[发明专利]来自富含木质素的废纸的高白度纸浆

说明书

优先权要求

此非临时申请基于2010年9月16日提交的同名美国临时专利申请No.61/403,466。特此要求美国临时专利申请No.61/403,466的优先权，其公开内容经此引用并入本申请。

发明背景

来自多种多样来源的纸的回收正迅速变成常例。但是，再利用通常困难并且技术上通常缺乏再利用废品的经济的方式。随着我们不断再利用，我们始终需要用于回收越来越低的等级并将产物并入越来越高等级的产品中的新方式。就纸而言，办公室废品中的纤维相对容易回收，但路边（curbside）纸完全是另一回事。

大多数办公室废品主要是被黑色静电复印油墨污染的牛皮纸纤维，因此回收这一等级的有效技术变得日益普遍。目前，最高质量等级的纸，如印刷机的裁切碎边和白色办公室废纸几乎100%回收利用。这些等级被视为优质的二次或再生纤维源，因为原始的高品质的化学生产的未用纸纤维使得这些纤维源可相对便宜地再循环到高白度纸浆中。因此，这类废纸，和因此由其制成的纸浆，要求高定价。

但是，路边废纸还包含被各种油墨污染以及许多其它不明物质污染的大量机械纸浆。来自路边住宅回收之类的纸回收更昂贵和困难。由于这些纸往往包括显著的磨木浆含量，用于回收优质纤维的现有技术不适合这些较低等级的废纸。因此，混合废纤维流的回收构成严峻得多的挑战，因为适合漂白牛皮纸纤维的技术不是非常适合机械纸浆的增白。回收混合废物流的具体问题涉及细粉、垃圾、结垢、得率和当然，成本。主要由牛皮纸纤维构成的料流的许多已知再生技术的缺点在包括较低等级纤维时会加剧，特别是在希望将所得纤维用于制造吸水纸时。因此，路边废纸的定价往往比办公室废纸低得多。

更具体地，那些路边废纸产品的原始生产中所用的较低等级的纸浆纤维具有比优质原纤维或优质再生纤维低的白度。因此，来自路边废纸产品的再生纤维不容易用于制造优质或近优质的消费产品，如卫生纸、面巾纸、纸巾和餐巾，因为消费者往往更喜欢这些产品中的较高白度纤维。这样的产品由于例如它们的高白度和/或低油墨浓度而被视为优质或近优质。尽管现有技术能够再生一些路边废纸，但高成本使它们的使用缺乏吸引力。实际上，在某些情况下，这些路边废纸的较低采购成本通常明显或甚至完全被产生可接受的白度水平所需的化学处理的较高成本抵消。

授予Lee等人的美国专利申请公开No.2008/0087390涉及漂白再生纤维的方法，其包括使再生纤维与至少活化漂白步骤、碱性氢氧化物步骤和还原漂白步骤接触，其中活化漂白步骤包括使再生纤维与至少一种选自过乙酸、过氧单硫酸和酰胺，如TAED的活化漂白剂接触。

授予Kamijo等人的美国专利No.7,384,502涉及通过用基本上由碱性无机化合物的水溶液和螯合剂构成的化学液在7-12的pH范围内浸渍来由木屑制备漂白机械纸浆的方法。这样的浸渍剂的具体实例包括例如碱性无机化合物，如氢氧化钠和氢氧化钾的水溶液，优选氢氧化钠水溶液。推荐的螯合剂包括二亚乙基三胺五乙酸、2-羟乙基乙二胺三乙酸、乙二胺四乙酸、二亚乙基三胺五(亚甲基膦)乙酸或其碱金属盐。该释出的纸浆随后用氧化剂，如过氧化氢、臭氧和过乙酸或用还原剂，如连二亚硫酸钠、硫酸氢钠、硼氢化钠和二氧化硫脲（FAS）漂白。仅联系它们的过氧化物漂白例示氢氧化钠的使用。据称可以甚至由之前被认为不适用于机械纸浆的木材，如含有高量浸出物的具有低可漂白性的材料制备具有高白度的机械纸浆。该方法据说扩大了难转化成机械纸浆的木材的用途，因此在木材的更有效利用方面极大有助于环境保护。此外，可以减少所用漂白剂的量。

授予Thomas等人的美国专利No.7,297,225是直接针对再生纤维增白中涉及的问题的少数参考文献之一，其声称：

用于本发明的纸浆通常预先经过脱墨和制浆....本发明的漂白法可并入制浆过程中的任何点，根据一个实施方案，在纸浆脱墨后立即进行漂白。干扰漂白过程的污染物的脱除带来更高的漂白效率。可引入漂白用纸浆中的组合物包括过氧化氢，并可包括其它漂白剂，包括但不限于，碱金属氢氧化物、气态氧、臭氧和过氧化合物（包括但不限于过乙酸和过氧单硫酸）中的一种或多种。漂白剂可进一步包括还原剂（包括但不限于formadmidine[原文如此,甲脒]亚磺酸（FAS）、羟基甲烷亚磺酸（HAS）、硼氢化钠和连二亚硫酸钠）及其混合物。在一个实施方案中，根据本发明，将过氧化氢、氢氧化钠和气态氧都添加到漂白用纸浆中。任选地，可以加入催化剂或活化剂。

Thomas指出“用过氧化氢漂白具有其缺点，因为漂白效果不像用氯基漂白剂那样强”，且：