沥青和粘胶物质沉积的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青和粘胶物质的控制方法。所述方法包括：将疏水改性的羟乙基纤维素（ＨＭＨＥＣ）和阳离子聚合物添加至纤维素纤维浆液（纸浆）中、或添加至纸张处理过程或造纸系统中；结果是，当与单独成分的抑制作用相比，更高程度地抑制有机物的沉积并使沥青更高程度地留着在造纸纤维上。ＨＭＨＥＣ和阳离子聚合物的结合在协同效应方面产生了令人惊奇的效果。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种消除或减少由于有机污染物在造纸处理系统的表面上沉积所造成的不利影响的方法。更具体地说，本专利技术涉及利用疏水改性的羟乙基纤维素和阳离子聚合物的协同组合物来抑制有机污染物在造纸设备表面上的沉积。
技术介绍
纸张生产过程是其中将从木材或再生纸张分离得到的纤维素纤维(纸浆)悬浮于水(浆料悬浮液)中，并输送至造纸机的网部，在所述网部，水从纸浆悬浮液中排出从而形成纸幅。在对造纸机上的纸幅进行随后处理的期间，纸幅的水含量随着纸页的形成和干燥而降低。在生产纸张时，纸机上的若干不同的表面与浆料悬浮液、纸幅、纸页、以及用来输送浆料悬浮液的水接触。与纸机或其各部件的表面的接触将导致生产用水中的一些污染有机材料粘附或沉积至所述表面上。在纸浆生产或处理设备内，暴露表面包括筛选工段和浓缩机。纸机部件的表面可由金属、花岗岩石、陶瓷、聚酯薄膜、聚酯、塑料、以及其它合成材料制成。这样的表面包括纸机网、毛毯、脱水板、真空箱、网前箱元件、压榨辊、织物支承辊、压光辊、刮刀、以及烘缸和织物。纸机的正常运行要求所述表面合理地免于污染物质的沉积。术语“造纸系统”和“纸张处理系统”包括所有的处理，其中包括属于纸张生产部分的纸浆生产。在纸张处理系统中，沉积至造纸设备表面上的污染物质通常称为沥青或粘胶物质。在最严格的意义上，沥青是指任何源自木材提取物的有机物，其包括脂肪酸和酯、树脂酸、以及甾醇。用洗浆机和/或净化器在制浆厂中未除去的沥青会沉积在造纸设备的表面上。沥青沉积物可以包含其它物质，如消泡剂、施胶剂、涂料、无机组分(即碳酸钙、二氧化硅、粘土、镁、和/或钛)。如果用来生产纸张的纤维素纤维源是再生纸，那么污染物质的沉积物可能包括被称之为粘胶物质的物质。由再生纸得到的纤维素纤维可包括来自自粘信封的大量热塑性杂质、涂料中的乳液、热熔物、聚乙烯膜、压敏粘结剂、和蜡。这些杂质组成了粘胶物质。取决于纤维素纤维(浆料)的来源，粘胶物质和沥青可以以相同的沉积物形成。粘胶物质沉积物可能包括沥青的组分以及用于造纸的化学试剂。控制粘胶物质的常用方法是使用机械和化学程序。化学程序被设计用来控制在脱墨过程的浮选阶段中未从系统中除去的污染物。用来控制污染物的化学试剂包括滑石、聚合物、分散剂、和表面活性剂。沥青或粘胶物质的沉积对于纸张的有效生产和造纸厂的运行是有害的。沥青和/或粘胶物质沉积至暴露于浆料悬浮液或在形成纸页期间被除去的生产用水的表面上，将使该系统产生运行问题。例如，现代的造纸机有大量作为造纸机集成元件的处理监视器。在处理监视器上的沥青沉积物将使这些元件不可用。在筛网上的沥青沉积物将降低生产量并使造纸厂的运行中断。粘胶物质和沥青还会对最终纸页的质量产生负面影响。部分沉积物会从污染表面离开，进入纸幅中，并在纸页中形成斑点或其他缺陷。粘胶物质或沥青在辊子上的沉积物会在纸张表面上产生缺陷。分散良好的、低浓度的沥青或粘胶物质的细颗粒不会造成沉积问题。然而，对于疏水颗粒存在着在气-水界面处团聚的趋势，从而形成更大的团聚材料，该团聚材料随后将沉积至造纸设备上。在表面上沥青或粘胶物质沉积的程度将受沥青或粘胶物质以及纸张处理系统的特性的影响。沥青或粘胶物质的特性或因素包括颗粒的组成和稳定性，颗粒的大小，颗粒沉积的趋势以及在系统中沥青或粘胶物质的含量。影响或有助于确定沥青沉积程度的纸张处理系统的特性包括表面的性质，其中包括对沥青的表面亲合力、温度、pH、纤维源、以及在造纸厂中水的循环程度。由于各造纸厂的独特性，沥青和粘胶物质的控制程序是系统所特有的。典型的沥青控制策略可从添加非离子或阴离子表面活性剂开始，所述表面活性剂将稳定在白水中的沥青的胶体形式。添加稳定化学剂的目的在于维护沥青的胶体形式，由此防止在造纸机表面上形成和沉积大的团聚物。如果任何沥青胶体均形成大团聚物或沉积在表面上，可以使用强阴离子表面活性剂(称之为分散剂)来分散所述沥青。使用分散剂的负面作用在于它们会干扰某些官能化学剂如用来使胶体沥青保留在纸页中的添加剂，并影响施胶。使沥青和粘胶物质颗粒具有更小的沉积趋势只是成功的控制程序的一个方面。在许多造纸系统中，为了使纸张生产得以继续进行，沥青和粘胶物质必须从处理液流中除去。从纸张处理系统中除去沥青或粘胶物质将避免这些污染物的浓度增加至使沉积成为问题的程度。从系统中除去沥青或粘胶物质胶体的常用策略是通过将一定的化学添加剂加入造纸生产用水中而使所述胶体粘结至纸张纤维上，由此可以促进沥青通过直接或间接的粘结而与纸张纤维缔合。沥青和粘胶物质的非均相化学成分增加了控制的复杂性和费用。各种疏水化学剂可存在于沥青中，并且附加的疏水化学剂在纸张生产期间可与沥青结合。控制沥青的常规做法一直是作为化学制浆法的一部分添加明矾。在制浆期间形成的树脂酸皂将与明矾结合，并且这些络合物能够将沥青颗粒粘结至纤维表面上。近年来，将高度阳离子化的聚合物添加至纸张处理液流中，以便使沥青保留在纤维上。由于这种方法提供了将沥青连续地从纸张生产用水中除去的途径，因此，这是一种十分重要的方法。某些常规的单体有机和无机化学剂在分散沥青颗粒并由此阻止其在造纸设备表面上的沉积上已显示是有效的。化合物如聚丙烯酸钠和芳基磺酸缩合物已显示可用于防止沥青沉积。业已报道了若干不同种类的化学剂，其在控制沥青和粘胶物质的沉积上是有效的。这些化学剂包括表面活性剂、阴离子聚合物和由阴离子单体和疏水单体组成的共聚物、滑石、明矾、膨润土、硅藻土、淀粉、动物胶、凝胶和其它的蛋白质、以及一些高度阳离子化的聚合物。其它的物质包括聚合的N-乙烯基内酰胺、二甲苯磺酸-甲醛缩合物、以及它们的盐、水溶性双氰胺-甲醛缩合物、以及某些水溶性非表面活性的阳离子季铵盐。已经使用壬基酚乙氧基化物来抑制沥青在造纸系统中的沉积。欧洲专利申请599440公开了沥青分散剂组合物，其包含非离子表面活性剂和水溶性阳离子聚合物的混合物。欧洲专利申请EP 0568229A1公开了HMHEC(疏水改性的羟乙基纤维素)以及相关的分子在防止沥青和粘胶物质的沉积方面是有效的。然而，该申请仅提供了HMHEC在阻止沉积上是有效的证明。由Shetty等人报道的结果(Tappi J.77，1091，1994)教导了通过添加一定的阳离子聚合物至纤维配料中来如何实现沥青控制。例如，聚-DADMAC聚合物将促进沥青颗粒的聚结，使其保留在纸张中。现有技术的教导是在不影响沥青留着率的同时，某些化学剂的混合物能够有效地阻止沥青的沉积。例如，Dreisbach等人(US专利No.5,074,961)指出在不负面地影响施胶、细颗粒留着率、或沥青留着率的同时，选自甲基纤维素、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的水溶性纤维素醚能够有效地阻止沥青沉积。此外，还公开了所述纤维素醚将使沥青絮凝并留着。现有技术还教导在增加沥青留着率的同时，某些化学剂能够结合使用以减少沥青的沉积。Nguyen(US专利No.5,723,021)指出聚乙烯醇、高分子量凝胶、和阳离子聚合物的混合物将使沉积物减少，并增加沥青在纸张处理系统中的留着率。专利技术概述业已发现，当将疏水改性的羟乙基纤维素(HMHEC)和阳离子聚合物添加至纤维素纤维浆液(纸浆)或纸张处理系统或造纸系统中时，与单个成本文档来自技高网...

【技术保护点】
在制浆造纸系统中抑制有机污染物沉积的方法，所述方法包括用下列物质对制浆造纸系统进行处理：ａ）疏水改性的羟乙基纤维素；和ｂ）阳离子聚合物。

【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：里特范德施特格，雷蒙德克尔胡伊斯，弗蕾迪L辛格尔顿，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]