專利名稱：生產(chǎn)化學(xué)熱機(jī)制紙漿的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過浸漬，勻料(refine)和漂白甘蔗渣，從甘蔗渣生產(chǎn)適合用于生產(chǎn)新聞紙的化學(xué)熱機(jī)制紙漿(chemithermomechanicalpulp)(下文簡稱CTMP紙漿)的一種方法。更具體地，本發(fā)明涉及一種方法，其中，甘蔗渣用堿浸漬和勻料，然后，紙漿被酸化并用螯合劑或絡(luò)合劑處理，接著用連二亞硫酸鹽漂白。
甘蔗渣是榨甘蔗桿提取蔗糖時剩下的纖維漿。除了其它材料外，它也可以用作制造紙張的起始原料。從甘蔗渣生產(chǎn)CTMP紙漿時遇到的困難在于難于獲得既具有所需要的機(jī)械強(qiáng)度，而且具有足夠不透明度或具有足夠的光散射系數(shù)的紙漿。這一問題的主要原因在于，與其他一年生的植物相似，甘蔗渣的形態(tài)與木纖維的形態(tài)不同，從而導(dǎo)致在勻料工序中形成的細(xì)料(fines)的質(zhì)量較差。這個問題可以通過在紙料中使用20—30％的機(jī)械木漿或添加粘土填料而得以克服。另一個障礙是機(jī)制甘蔗渣紙漿難于漂白。通常難于使亮度達(dá)到50—52％ISO以上。
為了獲得具有任何一種機(jī)械強(qiáng)度的紙漿，有必要在勻料工序之前用溶脹劑浸漬蔗渣。為了達(dá)到蔗渣基新聞紙的有關(guān)要求，也有必要漂白紙漿至最低亮度55％ISO。所有采用的化學(xué)處理，無論是勻料之前的浸漬還是漂白勻料過的蔗渣，都會損害紙漿的光散射性能。至于新聞紙，其不透明度應(yīng)不低于ISO亮度為55％的52g紙的86％。
傳統(tǒng)上，蔗渣紙漿的制造是用堿進(jìn)行浸漬，再在常壓下勻料。接著用堿性過氧化物漂白紙漿。采用這種方法時，發(fā)現(xiàn)難于獲得一種既有必要的機(jī)械強(qiáng)度，又有足夠不透明度和有效的光散射性能的紙漿。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)光學(xué)性能改善和機(jī)械強(qiáng)度可接受的蔗渣基CTMP紙漿的方法。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過具有在權(quán)利要求書中提出的特征的方法實現(xiàn)的。使用該發(fā)明方法時，通過用堿浸漬，勻料和漂白蔗渣而生產(chǎn)蔗渣紙漿。本發(fā)明的特征在于，在勻料工藝后酸化紙漿，用螯合劑處理紙漿和再用連二亞硫酸鹽漂白紙漿。令人驚奇的是，已發(fā)現(xiàn)結(jié)合用螯合劑處理紙漿和用連二亞硫酸鹽漂白，可以使紙漿的亮度增至55—60％ISO而不會明顯地?fù)p害紙漿的機(jī)械強(qiáng)度。
當(dāng)用堿和亞硫酸鹽浸漬蔗渣，并在高壓下進(jìn)行隨后的勻料過程時，獲得了更好的結(jié)果。這構(gòu)成了本發(fā)明的一個優(yōu)選例子。根據(jù)另一優(yōu)選例子，勻料工序分兩步進(jìn)行。在第一階段中，浸漬過的紙漿在高壓下勻料、再洗滌。然后，在第二階段中，紙漿在常壓下勻料。
已發(fā)現(xiàn)，為了生產(chǎn)用于新聞紙的盡可能最好的蔗渣紙漿，有必要限制在浸漬及漂白階段中堿的用量。還觀察到，用堿和亞硫酸鈉一起浸漬能使勻料工序在更高蒸汽壓下進(jìn)行。通常，當(dāng)勻料僅用NaOH浸漬過的蔗渣時，高溫會導(dǎo)致紙漿的顯著暗化。但是，這種亮度的減少可以通過加入亞硫酸鈉而得以限制。加壓的勻料工序能更有效地分解包含有蔗渣纖維的囊袋(sacks)，而不分解纖維。因為這種纖維具有粘彈性，所以它在高溫下比在低溫下更能經(jīng)受強(qiáng)烈的機(jī)械加工處理時的分解作用。因此，加壓的勻料工序起到了保留纖維長度的作用，盡管這樣需要耗費(fèi)高能量。
勻料工序后，可以用蒸汽分開和洗滌紙漿。紙漿洗滌可作為稀釋-增稠操作，其中紙漿脫水可以在設(shè)備協(xié)助下進(jìn)行，這些設(shè)備允許最細(xì)小的蔗渣片段，即蔗髓(pith)，能和化學(xué)藥品以及溶解的有機(jī)物質(zhì)一起被除去。
為了得到盡可能好的強(qiáng)度，同時當(dāng)?shù)诙A段中不再存在起保護(hù)亮度作用的亞硫酸鹽時，為了將因高勻料溫度而造成的亮度減小降至最低，最好在常壓條件下進(jìn)行第二勻料階段。
勻料工序后，將紙漿在高濃度下過篩以便分離出漿塊，盡管蔗渣紙漿中的漿塊短而且主要由完整的切斷纖維束組成。
為了在隨后的脫水階段中使紙漿不含金屬離子，同時為了獲得適當(dāng)?shù)膒H值以適應(yīng)隨后的連二亞硫酸鹽漂白工序，將過篩的紙漿酸化并用螯合劑處理。
現(xiàn)在結(jié)合所附的示意圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選例子，蔗糖用20—40kg/噸，較佳35—40kg/噸的NaOH，和10—30kg/噸，較佳10—20kg/噸的Na2SO3浸漬。浸漬時間可在10—40分鐘間，較佳為15—20分鐘，溫度為50—90℃，較佳為70—90℃。
紙漿再在100—250kpa，較佳為120—250kpa壓力下進(jìn)行勻料，輸入能量約700—1000kwh/小時。在紙漿濃度25—45％，溫度115—145℃下進(jìn)行勻料。
勻料工序后，紙漿經(jīng)蒸汽分離，稀釋至紙漿濃度約4—5％進(jìn)行潛在處理(latency treatment)，隨后，紙漿脫水至紙漿濃度約30—35％。第二勻料工序在常壓條件及輸入能量約600—1000kwh/小時，溫度90—100℃下進(jìn)行。第二勻料階段后，用棒過篩紙漿至高紙漿濃度，約3—4％。
已篩過的紙漿酸化至pH4—5，再用2—5kg/噸，較佳3kg/噸的螯合劑處理。紙漿用H2SO4酸化。合適的處理溫度為70—85℃，較佳70℃，時間為10—20分鐘，較佳15分鐘。較佳的螯合劑是乙二胺四乙酸(EDTA)，盡管其他傳統(tǒng)的螯合劑或氨羧絡(luò)合劑也可以使用。例如DTPA。處理結(jié)束后，洗滌紙漿至紙漿濃度為10—45％，較佳為30％。
在隨后的漂白階段，加入連二亞硫酸鹽如Na2S2O4。加入量為8—20kg/噸，較佳為10—15kg/噸。調(diào)節(jié)紙漿濃度至約6—15％，較佳8—12％，然后在60—80℃，較佳70℃下繼續(xù)漂白30—60分鐘，較佳30分鐘。根據(jù)一個優(yōu)選例子，紙漿在逆流塔(upstream tower)中漂白，以避免空氣與紙漿混合，因為連二亞硫酸鹽在空氣存在下很容易降解。
在下列實施例中進(jìn)一步闡述本發(fā)明。實施例在紙漿機(jī)或打漿機(jī)中制備已除去漿塊的埃及蔗渣的纖維懸浮液，脫水至干固體含量約30—35％。用堿性亞硫酸鹽溶液在70℃下浸漬蔗渣15分鐘。調(diào)節(jié)浸漬溶液的濃度，使蔗渣被40kg/噸NaOH和25kg/噸Na2SO3浸漬。浸漬過的蔗渣在Asplund的實驗室用纖維分離機(jī)中，在120kpa壓力和紙漿濃度30％下勻料0.5分鐘。經(jīng)蒸汽分離和在4％紙漿濃度下洗滌之后，紙漿用滾筒式壓榨機(jī)脫水至30％。接著再次勻料紙漿，但這次是在常壓下，在Asplund的VA型勻料機(jī)中，在4％紙漿下進(jìn)行，至打漿度為100—200mlCSF。
接著，在漂白工序之前，用3kg/噸EDTA在pH為4和4％紙漿濃度下處理紙漿。通過紙漿脫水使紙漿濃度升至30％，加入15kg/噸連二亞硫酸鈉。調(diào)節(jié)pH至5.5。紙漿裝于塑料袋中，連塑料袋一起置于60℃水浴中30分鐘。
根據(jù)Tappi法評估紙漿，紙漿具有下列性能打漿度 CSFml 115密度kg/m3405抗拉系數(shù)Nm/g 30撕裂系數(shù)mNm2/g 3光散射度m2/kg45亮度ISO％ 57用過氧化物漂白相同紙漿得到的亮度為49％ISO。
權(quán)利要求
1.一種通過浸漬，勻料和漂白過程生產(chǎn)蔗渣基化學(xué)熱機(jī)制紙漿的方法，其特征在于，在用堿浸漬蔗渣和勻料蔗渣之后，紙漿經(jīng)酸化并用螯合劑處理，隨后用連二亞硫酸鹽漂白紙漿。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，螯合劑是乙二胺四乙酸(EDTA)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，蔗渣用堿和亞硫酸鹽浸漬，隨后在高壓下進(jìn)行勻料過程。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在勻料過程后洗滌紙漿，然后再在常壓下勻料。
5.如權(quán)利要求1—4的方法，其特征在于，漂白過程是在逆流塔中，于紙漿濃度8—12％下進(jìn)行。
全文摘要
公開了一種通過浸漬，勻料和漂白過程從甘蔗渣生產(chǎn)化學(xué)熱機(jī)制紙漿的方法。該方法的特征是先用堿浸漬蔗渣并勻料蔗渣，然后酸化紙漿并用螯合劑處理紙漿，隨后用連二亞硫酸鹽漂白紙漿。根據(jù)優(yōu)選例子，蔗渣用堿和亞硫酸鹽浸漬，并在高壓下進(jìn)行隨后的勻料工序。
文檔編號D21C9/10GK1117101SQ9510337
公開日1996年2月21日 申請日期1995年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月19日
發(fā)明者O·丹尼爾松, B·法爾克, G·雷爾貝格 申請人:瑞典商順智公司