CN1012088B - 制纸浆方法 - Google Patents

制纸浆方法

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Abstract

本发明公开了一种用韧皮纤维生产纸浆的方法，此法包括将韧皮纤维和蒸煮水溶液的混合物，在60-130℃的温度下进行反应。该蒸煮液包括(a)过氧化氢或一种在有水存在的情况下可产生过氧化氢的化合物，(b)一种碱金属碳酸盐，和(c)一种草酸盐。

Description

本发明涉及一种制纸浆方法，本发明尤其是涉及一种用韧皮纤维，例如三桠和大麻的韧皮纤维制造纸浆的方法。
三桠、大麻或其他植物的韧皮纤维是由果胶纤维素和少量的木素形成的。到目前为止，这些纤维已用一种包括先用含碱的蒸煮液将原纤维蒸煮以制得粗纸浆，然后再用一种氯漂白剂将该粗纸浆进行漂白的步骤的方法制成纸浆。但是，常规的方法需要长时间来进行蒸煮和漂白。另一个与该已知的制纸浆方法有关联的问题是，由于应用了漂白剂，所以该法使环境受到污染。
本发明的目的是提供一种制纸浆方法，此法克服了常规方法的上述问题，应用此种方法可在短时间内生产出具有高白度的纸浆，而不需进行后处理，例如浸渍和漂白处理。
在达到上述目的中，根据本发明提供了一种生产纸浆的方法，此法包括将一种韧皮纤维材料和一种蒸煮液在60-130℃温度下进行反应，所述蒸煮液包括（a）过氧化氢或一种在有水存在的情况下可产生过氧化氢的化合物，（b）一种碱金属碳酸盐，和（c）一种草酸盐。
在本说明书中所用的“韧皮纤维材料”一词是指从象（1）三桠（Edgeworthia    chrysantha），构树、Wikstroemia    Sikokiana或Brossonetia    Kajinoki一类的植物的韧皮除去表皮层后所获得的纤维来源和（2）一种亚麻（Linum    usitatissimum），例如大麻、亚麻属植物、黄麻、麻、剑麻的韧皮纤维。原韧皮纤维和用任何常规方法，例如将原韧皮纤维用水或含酶的水精制，所制得的精制韧皮纤维均可用于本发明。
根据本发明的方法，将韧皮纤维材料用由（a）过氧化氢或一种在有水存在的情况下可产生过氧化氢的化合物，（b）一种碱金属碳酸盐，和（c）一种草酸盐组成的蒸煮水溶液来进行蒸煮。
过氧化氢起到一种木素除去剂的作用。除过氧化氢外，还可以应用一种与水接触时可产生过氧化氢的化合物。此种过氧化氢供给体化合物的实例包括过氧化钠、过氧化钾、一种过氧化硼碱盐，例如过氧化硼酸钠或过氧化硼酸钾，和一种过氧化碳酸盐，例如过氧化碳酸钠和过氧化碳酸钾。过氧化氢在蒸煮液中的浓度，较好的是0.02-0.8摩尔/升，而更好的是0.05-0.4摩尔/升。
由于过氧化氢是不稳定的，而且在酸性或碱性条件下很容易分解，所以将一种碱金属的碳酸盐加入蒸煮液中，以便在完成蒸煮过程后，使该蒸煮混合物的pH值为5-9，而较好的是6-8。适用的碱金属碳酸盐的实例是碳酸钠和碳酸钾。该碱金属碳酸盐还作为一种木素除去剂。碱金属碳碱盐的浓度，较好的是0.02-0.2摩尔/升，而更好的0.04-0.12摩尔/升。
草酸盐在蒸煮液中可作为一种果胶除去剂。草酸钠和草酸钾是适用的草酸盐的实例。还可以使用草酸，只要在蒸煮的终点时，最后所得到的蒸煮液的pH值是落在上述规定的范围内。蒸煮液较好的是具有草酸盐浓度为0.01-0.1摩尔/升，而更好的是0.02-0.08摩尔/升。
由于过氧化氢在与一种重金属，例如铁或锰接触时也会发生分解，又由于原韧皮纤维有时就含有少量的此类金属，所以较好的是，该蒸煮液中还进一步含有一种磷酸盐一类的过氧化氢稳定剂（例如，偏磷酸钠和三磷酸钠）、一种有机螯合剂（例如，乙二胺四乙酸和二亚乙基三胺五乙酸）或聚硅酸钠（例如水玻璃）。在上述所有的化合物中，较好的是有机螯合剂，因为即使少量的有机螯合剂即可获得令人满意的稳定过氧过氢的作用。应用水玻璃也是较好的，因为它具有将蒸煮液保持在中性pH值范围的缓冲作用，从而可减少草酸盐和碱金属碳酸盐的用量。将水玻璃与有机螯合剂一起应用，可提供特别好的效果。
为了加速除去木素，可在蒸煮液中相应地加入其含量较好的是0.15-3克/升，而更好的是0.3-1.2克/升的蒽醌或其衍生物。适用的蒽醌衍生物的实例包括烷基蒽醌，例如甲基蒽醌、叔丁基蒽醌或戊基蒽醌和部分加氢的蒽醌或烷基蒽醌。
将纤维材料与上述蒸煮液的混合物，在60℃至该蒸煮液的沸点，而较好的是在80-100℃的温度下，进行反应来实施韧皮纤维材料的蒸煮反应。最好的是，在不断搅拌下来进行蒸煮反应。在此种情况下，较好的是，在开始进行蒸煮之前，将纤维材料切成长度为150毫米或小于150毫米，更好的是切成1-120毫米，而最好的是切成3-50毫米。应用此种切好的材料，可平稳地进行搅拌，而蒸煮反应则可加速地进行。
尤其是应用了切好的韧皮纤维材料，就有可能应用，例如，一种螺旋桨式搅拌机，将反应混合物进行强有力地剧烈搅拌。因此，已经蒸煮过的纤维材料的外围表面，即可通过搅拌的机械作用而不断地更新，其结果是可使蒸煮液与新的、未处理的表面接触，从而使蒸煮反应能够迅速地向纤维的中心进行。另一方面，当应用长的韧皮纤维时，由于纤维互相缠绕在一起，而不可能进行连续地搅拌。搅拌可用转速为3-300转/分的旋转叶片搅拌器来进行。
液比（蒸煮液的体积与按干重量计算的韧皮纤维材料的重量的比值）较好的是2-15升/公斤，而更好的是4-10升/公斤，不过此比值可随蒸煮液的浓度而改变。一般来说，应用太大量的蒸煮液可降低搅拌效率，因而，降低了蒸煮速度。蒸煮液量太少可妨碍反应均匀地进行。
蒸煮反应较好的是在环境压力下进行0.5-10小时，更好的是进行0.5-5小时，而最好的是进行0.5-2小时。完成蒸煮反应后，将反应混合物进行分离处理，将纸浆产品与尘屑、碎片、小斑点和木节残留物分开。为了促进分离，可在分离前，用水将反应混合物稀释。可通过筛分来适当地进行分离，例如，应用平板筛浆机或用水力分离机。可通过，例如用网来淘，可将所制得纸浆从含纸浆的液体中分离出来。所制得的纸浆具有高白度，同时不需要进行任何后处理，例如用一套碎浆机来进行浸渍处理，和漂白处理。
附图是根据本发明的制纸浆设备的示意图。
将韧皮纤维加入切料机1，然后将切好的纤维加入装有搅拌器3和加热夹套4的反应器2中，随后在不断搅拌下和在提高了的温度下，将切好的纤维进行蒸煮。然后再将蒸煮过的混合物加入包括筛5和网6的分离区。用筛5来除去木节残留物（废弃物）或诸如尘屑一类的东西，然后再用网6进行淘或过滤来将纸浆分离。
下列实例将进一步说明本发明。
实例1
将从三桠的韧皮除去表皮层和用流动的水精制内皮层所制得的精制韧皮纤维（1公斤，按干重量计算）切成长度约为25毫米，然后将切好的纤维放在装有搅拌器和加热器的20升不锈钢反应器中，使液比为10升/公斤：
碳酸钠    80克
草酸钠    100克
过氧化氢（按纯H2O2计算） 70克
二亚乙基三胺五乙酸    3克
叔丁基蒽醌    1克
水    剩余部分
然后将反应器中的混合物在90℃下加热90分钟，并同时用搅拌器以每分钟150转的转速进行搅拌。然后用每升3克水将最后所得到的蒸煮混合物稀释并用平板筛浆机（12切口/1000英寸）进行筛分，然后用一个网来回收纸浆产品，产率为72.4%。所制得的纸浆产品是非常白的，亨特白度为85.5%，而卡伯值为22.4。留在筛上的残留物大部分是废弃物和少量的残留表皮层和尘屑。废弃物的产率为0.4%。
实例2
按所述的相同步骤重复进行实例1，但是碳酸钠、过氧化氢和草酸钠的含量分别增至100克、200克和100克，以及在不进行搅拌的情况下蒸煮5小时。纸浆产品和废弃物的产率分别为72.4%和1.8%。纸浆产品的卡伯值为24.3，亨特白度为84.6%。
实例3
将从三桠的韧皮除去表皮层和用流动的水精制内皮层所制得的精制韧皮纤维（1公斤，按干重量计算）切成长度约为45毫米，然后将切好的纤维放在装有搅拌器和加热器的20升不锈钢反应器中。然后将具有下列组分的蒸煮液加入反应器中，使液比为8升/公斤：
碳酸钠    80克
草酸钠    30克
过氧化氢    70克
二亚乙基三胺五乙酸    1克
水玻璃（按固体含量计算）    70克
水    剩余部分
然后将反应器中的混合物在90℃下加热60分钟，并同时用搅拌器以每分钟150转的转速进行搅拌。然后用每升1克水将最后所得到的蒸煮混合物稀释并用平板筛浆机（12切口/1000英寸）进行筛分，然后用一个网来回收纸浆产品，产率为73.0%。所制得的纸浆产品是非常白的，亨特白度为85.4%，而卡伯值为19.0。留在筛上的残留物大部分是废弃物和少量的残留表皮层和尘屑。废弃物的产率为0.4%。
实例4
按所述的相同步骤重复进行实例3，但是用从Wikstroemia    Sikokiana的韧皮除去表皮层并将其切成长度为50毫米的原韧皮纤维代替精制的三桠韧皮纤维。纸浆产率为74.1%，废弃物产物为0.6%。所制得的纸浆的卡伯值为27.4，亨特白度为84.2%。
本发明可用其他的不违背本发明的精神或主要特征的具体形式来概述。因此，无论从那一点来看，本发明的上述实施方案都只能认为是对本发明的说明而不能限制本发明，权利要求书指出了本发明的范围，而上述的说明并未指出本发明的范围，因此，在与本发明的权利要求书相当的含义和范围内的任何改变，都应认为是包括在本权利要求书的范围内。

Claims (13)

1、一种生产纸浆的方法，此法包括将一种韧皮纤维材料和一种蒸煮水溶液的混合物在60-130℃的温度下进行反应，所述蒸煮液包括(a)过氧化氢或一种在有水存在的情况下可产生过氧化氢的化合物，(b)一种碱金属碳酸盐，和(c)一种草酸盐。
2、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液的过氧化氢浓度为0.02-0.8摩尔/升。
3、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液的碱金属碳酸盐浓度为0.02-0.2摩尔/升。
4、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液的草酸盐浓度为0.01-0.1摩尔/升。
5、权利要求1所要求的方法，其中所述韧皮纤维材料是选白三桠、构树、Wikstroemia  Sikokiana和Brossonetia  Kajinoki植物的韧皮的内皮层或一种亚麻的韧皮纤维。
6、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液还进一步含有一种选自磷酸盐、有机螯合剂和聚硅酸钠的过氧化氢稳定剂。
7、权利要求6所要求的方法，其中所述稳定剂是水玻璃。
8、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液还进一步含有蒽醌或其衍生物。
9、权利要求1所要求的方法，其中所述蒸煮液的用量为每1公斤所述纤维材料（按干重量计算）需2-15升。
10、权利要求1所要求的方法，其中所述反应是在不断搅拌下进行的。
11、权利要求1所要求的方法，此法还进一步包括在进行所述反应之前，将所述韧皮纤维材料切成长度为150毫米或小于150毫米。
12、权利要求1所要求的方法，其中所述搅拌是用转速为3-300转/分的旋转叶片搅拌器来进行的。
13、权利要求1所要求的方法，其中所述反应是在环境压力下进行0.5-10小时。
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