专利名称：从纸浆配料中清除蜡的方法
技术领域：
本发明涉及一种从纸浆配料中清除蜡的方法，特别是一种从含有浸有蜡的旧瓦楞箱的纸浆配料中清除蜡的方法。
发明的
背景技术：
现今，许多造纸厂使用再生纤维作为它们的造纸配料的一部分。再生纤维是一种良好的原材料，但其天然地没有新纤维牢固，且包含污染物，这会影响系统的清洁和外观。现在出现了许多新的化学工艺以改善含有再生纤维的配料的外观和强度，同时也改善了系统的清洁度。当结合使用化学办法清洁纸浆时，可使用同时降低成本和质量的原材料，例如浸有蜡的旧瓦楞箱(wOCC)，混和的办公废纸(MOW)，和路边的混和废纸(CMW)，而不损失纸张的外观和性质。用浸渍有蜡的OCC代替10％的OCC将为造纸厂显著地节约成本。
发明的技术方案本发明提供一种方法，用于从纸浆配料中清除蜡。特别是，提供一种使浸有蜡的旧瓦楞箱再生的方法。在该方法中，浸有蜡的OCC首先被分解成纤维和蜡，然后再将蜡从纤维中分离出来。蜡与纤维的分离是通过使用起凝聚作用的化学物质来完成的。本发明的从浸有蜡的OCC中提取纤维的方法，使用的浸有蜡的OCC中按重量计算最好是含有小于0．5％的蜡。
通过使用本发明的方法，浸有蜡的OCC可以被再生并被应用于传统的制浆作业中。通过这种作业，一种含浸有10％的蜡的纸箱的浆料能有95％产率。利用该方法生产的纸浆中的蜡的含量满足造纸工业通常可接收的水平。
在该方法中，凝聚化学物质有效地增加了从纤维上清除的蜡颗粒的尺寸。蜡颗粒尺寸的增加有利于其在造纸厂的筛分和清洗阶段被清除。上述能够使蜡凝聚和被清除的化学物质包括硫酸钠，硫酸钾，右旋烯，偏硅酸钠，硫酸月桂脂，丙烯碳酸酯，和上述化学物质的混和物。在一最佳实施例中，该方法还包括在制浆阶段中加入腐蚀性物质，例如氢氧化钠，来促进蜡与纤维的分离。
通过结合附图，参考下述的详细描述，本发明的上述方面和许多附带的优点将变得更加容易认识和理解。附图中图1是本发明的一种典型方法的流程图；图2是根据本发明的方法，经聚合化学物质处理过的纸浆的特性和状况的汇总表；图3图示了根据本发明的方法，从一种包含浸有蜡的OCC的纸浆配料中清除的蜡。
图4是根据本发明的方法，使用用聚合化学物质处理过的纸浆形成的手抄纸的纸张定量和厚度情况的汇总表；图5是根据本发明的方法，使用用聚合化学物质处理过的纸浆形成的手抄纸的密度，SSC，SSC指数，湿度，加拿大标准游离度(CSF)，和VFS筛渣百分比情况的汇总表；图6是根据本发明的方法，使用用聚合化学物质处理过的纸浆配料的可接受的蜡提取量，所提取的蜡在全部纸浆中的百分含量，蜡的损失，传导率，制浆前的pH值，和制浆前的表面强度的情况的汇总表；图7图示了根据本发明的方法处理过的纸浆配料形成的手抄纸的去除蜡，筛渣百分比和蜡，和SSC指数；图8图示了根据本发明的方法，使用用氢氧化钠和典型的聚合化学物质处理过的纸浆配料形成手抄纸的蜡的清除和SSC指数；图9图示了根据本发明的方法，使用用典型的聚合化学物质而不使用氢氧化钠处理的纸浆配料形成的手抄纸的蜡的清除和SSC指数；
图10图示了根据本发明的方法，在蜡的清除过程中，筛渣的蜡含量的曲线；图11图示了根据本发明的方法，在蜡的清除过程中，在浓缩器良浆中和高密度排料中的蜡含量曲线；图12图示了根据本发明的方法，在蜡的清除过程中，澄清器的出口和洗渣机的蜡含量曲线；图13图示了根据本发明的方法，使用典型聚合化学物质时，在浓缩器的良浆和高密度排料中的平均蜡含量；图14图示了根据本发明的方法，使用典型聚合化学物质时，在浓缩器的良浆和高密度排料中的平均粘性物质含量；图15图示了根据本发明的方法，使用典型的聚合化学物质处理过的纸浆配料形成的手抄纸的SSC指数。
最佳实施例的详细描述本发明提供一种方法，用于从一种包含浸有蜡的旧瓦楞箱(wOCC)的纸浆配料中清除蜡。在该方法中，蜡从用蜡浸透的OCC中分离出来，然后被聚合并被从纸浆配料中清除。该方法提供一种纸浆配料，具有可接受的低的蜡含量，最好是重量含量小于纤维总重量的0．5％。
在该方法中，聚合化学物质被加入到含有浸有蜡的OCC的纸浆配料中。在一个实施例中，上述聚合化学物质被加入到打浆机中的配料中。在另一个实施例中，聚合化学物质在配料经过制浆之后并在输送到打浆机卸料池之前被加入到该配料中。在一最佳实施例中，打浆机配料还包括一种腐蚀性物质。适合的腐蚀性物质包括无水碳酸钠和氢氧化物例如氢氧化铵，氢氧化钾，氢氧化纳。腐蚀性物质最好是氢氧化钠。
一种典型的从浸有蜡的OCC中清除蜡的方法，通过图1中的流程示出来。参考图1，浸有蜡的OCC和OCC包被加入到打浆机中，用来提供一种浓度为水中固体重量的约百分之四的配料。浓度以重量计算在约3％至8％的范围内是适当的。典型地，配料被加热到约125°F。适合的温度一般在约120°F至150°F的范围内。然而，温度不应当高到使蜡融化。该方法使用腐蚀性物质来促进蜡的清除，该腐蚀性物质最好在搅动开始之前被加入到打浆机中。聚合化学物质可在制浆之前(添加点A)或在打浆机制浆之后且在配料被输送到打浆机卸料池之前(添加点B)被加入到打浆机中的配料中。最佳的添加点取决于使用的特定的聚合化学物质和OCC设备的结构。经过使用聚合化学物质处理后，纸浆配料被直接输送到网筛和清洁器，在该处聚合的蜡颗粒被从配料中清除。
适于应用的聚合化学物质包括在纸浆配料中从浸有蜡的OCC中清除蜡和使其聚合的化学添加剂。具体的聚合化学物质包括硫酸盐，例如硫酸钠，硫酸钾，和硫酸月桂脂；硅酸盐和偏硅酸盐，例如硅酸钠和偏硅酸钠；柑橘油剂，例如右旋烯；丙烯碳酸酯；和上述化学物质的混和物。较理想的聚合化学物质包括硫酸钠，偏硅酸钠，和右旋烯。偏硅酸钠和右旋烯的混和物是较理想的聚合化学物质的混和物。
本发明的方法能有效地从纸浆配料中清除蜡。该方法同样适用于清除粘性物质。“粘性物质”是指粘合剂，胶，和蜡等通常用于在输送过程中使纸张结合的物质。这些“粘性物质”在生产过程中将会产生问题。
下述的实施例用于说明本发明，但本发明并不仅限于下述实施例。实施例实施例1从wOCC中清除蜡最初的聚合化学物质效果在该实施例中，确定了聚合化学物质从浸有蜡的OCC中清除蜡的能力。纸浆配料包括占重量10％的浸有蜡的OCC和占重量90％的OCC。该配料模拟所估计的造纸厂的原材料混和物。该估计以食品杂货店的预测为依据。
一般步骤。成批的OCC在实验室规模的打浆机中被制成纸浆。对于使用氢氧化钠的方法，在搅动开始之前，氢氧化钠被直接加入到打浆机中。聚合化学物质或者在打浆之前或者在打浆之后被加入。然后通过网筛和清洗，蜡被从纤维上清除。使用经上述过程获得的“清洗”过的纸浆制造手抄纸，然后测定该手抄纸的蜡的含量和强度特性。
通过Valley平板筛(VFS)筛渣试验可评价对纸箱进行分离纤维的能力。在该试验中，不能通过6／1000″的孔隙的物质被称作“筛渣”。筛渣的重量百分比显示出该工序将纸箱分解成纤维和蜡的能力。
典型的制浆和清除蜡的过程1、将30g浸有蜡的OCC碎片和270g未浸蜡的OCC碎片(最大2″×2″)加入到小的间歇式水力碎浆机中。
2、在打浆机中加入4700ml热的去离子水(DI)52℃(125°F)从而获得6％的打浆浓度。
3、对于腐蚀试验，加入12克50％的氢氧化钠(氢氧化钠占重量的2％)。
4、对于在制浆前加入聚合化学物质的一组试验，以5磅化学物质／吨纤维的添加率，加入0．75克得到的化学物质。
5、运行打浆机30秒以混和。对于每一批纸浆，另外运行打浆机45分钟。使打浆机绝热以保持纸浆的温度。
6、从每一批纸浆中取走50克OD纤维(在一烘箱干燥基础上)，用于筛渣试验。
7、用热水(52℃)将每一批纸浆稀释到浓度为1％。
8、使用6／1000英寸大小的切口，并使用热水(约50℃)作为漂洗水，进行Valley平板筛筛渣试验，9、从每一批纸浆中取出另外100克OD纤维。
10、重复进行步骤7和8。
11、将获得的纸浆稀释到浓度为1．0％用来形成纸张。将pH值调节到7．0。使用获得的纸浆在50psi的压力下，制备10张标准手抄纸(定量为26Ib／MSF，即，26Ib／1000ft2)。
12、使用未进行筛滤的纸浆制备两张手抄纸用于蜡试验。
下述的聚合化学物质被用于上述过程标号 化学物质SAF42-1控制SAF42-22％NaOH下述实施例包括在制浆前加入2％NaOHSAF42-3制浆前加入硫酸钾SAF42-4制浆后加入硫酸钾SAF42-5制浆前加入Cytec3523SAF42-6制浆前加入硫酸月桂酯SAF42-7制浆前加入2-丙醇SAF42-8制浆前加入硫酸月桂酯制浆后加入2-丙醇SAF42-9制浆前加入硫酸钾制浆后加入柠檬酸SAF42-10 制浆后加入柠檬酸SAF42-11 制浆前加入MURPHY＇S OIL SOAP和Cytec3523SAF42-12 制浆前加入硫酸月桂酯制浆后加入硫酸钾SAF42-13 制浆前加入偏硅酸钠SAF42-14 制浆前加入SIMPLE GREENSAF42-15 制浆前加入偏硅酸钠制浆过后加入硫酸钾SAF42-16 制浆前加入硫酸钾制浆后加入2-丙醇SAF42-17制浆前加入硫酸钠SAF42-18制浆制浆前加入右旋烯SAF42-19制浆前加入偏硅酸钠(51bs／ton)和Darasperse2372(11b／ton)SAF42-20制浆前加入木质素磺酸钠SAF42-21制浆前加入松油醇SAF42-26PAC(聚铝氯化物(polyaluminum chloride))下述实施例不包括氢氧化钠SAF42-22制浆前加入硫酸钾SAF42-23制浆后加入硫酸钾SAF42-24偏硅酸钠SAF42-25SIMPLE GREENSAF42-27加入NaOH使pH值在8-8．5的范围内SAF42-28加入NaOH使pH值在8-8．5的范围内并加入硫酸钾除上述的聚合化学物质之外，其它聚合化学物质(即，SAF41-15至SAF41-42)通过图2中的步骤进行评价。外观质量，VFS筛渣，筛渣分级，提取的蜡的百分比，和化学物质提取的蜡的总量在图2中汇总。在附图中，涉及的聚合化学物质不带有前缀SAF41或SAF42。
最初的结果。所选择的配料中浸有蜡的OCC和未浸蜡的OCC的重量比为10∶90，该试验的原材料按重量计算包括3％的蜡。几个化学处理过程能够将蜡的含量降低到1．5％或更少，并具有分离纤维-到-筛渣10％或更少。对于上述的加入聚合化学物质获得的蜡和筛渣的评价结果在图3中用图表示处理。在图3中，蜡的清除通过获得的蜡的百分比与筛渣的百分比相对应地标示出来。
参考图3，许多化学处理能够从原材料中分离纤维使得到的筛渣获得率小于10％。没有一种化学处理能够达到蜡的含量占0．5的目标。结果表明优选的聚合化学物质和条件包括2％的NaOH和Cytec＇s聚丙烯酰胺3523(23)，2％的NaOH和硫酸月桂酯(36)，2％的NaOH和偏硅酸钠(40)，2％的NaOH和SIMPLE GREEN(42)，2％的NaOH和硫酸钾(19)，2％的NaOH和MURPHY＇S OIL SOAP(38)，2％的NaOH和1-辛醇(26)，2％的NaOH和柠檬酸(35)，和2％的NaOH和2-丙醇(27)。
除了上述的聚合化学物质之外，也评价了惰性的物质聚合蜡的能力。这种物质包括碳酸钙，粘土，滑石，碳酸氧锆铵，硅藻土(浮游生物遗留的硅酸盐)，和硼砂。这些物质在经清洗的纸浆中对于降低蜡的含量效果差，有时，会产生更多的筛渣。实施例2用含有wOCC的纸浆配料制造的手抄纸的强度在该实施例中，可测定使用本发明的方法处理的纸浆配料制造的手抄纸的纸张强度。除了评价聚合化学物质从含有蜡的纸浆配料中清除蜡的能力之外，还可测定短距压缩强度(SSC)。该短距压缩强度(SSC)是使用TAPPI方法T826测定的。SSC指数是这样计算的在1b／英寸中的SSC除以在1b／MSF中的定量，这样定量被标准化。纸浆配料包含占重量的10％的浸有蜡的OCC和占重量的90％的OCC。如下所述，本发明的方法可提供一种具有高的纸张强度和较少筛渣和低蜡含量的手抄纸。
实施例1中使用经聚合化学物质和上述实施例1中的条件处理过的纸浆配料制备的手抄纸的定量和厚度在图4中被汇总。这些手抄纸的浓度，SSC，SSC指数，湿度，加拿大标准游离度(CSF)，和VFS筛渣百分比在图5中汇总。图6汇总了检验的纸浆配料的所提取的蜡，提取的蜡占纸浆总量的百分比，损失的蜡，传导率，制浆前的pH值，和制浆前的表面强度。图7示出了化学添加剂对筛渣，蜡，和短距压缩强度(SSC)的影响。
参考图7，在制浆阶段，组2到21和26都包含2％的氢氧化钠。组27和28仅包含足够的氢氧化钠使pH值升高到8．5(将pH值保持在8．5需要约0．5％的氢氧化钠)。组1和22至25完全不包含氢氧化钠。如图7所示，在工序中需要加入氢氧化钠从而使筛渣降低到可接受的水平。
不能使短距压缩强度指数达到0．5或更高的聚合化学物质不是优选的。所有的被评价的化学物质提供的废品率低于典型的工业废品率即8至10％。使用优选的化学物质获得的手抄纸的最终的蜡的含量按重量计算小于1％。
考虑到某些聚合化学物质，Daraclean产品由85％的右旋烯和其它有机成分组成。主要成分SIMPLE GREEN是苦橙油，其包含右旋烯，柠檬醛，松油醇和松萜。右旋烯同样也是一种主要组分，即一种优选的聚合化学物质。
优选的聚合化学物质及其清除蜡的特性在图8中图示出来。优选的聚合化学物质包括硫酸钾(K2SO4)，硫酸钠(Na2SO4)，硫酸月桂酯(十二烷基硫酸钠或SDS)，右旋烯，和偏硅酸钠(Na2O3Si)。
一些造纸厂没有安装能在制浆操作中加入氢氧化钠的设备。然而，这些没有装备应用氢氧化钠的设备的造纸厂能够从利用在打浆机中加入聚合化学物质而受益。根据本发明的方法，在不使用氢氧化钠的情况下从纸浆配料中清除蜡的结果在图9中示出。
如图9所示的化学物质没有一种能够达到采用含有氢氧化钠进行化学处理所获得的理想的废品率，然而，所有的都低于工业指标即8％的废品率。
在图9中描绘的大多数化学物质提供的手抄纸包含的蜡与控制的一样多。在打浆机中加入SIMPLE GREEN(民用家庭清洁剂)的确使蜡降低到小于1％。因为SIMPLE GREEN的主要成分是右旋烯，没有装备使用氢氧化钠的设备的造纸厂中在打浆机中加入右旋烯为造纸厂提供了另外一种降低蜡的含量的方法。此外，如图9所示，SIMPLEGREEN的加入增强了手抄纸的强度。实施例3从wOCC中清除蜡右旋烯和偏硅酸钠在该实施例中，可测定使用右旋烯和偏硅酸钠的混和物从浸有蜡的OCC中清除蜡的能力。纸浆配料包含占重量10％的浸有蜡的OCC和占重量90％的OCC。
细孔筛能够通过使蜡与筛渣分离来聚集蜡。如图10所示，通过加入腐蚀性物质(例如氢氧化钠)使细孔筛筛渣中的蜡的含量提高。加入右旋烯和偏硅酸钠同样可增加从细孔筛筛渣中分离的蜡。如图11所示，蜡含量较高的变率好象是部分地由于在打浆机获得物中的蜡的变化。蜡的变率同样出现在浓缩机良浆和高密度存储排料中。
有人担心在清洁器中清除的蜡可通过澄清器返回到系统中。如图12所示，澄清器能够从清洗器的排出物中分离蜡。当加入右旋烯和偏硅酸盐时，清洗器排出物的蜡的含量变得更高。
图13示出了在试验过程中，浓缩机中的平均蜡含量和高浓度存储排料。除基线纸浆外，所有的纸浆都含腐蚀性物质。由于腐蚀性物质的加入，高密度存储料的蜡的含量的确降低了。当加入1 1b／ton的右旋烯和腐蚀性物质时可获得最低的蜡的含量。
图14示出了纸浆样本的粘度。腐蚀性物质的加入略微地降低了粘度。右旋烯和偏硅酸钠的加入成功地降低了高密度排出浆的粘度。能够实现优选的低浓度的混和物包含腐蚀性物质(例如氢氧化钠)，右旋烯(21b／ton)和偏硅酸钠(51b／ton)。
如图15所示，右旋烯和偏硅酸钠的加入降低了纸浆形成的手抄纸的强度。
虽然本发明的最佳实施例已经被图示并描述出来，但还可在不背离本发明的精神和范畴的条件下进行多种变化。
权利要求
1．一种用于从纸浆配料中清除蜡的方法，包括在包含纤维和蜡的纸浆配料中加入聚合化学物质，其中，聚合化学物质将蜡与纤维分离，从而获得包含蜡颗粒和基本上不含有腊的纤维的配料；以及对获得的配料进行筛滤和清洗以分离所述的蜡颗粒，从而提供基本上不含有腊的纸浆配料。
2．根据权利要求1的方法，其中，纸浆配料包含纤维和蜡，蜡的重量含量占全部纤维重量的3％。
3．根据权利要求1的方法，其中，基本上不含有腊的纸浆配料适用于造纸机。
4．根据权利要求1的方法，其中，基本上不含有腊的纸浆配料的蜡的含量小于全部纤维重量的0．5％。
5．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质是在制浆期间或在制浆之前被加入到纸浆配料中的。
6．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质是在制浆完成之后被加入到纸浆配料中的。
7．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质从下述物质中选择硫酸钠，硫酸钾，硫酸月桂酯，硅酸钠，偏硅酸钠，右旋烯，丙烯碳酸酯，和上述物质的混和物。
8．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质是硫酸钠。
9．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质是右旋烯。
10．根据权利要求1的方法，其中，聚合化学物质是偏硅酸钠和右旋烯的混和物。
11．一种从纸浆配料中清除蜡的方法，包括将一种聚合化学物质加入到含有腐蚀性物质、纤维和蜡的纸浆配料中，其中，聚合化学物质将蜡与纤维分离，获得包含蜡颗粒和基本上不含有腊的纤维的纸浆配料；以及筛滤和清洗获得的纸浆配料，分离蜡颗粒，从而获得基本上不含有腊的纸浆配料。
12．根据权利要求11所述的方法，其中，腐蚀性物质包含氢氧化钠。
13．根据权利要求11所述的方法，其中，纸浆配料包含纤维和蜡，其中蜡的重量含量占全部纤维重量的3％。
14．根据权利要求11所述的方法，其中，基本上不含有腊的纸浆配料适用于造纸机。
15．根据权利要求11的方法，其中，基本上不含有腊的纸浆配料的蜡的含量小于全部纤维重量的0．5％。
16．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质是在制浆期间或在制浆之前被加入到纸浆配料中的。
17．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质是在制浆完成之后被加入到纸浆配料中的。
18．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质从下述物质中选择硫酸钠，硫酸钾，硫酸月桂酯，硅酸钠，偏硅酸钠，右旋烯，丙烯碳酸酯，和上述物质的混和物。
19．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质是硫酸钠。
20．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质是右旋烯。
21．根据权利要求11的方法，其中，聚合化学物质是偏硅酸钠和右旋烯的混和物。
全文摘要
本发明公开了一种从纸浆配料中清除蜡的方法。该方法能有效地从含有用蜡浸过的旧瓦楞箱(OCC)的纸浆配料中清除蜡。在该方法中,使用聚合化学物质处理含有用蜡浸过的OCC的纸浆配料,使蜡与纤维分离并使蜡聚焦,从而通过筛滤将蜡清除。在一最佳实施例中,使用一种腐蚀性物质处理纸浆配料从而可促进蜡的清除。
文档编号D21C5/02GK1292052SQ99803271
公开日2001年4月18日 申请日期1999年2月23日 优先权日1998年2月24日
发明者苏珊·A·弗里兰 申请人:韦尔豪泽公司