处理过的硫酸盐浆粕组合物及其制造方法_3

文档序号:8426605阅读:来源:国知局
吨浆柏的量添加。例如,酶可以以0.1kg/吨浆柏或更 高(例如2kg/吨或更高、5kg/吨或更高或8kg/吨或更高)和/或IOkg/吨浆柏或更低(例 如8kg/吨或更低、5kg/吨或更低或2kg/吨或更低)的量添加。酶可以在20°C至100°C的 温度下操作。例如,酶可以在20°C或更高(例如40°C或更高、60°C或更高或80°C或更高) 和/或100°C或更低(例如80°C或更低、60°C或更低或40°C或更低)的温度下操作。酶可 以在约3至12的pH下操作。例如,酶可以在3或更高(例如5或更高、7或更高、9或更高 和11或更高)和/或12或更低(例如11或更低、9或更低、7或更低或5或更低)的pH 下操作。酶可以操作5分钟至10小时的时间长度。例如,酶处理时间可以为5分钟或更长 (例如120分钟或更长、300分钟或更长或480分钟或更长)和/或600分钟或更短(例如 480分钟或更短、300分钟或更短或120分钟或更短)。酶可以从过程水中回收,并且可以保 留活性用于随后轮次的处理。
[0081] 为了使硫酸盐浆柏适合于人造丝应用,除了上面描述的酸和/或酶处理之外,可 以使用各种其他过程来降低浆柏粘度。例如,可以通过将木肩蒸煮至低K (例如从10到 20、从10到15、约10、约15),将蒸煮过的浆柏脱木质素到相对低的粘度(例如3至10的 κ、3至8的κ、3至5的κ ),和/或在E阶段处将粗浆漂白至最终低粘度,来降低浆柏粘 度。在硫酸盐法中,在这些阶段中使用苛性碱,并且它们可以影响浆柏的反应性。已发现, 不同阶段处高剂量的苛性碱可以提高或降低反应性,并且如果可以使用其他手段获得低的 浆柏粘度,则较温和的E阶段可以提高反应性。酸阶段可以降低粘度,从而提供适合于较 温和的E阶段的条件;并且酸阶段也可以以与苛性碱处理不同的方式改变纤维形态,其可 以引起更高的浆柏可接近性、反应性和/或提高的R18,用于更好的浸渍和黄原酸酯化。此 外,其他粘度降低阶段或它们的组合可以降低浆柏粘度,用于较温和的E阶段。作为实例, 粘度降低阶段可以包括来自于如美国专利号6, 379, 494中所描述的TEMPO催化剂、美国专 利号6, 471,727中所描述的碱性条件下的次氯酸盐、氧化氯或其他氧化剂(如美国专利号 6, 331,354中所描述的)的氧化,每个所述专利以其全部内容并入本文。
[0082] 在某些实施方式中,酶处理阶段可以与酸处理阶段(例如在约3、约4、约5或约6 的PH下)同时进行。具有稳定pH的酸阶段决定了酶阶段的pH。在某些实施方式中,酶处 理阶段与酸处理阶段分开进行。在某些实施方式中,酶处理阶段可以与另一个粘度降低阶 段组合,例如氧化处理、将木肩蒸煮至低κ、将蒸煮过的浆柏脱木质素到相对低的粘度和/ 或在E阶段漂白粗浆。在某些实施方式中,漂白工序可以具有一个或多个酶处理阶段、一个 或多个酸处理阶段和/或一个或多个其他粘度降低阶段。
[0083] 处理讨的浆粕的特征
[0084] 正如上面提到的,本发明提供了一种处理过的浆柏,其特征在于半纤维素含量 (5%或更高)、R18值(88%或更高)、反应性(正如通过选自下列的至少一个反应性值所 度量的:3. 5mL或更高的标准反应性,30mL或更高的改良反应性,10, OOO或更低的过滤值 心,当对浆柏进行改良反应性试验时每100 ym2滤器11或更少的SEM纤维段计数)、小于 20. 6nm2的微晶横截面,并且当通过X-射线晶体照相术测定时具有小于8重量%的纤维素 IIo
[0085] 半纤维素含量。通过改良的硫酸盐法获得的本发明的处理过的浆柏,其特征在于 具有以重量计4%或更高(例如7%或更高、9%或更高或11%或更高)和/或12. 5%或更 低(例如11%或更低、9%或更低或7%或更低)的半纤维素含量。例如,处理过的浆柏可 以具有以重量计4%至12. 5 %、7 %至12. 5 %或8 %至12 %的半纤维素含量。较低半纤维 素的浆柏(例如尤其是具有较少的低分子量半纤维素的处理过的浆柏)可以对浸渍、浸渍 碱液回收和掺杂物质量具有较少的负面影响。半纤维素含量(即在本文中被定义为甘露 聚糖和木聚糖含量之和)可以使用如美国专利号7, 390, 566中所描述的Weyerhaeuser糖 分析试验来测量,所述专利以其全部内容通过参考并入本文。半纤维素试验是基于TAPPI T249-cm00和使用Dionex离子层析的分析。当在本文中使用时,术语"重量% "或"重量百 分率"或其语法等同物,意味着相对于处理过的浆柏的干重的重量百分率。
[0086] 戊聚糖含量。在某些实施方式中,处理过的浆柏可以具有4. 6%或更高(例如5% 或更高、6%或更高或7%或更高)和/或9%或更低(例如7%或更低、6%或更低或5%或 更低)的戊聚糖含量。例如,处理过的浆柏可以具有4%至9%、4. 6%至7%或5%至6. 5% 的戊聚糖含量。戊聚糖含量可以使用Tappi方法T223来测量。
[0087] 太聚糖含量。在某些实施方式中,处理过的浆柏可以具有4%或更高(例如5%或 更高、6%或更高或7%或更高)和/或8%或更低(例如7%或更低、6%或更低或5%或更 低)的木聚糖含量。例如,处理过的浆柏可以具有4%至8%、5%至7%或5. 5%至6. 5%的 木聚糖含量。
[0088] 甘露聚糖含量。在某些实施方式中,处理过的浆柏可以具有3%或更高(例如4% 或更高、5%或更高、6%或更高或7%或更高)和/或8%或更低(7%或更低、6%或更低、 5%或更低或4%或更低)的甘露聚糖含量。例如,处理过的浆柏可以具有3%至8%、4%至 7%或5%至6%的甘露聚糖含量。
[0089] 甘露聚糖和木聚糖含量可以在分析浆柏的半纤维素含量时获得。低戊聚糖、低木 聚糖和/或较低甘露聚糖的浆柏可以对浸渍、浸渍碱液回收和掺杂物质量具有较少的负面 影响。浸渍碱液回收是指浸渍过程中的浸渍碱液的回收。浆柏中的低分子量木聚糖和甘露 聚糖将浸滤到浸渍碱液中并且可以提高浸渍碱液粘度,降低浸渍/过滤速率并阻塞过滤膜 系统,使得难以回收浸渍碱液(NaOH)。剩余的低分子量木聚糖和甘露聚糖将到达掺杂物制 造阶段并消耗二氧化碳,影响掺杂物的总体质量。
[0090] RlO和R18倌。在某些实施方式中,处理过的浆柏具有88%或更高(例如89%或 更高、90%或更高或91%或更高)和/或92%或更低(例如91%或更低、90%或更低或 89%或更低)的R18值。例如,处理过的浆柏可以具有88%至92%、89%至91%或90% 至90. 5%的R18。在某些实施方式中,处理过的浆柏具有86%或更高(例如87%或更高或 88%或更高)和/或89%或更低(例如88%或更低或87%或更低)的RlO值。在某些实 施方式中,处理过的浆柏可以具有86%至89%、87%至88. 5%或87. 5%至88%的R10。维 持相对高的半纤维素含量和相对高的R18、R10,需要在制浆和漂白过程中倾向性地除去较 低分子量的半纤维素。较温和的酸处理、特异性酶处理和其他优化的提取可以提供所述平 衡。RlO和R18值可以使用Tappi方法T235来测量。较高R18的浆柏可以提高人造丝产 率,并且在固定R18值下具有较高RlO的浆柏可以提高纤维强度。
[0091] 反应性。正如上面讨论的,浆柏反应性可能与待试验的浆柏的形态、结晶和分子结 构相关。可接近性较低的区域例如纤维的结晶区域中的纤维素链具有最低的反应性。浆 柏反应性可以通过反映浆柏的不同方面的许多方法来测量。据信,"浆柏反应性"很大程度 上取决于在给定情形中使用的分析方法。(参见例如Linda Gstberg和Ulf Germg^rd, "溶解浆柏的活化的一些特点和在随后的粘胶阶段中对反应性的影响"(Some aspects on the activation of dissolving pulps and the influence on the reactivity in a following viscose stage),Cellulose Chem.Technol·,47, 3-4, 165-169, 2013,以其全部 内容通过参考并入本文)。
[0092] 处理过的浆柏的反应性可以通过各种不同方法来测量。在某些实施方式中,处理 过的浆柏的反应性可以使用下述方法来测量:下文实施例1中所描述的标准实验室反应性 试验;下文实施例2中所描述的改良反应性试验;如下文实施例3中所描述通过在改良反 应性试验后获得残留在滤器上的SEM未溶解纤维段计数(例如对于晚材);下文实施例4中 所描述的过滤值试验(心和K,);和美国专利号中7, 390, 566所描述的Kw/K,试验,所述专利 以其全部内容通过参考并入本文;和/或如下文实施例5中所描述通过测量浆柏的纤维素 结晶结构测量值。据信,通过不同方法获得的反应性值指示了反应性的不同方面,并且来自 于不同反应性试验的结果不一定是重复的或相关的。
[0093] 在某些实施方式中,可以使用一种或多种反应性试验方法,以例如提供处理过的 浆柏的反应性的更全面的评估。例如,处理过的浆柏可能具有选自标准反应性试验、改良反 应性试验、SEM纤维段计数试验、过滤值心或γ值和微晶横截面积的至少一个反应性 值。
[0094] 在某些实施方式中,处理过的浆柏可以具有3. 5mL或更高(例如5mL或更高、IOmL 或更高、30mL或更高或50mL或更高)和/或IOOmL或更低(例如50mL或更低、30mL或更 低、IOmL或更低或5mL或更低)的标准反应性值。一般来说,标准反应性值越高,反应性越 高。较高反应性的浆柏对掺杂物过滤具有较小的负面影响,这是因为较高反应性的浆柏与 较低反应性的浆柏相比可以更完全地与二硫化碳反应,形成均质的掺杂物。得到的掺杂物 可以以较少的堵塞通过过滤阶段。
[0095] 在某些实施方式中,处理过的浆柏可以具有30mL或更高(例如50mL或更高、 IOOmL或更高或150mL或更高)和/或190mL或更低(例如150mL或更低、IOOmL或更低 或50mL或更低)的改良反应性试验值("MRT")。在某些实施方式中,具有30mL或更高的 改良反应性试验值的浆柏适合于与溶解木浆掺混,以提高的性能或生产率用于粘胶应用。 改良反应性试验可以揭示当向反应混合物添加另外的二硫化碳时浆柏的利用:如果向浆柏 反应混合物添加另外的二硫化碳,则具有较小标准反应性值的浆柏可以继续与二硫化碳反 应,并且当与没有另外添加二硫化碳的相同浆柏相比时在粘胶法期间可以表现出更完全的 反应,或者当与具有更高标准反应性值并在标准二硫化碳添加条件下的衆柏相比时在粘胶 法期间可以表现出同样完全的反应。因此,处理过的浆柏的终端用户可以在加入较少二硫 化碳的条件下,通过导入另外的二硫化碳以增加处理过的浆柏与二硫化碳之间的反应,以 产生具有适合的加工性质(例如过滤和纺丝性质)的掺杂物,为具有高MRT的浆柏调整加 工条件,即使所述浆柏具有低的标准反应性值。
[0096] 在某些实施方式中,处理过的浆柏在改良反应性试验后残留在滤器上的未溶解的 纤维(例如晚材纤维)的SEM纤维段计数可以少于每100 μ m2滤器20个纤维段(例如少 于每100 μ m2滤器11个纤维段、少于每100 μ m 2滤器5个纤维段、或少于每100 μ m2滤器3 个纤维段)。在某些实施方式中,具有不良反应性的样品可以具有残留在滤器上的多于每 100 μ m2滤器11个纤维段(例如多于每100 μ m2滤器20个纤维段)。不希望受到理论限 制,据信加工不充分的晚材主要造成了不良的反应性。
[0097] 在某些实施方式中,过滤值&和/或Kw(也被称为弗劳恩霍夫(Fraunhofer)K wS 滤值)可以与过滤阻力相关,因此与未反应的纤维、部分反应的纤维和/或掺杂物粘度相 关,其中较高的心指示较低的反应性。处理过的浆柏可以具有10, 000或更低(例如8, 000 或更低、或6, 000或更低、或4, 000或更低或3, 000或更低)的过滤值不希望受到理论 限制,据信K^Uw值指示浆柏在不同加工条件(例如老化至目标粘度、使用标准化学添加 剂黄原酸酯化)下的利用。
[0098] 在某些实施方式中,使用滤器堵塞值来度量反应性,并且较高的堵塞值被解释为 较高的反应性(参见例如Verena Gehmayr, Ga
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