专利名称：生产化学热机制纸浆的方法
技术领域：
本发明涉及通过浸渍，匀料(refine)和漂白甘蔗渣，从甘蔗渣生产适合用于生产新闻纸的化学热机制纸浆(chemithermomechanicalpulp)(下文简称CTMP纸浆)的一种方法。更具体地，本发明涉及一种方法，其中，甘蔗渣用碱浸渍和匀料，然后，纸浆被酸化并用螯合剂或络合剂处理，接着用连二亚硫酸盐漂白。
甘蔗渣是榨甘蔗杆提取蔗糖时剩下的纤维浆。除了其它材料外，它也可以用作制造纸张的起始原料。从甘蔗渣生产CTMP纸浆时遇到的困难在于难于获得既具有所需要的机械强度，而且具有足够不透明度或具有足够的光散射系数的纸浆。这一问题的主要原因在于，与其他一年生的植物相似，甘蔗渣的形态与木纤维的形态不同，从而导致在匀料工序中形成的细料(fines)的质量较差。这个问题可以通过在纸料中使用20—30％的机械木浆或添加粘土填料而得以克服。另一个障碍是机制甘蔗渣纸浆难于漂白。通常难于使亮度达到50—52％ISO以上。
为了获得具有任何一种机械强度的纸浆，有必要在匀料工序之前用溶胀剂浸渍蔗渣。为了达到蔗渣基新闻纸的有关要求，也有必要漂白纸浆至最低亮度55％ISO。所有采用的化学处理，无论是匀料之前的浸渍还是漂白匀料过的蔗渣，都会损害纸浆的光散射性能。至于新闻纸，其不透明度应不低于ISO亮度为55％的52g纸的86％。
传统上，蔗渣纸浆的制造是用碱进行浸渍，再在常压下匀料。接着用碱性过氧化物漂白纸浆。采用这种方法时，发现难于获得一种既有必要的机械强度，又有足够不透明度和有效的光散射性能的纸浆。
因此，本发明的目的是提供一种生产光学性能改善和机械强度可接受的蔗渣基CTMP纸浆的方法。
根据本发明，这个目的是通过具有在权利要求书中提出的特征的方法实现的。使用该发明方法时，通过用碱浸渍，匀料和漂白蔗渣而生产蔗渣纸浆。本发明的特征在于，在匀料工艺后酸化纸浆，用螯合剂处理纸浆和再用连二亚硫酸盐漂白纸浆。令人惊奇的是，已发现结合用螯合剂处理纸浆和用连二亚硫酸盐漂白，可以使纸浆的亮度增至55—60％ISO而不会明显地损害纸浆的机械强度。
当用碱和亚硫酸盐浸渍蔗渣，并在高压下进行随后的匀料过程时，获得了更好的结果。这构成了本发明的一个优选例子。根据另一优选例子，匀料工序分两步进行。在第一阶段中，浸渍过的纸浆在高压下匀料、再洗涤。然后，在第二阶段中，纸浆在常压下匀料。
已发现，为了生产用于新闻纸的尽可能最好的蔗渣纸浆，有必要限制在浸渍及漂白阶段中碱的用量。还观察到，用碱和亚硫酸钠一起浸渍能使匀料工序在更高蒸汽压下进行。通常，当匀料仅用NaOH浸渍过的蔗渣时，高温会导致纸浆的显著暗化。但是，这种亮度的减少可以通过加入亚硫酸钠而得以限制。加压的匀料工序能更有效地分解包含有蔗渣纤维的囊袋(sacks)，而不分解纤维。因为这种纤维具有粘弹性，所以它在高温下比在低温下更能经受强烈的机械加工处理时的分解作用。因此，加压的匀料工序起到了保留纤维长度的作用，尽管这样需要耗费高能量。
匀料工序后，可以用蒸汽分开和洗涤纸浆。纸浆洗涤可作为稀释-增稠操作，其中纸浆脱水可以在设备协助下进行，这些设备允许最细小的蔗渣片段，即蔗髓(pith)，能和化学药品以及溶解的有机物质一起被除去。
为了得到尽可能好的强度，同时当第二阶段中不再存在起保护亮度作用的亚硫酸盐时，为了将因高匀料温度而造成的亮度减小降至最低，最好在常压条件下进行第二匀料阶段。
匀料工序后，将纸浆在高浓度下过筛以便分离出浆块，尽管蔗渣纸浆中的浆块短而且主要由完整的切断纤维束组成。
为了在随后的脱水阶段中使纸浆不含金属离子，同时为了获得适当的pH值以适应随后的连二亚硫酸盐漂白工序，将过筛的纸浆酸化并用螯合剂处理。
现在结合所附的示意图更详细地描述本发明。
根据本发明的优选例子，蔗糖用20—40kg/吨，较佳35—40kg/吨的NaOH，和10—30kg/吨，较佳10—20kg/吨的Na2SO3浸渍。浸渍时间可在10—40分钟间，较佳为15—20分钟，温度为50—90℃，较佳为70—90℃。
纸浆再在100—250kpa，较佳为120—250kpa压力下进行匀料，输入能量约700—1000kwh/小时。在纸浆浓度25—45％，温度115—145℃下进行匀料。
匀料工序后，纸浆经蒸汽分离，稀释至纸浆浓度约4—5％进行潜在处理(latency treatment)，随后，纸浆脱水至纸浆浓度约30—35％。第二匀料工序在常压条件及输入能量约600—1000kwh/小时，温度90—100℃下进行。第二匀料阶段后，用棒过筛纸浆至高纸浆浓度，约3—4％。
已筛过的纸浆酸化至pH4—5，再用2—5kg/吨，较佳3kg/吨的螯合剂处理。纸浆用H2SO4酸化。合适的处理温度为70—85℃，较佳70℃，时间为10—20分钟，较佳15分钟。较佳的螯合剂是乙二胺四乙酸(EDTA)，尽管其他传统的螯合剂或氨羧络合剂也可以使用。例如DTPA。处理结束后，洗涤纸浆至纸浆浓度为10—45％，较佳为30％。
在随后的漂白阶段，加入连二亚硫酸盐如Na2S2O4。加入量为8—20kg/吨，较佳为10—15kg/吨。调节纸浆浓度至约6—15％，较佳8—12％，然后在60—80℃，较佳70℃下继续漂白30—60分钟，较佳30分钟。根据一个优选例子，纸浆在逆流塔(upstream tower)中漂白，以避免空气与纸浆混合，因为连二亚硫酸盐在空气存在下很容易降解。
在下列实施例中进一步阐述本发明。实施例在纸浆机或打浆机中制备已除去浆块的埃及蔗渣的纤维悬浮液，脱水至干固体含量约30—35％。用碱性亚硫酸盐溶液在70℃下浸渍蔗渣15分钟。调节浸渍溶液的浓度，使蔗渣被40kg/吨NaOH和25kg/吨Na2SO3浸渍。浸渍过的蔗渣在Asplund的实验室用纤维分离机中，在120kpa压力和纸浆浓度30％下匀料0.5分钟。经蒸汽分离和在4％纸浆浓度下洗涤之后，纸浆用滚筒式压榨机脱水至30％。接着再次匀料纸浆，但这次是在常压下，在Asplund的VA型匀料机中，在4％纸浆下进行，至打浆度为100—200mlCSF。
接着，在漂白工序之前，用3kg/吨EDTA在pH为4和4％纸浆浓度下处理纸浆。通过纸浆脱水使纸浆浓度升至30％，加入15kg/吨连二亚硫酸钠。调节pH至5.5。纸浆装于塑料袋中，连塑料袋一起置于60℃水浴中30分钟。
根据Tappi法评估纸浆，纸浆具有下列性能打浆度 CSFml 115密度kg/m3405抗拉系数Nm/g 30撕裂系数mNm2/g 3光散射度m2/kg45亮度ISO％ 57用过氧化物漂白相同纸浆得到的亮度为49％ISO。
权利要求
1.一种通过浸渍，匀料和漂白过程生产蔗渣基化学热机制纸浆的方法，其特征在于，在用碱浸渍蔗渣和匀料蔗渣之后，纸浆经酸化并用螯合剂处理，随后用连二亚硫酸盐漂白纸浆。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，螯合剂是乙二胺四乙酸(EDTA)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，蔗渣用碱和亚硫酸盐浸渍，随后在高压下进行匀料过程。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在匀料过程后洗涤纸浆，然后再在常压下匀料。
5.如权利要求1—4的方法，其特征在于，漂白过程是在逆流塔中，于纸浆浓度8—12％下进行。
全文摘要
公开了一种通过浸渍，匀料和漂白过程从甘蔗渣生产化学热机制纸浆的方法。该方法的特征是先用碱浸渍蔗渣并匀料蔗渣，然后酸化纸浆并用螯合剂处理纸浆，随后用连二亚硫酸盐漂白纸浆。根据优选例子，蔗渣用碱和亚硫酸盐浸渍，并在高压下进行随后的匀料工序。
文档编号D21C9/10GK1117101SQ9510337
公开日1996年2月21日 申请日期1995年4月19日 优先权日1994年4月19日
发明者O·丹尼尔松, B·法尔克, G·雷尔贝格 申请人:瑞典商顺智公司