纸和纸板的制备制造技术

一种制备纸或纸板的方法，包括：形成纤维素悬浮液，使悬浮液絮凝，用机械剪切和任选地再次絮凝此悬浮液，将此悬浮液排至一个筛网上形成片然后干燥此片，其中通过向悬浮液中引入一种特性粘度在３ｄｌ／ｇ以上的水溶性聚合物使悬浮液絮凝或再絮凝，其特征在于这种水溶性聚合物在０．００５Ｈｚ下的正切δ流变振荡值达１．１以上。此方法具有改进保留性能的优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用新型的水溶性聚合物作为絮凝剂，用纤维素原料制备纸和纸板的方法，以及其中采用的新型聚合物。在制备纸和纸板的过程中，将纤维素稀原料排至一个移动筛(通常指抄纸用网)上形成片然后干燥。众所周知对纤维素悬浮液施用水溶性聚合物是为了实现纤维素固体的絮凝和在移动筛上加强滤水。为了增加纸的产量，许多现代的造纸机器在较高的速度下运转。由于机速的增加，特别强调提供增加了滤水功能，而同时又保持最优化保留和形成性能的滤水和保留系统。通过加入单一的聚合物助留剂难以在保留、滤水、干燥和形成之间获得最佳平衡，因此一般惯例是顺序加入两种单独的材料。EP-A-235893提供了一种方法，其中在剪切阶段之前对造纸原料施用一种基本上溶于水的线性阳离子聚合物，然后在剪切阶段之后通过引入膨润土进行再次絮凝。这一方法提供了增强的滤水以及良好的形成和保留功能。此方法由Ciba Specialty Chemicals工业化，商品名为HydrocolR，十多年来其已被证明是成功的。近年来已有各种努力通过对一个或多个这种组分进行较小的改变对这一课题提供修改方案。美国专利5393381描述了一种方法，其中通过向纸浆的纤维悬浮液中加入一种水溶性支化的阳离子型聚丙烯酰胺和膨润土制备纸或纸板。这种支化的阳离子型聚丙烯酰胺是通过溶液聚合过程，聚合丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物而制备的。美国专利5882525描述了一种方法，其中对悬浮固体的分散体，例如一种造纸原料，施用一种溶解度系数大于约30％的阳离子支化水溶性聚合物，以使水释放出来。这种阳离子支化水溶性聚合物是由与美国专利5393381相似的配料制备的，即将丙烯酰胺、阳离子单体、支化剂和链转移剂的混合物进行聚合。在WO98/29604描述的造纸方法中，向纤维素悬浮液中加入一种阳离子聚合物的助留剂以形成絮凝物，用机械方法使这种絮凝物降解然后通过加入第二种阴离子聚合物的助留剂溶液再次使这种悬浮液絮凝。这种阴离子聚合物的助留剂是一种支化聚合物，其特点在于在0.005Hz下的正切δ流变振荡值在0.7以上，或具有去离子的SLV粘度值至少是在没有支化剂存在下制成的相应聚合物的盐渍SLV粘度值的三倍。通常这种支化的阴离子水溶性聚合物是通过在低含量的支化剂存在下聚合水溶性阴离子单体或单体混合物而制备的。与较早的现有技术方法相比，这种方法在形成上提供了相当大的改进。EP-A-308752描述了一种造纸方法，其中向修饰剂中加入一种低分子量阳离子有机聚合物，然后再加入胶态二氧化硅和一种分子量至少为500,000的高分子量带电荷的丙烯酰胺共聚物。此公开看来似乎表明首先加入修饰剂中的低分子量阳离子聚合物可以具有最宽范围的分子量，为1,000至500,000。这种低分子量聚合物预期有最高至约2dl/g的特性粘度。然而，还需要通过改进保留和保持或改进形成以进一步改进造纸方法。因此本专利技术的第一方面涉及造纸的方法，它包括形成纤维素悬浮液，使悬浮液絮凝，用机械剪切和任选地再次絮凝此悬浮液，将此悬浮液排至一个筛网上形成片然后干燥此片，其中通过向悬浮液引入一种特性粘度在3dl/g以上的水溶性聚合物使悬浮液絮凝和/或再絮凝，其特征在于这种水溶性聚合物在0.005Hz下的正切δ流变振荡值达1.1以上。使用受控应力流变仪在振动模式下使聚合物的1.5wt％的去离子水溶液翻滚两小时之后测得在0.005Hz下的正切δ值。在这一工作过程中，采用配备有6cm丙烯酸锥形体的Carrimed CSR100，其锥角为1°58′和截断值为58μm(零件标准号5664)。采用的样品体积大约2-3毫升。使用佩尔蒂埃(Peltier)板将温度控制在20.0℃±0.1℃。在以对数为底将0.005Hz到1Hz分成12段的扫描频率上采用5×10-4弧度的角位移。记录G′和G″的测量值用于计算正切δ值(G″/G′)。正切δ值是系统中耗损(粘性的)模数G″与存储(弹性的)模数G′的比率。应相信在低频区(0.005Hz)样品的形变速率足够慢可使线性或支化的缠结链能够解开。网状或交联的系统具有永久性的链缠结并在宽范围的频率上都显示低的正切δ值，因此低频(例如0.005Hz)测量值被用于表征聚合物在液相环境下的性质。吃惊地发现在0.005Hz下显示出正切δ流变振荡值超过1.1的聚合物在改进保留性方面能提供改善的性能且仍然保持良好的滤水和形成性能。我们发现高正切δ值的聚合物使纤维素造纸原料的纤维素纤维及其他组分更有效地絮凝因而使保留性能改进。在一种优选形式中这种水溶性聚合物在0.005Hz下显示出的正切δ流变振荡值在1.2或1.3.以上。更优选的是此聚合物具有4dl/g以上的特性粘度和在0.005Hz下的正切δ值在1.4或1.5以上。在有些情况下此正切δ值可以高达1.7或1.8，或以至高达2.0或更高。因此这种聚合物显示出高的正切δ值。这种高正切δ值的水溶性聚合物可以是阴离子的、非离子的、两性的但是优选的是阳离子的。这种聚合物是通过聚合水溶性单体或水溶性单体的混合物而制备的。我们所指的水溶性是这种水溶性单体或水溶性单体混合物在水中的溶解度在100毫升水中至少为5克。这种聚合物可以方便地通过任何合适的已知聚合方法制备，例如通过溶液聚合提供一种水基凝胶，此水基凝胶被切断、干燥和研磨形成粉末或按照EP-A-150933、EP-A-102760或EP-A-126528所定义的方法进行反相聚合。这种高正切δ值的水溶性聚合物可以由一种水溶性单体或包括至少一种阳离子单体的单体混合物和至少2重量ppm，优选地5至200ppm，特别优选地10至50ppm的链转移剂生成。按照本专利技术的造纸方法，这种水溶性聚合物可以作为造纸过程中加入造纸原料中唯一的处理剂，虽然优选这种聚合物可以作为多组分絮凝系统中的一部分加入，但在本专利技术中，纤维素悬浮液被絮凝然后又被再絮凝。本专利技术的一个方面是用在0.005Hz下正切δ值在1.1以上的水溶性聚合物对纤维素悬浮液进行絮凝，然后通过再加入这种水溶性聚合物或者加入另一种絮凝材料对纤维素悬浮液进行再絮凝。任选地，形成的絮凝物在再絮凝以前通过例如实施机械剪切被降解。这可以例如将这种絮凝的纤维素悬浮液通过一个或多个剪切阶段例如中心筛网或风扇式泵等来进行。在本专利技术的一个可选择方式中，通过引入一种絮凝材料对纤维素悬浮液进行絮凝和通过引入这种在0.005Hz下正切δ值在1.1以上的水溶性聚合物对纤维素悬浮液进行再絮凝。任选地，在再絮凝以前絮凝物被降解。可以在任何合适的加入点将这种絮凝剂引入到悬浮液中对纤维素悬浮液进行絮凝。这可以例如在泵送阶段之一以前或在中心筛网之前乃至在中心筛网之后。纤维素悬浮液可以在已絮凝后的任何合适的点被再絮凝。这种絮凝剂和再絮凝剂可以在紧接近的地点加入，例如在两次加入之间没有任何剪切阶段。优选的是至少有一个剪切阶段(选自洗净、泵送和混合阶段)将絮凝剂和再絮凝剂的加入分开。希望当这种絮凝剂在例如风扇式泵或中心筛网的剪切阶段之前被施用时，再絮凝剂可以在剪切阶段之后加入。这可以是紧接着剪切阶段之后或更通常是较远的以后。这样这种絮凝剂可以在风扇式泵之前加入和再絮凝剂可以在中心筛网之后加入。因此这种高正切δ值聚合物是作为絮凝剂和/或作为再本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备纸或者纸板的方法，包括：形成纤维素悬浮液，使悬浮液絮凝，用机械剪切和任选地再次絮凝此悬浮液，将此悬浮液排至一个筛网上形成片然后干燥此片， 其中通过向悬浮液中引入一种特性粘度在３ｄｌ／ｇ以上的水溶性聚合物使悬浮液絮凝或者再絮凝，其特征在于这种水溶性聚合物在０．００５Ｈｚ下的正切δ的流变振荡值达１．１以上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MB赫尔德，GCI陈，
申请(专利权)人：西巴特殊化学水处理有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]