Настоящее изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, а также шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
Предпосылки изобретения
Дисперсии или эмульсии шлихтующих агентов применяют при получении бумаги для придания бумаге и картону повышенной устойчивости к увлажнению и проникновению различных жидкостей. Шлихтующие дисперсии обычно добавляют к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, необязательные наполнители и различные добавки. Водную суспензию подают в напорную емкость, выталкивающую суспензию на сетку, где образуется мокрый слой бумаги. Далее к суспензии, как правило, добавляют такие соединения, как крахмалы и тонкоизмельченные материалы, которые облегчают обезвоживание суспензии на сетке. В процессе получения бумаги воду, дренированную с сетки и очищенную от волокнистой массы, так называемую белую воду, обычно подвергают частичной рециркуляции. Целлюлозная суспензия содержит определенное количество неволокнистого материала, например, наполнителей, заряженных полимеров, шлихтующих агентов и различных заряженных загрязняющих примесей, т.е. анионных отходов, электролитов, коллоидных веществ и т.д. Некоторая часть неволокнистого материала оказывает влияние на эффективность шлихтования, по всей вероятности, ухудшая ее. Большое количество заряженных соединений, например большое содержание солей в суспензии, приводит к получению суспензии, которая существенно затрудняет шлихтование, т.е. получение бумаги с удовлетворительными шлихтовальными свойствами. Другие соединения, содержащиеся в суспензии, ухудшающей шлихтование, представляют собой различные липофильные, древесные, экстрагируемые вещества, содержащиеся в рециркулированных волокнах и целлюлозах с высоким выходом, т.е. механических целлюлозах. Повышенное количество добавляемого шлихтующего агента зачастую улучшает шлихтование, однако оно вызывает повышение стоимости, а также повышенное накопление шлихтующих агентов в очищенной от волокнистой массы воде. Накопление неволокнистого материала, а также любого другого компонента, присутствующего в суспензии, еще сильнее проявляется в мельницах, в которых очищенную от волокнистой массы воду подвергают активной рециркуляции, вводя в процесс получения бумаги всего лишь небольшое количество свежей воды. Таким образом, целью настоящего изобретения является дальнейшее улучшение шлихтования. Другой целью настоящего изобретения является улучшение шлихтования путем добавления шлихтующих веществ к целлюлозным суспензиям, имеющим высокую проводимость и/или содержащим большое количество липофильных древесных экстрагируемых веществ. Следующие цели будут указаны ниже.
WO 99/55964 относится к способу получения бумаги, в котором обезвоживающие и удерживающие средства добавляют к суспензии, содержащей катионный или амфотерный полисахарид, включающий гидрофобную группу. Полисахарид может применяться в сочетании с анионными, тонкоизмельченными материалами и шлихтующими агентами.
WO 99/55965 относится к способу получения бумаги, в котором обезвоживающие и удерживающие средства добавляют к суспензии, содержащей катионный органический полимер, включающий ароматическую группу. Катионный органический полимер соответственно применяют вместе с анионными тонкоизмельченными материалами.
Патент США 6001166 относится к водным дисперсиям алкилдикетена, содержащим катионный крахмал и анионные дисперсанты, такие как лигнинсульфоновые кислоты, конденсаты нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида.
WO 9833979 описывает водные дисперсии целлюлозо-реакционноспособных шлихтующих агентов, включающих катионные органические соединения и анионные стабилизаторы.
Описание изобретения
Было обнаружено, что данное изобретение в соответствии с прилагаемой формулой изобретения неожиданно улучшает шлихтование в целом и, конкретно, улучшает шлихтование водных суспензий, содержащих целлюлозные волокна, имеющие высокую проводимость. Более конкретно, данное изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
Шлихтующий агент, содержащийся в дисперсии в соответствии с настоящим изобретением, добавляемой к суспензии, целесообразно представляет собой любой известный шлихтующий агент, такой как нецеллюлозо-реакционноспособные агенты, включая канифоли, например усиленные и/или этерифицированные канифоли, воски, жирные кислоты и производные смоляной кислоты, например жирные амиды и сложные жирные эфиры, например сложные триэфиры глицерина натуральных жирных кислот, и/или целлюлозо-реакционноспособные агенты. Шлихтующая дисперсия предпочтительно содержит целлюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты. Целлюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты, содержащиеся в шлихтующей дисперсии, могут быть выбраны из любых целлюлозо-реакционноспособных агентов, известных в данной области. Шлихтующий агент, целесообразно, выбирается из гидрофобных димеров кетена, мультимеров кетена, кислотных ангидридов, органических изоцианатов, карбамоилхлоридов и их смесей, предпочтительно димеров кетена и ангидридов кислот, наиболее предпочтительно димеров кетена. Подходящие димеры кетена имеют указанную ниже общую формулу (I), в которой R1 и R2 представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, обычно насыщенные углеводороды, при этом углеводородные группы, целесообразно, имеют от 8 до 36 атомов углерода, обычно представляющих собой алкильные группы с прямой или разветвленной цепью, имеющей от 12 до 20 атомов углерода, такие как гексадецил- и октадецилгруппы. Димеры кетена могут быть жидкими при температуре окружающей среды, например при 25°С, предпочтительнее при 20°С. Как правило, ангидриды кислот имеют приведенную ниже общую формулу (II), в которой R3 и R4 могут быть одинаковыми или различными и представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, целесообразно содержащие от 8 до 30 атомов углерода, либо R3 и R4 вместе с остатком –С-О-С- могут образовывать 5-6-членное кольцо, необязательно в дальнейшем замещенное углеводородными группами, содержащими до 30 атомов углерода. Примеры коммерчески используемых ангидридов кислот включают янтарные ангидриды алкила и алкенила, а также, в частности, янтарный ангидрид изооктадеценила.
Подходящие димеры кетена, ангидриды кислот и органические изоцианаты включают соединения, описанные в патенте США №4522686, включенном в данное описание в качестве ссылки. Примеры подходящих карбамоилхлоридов включают карбамоилхлориды, описанные в патенте США №3887427, также включенном в описание в качестве ссылки.
Шлихтующая дисперсия, добавляемая к суспензии, может содержать от 0,1 до 50 мас.% шлихтующего агента от общей массы дисперсии/эмульсии, предпочтительно более 20 мас.%. Дисперсии, содержащие шлихтующие агенты из димера кетена, могут содержать от 5 до 50 мас.% димера кетена от общей массы композиции, предпочтительно от 10 до 35 мас.%. Дисперсии или эмульсии, содержащие шлихтующие агенты из ангидридов кислот, могут содержать от 0,1 до 30 мас.% ангидрида кислоты от общей массы дисперсии/эмульсии, предпочтительно от 1 до 20 мас.%. Дисперсии, содержащие нецеллюлозо-реакционноспособные шлихтующие агенты, целесообразно имеют содержание шлихтующих агентов, составляющее от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 35 мас.%. Полимер, имеющий одну или несколько ароматических групп, т.е. как анионный, так и катионный полимер, имеющий одну или несколько ароматических групп, содержащихся в шлихтующей дисперсии, целесообразно присутствует в количестве, составляющем приблизительно от 0,1 мас.% до 15 мас.% от массы шлихтующего агента.
Количество шлихтующего агента, добавляемого к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, может составлять от 0,01 до 5 мас.%, целесообразно от 0,05 до 1,0 мас.% в расчете на сухую массу целлюлозных волокон и необязательных наполнителей, в том случае, если доза зависит от качества шлихтуемой целлюлозы или бумаги, шлихтующего агента и степени шлихтования.
Шлихтующая дисперсия, содержащая полимер, включающий, по меньшей мере, одну ароматическую группу, может быть анионным или катионным, т.е. диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, присутствующие в дисперсии, которая может быть названа “диспергирующей системой”, имеют общий анионный или катионный заряд соответственно. Диспергирующая система может включать любой агент, облегчающий образование дисперсии или эмульсии, такой как диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, примерами которых могут служить полиэлектролиты, поверхностно-активные вещества и электролиты. Анионные водные шлихтующие дисперсии могут включать катионные соединения, т.е. катионные полиэлектролиты (катионные или амфотерные полиэлектролиты с общим катионным зарядом), и/или катионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое катионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. С другой стороны, катионные водные шлихтующие дисперсии могут включать анионные соединения, т.е. анионные полиэлектролиты (анионные или амфотерные полиэлектролиты с общим анионным зарядом), и/или анионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое анионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. Анионный или катионный заряд шлихтующей дисперсии может быть определен при помощи ZetaMaster S, версия PCS.
В соответствии с настоящим изобретением разработан способ, включающий добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к суспензии по отдельности. Полимер, содержащий одну или несколько ароматических групп, может быть незаряженным или заряженным, целесообразно заряженным, т.е. полимер может быть катионным или анионным, например амфотерным и имеющим общий (суммарный) анионный или катионный заряд. Полимер может быть органическим, целесообразно полученным из натуральных источников, таких как полисахариды, например, крахмалов, гуаровых камедей, целлюлоз, хитинов, хитозанов, гликанов, галактанов, глюканов, ксантановых камедей, пектинов, маннанов, декстринов, предпочтительно крахмалов и гуаровых камедей, целесообразно крахмалов, включая картофельный, кукурузный крахмалы, крахмалы из пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса, овса и т.д.; либо синтетическим, таким как полимеры с увеличивающейся цепью, например, винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акрилата, акриламида и виниламида, и ступенчатые полимеры, например полиуретаны. Целесообразно применение органических полимеров, выбранных из полисахаридов, т.е. крахмалов, и винил-аддитивных полимеров, таких как полимеры на основе акриламида.
Ароматическая группа полимера может присутствовать в основе полимера либо, предпочтительно, ароматическая группа может представлять собой боковую группу, прикрепленную к основе полимера или продолжающуюся из нее, либо присутствовать в боковой группе, прикрепленной к основе полимера или продолжающейся из нее (основная цепь). Полимер целесообразно представляет собой органический полимер, имеющий общий анионный или катионный заряд.
Шлихтующий полимер, целесообразно, включает дополнительный полимер, содержащий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой любую из вышеуказанных групп. Целесообразно, чтобы суммарный заряд двух полимеров, включающих, по меньшей мере, одну ароматическую группу, содержащуюся в шлихтующем промоторе, был положительным, и их обычно добавляют к водной суспензии по отдельности. Полимер или оба полимера, содержащиеся в шлихтующем промоторе, предпочтительно включают ароматические группы при условии, что полимер или полимеры не содержат меламина или его производных.
В соответствии с настоящим изобретением шлихтующую дисперсию, содержащую полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и шлихтующий промотор, содержащий первый полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и, необязательно, дополнительный второй полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, добавляют к водной суспензии по отдельности. Отдельное добавление означает, что шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к целлюлозной суспензии (жидкая масса) в различных местах либо по существу в одном месте, но в разное время. Более того, если шлихтующий промотор содержит два полимера, включающих ароматические группы, их также целесообразно добавлять по отдельности.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов воплощения настоящее изобретение относится к способу шлихтования бумаги, включающему добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий ароматические группы, представляющие собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер; а также шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой катионные органические полимеры, включающие одну или несколько ароматических групп, таких как катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, целесообразно ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, такой как полимер, полученный конденсацией нафталинсульфоната, полимер полистиролсульфоната или модифицированный полимер лигнина; формование и сушку полученной суспензии; в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют по отдельности.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, выбранных из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
В соответствии с очередным предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество добавляемой к суспензии шлихтующей дисперсии составляет приблизительно от 0,01 до 5,0 мас.% в расчете на массу шлихтующего агента на основе сухих волокон, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляющих собой катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, более предпочтительно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество катионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна, а количество анионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
В соответствии с другим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, таких как катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, целесообразно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество добавляемой к суспензии шлихтующей дисперсии составляет приблизительно от 0,01 до 5,0 мас.% в расчете на массу шлихтующего агента на основе сухих волокон, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляющих собой катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер, более предпочтительно катионный полисахарид, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество катионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна, а количество анионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на сухие волокна; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, такой как целлюлозо-реакционноспособный шлихтующий агент, и катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, и/или анионный полимер, включающий ароматическую группу, выбранную из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х- представляет анионный противоион; либо винил-аддитивного полимера, полученного полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):
в которой R1 представляет Н или СН3; каждый из R2 и R3 представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, А1 представляет О или NН, В1 представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, а Х- представляет анионный противоион; а также анионный полимер, включающий одну ароматическую группу, представляющую собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер.
В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий ароматические группы, и/или анионный полимер, включающий ароматические группы, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, более предпочтительно анионный полимер, включающий ароматические группы, представляет собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х- представляет анионный противоион, и анионный полимер, включающий ароматические группы, представляющие собой ступенчатый полимер, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющих собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, и шлихтующего промотора, содержащего катионный винил-аддитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):
в которой R1 представляет Н или СН3; каждый из R2 и R3 представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, А1 представляет О или NН, В1 представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, а Х- представляет анионный противоион, а также анионный полимер, включающий ароматическую группу, выбранную из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
Анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп (входящих в состав промотора и/или дисперсии, целесообразно дисперсии), предпочтительно выбран из ступенчатых полимеров, полисахаридов и природных ароматических полимеров с условием, что анионный полимер не представляет собой полимер, полученный конденсацией меламинсульфоновой кислоты. Как правило, анионный полимер выбран из полимеров, полученных конденсацией нафталинсульфоната, например конденсированный нафталинсульфонат, полимеры полистиролсульфоната и модифицированные полимеры лигнина, такие как лигнинсульфонаты. Наиболее предпочтительно анионный полимер представляет собой конденсированный нафталинсульфонат или лигнинсульфонат.
В соответствии с настоящим изобретением шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности. Несмотря на то, что шлихтующая дисперсия может содержать такие же полимеры, как и шлихтующий промотор, существенное улучшение шлихтования наблюдается только в том случае, если шлихтующий промотор и шлихтующую дисперсию добавляют к целлюлозной суспензии по отдельности. Раздельное добавление означает, что шлихтующую дисперсию, которая может содержать любые полимеры шлихтующего промотора, и шлихтующий промотор добавляют в мельницу для бумаги в различных местах или по существу в одном и том же месте, но в различное время. Более того, катионный органический полимер и анионный полимер, образующие шлихтующий промотор, также целесообразно добавлять по отдельности. Анионный полимер, включающий ароматическую группу, входящую в состав шлихтующего промотора, предпочтительно добавляют к суспензии после добавления как шлихтующей дисперсии, так и катионного органического полимера.
Катионный полимер
Катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп шлихтующего промотора, который также может входить в состав шлихтующей дисперсии, может быть получен из натуральных или синтетических источников и может быть линейным, разветвленным или поперечносшитым. Катионный полимер, предпочтительно, может быть растворимым или диспергируемым в воде. Примеры подходящих катионных полимеров включают катионные полисахариды, например крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы и гуаровые камеди, при этом подходящие крахмалы включают крахмалы из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса, овса и т.д.; катионные синтетические органические полимеры, такие как катионные полимеры с увеличивающейся цепью, например катионные винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акрилата, акриламида и виниламида, а также ступенчатые катионные полимеры, например катионные полиуретаны. Катионные органические полимеры целесообразно выбраны из группы, состоящей из полисахаридов, т.е. крахмалы и катионные винил-аддитивные полимеры, такие как полимеры на основе акриламида, включающие ароматические группы.
Ароматическая группа катионного органического полимера может присутствовать в основе полимера или в группе-заместителе, прикрепляемой к его основе (главная цепь), предпочтительно в группе-заместителе. Примеры подходящих ароматических групп включают арил-, аралкил- и алкарилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; предпочтительно бензил, азотосодержащие ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп. Примеры катионно-заряженных групп, которые могут присутствовать в катионном полимере, а также в мономерах, используемых для получения катионного полимера, включают четвертичные аммониевые группы, третичные аминогруппы и их кислотно-аддитивные соли.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, выбран из катионных полисахаридов. Ароматическая группа полисахарида может быть прикреплена к гетероатому подобно азоту или кислороду, присутствующему в полисахариде, при этом гетероатом необязательно заряжен, например, в том случае, когда он представляет собой азот. Ароматическая группа также может быть прикреплена к группе, включающей гетероатом, например амид, сложный или простой эфир, при этом указанные группы могут быть прикреплены к основе полисахарида (главная цепь), например, через цепь атомов. Примеры подходящих ароматических групп и групп, содержащих ароматическую группу, включают арил- и аралкилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; азотосодержащие ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп, в которых один или несколько заместителей, прикрепленных к указанным ароматическим группам, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например, хлорида, нитро- и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.
Катионный органический полимер, предпочтительно, выбран из катионных полисахаридов, имеющих общую структурную формулу (I):
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет группу, прикрепляющую N к остатку полисахарида, целесообразно цепь атомов, включающих атомы С и Н и, необязательно, атомы О и/или N, как правило, алкиленгруппу, имеющую от 2 до 18, целесообразно от 2 до 8 атомов углерода, необязательно прерванных или замещенных одним или несколькими гетероатомами, например, О или N, к примеру, алкиленоксигруппу или гидроксипропиленгруппу (-СН2-СН(ОН)-СН2-); каждый из R1 и R2 представляет Н или, предпочтительно, углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющую от 1 до 3 атомов углерода; R3 целесообразно представляет ароматическую углеводородную группу, включающую аралкилгруппы, например бензил- и фенилэтилгруппы; n равно целому числу приблизительно от 2 до 300000, целесообразно от 5 до 200000 и предпочтительно от 6 до 125000, или, альтернативно, R1, R2 и R3 вместе с N образуют ароматическую группу, включающую от 5 до 12 атомов углерода; а Х- представляет анионный противоион, как правило, галоид, такой как хлорид.
Катионный полисахарид, модифицированный ароматической группой, может иметь широкий интервал степени замещения; степень катионного замещения (DSc) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2; степень ароматического замещения (DSAr) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2, а степень анионного замещения (DSA) может составлять от 0 до 0,2, целесообразно от 0 до 0,1, предпочтительно от 0 до 0,05.
Полисахариды могут быть получены в результате катионной и ароматической модификации полисахарида известным способом с применением одного или нескольких агентов, включающих катионную и/или ароматическую группу, например взаимодействием агента с полисахаридом в присутствии щелочного вещества, такого как щелочной металл или гидроксид щелочноземельного металла. Полисахарид, подвергаемый катионной и ароматической модификации, может быть неионным, анионным, амфотерным или катионным.
Подходящие модифицирующие агенты включают неионные агенты, такие как, например, аралкилгалоиды, к примеру бензилхлорид и бензилбромид; продукты взаимодействия эпихлоргидрина и диалкиламинов, имеющие, по меньшей мере, один заместитель, содержащий вышеуказанную ароматическую группу, включая 3-диалкиламино-1,2-эпоксипропаны; и катионные агенты, такие как, например, продукт взаимодействия эпихлоргидрина и третичных аминов, имеющий, по меньшей мере, один заместитель, содержащий вышеуказанную ароматическую группу, включая алкарилдиалкиламины, например диметилбензиламин; ариламины, например пиридин и хинолин. Подходящие катионные агенты данного типа включают галоиды 2,3-эпоксипропилтриалкиламмония и галоиды галогидроксипропилтриалкиламмония, например хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония и хлорид N–глицидил-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в которых ароматическая группа такая же, как указано выше, особенно октил, децил и додецил, а низший алкил представляет собой метил или этил; и галоиды галогидроксипропил-N,N-диалкил-N-алкариламмония и хлорид N-глицидил-N-(алкарил)-N,N-диалкиламмония, например хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(алкарил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в котором алкарилгруппы и группы низшего алкила такие же, как указано выше, в частности хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмония; а также хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридиния. В целом, при использовании неионного ароматического агента полисахарид целесообразно превращать в катионный полисахарид, применяя до или после гидрофобной модификации любой из катионных агентов, известных в данной области. Примеры подходящих катионных и/или ароматических модифицирующих агентов, модифицированных ароматическими группами полисахаридов, и способы их получения описаны в патентах США №4687519 и 5463127; в Международной публикации WO 94/24169, в Европейском патенте №189935 и в публикации S.P.Patel, R.G.Patel и V.S.Patel, Starch/Starke, 41(1989), No.5, pp.192-196, содержание которых включено в данное описание в качестве ссылки.
В соответствии с очередным предпочтительным вариантом осуществления катионный органический полимер выбран из гомополимеров и сополимеров, полученных из одного или нескольких мономеров, содержащих, по меньшей мере, один мономер, включающий ароматическую группу, целесообразно этилен-ненасыщенный мономер. Катионный полимер может быть разветвленно-линейным или разветвленным. Ароматическая группа катионного полимера может присутствовать в основе полимера либо, предпочтительно, она может представлять собой боковую группу, прикрепленную к основе полимера или продолжающуюся из нее, либо присутствовать в боковой группе, прикрепляемой к основе полимера или продолжающейся из нее. Подходящие ароматические (арил) группы включают группы, содержащие необязательно замещенную фенилгруппу, необязательно замещенную фениленгруппу и необязательно замещенную нафтилгруппу, например группы, имеющие общие формулы –С6Н5, -С6Н4-, -С6Н3- и –С6Н2-, к примеру, в виде фенилена (-С6Н4-), ксилилена (-СН2-С6Н4-СН2-), фенила (-С6Н5), бензила (-СН2-С6Н5), фенетила (-СН2СН2-С6Н5) и замещенного фенила (например, -С6Н4-Y, -С6Н3Y2 и –С6Н2Y3), в которых один или несколько заместителей (Y), прикрепленных к фенильному кольцу, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например, хлорида, нитро- и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.
Катионный полимер предпочтительно представляет собой винил-аддитивный полимер. Термин “винил-аддитивный полимер” в данном описании означает полимер, получаемый в результате аддитивной полимеризации одного или нескольких виниловых мономеров или этилен-ненасыщенных мономеров, включающих, например, мономеры на основе акриламида и акрилата. Катионный полимер целесообразно выбран из катионных винил-аддитивных полимеров, получаемых полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):
в которой R1 представляет Н или СН3; каждый из R2 и R3, предпочтительно, представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, как правило от 1 до 2 атомов углерода; А1 представляет О или NН, В1 представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, как правило от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу; Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, целесообразно фенил- или замещенную фенилгруппу, которая может быть прикреплена к азоту при помощи алкиленгруппы, обычно имеющей от 1 до 3 атомов углерода, целесообразно от 1 до 2 атомов углерода, Q предпочтительно представляет бензилгруппу (-СН2-С6Н5); а Х- представляет анионный противоион, как правило галоид, такой как хлорид. Примеры подходящих мономеров, представленных общей формулой (II), включают четвертичные мономеры, получаемые обработкой бензилхлоридом диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, например диметиламиноэтил(мет)акрилата, диэтиламиноэтил(мет)акрилата и диметиламиногидроксипропил(мет)акрилата, и диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, например диметиламиноэтил(мет)акриламида, диэтиламиноэтил(мет)акриламида, диметиламинопропил(мет)акриламида и диэтиламинопропил(мет)акриламида. Предпочтительные катионные мономеры общей формулы (II) включают четвертичные соли бензилхлорида диметиламиноэтилакрилата и диметиламиноэтилметакрилата.
Катионный винил-аддитивный полимер может представлять собой гомополимер, получаемый из катионного мономера, включающего ароматическую группу, или сополимер, получаемый из смеси мономеров, содержащей катионный мономер, включающий ароматическую группу и один или несколько сополимеризующихся мономеров. Подходящие сополимеризующиеся неионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (III):
в которой R4 представляет Н или СН3; каждый из R5 и R6 представляет Н или углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющий от 1 до 6, целесообразно от 1 до 4 и, как правило, от 1 до 2 атомов углерода; А2 представляет О или NН; В2 представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, целесообразно от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, либо, альтернативно, как А, так и В ничего не представляют при наличии простой связи между С и N (О=С-NR5R6). Примеры подходящих сополимеризующихся мономеров данного типа включают (мет)акриламид; мономеры на основе акриламида, такие как N-алкил(мет)акриламиды и N,N-диалкил(мет)акриламиды, например N-н-пропилакриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N-н-бутил(мет)акриламид, N-изобутил(мет)акриламид и N-трет-бутил(мет)акриламид; и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, например диметиламиноэтил(мет)акриламид, диэтиламиноэтил(мет)акриламид, диметиламинопропил(мет)акриламид и диэтиламинопропил(мет)акриламид; мономеры на основе акрилата, такие как диалкиламиноалкил(мет)акрилаты, например диметиламиноэтил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат и диметиламиногидроксипропилакрилат; а также виниламиды, например N-винилформамид и N–винилацетамид. Предпочтительные сополимеризующиеся неионные мономеры включают акриламид и метакриламид, т.е. (мет)акриламид, при этом основной полимер предпочтительно представляет собой полимер на основе акриламида.
Подходящие сополимеризующиеся катионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (IV):
в которой R7 представляет H или СН3; каждый из R8, R9 и R10 представляет Н или, предпочтительно, углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющий от 1 до 3 атомов углерода, как правило от 1 до 2 атомов углерода; А3 представляет О или NН; В3 представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 4 атомов углерода, целесообразно от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, а Х- представляет анионный противоион, как правило метилсульфат или галоид, такой как хлорид. Примеры подходящих катионных сополимеризующихся мономеров включают кислотно-аддитивные соли и четвертичные соли аммония упомянутых выше диалкиламиноалкил(мет)акрилатов и диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, обычно получаемых с применением кислот, таких как HCl, H2SO4 и т.д., либо кватернизирующих агентов, таких как метилхлорид, диметилсульфат и т.д.; а также хлорид диаллилдиметиламмония. Предпочтительные сополимеризующиеся катионные мономеры включают четвертичную соль метилхлорида диметиламиноэтил(мет)акрилата и хлорид диаллилдиметиламмония. Также могут быть использованы сополимеризующиеся анионные мономеры, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, различные сульфированные, винил-аддитивные мономеры и т.д., предпочтительно, в небольших количествах.
Катионный винил-аддитивный полимер может быть получен из смеси мономеров, обычно содержащей от 1 до 99 мол.%, целесообразно от 2 до 50 мол.%, предпочтительно от 5 до 20 мол.% катионного мономера, включающего ароматическую группу, предпочтительно представленную общей формулой (II), и от 99 до 1 мол.%, целесообразно от 98 до 50 мол.%, предпочтительно от 95 до 80 мол.% других сополимеризующихся мономеров, предпочтительно, включающих акриламид или метакриламид ((мет)акриламид), при этом смесь мономеров целесообразно включает от 98 до 50 мол.%, предпочтительно от 95 до 80 мол.% (мет)акриламида, а сумма процентных величин составляет 100.
Катионный полимер также может быть выбран из полимеров, получаемых в результате реакции конденсации одного или нескольких мономеров, включающих ароматическую группу. Примеры таких мономеров включают диизоцианаты толуола, бисфенол А, фталевую кислоту, фталевый ангидрид и т.д., которые могут быть использованы при получении катионных полиуретанов, катионных полиамидаминов и т.д.
Альтернативно, катионный полимер может представлять собой полимер, подвергаемый ароматической модификации с применением агента, включающего ароматическую группу. Подходящие модифицирующие агенты такого типа включают бензилхлорид, бензилбромид, хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмония и хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридиния. Подходящие полимеры для такой ароматической модификации включают винил-аддитивные полимеры. Если полимер содержит третичный азот, который может быть кватернизирован модифицирующим агентом, то применение таких агентов обычно приводит к тому, что полимер становится катионным. Альтернативно, полимер, подвергаемый ароматической модификации, может быть катионным, например катионный винил-аддитивный полимер.
Обычно плотность заряда катионного полимера составляет от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, целесообразно от 0,2 до 4,0 и предпочтительно от 0,5 до 3,0.
Средневесовая молекулярная масса синтетических полимеров обычно составляет, по меньшей мере, приблизительно 500000, целесообразно более чем приблизительно 1000000 и предпочтительно более чем приблизительно 2000000. Верхняя граница не имеет значения; она может составлять приблизительно 50000000, обычно 30000000 и целесообразно 25000000.
Анионный полимер
Анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, входящий в состав шлихтующего промотора, который может содержаться в шлихтующей дисперсии, выбран из группы, состоящей из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натуральных ароматических полимеров. Термин “ступенчатый полимер” в данном описании означает полимер, получаемый ступенчатой полимеризацией, а также полимер, получаемый в результате ступенчатой реакции и полимеризации с использованием ступенчатой реакции, соответственно. Анионный полимер, предпочтительно, включает ароматическую группу при условии, что анионный полимер не представляет собой полимер, полученный конденсацией меламинсульфоновой кислоты. Анионный полимер может представлять собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер. Анионные полимеры в соответствии с данным изобретением могут быть линейными, разветвленными или поперечносшитыми. Анионный полимер, предпочтительно, может быть водорастворимым или вододиспергируемым. Анионный полимер предпочтительно является органическим.
Предпочтительными анионными ароматическими полимерами являются полимеры, полученные конденсацией нафталинсульфоната, полимеры полистиролсульфоната и модифицированные полимеры лигнина, более предпочтительными являются полимеры, полученные конденсацией нафталинсульфоната, такие как конденсированный нафталинсульфонат, а также модифицированные полимеры лигнина, такие как лигнинсульфонат.
Ароматическая группа анионного полимера может присутствовать в основе полимера или в группе-заместителе, прикрепленной к основе полимера (главная цепь). Примеры подходящих ароматических групп включают арил-, аралкил- и алкарилгруппы, а также их производные, например фенил, толил, нафтил, фенилен, ксилилен, бензил, фенилэтил и производные данных групп. Примеры анионно заряженных групп, которые могут присутствовать в анионных полимерах, а также в мономерах, используемых для получения анионного полимера, включают группы, несущие анионный заряд, и кислотные группы, несущие анионный заряд после растворения или диспергирования в воде, при этом указанные группы в данном описании в целом названы анионными группами, такими как фосфат, фосфонат, сульфат, сульфоновая кислота, сульфонат, карбоновая кислота, карбоксилат, алкоголят и фенольные группы, т.е. гидроксизамещенные фенилы и нафтилы. Группы, несущие анионный заряд, обычно представляют собой соли щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония.
Примеры подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с настоящим изобретением включают конденсационные полимеры, т.е. полимеры, полученные в результате ступенчатой конденсационной полимеризации, например конденсаты альдегида, такие как формальдегид, с одним или несколькими ароматическими соединениями, включающими одну или несколько анионных групп, особенно конденсированные полимеры типа нафталинсульфоната, и, необязательно, другие сомономеры, которые могут быть использованы при конденсационной полимеризации, такие как мочевина. Примеры подходящих ароматических соединений, содержащих анионные группы, включают соединения фенола и нафтола, такие как фенол, нафтол, резорцинол и их производные, ароматические кислоты и их соли, такие как фениловая, феноловая, нафтиловая и нафтоловая кислоты и соли, как правило сульфоновые кислоты и сульфонаты, например бензолсульфокислота и сульфонат, ксилолсульфокислота и сульфонаты, нафталинсульфокислота и сульфонат, фенолсульфокислота и сульфонат.
Примеры дальнейших подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с настоящим изобретением включают аддитивные полимеры, т.е. полимеры, получаемые аддитивной полимеризацией, например анионные полиуретаны, полученные из смеси мономеров, включающей ароматические изоцианаты и/или ароматические спирты. Примеры подходящих ароматических изоцианатов включают диизоцианаты, например толуол-2,4- и 2,6-диизоцианаты и дифенилметан-4,4′-диизоцианат. Примеры подходящих ароматических спиртов включают двухатомные спирты, т.е. диолы, например бисфенол А, фенилдиэтаноламин, монотерефталат глицерина и монотерефталат триметилолпропана. Также могут применяться одноатомные ароматические спирты, такие как фенол и его производные. Смесь мономеров также может содержать неароматические изоцианаты и/или спирты, как правило диизоцианаты и диолы, например любые из них, которые, как известно, применяют при получении полиуретанов. Примеры подходящих мономеров, включающих анионные группы, включают сложные моноэфирные продукты взаимодействия триолов, например триметилолэтан, триметилолпропан и глицерин, с дикарбоновыми кислотами или их ангидридами, например янтарная кислота и ангидрид, терефталевая кислота и ангидрид, такой как моносукцинат глицерина, монотерефталат глицерина, моносукцинат триметилолпропана, монотерефталат триметилолпропана, N,N-бис-(гидроксиэтил)глицин, ди-(гидроксиметил)пропионовая кислота, N,N-бис-(гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфоновая кислота и т.п., необязательно и, как правило, в сочетании с взаимодействием с основанием, таким как гидроксиды щелочного металла и щелочноземельного металла, например гидроксид натрия, аммиак или амин, например триэтиламин, с получением, таким образом, противоиона щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония.
Примеры подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с данным изобретением включают анионные винил-аддитивные полимеры, получаемые из смеси виниловых или этилен-ненасыщенных мономеров, содержащей, по меньшей мере, один мономер, включающий ароматическую группу, и, по меньшей мере, один мономер, включающий анионную группу, как правило, сополимеризованную с неионными мономерами, такими как мономеры на основе акрилата и акриламида. Примеры подходящих анионных мономеров включают (мет)акриловую кислоту и паравинилфенол (гидроксистирол).
Примеры подходящих анионных полисахаридов включают крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы, гуаровые камеди и производные целлюлозы, целесообразно крахмалы, включая крахмалы из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса и овса, предпочтительно, картофельный крахмал. Анионные группы в полисахариде могут быть нативными и/или внедренными химическими способами, известными в данной области.
Примеры подходящих (модифицированных) натуральных ароматических анионных полимеров в соответствии с данным изобретением включают лигнин Крафта, такой как модифицированные полимеры лигнина, например аддукты лигнина, сополимеризованные с формальдегидом и сульфированным лигнином, к примеру, экстрактами лигнинсульфоната и таннина, т.е. натуральными полифенольными веществами, присутствующими в органических экстрактах коры некоторых пород древесины.
Средневесовая молекулярная масса анионного полимера может иметь широкий интервал в зависимости, inter alia, от вида используемого полимера; обычно она составляет, по меньшей мере, приблизительно 500, целесообразно выше приблизительно 2000 и предпочтительно выше приблизительно 5000. Верхний предел не имеет значения; он может составлять приблизительно 200000000, как правило 150000000, целесообразно 100000000 и предпочтительно 1000000.
Анионный полимер может иметь широкий интервал степени анионного замещения (DSА) в зависимости, inter alia, от вида используемого полимера; DSА обычно составляет от 0,01 до 2,0, целесообразно от 0,02 до 1,8 и предпочтительно от 0,025 до 1,5; а степень ароматического замещения (DSQ) может составлять от 0,001 до 1,0, как правило от 0,01 до 0,8, целесообразно от 0,02 до 0,7 и предпочтительно от 0,025 до 0,5. В том случае, если анионный полимер включает катионные группы, степень катионного замещения (DSc) может составлять, к примеру, от 0 до 0,2, целесообразно от 0 до 0,1 и предпочтительно от 0 до 0,05, при этом анионный полимер имеет общий анионный заряд. Анионная плотность заряда анионного полимера обычно составляет от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, целесообразно от 0,5 до 5,0 и предпочтительно от 1,0 до 4,0.
Катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, и анионный полимер, включающий ароматическую группу шлихтующего промотора, могут быть добавлены к водной суспензии (сырье) в любом порядке отдельно от шлихтующей дисперсии и в количестве, которое может варьироваться в широких пределах в зависимости, inter alia, от вида сырья, содержания соли, вида солей, содержания наполнителя, вида наполнителя, места добавления и т.д. В целом, полимеры добавляют в количестве, обеспечивающем лучшее шлихтование, чем шлихтование, получаемое без их добавления, при этом обычно катионный органический полимер добавляют к сырью перед добавлением анионного полимера. Катионный полимер обычно добавляют в количестве, составляющем, по меньшей мере, 0,001 мас.%, зачастую, по меньшей мере, 0,005 мас.%, в расчете на сухую массу сырья, в то время как верхний предел обычно составляет 3 мас.%, целесообразно 2,0 мас.%. Анионный полимер обычно добавляют в количестве, составляющем, по меньшей мере, 0,001 мас.%, зачастую, по меньшей мере, 0,005 мас.%, в расчете на сухую массу сырья, в то время как верхний предел обычно составляет 3 мас.%, целесообразно 1,5 мас.%.
Помимо катионного органического полимера и анионного полимера шлихтующий промотор может содержать другие соединения, улучшающие эффективность шлихтования, такие как анионные тонкоизмельченные материалы, например частицы на основе диоксида кремния и глины типа смектита, катионные органические полимеры с низкой молекулярной массой, соединения алюминия, такие как алюминиевые квасцы, алюминаты, хлорид алюминия, нитрат алюминия, а также соединения полиалюминия, такие как хлориды полиалюминия, сульфаты полиалюминия, соединения полиалюминия, содержащие ионы как хлорида, так и сульфата, силикаты-сульфаты полиалюминия и их смеси, анионные винил-аддитивные полимеры и их сочетания.
Способ в соответствии с данным изобретением предпочтительно применяют при получении бумаги из суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, имеющие высокую проводимость. Обычно проводимость сырья составляет, по меньшей мере, 0,20 мS/cм, целесообразно, по меньшей мере, 0,5 мS/cм, предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мS/cм. Очень хорошие результаты шлихтования наблюдаются при уровне проводимости, составляющем выше 5,0 мS/cм и даже выше 7,5 мS/cм. Проводимость может быть измерена при помощи стандартного оборудования, такого как, например, прибор WTW LF 539, выпускаемый Сhristian Berner. Указанные выше величины целесообразно определять, измеряя проводимость целлюлозной суспензии, подаваемой в напорную емкость машины для бумаги или находящейся в ней, либо, альтернативно, измеряя проводимость очищенной от волокнистой массы воды, полученной в результате обезвоживания суспензии. Высокий уровень проводимости означает высокое содержание солей (электролитов), при этом различные соли могут быть основаны на одно-, двух- и многовалентных катионах, таких как щелочные металлы, например Nа+ и К+, щелочноземельные металлы, например Са2+ и Мg2+, ионы алюминия, например Аl3+, Аl(ОН)2+, и ионы полиалюминия, а также одно-, двух- и многовалентных анионах, таких как галоиды, например Сl-, сульфаты, например SО
Настоящее изобретение также относится к способам получения бумаги, в которых очищенную от волокнистой массы воду интенсивно рециркулируют (возвращают в повторный цикл), т.е. с высокой степенью циклизации очищают от волокнистой массы воду, например, используя от 0 до 30 тонн свежей воды на тонну получаемой сухой бумаги, как правило менее 20, целесообразно менее 15, предпочтительно менее 10 и особенно менее 5 тонн свежей воды на тонну бумаги. Рециркуляция очищенной от волокнистой массы воды в соответствии с данным способом целесообразно включает смешивание указанной воды с целлюлозными волокнами и/или необязательными наполнителями для получения шлихтуемой суспензии; она предпочтительно включает смешивание очищенной от волокнистой массы воды с суспензией, содержащей целлюлозные волокна, и необязательными наполнителями до подачи суспензии на формующую сетку для шлихтования.
Дополнительные добавки, обычно применяемые при получении бумаги, безусловно, могут быть использованы в сочетании с добавками в соответствии с данным изобретением, к ним относятся, например, дополнительные агенты, обеспечивающие прочность в сухом и мокром состоянии. Целлюлозная суспензия или сырье также могут содержать минеральные наполнители обычного типа, такие как, например, каолин, белая глина, диоксид титана, гипс, тальк, а также натуральные и синтетические карбонаты кальция, такие как мел, измельченный мрамор и осажденный карбонат кальция.
Способ в соответствии с данным изобретением применяют для получения бумаги. Термин “бумага” в данном описании, безусловно, означает не только бумагу и ее получение, но и другие листовые или пленочные продукты, такие как, например, картон и бумажный картон, а также их получение. Данный способ может быть использован для получения бумаги из различных видов суспензий целлюлозосодержащих волокон, при этом указанные суспензии целесообразно содержат, по меньшей мере, 25 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 50 мас.%, таких волокон в расчете на сухое вещество. Суспензии могут быть на основе волокон из химической целлюлозы, такой как сульфатная, сульфитная и organosolv целлюлозы, древесная масса, такая как термодревесная масса, химическая термодревесная масса, облагороженная целлюлоза и целлюлоза из измельченной древесины, как из твердой, так и из мягкой, а также на основе рециркулированных волокон, полученных, необязательно, из макулатуры целлюлоз и их смесей. Данное изобретение особенно применимо при получении бумаги из суспензий на основе целлюлоз, включающих рециркулированные волокна и полученную из макулатуры целлюлозу, при этом содержание целлюлозных волокон такого происхождения может составлять до 100%, целесообразно от 20 до 100%.
Далее данное изобретение проиллюстрировано нижеследующими примерами, которые, однако, не подразумевают его ограничения. Доли и % означают массовые доли и % соответственно, если не указано иначе.
Во всех нижеприведенных примерах шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к целлюлозной суспензии по отдельности. Более того, если промотор содержит более одного полимера, включающего ароматическую группу, то такие полимеры добавляют к суспензии по отдельности относительно друг друга и дисперсии.
Пример 1
Эффективность шлихтования способа определяют, применяя тест 60 соbb.
Получают анионную шлихтующую дисперсию, содержащую димер алкилкетена (AKD), конденсированный нафталинсульфонат и хлорид ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония. Шлихтующая дисперсия содержит 30% АКD, 4% хлорида ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония и 6% конденсированного нафталинсульфоната на основе АКD. Шлихтующую дисперсию добавляют к сырью в количестве, составляющем 5 кг АКD на тонну сухого сырья.
Далее к зарядке ролла добавляют катионный крахмал с катионным замещением DS, равным 0,065 относительно азота, содержащего бензилгруппы и/или конденсированный нафталинсульфонат (выпускаемый под товарным знаком Таmol®), содержащийся в шлихтующем промоторе. Более того, дополнительные компоненты, содержащиеся в шлихтующем промоторе, добавляют к сырью при необходимости, как указано в таблице 1, включая катионный крахмал без ароматических групп с DS, равным 0,065, и частиц анионного неорганического диоксида кремния, применяемого в виде золя.
Основу применяемой зарядки ролла составляют 80 мас.% сульфатной целлюлозы из беленой древесины березы/сосны (60/40) и 20 мас.% СаСО3, очищенной до 200 СSF и содержащей 0,3 г/л сырья Nа2SО4, имеющей проводимость, равную 461 мкS/см, и рН, равный 8,1.
Пример 2
Определяют шлихтующую эффективность способа (тест 60 cobb), применяя такую же анионную шлихтующую дисперсию, такие же шлихтующие промоторы и такое же сырье, как и в примере 1, однако к сырью добавляют хлорид кальция, чтобы достичь проводимости, равной 5000 мкS/см. Количество добавляемых полимеров промотора и шлихтующего агента (АКD) указано в таблице 2.
Пример 3
Получают анионную шлихтующую дисперсию, содержащую 8,9% коммерческого димера алкилкетена, 0,89% ароматического замещенного катионного крахмала, имеющего DS, равный 0,065, и содержащего бензилгруппы, и 0,22% конденсированного нафталинсульфоната, выпускаемого под товарным знаком Таmol®. Анионную дисперсию в количестве, составляющем от 0,0115% до 0,0140% (в расчете на сухое вещество, см. таблицу 3), на основе димера кетена добавляют к целлюлозной суспензии (в расчете на сухое вещество), содержащей 30% сосны, 30% Вее, 40% эвкалипта и 15% осажденного СаСО3. Проводимость суспензии составляет 500 мкS/см. К суспензии также добавляют шлихтующий промотор, содержащий бензилзамещенный крахмал, имеющий DS, равный 0,065, и конденсированный нафталинсульфонат, выпускаемый под товарным знаком Таmol® (тест 2). К такой же суспензии также добавляют такую же анионную дисперсию. Однако шлихтующий промотор, добавляемый к суспензии, не содержит ароматических полимеров. Шлихтующий промотор содержит катионный крахмал с DS, равным 0,065, не включающий ароматические группы, а также частицы анионного неорганического диоксида кремния, применяемого в виде золя (тест 1). Количество полимеров промотора и шлихтующего агента (АКD) дисперсии указано в таблице 3.
Пример 4
В данном примере применяют такую же дисперсию, шлихтующие промоторы и суспензию (сырье), как и в примере 3, за исключением того, что проводимость суспензии составляет 5000 мкS/см. Добавляемое количество шлихтующего агента и полимеров промоторов указано в таблице 4.
Пример 5
Эффективность шлихтования определяют, применяя катионную шлихтующую дисперсию, содержащую 15% димера алкилкетена, 2% катионного крахмала и 0,6% лигносульфоната натрия на основе АКD (шлихтующий агент). Катионную шлихтующую дисперсию добавляют к сырью в количестве, составляющем 0,5 кг/шлихтующий агент/тонна сухого сырья. Полимеры, содержащиеся в шлихтующих промоторах (таблица 5), включают конденсированный нафталинсульфонат, катионный крахмал без ароматических групп, имеющий DS, равный 0,065, катионный крахмал, включающий ароматические группы, имеющий DS, равный 0,065, и частицы анионного неорганического диоксида кремния, применяемого в виде золя. Количество добавляемых полимеров промоторов указано в таблице 5. Применяемое сырье такое же, как и в примере 2, и имеет рН, равный 8,1, и проводимость, равную 500 мкS/см, достигаемую в результате добавления к сырью хлорида кальция.
Пример 6
Эффективность шлихтования способа определяют, применяя тест 60 соbb. Получают анионную шлихтующую дисперсию, содержащую димер алкилкетена, конденсированный нафталинсульфонат и хлорид ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония. Шлихтующая дисперсия содержит 30% АКD, 4% хлорида ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония и 6% конденсированного нафталинсульфоната на основе АКD. Шлихтующую дисперсию добавляют к сырью в количестве, составляющем 0,3 кг АКD на тонну сухого сырья.
Шлихтующие промоторы включают катионный крахмал с катионным замещением DS, равным 0,065, содержащий бензилгруппы, неароматический крахмал с катионным замещением DS, равным 0,065, конденсированный нафталинсульфонат и меламинсульфонат. Шлихтующие промоторы и количество добавляемых полимеров промоторов указано в таблице 6.
Основу применяемой зарядки ролла составляют 80% сульфатной целлюлозы из березы/сосны (60/40) и 20 мас.% СаСО3, очищенной до 200 СSF и содержащей 0,3 г/л сырья, обеспечивая проводимость, равную 555 мкS/см, и рН, равный 8,22.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ШЛИХТОВАННОЙ БУМАГИ | 2001 |
|
RU2243306C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ | 2001 |
|
RU2244776C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ | 1999 |
|
RU2194106C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАГИ | 2003 |
|
RU2281994C2 |
| ПРОПИТКА БУМАГИ | 1998 |
|
RU2169224C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ | 2006 |
|
RU2363799C1 |
| ДИСПЕРСИЯ | 2004 |
|
RU2309213C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БУМАГИ | 2006 |
|
RU2404317C2 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУМАГИ | 1999 |
|
RU2194818C2 |
| ЦЕЛЛЮЛОЗНЫЙ ПРОДУКТ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ | 2003 |
|
RU2300597C2 |
Настоящее изобретение относится к технологии получения бумаги, в частности к ее шлихтованию. К водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, (i) добавляют шлихтующую дисперсию, содержащую шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и (ii) шлихтующий промотор, содержащий полимер, включающий одну или несколько ароматических групп. Формуют и сушат полученную суспензию. Шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности. Изобретение обеспечивает улучшение процесса шлихтования целлюлозных волокон, имеющих высокую проводимость. 4 с. и 37 з.п. ф-лы, 6 табл.
(i) шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и
(ii) шлихтующего промотора, содержащего полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности, при условии, что полимер шлихтующего промотора не содержит меламина или производных меламина.
(i) шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и
(ii) шлихтующего промотора, содержащего первый полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и второй полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.
(i) шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и
(ii) шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности при условии, что полимер шлихтующего промотора не содержит меламина или производных меламина.
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а X- представляет анионный противоион; либо виниладдитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):
в которой R1 представляет Н или СН3; каждый из R2 и R3 представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода; A1 представляет О или NH; B1 представляет алкиленгруппу, имеющую 2 - 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу; Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу; а X- представляет анионный противоион.
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а X- представляет анионный противоион.
(i) шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и
(ii) шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют по отдельности при условии, что полимер шлихтующего промотора не содержит меламина или производных меламина.
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а X- представляет анионный противоион; либо виниладдитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):
в которой R1 представляет Н или СН3; каждый из R2 и R3 представляет алкилгруппу, имеющую 1 - 3 атомов углерода, A1 представляет О или NH, В1 представляет алкиленгруппу, имеющую 2 - 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу, а X- представляет анионный противоион.
в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R1 и R2 представляет Н или углеводородную группу, R3 представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а X- представляет анионный противоион.
Приоритет по пунктам:
| US 6001166 А, 14.12.1999 | |||
| WO 9833979 A, 06.08.1998 | |||
| Электромагнит | 1939 |
|
SU56876A1 |
| RU 2000106446 А, 20.02.2000 | |||
| RU 2001124564 А, 20.06.2003. | |||
