专利名称：生产改性纤维素浆料的方法，因此得到的纤维素浆料以及生物聚合物用于生产纤维素浆 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过向所述有差异的纤维素浆料的生产工艺配方中掺入专门开发的生物聚合物作为添加剂来生产纤维素浆料的方法，用于增强所述漂白的浆料的品质和适用性，尤其是它们的机械强度和排水能力性质。
背景技术：
除了森林开发和涉及用于开发机械强度和其它同样重要的性质的造纸过程的处理以夕卜，在过去的几年，部门的研究者一直致力于添加剂关联作为最有希望的方式来增强在纤维素制造过程本身中的这些性质。用于造纸的添加剂为较长的纤维、胶、干和湿强度剂、淀粉等。文件WO 00/28141描述了一种用于处理木质纤维素纤维质材料的方法，用于增强最终产品的机械强度和湿度性质，该产品包含纤维质材料，其中纸为主要的实例。该处理包括在含有辅助添加剂的溶剂系统中应用木质素衍生物，该辅助添加剂由宽范围的糖和天然聚合物组成。该文件描述了在造纸机行进流(approach flow)中，在造纸机的所谓的湿端，加入添加剂，其中大多数添加剂包括在造纸中。在该专利申请中提及的一些添加剂由于用于生产一些类型(级别)的纸的配方时它们所提供的性质而广泛已知。此外，在该文件中描述的方法需要使用木质素的组合以得到期望的结果，这实际上相应于该发明的新的方面，并且任选包括其它辅助的天然聚合物用于推进期望的性质的开发。在用于生产纤维素的方法中描述使用生物聚合物淀粉的另一个文件为PI9803764，该文件涉及一种通过加入淀粉、聚乙烯醇或酶的增白化学物质来漂白纤维素浆料的方法。该文件明确说明具有多于5%木质素的浆料的处理，强调较高收率浆料，例如机械浆料、热机械浆料和化学热机械浆料；因此，浆料没有以实例证实的漂白过程，例如化学浆料的漂白过程。该发明的目的仅是提高浆料的白度，并且辅助添加剂(例如酶和淀粉)仅旨在提高光学增白剂的效率，因此增强它们在经处理的浆料纤维的表面上的吸收。用于增强浆料白度的这些产品在干燥浆料之前在最后一步加入，并且不增进浆料的机械性质。文件US49267498涉及一种造纸方法，其中添加剂作为助留剂要求保护。因此，该文件教导将聚合物加入到最终的纤维素浆料中必须非常接近造纸机，以保持大的形成的絮凝物并改进排水。该文件的实施例2和3提及compozil添加剂，也就是，两种产品的组合，来单独改进絮凝。文件US4756801教导特别是向造纸过程中加入阳离子淀粉，以得到结合剂，以便在纸生产中使用不同种类的浆料和填料。在该文件中包含的实施例再次提及添加剂作为助留剂，这是它在造纸过程中用于聚合物的众所周知的应用。文件EP1080271专门涉及造纸方法和多糖作为助留剂的用途，其中辅助效果可为强度。除此以外，这些多糖必须具有芳族疏水基团。该专利还涉及最小传导悬浮液。文件EP0148647也是这种情形，该文件公开了一种造纸方法。在实施例1中，对软木(长纤维)应用聚合物，并且在恰好纸张形成之前加入淀粉。根据该实施例得到的结果为在纸张形成期间保留浆料悬浮液。实施例2进而提及产品的组合以改进保留，也使用软木作为纤维供应。因此，该文件涉及聚合物用作添加剂来连接细屑和填料以形成絮凝物和改进保留。文件W02004/046464提及使用粘土和辅助使用淀粉或其它产品作为助留剂来处理纤维素材料。该文件的主要目的是使用填料生产纤维素，辅助添加剂只是使其变为可能。鉴于以上所述，可见现有技术已知在生产纸中使用聚合物(例如淀粉)，但作为助留剂。因此，本发明的目的是在生产纤维素浆料过程期间使用生物聚合物，其能促进浆料的机械性质以及其它重要的性质(例如排水、干燥、多孔性和浆料精制)的变化。发明概述
在第一实施方案中，本发明涉及一种用于生产酸性或碱性纤维素浆料的方法，所述方法包括在所述浆料的制备过程期间加入至少一种生物聚合物的步骤，其中所述生物聚合物为通过醚化反应改性的淀粉。在第二实施方案中，本发明涉及一种通过使用至少一种生物聚合物处理的过程得到的纤维素浆料，所述生物聚合物为通过醚化反应改性的淀粉。在第三实施方案中，本发明还涉及通过醚化的化学反应改性的生物聚合物淀粉用于处理酸性或碱性纤维素浆料的用途，所述生物聚合物淀粉能使聚合链之间连接，并且一些通过水解反应降低聚合链。此外，本发明涉及一种通过使用由上述方法改性的纤维素浆料来制备纸的方法，例如印刷、书写、装饰、特殊或纸巾型纸。附图简述
图1显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和体积之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图2显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和SchopperRiegler值(° SR)之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图3显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和Gurley值之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图4显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和体积之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图5显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和SchopperRiegler值之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图6显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和Gurley值之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图7和8显示关于分别向碱性和酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和能耗之间的关系中的效果(考虑在PFI磨机中的精制效果)的数据图。图9显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和体积之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图10显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和SchopperRiegler值之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图11显示关于向碱性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和Gurley值之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图12显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和体积之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图13显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和SchopperRiegler值之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图14显示关于向酸性浆料中加入本发明的生物聚合物在拉伸指数和Gurley值之间的关系中的效果(考虑在中试装置中的精制效果)的数据图。图15显示使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的纸巾型纸和使用一般纤维素浆料生产的纸巾型纸之间的机械抗性的比较。图16显示使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的纸巾型纸和使用一般纤维素浆料生产的纸巾型纸的柔软度和机械抗性的比较图。图17显示当与使用一般纤维素浆料生产的纸巾型纸相比较时，使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的纸巾型纸的机械抗性和厚度损失的改进。图18显示在生产纸巾型纸期间在压机之后测量的纸平均干含量。图19显示使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的不含木浆(woodfree)的未经涂布的纸和使用一般纤维素浆料(标准物)生产的不含木浆的未经涂布的纸之间的机械抗性的比较。图20显示使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的不含木浆的未经涂布的纸和使用一般纤维素浆料(标准物)生产的不含木浆的未经涂布的纸之间的伸长率的比较。图21显示使用经生物聚合物处理的纤维素浆料生产的不含木浆的未经涂布的纸和使用一般纤维素浆料(标准物)生产的不含木浆的未经涂布的纸之间的固含量的比较。发明详述
开发用于本发明的生物聚合物为天然来源的聚合物，其经受醚化的化学反应。更具体地，其为改性淀粉，其方式使得分子反应性基团的氢原子被另一个基团取代:2，3-环氧丙基-N-烷基-N，N- 二甲基氯化铵。该生物聚合物可由玉米淀粉、木薯淀粉或淀粉的任何其它植物来源生产。优选地，用于使天然淀粉改性的醚化反应在碱性介质中，在固含量为20%_65%的水性悬浮液中，在20-50°C的受控温度条件下，进行约8-16小时。在该反应介质中并且使用碱性催化剂来促进羟基(oxydryl)活化，该过程使得淀粉分子对与来自(3-氯-2-羟基丙基-三甲基铵)酰胺的环氧化物反应性试剂(2，3-环氧丙基-N-烷基-N，N 二甲基氯化铵)在碱的化学计量加入下的取代反应敏感。以上提及的化学改性在具有不同电荷的生物聚合物中证实，包含正、负、中性或混合电荷，其中相同的生物聚合物链具有至少两种类型的不同的电荷，并且可用取代度(DS)表征。该值通过作为生物聚合物一部分的每个D-吡喃葡萄糖基单元的羟基取代基的平均数(基于摩尔表示)来确定。评价若干生物聚合物，其中该组的DS在0.020-0.065范围变化。该改性方法赋予生物聚合物特殊的特性，该特性有利于它们与纤维和其它纤维素浆料组分(例如容器和细屑元件)的相互作用。作为由该较高的相互作用所得到的益处，生物聚合物与纤维素浆料的若干级分之间的结合量提高。该程序的结果是，可获得纤维素物理抗性和排水性质的提高。由于形成氢键，生物聚合物通过增加在纤维之间的结合和帮助保留细屑而对纤维素起作用，这改进在将来生产的纸的机械强度和排水。氢键为离子性的并且认为是弱的；然而，它们代表对纤维素和纸性质的显著的贡献。其中，生物聚合物分子可形成结合，产生在纤维和细屑之间具有高结合能力的结晶区域，均匀形成在纤维素和在纸中分布的高抗性簇。除了通过其它反应促进的化学改性以外，该现象的强度可随着具体的生物聚合物构造、尺寸分布和分子分散而变。其它相互作用可存在于本发明的生物聚合物与纤维素和纸组分之间的接触，例如静电吸引和范德华力。生物聚合物相互作用的该多样性确保其对纸最终特性的永久的影响，即使在经历纤维素和造纸过程之后。用于本发明的改性生物聚合物根据待处理的纤维素浆料的每一种类型，因此，根据具体的生产过程的每一种类型来选择，取决于反应条件和期望的结果所需的取代度。本发明人已注意到加入特别开发用于本发明方法的这些生物聚合物可使浆料性质差异化，特别是桉树的纤维素浆料，能实质提高拉伸强度、抗撕裂性、排水能力和透气性，以及其它重要的和期望的性质。这能够进行有差异的和创新的应用，并且可能使用更多短纤维来代替长纤维，并且由于其在干燥阶段中促进浆料脱水，可导致改进设备生产率或节倉泛。由于根据本发明的方法处理的纤维素的性质在短纤维和长纤维纤维素之间，那些性质中的一些重要的关系好于初始桉树纤维纤维素的那些，由样得到的有差异的纤维素也可认为是新的长纤维替代产品。由于对用于本发明的生物聚合物得到的差异，它们可用于在制造不同类型的纸中应用的浆料，例如印刷、书写、装饰、特殊或纸巾型纸。因此，必须强调本发明的方法不涉及在造纸过程期间的较后阶段使用生物聚合物。而是，本发明的方法涉及在生产过程期间使用所述生物聚合物，以便因为对纤维素过程的这种改性得到具有改进的机械和干燥性质的改性纤维素。随后将由此生产的纤维素干燥，再浆化，随后经历造纸的全部过程。本发明方法的目标在于使聚合物与纤维素纤维紧密结合，以提高纤维与纤维结合的数量和强度。最终的目的是提高纤维素的机械强度。因此，本发明依赖于以下证实:在本申请要求保护的方法中涉及的机理为在纤维和生物聚合物之间形成结合，所述结合经历干燥和造纸过程将保持。因此，在将所述浆料送至造纸过程之前，将改性生物聚合物加入到纤维素浆料中，将所得到的纤维素通过干燥和包装过程。当纤维素后来进入造纸过程时，在纤维素纤维中吸附的这些生物聚合物可经历分解和精制过程。它们仍保留在纤维素制造过程中的改性中得到的特殊特性，能够节省一些对于某些种类的纸典型的添加剂，可降低或消除这些添加剂。换言之，通过使用生物聚合物的处理过程得到的浆料的改进的性质(例如，抗拉伸性、抗撕裂性、抗排水性和透气性)是重要的，因为它们促进造纸过程。这些改进的性质迅速地转移至所得到的纸，尤其是纸巾型纸和印刷纸。因此，克服由造纸过程中提高含量的短纤维引起的机械缺陷，并且鉴于短纤维的高含量，得到重要的性质，例如吸收和柔软度。根据浆料制造过程并根据本发明，鉴于工艺变量，可采用若干方式和在不同的时间加入生物聚合物，所述工艺变量进而鉴于浆料期望的特性而变。这些条件中的一些可在使用氧的去木质作用阶段中，在漂白阶段之间或甚至恰好在将浆料漂白之后得到。本发明的方法还可适用于高收率浆料，其为不经历更激烈的蒸煮和漂白过程的浆料，例如化学浆料，并且保持它们的收率超过65%，条件是它们满足生物聚合物应用条件。在最众所周知的高收率浆料中，可提及机械、热机械和化学热机械浆料。在经历漂白过程之后，在使生物聚合物改性所述浆料所需的条件下，可将另外的处理应用于纤维素浆料。在该阶段(即，在漂白后)中加入的生物聚合物应在根据所用生物聚合物的具体特性确定的条件下通过蒸煮过程活化。在接受碱性条件的生物聚合物的情况下，例如，它们可在该过程的若干点，在合适的温度、pH和停留时间条件下加入，例如:氧去木质作用和漂白的碱性阶段。在两种情况下，使生物聚合物与浆料固定，随后将其送至纸生产过程，经历所得纤维素干燥、打包和再拍打过程，而不失去增加的特性。根据本发明的一个优选的实施方案，用于处理纤维素浆料的过程包括具有顺序ADo (Eop)PP的漂白碱性浆料的过程，其中漂白阶段的缩写是指:A，酸性阶段；Do，二氧化氯的短阶段；Eop，使用少量氧和过氧化氢剂量的碱性提取阶段；和P，过氧化氢剂量阶段，并且其中生物聚合物在漂白的碱性步骤之一之间或在漂白之前在碱性步骤中加入。还在一个优选的实施方案中，以基于衆料总量5，O kg/adt-20.0 kg/adt的量在处理过程期间向纤维素浆料加入生物聚合物，温度范围为45°C -95°C，优选70-90°C，其中生物聚合物与浆料之间的接触时间在10分钟-360分钟范围，优选30-90分钟。优选地，在加入生物聚合物期间，对于碱性浆料，PH为8-11，对于酸性浆料，pH为3-6。在涉及使用本发明的生物聚合物改性的纤维素的性质的纤维素制造过程中，应对每一个生产过程进行常规变量的性能评价。此外，对于用生物聚合物改性的纤维素的应用，应仔细开发该新改性纤维素产品在不同类型的纸的性质和制造过程中的干扰的评价，并且这些参数可迅速地由专业人员确定，并且不代表本发明的本质的和决定性的特性。
实施例以下实施例将更好地说明本发明，并且描述的具体的条件和参数代表本发明的优选的和非限制性的实施方案。用于处理纤维素浆料的过程 实施例1
对于碱性浆料处理过程，使用在本文中称为"AlcBiol"的生物聚合物，是指在以下条件中被醚化化学改性的杂化玉米多糖:pH为8.5，在具有30%的固体浓度的水性悬浮液中，并且受控温度为30°C，时间期间为8小时。其物理方面相应于不溶于水和有机溶剂的具有特征淀粉气味的细白色粉末。关于其化学特性，所述生物聚合物AlcBiol的取代度为
0.025-0.045，氢离子势(pH)为5.5-6.5，最大湿度为14%。实施例2
对于碱性浆料处理过程，使用在本文中称为〃AlcBio2〃的生物聚合物，是指在以下条件中被醚化化学改性的玉米多糖:pH为8.5，在具有40%固体浓度的水性悬浮液中，并且受控温度为40°C，时间期间为6小时。其物理方面相应于不溶于水和有机溶剂的细白色粉末。关于其化学特性，所述生物聚合物AlcBio2具有两性电荷(正和负)，取代度为0.025-0.042，氢离子势(pH)为5.5-6.5，最大湿度为14%。实施例3
对于碱性浆料处理过程，使用在本文中称为〃AlcBio3〃的生物聚合物，是指在以下条件中被醚化化学改性的玉米多糖:pH为9.0，在具有35%的固体浓度的水性悬浮液中，并且受控温度为30°C，时间期间为8小时。其物理方面相应于不溶于水和有机溶剂的细白色粉末。关于其化学特性，所述生物聚合物AlcBio3具有阴离子电荷，氢离子势(pH)为5.5-6.5，最大湿度为14%。实施例4
对于酸性浆料处理过程，由于工艺条件需求，使用在本文中称为〃AcBio2〃的生物聚合物，其为如前所述通过淀粉多糖化学改性形成的水性溶液，取代度在0.022-0.040范围，pH为5.0-6.0，并且含有基于苯并异噻唑啉酮的防腐剂。需要该防腐剂以避免产品降解，该产品对微生物的攻击非常敏感。生物聚合物AcBio2具有以下物理特征:奶油色粘性溶液，特征淀粉气味，最大堆积密度为1.13 g/cm3，固含量为24.0%-27.5%，最大粘度为2000 cP，并且氢离子势(pH)为5.5-7.5。比较测试结果
使用生物聚合物AlcBiol (碱性方法)和AcBio2 (酸性方法)的这些实施例，进行实验室测试、中间和工业规模测试。在这些情况中得到的结果显示对改性纤维素性质的重要的发展。在实验室规模中，所用的设备为具有300g干燥纤维容量的纤维素漂白反应器，并且全部自动化控制工艺条件。在该过程的预先工业规模测试中，所用的反应器具有100 kg干燥浆料容量，也自动化控制工艺变量。然而，在这种情况下，由于泵送操作和在纤维素运输期间载荷损失，加入和剪切条件与工业条件更接近。开发使用碱性pH浆料的优化的程序来使用生物聚合物，而不会干扰纤维素制造过程。为此，在用于纤维素漂白的顺序内在过氧化氢的两个阶段之间加入生物聚合物。在该阶段中，与用于应用生物聚合物相容的漂白条件为:pH 11.0，温度901:，稠度10%和保留时间80分钟。对于这些条件，选择生物聚合物AlcBiol。考虑优化其剂量，关于干燥纤维的百分比，该生物聚合物以若干量给料。在漂白阶段之间进行向碱性纤维素的生物聚合物应用，因为这些技术条件对于活化它们的期望的贡献最为有利。然而，关于碱性浆料，其它碱性阶段也可以同样有利的结果接受所述生物聚合物剂量。还进行较大规模的其它研究，包括评价所得浆料的精制能力，以证实使用本程序得到的优点。如预期的，相对于给料量，结果成比例地提高。然而，由于剂量效果不是线性的，成本/益处分析显示，在工业规模中使用该过程可优化剂量，但是目前为约0.5-1.5%。在本文件后面显示的部分结果涉及在这些条件中1.5%剂量的生物聚合物AlcBiol。使用生物聚合物的纤维素改性发展在第二步中使用酸性浆料的改性来补充，如在实施例2中说明的。该研究的目的是改进在适用于在纤维素生产过程中注意到的许多酸性PH条件的生物聚合物的开发。该剂量需要其它生物聚合物类型，因为工艺条件不同并且与在以前的过程(为碱性)中使用的生物聚合物不相容。在酸性PH中将加入到纤维素的生物聚合物应在纤维素生产过程之外，在它们加入之前被活化。在这种情况下，得到生物聚合物AcBio2，并且适用于在漂白过程结束时应用于浆料中的纤维素生产过程。所述生物聚合物AcBio2在以下条件中应用:pH 5.5 ;温度70°C ;稠度10% ;和保留时间30分钟。生物聚合物剂量与在碱性浆料中描述的类似，并且结果也和使用这些浆料实现的那些一样令人满意。如果漂白的最后阶段为酸性的，可促进该条件。在这种情况下，在后期操作过程中可能的纤维素稀释之前，与浆料的有效混合物显著有助于生物聚合物的效果。使用本发明的生物聚合物进行的研究显示，虽然结果不是线性的，但是性质增加与加入的添加剂的量直接成比例，添加剂的加入量有利地可为5.0 kg/adt-20.0 kg/adt。由对于中试测试所选的样品，根据在纤维素制造过程内使用这些生物聚合物处理的可能的成功率，一个应用于碱性条件，另一个应用于酸性条件。本发明的初始实验工作包括仅应用于在碱性pH中生产的浆料的实验室测试，因为这种纤维素的工艺条件似乎最适用于所需的开发。实际上，在对生物聚合物多次测试和改性后，在这些条件下结果为肯定的。在这些最早的结果之后，用于具有酸性PH的浆料的生物聚合物开发不太昂贵，并且得到的结果同样为肯定的。在限定工艺条件之后，产品剂量也优化。不过加入的量也与开发规模联系，这可在中试装置中进行的测试看到。在中试装置中进行的测试，在实验室所用的条件下，但是在具有100 kg干燥浆料容量的反应器中，显示关注的性质的相同的改进趋势。在这种情况下，生物聚合物应在饮用水或漂白阶段的洗涤水中稀释，具有最大分布和与接受它的浆料的混
口 O测试的两种情况增强机械强度和排水性质，尽管应用的生物聚合物的特性不同。不管涉及本发明中加入的生物聚合物的成本，当明显需要该操作时，在用于纸生产的浆料精制中检测到补偿。精制显示，在所有测试的工艺条件下，对于含有生物聚合物的该有差异的浆料，达到相同的排水能力程度和机械强度所需的能量低于在不存在生物聚合物下使用相同的纤维的浆料所需的能量。明显地，当应用该纤维素时，该优点应根据所用的精制技术和纸类型而变。首先，对于在实验室规模中得到的碱性浆料，呈现一些重要的结果。示于图1的结果证明拉伸指数之间的关系，拉伸指数是作为参考的第一待开发性质，也就是，目的是提高浆料的机械强度，还提供与其它重要性质的正性关系。根据本发明的生物聚合物加入显示，在研究的研磨曲线内，拉伸强度和体积(bulk)提高；对于相同的体积，拉伸指数的提高非常显著，反之亦然。基于待处理的物质的干重，在实验中加入的生物聚合物AlcBiol的量为1.5%生物聚合物。示于图2的拉伸指数和Schopper Riegler值(° SR)(衡量稀释的衆料悬浮液可脱水的速率)之间的关系证明，使用生物聚合物AlcBiol，对于干燥相同量的浆料，得到具有更高机械强度和更低能量成本的浆料，或者设备使用相同能耗的产量提高。测量的其它参数为拉伸指数和Gurley值(衡量在标准压力下限定体积的空气多快可通过限定面积的膜)之间的关系，其表征纤维素浆料片材的透气性。结果示于图3。由于在PFI实验室磨机中在研磨过程期间的发展，该性质尤其令人感兴趣。提高透气性也可暗示改进干燥过程，尤其是在纤维素已经历精制过程的造纸机中。在酸性纤维素的情况下，使用在以前的情况下获得的知识进行类似的分析。对于该研究，使用生物聚合物AcBio 2，其规格为取代度为0.022-0.040，并且pH为5.0-6.0。基于待处理的物质的干重，在实验中加入的生物聚合物的量为1.5%生物聚合物。由结果可观察到，考虑在被研究的浆料中在生物聚合物和剂量点之间的大的差异，所有性质的增加类似。拉伸指数和体积之间的关系显示，在实验室实验中研究的整个研磨范围内，拉伸指数和体积提高。在酸性浆料的情况下，显然的是，对于相同量的施用的能量，与初始浆料(白色)相比，含有生物聚合物的浆料的拉伸增加更高(图4)。对于示于图5的含有和不含生物聚合物的酸性浆料，拉伸指数和SchopperRiegler值(° SR)之间的关系高于碱性浆料的结果。然而，由于它们更高的较大排水困难，该益处在碱性浆料中非常重要。图6显示对酸性浆料应用生物聚合物降低耐空气性。这些为在所研究的那些性质中最令人感兴趣的性质，它们显示了本发明在开发短纤维纤维素消费者不断要求的重要性质中的效力。其它性质(例如抗撕裂性和不透明性)也显示应用本发明的生物聚合物的优点。为了证实在实验室规模中得到的值，在具有100 kg浆料容量的设备中进行中试测试，考虑空气干燥的纤维。其中纤维素使用根据本发明方法生产的生物聚合物处理的中试装置由稀释储罐和混合机组成，浆料在所需的条件下在稀释储罐中制备，而混合机接受所需的试剂。在这种情况下，试剂和工艺条件与在实验室中所用的那些类似。试剂仅为在10%稠度下加入到浆料中的生物聚合物，并且工艺条件完全相同:停留时间为60分钟，温度为60°C，且反应器旋转为约28 rpm。在经过混合机后，浆料进入反应器，在这里保持反应条件和保留时间。在反应器之后，浆料经过排放储罐和能使浆料达到最多35%干燥的脱水台。在受控温度和湿度条件下在干燥室中结束干燥，使得浆料性质不受传统的纤维素干燥以外的角质化影响。所得到的浆料在具有12英寸直径圆盘的中试装置精制机中精制。采用的圆盘能使用非常低强度精制技术，这对于桉树纤维素是适当的。与通常的桉树浆料相比，这种精制的结果显示含有本发明的生物聚合物的浆料实质节能，作为基础，使用相同的机械强度，用纤维素拉伸指数表示，由附图可见。这些附图涉及在造纸过程中精制的碱性和酸性浆料，在两种情况下，代表使用生物聚合物对造纸商的能量收益。附图还清楚地说明，在中试装置中在精制期间施用的能量应与在顺序中显示的性质量级相关。图7比较参比浆料与应用1.0%生物聚合物AlcBiol的另一种浆料，并且相同的能量用于两种浆料。这些浆料的比较显示，通过精制可节省能量以得到相同的机械强度。在类似的比较条件下，图8显示在中试装置中对于酸性浆料的精制结果。在顺序中分析的性质涉及在中试装置中得到和精制的浆料，因此，比起在实验室规模中得到和处理的浆料，经受不同的处理和应力。得到的结果也确证了实验室规模的结果，显示分析的相同性质的相同增加趋势。在这种情况下，还改进机械强度和排水性质，这些是使该改性纤维素的应用加强的两个特性。图9显示在碱性浆料中加入1.0%生物聚合物的小的体积增加，在工业应用中的结果由于更好的工艺条件应与这些结果类似或甚至更好。对于纤维素，提高体积效果总是有利的。示于图10的对于碱性浆料的排水能力效果也遵循正趋势，重复了实验室规模的结果。图11显示使用本发明的生物聚合物应用实现的正效果，纤维素的透气性提高，当精制效果加强时，该效果增长。在酸性浆料的情况下，在中试装置中的整个精制曲线中存在生物聚合物时，趋势也是体积提高。该结果与碱性浆料效果一致，并且实验室规模的结果显示这些增加可以更好(图12)。图13显示在中试装置中在精制发展期间Schopper Riegler值的增加。这代表了以更低能耗性质增加，或甚至可能提高纤维素干燥机器和造纸机的生产率，而具有相同的机械强度性质。图14显示Gurley值的精制曲线，遵循碱性纤维素和实验室规模测试的相同的趋势，显示作为生物聚合物贡献的抗透气性降低，抗透气性使用Gurley设备测量。该优点随着精制的发展而提闻。所有呈现的结果为纤维素改性的证据，不仅如此，它们还显示在重要的性质之间的相互关系正性变化，为纤维素应用带来更大的益处。这些改性导致在短纤维和长纤维纤维素的性质之间的中间应用的可能性，具有大的替代潜力，在纸配方中具有长纤维的百分比优点，尤其是在纸巾纸和在印刷和书写纸中。使用经处理的纤维素浆料造纸的方法
为了证明根据以上公开的处理过程，由通过生物聚合物改性的纤维素浆料生产的纸的优异性，制备纸巾纸型纸的样品，更具体地，卫生纸以及印刷和书写纸。然而，在描述实施例的细节之前，需要提供一些重要的定义以支持本发明的描述:
“短纤维浆料”是指源自木材例如桉树的浆料，但是也可包括其它物类，例如阿拉伯橡胶树、桦树、槭树等，因为在本发明中可影响相关的纸性质的短纤维特性与这些木材类似。“漂白的化学浆料”是指通过蒸煮和漂白的化学过程得到的浆料。该浆料特别用于制造纸巾型纸。“桉树天然纤维”是指通过制浆和漂白的化学过程得到的天然纤维，而不使用与过程无关的添加剂。“改性桉树纤维”是指通过改性生物聚合物改性的桉树纤维。“纤维质结构”是指通过先前制备纤维和随后沉积一定量的纤维，由于纤维的缠绕通过纤维质网形成的结构，通常在筛网或毛毡上，以形成结构。通常在造纸中，无论哪种类型，在筛网上形成该结构，干燥并滚压成卷。在纸巾型纸的制造过程中，生产结构化的页，所述页具有带有较小的高密度面积的区域和具有较大的高体积、柔软度和液体吸收容量面积区域的其它区域。传统的结构为平面的，其中仅在平面筛网上形成页。在传统的长网造纸机(Fourdrinier machine)中，书写和印刷纸的结构也在平面结构中形成。生产纸巾型纸的描述
使用改性纤维素生产的纸巾型纸为在具有标准结构的机器上的纸巾(纸密度为21 g/m2)和卫生纸(纸密度为16 g/m2)。这些纸的制剂对于大多数高品质纸生产者是典型的，卫生纸具有75%的短纤维和25%的长纤维，而纸巾具有70%的短纤维和30%的长纤维。通常将长纤维精制以确保机械强度和提高短纤维含量，但是相同程度的精制用于所有制造的纸。选择用于该纸生产的添加剂也通常用于生产这些类型的纸巾纸，例如湿强度剂和干强度剂。用于该造纸的机器为中试规模，宽度为1，000 mm,速度为1,000 m/min,具有Crescent Former和传统的压机，针对Yankee圆筒抽吸，并且每日生产3吨纸。将纸在Yankee圆筒上干燥并滚压成卷。该机器使得样品起绉(起绉具有角度变化)或滚压的平面。 在大量制备中，短纤维和长纤维的样品在碎浆机中分解，在碎浆机中它们还接受必要的化学添加剂。对于卫生纸制备，加入淀粉作为干强度剂，对于纸巾制备，加入得自Ahsland的Kymene 产品、阳离子树脂(以改进湿强度)和羧甲基纤维素。将长纤维精制，并与短纤维混合，以进入机器。表I显示在所述中试机器中在卫生纸制造期间的主要变量。
权利要求
1.一种用于生产改性纤维素浆料的方法，所述方法包括在制备和处理所述浆料的过程期间加入至少一种生物聚合物的步骤，其特征在于所述生物聚合物为通过醚化的化学反应改性的淀粉。
2.权利要求1的方法，其特征在于所述生物聚合物为玉米淀粉。
3.权利要求1或2的方法，其特征在于所述生物聚合物以相对于浆料的总量5.0kg/adt-20.0 kg/adt 的量加入。
4.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于为包括顺序ADo(Eop) PP的碱性浆料漂白方法且生物聚合物在碱性漂白步骤之间或在漂白之前在碱性步骤中加入。
5.权利要求1-3中任一项的方法，其特征在于其为酸性浆料漂白方法，并且在漂白阶段期间或在该阶段之后加入生物聚合物。
6.权利要求1-5中任一项的方法，其特征在于大致在45°C_95°C下加入所述生物聚合物，其中生物聚合物与浆料之间的接触时间在10-360分钟范围。
7.一种改性纤维素浆料，其特征在于通过权利要求1-6中任一项限定的方法处理。
8.通过醚化的化学反应改性的淀粉的用途，其特征在于在生产纤维素的过程中输入作为纤维素浆料的处理。
9.权利要求7限定的改性纤维素浆料的用途，其特征在于为用于造纸的过程。
10.权利要求9的用途，其特征在于所述纸为纸巾型纸。
11.权利要求9的用途，其特征在于所述纸为印刷和书写纸。
12.—种造纸的方法，其特征在于包括使用权利要求7限定的纤维素浆料。
13.权利要求12的方法，其特征在于所述纸为纸巾型纸。
14.权利要求12的方法，其特征在于所述纸为印刷和书写纸。
15.一种纸，其特征在于包含权利要求7限定的改性纤维素浆料。
16.权利要求15的纸，其特征在于为纸巾型纸。
17.权利要求15的纸，其特征在于为印刷和书写纸。
全文摘要
本发明涉及一种用于生产化学纤维素浆料的改进的方法，其中在漂白步骤之前、期间或之后，即刻加入生物聚合物，这取决于浆料特性和所用的工艺条件。本发明的生物聚合物为通过醚化反应的淀粉。当与通过传统方法得到的纤维素浆料相比，该处理导致具有改进的物理、化学和机械性质的有差异的浆料。使用所述生物聚合物改变重要的浆料性质之间的关系，使得它们应用于造纸过程是有利的。该区别提高使用以及新应用的可能性，包括用于取代由其它纤维素来源生产的浆料。因此，通过使用由上述方法改性的纤维素浆料，本发明还涉及一种用于制备纸的方法，例如印刷、书写、装饰、特殊或纸巾型纸。
文档编号D21C9/10GK103109014SQ201180024832
公开日2013年5月15日 申请日期2011年3月21日 优先权日2010年3月19日
发明者R.拉诺奇亚, A.马索奎特, D.奥亚卡瓦 申请人:菲布里亚塞鲁洛斯有限公司