專利名稱：用于在造紙工藝中監(jiān)測有機(jī)材料的沉積的改善的方法
用于在造紙工藝中監(jiān)測有機(jī)材料的沉積的改善的方法優(yōu)先權(quán)信息這是于2007年8月29日提交的美國專利序列號11/846，920的部分繼續(xù)申請。發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明屬于造紙領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明屬于在造紙工藝中監(jiān)測有機(jī)沉積物形成的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
有機(jī)材料,例如浙青、粘性物(stickies)和膠粘物(tackies),是造紙中的主要障礙物，因?yàn)檫@些材料當(dāng)在造紙工藝期間被釋放時(shí)可以成為造紙配料的非期望的組分以及工廠設(shè)備的麻煩，例如當(dāng)這些材料沉積在機(jī)械零件上時(shí)防止機(jī)械零件的正確操作。白樹脂是在使用循環(huán)纖維(混合的辦公室廢物、舊的瓦楞箱、舊的新聞紙)和涂布廢紙制造紙和薄紙中的特別的障礙物。對于紙等級來說，這些非極性的發(fā)粘的污染物當(dāng)在處理再漿化期間被釋放時(shí)可以成為造紙配料的非期望的組分以及在工廠設(shè)備上的麻煩的沉積物，工廠設(shè)備例如薄紙?jiān)旒垯C(jī)的線。粘性物和I父粘物是不具有精確的定義的有機(jī)材料；它們是紙楽和處理水體系中含有的沉積在造紙機(jī)/薄紙?jiān)旒垯C(jī)貴重器材、圓網(wǎng)和/或輥?zhàn)由系陌l(fā)粘的物質(zhì)。它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同:天然的木浙青由脂肪酸、脂肪酸酯和松香酸組成，而來源于合成添加劑(粘合齊U、涂布膠粘劑、印刷油墨)的粘性物和白樹脂含有丁苯橡膠、乙烯醋酸乙烯酯、聚醋酸乙烯酯、聚丙烯酸乙烯酯、聚乙烯 醇縮丁醛、聚丁二烯、蠟、醇酸樹脂、丙烯酸多元醇酯等等。然而，它們?nèi)渴菍饘俦砻娌痪哂袕?qiáng)的親合力的疏水性材料，這在使用常規(guī)的石英晶體微量天平(QCM)監(jiān)測這樣的微粒(微粘性物是可以經(jīng)過0.10-0.15_篩選槽的那些)中產(chǎn)生問題。美國專利申請公布第2006/0281191號(Duggirala等人，被轉(zhuǎn)讓給NalcoCompany)公開了在有機(jī)沉積物的監(jiān)測中使用石英晶體微量天平(QCM)。所公開的方法不是通用的并且不能夠在高度疏水性微粘性物的特別的情況中使用，因?yàn)樗鼈儾辉诮饘俦砻嫔戏e聚。Tsuji等人的公布(2006)要求保護(hù)使用QCM-D (具有耗散監(jiān)測的石英晶體微量天平)技術(shù)測量脫墨紙漿工藝中的微粘性物的新方法。在脫墨廠中的白水浮選池的入口和出口處取得樣品。監(jiān)測白水中的溶解和膠體物質(zhì)(DCS)在表面(親水性的Au和疏水性的聚苯乙烯)上的吸附行為。然而，所公布的結(jié)果表明傳感器的非常差的響應(yīng)，數(shù)量級低于當(dāng)在母申請中提出的技術(shù)時(shí)觀察到的數(shù)量級。Tsuji等人沒有指示所觀察到的改變是否是由微粘性物導(dǎo)致。有機(jī)材料沉積在石英晶體微量天平傳感器的表面上是已知的。然而，由于標(biāo)準(zhǔn)表面對疏水性有機(jī)材料的低親合力，沉積速率通常是低的。涂布QCM表面以影響沉積速率通常是已知的想法。此外，描述了包含環(huán)氧樹脂的聚合物涂層組合物(母申請中的優(yōu)選的涂層)，但是具有不同的目標(biāo)。然而，現(xiàn)在提出在此開發(fā)的特別的涂布方法以及特別設(shè)計(jì)的聚合物和一類聚合物的施用，為使用QCM的粘性物監(jiān)測有效地提供敏化涂層。此外，已知液體漿中的疏水性材料(原漿中的浙青、循環(huán)配料中的粘性物)具有相對低的表面能；對于粘性物，其在30-45達(dá)因/cm2的范圍內(nèi)，并且，例如，壓敏粘合劑(PSA)的粘性取決于表面能。表面能量化當(dāng)產(chǎn)生表面時(shí)發(fā)生的分子間鍵的破壞。表面能可以被定義為與整體(bulk)相比在材料的表面處的過量的能量。因此，期望有效的并且改善的監(jiān)測有機(jī)材料的沉積的方法。此外，還期望監(jiān)測造紙工藝中防止/減少有機(jī)材料的沉積的抑制劑的有效性的方法。甚至進(jìn)一步地，最后期望使用QCM技術(shù)測量脫墨紙漿工藝中的微粘性物的方法。發(fā)明概述本發(fā)明提供用于監(jiān)測疏水性材料從液體或漿料沉積的方法，該方法包括測量沉積到涂布石英晶體微量天平上的速率。本發(fā)明還提供用于監(jiān)測被分散在水介質(zhì)中的有機(jī)材料沉積到石英晶體微量天平上的方法。石英晶體微量天平具有與水介質(zhì)接觸的涂布有含有具有特定范圍的表面能的材料的層的頂側(cè)。石英晶體微量天平還具有與水介質(zhì)隔離的底側(cè)。本發(fā)明還提供用于評估造紙工藝中的粘性物和相關(guān)的疏水性沉積物控制處理的方法。監(jiān)測包括以下步驟:測量至少一種有機(jī)材料從水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平上的速率，加入減少所述至少一種有機(jī)材料從水介質(zhì)沉積的抑制劑，以及再次測量所述至少一種有機(jī)材料從水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平的涂布表面上的速率。石英晶體微量天平具有接觸水介質(zhì)的頂側(cè)，頂側(cè)涂布有含有不溶脹環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物的層。石英晶體微量天平還具有與水介質(zhì)隔離的底側(cè)。附圖簡述在察看以下的詳細(xì)描述和附圖之后，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)將變得更容易明白，其中:

圖1是與實(shí)施例1相關(guān)的圖；圖2是與實(shí)施例1相關(guān)的圖；圖3是與實(shí)施例1相關(guān)的圖；圖4是與實(shí)施例1相關(guān)的圖；圖5是與實(shí)施例1相關(guān)的圖；圖6是與實(shí)施例2相關(guān)的圖；圖7是與實(shí)施例3相關(guān)的圖；圖8是與實(shí)施例3相關(guān)的圖；圖9是與實(shí)施例3相關(guān)的圖；圖10是與實(shí)施例3相關(guān)的圖；圖11是與實(shí)施例4以及為了比較目的的實(shí)施例6相關(guān)的圖；圖12是與實(shí)施例5相關(guān)的圖；圖13是與實(shí)施例6相關(guān)的圖；以及圖14是與實(shí)施例7相關(guān)的圖。發(fā)明的詳細(xì)描述
a.定義“造紙工藝”意指從紙漿制造任何類型的紙產(chǎn)品(例如紙、薄紙、紙板等等)的方法，包括形成水性纖維素造紙配料，對配料濾水以形成片材以及干燥片材。形成造紙配料、濾水和干燥的步驟可以以本領(lǐng)域的技術(shù)人員通常已知的任何常規(guī)的方式進(jìn)行。造紙工藝還可以包括制漿階段，即從木質(zhì)原材料制造紙漿，以及漂白階段，即為了亮度改進(jìn)的對紙漿的化學(xué)處理?！癚CM”意指石英晶體微量天平?！癉RM” 意指在 Shevchenko, Sergey M.；Lu, Yu-Mei ；Murcia, Michael J.；Rice, Laura E.；Mitchell, Carl ；Novel concepts for monitoring and control ofdeposits in the pulp and paper mills ；Proc.64th Appita Annual Conference andExhibition(2010),267-272 和 Shevchenko, Sergey M.；Duggirala, Prasad Y.；Depositmanagement for the bleach plant ；IPPTA Journal (2010), 22 (I), 135-140 中描述的沉積速率監(jiān)測器(Nalco Company)。DRM含有QCM。兩個(gè)文件都通過引用并入本文?！癝RM”意指積垢率監(jiān)測器。美國專利第6，375，829號和美國專利第6，942，782號描述了 Nalco的積垢率監(jiān)測器，并且通過引用并入本文。SRM含有QCM。“RQCM”意指研究石英晶體微量天平,其從Maxtek, Inc., Cypress, California商購。b.優(yōu)選的實(shí)施方案QCM是造紙領(lǐng)域中已知的。DRM、SRM和RQCM是使用QCM的儀器類型的實(shí)例。在一個(gè)實(shí)施方案中，石英晶體微量天平的頂側(cè)由選自由以下組成的組的一種或多種導(dǎo)電材料制成:鉬；鈦；銀；金；鉛；鎘；有或沒有注入離子的金剛石樣薄膜電極；鈦、鈮和鉭的硅化物；鉛-硒合金；汞齊；和硅氧烷。使用含有不溶脹環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物的層涂布石英晶體微量天平的頂側(cè)幫助有機(jī)沉積物向石英晶體微量天平的表面粘附。施用于石英晶體微量天平的不溶脹環(huán)氧樹脂具有在水性環(huán)境例如造紙工藝中的水介質(zhì)中基本上不溶脹的特性。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以在沒有過度實(shí)驗(yàn)的情況下確定樹脂是否是不溶脹的。傳感器的表面和目標(biāo)材料的表面的互相粘附對于QCM監(jiān)測來說是關(guān)鍵的。普遍地認(rèn)為，液體漿中的疏水性材料例如在循環(huán)配料中的粘性物，是高度疏水性的，具有低表面能，并且因此對于它們的收集，必須使用極其疏水性的低表面能的表面。這種思想存在于用于大粘性物的某些常規(guī)試樣方法以及由Tsuji等人使用的方法。實(shí)際上，這樣的材料對金屬表面具有非常低的親合力。然而，對于QCM涂布的更好的材料選擇不是最疏水的，而是在表面能上與浙青和粘性物自身相似的具有中等疏水性的材料。對于QCM涂布的更好的材料具有在34-49達(dá)因/cm2的范圍內(nèi)的表面能。在一個(gè)實(shí)施方案中，樹脂選自由以下組成的組:甲酚-酚醛環(huán)氧樹脂；苯酚酚醛環(huán)氧樹脂；雙酚F(4，4' - 二羥基二苯基甲烷、2，4' - 二羥基二苯基甲烷或2，2' -二羥基二苯基甲烷或其混合物)環(huán)氧樹脂；多核苯酚-縮水甘油醚衍生的樹脂；四縮水甘油基亞甲基二苯胺衍生的樹脂；三縮水甘油基-對氨基苯酚衍生的樹脂；三嗪衍生的樹脂；和乙內(nèi)酰脲環(huán)氧樹脂。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，樹脂是從表氯醇和4，4' -二羥基-2，2-二苯基丙烷(雙酚A ;還可以含有2，4'-異構(gòu)體或/和2，2'-異構(gòu)體)衍生的。在另一個(gè)實(shí)施方案中，樹脂含有芳族骨架、脂族骨架、脂環(huán)族骨架或雜環(huán)骨架。含硅氧烷的聚合物也可以被施用于石英晶體微量天平的表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，含硅氧烷的聚合物選自由以下組成的組:硅橡膠，和室溫硫化的硅橡膠。纖維素涂層也可以被施用于石英晶體微量天平的表面。偶聯(lián)劑可以用于促進(jìn)樹脂向QCM表面粘附。在一個(gè)實(shí)施方案中，偶聯(lián)劑是3_環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基-娃燒，其可從 Dow Corning Corporation 作為 DOW CORNING Z-6040 硅烷商購。D0WC0RNING Z-6040 硅烷是雜雙官能偶聯(lián)劑。在一個(gè)另外的實(shí)施方案中，DOW CORNING Z-6040 ,硅烷被制備為在酸化水中的
0.1-0.5%溶液并且被施用于晶體的有效面，并且然后在施用該硅烷之后，在104°C -121°C下干燥晶體，得到共價(jià)地鍵合至石英晶體的環(huán)氧化物官能化表面。表面然后被涂布上薄的環(huán)氧樹脂層。環(huán)氧樹脂和含硅氧烷的聚合物可以通過本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將明白的多種方法來施用于QCM表面。在一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物通過滴涂方法或旋涂方法來施用于QCM表面。在環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物被施用于QCM表面之后，環(huán)氧樹脂和含硅氧烷的聚合物被硬化/固化。環(huán)氧樹脂通過固化劑來硬化/固化。所利用的固化劑的類型在沒有過度實(shí)驗(yàn)的情況下對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說是明顯的并且被選擇為使得樹脂成為已固化/硬化的不溶脹樹脂。含硅氧烷的聚合物不需要固化劑。含硅氧烷的聚合物應(yīng)當(dāng)被選擇為使得其在其施用至QCM表面之后硬化。這可以在沒有過度實(shí)驗(yàn)的情況下被確定。在一個(gè)實(shí)施方案中，固化劑選自由以下組成的組:短鏈脂族多胺；烷氧基化短鏈多胺；長鏈多胺加合物；芳族多胺；聚氨基酰胺；和聚硫醇。在造紙工藝中有各種類型的有機(jī)材料和有機(jī)材料的組合。在本公開內(nèi)容中實(shí)施的方法學(xué)用來監(jiān)測一種或多種有機(jī)材料/有機(jī)材料的組合的沉積。 在一個(gè)實(shí)施方案中，有機(jī)材料是疏水性的。在造紙工藝中，有機(jī)材料包括天然的和/或合成的污染物。根據(jù)合成污染物的外觀，存在粘性物和膠粘物。白樹脂(white pitch)是與粘性物和膠粘物相關(guān)的共用術(shù)語。在一個(gè)實(shí)施方案中，粘性物是微粘性物。在另一個(gè)實(shí)施方案中，微粘性物在尺寸上不超出約0.10-0.15mm。在另一個(gè)實(shí)施方案中，粘性物和膠粘物是印刷油墨的組分。在另一個(gè)實(shí)施方案中，粘性物和膠粘物選自由以下組成的組:粘合劑；涂布膠粘劑；丁苯橡膠；乙烯醋酸乙烯酯；聚醋酸乙烯酯；聚丙烯酸乙烯酯；聚乙烯醇縮丁醛；聚丁二烯；蠟；醇酸樹脂；丙烯酸多元醇酯；和上漿化學(xué)品。
根據(jù)天然污染物的外觀，存在天然的木浙青。一種或多種有機(jī)材料的沉積可以在造紙工藝中的不同地點(diǎn)處被監(jiān)測。在一個(gè)實(shí)施方案中，監(jiān)測在造紙工藝中在選自由以下組成的組的地點(diǎn)處發(fā)生:紙漿處理；循環(huán)；精制機(jī)、再漿化槽；漂白池；脫墨階段；水回路；造紙機(jī)或薄紙?jiān)旒垯C(jī)的流漿箱，和其組合。被本發(fā)明包含的造紙工藝包括但不限于紙板生產(chǎn)以及涉及再生漿(recycledpulp)和/或廢紙的造紙工藝。造紙工藝中的水介質(zhì)包括液體和漿料。在一個(gè)實(shí)施方案中，水介質(zhì)是液體漿。為了在造紙工藝中減少有機(jī)材料的沉積，各種類型的抑制劑被加入造紙工藝。抑制劑用來減少/消除造紙工藝中的不想要的有機(jī)材料的沉積。例如，具有目前采用以減少有機(jī)材料的沉積的許多抗浙青或抗粘性物處理。因此，通過使用本發(fā)明的方案，這些抑制劑的效力可以被確定。更具體地，紙化學(xué)程序可以基于從本發(fā)明的監(jiān)測程序獲得的信息而被開發(fā)。此外，反饋方案可以被開發(fā)，以不僅提供監(jiān)測而且提供對被加入造紙工藝的化學(xué)的控制，使得工藝成為更有成本效益的，更有效的，并且生產(chǎn)更好的紙產(chǎn)品。
實(shí)施例以下技術(shù)在下文討論的實(shí)驗(yàn)中利用。在DRM、SRM和RQCM實(shí)驗(yàn)中使用的用于涂布晶體的方法是基于把環(huán)氧樹脂旋涂至當(dāng)被從傳感器移除時(shí)的晶體上。晶體通過使用丙酮洗滌并且然后使用0.5N HCl和去離子水(“DI”)水洗滌而清除任何有機(jī)污染物。把清潔的晶體在氮?dú)饬飨赂稍锊⑶已b配至旋涂機(jī)。把雙組分環(huán)氧樹脂以10wt%的濃度在丙酮或四氫呋喃(THF)中均化。使環(huán)氧樹脂溶液沉積至晶體的頂側(cè)上，覆蓋整個(gè)表面。以2500轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)旋轉(zhuǎn)晶體50秒，獲得薄的環(huán)氧樹脂層，使薄的環(huán)氧樹脂層在室溫下固化三日。在晶體被固定在儀器中的情況下，不同的方法用于施用環(huán)氧樹脂涂層。晶體的表面以與用于DRM、SRM和RQCM的晶體相同的方式清潔，但均化的雙組分環(huán)氧樹脂在丙酮或THF中進(jìn)一步稀釋至5wt%的濃度。把約100微升的該溶液從晶體的表面上方約六英寸處滴至晶體的表面上以促進(jìn)溶液的散布。在丙酮的迅速蒸發(fā)之后，使沉積至晶體的表面上的所得到的薄的環(huán)氧樹脂層在室溫下固化三日。方案A為了模擬沉積，把由乳化丙烯酸酯微球組成的模型粘性物懸浮液加入以0.3%至3%稠度的紙漿懸浮液中。被測試的體系中的紙漿稠度對沉積速率的影響是與用于工廠應(yīng)用的監(jiān)測技術(shù)的開發(fā)相關(guān)的重要問題。采用磁力攪拌器的標(biāo)準(zhǔn)DRM或SRM分批系統(tǒng)在紙漿以非常低的稠度存在時(shí)良好地工作，但是其不適合于分析較高稠度的漿料。該體系通過使用連接于電動機(jī)的寬螺旋槳攪拌器而被修改。池被堅(jiān)固地附接于支架，并且攪拌器穿過在蓋子中的通常被加熱棒使用的槽到達(dá)池。該體系提供高至5%稠度的紙漿的以400RPM的均一攪拌。把由丙烯酸類粘合劑組成的微粘性物的乳液以漿料的0.25wt.%的濃度預(yù)混合入攪拌液體漿中。然后，使用SRM監(jiān)測作為時(shí)間的函數(shù)的向晶體表面上的質(zhì)量沉積。還記錄在正在進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)期間向體系摻加這種粘合劑乳液的影響。為了觀察沉積控制化學(xué)的影響，還使用粘性物抑制劑預(yù)處理加有丙烯酸類粘合劑的漿料并且以與未經(jīng)處理的實(shí)驗(yàn)相同的方式監(jiān)測。方案B在這些實(shí)驗(yàn)中使用特別設(shè)計(jì)的流動池。這種池允許對流動的液體漿進(jìn)行測量，從而模擬傳感器當(dāng)被安裝在造紙廠時(shí)經(jīng)歷的條件。其主要由在裝配有連接于電動機(jī)和排水閥的寬螺旋槳攪拌器的釜中的液體漿的儲器組成。閥連接于把物料流驅(qū)動經(jīng)過具有2.6cm的內(nèi)徑的55cm長管狀池的離心泵，其具有用于容納三個(gè)單獨(dú)的QCM傳感器和一個(gè)溫度傳感器的配件。在離開流動池后，漿料通過軟管被引導(dǎo)返回至儲器釜，用于再循環(huán)。使用MaxtekRQCM儀器連續(xù)地記錄在全部三種晶體上的沉積和溫度。使用該體系，采集關(guān)于具有與流漿箱稠度(0.1-0.5% )相當(dāng)?shù)某矶鹊囊后w漿的數(shù)據(jù)。使用暴露于同一種流動紙漿懸浮液的三個(gè)傳感器，可以直接地評估不同的涂層對吸弓I微粘性物的有效性。為了比較本文描述的環(huán)氧樹脂涂層與由 Tsuji 等人，Method For Measuring Microstickies Using QuartzCrystal Microbalance With Dissipation Monitoring, Kami Parupu Kenkyu HappyokaiKoen Yoshishu73，126-129(2006)提出的未被涂布的晶體和聚苯乙烯涂層，流動池裝配有這三個(gè)傳感器，并且隨時(shí)間監(jiān)測從流動液體漿的粘性物沉積。該實(shí)驗(yàn)表明了相比于在文獻(xiàn)中描述的方法，所提出的方法的顯著的優(yōu)點(diǎn)。在一個(gè)單獨(dú)的比較研究中，相同的三種晶體用于監(jiān)測從代替流動液體漿的白水的沉積。方案C在本應(yīng)用中，把RQCM裝配于在方案B中描述的池并且安裝在紙漿線或造紙機(jī)/薄紙?jiān)旒垯C(jī)中(側(cè)流連接)，以保證漿料(磨水)的連續(xù)流動。當(dāng)液體漿以2.0-3.0加侖每分鐘(gpm)的速率流過傳感器的面時(shí)連續(xù)地記錄沉積。實(shí)施例1使用根據(jù)方案A的SRM，在Nalco化學(xué)品的存在和不存在下關(guān)于對人造粘性物(丙烯酸類粘合劑)的親合力篩選環(huán)氧樹脂涂布的晶體。對于沒有處理，人造粘性物積聚在環(huán)氧樹脂涂布的晶體上。如圖1和圖2中所示的,在從Nalco Company, Naperville, IL得到的DVP60002表面活性劑的存在下，人造粘性物對環(huán)氧樹脂涂布的晶體不具有親合力。如圖3中所示的，作為對環(huán)氧樹脂的可能的替代形式，使用室溫硫化的(RTV)硅氧燒涂布晶體，室溫硫化的娃氧燒可從Dow Corning Corporation獲得,關(guān)于對人造粘性物的親合力被測試為陽性。在關(guān)于含有表面活性劑DVP60002的稀液體漿的空白實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量隨時(shí)間增加，如圖4中所示的。在沒有表面活性劑的情況下，沒有觀察到質(zhì)量增加，所以疏水性RTV硅氧烷涂布的晶體表現(xiàn)為把表面活性劑從漿料拉出來。試圖測試晶體涂層對不同組成的粘性物的親合力，通過再漿化Post-lt Notes，3MCorporation和粘膠標(biāo)簽以及普通復(fù)印紙來產(chǎn)生人造粘性物配料。把再衆(zhòng)化的配料稀釋至
0.5%稠度并且使用RQCM使用環(huán)氧樹脂涂布的和未涂布的晶體來測試。如圖5中所示的，環(huán)氧樹脂涂布的晶體聚集顯著更高的量的物質(zhì)(“粘性物”)。在樣品從再漿化槽出來之后立即進(jìn)行測量，并且晶體上在第一個(gè)30分鐘內(nèi)積聚大部分物質(zhì)。為了測試這是否是由于粘性物在來自再漿化的高剪切力之后的不穩(wěn)定性，在再漿化之后在使用環(huán)氧樹脂涂布的晶體測量之前攪拌漿料1.5小時(shí)。觀察到相似的沉積趨勢，表明環(huán)氧樹脂涂布的晶體檢測在溶液中穩(wěn)定的粘性物的能力。實(shí)施例2
使用方案B，使用RQCM和再循環(huán)流動池在去離子水和牛皮紙漿料(0.5%稠度)中測試聚合物涂層在水性環(huán)境中的溶脹的影響。如圖6中所示的，結(jié)果清楚地顯示出，相比于從微粘性物觀察到的沉積，來自溶脹的信號是最小的。實(shí)施例3使用方案B，關(guān)于它們吸引微粘性物的有效性來篩選涂層。在圖7、8和9中示出結(jié)果。PVC和聚苯乙烯作為吸引漿料或較小磨蝕性的白水中的微粘性物的涂層沒有顯示出顯著的響應(yīng)。如圖10中所示的，在測量之前使用表面活性劑預(yù)處理漿料使環(huán)氧樹脂涂布的晶體上的沉積減少超過95%。實(shí)施例4使用根據(jù)方案A的SRM,在工作臺實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測合成浙青積聚。通過把5g合成軟木浙青(50%松香酸、10%油酸、10%棕櫚酸、10%玉米油、5%油醇、5%硬脂酸甲酯、5% ￠-谷甾醇、和5%己酸膽固醇酯的均化混合物)混合在633ml異丙醇中制備I %合成浙青溶液。把Iml的該溶液加入IOL的以pH7.3的DI水中。加入氯化I丐溶液(以Ca離子計(jì)5000ppm,50ml)。如圖11中所示的，與具有拋光的金表面的未涂布的晶體相比，環(huán)氧樹脂涂布的晶體具有增加的用于檢測水性環(huán)境中的木浙青的靈敏度。合成浙青的濃度在本實(shí)驗(yàn)中被有意地保持在非常低的水平。雖然木浙青可以在高濃度時(shí)使用QCM監(jiān)測，但是其在低濃度下不被監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)顯示出，所要求保護(hù)的方法改進(jìn)方法的靈敏度，從而使這樣的監(jiān)測成為可能。

實(shí)施例5使用根據(jù)方案A的SRM，還測試作為從循環(huán)配料吸引微粘性物的晶體涂層的低密度聚乙烯(LDPE)。假設(shè)是，疏水性微粘性物將被吸引至高度疏水性的LDPE涂布的晶體。圖12中的結(jié)果顯示出情況不是這樣。實(shí)施例6使用DRM裝置在工作臺實(shí)驗(yàn)中監(jiān)測合成浙青積聚。通過把5g合成軟木浙青(50%松香酸、10%油酸、10%棕櫚酸、10%玉米油、5%油醇、5%硬脂酸甲酯、5% ￠-谷甾醇和5%己酸膽固醇酯的均化混合物)混合在633ml異丙醇中制備1%合成浙青溶液。如實(shí)施例4和圖11中所示的，與具有拋光的金表面的未涂布的晶體相比，環(huán)氧樹脂涂布的晶體具有增加的用于檢測水性環(huán)境中的木浙青的靈敏度。合成浙青的濃度在本實(shí)驗(yàn)中被有意地保持在非常低的水平。雖然木浙青可以在高濃度時(shí)使用QCM監(jiān)測，但是其在低濃度下不被監(jiān)測。實(shí)驗(yàn)顯示出，所要求保護(hù)的方法改進(jìn)方法的靈敏度，從而使這樣的監(jiān)測成為可能。對于實(shí)施例6，把IOOOml的0.5%軟木牛皮紙液體漿放置在DRM儀器的工作臺池中(見圖 3a,在 Shevchenko, Sergey M.；Duggirala, Prasad Y.；Deposit management forthe bleach plant ； IPPTA Journal (2010)，22 (I)，135-140 中)。在混合下，加入化學(xué)品(3ml，提供樣品中的300ppm產(chǎn)品濃度)以及，在5分鐘之后，加入IOOml的在異丙醇中的I %合成軟木浙青溶液(Nalco制劑TX-6226)。在均化后,加入5ml的5000ppm(以Ca++離子計(jì))的氯化鈣溶液，并且使用稀鹽酸把PH調(diào)整至3.5。使用沉積速率監(jiān)測器以連續(xù)的模式記錄沉積物積聚。使用涂布未拋光的、未涂布未拋光的以及未涂布拋光的Au/Ti傳感器晶體進(jìn)行相同的測試。圖13圖示了在使用未涂布晶體和涂布晶體的標(biāo)準(zhǔn)工作臺實(shí)驗(yàn)中的合成浙青的積聚。該示了在所提出的表面和具有較高的表面能的表面之間的差異。在圖13中由線圖示的速率如下:涂布:未涂布未拋光的17: 1，涂布:未涂布拋光的21: 1，未涂布未拋光的:未涂布拋光的1.25: I。測試顯示出，涂層在對疏水性沉積物的靈敏度方面提供幾乎二十倍增加。這是浙青測試，但是可以合理地假設(shè)，對粘性物的影響是相似的。實(shí)施例7在本應(yīng)用中，在線DRM儀器經(jīng)由滑流連接而直接連接于紙漿線或造紙機(jī)以保證水性液體漿的連續(xù)流動。當(dāng)液體漿以5.0加侖每分鐘(gpm)的速率流過傳感器的面時(shí)連續(xù)地記錄沉積。圖14圖不了在所提出的表面和具有較低的表面能的表面之間的差異。
權(quán)利要求
1.一種用于在造紙工藝中監(jiān)測至少一種有機(jī)材料的沉積的速率的方法，所述至少一種有機(jī)材料分散在水介質(zhì)中，所述監(jiān)測具有增強(qiáng)的靈敏度，所述方法包括: 測量所述至少一種有機(jī)材料從所述水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平上的速率，其中所述石英晶體微量天平具有頂側(cè)和底側(cè)， 其中所述頂側(cè)接觸所述水介質(zhì)并且被涂布材料涂布，所述涂布材料具有在約34至約49達(dá)因每平方厘米的范圍內(nèi)的表面能，并且 其中所述底側(cè)與所述水介質(zhì)隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述造紙工藝涉及再生漿和/或廢紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述有機(jī)材料是疏水性有機(jī)材料、粘性物、膠粘物、白樹脂、造紙工藝中的合成污染物、木浙青、造紙工藝中的天然污染物、或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粘性物是微粘性物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述微粘性物不超出約0.10-0.15mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述粘性物和所述膠粘物選自由以下組成的組:粘合劑；涂布股粘劑；丁本橡股；乙稀醋Ife乙稀酷；聚醋Ife乙稀酷；聚丙稀酸乙稀酷；聚乙烯醇縮丁醛；聚丁二烯；蠟；醇酸樹脂；丙烯酸多元醇酯；和上漿化學(xué)品。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述石英晶體微量天平的所述頂側(cè)由選自由以下組成的組的一種或多種導(dǎo)電材料制成:鉬；鈦；銀；金 ’鉛;鎘；有或沒有注入離子的金剛石樣薄膜電極；鈦、鈮和鉭的硅化物；鉛-硒合金；汞齊；和硅氧烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述涂布材料由選自由以下組成的組的材料中的一種或多種制成:環(huán)氧樹脂、硅橡膠、醇酸瓷漆、聚碳酸酯、聚酯、丙烯酸類聚合物、三聚氰胺、乙烯樹脂、尼龍、和卡普綸。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述監(jiān)測在造紙工藝中在選自由以下組成的組的地點(diǎn)處發(fā)生:紙漿處理；循環(huán)；精制機(jī)、再漿化槽；漂白池；脫墨階段；水回路；造紙機(jī)或薄紙?jiān)旒垯C(jī)的流漿箱，和其組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述水介質(zhì)是液體漿。
11.一種用于測量在造紙工藝中降低至少一種有機(jī)材料的沉積的速率的抑制劑的有效性的方法，所述方法包括: a.監(jiān)測所述至少一種有機(jī)材料，所述至少一種有機(jī)材料被分散在水介質(zhì)中，所述監(jiān)測包括測量所述至少一種有機(jī)材料從所述水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平上的速率，所述石英晶體微量天平具有頂側(cè)和底側(cè)； b.加入抑制劑；以及 c.再次測量所述至少一種有機(jī)材料從所述水介質(zhì)沉積至所述石英晶體微量天平的所述涂布表面上的速率； 其中所述頂側(cè)接觸所述水介質(zhì)并且被涂布材料涂布，所述涂布材料含有不溶脹環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物， 其中所述底側(cè)與所述水介質(zhì)隔離，并且 其中所述抑制劑減少所述有機(jī)材料從所述水介質(zhì)的所述沉積。
12.一種用于測量在模擬造紙工藝中降低至少一種有機(jī)材料的沉積的速率的抑制劑的有效性的方法，所述方法包括:a.監(jiān)測所述至少一種有機(jī)材料，所述至少一種有機(jī)材料在模擬造紙工藝中被分散在水介質(zhì)中，所述監(jiān)測包括測量所述至少一種有機(jī)材料從所述水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平上的速率，所述石英晶體微量天平具有頂側(cè)和底側(cè)； b.加入抑制劑；以及 c.再次測量所述至少一種有機(jī)材料從所述水介質(zhì)沉積至所述石英晶體微量天平的所述涂布表面上的速率； 其中所述頂側(cè)接觸所述水介質(zhì)并且被涂布材料涂布，所述涂布材料含有不溶脹環(huán)氧樹脂或含硅氧烷的聚合物， 其中所述底側(cè)與所述水介質(zhì)隔離，并且 其中所述抑制 劑減少所述有機(jī)材料從所述水介質(zhì)的所述沉積。
全文摘要
公開了用于在造紙工藝中監(jiān)測分散在水介質(zhì)中的一種或多種有機(jī)材料的沉積的方法，該方法包括測量有機(jī)材料從水介質(zhì)沉積至石英晶體微量天平上的速率，石英晶體微量天平具有與水介質(zhì)接觸的被含有不溶脹環(huán)氧樹脂或含硅聚合物的層涂布的頂側(cè)和與水介質(zhì)隔離的第二底側(cè)。此外，還公開了用于測量在造紙工藝中減少有機(jī)材料的沉積的抑制劑的有效性的方法。
文檔編號D21C5/02GK103180728SQ201180050497
公開日2013年6月26日 申請日期2011年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月19日
發(fā)明者謝爾蓋·M·舍甫琴科, 邁克爾·J·穆爾西亞 申請人:納爾科公司