处理木质纤维素材料的方法技术

本发明专利技术涉及在高产率的制浆工艺中，在碱条件下，使用一个或多个处理段，处理含果胶的木质纤维素原材料的方法。本发明专利技术提供控制碱处理步骤的方法，其中在相同或更高的温度下在一个或多个连续的处理段之前，在低温处理段中采用碱。本发明专利技术还提供采用所述方法获得的纸浆、纸张、纸板或薄纸。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及在高产率的制浆工艺中，在碱条件下，通过控制条件， 使用一种或更多种处理剂，处理含果胶的木质纤维素原材料的方法。 更特别地，本专利技术涉及增加最终纸浆漂白性且还降低生产用水中阳离 子需求的方法。本专利技术还涉及釆用该方法荻得的纸浆、纸张、纸板或 薄纸。专利技术背景机械制浆旨在在没有严重的产率损失情况下，将原材料转化成足 够好质量的纤维。在精制之前，在精制之中，在精制段之间的粗糙纤 维上，或者精制之后的后处理中，可实现通过化学处理提高机械纸浆 的性能。为了生产高质量的高产率纸浆，通常重要的是，在没有太多 地牺牲工艺产率的情况下，通过除去着色或发色结构来增加亮度。可在Sundholm，J. Mechanical pulping, Book 5，Fapet 0y 1999中找到 现有技术的深入综述。一般地，在木材碎屑的预处理中，例如在化学热机械制浆中，或 者在过氧化物漂白机械或化学机械纸浆，例如细碎木材、热机械和化 学热机械纸浆中，使用碱处理。在机械纸浆中的发色团在主要的程度上来自于木质素。在漂白工 艺过程中，这些结构被部分除去或转化成非发色结构。然而，在碱条 件下，在机械制浆工艺段期间，即主要是在碎屑的预处理或纸浆漂白 期间，还形成新的发色结构，这是占主导地位的工艺条件，即高温和 高碱度导致的。碱变暗是牵涉形成邻醌类和松柏醛的已知现象。木材内的果胶是在最终产物内所谓的"阴离子灰分"和碱诱导的 "不可漂白"的发色团的主要来源之一。溶解果胶酸，即"阴离子灰 分"，和作为天然存在的果胶的碱诱导的解离结果，形成新的发色结构。当果胶解离时，大的果胶分子分裂成能扩散出木材的小的碎片(P月离子灰分)并形成新的发色端基(末端基团)。本专利技术证明，温度是在碱条件下控制果胶解离程度的关键参数。较高的温度导致更加强烈的解离和较小摩尔质量的碎片，从而产生更多的发色基团。类似地，较低温度导致不那么强烈的解离和较大摩尔质量的碎片，从而产生较少发色端基。果胶的碱诱导的解离是非常快速的反应 一旦它已经反应(解离)，则在比起始温度高(或低)的温度下延长果胶的碱处理不会导致额外的解离。专利技术概述本专利技术涉及通过防止形成稳定的发色团，并在碱处理含果胶材料中，例如在碎屑预处理或过氧化物漂白中，降低阴离子灰分的释放，在工业规模上改进漂白性的方法。本专利技术基于下述发现当添加碱到该工艺中时，温度应当低，例如小于或等于7(TC，这是因为果胶的脱曱基化令人惊奇地很快发生，之后，即使温度升高或者采用更多的碱，果胶碱诱导的解离也将最小。与该工艺中通常使用的高温(~ IO(TC)相比，它导致在生产用水中"阴离子灰分"小2倍并保持约20%的ISO亮度。根据本专利技术，与低温处理(20-7(TC)相比，在高温处理(80-100。C)下，果胶从云杉TMP中的释放加倍。当生产用水中存在较低的阳离子需求(~25%)时，也观察到这种情况。与此同时，在升高温度到所需的反应温度之前，对于与高温条件下相比，在低温条件下浸渍的纸浆来说，过氧化物漂白的云杉纸浆的亮度高最多1-2%IS0。本专利技术提供在高产率的制浆工艺中，釆用一个或多个处理段，在碱条件下处理含果胶的木质纤维素原材料的方法，其中碱性化学品施用于在相同或较高温度(T2)的一个或多个连续处理段之前的低温处理段(L)，这是碱首次与含果胶的原材料接触时的点，再施用于。这将5提供例如改进的亮度和较低含量的释放到生产用水中的离子物质。本专利技术进一步提供采用本专利技术的方法获得的纸浆或漂白制浆，和由所述纸浆获得的纸张、纸板或薄纸。本专利技术的 一个方面涉及增加含果胶材料的漂白性和因此例如增加漂白纸浆的亮度。本专利技术另一方面涉及降低阴离子果胶物质的释放。本专利技术再一方面涉及降低生产用水中阳离子的需求。本专利技术再一方面涉及提高某些造纸性能，例如纸浆的质量。附图简述图l示出了在较高温度下，在碱条件下果胶的降解导致形成更多的发色团(lmg/ml果胶，94%甲基酯化，Q. 3ml 1M NaOH， 20 - 100°C，30分钟)。图2示出了本专利技术的原理。图2A是本专利技术各段的方框图。图2B示出了纸张的所需性能，亮度、水(离子物质的含量)和纤维的性能，其中这些性能取决于彼此。图3示出了在pHll和40。C下处理的样品果胶(94。/。甲基酯化)的链裂解的动力学。图4示出了初步的一系列处理流程。图5示出了在不同的起始温度下，在碱处理"清洁"的云杉TMP之后，Xyl和GalA如何释放到水内。图6示出了第二系列的处理流程。图7示出了在不同的起始温度下，来自漂白的TMP的片材的ISO亮度百分数。图8示出了最后一系列的处理流程。图9示出了在不同的起始温度下，在有和无过氧化物的情况下，在碱处理TMP之后水的阳离子需求。过氧化物充当降低碱效果的緩沖剂。附图说明图10示出了在不同的起始温度下，来自漂白和碱处理过的TMP的片材的ISO亮度百分数。在起始的漂白段中较低温度导致+2XIS0。专利技术详述通常可通过控制反应pH和温度来影响化学反应。通过在碱处理碎屑或纸浆中控制化学反应，可提高一些重要的造紙性能。果胶是多分散的聚合物，且具有插入鼠李糖(Rha)单元的部分曱基酯化的半乳糖醛酸(GalA)单元的主链。在碱条件下在热机械纸浆中，云杉木材含有 1. 5 - 2%果胶，而杨木在 2 - 2. 5°/。之间(Pranovich， A. V. Sundberg， K.和Holmbom， B (2003) Chemical changesin thermomechanical pulp at alkaline conditions (在械条件下在热机械纸浆中的化学变化)。J. Wood Chem. Technol. 23 (1): 89-112;Sundberg，A. ， Sundberg， K. ， Lillandt，C. 和 Holmbom， B. (1996)Determination of hemicelluloses and pectin in wood and pulpfibres by acid methanolysis and gas chromatography (通过酸曱醇解和气相色谱，测定木材和纸浆纤维内的半纤维素和果胶)。Nord.Pulp Pap. Res. J. 11 (4): 216-219,226)。释放果胶物质到生产用水内将增加水循环中所谓的"阴离子灰分"的含量。这将增加化学品总的消耗，例如造纸机(PM)湿端内的纸张化学品并降低PM的运行。a-D-GalA—a-D-GalA~xx-D-GalA~)>a-L-Rha—a-D-GalA—a-D"GalA1_>4 1~>4 "2 1—4 1—4通常认为木质素是造成对于机械纸浆观察到的亮度上升的发色团的主要来源，对于软木来说，亮度为 80。/。ISO和对于硬木来说为~85%ISO。然而，酸性半纤维素，例如果胶、木聚糖和其他uronan在限制过氧化物漂白机械纸浆中获得的最大亮度方面也扮演重要的作用。根据p-消除机理，聚合物链裂解要求存在甲基酯化的羧基，因此7受到脱甲基化抑制(Kiss J. (1974) P -eliminative degradation ofcarbohydrates 本文档来自技高网...

【技术保护点】
在高产率的制浆工艺中，在碱性条件下，采用一个或多个处理段，处理含果胶的木质纤维素原材料的方法，其特征在于碱性化学品施用于在相同或更高的温度（Ｔ↓［２］）的一个或多个连续的处理段之前的低温处理段（Ｔ↓［１］），这是碱首次与含果胶材料接触时的点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A普拉诺维奇，B霍尔姆博姆，J科恩，
申请(专利权)人：凯米罗总公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]