[发明专利]用于改进机械制浆中纤维质量和工艺效率的方法和组合物

说明书

技术领域

本发明一般涉及改进热磨机械制浆和化学热磨机械制浆中的纤维质量和工艺效率。更具体地，本发明涉及使用包括表面活性剂(surfactant)、螯合剂以及其它化合物的各种组合的专用化学品组合物来改进由这样工艺中所制造的浆料(pulp material)生产的纸制品的机械性能和亮度。本发明和降低游离度和纤维束(shive)的量、提供能量节约和化学品节约以及提高纸制品的亮度和机械强度特别相关。 

背景 

机械制浆是没有明显质量损失的生产便宜纸浆的常见方法。当前在机械制浆中采用下述几种技术来制造制品，诸如磨石磨木浆(SGW)、加压磨木浆(PGW)、盘磨机械制浆(refiner mechanical pulp，RMP)、加压盘磨机械制浆(PRMP)、热磨盘磨机械制浆(thermo-refiner mechanical pulp，TRMP)、热磨机械制浆(TMP)、热磨化学机械制浆(TCMP)、热磨机械化学制浆(TMCP)、长纤维化学机械制浆(LFCMP)和化学处理长纤维(CTLF)。 

尽管纯机械纸浆具有诸如高的不透明度、高松厚度(high bulk)和良好的印刷质量的一些优点，但是它们也具有诸如低的机械强度和易于变黄等固有缺点。微黄的颜色部分地由于在生产工艺中早在第一精磨阶段形成了发色结构和隐色(leukochromophoric)结构。当木片被转变成第一阶段已精磨的机械纸浆时，光吸收系数明显改变。最大改变发生在低于400纳米波长处。在大气的氧、热和/或阳光的存在下，吸收此区域中的光的结构产生有色结构。金属络合物和氧化反应也可能在产生增加的吸光度中发挥 作用。避免这些结构的形成，将得到具有增加的亮度和提高的亮度稳定性的机械纸浆。 

螯合剂和表面活性剂(有时被称为表面活性剂(surface active agent))历来在纸浆生产中具有一席之地。机械纸浆生产受到在木材中发现的过渡金属离子的影响，这些过渡金属离子促进了包括引起变黄的氧化反应在内的不期望的副反应。当前，商品螯合剂被用在机械制浆工艺中来固定这样的金属离子。螯合剂的作用通常是结合过渡金属阳离子，以阻止它们在分解诸如过氧化物、亚硫酸氢盐及类似物的漂白化学品中的催化活性。先前在造纸中已使用表面活性剂，以加速纤维溶胀以及软化与分浆。 

已制备的纸浆的漂白和脱木质素工艺而不是机械纸浆制造工艺，已涉及组合使用表面活性剂和常规螯合剂。例如，JP 05051889 A2公开了在木浆的氧处理(即脱木质素)中使用乙二胺四乙酸(“EDTA”)和二亚乙基三胺五乙酸(“DTPA”)。已报道(JP 08188976 A2)，在化学纸浆的臭氧漂白中使用类似的组合。在JP 07138891 A2中提出了，在过氧化物漂白之前将聚合的螯合剂和表面活性剂组合用于纸浆预处理。 

螯合剂和表面活性剂的组合已被应用于机械纸浆生产，以在由片材的连续生产过程中改进热磨机械纸浆的吸收能力(SE 8002027)。通过在纸生产工艺的浸渍阶段和精磨阶段之间用含有螯合剂和表面活性剂的液体来洗涤木片，也改进了纸浆的亮度、强度和滤水性能(见美国专利第5,549,787号和FR 2042117)。 

机械纸浆通常具有低的强度。诸如碱化等化学处理有时被用来以亮度为代价提高强度。于是存在对生产具有增加的机械强度和亮度的机械浆料的经济方法的需求。特别地，需要开发具有改进的机械强度而没有磺化的成本有效的机械纸浆。优选地，这样的开发将在单一组合物中组合所有组分。保持这些浆料性能而不牺牲印刷性能和产率是困难的。 

针对这个问题的成功方法，也应能够根据具体碾磨机的特定需求而定制，而且能够被便利地添加到碾磨机现有操作中。而且，机械制浆碾磨机通过节约能量和化学品来努力提高效率。 

概述 

这样的改进涉及纸浆的游离度和纤维束的量。专用化学品可提供改进的液体渗透和更有效的精磨。 

因此，本发明提供了一种组合物，所述组合物降低了游离度和纤维束的量、提供了能量节约和化学品节约且提高了由机械制浆工艺中浆料制得的纸制品的亮度和机械强度。所述组合物包括一种或多种表面活性剂、一种或多种螯合剂和一种或多种水溶助剂。所述组合物任选地包括一种或多种还原性纸浆改性剂或氧化性纸浆改性剂和一种或多种pH控制化学品。