RU2744658C2 - Сополимер, водный раствор, содержащий сополимер, и способ уменьшения негативных эффектов природной смолы и адгезивных загрязнителей при варке целлюлозной массы и производстве бумаги - Google Patents

Сополимер, водный раствор, содержащий сополимер, и способ уменьшения негативных эффектов природной смолы и адгезивных загрязнителей при варке целлюлозной массы и производстве бумаги Download PDF

Info

Publication number
RU2744658C2
RU2744658C2 RU2019121037A RU2019121037A RU2744658C2 RU 2744658 C2 RU2744658 C2 RU 2744658C2 RU 2019121037 A RU2019121037 A RU 2019121037A RU 2019121037 A RU2019121037 A RU 2019121037A RU 2744658 C2 RU2744658 C2 RU 2744658C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
copolymer
pulp
mass
less
water hardness
Prior art date
Application number
RU2019121037A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019121037A3 (ru
RU2019121037A (ru
Inventor
Джон КАУМАН
Пол ДЕКОК
Дамьен Жюльен КОРПЕТ
Original Assignee
Аркрома Айпи Гмбх
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аркрома Айпи Гмбх filed Critical Аркрома Айпи Гмбх
Publication of RU2019121037A3 publication Critical patent/RU2019121037A3/ru
Publication of RU2019121037A publication Critical patent/RU2019121037A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2744658C2 publication Critical patent/RU2744658C2/ru

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/08Styrene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F212/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring
    • C08F212/02Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical
    • C08F212/04Monomers containing only one unsaturated aliphatic radical containing one ring
    • C08F212/06Hydrocarbons
    • C08F212/12Monomers containing a branched unsaturated aliphatic radical or a ring substituted by an alkyl radical
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F220/00Copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical or a salt, anhydride ester, amide, imide or nitrile thereof
    • C08F220/02Monocarboxylic acids having less than ten carbon atoms; Derivatives thereof
    • C08F220/04Acids; Metal salts or ammonium salts thereof
    • C08F220/06Acrylic acid; Methacrylic acid; Metal salts or ammonium salts thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/08Removal of fats, resins, pitch or waxes; Chemical or physical purification, i.e. refining, of crude cellulose by removing non-cellulosic contaminants, optionally combined with bleaching
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/20Macromolecular organic compounds
    • D21H17/33Synthetic macromolecular compounds
    • D21H17/34Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H17/41Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups
    • D21H17/42Synthetic macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds containing ionic groups anionic
    • D21H17/43Carboxyl groups or derivatives thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H21/00Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its function, form or properties; Paper-impregnating or coating material, characterised by its function, form or properties
    • D21H21/02Agents for preventing deposition on the paper mill equipment, e.g. pitch or slime control
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H23/00Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper
    • D21H23/02Processes or apparatus for adding material to the pulp or to the paper characterised by the manner in which substances are added
    • D21H23/04Addition to the pulp; After-treatment of added substances in the pulp
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/10Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as molar percentages
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08FMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2800/00Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed
    • C08F2800/20Copolymer characterised by the proportions of the comonomers expressed as weight or mass percentages

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Abstract

Настоящее изобретение относится к сополимеру, водному раствору сополимера, способу уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги, применению сополимера, применению водного раствора сополимера. Сополимер содержит по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера. Гидрофильным мономером является акриловая кислота. Гидрофобными мономерами являются метилстирол и стирол. Метилстирол присутствует в количестве не менее 10 мас.% от общей массы сополимера. Сополимер имеет температуру Tgстеклования не менее 105°С. Сополимер применяется для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги. Применение - водный раствор сополимера применяется для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги. Технический результат – получение сополимера, содержащего по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера, причем один из гидрофобных мономеров представляет собой метилстирол, который присутствует в количестве не менее 10 мас.% от общей массы сополимера. 5 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к сополимеру, содержащему по меньшей мере один гидрофильный мономер, по меньшей мере два гидрофобных мономера, причем одним из гидрофобных мономеров является метилстирол, который присутствует в сополимере в количестве не менее 10 масс. %, в частности подходящему для применения в качестве уменьшающего липкость агента для уменьшения негативных эффектов, обусловленных природной смолой и/или адгезивными загрязнителями как при варке целлюлозной массы, так и при производстве бумаги.
Сополимер по изобретению может быть дополнительно использован в качестве фиксатора для катионных добавок при формовании бумажного листа или при обработке тканей на установках для подготовки волокна для защиты получаемых тканей от гидрофобного загрязнения или для проливки устройств для промывки и сгустителей тканей для предотвращения осаждения липких веществ и поддержания пористости.
Изобретение также относится к водному раствору сополимера, содержащему сополимер по изобретению, к способу уменьшения негативных эффектов, обусловленных природной смолой и/или адгезивными загрязнителями, возникающих как в процессе варки целлюлозной массы, так и производства бумаги, и к применению сополимера, соответственно, водного раствора сополимера в водных суспензиях целлюлозной массы для уменьшения негативных эффектов, обусловленных природной смолой и/или адгезивными загрязнителями, как при варке целлюлозной массы, так и при производстве бумаги.
Уровень техники
Производство бумаги является важной отраслью во всем мире. Процесс производства бумаги включает в себя использование в качестве исходных материалов источников натуральной древесины, а также использование макулатуры, причем при применении каждого из исходных материалов возникают различные проблемы в процессе изготовления бумаги.
При использовании древесины и/или макулатуры первым этапом является растворение исходного материала в целлюлозную массу и, таким образом, получение так называемой суспензии целлюлозной массы. Независимо от типа применяемого процесса варки целлюлозной массы, древесину и/или макулатуру разделяют на составляющие элементы таким образом, чтобы можно было отделить волокна. В результате варки целлюлозной массы получают массу отдельных волокон. Затем волокна промывают и просеивают для удаления оставшихся пучков волокон. После этого воду выдавливают и остаток высушивают.
Целлюлозные массы, полученные из натуральных источников, содержат значительную долю органически растворимых веществ, которые обычно называют древесной смолой или смолой. Древесные смолы извлекают из древесины во время процесса варки целлюлозной массы, смолы создают значительную проблему в целлюлозных суспензиях вследствие липкости частиц смолы, их тенденции к агломерации и образовывать прилипшие отложения на оборудовании для варки целлюлозной массы и изготовления бумаги. Удаление воды во время изготовления бумаги обычно выполняют при помощи определенного типа тканевой сетки, обычно называемой «сетка бумагоделательной машины» или «сукно». Отложения древесной смолы или смолы засоряют и забивают небольшие отверстия в тканях, ингибируя дренаж и вызывая листовые дефекты, такие как отверстия в готовой бумаге. Отложения, накапливающиеся на внутренних поверхностях баков для целлюлозной массы и обратной воды, могут внезапно отделяться и осаждаться комками смолы на листе бумаги. Более крупные комки могут привести к слому листа бумаги в машине, что приведет к производственным потерям.
По экономическим причинам переработка макулатуры из натуральных волокнистых материалов для вторичного использования является тенденцией уровня техники. Тем не менее, процесс изготовления бумаги из макулатуры становится все более трудным вследствие наличия липких загрязнителей (так называемых «липких веществ»). Вследствие увеличения количества смешанной макулатуры, используемой в качестве источника сырья в процессах изготовления бумаги, в циркуляционные системы бумагоделательных машин попадают большие количества твердых и/или нерастворимых в воде липких компонентов. Полностью удалить, например, клеи самоклеящихся этикеток, термоплавкие клеи, адгезивные примесевые компоненты из переработанной мелованной бумаги и картона невозможно, несмотря на возрастающие усилия по механической очистке. Они представляют собой значительную причину так называемых «липких веществ» и «белой смолы», которые вследствие своих гидрофобных свойств часто откладываются на горячих и движущихся деталях, а также на сетках и сукне бумагоделательных машин и, таким образом, могут привести к разрывам полотна.
В течение многих лет в качестве агентов для уменьшения липкости поставлялись продукты для обработки целлюлозных загрязнителей, таких как смола из природных источников или липкие вещества из макулатуры. В ЕР 2639350 А1 описаны агенты для контроля древесной смолы и смолы в форме водных дисперсий полимеров, не образующих пленки, и способ предотвращения осаждения частиц смолы в суспензиях целлюлозной массы при использовании таких дисперсий полимеров. WO 2011/015297 А1 раскрывает способ уменьшения негативных эффектов адгезивных синтетических загрязнителей в системах веществ, содержащих макулатуру. Обе публикации раскрывают, что полимерные композиции для уменьшения липкости представлены в форме полимерных дисперсий, содержащих определенное количество твердого вещества. В обоих документах уровня техники подчеркнута важность относительно высоких температур стеклования (со)полимеров, применяемых в водных дисперсиях для обработки целлюлозных масс.
US 3992249 также относится к способу ингибирования отложения смолы на поверхности оборудования по производству целлюлозной массы во время производства целлюлозной массы из древесной массы в ходе процесса щелочной варки добавлением определенных анионных виниловых полимеров, несущих гидрофобно-олеофильные и гидрофильные заместители.
Тем не менее, необходимо создать дополнительные композиции и способы, которые уменьшают негативные эффекты природных смол и адгезивных загрязнителей в процессах варки целлюлозной массы и изготовления бумаги.
Раскрытие изобретения
Задача решается получением сополимера, содержащего по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера, причем один из гидрофобных мономеров представляет собой метилстирол, который присутствует в количестве не менее 10 масс. % от общей массы сополимера.
Дополнительно сополимер по изобретению содержит по меньшей мере один гидрофильный мономер, выбранный из акриловой кислоты или метакриловой кислоты, или их смеси, метилстирол в количестве не менее 10 масс. % от общей массы сополимера и по меньшей мере еще один гидрофобный мономер, выбранный из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смеси.
Дополнительно сополимер по изобретению содержит не менее 25 масс. % и не более 40 масс. % акриловой кислоты, не менее 20 масс. % и не более 50 масс. % метилстирола, и не менее 15 масс. % и не более 55 масс. % или не более 70 масс. % стирола, причем указанные массовые процентные диапазоны рассчитаны от общей массы сополимера.
Дополнительно сополимер по изобретению имеет температуру Tg стеклования в диапазоне от не менее 105°С, предпочтительно не менее 115°С, более предпочтительно не менее 120°С.
Дополнительно сополимер по изобретению имеет средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 7000 г/моль до 20000 г/моль.
Дополнительно сополимер по изобретению содержит по меньшей мере один одновалентный катион для компенсации анионного заряда, расположенный в по меньшей мере одном гидрофильном мономере.
Дополнительно сополимер по изобретению содержит по меньшей мере один одновалентный катион, выбранный из Н+, или Li+, или Na+, или K+, или NH4 +, или аммоний, моно-, ди-, три- или четырехзамещенный линейным или разветвленным алкильным радикалом, или аммоний, моно-, ди-, три- или четырехзамещенный линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом, или аммоний, ди-, три- или четырехзамещенный смесью линейного или разветвленного алкильного радикала (радикалов), или линейного или разветвленного гидроксиалкильного радикала (радикалов) или протонированные аминоспирты, такие как в предпочтительном случае протонированный аминометилпропанол, или комбинации перечисленных их катионов.
В еще одном аспекте настоящая заявка относится к водному раствору сополимера, содержащему по меньшей мере один сополимер по изобретению.
Дополнительно водный раствор сополимера по изобретению содержит сополимер по изобретению в диапазоне концентраций от не менее 100 г/л до не более 400 г/л.
Еще один аспект настоящей заявки относится к способу уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги, в котором используют сополимер по изобретению.
Дополнительно причем концентрация сополимера по изобретению при использовании в способе по изобретению в целлюлозной массе находится в диапазоне от не менее 100 г/т до 600 г/т по отношению к сухой целлюлозе.
Дополнительно сополимер по изобретению применяют в форме водного раствора сополимера по изобретению в способе по изобретению.
В дополнительном аспекте настоящая заявка относится к применению водного раствора сополимера по изобретению или сополимера по изобретению для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги.
Дополнительно в описанном применении по изобретению жесткость воды водной целлюлозной массы находится в диапазоне от 0 градусов жесткости воды (dH) до 14 градусов жесткости воды (dH), более предпочтительно в диапазоне от 0 градусов жесткости воды до 8,4 градусов жесткости воды.
Дополнительно в описанном применении по изобретению количество водного раствора сополимера по изобретению, используемого в суспензии целлюлозной массы, составляет от не менее 0,01 масс. % до не более 0,5 масс. %, более предпочтительно от не менее 0,01 масс. % до не более 0,3 масс. %, еще более предпочтительно от не менее 0,1 масс. % до не более 0,2 масс. % от веса сухой целлюлозной массы.
В еще одном аспекте настоящая заявка относится к применению водного раствора сополимера по изобретению или сополимера по изобретению в качестве фиксатора для катионных добавок при формовании бумажного листа или при обработке тканей на установках для подготовки волокна для защиты получаемых тканей от гидрофобного загрязнения или для проливки устройств для промывки и сгустителей тканей для предотвращения осаждения липких веществ и поддержания пористости.
Осуществление изобретения
Заявленное изобретение представляет собой сополимер, содержащий по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера, причем один из гидрофобных мономеров представляет собой метилстирол, который присутствует в сополимере по изобретению в количестве не менее 10 масс. % от общей массы сополимера.
В одном варианте осуществления изобретения сополимер включает в своем составе по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера, причем один из гидрофобных мономеров представляет собой метилстирол, который присутствует в количестве не менее 10 масс. % от общей массы сополимера.
В предпочтительном случае сополимер по изобретению содержит по меньшей мере один гидрофильный мономер, выбранный из группы (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, малеамовой кислоты, итаконовой кислоты, акриламид-уксусной кислоты или стиролсульфокислоты или их смесей, по меньшей мере один гидрофобный мономер, выбранный из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей, и по меньшей мере 10 масс. % метилстирола.
В одном предпочтительном варианте сополимер по изобретению включает в своем составе по меньшей мере один гидрофильный мономер, выбранный из группы (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, малеамовой кислоты, итаконовой кислоты, акриламид-уксусной кислоты или стиролсульфокислоты или их смесей, по меньшей мере один гидрофобный мономер, выбранный из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола и их смесей, или по меньшей мере 10 масс. % метилстирола.
Термин «сополимер» в контексте настоящей заявки означает полимер, полученный полимеризацией по меньшей мере трех различных мономеров. По меньшей мере один мономер является гидрофильным, и по меньшей мере два мономера являются гидрофобными, причем отличными друг от друга, причем меньшей мере один из гидрофобных мономеров является метилстиролом.
В предпочтительном случае сополимер по изобретению полимеризуют по меньшей мере из одного гидрофильного мономера, выбранного из группы (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, малеамовой кислоты, итаконовой кислоты, акриламид-уксусной кислоты или стиролсульфокислоты или их смесей, по меньшей мере двух гидрофобных мономеров, причем по меньшей мере один гидрофобный мономер является метилстиролом, а другой гидрофобный мономер является по меньшей мере одним гидрофобным мономером, выбранным из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей. Таким образом, сополимер включает в себя гидрофильные фрагменты, полученные в результате применения по меньшей мере одного гидрофильного мономера во время синтеза сополимера, и гидрофобные фрагменты, полученные в результате применения по меньшей мере двух гидрофобных мономеров во время синтеза сополимера.
В одном предпочтительном варианте сополимер по изобретению содержит от не менее 25 масс. % до не более 40 масс. % по меньшей мере одного гидрофильного мономера, выбранного из группы, состоящей из (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, малеамовой кислоты, итаконовой кислоты, акриламид-уксусной кислоты или стиролсульфокислоты или их смесей,; от не менее 20 масс. % до не более 50 масс. % метилстирола, и от не менее 15 масс. % до не более 50 масс. % еще одного гидрофобного мономера, выбранного из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей.
В еще одном предпочтительном варианте сополимер по изобретению включает в своем составе от не менее 25 масс. % до не более 40 масс. % по меньшей мере одного гидрофильного мономера, выбранного из группы, состоящей из (мет)акриловой кислоты, малеиновой кислоты, малеамовой кислоты, итаконовой кислоты, акриламид-уксусной кислоты или стиролсульфокислоты или их смесей, метилстирол в количестве от не менее 20 масс. % до не более 50 масс. %, и от не менее 20 масс. % до не более 50 масс. % по меньшей мере еще одного гидрофобного мономера, выбранного из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей.
В одном из самых предпочтительных вариантов сополимер по изобретению включает в своем составе (мет)акриловую кислоту в количестве от не менее 25 масс. % до не более 40 масс. %, метилстирол в количестве от не менее 20 масс. % до не более 50 масс. %, и стирол в количестве от не менее 15 масс. % до не более 50 масс. %.
В еще одном из самых предпочтительных вариантов сополимер по изобретению содержит или включает в своем составе акриловую кислоту в количестве от не менее 25 масс. % до не более 36 масс. %, метилстирол в количестве от не менее 30 масс. % до не более 44 масс. %, и стирол в количестве от не менее 20 масс. % до не более 40 масс. %.
Преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что он уменьшает отложение природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги. Кроме того, преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что он эффективно снижает отложение природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги в широком спектре значений жесткости воды, например в среде с жесткой водой, но также и в среде с мягкой водой, т.е. в водной среде, в которой катионы двухвалентных металлов, образующиеся из растворенных солей двухвалентных металлов, отсутствуют или присутствуют в небольших количествах, в частности, катионы кальция или катионы магния отсутствуют или присутствуют в небольших количествах.
Еще одно преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что сополимер растворим в воде. Дополнительное преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что для удаления и/или пассивации смолы и/или липких частиц больше не требуются обычно используемые диспергирующие вещества на основе поверхностно-активных веществ и абсорбенты, такие как тальк. Дополнительное преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что сополимер не увеличивает уровень золы в конечном продукте. Неорганические абсорбенты, такие как тальк, обычно остаются в конечном целлюлозном продукте, что увеличивает уровень золы. Уровень добавления сополимера по изобретению обычно в 10 раз ниже, чем абсорбента, и не увеличивает уровень золы в конечном продукте. Кроме того, в процессе варки целлюлозной массы сополимер обычно удаляют вместе с загрязнителями на стадии процедуры промывки.
Кроме того, преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что он может «захватывать» тонкую пленку воды при нанесении на гидрофобную поверхность, например, ткани или моноволокна, используемого для изготовления ткани, и поэтому обработанная таким образом поверхность становится гидрофильной. Вследствие этого обработанные таким образом ткани подвержены загрязнению гидрофобными веществами, такими как липкие вещества или смола.
Еще одно преимущество сополимера по изобретению состоит в том, что он может связывать катионные вещества посредством ионных связей вследствие наличия в сополимере по изобретению отрицательно заряженных анионных групп.
Особенно предпочтительно, чтобы сополимер по изобретению не использовали в комбинации с диспергирующими веществами на основе поверхностно-активных веществ и/или абсорбентами, такими как тальк.
В одном варианте исключено использование сополимера по изобретению в комбинации с диспергирующими веществами на основе поверхностно-активных веществ и/или абсорбентами, такими как тальк.
Термин «гидрофильный мономер» в контексте настоящей заявки означает мономер или смесь мономеров, содержащих гидрофильные группы, такие как кислотные группы, например, группы СО2 -, которые обеспечивают по меньшей мере частичную гидрофильность полученного таким образом полимера. Примерами гидрофильных мономеров являются (мет)акриловая кислота, малеиновая кислота, малеамовая кислота, итаконовая кислота, акриламид-уксусная кислота или стиролсульфокислота или их смеси. Предпочтительным гидрофильным мономером является акриловая кислота.
Термин «(мет)акриловая кислота» в контексте настоящей заявки включает в себя мономеры метакриловой кислоты и акриловой кислоты. Акриловая кислота представляет собой мономер с формулой Н2С=СН-СООН, метакриловая кислота представляет собой мономер с формулой Н2С=С(СН3)-СООН. При синтезе сополимера по изобретению мономеры акриловая кислота и метакриловая кислота могут быть использованы по отдельности или в виде смеси. Предпочтительным мономером является акриловая кислота.
Преимущество использования гидрофильного мономера в сополимере по изобретению состоит в том, что сополимер становится гидрофильным, т.е., по меньшей мере частично, растворимым в воде. Таким образом, может быть получен водный раствор сополимера. Кроме того, гидрофильные фрагменты, полученные из гидрофильного мономера, например, из (мет)акриловой кислоты, присутствующей в сополимере по изобретению, приводят к гидрофильности гидрофобной поверхности смолы и/или липких частиц после прилипания сополимера по изобретению к указанным частицам. Гидрофильные фрагменты, присутствующие в сополимере по изобретению, имеют дополнительное преимущество, которое состоит в том, что могут быть созданы ионные связи с агентами, содержащими положительно заряженные группы. Таким образом, эти агенты могут быть зафиксированы.
Гидрофильный мономер используют в количестве не менее 20 масс. %, или не менее 21 масс. %, или не менее 22 масс. %, или не менее 23 масс. %, или не менее 24 масс. %, или не менее 25 масс. % и не более 40 масс. %, или не более 37 масс. %, или не более 36 масс. %, или не более 35 масс. %, или не более 34 масс. %, или не более 33 масс. %, или не более 32 масс. %, или не более 31 масс. %, или не более 30 масс. %. В предпочтительном случае гидрофильный мономер используют в количестве от не менее 20 масс. % до не более 40 масс. % или от не менее 25 масс. % до не более 40 масс. %.
Термин «гидрофобный мономер» в контексте настоящей заявки означает мономер или смесь мономеров, имеющих достаточно жесткую основную цепь после полимеризации в результате наличия структурных элементов, имеющих низкую степень свободы относительно их поворота вследствие присутствия, например, ароматических колец, сложноэфирных групп или нитрильных групп. Кроме того, мономер или смесь мономеров являются гидрофобными, что означает в контексте настоящей заявки физическое свойство мономера или смеси мономеров, и, соответственно, полученного в результате полимера отталкивать воду.
Примеры гидрофобных мономеров: метилстирол, стирол, метилметакрилат, акрилонитрил, дивинилбензол, тривинилбензол или их смеси.
Полимер по изобретению содержит по меньшей мере два разных гидрофобных мономера, что означает в контексте настоящей заявки, что по меньшей мере один гидрофобный мономер является метилстиролом и по меньшей мере один другой гидрофобный мономер выбран из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей. В предпочтительном случае по меньшей мере один гидрофобный мономер является стиролом.
По меньшей мере один гидрофобный мономер, не являющийся метилстиролом, используют в количестве не менее 15 масс. %, или не менее 17 масс. %, или не менее 20 масс. %, или не менее 22 масс. %, или не менее 25 масс. %, или не менее 27 масс. %, или не менее 30 масс. %, или не менее 32 масс. %, или не менее 35 масс. %, или не менее 36 масс. %, или не менее 37 масс. %, или не менее 38 масс. %, или не менее 39 масс. %, или не менее 40 масс. % и не более 70 масс. %, или не более 65 масс. %, или не более 60 масс. %, или не более 57 масс. %, или не более 55 масс. %, или не более 54 масс. %, или не более 53 масс. %, или не более 52 масс. %, или не более 51 масс. %, или не более 50 масс. %, или не более 45 масс. %. В предпочтительном случае этот по меньшей мере один гидрофобный мономер используют в количестве от не менее 15 масс. % до не более 70 масс. %, или от не менее 15 масс. % до не более 55 масс. %, или от не менее 30 масс. % до не более 50 масс. %.
Преимущество использования гидрофобного мономера, выбранного из группы, состоящей из стирола, метилметакрилата, акрилонитрила, дивинилбензола, тривинилбензола или их смесей, в сополимере по изобретению состоит в том, что гидрофильные свойства гидрофильных фрагментов, полученных по меньшей мере из одного гидрофильного мономера, используемого в синтезе сополимера по изобретению, компенсируются гидрофобным характером по меньшей мере одного гидрофобного мономера таким образом, что сополимер по изобретению может прилипать к гидрофобным поверхностям, например смолы и/или липких частиц, или к другим гидрофобным поверхностям, таким как, например, мононити, состоящие из гидрофобных полимеров, таких как полиэтилентерефталат или полиамид. Таким образом можно увеличить поверхностную энергию этих гидрофобных поверхностей.
Термин «стирол» в контексте настоящей заявки означает мономер с формулой (С6Н5)-СН=СН2.
Термин «метилметакрилат» в контексте настоящей заявки означает мономер с формулой СН2=С(СН2)-СO2-СН3.
Термин «акрилонитрил» в контексте настоящей заявки означает мономер с формулой CH2=CH-CN.
Термин «дивинилбензол» в контексте настоящей заявки означает мономер с формулой (С6Н4)-(СН=СН2)2. Термин «тривинилбензол» в контексте настоящей заявки означает мономер с формулой (С6Н3)-(СН=СН2)3.
Термин «метилстирол» в контексте настоящей заявки означает гидрофобный мономер, который сочетает структурные компоненты химических соединений стирола и толуола. Структура состоит из бензольного кольца, имеющего один заместитель в форме остатка этилена (-СН=СН2) и заместитель в форме метального остатка (-СН3). В зависимости от расположения двух заместителей существуют три структурных изомера, которые можно классифицировать как метилзамещенный стирол, т.е. 2-метилстирол, 3-метилстирол и 4-метилстирол. Кроме того, существуют два изомера, в которых метальный остаток присоединен к этиленовому остатку, т.е. изопропиленбензол(α-метилстирол) и 1-пропиленбензол(β-метилстирол). В контексте настоящей заявки термин «метилстирол» включает в себя все вышеуказанные изомеры метилстирола, причем предпочтительным является α-метилстирол.
В предпочтительном случае 2-метилстирол, 3-метилстирол, 4-метилстирол или смеси этих структурных изомеров используют в качестве по меньшей мере одного гидрофобного мономера в синтезе сополимера по изобретению. В частности, в качестве мономера в синтезе сополимера по изобретению используют α-метилстирол.
Преимущество использования метилстирола в сополимере по изобретению состоит в том, что температура Tg стеклования сополимера по изобретению может быть увеличена, а также в том, что могут быть улучшены эксплуатационные свойства сополимера по изобретению, обеспечивающие уменьшение негативных эффектов, обусловленных природной смолой и/или адгезивными загрязнителями, как в процессе варки целлюлозной массы, так и производства бумаги.
Метилстирол используют в количестве не менее 10 масс. %, или не менее 12 масс. %, или не менее 15 масс. %, или не менее 16 масс. %, или не менее 17 масс. %, или не менее 18 масс. %, или не менее 19 масс. %, или не менее 20 масс. % и не более 50 масс. %, или не более 47 масс. %, или не более 45 масс. %, или не более 43 масс. %, или не более 40 масс. %, или не более 37 масс. %, или не более 35 масс. %, или не более 34 масс. %, или не более 33 масс. %, или не более 32 масс. %, или не более 31 масс. %, или не более 30 масс. %. В предпочтительном случае метилстирол используют в количестве от не менее 10 масс. % до не более 50 масс. %, или от не менее 20 масс. % до не более 45 масс. %.
Синтез сополимера по изобретению выполняют полимеризацией в растворе, как правило, известной специалисту в данной области техники. В одном варианте сополимер по изобретению получают полимеризацией в растворе на первом этапе. Затем вводят таким образом полученный сополимер в раствор, содержащий по меньшей мере одно основание, такое как, например, NaOH, на втором этапе. Таким образом, может быть получена солевая форма сополимера по изобретению, в которой отрицательные заряды, содержащиеся в сополимере по изобретению, компенсируются катионами, полученными из этого по меньшей мере одного основания, используемого на втором этапе.
Гидрофильные фрагменты сополимера несут отрицательные заряды, полученные, например, из кислотных групп, таких как группы CO2 - или группы SO3 -, которые присутствуют в используемом по меньшей мере одном гидрофильном мономере. Отрицательные заряды кислотных групп могут быть компенсированы одновалентными катионами, выбранными из Н+, или Li+, или Na+, или K+, или NH4 +, аммония, моно-, ди-, три- или четырехзамещенного линейным или разветвленным алкильным радикалом (радикалами), например, С14 линейным или разветвленным алкильным радикалом (радикалами), или аммония, моно-, ди-, три- или четырехзамещенного линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом (радикалами), например, С14 линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом (радикалами), или аммония, ди-, три- или четырехзамещенного смесью линейного или разветвленного алкильного радикала (радикалов), например, С14 линейным или разветвленным алкильным радикалом (радикалами), или линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом (радикалами), например, C1-C4 линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом (радикалами), или протонированных аминоспиртов, таких как, в предпочтительном случае, протонированный аминометилпропанол, или комбинациями перечисленных катионов. В предпочтительном случае анионные заряды
Figure 00000001
групп компенсируются Na+ и/или NH4 +, и/или протонированным аминометилпропанолом, причем NH4 + является особенно предпочтительным.
Если анионные заряды кислотных групп, например, групп СО2 -, компенсируются Н+, то в сополимере по изобретению присутствует «свободная кислотная форма»
Figure 00000001
групп, например, СО2Н- групп. Если анионные заряды
Figure 00000001
групп компенсируются другими катионами М+, таких как NH4 +, то в сополимере по изобретению присутствует «солевая форма»
Figure 00000001
групп, например, СО2М- групп. Преимущество солевой формы сополимера по изобретению состоит в том, что она имеет улучшенный гидрофильный характер, т.е. легко растворима в воде. Среди катионов М+ особенно предпочтительным является NH4 +, так как соответствующий сополимер по изобретению может быть получен с низкими затратами, имеет хорошие эксплуатационные свойства уже при низких диапазонах концентрации и показывает малую летучесть во время сушки.
Особенно предпочтительно не сочетать сополимер по изобретению с каким-либо другим сополимером стирола, содержащим акриловую кислоту, малеинимид и/или малеиновый ангидрид.
Сополимеры следующего состава прямо исключены из настоящего изобретения: динатриевая соль сополимера стирол/малеиновая кислота (молярное соотношение 50:50); тринатриевая соль сополимера стирол : малеамовая кислота : малеиновая кислота (мольное соотношение 50:25:25); аммониевая соль сополимера стирол : акрилонитрил : малеамовая кислота (молярное соотношение 50:10:40).
Термин «температура Tg стеклования» в контексте настоящей заявки означает обратимый переход в аморфных материалах (или в аморфных областях внутри полукристаллических материалов) из твердого и относительно хрупкого стекловидного состояния в вязкое или эластичное состояние при повышении температуры. Температуру стеклования определяют посредством дифференциальной сканирующей калориметрии.
Сополимер по изобретению имеет температуру Tg стеклования выше 85°С, например не менее 90°С, или не менее 95°С, или не менее 100°С, или не менее 105°С, или не менее 110°С, или не менее 115°С, или не менее 120°С, или не менее 125°С, или не менее 128°С, или не менее 130°С.
В одном варианте сополимер по изобретению имеет температуру Tg стеклования выше 85°С, например не менее 90°С, или не менее 95°С, или не менее 100°С, или не менее 105°С, или не менее 110°С, или не менее 115°С, или не менее 120°С, или не менее 125°С, или не менее 128°С, или не менее 130°С и не более 180°С, не более 170°С, не более 160°С, не более 155°С, не более 150°С, не более 145°С, и не более 140°С.
В одном варианте сополимер по изобретению имеет температуру стеклования Tg в диапазоне от не менее 105°С до 170°С, предпочтительно от не менее 115°С до 160°С, предпочтительно от не менее 125°С до 155°С, и предпочтительно от не менее 128°С до 150°С.
Преимущество высокой температуры Tg стеклования состоит в повышении температуры размягчения поверхности смолы или липких частиц (обычно имеющих очень низкую Tg, приблизительно от 10°С до 50°С), что, таким образом, снижает коалесценцию и прилипание к оборудованию по производству целлюлозной массы и бумаги. Сополимер по изобретению, имеющий высокую температуру стеклования, проявляет сильное сродство к неполярным гидрофобным поверхностям, например смолы и/или липких частиц. При контакте сополимера со смолой и/или липкими частицами сополимер прилипает к гидрофобной поверхности смолы и/или липких частиц через гидрофобные фрагменты, содержащиеся в сополимере по изобретению. Вследствие наличия гидрофильных фрагментов, содержащихся в сополимере по изобретению, поверхность смолы и/или липких частиц, инкапсулированных сополимером, становится гидрофильной по своему характеру. Это имеет преимущество, которое состоит в том, что инкапсулированная (теперь гидрофильная на поверхности) смола и/или частицы могут быть рассеяны в воде. Дополнительное преимущество состоит в предотвращении слипания смолы и/или частиц. Кроме того, так как сополимер по изобретению инкапсулирует смолу и/или липкие частицы посредством прилипания к поверхностям частиц, температура размягчения указанных поверхностей увеличивается из-за высокой температуры Tg стеклования, которую обеспечивает сополимер по изобретению. Таким образом, смолу и/или липкие частицы можно эффективно удалить из целлюлозной массы и/или пассивировать во время производства бумаги, например, с помощью фильтрации или коагуляцией и затем последующей фильтрацией.
В одном варианте настоящей заявки исключено, чтобы сополимер по изобретению был идентичен сополимеру, описанному в следующей таблице. Сополимер, описанный в следующей таблице, известен под торговым названием Joncryl ® 678, который имеет температуру Tg стеклования 85°С:
Figure 00000002
В контексте настоящей заявки сополимер по изобретению характеризуют при помощи его средневесовой молекулярной массы, что означает в контексте настоящей заявки проценты от различных молекулярных масс, которые составляют данный образец сополимера. Средневесовую молекулярную массу сополимера по изобретению определяют при помощи гель-проникающей хроматографии.
В одном предпочтительном варианте сополимер по изобретению имеет средневесовую молекулярную массу не менее 7000 г/моль, или не менее 7500 г/моль, или не менее 8000 г/моль или не менее 8500 г/моль, или не менее 9000 г/моль, или не менее 10000 г/моль, или не менее 10500 г/моль, или не менее 11000 г/моль и не более 20000 г/моль, или не более 18000 г/моль, или не более 17000 г/моль, или не более 16500 г/л, или не более 16000 г/л, или не более 15500 г/л, или не более 15000 г/моль, или не более 14500 г/л, или не более 14000 г/моль, или не более 13500 г/л, или не более 13000 г/л, или не более 12500 г/л, или не более 12000 г/л. В частности, сополимер по изобретению имеет средневесовую молекулярную массу в диапазоне от не менее 7000 г/моль до не более 20000 г/моль, в частности в диапазоне от не менее 8000 г/моль до не более 17000 г/моль.
Кроме того, по настоящему патенту заявлен водный раствор сополимера, содержащий по меньшей мере один сополимер по изобретению.
Так как сополимер по изобретению растворим в воде, водные растворы сополимера могут быть получены растворением сополимера по изобретению, по меньшей мере частично, предпочтительно полностью, в растворителе при перемешивании при температуре окружающей среды (около 23°С) или при повышенной температуре (например, выше 23°С).
Термин «водный раствор сополимера» в контексте настоящей заявки означает, что в растворе отсутствуют видимые частицы, в частности видимые частицы сополимера. В качестве растворителя используют водопроводную воду или деионизированную воду. Кроме того, можно использовать смесь растворителей, выбранных из водопроводной воды, деионизированной воды и водорастворимых органических растворителей, таких как спирты, например, метанол или этанол.
В предпочтительном случае концентрация сополимера по изобретению в водном растворе сополимера по изобретению составляет не менее 100 г/л, или не менее 125 г/л, или не менее 150 г/л, или не менее 175 г/л, или не менее 200 г/л и не более 400 г/л, или не более 375 г/л, или не более 350 г/л, или не более 325 г/л, или не более 300 г/л, или не более 250 г/л. В предпочтительном случае концентрация сополимера по изобретению в водном растворе сополимера по изобретению находится в диапазоне от не менее 100 г/л до не более 400 г/л, предпочтительно от не менее 150 г/л до не более 350 г/л и более предпочтительно в диапазоне от не менее 175 г/л и до не более 300 г/л.
В предпочтительном случае значение рН водного раствора сополимера по изобретению выше 7.
Кроме того, по настоящему патенту заявлен способ уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги, в котором используют сополимер по изобретению.
Термин «бумага» в контексте настоящей заявки означает материал, изготовляемый в виде тонких листов из целлюлозной массы из источников природной древесины и/или из макулатуры. Термин «целлюлозная масса» описывает целлюлозный волокнистый материал, получаемый с помощью химического или механического отделения целлюлозных волокон из древесины или макулатуры. При использовании древесины и/или макулатуры первым этапом является получение так называемой суспензии целлюлозной массы смешиванием древесины и/или макулатуры с водой и приложением механических сил или применения химических веществ.
Термины «природная смола» и «смола» в контексте заявки относятся к коллоидным частицам, нерастворимым в воде. При производстве целлюлозной массы в варочный котел вводят древесную стружку для варки при высоком давлении, высоком значении рН и высокой температуре. Композиция включает в себя древесину, кроме целлюлозной массы, включает в себя неорганический материал (золу) и органический материал, такой как смола, производные лигнина, полисахарид и другие экстрактивные вещества.
Термин «адгезивные загрязнители» или «липкие частицы» или «липкие вещества» в контексте настоящей заявки относится к клеям самоклеящихся этикеток, термоплавким клеям, адгезивным примесевым компонентам из переработанной мелованной бумаги и картонов, которые присутствуют в макулатуре. Часто липкие частицы также называются белой смолой в документах уровня техники.
Как смола, так и липкие частицы имеют довольно низкие температуры Tg стеклования, составляющие приблизительно от 10°С до 50°С, и поэтому они обладают липкостью в условиях, существующих в процессах производства целлюлозы и бумаги.
Термин «уменьшение» в контексте настоящей заявки означает, что смола и/или липкие частицы удаляются из целлюлозной массы и/или пассивируются в процессе изготовления целлюлозной массы и бумаги.
Сополимер по изобретению, соответственно, водный раствор сополимера по изобретению, можно использовать в любой момент времени в процессе изготовления целлюлозной массы и бумаги. Тем не менее, подходящими моментами времени для применения в процессе варки целлюлозы являются этап промывки или момент до формования конечного листа на пресспате.
В предпочтительном случае концентрация сополимера в водном растворе сополимера составляет не менее 100 г/т, или не менее 150 г/т, или не менее 200 г/т, или не менее 250 г/т, или не менее 280 г/т, или не менее 300 г/т, или не менее 350 г/т, и не более 600 г/т, или не более 550 г/т, или не более 500 г/т, или не более 450 г/т, или не более 400 г/т в расчете на сухую целлюлозную массу. В одном варианте концентрация сополимера в водной целлюлозной массе находится в диапазоне от не менее 100 г/т до не более 600 г/т, или от не менее 250 г/т до не более 500 г/т, или от не менее 280 г/т до не более 450 г/т в расчете на сухую целлюлозную массу.
В предпочтительном случае в способе по настоящему изобретению используют сополимер по изобретению в форме водного раствора сополимера по изобретению. Обычно для обработки целлюлозной массы предпочтительно применять растворы, так как раствор обеспечивает более однородную смешиваемость сополимера по изобретению и суспензии целлюлозной массы. Таким образом, более эффективно проходит уменьшение негативных эффектов, обусловленных природной смолой и адгезивными загрязнителями в суспензии целлюлозной массы. Кроме того, раствор легче дозировать, и растворная форма обеспечивает лучшую стабильность при хранении в течение срока годности по сравнению с водными дисперсиями сополимера.
Дополнительно заявлено применение водного раствора сополимера по изобретению или сополимера по изобретению для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги.
Особенно предпочтительным является применение водного раствора сополимера по изобретению или применение сополимера по изобретению в водных суспензиях целлюлозной массы, которые содержат только низкую концентрацию двухвалентных катионов, например, в суспензии целлюлозной массы мягкой и/или средней жесткости воды. В отличие от других известных композиций для уменьшения негативных эффектов смолы и/или липких частиц при производстве целлюлозной массы и/или бумаги, водный раствор сополимера по изобретению, соответственно, сополимер по изобретению не требует присутствия катионов двухвалентных металлов для обеспечения хороших эксплуатационных качеств. Тем не менее, водный раствор сополимера по изобретению, соответственно, сополимер по изобретению можно использовать в средах с жесткой водой.
Термин «жесткость воды» в контексте настоящей заявки относится к немецкой системе классификации, т.е. жесткость воды классифицируют в градусах жесткости воды (dH). Она классифицирует концентрацию катионов кальция и магния в используемой воде, например, для получения суспензий целлюлозной массы. Термин «мягкая вода» относится к диапазону от 0 до 8,4 градусов жесткости воды (<1,5 ммоль/л СаСО3), и «средняя по жесткости вода» (1,5-2,5 ммоль/л СаСО3) относится к диапазону от 8,4 до 14 градусов жесткости воды. Значения > 14° dH обозначают жесткую воду (>2,5 ммоль/л СаСО3). Таким образом, применение водного раствора сополимера по изобретению или сополимера по изобретению особенно предпочтительно в суспензиях целлюлозной массы, где жесткость воды в суспензии целлюлозной массы находится в диапазоне от 0 до 14 градусов жесткости воды, предпочтительно от 0 до 8,4 градусов жесткости воды.
В предпочтительном случае количество водного раствора сополимера по изобретению, применяемого в суспензии целлюлозной массы, составляет от не менее 0,01 масс. %, или не менее 0,1 масс. %, или не менее 0,2 масс. %, до не более 0,7 масс. %, или не более 0,5 масс. %, или не более 0,4 масс. %, или не более 0,3 масс. %, в расчете на массу сухой целлюлозной массы. В частности количество водного раствора сополимера, применяемого в суспензии целлюлозной массы, составляет от не менее 0,01 масс. % до не более 0,5 масс. %, более предпочтительно от не менее 0,1 масс. % до не более 0,2 масс. % в расчете на массу сухой целлюлозной массы.
Кроме того, в настоящем патенте заявлено применение водного раствора сополимера по изобретению или сополимера по изобретению в качестве фиксатора для функциональных катионных добавок. Катионные добавки используют для облегчения формования листа при изготовлении бумаги. Такие катионные добавки содержат положительно заряженные группы. Сополимер по изобретению содержит отрицательно заряженные группы СО2 -, которые притягиваются положительно заряженными группами катионной добавки. Таким образом, оба агента связаны через ионные связи, и, таким образом, катионная добавка закреплена при помощи сополимера по изобретению.
Дополнительно водный раствор сополимера по изобретению или сополимер по изобретению можно выгодно применять при обработке тканей на установках для подготовки волокон. Ткани ткут из мононитей, например, полиэтилентерефталата (ПЭТ) и полиамида (РА6). Поверхности этих мононитей гидрофобны по своему характеру. Сополимер по изобретению показывает сильную адсорбцию на поверхностях мононитей и таким образом увеличивает поверхностную энергию. Тонкая пленка гидрофильной жидкости, такой как вода, может быть затем равномерно распределена, по поверхностям, обработанным сополимером по изобретению, соответственно, обработанным водным раствором сополимера по изобретению. Этот метод известен как смачивание, и имеет эффект, который состоит в том, что соответствующие подложки защищены от гидрофобного загрязнения, такого как смола и липкие вещества. Обеспечивается чистота изготавливаемых тканей и увеличивается срок службы.
Кроме того, водный раствор сополимера по изобретению обладает полезными эффектами при применении для проливки устройств для промывки и сгустителей тканей для предотвращения осаждения липких веществ и поддержания пористости.
ПРИМЕРЫ
Теперь изобретение будет показано на примерах, которые следует рассматривать как иллюстративные, а не как ограничивающие изобретение. Если не указано иное, все части и проценты указаны в расчете на массу.
Температуру Tg стеклования определяют экспериментально с помощью дифференциальной сканирующей калориметрии.
Средневесовую молекулярную массу определяют посредством хроматографии на проницаемом геле.
Количество частиц смолы (= количество) определяют при помощи камеры Нойбауэра (счетной камеры). Таким образом, перед измерением образцы целлюлозной массы из различных точек по ходу всего процесса варки и отбеливания целлюлозы были отфильтрованы. Фильтрат (10 мкл) пипеткой нанесли на сетку счетной камеры и исследовали под микроскопом (увеличение 1000 раз). Капли смолы имели сферическую форму, и в них происходило броуновское движение. Количество частиц на площади 0,2 кв. мм подсчитали и результат (полученный посредством расчетов) записали как количество на см3.
Число липких частиц (= количество) определяют следующим образом. Раствор, содержащий липкие частицы, сначала экстрагировали при помощи дихлорметана. Затем раствор растворенных липких частиц оставляли для испарения в алюминиевой чашке, содержащей кусочек листа древесной массы с размерами 5×5 см. Затем загрязненный кусочек целлюлозной массы измельчали с кубиками льда в лабораторном блендере. Лед обеспечивает отверждение липких частиц и облегчает их дисперсию в водной фазе. Затем дисперсию смешали с 1% суспензией твердой древесины. Полиэфирную пленку (формата листа А4) разрезали на полоски шириной 4 см, и каждую полоску поместили в отдельные стеклянные мерные стаканы объемом 400 мл, на каждом из которых установили пропеллерную мешалку. В каждый стакан добавили суспензию целлюлозной массы (200 мл). Через 15 минут полоски пленки вынули и осторожно промыли холодной водой. Затем полоски оставили высохнуть в печи при температуре 105°С. Количественное определение количества и размера липких частиц, приклеенных к пленке, выполняли с помощью анализа изображений.
Сравнительный пример 1 - Сополимер, состоящий из стирола и акриловой кислоты (сравнительный сополимер 1)
2 моля стирола сополимеризуют с 1 молем акриловой кислоты в органическом растворителе (ацетоне) с использованием инициатора свободнорадикальной полимеризации при температуре 75°С. Когда все мономеры были превращены в сополимерные цепи, органический растворитель удаляют дистилляцией и сополимер поддерживают в расплавленном состоянии нагреванием при температуре, превышающей его температуру Tg стеклования. После удаления органического растворителя сополимер охлаждают с образованием гранул или хлопьев. Затем эти гранулы или хлопья растворяют в воде в присутствии основания для получения раствора сополимера в воде и в основных средах. Концентрация полученного раствора составляет 25% от массы сополимера в воде.
Сополимер по сравнительному примеру 1 имеет температуру Tg стеклования 100°С. Средневесовая молекулярная масса составляет 8000 г/моль.
Пример 2 - Сополимер, состоящий из стирола/ метилстирола/ акриловой кислоты (сополимер 2 по изобретению)
2 моля стирола сополимеризуют с 1 молем акриловой кислоты и 1 молем α-метилстирола с применением инициатора свободнорадикальной полимеризации при температуре 75°С. Когда все мономеры будут превращены в сополимерные цепи, сополимер поддерживают в расплавленном состоянии нагреванием при температуре выше его температуры Tg стеклования, затем охлаждают до температуры ниже 100°С перед растворением в воде в присутствии основания для получения раствора сополимера в воде и в основных средах. Концентрация полученного раствора составляет 18% от массы сополимера в воде.
Сополимер по примеру 2 имеет температуру Tg стеклования 130°С. Средневесовая молекулярная масса составляет 8000 г/моль.
Затем полученные выше растворы сополимера добавляют к необработанной целлюлозной массе, содержащей мягкую воду (5-8 градусов жесткости воды) в концентрациях, приведенных в таблице 1.
Figure 00000003
Из таблицы 1 видно, что сополимер по изобретению эффективно уменьшал количество смолы и/или липких частиц, присутствующих в целлюлозной массе.

Claims (19)

1. Сополимер, содержащий по меньшей мере один гидрофильный мономер и по меньшей мере два гидрофобных мономера, в котором гидрофильным мономером является акриловая кислота, а гидрофобными мономерами являются метилстирол и стирол, причем метилстирол присутствует в количестве не менее 10 мас.% от общей массы сополимера, при этом сополимер имеет температуру Tg стеклования не менее 105°С.
2. Сополимер по п. 1, содержащий
a) не менее 25 мас.% и не более 40 мас.% акриловой кислоты,
b) не менее 20 мас.% и не более 50 мас.% метилстирола и
c) не менее 15 мас.% и не более 55 мас.% стирола,
в котором данные массовые процентные диапазоны определены из расчета на общую массу сополимера.
3. Сополимер по любому из пп. 1, 2, который имеет температуру Tg стеклования в диапазоне от не менее 115°С и наиболее предпочтительно не менее 120°С.
4. Сополимер любому из пп. 1-3, который содержит по меньшей мере один одновалентный катион для компенсации анионного заряда, расположенного в по меньшей мере одном гидрофильном мономере.
5. Сополимер по п. 4, в котором по меньшей мере один одновалентный катион выбран из Н+, или Li+, или Na+, или K+, или NH4 +, или аммония, моно-, ди-, три- или четырехзамещенного линейным или разветвленным алкильным радикалом, или аммония, моно-, ди-, три- или четырехзамещенного линейным или разветвленным гидроксиалкильным радикалом, или аммония, ди-, три- или четырехзамещенного смесью линейного или разветвленного алкильного радикала (радикалов), или линейного или разветвленного гидроксиалкильного радикала (радикалов), или протонированных аминоспиртов, таких как предпочтительно протонированный аминометилпропанол, или комбинаций этих перечисленных катионов.
6. Водный раствор сополимера, содержащий по меньшей мере один сополимер по любому из пп. 1-5.
7. Водный раствор сополимера по п. 6, в котором концентрация сополимера находится в диапазоне от не менее 100 г/л до не более 400 г/л.
8. Способ уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги, в котором применяют сополимер по любому из пп. 1-5.
9. Способ по п. 8, в котором концентрация сополимера в целлюлозной массе находится в диапазоне от не менее 100 г/т до 600 г/т в расчете на сухую целлюлозную массу.
10. Способ по п. 8 или 9, в котором сополимер применяют в виде водного раствора сополимера по любому из пп. 6 или 7.
11. Применение сополимера по любому из пп. 1-5 для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги.
12. Применение по п. 11, в котором жесткость воды водной целлюлозной массы находится в диапазоне от 0° градусов жесткости воды до 14° градусов жесткости воды, более предпочтительно в диапазоне от 0° градусов жесткости воды до 8,4° градусов жесткости воды.
13. Применение водного раствора сополимера по любому из пп. 6 или 7 для уменьшения отложения природной смолы и адгезивных загрязнителей на оборудовании по производству целлюлозной массы и бумаги.
14. Применение по п. 13, в котором жесткость воды водной целлюлозной массы находится в диапазоне от 0° градусов жесткости воды до 14° градусов жесткости воды, более предпочтительно в диапазоне от 0° градусов жесткости воды до 8,4° градусов жесткости воды.
15. Применение по п. 13 или 14, в котором количество водного раствора сополимера, применяемого в суспензии целлюлозной массы, составляет от не менее 0,01 мас.% до не более 0,5 мас.%, более предпочтительно от не менее 0,01 мас.% до не более 0,3 мас.%, еще более предпочтительно от не менее 0,1 мас.% до не более 0,2 мас.% от веса сухой целлюлозной массы.
RU2019121037A 2017-01-31 2018-01-30 Сополимер, водный раствор, содержащий сополимер, и способ уменьшения негативных эффектов природной смолы и адгезивных загрязнителей при варке целлюлозной массы и производстве бумаги RU2744658C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP17154043 2017-01-31
EP17154043.8 2017-01-31
PCT/EP2018/052260 WO2018141740A1 (en) 2017-01-31 2018-01-30 Copolymer, aqueous solution comprising the copolymer and method for reducing negative effects of natural pitch and adhesive contaminants in both pulping and papermaking operations

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019121037A3 RU2019121037A3 (ru) 2021-03-02
RU2019121037A RU2019121037A (ru) 2021-03-02
RU2744658C2 true RU2744658C2 (ru) 2021-03-12

Family

ID=57956150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019121037A RU2744658C2 (ru) 2017-01-31 2018-01-30 Сополимер, водный раствор, содержащий сополимер, и способ уменьшения негативных эффектов природной смолы и адгезивных загрязнителей при варке целлюлозной массы и производстве бумаги

Country Status (16)

Country Link
US (1) US11274397B2 (ru)
EP (2) EP3865523A1 (ru)
KR (1) KR102364210B1 (ru)
CN (1) CN110267995B (ru)
AR (1) AR110916A1 (ru)
BR (1) BR112019015580B1 (ru)
CA (1) CA3045716C (ru)
CL (1) CL2019002075A1 (ru)
CO (1) CO2019008039A2 (ru)
EC (1) ECSP19053583A (ru)
ES (1) ES2958614T3 (ru)
MX (1) MX2019008774A (ru)
PE (1) PE20191168A1 (ru)
RU (1) RU2744658C2 (ru)
TW (1) TWI743302B (ru)
WO (1) WO2018141740A1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022078861A (ja) 2020-11-13 2022-05-25 信越化学工業株式会社 ポリウレタン、ポリウレタンの製造方法、導電性ペースト組成物、導電配線および導電配線の製造方法
JP7150962B1 (ja) 2021-10-15 2022-10-11 信越化学工業株式会社 ポリウレタン、ポリウレタンの製造方法、導電性ペースト組成物、導電配線および導電配線の製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000248483A (ja) * 1998-03-10 2000-09-12 Oji Paper Co Ltd パルプ中のピッチ除去方法
US20110136963A1 (en) * 2008-08-12 2011-06-09 Arkema France Method for snythesizing amphiphilic gradient copolymers soluble in an alkaline medium
RU2578597C2 (ru) * 2011-09-01 2016-03-27 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Чистящие композиции и агент, связывающий загрязнитель, для очистки объектов

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3992249A (en) 1974-04-08 1976-11-16 American Cyanamid Company Control of pulp-paper mill pitch deposits
AU6698081A (en) * 1980-02-08 1981-08-13 Rohm And Haas Company Contact adhesive
DE3806075A1 (de) * 1988-02-26 1989-09-07 Bayer Ag Terpolymerisatlatices
JP3753539B2 (ja) * 1998-06-16 2006-03-08 三井化学株式会社 交互共重合体およびその製造方法
TWI317749B (en) * 2002-02-15 2009-12-01 Kaneka Corp Graft copolymers and impact-resistant flame-retardant resin compositions containing the same
KR101152058B1 (ko) * 2008-01-03 2012-06-08 주식회사 엘지화학 내열성 알파메틸스티렌-아크릴로니트릴 공중합체의 제조방법
PL2462278T3 (pl) 2009-08-03 2020-07-27 Archroma Ip Gmbh Sposób redukcji negatywnego wpływu lepkich zanieczyszczeń w układach zawierających makulaturę
PT2639350T (pt) 2012-03-16 2017-05-26 Archroma Ip Gmbh Método para a redução dos efeitos negativos de contaminantes de breu natural em ambas as operações de fabrico de pasta e de papel
CN103509150A (zh) 2013-09-22 2014-01-15 华东理工大学 α-甲基苯乙烯/苯乙烯/N-苯基马来酰亚胺/马来酸酐四元共聚物及其制备方法
CN105189588B (zh) * 2013-09-30 2017-09-12 Lg化学株式会社 一种制备abs接枝共聚物的方法
JP6210255B2 (ja) 2014-04-25 2017-10-11 エルジー・ケム・リミテッド 耐熱性スチレン系共重合体及びこれを含むスチレン系樹脂組成物
CN105713131A (zh) 2014-12-04 2016-06-29 上海东升新材料有限公司 一种苯丙乳液、制备方法和其应用
CN105801740A (zh) 2016-05-23 2016-07-27 北京化工大学 α-甲基苯乙烯-苯乙烯-马来酸酐三元无规共聚物及其制备方法
JP7171443B2 (ja) 2016-06-03 2022-11-15 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア 水性防水コーティング

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000248483A (ja) * 1998-03-10 2000-09-12 Oji Paper Co Ltd パルプ中のピッチ除去方法
US20110136963A1 (en) * 2008-08-12 2011-06-09 Arkema France Method for snythesizing amphiphilic gradient copolymers soluble in an alkaline medium
RU2578597C2 (ru) * 2011-09-01 2016-03-27 Дзе Проктер Энд Гэмбл Компани Чистящие композиции и агент, связывающий загрязнитель, для очистки объектов

Also Published As

Publication number Publication date
EP3577145C0 (en) 2023-07-19
CN110267995A (zh) 2019-09-20
CN110267995B (zh) 2022-07-15
EP3577145A1 (en) 2019-12-11
MX2019008774A (es) 2019-10-14
KR102364210B1 (ko) 2022-02-16
RU2019121037A3 (ru) 2021-03-02
CA3045716C (en) 2022-10-18
US20190382957A1 (en) 2019-12-19
ES2958614T3 (es) 2024-02-12
KR20190110093A (ko) 2019-09-27
US11274397B2 (en) 2022-03-15
PE20191168A1 (es) 2019-09-09
EP3865523A1 (en) 2021-08-18
TW201841952A (zh) 2018-12-01
WO2018141740A1 (en) 2018-08-09
BR112019015580B1 (pt) 2023-02-07
ECSP19053583A (es) 2019-08-30
EP3577145B1 (en) 2023-07-19
RU2019121037A (ru) 2021-03-02
CO2019008039A2 (es) 2019-10-31
CA3045716A1 (en) 2018-08-09
TWI743302B (zh) 2021-10-21
AR110916A1 (es) 2019-05-15
CL2019002075A1 (es) 2019-10-11
BR112019015580A2 (pt) 2020-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hubbe et al. Control of tacky deposits on paper machines–A review
KR100399335B1 (ko) 양성수용성중합체분산액,그제조방법및이를함유하는처리제
RU2719970C2 (ru) Способы подавления осаждения органических загрязнений в системах производства целлюлозы и бумаги
FI114996B (fi) Menetelmä orgaanisten epäpuhtauksien saostumisen kontrolloimiseksi paperimassan ja paperin valmistusmenetelmissä
RU2744658C2 (ru) Сополимер, водный раствор, содержащий сополимер, и способ уменьшения негативных эффектов природной смолы и адгезивных загрязнителей при варке целлюлозной массы и производстве бумаги
ES2791495T3 (es) Método para reducir los efectos negativos de las impurezas adhesivas en los sistemas de materiales que contienen papel reciclable
JP3208473B2 (ja) 両性水溶性重合体分散液からなる処理剤
JP4382760B2 (ja) 高分子凝集剤
AU719019B2 (en) Improved removal of stickies and water clarification in paper mills process waters
JP4767645B2 (ja) 製紙用助剤
CA2091272A1 (en) Methods for controlling the deposition of organic contaminants in pulp and papermaking processes
JP3361215B2 (ja) 板紙の抄紙方法
FI113188B (fi) Menetelmiä selluloosaprosessin lipeiden kontaminaation vähentämiseksi
US20030164336A1 (en) Processes of reducing contamination from cellulosic suspensions
MXPA97006328A (en) Improved elimination of hydrophobic contaminants from the clarification systems of the
SE510721C3 (ru)
SE510721C2 (sv) Förfarande för förhindrande av avsättning av organiska föroreningar i massa- och pappersframställningssystem genom att en ympsampolymer används