CN1104274A - 高浓度木化纤维浆的改进漂白法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有提高的选择性将高浓度木 质纤维浆从第一GE白度漂白到较高的第二GE白 度的方法，该方法包括步骤(a)将具有第一GE白度的高浓度浆起毛至比表面积至少为约90m²/kg；和步骤(b)使起毛浆与气体漂白剂接触而形成具有较高的、第二GE白度的漂白浆。本发明还涉及通过本发明的方法制备的漂白木质纤维浆。

Description

本发明涉及高浓度木化纤维浆漂白法，更具体说，本发明涉及用气相漂白剂漂白木质纤维浆的方法，该方法要求用减少量的漂白剂而产生具有高粘度、高纸浆强度和高GE白度的纸浆。该方法包括在浆与气相漂白剂接触之前将木化纤维浆起毛到比表面积至少约90m²/Kg的程度。本发明还涉及通过此改进方法制备的漂白木质纤维浆。

木材是由二种主要成分-纤维状碳水化合物或全纤维素成分和称为木素的非纤维成分组成的。全纤维素是由约70%的碱不溶的α-纤维素和约30%的碱可溶的半纤维素组成的。非纤维状的木素成分是三维的聚合物材料，它主要是由苯基丙烷单元组成的。

就用于造纸工艺而言，木材必须被转化成纸浆。在化学制浆过程中，以既保留固有的纤维强度又尽可能多地除去木素的方式而将纤维素纤维彼此相分离。在化学制浆方法中，用化学溶液煮解木材以便只溶解并除去一部分所说的木素。化学制浆工艺的例子如碱（氢氧化钠）法，亚硫酸盐法和硫酸盐法。

基本的和改进的硫酸盐法是造纸业中使用的主要的化学方法，因为这些方法确实不会大大地降解木材的纤维素成分。基本的硫酸盐法包括在氢氧化钠和硫化钠的水溶液中蒸煮木片而形成高强度浆。基本的硫酸盐法被详细地介绍在Handbook for Pulp & Paper Technologists，Chapter 7，Kraft Pulping （TAPPI，U.S.A.）中。

改进的硫酸盐法与基本的硫酸盐法相比，对纤维素成分的作用更缓和并产生更高强度的纸浆。改进的硫酸盐法还被称为“延伸的脱木素”制浆法（“extended delignification”Pulping process），它涉及按特定的顺序、在蒸煮装置的不同位置、在不同的时间间隔内添加制浆化学药剂，也涉及按先前所述的顺序除去或排出废液以除掉木素和减少对纤维素纤维的破坏。硫酸盐-蒽醌法包括向制浆药液添加少量蒽醌以促进脱木素作用和限制对纤维素纤维的破坏。各种各样的另外的延伸的脱木素法是已知技术，它们包括卡米尔改进的连续蒸煮（MCC），见V.A.Kortelainen和E.A.Backlund在TAPPI，Vol.68（11），70（1985）中所述;Beloit快速置换加热（RDH），见R.S.Grant和TAPPI，Vol.66（3），120（1983）;Sunds冷法喷放蒸煮，见B.Pattersson和B.Ernerfeldt在Pulp and Paper，Vol.59（11），90（1985）中所述。

在木材蒸煮后形成的浆通常是深色的被称为“粗浆”的纤维素纤维浆。粗浆的深色是由残留在蒸煮期间所形成的浆中的木素中的发色团引起的。这种深色木质纤维浆可直接用于造纸作业，如果纸的色泽是不重要的话，或者可被漂白到符合计划利用浆料的白度。在漂白前，通常将浆输送至喷放锅以卸压和分离作为纤维块的浆料。然后洗涤纤维块以除去残余的化学药品和可溶物诸如木素降解产物。

为了减低粗浆的色泽和使之适用于印刷、书写，或其它书写纸的应用，残留于浆中的木素必须被化学除去或通过漂白或显白而被转变成无色化合物。纸浆漂白一般为采用含氯化合物例如次氯酸钙、次氯酸钠、元素氯或二氧化氯的多步法。使用含氯化合物的木质纤维浆的漂白是公知技术，并在以下文献中得到详细的讨论，它们是：

Campbell等人的美国专利第1957937号;Cranford等人的美国专利第2975169号;Kindron等人的美国专利第3462344号和Handbook for Pulp and Paper Technologists，Chapter 11：Bteaching（11、3）（TAPPI，U.S.A.）。

以下的字母符号被用来描述用于造纸的化学反应剂和方法步骤。

C＝氯化＝在酸性介质中与元素氯反应。

E＝碱抽提＝用NaOH溶解反应产物。

E_o＝氧化碱抽提＝用NaOH和氧溶解反应产物。

D＝二氧化氯＝在酸性介质中与ClO₂反应。

P＝过氧化物＝在碱性介质中与过氧化物反应。

O＝氧＝在碱性介质中与元素氧反应。

O_m＝改性氧＝低到中等浓度浆的均匀碱处理，接着是高浓度浆与氧反应。

Z＝臭氧＝与臭氧反应。

Zm＝改性臭氧＝与臭氧均匀反应。

C/D＝＝氯和二氧化氯的混合物。

H＝次氯酸盐＝在碱性溶液中与次氯酸盐反应。

虽然氯和含氯化合物是有效的漂白剂，但是氯是难于处理的并且对人员和机器是危险的。而且，来自氯漂白法的废水含有大量的氯化物副产物，它们极易腐蚀造纸设备，而氯化化合物可能会使人引起对环境的担忧。氯化物离子的积聚妨碍封闭系统操作中洗涤器滤液的再循环，除非使用昂贵的回收操作。

因为，含氯漂白剂已被非含氯的漂白剂诸如氧和过氧化氢所取代。使用氧使得滤液的再循环成为可能并有可能大大地减少所用的元素氯的量。现已提出许多用氧对浆进行漂白和脱木素的方法，它们被介绍在以下的文献中：Richter的美国专利第1860432号，Grangaard等人的美国专利第2926114号和第3024158号，Gaschke等人的美国专利第3274049号，Meylan等人的美国专利第3384533号，Watanabe的美国专利第3251730号，Rerolle等人的美国专利第3432282号，Farley的美国专利第3661699号，Kooi的美国专利第4619733号，以及P.Christensen在“Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen Peroxide”Norsk Skogindustri，268-271（1973）中所述。Elton的美国专利第4806203号和Griggs的美国专利第5085734号建议在氧脱木素之前对浆进行碱预处理。P.Christensen的“Bleaching of Sulphate Pulps with Hydrogen Peroxide”Norsk Skogindustri，268-271（1973）介绍一种使用氧作为第一步漂白剂以增溶较多量的木素和使用氧作为第二步漂白剂以除去残留木素的方法。

然而，使用氧作为漂白剂并不是完全令人满意的。例如，氧并不是像氯那样的选择性脱木素剂，并且直至纤维素纤维被破坏之前仅能发生有限的氧脱木素反应。此外，氧脱木素残留的木素通常已通过使用少量氯的氯漂白而被除去，得到充分漂白的纸浆。然而，甚至在降低的氯浓度下，腐蚀性的氯化物副产物马上达到在封闭循环操作中不能接受的浓度水平。

臭氧也已被用作纸浆的漂白剂。然而，臭氧的不寻常的氧化性及其较高的成本已限制了令人满意的臭氧漂白法的发展。臭氧极易减少浆中的木素含量，但是它也会侵蚀性地破坏纤维素纤维而降低纸浆强度。臭氧的反应性和稳定性对反应条件例如PH的变化也是十分敏感的。

Brabender等人的美国专利第2466633号介绍一种漂白法，其中臭氧通过水含量在25%与55%之间和PH为4至7的浆料。N.Liebergott的“Paprizone Treatment，A New Technigue for Brightening and Strengthening Mechanical Pulps”介绍一种一段漂白法，其中以最佳协合形式结合过氧化物和臭氧以显白和加强机械木浆。Singh的美国专利第4196043号公开一种多段漂白法，该法的特征为有一至三个臭氧漂白段和一最终用碱性过氧化氢处理段，每一段之间被碱抽提步骤分开。Phillips等人的美国专利4372812号介绍一种多段漂白法，该法包括氧漂白步骤、过氧化物漂白步骤和臭氧漂白步骤。Johnsen的美国专利第4468286号公开一种在多路系统中用臭氧漂白纸浆的方法。

Coste等人的欧洲专利申请第308314号公开一种用臭氧处理木化纤维素材料的方法，该方法包括调稀机械木浆至足以确保浆与臭氧之间有最大界面的分离状态。

Fritzvold的美国专利第4278496号公开一种漂白方法，该方法包括用臭氧首先在低PH值下然后在高PH值下处理细散浆料。在臭氧处理前最好将浆处理至低和松散的浓度。

C.A.Lindholm在Paper ja Puu，（68）4，1986，283-290中对均匀漂白进行讨论并指出“需要充分松疏-起毛的浆使臭氧达到与围绕单一纤维的水层接触。C.A.Lindholm在Proc.Int.Pulp Bleaching Conf.，Vol.2，Stockholm，1991，1-17中对臭氧漂白中浓度进行讨论并指出浆必须是“起毛的以便使单一纤维的表面被暴露在含臭氧的气体中”。

A.R.Proctor在Pulp Paper Magazine Canada，75（6），1974，T 210-214中指出，“[t]rial试验显示，浆起毛对纸页性质没有重大影响”。

中浓度浆与高深度浆的臭氧漂白的对比显示，由于纤维变形之故，中浓度浆具有较低的抗张强度和较高的撕裂强度。就高浓度漂白而言，部分浆在精磨机中起毛（E.Oltmann等人，Heft，7，341-350，343（1992））。

欧洲专利申请第492039公开一种浓度约为25%-45%的纤维素材料脱木素的方法，该方法包括将纤维素材料以与臭氧相接触形式通过通道进行气力输送步骤。欧洲专利申请第492040公开一种浓度约为30%-45%的纤维素材料脱木素的方法，该方法将纤维素材料以与臭氧相接触形式通过通道进行翻滚，使材料保持松散和均匀而具有高的表面积与体积比。

尽管在此领域已作出各种努力，但是迄今仍未有令人满意的从软木和相应粗浆、特别是南方软木制造臭氧漂白的木质纤维浆的工业规模的高浓度法。因此，对需用较少量漂白剂而产生具有较高粘度、较高浆强度和较高的GE白度的纸浆的漂白木质纤维浆的方法是十分想望的。本发明提供这样的新颖漂白方法而没有先前公知方法特征的缺点。

图1为表示起毛对标定浓度为42%的硫酸盐/蒽醌-氧纸浆臭氧漂白影响的曲线图。以臭氧消耗量与ISO白度的关系标绘。

图2为表示起毛对标定浓度42%的硫酸盐/蒽醌-氧纸浆臭氧漂白影响的曲线图。以ISO白度与特性粘度的关系标绘。

图3A和3B显示起毛对标定浓度42%的硫酸盐/蒽醌-氧纸浆臭氧漂白影响的曲线图。在图3A中，以气动比表面积与特性粘度的关系标绘。在图3B中，以气动比表面积与臭氧消耗量的关系标绘。

图4为显示起毛对标定浓度42%的硫酸盐/蒽醌-氧纸浆臭氧漂白影响的曲线图。以抗张指数与撕裂指数的关系标绘。

本发明涉及一种具有提高的选择性、将高浓度木质纤维浆从第一GE白度漂白到较高的第二GE白度的方法，该方法包括步骤（a）将具有第一GE白度的高浓度浆起毛至至少约为90m²/Kg的比表面积;和步骤（b）使起毛的浆与气体漂白剂接触而形成较高的第二GE白度的漂白浆。

本发明还涉及一种通过具有提高的选择性将高浓度木质纤维浆从第一GE白度漂白到较高的第二GE白度，包括步骤（a）将具有第一GE白度的高浓度浆起毛至至少约为90m²/Kg的比表面积;和步骤（b）使起毛的浆与气相漂白剂接触而形成较高的第二白度的漂白浆的方法制备的具有高浓度的漂白木质纤维浆。

申请人现已发明一种改进的漂白高浓度木质纤维浆的方法。通过在浆被漂白前将木质纤维浆起毛至至少约为90m²/Kg的比表面积，申请人发现，在浆的漂白步骤期间漂白剂耗量能被降低。根据本发明方法漂白后与常规漂白浆相比具有较高的浆粘度、较高的浆强度和较高的GE白度。本发明的漂白可被用来漂白化学浆或机械浆，并且接着可以有其他的漂白步骤。在浆的以后的漂白步骤中化学药剂的需要用量还被减少。申请人认为，将高浓度的木质纤维浆起毛至至少约为90m²/Kg的表面积，增加了为更好地与漂白剂相接触的表面积，并由此增加了漂白反应的速率、均匀性和效果。漂白反应均匀性的增大导致被浆消耗的漂白剂的减低和更高的漂白剂与木素反应的选择性以及更少的纤维素纤维降解。根据本发明选择性的方法漂白的浆具有在给定白度下较高的浆粘度和在给定的臭氧消耗量下较高的白度。

在浆被漂白之前将高浓度木质纤维浆起毛的方法可在精磨纤维分离机或其他类型的纤维分离机中进行，将处于絮凝内部的各别的纤维暴露于气体漂白剂中而同时仍保持细胞壁的完整无损。

起毛法（或精磨机起毛法）是一种在纤维分离机中使用大间隙进行物理分离而不损伤或机械改性各别纤维的低能量法。如下所示，由于各别的纤维未被物理改性，因此起毛能增加浆的表面积而不会大大地改变游离度（浆滤水性能）。

实施例                                    浆的游离度（CSF）
	未起毛浆                                    747ml
起毛浆（2.0mm盘间隙）                       750ml
	起毛浆（0.8mm盘间隙）                       741ml
起毛浆（0.5mm盘间隙）                       759ml

在浆被漂白之前将高浓度木质纤维浆起毛的本方法与通常在漂白后与抄纸前所用的精磨法是不同的。精磨法是一种使用小间隙的高能量法，通过除掉初生细胞壁对各别的纤维进行物理或机械改性，导致剩余的初生细胞壁和次生细胞壁产生裂缝和龟裂，细纤维化，并引起纤维的其他缺陷，见G.A.Smook的Handbook for Paper & Paper Technologist，TAPPI（1982），P.183。在形成纸片的成幅步骤中，细纤维和其他缺陷起增加纤维间的化学和物理的连接点作用。机械浆的精磨还引起纤维的机械改性，机械制浆引起纤维切断和破裂而热机械制浆引起细胞壁的破裂和消散，见G.A.Smook的Handbook for Paper and Paper Technologist，TAPPI（1982），P.55-56。由于各别纤维被改性和产生细小纤维，精磨减少浆的游离度，见G.A.Smook的Handbook for Paper and Paper Technologist，TAPPI（1982），P.189。尽管精磨改善抄纸步骤，但精磨暴露纤维的内表面使之易受到化学侵袭，诸如酸水解，而产生弱的纤维，见Hartler等人的Svensk Papperst，63，263-271（1960）;Bausch等人的Svensk Papperst，63，279-285（1960）;Stone等人的Pulp Paper.Can，59（6），165-173（1958）;Stone等人的Pulp Paper Mag.Can，62（6），317-326（1961）.起毛高浓度木质纤维浆的本发明方法不包括物理或机械上改性各别的纤维，因为浆被漂白前的精磨预期不会产生弱的纤维。

根据本发明，具有提高的选择性的漂白高浓度木质纤维浆的方法包括将高浓度浆起毛而基本上不改变浆的游离度。基本上不改变浆的浆游离度意指在浆纤维的最小机械改性下进行起毛步骤以致在接着的漂白步骤后不会引起浆质量的降低。在一优选的实施方案中，起毛浆的浆游离度的变化少于约15%、更优选的为少于约10%，而最优选的为少于约5%。

在说明书中，使用以下的定义。这些定义是根据Rydholm的Pulping Processes，Interscience Publishers，1965，P.862-863和TAPPI Monograph No.27，The Bleaching of Pulp，Rapson，Ed.，The Technical Association of Pulp and Paper Industry，1963，P.186-187中规定。

此处所用的术语“浓度”意思是浆浓度并且指的是悬浮液中浆纤维量，以纤维和水的总重量为基准计的绝干纤维重量的百分比表示。

此处所用的术语“低浓度”指的是浆的浓度范围最高达约为6%、而优选为达约5%。低浓度浆是一种可用通常的离心泵泵送的悬浮液，并且是不使用压榨辊而使用浓缩机和过滤器产生的。

此处所用的术语“中浓度”指的是浆的浓度范围在约6%和20%之间。浓度低于约15%的中浓度浆可通过过滤器产生。此浓度水平留置在粗浆洗涤系统和漂白系统的真空鼓式干燥器的浆垫浓度。来自洗浆机，既可以是漂前洗浆机也可以是漂白段洗浆机的悬浮液浓度为约9%到15%。浓度高于约15%的中浓度浆可通过压榨辊产生。Rydholm指出，中浓度浆的正常范围为从约10%至18%，而Rapson指出，中浓度浆的正常范围为从约9%至15%。中浓度浆是可通过专门机械泵送的。

此处所用的术语“高浓度”指的是浆浓度范围在约20%至约65%之间。Rydholm指出的高浓度浆的浓度范围是从约25%至35%，而Rapson指出的高浓度浆的浓度范围是从约20%至35%。这些高浓度浆仅仅是通过使用压榨机而得到的。由于液相大部分被纤维所吸收，因此这种浆只能被输送至甚短距离内。

此处所用的术语“制浆”是按其通常意思使用的，它指的是蒸煮纤维素材料而形成粗浆。制浆方法包括，例如，硫酸盐法、硫酸盐/蒽醌法、以及其他形成的延伸的脱木素作用。

此处所用的术语“改进的硫酸盐法”指的是延伸的脱木素法和除硫酸盐-蒽醌法外的所有其他的改进的硫酸盐法。硫酸盐-蒽醌法现已处于特殊地位并在技术上被认可，并且由其名称可知。在制浆之后的氧脱木素步骤并不是一种延伸的脱木素法，而是漂白或增白浆的第一脱木素步骤。

有二种主要的量测单位被用来决定制浆或漂白过程的完全程度。这二种量测单位被称为浆的“脱木素度”和“白度”。脱木素度通常用于制浆过程和较先的漂白步骤，因为当浆中只存在少量木素时例如在后漂白步骤，它不是很严谨的。白度指标通常用于漂白过程，因为当浆中只存在少量木素以及浆是浅色的和高反射的时，它是更严谨的。

有许多测量脱木素度的方法，但是大多数方法是各种高锰酸盐试验。正常的高锰酸盐试验提供高锰酸钾值或“K no.”，高锰酸钾值是一克绝干浆在特定条件下所消耗的0.1N高锰酸钾溶液的毫升数。Kno.是根据TAPPI标准试验T-214测定的。

还有许多测量浆白度的方法。浆白度是反射率的量度并且是以百分度表示的。一种测定浆白度的标准方法是GE白度（GEB），它是以最大GE白度的百分比表示的。GE白度是根据TAPPI正式方法T-452测定的。

第二种决定浆白度的方法是ISO白度（ISO），它是以最大ISO白度的百分比表示的。ISO白度是根据TAPPI正式方法T-525测定的。

木浆粘度是形成各别木纤维素链聚合度的量度。测定浆粘度的标准方法是铜铵乙二胺（“CED”）粘度。CED粘度将被简称为粘度，它是以厘泊（cp）单位表示的。粘度是根据TAPPI正式方法T-230测定的。

第二种量度浆粘度的方法是特性粘度，它是以dm³/Kg单位表示的。特性粘度是根据ASTM正式方法D-1795测定的。

根据本发明在浆漂白步骤之前先将木化纤维浆起毛至至少约为90m²/Kg的比表面积。浆的比表面积应至少为约90m²/Kg以提供充分的浆表面积与漂白剂合适地反应和增加漂白反应的速率。一般说来，木质纤维浆的比表面积越大在漂白步骤期间被浆所消耗的漂白剂就越少，而所制成的浆的粘度、强度和GE白度就越高。在一优选的实施方案中，木质纤维浆被起毛至比表面积至少为约100m²/Kg，更优选的为至少约120m²/Kg，而最优选的为至少约180m²/Kg。在另一优选的实施例中，木质纤维浆被起毛至比表面积从约100m²/Kg至约1000m²/Kg，更优选的为从约120m²/Kg到约500m²/Kg，而最优选的为从约180m²/Kg到约350m²/Kg。

在本发明中可使用的木材是软木和硬木。在一实施方案中，木化纤维浆是由硬木制备的。在另一实施方案中，木质纤维浆是由软木制备的。木质纤维浆优选是由软木制备的，更优选是由松木制备的。最优选的木质纤维浆是由硫酸盐/蒽醌-氧松木料制备的。在另外一个实施方案中，木质纤维浆是由硬木和软木的混合物制备的。

一般说来，任何能将高浓度浆起毛至比表面积至少约为90m²/Kg的纤维分离机均可被使用。可使用的纤维分离机的例子包括精磨纤维分离机和销钉纤维分离机（pin fluffer）。在一优选的实施方案中，纤维分离机是精磨纤维分离机。本发明有效的装置均是本技术领域中已知的，因此，具体装置的选定对技术人员是显而易见的。

本发明中木质纤维浆是高浓度浆。在一优选的实施方案中，浆的浓度是从约20%至约65%，更优选是从约28%至约55%，而最优选是从约35%至约48%。

在本发明中木质纤维浆既可以是化学浆也可以是机械浆。优选的是，木质纤维浆为化学浆。本发明的漂白方法还可用于浆的最后漂白步骤中。

本发明中的木质纤维浆的漂白剂是快速反应的气相漂白剂。一般说，所用的漂白剂的活性越高，漂白反应需用的漂白剂就越少，而产物浆的粘度、强度和GE白度的提高就越明显。气相漂白剂是公知技术，它包括例如，臭氧、氧、含氧化合物诸如元素氯和二氧化氯。优选的气相漂白剂是臭氧。为了方便起见，在整篇的本说明书中，将臭氧称为气相漂白剂。

一种典型的制浆、脱木素和漂白的多步法包括以下步骤：

（a）将木质纤维料制浆并回收制浆化学药品;

（b）洗浆以除去化学药物残留的木素，筛浆以除去纤维束;

（c）用碱性氧（即，O或Om）脱除浆中的木素;

（d）洗涤部分脱木素浆以除去溶解的有机物，筛浆，再循环部分废水;

（e）将浆螯合与酸化以结合金属离子和调整PH值;

（f）将浆稠化至高浓度;

（g）使浆与气相漂白剂例如臭氧（即，Z或Zm）接触以进一步脱除木素和部分漂白该材料;

（h）洗涤部分漂白浆并将部分废水再循环;

（i）用碱提取浆以除去残留的木素;

（j）洗涤提取过的浆并将部分废水再循环;

（k）使浆与第二气相漂白剂（即，D或P）接触以使浆增亮和漂白;

（l）洗涤漂白浆得到具有GE白度从约70%至约90%的漂白产品;以及

（m）将部分来自P漂白段或D漂白段的废水再循环。

在本申请中，参考了各种出版物，其中公开的内容在此均被编入以便充分地介绍现有技术的情况。

通过以下各实施例对本发明作进一步的说明，这些实施例并不是被用来限制权利要求书的有效范围的。在这些实施例和整篇的说明书与权利要求书所用的份数与百分比均以最终成份的重量计，除非另有说明。

实施例1-8

这些实施例说明，由于使用具有合适的比表面积的起毛浆而对高浓度臭氧漂白进行了改进。

使用精磨纤维分离机、双销钉纤维分离机、冲击纤维分离机、实验室用锤式粉碎机对松木进行起毛处理。此外，还使用经粗撕裂而未起毛的浆。使用一系列应用臭氧对浆进行漂白，并对选定的臭氧化浆进行抽提并使其受到二段的二氧化氯漂白。

使用具有GE白度为33.7%、粘度为15.9cp、K.no.为7.7的硫酸盐/蒽醌-氧松木原浆。对浆进行稀释、酸化和螯合，然后进行压榨。将高浓度压榨垫直接送到浆板撕裂碎机输送机，然后收集之用于后面的起毛步骤。进行精磨机起毛，使用装有5120型精磨机盘、盘间距为0.5mm-6.0mm的Sunds纤维分离机500mm中等规模的精磨纤维分离机。使用生产规模的销钉纤维分离机进行销钉起毛。还进行使用实验室设备包括改进型混合器和实验室用销钉纤维分机的起毛作业。

使用R.G.Garner和R.J.Kerakes在Pulp Paper Canada Transactions，Vol.79（9），TR82（1978）中所介绍的气动阻力法（aerodynamic resistance method）和A.A.Robertson S.G.Mason在Pulp Paper Magazine Canada，Vol.50（12），103（1949）中所介绍的数据分析程序（data analysis procedure）量测这些浆中每种浆的起毛度。表A显示在此项研究中由几种被试验浆得到的结果。比表面积处于从相关的未起毛浆（来自浆板撕裂机）的低达34m²/O.D.kg浆到完全起毛浆（来自精磨机）的高达226m²/o.d.Kg浆的范围。

然后使用一系列的臭氧消耗量对浆进行臭氧漂白。图1显示以臭氧消耗量对GE白度标绘的各种结果。最佳的精磨机起毛浆仅需用4.8kg O₃/ODMT-绝干公吨）就达到53%ISO白度，而浆板撕裂机浆（起毛程度最差）需要超过30%以上的臭氧（约6.5KgO₃/ODMT）。图2显示以GE白度对特性粘度标绘的结果。图2表明，在给定的白度下精磨机浆保持最高的粘度，而浆板撕裂机浆是粘度最低中的一种。

就每种浆来说，图1和2中数据的线型回归被用来计算在53%ISO白度下的臭氧消耗量和浆粘度。各结果以气动比表面作用被标绘在图3A和3B中，图中能看出，增加比表面对减少达到53%ISO的白度所需的臭氧量和增加浆的粘度是具有有利作用的。

实施例9-12

这些实施例进一步说明浆起毛度与最佳的高浓度臭氧漂白之间的关系。

使用上述方法以四种不同的方式对硫酸盐/蒽醌-氧浆进行起毛。浆具有初始GE白度为33.7%、Kno.为8.0和粘度为16.2cp。起毛后测定每种浆的比表面。精磨机浆具有166m²/Kg的最高的比表面，而浆板撕裂杨浆具有43m²/Kg的最低的比表面。将各种起毛浆使用臭氧漂白到接近相同的GE白度。结果被示于表B中。在臭氧漂白后最佳的起毛浆（来自精磨机）具有最高的GE白度、最高的粘度和最低的臭氧消耗量，而最差起毛浆（来自浆板撕裂机）具有较低的白度、最低的粘度和最高的臭氧消耗量。

然后对每种臭氧漂白进行抽提和用二段二氧化氯漂白，并将结果示于表B中。在臭氧漂白之前已被精磨机起毛的浆，在臭氧漂白后具有最高的粘度，在随后被漂白到89%的GE白度后保持了最高的粘度，并且达到此白度值需要最少量的二氧化氯。相比之下，未经同样起毛的浆具有较低的粘度和为了达到相同白度而需要更多的二氧化氯。

对这四种浆强度进行评估。使用PFI研磨机并按照标准Tappi程序T-205和T-248制造手抄纸。图4显示对抗张指数标绘的撕裂指数。在给定的抗张指数下比较撕裂指数，精磨机浆比浆板撕裂机浆高10-20%，比使用销钉纤维分离机和冲击纤维分离机高5-10%。

这些结果表明，通过减少臭氧需用量、减少最终漂白的化学药品需要量、以及提高的浆粘度和强度显示出精磨机起毛优于其他类型起毛的有利处。通过投资与操作费用作出精磨纤维分离机、销钉纤维分离机和冲击纤维分离机的估算的相对费用比较。臭氧需量的减少抵销了精磨纤维分离机所需投资费用的增加，使所有被评估方法的费用基本上相等，在近似相同的费用下精磨机起毛形成更强的产物。

表A 根据气动阻力法的起毛特性鉴定

实施例    纤维分离机                    比表面积
	（θ,m2/Kg)
硫酸盐／蒽醌－氧浆，标定的42％浓度
	1    浆板撕裂机                                      34

2    冲击纤维分离机                                66
	3    销钉纤维分离机                                85
4    精磨机，盘间隙A                               226
	5    精磨机，盘间隙B                               225
6    精磨机，盘间隙C                               150
	7    实验室销钉纤维分离机                          132
8    实验室混合器                                  204

表B

起毛度对臭氧和随后的漂白的影响

精磨纤维分离机造成最佳的纤维分离。由于精磨机起毛与其他起毛操作相比臭氧需量减少10%至30%，因此发现比表面积对臭氧漂白的结果是具有重大意义的。就对最终漂白的化学药品的需求量来说也被减少。改进的起毛操作导致在臭氧段后和最终漂白浆的较高的浆粘度（提高1cp或35dm³/Kg）。在最终的漂白后，精磨机起毛浆具有较高的强度。在给定的抗张指数时精磨机起毛浆的撕裂指数比销钉或冲击起毛浆约高5%至10%，比起毛很差的浆板撕裂机浆高10%至20%。

与较好起毛相关的较高投资费用被臭氧发生器费用的减少所抵销，因为在减少的臭氧需用量的同时达到了较好的起毛。结果是，就它们已作出的经济分析而言，四种起毛操作具有非常相同的投资费用。

虽然，以上所述的发明可以按许多方式进行改变。只要这样的改变并不背离本发明的精神和范围，它们均包括在本申请的权利要求书的范围。

Claims (30)

1、一种具有提高的选择性将较高浓度木质纤维浆从第一GE白度漂白到较高的第二GE白度的方法，该方法包括以下步骤：

(a)将具有第一GE白度的高浓度浆起毛到至少约为90m²/kg的比表面积而基本上不改变浆的游离度；

(b)使起毛浆与气体漂白剂接触而形成具有较高的第二白度的漂白浆。

2、根据权利要求1的方法，其中木质纤维浆的浓度为从约20%至约65%。

3、根据权利要求2的方法，其中木质纤维浆的浓度为从约28%至约55%。

4、根据权利要求1的方法，其中木质纤维浆为化学浆。

5、根据权利要求1的方法，其中木质纤维浆是由软木制备的。

6、根据权利要求5的方法，其中木质纤维浆是由松木制备的。

7、根据权利要求1的方法，其中木质纤维浆是由硬木制备的。

8、根据权利要求1的方法，其中比表面积为至少约100m²/Kg。

9、根据权利要求8的方法，其中表面积为至少约120m²/kg。

10、根据权利要求9的方法，其中比表面积为至少约180m²/Kg。

11、根据权利要求1的方法，其中比表面积为从约100m²/Kg至约1000m²/Kg。

12、根据权利要求11的方法，其中比表面积为从约120m²/Kg至约500m²/Kg。

13、根据权利要求12的方法，其中比表面积为从约180m²/Kg至约350m²/Kg。

14、根据权利要求1的方法，其中气体漂白剂为臭氧。

15、一种具有高浓度的漂白木化纤维浆，它是通过具有提高的选择性的漂白木质纤维浆的方法制备的，该方法包括以下步骤：

（a）将具有第一GE白度的高浓度浆起毛至至少约90m²/kg的比表面积而基本上不改变浆的游离度;和

（b）使起毛浆与气相漂白剂接触而形成具有较高的第二GE白度的漂白浆。

16、根据权利要求15的木质纤维浆，其中木质纤维浆的浓度为从约20%至约65%。

17、根据权利要求16的木质纤维浆，其中木质纤维浆的浓度为从约28%至约55%。

18、根据权利要求15的木质纤维浆，其中浆是化学浆。

19、根据权利要求15的木质纤维浆，其中步骤（a）中浆是由软木制备的。

20、根据权利要求19的木质纤维浆，其中步骤（a）中的木质纤维浆是由松木制备的。

21、根据权利要求15的木质纤维浆，其中步骤（a）中木质纤维浆是由硬木制备的。

22、根据权利要求15的木质纤维浆，其中比表面积为至少约100m²/Kg。

23、根据权利要求22的木质纤维浆，其中比表面积至少约120m²/Kg。

24、根据权利要求23的木质纤维浆，其中比表面积为至少约180m²/Kg。

25、根据权利要求15的木质纤维浆，其中比表面积为从约100m²/Kg至约1000m²/Kg。

26、根据权利要求25的木质纤维浆，其中比表面积为从120m²/Kg至约500m²/Kg。

27、根据权利要求26的木质纤维浆，其中比表面积为从约180m²/Kg至350m²/Kg。

28、根据权利要求15的木质纤维浆，其中气相漂白剂是臭氧。

29、根据权利要求1的方法，其中起毛浆的浆游离度的变化少于约15%。

30、根据权利要求15的木质纤维浆，其中起毛浆的浆的游离度的变化少于约15%。

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