[发明专利]在机械制浆过程中通过添加处理剂提高纤维开发的方法和系统

说明书

交叉引用

本申请要求2007年12月14日递交的美国临时申请号No.61/013,891的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及从木质纤维素材料分离纤维，例如从木屑供给材料分离纤维。更具体地，本发明涉及机械研磨，包括化学机械浆(CMP)和热机械浆(TMP)。

背景技术

在一些传统机械研磨工艺中，纤维分离和原纤化作用的步骤在单个机构中一起进行。将木纤维的纤维分离步骤和纤维的原纤化作用步骤分开的好处在例如美国专利7,300,541(’541专利)中进行了讨论，其基于公开的国际专利申请PCT/US03/22057。当纤维在原纤化作用之前进行纤维分离时，主研磨步骤可优化用于原纤化作用。用于原纤化作用的优化可通过增加研磨强度最小化能量浪费。’541专利中使用加压的木屑压合机，后面跟随温和研磨来在预处理步骤中分离纤维(称为“纤维分离步骤”)，并且之后跟随高强度加压主研磨步骤(“原纤化作用”步骤)，描述了用于将纤维分离和原纤化作用的步骤分开的方法。

发明内容

已经开发出特殊的处理剂来用于木纤维的纤维分离，以提高机械研磨工艺的效率和质量开发。处理可包括酸性、中性或碱性化学剂和酶试剂。化学试剂应用到纤维分离的木纤维研磨工艺中的化学剂类型和点可优化用于提高工艺效率。工艺效率可由物理浆质量、提高的亮度和能量节约中的任何一个或多个限定。本文公开的使用试剂的处理也可提供：1)在研磨工艺中使用较差的树种和剩木屑的能力，和2)主研磨阶段下游的研磨工艺的简化。

本文公开的使用试剂的处理在热和机械研磨工艺中可应用到试剂的目标特定应用点，如在’541专利中所描述的。根据处理中所使用的试剂，所述试剂的应用点可以在纤维分离步骤(优选使用酶试剂)过程中或紧随一个或多个纤维分离步骤之后，在原纤化作用步骤(优选使用化学试剂)过程中和/或紧随在原纤化作用步骤(优选使用漂白试剂)之后。所选的试剂在确定将试剂应用到研磨工艺以例如提高工艺效率的最优点中是重要因素。

优选进行本文公开的工艺和处理，以使纤维分离和原纤化作用为分开的阶段，并且优选在分开的机构中进行。可选地，纤维分离和原纤化作用步骤的分离可在单个机构中进行，例如在具有两个或多个连续布置的研磨区的机械研磨机中。优选地，纤维分离步骤实现完整无损木纤维到良好分离纤维的至少百分之三十(30％)的转化，并且优选大于百分之七十(70％)的转化和小于5％的原纤化作用。从预处理(纤维分离)步骤，所述纤维分离程度优选导致材料中百分之四十到百分之九十(40％到90％)的分离的纤维。主研磨步骤(原纤化作用)应优选实现至少百分之九十(90％)的原纤化纤维。

本文公开的工艺和处理可应用到包括从软木到硬木的木屑的木质纤维素材料，也包括目前被认为不期望用于现有工厂中的其他类型的木质纤维素材料。

已经发明了机械制浆方法，在一个实施例中包括：将研成粉末的纤维素材料纤维分离；在主研磨步骤中机械研磨所述纤维分离的纤维素材料；在纤维分离步骤或机械研磨步骤过程中将化学试剂和生物试剂中的至少一种引入所述纤维素材料，和从所述研磨的和纤维分离的纤维素材料制备纸浆。

所述机械制浆方法可包括将化学试剂在主研磨步骤时引入到所述纤维素材料，和将所述生物试剂在所述预处理步骤中引入所述纤维素材料。而且，所述纤维分离步骤可包括加压的木屑压合机阶段和后序的成纤器研磨阶段。并且，可在预处理步骤中，特别是在加压的木屑压合机阶段和成纤器研磨阶段之间引入生物试剂，或直接引入成纤器研磨阶段。

已经发明了一种机械制浆设备，在一个实施例中包括：预处理纤维分离装置，接收研成粉末的纤维素材料；主研磨机，接收从所述预处理纤维分离装置排出的研成粉末的纤维素材料；生物试剂和化学试剂中的至少一个的供给源，和从所述供给源结合到所述纤维分离装置和主研磨机中的至少一个的管道，其中，所述管道将所述生物试剂和所述化学试剂中的至少一种传送到所述纤维分离装置和所述主研磨机的至少一个。

在另一个实施例中，机械制浆设备包括：预处理纤维分离装置，接收研成粉末的纤维素材料；主研磨机，接收从所述预处理纤维分离装置排出的研成粉末的纤维素材料；生物试剂和化学试剂供给源，和到所述预处理纤维分离装置的用于生物试剂的入口；主研磨机，接收从所述预处理纤维分离装置排出的所述研成粉末的纤维素材料，和到所述主研磨机的用于化学试剂的入口。

附图说明

图1是一部分木屑的示意图。