CN101466891A - 由木料制备纤维材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制备纤维材料的方法，该方法有下列步骤：制备含小于25％亚硫酸盐(按NaSO3计)的化学试剂溶液，其按木质纤维素原料的otro量计；以规定的漂浮比使该化学试剂溶液与木料相混合；将化学试剂溶液和木料加热到高于室温，并接着(第一方案)即去除自由流动的化学试剂溶液，和在蒸汽相中分解木料；或(第二方案)即在液相冲分解木料，和分离自由流动的化学试剂溶液和木料。

Description

由木料制备纤维材料的方法
本发明涉及一种由含少量化学试剂的木质纤维素原料制备纤维材料的方法，本发明特别涉及一种制备含高木质素含量的纤维材料的方法，例如按所制得的otro纤维材料计含大于15％的针叶木木质素和大于12％的阔叶木木质素，该纤维材料大多具有所规定的强度特性。
已知多种制备含较高木质素含量的纤维材料的方法，其含大于15％的针叶木木质素和大于12％的阔叶木木质素。其产率按所用原料计为70％或更大。这些方法是基于对木材进行化学和/或机械分解。
在对木材进行机械纤维化时，在蒸汽预处理前大多在磨碎机中分解成纤维束。然后该纤维束通过另一研磨分离成单根纤维。其产率非常高，但所耗的研磨能也很高。木质纤维的强度甚至经研磨后也非常低，因为该纤维含大量天然木质素并因此具有小的粘合能力。此外，通过机械碎成纤维使其受强烈分解，这不利于其再循环可能性。
在对木材进行化学分解时，化学试剂大多在高压和高温下对木材起作用。适于高产率-纤维材料的典型方法称为NSSC-法(Semichemical Pulping forCorrugating Grades，S。130ff；in Pulp and Paper Manufature，3rd Edition，Vol，4，Sulfite Science and Technology-ISBN 0-919893-04-X)。在该方法的分解溶液中，除使用亚硫酸钠外还总使用碱性成分通常为碳酸钠。但也可对另一些方法如硫酸盐-法或苏打-法进行改性，以制备高收率-纤维材料(见“Choosingbest brightening process”，N.liebergott und T.Joachimides，Pulp & PaperCanada，Vo.80，No.12，December 1979)。如果起始使用的木料的分解应限制于最大30％，则所需和使用的化学试剂比制备应完全释出木质素的纤维素时要少得多。为制备高收率-纤维材料，该化学试剂量的加入与所需产率有关。为达按otro木料投料计的约70％的产率，在现有技术中建议使用按原料计达10％的化学试剂。在全纤维素情况下，该化学试剂的加入按otro木料计常为30％或更高。
化学试剂决定了方法成本，即要尽可能节约使用。CTMP-纤维素材料通常用3—5％的化学试剂量制备。在已知的用于制备高产率-纤维素材料的工业用方法如NSSC-法中，使用按原料计的达10％的化学试剂。在如此限量使用化学试剂的情现下，尚未设置化学试剂回收装置。虽然较少的化学试剂量，但这种纤维素材料的制备还导致了很大的环境负担特别是对河流的影响，这不仅是由于化学试剂的流入而且主要由于排入排水渠的有机物。
就成本而言，要说明的是，在机械制备的纤维素材料情况下，很高的能量价格要加在制造成本中。在化学制备的高收率-纤维素材料情况下，生产成本中含有损失的化学试剂的成本。
高产率-纤维材料为目前的应用目的要经高研磨度磨碎。就此达到合格的强度水平。约300ml CSF(加拿大标准游离度)，也为41°SR(Schopper-Riegler，s.u.)，和500ml，也为26°SR认为是高研磨度，如在“Choosing the best brightening process”，N.Liebergott und T.Joachimides，Pulp & Paper Canada，Vo.80，No.12，December 1979中对由针形木料制备高产率-纤维材料所描述的。高研磨度可通过使用机械能实观。该纤维彼此相互磨碎或在研磨机或研磨头上磨碎，由此将其表面特性变为较好的粘合性。该高研磨度不是本身目的。更多是基于对纤维的强度特性的要求。
以机械和/或化学方法制备的高产率纤维材料特别是用于非绝对需要高的最终白度和高白度要求的场合。如果该强度水平可提高，其还可扩展到大量其它使用领域。
本发明的目的是提供一种用于制备纤维材料的方法，用此方法可经济地制备高强度的纤维材料。
该目的是通过一种由木质纤维素原料制备纤维材料的方法实现的，该方法有下列步骤：
-制备含小于25％亚硫酸盐(按SO3计)的化学试剂溶液，其按所用木料的otro量计，
-以规定的漂浮比使该化学试剂溶液与木料相混合，
-将化学试剂溶液和木料加热到高于室温，并接着(第一方案)即
-去除自由流动的化学试剂溶液，和
-在蒸汽相中分解木料，或(第二方案)即
-在有液相的化学试剂溶液存在下分解木料，和
-分离自由流动的化学试剂溶液和木料。
本发明的方法基于使用最少的化学试剂以制备高产率-纤维材料。尽管少的化学试剂使用量，但本发明方法可得到具有优良产率和优异强度特性的纤维材料。如对按本发明方法的优选方案制备的针叶木料-纤维材料，在研磨度为12°SR—15°SR时其断裂长度大于8km，但也可为大于9km和大于10km。如对按本发明方法的优选方案制备的阔叶木料-纤维材料，在为20°SR时其断裂长度大于5km，但也可为大于6km和大于7km。由此达到所需的高强度水平。
在DE 102006027006所述的认为是最新现有技术的方法中，人们的观点是，那里产生的高产率-纤维材料的质量要归因于高的化学试剂使用量，即对针叶木料为大于10％(按NaOH计)，对阔叶木料为大于7％按NaOH计)。但实验表明，如果使用小得多的亚硫酸盐和妖果不使用碱如NaOH或Na2CO3也可制备同样质量的纤维材料。与DE 102006027006中的方法相比，在本发明方法中的亚硫酸盐用量可减少10—50％，在大多情况下，减少20—40％，通常减少25—35％。由此一方面在工艺成本上有大的改进。另一方面本发明方法的运行对环境格外有利，因为总到来说使用最少量的化学试剂，以产生特别优质和可广泛应用的纤维材料。此外，该方法的闭合循环仅需小的和因此是特别经济和环境友好的化学试剂的再处理。
按一个优选实施方案，本发明方法可用于制备高产率-纤维材料。对含大于15％的木质素含量的针叶木-纤维材料和大于12％的木质素含量的阔叶木-纤维材料至今未知这种高的强度值。但对含还要更高的木质素含量的纤维素材料也可保持该高强度水平。本发明方法也适于制备按otro纤维物料计大于17％，优选大于19％，有利的是大于21％的木质素含量的针叶木料-纤维材料。同样也可用本发明方法制备木质素含量大于14％，优选大于16％，特别优选大于18％的阔叶木料-纤维材料，并表明有高的强度水平。
上述优点也完全适用于这种高产率-纤维材料。本发明方法的特别优点是在极低的研磨度下已可达如至今对高产率-纤维材料所不可具有的强度值。现有技术的纤维材料在针叶木料的研磨度为12°SR—15°SR时或在阔叶木料的研磨度为20°SR时未表明有合格的强度水平。至今已知的纤维材料在此低研磨度下产生的纤维不具有足够粘合能力并因此不能提供适于这种纤维经济应用的足够的强度特性。
相反，按本发明方法制备的纤维材料在研磨度为12°SR—15°SR时的断裂长度已大于8—11km，按片重100g/m2计的扯断强度大于70cN—大于110cN。此外该小的研磨度可用低的比研磨能实现，对针叶木料小于350kWh/t纤维材料，阔叶木料对研磨度的需要甚至小于250kWh/t纤维材料。本发明的主要识知是在针叶木料的12°SR—15°SR的低研磨度和在阔叶木料的20°SR的低研磨度和低于此值下己达高的强度水平。
用于分解的化学试剂溶液的组成以适合于待分解的木料和所需的纤维材料-特性决定。通常单使用亚硫酸盐-成分。另外或为补充也可加硫化物-成组分。用硫酸盐-成分分解不会受硫化物-成分存在的干扰。工业上大多使用亚硫酸钠，但也可应用亚硫酸铵或亚硫酸钾或亚硫酸氢镁。
认知对本发明的高产率-分解使用醌-成分的优点是有发明性的独立业绩。醌-成分，特别是蒽醌至今用于制备含最少量木质素含量的纤维，以防止在近分解的终点时产生对碳水化物的有害侵蚀。通过加入醌-成分可使木料继续分解到接近木质素的完全分解。这是至今未知的和末预料到的醌-成分的特性，其明显提高了在制备高产率-纤维时木质素分解的速度。如在制备针形木料-纤维材料时该分解的持续时间可缩短一半以上，依分解条件可缩短3/4以上。该明显的效果可使用最少量的醌实现。例如最佳是使用0.005—0.5％的蒽醌。使用达1％的蒽醌也可达所需效应。使用大于3％的蒽醌大多是不经济的。
由单种或多种上述化学试剂可制备化学试剂溶液。大多配制水溶液。作为选择也可使用或加入有机溶剂。醇特别是甲醇和乙醇与水混合可得到适于制备优质的高产率-纤维材料的特别有效的化学试剂溶液。适于各种原料的水和醇的混合比可用少量实验最佳比。
本发明的方法可在宽的pH-值内进行。碱性成分对酸成分的比或使用的酸成分或碱成分比的调节要使开始的pH-值调节为6—11，优选7—11，特别优选7.5—10。对本发明方法有利的碱性pH-值8—11也有助于醌-成分的作用。本发明方法在pH-值方面是宽容的，需要少量化学试剂用于pH-调节。这对化学试剂的成本是有利的。
例如对针形木料，在未另加酸或碱性成分调节下，在分解终点的自由流动的化学试剂溶液中以及通过分解液化而溶于其中的有机成分中的pH-值为8—10，大多为8.5—9.5。特别是木质磺酸盐属此溶解的有机成分。
该漂浮比即otro木料或一年生植物对化学试剂溶液的用量比调节为1:1.5—1:6。漂浮比优选是1:3—1:5。在此范围内可确保待分解材料的充分及简易混合和浸渍。对针形木料，漂浮比优选为1:4。对有大表面的木料-碎片，该漂浮比也可明显较高，以可快速润湿和浸渍。同时化学试剂溶液的浓度可保持在要使循环的液体量不太大的程度。
木料碎片的混合或浸渍优选在高温下进行。将碎片和化学试剂溶液加热到110℃，优选到120℃，特别优选到130℃可导致木料快速和均匀的分解。碎片的混合和浸渍时间宜为30分钟，优选60分钟，特别优选90分钟。各最佳时间特别是与化学试剂量和漂浮比以及分解种类(液相或蒸汽相)有关。
用化学试剂溶液混合或浸渍的木质纤维素材料的分解宜在120—190℃，优选150—180℃下进行。对大多木料，其分解-温度调节为155—170℃。也可调节为更高或更低的温度，但在该温度范围内，加热的能耗与分解的加速在经济关系上是互相关联的。此外，较高的温度对纤维材料的强度、产率和白度会产生不利影响。由高温产生的压力易通过蒸煮器的相应设计阻止。加热时间长短与蒸煮器的填料量有关，并且在小进料量即小的漂浮比情况下仅几分钟，大多达30分钟，优选达10分钟，特别是在用蒸汽加热时。如果在液相中分解和该化学试剂溶液与碎片一起加热，则加热时间可达90分钟，优选达60分钟。
分解的时间长短的选择主要与所需的纤维材料-特性有关。例如对含小木质素含量的阔叶木料的蒸汽相-分解，该分解的时间可短到2分钟。但例如分解温度低和待分解的木料的天然木质素含量高，该分解的时间也可达180分钟。如果分解的起始pH-值在中性范围，则可能需长的分解时间。特别是在针叶木料情况下，分解时间优选达90分钟。该分解时间特别优选达60分钟，有利的是达30分钟。达60分钟的分解时间主要是针对阔叶木料。使用醌-成分，特别是蒽醌可将分解时间减少到不加蒽醌情况的25％。如果不使用醌-成分，为达相同的分解结果所需的分解时间要延长1小时以上，例如从45分钟延长到180分钟。
按本发明的一个有利实施方案，该分解时间依所选的漂浮比调节。漂浮比越小，则工艺时间可调到越短。
用于制备产率至少为70％到纤维材料的本发明待用的化学试剂用量对针叶木料达25％亚硫酸盐，对阔叶木料达18％亚硫酸盐，其均按待分解的otro木料量计。使对针叶木料和阔叶木料，制备的纤维材料的质量有最好结果的化学试剂用量对针叶木料和阔叶木料达15％亚硫酸盐时有最好结果。按所用otro针叶木料计，优选加达20％亚硫酸盐，特别优选达15％亚硫酸盐。对阔叶木料化学试剂使用量更低些，优选达12％亚硫酸盐，特别优选达10％亚硫酸盐。为达到具有按本发明的高的强度特性，亚硫酸盐-使用量按待分解的木料量计需至少7％。
另一些实验表明，在部分分解木质纤维素原料时仅用去一部分化学试剂。多余的化学试剂在分解前(蒸汽相分解)或分解后(液相中分解)未经使用而排出。化学试剂的耗量低于加到分解-溶液中的量。
化学试剂耗量视为按原始使用的化学试剂的量计在分离化学试剂溶液后测定的化学试剂量或需要时收集分解成纤维后的化学试剂溶液或与收集的化学试剂溶液一起测定的化学试剂量。该化学试剂耗量与按待分解的otro木材物料计的用于分解的化学试剂的绝对量有关。使用的分解化学试剂量越高，化学试剂的直接反应就越低。按otro木材物料计使用25％的化学试剂时，例如仅约耗去40％的所使用的化学试剂。但如实验室试验所证实的，按otro木材物料计使用16％的化学试剂时却耗去约40—50％所使用的化学试剂。
在分解时的亚硫酸盐的消耗与起始-原料的木质素含量有关。为制备吨量级纤维材料，由木质素分解和其它化学反应引起的化学试剂的耗量为：
-对按otro原料计含大于25％木质素含量的木质纤维素原料，达13％亚硫酸盐(典型为针叶木料、大量阔叶木料)，
-对按otro原料计含20—25％木质素含量的木质纤维素原料，达10％亚硫酸盐(典型为一年生植物或合少量木质素含量阔针木料如杨树或欧洲山毛榉)，
-对按otro原料计含明显低于20％的木质素含量的木素纤维质原料，分解开始时所用的亚硫酸盐的耗量也低于10％，但至少为7％。
为确保稳定的工艺结果和需要时得到特别所需的纤维材料-特性，按本发明仅耗去较小量的亚硫酸盐。分解时实际耗用的7—13％的亚硫酸盐仅是分解时使用的亚硫酸盐总量的一部分。例如为对反应速度有利或为抑制副反应，含按待分解的木质纤维素原料计的达25％亚硫酸盐的化学试剂溶液按本发明仍是经济的和有利的。在制备用于下次分解的化学试剂溶液时仅新加入在分解中实际耗用的化学试剂量，按本发明的一个优选实施方案，在已使用过的化学试剂溶液中所含的未耗用的多余的亚硫酸盐呈循环运行，并重新供木质纤维素原料的下次分解用。
由上述看出，该含相当多未耗用的亚硫酸盐的前次分解的分解溶液提供给用于下次分解的化学试剂溶液的加工处理或制备。此外还需使用新鲜的或经再处理过的化学试剂。按本发明的一个优选方案，从已用过的化学试剂溶液或分解溶液引出分流是合适的。该从已用过的化学试剂溶液引出的分流送往分解化学试剂，特别是亚硫酸盐的再处理。仅将分解后的该化学试剂溶液的分流送入再处理是足够的。在分解时经用过的部分化学试剂，特别是亚硫酸盐可通过该化学试剂溶液的分流的再处理作为新鲜亚硫酸盐回收。其它的未经特别处理的化学试剂溶液或分解溶液直按由耗用过的化学试剂溶液循环回路呈循环运行，并且含未耗用的亚硫酸盐的化学试剂溶液作为更主要的分解溶液成分通常与上述新计量加入的或前述的经再处理的亚硫酸盐部分一起使用。未耗用的未经处理进入循环的亚硫酸盐以分解总共所需的亚硫酸盐的75％的总量使用。最后可在化学试剂后处理中补充计量加入或制得的新鲜亚硫酸盐或在制备化学试剂溶液时直接计量加入新鲜亚硫酸盐。
按本发明的优选方案，在制备化学试剂溶液时使用达30重量％，优选达50重量％，特别优选达75重量％的从己用于分解的化学试剂溶液返回的亚硫酸盐，而使用达70重量％，优选达50重量％，特别优选达25重量％的从再处理得到的新鲜的或看作是新鲜的亚硫酸盐。
开始分解时使用这种化学试剂量产生有利的效果，因为以这种方式得到的纤维材料具有至今不可得的特性，特别是高的强度特性和高的白度。特别是至今未提供一种分解方法可在中性至碱性范围的宽pH-范围内产生具有高强度的纤维材料。与已知的纤维材料相比，用小得多的能耗可将本发明制备的纤维材料研磨到规定的研磨度，这表明在经济上是特别有吸引力的。此外，在特别低的研磨度即对针叶木料为12°SR—15°SR和对阔叶木料为20°SR下已可实现高的强度。
用化学试剂溶液对木料进行混合和浸渍后或经分解后多余的化学试剂呈自由流动的液体存在。在分解前(第一方案)或在分解后(第二方案)时余量排出。按本发明的一个有利扩展方案，该除去的化学试剂溶液的组成经测知并按着经调节到规定的组成以重新用于制备纤维。该在木料分解前或后去除的化学试剂溶液不再具有开始所调节的组成。如前所述，至少一部分用于分解的化学试剂是引入到待分解的材料中和/或在分解时耗去。未用去的化学试剂可顺利地再用于下次分解中。但本发明建议，首先测定所去除的化学试剂溶液的组成，然后再补足所耗用的如亚硫酸盐成分、碱性成分、醌-成分或水或醇，以再配制成适于下次分解的规定组成。该补足步骤也称为复元。
该措施的显着优点是，该化学试剂溶液在分解前去除时，但也在分解后去除时正好完全不含或仅含非常少量的在重新应用该经复元的化学试剂溶液时对下次分解会有干扰的物质。本发明的在浸渍时提供过量的分解-化学试剂的方法虽然看来似乎是使用高化学试剂量的不经济的程序，但可特别经济地运行，因为化学试剂溶液的去除或分离和复元可简单和低成本地实施。
该措施的另一优点是，部分返回的用过的分解溶液的固含量增加。如经多次再循环后固含量可从9％提高到22％。该用过的分解溶液的热值增加20％。特别是有机固体的含量增加。无机物(亚硫酸盐等)含量经第一次分解后的56％绝对固含量降到经分解溶液的多次再循环后的44％绝对固含量。
本发明的方法经有针对性地控制，以分解或溶解尽可能少的所用原料。对针叶木料力求制备一种纤维材料，其按otro纤维物料计含至少15％的木质素含量，优选至少18％的木质素含量，特别优选21％，有利的是至少24％的木质素含量。对阔叶木料力求达到按otro纤维物料计为至少12％的木质素含量，优选至少14％的木质素含量，特别优选至少16％，有利的是至少18％的木质素含量。
本发明方法的产率按所用木质纤维素原料计至少为70％，优选大于75％，有利的是大于80％。该产率与前面给出的纤维材料的木质素含量相关。木质纤维素原料的原始木质素含量是种类所特定的。在本方法中产率损失主要是木质素和易水解的半纤维素的损失。在非特定分解方法中，碳氢化物含量明显增加，例如因为分解-化学试剂以已知的不利方式也将纤维素或半纤维素带入溶液中。
另一有利的措施是，在分解成纤维后和需要时对木质纤维素材料研磨后去除仍保留的化学试剂溶液并实施再应用。在有利的设计中该再应用包括两方面。一方面是再利用在部分分解时经分解的或进入溶液的有机材料，主要是木质素。例如经燃烧获得到艺用能量。另一方面是加工处理耗用的和未耗用的化学试剂，以使其可重新用于木质纤维素材料的部分分解。耗用的化学试剂的加工处理即属于此。
按本发明的一个特别优选的方案，特别有效地利用所用的化学试剂溶液。在分解成纤维后和需要时的研磨后洗涤该纤维材料，以通过水尽可能挤出化学试剂溶液。在该洗涤和挤出过程中产生的滤液含大量化学试剂溶液和有机材料。按本发明，在复元化学试剂溶液和送入下次分解前将该滤液加到去除的或分离出的化学试剂溶液中。在滤液中所含的化学试剂和有机成分不会干扰分解。只要其在下次分解中还有助于除木质素，则测知其在化学试剂溶液中的含量并在确定分解所需的化学试剂量时考虑其含量。此外，在滤液中含有的化学试剂在适合的分解中呈惰性。不起干扰作用。在滤液中所含的有机成分也呈惰性。在下次分解后于加工处理化学试剂溶液时再经应用，以产生工艺所需能量或以其它方式利用。
特别有利的是，通过导入滤液可在分解中应用少量新鲜水和少量化学试剂。同时可收集最大量的溶解的有机材料。该进入溶液的有机材料的较充分利用改进了本发明方法的经济性。
下面以实施例详述本发明方法和设备的细节。
下面的实验按下列规范评定：
-通过秤重所用的原料和分解后所含的纤维素计算产率，其均在105℃下干燥至恒重(绝对干燥)后秤重。
-按TAPPT T 222om-98测定呈硫酸-木质素的木质素含量。按TAPPIUM250测定酸溶性木质素。
-按Zellcheming-Merkblatt V/8/76制备的检验片测定纸技术特性。
-按Zellcheming-Merkblatt V/3/62测知研磨度。
-按Zellcheming-Vorschrift V/11/57测知容重。
-按Zellcheming-Merkblatt V/12/57测知断裂长度。
-按DIN 53128 Elmendorf测知扯断长度。
-按TAPPI 220sp 96测知抗拉系数、撕裂系数和爆裂系数。
-通过按Zellcheming-Vorschrift V/19/63制备的检验片测定白度，其按SCAN C 11:75用Datacolor elrepho 450xPhotometer测定；该白度按ISO-Norm2470以百分数给出。
-粘度按纤维化学家和纸化学家和纤维工程师和纸工程师联合会的Merkblatt(Zellchemin)测定。
-本文中的所有％数据均认为是重量百分数，只要未个别另行指出。
-本文中的“otro”指在105℃下干燥到恒重的“烘干”材料。
-用于分解的化学试剂以氢氧化钠的重量百分数给出，只要未另行说明。
实施例1-在液相中的分解
松木木料-碎片经蒸汽处理(在105℃的饱和蒸汽下处理30分钟)后加入漂浮比为木料:分解溶液为1:3的亚硫酸钠-分解溶液。总的化学试剂使用量按otro松木木料-碎片计为低于23.6％。
用化学试剂溶液浸渍的松木木料-碎片在90分钟中加热到170℃，并在此最大温度下分解180分钟。起始-pH-值为8.0—9.5。
接着通过离心去除并收集自由流动的液体，在用于返回的装置中分析和复元未耗用的液体以备下次分解之用。复元意指通过加入新鲜的或经再处理过的亚疏硫酸盐调节成规定的亚疏硫酸盐浓度以重新用于下次分解。在该第1次分解时的化学试剂消耗为82％。
该经分解的松木木料-碎片分解成纤维。由此产生的部分量的纤维材料经不同时间研磨，以测定不同研磨度的强度。将该部分分解的松木木料-碎片分解成纤维的能耗小于300kWh/t纤维材料。
该产率按otro纤维材料计为78.6％。该断裂长度在14°SR下为8km，撕裂-系数为8.5mN*m2/g。分解后白度为41％ ISO。
经第一次分解后的分解溶液的固含量为10.2％。该分解溶液总要再次复元到前述的亚硫酸盐的起始含量，并总是在相同条件下进行后续的分解。经第5次分解后该分解溶液的固含量为20.4％。
经第1次分解后的分解溶液的热值为9.507J/g。经第5次分解后各再使用的复元分解溶液的热值为11.313J/g。
在实施例1的条件下每经5次分解后均测知亚硫酸盐的耗量。其平均为46％。为第5次分解，为制备该分解溶液总是收集前次溶解的废碱液、测定其亚硫酸盐含量和通过加入新鲜亚硫酸盐调节该前次的亚硫酸盐含量，这时是加入30％的来自前次分解的分解溶液的未耗用的亚硫酸盐和70％的新鲜亚硫酸盐。
实施例2
在实施例1的条件下，由松木-碎片制备实施例2的纤维材料，其不同是：在化学试剂溶液中除加23.6％的亚硫酸盐外还加有按所用木料量计的0.1％白蒽醌。分解时间缩短到45分钟。
对实施例2的松木-纤维材料，在15°SR时的断裂长度为10.9km，扯断强度为82cN/100g/m2纸重。白度为53.1％ ISO和产率为76.7％。
下面所达的实施例3和4的分解涉及蒸汽相-分解。
实施例3
松木木料-碎片在120℃和漂浮比为木料:化学试剂溶液＝1:5的条件下于蒸汽相中经23.6％的亚硫酸盐浸渍120分钟。化学试剂为亚硫酸盐和0.1％的蒽醌。浸渍开始的pH值为9.4。浸渍后去除化学试剂溶液。
经化学试剂溶液浸渍过的碎片用蒸汽于约5分钟内加热到170℃。该170℃的蒸汽相保持60分钟。然后排出蒸汽，并在30秒内将蒸锅冷却到100℃，并调节成环境压力。从蒸锅取出该碎片并分解成纤维。一部分量如此所制得的松木-纤维材料经研磨，并测定该经研磨部分量的研磨度和纤维材料-特性。
在14°SR时的断裂长度为9.3km，扯断强度为102cN/100g/m2纸重。白度为42.6％ISO和产率为78.9％。
对下面的阔叶木料-分解的实施例的实验数据综合于表1。
实施例4，实施例5
在经蒸汽处理(在105℃饱和蒸汽下90分钟)后的桦木-碎片中在漂浮比为木料:化学试剂溶液为1:3的条件下加入含0.1％蒽醌的亚硫酸钠-分解溶液。化学试剂的总使用量按otro桦木-碎片计为16.5％(按亚硫酸钠计)。将该用化学试剂溶液浸渍过的桦木-碎片加热到170℃，并在此最大温度下分解60分钟(实施例4)或80分钟(实施例5)。
在分解过程中，所用亚硫酸盐的消耗量为26.32％(实施例4)或32.52％(实施例5)。
在实施例4中经分解后产率为85.34％和白度为68.81％ ISO。对桦木在20°SR时的断裂长度为8.4km，撕裂系数为6.9mN*m2/g。在实施例5中经分解后产率为83.99％和白度为69.82％ ISO。
实施例6，实施例7，实施例8
在经蒸汽处理(在105℃饱和蒸汽下90分钟)后的山毛榉木-碎片中在漂浮比为木料:化学试剂溶液为1:3的条件下加入含0.1％蒽醌的亚硫酸钠-分解溶液。化学试剂的总使用量按otro桦木-碎片计为16.5％(按亚硫酸钠计)。将该用化学试剂溶液浸渍过的山毛榉木-碎片加热到170℃(实施例6，7)议160℃(实施例8)，并分解60分钟(实施例6)或48分钟(实施例7)和55分钟(实施例8)。
关于亚硫酸盐的消耗量按起始所用亚硫酸盐计实施例6为54.3％，实施例7为48.5％和实施例8为35.4％。
关于产率实施例6为74.1％，实施例7为75.2％和实施例8为82.4％。关于白度实施例6为66.3％ ISO，实施例7为62.9％ ISO和实施例8为69.9％ISO。
如此产生的山毛榉木-纤维材料，在20°SR时的断裂长度为5.5km。撕裂系数为4.8mN*m2/g。
实施例9，实施例10
在经蒸汽处理(在105℃饱和蒸汽下90分钟)后的杨树-碎片中在漂浮比为木料:化学试剂溶液为1:4的条件下加入含0.1％蒽醌的亚硫酸钠-分解溶液。化学试剂的总使用量按otro杨树-碎片计实施例9为19.7％，实施例10为16.5％，均按亚硫酸钠计。将该用化学试剂溶液浸渍过的杨树-碎片加热到170℃并分解60分钟。
亚硫酸盐耗量按起始所用的亚硫酸盐计，实施例9为47.5％，实施例10为55.8％。
关于产率实施例9为76.5％，实施例10为77.2％。关于白度实施例9为67.1％ ISO，实施例10为63.5％ ISO。
如此产生的杨树-纤维材料，在20°SR时的断裂长度为9.9km。撕裂系数为6.9mN*m2/g。
实施例11，实施例12
在经蒸汽处理(在105℃饱和蒸汽下90分钟)后的杨树-碎片中在漂浮比为木料:化学试剂溶液为1:3的条件下加入含0.1％蒽醌的亚硫酸钠-分解溶液。化学试剂的总使用量按otro杨树-碎片计为16.5％(均按亚硫酸钠计)。将该用化学试剂溶液浸渍过的杨树-碎片加热到170℃(实施例11)或160℃(实施例12)并分解45分钟(实施例11)或90分钟(实施例12)。
亚硫酸盐耗量按起始所用的亚硫酸盐计实施例11为51.4％。实施例12的亚硫酸盐耗量未测得。
关于产率实施例11为80.2％，实施例12为80.7％。关于白度实施例11为64.1％ ISO，实施例12为69.3％ ISO。

Claims (25)

1.一种由木质纤维素原料制备纤维材料的方法，该方法有下列步骤：
-制备含小于25％亚硫酸盐(按NaSO3计)的化学试剂溶液，其按木质纤维素原料的otro量计，
-以规定的漂浮比(
Figure A200780021316C0002130756QIETU
)使该化学试剂溶液与木料相混合，
-将化学试剂溶液和木料加热到高于室温，并接着
-(第一方案)即
去除自由流动的化学试剂溶液，和
在蒸汽相中分解木料，
-或(第二方案)即
在液相冲分解木料，和
分离自由流动的化学试剂溶液和木料。
2.权利要求1的方法，其特征在于，制备一种纤维材料，其按针叶木料的otro纤维材料计含至少15％的木质素，优选含至少17％的木质素，有利地含至少19％的木质素，特别有利地是至少含21％的木质素，或其按阔叶木料的otro纤维材料计含至少14％的木质素，优选含至少16％的木质素，特别优选至少18％的木质素。
3.权利要求2的方法，其特征在于，制备一种按针叶木料的otro纤维材料计含至少15％的木质素的纤维材料，所述纤维材料在研磨度达15°SR时的断裂长度大于8km，优选大于9km，有利的是大于10km。
4.权利要求2的方法，其特征在于，制备一种按阔叶木料的otro纤维材料计含至少12％的木质素的纤维材料，所述纤维材料在研磨度达20°SR时的断裂长度大于5km，优选大于6km，有利的是大于7km。
5.权利要求1的方法，其特征在于，单独或混合使用亚硫酸盐和硫化物制备化学试剂溶液。
6.权利要求5的方法，其特征在于，使用亚硫酸钠、亚硫酸钾、亚硫酸镁和/或亚硫酸铵制备化学试剂溶液。
7.权利要求1的方法，其特征在于，使用醌成分制备化学试剂溶液。
8.权利要求1的方法，其特征在于，该方法在pH-值为5.5—11，优选5.5—10，特别优选7.5—8.5下进行。
9.权利要求1的方法，其特征在于，漂浮比即木料:化学试剂溶液调节为1:1.5—1:1.6，优选1:3—1:5。
10.权利要求1的方法，其特征在于，将化学试剂溶液和木料加热到130℃，优选到120℃，有利的是到110℃。
11.权利要求1的方法，其特征在于，将木料和需要时化学试剂溶液加热持续达90分钟，优选达60分钟，有利的是达30分钟，特别有利的是达10分钟。
12.权利要求1的方法，其特征在于，木料的分解在120—190℃，优选150—180℃，特别优选160—170℃温度下进行。
13.权利要求1的方法，其特征在于，该分解时间达180分钟，优选达90分钟，特别优选达60分钟，有利的是达30分钟，特别有利的是达2分钟。
14.权利要求13的方法，其特征在于，分解时间依漂浮比选定。
15.权利要求1的方法，其特征在于，对按otro原料计含大于25％木质素的木质纤维素原料的分解，耗用的亚硫酸盐按otro木质纤维素原料计达13％，对按otro原料计含20—25％木质素的木质纤维素原料的分解，耗用的亚硫酸盐达10％，对按otro原料计含达20％的木质素的木质纤维素原料的分解，耗用的亚硫酸盐低于10％，但至少使用7％。
16.权利要求1的方法，其特征在于，为分解针叶木料，使用达25％，优选达20％，优选达15％，但至少7％的亚硫酸盐。
17.权利要求1的方法，其特征在于，为分解阔叶木料，使用达15％，优选达12％，特别优选达10％，但至少7％的亚硫酸盐。
18.权利要求1的方法，其特征在于，分解时亚硫酸盐的消耗达分解开始时的亚硫酸盐使用量的80％，优选达60％，特别优选达40％。
19.按前述权利要求的至少一个的方法，其特征在于，在制备化学试剂溶液时使用达75重量％的从己用于分解的化学试剂溶液返回的亚硫酸盐，并新加入至少25重量％的亚硫酸盐。
20.权利要求19的方法，其特征在于，在制备化学试剂溶液时使用达50重量％的从己用于分解的化学试剂溶液返回的亚硫酸盐，并新加入至少50重量％的亚硫酸盐。
21.权利要求19或20的方法，其特征在于，在制备化学试剂溶液时加入下列量的新制亚硫酸盐：在按otro原料计含大于25％木质素的木质纤维素原料情况下达13％，在按otro原料计含20—25％木质素的木质纤维素原料情况下达10％，和在按otro原料计含小于20％木质素的木质纤维素原料情况下小于10％，均按NaSO3计。
22.权利要求1的方法，其特征在于，测知去除或分离的化学试剂溶液的组成，并接着调节到规定的组成以重新用于制备纤维。
23.权利要求1的方法，其特征在于，在纤维化和需要时研磨所分解的木质纤维素材料后去除分出的化学试剂溶液并送往继续使用。
24.权利要求1或23的方法，其特征在于，该在循环中运行的分解溶液的固含量经分解溶液的循环运行增加到达5％，优选达10％，特别优选达15％。
25.权利要求1、23或24的方法，其特征在于，该在循环中运行的分解溶液比新加入的分解溶液的热值高出达1.5MJ/kg。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102154899A (zh) * 2011-04-28 2011-08-17 永州湘江纸业有限责任公司 一种砂纸原纸及其生产方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2029808A2 (de) 2006-06-08 2009-03-04 Voith Patent GmbH Verfahren zum herstellen von faserstoff aus holz
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DE102009010696A1 (de) * 2009-02-27 2010-09-02 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Herstellung von Magazinpapier
DE102009037946A1 (de) 2009-08-18 2011-02-24 Voith Patent Gmbh Verfahren zur Nutzung von bei der Erzeugung lignozellulosischer Faserstoffe anfallendem Abwasser
DE102010027722A1 (de) 2010-04-14 2011-10-20 Voith Patent Gmbh Verfahren zum Herstellen von Faserstoff aus Holz
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CN109235103A (zh) * 2018-09-21 2019-01-18 岳阳林纸股份有限公司 一种松木片与阔杂片混合硫酸盐化学制浆工艺

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102154899A (zh) * 2011-04-28 2011-08-17 永州湘江纸业有限责任公司 一种砂纸原纸及其生产方法

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