TWI501952B - 用於滾輪釋放改善之造紙添加劑 - Google Patents

用於滾輪釋放改善之造紙添加劑 Download PDF

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Description

用於滾輪釋放改善之造紙添加劑
本發明提供一種用於改善造紙製程中之滾輪釋放之方便且容易的方法。該方法由在抄紙機壓榨部中之中央滾輪表面或其他表面添加處理組成。所施用之組合物可含有單獨疏水性咪唑啉或其與其他經疏水性修飾之胺、銨、單烷基銨、二烷基銨、三烷基銨或其他含有胺或銨之陽離子界面活性劑及疏水性活性成分(如植物油或礦物油、烷烴、石蠟、聚丁烯、蠟等)之組合。亦可在此等混合物中添加非離子界面活性劑以增強滾輪釋放作用。
本申請案主張2010年8月23日申請之美國臨時申請案第61/376,065號之優先權，該案之完整內容以引用之方式併入本文中。
造紙製程由自含紙漿與添加劑之水性漿料形成紙張及接著逐漸移除濕紙中之水組成。水移除本身包含數個階段。在該製程之第一部分(稱為濕端)中，藉由重力及真空抽吸來移除水，並接著利用壓榨滾輪來壓榨濕紙。在脫水製程之後一部分(稱為乾燥部)中，殘餘水係藉由加熱及蒸發將水從加熱之表面移除。
當紙纖維網到達抄紙機之壓榨部時，紙稠度為約20%至25%。在此部分中，利用一系列壓榨滾輪對紙施加壓力來排出水並使紙張更平滑。在壓榨後，紙稠度升至40%至50%。當出現此水含量之減少時，纖維變得彼此緊密接近，並且締合度及黏合度顯著增長。纖維不僅彼此黏著，而且亦傾向於黏著於滾輪表面，造成在紙纖維網流動中發生拖拽。紙與滾輪表面之間的表面張力及黏著力顯著增長。此外，黏性物質(如瀝青、萃取物、有機固體、無機填料及細纖維)沈積於滾輪表面上亦可能妨礙紙纖維網自滾輪表面釋放。在由回收紙漿或含有樹脂之紙漿製造紙時，此等問題尤其顯著。
紙黏著力之增加及滾輪表面上污染物之沈積可能影響該製程中纖維網之流動性，最終引起纖維網破裂或斷裂。為補償此增加之紙黏著力，有必要在紙纖維網轉移至抄紙機下一部分上時，用附加力拉或「牽拉」紙纖維網。然而，增加牽拉力本身會引起某些後果且可能負面影響紙張品質或引起破裂。已利用許多處理來避免此等不良作用。此等處理包括改變滾輪包覆材料、藉由刮漿刀機械移除沈積物及/或施用紙用離型劑。
已應用及實踐許多不同的化學物質來增強滾輪釋放。數個申請案描述含有疏水性活性成分或乳液之組合物。舉例而言，US 6,468,394揭示在滾輪表面上施用蠟乳液，其中該蠟應具有低於60℃之熔點。根據此方法，蠟在溫的滾輪表面熔化形成疏水性膜，藉此促進紙張自滾輪表面釋放。另一申請案US 6,558,513教示藉由施用非水性、非固化烴組合物來改善紙纖維網自壓榨滾輪表面之釋放的方法，其中較佳材料為烴聚合物聚丁烯，且較佳分子量在400至700範圍內。
US 6,139,911中所描述之方法揭示藉由施用呈稀微乳液形式之添加劑來改善釋放性質。活性組分係選自油、蠟、水不溶性界面活性劑及聚合物之群。基於醇、脂肪酸或脂肪油、卵磷脂及水溶性或水分散性界面活性劑之穩定乳液的施用係描述於WO 1996/26997中。
US 6,723,207揭示在造紙滾輪上施用陽離子水溶性聚合物、非離子界面活性劑及陰離子界面活性劑之摻合物。該組合物具有總正電荷。陽離子聚合物較佳為四級銨化合物，如聚氯化二烯丙基二甲基銨。
專利申請案US 2009/0159229揭示施用於壓榨滾輪用於改善濕紙之可分離性之組合物。施用於壓榨滾輪表面上之活性成分之組合物係基於官能化聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段聚合物。
WO 1997/11225揭示藉由酵素水溶液處理壓榨部中之中央滾輪，該酵素水溶液中至少一種物質黏著於滾輪表面並「改善紙製造製程中移動元件之可靠性」。
US 6,051,108揭示在造紙濕壓榨毛氈中及在成形線網上移除沈積物或防止沈積物累積。清潔液中含有至少一種酸性清潔化合物及過氧乙酸。
US 4,704,776揭示將聚矽氧油、聚矽氧塑料及氟塑料作為離型劑用於抄紙機壓榨滾輪。WO2008/063268揭示具有至少一個脲鍵聯之線性或分支氟化聚合物的製備。聚合物係設計用於表面處理，包括表面清潔、織物處理、汙斑釋放改善及其他處理。
本發明係關於用於減小紙纖維網與造紙機滾輪表面之間之黏著力由此改善紙自滾輪表面之釋放的組合物及方法。該方法包含在滾輪表面施用單獨疏水性咪唑啉或其與以下一或多者之組合：a)其他經疏水性修飾之胺、b)其他疏水性物質、c)非離子界面活性劑，或d)其混合物。
所提出之組合物可藉由噴霧或利用滾筒施用於相關表面。此等組合物可能會使表面更具疏水性，因此使紙纖維網與壓榨滾輪之黏著力減小。
在一較佳實施例中，本發明係關於藉由施用疏水性咪唑啉、植物油或礦物油或脂肪酸烷基酯與一或多種非離子界面活性劑組合的混合物來減小紙與滾輪表面之黏著力的方法。
在另一較佳實施例中，本發明係關於藉由施用疏水性咪唑啉、植物油與非離子界面活性劑及低分子量聚丁烯組合的混合物來減小紙與滾輪表面之黏著力的方法。
本發明揭示欲用於減小紙纖維網與滾輪表面之間之黏著力的組合物及方法。施用於滾輪表面之組合物包含疏水性咪唑啉。本發明揭示在滾輪表面施用包含低分子量疏水性咪唑啉及視情況選用之以下各物中之至少一種的組合物：a)經疏水性修飾之胺；b)疏水性物質，諸如礦物油或植物油或其烷基衍生物、聚丁烯、蠟、石蠟、經疏水性修飾之二氧化矽或聚矽氧、疏水性磷酸酯、經疏水性修飾之聚合物、經疏水性修飾之碳水化合物或任何其他疏水物；c)非離子界面活性劑，諸如直鏈醇乙氧化物、分支鏈醇乙氧化物、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚乙二醇酯、各種脂肪酸之單酯及二酯、乙氧基化聚甲基-烷基矽氧烷及其他；或d)其混合物；及將此等疏水性混合物或其水性乳液施用至造紙機中之表面以減小紙纖維網之黏著力及減小抄紙機上由此引起之牽拉力。
「經疏水性修飾之胺」意謂胺基或銨基之氮與疏水性基團或脂肪基(如烴或氟碳鏈)結合之含低分子量胺或銨的化合物；胺可為直鏈或分支鏈脂肪烷基胺或銨化合物、胺基醯胺、氟化胺及其他。為本發明之目的，經疏水性修飾之胺不包括咪唑啉。
「植物油」定義為意謂植物來源之油；實例包括(但不限於)大豆油、玉米油、菜籽油、蓖麻油、蓖麻油衍生物及其混合物，及其類似物。「礦物油」定義為意謂礦物來源之油，如直鏈、分支鏈芳族烴、石蠟及蠟之混合物。
植物油之「烷基衍生物」定義為意謂由植物油與醇發生轉酯化而得到之酯衍生物。植物油酯之實例包括(但不限於)大豆油烷基酯、玉米油烷基酯、菜籽油(canola/rapeseed oil)酯、棕櫚酸烷基酯、油酸烷基酯、硬脂酸烷基酯及其他。
「非離子界面活性劑」擬定義為包含例如烷基及乙二醇單元之組合物，其中組合物之一部分為疏水性的且一部分為親水性的。非離子界面活性劑之實例包括(但不限於)直鏈醇乙氧化物、分支鏈醇乙氧化物、醇烷氧化物、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、聚乙二醇酯及各種脂肪酸之單酯及二酯、脂族聚醚、乙氧基化聚甲基-烷基矽氧烷、烷基聚葡糖苷、乙氧基化脫水山梨糖醇衍生物、脫水山梨糖醇脂肪酸酯、烷基苯基乙氧化物及烷氧基化胺。
根據本發明，低分子量疏水性咪唑啉在減小黏著力方面極為有效且可用於滾輪釋放。最佳將為在分子組成中具有包含一條、兩條或數條疏水鏈(在疏水鏈中具有10至24個、較佳16至18個碳原子)之環狀咪唑啉結構的疏水性咪唑啉。適用於本發明之咪唑啉之分子量不超過1,000道耳頓(dalton)，較佳分子量小於800道耳頓。
經疏水性修飾之胺的清單包括(但不限於)具有一條或數條疏水鏈之疏水性直鏈或分支鏈脂肪烷基(一級、二級、三級)胺或四級銨化合物、胺基醯胺、具有全氟烷基之胺、聚合胺、聚合胺基醯胺及具有全氟烷基之聚合胺或胺基醯胺。胺亦可選自脂肪胺羧酸酯、醯胺基胺、脂肪烷醇胺及兩性胺(如甜菜鹼)。
較高分子量胺(例如聚氯化二烯丙基二甲基銨(「Polydadmac」)、分子量為100,000道耳頓之陽離子聚合產物、分子量為9,000道耳頓之經疏水性修飾之聚胺基醯胺及其他)在減小黏著力方面似乎不如低分子量胺有效。
較佳咪唑啉為包括附接有一個或兩個疏水性基團之咪唑啉環狀結構者。咪唑啉為脂肪酸(例如油酸、棕櫚酸或硬脂酸)與二伸乙基三胺或胺基乙基乙醇胺之間反應且隨後藉由硫酸二乙酯、硫酸二甲酯或乙酸使所得醯胺基胺四級銨化得到的產物。疏水鏈之數目視脂肪酸及胺之比率而定。比率較佳為1:1或2:1。
咪唑啉產物中之環化程度視反應條件而定。在最佳條件下，其可為約90%經環化。在其他情況下，其可為環化咪唑啉與直鏈胺基醯胺之混合物。
咪唑啉強烈吸附於金屬、纖維、玻璃或礦物之帶負電荷的表面並使其具疏水性。咪唑啉係用作潤滑劑、抗蝕劑、織物軟化劑及抗靜電劑。
低分子量咪唑啉似乎可有效黏著於表面，使表面具疏水性。此等胺中有許多可完全溶解於水中並易於以水溶液形式施用。在低溶解性活性成分之情況下，施用之替代性選擇可包括與非離子界面活性劑摻合或將其與酸化緩衝液一起使用。
疏水性物質(例如植物油及礦物油、蠟、聚烯烴、聚丁烯)已在先前技術中提及作為用於滾輪釋放之有效處理物(例如參見US 6,468,394或US 6,558,513)。此等化學物質之施用並非總是簡單且直接的，因為其中許多為固體或黏性液體且其不與水混合。此等物質中有許多以水包油乳液形式使用更好。乳化疏水性物質之施用已為人所知且已實踐多年。由於乳液之不穩定性或疏水物無法在滾輪表面保留較長時間，故以乳液形式施用此等處理可能無法獲致期望作用。此等作用最終可導致處理之低效經濟概況。
單獨的非離子界面活性劑已在減小黏著力方面顯示出適度作用。其作用據推測係由於紙與滾輪之界面的界面張力減小所致。在疏水性物質中添加非離子界面活性劑有助於乳化疏水性物質(例如油)。其亦促進在相關表面上更有效地傳遞及展佈疏水物。根據本發明，有效非離子界面活性劑之HLB係在0至20、較佳4至15之範圍內變化，且HLB值更佳為8至12。
已發現，水可混溶性疏水性咪唑啉與非水溶性疏水物組合可引起滾輪釋放之更大改善。疏水性咪唑啉與疏水性物質(例如植物油或礦物油或植物油烷基酯)及非離子界面活性劑之組合物在減小紙纖維網與滾輪表面之黏著力方面顯示協同行為。
有關觀察到之協同作用之可能解釋可歸因於(但不限於)牢固地黏著在滾輪表面並形成疏水單層之咪唑啉組分中的環狀及直鏈胺結構。咪唑啉層有助於展佈植物油並將油或任何其他疏水性物質錨定於滾輪表面。由於咪唑啉塗層之形成，疏水性物質在表面保留時間變長，因此改善處理的經濟性。
用於本發明中之經疏水性修飾之胺可為一級、二級、三級或四級胺或銨化合物；含有一個、兩個或數個疏水性基團，如直鏈、分支鏈芳族烴鏈或全氟化基團。為本發明之目的，經疏水性修飾之胺不包括咪唑啉。
疏水性物質可為植物油或礦物油、植物油烷基酯、植物油衍生物、脂肪酸酯或任何類型之烴或氟化物質。
疏水性物質可為大豆油、玉米油、菜籽油、椰子油、丁香油、瑞香草油、桉樹油、大豆油烷基酯、菜籽油烷基酯、玉米油烷基酯、棕櫚酸烷基酯、硬脂酸烷基酯、油酸烷基酯、磺化蓖麻油、礦物油、石蠟油、低分子量聚丁烯、蠟、蠟乳液或其混合物。
非離子界面活性劑可為直鏈醇乙氧化物、分支鏈醇乙氧化物、各種脂肪酸之聚(乙二醇)單酯或二酯、聚(乙二醇)烷基醚、環氧乙烷/環氧丙烷均聚物及共聚物，或聚(氧化乙烯-共-氧化丙烯)烷基酯或醚、乙氧基化蓖麻油或乙氧基化聚甲基-烷基矽氧烷、乙氧基化脫水山梨糖醇衍生物、脫水山梨糖醇脂肪酸酯。
本發明之一較佳實施例使用包含疏水性咪唑啉、植物油及乙氧基化直鏈或分支鏈醇之混合物的組合物。
本發明之一較佳實施例使用包含疏水性咪唑啉、植物油及乙氧基化線性低分子量聚丁烯之混合物的組合物。
本發明之一較佳實施例使用包含以下各物之混合物的組合物：a)疏水性咪唑啉、b)疏水性非環狀胺基醯胺、c)一種脂肪酸烷基酯或其混合物及d)乙氧基化直鏈或分支鏈醇。
本發明之一較佳實施例使用包含以下各物之組合物：a)疏水性咪唑啉、b)疏水性非環狀胺基醯胺、c)一種脂肪酸烷基酯或其混合物及d)脫水山梨糖醇脂肪酸酯與乙氧基化脫水山梨糖醇脂肪酸酯之組合。
非離子界面活性劑可為HLB值在0至20、較佳6至16、更佳8至12範圍內的直鏈或分支鏈醇乙氧化物。當在本發明中使用直鏈或分支鏈醇乙氧化物時，其具有至少一個乙二醇單元，且較佳為至少三個乙二醇單元。
在本發明之某些態樣中，非離子界面活性劑為HLB值在0至20、更佳4至16範圍內的乙氧基化脫水山梨糖醇衍生物與脫水山梨糖醇脂肪酸酯之混合物。
在本發明之某些實施例中，將疏水性咪唑啉、疏水性胺、疏水性物質及非離子界面活性劑摻合在一起。以總組合物之乾重計，疏水性物質之量係在0乾重%至99乾重%、1乾重%至99乾重%、較佳33.3%至96.8%且更佳85.7%至96.8%範圍內，其中經疏水性修飾之胺及非離子界面活性劑之量各在0.0%至99%、0.0%至66.7%、較佳0%至33.3%且更佳2.0%至6.0%範圍內。以組合物之乾重計，疏水性咪唑啉之量係在0.5乾重%至100乾重%、較佳0.5%至66.7%、較佳0.5%至33.3%、較佳1%至10%且更佳2.0%至6.0%範圍內。
此外，已證明，當在咪唑啉、植物油及非離子界面活性劑之摻合物中添加少量氟化胺(較佳為0.5乾重%至15乾重%)時，甚至可進一步改善滾輪釋放。在另一實例中，在黏著力減小方面之改善係藉由將少量低分子量聚丁烯與咪唑啉、植物油及非離子界面活性劑之混合物摻合來實現。在另一實例中，在黏著力減小方面之改善係藉由將少量經疏水性修飾之二氧化矽與咪唑啉、植物油及非離子界面活性劑之混合物摻合來實現。
根據本發明，釋放減少添加劑或添加劑組合係施用於中央滾輪或基板壓機(shoe press)之表面或任何其他需要改善釋放之表面。處理組合物係與水混合以製造1 ppm至10,000 ppm、更佳30 ppm至3000 ppm之水性乳液。製成乳液之添加係經由淋灑器進行。在水流中存在或不存在陰離子雜質情況下，處理作業均良好；陰離子雜質之存在可進一步增強四級疏水性胺之效能。
疏水性咪唑啉當單獨施用時以500 ppm溶於去離子水或白水中顯示有效滾輪釋放(參見實例1及表1中之資料)。對於具有疏水性物質之組合物，咪唑啉之量甚至可減少至100 ppm以下。在此等組合物中，疏水物(例如礦物油及植物油)係與咪唑啉及界面活性劑一起施用及摻合，其中油量可在1 ppm至10,000 ppm、更佳100 ppm至3,000 ppm範圍內。
水溶液中疏水性咪唑啉、經疏水性修飾之胺及非離子界面活性劑之裝載量較佳各在1 ppm至10,000 ppm、更佳各在10 ppm至300 ppm之間的範圍內。氟化胺可以1 ppm至1000 ppm、更佳25 ppm至200 ppm添加至水性組合物中。氟化胺可以組合物重量計佔0.5%至85%，較佳佔0.5%至15%，以組合物之乾重計較佳佔2%至10%，更佳佔3%至6%。
在某些水性組合物中，低分子量聚丁烯之添加量可為1 ppm至1,000 ppm，更佳為50 ppm至200 ppm。聚丁烯以組合物重量計可佔0.5%至12%，較佳以組合物乾重計佔2.5%至10.5%。
在其他水性組合物中，經疏水性修飾之二氧化矽之添加量可為1 ppm至1,000 ppm，更佳為50 ppm至300 ppm。經疏水性修飾之二氧化矽以組合物重量計可佔0.5%至15%，較佳以組合物乾重計佔2.5%至10.5%。
該等處理可與水混合，且所得乳液可利用淋灑器、刷子或噴霧器施用於滾輪表面。
上述組合物在花崗岩表面上進行測試時已顯示較強的釋放作用。所選組合物亦已在陶瓷表面上進行測試並顯示在滾輪釋放改善方面有效。任何熟習此項技術者亦可預期在其他表面(包括花崗岩、陶瓷、橡膠、塑料、樹脂、複合材料、聚胺基甲酸酯及其他)上效能之改善。
本發明可用於改善造紙製程中之滾輪釋放。儘管其已被設計用於壓榨部中，然其亦可施用於其他區域，例如濕端滾輪、烘缸、乾燥機織物表面及砑光機上。此外，其可在生活用紙製造廠(tissue mill)中使用，用於楊基(Yankee)釋放應用。
本發明現將參照若干特定實例來描述，該等實例應視為說明性的且不限制本發明之範疇。
實例
按以下方式評估本發明組合物減小濕紙與滾輪表面材料之黏著力的能力。在OY Gadek濕纖維網釋放測試器上測試多種活性成分及組合物以量測其對所產生的黏著力之影響。測試的活性成分及組合物係呈500 ppm及1700 ppm水溶液形式。
表中所用咪唑啉包括：
咪唑啉A為油酸與二伸乙基三胺(比率為2:1)之環化反應產物，經硫酸二乙酯四級銨化。
咪唑啉B為由油酸與二伸乙基三胺反應並用硫酸二甲酯四級銨化所形成之環化咪唑啉及直鏈單醯胺及雙醯胺的混合物。
咪唑啉C為由油酸與二伸乙基三胺反應並用硫酸二乙酯四級銨化所形成之環化咪唑啉及直鏈單醯胺及雙醯胺的混合物。
咪唑啉D為用硫酸二乙酯四級銨化的油酸與二伸乙基三胺之環化反應產物(約90%)與聚乙二醇二油酸酯(約10%)的混合物。
將滾輪包覆材料浸於候選材料之水性溶液或乳液中，或另外藉由油漆滾筒將單獨所測試之處理施用在滾輪表面上。準備濕手抄紙並在經處理之滾輪表面上壓榨。濕紙張之總固體在40%到45%範圍內(用於造紙機之壓榨部之典型範圍)。黏著力(單位N/m)係藉由濕纖維網釋放測試器進行量測，並經由該儀器之軟體自動記錄。釋放測試係以每種條件重複三次進行。有關滾輪釋放測試器及實驗細節之描述亦可在由A. Alastalo,L. Neimo及H. Paulapuro所著TAPPI Journal,第82卷，第6期,1996中發現。
本發明組合物之功效係藉由將在經處理之滾輪表面所進行實驗之結果與未施用任何本發明組合物所進行之空白試驗之結果相比較來測定。表1A概述此等實驗；提供基準產物A-1，即礦物油與非離子界面活性劑之混合物用於比較。結果係以空白與經處理表面之黏著力的絕對值(第2欄)以及以對相對於空白處理之減少%表示之相對作用(第3欄)報導。所呈現之資料為每一處理之3次量測的平均值。
在以下實例及表格中，帶有記號A、C、D或P之樣品已用作參考並用於比較，而帶有記號E、EC、AE或ES之樣品係用作本發明之申請專利範圍所涵蓋之實例。
實例1
已在花崗岩表面上測試於去離子水中500 ppm之多種疏水性胺。滾輪釋放係相對於無任何處理之空白樣本進行評估。
用低分子量疏水性胺、疏水性鹵化銨、疏水性三級咪唑啉及四級銨化咪唑啉時，觀察到黏著力大幅減小，參見C-2至E-7之結果。聚合胺不如低分子量物質一般有效進行，參見實例P-1至P-3。
基於去離子水中之測試結果，似乎四級銨化胺(例如表1-B中前二者)不如中性胺(同一表中最後一者)有效。然而，在合成白水中，該差異變得不顯著。此可能歸因於白水中之陰離子物質將陽離子電荷部分或完全中和。
實例2
三組分摻合物以5.9/88.2/5.9比率製造並且在滾輪釋放測試器上測試此等混合物。測試係在合成白水中執行以模擬造紙廠中之條件。白水係根據由D.T. Nguyen所著TAPPI Journal,第81卷，第6期,1997中所描述之程序製造。白水中陰離子雜質之量保持在100 ppm。組合物係以1700 ppm濃度(100ppm:1500ppm:100ppm)測試。結果概述於下表2中。在以下實例中，植物油-A為大豆油且植物油-B為玉米油，直鏈醇乙氧化物具有CAS編號68551-12-2，分支鏈醇乙氧化物具有CAS編號24938-91-8，植物油酯為菜籽油甲基酯，脂肪酸烷基酯為棕櫚酸異丙基酯，脫水山梨糖醇油酸酯具有CAS編號1338-43-8且乙氧基化脫水山梨糖醇油酸酯具有CAS編號9005-65-6，氟化胺為全氟己基三伸乙基四胺。所用基準為由礦物油及非離子界面活性劑組成的產物。
當經疏水性修飾之咪唑啉添加至植物油與非離子界面活性劑之混合物或添加至植物油烷基酯與非離子界面活性劑之混合物時，黏著力減小作用顯著增長。
資料指示與「空白」樣品及基準產物比較，許多含有疏水性咪唑啉之組合物在滾輪釋放改善方面極為有效。
實例3
多種四組分系統已藉由滾輪釋放測試方法進行評估。在四級銨化咪唑啉、植物油與非離子界面活性劑之混合物中添加少量氟化銨(約3.0%)將顯著改善釋放性質，參見以下結果。在以下實例中，植物油為大豆油，直鏈醇乙氧化物具有CAS編號68551-12-2且氟代胺為全氟己基三伸乙基四胺。
在四級銨化咪唑啉、植物油與非離子界面活性劑之混合物中添加少量低分子量聚丁烯(2.5%至10.0%)之處理中觀察到類似趨勢。在以下實例中，植物油為大豆油，直鏈醇乙氧化物具有CAS編號68551-12-2且聚丁烯具有CAS編號9003-29-6。
最終，在四級銨化咪唑啉、植物油與非離子界面活性劑之混合物中添加少量經疏水性修飾之二氧化矽或聚矽氧(2.5%至10.0%)之處理中觀察到額外的改善。在以下實例中，植物油為大豆油，直鏈醇乙氧化物具有CAS編號68551-12-2且經疏水性修飾之二氧化矽(HB二氧化矽)為實驗產物。
實例4
表3中之資料指示植物油(A-2)及四級銨化咪唑啉(E-4)均能夠減小與滾輪表面之黏著力。然而，植物油與四級銨化咪唑啉之組合(樣品AE-25)顯示遠超出期望的黏著力減小。在去離子水(測試1)及白水(測試2)中均觀察到此趨勢。基於個別組分之效能，預期於去離子水及合成白水中之組合的黏著力將分別減小約21%及19%。所實現之減小為預期值之兩倍高，分別為41%(樣品AE-25)及39%(樣品AE-25')。四級銨化咪唑啉與植物油及非離子界面活性劑之組合物展現協同行為。
當環狀咪唑啉及直鏈疏水性胺(A-3)之混合物與脂肪酸烷基酯及分支鏈醇乙氧化物(E-2)組合時，觀察到針對效能之類似類型協同增強作用，參見表3之結果。在以下實例中，所使用之植物油為大豆油且直鏈醇乙氧化物具有CAS編號68551-12-2，分支鏈醇乙氧化物具有CAS編號24938-91-8，脂肪酸烷基酯為棕櫚酸異丙基酯。測試1及測試3係使用DI水完成並且測試2係使用合成白水完成。
在胺與疏水性物質(例如植物油或脂肪酸酯)及非離子界面活性劑組合(如實例AE-23、AE-25及AE-25'中之情形)之情況下，觀察到協同行為。
實例5
實例1至4顯示單獨經疏水性修飾之咪唑啉或其與其他疏水性物質及界面活性劑組合在花崗岩表面上之效能。其亦顯示相同材料可有效降低陶瓷表面上之黏著力。所選三組分組合物之結果在下文中給出。
實例6
已執行短期造紙廠試驗以測試上述三組分及四組分組合物在滾輪釋放方面之作用。已測試三種產物：E-54、E-55及E-51。其組合物對應於實例2、實例3及實例5中之組合物E-54、組合物E-55及組合物E-51。所有三種產物均與噴淋水混合並接著經由淋灑器施用於陶瓷壓榨滾輪之表面。
產物E-54之添加速率自20 ml/min逐步變化至40 ml/min且最終達到60 ml/min，與水混合後分別對應於320 ppm、640ppm及960 ppm。在滾輪表面添加處理後，牽拉力立即減少以補償紙纖維網與滾輪表面黏著力之減小。此外，已目測觀察到紙纖維網自陶瓷表面脫離之位置之變化。
在下一操作中，產物E-55以20 ml/min且接著40 ml/min之速率添加。已觀察到牽拉力之額外減少(類似於在實驗室規模中觀察到之結果)。
最終，已測試以40 ml/min之添加速率添加之產物E-51。牽拉力仍低於原始基線值。然而，與更有效之產物E-55之值比較已有所增長。
儘管本發明已以其特定實施例予以描述，但很明顯，許多其他形式及修改對於熟悉此項技術者將顯而易知。在本申請案中所描述之本發明一般應理解為涵蓋在本發明之真實範疇內之所有此等明顯形式及修改。

Claims (19)

  1. 一種在造紙製程中減小壓榨滾輪表面上紙纖維網之黏著力並改善滾輪表面釋放的方法，該滾輪表面係由選自由以下組成之群的材料構成：花崗岩、陶瓷及橡膠，該方法包含在該等壓榨滾輪表面施用包含至少一種低分子量疏水性咪唑啉之組合物，其中該疏水性咪唑啉之分子量為1,000道耳頓(dalton)或更小。
  2. 如請求項1之方法，其中該疏水性咪唑啉包含至少一個疏水性基團及一個環狀咪唑啉結構。
  3. 如請求項1之方法，其中該組合物進一步包含一或多種選自由以下組成之群的化合物：a)經疏水性修飾之胺、b)疏水性物質、c)非離子界面活性劑、及d)其混合物。
  4. 如請求項3之方法，其中該等疏水性物質係選自由以下組成之群：植物油、礦物油、植物油烷基酯、植物油衍生物、脂肪酸酯及烴或氟化物質。
  5. 如請求項3之方法，其中該組合物包含至少一種經疏水性修飾之胺，其為一級、二級、三級或四級胺或銨化合物，含有一個或多個疏水性基團，其中該基團為直鏈、分支鏈芳族烴鏈或全氟化基團。
  6. 如請求項3之方法，其中該組合物包含至少一種非離子界面活性劑，其中該非離子界面活性劑係選自由以下組成之群：直鏈醇乙氧化物、分支鏈醇乙氧化物、脂肪酸之聚(乙二醇)單酯或二酯、聚(乙二醇)烷基醚、環氧乙烷/環氧丙烷均聚物及共聚物、或聚(氧化乙烯-共-氧化丙 烯)烷基酯或醚、乙氧基化蓖麻油或乙氧基化聚甲基-烷基矽氧烷、乙氧基化脫水山梨糖醇衍生物、脫水山梨糖醇脂肪酸酯及其組合。
  7. 如請求項3之方法，其中該組合物包含該疏水性物質，其中該疏水性物質包含植物油，且該非離子界面活性劑包含乙氧基化直鏈或分支鏈醇。
  8. 如請求項3之方法，其中該組合物包含經疏水性修飾之胺、疏水性物質及非離子界面活性劑，其中該經疏水性修飾之胺包含疏水性非環狀胺基醯胺；該疏水性物質包含一或多種脂肪酸烷基酯或植物油烷基酯；且該非離子界面活性劑包含乙氧基化直鏈或分支鏈醇。
  9. 如請求項3之方法，其中該組合物包含經疏水性修飾之胺、疏水性物質及非離子界面活性劑，其中該經疏水性修飾之胺包含疏水性非環狀胺基醯胺；該疏水性物質包含一或多種脂肪酸烷基酯或植物油烷基酯；且該非離子界面活性劑包含脫水山梨糖醇脂肪酸酯及乙氧基化脫水山梨糖醇脂肪酸酯之組合。
  10. 如請求項3之方法，其中將疏水性咪唑啉、經疏水性修飾之胺、疏水性物質及非離子界面活性劑摻合在一起，且其中疏水性物質之量係在33.3%至96.8%之間變化。
  11. 如請求項1之方法，其中該組合物進一步包含植物油及非離子界面活性劑。
  12. 如請求項1之方法，其中該組合物進一步包含直鏈胺基醯胺；脂肪酸烷基酯或植物油酯；及非離子界面活性 劑。
  13. 如請求項1之方法，其中該組合物進一步包含植物油、直鏈或分支鏈醇乙氧化物及聚丁烯。
  14. 如請求項13之方法，其中聚丁烯之量以該組合物之乾重計係在0.5%至12%範圍內。
  15. 如請求項1之方法，該組合物進一步包含植物油、直鏈醇乙氧化物及氟化物質。
  16. 如請求項15之方法，其中氟化物質之量以該組合物之乾重計係在0.5%至15.0%範圍內。
  17. 如請求項1之方法，該組合物進一步包含植物油、直鏈醇乙氧化物及經疏水性修飾之二氧化矽或聚矽氧化合物。
  18. 如請求項17之方法，其中經疏水性修飾之二氧化矽或聚矽氧物質之量以該組合物之乾重計係在0.5%至15%範圍內。
  19. 如請求項1之方法，其中該組合物係呈乳液之形式且係藉由淋灑器、刷子或噴霧器施用於該等滾輪表面。
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