CN106661842A - 非木材纤维的漂白及碎屑减少方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及煮练和提高非木材纤维亮度的方法。该方法包括：形成非木材纤维的混合物，将该混合物暴露于煮练液和包含氧气的煮练剂以形成煮练混合物，以及通过使煮练液径向循环经过整个煮练混合物来煮练该煮练混合物，以提供经煮练的纤维。

Description

非木材纤维的漂白及碎屑减少方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年5月20日提交的美国临时专利申请序列号61/000,846的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及用于纤维生产的方法。更具体地，本发明涉及非木材纤维煮练方法。

发明背景

植物纤维分为三组：种子纤维(例如棉花和木棉)，茎纤维(韧皮纤维，例如亚麻和大麻)和叶纤维(例如剑麻和洋麻)。韧皮纤维作为纤维束出现，其延伸穿过植物茎的长度，位于植物的外表“表皮”层和内部木质芯(皮质)之间。因此，韧皮纤维秆包括三个主同心层：树皮状表皮覆盖层、韧皮纤维层和内部木质芯。木质芯有不同的名称，这取决于具体的植物类型。例如，亚麻木质芯被称为“碎屑”。因此，“碎屑”是指包含在韧皮纤维植物中的所有木质芯材料。

纤维束嵌在果胶、半纤维素和一些木质素的基质中。木质素必须被降解，例如通过秆的“浸沤”(部分腐烂)，例如由真菌(例如在露水浸沤过程中)或细菌(例如在水浸沤过程中)产生的酶降解。剥皮包括机械弯曲和破碎秆以将纤维束与碎屑和表皮层分离，然后使用一系列常规的机械清洁阶段去除非纤维材料。

围绕各韧皮纤维的相当大比例的含果胶材料是果胶，其余部分主要是各种水溶性成分。果胶是碳水化合物聚合物，其包括具有作为钙盐存在的游离羧酸基团的部分甲基化的聚半乳糖醛酸。果胶通常不溶于水或酸，但可在碱性溶液(例如氢氧化钠水溶液)中分解或水解。

在许多情况下，为将纤维用于其预期目的，去除含果胶材料或树胶是必要的。用于去除果胶的各种方法包括从各个韧皮纤维中脱胶或除去含果胶物质。例如，美国专利号2,407,227公开了一种用于处理纤维性植物或植物材料如亚麻、苎麻和大麻的浸沤方法。所述浸沤方法使用微生物和水分来溶解或腐烂掉围绕纤维束的大部分细胞组织和果胶，促进纤维束与碎屑和茎的其它非纤维部分分离。因此，存在于植物结构中的蜡状、树脂状或胶状的结合物质被通过发酵除去或分解。

在浸沤之后，茎被破碎，然后进行一系列化学和机械步骤以生产单个或小束纤维素纤维。煮练是去除纤维中的杂质(例如天然杂质如蜡和果胶，以及污染物如微生物)的清洁程序。通常，通过在密封的、温度和压力受控制的腔室(例如纤维加工煮练釜)中将纤维暴露于化学品来进行煮练。

然而，在非木材纤维工艺中仍然存在的一个常见问题是出现碎屑，其是成品纸产品中不期望的颗粒。碎屑包括茎的碎片、“秆”、真皮组织、表皮组织等。碎屑基本上耐去纤维化过程，使得它们的存在成问题。甚至在氧化漂白之后，碎屑继续对成品纸产品的外观、表面平滑性、油墨接受性和亮度具有有害影响。机械去除碎屑至高价值产品所要求的水平涉及施加显著的机械能，这导致纤维断裂和细粉或小纤维素颗粒的产生。细粉是产量损失，增加了生产成本。而且，断裂的纤维降低总体纤维强度，使得它们不能用于一些制造工艺中和/或导致弱的纺织品或纸产品。

因此，非木材纤维加工的常规方法在去除、脱色和破碎存在于纤维中的残留碎屑方面不足够强。因此，加工后的成品纤维可能仍然包括碎屑的颗粒，其既在美学上没有吸引力又降低纤维产品的商业价值。此外，常规漂白方法不足以将纸张亮度增加到商业产品所需的足够水平。

因此，对于既能充分漂白又能充分减少非木材纤维中存在的碎屑的方法存在着持续需要。因此，本发明旨在满足此需求和其他需要并解决上述问题。

发明概述

应当理解，本文采用的措辞和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限制性的。因此，本领域技术人员将理解，本公开所基于的概念可以容易地用作设计用于实施本发明的其它结构、方法和系统的基础。因此，重要的是，权利要求书被认为包括这样的等效结构，只要它们不背离本发明的精神和范围。

在本发明的一个方面中，一种对非木材纤维进行煮练和提高其亮度的方法包括：形成非木材纤维的混合物，将该混合物暴露于煮练液和包含氧气的煮练剂以形成煮练混合物，以及通过例如在腔室中使煮练液径向循环经过整个煮练混合物来煮练该煮练混合物，以提供经煮练的纤维。

在另一方面，一种提高非木材纤维的亮度的方法包括：形成非木材纤维的混合物，并在包含氧气的煮练剂存在下煮练该混合物以提供经煮练的和增亮的纤维。所得到的经煮练的和增亮的纤维具有在约30至约60的范围内的亮度，通过纸浆和造纸工业技术协会(TAPPI)525标准测试方法测量。

在另一方面，一种减少非木材纤维中残余碎屑的量的方法包括：形成非木材纤维的混合物并在包含氧气的煮练剂存在下煮练该混合物以提供经煮练的且低碎屑的纤维。与暴露前该混合物的纤维相比，所述低碎屑的纤维具有更少的可见碎屑含量。

从结合显示本发明各方面的实施例的以下描述，本发明的其它优点和能力将变得显而易见。

附图简要说明

当考虑下面的详细描述时，将更好地理解本发明，并且上述目的以及除了上述目的以外的其它目的将变得显而易见。这种描述参考了附图，其中：

图1是使用循环泵将氧气引入煮练釜中以混合和溶解氧的方法的图示。

图2是将氧气引入到循环泵之后的混合器中的方法的图示。

图3是用于将氧直接引入非木材纤维中的方法的图示。

图4是使用内部和外部液体循环系统将非木材纤维暴露于氧的方法的图示。

图5是用于冷却图4的系统中的液体的方法的图示。

图6是使用氧气从图4的系统中的纤维置换残余液体的方法的图示。

图7是使用氧气从图4的系统中的纤维置换残余液体的另一种方法的图示。

图8是用于非木材纤维的氧增亮的控制系统的图示。

图9是液体固含量随时间变化的曲线图。

图10是液体苛性碱(NaOH)浓度随时间变化的曲线图。

图11是在不同煮练温度下液体苛性碱(NaOH)浓度随时间变化的曲线图。

图12是在不同煮练温度下液体固含量随时间变化的曲线图。

发明详述

为了更全面地理解本发明的性质和期望的目的，应当参考以上描述和下面结合附图的详细说明。当参考附图时，在几个附图中相同的附图标记表示对应的部分。

在本发明的一个方面，一种对非木材纤维进行煮练和提高其亮度的方法包括：形成非木材纤维的混合物，将该混合物暴露于煮练液和包含氧气的煮练剂以形成煮练混合物，以及通过在腔室中使煮练液径向循环经过整个煮练混合物来煮练该煮练混合物，以提供经煮练的纤维。

在另一方面，一种提高非木材纤维的亮度的方法包括：形成非木材纤维的混合物，并在包含氧气的煮练剂存在下煮练该混合物以提供经煮练的和增亮的纤维。所述经增亮的纤维具有在约30至约60的范围内的亮度，通过TAPPI 525标准测试方法测量。在煮练步骤中实现的较高亮度还可以消除对漂白步骤的需要，因为该亮度对于许多应用来说可能是足够高的。任选地，可以进行随后的漂白步骤，包括用氧化剂漂白和/或用还原剂漂白，以进一步提高纤维的亮度。所述额外的漂白步骤也可以在氧气存在下进行。

在另一方面，一种减少非木材纤维中残余碎屑的量的方法包括：形成非木材纤维的混合物，和在煮练剂存在下煮练该混合物以提供经煮练的且低碎屑的纤维。所述煮练剂是氧气、有机酸或氧气和有机酸的组合，并且所述经煮练的和低碎屑的纤维具有更少的可见碎屑含量，与暴露前该混合物的纤维相比。

以下定义和缩写用于解释权利要求和说明书。本文所使用的术语“包括”、“包含”、“具有”或“含有”或其任何其它变化形式旨在涵盖非排他性包含。例如，包含一系列要素的组合物、混合物、工艺、方法、物品或装置不一定仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的或这样的组合物、混合物、工艺、方法、物品或装置所固有的其他要素。

本文所使用的、在要素或组分之前的冠词“一种/一个”对于该要素或组分的实例(即出现)的数目意图是非限制性的。因此，“一种/一个”应当被理解为包括一种/一个或至少一种/至少一个，并且要素或组分的单数形式也包括复数，除非该数目显然意味着是单数。

本文所使用的术语“发明”或“本发明”是非限制性术语，并且不旨在指代特定发明的任何单个方面，而是涵盖说明书和权利要求书中所描述的所有可能方面。

本文所使用的修饰本发明所用的成分、组分或反应物的量的术语“约”是指可以例如通过典型的测量和用于制备浓缩液或溶液的液体处理程序而发生的数量变化。此外，变化可发生自测量过程中的无意误差，用于制备所述组合物或实施所述方法的成分的制造、来源或纯度的差异等。在一个方面，术语“约”是指在报告的数值的±10％内。在另一方面，“约”是指在报告的数值的±5％内。

本文所使用的术语“重量百分比”，“重量％”和“wt.％”是指纯物质的重量除以化合物或组合物的总干重乘以100。通常，“重量”以克(g)度量。例如，总重量为100克且包括25克物质A的组合物将包括25重量％的物质A.

本文所使用的术语“非木材纤维”是指由植物或动物产生并从其中提取的纤维，例外是这样的纤维不包括木纤维(即源自树木)和人造的由纤维素形成的纤维(例如粘胶)。合适的非木材纤维的非限制性实例是基于植物的非木材纤维，例如韧皮纤维。韧皮纤维包括但不限于亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维，鹰爪豆属纤维，洋麻植物纤维或它们的任何组合。非木材纤维包括种子毛纤维，例如棉纤维。非木材纤维还可以包括动物纤维，例如羊毛、山羊毛、人发等。

本文所使用的术语“非织造织物”是指具有随机交织而不是呈可识别的方式(如在针织或编织织物的情况下)的各个纤维或线的结构的网或织物。合适的非织造织物或织网的实例包括但不限于熔喷织网、纺粘织网、粘合梳理织网、气流织网、共成形织网、水力缠结织网等。

本文所使用的术语“煮练釜”是指用于加工、漂白和/或煮练非木材纤维的圆形锅炉或桶。本文所使用的术语“煮练”是指从纤维中除去杂质(例如天然杂质如蜡和果胶，和污染物如微生物)的清洁过程。通常，通过在密封的、温度和压力受到控制的腔室中将纤维暴露于化学品来进行煮练。随后，纤维可以被漂白以使杂质脱色并提高纤维亮度。

本文所使用的术语“煮练液”是指在精练过程中使用的水性组合物。煮练液可以是本领域技术人员已知的用于煮练非木材纤维的任何组合物，并且可以具有中性或碱性pH。煮练液可包括碱，例如氢氧化钠、氢氧化镁或其组合。合适组分的其它非限制性实例包括碳酸钠、硫酸镁、表面活性剂或它们的任何组合。

本文所使用的术语“煮练剂”是指氧气，有机酸或其盐，或它们的任何组合。氧气和有机酸可以相继用于煮练剂中。例如，非木材纤维可以相继地暴露于氧气和然后暴露于有机酸。或者，在用氧气煮练之前，非木材纤维可在预处理步骤中暴露于有机酸。煮练剂还可包括其它气体，例如氮气或二氧化碳。氧气可以作为与其它气体的混合物存在。在一个实例中，氧气以约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的量存在于煮练剂中：75％、80％、85％、90％、95％和100％。

本文所使用的术语“亮度”是指纤维组合物的白度。亮度可以通过TAPPI 525测试方法测定。简言之，使用热空气干燥纤维，然后梳理。使用Datacolor SF600 Plus-CT反射分光光度计测定纤维亮度。对每个样品的四个测量值求平均值。使用CIE D65源穿过20mm直径的孔照射样品。观察者条件为10°视野，包括镜面组件、处于关闭位置的UV滤光器。使用ColorTools QC软件计算TAPPI 525亮度值(以及CIE白度指数和CIE L*a*b*值)。

测量亮度的另一种方法包括利用Macbeth 3100分光光度计的“MacBeth UV-C”测试方法，该分光光度计可从X-Rite,Inc.,Grand Rapids,MI.商购获得。UV-C是用于亮度测试的光源(灯)。本文所使用的术语“增益”是指在漂白过程之后纤维亮度的提高。在暴露于增亮剂之前和之后，纤维的亮度和增益测量在纤维的厚垫上进行。所述纤维垫通过以下步骤制备：用水稀释纤维至约2％至约10％的范围内的稠度，混合以分离纤维，然后例如在具有滤纸的布氏漏斗上使纤维脱水，以形成纤维垫。纤维垫可以通过在实验室压机中在压滤件之间挤压而进一步脱水，然后在速干机上干燥以形成干燥滤饼。然后可以在亮度测试之前将纤维垫风干几天。还可以通过以下步骤对纤维进行亮度测量：1)用热空气干燥纤维至小于2-4％的水分，2)梳理纤维以使纤维变直并且将纤维排列成毡、板或条，和3)测量所述毡、板或条的亮度。在暴露于增亮剂之前和之后根据MacBeth UV-C亮度标准进行纤维的亮度和增益测试，其中增亮纤维的亮度大于暴露前纤维的亮度。MacBeth测试测量TAPPI亮度和LAB白度。L*是白度/亮度，a*和b*是颜色(红-绿和蓝-黄)。接近0的a*和b*值表示非常低的颜色/无颜色。UV-C测试测量照明体，包括光的紫外线和色彩成分。

本文所使用的术语“增益”是指在漂白过程之后纤维亮度的提高。

本文所使用的术语“稠度”是指在液体载体中包含固体的组合物中的固体百分比(％)。例如，重量为100克且包含50克纤维的纤维组合物的稠度具有50％的稠度。

本文所使用的术语“纤维素纤维”等是指任何包含纤维素的纤维。纤维素纤维包括二次或回收纤维，再生纤维或它们的任何组合。

常规的非木材纤维生产包括非纤维碎屑物质的机械脱除，随后的果胶化学脱除和温和的氧化漂白步骤。包括亚麻在内的植物在机械去除非纤维材料之前需要初始的“浸沤”步骤。浸沤工艺使用微生物和水分来溶解或腐烂掉围绕纤维束的许多细胞组织和果胶，从而促进纤维从茎分离。因此，通过发酵除去或分解存在于植物结构中的蜡状、树脂状或胶状的结合物质。果胶去除可以使用碱性试剂例如氢氧化钠在升高的温度下完成。还可以加入酶和其它化学品，例如清洁剂和润湿剂，以提高果胶与纤维的脱离。美国专利号8,603,802和8,591,701以及加拿大专利号CA 2,745,606公开了使用酶的果胶脱除方法。在果胶提取步骤之后，将纤维洗涤并用过氧化氢和氢氧化钠的混合物处理以提高成品纤维的亮度和白度。

然而，这些常规方法存在缺点。首先，可用的果胶提取和漂白步骤不足以使纤维中的残余碎屑脱色和/或破碎。第二，漂白工艺也不足以将亮度提高至高质量商业产品所需的水平。结果是成品纤维含有深色的碎屑颗粒，其在美学上不吸引人并且降低了纤维产品的商业价值。碎屑还干扰利用纤维的制造工艺。例如，碎屑的颗粒能够堵塞水刺缠结系统上的过滤器。碎屑也具有非常低的粘结能力。因此，在最终产品中夹带的任何碎屑对最终使用者不具吸引力。此外，残留碎屑也可能是当用于例如食品服务擦拭纸巾时污染的潜在来源。

特别地，用于移除碎屑的当前方法的唯一方式是彻底的机械清洁和梳理，其是昂贵的，导致纤维损坏并且降低收率。相比之下，本文公开的本发明方法提高了现有工艺步骤之一，减少或甚至消除对额外的机械去除步骤的需要。

对碎屑问题的一种商业可用的解决方案是提高机械碎屑去除过程的强度或者添加多个机械去除阶段，使得残余碎屑含量足够低以在成品中不可察觉。然而，该解决方案具有缺点。首先，额外的机械加工增加了生产的操作和资本成本。第二，额外的机械加工损坏脆性纤维，导致具有较差的拉伸强度性能的产品。最后，附加的机械加工由于细粉或小纤维素颗粒的生成而降低了成品纤维的产率，且长纤维由于机械加工固有的低效率而损失。

如本文所公开的，在煮练工艺过程中或结束时将纤维暴露于氧气提高了纤维的亮度，并且将残余碎屑降低到显著减少碎屑对成品纤维的外观的影响的水平。此外，并且不受理论的束缚，据信本文公开的煮练方法降低了碎屑的完整性，使得它们在机械处理中更容易破碎和除去。在暴露于包括氧气的煮练剂后的减少的碎屑含量可以通过纤维的目视检查来评估。为了进一步提高亮度，纤维可以用有机酸预处理，或在煮练后在氧气存在下暴露于有机酸。

此外，与常规方法相比，所公开的方法提供明显更高的亮度，这导致具有更高商业价值的纤维的生产。因此，该方法可用于由不能用常规方法适当处理的低质量原料制备商业上有用的纤维。此外，该方法适用于不使用其它方法不能转化成商业上有用的纤维的各种低价值植物纤维原料。在纤维煮练过程中加入氧气的有效性允许有效煮练纤维所需的碱量显著减少，同时仍然提供有竞争力的亮度结果。此外，在纤维煮练过程中添加氧气的有效性允许有效地煮练纤维所需的温度显著降低，这提高了纤维亮度并减少了纤维损伤。因此，纤维在整个过程中保持高的纤维强度。

一种类型的非木材纤维是韧皮纤维。韧皮纤维存在于例如亚麻、大麻、黄麻、苎麻、荨麻、鹰爪豆属和洋麻植物的茎中。通常，天然状态韧皮纤维的长度为1至4米。这些长天然状态纤维由长度在20-100毫米(mm)之间的直的各个纤维的束组成。成束的各个纤维通过果胶(一类植物树脂)胶合在一起。

韧皮纤维束可用于织造织物和绳索。用亚麻韧皮纤维束生产的织造织物的实例是亚麻布。最近，如美国专利号7,481,843中所提供的，部分分离的韧皮纤维被生产以形成用于织造织物的纱和线。然而，纱和线不适合用于非织造织物。

任何非木材纤维可以用于本发明中。在一个实例中，合适的纤维包括棉纤维、韧皮纤维或它们的任何组合。韧皮纤维可以源于各种原材料。合适的韧皮纤维的非限制性实例包括但不限于亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、鹰爪豆属纤维、洋麻植物纤维或它们的任何组合。可以使用来自废纸的二次或回收纤维。

首先，可以基本上从含有果胶的非木材纤维中除去果胶以形成基本上单个化的纤维。这样，使得纤维基本上是直的并且基本上不含果胶。可以通过使用机械或化学方法除去果胶来使纤维单个化。

酶处理是可用于基本上除去果胶的化学处理的非限制性实例。PCT国际公布号WO2007/140578(其通过引用整体并入本文)描述了一种果胶去除技术，其产生用于织造织物工业中的单个化的大麻和亚麻纤维。WO 2007/140578中描述的除去果胶的方法可用于本文所述的本发明中以产生基本上单个化的非木材纤维。

单个化的非木材纤维可以具有小于从其衍生出基本上无果胶纤维的天然存在的纤维10重量％的果胶含量。在另一方面，单个化的非木材纤维具有小于从其衍生出基本上无果胶纤维的天然存在的纤维15重量％的果胶含量。在另一方面，单个化的非木材纤维具有小于从其衍生出基本上无果胶纤维的天然存在的纤维20重量％的果胶含量。在另一方面，单个化的非木材纤维具有小于从其衍生出基本上无果胶纤维的天然存在的纤维0.1重量％、0.15重量％、0.2重量％的果胶含量。在一个方面，单个化的非木材纤维具有小于从其衍生出基本上无果胶纤维的天然存在的纤维约20重量％，19重量％，18重量％，17重量％，16重量％，15重量％，14重量％，13重量％，12重量％，11重量％，10重量％，9重量％、8重量％、7重量％、6重量％、5重量％、4重量％、3重量％、2重量％、1重量％、0.5重量％、和0.25重量％的果胶含量。

取决于特定纤维的特性和化学处理之前植物茎的切割长度，非木材纤维可以具有在约0.5至500毫米的范围内的平均长度。在一个方面，单个化的非木材纤维具有至少7毫米、至少8毫米、至少9毫米和至少10毫米的平均长度。在另一方面，单个化的非木材纤维具有大于12毫米的平均长度。在另一方面，非木材的植物基纤维具有约以下数值或在以下数值之间的范围内的平均长度：约1毫米、2毫米、3毫米、4毫米、5毫米、6毫米、7毫米、8毫米、9毫米、10毫米、11毫米、12毫米、13毫米、14毫米、15毫米、16毫米、17毫米、18毫米、19毫米、20毫米、50毫米、100毫米、125毫米、150毫米、175毫米、200毫米、225毫米、250毫米、275毫米、300毫米、325毫米、350毫米、325毫米、350毫米、375毫米、400毫米、425毫米、450毫米、475毫米和500毫米。

除了非木材纤维之外，纤维混合物可包括衍生自一种或多种来源的纤维，包括但不限于纤维素纤维，包括短纤维和再生纤维素，以及热塑性纤维。任选地，纤维素纤维是二次回收纤维。纤维素纤维的非限制性实例包括但不限于硬木纤维，例如硬木牛皮纸纤维或硬木亚硫酸盐纤维；软木纤维，例如软木牛皮纸纤维或软木亚硫酸盐纤维；或它们的任何组合。再生纤维素的非限制性实例包括人造丝、莱赛尔(例如)、或它们的任何组合。 and可从Lenzing Aktiengesellschaft,Lenzing,Austria购得。

在一个方面，非木材纤维的混合物包括合成纤维、聚合物纤维、热塑性纤维或它们的任何组合。热塑性纤维包括在非织造工业中使用的常规聚合物纤维。这样的纤维由聚合物形成，所述聚合物包括但不限于聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯；尼龙；聚酰胺；聚丙烯；聚烯烃如聚丙烯或聚乙烯；聚酯、尼龙、聚酰胺或聚烯烃中的两种或更多种的共混物；聚酯、尼龙、聚酰胺或聚烯烃中的任何两种的双组分复合物；等等。双组分复合纤维的实例包括但不限于具有一种聚合物的芯和包含不同于芯聚合物的聚合物并且完全、基本上或部分包围该芯的护套的纤维。

在纤维经历本发明的煮练方法之前和之后，纤维的亮度测量可以在厚纤维垫上进行。所述纤维垫可以通过以下步骤制备：用水稀释纤维至约1％至约10％的范围内的稠度，混合以分离纤维，然后例如在具有滤纸的布氏漏斗上使纤维脱水，以形成纤维垫。纤维垫可以通过在实验室压机中在压滤件之间挤压而进一步脱水，然后在速干机上干燥以形成干燥滤饼。然后可以在亮度测试之前将纤维垫风干几天。

根据TAPPI 525测试方法的纤维的亮度测试在煮练之前和之后以及在任选的随后的漂白步骤之后进行。在经历本发明所公开的煮练方法之后，纤维的亮度大于在煮练之前纤维的亮度。在煮练之后，纤维可具有在约25至约60的范围内的亮度，通过TAPPI 525标准测量。在一个方面，煮练后的增亮纤维具有在约35至约60的范围内的亮度。在另一方面，在煮练之后，增亮纤维具有在约45至约60的范围内的亮度。在另一方面，煮练之后纤维具有在约40至约50的范围内的亮度。在另一方面，增亮纤维具有约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的亮度：约25、30、35、40、45、50、55和60，通过TAPPI 525标准测量。

煮练后的亮度增益或纤维亮度的提高在约10至约50的范围内，通过TAPPI 525标准测量。在一个方面，亮度增益在约20至约40的范围内，通过TAPPI 525标准测量。在另一方面，亮度增益在约15至约30的范围内，通过TAPPI 525标准测量。在另一方面，亮度增益为约以下数值或在以下数值之间的任何范围内：约10、15、20、25、30、35、40、45和50，通过TAPPI525标准测量。

本发明的增亮纤维可用于任何非织造织物产品或纺织品，包括气流成网、梳理、纺粘和水刺缠结的基材。在一个方面，非织造织物包含具有通过TAPPI 525标准测试方法测量在约30至约60范围内的亮度的非木材纤维。

非木材纤维增亮可以通过以下步骤完成：1)韧皮纤维的浸沤、机械分离和清洁，本文所公开的煮练，和一个或两个阶段的增亮/漂白；或2)韧皮纤维的浸沤、机械分离和清洁，本文所公开的煮练，常规的过氧化物或其它漂白/预漂白，和一或两个阶段的漂白；或3)韧皮纤维的浸沤、机械分离和清洁，本文所公开的煮练，本文公开的用有机酸处理，和一或两个阶段的漂白；或4)采摘，轧棉，本文所公开的煮练，和一或两个阶段的漂白。

然后，将非木材纤维组合以形成混合物。通过化学方法除去果胶可以在形成混合物之前或之后进行。当被用于基于煮练釜的系统中时，该混合物可以被形成为含纤维的毡、纤维毡、纤维垫、厚纤维垫、湿滤饼或“环状圈”。任选地，然后可以在混合物暴露于增亮剂之前将混合物润湿。可将混合物稀释至任何所需的稠度，润湿，和/或与任何所需的添加剂组合，添加剂的非限制性实例如下所述。

在煮练之前的混合物中，纤维具有在约10％至约50％的范围内的稠度。在一个方面，混合物中的纤维具有在约10％至约30％的范围内的稠度。在另一个方面，混合物中的纤维具有在约15％至约35％的范围内的稠度。在另一方面，混合物中的纤维具有在约20％至约40％的范围内的稠度。在另一方面，混合物中的纤维具有约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的稠度：约10％、12％、15％、17％、20％、22％、25％、27％、30％、32％、35％、37％、40％、42％、45％、47％和50％。

在纤维加工煮练釜系统中，漂白液或液体与纤维的比率可以在约10:1至约20:1的范围内。在一个方面，漂白液/液体与纤维的比例在约5:1至6:1的范围内。在另一方面，漂白液/液体与纤维的比例在约12:1至约18:1的范围内。然而，较低的漂白液/液体与纤维之比，例如5:1与10:1相比，可提供更理想的结果。

为了提高纤维的亮度，纤维混合物被煮练并暴露于煮练剂，煮练剂是氧气、有机酸或氧气和有机酸的组合。纤维混合物可以通过任何合适的方法暴露于煮练剂。

在煮练之前、期间或在开始和/或结束时用包含氧气的煮练剂处理纤维提供了纤维亮度的实质性改善，以及减少了碎屑污染物的暗色和结构完整性。尽管亮度在本发明的煮练工艺之后提高，额外的后续漂白阶段可以进一步提高亮度。

纤维可以在任何温度下浸泡于或暴露于有机酸或用有机酸漂洗，所述温度包括室温或高于室温的任何温度。有机酸可以是任何有机酸或其盐。有机酸的非限制性实例包括乙酸、柠檬酸(和柠檬酸盐)、甲酸、乳酸、草酸、尿酸或它们的任何组合。可以使用各种各样的柠檬酸盐，例如碱金属和碱土金属柠檬酸盐。合适的柠檬酸盐的非限制性实例包括柠檬酸钙、柠檬酸三钠或它们的任何组合。任选地，柠檬酸盐与其它材料混合。

可以以基于纤维干重计约0.1重量％至约10重量％范围内的量将有机酸或其盐加入到纤维中。在一个方面，以基于纤维的干重计约1重量％至约5重量％范围内的量添加有机酸或其盐。在另一方面，以基于纤维的干重计约2重量％至约8重量％范围内的量添加有机酸或其盐。在另一方面，以基于纤维的干重计约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的量添加有机酸或其盐：约0.1重量％、0.5重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％、5重量％、5.5重量％、6重量％、6.5重量％、7重量％、7.5重量％、8重量％、8.5重量％、9重量％、9.5重量％和10重量％。

煮练液可以具有碱性或中性pH。在一个方面，煮练液具有在约6至约8的范围内的中性pH。在另一方面，煮练液具有在约7至约12的范围内的碱性pH。在另一方面，煮练液具有约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的pH：5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、10.5、11、11.5、12、12.5或13。

煮练液可包括碱，例如氢氧化钠、氢氧化镁或其组合，以提供碱性pH。合适组分的其它非限制性实例包括碳酸钠、硫酸镁、表面活性剂或它们的任何组合。然而，甚至仅有水(中性pH)也可以用于煮练液。

镁化合物在煮练液中的使用可以减少在氧暴露期间可能发生的对纤维的潜在损害。特别地，在煮练过程中使用硫酸镁以及氧气，与单独氧气相比，提高了亮度增益和最终结果。因此，任选地，在煮练过程中氢氧化镁可以代替氢氧化钠。

考虑到用硫酸镁提高亮度，其它镁化合物可以提供相同的结果。其它镁化合物包括任何镁盐或包括镁的化合物。合适的镁化合物的非限制性实例包括氢氧化镁、氧化镁、硫酸镁、甘氨酸镁、抗坏血酸镁、氯化镁、乳清酸镁、柠檬酸镁、富马酸镁、苹果酸镁、琥珀酸镁、酒石酸镁、碳酸镁、氢氧化镁或它们的任何组合。

镁化合物可以加入到煮练液中或直接加入到纤维中。任选的镁化合物可以以基于纤维总干重计约0.01至约5重量％的范围内的量添加。在一个方面，镁化合物以基于纤维总干重计约0.1至约3重量％的范围内的量添加。在另一方面，镁化合物以基于纤维总干重计约1至约4重量％的范围内的量添加。在另一方面，镁化合物以基于纤维总干重计约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的量添加：约0.1重量％、0.5重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％和5重量％。

参考附图，图1示出了煮练和将纤维暴露于氧气的一个示例性方法100。然而，纤维可以通过本领域已知的任何其它合适的方法暴露于氧气。煮练也可以在连续工艺中运行。

首先，将干燥的非木材纤维与水混合，并且任选地随后离心以除去大部分剩余的水。将纤维设置在纤维加工煮练釜120的多孔篮内。该篮设有中心穿孔轴以使得煮练液140能够径向循环通过纤维。该篮还在底部密封并且具有在顶部密封的盖子以确保液体循环穿过纤维团。

制备煮练液140并将其引入纤维加工煮练釜120中并通过循环泵140循环通过纤维。任选地，将煮练液预热至60-70℃以加速加热循环。在一个方面，将煮练液预热至约50℃和约70℃之间的温度。在另一方面，将煮练液预热至约55和约65℃之间的温度。在另一方面，将煮练液预热至约50℃和约60℃之间的温度。在又一方面，将煮练液预热至约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的温度：50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃和70℃。然而，上限温度并不打算受限制。

煮练液140可以被设定为从篮的内部到篮的外部循环或从外部到内部循环。系统可以被编程以将液体加热至所需的处理温度，然后将系统在该温度下保持所需的处理时间。周期性地，可以将煮练液流反向以最小化纤维中的任何通道化。因此，煮练可以在包含内部液体循环系统或外部液体循环系统的煮练釜中进行。

将氧气110注入循环泵130中，该循环泵用于将氧气110混合并溶解到煮练液140中。氧气110可以被注入直到达到所需的系统压力，或者直到氧气溶解在溶液中，形成溶解氧煮练溶液。或者，在整个过程中可保持低的、连续氧气流。氧气可以在系统中的任何点添加，并且氧气浓度通过调节分压来控制。在煮练和任选的漂白或增亮步骤之后，经煮练的纤维可以被干燥。

图2示出了将纤维混合物暴露于氧气110的另一示例性方法200。如图所示，氧气110在循环泵130之后被引入静态或主动混合系统210中。

在用氧气对纤维加工煮练釜120或任何封闭系统加压之后，氧气可以被放空一次或多次以冲洗系统中的空气。所述放空确保最大可能的溶解氧浓度。

图3示出了在煮练过程结束时将纤维混合物暴露于氧气110的另一示例性方法300。如图所示，在纤维加工煮练釜120排出煮练液40之后，将氧气110直接引入纤维加工煮练釜120的顶部。这样，氧气110置换大部分残余液体并渗透纤维。因此，氧气110利用残余热和存在于纤维毡中的煮练化学物质，并与发色团和碎屑反应，减少碎屑的含量。部分消耗的氧气可以被吹扫，并且可以添加第二和/或第三氧气进料以增强液体置换并改善碎屑减少和纤维亮度。该系统可以被维持在上述任何期望的温度和/或压力下。结果，与煮练之前的纤维相比，纤维的亮度提高并且残留的碎屑含量降低。

图4示出了在煮练过程中将纤维混合物暴露于氧气110的示例性方法400。除了方法100、200和300的使用液体循环泵130的外部液体循环系统之外，方法400还具有附加的内部循环系统410。氧气110被在液体循环泵130之后注入液体进料管线420，其直接进入内部泵412的吸入口。夹带的氧气110进入叶轮414，叶轮414混合并溶解氧气110于煮练液140中。然后煮练液140与溶解氧110一起进入篮的中心轴416，并且然后行进并循环穿过纤维加工煮练釜120内的纤维团。煮练液140从中心轴416横向移动穿过纤维团，然后排回纤维加工煮练釜120，在那里它可以移动返回液体循环泵130用于再循环。

图5是用于冷却图4中所示方法400中的液体的方法500的图示。在使用冷却系统510的方法500中，来自纤维加工煮练釜120内部的煮练液140在非接触热交换器514中被冷却至低于闪点温度，例如小于约100℃，然后进入小液体罐516。控制阀512控制系统的再循环并且还保持系统中的压力。然后将冷却的液体520泵回到外部循环系统的液体循环泵130中。冷却系统510允许添加化学物质而无需减压和排空纤维加工煮练釜120。

上述用于冷却的系统可用于在低温下，例如低于110℃或低于100℃下的煮练。事实上，与在较高温度下煮练相比，在低温下煮练提供所需的增亮并保持纤维强度。对于用氧气的低温煮练，温度可以小于以下数值或在以下数值之间的任何范围内：约105、95、90、85、80和75℃。然而，对于羊毛纤维或其它基于蛋白质的纤维，温度可以小于约75℃。任选地，硫酸镁可以被包括在煮练液中。

图6是在图4中所示方法400中使用氧气从纤维置换残留液体的方法600的图示。在方法600中，漂白液140通过使用排水阀610从纤维加工煮练釜120排出。然后，氧气110被直接注入到篮的中心轴416中并扩散穿过在纤维加工煮练釜130中的纤维。

图7是在图4中所示方法400中使用氧气110从纤维置换残留液体的另一种方法700的图示。在方法700中，漂白液140也使用排水阀610从纤维加工煮练釜120排出。纤维加工煮练釜120在所述纤维加工煮练釜120的顶部处、在所述纤维加工煮练釜的底部处(未显示)或在液体循环泵130上(未显示)用止回阀710与氧连接。因此，可以使用止回阀710将氧气注入和排出系统。

图8是用于在任何煮练釜系统中增亮非木材纤维的控制系统800的图示。控制系统800具有用于注入氧气110的氧气罐或其它氧气源。压力控制装置810控制来自所述初级源的氧气110的压力。氧气流控制装置820然后控制进入系统的氧气流。在液体循环泵130之后的液体流控制装置840控制漂白液140进入系统的流动。压力释放安全阀830限制纤维加工煮练釜120内的最大安全压力。煮练釜压力控制器850也调节纤维加工煮练釜120内的压力。

本文所述的煮练工艺允许较高温度(约130℃)和较低温度的工艺(约100℃)。在煮练过程中，系统可以保持在约95至约150℃范围内的温度。在另一方面，在氧暴露期间，该系统可以保持在约110℃至约140℃范围内的温度。在另一方面，在氧气暴露期间，该系统可以保持在约100至约130℃范围内的温度。在另一方面，系统可以保持在约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的温度下：约80℃、85℃、90℃，95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃和150℃。

在煮练过程中，系统可以保持在约1巴和约10巴之间的压力下。将系统保持在压力下确保氧气保持溶解在溶液中。在另一方面，系统保持在约2和约8巴之间的压力下。在另一方面，系统保持在约3巴和约6巴之间的压力下。在另一方面，系统保持在约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的压力下：1巴、1.5巴、2巴、2.5巴、3巴、3.5巴、4巴、4.5巴、5巴、5.5巴、6巴、6.5巴、7巴、7.5巴、8巴、8.5巴、9巴、9.5巴和10巴。

将系统保持在所需的压力和温度下足够的时间，以改善纤维的亮度和减少纤维的碎屑含量，而不损坏纤维。在一个方面，将纤维煮练约5至约180分钟范围内的时间。在另一方面，将纤维煮练约30至约120分钟范围内的时间。在另一方面，将纤维煮练约60至约180分钟范围内的时间。在另一方面，将纤维煮练约以下数值或在以下数值之间的任何范围内的时间：约5分钟、15分钟、30分钟、45分钟、60分钟、75分钟、90分钟、105分钟、120分钟、135分钟、150分钟、175分钟和180分钟。

在处理时间结束时，将系统温度冷却至低于100℃(闪点)，并将残余气体放空。然后，将废液从系统中排出，并打开腔室盖。然后可以将漂洗水加入纤维并用循环泵130使其循环穿过纤维。然后使纤维加工煮练釜120排水。可以根据需要用新鲜水或缓冲液重复漂洗循环。然后可以将纤维离心以除去任何过量的漂洗水，并且经煮练的纤维可以被干燥、梳理或经历额外的处理步骤，例如漂白。

经煮练的纤维随后可以通过本领域已知的任何方法漂白，例如过氧化物漂白和/或还原漂白。可以进行一个或多个漂白步骤，例如两个过氧化物漂白步骤或过氧化物漂白步骤和还原漂白步骤。还原漂白仅在纤维已经用氧气处理后才有效。非氧处理的纤维在还原阶段不会有效脱色。

过氧化物漂白可以包括过氧化物化合物和碱性化合物。合适的过氧化物化合物的非限制性实例包括过氧化氢、过氧化钠或过氧化氢和过氧化钠。合适的碱性化合物包括但不限于氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙、单乙醇胺、氨或它们的任何组合。或者，可以使用其它方法进行氧化漂白，例如使用过氧化合物如过乙酸、过氧羧酸或过酸的那些方法。也可以使用酶催化的氧化漂白方法。

还原漂白阶段可以包括还原剂。合适的还原剂的非限制性实例包括连二亚硫酸钠、连二亚硫酸钾、亚硫酸钠、亚硫酸钾、硫酸钠、硫酸钾、亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钾，焦亚硫酸钠，焦亚硫酸钾，硼氢化钠或它们的任何组合。

在一个方面，氧气可用于利用氨的“脱胶”过程，例如如美国专利号7,892,397中所公开的，其全部内容通过引用并入本文。如'397专利中所公开的，纤维素纤维用脱胶液在约50至约200℃之间的温度下、在约3:1至约20:1的液体与固体(v/w)比的稠度下处理，脱胶液包含约5％至约30％(v：v)氨水和约0.5％至3％(基于OD纤维)过氧化氢。脱胶液可以进一步包含0％至10％(基于OD纤维)的氢氧化钾和0％至0.2％(基于OD纤维)蒽醌。在基于氨的脱胶工艺中添加氧气可以提高纤维亮度并减少碎屑含量。

增亮的纤维可以根据本领域技术人员已知的常规方法用于制备非织造织物和/或纺织品。本发明的非织造织物可以被结合到各种纺织品和产品中。产品的非限制性实例包括擦拭布(或抹布)，例如湿擦拭布、干擦拭布或浸渍擦拭布，其包括个人护理擦拭布、家用清洁擦拭布和除尘擦拭布。个人护理擦拭布可以用例如润肤剂、保湿剂、芳香剂等浸渍。家用清洁擦拭布或硬表面清洁擦拭布可用例如表面活性剂(例如季胺)、过氧化物、氯、溶剂、螯合剂、抗微生物剂、芳香剂等浸渍。除尘擦拭布可以用例如油浸渍。

擦拭布的非限制性实例包括婴儿擦拭巾，化妆擦拭巾、会阴擦拭巾，一次性面巾，家用清洁擦拭巾如厨房擦拭巾、沐浴擦拭巾或硬表面擦拭巾，消毒和除菌擦拭巾，特种清洁擦拭巾如玻璃擦拭巾、镜子擦拭巾、皮革擦拭巾、电子产品擦拭巾、透镜擦拭巾和抛光擦拭巾，医用清洁擦拭巾，消毒擦拭巾等。产品的另外的实例包括吸附物，医疗用品如手术单、长袍和伤口护理产品，用于工业应用的个人防护产品如防护连体服、护袖等，用于汽车应用的防护罩，以及用于海上应用的防护单。非织造织物可以被结合到个人护理制品的吸收芯、衬里、外覆盖物或其它部件中，例如尿布(婴儿或成人)、训练裤、女性护理用品(护垫和棉塞)和护理垫。此外，非织造织物可以被结合到流体过滤产品例如空气过滤器、水过滤器和油过滤器，家居产品例如家具背衬，隔热和隔音产品，农业应用产品，造景应用产品，和土工织物应用产品中。

短纤维的非织造纤维网可以通过被称为梳理的机械方法形成，如在美国专利号797,749中所述，其通过引用全部并入本文。梳理方法可以包括气流组件，以使得当短纤维被收集在成形网上时短纤维的取向随机化。现有技术的机械梳理机，例如 EWK-413梳理机，可以运行具有比上述38mm明显更短的长度的短纤维。较老的梳理机设计可能要求较长的纤维长度以实现良好的成形和稳定的操作。

另一种常见的干纤维网形成工艺是气流成网或气流成型。该方法仅使用空气流、重力和向心力来将纤维流沉积到移动的成形网上，所述移动的成形网将纤维网输送到网粘合工艺。气流成网工艺被描述于美国专利号4,014,635和4,640,810中，这两篇专利通过引用全部并入本文。基于纸浆的空气成形非织造纤维网经常结合热塑性纤维，当空气成形纤维网通过烘箱时，该热塑性纤维熔融并将气流成网纤维网粘合在一起。

热粘合也被称为热轧粘合、点粘合或图案粘合，可用于粘合纤维网以形成非织造织物。热粘合也可以将图案结合到织物中。热粘合被描述于PCT国际公布号WO/2005/025865中，其通过引用整体并入本文。热粘合需要将热塑性纤维结合到纤维网中。热塑性纤维的实例如上所述。在热粘合中，纤维网在压力下通过经过加热的压延辊而被粘合，所述压延辊可浮雕有图案，该图案将转移到纤维网的表面。在热粘合期间，将压延辊加热至至少在所述热塑性材料的玻璃态转变温度(T_g)和熔融温度(T_m)之间的温度。

将增亮的纤维在湿或干燥状态下形成成未结合的纤维网。在一个方面，通过采用机械梳理机的方法形成网。在另一方面，通过采用机械梳理机和强制空气流的组合的方法形成网。干网可以通过水刺缠结来结合。此外，水刺缠结的网可以用水性粘合剂处理并暴露于热以粘合和干燥网。此外，干网可以通过机械针刺和/或使加热的空气流通过所述网而粘合。或者，干网可以通过将水性粘合剂施加到未结合的网并将该网暴露于热来粘合。

水刺缠结(也被称为水刺成网或纺粘)以形成非纺织织物和基材是本领域公知的。水刺缠结工艺的非限制性实例被描述在加拿大专利号841,938和美国专利号3,485,706和5,958,186中。美国专利号3,485,706和5,958,186分别以其全部内容并入本文。水刺缠结涉及湿法成网或干法成网形成的纤维网，然后通过在高压下使用非常细的水射流来缠结纤维。例如，多排水射流指向设置在移动载体(例如丝网(网状物))上的纤维网。纤维的水刺缠结提供了明显的水印图案，其可以产生低纤维纱支区，促进水分散，并提供三维结构。然后干燥缠结的织。

增白纤维的非织造纤维网可以在分散剂存在下湿法成网或发泡成形。分散剂可以以所谓的“纤维整理”的形式直接加入到纤维中，或者可以在湿法成网或发泡成形工艺中加入到水体系中。添加合适的分散剂有助于提供增亮纤维的良好形成，即基本均匀的纤维分散。分散剂可以是许多不同类型的，它们对增亮纤维或这样的增亮纤维的任何混合物提供合适的分散效果。分散剂的非限制性实例是75％双(氢化牛脂基)二甲基氯化铵和25％丙二醇的混合物。添加应在0.01-0.1重量％的范围内。

在发泡成形过程中，将纤维分散在含有形成泡沫的表面活性剂和水的发泡液体中，然后将纤维分散体于载体(例如丝网(网状物))上以与湿法成网相同的方式脱水。在形成纤维网之后，使纤维网经受具有约23,000英尺-磅/平方英寸/秒或更高的能量通量的水刺缠结处理。水刺缠结使用常规技术和采用由机器制造商提供的设备进行。在水刺缠节之后，将材料压制并干燥，并任选地缠绕到辊上。然后将该准备好的材料以已知的方式转化成合适的形式并包装。

本文所述的非织造织物可以被结合到包含非织造织物和膜的层压材料中。层压材料可用于各种各样的应用，例如用于个人护理产品和吸收制品如尿布、训练裤、失禁服装、女性卫生产品、伤口敷料、绷带等的覆盖物。

为了形成层压材料，将粘合剂施加到非织造织物的支持表面或膜表面。合适的粘合剂的实例包括可喷雾胶乳、聚α-烯烃(可作为Rextac 2730和Rextac 2723从HuntsmanPolymers，Houston，TX商购获得)和乙烯乙酸乙烯酯。另外的市售粘合剂包括但不限于可得自Bostik Findley，Inc.，Wauwatosa，WI的那些。然后，将膜供给到在非织造织物的顶部上的成形网上。在施加到非织造织物之前，根据需要将膜拉伸。将非织造织物和膜组合并在压平区压缩以形成层压材料。尽管对于压敏粘合剂来说不要求，可将压平区维持在适合于所用粘合剂的所需粘合剂粘合温度下，例如热活化粘附。可以将层压材料切割，引导至卷绕机或引导至进一步加工。

除了将膜施加到非织造织物上之外，可以将另一种织物粘合到非织造织物上，所述织物可以是例如另一种非织造织物或织造织物。非织造织物可以是根据本发明制得的非织造织物。粘结剂可在压平以形成层压材料之前施加到非织造织物或其它织物上。

在层压材料中使用的膜可包括但不限于聚乙烯聚合物、聚乙烯共聚物、聚丙烯聚合物、聚丙烯共聚物、聚氨酯聚合物、聚氨酯共聚物、苯乙烯-丁二烯共聚物、或线性低密度聚乙烯。任选地，可采用透气膜例如包含碳酸钙的膜以形成层压材料。通常，如果膜具有至少100克/平方米/24小时的水蒸气透过率，则该膜是“透气的”，该水蒸气透过率可以例如通过美国专利号5,695,868(通过引用将其全部内容并入本文)中描述的测试方法测量。然而，透气膜不限于包含碳酸钙的膜。透气膜可以包括任何填料。本文所使用的“填料”意图包括颗粒和其它形式的材料，其不会化学干扰或不利地影响膜，而是基本均匀地分散在整个膜中。通常，填料为颗粒形式和球形，平均直径在约0.1微米至约7微米的范围内。填料包括但不限于有机和无机填料。

任选地，煮练液或纤维混合物包括添加剂。合适的添加剂包括但不限于螯合剂、硫酸镁、表面活性剂、润湿剂、pH缓冲剂、稳定添加剂、或它们的任何组合。

任选的一种或多种添加剂可以以基于非木材纤维的混合物的总重量计约0.5重量％至约5重量％范围内的量存在。在另一方面，一种或多种添加剂可以以约1重量至约10重量％范围内的量存在。在另一方面，一种或多种添加剂可以以约2重量％至约6重量％范围内的量存在。在另一方面，一种或多种添加剂可以以约3重量至约5重量％范围内的量存在。在一个方面，非木材纤维的混合物可以包括一种或多种添加剂，其量约为以下数值或在以下数值之间的任何范围内：约0.1重量％、0.2重量％、0.5重量％、0.7重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％和20重量％。

合适的螯合剂包括任何金属螯合剂。螯合剂的非限制性实例包括乙二胺-N，N'-二琥珀酸(EDDS)或其碱金属盐、碱土金属盐、铵盐或取代的铵盐，或其混合物。合适的EDDS化合物包括游离酸形式及其钠盐或镁盐。EDDS的钠盐的实例包括Na₂EDDS和Na₄EDDS。这样的EDDS的镁盐的实例包括MgEDDS和Mg₂EDDS。其它螯合剂包括有机膦酸盐，包括氨基亚烷基聚(亚烷基膦酸盐)、碱金属乙烷-1-羟基二膦酸盐、氮川三亚甲基膦酸盐、乙二胺四亚甲基膦酸盐和二亚乙基三胺五亚甲基膦酸盐。膦酸盐化合物可以以其酸形式或作为碱金属或碱性金属离子的络合物存在，金属离子与膦酸盐化合物的摩尔比为至少1:1。其它合适的螯合剂包括氨基多羧酸盐螯合剂如EDTA。

合适的润湿剂和/或清洗剂包括但不限于清洁剂和非离子、两性和阴离子表面活性剂，包括基于氨基酸的表面活性剂。基于氨基酸的表面活性剂体系，例如衍生自氨基酸L-谷氨酸和其它天然脂肪酸的那些，提供了与人皮肤的pH相容性和良好的清洁力，同时与其它阴离子表面活性剂相比相对安全并且提供改善的触觉和保湿性质。

合适的缓冲体系包括帮助缓冲体系减少pH变化的任何缓冲剂。示例性的缓冲剂类别包括但不限于IA族金属的盐(包括例如IA族金属的碳酸氢盐、IA族金属的碳酸盐)、碱金属或碱土金属缓冲剂、铝缓冲剂、钙缓冲剂、钠缓冲剂、镁缓冲剂、或它们的任何组合。合适的缓冲剂包括上述任何物质的碳酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐、柠檬酸盐、硼酸盐、乙酸盐、邻苯二甲酸盐，酒石酸盐、琥珀酸盐，例如钠或钾的磷酸盐、柠檬酸盐、硼酸盐、乙酸盐、碳酸氢盐和碳酸盐或它们的任何组合。合适的缓冲剂的非限制性实例包括氢氧化铝镁、甘氨酸铝、乙酸钙、碳酸氢钙、硼酸钙、碳酸钙、柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、甘油磷酸钙、氢氧化钙、乳酸钙、邻苯二甲酸钙、磷酸钙、琥珀酸钙、酒石酸钙、磷酸二钠、磷酸氢二钾、磷酸二钾、磷酸氢二钠、琥珀酸二钠、干氢氧化铝凝胶、乙酸镁、铝酸镁、硼酸镁、碳酸氢镁、碳酸镁、柠檬酸镁、葡萄糖酸镁、氢氧化镁、乳酸镁、偏硅酸铝酸镁、氧化镁、邻苯二甲酸镁、磷酸镁、硅酸镁、琥珀酸镁、酒石酸镁、乙酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、硼酸钾、柠檬酸钾、偏磷酸钾、邻苯二甲酸钾、磷酸钾、多磷酸钾、焦磷酸钾、琥珀酸钾、酒石酸钾、乙酸钠、碳酸氢钠、硼酸钠、碳酸钠、柠檬酸钠、葡萄糖酸钠、磷酸氢钠、氢氧化钠、乳酸钠、邻苯二甲酸钠、磷酸钠、多磷酸钠、焦磷酸钠、碳酸氢三钠、琥珀酸钠、酒石酸钠、三聚磷酸钠、合成水滑石、焦磷酸四钾、焦磷酸四钠、磷酸三钾、磷酸三钠、氨丁三醇或它们的任何组合。

实施例

在实施例1-6中，将由常规煮练方法提供的纤维亮度与通过本文公开的本发明煮练方法提供的纤维亮度进行比较。在每个实施例中，将约100g干燥剥皮纤维与水混合，随后离心以除去大部分剩余的水。将纤维装入纤维加工煮练釜(Colortec样品染色机，可从Roaches International LTD，West Yorkshire，England购得)的不锈钢多孔篮中。该篮子配备有中心穿孔轴，以使得煮练液能够径向循环穿过纤维。该篮顶部覆盖有不锈钢板，然后将篮放入Colortec腔室中。

制备所需化学物质的水性液并加入到腔室中。将液体预热至60-70℃以加速加热循环。关闭腔室的盖，并启动循环泵。液体被设置成从篮的内部循环到篮的外部。系统被编程以将液体加热至所需的(指示的)处理温度，然后将系统在该温度下保持所需的处理时间。周期性地，将液流反向约1分钟以最小化纤维中的任何通道化。

当使用氧气时，在循环泵的入口侧加入氧气(尽管它可以在系统中的任何点加入)。循环泵有助于溶解氧气进料。此外，通过调节分压来控制氧浓度。将氧气放空一次或多次以冲洗系统中的空气并确保最大可能的溶解氧浓度。

在处理时间结束时，关闭加热器，将系统冷却至低于100℃(闪点)，并放空残余气体。然后，将废液从系统中排出，并打开腔室盖。向腔室中加入漂洗水，并使漂洗水循环(约10-20分钟)和然后排出。用新鲜的漂洗水重复漂洗循环2至4次。然后将腔室排水，打开，从机器中取出篮子。将纤维离心以除去任何过量的漂洗水。然后将经煮练的纤维干燥、梳理或使其经历另外的加工步骤如漂白。

对比例1

在标准条件下(没有氧或镁化合物)煮练亚麻纤维样品(Pamplico DecorticatedFax(PDF)，可从CRAiLAR Technologies,Inc.(Victoria,B.C,Canada)商购获得)。CRAiLAR经处理的Pamplico剥皮亚麻的样品(CCPDF1-4)显示在表1中，其被运行以产生随NaOH百分比增加的苛性碱(NaOH)剂量曲线。所述系统在130℃下以30分钟停留时间运行，其中将基于纸浆计(“OP”)1％的Ultrascour JD(Dacar Chemical Company，Pittsburgh，PA)(一种表面活性剂/润湿剂)添加到液体中。在煮练后，将纤维在80℃下漂洗四次。漂洗1、3和4采用水，漂洗2采用含有2％OP柠檬酸钠的水溶液。

表1.对比的纤维煮练

如表1所示，未处理的PDF具有18.5的TAPPI亮度。经煮练的纤维样品的亮度在25.4和27.0之间，产率损失在21.8和23.6％之间。

实施例2

下一组样品(表2)在本发明的煮练条件下(添加氧气、硫酸镁和氧气+硫酸镁)运行。通过以下步骤将氧气加入系统中：1)一旦达到98℃的温度，用氧气使系统压力增加至2巴；2)2分钟后释放氧气压力；3)温度一旦达到130℃，即保持在该温度；4)在130℃下15分钟后，用氧气将系统加压至4巴(2巴分压)；和5)然后将样品在所述系统条件下在130℃保持15分钟的停留时间。

表2.利用氧和硫酸镁的煮练工艺

如表2所示，氧样品证实了相对于非氧煮练的样品亮度的显著提高。此外，与仅添加氧相比，向氧煮练剂中添加镁提高了亮度增益。样品CCPDF9用硫酸镁(无氧)运行，并且没有显示出比对照(CCPDF2)样品显著的改善。

实施例3

表3比较了对比例1和实施例2中经煮练的纤维的强度、马克隆值和杂质性质。强度是拉伸测量值并具有单位克/特克斯。马克隆值是纤维“细度”的量度。杂质是非纤维碎片(碎屑和其他材料)的百分比(％)。

表3.纤维物理性质的比较

实施例4

表4比较了在煮练、单阶段过氧化物漂白之后进行漂洗(阶段1)或第二过氧化氢漂白阶段(阶段2)后的亮度。剩余有残余过氧化物(H₂O₂)表明需要更少的过氧化物以实现相同的亮度。在表4中，L*是白度，并且a*和b*分别是颜色红-绿和蓝-黄。接近0的a*和b*值表示非常低的颜色/无颜色。

使用改进的“旋转器”方法进行各过氧化物漂白阶段。在该方法中，将约30g烘箱干燥(OD)的纤维加入到4L烧杯中。加入蒸馏水和所示的化学物质以使纸浆达到约8％的稠度。然后将烧杯置于190°F水浴中，约80％浸没。代替用电动旋转器连续搅动纤维，在180分钟的漂白持续时间内以约10分钟的间隔手动混合样品(使用勺子)。还向样品中加入少量(以纸浆计0.2重量％)的硅酸钠，以帮助稳定过氧化氢。

进行实验以评估氧气对煮练工艺的影响以及氢氧化镁和氢氧化钠在高替代率下的相互作用。在第一组样品(CPF101-105)(表4)中，产生在无氧条件下用氢氧化钠代替氢氧化镁的曲线。样品CPF102-105采用10％OP的总碱剂量(相等的碱基础)运行。曲线表明氢氧化镁可以代替氢氧化钠达到约50％(相等的碱基础)，但不会导致亮度的显著改善(25.9至31.7的相当的亮度结果)。

采用相同的化学剂量运行第二组样品(FPR202-205)，除了在煮练中加入氧气(表4)。在煮练和最终过氧化物亮度方面观察到与上述相同的趋势，其中镁取代最高达约50％。氧气的添加还导致1.1至12.4的亮度提高和在两阶段过氧化物漂白后最高达13.3点的亮度提高。

样品CPF101和CPF201在没有碱添加(仅水)的情况下进行煮练。此外，CPF101在无氧情况下运行，CPF201在有氧情况下运行。虽然中性pH(非碱)煮练的性能不如碱煮练，但与没有氧气的样品(CPF101)相比，在采用氧气的样品(CPF201)中观察到超过13个点的最终亮度改善。该结果表明，氧气的添加提供了有效地煮练纤维所需的碱的显著减少，同时产生有竞争力的亮度结果。

实施例5

进行实验以评估在煮练工艺结束时在从煮练釜中排出煮练液之后添加氧气(相比将氧气引入到煮练液中的实施例1-4)的影响。假设氧可以直接引入到煮练釜的顶部空间中，这可以在化学果胶去除(并且该煮练釜已排出液体)之后进行。然后氧可以渗透纤维毡并与发色团和碎屑反应。

类似于实施例4中的CPF101制备样品CPF500，并且在煮练釜中仅使用水运行(即不添加碱)，并且样品CPF505具有添加的10％氢氧化钠OP(表4)。在煮练工艺结束时，将煮练釜排水并快速加入氧气以达到4巴压力(约3巴氧分压)。加入氧气使得大部分氧气从穿孔管内部进入煮练釜，这使得大部分残留液体被置换。然后允许氧气与纤维反应10分钟，然后放空。在此期间，由于循环加热的损失，纤维损失了温度(至约100℃)。然后将氧气放空，并如上所述漂洗纤维。

由于额外的液体被氧气置换，与常规的煮练相比，漂洗液的颜色明显降低。这些结果另外表明，在煮练和/或漂洗或漂白阶段结束时的气体(空气或其它惰性气体)置换有利于提高后续阶段的效率。此外，该方法减少了漂洗阶段的数目、所需的漂洗水体积，并且由于残留化学品的较低携带而提高了下一阶段的效率。

与CPF101(无碱或氧)和CPF201(无碱有氧)相比，样品CPF500(也无碱)在煮练后亮度提高9.2和8.1。当在煮练后将氧气引入到煮练釜中时，第一阶段漂白亮度比将氧引入到液体中时(CPR201)高7个点，并且第二阶段漂白亮度提高2.9个点。此外，两个阶段中显著更高的过氧化物残留反映了更高的过氧化物漂白效率，这证明了减少所需的过氧化物剂量方面的效用。

样品CPF505实现了44.1的煮练亮度，其高于任何实施例。在两阶段过氧化物漂白后，CPF505实现了78.5的最终亮度。在煮练过程中在液体中添加氧气的CPF205在相似处理条件下实现了72.7的最终亮度，低5.8个点。两个漂白阶段的过氧化物残留也都显著增加，这再次支持了降低过氧化物进料和化学品成本的能力。

实施例6

将常规煮练过的亚麻纤维样品煮练并干燥。样品(BJT)的未处理亮度为26.4(表6)。然后将纤维在90℃下浸泡以确定柠檬酸盐对随后的过氧化物漂白阶段的影响。仅用水的控制浸泡在标准过氧化物漂白之后表现出66.5的亮度。然而，在柠檬酸三钠或柠檬酸中浸泡后，柠檬酸盐浸泡的样品显示出71.5和71.7的改善的亮度响应。

表6柠檬酸盐对亮度的影响

实施例7

市售亚麻

为了比较，从Flaxcraft，Inc.(Cresskill，NJ)获得经漂白的亚麻纤维样品。使用标准试验在MacBeth 3100仪器上测定纤维光学性能。该纤维显示出67.44的亮度。作为市售亚麻纤维的一个实例的所述起始亚麻纤维样品的性质显示于下表7中，用于比较目的。

表7市售漂白的亚麻纤维的起始样品

本发明亚麻煮练程序

在以下实施例中，按照以下标准程序进行亚麻加工(煮练经去皮和清洁的亚麻纤维)：

1.称量亚麻纤维样品，润湿，并装入煮练釜篮中。

2.将盖子夹紧在篮子上，将篮子放入煮练釜。然后将煮练釜密封。

3.将生产用水预热至50℃，并将NaOH、润湿剂(Scourer JD)和螯合剂(SEQ600)与水混合以形成煮练液。

4.使煮练釜充满煮练液，并启动外部和内部循环泵。

5.使用非接触蒸汽以3℃/分钟的速率升高温度。

6.一旦温度达到130℃，将温度保持45分钟。

7.通过经过非接触式热交换器的循环液将煮练釜冷却至90℃。

8.停止循环泵，将煮练釜排干。

然后完成一个或多个漂洗循环。漂洗程序步骤如下：

1.将清洁的漂洗水加热至50℃。

2.将煮练釜充满漂洗水，启动循环泵。

3.约5分钟后，停止泵，将煮练釜排干。

漂洗后，可以将纤维漂白。通常，将纤维留在煮练釜中用于漂白，使得煮练+漂洗+漂白+漂洗程序作为连续方法进行。在各阶段之间并未打开煮练釜以取出少量纤维样品以使工艺可被监测。

标准过氧化物漂白程序如下进行：

1.将清水加入侧罐中并用非接触蒸汽加热至50℃。

2.将NaOH、H₂O₂和硅酸盐基稳定剂加入到所述水中。

3.启动循环泵，并使煮练釜充满漂白液。

4.使用非接触蒸汽将温度升高2-3℃/分钟。

5.一旦达到漂白温度，通常为90℃至110℃，将温度保持20至60分钟。

6.任选地，在初始保持时间后，可以将温度升高10至30℃并再保持10至30分钟，以完成增亮反应。

7.使用非接触冷却水在热交换器中冷却煮练釜。

8.停止循环泵，将煮练釜排干。

9.进行1至3次漂洗。

10.任选地，将弱酸(例如乙酸)加入到漂洗水中以将纤维pH降低至接近中性(约7)。

在最终的漂洗之后，将煮练釜打开，并取出篮子。通常，将篮子放置在离心机中并旋转5至20分钟以除去尽可能多的水。然后可以将纤维从篮子中取出并干燥，并根据需要打包以用于预期的最终产品用途。

如下进行第一氧煮练程序(1)：

1.称量亚麻纤维的样品，润湿，并装入煮练釜篮中。

2.将盖子夹紧在篮子上，将篮子放置于煮练釜中。然后将煮练釜密封。

3.将生产用水预热至50℃，并将NaOH、润湿剂(Scourer JD)和螯合剂(SEQ600)与水混合以形成煮练液。

4.使煮练釜充满所述煮练液，并启动外部和内部循环泵。

5.关闭外部循环阀以密封煮练釜，并且将氧气添加到煮练釜的底部，使得气体被吸入内部循环泵中。

6.用氧气将煮练釜加压至约4巴，并且在加热和温度保持时间内添加额外的氧气以保持4巴的压力。根据需要在100℃以上时将煮练釜放空以防止超过4.5巴的过度加压。随着蒸汽压力产生，允许氧气的分压降低以保持一致的压力。

7.使用非接触蒸汽以3℃/分钟的速率升高温度。

8.一旦温度达到130℃，将温度保持45分钟。

9.在冷却之前，关闭氧气，并缓慢打开煮练釜外循环阀以释放氧气压力。

10.通过经过非接触式热交换器的循环液将煮练釜冷却至90℃。

11.停止循环泵，并将煮练釜排水。氧存在的总时间将在以下实施例描述中规定。

第二氧程序(2)如下进行：

1.称量亚麻纤维的样品，润湿，并装入煮练釜篮子中。

2.将盖子夹紧在篮子上，将篮子放置于煮练釜中。然后将煮练釜密封。

3.将生产用水预热至50℃，并将NaOH、润湿剂(Scourer JD)和螯合剂(SEQ600)与水混合以形成煮练液。

4.使煮练釜充满所述煮练液，并启动外部和内部循环泵。

5.关闭外部循环阀以产生2-3巴的煮练釜压力，同时保持液体的小的外部循环。循环率为全开流的约10％。

6.将氧气加入到煮练釜的底部，使得气体被吸入内部循环泵中。调节气流以保持液体中溶解氧的水平，而不允许过多的未溶解氧气气泡形成并从煮练釜中排出。

7.随着温度升高并保持，通过调节氧气流和外部循环流将煮练釜压力保持在2-3巴。

8.使用非接触蒸汽以3℃/分钟的速率升高温度。

9.一旦温度达到130℃，将温度保持45分钟。

10.在冷却之前，关闭氧气，缓慢打开煮练釜外循环阀以释放氧气压力。

11.通过经过非接触式热交换器的循环液将煮练釜冷却至90℃。

12.停止循环泵，将煮练釜排水。

实施例8

选择一捆去皮和清洁过的亚麻来运行一系列中试规模试验。使用这种“标准”捆的亚麻进行煮练以提供均匀的起始材料。纤维的光学性质使用Datacolor SpectraflashSF600 Plus-CT反射式分光光度计使用ColorTools QC软件、D65光源在10°观察者条件下确定。

表8.起始亚麻纤维的光学性质

煮练在由Callebaut De Blicquy S.A.(Brussels,Belgium)制造的中试煮练釜系统中进行。该系统具有200升的釜容量和一个能够容纳10-20公斤OD纤维的篮子。将12kg(OD)表8中的起始亚麻样品放置在煮练釜篮中并使用上文在实施例7中描述的标准(无氧)煮练方法煮练。使用12％NaOH、1.0％Scourer JD和0.25％SEQ600完成煮练。在煮练和漂洗后，亚麻具有表9中所示的如下光学性质：

表9.在无氧情况下煮练的亚麻纤维

实施例9

将12kg(OD)表8的起始亚麻样品放置在煮练釜篮中并使用上文在实施例7中描述的氧煮练程序(2)方法煮练。使用12％NaOH、1.0％Scourer JD和0.25％SEQ600完成煮练。当煮练釜达到70℃时开始加入氧并维持，直至在130℃的最后5分钟停留为止。基于煮练开始之前氧气罐的重量和煮练完成后的重量，施加的总氧量为1.4％。表10提供了煮练后纤维的光学性能：

表10.采用氧煮练程序(2)煮练之后的光学性质

实施例10

将12kg(OD)表8的起始亚麻样品放置在煮练釜篮中并使用氧煮练程序(2)方法煮练。使用12％NaOH、1.0％Scourer JD和0.25％SEQ600完成煮练。还向煮练液中加入0.5％硫酸镁。当煮练釜达到70℃时开始加入氧并维持，直至在130℃下的最后5分钟停留为止。煮练后纤维的光学性质显示在下表11中。

表11.采用氧煮练程序(2)和硫酸镁煮练之后的光学性质

实施例11

在实施例9和10中的煮练之后，间歇地从煮练釜中收集少量液体样品并测试总溶解固体(TDS)和碱度(NaOH g/l)。液体中固体物(果胶、木质素、蜡和其它不期望的化合物)的增加是煮练进程的指示，因为进行煮练是为了从纤维中除去这些固体。

图9中的曲线显示了实施例9和10中液体固含量增加随时间的变化以及在每个样品点煮练釜的温度。标准的无氧煮练显示非常小的TDS变化，直到达到超过110℃的温度(实施例8)。相比之下，实施例9和10中氧加强的煮练显示TDS的立即急剧上升，然后在120℃以上缓慢上升(见图9)。该曲线还显示了氧煮练的高得多的提取材料水平。氧煮练在20分钟时间和低于约100℃的温度下实现了一定的固体含量，而传统煮练需要80分钟的总时间(包括在130℃下45分钟)来达到相同的结果。

图10中的曲线图显示了实施例9和10的液体苛性碱(NaOH)浓度。如图所示，在最初15分钟内两个实施例都消耗非常少的NaOH。然而，在这个时间之后，两个实施例中苛性碱浓度都下降。实施例9更剧烈地下降，在煮练中消耗的苛性碱的量高得多。

实施例12

将14kg(OD)表8的起始亚麻的样品放置在煮练釜篮中并使用标准(无氧)煮练程序煮练。在煮练和漂洗后，所述亚麻实现了24.84TAPPI亮度，如下表12所示。

表12.在无氧情况下煮练的亚麻纤维

实施例13

将14kg(OD)表8的起始亚麻的样品放置在煮练釜篮中并使用实施例7中描述的氧煮练程序(2)煮练。在煮练和漂洗后，所述纤维实现了27.31TAPPI亮度，如下表13所示。

表13.采用氧煮练程序(2)煮练之后的光学性质

实施例14

基于上述实施例中煮练过程的预料不到的加速和改进，开发了低温煮练方法，以通过氧气的利用来降低煮练过程的能量成本和增加安全性。避免将纤维加热到过高温度也是希望的，因为高温倾向于损坏纤维和纤维素，这导致较低的拉伸强度和降低的商业价值。此外，在将氧气施加到纤维上之后加入NaOH，以避免任何潜在的碱暗化。

第三氧煮练程序(3)如下进行：

1.称量亚麻纤维的样品，润湿，并装入煮练釜篮子中。

2.将盖子夹紧在篮子上，并且将篮子放置于煮练釜中。然后将煮练釜密封。

3.将生产用水预热至50℃，使煮练釜充满煮练水，并启动外部和内部循环泵。

4.关闭外部循环阀以产生2-3巴的煮练釜压力，同时保持液体的小的外部循环。循环率为全开流的约10％。

5.将氧气加入到煮练釜的底部，使得气体被吸入内部循环泵中。调节气流以保持液体中溶解氧的水平，而不允许过多的未溶解氧气气泡形成并从煮练釜中排出。

6.将NaOH、润湿剂(Scourer JD)和螯合剂(SEQ600)加入到循环罐中以与水混合并形成煮练液，将其通过外循环泵引入煮练釜中。

7.使用非接触蒸汽以3℃/分钟的速率升高温度。

8.随着温度升高和保持，通过调节氧气流和外部循环流将煮练釜压力保持在2-3巴。

9.一旦温度达到98-100℃(刚好低于闪点)，将温度保持30-90分钟。

10.在冷却之前，关闭氧气，并且缓慢打开煮练釜外循环阀以释放氧气压力。

11.通过经过非接触式热交换器的循环液将煮练釜冷却至90℃。

12.停止循环泵，并且将煮练釜排水。

将14kg(OD)表8的起始亚麻的样品放置在煮练釜篮中并使用低温氧煮练程序(3)煮练。在煮练和漂洗后，所述纤维实现了40.94TAPPI亮度，如下表14所示。

表14.采利用氧煮练程序(3)煮练的亚麻纤维

实施例15

将14kg(OD)表8的起始亚麻的样品放置在煮练釜篮中并使用低温氧煮练程序(3)煮练。除所规定的化学品外，将0.5％的硫酸镁加入到该煮练中以充当纤维素保护剂并增强煮练。在煮练和漂洗后，所述纤维实现了38.63TAPPI亮度，如下表15所示。

表15.采用氧煮练程序(3)和硫酸镁煮练的亚麻纤维

实施例15

图11显示了实施例12-15的液体中NaOH浓度的曲线图。注意到从正常煮练(无氧)(实施例12)至正常+氧气(实施例13)至低温+氧气(实施例14)至低温+氧气+硫酸镁(实施例15)的NaOH消耗减少的进展。还注意到在实施例15的第一数据点(10分钟)中的非常低的NaOH，其是在NaOH有机会与煮练釜中的液体彻底混合之前进行取样的结果。

实施例16

图12显示了实施例12-15的液体固含量，其证明了令人惊讶的结果。没有氧气的标准煮练(实施例12)的液体固含量曲线显示了与氧气煮练(实施例13)相同的关系。然而，实施例14即低温氧煮练显示了比实施例12和13中的较高温度煮练显著更低的液体固含量曲线。然而，40.94的煮练亮度明显高于所述高温煮练中任一个的煮练亮度。在实施例15中用硫酸镁的低温氧气煮练由于取样显示出非常低的初始值，但显示出比实施例14高的固体水平(但仍低于高温煮练)。

实施例17

测试实施例12、13、14和15的经煮练的亚麻的强度性能。非常意外地，与实施例12的无氧煮练的纤维相比，所述氧煮练的纤维显示出显著更高的强度。实施例14和15的低温纤维具有所测试样品的最高强度。下面表16提供了高容量仪器(HVI)性质。HVI是棉花测试仪器。

表16.煮练的亚麻纤维的强度性质

实施例18

使用改进的旋转器方法将得自实施例12-15的经煮练的纤维用过氧化氢进行实验室漂白。对于所有样品以5％的纤维稠度使用4％过氧化氢、2％氢氧化钠、0.1％硅酸钠和0.05％DTPA的固定的化学剂量。每组纤维在80℃和96℃两个温度下漂白以确定漂白温度的影响。数据显示，氧煮练实施例13、14和15具有显著更高的亮度(表17)。数据还显示了与实施例12的高温氧煮练相比实施例14和15中的低温氧煮练的亮度出乎意料的提高。

表17.煮练后过氧化氢漂白的亚麻纤维

实施例19

然后将实施例18的过氧化物漂白的样品用还原性阶段漂白，以确定氧气和温度对最终纤维亮度的影响。将样品用0.5％连二亚硫酸钠剂量且在中性pH(无pH调节)下漂白。使用袋式漂白方法完成漂白，其中样品制备和定量给料在氮气气氛中进行。

实施例12的无氧煮练纤维在所述还原阶段仅显示出轻微的亮度增益，并且具有明显低于氧煮练样品的最终工艺亮度，表明需要通过氧处理将纤维活化来进行还原漂白(表18)。实施例14和15的低温氧煮练的纤维显示出比实施例13的高温氧煮练的纤维明显更高的亮度。

参照上述描述，应当认识到，本发明部件的最佳尺寸关系，包括尺寸、材料、形状、形式、功能以及操作方式、组装和使用的变化，对本领域技术人员来说是明显的和显而易见的，并且附图中图解说明和说明书中描述的那些的所有等效关系意图被包括在本发明中。

因此，上述内容被认为仅是本发明原理的说明。此外，在不脱离本发明范围的情况下可以对本发明进行各种修改，并且因此希望仅现有技术所施加的限制施加于本发明上和本发明在所附的权利要求书中阐述。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于煮练和提高非木材纤维的亮度的方法，该方法包括：

形成非木材纤维的混合物；

将所述混合物暴露于煮练液和包含氧气的煮练剂以形成煮练混合物；和

在腔室中通过使煮练液径向循环经过整个混合物来煮练该煮练混合物，以提供经煮练的纤维。

2.权利要求1所述的方法，其中煮练在约95℃和约150℃之间的温度下进行。

3.权利要求1或2所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

4.权利要求1-3中任一项所述的方法，还包括在约1巴至约10巴范围内的压力下将氧气溶解在所述煮练液中。

5.权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括在煮练之后将气体引入所述腔室中，以从所述经煮练的纤维中置换残余的煮练液。

6.权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述煮练液包含氢氧化钠。

7.权利要求1-6中任一项所述的方法，还包括将所述非木材纤维暴露于有机酸。

8.权利要求7所述的方法，其中所述有机酸是乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、草酸、尿酸或它们的任何盐。

9.权利要求8所述的方法，其中柠檬酸的盐是柠檬酸三钠，柠檬酸钙，或柠檬酸三钠和柠檬酸钙二者。

10.权利要求1-9中任一项所述的方法，其中所述非木材纤维是韧皮纤维。

11.权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述煮练液具有在约6至约8的范围内的pH。

12.权利要求1-10中任一项所述的方法，其中所述煮练液具有在约7至约12的范围内的pH。

13.权利要求1-12中任一项所述的方法，其中所述经煮练的纤维具有在约30至约60的范围内的亮度，通过纸浆和造纸工业技术协会(TAPPI)525标准测试方法测量。

14.权利要求1-13中任一项所述的方法，还包括漂白所述经煮练的纤维，以提供漂白的纤维。

15.权利要求14所述的方法，其中漂白包括将所述经煮练的纤维暴露于过氧化物化合物、氧气、还原剂或它们的组合。

16.权利要求1-15中任一项所述的方法，其中与暴露前该混合物的非木材纤维相比，所述经煮练的纤维具有更少的可见碎屑含量。

17.一种非织造织物，其包含权利要求14或15所述的漂白的纤维。

18.权利要求17所述的非织造织物，其中所述非织造织物是湿擦拭布、干擦拭布、浸渍擦拭布、吸附体、医用供应产品、个人防护织物、汽车保护覆盖物、个人护理制品、流体过滤产品、家居产品、隔热产品、隔音产品、农业应用产品、造景应用产品或土工织物应用产品。

Claims (64)

1.一种用于煮练和提高非木材纤维的亮度的方法，该方法包括：

形成非木材纤维的混合物；

将所述混合物暴露于煮练液和包含氧气的煮练剂以形成煮练混合物；和

在腔室中通过使煮练液径向循环经过整个混合物来煮练该煮练混合物，以提供经煮练的纤维。

2.权利要求1所述的方法，其中煮练在约95℃和约150℃之间的温度下进行。

3.权利要求1所述的方法，其中煮练在低于110℃的温度下进行。

4.权利要求3所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

5.权利要求1所述的方法，还包括在约1巴至约10巴范围内的压力下将氧气溶解在所述煮练液中。

6.权利要求1所述的方法，还包括将经煮练的纤维冷却至低于100℃的温度。

7.权利要求1所述的方法，还包括从经煮练的纤维中排出所述煮练液。

8.权利要求7所述的方法，还包括用水漂洗所述经煮练的纤维，和然后离心所述经煮练的纤维以除去过量的水。

9.权利要求1所述的方法，还包括在煮练之后将气体引入所述腔室中，以从所述经煮练的纤维中置换残余的煮练液。

10.权利要求1所述的方法，还包括干燥所述经煮练的纤维。

11.权利要求1所述的方法，其中所述腔室是煮练釜。

12.权利要求11所述的方法，还包括使所述煮练液在煮练釜内内部循环。

13.权利要求12所述的方法，还包括使所述煮练液在煮练釜外外部循环。

14.权利要求1所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

15.权利要求1所述的方法，其中所述煮练液包含氢氧化钠。

16.权利要求1所述的方法，还包括将所述非木材纤维暴露于有机酸。

17.权利要求16所述的方法，其中所述有机酸是乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、草酸、尿酸或它们的任何盐。

18.权利要求17所述的方法，其中柠檬酸的盐是柠檬酸三钠，柠檬酸钙，或柠檬酸三钠和柠檬酸钙二者。

19.权利要求1所述的方法，其中所述非木材纤维是韧皮纤维。

20.权利要求1所述的方法，其中所述非木材纤维是亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、鹰爪豆属纤维、洋麻植物纤维或它们的任何组合。

21.权利要求1所述的方法，其中所述非木材纤维是棉纤维。

22.权利要求1所述的方法，其中所述煮练液具有在约6至约8的范围内的pH。

23.权利要求1所述的方法，其中所述煮练液具有在约7至约12的范围内的pH。

24.一种用于提高非木材纤维的亮度的方法，该方法包括：

形成非木材纤维的混合物；和

在包含氧气的煮练剂存在下煮练该混合物，以提供经煮练的和增亮的纤维；

其中所述经煮练的和增亮的纤维具有在约30至约60的范围内的亮度，通过纸浆和造纸工业技术协会(TAPPI)525标准测试方法测量。

25.权利要求24所述的方法，其中煮练在低于110℃的温度下进行。

26.权利要求24所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

27.权利要求24所述的方法，还包括从所述经煮练的纤维中排出所述煮练液。

28.权利要求27所述的方法，还包括用水漂洗所述经煮练的纤维，和然后离心所述经煮练的纤维以除去过量的水。

29.权利要求28所述的方法，还包括在煮练之后引入气体，以从所述经煮练的纤维中置换残余的煮练液。

30.权利要求29所述的方法，其中所述气体是氧气。

31.权利要求24所述的方法，还包括干燥所述经煮练的纤维。

32.权利要求24所述的方法，其中所述腔室是煮练釜。

33.权利要求24所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

34.权利要求24所述的方法，还包括将所述非木材纤维暴露于有机酸。

35.权利要求34所述的方法，其中所述有机酸是乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、草酸、尿酸或它们的任何盐。

36.权利要求35所述的方法，其中柠檬酸的盐是柠檬酸三钠，柠檬酸钙，或柠檬酸三钠和柠檬酸钙二者。

37.权利要求24所述的方法，其中所述非木材纤维是韧皮纤维。

38.权利要求24所述的方法，其中所述非木材纤维是亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、鹰爪豆属纤维、洋麻植物纤维或它们的任何组合。

39.权利要求24所述的方法，其中所述非木材纤维是棉纤维。

40.权利要求24所述的方法，还包括漂白所述经煮练的和增亮的纤维，以提供漂白的纤维。

41.权利要求40所述的方法，其中漂白包括将所述经煮练的和增亮的纤维暴露于过氧化物化合物、氧气、还原剂或它们的组合。

42.权利要求40所述的方法，还包括将所述漂白的纤维暴露于第二漂白阶段。

43.权利要求42所述的方法，其中所述第二漂白阶段包括将所述漂白的纤维暴露于过氧化物化合物、氧气、还原剂或它们的组合。

44.一种非织造织物，其包含权利要求40所述的漂白的纤维。

45.权利要求41所述的非织造织物，其中所述非织造织物是湿擦拭布、干擦拭布、浸渍擦拭布、吸附体、医用供应产品、个人防护织物、汽车保护覆盖物、个人护理制品、流体过滤产品、家居产品、隔热产品、隔音产品、农业应用产品、造景应用产品或土工织物应用产品。

46.权利要求41所述的非织造织物，其中所述非织造织物是婴儿擦拭巾、化妆擦拭巾、会阴擦拭巾、一次性面巾、厨房擦拭巾、沐浴擦拭巾、硬表面擦拭巾、玻璃擦拭巾、镜子擦拭巾、皮革擦拭巾、电子产品擦拭巾、透镜擦拭巾、抛光擦拭巾、医用清洁擦拭巾、消毒擦拭巾、手术单、手术衣、伤口护理产品、防护连体服、护袖、尿布、女性护理制品、护理垫、空气过滤器、水过滤器、油过滤器或家具背衬。

47.一种减少非木材纤维中残余碎屑的量的方法，该方法包括：

形成非木材纤维的混合物；和

在包含氧气的煮练剂存在下煮练该混合物，以提供经煮练的且低碎屑的纤维；

其中与暴露前该混合物的纤维相比，所述经煮练的且低碎屑的纤维具有更少的可见碎屑含量。

48.权利要求47所述的方法，其中在煮练过程中降低了残余碎屑的结构完整性。

49.权利要求47所述的方法，其中煮练在约95℃和约150℃之间的温度下进行。

50.权利要求47所述的方法，其中煮练在低于110℃的温度下进行。

51.权利要求50所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

52.权利要求47所述的方法，还包括在约1巴至约10巴范围内的压力下将氧气溶解在所述煮练液中。

53.权利要求47所述的方法，还包括将经煮练的纤维冷却至低于100℃的温度。

54.权利要求47所述的方法，还包括从经煮练的纤维中排出所述煮练液。

55.权利要求54所述的方法，还包括用水漂洗所述经煮练的纤维，和然后离心所述经煮练的纤维以除去过量的水。

56.权利要求47所述的方法，还包括在煮练之后将气体引入所述腔室中，以从所述经煮练的纤维中置换残余的煮练液。

57.权利要求47所述的方法，还包括干燥所述经煮练的纤维。

58.权利要求47所述的方法，其中所述煮练液包含硫酸镁。

59.权利要求47所述的方法，其中所述煮练液包含氢氧化钠。

60.权利要求47所述的方法，还包括将所述非木材纤维暴露于有机酸。

61.权利要求60所述的方法，其中所述有机酸是乙酸、柠檬酸、甲酸、乳酸、草酸、尿酸或它们的任何盐。

62.权利要求47所述的方法，其中所述非木材纤维是韧皮纤维。

63.权利要求47所述的方法，其中所述非木材纤维是亚麻纤维、大麻纤维、黄麻纤维、苎麻纤维、荨麻纤维、鹰爪豆属纤维、洋麻植物纤维或它们的任何组合。

64.权利要求47所述的方法，其中所述非木材纤维是棉纤维。