浸漬體系和用途和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法生產(chǎn)中處理木片的浸漬體系。該體系基于所述體系的總重量包含至少5重量%的非離子表面活性劑(其為植物油與糖的反應(yīng)產(chǎn)物)和任選的增強(qiáng)劑(其包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體的單體形成)。該體系用于在機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制漿過程中處理木片。
【專利說明】浸漬體系和用途和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及根據(jù)隨附的獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分的浸漬體系和用途和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 可以使用不同的公知方法生產(chǎn)機(jī)械紙漿。機(jī)械制漿方法使用電能將木片分離為單 個(gè)的纖維并且一般具有80 - 97%范圍內(nèi)的高纖維得率。取決于生產(chǎn)方法，機(jī)械紙漿稱為磨 木漿（GW)、精磨機(jī)械紙漿（RMP)、化學(xué)熱磨機(jī)械漿（CTMP)或漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿（BCTMP)。 木片可以在精制之前或期間用堿/堿性過氧化物浸漬，因此該紙漿稱為堿性過氧化物機(jī)械 紙漿（APMP)。通常，機(jī)械紙漿提供高的松厚度（bulk)和良好的不透明度。
[0003] 任何機(jī)械紙漿生產(chǎn)中的缺點(diǎn)為生產(chǎn)過程的高能耗。機(jī)械制漿廠一般大量的能量 (大部分為電）消耗在磨漿機(jī)磨漿過程中。紙漿生產(chǎn)商有時(shí)被迫犧牲一些纖維得率以便降 低能耗。此外，已有一些應(yīng)用通過使用不同的化學(xué)品、酶和真菌來(lái)在磨漿之前預(yù)處理木片， 以便降低磨漿過程中所需的能耗。然而，能耗仍是機(jī)械紙漿的生產(chǎn)中的主要問題之一，并且 不斷需要尋找新的、有效的方法來(lái)降低機(jī)械制漿方法的能耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是降低或甚至消除現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的上述問題。
[0005] 本發(fā)明的目的是提供浸漬體系，可以在磨漿之前用其對(duì)木片進(jìn)行預(yù)處理以便降低 磨楽中所需的能量。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，以及其它目的，本發(fā)明的特征為在隨附的獨(dú)立權(quán)利要求的特 征部分中呈現(xiàn)的那些。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的某些優(yōu)選實(shí)施方案公開于以下進(jìn)一步呈現(xiàn)的從屬權(quán)利要求中。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的用于在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制漿過程中處理木片的典型浸 漬劑體系，所述體系包含：
[0009] -基于所述體系的總重量至少5重量％的非離子表面活性劑，其為植物油與糖的反 應(yīng)產(chǎn)物，和
[0010]-任選的增強(qiáng)劑，其包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸 單體或其衍生物的單體形成。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的典型用途是將包含非離子表面活性劑（其為植物油與糖的反應(yīng)產(chǎn) 物）的浸漬體系用于在機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法制漿過程中處理木片。

【具體實(shí)施方式】
[0012] 現(xiàn)已驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在磨漿前將包含非離子表面活性劑（其為植物油與糖的產(chǎn) 物）和任選的增強(qiáng)劑（其包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸或 其衍生物的單體形成）的浸漬化學(xué)品用于處理木片時(shí)，紙漿游離度意外地增加。紙漿游離 度的增加促進(jìn)磨漿過程階段的能耗降低。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，非離子表面活性劑為C6 - C14脂肪醇與衍生自例如 淀粉或葡萄糖漿的葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)物。優(yōu)選地，非離子表面活性劑為C8 - C14烷基多聚糖 苷，有時(shí)為C8-ClO烷基多聚糖苷。平均聚合度DP可以在1.4-1.6的范圍內(nèi)。脂肪醇可 以通過分裂或轉(zhuǎn)酯化反應(yīng)衍生自植物油，例如椰子、棕仁、棕櫚、油菜籽或脂油，并且通過催 化高壓水合轉(zhuǎn)換成脂肪醇。非離子表面活性劑可以通過在高溫下和酸催化劑的存在下由脂 肪醇和葡萄糖直接合成來(lái)生產(chǎn)。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，基于所述體系的總重量，浸漬體系中非離子表面活 性劑的量為至少10重量％，優(yōu)選至少30重量％，更優(yōu)選至少50重量％。根據(jù)另一優(yōu)選實(shí)施方 案，基于所述體系的總重量，體系中非離子表面活性劑的量為10 - 99. 9重量％，優(yōu)選30 - 90 重量％，更優(yōu)選50 - 80重量％。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，除了非離子表面活性劑之外，所述浸漬體系還包含 增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng)劑包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體或 其衍生物的單體形成。所述不飽和羧酸單體的衍生物包括酰胺和酯。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，增強(qiáng)劑為不飽和羧酸與Cl - ClO磺酸或其烷基酯的 共聚物；陰離子聚丙烯酰胺；或它們的任何混合物。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，不飽和羧酸為丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、衣康酸、 巴豆酸或它們的任何混合物。這意味著，增強(qiáng)劑包含至少一種聚合物，其通過使丙烯酸、甲 基丙烯酸、馬來(lái)酸、衣康酸、巴豆酸或它們的任何混合物的單體與諸如丙烯酰胺或磺酸的其 它單體一起共聚而形成。
[0018] 基于所述體系的總重量，體系中增強(qiáng)劑的量可以為〈90重量％、優(yōu)選〈70重量％、 更優(yōu)選〈50重量％。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，基于所述體系的總重量，增強(qiáng)劑的量在0. 1 - 90重 量％、10 - 70重量％、更優(yōu)選20 - 50重量％的范圍內(nèi)。
[0019] 可以將非離子表面活性劑與增強(qiáng)劑混合在一起以形成組合物或混合物，并將該組 合物或混合物加入到木片中?；蛘?，可以將非離子表面活性劑和增強(qiáng)劑同時(shí)但作為分離的 進(jìn)料流加入到木片中。這意味著將包含非離子表面活性劑的第一進(jìn)料流與包含增強(qiáng)劑的第 二進(jìn)料流同時(shí)加入到木片中。可以將進(jìn)料流在加入到木片中之前或之后混合。根據(jù)一個(gè)優(yōu) 選的實(shí)施方案，浸漬體系是包含非離子表面活性劑和增強(qiáng)劑二者的單一的液體組合物。
[0020] 增強(qiáng)劑可以是不飽和羧酸與Cl-ClO (優(yōu)選C2-C8)磺酸或其烷基酯的共聚 物。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，增強(qiáng)劑為諸如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸或衣康 酸的不飽和羧酸與3-烯丙氧基-2-羥基丙磺酸的共聚物。共聚物的重均分子量可以在 500 - 20000000g/mol、優(yōu)選 1000 - 1000000g/mol、更優(yōu)選 2000 - 500000g/mol、甚至更優(yōu)選 3000 - 250000g/mol 的范圍內(nèi)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，增強(qiáng)劑為陰離子聚丙烯酰胺。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案， 陰離子聚丙烯酰胺可以通過丙烯酰胺與不飽和羧酸單體一起共聚而形成。此外，可以包括 其它陰離子單體，例如乙烯基磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸、乙烯基膦酸 或乙二醇甲基丙烯酸酯磷酸酯。還可以包括不帶電荷的單體，只要所形成聚合物的凈電荷 為陰離子并且聚合物具有丙烯酰胺/甲基丙烯酰胺主鏈。陰離子聚丙烯酰胺的平均分子 量（MW)可在 2000 - 20000g/mol、更優(yōu)選 3000 - 15000g/mol、還更優(yōu)選 4000 - 8000g/mol 的 范圍內(nèi)。在本申請(qǐng)中，使用"平均分子量"的值來(lái)描述聚合物鏈長(zhǎng)的大小。平均分子量值 由特性粘度結(jié)果計(jì)算，該特征粘度是以已知的方式在25°C下的IN NaCl中通過使用烏別洛 德（Ubbelohde)毛細(xì)管粘度計(jì)測(cè)量的。所選毛細(xì)管是合適的，并且在本申請(qǐng)的測(cè)量中，使 用常量K=O. 005228的烏別洛德毛細(xì)管粘度計(jì)。隨后由特性粘度結(jié)果以已知的方式使用馬 克-豪溫克（Mark-Houwink)公式[η]=Κ·ΜΗ+算平均分子量，其中[η]為特性粘度，M為 分子量（g/mol)，以及 K 和 a 為 Polymer Handbook，F(xiàn)ourth Edition，Volume2，Editors:J. Brandrup, E. H. Immergut and Ε. A. Grulke, John ffiley&Sons, Inc. , USA, 1999, p. VII/11 φ 對(duì)于聚（丙烯酰胺-共-N，N，N-三甲基氨基乙基氯化物丙烯酸酯）（70%丙烯酰胺）所給出 的參數(shù)。因此，參數(shù)K的值為0.0105ml/g且參數(shù)a的值為0.3。對(duì)于所用條件下的參數(shù)，給 定的平均分子量范圍為450000 - 2700000g/mol，但也使用相同的參數(shù)來(lái)描述在此范圍之外 的分子量的大小。對(duì)于具有低平均分子量（通常約l〇〇〇〇〇〇g/l或更?。┑木酆衔铮梢酝?過使用HPLC尺寸排阻色譜法，使用PEO校準(zhǔn)，測(cè)量平均分子量。尤其地，如果通過使用特性 粘度測(cè)量不能獲得有意義的結(jié)果，則使用HPLC尺寸排阻色譜法。
[0022] 浸漬體系可以還包含螯合劑，其選自一種或多種以下物質(zhì)：多氨基多元羧酸；多 氨基多亞甲基膦酸；六亞甲基二胺四（乙酸）；四亞甲基二胺四（亞甲基膦酸）；1-羥基亞 乙基-1，1-二膦酸（HEDP) ;N-雙-和三-[(1，2-二羧基-乙氧基）乙基]胺，例如N-雙 [2- (1，2-二羧基-乙氧基）-乙基]-胺；N-雙[2- (1，2-二羧基-乙氧基）-乙基]-天冬 氨酸；N-三[2-(1，2_二羧基-乙氧基）-乙基]-胺和N-[2-(l，2-二羧基-乙氧基）-乙 基]-(N-2-羥基乙基）天冬氨酸。螯合劑可以直接加入到浸漬體系中或者其可以被包括到 增強(qiáng)劑中。在后一種情況下，增強(qiáng)劑為螯合劑和聚合物的混合物。優(yōu)選的多氨基多元羧酸 為二乙烯三胺五乙酸（DTPA)、三乙烯四胺六乙酸（TTHA)、乙二胺四乙酸（EDTA)、羥乙基乙 二胺三乙酸（HEDTA)和乙二胺-N，Ν'-二琥珀酸（EDDS)。優(yōu)選的多氨基多亞甲基膦酸為二 乙烯三胺五（亞甲基膦酸）（DTPMPA)、三乙烯四胺六（亞甲基膦酸）（TTHMPA)和乙二胺四 (亞甲基膦酸）EDTMPA。即使在此處以酸的形式給出螯合劑，它們一般作為堿鹽獲得，主要 作為鈉鹽獲得，且螯合劑在此處被理解為包括游離酸和它們的鹽。
[0023] 優(yōu)選地，當(dāng)增強(qiáng)劑為3-烯丙氧基-2-羥基丙磺酸與諸如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái) 酸或衣康酸的不飽和羧酸的共聚物時(shí)，浸漬體系包含螯合劑。
[0024] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，體系還包含聚合物質(zhì)，其選自以下物質(zhì)中的至少一 種：聚-α-羥基丙烯酸（PHAA)或其堿性鹽和聚-α-羥基丙烯酸（PHAA)的聚內(nèi)酯。聚合 物質(zhì)的分子量可以為至少5000、優(yōu)選至少10000并且更優(yōu)選至少15000。因?yàn)榫蹆?nèi)酯不溶 于水，分子量是針對(duì)通過聚內(nèi)酯的堿性水解獲得的對(duì)應(yīng)鈉鹽測(cè)量的。
[0025] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，浸漬體系除了上述增強(qiáng)劑之外還可以包含多羧酸聚合物，其 為丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚物或（甲基）丙烯酸與另一不飽和羧酸或二羧酸的共聚物。 多羧酸聚合物可以通過丙烯酸或甲基丙烯酸的均聚，或通過丙烯酸和/或甲基丙烯酸與不 飽和羧酸或二羧酸例如馬來(lái)酸或衣康酸的共聚來(lái)制備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，多羧 酸聚合物為丙烯酸和/或甲基丙烯酸與馬來(lái)酸的共聚物，其中丙烯酸和/或甲基丙烯酸與 馬來(lái)酸的摩爾比為80:20至20:80、優(yōu)選70:30至50:50。多羧酸聚合物的分子量可為至少 4000g/mol、優(yōu)選至少 10000g/mol、更優(yōu)選至少 30000g/mol。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，浸漬體系可以包含添加劑，例如防腐劑或pH調(diào)節(jié) 齊U。例如，可以向體系中添加戊二醛以便在儲(chǔ)存期間抑制微生物活性。
[0027] 浸漬劑可以用于預(yù)處理用于制備堿性過氧化物機(jī)械紙漿（APMP)或漂白化學(xué)熱磨 機(jī)械漿（BCTMP)的木片。浸漬體系可以以I -6kg/噸所生產(chǎn)的紙漿的量被添加。木片可以 為硬木、軟木或者硬木與軟木的混合物。
[0028] 浸漬體系優(yōu)選在磨漿階段之前添加。更優(yōu)選地，浸漬劑被添加至第一浸漬階段，但 如果需要的話，其也可以被添加至第一和第二和任何后繼的浸漬階段。浸漬體系可以與堿 混合或獨(dú)立地加入到混合盤中。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，木片與浸漬體系之間的相互作 用時(shí)間為30 - 50分鐘，且浸漬溫度為70 - 80°C。
[0029] 本發(fā)明還涉及通過加入浸漬體系在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法生產(chǎn)中處理木片 的方法，所述浸漬體系基于所述體系的總重量包含至少5重量％的非離子表面活性劑，其為 植物油與糖的反應(yīng)產(chǎn)物。
[0030] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，所述體系還包含增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng)劑包 含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體或其衍生物的單體形成。
[0031] 在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施方案中，所述非離子表面活性劑和所述增強(qiáng)劑作 為混合物加入到所述木片中或者作為分離的進(jìn)料流同時(shí)加入到所述木片中。
[0032] 實(shí)驗(yàn)部分
[0033] 本發(fā)明的某些實(shí)施方案更詳細(xì)地公開于以下非限制性實(shí)施例中。
[0034] 在實(shí)施例1和2中使用以下化學(xué)品：
[0035] 非離子表面活性劑：烷基多葡糖苷APG，得自BASF
[0036] 增強(qiáng)劑：FennoBrite590,得自 Kemira
[0037] 螯合劑：二乙烯三胺五乙酸
[0038] 實(shí)施例1
[0039] 實(shí)施例1為實(shí)驗(yàn)室研究，進(jìn)行該實(shí)施例以研究浸漬體系對(duì)最終白度和游離度（加 拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度，CSF)的影響。
[0040] 紙漿的制備
[0041] 紙漿可得自中試，其中木片用溫度為60 - 70°C的熱水洗滌，隨后將木片用蒸汽處 理10分鐘。在蒸汽處理之后，將木片用MSD Impressafiner(Andritz AG，Austria)以1:4 的壓縮比壓制，并且在75°C下用堿和過氧化氫浸漬20分鐘的停留時(shí)間。浸漬的木片在常壓 下高濃磨漿。浸漬條件示于表1。
[0042] 表1.實(shí)驗(yàn)室研究中所用的化學(xué)品劑量和條件 [0043]

【權(quán)利要求】
1. 用于在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法生產(chǎn)中處理木片的浸漬體系，所述體系基于所述 體系的總重量包含： -至少5重量％的非離子表面活性劑，其為植物油與糖的反應(yīng)產(chǎn)物。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體系，其特征在于，所述非離子表面活性劑為衍生自植物油 的C6 - C14脂肪醇與葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的體系，其特征在于，所述非離子表面活性劑為C8 - C14烷基多 聚糖苷。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，基于所述體系的總重量，所 述非離子表面活性劑的量為至少10重量％、優(yōu)選至少30重量％、更優(yōu)選至少50重量％。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的體系，其特征在于，基于所述體系的總重量，所述非離子表面 活性劑的量為10 - 99. 9重量％、優(yōu)選30 - 90重量％、更優(yōu)選50 - 80重量％。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，所述浸漬體系還包含增強(qiáng) 齊U，其包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體或其衍生物的單 體形成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的體系，其特征在于，所述增強(qiáng)劑為 -不飽和羧酸與C1 - C10磺酸或其烷基酯的共聚物， -陰離子聚丙烯酰胺，或 -它們的任何混合物。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的體系，其特征在于，所述增強(qiáng)劑為不飽和羧酸與3-烯丙氧 基-2-羥基丙磺酸的共聚物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，所述不飽和羧酸為丙烯酸、 甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、衣康酸、巴豆酸或它們的任何混合物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，基于所述體系的總重量，所 述增強(qiáng)劑的量為〈90重量％、優(yōu)選〈70重量％、更優(yōu)選〈50重量％。
11. 根據(jù)權(quán)利要求6至10中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，所述體系是包含所述非離 子表面活性劑和所述增強(qiáng)劑的組合物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，所述體系還包含螯合 齊U，其選自一種或多種以下物質(zhì)：多氨基多元羧酸；多氨基多亞甲基膦酸；六亞甲基二胺四 (乙酸）；四亞甲基二胺四（亞甲基膦酸）；1_羥基亞乙基-1，1_二膦酸（HEDP) ;N-雙-和 三-[(1，2-二羧基-乙氧基）乙基]胺，例如N-雙[2-(1,2-二羧基-乙氧基）-乙基]-胺； N-雙[2- (1，2-二羧基-乙氧基）-乙基]-天冬氨酸；N-三[2- (1，2-二羧基-乙氧基）-乙 基]-胺和N-[2-(1,2-二羧基-乙氧基）-乙基]-(N-2-羥基乙基）天冬氨酸。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的體系，其特征在于，所述體系還包含至少一種 以下聚合物質(zhì)：聚-a -羥基丙烯酸（PHAA)或其堿性鹽和聚-a -羥基丙烯酸（PHAA)的聚 內(nèi)酯。
14. 包含非離子表面活性劑的浸漬體系用于在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法生產(chǎn)中處理 木片的用途，所述非離子表面活性劑為植物油與糖的反應(yīng)產(chǎn)物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途，其特征在于，所述浸漬體系還包含增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng) 劑包含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體或其衍生物的單體形 成。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途，其特征在于，所述木片用于制備堿性過氧化物機(jī)械 紙漿（APMP)或漂白化學(xué)熱磨機(jī)械漿（BCTMP)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14至16中任一項(xiàng)所述的用途，其特征在于，所述浸漬體系以 1 - 6kg/噸所生產(chǎn)的紙漿的量被添加。
18. 通過加入浸漬體系在紙漿的機(jī)械法或化學(xué)機(jī)械法生產(chǎn)中處理木片的方法，所述浸 漬體系基于所述體系的總重量包含至少5重量％的非離子表面活性劑，其為植物油與糖的 反應(yīng)產(chǎn)物。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述體系還包含增強(qiáng)劑，所述增強(qiáng)劑包 含至少一種聚合物，所述聚合物由包含至少一種不飽和羧酸單體或其衍生物的單體形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述非離子表面活性劑和所述增強(qiáng)劑 作為混合物加入到所述木片中或者作為分離的進(jìn)料流同時(shí)加入到所述木片中。
【文檔編號(hào)】D21C1/00GK104452385SQ201310414725
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月12日
【發(fā)明者】劉瑞, 韋迎爽, 艾海瑞 申請(qǐng)人:凱米羅總公司