用于制造纸、纸板或类似物的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于纸、纸板或类似物的制造中的排水和压制脱水系统，其包括(a)两性聚丙烯酰胺，其是通过使(甲基)丙烯酰胺和1‑80mol％的阳离子单体和/或0.1‑70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物；所述聚丙烯酰胺具有6‑38dl/g的特性粘度；(b)硅质材料的无机微颗粒，如胶体二氧化硅或膨润土；和(c)高电荷的阳离子凝结剂，其具有在pH 6下测定的大于5meq/g，优选大于6meq/g的电荷密度并选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造纸、纸板或类似物的系统和方法本专利技术涉及根据下文提出的独立权利要求的用于制造纸、纸板或类似物的系统和方法。通过使纸浆悬浮液脱水，形成均匀的纸幅并使纸幅干燥而制成纸和纸板。在造纸过程中，通常添加各种化学品以提高生产率并且还增强纸的物理性质。例如，将保留/排水助剂添加到纸浆悬浮液中以增加纸浆的脱水率。通常，在纸或纸板制造中实现更快的生产速度的限制步骤之一就是脱水。还经常引入纸强度树脂以增加所生产的纸或纸板的干强度和/或湿强度。两性聚丙烯酰胺是丙烯酰胺与包含阴离子和阳离子基团的单体的共聚物，其已经用作造纸工业中的干强度剂。然而，由于聚合物中的阴离子电荷，两性聚丙烯酰胺不能有效地改善排水性。开发包含常用的两性聚丙烯酰胺的化学程序以提高排水速率，还有纸强度性质将是有益的。本专利技术的一个目的是最小化或可能甚至消除现有技术中存在的缺点。本专利技术的另一个目的是提供简单和有效的制造纸、纸板或类似物的方法，以实现改进的排水和压制脱水以及提高的干强度性能，如破裂强度和/或短距压缩测试(SCT)强度。为了实现上述目的，本专利技术的特征在于所附独立权利要求的特征部分所呈现的内容。将在从属权利要求中描述本专利技术的一些优选实施方案。在适用的情况下，本文中提到的实施方案和优点涉及根据本专利技术的系统、方法以及用途，即使并非总是特别地提及。根据本专利技术的用于制造纸、纸板或类似物的典型的排水和压制脱水系统包括(a)两性聚丙烯酰胺，其是通过使(甲基)丙烯酰胺与1-80mol％的阳离子单体和0.1-70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物；该聚丙烯酰胺具有在25℃下在1MNaCl中测定的6-38dl/g的特性粘度；(b)硅质材料的无机微颗粒，如胶体二氧化硅或膨润土；和(c)高电荷的阳离子凝结剂，其具有在pH6下由MütekPCD测定的大于5meq/g，优选大于6meq/g的电荷密度并选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物。根据本专利技术的用于制造纸、纸板或类似物的典型方法包括-获得包含纤维原料，所述纤维原料源自再循环纤维材料、未漂白的牛皮纸纸浆和/或未漂白的半化学纸浆的纤维，由此该纤维原料具有至少1mS/cm的电导率；-向纤维原料中加入水溶性两性聚丙烯酰胺的水溶液，两性聚丙烯酰胺是通过使(甲基)丙烯酰胺与1-80mol％的阳离子单体和0.1-70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物，该聚丙烯酰胺具有在25℃下在1MNaCl中测定的6-38dl/g的特性粘度；-向纤维原料中添加硅质材料的无机微颗粒，如胶体二氧化硅或膨润土；-向纤维原料或向待与所述纤维原料组合的水性流中添加高电荷的阳离子凝结剂，该高电荷的阳离子凝结剂具有在pH6下由MütekPCD测定的大于5meq/g，优选大于6meq/g的电荷密度，并选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物，和-将纤维原料形成纤维纸幅。在本专利技术中，令人惊讶地发现，当将两性聚丙烯酰胺与无机微颗粒和高电荷的阳离子凝结剂组合时，观察到意想不到的协同效应，并且提高了排水和压制脱水以及纸强度性能。因此，本专利技术提供了用于纸或纸板制造的3组分系统，以提高纸张强度性能。破裂强度的典型增加为3-20％，其是相对于相应纸的破裂强度计算的，该相应的纸的制造未相继添加两性聚丙烯酰胺与无机微颗粒和选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物的高电荷的阳离子凝结剂。向基于两性聚合物的纸添加剂系统中添加具有pH6下测定的大于5meq/g的电荷密度的高电荷的阳离子凝结剂和无机微颗粒还改善了在压制脱水后的排水速度和固体含量。根据本专利技术的系统尤其适用于处理包含源自旧瓦楞纸箱(OCC)、混合的废物再循环纤维、未漂白的牛皮纸浆和/或未漂白的半化学纸浆的纤维的纤维原料。通常，这种纤维原料用于要求纤维原料具有排水、脱水和强度性能的包装纸。基于此，本专利技术在脱水之前，用两性聚丙烯酰胺、无机材料的微颗粒和高电荷的阳离子凝结剂如基于铝的凝结剂和/或有机聚合物的组合来处理纤维原料，其中每一种优选分别加入到纤维原料中。据信高电荷的阳离子凝结剂与两性聚丙烯酰胺的阴离子基团相互作用，而无机微颗粒与两性聚丙烯酰胺的阳离子基团相互作用，系统的阳离子电荷使纤维原料的阴离子组分絮凝。除了捕获带电组分的能力之外，本系统的3D设置还允许捕获中性原料组分，例如源自再循环纤维的淀粉。造纸中的除水有几个过程阶段。大多数水在初始排水阶段通过网部处制用辊或刀成形而除去，然后在网部处通过使用吸水箱(suctionboxes)来进一步提高干物质含量。在网部之后是压制部，其中水在压区中从纸幅传递到毡。有效的絮凝改善了初始排水，但不一定导致良好的吸水箱脱水或压制脱水。过大的絮凝物尺寸甚至可能使纸的压制脱水和干燥速度变慢并且增加总的蒸汽消耗，导致纸张不均匀或形成问题，或甚至针孔。根据本专利技术的3组分系统提供适中的絮凝物尺寸，从而实现良好的排水和良好的压制脱水二者。通常，高剂量的常规高分子量保留聚合物将产生含有大量水的大的絮凝物。这对于压制脱水是不利的。根据本专利技术的具有受控的絮凝物尺寸的3组分系统可改善压制后的固体含量。此外，根据本专利技术的3组分系统的益处尤其是在施加可能的剪切力之后系统的再絮凝能力。根据本专利技术的用于制造纸、纸板或类似物的排水和压制脱水系统包括两性聚丙烯酰胺，其是通过使(甲基)丙烯酰胺与1-80mol％的阳离子单体和0.1-70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物。在本申请的上下文中，术语“两性聚丙烯酰胺”是指这样的聚丙烯酰胺，其中阳离子和阴离子基团都存在于pH7的水溶液中。根据本专利技术的一个实施方案，两性聚合物是通过使阳离子、阴离子和非离子单体聚合而获得。优选两性聚丙烯酰胺是通过使丙烯酰胺与阴离子和阳离子单体二者共聚而获得。据信，由于阴离子和阳离子二者电荷的存在，两性聚合物能够在造纸纤维悬浮液中形成环，特别是在中性造纸pH下，从而防止过大的絮凝，其可能破坏所形成的纸幅的形成或压制脱水。当两性聚丙烯酰胺与水混合并溶解在水中时，其是水溶性的。在本申请的上下文中，术语“水溶性”应理解为两性聚丙烯酰胺与水是完全混溶的。当与过量的水混合时，两性聚丙烯酰胺优选完全溶解，并且所得聚合物溶液优选基本上不含离散的聚合物颗粒或小球。根据本专利技术的一个优选实施方案，两性聚丙烯酰胺的特性粘度为6-38dl/g，优选6-20dl/g，更优选7-15dl/g。聚丙烯酰胺的特性粘度通过已知方式在25℃下通过使用Ubbelohde毛细管粘度计在1MNaCl中测定，并且将用于毛细管粘度测定的聚合物溶液的pH调节至2.7。溶解的两性聚丙烯酰胺的特性粘度与其平均分子量相当。为了在纸或纸板产品中获得所需的效果，聚合物组合物优选具有在一定限度内的分子量，其可以由所溶解的聚合物组合物的粘度进行限定。根据一个优选的实施方案，两性聚丙烯酰胺具有由MutecPCD在pH2.7下测定的阳离子净电荷。这意味着即使聚丙烯酰胺含有阴离子基团，两性聚丙烯酰胺的净电荷仍保持为阳离子性即带正电荷。阳离子净电荷改善了两性聚丙烯酰胺与纤维的相互作用。两性聚丙烯酰胺的净电荷计算为所存在的阳离子和阴离子基团的电荷总和。两性聚丙烯酰胺的阳离子电荷密度可以为由MutekPCD在pH2.7下测定的0.2-4meq/g，优选0.35-3meq/g，更优选0.5-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于纸、纸板或类似物的制造中的排水和压制脱水系统，包括(a)两性聚丙烯酰胺，其是通过使(甲基)丙烯酰胺和1‑80mol％的阳离子单体和0.1‑70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物；所述聚丙烯酰胺具有在25℃下在1M NaCl中测定的6‑38dl/g的特性粘度；(b)硅质材料的无机微颗粒，如胶体二氧化硅或膨润土；和(c)高电荷的阳离子凝结剂，其具有在pH 6下测定的大于5meq/g，优选大于6meq/g的电荷密度并选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.22 FI 201652341.一种用于纸、纸板或类似物的制造中的排水和压制脱水系统，包括(a)两性聚丙烯酰胺，其是通过使(甲基)丙烯酰胺和1-80mol％的阳离子单体和0.1-70mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物；所述聚丙烯酰胺具有在25℃下在1MNaCl中测定的6-38dl/g的特性粘度；(b)硅质材料的无机微颗粒，如胶体二氧化硅或膨润土；和(c)高电荷的阳离子凝结剂，其具有在pH6下测定的大于5meq/g，优选大于6meq/g的电荷密度并选自基于铝的凝结剂、有机聚合物及其混合物。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺具有在25℃下在1MNaCl中测定的优选6-20dl/g，更优选7-15dl/g的特性粘度。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺具有在pH2.7下由MütekPCD测定的阳离子净电荷。4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺在pH2.7下由MütekPCD测定的阳离子电荷密度为0.2-4meq/g，优选0.35-3meq/g，更优选0.5-2meq/g，并且甚至更优选0.6-1.6meq/g。5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺是通过使(甲基)丙烯酰胺与3-25mol％，优选4-17mol％，更优选5-12mol％的阳离子单体和0.1-24mol％，优选0.1-15mol％，更优选0.5-9mol％的阴离子单体聚合而获得的共聚物。6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺是通过凝胶聚合获得，其中聚合期间非水溶剂的含量为小于10重量％，优选小于5重量％，更优选小于3重量％。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺的聚合物含量为至少60重量％，优选70-98重量％，更优选75-95重量％，甚至更优选80-95重量％，并且还更优选85-93重量％。8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述两性聚丙烯酰胺包含<0.01mol％，优选<0.005mol％，并且更优选<0.001mol％的支化剂或交联剂。9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述高电荷的阳离子凝结剂是-基于铝的凝结剂，其选自以下组成的组：硫酸铝、氯化铝、聚氯化铝(PAC)、聚硅酸铝、聚硫酸铝(PAS)、聚硫酸铝硅、铝酸钠、明矾及其任何混合物；和/或-有机聚合物，其选自聚乙烯亚胺、多胺、聚DADMAC、聚APTAC、聚MAPTAC、聚-ADAM-Cl及其任何混合物。10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包含阳离子淀粉和/或阳离子聚丙烯酰胺。11.根据前述权利要求中任一项所述的系统在制造牛皮纸、挂面纸板、全废纸挂面箱纸板、瓦楞纸、纸袋纸、白浆衬里的粗纸板、芯板或折叠纸板箱中的用途。12.一种制造纸、纸板或类似物的方法，其包括-获得纤维原料，所述纤维原料包含源自再循环纤维材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂·希耶塔涅米，A·卡比，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI