способ изготовления шлихтованной бумаги

Формула изобретения

1. Способ изготовления шлихтованной бумаги, включающий добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, (i) анионной или катионной шлихтующей дисперсии; и (ii) шлихтующего промотора, содержащего катионный, органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, при этом анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

2. Способ по п.1, в котором катионный органический полимер и анионный полимер, содержащиеся в шлихтующем промоторе, добавляют к водной суспензии по отдельности.

3. Способ по п.1, в котором анионный полимер, включающий ароматическую группу, содержащийся в шлихтующем промоторе, добавляют к водной суспензии после добавления как шлихтующей дисперсии, так и катионного органического полимера, включающего ароматическую группу, содержащегося в шлихтующем промоторе.

4. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид или катионный винил-аддитивный полимер.

5. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I)

в которой Р представляет остаток полисахарида;

А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида;

каждый из R₁ и R ₂ представляет Н или углеводородную группу;

R ₃ представляет ароматическую углеводородную группу;

n равно целому числу от 2 до 300000;

Х^- представляет анионный противоион;

и/или винил-аддитивные полимеры, получаемые полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, содержащей катионный мономер, представленный общей формулой (II)

в которой R₁ представляет Н или СН₃ ;

каждый из R₂ и R₃ представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода;

A₁ представляет О или NH;

B₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу;

Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу;

Х^- представляет анионный противоион.

6. Способ по п.1, в котором катионный, органический полимер выбран из катионных полисахаридов.

7. Способ по п.1, в котором катионный, органический полимер выбран из катионного крахмала.

8. Способ по п.1, в котором катионный, органический полимер выбран из катионных полисахаридов, имеющих структурную формулу (I)

в которой Р представляет остаток полисахарида;

А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида;

каждый из R₁ и R ₂ представляет Н или углеводородную группу;

R ₃ представляет ароматическую углеводородную группу;

n равно целому числу от 2 до 300000;

Х^- представляет анионный противоион.

9. Способ по п.8, в котором А представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 18 атомов углерода, необязательно прерванных или замещенных одним или несколькими гетероатомами; каждый из R₁ и R₂ представляет Н или алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода; R₃ представляет бензил или фенилэтилгруппу.

10. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер.

11. Способ по любому из пп.1-9, в котором анионный полимер представляет собой полимер, получаемый конденсацией нафталинсульфоната, или модифицированный полимер лигнина.

12. Способ по любому из пп.1-9, в котором анионный полимер представляет собой конденсированный нафталинсульфонат или лигнинсульфонат.

13. Способ изготовления шлихтованной бумаги, включающий добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, (i) анионной или катионной шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп; и (ii) шлихтующего промотора, содержащего катионный, органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют по отдельности.

14. Способ по п.13, в котором шлихтующая дисперсия дополнительно содержит катионный, органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп.

15. Способ по п.13 или 14, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид или катионные винил-аддитивные полимеры.

16. Способ по п.13 или 14, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I)

в которой Р представляет остаток полисахарида;

А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида;

каждый из R₁ и R ₂ представляет Н или углеводородную группу;

R ₃ представляет ароматическую углеводородную группу;

n равно целому числу от 2 до 300000;

Х^- представляет анионный противоион;

либо винил-аддитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, содержащей катионный мономер, представленный общей формулой (II)

в которой R₁ представляет Н или СН₃ ;

каждый из R₂ и R ₃ представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода;

A₁ представляет О или NH;

B₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу;

Q представляет заместитель, включающий ароматическую группу;

X^- представляет анионный противоион.

17. Способ по пп.13 или 14, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид.

18. Способ по п.17, в котором катионный, органический полимер представляет собой катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I)

в которой Р представляет остаток полисахарида;

А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида;

каждый из R₁ и R ₂ представляет Н или углеводородную группу;

R ₃ представляет ароматическую, углеводородную группу;

n равно целому числу от 2 до 300000;

Х^- представляет анионный противоион.

19. Способ по п.18, в котором А представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 18 атомов углерода, необязательно прерванных или замещенных одним или несколькими гетероатомами; каждый из R₁ и r₂ представляет Н или алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода; R₃ представляет бензил или фенилэтилгруппу.

20. Способ по любому из пп.13-19, в котором анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер.

21. Способ по любому из пп.13-19, в котором анионный полимер представляет собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер.

22. Способ по любому из пп.13-19, в котором анионный полимер представляет собой полимер, полученный конденсацией нафталинсульфоната, или модифицированный полимер лигнина.

23. Способ по любому из пп.13-19, в котором анионный полимер представляет собой конденсированный нафталинсульфонат или лигнинсульфонат.

24. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором шлихтующий агент представляет собой целлюлозо-реакционноспособный шлихтующий агент.

25. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором шлихтующий агент представляет собой димер кетена или ангидрид кислоты.

26. Способ по любому из пп.1-24, в котором шлихтующий агент представляет собой ангидрид кислоты.

27. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором проводимость суспензии составляет, по меньшей мере, 4,5 мs/см.

28. Способ по любому из пп.13-27, в котором катионный, органический полимер и анионный полимер, содержащиеся в шлихтующем промоторе, добавляют к водной суспензии по отдельности.

29. Способ по любому из пп.13-28, в котором анионный полимер, содержащийся в шлихтующем промоторе, добавляют к водной суспензии после добавления как шлихтующей дисперсии, так и катионного органического полимера, содержащегося в шлихтующем промоторе.

30. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором количество катионного, органического полимера шлихтующего промотора, добавляемого к суспензии, составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 3 мас.% в расчете на сухое волокно, а количество анионного полимера шлихтующего промотора, добавляемого к суспензии, составляет от приблизительно 0,001 до приблизительно 3 мас.% в расчете на сухое волокно.

31. Способ по любому из предыдущих пунктов, в котором количество добавляемой к суспензии шлихтующей дисперсии составляет от приблизительно 0,01 до приблизительно 5 мас.%, рассчитанное как масса шлихтующего агента на массу сухих волокон.

Приоритет по пунктам:

07.08.2000 по пп.13, 23-28, 30-31;

02.08.2001 по пп.1-12, 14-22, 29.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, анионной или катионной шлихтующей дисперсии и шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, имеющий одну или несколько ароматических групп; а также анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид и натуральный ароматический полимер, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

Предпосылки изобретения

Дисперсии или эмульсии шлихтующих агентов применяют при получении бумаги для придания бумаге и бумажному картону повышенной устойчивости к увлажнению и проникновению различных жидкостей. Шлихтующие дисперсии обычно добавляют к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, необязательные наполнители и различные добавки. Водную суспензию подают в напорную емкость, выталкивающую суспензию на сетку, где образуется мокрый слой бумаги. Далее к суспензии, как правило, добавляют такие соединения, как крахмалы и тонкоизмельченные материалы, которые облегчают обезвоживание суспензии на сетке. В процессе получения бумаги воду, дренированную с сетки и очищенную от волокнистой массы, так называемую белую воду, обычно подвергают частичной рециркуляции. Целлюлозная суспензия содержит определенное количество неволокнистого материала, например наполнителей, заряженных полимеров, шлихтующих агентов и различных заряженных загрязняющих примесей, т.е. анионных отходов, электролитов, коллоидных веществ и т.д. Неволокнистый материал оказывает влияние на эффективность шлихтования, обычно ухудшая ее. Большое количество заряженных соединений, например большое содержание солей в суспензии, приводит к получению суспензии, которая существенно затрудняет шлихтование, т.е. получение бумаги с удовлетворительными шлихтовальными свойствами. Другие соединения, содержащиеся в суспензии, ухудшающей шлихтование, представляют собой различные липофильные, древесные, экстрагируемые вещества, содержащиеся в рециркулированных волокнах и механических целлюлозах. Повышенное количество добавляемого шлихтующего агента зачастую улучшает шлихтование, однако оно вызывает повышение стоимости, а также повышенное накопление шлихтующих агентов в очищенной от волокнистой массы воде. Накопление неволокнистого материала, а также любого другого компонента, присутствующего в суспензии, еще сильнее проявляется в мельницах, в которых очищенную от волокнистой массы воду подвергают активной рециркуляции после введения в процесс получения бумаги всего лишь небольшого количества свежей воды. Таким образом, целью настоящего изобретения является дальнейшее улучшение шлихтования. Другой целью настоящего изобретения является улучшение шлихтования при шлихтовании водных, целлюлозных суспензий, имеющих высокую проводимость и/или содержащих большое количество липофильных, древесных, экстрагируемых веществ. Следующие цели будут указаны ниже.

Патент США 6001166 относится к водным дисперсиям алкилдикетена, содержащим катионный крахмал и анионные дисперсанты, такие как лигнинсульфоновые кислоты, конденсаты нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида.

WO 0023651 относится к анионным и катионным шлихтующим дисперсиям, содержащим димеры кетена и, по меньшей мере, анионный диспергирующий агент.

ЕР 984101 описывает шлихтующие композиции, включающие димеры кетена или ангидриды кислот и комплексообразующий агент, выбранный из аминополикарбоновых кислот, N-бис- или трис-((1.2-дикарбоксилэтокси)этил)аминов и фосфоновых кислот.

US 5972094 относится к шлихтующим композициям, содержащим термопластичную смолу, выбранную из группы, включающей термопластичную канифоль, термопластичные, углеводородные смолы, термопластичные полиамиды и термопластичные амидные воски.

US 5595629 описывает способ получения бумаги, включающий формование водной, целлюлозной, бумажной пульпы и добавление к ней катионного и анионного полимеров для улучшения удерживания и/или дренирования. Анионный полимер включает конденсат формальдегида соли нафталинсульфоновой кислоты.

Описание изобретения

Было обнаружено, что данное изобретение в соответствии с прилагаемой формулой изобретения неожиданно разрешает проблемы, указанные в заявке. Более конкретно, данное изобретение относится к способу шлихтования бумаги, который включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, анионной или катионной шлихтующей дисперсии и шлихтующего промотора, содержащего катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

Шлихтующая дисперсия

Шлихтующий агент, содержащийся в анионной или катионной шлихтующей дисперсии, применяемой в способе в соответствии с настоящим изобретением, целесообразно представляет собой любой шлихтующий агент с повышенной стойкостью к увлажнению и проникновению жидкостей, такой как нецеллюлозо-реакционноспособные агенты, включая канифоли, например, усиленные и/или этерифицированные канифоли, воски, жирные кислоты и производные смоляной кислоты, например жирные амиды и сложные жирные эфиры, например сложные триэфиры глицерина натуральных жирных кислот, и/или целлюлозореакционноспособные агенты. Шлихтующая дисперсия, предпочтительно, содержит целлюлозореакционноспособные шлихтующие агенты. Целлюлозореакционноспособные шлихтующие агенты, содержащиеся в шлихтующей дисперсии, могут быть выбраны из любых целлюлозореакционноспособных агентов, известных в данной области. Шлихтующий агент целесообразно выбран из гидрофобных димеров кетена, мультимеров кетена, ангидридов кислот, органических изоцианатов, карбамоилхлоридов и их смесей, предпочтительно, димеров кетена и ангидридов кислот. Димеры кетена целесообразно имеют указанную ниже общую формулу (I), в которой R¹ и R² представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, как правило, насыщенные углеводороды, при этом углеводородные группы целесообразно имеющие от 8 до 36 атомов углерода, обычно представляющие собой алкильные группы с прямолинейной или разветвленной цепью, имеющей от 12 до 20 атомов углерода, такие как гексадец- или октадецилгруппы. Димеры кетена могут быть жидкими при температуре окружающей среды, например при 25°С, целесообразно при 20°С. Как правило, ангидриды кислот имеют приведенную ниже общую формулу (II), в которой R³ и R⁴ могут быть одинаковыми или различными и представляют насыщенные или ненасыщенные углеводородные группы, целесообразно имеющие от 8 до 30 атомов углерода, либо R³ и R⁴ вместе с остатком -С-О-С- могут образовывать 5-6-членное кольцо, необязательно в дальнейшем замещенное углеводородными группами, имеющими до 30 атомов углерода. Примеры коммерчески используемых ангидридов кислот включают янтарные ангидриды алкила и алкенила, а также, в частности, янтарный ангидрид изооктадеценила.

Подходящие димеры кетена, ангидриды кислот и органические изоцианаты включают соединения, описанные в патенте США №4522686, включенном в данное описание в качестве ссылки.

Примеры подходящих карбамоилхлоридов включают карбамоилхлориды, описанные в патенте США №3887427, также включенном в описание в качестве ссылки.

Способ в соответствии с настоящим изобретением включает добавление к суспензии, содержащей целлюлозные волокна, анионной или катионной, водной, шлихтующей дисперсии, т.е. диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, присутствующие в дисперсии, которая может быть названа “диспергирующей системой”, имеют общий анионный или катионный заряд соответственно. Диспергирующая система может включать любой агент, облегчающий образование дисперсии или эмульсии, такой как диспергирующие и/или стабилизирующие агенты, примерами которых могут служить полиэлектролиты, поверхностно-активные вещества и электролиты. Анионные, водные, шлихтующие дисперсии могут включать катионные соединения, т.е. катионные полиэлектролиты (катионные или амфотерные полиэлектролиты с общим катионным зарядом), и/или катионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое катионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. С другой стороны, катионные, водные, шлихтующие дисперсии могут включать анионные соединения, т.е. анионные полиэлектролиты (анионные или амфотерные полиэлектролиты с общим анионным зарядом), и/или анионные поверхностно-активные вещества, и/или любое другое анионное соединение, известное специалисту, при условии, что общий заряд диспергирующей системы является анионным. Анионный или катионный заряд шлихтующей дисперсии может быть определен при помощи ZetaMaster S, версия PCS.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения анионная или катионная шлихтующая дисперсия содержит катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и/или анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп. Катионный органический полимер и анионный полимер могут быть любыми из описываемых ниже полимеров, содержащихся в шлихтующем промоторе.

Анионная или катионная шлихтующая дисперсия, добавляемая к суспензии, может содержать от 0,1 до 50 мас.% шлихтующего агента от общей массы дисперсии/эмульсии, целесообразно, более 20 мас.% Дисперсии, включающие шлихтующие агенты из димера кетена, могут содержать от 5 до 50 мас.% димера кетена от общей массы дисперсии, предпочтительно от 10 до 35 мас.% Дисперсии или эмульсии, содержащие шлихтующие агенты из ангидридов кислот, могут содержать от 0,1 до 30 мас.% ангидридов кислот от общей массы дисперсии/эмульсии, целесообразно от 1 до 20 мас.% Дисперсии, содержащие нецеллюлозореакционноспособные шлихтующие агенты, целесообразно имеют содержание шлихтующих агентов, составляющее от 5 до 50 мас.%, предпочтительно от 10 до 35 мас.% Если анионный и/или катионный полимер, имеющие одну или несколько ароматических групп, содержатся в шлихтующей дисперсии, то они целесообразно присутствуют в количестве, составляющем приблизительно от 0,1 мас.% до 15 мас.% от массы шлихтующего агента.

Количество шлихтующего агента, добавляемого к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна, может составлять от 0,01 до 5 мас.%, целесообразно от 0,05 до 1,0 мас.% в расчете на сухую массу целлюлозных волокон и необязательных наполнителей, в том случае, если доза зависит от качества шлихтуемой целлюлозы или бумаги, шлихтующего агента и степени шлихтования.

В соответствии с настоящим изобретением анионную или катионную шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор, содержащий катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, добавляют к водной суспензии по отдельности. Несмотря на то, что шлихтующая дисперсия может содержать такие же полимеры, как и шлихтующий промотор, существенное улучшение шлихтования наблюдается только в том случае, если шлихтующий промотор и шлихтующую дисперсию добавляют к целлюлозной суспензии по отдельности. Раздельное добавление означает, что шлихтующую дисперсию, которая может включать любые полимеры шлихтующего промотора, и шлихтующий промотор добавляют к целлюлозной суспензии (жидкая масса) в различных местах, либо по существу в одном месте, но в разное время. Более того, катионный органический полимер и анионный полимер, образующие шлихтующий промотор, также целесообразно добавлять по отдельности. Анионный полимер предпочтительно добавляют к суспензии после добавления как шлихтующей дисперсии, так и катионного органического полимера.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения способ шлихтования бумаги включает добавление к водной суспензии, содержащей целлюлозные волокна и необязательные наполнители, анионной или катионной шлихтующей дисперсии, содержащей шлихтующий агент и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество добавляемого к суспензии шлихтующего агента составляет приблизительно от 0,01 до 5,0 мас.% в расчете на массу сухих волокон; и шлихтующего промотора, содержащего катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляющий собой катионный полисахарид или катионный виниладдитивный полимер, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, при этом количество катионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на массу сухих волокон, а количество анионного полимера, добавляемого к суспензии, составляет приблизительно от 0,001 до 3 мас.% в расчете на массу сухих волокон; формование и сушку полученной суспензии, в котором шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к водной суспензии по отдельности.

В соответствии со следующим предпочтительным вариантом осуществления данного изобретения анионная или катионная шлихтующая дисперсия содержит шлихтующий агент, катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, такой как катионный полисахарид или катионный виниладдитивный полимер, и анионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляющий собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер, целесообразно анионный полимер, представляющий собой ступенчатый полимер или натуральный ароматический полимер.

Катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, целесообразно представляет собой катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющих N к остатку полисахарида, каждый из R₁ и R₂ представляет Н или углеводородную группу, R₃ представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х^- представляет анионный противоион; либо виниладдитивный полимер, получаемый полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):

в которой R₁ представляет Н или СН₃ ; каждый из R₂ и R₃ представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, А₁ представляет О или NН, В₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, Q представляет заместитель, содержащий ароматическую группу, а Х - представляет анионный противоион. Более предпочтительно, катионный полимер, включающий одну или несколько ароматических групп, представляет собой катионный полисахарид, имеющий структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет цепь атомов, включающую атомы С и Н, прикрепляющие N к остатку полисахарида, каждый из R₁ и R₂ представляет Н или углеводородную группу, R₃ представляет ароматическую углеводородную группу, n равно целому числу от 2 до 300000, а Х^- представляет анионный противоион.

Катионный органический полимер, включающий одну или несколько ароматических групп

Катионный, органический полимер шлихтующего промотора, целесообразно присутствующий в шлихтующей дисперсии, может быть получен из натуральных или синтетических источников и может быть линейным, разветвленным или поперечносшитым. Катионный полимер предпочтительно может быть растворимым или диспергируемым в воде. Примеры подходящих катионных полимеров включают катионные полисахариды, например крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно крахмалы и гуаровые смолы, при этом подходящие крахмалы включают крахмалы из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса, овса и т.д.; катионные, синтетические органические полимеры, такие как катионные полимеры с увеличивающейся цепью, например катионные виниладдитивные полимеры, такие как полимеры на основе акрилата, акриламида и виниламида, а также катионные, ступенчатые полимеры, например катионные полиуретаны. Особенно предпочтительными являются катионные, органические полимеры, выбранные из полисахаридов, т.е. крахмалов, и катионные, виниладдитивные полимеры, такие как полимеры на основе акриламида, содержащие ароматическую группу.

Ароматическая группа катионного, органического полимера может присутствовать в основе полимера или в группе-заместителе, прикрепляемой к его основе (главная цепь), предпочтительно в группе-заместителе. Примеры подходящих ароматических групп включают арил-, аралк- или алкарилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; предпочтительно бензил, азотосодержащие, ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп. Примеры катионнозаряженных групп, которые могут присутствовать в катионном полимере, а также в мономерах, используемых для получения катионного полимера, включают четвертичные аммониевые группы, третичные аминогруппы и их кислотно-аддитивные соли.

В соответствии с предпочтительным вариантом катионный органический полимер, содержащий ароматическую группу, выбран из катионных полисахаридов. Ароматическая группа полисахарида может быть прикреплена к гетероатому, например азоту или кислороду, присутствующему в полисахариде, при этом гетероатом необязательно заряжен, например, в том случае, когда он представляет собой азот. Ароматическая группа также может быть прикреплена к группе, включающей гетероатом, например, амид, сложный или простой эфир, при этом указанные группы могут быть прикреплены к основе полисахарида (главная цепь), например, через цепь атомов. Примеры подходящих ароматических групп и групп, включающих ароматическую группу, включают арил- и аралкилгруппы, например фенил, фенилен, нафтил, ксилилен, бензил и фенилэтил; азотосодержащие, ароматические (арил) группы, например пиридиний и хинолиний, а также производные указанных групп, в которых один или несколько заместителей, прикрепленных к указанным ароматическим группам, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например хлорида, нитро, и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.

Катионный, органический полимер предпочтительно выбран из катионных полисахаридов, имеющих общую структурную формулу (I):

в которой Р представляет остаток полисахарида; А представляет группу, прикрепляющую N к остатку полисахарида, целесообразно, цепи атомов, включающие атомы С и Н, и, необязательно, атомам О и/или N, как правило, алкиленгруппу, имеющую от 2 до 18, целесообразно, от 2 до 8 атомов углерода, необязательно, прерванных или замещенных одним или несколькими гетероатомами, например О или N, к примеру, алкиленоксигруппа или гидроксипропиленгруппа (-СН₂ -СН(ОН)-СН₂-); каждый из R₁ и R₂ представляет Н или, предпочтительно, углеводородную группу, целесообразно, алкил, имеющий от 1 до 3 атомов углерода, целесообразно от 1 до 2 атомов углерода; R₃ целесообразно представляет ароматическую углеводородную группу, включающую аралкилгруппы, например, бензил- и фенилэтилгруппы; n равно целому числу приблизительно от 2 до 300000, целесообразно от 5 до 200000, и предпочтительно от 6 до 125000, или, альтернативно, R₁, R₂ и R₃ вместе с N образуют ароматическую группу, содержащую от 5 до 12 атомов углерода; а Х^- представляет анионный противоион, как правило, галоид, такой как хлорид.

Катионный полисахарид, модифицированный ароматической группой, может иметь широкий интервал степени замещения; степень катионного замещения (DS_c) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2; степень ароматического замещения (DS_Ar) может составлять от 0,01 до 0,5, целесообразно от 0,02 до 0,3, предпочтительно от 0,025 до 0,2, а степень анионного замещения (DS_A) может составлять от 0 до 0,2, целесообразно от 0 до 0,1, предпочтительно от 0 до 0,05.

Полисахариды могут быть получены в результате катионной и ароматической модификации полисахарида известным способом с применением одного или нескольких агентов, содержащих катионную и/или ароматическую группу, например, взаимодействием агента с полисахаридом в присутствии щелочного вещества, такого как щелочной металл или гидроксид щелочно-земельного металла. Полисахарид, подвергаемый катионной и ароматической модификации, может быть неионным, анионным, амфотерным или катионным. Подходящие модифицирующие агенты включают неионные агенты, такие как, например, аралкилгалоиды, к примеру бензилхлорид и бензилбромид; продукты взаимодействия эпихлоргидрина и диалкиламинов, имеющие, по меньшей мере, один заместитель, включающий вышеуказанную ароматическую группу, включая 3-диалкиламино-1,2-эпоксипропаны; и катионные агенты, такие как, например, продукт взаимодействия эпихлоргидрина и третичных аминов, имеющий, по меньшей мере, один заместитель, содержащий вышеуказанную ароматическую группу, включая алкарилдиалкиламины, например диметилбензиламин; ариламины, например пиридин и хинолин. Подходящие катионные агенты данного типа включают галоиды 2,3-эпоксипропилтриалкиламмония и галоиды галогидроксипропилтриалкиламмония, например, хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония и хлорид N–глицидил-N-(гидрофобный алкил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в которых ароматическая группа такая же, как указано выше, особенно октил, децил и додецил, а низший алкил представляет собой метил или этил; галоиды галогидроксипропил-N,N-диалкил-N-алкариламмония и хлорид N–глицидил-N-(алкарил)-N,N-диалкиламмония, например, хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-(алкарил)-N,N-ди(низший алкил)аммония, в котором алкарилгруппы и группы низшего алкила такие же, как указано выше, в частности, хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмония; а также хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридиния. В целом, при использовании неионного ароматического агента полисахарид целесообразно превращают в катионный полисахарид, применяя до или после гидрофобной модификации любой из катионных агентов, известных в данной области. Примеры подходящих катионных и/или ароматических модифицирующих агентов, модифицированных ароматическими группами полисахаридов, и способы их получения описаны в патентах США №№4687519 и 5463127; в Международной публикации WO 94/24169, в Европейском патенте №189935; и в публикации S.P.Patel, R.G.Patel и V.S.Patel, Starch/ , 41(1989), No. 5, pp. 192-196, содержание которых включено в данное описание в качестве ссылки.

В соответствии с еще одним предпочтительным вариантом осуществления катионный, органический полимер выбран из гомополимеров и сополимеров, получаемых из одного или нескольких мономеров, включающих, по меньшей мере, один мономер, имеющий ароматическую группу, целесообразно, этиленненасыщенный мономер. Синтетический полимер может быть разветвленно-линейным или разветвленным. Ароматическая группа синтетического полимера может присутствовать в основе полимера либо, предпочтительно, она может представлять собой боковую группу, прикрепленную к основе полимера или продолжающуюся из нее, либо присутствовать в боковой группе, прикрепленной к основе полимера или продолжающейся из нее. Подходящие ароматические (арил) группы включают группы, содержащие необязательно замещенную фенилгруппу, необязательно замещенную фениленгруппу, и необязательно замещенную нафтилгруппу, например, группы, имеющие общие формулы –С₆Н₅ , -С₆Н₄-, -С₆Н₃ - и –С₆Н₂-, к примеру, в виде фенилена (-С₆Н₄-), ксилилена (-СН₂ -С₆Н₄-СН₂-), фенила (-С ₆Н₅), бензила (-СН₂-С₆ Н₅), фенетила (-СН₂СН₂-С ₆Н₅) и замещенного фенила (например, -С ₆Н₄-Y, -С₆Н₃Y₂ и –С₆Н₂Y₃), в которых один или несколько заместителей (Y), прикрепленных к фенильному кольцу, могут быть выбраны из гидроксила, галоидов, например хлорида, нитро, и углеводородных групп, имеющих от 1 до 4 атомов углерода.

Катионный полимер предпочтительно представляет собой виниладдитивный полимер. Термин “виниладдитивный полимер” в данном описании означает полимер, получаемый аддитивной полимеризацией одного или нескольких виниловых мономеров или этиленненасыщенных мономеров, включающих, например, мономеры на основе акриламида и акрилата. Катионный полимер целесообразно выбран из катионных, виниладдитивных полимеров, получаемых полимеризацией катионного мономера или смеси мономеров, включающей катионный мономер, представленный общей формулой (II):

в которой R₁ представляет Н или СН₃ ; каждый из R₂ и R₃ предпочтительно представляет алкилгруппу, имеющую от 1 до 3 атомов углерода, как правило, от 1 до 2 атомов углерода; А₁ представляет О или NН, В₁ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, целесообразно, от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу; Q представляет заместитель, содержащий ароматическую группу, целесообразно, фенил- или замещенную фенилгруппу, которая может быть прикреплена к азоту при помощи алкиленгруппы, обычно имеющей от 1 до 3 атомов углерода, целесообразно, от 1 до 2 атомов углерода, предпочтительно, Q представляет бензил-группу (-СН₂ -С₆Н₅); а Х^- представляет анионный противоион, как правило, галоид, такой как хлорид. Примеры подходящих мономеров, представленных общей формулой (II), включают четвертичные мономеры, получаемые обработкой бензилхлоридом диалкиламиноалкил(мет)акрилатов, например, диметиламиноэтил(мет)акрилата, диэтиламиноэтил(мет)акрилата и диметиламиногидроксипропил(мет)акрилата, а также диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, например, диметиламиноэтил(мет)акриламид, диэтиламиноэтил(мет)акриламид, диметиламинопропил(мет)акриламид и диэтиламинопропил(мет)акриламида. Предпочтительные катионные мономеры общей формулы (II) включают четвертичные соли бензилхлорида диметиламиноэтилакрилата и диметиламиноэтилметакрилата.

Катионный, виниладдитивный (синтетический, катионный) полимер может представлять собой гомополимер, получаемый из катионного мономера, включающего ароматическую группу, или сополимер, получаемый из смеси мономеров, содержащей катионный мономер, включающий ароматическую группу и один или несколько сополимеризующихся мономеров. Подходящие сополимеризующиеся, неионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (III):

в которой R₄ представляет Н или СН₃ ; каждый из R₅ и R₆ представляет Н или углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющий от 1 до 6, целесообразно от 1 до 4, и, как правило, от 1 до 2 атомов углерода; А₂ представляет О или NН; В₂ представляет алкиленгруппу, имеющую от 2 до 8 атомов углерода, целесообразно от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, либо, альтернативно, как А, так и В ничего не представляют при наличии простой связи между С и N (О=С-NR₅R₆). Примеры подходящих сополимеризующихся мономеров данного типа включают (мет)акриламид; мономеры на основе акриламида, такие как N-алкил(мет)акриламиды и N,N-диалкил(мет)акриламиды, например, N-н-пропилакриламид, N-изопропил(мет)акриламид, N-н-бутил(мет)акриламид, N-изобутил(мет)акриламид и N-третбутил(мет)акриламид; и диалкиламиноалкил(мет)акриламиды, например, диметиламиноэтил(мет)акриламид, диэтиламиноэтил(мет)акриламид, диметиламинопропил(мет)акриламид и диэтиламинопропил(мет)акриламид; мономеры на основе акрилата, такие как диалкиламиноалкил(мет)акрилаты, например, диметиламиноэтил(мет)акрилат, диэтиламиноэтил(мет)акрилат, трет-бутиламиноэтил(мет)акрилат и диметиламиногидроксипропилакрилат; а также виниламиды, например, N-винилформамид и N–винилацетамид. Предпочтительные сополимеризующиеся, неионные мономеры включают акриламид и метакриламид, т.е. (мет)акриламид, при этом основной полимер предпочтительно представляет собой полимер на основе акриламида.

Подходящие сополимеризующиеся катионные мономеры включают мономеры, представленные общей формулой (IV):

в которой R₇ представляет H или СН₃ ; каждый из R₈, R₉ и R₁₀ представляет Н или, предпочтительно, углеводородную группу, целесообразно алкил, имеющий от 1 до 3 атомов углерода, как правило, от 1 до 2 атомов углерода; А₃ представляет О или NН; В ₃ представляет алкиленгруппу, содержащую от 2 до 4(?) атомов углерода, целесообразно от 2 до 4 атомов углерода, или гидроксипропиленгруппу, а Х^- представляет анионный противоион, как правило, метилсульфат или галоид, такой как хлорид. Примеры подходящих катионных сополимеризующихся мономеров включают кислотно-аддитивные соли и четвертичные соли аммония упомянутых выше диалкиламиноалкил(мет)акрилатов и диалкиламиноалкил(мет)акриламидов, обычно получаемых с применением кислот, таких как НСl, H₂SO₄ и т.д., либо кватернизирующих агентов, таких как метилхлорид, диметилсульфат и т.д.; а также хлорид диаллилдиметиламмония. Предпочтительные сополимеризующиеся, катионные мономеры включают четвертичную соль метилхлорида диметиламиноэтил(мет)акрилата и хлорид диаллилдиметиламмония. Также могут быть использованы сополимеризующиеся, анионные мономеры, такие как акриловая кислота, метакриловая кислота, различные сульфированные виниладдитивные мономеры, предпочтительно, в небольших количествах.

Катионный виниладдитивный полимер может быть получен из смеси мономеров, обычно содержащей от 1 до 99% мол., целесообразно от 2 до 50% мол., предпочтительно от 5 до 20% мол., катионного мономера, включающего ароматическую группу, предпочтительно представленную общей формулой (II), и от 99 до 1% мол., целесообразно от 98 до 50% мол., предпочтительно от 95 до 80% мол., других сополимеризующихся мономеров, предпочтительно включающих акриламид или метакриламид ((мет)акриламид), при этом смесь мономеров целесообразно включает от 98 до 50% мол., предпочтительно от 95 до 80% мол., (мет)акриламида, а сумма процентных величин составляет 100.

Катионный полимер также может быть выбран из полимеров, получаемых в результате реакции конденсационного взаимодействия одного или нескольких мономеров, содержащих ароматическую группу. Примеры таких мономеров включают диизоцианаты толуола, бисфенол А, фталевую кислоту, фталевый ангидрид и т.д., которые могут быть использованы при получении катионных полиуретанов, катионных полиамидаминов и т.д.

Альтернативно, катионный полимер может представлять собой полимер, подвергаемый ароматической модификации с применением агента, содержащего ароматическую группу. Подходящие модифицирующие агенты такого типа включают бензилхлорид, бензилбромид, хлорид N-(3-хлор-2-гидроксипропил)-N-бензил-N,N-диметиламмония и хлорид N–(3-хлор-2-гидроксипропил)пиридиния. Подходящие полимеры для такой ароматической модификации включают виниладдитивные полимеры. Если полимер содержит третичный азот, который может быть кватернизирован модифицирующим агентом, то применение таких агентов обычно приводит к тому, что полимер становится катионным. Альтернативно, полимер, подвергаемый ароматической модификации, может быть катионным, например, катионный, виниладдитивный полимер.

Обычно плотность заряда катионного полимера составляет от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, целесообразно от 0,2 до 4,0, и, предпочтительно от 0,5 до 3,0.

Средневесовая молекулярная масса синтетических полимеров обычно составляет, по меньшей мере, приблизительно 500000, целесообразно, более чем приблизительно 1000000, и, предпочтительно, более чем приблизительно 2000000. Верхняя граница не имеет значения; она может составлять приблизительно 50000000, обычно 30000000, и, целесообразно, 25000000.

Анионный полимер, включающий одну

или несколько ароматических групп

Анионный полимер, включающий ароматическую группу, содержащуюся в шлихтующем промоторе и необязательно содержащуюся в шлихтующей дисперсии в соответствии с настоящим изобретением, представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер. Термин “ступенчатый полимер” в данном описании означает полимер, получаемый ступенчатой полимеризацией, а также полимер, получаемый в результате ступенчатой реакции и ступенчатой полимеризации соответственно. Анионный полимер, содержащийся в промоторе, предпочтительно представляет собой ступенчатый полимер, полисахарид или натуральный ароматический полимер при условии, что анионный полимер не представляет собой полимер, полученный конденсацией меламинсульфоновой кислоты. Анионный полимер может представлять собой ступенчатый полимер или натуральный, ароматический полимер. Анионные полимеры в соответствии с данным изобретением могут быть линейными, разветвленными или поперечносшитыми. Анионный полимер, как правило, может быть водорастворимым или вододиспергируемым. Анионный полимер предпочтительно является органическим. Предпочтительными анионными, ароматическими полимерами являются полимеры, полученные конденсацией нафталинсульфоната, такие как конденсированный нафталинсульфонат, а также модифицированные полимеры лигнина, такие как лигнинсульфонат.

Ароматическая группа анионного полимера может присутствовать в основе полимера или в группе-заместителе, прикрепленной к основе полимера (главная цепь). Примеры подходящих ароматических групп включают арил-, аралк- или алкарилгруппы, а также их производные, например, фенил, толил, нафтил, фенилен, ксилилен, бензил, фенилэтил и производные данных групп. Примеры анионно заряженных групп, которые могут присутствовать в анионных полимерах, а также в мономерах, используемых для получения анионного полимера, включают группы, несущие анионный заряд, и кислотные группы, несущие анионный заряд после растворения или диспергирования в воде, при этом указанные группы в данном описании в целом рассматриваются как анионные группы, такие как фосфат, фосфонат, сульфат, сульфоновая кислота, сульфонат, карбоновая кислота, карбоксилат, алкоголят и фенольные группы, т.е. гидроксизамещенные фенилы и нафтилы. Группы, несущие анионный заряд, обычно представляют собой соли щелочного металла, щелочно-земельного металла или аммония.

Примеры подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с настоящим изобретением включают конденсационные полимеры, т.е. полимеры, получаемые в результате ступенчатой, конденсационной полимеризации, например, конденсаты альдегида, такие как формальдегид, с одним или несколькими ароматическими соединениями, содержащими одну или несколько анионных групп, особенно конденсированные полимеры типа нафталинсульфоната, и, необязательно, другие сомономеры, которые могут быть использованы при конденсационной полимеризации, такие как мочевина. Примеры подходящих ароматических соединений, содержащих анионные группы, включают соединения фенола и нафтола, такие как фенол, нафтол, резорцинол и их производные, ароматические кислоты и их соли, такие как фениловая, феноловая, нафтиловая и нафтоловая кислоты и соли, как правило, сульфоновые кислоты и сульфонаты, например, бензолсульфокислота и сульфонат, ксилолсульфокислота и сульфонаты, нафталинсульфокислота и сульфонат, фенолсульфокислота и сульфонат.

Примеры дальнейших подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с настоящим изобретением включают аддитивные полимеры, т.е. полимеры, получаемые аддитивной полимеризацией, например анионные полиуретаны, получаемые из смеси мономеров, включающей ароматические изоцианаты и/или ароматические спирты. Примеры подходящих ароматических изоцианатов включают диизоцианаты, например, толуол-2,4- и 2,6-диизоцианаты и дифенилметан-4,4’-диизоцианат. Примеры подходящих ароматических спиртов включают двуатомные спирты, т.е. диолы, например, бисфенол А, фенилдиэтаноламин, монотерефталат глицерина и монотерефталат триметилолпропана. Также могут быть использованы одноатомные ароматические спирты, такие как фенол и его производные. Смесь мономеров также может содержать неароматические изоцианаты и/или спирты, как правило, диизоцианаты и диолы, например, любые из них, которые, как известно, применяют при получении полиуретанов. Примеры подходящих мономеров, включающих анионные группы, включают сложные моноэфирные продукты взаимодействия триолов, например, триметилолэтан, триметилолпропан и глицерин, с дикарбоновыми кислотами или их ангидридами, например янтарная кислота и ангидрид, терефталевая кислота и ангидрид, такой как моносукцинат глицерина, монотерефталат глицерина, моносукцинат триметилолпропана, монотерефталат триметилолпропана, N,N-бис-(гидроксиэтил)-глицин, ди-(гидроксиметил)пропионовая кислота, N,N-бис-(гидроксиэтил)-2-аминоэтансульфоновая кислота и т.п., необязательно и, как правило, в сочетании с взаимодействием с основанием, таким как гидроксиды щелочного металла и щелочноземельного металла, например, гидроксид натрия, аммиак или амин, например, триэтиламин, с получением, таким образом, противоиона щелочного металла, щелочноземельного металла или аммония.

Примеры подходящих анионных продуктов ступенчатой полимеризации в соответствии с данным изобретением включают анионные, виниладдитивные полимеры, получаемые из смеси виниловых или этиленненасыщенных мономеров, включающих, по меньшей мере, один мономер, имеющий ароматическую группу, и, по меньшей мере, один мономер, имеющий анионную группу, как правило, сополимеризованную с неионными мономерами, такими как мономеры на основе акрилата и акриламида. Примеры подходящих анионных мономеров включают (мет)акриловую кислоту и паравинилфенол (гидроксистирол).

Примеры подходящих анионных полисахаридов включают крахмалы, гуаровые камеди, целлюлозы, хитины, хитозаны, гликаны, галактаны, глюканы, ксантановые камеди, пектины, маннаны, декстрины, предпочтительно, крахмалы, гуаровые камеди и производные целлюлозы, целесообразно, крахмалы, включая крахмалы из картофеля, кукурузы, пшеницы, тапиоки, риса, восковидного маиса и овса, предпочтительно, картофельный крахмал. Анионные группы в полисахариде могут быть нативными и/или внедренными химическими способами, известными в данной области.

Примеры подходящих (модифицированных) натуральных, ароматических, анионных полимеров в соответствии с данным изобретением включают лигнин Крафта, такой как модифицированные полимеры лигнина, например, аддукты лигнина, сополимеризованные с формальдегидом, и сульфированный лигнин, к примеру, экстрактами лигнинсульфоната и таннина, т.е. натуральными полифенольными веществами, присутствующими в органических экстрактах коры некоторых пород древесины.

Анионный полимер, содержащий ароматическую группу, целесообразно выбран из ступенчатых полимеров, полисахаридов и натурального ароматического полимера. Предпочтительными являются полимеры типа конденсированного нафталинсульфоната и модифицированные полимеры лигнина, такие как лигнинсульфонаты.

Средневесовая молекулярная масса анионного полимера может варьироваться в широком интервале в зависимости, inter alia, от вида используемого полимера; обычно она составляет, по меньшей мере, приблизительно 500, целесообразно, выше чем приблизительно 2000, и, предпочтительно, выше чем приблизительно 5000. Верхний предел не имеет значения; он может составлять приблизительно 200000000, как правило, 150000000, целесообразно 100000000 и предпочтительно 1000000.

Анионный полимер может иметь широкий интервал степени анионного замещения (DS_А) в зависимости, inter alia, от вида используемого полимера; DS_А обычно составляет от 0,01 до 2,0, целесообразно от 0,02 до 1,8 и предпочтительно от 0,025 до 1,5; а степень ароматического замещения (DS_Q ) может составлять от 0,001 до 1,0, как правило, от 0,01 до 0,8, целесообразно от 0,02 до 0,7 и предпочтительно от 0,025 до 0,5. В том случае если анионный полимер включает катионные группы, степень катионного замещения (DS_c) может составлять, к примеру, от 0 до 0,2, целесообразно от 0 до 0,1 и предпочтительно от 0 до 0,05, при этом анионный полимер имеет общий анионный заряд. Анионная плотность заряда анионного полимера обычно составляет от 0,1 до 6,0 мэкв/г сухого полимера, целесообразно от 0,5 до 5,0 и предпочтительно от 1,0 до 4,0.

Катионный органический полимер, включающий ароматическую группу, и анионный полимер, включающий ароматическую группу, шлихтующего промотора, могут быть добавлены к водной суспензии (сырье) в любом порядке отдельно от шлихтующей дисперсии и в количестве, которое может варьироваться в широких пределах в зависимости, inter alia, от вида сырья, содержания соли, вида солей, содержания наполнителя, вида наполнителя, места добавления и т.д. В целом, полимеры добавляют в количестве, обеспечивающем лучшее шлихтование, чем шлихтование, получаемое без их добавления, при этом обычно катионный органический полимер добавляют к сырью перед добавлением анионного полимера. Катионный полимер обычно добавляют в количестве, составляющем по меньшей мере 0,001 мас.%, зачастую по меньшей мере 0,005 мас.%, в расчете на сухую массу сырья, в то время как верхний предел обычно составляет 3 мас.%, целесообразно 2,0 мас.% Анионный полимер обычно добавляют в количестве, составляющем, по меньшей мере, 0,001 мас.%, зачастую, по меньшей мере, 0,005 мас.%, в расчете на сухую массу сырья, в то время как верхний предел обычно составляет 3 мас.%, целесообразно 1,5 мас.%

Помимо катионного органического полимера и анионного полимера, шлихтующий промотор может содержать другие соединения, улучшающие эффективность шлихтования, такие как анионные микроизмельченные материалы, например частицы на основе диоксида кремния и глины типа смектита, катионные органические полимеры с низкой молекулярной массой, соединения алюминия, такие как алюминиевые квасцы, алюминаты, хлорид алюминия, нитрат алюминия, а также соединения полиалюминия, такие как хлориды полиалюминия, сульфаты полиалюминия, соединения полиалюминия, содержащие ионы как хлорида, так и сульфата, силикаты-сульфаты полиалюминия и их смеси, анионные виниладдитивные полимеры и их сочетания.

Способ в соответствии с данным изобретением предпочтительно применяют при получении бумаги из содержащих суспензию целлюлозных волокон, а также дополнительных наполнителей, имеющих высокую проводимость. Обычно проводимость сырья составляет, по меньшей мере, 0,20 мS/cм, целесообразно, по меньшей мере, 0,5 мS/cм, предпочтительно, по меньшей мере, 3,5 мS/cм. Очень хорошие результаты шлихтования наблюдаются при уровне проводимости, составляющем выше 5,0 мS/cм и даже выше 7,5 мS/cм. Проводимость может быть измерена с применением стандартного оборудования, такого как, например, прибор WTW LF 539, выпускаемый Сhristian Berner. Указанные выше величины целесообразно определяют, измеряя проводимость целлюлозной суспензии, подаваемой в напорную емкость машины для бумаги или находящейся в ней, либо, альтернативно, измеряя проводимость очищенной от волокнистой массы воды, получаемой в результате обезвоживания суспензии. Высокий уровень проводимости означает высокое содержание солей (электролиты), при этом различные соли могут быть основаны на одно-, двух- и многовалентных катионах, таких как щелочные металлы, например, Nа⁺ и К ⁺, щелочноземельные металлы, например, Са²⁺ и Мg²⁺, ионы алюминия, например, Аl³⁺, Аl(ОН)²⁺, и ионы полиалюминия, а также одно-, двух- и многовалентных анионах, таких как галоиды, например, Сl ^-, сульфаты, например, SО^-2₄ и НSО ^-₄, карбонаты, например, СО² ₃и НСО^-₃, силикаты и низшие органические кислоты. Данное изобретение особенно применимо при получении бумаги из сырья с высоким содержанием солей или двух- и многовалентных катионов; как правило, содержание катионов составляет, по меньшей мере, 200 м.д., целесообразно, по меньшей мере, 300 м.д., и, предпочтительно, по меньшей мере, 400 м.д. Соли могут быть получены из целлюлозных волокон и наполнителей, применяемых для получения сырья, в частности, в соединенных мельницах, в которых концентрированную водную суспензию волокон из мельницы для целлюлозы обычно смешивают с водой, получая разбавленную суспензию, подходящую для получения бумаги в мельнице для бумаги. Соль может также быть получена из различных добавок, вводимых в сырье, из свежей воды, подаваемой во время процесса, либо добавлена специально и т.д. Кроме того, содержание солей обычно выше в тех процессах, в которых очищенную от волокнистой массы воду активно рециркулируют, что может привести к существенному накоплению солей в воде, циркулирующей в процессе.

Настоящее изобретение также относится к способам получения бумаги, в которых очищенную от волокнистой массы воду интенсивно рециркулируют (возвращают в повторный цикл), т.е. с высокой степенью циклизации очищенной от волокнистой массы воды, например, используя от 0 до 30 тонн свежей воды на тонну получаемой сухой бумаги, как правило, менее чем 20, целесообразно, менее чем 15, предпочтительно, менее чем 10, и, особенно, менее чем 5 тонн свежей воды на тонну бумаги. Рециркуляция очищенной от волокнистой массы воды, получаемой в результате применения способа, целесообразно включает смешивание указанной воды с целлюлозными волокнами и/или необязательными наполнителями для получения шлихтуемой суспензии; она предпочтительно включает смешивание очищенной от волокнистой массы воды с суспензией, содержащей целлюлозные волокна, и необязательными наполнителями до подачи суспензии на формующую сетку для шлихтования.

Дополнительные добавки, обычно применяемые при получении бумаги, такие как, например, дополнительные агенты, обеспечивающие прочность в сухом и мокром состоянии, безусловно, могут быть использованы в сочетании с добавками в соответствии с данным изобретением. Целлюлозная суспензия или сырье также могут содержать минеральные наполнители обычного типа, такие как, например, каолин, белая глина, диоксид титана, гипс, тальк, а также натуральные и синтетические карбонаты кальция, такие как мел, измельченный мрамор и осажденный карбонат кальция.

Способ в соответствии с данным изобретением применяют для получения бумаги. Термин “бумага” в данном описании, безусловно, означает не только бумагу и ее получение, но и другие листовые или пленочные продукты, такие как, например, картон и бумажный картон, а также их получение. Данный способ может быть использован для получения бумаги из различных видов суспензий целлюлозосодержащих волокон, при этом указанные суспензии должны содержать, целесообразно, по меньшей мере, 25 мас.%, предпочтительно, по меньшей мере, 50 мас.%, таких волокон в расчете на сухое вещество. Основу суспензий могут составлять волокна из химической целлюлозы, такой как сульфатная, сульфитная и organosolv целлюлозы, древесная масса, такая как термодревесная масса, химическая термодревесная масса, облагороженная целлюлоза и целлюлоза из измельченной древесины как из твердой, так и из мягкой; а также рециркулированные волокна, необязательно полученные из макулатурных целлюлоз и их смесей. Данное изобретение особенно применимо при получении бумаги из суспензий на основе целлюлоз, включающих рециркулируемые волокна и макулатурную целлюлозу, при этом содержание целлюлозных волокон такого происхождения может составлять до 100%, целесообразно от 20 до 100%.

Далее данное изобретение проиллюстрировано нижеследующими примерами, которые, однако, не подразумевают его ограничения. Доли и % означают массовые доли и %, соответственно, если не указано иначе.

Во всех нижеприведенных примерах шлихтующую дисперсию и шлихтующий промотор добавляют к целлюлозной суспензии по отдельности. Более того, если промотор содержит более одного полимера, включающего ароматическую группу, то такие полимеры добавляют к суспензии по отдельности относительно друг друга и дисперсии.

Пример 1

Эффективность шлихтования способа определяют, применяя тест 60 соbb, (таблица 1).

Получают анионную шлихтующую дисперсию, содержащую димералкилкетена, конденсированный нафталинсульфонат и хлорид ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония. Шлихтующая дисперсия содержит 30% АКD, 4% хлорида ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония и 6% конденсированного нафталинсульфоната на основе АКD. Шлихтующую дисперсию добавляют к сырью в количестве, составляющем 5 кг АКD на тонну сухого сырья.

В тесте 2 шлихтующий промотор содержит конденсированный нафталинсульфонат (выпускаемый под товарным знаком Таmol®) и катионный крахмал с катионным замещением DS, составляющим 0,065 относительно азота, содержащего бензилгруппы. В тесте 1 к зарядке ролла добавляют катионный крахмал без ароматических групп с катионным замещением, составляющим 0,065, и частицы анионного, неорганического доксида кремния, применяемого в виде золя, т.е. анионный, неароматический полимер.

Основу применяемой зарядки ролла составляют 80 мас.% сульфатной целлюлозы из беленой древесины березы/сосны (60/40) и 20 мас.% СаСО₃, очищенной до 200 СSF и содержащей 0,3 г/л сырья Nа₂SО₄ , имеющей проводимость, равную 461 мкСм/см, и рН, равный 8,1.

Пример 2

Определяют шлихтующую эффективность способа (тест 60 cobb) (см. таблицу 2), добавляя такую же анионную, шлихтующую дисперсию, как и в примере 1, и шлихтующий промотор, содержащий катионный крахмал с катионным замещением DS, составляющим 0,065 относительно азота, включающий бензилгруппы и частицы анионного, неорганического диоксида кремния (тест 1); и промотор, содержащий конденсированный нафталинсульфонат (выпускаемый под товарным знаком Таmol®) и катионный крахмал с катионным замещением DS, составляющим 0,065 относительно азота, содержащий бензилгруппы (тест 2). Однако к зарядке ролла добавляют хлорид кальция, чтобы достичь проводимости, равной 5000 мкСм/см, тем самым симулируя зарядку ролла, имеющую высокую проводимость.

Пример 3

Определяют эффективность шлихтования, применяя катионную, шлихтующую дисперсию, содержащую 15% димера алкилкетена, 2% катионного крахмала и 0,6% лигносульфоната натрия на основе АКD. Компоненты и добавляемое количество компонентов, содержащихся в шлихтующем промоторе, указанные в таблице 3, включают конденсированный нафталинсульфонат, катионный крахмал с ароматическими группами, имеющими DS, равный 0,065, при этом катионный крахмал, включающий ароматические группы, имеющие DS, равный 0,065, и анионные, неорганические частицы оксида кремния, применяют в виде золя. Применяют такое же сырье, как и в примере 2, имеющее рН, равное 8,1, и проводимость, равную 5000 мкСм/см, получаемую в результате добавления к сырью хлорида кальция.

Пример 4

Получают анионную, шлихтующую дисперсию, содержащую 8,9% коммерческого димера алкилкетена, 0,89% ароматического, замещенного, катионного крахмала, имеющего DS, равный 0,065, и содержащего бензилгруппы, и 0,22% конденсированного нафталинсульфоната, выпускаемого под товарным знаком Таmol®. Анионную дисперсию в количестве, составляющем 0,0115% (в расчете на сухое вещество), на основе димера кетена, добавляют к целлюлозной суспензии (в расчете на сухое вещество), содержащей 30% древесины сосны, 30 мас.%, 40% эвкалипта и 15% осажденного СаСО₃. Проводимость суспензии составляет 500 мкСм/см. К суспензии также добавляют шлихтующий промотор, содержащий бензилзамещенный крахмал, имеющий DS, равный 0,065, и конденсированный нафталинсульфонат, выпускаемый под товарным знаком Таmol® (тест 2).

К такой же суспензии также добавляют такую же анионную дисперсию. Однако шлихтующий промотор, добавляемый к суспензии, не содержит ароматических полимеров. Шлихтующий промотор содержит катионный крахмал с DS, равным 0,065, не включающий ароматических групп и анионных, неорганических частиц диоксида кремния, применяемых в виде золя (тест 1). Количество полимеров промотора и шлихтующего агента (АКD) дисперсии указано в таблице 4.

Пример 5

В данном примере применяют такую же дисперсию и шлихтующие промоторы, как и в примере 2, за исключением того, что проводимость суспензии составляет 5000 мкСм/см.

Количество полимеров промотора и шлихтующего агента (АКD) дисперсии указано в таблице 5.

Пример 6

Эффективность шлихтования способа определяют, применяя тест 60 Соbb. Получают анионную шлихтующую дисперсию, содержащую димер алкилкетена, конденсированный нафталинсульфонат и хлорид ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония. Шлихтующая дисперсия содержит 30% АКD, 4% хлорида ди(гидрированный твердый жир) диметиламмония и 6% конденсированного нафталинсульфоната на основе АКD. Шлихтующую дисперсию добавляют к сырью в количестве, составляющем 0,3 кг АКD на тонну сухого сырья.

Катионный крахмал с катионным замещением DS, равным 0,065 относительно азота, содержащий бензилгруппы, и крахмал с катионным замещением DS, равным 0,065, применяют в сочетании с конденсированным нафталинсульфонатом и меламинсульфонатом соответственно.

Основу применяемой зарядки ролла составляют 80 мас.% сульфатной целлюлозы из березы/сосны (60/40) и 20 мас.% СаСО₃, очищенные до 200 СSF и содержащие 0,3 г/л сырья, обеспечивая проводимость, равную 555 мкСм/см, и рН, равный 8,22.