CN107636227A - 在纸或纸板制造中在水性环境中控制疏水性颗粒的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在纸或纸板制造中在水性环境中控制疏水性颗粒的方法。该方法包括制备包含天然纤维材料的水性浆料；将浆料供给到网部，其中通过经由网排出过量的水而形成纤维幅材；以及在浆料的制备与幅材离开网部的出口之间的至少一个剂量点向水性环境添加控制化学品。控制化学品包含过甲酸，其被添加至水性浆料，所述水性浆料的浓度为至少3重量％。
Description
技术领域
本发明涉及根据所附独立权利要求的前序部分的在纸、纸巾或纸板制造中在水性环境中控制疏水性颗粒的方法。
背景技术
可以通过使用原生纤维和/或再生纤维为原料来制造纸、纸巾(tissue)或纸板。在这两种情况下，疏水性颗粒均与原料一起进入生产过程。例如，原生纤维可能包含树脂(pitch)颗粒且再生纤维可能包含来自粘合剂、胶水、胶带等的残余物。因此，一直需要在纸和纸板制造过程中有效地控制疏水性颗粒。尤其需要在轻型纸等级(lightweight papergrade)例如纸巾的生产中控制疏水性颗粒，因为其中最终产品质量中的缺陷很容易被最终用户观察到。
疏水性颗粒可以尤其在纸巾制造过程中聚集，这可能导致疏水性颗粒的尺寸增加并造成最终产品中的缺陷。疏水性颗粒还可能积累和/或沉积到生产设备的工艺表面上。这可能导致运行性问题和/或最终产品中的缺陷。此外，消费者对于被用作卫生纸巾(hygienetissue)的纸巾等级(tissue paper grade)中的缺陷很敏感。
发明内容
本发明的目的是减少或甚至消除现有技术中存在的缺点。
本发明的一个目的是提供在纸、纸巾或纸板生产尤其是纸巾生产中控制或减少疏水性颗粒的有效方法。
这些目的通过独立权利要求中公开的特征来实现，并且本发明由所附独立权利要求的特征来限定。本发明的一些优选实施方式在从属权利要求中给出。
根据本发明的用于在纸或纸板制造中在水性环境中减少(即控制)疏水性颗粒的典型方法包括：
-制备包含天然纤维材料的水性浆料(stock)，
-将浆料供给到网部(wire section)，其中通过经由网排出过量的水而形成纤维幅材，
-在浆料的制备与幅材离开网部的出口之间的至少一个剂量点向水性环境添加控制化学品，其中
控制化学品包含过甲酸，且将其在至少一个剂量点添加至水性浆料，所述水性浆料是浓度为至少3重量％的浓浆料。
具体实施方式
现在已经发现，有可能通过至少向天然纤维素纤维的水性浓浆料中添加过甲酸而在纸或纸板制造过程中的水性环境中控制(即减少)疏水性颗粒的聚集、积累和/或沉积。出乎意料地观察到，过甲酸的添加降低了纸、纸巾或纸板制造过程的水性环境(例如循环水)中的疏水性颗粒的尺寸和量。尺寸和量的这种降低对于过程中的疏水性沉积有积极影响，该疏水性沉积被明显减少。过甲酸和疏水性颗粒之间的相互作用的模式是目前未知的，但假设(不希望受该理论限制)过甲酸与疏水性颗粒链接或连接，这导致其被捕获或保留在纸幅上。以这样的方式，降低了纸、纸巾或纸板制造过程的水性环境中的游离疏水性颗粒的量。
在本文中，术语“疏水性颗粒”被理解为经常以胶体形式存在的疏水性颗粒，其是水不溶性的并且与原料或水流一起进入工艺过程。这意味着疏水性颗粒优选在添加包含过甲酸的控制化学品时存在于水性环境和/或浆料中。疏水性颗粒由各种有机化合物和物质的混合物组成，且其源自树脂、粘合剂、蜡、湿强度树脂、印刷油墨、有机接合剂、塑料。该术语不涵盖纸或纸板制造过程中由诸如细菌的各种微生物产生的无机颗粒或疏水性粘液等。
在向水性环境添加包含过甲酸的控制化学品之后，控制化学品中所含的过甲酸与水性环境中存在的游离疏水性颗粒发生相互作用。如上文所述，当纤维幅材形成时，该相互作用促进疏水性颗粒在幅材上的保留。疏水性颗粒的保留降低游离疏水性颗粒的数目，并降低由疏水性颗粒所造成的工艺问题，例如沉积物形成。
过甲酸CH2O3在本发明中以水性溶液的形式使用。典型地，过甲酸的浓度以重量体积比计为至少10％，通常以重量体积比计为13.5％左右。优选地，水性过甲酸溶液以平衡溶液的形式使用。优选地，控制化学品由过甲酸的水性平衡溶液组成。
根据本发明一个优选实施方式，过甲酸在现场生产并被直接导入浓浆料流。适合用于本发明的过甲酸的制备单元已由芬兰的凯米罗总公司设计。因此，过甲酸可以在紧邻其被添加到浓浆料的工艺位置附近制备。这保证了过甲酸的高化学效率。通过合适的连接将过甲酸引导至工艺位置并通过使用合适的进料装置在期望的工艺位置处至少进料至浓浆料。
通过使用原生纤维素纤维和/或再生纤维素纤维材料制备包含天然纤维材料的水性浆料。根据本发明的一个实施方式，浆料包含软木纤维和硬木纤维两者。例如，以干纤维的总量计，浆料可以包含15-40重量％、优选20-30重量％的量的软木纤维以及60-85重量％、优选70-80重量％的量的硬木纤维。所用的纤维材料可以是漂白的化学-热机械浆(BCTMP)。根据本发明的一个实施方式，天然纤维材料包含再生纤维素纤维。在一些实施方式中，浆料可以包含50重量％以上的再生纤维素纤维或75重量％以上的再生纤维素纤维。以干纤维的总量计，浆料有时可以包含100重量％的再生纤维素纤维。
优选地，将包含过甲酸的控制化学品添加到水性浆料中，所述水性浆料是浓度为至少3重量％、优选至少3.3重量％、更优选至少3.5重量％的浓浆料。
所添加的过甲酸不导致纤维浆料的亮度的显著改善。因此，过甲酸的功能不是改善纸浆的亮度，而是与添加时存在于纤维浆料中的疏水性颗粒发生相互作用。根据标准ISO3688、ISO 2470所测量的，亮度变化通常低于2％ISO，优选低于1％ISO。亮度变化是用过甲酸处理之前所测量的浆料的亮度与用过甲酸处理之后所测量的浆料的亮度之间的差异。
将制备的浆料进料至网部，其中通过经由网排出过量的水而形成纤维幅材。所产生的幅材可以具有11-45 g/m2、优选13-20 g/m2的克重，尤其是当生产的幅材为纸巾幅材(tissue web)时。
根据本发明一个优选的实施方式，纸制造过程是纸巾过程，其使用纸巾造纸机(tissue machine)并且所生产的纤维幅材是纸巾幅材。在这种情况下，在幅材形成后将幅材传送至具有合适的热空气罩的单一的大蒸汽加热烘缸，然后在其上干燥。优选地，根据本发明的方法用于生产卫生纸巾，如面巾纸、家用纸巾或卫生纸。纸巾制造过程的水性环境的pH值可以为7.0–8.2，优选为7.5–8.0。这意味着控制化学品的添加很好地适合于过程的中性环境。优选地，纸巾制造中的纤维浆料不含内部的施胶剂(sizing agent)，例如树脂胶料(resin size)和/或中性胶料(neutral size)。
可以在两个或更多个剂量点向水性环境添加包含过甲酸的控制化学品。例如，可以在浆料的制备与幅材离开网部的出口之间的至少一个额外剂量点向水性环境添加控制化学品。优选在多个剂量点添加控制化学品。在两个或更多个剂量点添加控制化学品确保过甲酸有效地与疏水性颗粒发生相互作用，从而确保其后续的工艺步骤中在所形成的幅材上改进的保留。
在一个或多个剂量点将控制化学品的总量的至少40％、优选至少45％、更优选至少50％添加至浓浆料，即添加至浓度为至少3重量％的水性浆料。
根据本发明一个优选实施方式，在幅材形成过程中将经由网排出的水过滤并在一个或多个剂量点向过滤得到的超清滤液也添加包含过甲酸的控制化学品。可以将控制化学品的总量的至少5％、优选至少10％、更优选至少15％添加至超清滤液。在添加控制化学品之后，超清滤液可以用于制备浓浆料和/或用于将浓浆料稀释成稀浆料。包含过甲酸的控制化学品与疏水性颗粒发生相互作用，并改变其性质，使得其被有效地捕获或保留在所形成的幅材上，这抑制了疏水性颗粒在水性环境中的富集。当向超清滤液添加包含过甲酸的控制化学品时，超清滤液可以被用作用于制备和/或稀释浆料的水的一部分和用作用于保持纸巾造纸机清洁的喷淋水。
根据一个实施方式，将包含过甲酸的控制化学品添加至浓浆料和超清滤液这两者，且添加至浓浆料的剂量高于添加至超清滤液的剂量。根据本发明的一个实施方式，在两个或更多个剂量点添加控制化学品，从而将总过甲酸剂量的至少50％添加至浓浆料，即浓度为至少3重量％的水性浆料。
根据本发明的一个实施方式，连续地或以预定的间隔监测水性环境中疏水性颗粒的量，并且根据疏水性颗粒的量调节控制化学品的添加。这意味着，如果观察到工艺过程中疏水性颗粒的量和/或尺寸增加，则暂时增加控制化学品的进料量，以减少工艺过程中疏水性颗粒的量和/或尺寸并降低沉积物累积的风险。
根据本发明的一个实施方式，包含过甲酸的控制化学品以这样的量添加：使得过甲酸的总剂量为0.2至2 kg/ton干纸浆、优选为0.5-1.5 kg/ton干纸浆、更优选为0.7-0.9kg/ton干纸浆。该剂量以100％过甲酸给出。总过甲酸剂量为在浆料制备和幅材离开网部的出口之间向水性环境所完成的以及向超清滤液所完成的控制化学品中所含的过甲酸量的总和。过甲酸的添加量是如此之低，以至于其对例如微生物的生长不具有任何显著影响。这意味着过甲酸没有(至少没有主要地)在工艺过程中起到杀生物剂的作用。
还可以向选自机外白水槽(silo)、流浆箱、混合浆池以及损纸浆池(broke chest)的至少一个位置添加至少一种不同于控制化学品的杀生物剂。合适的杀生物剂是例如，亚甲基双(硫氰酸酯)、2,2-二溴-2-氰基乙酰胺、单氯胺、单甲基乙内酰脲、戊二醛、异噻唑啉酮、二癸基二甲基氯化铵、2-溴-2-硝基丙烷-1,3-二醇、其适当的衍生物等等。
实验部分
在下面的非限制性实施例中更详细地描述本发明的实施方式。
实施例1
在纸巾粉碎机(tissue mill)中使用包含20-30％的硬木和70-80％的软木的浆料进行试验。疏水性颗粒存在于纸巾粉碎机的水循环中。使用流式细胞术通过用选择性荧光染料对疏水性颗粒进行染色来观察它们的量和平均粒径。
所测试的控制化学品是过甲酸、过乙酸和过氧化物的平衡溶液。
在试验中，将控制化学品添加至纸巾粉碎机的浓浆料，以及添加至超清滤液、机外白水槽和从机外白水槽溢流的白水(white water)。添加的控制化学品的总剂量在试验开始时为约4kg/ton干浆料，然后该剂量逐渐减少至约1.6kg/ton干浆料。
结果示于图1，其中示出了添加包含过甲酸的控制化学品对纸巾粉碎机的短回路(short loop)中的疏水性颗粒的总量的影响。控制化学品的开始用箭头表示。可以看出，相比于进料开始前，疏水性颗粒的量更低并且更稳定。这意味着更易于控制系统中的疏水性颗粒并且降低了沉积的风险。
尽管参考目前似乎是最可行的和最优选的实施方式描述了本发明，但应当理解，本发明不应限于上文所描述的实施方式，而是本发明旨在还涵盖所附权利要求范围内的各种修改和等同的技术方案。
Claims (15)
1.用于在纸或纸板制造中的水性环境中减少疏水性颗粒的方法，所述方法包括：
-制备包含天然纤维材料的水性浆料，
-将所述浆料供给至网部，其中通过经由网排出过量的水而形成纤维幅材，
-在所述浆料的制备与幅材离开所述网部的出口之间的至少一个剂量点向水性环境添加控制化学品，
其特征在于
所述控制化学品包含过甲酸，且将其在至少一个剂量点添加至水性浆料，所述水性浆料是浓度为至少3重量％的浓浆料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述疏水性颗粒在添加所述控制化学品时存在于所述水性环境中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在两个或更多个剂量点向所述水性环境添加包含过甲酸的所述控制化学品。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在一个或多个剂量点将所述控制化学品的总量的至少40％、优选至少45％、更优选至少50％添加至浓度为至少3重量％的所述水性浆料。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，将经由所述网排出的水过滤并在一个或多个剂量点向过滤得到的超清滤液也添加所述控制化学品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，将所述控制化学品的总量的至少5％、优选至少10％、更优选至少15％加入至所述超清滤液。
7.根据前述权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，以这样的量添加控制化学品：使得过甲酸的总剂量为0.2至2kg/ton、优选为0.5-1.5kg/ton、更优选为0.7-0.9kg/ton。
8.根据前述权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，在两个或更多个剂量点添加控制化学品，从而将总过甲酸剂量的至少50％添加至浓度为至少3重量％的水性浆料。
9.根据前述权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制化学品由过甲酸的水性平衡溶液组成。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，纸制造过程是纸巾过程，并且所生产的纤维幅材是纸巾幅材。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述水性环境的pH值为7.0–8.2，优选为7.5–8.0。
12.根据前述权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所生产的纤维幅材具有11-45g/m2，优选13-20g/m2的克重。
13.根据前述权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述天然纤维材料包含再生纤维素纤维。
14.根据前述权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，监测所述水性环境中疏水性颗粒的量，并且根据所监测的疏水性颗粒的量调节所述控制化学品的添加。
15.根据前述权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，向选自机外白水槽、流浆箱、混合浆池以及损纸浆池的至少一个位置添加至少一种不同于所述控制化学品的杀生物剂。
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