[发明专利]通过蒸煮粉碎的纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法

说明书

本发明涉及通过蒸煮粉碎的纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法。

根据人们对纤维素硫酸盐制浆工艺中现有技术的认识，溶解有机物质(DOM)的含量对于蒸煮工艺的后期有着十分不利的影响，它将阻碍脱木素过程的顺利进行，这是因为在药液与木材中的残留物或天然木质素产生反应之前，药液中有效的蒸煮化学物质就将受到消耗。上述的溶解有机物主要包括溶解了的半纤维素，木质素，还包括溶解了的纤维素，提取物以及在蒸煮过程中从木材中提取出来的其他物质。依据传统的知识，在除了蒸煮工艺的后期之外的其他部位，DOM浓度的影响则是不显著的。DOM在蒸煮后期的阻碍作用对现有技术中的某些连续蒸煮工艺来说，其影响则被减弱了，尤其是采用纽约Kamyr,Inc.of Glens Falls出售的EMCC^蒸煮器时更是如此，这是因为药液(包括白液)在蒸煮器端部的逆流现象使“膨松脱木素”相的端部以及整个所谓的“残留脱木素”相中DOM的浓度都有所降低。

本发明的目的之一是提供一种通过蒸煮纤维素纤维生产硫酸盐纸浆的方法。

根据本发明，业已发现DOM不仅在蒸煮相的端部对蒸煮过程有不利的影响，而且由于DOM的存在，对蒸煮工艺的任何部位，即膨松脱木素过程的起始部位、中间部位或末端部位所产生的纸浆的强度都会有不利的影响。虽然DOM对纸浆纤维以及对纸浆强度所产生的不利影响的机理尚未十分清楚，但是可以设想，其原因是因为DOM环绕在纤维物质的周围，致使透过纤维壁的碱性物质可提取有机物的转移速率的降低，以及纤维的结晶区与无定形区(即结点区)之间存在着不同的提取性能。从本发明中已得到证明，无论在任何情况下，只要能使蒸煮全过程的DOM含量(浓度)得到降低，纸浆的强度就能明显提高。我们已经发现，根据本发明，如果在整个硫酸盐蒸煮(kraft cook)过程中DOM的含量接近于零，则纸浆的撕裂强度可以大大提高，与常规法生产的硫酸盐纸浆相比，其11km抗张强度可提高25％左右(例如27％)。即使DOM的含量能下降到正常水平的一半或者四分之一，纸浆的强度也将有明显的提高。

在现行的硫酸盐蒸煮工艺中，其某些部位上的DOM浓度为130g/l或更高一些是很普通的，对某些硫酸盐蒸煮工艺来说，在其许多部位(例如Kamyr,Inc,MCC^连续蒸煮器的底部循环，边路循环，上部主提取部以及其MC循环中)该浓度为100g/l或更高，甚至在洗涤循环中(根据传统的知识，它位于蒸煮阶段的后期)，DOM的含量也维持在约30～90g/l左右。在这些传统的情况下，DOM中木质素成份的含量经常超过60g/l，甚至有时超过100g/l,DOM中的半纤维素含量也常常超过20g/l。虽然怀疑溶解了的半纤维素对纸浆有明显的影响，但是尚不知它是否比木质素对纸浆强度的不利影响更大一些(例如由于阻碍了有机物质从纤维素中的移出)，或者恰恰相反，或者这种影响是协同性的。

根据本发明，人们首次认识到为了使纸浆的可漂性能更好，降低化学药品的消耗量，以及更明显的提高纸浆的强度，就应当将整个硫酸盐蒸煮过程中DOM的浓度降至最低。通过降低DOM的水平，在保持生产率不变的情况下可以将连续蒸煮器设计得更小，而且可以使连续蒸煮器的某些效益能与间歇式蒸煮系统相媲美。如果在整个硫酸盐蒸煮过程中(即膨松脱木素的初期，中期及后期)能将DOM的浓度保持在100g/l或更低一些，则可期望获得许多有利的结果，最好能使之保持在50g/l或更低一些(越接近零，效果越好)。尤其是希望使木质素成分的含量能保持在50g/l或更低(最好约25g/l或更低)，而半纤维素的含量为15g/l或更低(最好约10g/l或更低)。

根据本发明，业已发现有可能钝化DOM浓度对纸浆强度的不利影响，至少在很大程度上钝化之。就本发明的这一方面而言，业已发现如果按照美国专利4,929,307(该专利所公开的内容在此被用作参考)的方法将墨液移出并进行热压处理，例如在170～350℃(最好是240℃)的温度下处理5～90分钟(最好约30～60分钟)，然后再重新送入，其撕裂强度最高可以提高大约15％。通过加热处理来钝化DOM的机理也不是十分明了，但是它与上述的假设是相一致的，而且对纸浆强度的影响也是实实在在的，并且是有些奇异的。