CN101960068A - 纸浆洗涤剂及纸浆制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种能够从纸浆原料充分提取木质素的纸浆洗涤剂以及纸浆制备方法。该纸浆制备方法包括：在蒸解区(211)蒸解纸浆原料并获得纸浆的蒸解步骤、在洗涤区(212)和纸浆洗涤部(30)洗涤纸浆的洗涤步骤以及在漂白部漂白洗涤后的纸浆的漂白步骤，其中，还包括向洗涤区(212)和纸浆洗涤部(30)添加非离子表面活性剂、螯合性化合物和水溶性聚合物的添加步骤。

Description

纸浆洗涤剂及纸浆制备方法

技术领域

本发明涉及用于洗涤纸浆的纸浆洗涤剂以及洗涤纸浆的制备方法。

背景技术

纸浆制备工艺包括：蒸解木片并获得纸浆的蒸解步骤、分离纸浆和含有木质素的黑液并洗涤分离后的纸浆的洗涤步骤、以及漂白洗涤后的纸浆的漂白步骤(如参照专利文献1)。这样制造的漂白纸浆用于造纸等。

在现有技术中，在洗涤步骤中从蒸解液除去木质素、即所谓的脱木质素化的过程中，从保护环境的观点出发，多采用使用氧的技术。然而，在该技术中，如果在蒸解液中存在重金属(如铁、锰)，则存在由重金属引发的活性氧类促进纸浆的损伤的问题。

于是，公开了为了封阻重金属而向蒸解液中添加规定的有机螯合剂的技术(参照专利文献2)。既可以进行使用氧的脱木质素化，又可以抑制纸浆的损伤。

然而，即使是使用专利文献2公开的技术，有时也不能充分提取木质素。于是，提出了在脱木质素化后又添加有机螯合剂的技术，但木质素的提取程度依旧不充分。

为了提高纸浆的洗净度，可以考虑增加在洗涤步骤中使用的洗涤水量。然而，洗涤水量的增加使回收的黑液被稀释，当将黑液用于氢氧化钠源时，需要大量的能量来浓缩黑液(即，通过蒸发除去水)。

并且，如果木质素提取不充分，则为了减轻由木质素引起的着色，需要使用大量的漂白剂，从保护环境的观点出发并不是优选的。

发明内容

本发明是鉴于上述事实而进行的，目的在于提供能够从纸浆原料充分提取木质素的纸浆洗涤剂以及纸浆制备方法。

本申请发明人发现碱土类金属钙的存在是妨碍木质素提取的较大原因，并完成了本发明。本发明具体如下。

附图说明

图1示出了应用一实施方式的喷墨记录装置的一例。

符号说明

10   纸浆制备系统      20   蒸解洗涤系统

211  蒸解区(蒸解部)    212  洗涤区(纸浆洗涤系统)

30   纸浆洗涤部(纸浆洗涤系统)

具体实施方式

下面，针对本发明的事实方式进行说明，但是本发明并不特别局限于此。

<纸浆制备系统·纸浆制备方法>

图1是示出应用了本发明所涉及的洗涤剂的纸浆制备系统的一个例子的框图。纸浆制备系统10从上游起依次包括蒸解洗涤系统20、纸浆洗涤部30和漂白部。

蒸解洗涤系统20具有蒸解釜21，在该蒸解釜21中蒸解纸浆材料，并预洗涤。具体地，在蒸解釜21的蒸解区211，通过将作为纸浆材料的木片和含有氢氧化钠等的溶液混合并加压蒸煮，木片中的非纤维成份溶解，在蒸解釜21的洗涤区212，进行预洗涤。经过洗涤区212获得的溶解有非纤维成份的黑液与纸浆混合存在的纸浆浆液经由未图示的喷放罐转移至下面的浆液洗涤部30。本发明的蒸解部由蒸解区211构成，本发明的纸浆制备方法的蒸解步骤指洗涤区212上游的操作。

纸浆洗涤部30从纸浆浆液分离纸浆并洗涤纸浆。具体地，从蒸解釜21转移来的纸浆浆液导入扩散洗涤装置31，并在对流洗涤后转移至32。在通过32去除残留的未蒸解物之后，蒸解液在第一前置鼓式洗涤装置33和第二前置鼓式洗涤装置34中被置换洗涤。这样，回收到含有木质素的黑液。可以从回收的黑液分离氢氧化钠并再利用。

然后，黑液去除后的纸浆通过在蒸汽混合器35供给蒸汽而升温至规定温度后，储藏在未图示的前置储藏槽。然后，储藏在前置储藏槽中的纸浆被供给氧之后，导入到氧反应器36，在该氧反应器36中进一步脱木质素化。从氧反应器36排出的纸浆转移至喷放池37，并导入第一后置鼓式洗涤装置38和第二后置鼓式洗涤装置39。纸浆在第一后置鼓式洗涤装置38和第二后置鼓式洗涤装置39被进一步洗涤，去除木质素等。来自第二后置鼓式洗涤装置39的纸浆在未图示的后置储藏槽储藏后，转移至漂白部。本发明的纸浆洗涤系统由洗涤区212和纸浆洗涤部30构成，本发明的纸浆制备方法的洗涤步骤指以上从洗涤区212至漂白部上游的操作。

然后，通过在漂白部漂白纸浆，制备了造纸优选的优质纸浆。

如上述，在流过洗涤区212和纸浆洗涤部30内的液体中存在大量的钙，该钙妨碍了木质素提取。其浓度相当于重金属量的10～100倍。

一方面，封阻钙所需的螯合化合物量在钙10mg/L时为EDTA70mg/L左右，如果钙量达20mg/L，则EDTA添加量极大，所以是不切实际的。

本发明的纸浆制备方法通过在蒸解步骤、洗涤步骤和漂白步骤外还包括向洗涤区212和纸浆洗涤部30添加本发明的浆液洗涤剂的添加步骤，从而解决了上述问题。下面说明本发明所使用的浆液洗涤剂。

<纸浆洗涤剂>

本发明的浆液洗涤剂含有非离子表面活性剂、螯合性化合物和水溶性聚合物。

各成份的含量是影响木质素提取程度的量，可以适当设定。具体地，从提高木质素提取效率方面出发，优选非离子表面活性剂的含量与螯合性化合物和水溶性聚合物的总含量的比是0.25倍以上4.0倍以下。水溶性聚合物与螯合性化合物的含量比没有特别限制，可以在常规范围(如0.20以上5.0以下)内适当设定。

而且，各成份的含量也可以根据添加纸浆洗涤剂的条件等来设定。具体地，也可以根据添加部分的液体所含有的钙浓度的增加来增加水溶性聚合物与螯合性化合物的添加量比。通常，由于洗涤区212和纸浆洗涤部30的上游比下游钙浓度高，所以随着向洗涤区212和纸浆洗涤部30的上游侧的应用，水溶性聚合物与螯合性化合物的添加量比增大。

通常，在导入扩散洗涤装置31的蒸解液中，钙浓度是80mg/L～150mg/L，在储藏在前置储藏槽中的液体中，钙浓度是40mg/L～80mg/L，在储藏在后置储藏槽中的液体中，钙浓度是5mg/L～40mg/L。然而这里说明的钙浓度由于存在根据添加纸浆洗涤剂的部分的温度等各种条件而变动的情况，所以可以根据这些条件适当设定添加量。并且，可以手动进行该调整，也可以设置检测钙浓度的浓度检测单元和基于该检测值控制添加量比的控制单元，并通过这些单元进行自动控制。

本发明的纸浆洗涤剂的添加量通常是0.1～1.5kg/纸浆(kg/パルプt)总量(这里所说的“纸浆”指干燥纸浆)。该范围的添加量成本低且实用。并且，纸浆洗涤剂可以添加到洗涤区212和纸浆洗涤部30的一处或多处，螯合性化合物和水溶性聚合物等成分可各自添加至同一地方或其他地方。

作为非离子表面活性剂，可以列举聚氧烯醚类、聚氧烯酯类、聚氧烯胺类、多价醇脂肪酸酯类、糖脂肪酸酯类和烷基聚糖苷类等，可单独使用其中一种，或合并使用多种。

作为聚氧烯醚类非离子表面活性剂，可以列举聚氧烯烷基醚(polyoxyalkylene alkyl ether)、聚氧烯烷基苯基醚(polyoxyalkylene alkylphenyl ether)、聚氧烯多元醇烷基醚(polyoxyalkylene polyolalkyl ether)、聚氧烯苯乙烯化苯酚醚(polyoxyalkylene styrenated phenol ether)、聚氧烯二苯乙烯化苯酚醚(polyoxyalkylene distyrenated phenol ether)和聚氧烯二苯乙烯化苯酚醚(polyoxyalkylene tristyrenated phenol ether)等。作为多元醇，可以列举碳原子数2～1 2的多价醇，例如列举丙二醇、丙三醇、山梨醇、蔗糖、季戊四醇和山梨醇酐等。

作为聚氧烯酯类非离子表面活性剂，例如可以列举聚氧烯脂肪酸酯等。作为多价醇脂肪酸酯类非离子表面活性剂，可以列举碳原子数2～12多元醇的脂肪酸酯或聚氧烯多元醇的脂肪酸酯。具体地，可以列举山梨醇脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸二甘油酯和聚甘油脂肪酸酯等。并且，还可以使用这些聚氧化烯加成物(例如聚氧烯山梨醇酐脂肪酸酯和聚氧烯甘油脂肪酸酯等)。

作为糖脂肪酸酯类非离子表面活性剂，可以列举例如蔗糖、葡萄糖、甘露糖、果糖和多糖类的脂肪酸酯等，还可以使用他们的聚乙烯氧化物加成物。

其中，从与木质素分子内的醚键亲和性好的观点出发，优选聚氧烯烷基醚。所涉及的聚氧烯烷基醚同通式H-(AO)_n-O-R表示，其中，AO是氧化烯，R是烷基，n是1以上的整数。这里，通式中氧化烯的加成摩尔数n不受特别限制，从可以提高木质素的提取效率的观点出发，优选在7以上15以下。并且，同样从可以提高木质素的提取效率的观点出发，通式中的烷基R的碳原子数优选在12以上，碳原子数更加优选在18以下。另外，如上述，可以单独使用这些表面活性剂，也可以多种合并使用。

螯合性化合物指具有与金属络合的作用的化合物。作为可使用的螯合性化合物没有特别限制，例如可以是选自由EDTA(乙二胺四乙酸)、DTPA(二亚乙基三胺五乙酸)、HEDTA(羟乙基二胺四乙酸)、EDDS(乙二胺琥珀酸)、TTHA(三乙四胺六乙酸)、HEDP(羟基亚乙基膦酸)、NTMP(氨基三亚甲基膦酸)和PBTC(膦酰基丁烷三羰酸)组成的组中的至少一种。可单独使用一种螯合性化合物，也可多种合并使用。

作为水溶性聚合物没有特别限制，例如可以使用丙烯酸类聚合物、马来酸类聚合物。可单独使用一种水溶性聚合物，也可多种合并使用。但是，优选丙烯酸和/或马来酸的单体比例在30％以上。

作为丙烯酸类聚合物，可以列举聚丙烯酸(AA)、丙烯酸和2-羟基-3-芳氧基-1-丙磺酸的共聚物(AA/HAPS)、丙烯酸和丙烯酸甲基酯的共聚物(AA/MA)、丙烯酸甲基酯和异丁烯的共聚物(MA/IB)以及丙烯酸甲基酯、丙烯酸和醋酸乙烯的共聚物的一种以上。

作为马来酸类聚合物，可以使用公知的各种聚合物。

[实施例]

向上述纸浆制备系统10的第一后置鼓式洗涤装置38的淋洗线(shower line)添加各组成的纸浆洗涤剂。所添加的纸浆洗涤剂的组成和量以及非离子表面活性剂(聚氧烯烷基醚)的特性如表1至表2所示，第一后置鼓式洗涤装置38中的钙浓度是50mg/L。另外，分别使用EDTA作为螯合性化合物，使用アクアリツクDL40S(日本触媒公司生产)作为水溶性聚合物。

添加6小时后在第一后置鼓式洗涤装置38的出口回收纸浆。根据JIS P 8211记载的方法对回收的纸浆测定了卡伯值(Lα)。其结果同时示于表1至表2中。卡伯值是纸浆中的木质素量的指标，卡伯值越小，表示木质素提取越充分。

表1

表2

※表中，“EO”指氧化乙烯，“PO”指氧化丙烯

并且，下面示出了除了变更非离子表面活性剂外以与上表2的各实施例相同的条件进行纸浆洗涤的例子。

表3

如表1所示，实施例4至实施例6与比较例1和比较例2相比，卡伯值大大降低。这证实合用非离子表面活性剂、螯合性化合物和水溶性聚合物在改善木质素提取上具有相乘效果。

并且，在实施例1至实施例3的任一项中，卡伯值充分降低。这证实所涉及的三成份系统的洗涤剂能够充分提取木质素，而并不很大依赖于水溶性聚合物与螯合性化合物的添加量比。

如表2所示，卡伯值在实施例2、实施例7至实施例10的任一项中都降低，尤其是在实施例2、实施例8至实施例9的任一项中降低得很大。这证明聚氧烯烷基醚中氧化烯的加成摩尔数在7以上15以下能够更加改善木质素的提取。

并且，卡伯值在实施例2、实施例11至实施例13的任一项中都降低，尤其是在实施例2、实施例12至实施例13的任一项中降低得很大。这证明聚氧烯烷基醚中烷基的碳原子数在12以上且优选在18以下能够更加改善木质素的提取。

另外，实施例7、实施例10至实施例11的卡伯值有些高于比较例1，可以认为这是由于实施例7、实施例10至实施例11中螯合性化合物和水溶性聚合物的添加量很低、即只有比较例1的40％造成的。即，即使是使用氧化烯的加成摩尔数小于7或大于15或烷基的碳原子数小于12或大于18聚氧烯烷基醚，也只是螯合性化合物和水溶性聚合物的合用引起的改善木质素提取效率的效果较弱，而并不会降低木质素提取效率。

并且，如表3所示，证明了不仅仅是聚氧烯烷基醚，其他的非离子表面活性剂也可以充分提取木质素。从而确认到可以使用各种非离子表面活性剂有效地进行木质素的提取。

Claims (10)

1.一种纸浆洗涤剂，含有：非离子表面活性剂、螯合性化合物和水溶性聚合物。

2.根据权利要求1所述的纸浆洗涤剂，其中，所述非离子表面活性剂的含量与所述螯合性化合物和所述水溶性聚合物的总含量的比是0.25倍以上4.0倍以下。

3.根据权利要求1或2所述的纸浆洗涤剂，其中，所述非离子表面活性剂含有通式H-(AO)_n-O-R所示的聚氧化烯烷基醚，其中，AO是氧化烯，R是烷基，n是1以上的整数。

4.根据权利要求3所述的纸浆洗涤剂，其中，所述通式中的氧化烯的加成摩尔数n是7以上15以下。

5.根据权利要求3或4所述的纸浆洗涤剂，其中，所述通式中的烷基R的碳原子数是12以上。

6.一种纸浆制备方法，包括：在蒸解部蒸解纸浆原料并获得纸浆的蒸解步骤、在纸浆洗涤系统洗涤所述纸浆的洗涤步骤、以及在漂白部漂白洗涤后的纸浆的漂白步骤，并且，在所述纸浆制备方法中，

还包括向所述纸浆洗涤系统添加非离子表面活性剂、螯合性化合物和水溶性聚合物的添加步骤。

7.根据权利要求6所述的纸浆制备方法，其中，在所述添加步骤中，所述非离子表面活性剂的添加量与所述螯合性化合物和所述水溶性聚合物的总添加量的比是0.25倍以上4.0倍以下。

8.根据权利要求6或7所述的纸浆制备方法，其中，所述非离子表面活性剂含有通式H-(AO)_n-O-R所示的聚氧化烯烷基醚，其中，AO是氧化烯，R是烷基，n是1以上的整数。

9.根据权利要求8所述的纸浆制备方法，其中，所述通式中的氧化烯的加成摩尔数n是7以上15以下。

10.根据权利要求8或9所述的纸浆制备方法，其中，所述通式中的烷基R的碳原子数是12以上。

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