[发明专利]由木质纤维素植物生产纸浆的方法及所得到的纸浆

说明书

本发明涉及一种由以一年生植物或多年生植物为基料的木质纤维素原料生产纸浆的方法。“一年生植物”在下文中是指生长期约一年的任何植物(棉花、大麻、亚麻、谷类作物、甘蔗、高粱等)，“多年生植物”是指生长期长得多的植物(竹、芦苇、剑麻、阔叶树或针叶树等)；本发明涉及的木质纤维素原料可以包含整株植物，或只是这些植物的某些部分(茎、叶等)，或这些植物的副产物(秸杆、甘蔗渣等)。

人们知道，目前基本上有四类由一年生植物或多年生植物得到的纸浆：

-很低质量的纸浆，其产率高于90％：磨木浆，热磨木浆和化学热磨木浆，

-低质量的纸浆，其产率为80-90％：化学磨木浆或机制化学木浆，

-中等质量的纸浆，其产率为70-80％：半化学木浆，

-良好质量的纸浆，其产率为45-55％：化学木浆。

(产率在纸浆领域中通常是指以植物物料起始重量计所得到纸浆的重量比例)。

从很低质量的纸浆直到良好质量的纸浆，由于原料损失不断增加，机械能或热能的费用不断增加，以及所使用化学产品的消耗不断增加，其生产成本也不断增加。

在由一年生植物生产的纸浆的情况下，只是以低产率(低于55％)得到的化学纸浆才具有高的机械强度，其强度相应与断裂长度高于或等于5500-6000米；在由多年生植物生产的纸浆的情况下，某些半-化学木浆可以达到这些强度值。人们知道，断裂长度是假定将任意宽度而均匀的带的其中一端悬挂起来时，该带在其固有重量的作用下的拉断长度。这个断裂长度可根据下式进行计算：式 106 . R T 15 g . G ]]>式中：

-R_T是以每米牛顿为单位表示的拉伸断裂强度(标准NFQ03002)，

-G是纸浆定量(每平方米质量)，

-g是重力加速度(9.8米/秒/秒)。

另外，还有一些为了由这些植物生产牲畜饲料组分而处理植物的方法。这些方法中的一种，即蒸汽裂化(vapocraquage)，是让木质纤维素原料受到高温高压处理(压力约20-30巴，温度约210-240℃)，然后进行突然减压以便通过这种爆炸性膨胀而破坏这种植物，于是改善其易消化性。从其性质本身来看，这样一种方法由于突然膨胀而导致木质纤维素物质大大降解，即纤维严重断裂，还导致植物物料中的半纤维素和纤维素组分强烈水解。

曾提出过用这种蒸汽裂化方法主要由树木产很低质量或低质量的纸浆；进行试验的设备能够生产这类木浆，其产率高于80％。在某些设备中，可将这种蒸汽裂化与亚硫酸钠Na₂SO₃处理结合起来，有时还与氢氧化钠处理结合起来，其氢氧化钠含量很低，低于或等于2％(以干木质纤维素物料计氢氧化钠的重量百分数)。应着重指出的是，对木质纤维素物料施加非常高的机械应力，使纤维严重断裂的蒸汽裂化方法，一开始就显示出与获得其断裂长度高于或等于5500米的良好质量木浆不相容，因为获得这样一种质量需要保持这些纤维。于是，使用蒸汽裂化制造纸浆的任何建议只局限于生产纯粹磨木浆或化学磨木浆类的非常低质量或低质量的木浆。

除了上述观察结果外，还应该指出有关使用该裂化方法获得良好质量木浆的可能性进行过两项研究工作：“B.V.KOKTA等人，CelluloseChem.Technol.，26，107-123(1992)”和US-A-4798651专利；“H.MAMERS等人，TAPPI JOURNAL，Vol.64，n°7，93-96(1981，7)”。

第一项研究工作(KOKTA)似乎表明采用蒸汽裂化获得良好质量的木浆是可能的，但是要使用高比例的亚硫酸钠(16％)，从而使得这种方法存在化学法的缺陷：大量使用的化学产品使它们的循环耗费巨大(此外，人们知道亚硫酸钠使得循环问题特别难以解决)。要注意到，US-4798651专利(KOKTA)还提及使用膨胀剂，但是如该专利中所描述的实施例所表明的那样，这些膨胀剂只是在最后漂白操作时使用，而不是在蒸汽裂化时使用。