用于粘胶溶液的针叶木牛皮纸浆制造技术

公开了在粘胶溶液的制造中可用作原料的经表面活性剂处理的漂白针叶木牛皮纸浆。

Softwood kraft pulp used in viscose solutions

Bleached needles, leaves, wood, kraft pulp, used as raw material in the manufacture of viscose solutions, are disclosed.

【技术实现步骤摘要】
用于粘胶溶液的针叶木牛皮纸浆本申请是于2013年4月5日提交的国际申请号为PCT/US2013/035494、中国国家阶段申请号为201380031509.6、专利技术名称为“表面活性剂处理纸浆并改善牛皮纸浆向纤维的并入以制造粘胶及其他二次纤维产品的用途”的原申请的分案申请。
本公开涉及具有改进的分布特性的改性牛皮纸纤维。更具体而言，本公开涉及表现出一系列独特特性的针叶木纤维，例如南方松纤维，将其性能改善至超越来源于牛皮纸浆的其他纤维并且使其可用于迄今还局限于昂贵纤维(例如，棉花或高α含量亚硫酸盐纸浆)的应用。再更具体而言，本公开涉及用一种或多种表面活性剂处理过以增加其对于昂贵纤维的替代性的牛皮纸浆。
技术实现思路
本公开涉及来源于漂白针叶木的化学改性的纤维素纤维，其具有粘性，使其适于用作制造包括纤维素醚、酯和粘胶的纤维素衍生物的化学纤维素原料。本公开也涉及用于制造所述的改进纤维的方法。所描述的纤维进行独特的蒸煮和独特的氧脱木素，随后进行漂白并将表面活性剂施加至纸浆。在一个实施方式中，所述纤维还可进行催化氧化处理。在这些实施方式中，所述纤维可用过氧化氢和铁或铜的组合氧化，然后再进一步漂白以提供具有适当亮度特性的纤维，例如与标准漂白纤维相当的亮度。此外，公开了可提供上述改善的有益特性而不引入用于对漂白纤维进行后处理的高成本附加步骤的至少一种方法。在此较低成本的实施方式中，所述纤维可在牛皮纸工艺(诸如牛皮纸漂白工艺)的单个阶段中氧化。另一个实施方式涉及包括顺序为D0E1D1E2D2的五段漂白的方法，其中第四阶段(E2)包括催化氧化处理。最后，本公开涉及使用如上所述的改性牛皮纸纤维生产的二次化学产品，例如粘胶、纤维素醚、纤维素酯。纤维素纤维和衍生物广泛用于纸张、吸收性产品、食品或食品有关应用、药物和工业应用。纤维素纤维的主要来源是木浆和棉花。纤维素来源和纤维素加工条件通常决定了纤维素纤维的特性，并且因此决定了所述纤维对于某些最终用途的适用性。对处理成本相对较低但用途非常广泛且从而使其能够用于多种应用的纤维素纤维存在需求。具体而言，对于可在纤维素衍生物(例如，粘胶)生产中更容易以更高数量替代昂贵纤维的低成本牛皮纸纤维存在需求。通过化学牛皮纸制浆方法制造的牛皮纸纤维提供了廉价的纤维素纤维来源，其一般向最终产品提供良好亮度和强度特性。因而，其广泛用于纸张应用。然而，由于标准牛皮纸制浆和漂白产生的纤维素的化学结构所致，标准牛皮纸纤维在诸如纤维素衍生物制造等下游应用中具有有限的适用性。一般来说，标准牛皮纸纤维含有太多残留的半纤维素和可能影响所述纤维的后续的物理和/或化学改性的其他天然存在的物质。此外，标准牛皮纸纤维具有有限的化学功能性，并且一般是刚性和不可高度压缩的。在标准牛皮纸工艺中，将被称作“白液”的化学试剂与木屑在蒸煮器中结合以进行脱木素。脱木素是指结合到纤维素纤维的木素由于其在热碱性溶液中的高溶解度而被去除的过程。此过程通常被称作“蒸煮(cooking)”。一般地，白液是氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na2S)的碱性水溶液。取决于所用的木材种类和所希望的最终产品，基于木材的干重，对木屑添加足量的白液以提供所需的总投碱量。一般而言，将蒸煮器中的木材/液体混合物的温度在约145℃至170℃维持约1至3小时的总反应时间。当蒸煮完成时，将所得的牛皮纸木浆与包含用过的化学品和溶解的木素的废液(黑液)分离。通常，在牛皮纸回收过程中将黑液焚烧从而回收钠和硫化学品以便再利用。在此阶段，由于留在纤维素纤维上的木素残渣，牛皮纸浆展现特征性的褐色。在蒸煮和洗涤后，通常将纤维漂白以去除其他的木素并使纤维变白和发亮。由于漂白化学品比蒸煮化学品贵得多，通常在蒸煮过程中去除尽可能多的木素。然而，应理解的是，由于去除过多木素可能增加纤维素的降解，需要使这些工艺取得平衡。在蒸煮之后并且在漂白之前的针叶木的典型卡伯值(用于测定纸浆中残余木素量的量度)为28～32。在蒸煮和洗涤之后，一般将纤维在多阶段序列中漂白，其传统包括强酸性和强碱性的漂白步骤，包含至少一个在漂白序列的终点或终点附近的碱性步骤。通常进行木浆漂白的目的是选择性地增加纸浆的白度或亮度(一般通过除去木素和其他杂质)，而不负面地影响物理性质。漂白诸如牛皮纸浆等化学纸浆通常需要多个不同的漂白阶段，以便以良好选择性获得所需的亮度。通常，漂白序列使用以交替的pH范围来进行的阶段。这种交替有助于例如通过溶解木素分解的产物来除去在漂白序列中产生的杂质。因此，一般而言可以预期的是，在漂白序列中使用一系列酸性阶段(诸如三个依次的酸性阶段)，不会提供与交替的酸性/碱性阶段(诸如酸性-碱性-酸性)相同的亮度。例如，典型的DEDED序列制造出比DEDAD序列(其中A指酸性处理)更白的产品。纤维素通常以包含数百至上万个葡萄糖单位的聚合物链存在。可将纤维素氧化以对其官能性进行改性。氧化纤维素的各种方法是已知的。在纤维素氧化中，纤维素链的糖苷的羟基可被转化成例如羰基，如醛基或羧酸基。根据使用的氧化方法和条件，羰基改性的类型、程度和位置可能不同。已知某些氧化条件可使纤维素链本身降解，例如通过切断纤维素链中的糖苷环而导致解聚。大多数情况下，解聚的纤维素不仅粘度降低，而且纤维长度比起纤维素原料更短。当纤维素被降解后(诸如通过解聚和/或显著地降低纤维长度和/或纤维强度)，其可能难以加工和/或可能不适于许多下游应用。对于可改善羧酸和醛官能度两者的纤维素纤维改性方法仍有需求，这些方法不会使纤维素纤维大量降解。已进行各种尝试来氧化纤维素以为纤维素链提供羧基和醛官能度而不使纤维素纤维降解。在许多纤维素氧化方法中，当在纤维素上存在醛基时，可能难以控制或限制纤维素的降解。先前解决这些问题的尝试包括使用多步氧化工艺，例如在一个步骤中以位点特异性方式将某些羰基改性，并且在另一个步骤中氧化其他羟基，和/或提供调节剂和/或保护剂，所有这些步骤都可能对纤维素氧化工艺带来额外成本和副产物。因此，需要成本有效的和/或可在工艺(诸如牛皮纸工艺)的单个步骤中进行的纤维素改性方法。除了在控制纤维素氧化产物的化学结构以及那些产物的降解方面的困难之外，已知氧化方法可能影响其他性质，包括化学和物理性质和/或最终产品中的杂质。例如，氧化方法可能影响结晶度、半纤维素含量、颜色和/或最终产品中的杂质水平以及纤维的黄变特性。最后，氧化方法可影响加工用于工业或其他应用的纤维素产品的能力。传统上，适用于制造吸收性产品或纸巾的牛皮纸纤维素来源并非也可用于下游纤维素衍生物(诸如粘胶、纤维素醚和纤维素酯)的制造。由高粘度纤维素原料(诸如标准牛皮纸纤维)制造低粘度纤维素衍生物需要额外的制造步骤，其显著增加成本同时引入不希望的副产物并且降低所述纤维素衍生物的总体品质。棉绒和高α纤维素含量的亚硫酸盐纸浆通常用于制造诸如纤维素醚和酯等纤维素衍生物。然而，由于1)起始原料(在棉花的情况中)的成本；2)制浆和漂白的高能量、化学和环境成本(在亚硫酸盐纸浆的情况中)；和3)需要的深度纯化工艺(适用于两种情况)，制造具有高聚合度(DP)和/或粘度的棉绒和亚硫酸盐纤维是昂贵的。除高成本之外，市场上可用的亚硫酸盐纸浆供给日渐减少。因此，这些纤维是非常昂贵的，并且在纸浆和纸张应用中具有有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于粘胶溶液的针叶木牛皮纸浆，所述针叶木牛皮纸浆包含针叶木牛皮纸纤维和表面活性剂，所述针叶木牛皮纸纤维具有至少92％的ISO亮度、至少85的CIE白度和84％～91％的R18值。

【技术特征摘要】
2012.04.18 US 61/635,1851.一种用于粘胶溶液的针叶木牛皮纸浆，所述针叶木牛皮纸浆包含针叶木牛皮纸纤维和表面活性剂，所述针叶木牛皮纸纤维具有至少92％的ISO亮度、至少85的CIE白度和84％～91％的R18值。2.如权利要求1所述的牛皮纸浆，其中，所述针叶木纤维是南方松纤维。3.如权利要求1或2所述的牛皮纸浆，其中，所述CIE白度为至少86。4.如权利要求1或2所述的牛皮纸浆，其中，所述R18值为88％。5.如权利要求1所述的纸浆，其中，相对于无表面活性剂下的相同纸浆，所述经表面活性剂处理的纸浆的滤过性提高至少10％。6.如权利要求1所述的纸浆，其中，相对于无表面活性剂下的相同纸浆，所述经表面活性剂处理的纸浆的滤过性提高至少20％。7.如权利要求1或5所述的纸浆，其中，相对于无...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·J·农尼，C·E·库尔切尼，C·M·斯隆，P·R·坎贝尔，S·C·多德尔，J·M·恩格尔，
申请(专利权)人：GP纤维素股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH