用于抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的方法技术方案

本发明专利技术方法涉及用于抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的组合物和方法。本发明专利技术方法还涉及控制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的设备上，该沉积可引起质量和效率问题。具体地说，本发明专利技术涉及非磺化或微磺化木质素分散体和溶液用于抑制污染物沉积在纸浆和造纸系统中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的方法本申请要求2015年7月7日提交的美国临时申请号62/189,397的权益，该美国临时申请的全部内容在此以引用方式并入。
技术介绍
本专利技术涉及用于抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的组合物和方法。本专利技术方法还涉及控制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的设备上，该沉积可引起质量和效率问题。在纸浆和纸张系统中发现的有机污染物是含有沥青、胶粘物和造纸添加剂的各种混合物。术语“沥青”可用于指代由来源于天然木材树脂的有机组分(如脂肪酸、树脂酸、脂肪酸的酯、甘油、固醇以及其它脂肪和蜡)构成的沉积物。沥青沉积物通常由累积在纸浆或造纸设备上的原料中的粘性疏水材料微观粒子形成。可在例如浆池壁、纸机箔、机线(machinewire)、真空吸水箱(Uhlebox)、压榨毡、辊表面、干燥器毡、干燥器罐和压延机组(calendarstack)上发现这些沉积物。胶粘物是已被用于描述在使用再生纤维的系统中发生的沉积物的术语。这些胶粘物沉积物经常含有与“沥青”沉积物中发现的相同的材料，以及粘着剂、热熔体、蜡、油墨、粘合剂、涂层等。造纸添加剂，如消泡剂、施胶剂、涂层粘合剂、溶剂、强度剂、填料和其它添加剂也经常在胶粘物沉积物中被发现。这些沉积物倾向于引起沥青沉积物可能引起的许多相同的困难。倾向于在浆池壁、机线、湿毡、辊表面、干燥器毡和干燥器罐上发现最严重的胶粘物沉积。沥青或胶粘物沉积物可影响机器的运行性(例如，降低的生产收率)和纸张质量(例如，孔洞、尘埃、片材缺陷、低劣的转换/可印刷性等)。所有上述有机材料都具有许多共同的特征，包括疏水性、胶粘性、可变形性、相对低的表面能、和附聚的倾向。这些特征导致沥青和胶粘物附聚和机器沉积。为了稳定纸浆浆料中的这些沥青和/或胶粘物粒子，一种方法是使用化学品在它们周围产生稳定屏障。该屏障(即保护层)使粒子具有较高的亲水性和较低的胶粘性。改性的沥青和/或胶粘物粒子沉积至纸机表面上的倾向较低。防止沉积物堆积在纸浆和造纸厂设备和表面上的方法对于工业至关重要。纸机可被关闭用于清洁，但由于生产率的相应损失而不期望停止操作用于清洁。当沉积物脱落并且掺入片材中时，出现差的纸张质量。因此，在可有效实施的情况下，防止沉积是非常优选的。用于有机污染物控制的化学处理技术包括分散、脱粘(detackification)、阳离子固定、线钝化和溶剂清洁。然而，这些方法通常不在一起使用，因为它们可能相互冲突。在分散技术中，分散剂如表面活性剂和水溶性聚合物被用于化学增强沥青和胶粘物粒子在纸浆中的胶体稳定性。该功能允许沥青和胶粘物通过造纸工艺而不附聚或沉积。相关技术的实例包括美国专利号4,744,865、5,139,616、6,051,160和6,369,010。在脱粘技术中，表面活性水溶性聚合物、表面活性剂或无机化合物(例如滑石和膨润土)被用于在沥青和胶粘物粒子表面周围形成保护层，以降低它们的胶粘性和可沉积性。美国专利号4,744,865；4,846,933；4,871,424；4,886,575；5,074,961；5,266,166；5,292,403；5,393,380；5,536,363；5,556,510；5,885,419；5,723,021；5,746,888；5,762,757；5,779,858；5,866,618；5,885,419；5,952,394；6,143,800；6,461,477；和WO2001/088264A2描述了水溶性聚合物、表面活性剂或无机化合物作为用于沥青和胶粘物控制的脱粘剂的用途。水溶性聚合物经常用于阳离子固定。水溶性聚合物的实例包括聚胺、聚DADMAC、聚丙烯酰胺、聚乙烯基胺、聚乙烯基亚胺和聚丙烯酰胺聚DADMAC共聚物。这些聚合物在性质上通常是阳离子的，并且容易与带负电荷的胶体粒子相互作用，以通过“固定”至纸张中的木纤维而将它们从纸浆和纸张系统中去除。美国专利号4,190,491；4,710,267；4,765,867；5,131,982；5,393,380；5,837,100；5,989,392和7,407,561；欧洲申请号EP464993和EP058622以及WO2000/034581A1公开了用于污染物控制的固定相关技术。对于线、毡和干燥器织物的钝化，常规实践包括用阳离子水溶性聚合物处理机线，以在线和毡表面上形成保护层。对于干燥器织物钝化，通常的做法是施加使织物表面比未处理表面更疏水的化学处理。该保护层防止有机污染物沉积。还发现非离子水溶性聚合物在线和毡钝化应用中有效。以下参考文献是这种类型的技术的实例：美国专利号4,956,051；4,995,944；5,223,097；5,246,548；5,300,194；5,368,694；5,626,720；5,723,021；5,762,757；5,952,394；6,517,682；和7,534,324。基于溶剂的清洁是清洁纸机表面上的有机沉积物的常用手段。溶剂或与表面活性剂共混的溶剂是用于该应用的典型材料。通常，基于溶剂的清洁产品由于它们的功能性和机理而与分散剂、脱粘剂、阳离子固色剂或线钝化剂不相容。涉及该技术的参考文献公开于美国专利号5,656,177；5,863,385和6,369,010；WO2012/022451；以及欧洲申请号EP731776和EP828889中。基于木质素的化合物：木质素磺酸盐木质素磺酸盐是众所周知的沥青分散剂(美国专利号3,398,047)。它们还可用作乳液稳定剂。一些优点是使用木质素磺酸盐来增强在典型的使用过程中发生的盐污染、机械应力和温度变化下的乳液稳定性。例如，木质素磺酸盐被用于各种蜡/水和油/水乳液中，用于从纸张施胶至沥青稳定化变化的应用。木质素磺酸盐的另一应用是在碱性或酸性工业清洁剂中的用途。它们用作尘埃粒子的分散剂，用作用于改善冲洗的温和表面活性剂，并且用作金属离子的络合剂。在水处理应用中，木质素磺酸盐被用作锅炉和冷却塔中的分散剂和污垢沉积物抑制剂。含有木质素磺酸盐和糖酸盐的亚硫酸盐废液还可用于控制造纸工艺中的腐浆(slime)。历史上，木质素磺酸盐和其它基于木质素的产品已被用于传统工业，如石油钻井添加剂、粉尘控制、混凝土添加剂、沥青乳化剂、染料分散剂、农用化学品、动物饲料和工业粘合剂。然而，木质素技术的进步已导致开发可与更高成本的合成品竞争的特殊产品。这些先进用途的实例包括造纸工业、酶保护、杀生物剂的中和、贵金属回收助剂和木材防腐。这些产品的改善性能连同它们基本上无毒且来源于可再生资源的事实一起使得它们对于当今有环境意识的消费者来说是通用、有成本效益的化学品。商业木质素磺酸盐是作为木材制浆的副产物而获得的复杂阴离子聚合物。它们由亚硫酸盐制浆废液或由牛皮纸(即硫酸盐)木质素的后磺化获得。对于一些应用，使用含有粗木质素磺酸盐的亚硫酸盐废液，而无需进一步的改性。然而，对于大多数特殊应用，杂质负面地影响性能并且需要纯化和/或改性。纯化方法包括通过发酵或化学破坏去除糖。超滤和化学沉积也被商业地用于生产高纯度的木质素磺酸盐。化学改性包括：磺化、磺烷基化、脱磺酸基化、配制、氧化、羧基化、胺化、交联、解聚、接枝聚合和上述的组合。通常进行化学改性以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止和/或抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的表面上的方法，其包括：向所述纸浆和造纸系统添加一种组合物，该组合物包含一种或多种非磺化或微磺化木质素和任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物、阳离子或阴离子带电化合物或其组合。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.07.07 US 62/189,3971.一种防止和/或抑制有机污染物沉积在纸浆和造纸系统中的表面上的方法，其包括：向所述纸浆和造纸系统添加一种组合物，该组合物包含一种或多种非磺化或微磺化木质素和任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物、阳离子或阴离子带电化合物或其组合。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述非磺化或微磺化的木质素选自木质素分散体、木质素溶液和其混合物。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述微磺化木质素分散体或溶液的磺化度是小于3.5摩尔硫/千克木质素，并且可以是约0.1至约2.0摩尔硫/千克木质素。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述木质素分散体包含的木质素粒子的平均粒度是小于约20微米，并且可以是小于约10微米的平均粒度。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物可以是通过聚乙二醇与烷基缩水甘油醚的反应制成的疏水改性的聚乙二醇。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述任选存在的疏水改性的水溶性聚合物选自以下组中：疏水改性的羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、乙基羟乙基纤维素、瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶、黄原胶、丙烯酰胺共聚物和其组合。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物选自以下组中：疏水改性的水溶性甲基纤维素、甲基羟乙基纤维素、甲基羟丙基纤维素、羧甲基甲基纤维素和甲基羟丁基甲基纤维素。8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其中所述任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物是约50％至约99％水解的聚乙烯醇，并且可以是约80％至约90％水解的聚乙烯醇。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中所述任选存在的一种或多种疏水改性的水溶性聚合物是具有约1,000至约250,000的分子量的聚乙烯醇，并且可以是具有约90,000至约150,000的分子量的聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：TF·林，Z·刘，K·J·博托夫，
申请(专利权)人：索理思科技公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH