[发明专利]一种筛选去粘剂的方法及在造纸工艺中抑制粘性污染物沉积的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种筛选去粘剂的方法，以及该方法在造纸工艺中抑制粘性污染物沉积的应用。 

背景技术

制浆和造纸工艺中的有机污染物作为一集合术语，是指具有永久或临时物理粘性、并可影响纸机运行能力和造成纸品质量问题的干扰物质。有机污染物按其来源的不同可分为树脂和胶粘物两大类。典型的木树脂污染物可以例如是由木料游离出的脂肪酸、树脂酸和其不皂化物，以及与甘油和固醇形成的脂肪酸脂，也包括制浆过程引入的消泡剂、松香胶、涂料和碱性施胶剂中的某些成分等。典型的胶粘物污染物可以例如是来源自回收纤维的热熔胶、压敏胶、涂料粘合剂、残余油墨、蜡和湿强树脂等。 

当纸机的环境条件发生突变(如pH、温度、水质硬度、系统剪切发生变化)时，这两类具有粘性的有机污染物倾向于以富集的方式留在纸机系统中，例如湿部的管壁、槽壁及成形网、压榨毛毯及压辊、干网及烘缸表面、和压光机表面等地方，影响纸机车速及断纸率的升高、增加停机清洗的时间、并且造成织物寿命的下降等。尤其是当形成的沉积物最终以孔洞、脏点、亮斑等纸病形式出现在纸制成品中时，会造成纸张品质的下降、以及后续涂布或打印等操作问题。 

目前，随着回收纤维及高得率浆使用量的提高、纸机系统封闭性及白水回用率的增加、以及使用造纸功能助剂导致的污染物的含量上升，上述粘性污染物的危害正变得更加突出。 

造纸工业通常采用化学处理(即对有机污染物进行去粘、再分散、以及与纤维固着)的方式来解决由于粘性污染物造成的系统沉积问题。目前，针对分散剂和固着剂类的污染物抑制剂，已有相对较为成熟和可靠的定量评估方法，例如测定浆料滤液的浊度变化等。但是针对去粘剂类型的化学处理剂 的评估方法却少有报道。这是因为去粘剂(也被称作钝化剂等)的控制机理主要是通过覆盖粘性污染物颗粒的表面来减小粘性，从而降低其在造纸系统设备的金属、塑料或其它合成材质的表面上的沉积性，或者使其更具有亲水性而稳定地分散在水体系中。在所述的两种作用过程中，去粘剂不会造成污染物颗粒的数目或尺寸的变化，所以无法通过例如上述的浊度方法进行测定。目前已报道的针对去粘剂性能的评估，主要都是基于物理粘性的测试方法。 

美国专利5,080,759公开了一种有机钛化合物的“降粘剂”，用作废纸回用过程中胶粘物的抑制剂。在其实施例中，公开了一种抗张测试方法，通过测定纸板与工业粘合剂的结合强弱来表征去粘剂的作用效果。具体来说，选取了两种常用的粘合剂来模拟造纸过程中的污染物。一种是合成压敏胶，先将其直接浇铸在不锈钢挂片上，再通过溶液浸泡的处理方式与去粘剂发生作用，最后将此涂附压敏胶的挂片与标准纸板复合、并测定两者之间的结合力在使用去粘剂处理前后的变化。另一种是采用合成热熔胶，测试原理与压敏胶基本相似，唯一不同点是需预先将热熔胶加热到玻璃化转变温度以上、以便于浇铸固化。 

美国专利5,266,166公开了一种烷氧基-醋酸乙烯酯接枝共聚物的去粘剂。在其实施例中，公开了一种采用180°剥离强度试验来测量粘合剂的物理粘性在去粘剂处理前后的变化的实验方法。具体来说，该方法选用疏水性的聚酯材料作为测试样品，目的是模拟造纸系统中容易发生粘性污染物沉积的材质表面，例如压榨部的毛毯衬底和干网等；同时选用强粘性的单面胶带来模拟污染物；然后通过拉力机测定二者之间的180°反向剥离力，以反映类似胶粘物在纸机机架上沉积倾向的好坏。相似的180°剥离强度试验被用作去粘剂的评估方法，也曾在美国专利5,746,888及美国专利6,461,477的实施例中被公开过。 

美国专利5,256,254公开了一种使用磷酸酯和牛磺酸来抑制粘性物在纸机烘干部发生沉积的方法。在其实施例中，公开了一种特殊的样品制备方法，来测量剥离强度。具体来说，将超量的含胶标签添加到未漂白硫酸盐浆中一并抄片；待成形后、将去粘剂尽量均匀地喷涂到湿纸页表面，再盖上箔纸并压紧，最后将纸样连同单面的铝箔，一起放到鼓式烘干器上加热烘干。所以，该剥离强度试验测定的是，铝箔与含标签胶的纸样表面之间的粘合力。 

综上所述，通过力学测试表征材料粘性的降低效果，是一类定量评价去 粘剂性能好坏的可行方法。但是上述提及的专利仍存不足，例如，均未能很好地针对制浆和造纸工艺的特点，即未能直接测定造纸系统中存在的特定粘性污染物的粘着特性，而需要采用例如工业胶粘剂或商用胶带作为模拟污染物。此外，剥离试验还具有一定的应用局限性，通常要求测试对象具有极强的粘合力，以保证实验结果可以重复。