CN104981568A - 生产溶解浆的方法、溶解浆以及方法的用途 - Google Patents

生产溶解浆的方法、溶解浆以及方法的用途 Download PDF

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Abstract

一种从回收的纤维原料生产溶解浆的方法。所述方法包括提供包含纤维素、木质素和半纤维素的纤维材料，所述纤维或来源还具有0.1-7％木质素的木质素含量和高达3％的灰分含量；使纤维材料在约0-25℃经受碱性提取，以产生半纤维素含量降低的纤维；将由此获得的纤维用氧化化学试剂进行漂白处理，以降低所述纤维的木质素含量；以及回收由此获得的纤维。通过本方法，可从回收的纸或纸板产品生产溶解浆。

Description

生产溶解浆的方法、溶解浆以及方法的用途
本发明涉及溶解浆。具体地，本发明涉及一种根据权利要求1的前序的生产溶解浆的方法。
在目前的一种方法中，任选在包括降低木质素或半纤维素或两者的含量的预处理步骤之后，将纤维素原料进行冷碱提取。
本发明还涉及所述方法的用途。
近些年，对于溶解浆的需求已有所增加。特别是，溶解浆被更多地寻求作为特殊纤维的原料，因为需求超过了供应，所以合适的溶解浆备料的价格飙升。同时，相竞争的原材料(例如棉花)的供应是有限的。
一般地，通过适当的蒸煮方法直接从木材原料生产溶解浆，该方法特别适合用于制作溶解浆。在文献中还公开了将工业纸浆转化成溶解浆的多种方法，例如用碱剂萃取和任选地用半纤维素酶进行酶处理，以从浆中去除半纤维素，例如木聚糖。在这方面参考Hyatt,J.,Fengel,R.,Edgar,J.&Alvarez,M.,Process for theco-production of dissolving-grade pulp and xylan and International Patent ApplicationNo.WO 9816682。
美国专利6254722公开了一种从有纤维质的纤维、特别是由封皮剪报和账簿纸形成的回收的废纸生产溶解浆的方法，其中用氢氧化钠水溶液对纤维源进行提取，以在约23℃的温度下除去或降解半纤维素。
因此，该方法基于特定的有纤维质的，实际上无木质素的并不特别丰富的原料。
WO 2010/104458公开了一种将在牛皮纸、亚硫酸盐或苏打AQ浆厂中从诸如木材和稻草的原始木质纤维素纤维生产纤维素纤维产品的方法与使用新溶剂体系溶解纤维素的方法结合的方法，其中至少一部分被消耗的溶剂化学品在纸浆厂的回收循环的一个或多个化学单元操作中被回收。
EP 0637351公开了从具有低木质素含量的可回收的纸和纸板产品制备各种不含磨木浆的白纸产品。
本发明的一个目的是从可大量获得并且形成廉价原料的回收纤维素纤维提供溶解浆。
特别地，本发明的目的是从就机械性能方面而言已经降解以及通常包含难以去除的化合物和污物的回收纤维素纤维提供溶解浆。
本发明基于使用含有纤维素、木质素和半纤维素的回收或循环的纸或纸板作为生产溶解浆或类似纤维产品的纤维素原料的理念，所述含有纤维素、木质素和半纤维素的回收或循环纸或纸板能够被溶解试剂溶解。所述回收或循环的纸或纸板还可含有填料、金属、粉末及其他杂质。如有必要，将这样的原料进行改性，以提供一种具有低至适中的木质素含量和低灰分含量的纤维原料。然后将纤维原料进行冷碱性提取以减少半纤维素含量，并采用氧化性化学试剂进行漂白处理以降低木质素含量，由此获得的纤维材料作为浆被回收。
该方法可用于制备用于生产再生纤维素纤维、膜和泡沫、浸渍纤维制品和用于生产纤维素衍生物以及用于生产纳米纤维素产品的浆。特别令人关注的应用是在通过粘胶法、NMMO法、酶法和氨基甲酸酯法生产再生纤维素产品的领域。
更具体地，本发明的方法的特征主要是权利要求1的特征部分所陈述的。
根据本发明的用途的特征是在权利要求17-19中所陈述的。
本发明了获得相当大的优势。因此，已经发现纸和纸板产品的回收纤维很适合作为溶解浆的原料。基于获得的结果，通过本技术生产的溶解浆的性能可以媲美、甚至优于作为参考的商业参比纸浆。例如回收的瓦楞浆(fluting pulp)产生了在Fock值方面具有优异性能的溶解浆，并且可用于生产再生纤维和膜，如过度纺丝试验证实的。
此外，未涂布的高级纸(办公用纸)是有用的，并且当使用诸如氨基甲酸的溶解化学品来溶解纸浆时给出了好的结果。
本发明利用回收的纤维制备溶解浆，这表示向更可持续的、无污染的纺织工业迈出了重要一步。
本发明提供了用于制造除了诸如纸、纸板和类似的传统产品以外的从即时原料制备的其他产品的制造。所使用的纤维的纤维素材料可以回收并进行化学改性以提供纤维素化学品或再生纤维。这些目的对纤维素的质量提出了高的要求。
在本发明中，具有削弱的机械性能和通常包含难以清除的物质、杂质和污物的回收纤维。通常，分散回收纤维的目的是将油墨和粘性化合物和其它杂质分解为较小的化合物，并将它们从纤维去除，以允许在后续阶段从纤维浆中去除。这些常规的处理步骤不足以提供适合上述目的的纤维，如溶解浆。
接下来，参考大量的可行实施例对本发明进行详细检验。
在所附的附图中：
图1显示了根据本技术的从脱墨的高级纸制备溶解浆的方法的一个实施方式的工艺方案；
图2显示了根据本技术的从纸板制备溶解浆的方法的一个实施方式的相应工艺方案；
图3示意性地显示了由三个导丝辊、一个装有热脱矿质水的拉伸浴槽、两个装有冷脱矿质水的洗涤槽和纤维收集器组成的纺丝流程。
如上所述，本发明由回收纤维原料生产溶解浆的方法包括以下步骤的组合：
-提供包括纤维素、木质素和半纤维素的纤维材料，所述纤维来源进一步具有0.1-7％木质素的木质素含量和多达3％的灰分含量；
-将纤维材料在约0至25℃进行碱性提取，以产生具有降低的半纤维素含量的纤维；
-将由此获得的纤维用氧化化学试剂进行漂白处理以降低纤维的木质素含量；以及
-回收由此获得的纤维。
在优选的实施方式中，所述回收纤维原料选自回收纸和回收纸板产品及其组合，它们通常包括至少1重量％、通常至少5重量％和特别是约7至50重量％的木质纤维素纤维材料。合适的原料材料的例子如下：办公用纸和通常未涂布的其他高级纸、信封纸、单层或多层纸板、瓦楞纸和瓦楞纸板衬板、折叠箱纸板。在一个具体的实施方式中，回收纸选自办公用纸，回收纸板产品选自衬板碎片。正如下面将要讨论的，在进一步处理之前，回收纸或纸板产品可以以常规方式脱墨。
纤维材料通常包括至少50重量％的纤维素纤维。该纤维可以由多达100重量％的(不含木)纤维素纤维构成。通常情况下，纤维材料的纤维是由化学和机械制浆得到的纤维的混合物形成。在一个实施方式中，该纤维材料包括50至95重量％的化学制浆的纤维和5至50重量％的机械制浆的纤维。机械制浆的纤维中一般都富含木质素，其浓度可达干纤维重量的20％。
纤维材料的纤维素纤维可以来自落叶树、针叶树或它们的组合。落叶树种的例子包括桦树、山杨和杨属的其他物种、桤木、桉树、混合热带木材和上述物种的混合物。针叶树种的例子包括云杉、松树及其组合。
优选最多70％、特别地最多60％重量的纤维源由来自落叶树的纤维组成。
在一个实施方式中，纤维材料包括回收纤维原料等。
在另一个实施方式中，纤维原料包括具有高达(up to)10％或更多(例如高达20％)的原始灰分含量的回收纸或回收纸板产品或其组合，它们已被预处理以使其灰分降低至小于约3，从而提供所述纤维材料。在这样的一个实施方式中，该原料可以进行机械或化学操作，例如通过细分类或筛分，以使含量从约10至20％降低到3％或更低。
在另一个实施方式中，其可以与前面的结合，所述纤维原料包括具有高达20重量％的原始木质素含量的回收纸或回收纸板产品或其组合，对其进行化学脱木素以将木质素含量降低至低于10重量％，特别是低于5重量％，从而提供所述纤维材料。
预处理可以通过例如使用氢氧化物或碳酸盐化合物的碱性处理来实现，例如碱金属或碱土金属的氢氧化物或碳酸盐或其组合。特别是，脱木质素通常可以通过硫酸盐法制浆、苏打法制浆或氧脱木质素进行，优选在提高的温度(50-200℃)进行。硫酸盐法制浆和苏打法制浆通常在约140-180℃进行，氧脱木质素在80-120℃进行。
在预处理的碱性条件下，半纤维素含量也将会降低。
在可与前两个实施方式结合第三个实施方式中，例如为了去除聚合物膜或涂层，纤维原料首先进行包括去除杂质、洗涤或特别是脱墨或制浆的初步步骤。该实施方式适用于由纸张和纸板等类似物制成的印刷物。
然后，将获得的纤维材料进行碱性提取(冷碱提取)，其中所述纤维材料包括回收原料或包括如上所述的为了降低灰分和木质素含量已被处理的回收原料。
通常情况下，通过将纤维材料与碱溶液例如与浓碱溶液混合来进行冷碱处理，从而得到含有约50至200g/L、特别是50至150g/L的碱的混合物。该溶液被允许在0-40℃、优选10-25℃被吸收到纤维材料中。碱溶解来自纤维材料的半纤维素，含有半纤维素的溶液与纤维材料分离并分别回收。
所得到的纤维物质可以用作例如溶解浆。
然而，其还可以经受用氧化化学试剂进行的漂白处理和后续碱性提取，以减少纤维的木质素含量。可以采用使用氧气、过氧化物和过氧酸、二氧化氯、次氯酸盐和臭氧的各种漂白处理。
将漂白后回收的纤维进行化学处理以提高纤维素纤维的可及性，该处理优选用选自纤维素内切酶的酶或用次氯酸盐实施。
在另一个实施方式中，将回收的纤维(任选在用于提高纤维素纤维的可及性的化学处理之后)在水浆液中进行酸处理，使浆液的pH值小于3.5。
现在转到附图，图1描述了用于从脱墨纸制备溶解浆的方法一个具体实施例。
图中所示的第一阶段是指“超级DDJ过滤”。这个阶段的目的是从浆中除去无机杂质(降低灰分含量)。第二阶段是冷碱提取阶段(CCE)。通过这种处理，除去了半纤维素，特别是木聚糖。通过三级漂白流程继续对脱墨高级纸进行处理(DEpD)，以去除残余的木质素，并提高浆的亮度和纯度。漂白后，通过用内切葡聚糖酶(EG)进行酶处理来使制备继续进行。这个阶段的目的是提高浆的反应性，并调节粘度(或聚合度)。最后，第五步是酸洗(A)。这个阶段的目的是从浆中除去金属。
图2显示了纸板的处理阶段。
从纸板制备溶解浆的第一阶段是超级DDJ过滤。正如在图1的实施方式中所述的，这个阶段的目的是除去无机杂质(降低灰分含量)。该工艺的第二阶段是碱性苏打蒸煮。这一阶段去除木质素和半纤维素。然后通过冷碱提取阶段(CCE)继续进行处理。这个阶段的目的是去除半纤维素，尤其是木聚糖。通过三级漂白流程(DEpD)继续对纸板进行处理，以去除残余的木素和提高浆的亮度和纯度。漂白后，通过用内切葡聚糖酶(EG)进行酶处理继续进行制备。这个阶段的目的是提高浆的反应性，并调节粘度(或聚合度)。最后，如图1的程序，将所得到的浆进行酸洗(A)以去除金属。通常，酸洗是在3以下的pH进行的。
作为根据本发明的方法的结果，纤维被回收，其显示以下特性中的至少一个：
-小于0.7重量％的木质素含量，特别是0.3至0.6重量％的木质素含量；
-250ml/g或以上、优选550ml/g或以上的粘度；
-55％或更好的Fock值；
-纤维素90％或更高；以及
-88％或更好的R18％值。
通常情况下，纤维具有0.1至10重量％的半纤维素含量。
如上所述的方法生产可用于再生纤维素纤维、膜和泡沫材料、浸渍纤维制品的生产，以及用于纤维素衍生物的生产，以及用于纳米纤维素产品的生产的溶解浆。
具体来说，所述浆可用于例如通过再生工艺生产再生纤维素产品，所述再生工艺选自粘胶法、NMMO法、酶法和氨基甲酸酯法。
在一个具体的实施方式中，所述方法和浆可用于通过机械化学的无溶剂干法的氨基甲酸酯工艺生产再生纤维素产品。在这方面，尤其可参考在美国专利US7662953和美国专利US8066903中公开的方法。
以下非限制性的实施例说明本发明。
材料和分析方法
实施例1所用的纤维原料为脱墨高级纸，实施例2所用的纤维原料为回收纸板。原材料的详细的纤维组成列于表1。脱墨高级纸具有以下的纤维成分：约90％的无木纸浆(wood free pulp)纤维和10％的含木纸浆(wood containing pulp)纤维。在回收纸板中，无木浆纤维与含木浆纤维的组成比约为70:30。
表1.回收原材料的纤维成分
在表2和表3中给出了实验所用的原材料的化学组成和其他特性。由于纸板中的含木浆纤维所占比例较高，因此其比高级纸具有更高的木质素、提取物和纤维素含量，以及更低的亮度。该高级纸进行了脱墨，因而其具有较低的灰分含量和较高的纸浆白度。
表2.回收原材料的化学成分
表3.回收原材料的性能
用表4中描述的方法分析实施例1和2中的原材料和生产的纸浆的性能。
根据詹森方法/1/计算多糖成分的含量，即纤维素、木聚糖和葡甘露聚糖的含量。
在这些计算中，高级纸被认为由64％的化学阔叶木纤维(桦木)和36％的化学针叶木纤维(松树)构成。
纸板的组成被认为是59％的化学阔叶木纤维和41％的化学针叶纤维。
R18分析被用于测量纸浆的抗碱性。它表示在室温下、一个小时期间不溶于18％NaOH溶液的纤维材料的量。
Fock法被用于描述溶解浆的反应性/2/。在该方法中，纸浆被溶解在过量的NaOH和CS2中。纤维素黄酸盐形成，一定量的该黄酸盐此后被再生。最后确定纤维素产率。
表4.用于原材料和产出纸浆的分析方法
采用氨基甲酸酯处理将所生产的溶解浆溶解。氨基甲酸酯处理之后，进行湿纺。表5显示了用于分析氨基甲酸酯化的纸浆和氨基甲酸酯溶液的方法。表6显示了用于分析湿纺纤维的方法。
表5.用于氨基甲酸酯化的纸浆和氨基甲酸酯溶液的分析方法
对湿纺纤维进行如下测试。纤维处于65的相对湿度和20℃的温度下至少24小时。根据ISO 1973和ISO 5079标准，使用Vibroskop和Vibrodyn测试仪(Lenzing公司)进行20次测量，机械性能被确定为这20个测量值的平均值。测量包括滴定度、韧性、伸长率、1％伸长率的杨氏模量和断裂功。伸长率的速率为2020mm min-1，计量长度为20mm。
实施例1.从脱墨高级纸制备溶解浆
脱墨高级纸的处理阶段在图1中显示。
从脱墨高级纸制备溶解浆的第一阶段是超级DDJ过滤。这个阶段的目的是从纸浆中除去无机杂质(降低灰分含量)。稀释原材料(约0.5-1％稠度)，并使用带有200-目网的槽和混合器进行过滤。该步骤重复八次。灰分含量从2.0％降低至0.6％。
第二阶段是冷碱提取阶段(CCE)。这个阶段的目的是除去半纤维素，尤其是木聚糖。采用70g NaOH/l碱浓度和10％稠度在室温进行提取阶段1小时。CCE阶段之后，用冷去离子水将该纸浆洗涤5次，稀释至5％稠度，再将其脱水至约15％稠度。之后，将纸浆稀释到4％稠度，并将pH调至7。第二天，将该纸浆脱水至25-30％稠度。
通过三阶段漂白程序(DEpD)继续进行脱墨高级纸的处理。漂白的目的是去除残留的木质素，以及增加纸浆亮度和纯度。漂白条件列于表6。
表6.DEpD程序的漂白条件
在D-阶段，首先将预热的纸浆添加到反应器中，之后，添加水和酸或碱(用于调节pH值)。混合后，测定pH值，使二氧化氯进入反应器，并立即关闭反应器的盖子。在反应期间，混合纸浆。反应时间之后，测定在反应温度中的纸浆的最终的pH值。测定漂白滤液的残余氯含量。将纸浆以标准方式进行稀释和洗涤。
在过氧化氢协助的碱提取阶段(Ep)中，纸浆和大部分水在微波炉中被加热至反应温度，然后被放置在反应器中。添加碱和过氧化氢以及额外的水，将该纸浆浆液进行混合并测定其pH值。在反应期间，使该纸浆浆液混合。反应时间之后，测定在反应温度中的纸浆的最终的pH值。测定漂白滤液的残余过氧化氢含量。将纸浆以标准方式进行稀释和洗涤。
漂白阶段之间的洗涤是都是标准的实验室洗涤：用去离子水将纸浆稀释至5％稠度，其温度与前述漂白阶段相同。脱水以后，用相当于绝对干浆的10倍量的冷去离子水将纸浆洗涤两次。
漂白之后，通过采用内切葡聚糖酶(EG)的酶处理继续进行制备。该阶段的目的是增加纸浆反应性和调整粘度(或聚合度)。酶用量为约6ml/kg。首先，将纸浆和部分水在微波炉中加热至反应温度，并放置入反应器中。然后用硫酸将纸浆的pH调至pH值为5。将酶与剩余的预加热后的水混合，并加入到反应器中。反应条件如下：50℃，9％稠度，和120分钟。反应时间以后，通过将纸浆稀释至4％稠度(保留时间10分钟)来用热水(>85℃)洗涤纸浆。脱水以后，用相当于绝对干浆的10倍量的冷去离子水将纸浆洗涤两次。
下一步是酸洗(A)。该阶段的目的是从该纸浆中除去金属。酸洗在pH 2.5、室温以及2.5％稠度的条件下进行。使用硫酸调节pH。以标准方式稀释和洗涤纸浆。最后一个制备阶段是干燥纸浆。在约40℃温度的烘箱中干燥过夜。
上述的制备步骤得到溶解浆，其具有93.9％的耐碱性、62.9％的反应性(根据Fock法)、510ml/g的粘度、4.8％的木聚糖含量、0.2％的木质素含量、0.08％的提取物含量以及0.04％的灰分含量。这些特征是相当典型的，甚至优于那些商购的溶解浆。只有纸浆反应性稍低，而木聚糖含量较高。产出的溶解浆的特征列于表7和8中。
表7.从脱墨高级纸生产的溶解浆的化学成分
表8.从脱墨高级纸生产的溶解浆的特征
实施例2.由纸板制备溶解浆
纸板的处理阶段在图2中显示。
从纸板制备溶解浆的第一阶段是超级DDJ过滤。这个阶段的目的是除去无机杂质(降低灰分含量)。将原材料稀释(约0.5-1％稠度)，并使用带有200目网眼的槽和混合器过滤。重复八次。灰分含量从7.9％下降到1.4％。
第二阶段是碱性苏打蒸煮。这个阶段的目的是去除木质素和半纤维素。蒸煮条件如下：NaOH用量20％，蒸煮温度165℃，H因子1000，液比(liquor to wood ratio)6。蒸煮后，洗涤纸浆，然后用氧脱木质素阶段继续进行脱木质素。工艺条件如下：12％的稠度，100℃的温度，4％的氢氧化钠用量，13.5巴的氧气压力和95分钟的反应时间。氧脱木质素后，对纸浆进行洗涤。
通过冷苛性碱提取阶段(CCE)继续进行处理。该阶段的目的是除去半纤维素，尤其是木聚糖。在室温下采用70g NaOH/l碱浓度和10％稠度进行提取阶段1小时。CCE阶段之后，通过用冷去离子水将其稀释至5％稠度来洗涤纸浆5次，然后将其脱水至约15％的稠度。在此之后，将纸浆稀释至4％稠度，将pH调至7。第二天，将纸浆脱水至25-30％稠度。
通过三阶段漂白程序(DEpD)继续进行纸板的处理。漂白的目的是去除残留的木质素和增加纸浆亮度和纯度。漂白条件列于表9。
表9.用于DEpD程序的漂白条件
在D-阶段，首先将预热的纸浆添加到反应器中，之后，添加水和酸或碱(用于调节pH值)。混合后，测定pH值，使二氧化氯进入反应器，并立即关闭反应器的盖子。在反应期间，纸浆被混合。反应时间之后，测定在反应温度中的纸浆的最终的pH值。测定漂白滤液的残余氯含量。将纸浆以标准方式进行稀释和洗涤。
在过氧化氢协助的碱提取阶段(Ep)中，纸浆和大部分水在微波炉中被加热至反应温度，然后被放置在反应器中。添加碱和过氧化氢以及额外的水，将该纸浆浆液进行混合并测定其pH值。在反应期间，使该纸浆浆液混合。反应时间之后，测定在反应温度中的纸浆的最终的pH值。测定漂白滤液的残余过氧化氢含量。将纸浆以标准方式进行稀释和洗涤。
漂白阶段之间的洗涤都是标准的实验室洗涤：用去离子水将纸浆稀释至5％稠度，其温度与前述漂白阶段相同。脱水以后，用相当于绝对干浆的10倍量的冷去离子水将纸浆洗涤两次。
漂白之后，通过采用内切葡聚糖酶(EG)的酶处理继续进行制备。该阶段的目的是增加纸浆反应性和调整粘度(或聚合度)。酶用量为约6ml/kg。首先，将纸浆和部分水在微波炉中加热至反应温度，然后放入反应器中。然后用硫酸将纸浆的pH调至pH值为5。酶与剩余的预加热后的水混合，并加入反应器中。反应条件如下：50℃，9％稠度，120分钟。反应时间以后，通过将纸浆稀释至4％稠度(保留时间10分钟)来用热水(>85℃)洗涤纸浆。脱水以后，用相当于绝对干浆的10倍量的冷去离子水将纸浆洗涤两次。
下一步是酸洗(A)，以便除去金属。酸洗在pH2.5、室温和2.5％稠度的条件下进行。使用硫酸调节pH。以标准方式稀释和洗涤纸浆。最后一个制备阶段是干燥纸浆。在约40℃温度的烘箱中干燥过夜。
上述的制备步骤得到溶解浆，其具有90.7％的耐碱性、81.1％的反应性(根据Fock法)、250ml/g的粘度、4.2％的木聚糖含量、0.6％的木质素含量、<0.05％的提取物含量以及0.11％的灰分含量。这些特征是相当典型的，甚至优于那些商购的溶解浆。不仅纸浆的木聚糖含量高于商购溶解浆，并且其木质素含量也稍高于商购溶解浆(<0,5％)。产出的溶解浆的特征列于表10和表11中。
表10.从纸板生产的溶解浆的化学组成
表11.从纸板生产的溶解浆的性能
实施例3.采用氨基甲酸酯法和湿纺处理溶解浆(实施例1和2)
氨基甲酸酯处理
得到的溶解浆(实施例1和2)均采用氨基甲酸酯法/5,7/处理。在该方法中，首先制备氨基甲酸酯纤维素，然后将其溶解于NaOH溶液中，该溶液最终被纺丝并再生为纤维。氨基甲酸酯化合成是在干燥状态下用尿素完成的。以干浆计算，尿素进料是20％。溶解分两个步骤进行，首先在剧烈搅拌的条件下，用稀碱溶液(温度尽可能低)润湿纤维素氨基甲酸酯浆。该技术利用了凝固点较低的浓度为18％的NaOH水溶液(其凝固点低于-20℃)和在加料期间溶解混合器设备的剧烈搅拌功能。在只有几分钟的混合的时间里制备高质量的并具有较高的干物质含量的溶液是可能的。
表12显示了氨基甲酸酯反应后的纸浆的特性。DP(聚合度)给出了最终产品(例如纤维和膜)的估计的机械和物理性能，其是工艺中主要的可调参数。如果由于应用技术(这里为纺丝)而导致粘度水平受限，DP水平越高，就需要使用越多的稀释溶液。在每一种情况下，最佳的DP水平和纤维素含量必须分别摸索。一般地，在再生纤维的制造中，所需的DP水平在200-400的范围内。溶液的氮含量N％表明取代度。取代度是指与一个葡萄糖单元相连的取代基的平均数目。
表12.氨基甲酸酯反应后的纸浆的特性
氨基甲酸酯化的纸浆的级别 DP N％
高级纸 289 1.5
纸板 290 2.2
参比的商购溶解浆 330 1.2
湿纺
用实验室湿纺机器将纤维进行纺丝/6/。纺丝原液被氮气从封闭容器推到齿轮泵。将带有一个喷丝头的纺丝头浸在垂直纺丝浴槽中。所使用的喷丝头具有100-250个45-51lm的孔眼，并且是由金/铂材料制成的。纺丝流程由三个导丝辊、一个装有热脱矿质水的拉伸浴槽、两个带有冷脱矿质水的洗涤槽和纤维收集器组成(图3)。在纺丝期间，用十二烷基硫酸钠溶液(0.1％)润滑导丝辊I、II、III。
表13显示了用于实验室湿纺试验的一般加工和材料参数。
表13.实施例纺丝试验的一般加工和材料参数
纤维素浓度％ 6.3
溶液NaOH％ 8.5
溶液ZnO％ 1
溶液温度C 2
纺丝浴温度C 20
纺丝浴含量 8％H2SO4,10％Na2SO4
溶液球粘度(T 20℃) 20
溶液浊度NTU <50
过滤筛大小μm 10
喷丝头nxd-μm 100x51
纺丝速度VIII m/min 20
表14显示了在湿纺中获得的纤维的加工拉伸比、纤维滴定度以及机械性能。
表14.实施例纤维的加工拉伸比、纤维滴定度以及机械性能
总而言之，可以注意到，在一个优选的实施方式中，本技术的工艺包括：为了除去无机杂质的阶段、为了提取木聚糖的冷苛性碱提取阶段、为了脱木质素和提高纸浆的亮度和纯度的使用氧化化学品的漂白、提高纸浆反应性和调节纸浆粘度(或聚合度)的阶段以及为除去金属的最终的酸洗涤。对于具有高的原始木质素含量的原材料，可以使用碱性脱木质素试剂进行额外的脱木质素阶段。
采用所公开的技术，包括上述的纯化方法，可以制备具有耐碱性(R18)、超过90％的纤维素含量、60至85％特别是63至81％的反应性(使用Fock方法测量)的溶解浆。
由此得到的溶解浆具有很好的机械性能。在测试过程中已发现，纤维的韧性与由商购溶解浆制得的天然溶解参比纤维素大约相同以及与现有的商购粘胶非纺织纤维大约相同。“大约”代表一种最大值±10％的变化。
从回收纤维制备的溶解浆的一种特别的用途是作为氨基甲酸酯工艺的原材料。
从上文显而易见地，本发明实现了相当大的优势。通过本发明已惊奇地发现，回收纤维、甚至是经机械降解和削弱的纤维能很好地作为溶解浆的原材料，其选自但不限于含纤维素、木质素和半纤维素，进一步含有填料、金属、粉末和通常难以去除的其他杂质的回收或循环纸张或纸板。基于给出的实施例，由本发明方法生产的溶解浆具有的性能可与商购的参比纸浆的性能相媲美，甚至优于商购的参比纸浆的性能。
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Claims (19)

1.从回收的纤维原料生产溶解浆的方法，包括以下步骤：
-提供包括纤维素、木质素和半纤维素的纤维材料，纤维来源进一步具有0.1-7％木质素的木质素含量和高达3％的灰分含量；
-将所述纤维材料在约0至25℃进行碱性提取，以产生具有降低的半纤维素含量的纤维；
-将由此获得的纤维用氧化化学试剂进行漂白处理，以降低纤维的木质素含量；以及
-回收由此获得的纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回收的纤维原料选自包括至少1重量％的木质纤维素纤维材料的回收纸和回收纸板产品及其组合。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述纤维材料包括回收的纤维原料或者是从回收的纤维原料制备而来的。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维材料包括至少50重量％的纤维素纤维。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述纤维材料包括50-95重量％的化学制浆的纤维和5-50重量％的机械纸浆的纤维。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，纤维素纤维源自落叶树、针叶树或其组合，优选地，最多70重量％、尤其是最多60重量％的纤维来源由来自阔叶树的纤维组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将漂白后回收的纤维进行化学处理，以增加纤维素纤维的可及性，其中所述处理优选用选自纤维素内切酶组的酶或用次氯酸盐实施。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述回收纤维，任选在用于增加纤维素纤维的可及性的化学处理之后，在水浆液中进行酸处理，由此使得浆液的pH值低于3.5。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，纤维原料包括具有高达10％或更多的原始灰分含量的回收纸或回收纸板产品或其组合，其已被进行机械或化学操作，例如过滤处理，以使其灰分含量降低至小于约3，从而提供所述纤维材料。
10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，纤维原料包括具有高达20重量％的原始木质素含量的回收纸或回收纸板产品或其组合，其已被进行采用碱性蒸煮化学品、例如氢氧化钠的化学脱木质素，以将木质素含量降低至低于10重量％，特别是低于5重量％，从而提供所述纤维材料。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述脱木质素通过硫酸盐法制浆、苏打制浆或氧脱木质素进行。
12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述漂白用选自过氧化物和过酸、二氧化氯、次氯酸盐和臭氧及其组合的氧化化学品进行，并且被漂白的纸浆任选地被施行碱性提取，以降低纤维的木质素含量。
13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，回收纸选自办公用纸，回收纸板产品选自衬板碎片，其任选在进一步加工之前进行脱墨。
14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被回收的纤维显示以下特性中的至少一个：
-小于0.7重量％的木质素含量，特别是0.3至0.6重量％的木质素含量；
-250ml/g或以上、优选550ml/g或以上的粘度；
-55％或更好的Fock值；
-纤维素90％或更高；以及
-88％或更好的R18％值。
15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被回收的纤维显示0.1至10重量％的半纤维素含量。
16.根据权利要求1-15中任一项所述的方法生产的溶解浆。
17.根据前述权利要求中任一项所述的方法用于生产浆的用途，其用于生产再生纤维素纤维、膜和泡沫材料、浸渍纤维制品，以及用于生产纤维素衍生物，以及用于生产纳米纤维素产品。
18.根据前述权利要求中任一项所述的方法用于生产浆的用途，其用于例如通过选自粘胶法、NMMO法、酶法和氨基甲酸酯法的再生工艺生产再生纤维素产品。
19.根据前述权利要求中任一项所述的方法用于生产再生纤维素产品的用途，其通过机械化学的无溶剂干法的氨基甲酸酯工艺生产再生纤维素产品。
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