含木質素紙漿在加工中的增白法制造技術

公開了增加含木質素紙漿白度的方法，包括在紙漿制造過程中在包括含木質素紙漿的含水漿液中加入熒光增白劑和選擇性的螯合劑。（*該技術在2018年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于紙漿廠以增白含木質素紙漿的方法。更特別涉及用熒光增白劑代替漂白化學試劑以得到所要求的白度值(brightnessvalue)，同時保留所希望的含大量木質素的紙漿的纖維特性。有許多已知的方法都能將各種類型的木材、再生紙和其它的纖維原料轉變成適合造紙的漿料。這些方法一般分為機械制漿法、化學制漿法和二者結合的方法，漿料的性質決定于原料和加工參數。因此，紙的終用途通常將支配著使用的原料和適合的加工參數。在生產牛皮紙的化學制漿法中，經過一系列的化學處理除去或溶解掉所使用的木材中的許多木質素和半纖維素。要得到適合于生產如書寫紙之類的白紙的漿料，必須附加漂白步驟以除去大多數的剩余木質素。所得到的低木質素或基本上無木質素的紙具有高的強度，其白度值為85或更高。但由于其處理步驟多、處理成本超支以及在化學處理過程中幾乎有一半以上的干木材重被損失這一事實，這些紙張是相對昂貴的。在機械制漿法(諸如精制機械漿和熱機械漿(TMP)法)中，纖維是用熱能和機械能相結合而分離的。用這樣的方法生產的紙，成本較低，因為減少了處理成本；基于干木材重計算的產率通常在95％左右，因為不存在化學除去的木材組分。預熱化學機械漿(CTMP)法在熱機械制漿前還采用了對木材碎片有較高程度的化學消化。基于木材干重計算的產率由于這些化學處理而有一定程度的降低(因為有木材料組分被去除)，但仍然基本上高于純化學制漿法的產率。機械法制得的紙漿是用不會去除木質素的化學試劑漂白的(諸如堿性過氧化氫或連二亞硫酸鈉)，需要時可在造紙步驟前進行，得到的是具有白度值達80左右的紙。除了低白度值外，與化學制漿法制備的紙相比，機械制漿法得到的紙具有較低的光穩定性、強度和持久性。機械制漿法制備的紙，其主要市場是報紙用紙。紙漿生產/漂白的完整全面敘述詳見專著Pulp Bleaching(紙漿漂白)，Carlton Dence和Douglas Reeve編輯，TAPPI出版社(1996)。對于一些終用途來說，采用化學漿和機械漿的混合漿是有利的。例如再生紙通常是含由化學漿和機械漿制成的紙，但常常以機械漿紙為主。因此木質素的量可以大不相同，一個極端的量與制備紙漿的木材碎片中所發現的木質素量大約相同，另一極端是，在適合于造高質量白紙的高白度漂白化學漿中木質素接近于零。白度標準是以藍色范圍光(457nm)的反射率測定的，以氧化鎂作為100％的白色為對比。在美國，通常是用通用電氣白度計(General Electricbrightness meter)測定白度的。因此以GE白度計測定的GE白度值為80時相應于80％的氧化鎂白度。對于許多終用途來說，紙漿的顏色或比較準確地說紙漿的缺色，是一個臨界參數。因此，能夠以有效成本的方式增加含木質素紙漿的白度或亮度并因此提高所得產品的白度是極為需要的。能夠如此提高白度而白度不是其它紙漿性質的主要決定因素也是極其需要的。在傳統上紙漿是被漂白至所需的白度并選擇纖維配料以得到大體上適合的性質，這常常有所需要的物理性質而把白度置于次要地位。例如，典型的用過氧化物和苛性堿漂白至高白度雖能獲得白度，但以犧牲瀝濾性、松厚度、強度、不透明度和產率為代價。這樣便將高木質素含量的紙漿市場潛力限制在相對“較低要求”的應用，諸如紙巾之類，而且不能進入較高性能要求的市場，諸如印刷、書寫和涂布紙的應用。由化學制漿法并進行漂白而制備的紙，即基本上無木質素的紙，可以并通常是在制漿階段和作為表面涂層對預成型的紙幅加熒光增白劑來增白的。市場上確實有為此特殊目的的許多種熒光增白劑。但木質素抑制熒光也是普通的知識。此作用妨礙了用含大量木質素的紙漿，例如用機械制漿法得到的紙漿造紙時使用熒光增白劑。甚至是漂白的硫酸鹽型化學制漿，熒光增白劑(也稱作光學增白劑)在傳統上是不直接在紙漿廠使用的，即使此方法在技術上是可行的。在傳統上是讓造紙工(對纖維和熒光增白劑化學有較好的了解)購得有適合初始白度的紙漿并加入熒光增白劑和其它材料以在得到的紙中有所要求的最終白度水平。在制造傳統的硫酸鹽型化學紙漿中，用光學增白劑代替漂白不是典型的做法。共同未決申請08/766,099公開了可以在造紙步驟向含木質素紙漿的含水漿液中加入熒光增白劑以增加含木質素紙漿制造的紙的白度。但在紙漿廠的制造過程中在高木質素含量紙漿中用光學增白劑作漂白代用品是未知的。現已驚人地發現，如果紙漿未被分離，在干燥步驟或造紙步驟前在制造紙漿的過程中向包括含木質素的紙漿的含水漿液中加入有效量的熒光增白劑的方法可以增加含木質素紙漿的白度。熒光增白劑可在任何加工步驟加入包括含木質素紙漿的水漿中，為將損失減至最小，在制造紙漿的較后階段和最后脫水、干燥步驟之前加入是有利的。優選在最后漂白步驟完成之后加入。“含木質素紙漿”之意是以干重計的仍然含有5％或更多木質素的任何紙漿。木質素定義為不溶于72％(重量)硫酸的紙漿部分。適合的測試木質素含量的方法見于TAPPI223和ASTMD1106。本專利技術方法用于生產有效增白的含以干重為基礎計算的約5％至100％存在于等當量木材碎片中的木質素的紙漿。因此本專利技術方法可用于例如含相對低量木質素的紙漿(諸如某種漂白的硫酸鹽紙漿)至并包括較高木質素含量的紙漿(諸如熱機械紙漿、漂白的預熱化學機械漿，基至是脫墨的漂白熱機械制漿。紙漿最好是含以干重為基礎計算的至少10％的木質素，更優選含至少15％的木質素。可以得到的白度為50左右90+不等，決定于初始紙漿白度和采用的紙漿類型。在工藝中采用螯合劑以漂白機械制漿法得到的紙漿是已知的。見V.N.Gupta,Pulp Paper Mag.Can.(加拿大紙漿與造紙雜志)，71(18),T391-399(1970)。在紙漿的含水漿液中加螯合劑可通過除去或最大地減少能催化形成顏色的副反應的鐵和其它重金屬如銅、鋅和鎂來控制紙漿中存在的葡萄糖醛酸、提取物和木質素的自然變黃趨向。鐵和其它重金屬被轉變成它們的高溶性螯合劑的形式，并且大部分都在脫水步驟被除去，這樣就減少了摻入紙漿中的重金屬離子。另外，螯合劑可分離鐵鹽和其它重金屬鹽，這些鹽本身能馳豫熒光增白劑的激發態，使熒光增白劑失效。決定于紙漿廠中所用的工藝參數，此金屬控制步驟在采用還原漂白(例如亞硫酸氫鹽、連二亞硫酸鹽或甲脒亞硫酸鹽漂白)或氧化漂白(例如過氧或過氧化物漂白)的制漿法中可以進行是理所當然的。在紙漿的含水漿液中加螯合劑(如需要)應在加熒光增白劑之前進行。木材碎片中殘留鐵和其它重金屬以及它們的離子的本底水平一般在10-25ppm左右，雖然它們決定于地理條件和品種。用于制漿廠的水中的鐵和其它重金屬以及它們的離子的量是很不相同的。在木材碎片的機械制漿過程中和再生新聞紙中有大量的鐵和其它重金屬以及它們的離子被引入，因此在紙漿制造過程的一些階段中含水紙漿中的鐵和其它重金屬以及它們的離子的量可能是數百ppm(重量)，基于紙漿干重計算。由于普遍使用的過氧化漂白要求先加入的螯合劑是有效的，所以常常不需在加熒光增白劑前加螯合劑。但是如果包括含木質素紙漿的含水漿液在欲加熒光增白劑的加工階段仍含有25-500ppm(重量)的鐵鹽或其它重金屬鹽(基于紙漿干重計算)，則使用螯合劑是有利的。在高范圍的一端，由于鐵對熒光增白劑的弛豫、重金屬本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種增加含木質素的紙漿的白度的方法，該方法包括在紙漿制造過程中的干燥步驟或造紙步驟前在包括含木質素紙漿的含水漿液中加入有效量的熒光增白劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：RB尼爾森，OJ約基南，P羅倫格，
申請(專利權)人：希巴特殊化學控股公司，
類型：發明
國別省市：CH[瑞士]