CN113840960A - 纸浆混合物 - Google Patents

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Abstract

纸浆混合物包含木质纤维素材料、水、木质素、无机盐和共聚物，该共聚物包含两个或更多个选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、(甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结构单元。该共聚物不含含硅酮的结构单元，并且基于纸浆混合物的总重量，木质素以大于约150ppm的量存在。

Description

纸浆混合物
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月30日提交的美国申请第16/205,798号的权 益。
技术领域
本公开总体上涉及在纸浆洗涤期间通常表现出改善的滤水的纸浆混合 物。更具体地，本公开涉及一种纸浆混合物，其包含不含含硅酮的结构单元 的特定共聚物。
背景技术
在纸浆生产过程中的各个点进行洗涤可能是一个瓶颈。提高洗涤速度 可以缓解这一瓶颈。或者，生产速度可以保持不变，而纸浆可以更彻底地被 洗涤。这种替代方法节省通常在洗涤流出物中回收的化学品，并且还可以在 处理更清洁纸浆的后续阶段中导致化学品节省。
在纸浆漂白之前和期间，洗涤效率尤其重要。提高洗涤效率节省漂白化 学品，漂白化学品是纸浆厂中最大的成本之一。来自处理纸浆中的一些流出 物(例如在纸浆与含氯化学品接触后)还必须在排放前由现场废水处理装置 进行处理。在漂白期间使水和化学品使用最少化是一项重要的行业需求。
通常，由于纸浆质量问题，在漂白阶段期间和之间的纸浆化学处理受限 于可使用的产品类型。这对于高度管制或需要特定清洁水平的特种纸浆尤 其重要。这种特种纸浆的例子包括绒毛浆、用于纤维素衍生物制造的纸浆和 溶解浆。然而，即使大型商品纸浆生产商也限制可以使用的产品类型。例如， 许多产品限制硅酮基消泡剂和滤水增强化合物的使用。
因此，仍有机会开发可用于纸浆生产的化合物，其性能类似于或优于现 有的硅酮基产品。此外，根据本公开的后续详细描述和所附权利要求，结合 附图和本公开的背景，本公开的其他期望的特征和特点将变得显而易见。
发明内容
本公开提供了纸浆混合物，其包含木质纤维素材料、水、木质素、无机 盐和共聚物，该共聚物包含两个或更多个选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、 (甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结构单元。该共聚物不含含 硅酮的结构单元，并且基于纸浆混合物的总重量，木质素以大于约150ppm 的量存在。
本公开还提供了一种用于改善纸浆洗涤期间的滤水的方法。该方法包 括提供上述纸浆混合物，由纸浆混合物形成纸浆垫，以及从纸浆垫中滤出水。 在该实施方案中，与不存在共聚物的情况下从纸浆垫中的滤水速率相比，在 存在共聚物的情况下，纸浆混合物表现出至少约5％的从纸浆垫中的滤水速 率增加。
附图说明
下面将结合以下附图对本发明进行说明，其中
图1是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的柱状图，如实施例1 中所述；
图2是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的第二柱状图，也如实 施例1中所述；
图3是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的柱状图，如实施例2 中所述；
图4是每单位时间收集的滤液体积和共聚物的表，如实施例3中所述；
图5是在滤水开始后作为时间的函数的所收集的滤液体积的线图，如 实施例3中所述；
图6是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的柱状图，如实施例4 中所述；
图7是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的第二柱状图，也如实 施例4中所述；
图8是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的柱状图，如实施例5 中所述；
图9是作为共聚物选择的函数的从纸浆中去除的滤液中计算的化学氧 化剂需求(COD)百分比和从纸浆中去除的滤液中计算的总有机碳(TOC)百 分比的柱状图，也如实施例5中所述；
图10是作为共聚物选择的函数的滤水速率增加的柱状图，如实施例6 中所述；并且
图11是作为共聚物选择的函数的所去除滤液的柱状图，如实施例7中 所述。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开的纸浆 混合物或方法。此外，无意受到在先前背景技术或以下具体实施方式中提出 的任何理论的约束。
本公开的实施例总体上涉及纸浆混合物及形成和利用该纸浆混合物的 方法。为简洁起见，本文可能不会详细描述与纸浆混合物相关的常规技术。 此外，这里描述的各种任务和工艺步骤可以被合并到具有这里没有详细描 述的附加步骤或功能的更全面的操作或工艺中。特别地，形成纸浆混合物的 各个步骤是众所周知的，并且因此，为了简洁起见，许多常规步骤将在本文 中仅简要提及或将完全省略而不提供众所周知的工艺细节。
本公开提供了一种纸浆混合物。该纸浆混合物包含木质纤维素材料、水、 木质素、无机盐和共聚物，该共聚物包含两个或更多个选自环氧乙烷单元、 环氧丙烷单元、(甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结构单元。 在各种实施方案中，纸浆混合物基本上由木质纤维素材料、水、木质素、无 机盐和共聚物组成。纸浆混合物可以不含任何一种或多种附加聚合物，包括 但不限于硅酮聚合物。
在各种实施方案中，与在不存在共聚物的情况下滤水的纸浆混合物相 比，纸浆混合物在共聚物存在下表现出滤水速率增加。例如，与不存在共聚 物的情况下从纸浆垫中的滤水速率相比，在存在共聚物的情况下，纸浆混合 物可以表现出至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约 35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约 75％等的从纸浆垫中的滤水速率增加。例如，当相对于粗浆滤水或漂白纸浆 提取阶段滤水进行测量时，这些速率可能会波动。
在其他实施方案中，与在不存在共聚物的情况下每单位洗涤时间通过 纸浆垫的水量相比，纸浆混合物表现出至少约5％、约10％、约15％、约 20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约 60％、约65％、约70％、约75％等的脱水速率增加，脱水速率定义为在共 聚物存在下每单位洗涤时间通过纸浆垫的水量。
在进一步的实施方案中，与不存在共聚物的情况下从纸浆垫中的滤水 速率相比，包含无机盐的纸浆混合物表现出至少约5％、约10％、约15％、 约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％等的无机盐的量减少， 基于质量平衡计算并且如在共聚物存在的情况下在从纸浆垫滤出水后通过 总溶解固体(TDS)所测量的。
纸浆混合物
纸浆混合物可以可选地描述为纸浆浆液。纸浆混合物包含木质纤维素 材料。木质纤维素材料可以是本领域已知的任何材料。木质纤维素材料可以 描述为通过化学或机械地从纤维源如木材、纸等中分离出纤维素纤维而制 备的木质纤维素纤维材料。木质纤维素材料可以是，或可以基于，原浆、脱 墨浆(DIP)、未漂白牛皮纸浆(UBK)、机械纸浆如热机械纸浆(TMP)、半化学 机械纸浆如中性亚硫酸盐半化学浆(NSSC)、旧瓦楞箱(OCC)、回收报纸、回 收纸巾或其他纤维来源。通常，基于纸浆混合物的总重量，木质纤维素材料 以约0.5至约20重量％、约1至约19重量％、约2至约18重量％、约3至 约17重量％、约4至约16重量％、约5至约15重量％、或约6至约14重 量％、约7至约13重量％、约8至约12重量％、约9至约11重量％或约 10至约11重量％的量存在于纸浆混合物中。在各种实施方案中，所有值和 值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间的)特此明确预期用于本文。
纸浆混合物可以具有任何纤维稠度。在各种实施方案中，纤维稠度为约 0.5％、1％或2％或更高，例如约2至约3％、约3至约4％、约2至约4％、 或约4％。通常，基于纸浆混合物的总重量，水以至少约80、85、90、95等 重量％的量存在于纸浆混合物中。在其他实施方案中，基于纸浆混合物的总 重量，水以约90、91、92、93、94、95、96、97、98、99或几乎100重量％ 存在。在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那 些之间的)特此明确预期用于本文。
基于纸浆混合物的总重量，木质素本身以大于约150ppm的量存在。 在各种实施方案中，基于纸浆混合物的总重量，木质素以至多约25,000、 50,000、75,000或100,000ppm的量存在。在其他实施方案中，基于纸浆混 合物的总重量，木质素以约200至约4000、约500至约3500、约1000至 约3000、约1500至约2500或约2000至约2500ppm的量存在纸浆混合物中。在其他实施方案中，基于纸浆混合物的总重量，木质素的量为约200至 约1000、约300至约900、约400至约800、约500至约700，或约600至 约700ppm。在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于 上述那些之间的)特此明确预期用于本文。
无机盐没有特别限制并且可以是本领域已知的任何盐。例如，如本领域 技术人员所理解的，无机盐可以是NaOH、Na2S、Na2CO3、Na2SO3、Na2SO4、 Na2S2O3等，或其组合。在黑液中发现了近似最高浓度的无机盐。在各种实 施方案中，各种无机盐的浓度为：约5至约10重量％的NaOH、约15至约 25重量％的Na2S、约35至约40重量％的Na2CO3、约5至约10％的Na2SO3、 约10至约15％的Na2SO4和约15至约20重量％的Na2S2O3，各自基于纸 浆混合物的总重量。在不同的实施方案中，基于纸浆混合物的总重量，这些 盐中的一种或多种可以约0.1、0.5、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10等直 至约40重量％的量存在。这些无机盐的总残留量通常小于3重量％。在各 种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间的)特 此明确预期用于本文。
纸浆混合物还可以包含无机矿物质和有机提取物诸如脂肪酸和树脂酸、 溶解的有机化合物(包括纤维素和半纤维素糖/低聚物)、脂肪酸和树脂酸皂， 以及它们的组合。这些化合物也没有特别限制并且可以是本领域已知的任 何化合物。此外，它们可以本领域已知的任何典型量存在。在各种实施方案 中，基于纸浆混合物的总重量，有机提取物以约1至约10重量％的量存在。 在各种实施方案中，本公开针对脂肪酸及其皂和树脂酸的去除。
洗涤后残留在纸浆混合物中的提取物和无机盐的减少是清洁度提高的 指示。这些被认为是漂白工厂中的污染物，导致漂白成本增加、生产率降低 甚至停机清理。纸张中的污垢会导致纸张质量差。此外，这些污染物可导致 设备结垢。可以通过增加脱水和更好的洗涤来实现清洁。
该纸浆混合物还包含共聚物，该共聚物包含一个或更多个选自环氧乙 烷单元、环氧丙烷单元、(甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结 构单元。环氧乙烷(E/O)和环氧丙烷(P/O)单元是本领域已知的。
术语“(甲基)丙烯酸单元”既描述了甲基丙烯酸单元(即包含甲基的丙烯 酸单元)，也描述了不含甲基的丙烯酸单元。换句话说，放在括号里的“(甲 基)”术语表示甲基是任选的，并且可能或可能不包含在丙烯酸单元的定义中。
此外，该共聚物不含含硅酮的结构单元。换言之，共聚物不是硅酮共聚 物并且不包含任何“Si”原子或单元。此外，纸浆混合物本身可以不含与上述 共聚物无关的任何额外的硅酮聚合物或共聚物。或者，纸浆混合物可基本上 不含硅酮聚合物或共聚物，例如包含基于纸浆混合物的总重量，小于5、4、 3、2、1、0.5或0.1重量％的硅酮聚合物或共聚物。在各种实施方案中，所 有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间的)特此明确预期用于 本文。
通常被排除在外的硅酮聚合物或共聚物的例子包括以下实施例描述的 那些中的任何一种或多种或Momentive Silwet L7200系列、Wacker Pulpsil 900S系列和/或DowCorning 5000系列。典型的化合物如下所示。此外， 在各种实施方案中，纸浆混合物不含耙形(Rake)、悬垂和/或ABA型硅酮共 聚物。
Figure BDA0003151252060000061
Figure BDA0003151252060000071
再次参考本公开的共聚物本身，该共聚物可包含一种或多种选自环氧 乙烷单元、环氧丙烷单元及其组合的结构单元。例如，共聚物可以是线性共 聚物并且包含环氧乙烷单元和环氧丙烷单元。在一个实施方案中，共聚物具 有根据式(I)的结构，
Figure BDA0003151252060000072
在该式(I)中，x和y彼此独立地具有约1至约200的值。在各种实施方 案中，x独立地为约5至约40、约5至约35、约5至约30、约10至约25、 约15至约20、5、10、15、20、25、30、35、40等。在其他实施方案中， y独立地为约5至约40、约5至约35、约5至约30、约10至约25、约15至约20、5、10、15、20、25、30、35、40等。在其他实施方案中，x∶y的 比率为约10∶1至约1∶10，例如约9∶1、约8∶1、约7∶1、约6∶1、约 5∶1、约4∶1、约3∶1、约2∶1、约1∶1、约1∶2、约1∶3、约1∶4、约1∶5、约1∶6、约1∶7、约1∶8或约1∶9，或它们之间的任何范围。 在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间 的)特此明确预期用于本文。
在其他实施方案中，共聚物是支化共聚物并且包含环氧乙烷单元和环 氧丙烷单元。例如，共聚物可具有核和从该核延伸的两个或更多个链(其形 成支化共聚物的支链)。核本身可以是本领域已知的任何一种。例如，核可 源自含羟基化合物，包括但不限于选自山梨聚糖、甘油、赤藓糖醇及其组合 的含羟基化合物。在各种实施方案中，两个或更多个链独立地包含环氧乙烷 单元和/或环氧丙烷单元。在一个实施方案中，共聚物具有根据式(II)的结构，
Figure BDA0003151252060000081
在该式(II)中，a、b、c、d、w、x、y和z每一个彼此独立地具有约1至 约200的值。在各种实施方案中，w、x、y和z中的每一个的值独立地为约 5至约50。在其他实施方案中，w、x、y和z中的每一个的值独立地为约10 至约30。在进一步的实施方案中，w、x、y和z中的每一个的值独立地为 约12至约24。在更进一步的实施方案中，a、b、c和d中的每一个的值为 约7至约70。在其他实施方案中，a、b、c和d中的每一个的值为约12至 约40。在进一步的实施方案中，a、b、c和d中的每一个的值为约14至约 28。在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些 之间的)特此明确预期用于本文。
此外，w∶a的比率、x∶b的比率、y∶c的比率和z∶d的比率彼此独 立地各自为约10∶1至约1∶10。在各种实施方案中，这些比率中的一个或 多个独立地为约9∶1、约8∶1、约7∶1、约6∶1、约5∶1、约4∶1、约 3∶1、约2∶1、约1∶1、约1∶2、约1∶3、约1∶4、约1∶5、约1∶6、 约1∶7、约1∶8或约1∶9，或它们之间的任何范围。在各种实施方案中， 所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间的)特此明确预期用 于本文。在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述 那些之间的)特此明确预期用于本文。
在其他实施方案中，共聚物包含一种或多种选自(甲基)丙烯酸单元、丙 烯酸乙酯单元及其组合的结构单元。正如上述，术语“(甲基)丙烯酸单元”既 描述了甲基丙烯酸单元(即包含甲基的丙烯酸单元)，也描述了不含甲基的丙 烯酸单元。换句话说，放在括号里的“(甲基)”术语表示甲基是任选的。在各 种实施方案中，共聚物是无规共聚物，其包含以下关于“x”和“y”下标描述的 单元。或者，如本领域技术人员将理解的，共聚物可被描述为嵌段类型的共 聚物。
在各种实施方案中，共聚物具有根据式(III)的结构，
Figure RE-GDA0003314696940000011
在该式(III)中，x和y中的每一个彼此独立地具有约1至约200的值。 在其他实施方案中，x和y中的每一个的值独立地是包括1和200和它们之 间的任何数目或数目范围。此外，x∶y的比率为约10∶1至约1∶10。在 各种实施方案中，该比率为约9∶1、约8∶1、约7∶1、约6∶1、约5∶ 1、约4∶1、约3∶1、约2∶1、约1∶1、约1∶2、约1∶3、约1∶4、约 1∶5、约1∶6、约1∶7、约1∶8或约1∶9，或它们之间的任何范围。。在 各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和介于上述那些之间的) 特此明确预期用于本文。
基于包含在纸浆混合物中的量，共聚物没有特别限制。然而，在一个实 施方案中，共聚物以每美吨烘箱干燥纸浆约0.10至约3.0磅活性物质的量 存在。在其他实施方案中，该量为每美吨烘箱干燥纸浆约0.1至约1、约0.1 至约0.5、约0.5至约1或约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或 1磅的活性物质。在各种实施方案中，所有值和值的范围(包括上述那些和 介于上述那些之间的)特此明确预期用于本文。
在一个实施方案中，木质纤维素材料以基于纸浆混合物的总重量约0.5 至约20重量％的量存在，水以基于纸浆混合物的总重量至少约75重量％ 的量存在，无机盐以基于纸浆的总重量约6重量％的量存在于从蒸煮器排出 的粗浆中的纯黑液中，以每美顿烘箱干燥纸浆小于约3重量％存在于经洗涤 的黑液中，以每美顿烘箱干燥纸浆小于约3重量％存在于未洗涤的漂白的原 浆中，并且以每美顿烘箱干燥纸浆小于约2％存在于未洗涤的提取阶段漂白 原浆中。
提高纸浆洗涤期间的滤水速率的方法
本公开还提供了一种用于提高纸浆洗涤期间的滤水速率的方法。该方 法包括提供纸浆混合物的步骤。提供步骤没有特别限制并且可以替代地描 述为供应纸浆混合物和共聚物或以其他方式使纸浆混合物和共聚物可用于 该方法。
该方法进一步包括由纸浆混合物形成纸浆垫和从纸浆垫中滤出水的步 骤。在该步骤中，如上文首先介绍的与在不存在共聚物的情况下滤水的纸浆 垫相比，纸浆垫在共聚物存在下表现出滤水速率增加。滤水步骤还可以进一 步定义为本领域已知的任何滤水步骤。在一个实施方案中，滤水步骤在粗浆 洗涤过程、漂白装置过程、商业抄浆机过程或其组合中进行。
在方法的各种实施方案中，与在不存在共聚物的情况下滤水的纸浆混 合物相比，纸浆混合物在共聚物存在下表现出滤水速率增加。例如，与不存 在共聚物的情况下从纸浆垫中的滤水速率相比，在存在共聚物的情况下，纸 浆混合物可以表现出至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约 30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约 70％、约75％等的从纸浆垫中的滤水速率增加。例如，当相对于粗浆滤水或 漂白纸浆提取阶段滤水进行测量时，这些速率可能会波动。
提高脱水速率的方法
本公开还提供了一种提高脱水速率的方法。该方法包括提供纸浆混合 物的步骤。提供步骤没有特别限制并且可以替代地描述为供应纸浆混合物 和共聚物或以其他方式使纸浆混合物和共聚物可用于该方法。
该方法还包括由纸浆混合物形成纸浆垫和使纸浆垫脱水的步骤。在该 步骤中，与上文首先介绍的在不存在共聚物的情况下脱水的纸浆垫相比，纸 浆垫在共聚物的存在下表现出纸浆垫的脱水速率增加。在各种实施方案中， 与在不存在共聚物的情况下每单位洗涤时间通过纸浆垫的水量相比，纸浆 混合物表现出至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约 35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约 75％等的脱水速率增加，脱水速率定义为在共聚物存在下每单位洗涤时间通 过纸浆垫的水量。
改进无机盐去除的方法
本公开还提供了一种改进从纸浆混合物中去除无机盐的方法。该方法 包括提供纸浆混合物的步骤。提供步骤没有特别限制并且可以替代地描述 为供应纸浆混合物和共聚物或以其他方式使纸浆混合物和共聚物可用于该 方法。
该方法进一步包括由纸浆混合物形成纸浆垫和从纸浆垫中滤出水的步 骤。滤水步骤还可以进一步定义为本领域已知的任何滤水步骤。在一个实施 方案中，滤水步骤在粗浆洗涤过程、漂白装置过程、商业抄浆机过程或其组 合中进行。在该方法中，如与不存在共聚物的情况下从纸浆垫中滤出水相比， 在共聚物存在下从纸浆垫中滤出水后测量无机盐的去除。在进一步的实施 方案中，与不存在共聚物的情况下从纸浆垫中滤出水相比，包含无机盐的纸 浆混合物表现出至少约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、 约35％、约40％、约45％等的无机盐的量减少，基于质量平衡计算并且如 在共聚物存在的情况下在从纸浆垫中滤出水后通过总溶解固体(TDS)所测 量的。
实施例
下面列出的实施例利用定制设计的设备研究滤水性能，该设备允许脏 纸浆在受控的真空条件下在热加工温度下进行脱水。下面阐述了实验方案， 其中输出是在测量的时间间隔内通过筛网收集的流出物质量的简单测量。 可以绘制所收集流出物数据的时间与质量以显示滤水曲线，或者针对不同 的共聚物或比较例，可以直接比较在特定时间(例如15至25秒)收集的质 量。
实施例1：
将3％固含量的未漂白枫木牛皮纸粗浆连同未漂白的南方橡木和白杨 木混合物在测试设备中进行滤水。如下所述，在用4lb的各种共聚物的活 性物质/美吨OD纸浆处理后对125mL黑液流出物进行滤水。将处理过的 纸浆与滤水以去除相同量的流出物的未处理样品进行比较。
更具体地，共聚物1-3被评估并鉴定如下：共聚物1-3中的每一个是具 有根据下式(II)的以下通式的EO/PO嵌段共聚物：
Figure BDA0003151252060000121
关于共聚物1，每个w、x、y、z为约6，并且a、b、c、d为约36。
关于共聚物2，每个x为约20，并且y为约24。
关于共聚物3，每个x为约10，并且y为约12。
数据显示，处理过的样品滤水更快，从而缩短了达到125mL收集的流 出物黑液的实耗时间。时间节省转换为差异％以供比较。通过共聚物的处理 显著提高了滤水速率。这些结果列于图1和图2中，其中图1包括与3％固 含量的未漂白枫木牛皮纸粗浆相关的数据，图2包括与未漂白南方橡木和 白杨木混合物相关的数据。
实施例2
评估未漂白的北欧桦木牛皮纸粗浆。相对于含有硅酮聚醚表面活性剂 (SPE)助滤剂的硅酮基消泡剂和可从BIM Kemi AB商购获得的不含有机硅 的产品，对包含各种共聚物的不含硅酮的组合物进行试验。这些化合物在滤 水前以500g/MT OD纸浆的剂量用于3％纸浆。
更具体地，(共)聚合物4-8被评估并鉴定如下：
聚合物4是一种包含硅酮聚醚表面活性剂(SPE)助滤剂的硅酮乳液消泡 剂，其以商品名Advantage BN3397可从Solenis商购获得。
共聚物5是共聚物2在水中的2％活性物质溶液。
共聚物6是共聚物2在水中的10％活性物质溶液。
共聚物7是共聚物2在水中的10％活性物质溶液。
聚合物8是一种硅酮乳液消泡剂，其以商品名AF4442可从BIM Kemi AB商购获得。
图3中列出的数据表明，与共聚物8相比，通过共聚物处理的滤水速 率显著提高。
实施例3：
将未漂白的桉木牛皮纸粗浆在测试前立即用生产的磨浆进行评估。在 测试设备中将3％纸浆滤水至8-10％固含量以形成垫。随后，将干净的热水 通过垫进行置换以模拟洗涤。将各种共聚物以1磅的活性物质/吨OD纸浆 添加，并在工艺温度下进行评估。
更具体地，(共)聚合物9-11被评估并鉴定如下：
聚合物9是硅酮聚醚表面活性剂，其以Silwet DA-40的商品名可从 Momentive商购获得。
聚合物10是硅酮聚醚表面活性剂，其以Silwet DA-33的商品名可从 Momentive商购获得。
共聚物11具有与上述共聚物2相同的特性。
图4表中的数据和图5中的线图表明，对于处理过的纸浆，每单位时 间收集的滤液体积明显更大。该数据还表明，本公开的非硅酮EO/PO嵌段 共聚物的性能与本实施例中使用的最佳硅酮聚醚表面活性剂(SPE)相似。
实施例4：
将未漂白的北方松木/铁杉木混合牛皮纸粗浆连同松树/冷杉混合牛皮 纸粗浆在测试设备中进行滤水。在用4lb的各种共聚物的活性物质/美吨OD 纸浆处理后对125mL黑液流出物进行滤水。将处理过的纸浆与滤水以去除 相同量的流出物的未处理样品进行比较。
更具体地说，对共聚物12-14进行评估并确定如下：
共聚物12具有与上述共聚物1相同的特性。
共聚物13具有与上述共聚物2相同的特性。
共聚物14具有与上述共聚物3相同的特性。
数据显示，处理过的样品滤水更快，从而缩短了达到125mL收集的流 出物黑液的实耗时间。时间节省转换为差异％以供比较，如图6和图7所 示，其中图6包括与未漂白北方松木/铁杉木混合牛皮纸粗浆相关的数据， 图7包括与松木/冷杉混合牛皮浆粗浆相关的数据。通过本公开的共聚物的 处理提高了滤水速率。
实施例5：
用纸浆和流出物模拟来自提取阶段洗涤的漂白北方阔叶木牛皮纸浆。 在用各种共聚物处理后，将3％纸浆浆液以25秒间隔进行滤水，并与未处 理的纸浆进行比较。
更具体地，共聚物15-19被评估并鉴定如下：
共聚物15是一种EO/PO嵌段共聚物，其以商品名Lumulse 1061L可从 VantagePerformance Materials商购获得。
共聚物16是具有根据式(III)的以下通式的丙烯酸酯基乳液共聚物：
Figure BDA0003151252060000141
其中，x为约1，并且y为约1。
共聚物17是具有根据上述式(I)的以下通式的EO/PO嵌段共聚物：
Figure BDA0003151252060000142
其中，每个x为约25，并且y为约8。
共聚物18具有与上述共聚物2相同的特性。
共聚物19是具有根据上述式(I)的以下通式的EO/PO嵌段共聚物：
Figure BDA0003151252060000143
其中，每个x为约20，并且y为约35。
数据显示，对于处理过的样品，去除的流出物量明显更大，如图8所 示。本公开的EO/PO嵌段共聚物的使用将滤水速率提高约30％至约40％， 而本公开的甲基丙烯酸丙烯酸乙酯共聚物的使用提供约40％的提高。这很 重要，因为它引入了一种新的功能化学物(即碱性介质中带阴离子电荷的丙 烯酸酯聚合物)，其在该应用中表现良好，并具有有利的监管许可(FDA间接 食品接触)。
也将纸浆与25秒滤水间隔后的清洁度进行比较。如图9所示，滤水更 快的纸浆含有较少的脏流出物，并显示出显著的化学氧化剂需求(计算的 COD)和总有机碳(计算的TOC)减少。
实施例6：
在1％固含量下漂白前(在增稠至>10％之前)收集未漂白的南方阔叶木 牛皮纸纸浆粗浆。在用各种共聚物以3lb各种共聚物的活性物质/美吨纸浆 进行处理后，将3％浆液滤水25秒，并与未处理的纸浆进行比较。更具体 地，再次评估共聚物15-19。数据表明，EO/PO嵌段共聚物在该应用中将滤 水速率提高了约70％至约75％，如图10所示。
实施例7：
漂白的南方阔叶木牛皮纸浆是从具有滤液的碱提取阶段收集的。在用3 lb的EO/PO嵌段共聚物/美吨处理后，将3％纸浆以25秒间隔进行滤水，并 与未处理的纸浆进行比较。更具体地，评估共聚物20。共聚物20具有与共 聚物19相同的特性。取出并测量滤液的质量，用空白和处理各重复实验3 次以证明可重复性。数据显示，大量的流出物从处理过的纸浆中除去，这代 表滤水增加约48％，如图11所示。
有关数据的总结：
该数据表明纸浆混合物和方法提高了纸浆可以在洗涤操作中进行滤水 的速率。这可以在固定的时间间隔下产生更清洁的纸浆，或更高的纸浆输出 (提高的生产率)。也可以实现这两个益处的平衡。
尽管在前述详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施方案，但是应 当理解存在大量变型。还应当理解，一个或多个示例性实施方案仅是示例， 并不旨在以任何方式限制范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本 领域技术人员提供用于实施示例性实施方案的方便路线图。应当理解，在不 脱离所附权利要求中阐述的范围的情况下，可以对示例性实施方案中描述 的元素的功能和布置进行各种改变。

Claims (20)

1.一种纸浆混合物，其包含：
木质纤维素材料；
水；
木质素；
无机盐；和
共聚物，其包含两个或更多个选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、(甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结构单元；
其中所述共聚物不含含硅酮的结构单元，并且
其中基于所述纸浆混合物的总重量，所述木质素以大于约150ppm的量存在。
2.根据权利要求1所述的纸浆混合物，其中所述共聚物包含环氧乙烷单元和环氧丙烷单元。
3.根据权利要求2所述的纸浆混合物，其中所述共聚物是线性共聚物。
4.根据权利要求2所述的纸浆混合物，其中所述共聚物是支链共聚物。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的纸浆混合物，其中所述共聚物具有根据式(I)的结构，
Figure FDA0003151252050000011
其中：
x和y彼此独立地具有约1至约200的值；并且
x∶y的比率为约10∶1至约1∶10。
6.根据权利要求5所述的纸浆混合物，其中每个x为约10至约30且y为约20至约40。
7.根据权利要求1所述的纸浆混合物，其中所述共聚物具有核和从所述核延伸的两个或更多个链，其中所述核衍生自含羟基化合物，并且所述两个或更多个链中的每一个独立地包含环氧乙烷单元和环氧丙烷单元。
8.根据权利要求7所述的纸浆混合物，其中所述含羟基化合物选自山梨聚糖、甘油、赤藓糖醇及其组合。
9.根据权利要求8所述的纸浆混合物，其中所述共聚物具有根据式(II)的结构，
Figure FDA0003151252050000021
其中：
a、b、c、d、w、x、y和z彼此独立地具有约1至约200的值；并且
w∶a的比率、x∶b的比率、y∶c的比率和z∶d的比率彼此独立地各自为约10∶1至约1∶10。
10.根据权利要求9所述的纸浆混合物，其中a、b、c和d每一个独立地为约7至约70，并且w、x、y和z每一个独立地为约5至约50。
11.根据权利要求1所述的纸浆混合物，其中所述共聚物包含(甲基)丙烯酸单元和丙烯酸乙酯单元。
12.根据权利要求11所述的纸浆混合物，其中所述共聚物具有根据式(III)的结构，
Figure FDA0003151252050000031
其中：
x和y彼此独立地具有约1至约200的值；并且
x∶y的比率为约10∶1至约1∶10。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的纸浆混合物，其中所述共聚物以每美吨烘箱干燥纸浆约0.10至约3.0磅活性物质的量存在。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的纸浆混合物，与在不存在所述共聚物的情况下从纸浆垫中滤出水相比，在所述共聚物的存在下，所述纸浆混合物表现出至少约5％的从纸浆垫中的滤水速率增加。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的纸浆混合物，与在不存在所述共聚物的情况下每单位洗涤时间通过纸浆垫的水量相比，所述纸浆混合物表现出至少约5％的脱水速率增加，所述脱水速率定义为在所述共聚物存在下每单位洗涤时间通过纸浆垫的水量。
16.根据权利要求1至13中任一项所述的纸浆混合物，与在不存在所述共聚物的情况下从纸浆垫中滤出水相比，在所述共聚物的存在下，所述纸浆混合物表现出在从纸浆垫滤出水后测量的至少5％的无机盐量的减少。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的纸浆混合物，其中所述木质纤维素材料以基于所述纸浆混合物的总重量约0.5至约20重量％的量存在，所述水以基于所述纸浆混合物的总重量至少约75重量％的量存在，所述无机盐以基于所述纸浆混合物的总重量小于约6重量％的量存在，并且所述共聚物以每美吨烘箱干燥纸浆约0.10至约1.0磅活性物质的量存在。
18.一种改善纸浆洗涤期间的滤水的方法，所述方法包括：
提供包含木质纤维素材料、水、木质素、无机盐和共聚物的纸浆混合物，所述共聚物包含两个或更多个选自环氧乙烷单元、环氧丙烷单元、(甲基)丙烯酸单元、丙烯酸乙酯单元及其组合的结构单元，其中所述共聚物不含含硅酮的结构单元，并且基于所述纸浆混合物的总重量，所述木质素以大于约150ppm的量存在；
由所述纸浆混合物形成纸浆垫；和
从所述纸浆垫中滤出水；
其中与不存在所述共聚物的情况下从纸浆垫中滤出水相比，在存在所述共聚物的情况下，所述纸浆混合物表现出至少约5％的从纸浆垫中的滤水速率增加。
19.根据权利要求18所述的方法，所述滤出水步骤在粗浆洗涤过程、漂白装置过程、商业抄浆机过程或其组合中进行。
20.根据权利要求18或19中任一项所述的方法，其中所述共聚物具有根据式(I)、(II)或(III)的以下结构之一，
其中式(I)是：
Figure FDA0003151252050000041
其中：
x和y彼此独立地具有约1至约200的值；并且
x∶y的比率为约10∶1至约1∶10，
其中式(II)为：
Figure FDA0003151252050000051
其中：
a、b、c、d、w、x、y和z彼此独立地具有约1至约200的值；并且
w∶a的比率、x∶b的比率、y∶c的比率和z∶d的比率彼此独立地各自为约10∶1至约1∶10，并且
其中式(III)为：
Figure FDA0003151252050000052
其中：
x和y彼此独立地具有约1至约200的值；并且
x∶y的比率为约10∶1至约1∶10。
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