JP6242859B2 - ビスコースおよび他の二次的繊維製品の製造のための、パルプを処理して、クラフトパルプの繊維への取り込みを改良するための界面活性剤の使用 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、以下を提供する。
(項目1)
界面活性剤で処理されたクラフトパルプを作製する方法であって、
カッパー価が約17〜約21になるまで軟材セルロースパルプを蒸解することと、
カッパー価が8未満になるまで該セルロースパルプを酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白プロセスを用いて該セルロースクラフトパルプを漂白することと;
該パルプを少なくとも1つの表面活性剤で処理することと
を含む、方法。
(項目2)
前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、項目1に記載の方法。
(項目3)
前記蒸解が、含浸釜と、並流下向流蒸解釜とを含む2段階で行われる、項目1に記載の方法。
(項目4)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目1に記載の方法。
(項目5)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも20%濾過性が向上している、項目1に記載の方法。
(項目6)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目1に記載の方法。
(項目7)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目4に記載の方法。
(項目8)
界面活性剤で処理されたクラフトパルプを作製する方法であって、
カッパー価が約17〜約21になるまで軟材セルロースパルプを蒸解することと、
カッパー価が8未満になるまで該セルロースパルプを酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白プロセスを用いて該セルロースクラフトパルプを漂白することと;
該多段階漂白プロセスの少なくとも1段階中に、酸性条件下で過酸化物および触媒を用いて該クラフトパルプを酸化することであって、該多段階漂白プロセスが、該酸化段階の後に少なくとも1つの漂白段階を含むことと、
該パルプを少なくとも1つの表面活性剤で処理することと
を含む、方法。
(項目9)
前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、項目8に記載の方法。
(項目10)
前記触媒が銅および鉄のうち少なくとも1つから選択される、項目8に記載の方法。
(項目11)
前記触媒が約25ppm〜約100ppmの量で存在する、項目8に記載の方法。
(項目12)
前記過酸化物が過酸化水素である、項目8に記載の方法。
(項目13)
前記過酸化水素が0.1%〜約0.5%の量で存在する、項目12に記載の方法。
(項目14)
前記酸化段階のpHが約2〜約6の範囲である、項目8に記載の方法。
(項目15)
前記蒸解が、含浸釜と、並流下向流蒸解釜とを含む2段階で行われる、項目14に記載の方法。
(項目16)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目8に記載の方法。
(項目17)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも20%濾過性が向上している、項目8に記載の方法。
(項目18)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目8に記載の方法。
(項目19)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目16に記載の方法。
(項目20)
前加水分解工程を含まない方法によって作製された、改良された分散性と黄変防止特徴を有する軟材クラフト繊維であって、該方法は、
カッパー価が約17〜約20になるまで軟材セルロース繊維を蒸解することと、
カッパー価が8未満になるまで該セルロース繊維を酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白プロセスを用いて該セルロースクラフトパルプを漂白することと;
該多段階漂白プロセスの少なくとも1段階中に、酸性条件下で過酸化物および触媒を用いて該クラフトパルプを酸化することであって、該多段階漂白プロセスが、該酸化段階の後に少なくとも1つの漂白段階を含むことと;
該パルプを少なくとも1つの表面活性剤で処理することと
を含む、軟材クラフト繊維。
(項目21)
前記繊維は、NaOH飽和状態で30未満のb * 値を有する、項目20に記載の繊維。
(項目22)
前記繊維は、約25未満のΔb * を有する、項目20に記載の繊維。
(項目23)
前記触媒は、25ppm〜100ppmの量の鉄または銅から選択され、前記過酸化物は、パルプに対して0.1%〜約0.5%の量の過酸化水素である、項目22に記載の繊維。
(項目24)
前記界面活性剤で処理された繊維が、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目20に記載の繊維。
(項目25)
前記界面活性剤で処理された繊維が、同じ未処理の繊維よりも少なくとも20%濾過性が向上している、項目20に記載の繊維。
(項目26)
前記界面活性剤で処理された繊維が、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目20に記載の方法。
(項目27)
前記界面活性剤で処理された繊維が、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目24に記載の方法。
(項目28)
ISO明度が少なくとも約92%、CIE白度が少なくとも約85であり、R18値が少なくとも約87.5である軟材クラフト繊維と、表面活性剤とを含む、軟材クラフトパルプ。
(項目29)
前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、項目28に記載のクラフトパルプ。
(項目30)
前記CIE白度が少なくとも約86である、項目28に記載のクラフトパルプ。
(項目31)
前記R18値が少なくとも約88%である、項目28に記載のクラフトパルプ。
(項目32)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目28に記載のパルプ。
(項目33)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維よりも少なくとも20%濾過性が向上している、項目28に記載のパルプ。
(項目34)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目28に記載のパルプ。
(項目35)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、項目32に記載のパルプ。
(項目36)
前加水分解工程を含まない方法によって作製された、サザンパインを含み、R18値が88%または88%より上である軟材クラフト繊維であって、該方法は、
カッパー価が約17〜約20になるまで軟材セルロース繊維を蒸解することと、
カッパー価が8未満になるまで該セルロース繊維を酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白シーケンスを用いて、ISO明度が92になるまで該セルロース繊維を漂白することと;
該パルプを少なくとも1つの表面活性剤で処理することと
を含む、軟材クラフト繊維。
(項目37)
漂白後の前記繊維の前記CIE白度が少なくとも約85である、項目36に記載の繊維。
(項目38)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満であり、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目36に記載の繊維。
(項目39)
約2.5mmol/100g未満の合計カルボニル含有量および約5mPa・s未満のCED粘度を示す、改質された漂白された軟材クラフト繊維と、表面活性剤とを含む、クラフトパルプ。
(項目40)
前記界面活性剤で処理されたパルプが、同じ未処理の繊維と比べ、比吸収速度の増加が30%未満であり、同じ未処理の繊維よりも少なくとも10%濾過性が向上している、項目39、36に記載の繊維。
本開示は、セルロース繊維を製造するための新規な方法を提供する。この方法は、セルロースに対し、クラフトパルプ作製工程と、酸素脱リグニン工程と、漂白シーケンスとを行うことを含み、特定の実施形態では、少なくとも1つの触媒酸化段階の後、少なくとも1つの漂白段階および界面活性剤での処置を含んでいてもよい。一実施形態では、繊維に対し、触媒酸化を行わずに、開示する蒸解プロセス、脱リグニンプロセス、および漂白プロセスを行って繊維が得られ、この繊維を界面活性剤で処理すると、以前に公知であるものよりもより大きい率で簡単に、高価な綿繊維または亜硫酸パルプと置き換えられ得る。別の実施形態では、繊維に対し、触媒酸化を行いつつ、開示する蒸解プロセス、脱リグニンプロセス、および漂白プロセスを行って繊維が得られ、この繊維を界面活性剤で処理すると、以前に公知であるものよりもより大きい率で簡単に、高価な綿繊維または亜硫酸パルプと多量に置き換えられ得るが、さらに、熱、光にさらすか、および/または化学薬品による処理を行うと繊維が黄変する傾向を低減しつつ、高い明度および低い粘度を示す。
本明細書では、「標準的な」、「従来の」または「伝統的な」クラフト繊維、クラフト漂白された繊維、クラフトパルプまたはクラフト漂白されたパルプについて言及されている。このような繊維またはパルプは、多くは、本発明の改良された特性を規定するための参照点として記載される。本明細書で使用される場合、これらの用語は相互に置き換え可能であり、組成物中で同一であるが、標準的な様式で処理される繊維またはパルプを指す。本明細書で使用される場合、標準的なクラフト法としては、当該技術分野で認識される条件での蒸煮段階および漂白段階を両方とも含む。標準的なクラフト処理は、蒸解の前に、前加水分解段階を含まない。
本開示は、本明細書に記載する改質されたクラフト繊維から作製される製品を提供する。ある実施形態では、製品は、典型的には、標準的なクラフト繊維から作製されるものである。他の実施形態では、製品は、典型的には、綿リンター、前加水分解クラフトまたは亜硫酸パルプから作製される製品である。さらに具体的には、本発明の繊維を、さらに改質することなく、使用することができ、化学誘導体、例えば、エーテルおよびエステルの調製の出発物質として使用することができる。今まで、α含有量が高いセルロース(例えば、綿および亜硫酸パルプ)ならびに伝統的なクラフト繊維の両方を置き換えるために有用な繊維は、入手可能ではなかった。
1.苛性化剤溶解度(R10、S10、R18、S18)をTAPPI T235−cm00にしたがって測定する。
9.炭水化物を、Dionexイオンクロマトグラフィーによる分析を用い、TAPPI T249−cm00にしたがって測定する。
18.ミューレン破裂をTAPPI T807にしたがって測定する。
19.PFIを上に記載するように測定する。
20.濾過性を上に記載するように測定する。
サザンパインセルロースを、1599T/Dのパルプ製造速度で操作し、液流が並流である連続蒸解器で蒸解した。パルプに16.7%の有効アルカリを加えた。投入した白液は、含浸釜と蒸解器とに分配され、投入量の半分をそれぞれ適用した。カッパー価は20.6に達した。
サザンパインセルロースを、1676T/Dのパルプ製造速度で操作し、液流が並流である連続蒸解器で蒸解した。パルプに16.5%の有効アルカリを加えた。投入した白液は、含浸釜と蒸解器とに分配され、投入量の半分をそれぞれ適用した。カッパー価は20.9に達した。
サザンパインセルロースを、1715T/Dのパルプ製造速度で操作し、液流が並流である連続蒸解器で蒸解した。パルプに16.9%の有効アルカリを加えた。投入した白液は、含浸釜と蒸解器とに分配され、投入量の半分をそれぞれ適用した。蒸解を温度329.2°Fで行った。カッパー価は19.4に達した。
1680トンのサザンパインセルロースを、1680T/Dのパルプ製造速度で操作し、液流が並流である連続蒸解器で蒸解した。パルプに18.0%の有効アルカリを加えた。投入した白液は、含浸釜と蒸解器とに分配され、投入量の半分をそれぞれ適用した。カッパー価は17に達した。
上の実施例にしたがって製造した繊維サンプルの特徴(白度および明度を含む)を測定した。結果を以下に報告する。
実施例1〜4と同じ方法によって製造した繊維の溶解度で、S10、S18、R10およびR18値を試験した。結果を以下に記載する。
実施例5の方法によって製造した繊維の炭水化物含有量を測定した。以下の1番目の2つの表は、2つの決定因子の平均に基づくデータを報告する。1つめの表は、本発明の繊維であり、2つめの表はコントロールである。2番目の2つの表は、100%に正規化した値である。
(本開示の繊維を調製する方法)
Lo−Solids(登録商標)による下向流蒸煮を用いた2容器型の連続式蒸解釜でサザンパインチップを蒸煮した。白液の適用は、含浸容器中、有効アルカリ量(EA)として8.42%であり、クエンチ循環において8.59%であった。クエンチ温度は、166℃であった。蒸解後のカッパー価は、20.4であった。褐色ストックパルプを、2.98%水酸化ナトリウム(NaOH)および2.31%酸素(O2)を適用した2段階酸素脱リグニンシステムでさらに脱リグニンした。温度は、98℃であった。1番目の反応釜の圧力は758kPaであり、2番目の反応釜は、372kPaであった。カッパー価は、6.95であった。
CED粘度は、10.0mPa・sであった。
ISOであった。
Lo−Solids(登録商標)による下向流蒸煮を用いた2容器型の連続式蒸解釜でサザンパインチップを蒸煮した。白液の適用は、含浸容器中、有効アルカリ量(EA)として8.12%であり、クエンチ循環において8.18%であった。クエンチ温度は、167℃であった。蒸解後のカッパー価は、20.3であった。褐色ストックパルプを、3.14%のNaOHおよび1.74%のO2を適用した2段階酸素脱リグニンシステムでさらに脱リグニンした。温度は、98℃であった。1番目の反応釜の圧力は、779kPaであり、2番目の反応釜は、372kPaであった。酸素脱リグニン後のカッパー価は、7.74であった。
CED粘度は、10.3mPa・sであった。
Lo−Solids(登録商標)による下向流蒸煮を用いた2容器型の連続式蒸解釜でサザンパインチップを蒸煮した。白液の適用は、含浸容器中、有効アルカリ量(EA)として7.49%であり、クエンチ循環において7.55%であった。クエンチ温度は、166℃であった。蒸解後のカッパー価は、19.0であった。褐色ストックパルプを、3.16%のNaOHおよび1.94%のO2を適用した2段階酸素脱リグニンシステムでさらに脱リグニンした。温度は、97℃であった。1番目の反応釜の圧力は、758kPaであり、2番目の反応釜は、337kPaであった。酸素脱リグニン後のカッパー価は、6.5であった。
CED粘度は、10.9mPa・sであった。
Lo−Solids(登録商標)による下向流蒸煮を用いた2容器型の連続式蒸解釜でサザンパインチップを蒸煮した。白液の適用は、含浸容器中、有効アルカリ量(EA)として8.32%であり、クエンチ循環において8.46%であった。クエンチ温度は、162℃であった。蒸解後のカッパー価は、27.8であった。褐色ストックパルプを、2.44% NaOHおよび1.91%のO2を適用した2段階酸素脱リグニンシステムでさらに脱リグニンした。温度は、97℃であった。1番目の反応釜の圧力は、779kPaであり、2番目の反応釜は、386kPaであった。酸素脱リグニン後のカッパー価は、10.3であった。
実施例9および比較例からの乾燥したパルプシートを3インチ×3インチの四角形に切断した。明度および色値を、CIE L*、a*、b*座標として、Hunterlab
MiniScan(商標) XE装置で決定した。それぞれの四角形を、トレイに別個に置き、30mlの18%NaOHを加えてシートを飽和した。5分後に、この四角形をトレイおよびNaOH溶液から取り出した。明度および色値を、飽和シートで測定した。
a*=−a(緑色)−+a(赤色)
b*=−b(青色)−+b(黄色)
結果を表6に示す。実施例9のパルプは、飽和サンプルについて小さなb*値および飽和したときのb*値の増加が小さいことからわかるように、顕著に低い黄変を示す。
Lo−Solids(登録商標)による下向流蒸煮を用いた2容器型の連続式蒸解釜でサザンパインチップを蒸煮した。白液の適用は、含浸容器中、有効アルカリ量(EA)として8.32%であり、クエンチ循環において8.46%であった。クエンチ温度は、162℃であった。蒸解後のカッパー価は、27.8であった。褐色ストックパルプを、2.44%のNaOHおよび1.91%のO2を適用した2段階酸素脱リグニンシステムでさらに脱リグニンした。温度は、97℃であった。1番目の反応釜の圧力は、779kPaであり、2番目の反応釜は、386kPaであった。酸素脱リグニン後のカッパー価は、10.3であった。
CED粘度は、14.0mPa・sであった。
実施例1〜4にしたがって作製した繊維を、セルロース溶液から界面活性剤DB999で処理し、界面活性剤で処理されたパルプを作製した。DB999は、製造業者の特許品であり、セルロース溶液であるが、植物系脂肪酸四級化合物であることが公知である。この界面活性剤を、パルプ機械のヘッドボックスの直前で、0.25lb/トン〜1.5lb/トンの量で加えた。その後、パルプからベイルを作製した。
Claims (40)
- ビスコース溶液を作製する方法であって、
界面活性剤で処理されたクラフトパルプを含むセルロース材料をアルカリおよび二硫化炭素で処理することを含む方法であって、該界面活性剤で処理されたクラフトパルプが、
カッパー価が8未満になるまで軟材セルロースパルプを蒸解および酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白プロセスを用いて該セルロースクラフトパルプを漂白することと;
該パルプを少なくとも1つのカチオン系界面活性剤で処理することと
を含むプロセスによって作製される、方法。 - 前記少なくとも1つのカチオン系界面活性剤が、0.5lb/トン〜3lb/トンの範囲の量で存在する、請求項1に記載の方法。
- 前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、請求項1に記載の方法。
- 前記蒸解が、含浸釜と、並流下向流蒸解釜とを含む2段階で行われる、請求項1または3に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも10%濾過性が向上している、請求項1に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも20%濾過性が向上している、請求項1に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプと比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、請求項1または5に記載の方法。
- ビスコース溶液を作製する方法であって、
界面活性剤で処理されたクラフトパルプを含むセルロース材料をアルカリおよび二硫化炭素で処理することを含む方法であって、該界面活性剤で処理されたクラフトパルプが、
カッパー価が8未満になるまで軟材セルロースパルプを蒸解および酸素脱リグニンすることと;
多段階漂白プロセスを用いて該セルロースクラフトパルプを漂白することと;
該多段階漂白プロセスの少なくとも1段階中に、酸性条件下で過酸化物および触媒を用いて該クラフトパルプを酸化することであって、該多段階漂白プロセスが、該酸化段階の後に少なくとも1つの漂白段階を含むことと、
該パルプを少なくとも1つのカチオン系界面活性剤で処理することと
を含むプロセスによって作製される、方法。 - 前記少なくとも1つのカチオン系界面活性剤が、0.5lb/トン〜3lb/トンの範囲の量で存在する、請求項8に記載の方法。
- 前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、請求項8に記載の方法。
- 前記触媒が銅および鉄のうち少なくとも1つから選択される、請求項8に記載の方法。
- 前記触媒がクラフトパルプの乾燥重量を基準として25ppm〜100ppmの量で存在する銅または鉄である、請求項8または11に記載の方法。
- 前記過酸化物が過酸化水素である、請求項8または11に記載の方法。
- 前記過酸化水素がクラフトパルプの乾燥重量を基準として0.1%〜0.5%の量で存在する、請求項13に記載の方法。
- 前記酸化段階のpHが2〜6の範囲である、請求項8または11に記載の方法。
- 前記蒸解が、含浸釜と、並流下向流蒸解釜とを含む2段階で行われる、請求項15に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも10%濾過性が向上している、請求項8に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも20%濾過性が向上している、請求項8に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプと比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、請求項8または17に記載の方法。
- ISO明度が少なくとも92%、CIE白度が少なくとも85であり、R18値が84%〜91%である軟材クラフト繊維と、カチオン系界面活性剤とを含む、ビスコース溶液において使用するための軟材クラフトパルプ。
- 前記カチオン系界面活性剤が、0.5lb/トン〜3lb/トンの範囲の量で存在する、請求項20に記載のパルプ。
- 前記軟材の繊維が、サザンパイン繊維である、請求項20に記載のクラフトパルプ。
- 前記CIE白度が少なくとも86である、請求項20または22に記載のクラフトパルプ。
- 前記R18値が少なくとも88%である、請求項20または22に記載のクラフトパルプ。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも10%濾過性が向上している、請求項20に記載のパルプ。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも20%濾過性が向上している、請求項20に記載のパルプ。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプと比べ、比吸収速度の増加が30%未満である、請求項20または25に記載のパルプ。
- 2.5mmol/100g未満の合計カルボニル含有量および6mPa・s未満のCED粘度を示す、改質された漂白された軟材クラフト繊維と、カチオン系界面活性剤とを含む、ビスコース溶液において使用するためのクラフトパルプ。
- 前記カチオン系界面活性剤が、0.5lb/トン〜3lb/トンの範囲の量で存在する、請求項28に記載のパルプ。
- 前記界面活性剤で処理されたパルプが、界面活性剤を含まない同じパルプと比べ、比吸収速度の増加が30%未満であり、界面活性剤を含まない同じパルプよりも少なくとも10%濾過性が向上している、請求項28に記載の繊維。
- 前記軟材セルロースパルプがカッパー価が17〜21になるまで蒸解される、請求項1または8に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたクラフトパルプが前記ビスコース溶液中にセルロース材料全体の35%まで含む、請求項1または8に記載の方法。
- 前記界面活性剤で処理されたクラフトパルプが前記ビスコース溶液中にセルロース材料全体の10%〜35%含む、請求項1または8に記載の方法。
- 前記パルプは、前記ビスコース溶液中にセルロース材料全体の35%まで含む、請求項20または28に記載のパルプ。
- 前記パルプは、前記ビスコース溶液中にセルロース材料全体の10%〜35%含む、請求項20または28に記載のパルプ。
- 前記パルプは、パルプ機械のヘッドボックスの前で前記少なくとも1つの界面活性剤によって処理されている、請求項1または8に記載の方法。
- 前記少なくとも1種の界面活性剤は、前記繊維に対し実質的ではないカチオン系界面活性剤である、請求項1または8に記載の方法。
- 前記カチオン系界面活性剤は、脂肪酸四級アンモニウム塩である、請求項37に記載の方法。
- 前記界面活性剤は、前記繊維に対し実質的ではないカチオン系界面活性剤である、請求項20または28に記載のパルプ。
- 前記カチオン系界面活性剤は、脂肪酸四級アンモニウム塩である、請求項39に記載のパルプ。
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