专利名称：用于造纸过程中的清洁剂和清洁造纸用毛布的方法
技术领域：
本发明涉及用于造纸过程中的清洁剂和清洁造纸用毛布的方法。更具体地，本发明涉及造纸方法中所用的清洁剂，其具有既能清洁由无机物质如碳酸钙造成的积垢，又能清洁由有机物质如中性松香上浆剂引起的积垢的优良效果。本发明还涉及采用该清洁剂清洁造纸用毛布的方法。
背景技术：
在造纸过程中，将植物纤维分散在水中而得到三维均匀的纤维悬浮液，使该纤维悬浮液铺展在多孔的过滤器如金属滤网上，然后进行过滤以除去水。得到的湿片是二维均匀的纤维薄膜，将其放置在毛布上，在轧辊之间挤压，从而除去过量的水。得到的湿片进一步通过干燥脱水，获得了在纤维间形成键结而具有一定强度的纸。
近来，由于在造纸中实施高度封闭的过程，废纸利用的增加，以及操作条件的变化和化学品类型的增加，因此在造纸过程中易于出现积垢。尽管在纸浆制造步骤中加入沉积物控制试剂，但必须在形成纸的步骤中清洗金属丝、毛布和滤鼓。因此，已经开发出在造纸过程中防止出现积垢而造成麻烦的方法。
例如，在能明显抑制松脂形成而不会对上浆尺寸造成负面作用的方法中，建议采用在造纸过程中加入非离子型表面活性剂(将16-60mol环氧乙烷添加到1mol具有10-22个碳原子的烷基胺或烯基胺中而制得)，从而防止松脂造成的麻烦(日本专利申请公开号No.Showa 55(1980)-45857，第1-2页)。作为防止在造纸用毛布上的氢氧化铝和碳酸钙堆积造成的积垢的清洁剂，建议采用具有螯合作用的柠檬酸或苹果酸作为有机酸的清洁剂来清洁造纸用毛布，以及采用向上述试剂中加入无机酸如盐酸、硫酸和氨基磺酸的清洁剂来清洁造纸用毛布(日本专利申请，公开号No.Heisei 4(1992)-348195，第2页)。
然而，在近来广泛进行的中性纸形成过程中，碳酸钙造成的积垢成为严重的问题，采用传统的清洁剂不能完全防止造纸用毛布发生的堵塞。在挤压部分进行脱水很大程度上依赖于造纸用毛布将水压榨出的能力。当由于积垢的附着而造成造纸用毛布发生堵塞时，不能充分实现或均匀地实现脱水，出现了在干燥器部分发生水蒸气消耗增加，以及发生纸破裂等问题。也希望能更有效地防止由有机物质如中性松香造成积垢所带来的麻烦。因此，希望获得用于造纸过程的清洁剂以及清洁造纸用毛布的方法，其可同时防止由无机物质如碳酸钙造成的积垢、以及由于有机物质如中性松香上浆剂导致的积垢，并提高造纸过程的可操作性和制得的纸的质量。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种用于造纸过程的清洁剂，以及采用该清洁剂清洁造纸用毛布的方法，该清洁剂具有优异的清洁效果，即既能清洁由无机物质如碳酸钙造成的积垢，又能清洁由有机物质如中性松香上浆剂造成的积垢。
本发明的发明人为实现上述目的进行了广泛的研究，结果发现包括水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物的清洁剂具有既能清洁由无机物质如碳酸钙造成的积垢，又能清洁由有机物质如中性松香上浆剂造成的积垢的作用。并且发现联合使用基于丙烯酸的聚合物和聚氧化烯烃脂肪胺特别有效，通过向喷淋水中加入上述清洁剂，可有效防止造纸用毛布发生堵塞。基于以上的知识，发明人已经完成了本发明。
本发明提供了(1)一种用于造纸过程的清洁剂，包括水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物。
(2)如(1)中所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述水溶性聚合物是阴离子聚合物；(3)如(1)和(2)中任意一项所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述脂肪胺的衍生物是聚氧化烯烃脂肪胺；(4)一种清洁造纸用毛布的方法，包括向喷淋水中加入(1)-(3)任意一项所述的用于造纸过程的清洁剂。
本发明优选的实施方式包括
(5)如(2)中所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述阴离子聚合物是具有羧基的聚合物；(6)如(5)中所述的用于造纸过程的清洁剂，其中所述具有羧基的聚合物是丙烯酸的均聚物或共聚物；(7)如(3)中所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述聚氧化烯烃脂肪胺是通过向具有8-22个碳原子的脂肪胺中加入7-30mol环氧乙烷而制得的化合物；(8)一种清洁造纸用毛布的方法，包括向喷淋水中加入(5)-(7)任意一项所述的用于造纸过程的清洁剂。
采用本发明用于造纸过程的清洁剂，可同时防止由无机物质如碳酸钙造成的积垢以及由有机物质如中性松香上浆剂造成的积垢；造纸过程可稳定地进行。通过向挤压部的喷淋水中加入本发明用于造纸过程的清洁剂而清洁造纸用毛布，可防止造纸用毛布发生堵塞，增加了造纸用毛布中空气通道的剩余程度。脱水在具有稳定性的情况下有效地进行，并可增加造纸用毛布的寿命。
图1为清洁造纸用毛布的方法的一个实例。
图中的数字和字母具有下述的意义1湿片2造纸用毛布3压辊4高压针式移动喷淋头5吸水箱6覆盖整个宽度的喷淋头7吸水箱8高压针式移动喷淋头9覆盖整个宽度的喷淋头10覆盖整个宽度的喷淋头11吸水箱
12吸水箱发明详述本发明用于造纸过程的清洁剂包括水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物。用于本发明的水溶性聚合物不受特别限制。水溶性聚合物的实例有聚(氯化二烯丙基二甲基铵)；通过N-乙烯基甲酰胺和丙烯腈的共聚物水解和环化得到的、具有脒结构的聚合物；阳离子聚合物，如聚甲基丙烯酸二甲基氨基乙基酯的四元化合物；非离子型聚合物，如聚乙烯醇和聚氧化乙烯；以及阴离子聚合物，如聚丙烯酸、聚苯乙烯磺酸、聚(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸)以及这些化合物的盐。在这些聚合物中，优选阴离子聚合物。
本发明采用的阴离子聚合物的实例有具有羧基的聚合物；具有磺酸基团的聚合物；以及具有亚磺酸基团的聚合物。这些化合物中优选的是具有羧基的聚合物。具有羧基的聚合物实例包括丙烯酸、甲基丙烯酸和马来酸的聚合物和共聚物。这些聚合物中优选的是基于丙烯酸的聚合物，如聚丙烯酸、丙烯酸和2-羟基-3-烯丙基氧-1-丙烷磺酸的共聚物、丙烯酸和2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸的共聚物，以及丙烯酸和马来酸的共聚物。优选地，基于丙烯酸的聚合物的重均分子量为1,000-100,00，更优选为3,000-30,000。基于丙烯酸的聚合物可单独使用，或两种或两种以上联合使用。
本发明中采用的脂肪胺的实例包括烷基胺，如丁基胺、戊基胺、二乙胺、二丙胺、二丁胺和乙二胺；以及烯基胺，如丙烯胺。本发明采用的脂肪胺的衍生物包括脂肪胺盐、脂肪胺氧化物和聚氧化烯烃脂肪胺。脂肪胺盐的实例包括月桂胺盐酸盐、肉豆蔻胺乙酸盐、鲸蜡胺硫酸盐、硬脂胺硝酸盐和油基胺盐酸盐。脂肪胺氧化物的实例包括三甲基胺氧化物。
优选地，在本发明采用的聚氧化烯烃脂肪胺中，脂肪胺具有10-22个碳原子，更优选12-20个碳原子。优选地，本发明中采用的聚氧化烯烃脂肪胺是聚氧化乙烯脂肪胺，所添加的环氧乙烷的摩尔数为7-30，优选为10-20。采用由向具有10-22个碳原子的脂肪胺中加入7-30mol环氧乙烷而制得的聚氧化乙烯脂肪胺，获得了溶解中性松香上浆剂的作用，有效地防止了造纸用毛布发生堵塞。
在本发明用于造纸过程的清洁剂中，优选基于丙烯酸的聚合物与聚氧化乙烯脂肪胺的重量比为1∶50-50∶1，更优选为1∶10-10∶1，最优选为2∶1-1∶4。当基于丙烯酸的聚合物的相对量低于上述范围时，即当基于丙烯酸的聚合物与聚氧化乙烯脂肪胺的重量比小于1∶50时，无机物质如碳酸钙的附着量可能会发生增加。当聚氧化乙烯脂肪胺的相对量超过上述范围时，即当基于丙烯酸的聚合物与聚氧化乙烯脂肪胺的重量比高于50∶1时，溶解有机物质如中性松香上浆剂的效果可能会降低。
造纸过程中，采用本发明用于造纸过程的清洁剂进行清洗的部分不受特殊限制。这些部分的实例包括金属线部分的金属线；造纸用毛布和挤压部的滚动过滤鼓。在这些部分中，本发明的清洁剂优选用于清洁挤压部分的造纸用毛布。
本发明中用于造纸过程的清洁剂的类型不受特别限制。例如，该清洁剂可以是单组分类型的试剂，其中水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物混合在一起。该清洁剂也可以是双组分类型的试剂，其中所包括的水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物相互分离，两种组分可在使用前混合，或单独加入水中进行清洁。本发明的造纸用清洁剂可以是水溶液型，其是通过将水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物溶于水中而获得。必要时，本发明用于造纸过程的清洁剂还可包括其他的组分，如磷酸、阴离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。
在清洁造纸用毛布的本发明方法中，将用于造纸过程的清洁剂加入喷淋水中，用得到的喷淋水清洁造纸用毛布。图1给出了清洗造纸用毛布这一方法的一个实例。将固体组分浓度为12-20wt％，已经离开金属线部分伏辊的湿片1放置于挤压部分的造纸用毛布2上，在两个压辊3之间进行挤压。通常采用由聚酰胺、聚酯或羊毛制成的针刺毛毡作为造纸用毛布。已经离开挤压部分的湿纸中的水含量通常为约60wt％。在干燥器部分干燥湿纸。湿纸从造纸用毛布处移走后，造纸用毛布从压辊下经过，形成循环运动。在循环运动期间清洁造纸用毛布，然后将新的湿片放置在清洗过的造纸用毛布上。
在本发明的方法中，将喷淋水加到造纸用毛布上的方法不受特别限制。例如，可适当组合使用高压针式移动喷淋头和低压针式移动喷淋头。在图1所示的实施方式中，首先采用高压针式移动喷淋头4清洁造纸用毛布。高压针式移动喷淋头中设置在造纸用毛布内侧的喷嘴在2,000-3,000kPa的压力下注射喷淋水，同时喷嘴沿着造纸用毛布的宽度方向移动，从而使附着在造纸用毛布外侧的积垢变松动。从内侧穿过造纸用毛布到达外侧的喷淋水被吸入到吸水箱5中。优选地，高压针式移动喷淋头具有一内部锁定机构，其设置在造纸用毛布和喷嘴之间，当造纸用毛布的移动停止时，停止注入喷淋水，从而防止了对造纸用毛布造成损伤。
然后，在200-500kPa的压力下，采用覆盖于整个宽度6上的、具有扇形喷嘴的喷淋头向造纸用毛布的整个宽度上提供喷淋水，从而使造纸用毛布中含有足量的喷淋水，将外来杂质和堵塞物排到外侧，并通过被吸入到吸水箱7中的方式来除去。然后，在约800kPa的压力下将喷淋水注入到造纸用毛布的外侧，同时使低压针式移动喷淋头8在造纸用毛布的宽度方向上移动，从而除去附着在造纸用毛布外侧的外来杂质。最后一步是，由设置在造纸用毛布内侧、覆盖在整个宽度9上的喷淋头以及设置在造纸用毛布外侧、覆盖整个宽度10的喷淋头供给喷淋水。喷淋水被吸入到吸水箱11和12中，然后完成了对造纸用毛布的清洁。
在本发明清洁造纸用毛布的方法中，用于造纸过程的清洁剂在喷淋水中的浓度不受特别限制。优选地，水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物的总浓度为0.1-1,000mg/升，更优选为1-100mg/升，最优选为5-50mg/升。当水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物的总浓度低于0.1mg/升时，可能会使清洁造纸用毛布的效果不够完全。当水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物的总浓度大于1,000mg/升时，可能会在制得的纸上形成毛布的印迹。
在本发明的方法中，本发明用于造纸过程的清洁剂的Ph值不受特别限制。例如，pH值可为6.0-8.0。
采用本发明用于造纸过程的清洁剂，或根据本发明清洁造纸用毛布的方法，水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物的协同作用会在它们联合应用时表现出来，可防止在造纸过程中生成有机沉积物和无机沉积物。
具体实施例方式
以下将参照本发明对本发明展开描述。然而，本发明并不限于这些实施例。
实施例1在1升水中悬浮200mg的轻质碳酸钙，向制得的悬浮液中加入5.0mg聚丙烯酸钠[重均分子量10,000]和5.0mg聚氧化乙烯硬脂胺[AOKI YUSHIKOGYO Co.Ltd.制造；BLAUNON S215；加入的环氧乙烷为15mol]。搅拌15分钟后，使得到的悬浮液在悬浮液的重量作用下穿过直径为40mm的造纸用的毛布。用盐酸溶解附着在造纸用毛布上的碳酸钙，测定得到的溶液中的钙硬度。根据测定值推导出附着在造纸用毛布上的碳酸钙的重量低于1mg。
在1升水中加入100mg中性松香上浆剂[HARIMAKASEI Co.，Ltd.制造]，然后向得到的流体中加入10.0mg聚丙烯酸钠[重均分子量10,000]和10.0mg聚氧化乙烯硬脂胺[AOKI YUSHI KOGYO Co.Ltd.制造；BLAUNON S215；加入的环氧乙烷为15mol]。得到的流体搅拌17小时后，采用标准的formazine溶液，根据日本工业标准K01019.4的方法测定流体的整体球面浊度(integralspherical turbidity)，浊度为1度。
实施例2除了采用丙烯酸钠和2-羟基-3-烯丙基氧基-1-丙烷磺酸钠的共聚物[摩尔量比例为80/20，重均分子量5,000]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量和浊度，附着的碳酸钙的重量低于1mg，浊度为1度。
实施例3除了采用丙烯酸钠和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸钠的共聚物[摩尔量比例为50/50，重均分子量10,000]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量和浊度，附着的碳酸钙的重量低于1mg，浊度为1度。
实施例4除了采用丙烯酸钠和马来酸钠的共聚物[摩尔含量比例为10/90，重均分子量2,000]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量和浊度，附着的碳酸钙的重量为1mg，浊度为1度。
比较实施例1在1升水中悬浮200mg的轻质碳酸钙，向得到的悬浮液中加入5.0mg聚丙烯酸钠[重均分子量10,000]。搅拌15分钟后，使得到的悬浮液在悬浮液的重量作用下穿过直径40mm的造纸用的毛布。用盐酸溶解附着在造纸用毛布上的碳酸钙，测定得到的溶液中的钙硬度。根据测定值推导出附着在造纸用毛布上的碳酸钙的重量低于1mg。
在1升水中加入100mg中性松香上浆剂[HARIMA KASEI Co.，Ltd.制造]，然后向所得的流体中加入10.0mg聚丙烯酸钠[重均分子量10,000]。得到的流体搅拌17小时后，采用标准的formazine溶液，根据日本工业标准K01019.4的方法测定流体的整体球面浊度，浊度为55度。
比较实施例2除了采用5.0mg柠檬酸[WAKO JUN-YAKU KOGYO Co.，Ltd.制造]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与比较实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量，附着的碳酸钙的重量为20mg。
比较实施例3除了采用5.0mg苹果酸[WAKO JUN-YAKU KOGYO Co.，Ltd.制造]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与比较实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量，附着的碳酸钙的重量为20mg。
比较实施例4除了采用5.0mg葡糖酸[WAKO JUN-YAKU KOGYO Co.，Ltd.制造]代替聚丙烯酸钠之外，其余按照与比较实施例1相同的方法获得附着的碳酸钙重量，附着的碳酸钙的重量为20mg。
比较实施例5在1升水中加入100mg中性松香上浆剂[HARIMAKASEI Co.，Ltd.制造]，然后向所得的流体中加入10.0mg聚氧化乙烯硬脂胺[AOKI YUSHI KOGYOCo.Ltd.制造；BLAUNON S215；加入的环氧乙烷为15mol]。将所得流体搅拌17小时后，采用标准的formazine溶液，根据日本工业标准K01019.4的方法测定流体的整体球面浊度，浊度为3度。
比较实施例6除了采用聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯嵌段共聚物[BASFJAPAN Co.，Ltd.制造；PLURONIC PE]代替聚氧化乙烯硬脂胺之外，其余按照与比较实施例5相同的方法获得浊度。浊度为49度。
比较实施例7除了采用聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物[BASF JAPANCo.，Ltd.制造；PLURONIC RPE]代替聚氧化乙烯硬脂胺之外，其余按照与比较实施例5相同的方法获得浊度。浊度为54度。
比较实施例8除了采用聚氧化乙烯(5mol)-油烯基醚代替聚氧化乙烯硬脂胺之外，其余按照与比较实施例5相同的方法获得浊度。浊度为35度。
比较实施例9除了采用聚氧化乙烯(7mol)-聚氧化丙烯(3mol)月桂醚代替聚氧化乙烯硬脂胺之外，其余按照与比较实施例5相同的方法获得浊度。浊度为56度。
比较实施例10在1升水中悬浮200mg的轻质碳酸钙。搅拌15分钟后，使得到的悬浮液在悬浮液的重量作用下穿过直径为40mm的造纸用的毛布。用盐酸溶解附着在造纸用毛布上的碳酸钙，测定得到的溶液中的钙硬度。根据测定值推导出附着在造纸用毛布上的碳酸钙的重量为20mg。
在1升水中加入100mg中性松香上浆剂[HARIMA KASEI Co.，Ltd.制造]。所得的流体搅拌17小时后，采用标准的formazine溶液，根据日本工业标准K01019.4的方法测定流体的整体球面浊度，浊度为57度。
实施例1-4以及比较实施例1-10的结果列于表1中。
表1
注HAPS2-羟基-3-烯丙基氧-1-丙烷磺酸AMPS2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸如表1所示，在实施例1中，联合采用了聚丙烯酸钠和聚氧化乙烯硬脂胺；在实施例2中，联合采用了聚(丙烯酸/HAPS)钠和聚氧化乙烯硬脂胺；实施例1和2由于溶解了中性松香上浆剂，而使得附着在造纸用毛布上的碳酸钙的重量很小，并且降低了浊度。在实施例3中，联合采用了聚(丙烯酸/AMPS)钠和聚氧化乙烯硬脂胺；在实施例4中，联合采用了聚(丙烯酸/马来酸)钠和聚氧化乙烯硬脂胺；在实施例3和4中，附着在造纸用毛布上的碳酸钙的重量小，浊度降低。
在比较实施例1中单独采用了聚丙烯酸钠，其中的浊度几乎与未添加任何试剂的比较实施例10相当，尽管附着在造纸用毛布上的碳酸钙重量很小，但并没有发现溶解中性松香上浆剂的效果。在比较实施例2-4中，添加了被认为是具有螯合作用的化合物，即柠檬酸、苹果酸或葡糖酸，但碳酸钙的附着量并不比未添加任何试剂的比较实施例10小。
在比较实施例5中，单独加入聚氧化乙烯硬脂胺；在实施例1和2中，将丙烯酸钠或丙烯酸钠和2-羟基-3-烯丙基氧-1-丙烷磺酸钠的共聚物，与聚氧化乙烯硬脂胺联合使用；由于实施例5的浊度大于实施例1和2的浊度，因此表现出基于丙烯酸的聚合物和聚氧化乙烯硬脂胺的协同作用能促进中性松香上浆剂的溶解。在比较实施例6，7和9中添加了传统的清洁剂，即聚氧化乙烯-聚氧化丙烯-聚氧化乙烯嵌段共聚物，聚氧化丙烯-聚氧化乙烯-聚氧化丙烯嵌段共聚物或聚氧化乙烯-聚氧化丙烯月桂醚，但浊度的降低程度很小，未发现有促进中性松香上浆剂溶解的作用。在比较实施例8中，添加了聚氧化乙烯油烯基醚，但浊度降低程度很有限。
权利要求
1.一种用于造纸过程的清洁剂，包括水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物。
2.根据权利要求1所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述的水溶性聚合物是阴离子聚合物。
3.根据权利要求1或2所述的用于造纸过程的清洁剂，其中，所述脂肪胺的衍生物是聚氧化烯烃脂肪胺。
4.一种清洁造纸用毛布的方法，包括向喷淋水中加入权利要求1或2所述的用于造纸过程的清洁剂。
5.一种清洁造纸用毛布的方法，包括向喷淋水中加入权利要求3所述的用于造纸过程的清洁剂。
全文摘要
本发明提供了一种用于造纸过程的清洁剂和一种清洁造纸用毛布的方法，其中，该用于造纸过程的清洁剂包括水溶性聚合物和脂肪胺或其衍生物；而该清洁造纸用毛布的方法包括向喷淋水中加入该用于造纸过程的清洁剂。用于造纸过程的清洁剂具有优异的清洁效果，即既能清洁由无机物质如碳酸钙造成的积垢，又能清洁由有机物质如中性松香上浆剂造成的积垢。用于清洁造纸用毛布的方法采用了具有上述优点的清洁剂。
文档编号C09K3/00GK1721622SQ20051008201
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月4日 优先权日2004年7月5日
发明者木幡贤二, 和田敏 申请人:栗田工业株式会社