[发明专利]提高机械木浆效率的方法和化学组合物

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发明背景

本发明涉及提高机械制浆中的纤维品质和工艺效率。更具体来说，本发明涉及使用专门的化学组合物来提高工艺效率以及由这种工艺中制造的浆液材料生产的纸制品的白度(brightness)，所述化学组合物是例如还原性化学剂和螯合剂在碱性介质中的组合。本发明特别涉及减小自由度，提供能量和化学剂节省，以及提高纸制品的白度。

机械制浆是制造浆液的一种常用方法。机械制浆优于其他制浆方法的一个优点是，机械制浆工艺不会导致显著的质量损失。糟糕的是，机械制浆操作是非常能量密集型的，倾向于生产具有低强度的浆液。有时候采用化学处理(例如碱化)来增加强度并节省能量，同时牺牲了白度。目前在机械制浆中实行一些技术来制造产品，例如磨石磨木浆(SGW)、压力磨石磨木浆(PGW)、精制机械木浆(RMP)、压力RMP(PRMP)、加热-RMP(TRMP)、和加热机械木浆(TMP)。

目前已知的一种使机械制浆中所需的能量减小的方法是通过碱化，导致降低浆液的自由度。现有技术中使浆液的自由度降低的常用方法是在机械制浆工艺过程中向木片(wood chip)添加碱。不幸的是，向木片添加碱也会导致得到的纸张的白度降低。要补偿这种白度降低，必须在造纸工艺的漂白阶段过程中添加额外的漂白剂，从而使任何总体成本节省减小或消除。

结果是，造纸商被迫进行不情愿的折中。他们必须要么选择降低能量成本同时接受白度损失，要么必须使用额外的漂白剂同时牺牲成本节省。因此，显然需要这样一种技术来提供能量节省，同时不会危及由这种浆液制造的纸张的光学性质。

发明概述

本发明的至少一种实施方式涉及一种组合物及其应用方法。该组合物改进了造纸工艺。该组合物包含碱，少量强还原性化学剂，和螯合剂。在木片机械制浆之前或过程中，将该组合物加入造纸工艺中。该组合物减小了制浆中的能量消耗，但是与由木片中未添加该组合物的类似纸浆制造的类似纸张相比，该组合物不会引起由该纸浆制造的纸张的白度发生净的降低。该组合物可以是一种能在机械制浆的任何阶段、在精制之前或过程中施加的水溶液或浆液，例如在木片洗涤操作、木片浸泡中施加，喷洒在木片上，可以直接加入精制机中。

本发明的至少一种实施方式涉及一种组合物，其中碱选自以下列表：碱金属或碱土金属氢氧化物，例如氢氧化钠、氢氧化镁及其任意组合。一种优选的组合物可以使得制得的浆液能更有效地被过氧化物或亚硫酸氢盐漂白剂漂白，包括但并不限于用氢氧化镁处理。在机械制浆之前或过程中用少量氢氧化镁处理木片，使浆液活化，以进行随后的漂白过程，特别是过氧化物漂白。

本发明的至少一种实施方式涉及一种组合物，其中还原性化学剂选自以下列表：水溶性亚硫酸氢盐(连二亚硫酸盐)、亚硫酸盐、酸式亚硫酸盐、偏亚硫酸氢盐、甲脒亚磺酸(formidinesulfinic acid)、甲脒亚磺酸的盐、硼氢化物、膦、叔盐(phosphonium tertiary salt)；更优选为碱金属或碱土金属亚硫酸氢盐、硼氢化物、亚硫酸氢钠、硼氢化钠及其任意组合。螯合剂可以是选自以下列表的过渡金属离子螯合剂：有机羟酸、氨基膦酸酯、氨基磷酸酯、氨基羧酸酯；更优选为DTPA的盐、EDTA的盐、DTMPA的盐、及其任意组合。

发明详述

提供以下定义以确定本申请书、尤其是权利要求书中使用的术语该如何解释。仅仅为了方便的目的对定义进行排列组织，并非旨在将任何定义限制在任何具体类别中。

“CSF”表示通过TAPPI方法和标准描述、以毫米测量的加拿大标准自由度。

“自由度”表示对将浆液悬浮液排干(drain)的速率的量度，通常根据加拿大标准自由度测试测定，按照TAPPI方法和标准规定。浆液在化学和物理方面的变化都会导致自由度的变化。

“机械制浆”表示通过使用机械能量将制浆用木材和木片转化为浆液所导致的物理变化。

“化学机械制浆”表示在木材碾磨或木片精制工艺中发生的温和化学变化。化学机械制浆通常提高纸张强度或促进纸张生产。

“精制机碎木”表示用碾磨机制成的机械木浆，在制浆工艺中，将摩擦、磨刷、碾压、擦磨、或切割处理组合在一起的机器称为精制机。

“精制机机械木浆”表示通过在机械常压精制机中对未经处理的木片进行加工而制成的浆液。