤维表面的CMC和液相中的CMC均引起纤维悬浮液的解絮凝以及过滤阻力的增加。因此，CMC的使用可增加对于造纸机上的助留剂的需求。合成的干强度树脂通常基于丙烯酰胺和丙烯酸单体的聚合。可在宽的分子量和阴离子电荷范围内制造丙烯酰胺-丙烯酸共聚物。例如，这些聚合物可利用作为具有18~25%活性聚合物固体的溶液。溶液聚合物分子量范围受到限制，通常小于500,000道尔顿，因为体积粘度必需足够低，以允许产品可泵送。聚丙烯酰胺干粉产品典型具有1千万-1千5百万道尔顿范围内的分子量(MW)。它们具有成本效率，且容易被递送到遥远或海外的客户场所。它们广泛用于处理城市和工业废水。然而，聚丙烯酰胺干粉产品在纸张生产中的使用并非那么直接。干粉产品不能用作纸张干强剂，因为它们具有使纸页过度絮凝的负面影响，这归因于这些干燥聚合物所具有的极其高的分子量。用作纸张干强剂的聚丙烯酰胺产品典型具有300000~500000道尔顿范围内的分子量。将包含聚丙烯酰胺的常规干强剂作为水溶液来递送，所述水溶液可用非专用设备来进一步稀释。这些常规的干强剂或湿强剂溶液通常具有约20重量%的递送固体，且它们的目标分子量小于500000道尔顿，这归因于针对在造纸厂应用中泵送的体积粘度限制。目前卖给薄纸厂的功能促进剂和干强树脂的实例是阴离子聚丙烯酰胺产品溶液，其具有20重量%的固体。将这种干强树脂水溶液喷雾干燥，以针对偏爱以干燥形式递送的那些消费者制备合适的分散粉末。然而，喷雾干燥方法不具有成本效率，并显著增加制造成本。对以干粉形式提供功能促进剂以及干强剂和/或湿强剂存在着需求，可将所述干粉形式有效地制造、运输和再生成适合在造纸厂生产线上的浆料悬浮液中使用的可应用形式。概述在本公开中，当在造纸厂中就地将干粉聚合物产品溶解于水溶液中时，使用聚合物降解剂来将干燥聚合物的高分子量(MW)降低到适用于纸张干强度和/或湿强度应用的MW范围。本公开提供用于制备包含聚合物干粉的产品组合物的方法，所述聚合物干粉可用作纸张加工中的干强剂和/或湿强剂。实质上，通过将降解剂与高分子量聚合物共混来获得作为干粉产品的这种组合物或共混物。这种活性组合物在溶解于水溶液中时，内在发生反应。在溶液中，降解剂降低聚合物的分子量并降低包含所述聚合物的水溶液的粘度。与不使用降解剂所通常获得的预期的高粘性的水性共混物相反，现在仅仅获得适度粘性的溶液，结果允许例如泵送。本公开的第一方面是用于增强纸制品的干强度和/或湿强度的方法，其包括向浆料悬浮液中添加特定组合物，以及由浆料悬浮液的纤维形成纸制品，所述组合物包含至少一种分子量为至少50万道尔顿的聚合物和降解剂。第二方面是用于增加纸制品的湿强度和/或干强度的干燥预混的共混物形式的特定组合物，其包含干粉形式的分子量大于1百万道尔顿的聚丙烯酰胺；以及也呈干粉形式的降解剂。本公开胜过诸如常规的纸张干强聚合物或湿强聚合物、以及最普通的阴离子干强聚合物（羧甲基纤维素(CMC)）之类的常规材料溶液的优点在于根据本公开的组合物实现了所需的聚合物分子量，其造成通过改变共混物中的降解剂含量来满足特定的造纸机强度和滤水需求。常规的水性强度聚合物（aqueousstrengthpolymers）受到可泵送体积粘度的限制，因此不能提供较高的聚合物分子量范围。在示例性实施方案中，例如2重量%的干燥降解剂（有利地为亚硫酸亚铁）和例如98重量%的干燥聚合物（有利地为聚丙烯酰胺）的组合物产生在等量的活性固体下，粘度（即，分子量）比可商购溶液（例如阴离子PAM溶液）高的聚合物溶液。有利地，与相等剂量水平的常规溶液相比，由根据本公开的共混物制备的聚合物溶液提供更好的干强度和湿强度效率,例如增加约20%。另外，该溶液能够有利地递送约90-100%的CMC性能。进一步的优点在于在环境温度下本公开的共混物比CMC更容易溶解入水溶液中。不需要复杂的分解系统（breakdownsystem），仅仅共混槽就足够了。仍然，进一步的优点在于相比于以牺牲滤水为代价来提供良好干强度的CMC，本公开的共混物能够提供全部这些所需性能，良好的干强度和良好的浆料滤水。最后，存在着成本优势，因为本公开的组合物的成本显著低于例如喷雾干燥的聚合物产品的成本。附图简述图1描绘了硫酸亚铁对包含阴离子聚合物的1重量%聚合物溶液的粘度的影响。图2描绘了向其中添加5.9kg/t聚丙烯酰胺环氧氯丙烷(PAE)树脂连同阴离子干强度组合物的浆料的流浆箱ζ值。图3描绘了阴离子干强度组合物对PAE增湿强的手工纸湿强度和干强度的影响。图4描绘了常规的APAMvs.CMC对漂白原浆的纤维ζ电势和强度的影响。图5描绘了新的聚合物1vs.常规的APAM和CMC对漂白原浆的纤维ζ电势和强度（的影响）的比较。图6描绘了随着聚合物选择而变化的纸页强度效率（sheetstrengthefficiencies）。图7描绘了聚合物vs.CMC对于低游离度(358CSF)OCC浆料的浆料滤水速率的影响。图8描绘了用新的聚合物2替换CMC对流浆箱电荷(ζ电势)和100%再循环的未漂白折叠毛巾纸页的纸页强度（的影响）。图9描绘了用新的聚合物2代替CMC，这导致浆料滤水速度和纸页灰分含量的增加。详述关于术语纸制品，其表示纤维素纤维纸幅。纸张包含手提纸托用（carrier）纸和纸板、以及薄纸和毛巾纸。关于术语干粉，其表示自由流动的微粒材料，所述材料具有允许良好可流动性的水分含量。关于术语干强度或湿强度，其表示呈湿润形式或干燥形式的纤维纸幅在断裂力下结合在一起的状况如何的量度。湿强度常规表达为断裂湿张力与断裂干张力的比率。干强度或干抗张强度是纸幅在破坏或断裂之前在被拉伸或拉时可承受的最大应力。关于术语粘度，其表示给定材料表现其本身抵抗流动的内摩擦或分子吸引。其通过标准试验程序，以液体来测量，并且通常表达为在规定温度下的泊或厘泊(cP)。流体的粘度是该液体在给定的温本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于增加纸制品的干强度和/或湿强度的方法，其包括：向浆料悬浮液中添加组合物，其包含分子量大于50万道尔顿的至少一种聚合物和降解剂，以及形成所述纸制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 US 62/1499401.用于增加纸制品的干强度和/或湿强度的方法，其包括：向浆料悬浮液中添加组合物，其包含分子量大于50万道尔顿的至少一种聚合物和降解剂，以及形成所述纸制品。2.权利要求1所述的方法，其中待添加的所述组合物是所述分子量大于50万道尔顿的聚合物与所述降解剂的干燥预混的共混物。3.权利要求1或2所述的方法，其中基于所述悬浮液的纤维干重计，以至多2重量%的量添加所述组合物。4.权利要求1-3中任一项所述的方法，其中在所述浆料悬浮液的环境温度下，优选在小于45°C，更优选10~40°C，最优选20~30°C的温度下添加所述组合物。5.权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述聚合物是阴离子聚合物或阳离子聚合物。6.权利要求5所述的方法，其中所述聚合物是含有丙烯酰胺的聚合物。7.权利要求6所述的方法，其中所述聚合物选自丙烯酰胺均聚物、共聚物和三元共聚物。8.权利要求7所述的方法，其中所述聚合物选自聚丙烯酰胺；聚丙烯酰胺衍生物；甲基丙烯酰胺均聚物、共聚物和三元共聚物；双丙酮丙烯酰胺聚合物;N-羟甲基丙烯酰胺聚合物，优选地，所述聚合物是聚丙烯酰胺。9.权利要求8所述的方法，其中所述聚丙烯酰胺包含丙烯酰胺和丙烯酸，且具有0.08~0.15，优选0.1~0.2的丙烯酸与丙烯酰胺的摩尔比。10.权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述组合物包含另外的第二聚合物，相比于所述第一聚合物，其对所述降解剂具有不同的降解响...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y罗，J李，TJ莱恩奇，JS拉比德奥，S罗森克兰塞，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI