用于造纸机滤水剂和干强度剂的基于表面活性剂的粗浆洗涤助剂处理的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种处理未漂白的纤维素浆料W改善助滤剂或强度助剂的性能的方 法。
【背景技术】
[0002] 纸和纸板是由纤维素纤维的含水浆料生产的，将该浆料沉积于移动的造纸网或织 物上，并通过滤水由该浆料的固体组分形成纸片。在运一程序之后，对所述纸片进行压制和 干燥W进一步去除水。
[0003] 纤维浆料在造纸网或织物上的滤水或脱水经常是实现更快的造纸机速度的限制 步骤。改善的脱水还可在压制和干燥区段中获得更干燥的纸片，从而降低能量消耗。在纤维 浆料到达造纸网或织物之前经常向其中添加化学品W改善滤水/脱水和固体保留；运些化 学品被称为造纸机助留剂和/或助滤剂。
[0004] 在造纸厂中使用干强度添加剂来增加纸的强度。它通过增加内粘结形成来增加纸 的强度。此外，干强度添加剂改善了顶破强度(bust strength)、撕裂强度、蜡粘值、耐折度、 劲度、机器运行性，增加了纸充填物的使用水平等。干强度添加剂还降低了掉毛dinting) 和掉粉。助滤剂也可W在造纸机上提供改善的干强度，其中利用滤水的增加来增加精制或 稀释流浆箱化ea化OX)稠度，由此提供改善的纸片强度性质。
[0005] 造纸机助滤剂在一些含有高含量的可溶性有机物和盐的配料基材中效能会降低。 运些配料的两个此类实例是中性亚硫酸盐半化学品（NSSC)和牛皮纸原始挂面纸板化raft virgin linerboard)，其中存在高水平的可溶性木质素和含有高阴离子电荷的其它有机材 料。运些高度阴离子的材料中和了常规的助滤剂和干强度助剂上的电荷，从而显著地降低 其有效性。
【发明内容】
[0006] 已经发现，使用基于表面活性剂的粗浆洗涂(BSW)助剂可改善造纸机滤水剂或强 度剂在含有高水平的可溶性木质素的未漂白的纤维素配料中的性能，其中所述造纸机滤水 剂或强度剂具有降低的性能或无活性。运些纤维素配料中的高水平的可溶性木质素在 25ppm至最高2500ppm的范围内。基于表面活性剂的洗涂助剂过去没有被用于未漂白的纸浆 厂，而是更经常被用于漂白的纸浆厂，W增加进入漂白设备中的未漂(brown)纤维素配料的 洗涂和清洁度，导致漂白化学品达到其目标纸亮度的使用率较低。118 5,405,498和1]5 5， 404,502中教导了用于漂白的造纸厂的基于表面活性剂的洗涂助剂的实例。
[0007] 本发明提供了一种处理纤维素浆料W改善滤水的方法，所述方法包括向未漂白的 纤维素配料中添加每吨0.1至10磅的量的基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂，和向所述配料 中添加每吨0.1至10磅的量的合成聚合物造纸机助滤剂或强度助剂，从而使所述配料滤水 并形成未漂白的纸产品。
[000引对于本发明来说，基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂不同于消泡剂助滤剂，尽管运 些技术有时都被称作粗浆洗涂助剂。为了本发明的目的，在基于表面活性剂的粗浆洗涂助 剂中不包括消泡剂助滤剂。消泡剂助滤剂通常含有硅油（聚甲基硅氧烷）、有机娃表面活性 剂、脂肪族控油和微粒。颗粒可W包括沉淀二氧化娃或热解二氧化娃或亚乙基双硬脂酷胺 化BS)。消泡剂助滤剂的机理是通过破裂阻碍滤水的气泡来减少夹入空气，从而使滤水增 加。消泡剂助滤剂可W施加于纸浆厂中的洗涂器上或筛选室（screen room)中，或者也可W 施加于造纸机上。在所有运些情况下，消泡剂助滤剂都通过去除夹入空气起作用W增加纸 浆脱水率。消泡剂助滤剂是硅油和/或表面活性剂、控油和颗粒的渗合物，其功能是去除夹 入空气，由此改善纸浆脱水。
[0009] 对于本发明来说，基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂是稳定化和去除木质素的非离 子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂的渗合物。 基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂Γ表面活性剂基BSW助剂"）通常是非离子型表面活性 剂和阴离子型表面活性剂的渗合物。基于表面活性剂的BSW助剂的阴离子型表面活性剂稳 定化树脂和木质素，使它们保持为小的、不起眼的(discreet)和胶体。非离子型表面活性剂 组分降低表面张力，使滤水增加，同时随之去除更多的胶体材料。基于表面活性剂的粗浆洗 涂助剂将进而降低纤维素浆料的木质素含量。基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂先前未知被 用于未漂白的纸浆厂。
[0010] 基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂通常是非离子型表面活性剂和阴离子型表面活 性剂的渗合物。非离子型表面活性剂的实例包括壬基酪乙氧基化物;直链和支链醇的烧氧 基化物;脱水山梨糖醇醋;烷氧基化脱水山梨糖醇烷基醋；W及聚乙二醇和聚丙二醇的二嵌 段和Ξ嵌段共聚物。非离子型表面活性剂的亲水亲油平衡值化LB)将在7-20、优选10-20且 更优选12-16的范围。阴离子型表面活性剂或分散剂的实例包括烷基苯横酸盐、二烷基横基 班巧酸盐、烷基横酸盐、烷基憐酸盐、烷基簇酸盐，其中烷基链可W是直链或支链的；聚（甲 基）丙締酸盐；聚马来酸和酢；和木素横酸盐。基于表面活性剂的BSW助剂的具体实例包括 Infinity PK2735、Infinity PK2732和Infinity 2726(Hercules Incorporated , Wilmington DE)，它们是阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂的渗合物。非离子型 表面活性剂与阴离子型表面活性剂的重量比可W是1: 99至99:1或5 :95至95 : 5或10 :90至 90:10或20:80至80:20。
[0011] 不希望受限于理论，相信基于表面活性剂的BSW助剂的阴离子型表面活性剂使树 脂和木质素稳定，使它们保持为小的、不起眼的和胶体的。非离子型表面活性剂降低表面张 力，使滤水增加，同时随之去除更多的胶体材料。基于表面活性剂的粗浆洗涂助剂可降低纤 维素浆料的木质素含量。降低的木质素含量将使常规滤水剂和干强度剂的有效性增加。
[0012] 在纸浆厂中的洗涂器管线中添加基于表面活性剂的BSW助剂，其中所述洗涂器的 目的是去除和回收蒸煮液的组分。可W向稀释水中添加基于表面活性剂的BSW助剂，所述稀 释水用于在洗涂器之前将纸浆从8-10%的浓度稀释至1-3%的浓度。还可W向喷淋水中添 加基于表面活性剂的BSW助剂，喷淋水被施加到洗涂器上的纸浆垫。
[OOU]基于表面活性剂的BSW助剂处理剂量开始较低且经一段时间（通常为几天)缓慢增 加。BSW助剂剂量可W在每吨配料固体0.01至10磅或0.05至5磅或0.2至1磅BSW助剂的范围。 BSW助剂通常作为不需要二次稀释的液体供应。
[0014] 造纸机助滤剂或强度助剂通常是水溶性或水分散性的合成聚合物，其可w在归因 于基于表面活性剂的BSW助剂处理的未漂白等级的纸产品中发挥作用。合成聚合物造纸机 强度助剂或助滤剂可W是非离子型聚合物、阳离子型共聚物或阴离子型共聚物。
[0015] 一般地说，造纸机助滤剂通过凝结（coagulation)机理和/或絮凝(flocculation) 机理的组合发挥作用，其进而絮凝纸浆浆料。凝结是通过电荷中和而脱稳定化的过程。在被 中和后，颗粒或纤维不再彼此排斥并且可W被汇集在一起。通常利用凝结剂实现凝结，凝结 剂具有每摩尔500,000克或更小的低分子量、每克有机聚电解质或无机材料如硫酸侣或氯 化铁2-20毫当量的电荷密度。絮凝是通过桥接方法将脱稳定化的凝结颗粒或纤维汇集在一 起W形成更大的团聚物或絮凝物的过程。通常利用造纸机助滤剂如聚合物絮凝剂实现絮 凝，所述聚合物絮凝剂通常是具有2百万g/摩尔或更高高分子量的聚丙締酷胺或聚环氧乙 烧。更大的纸浆团聚物然后可W使水更自由地从形成的纤维素纸浆垫中滤出，由此增加滤 水率或脱水率。
[0016] 对于本发明来说，造纸机助滤剂是通过凝结和絮凝机理发挥作用W产生纤维的大 团聚物的那些，所述大团聚物进而增加纸浆的脱水率。运些在组成和机理上不同于消泡剂 助滤剂，所述消泡剂助滤剂是基于娃酬的并且通过对附着于纤维的空气泡进行脱稳定化和 破坏来发挥作用，所述脱稳定化和破坏使纸浆更快地脱水。
[0017] 合成聚合物造纸机强度助剂或助滤剂可W是非离子型聚合物、阳离子型共聚物或 阴离子型共聚物。
[0018] 用于制备合成聚合物造纸机助滤剂或强度助剂的非离子型单体包括但不限于丙