[发明专利]阔叶木碱法制浆方法及系统

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请基于2006年4月13日提交的申请号为60/791,431的美国临时专利申请并根据35USC§119(e)要求此临时申请的本国优先权，此临时申请的全部内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及的领域为粉碎纤维材料的化学处理。在优选实施方式中，本发明涉及粉碎阔叶木的减法制浆方法及系统。

背景技术

与针叶木化学蒸煮所得到的纸浆相比，阔叶木化学蒸煮的特点是能够得到较大的纸浆粗渣。本申请人发现，相对于愈创木基木质素(g-木质素)，阔叶木细胞胞间层中存在相当数量的紫丁香基木质素(s-木质素)。具体来说，阔叶木细胞胞间层中的s-木质素含量一般是g-木质素含量的2-4倍。而在针叶木细胞胞间层中基本上为g-木质素。

因为s-木质素在阔叶木中占主要含量并且在蒸煮过程中易于溶解，所以获取阔叶木纸浆的蒸煮条件相对于获取针叶木纸浆的蒸煮条件来说没那么苛刻。因此，会期望将阔叶木蒸煮到一个较高的Kappa值，但是常规上这种做法是不可能的，因为废浆量的增加将使该做法在商业上是不适宜的。通过比较，针叶木可以在相对苛刻的条件下蒸煮至Kappa值约为30(例如，因为胞间层中基本上全部是g-木质素)，以获得可以接受的、约小于0.5％粗渣含量，而阔叶木被蒸煮至Kappa至为30时，将导致粗渣含量约为30％或以上。因此，对于阔叶木纸浆来说，常规的蒸煮条件为达到20Kappa值或更低，典型的是低于18以获得可以接受的低量粗渣。

发明内容

目前已经发现，通过在阔叶木蒸煮末期使用特定的蒸煮条件能够减少给定Kappa值下的纸浆粗渣。因此，本发明提供了特别用于阔叶木的减法蒸煮方法和设备，目的是使蒸煮后的Kappa值提高至正常水平以上，而粗渣含量却大大低于正常水平。本发明可以结合一个有效的氧脱木质化过程来使Kappa值降至正常以下，因为纸浆中存在低量己烯糖醛酸(HexA)。本发明有益于总体的纸浆产量和废液排放。

已经发现，s-木质素比g-木质素反应快，而g-木质素在阔叶木蒸煮末期的含量比例较蒸煮初期时高。因此，在蒸煮阔叶木时，在蒸煮末期采用相对苛刻的蒸煮条件(如更高的蒸煮温度)能够降低给定Kappa值下的纸浆废渣百分比。本发明的某些方面提供了从碎阔叶木的浆体中生成化学纤维素的方法和系统，对碎阔叶木的浆体进行第一次蒸煮，蒸煮条件足以降低阔叶木材料中s-木质素相对于g-木质素的含量，然后对碎阔叶木的浆体进行第二次蒸煮，蒸煮条件足以降低第一次蒸煮后阔叶木材料中剩余的g-木质素含量。

在一些实施方式中，阔叶木的浆体经处理而使阔叶木材料承受130℃-170℃的温度，碱用量为2-10％的木材有效碱(EA)NaOH；和/或使第一蒸煮阶段所蒸煮的阔叶木材料的Kappa值为30-100。

根据其他优选的实施方式，第一蒸煮阶段在低于20％的低硫化度条件下进行。这种低硫化度条件的获得最优选的是通过添加足量的蒽醌和/或多硫化物。

根据本发明的一些实施方式，第二蒸煮阶段的进行是为了使阔叶木浆体在承受100℃-180℃的温度，碱用量为2-10％的木材有效碱(EA)NaOH；和/或使第二蒸煮阶段所蒸煮的阔叶木材料的Kappa值为15-30。

在本发明的一些实施方式中，第二蒸煮阶段优选的在高于20％的高硫化度条件下进行。

粉碎的阔叶木材料的预处理过程是可选的。如果采用预处理，则在第一蒸煮阶段之前进行，碱用量为40-60％的木材有效碱(EA)NaOH，温度为80-120℃。

在仔细思考下面详细描述的实施例后，将更清楚的了解本发明的上述和其他方面及优点。

附图说明

图1是用于实施本发明方法的示范设备的示意图，包括了依据本发明的示范系统；

图2是在阔叶木蒸煮周期中每个试样点的原纤维素胞间层中留有的木质素百分含量曲线图；

图3是代表在阔叶木蒸煮周期各个阶段的s-木质素对g-木质素的比率。

具体实施方式