CN1090902A - 树脂障碍控制 - Google Patents

Abstract

一种控制造纸机干燥部合成网或不与生产用水 连续接触的设备上树脂障碍的方法，包括将水溶性或 水可分散的阳离子型聚合物和水溶性或水可分散的 阴离子型芳香族聚合物涂敷于该合成网或设备上。

Description

本发明是关于造纸机树脂障碍的控制问题，更详细地说，是关于用两组分聚合物化学品处理造纸机干燥部合成网或不接触生产用水的造纸机设备部件从而有效地抑制或防止树脂沉积生成的一种方法。

众所周知，“树脂”会聚集于造纸机的各个部分，产生严重的问题。这里所用的词“树脂”是指在纸浆和纸的生产过程中形成的粘性的、不溶性沉积物质。这里粘性物质可来源于造纸的原料木材，也可是因为造纸生产过程中用了较多的再生纸，“树脂”这个词经常是用来作为一个比较通用的名称，它包括所有溶于有机溶剂但不溶于水的粘性物质，例如再生纸中的油墨或胶粘剂等。再生纤维中的沉积物质也称作为“粘性物”，但在本发明中，“树脂”这个名称将不仅是指纸浆中存在的天然树脂颗粒，而且也指再生纤维中的任何合成粘性物质，以及在造纸生产中形成的不溶性沉积物。

已经知道树脂会聚积在造纸系统的各个部分。例如，已知它会堵塞造纸机毛毯，造成纸网排水困难。它也会粘在铜网或干燥滚筒上使纸产生孔洞。它也会沉积在压辊、干燥部合成网或其它与纸板或造纸机毛毯直接或间接接触的设备上。事实上，所有造纸机网和大多数与纸网或纸板接触的滚筒，都会时时地积聚树脂。

有许多材料和技术被用来试图解决这些问题。控制这些沉积物的传统方法是关停生产设备，清洗受影响的设备部件，或者用各种化学复合物，如含有滑石或阴离子分散剂的无机处理剂，去处理系统中所有污染物。但是，常用的分散剂一般对树脂积聚的密闭体系是无效的。在这种密闭体系中，控制的方法必须是能将树脂颗粒从水系统中除去，使其不能聚积在造纸机毛毯或滚筒或造纸机的用水管线上。

也有的方法是在与生产用水接触的或易于生成沉积物的造纸机各种表面上喷洒一种含有某些阳离子聚合物或（和）阳离子表面活性剂组成的水溶液以减少这些沉积物的生成。但是，为了便于从体系中除去树脂沉淀物，这些处理方法只限制于造纸生产中与生产用水接触的部件。现在已发现，用聚合物复合物处理那些造纸机中不与生产用水接触的部件，即干燥部合成网、干燥滚筒等，有利于更有效地控制树脂在其上的沉积。

图1是造纸机干燥区的示意图。

本发明的一个目的是提供一个控制或防止在造纸机干燥部合成网和其它不与生产用水接触的设备上生成树脂的方法。

本发明提供的能控制或防止在造纸机干燥部合成网或不与生产用水接触的造纸机设备上生成树脂的方法是在这些设备上涂敷一水溶性或水可分散的阳离子型聚合物以及一阴离子型的水溶性或水可分散的芳香族聚合物。

本发明涉及一种控制树脂在造纸机干燥部合成网、干燥滚筒或其它不与生产用水接触的设备上沉积的方法，该方法包括在干燥部合成网或其它设备的表面上涂敷一水溶性的或水可分散的阳离子型聚合物和一水溶性的或水可分散的阴离子型芳香族聚合物。

现已发现，在干燥部合成网或其它不与生产用水接触的设备表面涂敷阳离子型和阴离子型聚合物，就可能在干燥部合成网或设备表面形成可防止树脂粘附其上的涂层。这些聚合物可用任何常规方法涂敷，例如用涂料斗或其它涂敷器，但最好是将聚合物喷涂在设备上。虽然两种聚合物处理可用同一喷嘴同时进行，但是在一个特别优选的实施方案中，是先涂敷阳离子聚合物然后再涂敷阴离子聚合物。用这种方法在表面形成的涂层可以大大降低沉积物的聚集，从而提高造纸机的运行能力，由于操作性能提高也改善了纸张的质量。

各种不同的水溶性或水可分散的阳离子聚合物都可使用，它们的分子量通常是1000到500，000，较好的分子量是1，000至100，000，最好是20，000至50，000。适用的聚合物的电荷密度（例如由流动电流电位滴法测定）为0.1至10，最好是2至8，毫克当量/克。

本发明所用的阳离子型聚合物比较好的有聚乙烯亚胺类。特别是分子量小于5000，最好是小于2000的低分子量的聚乙烯亚胺类，例如四亚乙基五胺、三亚乙基四胺，以及各种其它含氨基的聚合物材料，如在US-A-3250664、3642572、3893885和4250299中所提及的聚合物，但一般优先使用质子化的或季铵聚合物。这些季胺聚合物最好是由含季胺基团的乙烯基不饱和单体聚合而得，或者是由表氯醇和一种或多种胺反应得到，如聚亚烷基多胺与表氯醇之间反应，或表氯醇二甲胺与乙二胺或聚亚烷基多胺之间的反应得到。本发明可用的其它的阳离子型聚合物还有双氰胺-甲醛缩合物。U.S.-A-3，582，461披露了这类聚合物。甲酸或铵盐，最好是甲酸和氯化铵二者一起，也都可作为聚合反应物。发现一种能有效成膜的双氰胺-甲醛型聚合物含有约重量50%聚合物作为其活性成分，相信其分子量约在20，000至50，000之间。

本发明所用的并且是由乙烯类不饱和单体聚合而来的典型的阳离子型聚合物，包括下列几类单体的均聚或共聚物：乙烯类化合物，如可用C₁或C₁₈烷基卤化物、苄基卤化物（最好是氯化物）或硫酸二甲酯或二乙酯季铵化的乙烯基吡啶和乙烯基咪唑，或可用化学式为NR₁R₂R₃（R₁、R₂和R₃各自为低级烷基，典型的为1至4个碳原子烷基，其中之一可以是C₁至C₁₈的烷基）的叔胺季胺化的乙烯基苄基氯;烯丙基类化合物，如二烯丙基二甲基氯化胺;或丙烯酸类衍生物，如可用C₁至C₁₈烷基卤化物、苄基卤化物或硫酸二甲酯或二乙酯季铵化的二烷基氨甲基（甲基）丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺基丙基三（C₁至C₄烷基，最好是甲基）铵盐，或（甲基）丙烯酰氧乙基三（C₁至C₄烷基，最好为甲基）铵盐，所说的盐为卤化物（最好为氯化物）、甲基硫酸盐、乙基硫酸盐或1/n个n价阴离子。上述这些单体可与一种（甲基）丙烯酸类衍生物，如丙烯酰胺、丙烯酸或甲基丙烯酸的C₁-C₁₈烷基酯或丙烯腈进行共聚。典型的这种聚合物含有10-100摩尔%如下式的重复单元：

和0～90摩尔%如下式的重复单元：

式中，R₁代表氢或典型的为1-4个碳原子的低级烷基，R₂代表一个长链烷基，典型的为8至18个碳原子烷基，R₃、R₄和R₅各自代表氢或低级烷基，X则代表一个阴离子，典型的为一个卤化物离子、甲基硫酸根离子、乙基硫酸根离子或1/n个n价的阴离子。

由不饱和单体衍生而来的其它季铵聚合物包括具有下式重复单元：

的二烯丙基二甲基氯化铵的均聚物及其与丙烯酸衍生物，如丙烯酰胺的共聚物。

由不饱和单体衍生而来的其它可用的聚合物包括具有以下结构式：

的聚合物。式中，Z和Z′可以相同也可以不同，是-CH₂CH＝CHCH₂-或-CH₂-CHOHCH₂-，Y和Y′可以相同也可以不同，是X或-NH′R″，X是原子量大于30的卤素，n是2至20的整数;R′和R″：（Ⅰ）可以是相同或不同的1至18个碳原子的烷基，烷基也可被1至2个羟基取代;或（Ⅱ）当与N连在一起则代表一个饱或不饱和的5至7元环;或（Ⅲ）当与N和O连在一起代表N-吗啉基（美国专利№.4397743中有介绍），这类聚合物特别优选的是聚（二甲基丁烯基）氯化铵双-（氯化三乙醇铵）。

另一类可用的乙烯类不饱和单体衍生而来的聚合物是与低级烷基胺反应的聚丁二烯类（产生的一些二烷基氨基再被季铵化）。因此，通常，这类聚合物将具有如下式所示的重复单元：

各单元摩尔比分别为a∶b∶c∶d，R代表低级烷基，典型的为甲基或乙基。必须理解的是，低级烷基并不必都完全相同。典型的季铵化试剂有甲基氯、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯。a∶b∶c∶d比例可以改变，其范围是，胺量（b+c）一般从10-90%，同时（a+c）从90%-10%。聚丁二烯在一合适的低级烷基胺存在下与一氧化碳和氢反应可得到这些聚合物。

对由表氯醇和各种胺制备的季铵聚合物，则要特别参考英国专利说明书Nos.2085433和1486396的说明。可用的典型的胺是N，N，N′，N′-四-甲基乙二胺以及与二甲胺和三乙醇胺一起用的乙二胺。本发明用的这类聚合物特别优选的是具有下式的聚合物：

这里n是0-500，当然，其它的胺类也可以用。

其它可用的聚合物有阳离子型木质素、淀粉和单宁衍生物，例如单宁（缩合的多酚体）与甲醛和进行Mannich反应得到的产物，它生成的是一个盐，如醋酸盐、甲酸盐、盐酸盐或季铵盐等;以及交联的多胺聚合物。如用表氯醇交联的聚酰胺胺/聚乙烯多胺共聚物。

本发明较好的阳离子型聚合物也包括用二甲胺、二乙胺或甲乙胺（最好是二甲胺或二乙胺）与表卤醇（最好是表氯醇）反应制备的聚合物，如在U.S.-A-3，738，945和CA-A-1，096，070中所披露的那些聚合物。据报道，这些聚合物含有50%重量的分子量约为10，000至250，000的聚合物作为其活性成分。

另外，多季铵聚合物还可从下列原料反应而得：（a）表卤醇（最好是表氯或表溴醇）或二环氧化物或它们的前体，（b）具有2个表卤醇反应官能度的烷基胺，尤其是1至3个碳原子的二烷基胺，如二甲胺，和（C）氨或是具有表卤醇反应官能度大于2的并且不带任何羰基的胺，尤其是伯胺或伯亚烃多胺，如二乙基氨基丁胺、二甲基氨基丙胺和乙二胺。这些聚合物也可以由叔胺或羟烷基胺制得。有关这些聚合物更详细的情况可参见GB-A-2085433，US-A-3855299和US再颁布专利28808。

所用的阴离子型聚合物是水溶性的或水可分散的芳香族聚合物，最好是磺化和/或羟化聚合物，例如牛皮纸木质素，木质磺酸盐，聚萘磺酸盐，单宁，磺化单宁和它们的混合物等。这里所用的“芳香族聚合物”一词是指聚合物中含有芳香基团作为主要重复单元的那些聚合物。因此，本发明中的芳香族聚合物可以是均聚物，也可以是共聚物，重要的是，聚合物中的芳香基团至少为50%摩尔。

当然，本发明使用的阴离子型聚合物可以是由游离酸的形式也可以是其水溶性盐的形式。

由于其它一些相似的阴离子型聚合物，如蔗糖、羧甲基纤维素、聚甲基丙烯酸酯类、马来酐共聚物和淀粉等比较无效，上述特定聚合物的有效性就令人惊奇了。

本发明的聚合物通常单独配成浓缩的水溶液，每种聚合物的浓度一般是0.1至50%（重量），最好为1至20%（重量）。在使用时这些浓缩物通常要进一步稀释至1到10，000ppm，最好是1到5000ppm。稀释用水应该充分纯化，以不至于使稀释体系的电荷倒向。但是，应该注意的是，当使用水分散的聚合物时，最好用一种与水相混溶的溶剂促进聚合物溶解于水溶液中。本发明对具体溶剂的选择没有特别的限制，它将取决于所用的特定聚合物的溶解性。一般的工艺技术人员可以很容易地用常规方法确定一种合适的溶剂。

本发明的组合物中也含有润湿剂（即能降低水表面张力的物质）和其它通常用于树脂障碍控制中的添加剂。此外，阳离子或非离子表面活性剂也可与阳离子聚合物一起使用，阴离子或非离子表面活性剂也可与阴离子聚合物一起使用。

下面的实例是根据本发明的原理提供的用以说明本发明，但是除非在所附的权利要求书中指明，并不构成对本发明的任何限制。除非另有指明，所有份数的百分数均以重量计。

实例1

本实例说明在造纸机干燥部合成网上一起涂敷阳离子聚合物和阴离子芳族聚合物对控制或防止树脂的沉积的有效性。聚合物处理剂是分别涂敷于带两个压区及一个起皱辊的二米长网造纸机上。造纸机干燥部有35个烘缸，分成四个区（参见图1）。阳离子聚合物和阴离子聚合物在造纸机干燥部的第二区分别从两个雾化喷嘴喷向干燥部合成网的顶部。树脂控制剂是当造纸机在生产由100%再生纤维制备22磅起皱工业毛巾纸时进行试验的。配料主要是OCC不合格的边切料，也有一些低品质的捆纸和损纸。用这些配料过去运行时需要经常停机并且用一有专利保护的腐蚀性清洗剂清洗干燥部合成网和干燥辊。干燥部合成网是由聚酯单丝制的塑性材料。在烘缸罩内自然温度下，用聚合物水溶液处理剂湿润过的干燥部合成网在与纸板接触前就会完全干燥。

阳离子聚合物处理：

5升季铵表胺聚合物和季铵表面活性剂配制液用45升水稀释后通过第一个喷嘴喷涂。

阴离子聚合物处理：

1升木质磺酸盐溶液（1.25千克）稀释至36.5升水中，用H₂SO₄将pH值调节至7-8，然后通过第二个喷嘴喷涂。

结果：

24小时以后，干燥部合成网就不再象原先那样一开始运行就出现树脂沉积物。以前的经验，即没有涂敷阳离子和阴离子型聚合物处理剂时，发现在干燥部合成网上有一黑色涂层，说明发有着高度的树脂沉积发生。这个结果表明，干燥部合成网用一种阳离子型聚合物溶液连同一种阴离子芳香族聚合物溶液一起处理后能有效地防止树脂沉积的形成。

实例2

除了用下列的聚合物处理外，其它均重复实例1。

阳离子型聚合物处理：

一种表胺聚合物和季胺表面活性剂的掺合物用水稀释10倍，所得的水溶液以25至60毫升/分的速率喷涂。

阴离子型聚合物处理：

一种阴离子型木质磺酸盐在水中稀释3.3倍，所得的水溶液以25至60毫升/分的速率喷涂。

结果：

在48小时以后，干燥部合成网就不再象原先那样一开始运行就出现树脂沉积物，可以认为实验是成功的。

实例3

重复实例2的程序，但干燥部合成网不同，是用100%聚酯单/复丝混织物。

结果：

两种聚合物结合施用连续9天，有效地抑制了树脂在干燥部合成网上沉积，其观察结果如下：

1）极少量树脂和/或粘性物积聚;

2）树脂和/或粘性物没有转移到其它毛毡上;

3）在整个运行期间没有发生生产问题。

实例4

本实例证明仅用阳离子型聚合物处理干燥部合成网以控制树脂沉积是无效的。除按下列方法处理外，实验程序与实例1相同。

阳离子型聚合物处理：

一种表胺聚合物和季铵表面活性剂的掺合物稀释10倍后，以60毫升/分的速率涂敷。

阴离子型聚合物处理：

无

结果：

在48小时以后，由于干燥部合成网上被树脂或粘性物所覆盖，所以实验是失败的。这些结果证实阳离子和阴离子型聚合物处理是必需的。

Claims (9)

1、一种控制造纸机干燥部合成网或不与生产用水连续接触的设备上树脂障碍的方法，包括将水溶性或水可分散的阳离子型聚合物和水溶性或水可分散的阴离子型芳香族聚合物涂敷于该合成网或设备上。

2、一种根据权利要求1的方法，其中阴离子聚合物是从下列一组物质中选择的：木质素、木质磺酸盐、聚萘磺酸盐、单宁、磺化单宁和它们的混合物。

3、一种根据权利要求1的方法，其中阳离子型聚合物的分子量是1，000至500，000。

4、一种根据权利要求1的方法，其中阳离子型聚合物的分子量是20，000至50，000。

5、一种根据权利要求1的方法，其中适宜的聚合物的电荷密度是0.1至10毫克当量/克。

6、一种根据权利要求1的方法，其中适宜的聚合物的电荷密度是2至8毫克当量/克。

7、一种根据权利要求1的方法，其中阴离子型聚合物的分子量是300至100，000。

8、一种根据权利要求1的方法，其中各聚合物是分别涂敷到合成网或设备上的。

9、一种根据权利要求1的方法，其中树脂来源于再生纤维。

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