專利名稱：紙產(chǎn)品的游離度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的紙漿精制方法。
背景技術(shù)：
制造紙、紙巾(tissue)、紙板(board)或相關(guān)產(chǎn)品的紙衆(zhòng)(pulp)可由來自木材和其它來源(例如大麻、稻草、棉花)的纖維素獲得。絕大多數(shù)原料為木紙漿，其可為軟木原料或硬木原料。軟木纖維來自帶針的針葉樹比如松樹、云杉、高山冷杉、花旗松。硬木纖維來自各種類型的落葉樹比如樺樹、桉樹和阿拉伯橡膠樹。機(jī)械紙漿含有大部分原始木質(zhì)素，而在化學(xué)紙漿中大部分木質(zhì)素已被去除。軟木(SW)和硬木(HW)之間的區(qū)別差異是木材的個(gè)體纖維素纖維的長度、纖維的粗糙性和纖維的剛性/壓潰性。硬木和軟木必須經(jīng)受具體的機(jī)械處理(精制)以使木材轉(zhuǎn)化為用于形成紙張網(wǎng)幅的纖維紙漿。纖維素紙漿懸浮液的纖維經(jīng)機(jī)械處理以改變纖維的性質(zhì)。將纖維素紙漿懸浮液加工成產(chǎn)品，所述產(chǎn)品與最初的纖維素紙漿懸浮液相比，具有增加的拉伸/撕裂強(qiáng)度性質(zhì)、增加的游離度(Shopper-Riegler)值、增加的精細(xì)度和改進(jìn)的紙/紙巾制造性質(zhì)。增加的游離度值導(dǎo)致減小的紙/紙巾制造的脫水能力，這增加了干燥紙張所需的能量并會(huì)減慢造紙速度。另一方面，過低的游離度產(chǎn)生不夠穩(wěn)固的紙/紙巾。精制對(duì)化學(xué)紙漿和機(jī)械紙漿這兩者的性質(zhì)具有重要性。除脫水外，還應(yīng)注意在精制過程期間能量消耗高。通過用鐵鹽和過氧化氫處理纖維來調(diào)節(jié)纖維素纖維的化學(xué)方法已在WO2005/028744中公開；Kraft軟木紙漿的處理產(chǎn)生與硬木纖維相仿的纖維性質(zhì)。WO 2004/022842公開了在用果膠酶處理后精制機(jī)械紙漿的減小能量的方法，以生產(chǎn)具有特定游離度性質(zhì)的紙漿。EP 0458397公開了使用錳1，4，7_三甲基-1，4，7-三氮雜環(huán)壬烷(Me3-TACN)絡(luò)合物作為漂白和氧化催化劑，以及用于紡織品和紙漿漂白方法的用途。美國申請2001/0025695Al，Patt 等公開了使用 1，2_ 雙-(4，7_ 二甲基 _1，4，7_ 三氮雜環(huán)壬-1-基)-乙烷(Me4-DTNE)和Me3-TACN的錳絡(luò)合物的C104_和PF6_鹽分別用于木漿去木質(zhì)素和漂白。同時(shí)在使用包含Me4-DTNE的錳化合物時(shí)，報(bào)道沒有粘度損失或粘度損失??；在使用包含Me3-TACN的錳化合物時(shí)粘度損失大得多。已知具有較低粘度的纖維素得到強(qiáng)度減小的紙張(Pulp Bleaching, Principle and Practice (紙衆(zhòng)漂白原理和實(shí)踐),C.ff.Dence, D.ff.Reeve 編輯，Tappi, Atlanta, 1996)。WO 2007/125517 公開 了使用 1，2_ 雙 _(4，7_ 二甲基 _1，4，7_ 三氮雜環(huán)壬-1-基)-乙烷(Me4-DTNE)和Me3-TACN與緩沖劑和螯合劑用于漂白纖維素基質(zhì)。WO 2008/086937 公開 了使用 1，2_ 雙 _(4，7_ 二甲基 _1，4，7_ 三氮雜環(huán)壬-1-基)-乙烷(Me4-DTNE)和Me3-TACN用于漂白纖維素基質(zhì)，同時(shí)保持pH恒定。US 2002/0066542 Al描述了多齒配體的過渡金屬(特別是鈷)絡(luò)合物，和這類化合物在去木質(zhì)素和漂白方法中的用途。用包含Me3-TACN的錳絡(luò)合物進(jìn)行的參比實(shí)驗(yàn)顯示顯著的粘度損失，而描述的其它化合物未顯示顯著的粘度變化。
期望提供允許紙/紙巾生產(chǎn)者使用具有較低水平游離度的精制過程的方法，所述方法產(chǎn)生和通過機(jī)械方法通常所提供的相同的紙漿強(qiáng)度性質(zhì)。發(fā)明概沭我們發(fā)現(xiàn)，用預(yù)先形成的氮雜環(huán)狀分子的過渡金屬絡(luò)合物和過氧化氫處理纖維素纖維改進(jìn)了精制這些纖維的效果。處理可在精制過程之前、期間或之后，通常在精制過程之前或期間進(jìn)行。改進(jìn)的精制性質(zhì)可通過在相同機(jī)械能輸入和相同的Shopper-Riegler值(SR)下增加的拉伸強(qiáng)度性質(zhì)觀察到。另外，盡管在紙漿/紙領(lǐng)域內(nèi)廣泛承認(rèn)纖維素粘度損失的明顯減少對(duì)于造紙性質(zhì)是不期望的，且包含Me3-TACN的錳催化劑的使用產(chǎn)生顯著的粘度損失，根據(jù)不同的研究，特別意外發(fā)現(xiàn)，這類催化劑的使用導(dǎo)致精制過程對(duì)于纖維性質(zhì)的效果的改進(jìn)。本發(fā)明可應(yīng)用于化學(xué)紙漿和機(jī)械紙漿，包括再循環(huán)紙漿，用于生產(chǎn)紙、紙巾或紙板。我們發(fā)現(xiàn)形成纖維素紙漿懸浮液的能量消耗和時(shí)間可在錳催化劑連同過氧化氫的作用下減小，所述纖維素紙漿懸浮液可進(jìn)一步加工成具有改進(jìn)游離度的紙張。第一方面，本發(fā)明提供處理纖維素紙漿懸浮液的方法，其包含(i)使纖維素紙漿纖維經(jīng)受pH為6-13的錳過渡金屬催化劑和過氧化氫的水溶液的步驟，和(ii)使紙漿經(jīng)受精制過程直到Shopper R iegler(SR)值達(dá)到10-90° ,并將生成的紙衆(zhòng)加工成紙、紙巾或紙板，其中錳過渡金屬催化劑存在的濃度為0.0OOl-1kg/噸烘干紙漿，且過氧化氫存在的濃度為0.1-1OOkg/噸烘干紙漿，錳過渡金屬催化劑預(yù)先形成單核Mn (II) ,Mn (III) ,Mn (IV)或雙核 Mn(II)Mn(II) ,Mn(II)Mn(III)、Mn(III)Mn(III)、Mn(III)Mn(IV)或 Mn(IV)Mn(IV)過
渡金屬催化劑，過渡金屬催化劑的配體為式(I):
權(quán)利要求
1.一種處理纖維素紙漿懸浮液的方法，其包含:(i)使纖維素紙漿纖維經(jīng)受pH為6-13的錳過渡金屬催化劑和過氧化氫的水溶液的步驟和(ii)使紙漿經(jīng)受精制過程直到Shopper Riegler(SR)值達(dá)到10-90° ,并將生成的紙衆(zhòng)加工成紙、紙巾或紙板,其中猛過渡金屬催化劑存在的濃度為0.0OOl-1kg/噸烘干紙漿，且過氧化氫存在的濃度為0.1-1OOkg/噸烘干紙漿，錳過渡金屬催化劑預(yù)先形成單核Mn(II)、Mn(III)、Mn(IV)或雙核Mn(II)Mn(II)、Mn (II)Mn (III)、Mn (III)Mn (III)、Mn (III)Mn (IV)或 Mn (IV)Mn (IV)過渡金屬催化齊U，過渡金屬催化劑的配體為式(I):
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中錳過渡金屬催化劑存在的濃度為0.0005-0.2kg/噸烘干紙漿，且過氧化氫存在的濃度為0.l-25kg/噸烘干紙漿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中R獨(dú)立選自:氫、CH3、C2H5、CH2CH20H和CH2C00H。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)的方法，其中R、R1^R2> R3和R4獨(dú)立選自:H和Me。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的方法，其中催化劑來源于I，4，7-三甲基-1，4，7-三氮雜環(huán)壬烷(Me3-TACN)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中使紙漿經(jīng)受精制過程直到ShopperRiegler(SR)值達(dá)到10-30。，以生產(chǎn)紙巾紙。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中使紙漿經(jīng)受精制過程直到ShopperRiegler(SR)值達(dá)到15-50°，以生產(chǎn)打印紙和書寫紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中使紙漿經(jīng)受精制過程直到ShopperRiegler(SR)值達(dá)到50-90°，以生產(chǎn)描圖紙和透明紙。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)的方法，其中使機(jī)械紙漿經(jīng)受精制過程直到ShopperRiegler(SR)值達(dá)到 20-80。。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中將催化劑和過氧化氫添加到設(shè)備內(nèi)的紙漿中，所述設(shè)備選自:碎漿機(jī)；高密度紙漿池；洗漿池；紙漿消潛池；紙漿勻化池；紙漿混合池；紙漿精制機(jī)；紙漿稀釋罐和紙漿貯存池。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法,其中紙衆(zhòng)精制機(jī)選自:攪拌器！Hollander攪拌器；淺角錐形精制機(jī)；中角錐形精制機(jī)；廣角錐形精制機(jī)；單圓盤精制機(jī)；雙圓盤精制機(jī)和多圓盤精制機(jī)。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求任ー項(xiàng)的方法，其中在化學(xué)、機(jī)械或再循環(huán)紙漿處理的漂白階段之一期間，將催化劑和過氧化氫添加到紙漿中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中將催化劑和過氧化氫添加到設(shè)備內(nèi)的紙漿中，所述設(shè)備選自紙漿混合器；紙漿漂白塔；紙漿滯留管；洗漿池；紙漿貯存塔；蒸煮混合器和碎漿機(jī)。
14.根據(jù)權(quán)利要求I至11任ー項(xiàng)的方法，其中紙漿纖維已預(yù)先經(jīng)受漂白階段。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求任ー項(xiàng)的方法，其中含有催化劑和過氧化氫的溶液包含0.01-50kg/噸烘干紙漿的有機(jī)螯合劑，該螯合劑選自氨基膦酸螯合劑和羧酸螯合剤。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中螯合劑選自ニ亞こ基三胺五(亞甲基膦酸鈉鹽)、MGDA (甲基甘氨酸ニこ酸)、GLDA (谷氨酸ニこ酸)、IDS (亞氨基ニ琥珀酸)、EDDS (こニ胺ニ琥珀酸)、EDTA (こニ胺-四こ酸)和DTPA (ニ亞こ基三胺-五こ酸)。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求任ー項(xiàng)的方法，其中監(jiān)控輸入到精制處理的能量，并基于能量輸入閾值將紙漿加工成紙、紙巾或紙板。
18.pH為6-13的 錳過渡金屬催化劑和過氧化氫的水溶液用于增加纖維素紙漿纖維的游離度值在精制過程中的増加程度的用途，其中錳過渡金屬催化劑預(yù)先形成單核Mn (II)、Mn(III)、Mn(IV)或雙核 Mn (II)Mn (II)、Mn (II)Mn (III)、Mn (III)Mn (III)、Mn (III)Mn (IV)或Mn(IV)Mn(IV)過渡金屬催化劑，過渡金屬催化劑的配體為式(I)
19.權(quán)利要求18的用途，其中所述用途包含在權(quán)利要求1-17任ー項(xiàng)限定的方法。
20.可通過根據(jù)權(quán)利要求1-17任ー項(xiàng)的方法或通過根據(jù)權(quán)利要求18或權(quán)利要求19的用途獲得的紙、紙巾或紙板。
全文摘要
本發(fā)明提供用催化劑和過氧化氫處理紙漿的條件優(yōu)化，以在處理過的紙漿生產(chǎn)的網(wǎng)幅中產(chǎn)生游離度值(SR)使得紙漿的機(jī)械攪拌中需要的能量減小。
文檔編號(hào)D21D1/34GK103109015SQ201180037116
公開日2013年5月15日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月10日
發(fā)明者R·哈格, K·S·楊 申請人:卡特克塞爾有限公司