抗起沫剂和纸浆制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可特别有利地用于纸浆制备工艺的抗起沫剂，并涉及使用所述抗起沫 剂的纸浆制备方法。
【背景技术】
[0002] 纸浆是从植物组织诸如木材中以机械方式或化学方式提取的纤维组分，其被分类 成通过机械方法制备的机械纸浆、通过化学方法制备的化学纸浆，以及通过这些方法的组 合制备的半化学纸浆。此外，化学纸浆根椐所使用的化学品而被广义地分类为亚硫酸盐纸 浆和牛皮纸浆，其中牛皮纸浆占所制备的化学纸浆的大部分。
[0003] 牛皮纸衆制备工艺大体包括蒸煮步骤、洗绦步骤、漂白步骤和处理步骤。在蒸煮步 骤中，木肩原料在氢氧化钠和硫化钠的混合物中经受加压汽蒸，从而使原料中的非纤维组 分诸如木质素、树脂和有机酸溶解。在蒸煮步骤中获得的经汽蒸的纸浆穿过喷放锅被传送 到洗涤步骤。
[0004] 在洗涤步骤中，在蒸煮步骤中溶解的非纤维组分和残余的蒸煮化学品通过洗涤/ 脱水而从纸浆中清除。在洗涤步骤中清除的蒸煮液和洗涤流出物通常称为黑液。洗涤步骤 中最常用的洗涤器是真空转筒洗涤器，并通常使用多级（逆流旋转）洗涤装置，在该洗涤装 置中，这些真空转筒洗涤器中的2至3个串联连接。
[0005] 当将黑液完全替换为纯水时，洗涤进行是理想的，但这样做之后，将回收到大量含 低浓度黑液的流出物，并且这种流出物将使用蒸发器通过蒸发浓缩，从而增加了成本。因 此，有必要尽可能减少所使用的纯水量并回收含高浓度黑液的流出物。例如，就三级洗涤装 置而言，为了增加洗涤效率，通常情况是在第二级转筒洗涤器中回收的黑液将用于第一级 中的洗涤液（洗涤器喷淋液），而在第三级转筒洗涤器中回收的黑液将用于第二级中的洗 涤器喷淋液，而纯水将仅用于第三级中的洗涤器喷淋液。
[0006] 黑液含有表面活性物质，诸如木质素、以及树脂组分的钠盐，因此会导致起沫。这 种起沫易于在洗涤步骤期间出现，并且尤其易于在真空转筒洗涤器桶和黑液回收槽中出 现。作为起沫的结果，纸浆脱水率降低，纸浆本身的品质劣化，并且纸浆成块地下沉为片状 物而不是在真空转筒中积聚，这可能导致操作停止。
[0007] 此外，黑液通常是高温强碱性液体，其具有60至80°C的温度和12或更高的pH，意 味着如果黑液由于过度起沫而从回收槽溢出，则可能引发安全问题。在上述洗涤步骤中获 得的纸浆（未漂白的纸浆）随后被传送到漂白步骤。
[0008] 在漂白步骤中，通过脱色或清除纸浆中的有色组分（主要是木质素和颜料型物 质）来漂白纸浆，并且纸浆可被赋予适用于纸浆的预期用途的物理和化学特性。使用诸如 次氯酸钠的化学品来进行漂白。在该漂白步骤中，纸浆的PH下降，但是在强碱性洗涤步骤 期间附着于纸浆的树脂组分溶解于漂白液中并使漂白液的表面张力降低，从而引发剧烈的 起沫。这种起沫导致了多种问题，诸如漂白效果降低、循环速度下降，漂白原料出现悬浮或 溢流，等等。
[0009] 在处理步骤中，通过打浆、施胶、染色（上色）和填料来赋予纸张基本特性。特别 地，使分散于水中的纸浆纤维反复经受压缩和复原，或者将施胶剂、填充物、染色剂和/或 其他化学品添加到所述纸浆纤维中。
[0010] 已提议使用有机硅基抗起沫剂以便抑制诸如以上所述的纸浆制备工艺中的起沫。 例如，日本未审查的专利申请公开No. 2001-20191公开了一种抗起沫剂，该抗起沫剂在通 过将精细粉化的二氧化硅添加到有机硅油中而获得的有机硅基抗起沫剂中包含聚氧化烯 改性的有机硅油、与该聚氧化烯改性的有机硅油不同的非离子表面活性剂，以及包括水溶 性聚合物的增稠剂。
[0011] 然而，因为这种类型的含非离子表面活性剂的有机硅基抗起沫剂在诸如高温或强 碱性条件的苛刻环境中的抗起沫剂分散稳定性低下，故该抗起沫剂本身形成"聚集体"（也 称为"沥青"或"沉积物"），并且处于黑液中的在纸浆制备工艺中产生的其他有机物质进一 步沉积，意味着聚集体往往变得更大和更多。
【发明内容】
[0012] 本发明的一个目的是提供一种抗起沫剂，该抗起沫剂即便在诸如高温或强碱性条 件的苛刻环境中也展现出稳定的抗起沫性能，并且优选地不产生源自该抗起沫剂的聚集 体J等等。
[0013] 通过考虑诸如上文提及的那些问题且由于对可特别有利地用于纸浆制备工艺的 出色有机硅基抗起沫剂作出的潜心研宄，本发明的发明人发现通过将有机聚硅氧烷和精细 粉化的无机填充剂、含聚氧化亚烷基的支链有机聚硅氧烷以及阴离子表面活性剂组合，即 便在诸如高温或强碱性条件的苛刻环境中也可以抑制不期望的聚集体的产生。
[0014] 在一个实施例中，本发明是用一种抗起沫剂实现的，该抗起沫剂含有（A)有机聚 硅氧烷和精细粉化的无机填充剂、(B)含聚氧化亚烷基的支链有机聚硅氧烷，以及（C)阴离 子表面活性剂。
[0015] 上述精细粉化的无机填充剂优选地是选自以下项的一种填充剂：微粒状二氧化 硅、二氧化钛、氧化铝、热解法Ti0 2、Al2O3、氧化锌、氧化镁，以及它们的混合物。
[0016] 上述（A)有机聚硅氧烷和精细粉化的无机填充剂的混合量相对于本发明抗起沫 剂的总重量优选地是5重量％至90重量％。
[0017] 上述（B)含聚氧化亚烷基的支链有机聚硅氧烷的混合量相对于本发明抗起沫剂 的总重量优选地是1重量％至40重量％。
[0018] 上述（C)阴离子表面活性剂优选地是磺酸盐型阴离子表面活性剂，选自a-磺基 脂肪酸烷基酯盐、a -烯烃磺酸盐、烷烃磺酸盐、直链烷基苯磺酸盐，以及它们的混合物。
[0019] 上述磺酸盐优选地选自钠盐、钾盐、锂盐、铵盐，以及它们的混合物。
[0020] 上述（C)阴离子表面活性剂的混合量相对于本发明抗起沫剂的总重量优选地是1 重量％至30重量％。
[0021] 优选地，本发明的抗起沫剂还含有（D)非离子表面活性剂（不包括组分（B))。
[0022] 上述（D)非离子表面活性剂（不包括组分（B))的混合量相对于本发明抗起沫剂 的总重量优选地是0. 01重量％至25重量％。
[0023] 优选地，本发明的抗起沫剂还含有水溶性聚合物。
[0024] 优选地，本发明的抗起沫剂还含有水并且是乳液的形式。
[0025] 本发明的抗起沫剂适用于纸浆制备。
[0026] 本发明还涉及纸浆制备方法，包括将上述抗起沫剂添加到水中以用于纸浆制备。
[0027] 在上述纸浆制备方法中，优选地将本发明的抗起沫剂以相对于完全干燥纸浆的重 量为1至500克/吨的总浓度添加。
[0028] 优选地，在洗涤步骤和/或漂白步骤中将上述抗起沫剂添加到水中以用于纸浆制 备。
[0029] 本发明的抗起沫剂即便在例如纸浆制备工艺中的诸如高温或强碱性条件的苛刻 环境中也展现出稳定的抗起沫性能，并且可以抑制不期望的聚集体的产生。
[0030] 本发明的纸浆制备方法可以抑制纸浆制备工艺中（诸如洗涤步骤和/或漂白步骤 中）的起沫，并因此能够以良好的效率产生高品质的纸浆。
【具体实施方式】
[0031 ] 本发明的抗起沫剂包含：
[0032] (A)有机聚硅氧烷和精细粉化的无机填充剂，
[0033] (B)含聚氧化亚烷基的支链有机聚硅氧烷，以及
[0034] (C)阴离子表面活性剂。
[0035] 组分（A)的有机聚硅氧烷不受特别限制，并且可以使用一种或两种或更多种类型 的有机聚硅氧烷。上述有机聚硅氧烷的例子包括具有由以下式（X)表示的结构单元的有机 聚硅氧烷：
[0036] [R13SiOl72] [R12SiO272] [R11SiO372] (X)
[0037] 上述式⑴中结构单元的R1的例子包括烷基，诸如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、 己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十二烷基、十四烷基、十六烷基和十八烷基；环烷基，诸如环己 基；條基，诸如乙條基和條丙基；芳基，诸如苯基和甲苯基；烧芳基，诸如2 -苯丙基；以及具 有1至20个碳的取代或未取代的单价烃基（有机基团），诸如氯甲基、3-氯丙基、3, 3, 3-三 氟丙基，以及氰乙基，这些单价烃基是通过用卤素原子和/或氰基取代键合到上述基团中 的碳原子的一些或全部氢原子而获得的。每个单元中的R 1部分可以是相同或不同的，但优 选的是90摩尔％或更多的R1部分为甲基。
[0038] 上述式⑴中的结构单元的比例为使得[R13SiOv2] : [R12SiO272] : [R11SiO372]优选地 是 0? 1-5:90-99. 8: 0? 1-5 (摩尔 ％ )，且更优选地是 1-3:94-98:1-3 (摩尔 ％ )。
[0039] [R13SiCV2]的比例小于0. 1摩尔％不是优选的，这是因为担心抗起沫剂的粘度增 大并且可能难以操纵该抗起沫剂，并且[R13SiCV 2]的比例超过5摩尔％不是优选的，这是 因为担心抗起沫剂的粘度下降并且抗起沫特性可能劣化。此外，[R12SiOw]的比例小于 90摩尔％不是优选的，这是因为担心抗起沫剂的粘度下降并且抗起沫特性可能劣化，并且 [R12SiC^ 2]的比例超过99. 8摩尔％不是优选的，这是因为担心抗起沫剂的粘度增大并且可 能难以操纵该抗起沫剂。此外，[R11SiO v2]的比例小于0. 1摩尔％不是优选的，这是因为担 心抗起沫剂的粘度下降并且抗起沫特性可能劣化，并且[R11SiO v2]的比例超过5摩尔％不 是优选的，这是因为担心抗起沫剂的粘度增大并且可能难以操纵该抗起沫剂。
[0040] 上述有机聚硅氧烷从具备分散性和可操作性的角度来看优选地具有低粘度，而从 具备抗起沫特