瀝青控制劑的製作方法

2023-06-17 08:02:26

專利名稱：瀝青控制劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及瀝青控制劑，具體地說涉及在紙漿或紙的製造工藝中防止瀝青附著在製造設備或產品上的瀝青控制劑。
背景技術：
在紙漿或紙的製造工藝中產生的瀝青(作為原料的木材中所含的樹脂，舊紙或廢紙中混入的粘結劑、乳膠等粘附性物質，或者製造紙時使用的上膠劑等)，在抄紙工藝中由於堵住金屬線或毛氈，引起排水性的降低，而且由於附著在紙上，引起質量差且操作性差等問題。因此，為了防止瀝青在紙漿或紙的製造過程中瀝青發生凝集、或者附著在紙上或裝置上，通常使用瀝青控制劑(pitch controlling agent)。瀝青控制劑大致分為無機物瀝青控制劑如滑石等、有機物瀝青控制劑如聚合體和表面活性劑等。由於陽離子聚合體能夠有效地調整過剩的陰離子電荷，因此近年來瀝青控制劑多用陽離子聚合體。
作為利用陽離子聚合體的瀝青控制劑和瀝青控制方法，目前已知的有以下幾種(1)利用烷基胺等和環氧滷丙烷等的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻1)；(2)利用含有二烯丙基二甲基氯化銨等的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻2)；(3)利用含有N，N-二烷基-N-羥烷基氨基烷基(甲基)丙烯酸酯的季銨化物的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻3)；(4)利用含有二甲基氨基丙基(甲基)丙烯醯胺的季銨化物的聚合體的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻4)；(5)利用陽離子聚合體以及表面活性劑的瀝青控制方法(例如，參照專利文獻5，6)。
專利文獻1特開昭62-223394號公報專利文獻2特開昭63-264993號公報專利文獻3特開昭53-41507號公報專利文獻4特開平2-259195號公報專利文獻5特開平2-182995號公報專利文獻6特開2003-268696號公報發明內容但是，近年來造紙用水的封閉化和舊紙利用率的提高等行業狀況，使瀝青引起的問題更加嚴重，而上述方法(1)-(5)不能充分滿足防止瀝青附著的要求。也就是說，目前還沒有開發出能夠充分防止瀝青附著的瀝青控制劑。
本發明的目的是提供在紙漿或紙的製造工藝中充分防止瀝青附著在製造設備或產品上的瀝青控制劑。
本發明涉及如下幾個方面1、瀝青控制劑，該瀝青控制劑含有重均分子量為5000-1000000、且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結構單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽離子性的單體的結構單元(B)組成的聚合體；2、如上述權利要求1所述的瀝青控制劑，其中，所述聚合體的膠體當量值為0.1-5毫當量/克(meq/g)；3、如上述1或2所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽離子性的單體為丙烯酸酯類單體和/或甲基丙烯酸酯類單體；及
4、如上述1至3中任意一項所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽離子性的單體為由下述式(1)表示的單體和/或由下述式(2)表示的單體。
式(1) (式中，R1表示氫原子或甲基，R2和R3分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基。)式(2) (式中，R4表示氫原子或甲基，R5和R6分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，R7表示氫原子、碳原子數為1-4的烷基或苄基，B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，Y-表示陰離子。)根據本發明的瀝青控制劑，在紙漿或紙製造工藝中能夠充分防止瀝青附著在製造設備或產品上。
具體實施例方式
下面進一步詳細說明本發明。
本發明的瀝青控制劑中含有的聚合體是「重均分子量為5000-1000000，且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結構單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽離子性的單體的結構單元(B)組成的聚合體」(以下稱為「本發明的聚合體」)，其中衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結構單元(A)成分含量為20-95摩爾％，優選為40-95摩爾％，更優選為70-90摩爾％。如果含量在上述範圍內，可得到充分的防止瀝青附著性。
另外，衍生自具有陽離子性的單體的結構單元(B)成分含量為5-80摩爾％，優選為5-60摩爾％，更優選為10-40摩爾％。如果含量在上述範圍內，可得到充分的瀝青控制性。
在本發明的聚合體中，膠體當量值優選為0.1-5毫當量/克，更優選為0.2-4毫當量/克，特別優選為0.3-3毫當量/克。如果膠體當量值在上述範圍內，可得到充分的瀝青控制性。膠體當量值是表示高分子電解質的陽離子或陰離子度的指標，膠體當量值正值越大，陽離子性越高，接近零時，表示非離子性，變為負值時表示陰離子性。該膠體當量值利用膠體滴定來測定。
本發明的聚合體的重均分子量為5000-1000000，優選為10000-500000，更優選為20000-300000。如果重均分子量大於等於5000，可得到充分的瀝青控制性；如果小於等於1000000，由於具有適當的粘度可容易操作且可得到充分的瀝青控制性。
形成本發明聚合體的結構單元的具有陽離子性的單體中，除了具有四級銨鹽基或氨基等陽離子性基團的單體之外，還包括聚合後利用曼尼希反應將醯胺基轉變為氨基等方法賦予陽離子性的物質。作為上述具有陽離子性的單體優選(甲基)丙烯酸酯類單體。在這裡，「(甲基)丙烯酸酯」是表示丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯兩種。
作為上述具有陽離子性的單體，優選使用由上述式(1)表示的單體和/或由上述式(2)表示的單體。
在式(1)表示的單體中，R1表示氫原子或甲基，優選為甲基。R2和R3分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，例如可以是甲基、乙基、丙基、丁基等，優選為乙基、丙基。A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，優選為乙烯基或丙烯基。
在本發明中，由上述式(1)表示的單體也可以是與鹽酸、硫酸、醋酸等水溶性酸形成鹽的單體。
另外，在式(2)表示的單體中，R4表示氫原子或甲基，優選為甲基。R5和R6分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，例如可以是甲基、乙基、丙基、丁基等，優選為乙基、丙基。R7表示氫原子、碳原子數為1-4的烷基或苄基，優選為碳原子數為1-4的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基等，更優選為乙基、丙基。B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基、或羥基丙烯基，優選為乙烯基或丙烯基。Y-表示陰離子，例如可舉出甲基硫酸離子、乙基硫酸離子、氯化物離子、溴化物離子等，優選為甲基硫酸離子或乙基硫酸離子。
由上述式(1)表示的單體和式(2)表示的單體可以分別單獨使用，也可以兩種或兩種以上組合使用。
作為上述具有陽離子性的單體，例如可舉出二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯或其季銨化物、二烷基氨基烷基(甲基)丙烯醯胺或其季銨化物、烷基乙烯基氯化咪唑鎓鹽(imidazolium)、二甲基二烯丙基氯化銨等，優選為烷基乙烯基氯化咪唑鎓鹽、二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯或其季銨化物，更優選為二烷基氨基(羥基)烷基(甲基)丙烯酸酯的季銨化物。
作為具有陽離子性的單體的具體化合物可舉出二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基甲基(甲基)丙烯醯胺、二乙基氨基甲基(甲基)丙烯醯胺、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯醯胺、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯醯胺或上述化合物由氯甲烷、氯乙烷、氯甲苯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化後得到的單體、甲基乙烯基氯化咪唑鎓鹽、二甲基二烯丙基氯化銨等。
其中，優選為二甲基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二甲基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二乙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丙基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基乙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基丙基(甲基)丙烯酸酯、二丁基氨基羥基乙基(甲基)丙烯酸酯或上述化合物由氯甲烷、氯乙烷、氯甲苯、硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化後得到的單體；更優選為二甲基氨基丙基甲基丙烯酸酯、二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯、二乙基氨基丙基甲基丙烯酸酯、二乙基氨基乙基甲基丙烯酸酯或上述化合物由硫酸二甲酯、硫酸二乙酯等季銨化後得到的單體。
本發明聚合體除了衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結構單元(A)和/或衍生自具有陽離子性的單體的結構單元之外，還可以含有衍生自其他單體的結構單元。上述其他單體例如可以是(甲基)丙烯醯胺、苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、乙烯醇、甲基乙烯基醚、乙烯、(聚環氧乙烷)烯丙醇、乙烯基乙醯胺、乙烯基甲醯胺等非離子性單體、(甲基)丙烯酸、衣康酸、馬來酸、富馬酸、乙烯基磺酸、2-丙烯醯基氨基-2-甲基丙烷磺酸、羥基丙烷磺酸、苯乙烯磺酸等陰離子性單體或其鹽等。
本發明的瀝青控制劑優選含有0.1-60重量％的本發明聚合體，更優選含有0.5-30重量％，特別優選含有1-20重量％。如果本發明聚合體含量在上述範圍內，瀝青控制劑就會具有適當的粘度，所以容易操作，可得到充分的瀝青控制性。
本發明瀝青控制劑除了上述本發明聚合體之外，還可以根據需要含有表面活性劑、聚合體、螯合劑、增潔劑(builder)、有機酸、pH調節劑、溶劑、消泡劑、殺菌劑、防腐劑、著色劑、香料等。
本發明瀝青控制劑優選用於紙漿或紙的製造工藝中，其使用方法可舉出例如，分散到金屬線、毛氈、滾筒、帆布、乾燥器氣缸等製造設備中的方法、以及添加到紙漿中的方法等。在本發明中，從得到高瀝青控制性的觀點出發，優選使用分散到製造設備的方法。
在將瀝青控制劑分散到製造設備中時，將瀝青控制劑添加到淋洗水等洗滌水中就可。此時，可以與其他瀝青控制劑、潤滑劑、剝離性提高劑、洗滌劑、酸、鹼等添加劑組合使用。
另外，在將瀝青控制劑添加到紙漿中時，優選添加到紙漿液中。作為添加場所可舉出箱子(chest)、種子箱、提取器(extractor)。瀝青控制劑可以與填料、染料、硫酸鋁、凝結劑、紙力增強劑、成品率提高劑、排水性提高劑、上膠劑、增大體積劑、消泡劑等添加劑組合使用。
在上述製造工藝中，本發明瀝青控制劑的使用量是，例如相對洗滌水或紙漿，用本發明聚合體換算，使用0.05-2000ppm，優選使用0.1-1000ppm，更優選使用0.5-300ppm。如果使用量在上述範圍內，不會阻礙紙力增強劑或排水性提高劑等其他添加劑的性能，得到充分的瀝青控制性。
下面舉出實施例進一步具體說明本發明。
實施例以及比較例中使用的本發明的聚合體1-13的結構以及性質示於表1。另外，上述聚合體的膠體當量值測定如下。
膠體當量值利用ミユ一テツク公司製造的PCD03，測定每個聚合體固體成分的膠體當量值(毫當量/克)。
實施例1利用去離子水將表1中所示的聚合體1稀釋混合，得到表2所示的瀝青控制劑。
實施例2-9以及比較例1-5利用表1所示的聚合體，採用與實施例1相同的方法將實施例2-9以及比較例1-5的瀝青控制劑配製成表2及表3所示的瀝青控制劑。
表1

關於各瀝青控制劑，用以下方法評價防止瀝青附著性。評價結果示於表2和表3。
防止瀝青附著性在990克精製水中加入2克油酸、2克妥爾油、2克松香烯酸和4克48％氫氧化鈉，配製瀝青。
已洗滌好的金屬線切成7×21釐米，將其形成圓筒狀，用作試驗材料，在105℃乾燥1小時後，在乾燥器中放置冷卻，並稱重(重量A)。將460毫升過濾水加入到500毫升燒杯中，在恆溫水槽中升溫至40℃，添加50毫克瀝青控制劑。將試驗材料加入已配製的溶液中，攪拌30分鐘，添加25毫升瀝青和15毫升5重量％的氯化鈣水溶液。添加後攪拌1小時。攪拌後，取出試驗材料，擦乾水後在105℃中乾燥1小時。在乾燥器中放置冷卻，測定重量(重量B)。重量B-重量A為瀝青附著量。用下述公式計算防止瀝青附著率，並評價如下。
防止瀝青附著率(重量％)[(沒有添加試劑時的瀝青附著量-添加試劑時的瀝青附著量)/沒有添加試劑時的瀝青附著量]×100◎防止瀝青附著率為80％以上；○防止瀝青附著率為60％以上且小於80％；△防止瀝青附著率為40％以上且小於60％；×防止瀝青附著率為小於40％。
表2

表3

本發明的瀝青控制劑具有良好的防止瀝青附著性。與此相比，比較例1由於聚合體的N-乙烯基-2-吡咯烷酮成分的含量不足20摩爾％且具有陽離子性的單體成分含量超過80摩爾％，所以防止瀝青附著性差。比較例2由於聚合體不含有具有陽離子性的單體，所以防止瀝青附著性差。比較例3和比較例4由於聚合體不含有N-乙烯基-2-吡咯烷酮成分，所以防止瀝青附著性差。比較例5由於聚合體的重均分子量超過1000000，所以防止瀝青附著性差。
工業實用性本發明的瀝青控制劑由於可充分防止瀝青附著，所以可作為良好的瀝青控制劑應用於紙漿或紙的製造工藝中。
權利要求
1.瀝青控制劑，該瀝青控制劑含有重均分子量為5000-1000000、且由20-95摩爾％的衍生自N-乙烯基-2-吡咯烷酮的結構單元(A)和5-80摩爾％的衍生自具有陽離子性的單體的結構單元(B)組成的聚合體。
2.如權利要求1所述的瀝青控制劑，其中，所述聚合體的膠體當量值為0.1-5毫當量/克。
3.如權利要求1或2所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽離子性的單體為丙烯酸酯類單體和/或甲基丙烯酸酯類單體。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的瀝青控制劑，其中，所述具有陽離子性的單體為由下述式(1)表示的單體和/或由下述式(2)表示的單體式(1) 式中，R1表示氫原子或甲基，R2和R3分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，A表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基；式(2) 式中，R4表示氫原子或甲基，R5和R6分別表示氫原子或碳原子數為1-4的烷基，R7表示氫原子、碳原子數為1-4的烷基或苄基，B表示乙烯基、丙烯基、羥基乙烯基或羥基丙烯基，Y-表示陰離子。
全文摘要
提供了一種在紙漿或紙的製造工藝中充分防止瀝青附著在製造設備或產品上的瀝青控制劑。上述瀝青控制劑含有重均分子量為5000－1000000，且由20－95摩爾％的衍生自N－乙烯基－2－吡咯烷酮的結構單元(A)和5－80摩爾％的衍生自例如丙烯酸酯類單體、甲基丙烯酸酯類單體等具有陽離子性的單體的結構單元(B)組成的聚合體。
文檔編號D21C9/08GK1906359SQ20058000173
公開日2007年1月31日 申請日期2005年3月25日 優先權日2004年3月30日
發明者安藤嘉浩, 松田尚道, 谷口昌繁, 三好有香 申請人:日油瑞新株式會社