[发明专利]荧光增白剂在造纸纤维上的固定

说明书

技术领域

本发明涉及增加纸浆亮度的方法、由该方法制备的纸浆和使用此类纸浆的方法。

背景技术

漂白是增加纸浆白度的常用方法。改善绒毛浆外观的工业实践是漂白纸浆至更高的亮度水平(纸浆和造纸工业技术协会(“TAPPI”)或者国际标准化委员会(“ISO”))。但是，漂白是昂贵的，对环境恶劣的并且经常是制造业瓶颈的来源。广大消费者对更亮、更白的纸浆的优选驱使制造商们追求更侵蚀性的漂白策略。当高度漂白的纸浆比它们的漂白少的类似物“更白”时，它们的颜色仍是黄白色的。黄白色产品是不理想的。无数的研究表明消费者明显喜欢蓝白色胜于黄白色。前者感觉上是更白的，即“新鲜的”、“新的”和“干净的”，而后者被判断为“旧的”、“褪色的”和“脏的”。

尽管漂白直接提高亮度，但其仅间接地提高白度。因此，漂白并不总是提升产品白度的最有效方法。例如，甚至在侵蚀性的漂白后，产品的白度总是能通过正确添加着色剂而超过仅通过漂白可实现的白度。

通常并不对造纸纸浆进行预着色，这也不一定是所需要的。在前者情况下，光学性质的有意改变通常导致降低产品的规格例如TAPPI亮度，这是不可取的。在后者情况下，风险是着色剂不能在下游工艺不可预知的制造环境下存在。这是因为在后处理操作期间可能不利地化学地和/或物理地影响预先施用的着色剂，导致不可意料的或不理想的颜色变化或者甚至颜色的完全损失。此外，在各种后处理操作期间可能使一些着色剂损失或者失效，破坏了工艺健康和可靠性。因此，通过在造纸阶段添加着色剂、填料和/或荧光染料通常实现了任何的光学增强。在美国专利第5,482,514号中已经说明了提高造纸纤维的白度、亮度和色度的方法。该方法涉及向造纸纤维中加入光活化剂，特别是水溶性的酞菁来通过催化的光敏剂漂白过程提高它们的光学性能。可以将所得的漂白的造纸纤维有利地结合入纸张中。

对于绒毛浆，以及大多数纸浆和纸产品，TAPPI亮度用作事实上的标准代替工业上专门的白度规格例如CIE白度(CommissionInternationale d’Eclairage)。基于此，亮度起着两个关键作用。第一，亮度是一个制造参数。第二，亮度是用于分类最终产品等级的技术标准。至今，隐含的但不确定的假设是亮度等同于白度。常用的造纸实践是添加蓝色着色染料或者着色颜料和/或不同类型的蓝紫色荧光染料来提升白度性质。着色剂或者是悬浮在分散剂中的细研磨的着色颜料或者是合成制备的直接染料。着色染料对纤维素具有一定的亲合力，而着色颜料具有很小甚至没有亲合力。

在纸浆和造纸工业中使用的荧光增白剂(FWA)或荧光增白剂(OBA)有三种类型：例如二、四、或六磺酸化茋化合物。这些化学品需要紫外(UV)光来激发荧光。当在日光中有强的紫外光含量时，甚至日常的办公室光线都能产生足够的紫外光以引起一些激发。在造纸期间，在造纸工艺的湿端例如包括造纸机贮浆池和/或风扇泵加入OBA，其中纤维溶液是小于大约3％固体的低稠度的。在这些传统的加入点处，因为OBA不一定对溶液中的纤维具有强的亲合力，损失浪费了很多OBA。因此，为了实现具有高亮度和高亮度改进的高质量纤维，必须加入高浓度的OBA(lbs/吨纤维或纸浆)。

因此，需要具有改进的白度和亮度的纸浆。还需要在使用更少的OBA以更低的成本获得这种水平的白度和亮度下，制造用于任何用途，尤其是造纸的变白的/变亮的纸浆和绒毛浆的方法。本发明追求实现这些需求并且提供进一步相关的优点。

附图说明

图1：ISO亮度相对于由用OBA处理的纸浆制造的手抄纸的OBA水平的图，完整数据组。

图2：ISO亮度相对于由用OBA处理的纸浆制造的手抄纸的OBA水平的图，剂量数据组。

图3：ISO亮度相对于由用OBA处理的纸浆制造的手抄纸的OBA水平的图，在10和20％填料存在下OBA剂量的影响。

图4：ISO亮度相对于由用OBA处理的纸浆制造的手抄纸的OBA水平的图，在10和20％填料存在下OBA剂量的影响，增加了回归线。

图5：仅OBA和传统地加入不同水平的OBA的纸浆的拉曼光谱。

图6：根据本发明一个方面加入不同水平的OBA的纸浆的拉曼光谱。

图7：传统地加入和根据本发明一个方面加入不同水平的OBA的纸浆的拉曼光谱。

图8：传统地加入和根据本发明一个方面加入不同水平的OBA的纸浆(硬木和软木)的拉曼光谱中的峰比例(1604/900cm^-1)的图，按表10中绘制。