СПОСОБ КОНТРОЛЯ ГИДРОФОБНЫХ ЧАСТИЦ В ВОДНОЙ СРЕДЕ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БУМАГИ ИЛИ КАРТОНА Российский патент 2019 года по МПК D21H17/14 D21H21/06 

Изобретение относится к способу контроля над гидрофобными частицами в водной среде в производстве бумаги, ткани или картона в соответствии с вводной частью прилагаемого независимого пункта формулы изобретения.

Бумага, ткань или картон могут быть получены с использованием первичных волокон и/или переработанных волокон в качестве сырья. В любом случае гидрофобные частицы поступают в процесс производства с использованием сырья. Например, первичные волокна могут содержать смоляные частицы, а переработанные волокна могут содержать остатки от адгезива, клея, лент и т.д. Следовательно, существует постоянная потребность в эффективном контроле гидрофобных частиц в процессах изготовления бумаги и картона. Особенно необходимо контролировать гидрофобные частицы при производстве легких бумажных сортов, таких как ткань, где конечные потребители легко обнаруживают дефекты в качестве конечного продукта.

Гидрофобные частицы могут агломерироваться, особенно в процессе производства тканей, что может привести к увеличению размера гидрофобных частиц и вызвать дефекты в конечном продукте. Гидрофобные частицы также могут накапливаться и/или осаждаться на рабочих поверхностях производственного оборудования. Это может привести к проблемам с работой и/или к дальнейшим дефектам конечного продукта. Кроме того, потребители чувствительны к дефектам в тканевых бумажных сортах, которые используются в качестве гигиенической ткани.

Целью настоящего изобретения является минимизация или даже устранение недостатков, существующих в известном до сих пор уровне техники.

Одной из целей настоящего изобретения является создание эффективного способа для управления или уменьшения гидрофобных частиц при производстве бумаги, ткани или картона, особенно при производстве тканей.

Эти цели достигаются с помощью характерных особенностей, раскрытых в независимом пункте формулы изобретения, и изобретение определяется характерными особенностями прилагаемого независимого пункта формулы изобретения. Некоторые предпочтительные варианты способа осуществления настоящего изобретения представлены в зависимых пунктах формулы изобретения.

Типичный способ в соответствии с настоящим изобретением для уменьшения, т.е. контроля, гидрофобных частиц в водной среде при производстве бумаги или картона включает:

- приготовление водной массы, содержащей природный волокнистый материал,

- подачу массы в сеточную часть, где волокнистое полотно образовано путем слива избыточной воды через сетку,

- добавление контрольного химического вещества в водную среду, по меньшей мере, в одной точке дозирования между приготовлением массы и выходом полотна из сеточной части, посредством чего

контрольное химическое вещество содержит надмуравьиную кислоту и добавляется, по меньшей мере, в одной точке дозирования к водной массе, то есть к массе высокой концентрации, которая имеет концентрацию, по меньшей мере, 3 мас.%.

Теперь было обнаружено, что можно контролировать, то есть уменьшать, агломерацию, накопление и/или осаждение гидрофобных частиц в водной среде процесса изготовления бумаги или картона путем добавления надмуравьиной кислоты, по меньшей мере, к водной массе высокой концентрации натурального целлюлозного волокна. Неожиданно наблюдалось, что добавление надмуравьиной кислоты уменьшало как размер, так и количество гидрофобных частиц в водной среде процесса производства бумаги, ткани или картона, например, в циркулирующих водах. Это уменьшение размера и количества положительно сказалось на гидрофобном осаждении в процессе, который был значительно сокращен. Режим взаимодействия между надмуравьиной кислотой и гидрофобными частицами в настоящее время неизвестен, но предполагается, не желая связываться с теорией, что надмуравьиная кислота присоединяется или соединяется с гидрофобными частицами, что приводит к их улавливанию или удержанию на волокнистом полотне. Таким образом, уменьшается количество свободных гидрофобных частиц в водной среде процесса изготовления бумаги, ткани или картона.

В настоящем контексте термин «гидрофобная частица» понимается как гидрофобная частица, часто в коллоидной форме, которая является нерастворимой в воде и входит в процесс вместе с исходными материалами или потоками воды. Это означает, что гидрофобные частицы предпочтительно присутствуют в водной среде и/или в массе во время добавления контрольного химического вещества, содержащего надмуравьиную кислоту. Гидрофобные частицы состоят из смеси различных органических соединений и веществ, и они происходят из смолы, адгезивов, восков, прочных во влажном состоянии смол, печатных красок, органических связующих, пластмасс. Термин не охватывает неорганические частицы, или гидрофобную слизь или тому подобное, которые получают в процессе производства бумаги или картона различными микроорганизмами, такими как бактерии.

После добавления контрольного химического вещества, включающего надмуравьиную кислоту, в водную среду, надмуравьиная кислота, содержащаяся в контрольном химическом веществе, взаимодействует с свободными гидрофобными частицами, присутствующими в водной среде. Это взаимодействие улучшает удерживание гидрофобных частиц в волокнистом полотне, когда полотно образуется, как описано выше. Удержание гидрофобных частиц уменьшает количество свободных гидрофобных частиц и уменьшает проблемы процесса, вызванные гидрофобными частицами, например формированием осаждения.

Надмуравьиная кислота, CH₂O₃, используется в изобретении в виде водного раствора. Как правило, надмуравьиная кислота имеет концентрацию, по меньшей мере, 10%, рассчитанную как вес к объему, обычно около 13,5%, рассчитанную как вес к объему. Предпочтительно в качестве равновесного раствора используют водный раствор надмуравьиной кислоты. Предпочтительно контрольное химическое вещество состоит из водного равновесного раствора надмуравьиной кислоты.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом способа осуществления изобретения надмуравьиную кислоту получают на месте и непосредственно направляют в поток массы высокой концентрации. Устройство подготовки для надмуравьиной кислоты, которое подходит для использования в настоящем изобретении, было разработано Kemira Oyj, Финляндия. Таким образом, надмуравьиная кислота может быть получена в непосредственной близости от места процесса, где она добавляется к массе высокой концентрации. Это гарантирует высокую химическую эффективность надмуравьиной кислоты. Надмуравьиная кислота подводится к месту процесса через соответствующие соединения и подается в желаемое место процесса, по меньшей мере, к массе высокой концентрации с использованием подходящих средств подачи.

Водную массу, содержащую природный волокнистый материал, получают с использованием цельных целлюлозных волокон и/или переработанного целлюлозного волокнистого материала. Согласно одному варианту способа осуществления изобретения масса содержит как волокна хвойной древесины, так и лиственных пород. Например, масса может содержать волокна хвойных пород в количестве от 15 до 40 мас.%, предпочтительно 20-30 мас.%, и волокна лиственных пород в количестве от 60 до 85 мас.%, предпочтительно от 70 до 80 мас.%, исходя из общего количества сухого волокна. Используемый волокнистый материал может быть отбеленной химико-термомеханической пульпой (BCTMP). Согласно одному варианту способа осуществления настоящего изобретения природный волокнистый материал содержит переработанные целлюлозные волокна. В некоторых вариантах осуществления масса может содержать более 50 мас.% переработанных целлюлозных волокон или более 75 мас.% переработанных целлюлозных волокон. Иногда масса может содержать 100 мас.% переработанных целлюлозных волокон, исходя из общего количества сухого волокна.

Предпочтительно, чтобы химическое вещество, содержащее надмуравьиную кислоту, добавляли к водной массе, то есть к массе высокой концентрации, которая имела консистенцию, по меньшей мере, 3 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 3,3 мас.%, более предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мас.%.

Добавление надмуравьиной кислоты не обеспечивает значительного улучшения яркости волокнистой массы. Таким образом, функция надмуравьиной кислоты заключается не в улучшении яркости целлюлозы, а во взаимодействии с гидрофобными частицами, присутствующими в волокнистой массе во время добавления. Изменения яркости обычно составляет менее 2% ISO, предпочтительно менее 1% ISO, измеренное согласно стандартам ISO 3688, ISO 2470. Изменение яркости представляет собой разницу между яркостью массы, измеренной до обработки надмуравьиной кислотой, и яркостью массы, измеренной после обработки надмуравьиной кислотой.

Готовую массу подают в сеточную часть, где волокнистое полотно образуется путем слива избыточной воды через сетку. Полученное полотно может иметь плотность 11-45 г/м², предпочтительно 13-20 г/м², особенно когда полученное полотно представляет собой тканевое полотно.

Согласно одному предпочтительному варианту способа осуществления настоящего изобретения процесс изготовления бумаги представляет собой тканевый процесс, в котором используется машина для выработки санитарно-бытовых бумаг, и что полученное волокнистое полотно представляет собой тканевое полотно. В этом случае полотно переносится после формирования полотна в один большой нагретый водяным паром цилиндр с насадкой для горячего воздуха, после чего его сушат. Предпочтительно способ согласно изобретению используется для производства гигиенической ткани, такой как носовой платок, бытовая ткань или туалетная бумага. Водная среда в процессе изготовления ткани может иметь значение pH в диапазоне 7,0-8,2, предпочтительно 7,5-8,0. Это означает, что добавление контрольного химического вещества хорошо подходит для нейтральной среды процесса. Предпочтительно волокнистая масса в производстве тканей не содержит внутренних проклеивающих веществ, таких как смоляной клей и/или нейтральные клеи.

Контрольное химическое вещество, включающее надмуравьиную кислоту, может быть добавлено в водную среду в двух или более точках дозирования. Например, контрольное химическое вещество может быть добавлено в водную среду по меньшей мере в одной дополнительной точке дозирования между приготовлением массы и выходом полотна из проволочной секции. Предпочтительно контрольное химическое вещество добавляют во множестве точек дозирования. Добавление контрольного химического вещества в двух или более точках дозирования обеспечивает эффективное взаимодействие надмуравьиной кислоты с гидрофобными частицами, что, следовательно, обеспечивает их улучшенное удерживание в сформированном полотне на последующих этапах процесса.

По меньшей мере, 40%, предпочтительно, по меньшей мере, 45%, более предпочтительно, по меньшей мере, 50%, от общего количества контрольного химического вещества добавляют к массе высокой концентрации, то есть к водной массе, имеющей консистенцию по меньшей мере, 3 мас.% в одной или больше точках дозирования.

Согласно одному предпочтительному варианту способа осуществления изобретения воду, стекающую через сетку во время образования полотна, фильтруют и контрольное химическое вещество, включающее надмуравьиную кислоту, добавляют также к суперчистому фильтрату из фильтрации в одной или более точках дозирования. По меньшей мере, 5%, предпочтительно, по меньшей мере, 10%, более предпочтительно, по меньшей мере, 15% от общего количества контрольного химического вещества могут быть добавлены к суперчистому фильтрату. После добавления контрольного химического вещества суперчистый фильтрат может быть использован для приготовления массы высокой концентрации и/или для разбавления массы высокой концентрации до жидкой массы. Контрольное химическое вещество, включающее надмуравьиную кислоту, взаимодействует с гидрофобными частицами и изменяет их свойства, так что они эффективно захватываются или удерживаются на сформированном полотне, что препятствует обогащению гидрофобных частиц в водной среде. Когда контрольное химическое вещество, содержащий первичную кислоту, добавляется к суперчистому фильтрату, суперчистый фильтрат может использоваться как часть воды для приготовления и/или разбавления массы и в качестве моющей воды для поддержания чистоты машины для выработки санитарно-бытовых бумаг.

Согласно одному варианту способа осуществления, химический препарат, содержащий первичную кислоту, добавляют как к водной массе высокой концентрации, так и к суперчистому фильтрату, а доза для массы высокой концентрации выше, чем для суперчистого фильтрата. Согласно одному варианту способа осуществления настоящего изобретения контрольное химическое вещество добавляют в двух или более точках дозирования, при этом, по меньшей мере, 50% общей дозы надмуравьиной кислоты добавляют в массу высокой концентрации, то есть в водную массу, имеющую консистенцию, по меньшей мере, 3 мас.%.

Согласно одному варианту способа осуществления настоящего изобретения количество гидрофобных частиц в водной среде контролируется либо непрерывно, либо с заданными интервалами, и добавление контрольного химического вещества регулируется в соответствии с количеством гидрофобных частиц. Это означает, что если наблюдается, что количество и/или размер гидрофобных частиц в процессе возрастает, количество подачи контрольного химического вещества временно увеличивается, чтобы уменьшить количество и/или размер гидрофобных частиц в процессе и риск образования осадков.

Согласно одному из вариантов способа осуществления настоящего изобретения контрольное химическое вещество, которое включает надмуравьиную кислоту, добавляют в таком количестве, что общая доза надмуравьиной кислоты составляла 0,2-2 кг/т сухой целлюлозы, предпочтительно 0,5-1,5 кг/т сухой целлюлозы, более предпочтительно 0,7-0,9 кг/т сухой целлюлозы. Доза определяется как 100% надмуравьиной кислоты. Общая доза надмуравьиной кислоты представляет собой сумму количества надмуравьиной кислоты, содержащейся в контрольных химических дозах, которые производятся в водной среде между приготовлением массы и выходом полотна из сеточной части, а также в суперчистый фильтрат. Добавленное количество надмуравьиной кислоты настолько низкое, что оно не оказывает существенного влияния на, например, рост микроорганизмов. Это означает, что надмуравьиная кислота, по крайней мере, в первую очередь, не функционирует как биоцид в процессе.

Кроме того, можно добавить по крайней мере один биоцид, который отличается от контрольного химического вещества, по меньшей мере в одном месте, которое выбрано из подсеточного колодца, напускного ящика, смесительного чана и чана для отходов. Подходящими биоцидами являются, например, метилен-бис (тиоцианат), 2,2-дибром-2-цианоацетамид, монохлорамин, монометилгидантоин, глутаровый альдегид, изотиазаолинон, дидецилдиметиламмонийхлорид, 2-бром-2-нитропропан-1,3-диол, их подходящие производные и тому подобное.

ЭКСПЕРИМЕНТЫ

Вариант способа осуществления изобретения более подробно описан в следующем неограничивающем примере.

Пример 1.

Испытание проводилось на фабрике целлюлозно-гигиенической продукции с использованием материала, содержащего 20-30% лиственных пород и 70-80% хвойных пород. Гидрофобные частицы присутствовали в циркуляции воды фабрики целлюлозно-гигиенической продукции. Их количество и средний размер частиц наблюдали с использованием проточной цитометрии с использованием селективного флуоресцентного красителя для окрашивания гидрофобных частиц.

Контрольным химическим веществом был равновесный раствор надмуравьиной кислоты, надуксусной кислоты и пероксида.

В испытании контрольное химическое вещество добавляли к массе высокой концентрации фабрики целлюлозно-гигиенической продукции, а также к суперчистому фильтрату, подсеточному колодцу и переливу оборотной воды из подсеточного колодца. Общая доза добавленного контрольного химического вещества составляла около 4 кг/т сухой массы в начале испытания, а затем дозировка постепенно снижалась примерно до 1,6 кг/т сухой массы.

Результаты показаны на фиг. 1, где показан эффект добавления контрольного химического вещества, включающего надмуравьиную кислоту, на общее количество гидрофобных частиц в короткой петле машины для выработки санитарно-бытовых бумаг. Начало добавления контрольного химического вещества указано стрелкой. Можно видеть, что количество гидрофобных частиц ниже и более стабильно, чем до начала подачи. Это означает, что гидрофобными частицами в системе легче управлять, а риск осаждения снижается.

Даже если изобретение было описано со ссылкой на то, что в настоящее время представляется наиболее практичным и предпочтительным вариантом способа осуществления, понятно, что изобретение не должно ограничиваться вариантами способа осуществления, описанными выше, но изобретение предназначено также для охвата различных модификаций и эквивалентных технических решений в рамках прилагаемой формулы изобретения.

Изобретение относится к способу управления гидрофобными частицами в водной среде при производстве бумаги или картона. Способ включает в себя приготовление водной массы, содержащей природный волокнистый материал, подачу массы в сеточную часть, где волокнистое полотно образовано путем слива избыточной воды через сетку, и добавление контрольного химического вещества в водную среду по меньшей мере в одной точке дозирования между подготовкой массы и выхода полотна из сеточной части. Контрольное химическое вещество содержит надмуравьиную кислоту, которая добавляется к водной массе, которая имеет консистенцию по крайней мере 3 мас.%. Обеспечивается эффективный способ уменьшения гидрофобных частиц при производстве бумаги или картона. 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

1. Способ уменьшения гидрофобных частиц в водной среде при производстве бумаги или картона, причем способ содержит:

- приготовление водной массы, содержащей природный волокнистый материал,

- подачу указанной массы в сеточную часть, где волокнистое полотно образовано путем слива избыточной воды через сетку,

- добавление контрольного химического вещества в водную среду по меньшей мере в одной точке дозирования между приготовлением массы и выходом полотна из сеточной части,

отличающийся тем, что

контрольное химическое вещество содержит надмуравьиную кислоту и добавляется по меньшей мере в одной точке дозирования к водной массе, которая имеет консистенцию по меньшей мере 3 мас.%.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что гидрофобные частицы присутствуют в водной среде во время добавления контрольного химического вещества.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что контрольное химическое вещество, содержащее надмуравьиную кислоту, добавляют в водную среду в двух или более точках дозирования.

4. Способ по пп. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что по меньшей мере 40%, предпочтительно по меньшей мере 45%, более предпочтительно по меньшей мере 50% от общего количества контрольного химического вещества добавляют к водной массе, имеющей консистенцию по меньшей мере 3 мас.%, в одной или более точках дозирования.

5. Способ по любому из предшествующих пп. 1-4, отличающийся фильтрованием воды, пропущенной через сетку, и добавлением контрольного химического вещества также к суперчистому фильтрату из фильтрации в одной или более точках дозирования.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10%, более предпочтительно по меньшей мере 15% от общего количества контрольного химического вещества добавляют к суперчистому фильтрату.

7. Способ по любому из предшествующих пп. 1-6, отличающийся добавлением контрольного химического вещества в таком количестве, что общая дозировка надмуравьиной кислоты составляет 0,2-2 кг/т, предпочтительно 0,5-1,5 кг/т, более предпочтительно 0,7-0,9 кг/т.

8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся добавлением контрольного химического вещества в двух или более точках дозирования, в результате чего по меньшей мере 50% общей дозы надмуравьиной кислоты добавляют к водной массе, имеющей консистенцию по меньшей мере 3 мас.%.

9. Способ по любому из предшествующих пп. 1-8, отличающийся тем, что контрольное химическое вещество состоит из водного равновесного раствора надмуравьиной кислоты.

10. Способ по любому из предшествующих пп. 1-9, отличающийся тем, что процесс изготовления бумаги представляет собой тканевый процесс и что полученное волокнистое полотно представляет собой тканевое полотно.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что водная среда имеет значение рН в диапазоне 7,0-8,2, предпочтительно 7,5-8,0.

12. Способ по любому из предшествующих пп. 1-11, отличающийся тем, что полученное волокнистое полотно имеет плотность 11-45 г/м², предпочтительно 13-20 г/м².

13. Способ по любому из предшествующих пп. 1-12, отличающийся тем, что природный волокнистый материал содержит переработанные целлюлозные волокна.

14. Способ по любому из предшествующих пп. 1-13, отличающийся тем, что контролируется количество гидрофобных частиц в водной среде, и добавление контрольного химического вещества регулируется в соответствии с контролируемым количеством гидрофобных частиц.

15. Способ по любому из предшествующих пп. 1-14, отличающийся добавлением по меньшей мере одного биоцида, который отличается от контрольного химического вещества по меньшей мере в одном месте, которое выбрано из подсеточного колодца, напускного ящика, смесительного чана и чана для отходов.