用于乳化油和水的设备、系统和方法技术方案

用于乳化油和水如用于乳化用于处理纸或纸板的施胶剂的设备、系统和方法，其在压力下将连续相导入通过文丘里设备的连续相喷嘴并导引至混合段。在压力下任选地将分散相导引至所述文丘里设备的混合段中。将在所述混合段中形成的乳液导引通过混合相喷嘴，并导引出所述文丘里设备的出口。所述文丘里设备的混合相喷嘴的直径大于连续相喷嘴的直径，其比例为大于1∶1且小于4∶1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，其特别用于制备施胶剂的水性乳液，所述施胶剂用于纸和纸板的内部施胶或表面施胶，或用于处理纸和纸板用的反转乳液聚合物产物的反转(inversion)。
技术介绍
通常将纸工业中使用的向水性渗透剂赋予耐受性的添加剂称为施胶剂。两种最常见的合成施胶剂是烷基烯酮二聚体(AKD)和烯基琥珀酸酐(ASA)。AKD和ASA是疏水性的水不溶性材料。在形成片材之前,可将这些材料加入纸浆中而称为内部施胶，或可涂布在所形成的网状物的表面上而称为表面施胶。对于各应用，施胶剂应良好地分散于水性体系中以便有效。为此，这些水不溶性添加剂通常以水性的水包油乳液的形式添加。施胶剂水性乳液可以该形式供应至纸磨机，或可原位制备。实际上，对于一些合成的纤维素反应性施胶剂，有利的是原位乳化。例如由于在使用水乳化之后酸酐官能团的不稳定性而原位乳化ASA。目前，在该工业中使用两类磨机中的乳化技术(1)高剪切和(2)低剪切。高剪切乳化需要将ASA (或其他施胶剂)和保护性胶体、淀粉或合成性聚合物通过高剪切涡轮泵或匀化器，其添加有或未添加表面活性剂。该方法的限制在于需要“能够施加高度均匀的剪切和/或压力的相对复杂、昂贵和笨重的设备、以及有关乳化比例、温度等的严格步骤用于制备令人满意的特定粒径的稳定乳液。”(美国专利4，040, 900)为了解决高剪切乳化的限制，从1977年的Mazzarella(美国专利4，040, 900)开始已提出低剪切乳化方法，其公开了 ASA与3-20重量份的表面活性添加剂(表面活性剂)的混合物，其在非高剪切力和常压下仅通过搅拌、经过混合阀或常规抽吸器而可容易地用水乳化。”但是，这样的低剪切乳化可能造成发泡问题和不佳的施胶有效性，因此增大的表面活性剂含量造成表面活性剂累积在体系中。(C. E. Farley和R. B. ffasser, “Sizing withAlkenyl Succinic Anhydride”, The sizing of Paper 中的第三章,第二版，W. F. Reynolds,Ed. ， Tappi Press,1989,pp 51-62)近来,Pawlowska等人(W02006/096216)公开了“一种在湿端处对纸施胶的改进方法，其将使用较简单且较低成本的低剪切设备用于ASA乳化。”Pawlowska等人公开了一种施胶方法，其包括“在无高剪切力下形成水性施胶乳液，其包含烯基琥珀酸酐组分”，用阳离子组分将所述水性施胶乳液进行后稀释。Pawlowska和Mazzarella之间的主要差别在于使用阳离子组分后稀释乳液以提高驻留性。其实施例一致证实了使用阳离子淀粉后稀释的低剪切ASA乳液是比高剪切ASA乳液更低效的施胶剂，但认为低剪切ASA乳液的乳化方法的简易性向造纸工作者提供操作和成本上的益处。其它专利公开了使用改性淀粉(如US 6，210，475)或聚合物(如US6，444，024B1)以增强低剪切乳化体系的性能，但没有解决低剪切体系性质中的基本性能和可运转性的问题。在文献中，对于ASA乳化的“低剪切”条件和“高剪切”条件的定义倾向于是定性的。通常，使用一列不符合或符合描述词的设备。“高剪切”系统“存在于韦林氏捣切器、涡轮泵或其他极高速的搅拌器等”，并且“发现于活塞或其他类型的匀化设备中”(Mazzarella)。“低剪切”系统是“仅搅拌、经过混合阀或常规抽吸器，或通过存在于备料体系中的搅拌器”(Mazzarella)或是“通过选自离心泵、静态在线混合器、蠕动泵及它们的组合装置产生的”剪切条件(Pawlowska)。但在商用乳化设备列表中使人混淆的这些定义暗示在低剪切类中存在符合的润轮泵，所述商用乳化设备包括工业低压和高压单元如“Cytec Industries,Inc.,供应的Cytec低压润轮乳化器、Nalco高压乳化系统和National Starch润轮和文丘里乳化器”。此外，通过改变电压将韦林氏捣切器用于制备低能和高能的ASA乳液(Chenand Woodward, Tappi J. Aug, 1986, pg 95)。所以通过设备类型不能简单地定义“低剪切”和“高剪切”系统。在“Principles of ASA Sizing”(CE Farley, 1987Tappi Sizing ShortCourse, pg 89)中，存在更定量的“高剪切”和“低剪切”乳化系统的定义“使用紧公差涡轮泵进行高剪切乳化。由该泵进行的工作是使得泵出口和进口之间的压差为约120-140psi(8. 3-9. 7bar)。在涡轮泵的进口处或靠近进口处混合ASA和淀粉。” “在低剪切乳化中，ASA、淀粉和表面活性剂混合并经过一系列文丘里管。淀粉ASA :表面活性剂的常规比例为约2. 5 I 0.05。该方法的可能缺点在于所使用的较高含量的表面活性剂，其可造成“退浆”和不佳的ASA效率和发泡问题。”所以，Farley形成的高低剪切之间的区别在于高剪切系统的压差为约120-140psi (8. 3-9. 7bar)。相似地，Dilts等人(US2008/0277084A1)将低剪切定义为能够将液体泵压通过背压50psi (3. 4bar)或更低的泵，而高压定义为需要150_300psi (10. 3-20. 7bar)的背压泵压液体。对于更简单、低成本的ASA乳化设备，市场上仍存在需求，所述设备不造成归因于高表面活性剂加载或不佳的乳化质量造成的造纸机的运转性问题(泡沫、沉积物)和/或不佳的施胶效率。
技术实现思路
已发现通过在相对高压下将水进料通过文丘里设备，并在文丘里抽吸进口处加入所述施胶剂，可制备质量良好、稳定的施胶剂(如ASA)水乳液，其具有良好的造纸机运转性和良好的施胶效率。该系统比目前使用的常规高剪切系统更简单、更可靠、更节能且成本更低，并提供质量更佳的乳液，其使用比目前市售的低剪切的低能系统更低的表面活性剂含量。此外，该系统可用于其他造纸添加剂的磨机内的乳化，或用于反转乳液聚合物产物的反转。在第一方面，用于乳化水包油或油包水的系统包括文丘里设备。在压力下将连续相导入文丘里设备中，并通过具有第一直径的连续相喷嘴进入混合段。将分散相导入文丘 里设备的混合段中而形成连续相中的分散相乳液。将乳液导引通过具有第二直径的混合相喷嘴，并导引至文丘里设备的出口。混合相喷嘴的直径大于连续相喷嘴的直径，其比例为大于I : I且小于4 I。优选地，连续相包含水，其在约IObar-约50bar的压力下加入，并且流速为约10-100m/s的范围。优选地,分散相包含一种或多种施胶剂。所述乳液可排出至排出室中，其中可混合有任选的添加剂。所述乳液可储存待后续使用，或者在加入至湿端或加入至用于纸或纸板制造系统的施胶压机或涂布机之前，所述乳液可用水或其他水溶液稀释。可选地，所述乳液可直接加入至湿端或加 入至用于纸或纸板制造系统的施胶压机或涂布机。分散相可包含一种或多种纤维素反应性纸施胶化合物或纤维素非反应性纸施胶化合物。示例性的纤维素反应性纸施胶化合物包括烯基琥珀酸酐(ASA)、烯酮二聚体和多聚体，如烷基烯酮二聚体(AKD)、包含约12-22个碳原子的有机环氧化物、包含约12-22个碳原子的酰卤、包含约本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：O·马尼埃，
申请(专利权)人：赫尔克里士公司，
类型：发明
国别省市：