[发明专利]改善环境的漂白木质纤维材料的方法

说明书

本发明涉及一种新的用于脱木素和漂白木质纤维纸浆的符合环境要求的方法，其中不需使用氯元素且能生产出强度合格的纸浆。这种方法的使用也减少了环境污染的数量。

木材包括二种主要成份-碳水化合物的纤维即纤维素部分以及非纤维成份。形成木材纤维素部分的聚合物链彼此平行排列并且与邻近的链形成牢固的结合。木材的非纤维部分包括基本上由苯基丙烷单元形成的一种三维聚合材料，即所说的木质素。虽然木质素的主要部分也是分布在纤维本身之内，但也有一部分木质素位于纤维素纤维之间，与之形成一固态群体。

为了能在造纸工艺中使用，木材必须首先被处理成纸浆。所谓纸浆就是一种悬浮态的木纤维，将它们放置在筛网上可以形成一种薄层即纸。制浆过程所采用的方法通常涉及对木材的物理或化学处理，或将这二种方法结合起来进行处理，以便改变木材的化学结构，使最终产品具有所需要的特性。有二种主要类型的制浆技术，即机械制浆和化学制浆。在机械制浆中，木材借助物理方式被分解成单纤维。在化学制浆中，木屑用化学溶液蒸煮，其中一部分木质素被溶解掉以便将之排除。通常使用的化学制浆工艺大致分成(1)烧碱法，(2)亚硫酸盐法，(3)硫酸盐法，后者被广泛地采用，而且能够进行众所周知的各种改变，如同以下所述。

烧碱法在本技术领域是被人熟知的，它以氢氧化钠(NaOH)为反应剂将木质素粉碎以便将其去除掉。亚硫酸盐法在本领域也是为人熟知的(例如可以参考“纸浆和造纸技术手册”，第6章-亚硫酸盐制浆，TAPPI,U.S.A.)。

硫酸盐法及其许多变种是用于造纸工业的一种基本化学工艺。基本的硫酸盐法工艺，如同“纸浆和造纸技术手册”第7章-硫酸盐法(TAPPI,U.S.A)所描述的那样，涉及一种在氢氧化钠(NaOH)和硫化钠(Na₂S)的水溶液中蒸煮木屑的过程。这种方法甚至对于如南方软木这样比较难于处理的木材的制浆也是极有效的，相同对于其他一些易于制浆的木种，例如北方硬木和软木一样有效，硫酸盐法一般用来生产强度较高的纸浆，因为这种方法对木材中纤维素成份的破坏最小。

改进的硫酸盐法甚至可以进一步降低制浆过程对纤维素纤维聚合结构的破坏，从而使最终纸产品的强度损失比标准的硫酸盐法更为减小，有一种改进了的硫酸盐制浆工艺被称作“补充脱木素处理”法，它是本技术领域中的一个广泛概念，包括了各种改进的硫酸盐制浆技术，例如在特殊限定的工序中，或在蒸煮设备的不同部位，或在不同的时间区间加入制浆化合物，或者在指定的工序中将冷却液去除并重新注入，以便更有效地去除更多的木质素，同时减少制浆药液对纤维素纤维的破坏程度。另一个改进了的硫酸盐制浆工艺称作硫酸盐-AQ工艺，其中将少量的蒽醌加入到硫酸盐制浆药液中去，以便加快脱木素化，同时减少药液对含有木质的纤维素纤维的破坏。

本领域中存在各种附加的补充脱木素处理技术，其中包括由V.A.Kortelainen和E.A.Backlund在TAPPI Vol.68(11).70(1985)中所描述的Kamyr改进连续蒸煮法(MCC)；由R.S.Grant在TAPPI Vol.66(3)120(1983)所报告的Beloit快速取代加热法(RDH)；以及由B.Petterson与B.Ernerfeldt在“纸浆与纸”Vol.59(11)90(1985)中所报导的Sunds Cold Blow蒸煮法。

由硫酸盐法或改进硫酸盐法蒸煮过的木材形成纤维素纤维的深色浆料，称之为“粗浆”。粗浆的深颜色产生于下列事实：在蒸煮过程中并非所有的木质素被去除掉，而将之在制浆过程中化学转变成发色基团。因此要想使粗浆的颜色变浅，即使之适合印刷、书写以及其他的纸应用的需求，必须通过加入脱木素材料而继续去除残存的木质素，并且借助于“漂白”或“显亮”处理将残存的木质素转化成无色化合物。

然而，在对纸浆漂自之前，在制浆过程的所有化学处理结束之后的蒸煮材料一般被送到一个独立的喷放锅中去。在喷放锅中，在木质纤维素材料的最初化学处理过程中所造成的压力被解除，纸浆材料被分离成纤维集合体。然后再对生成的纤维集合体进行一系列的洗涤，以便去除所有的残存化学物质以及可溶性物质(例如木质素)，这些物质在制浆过程中已被从纤维素材料中分离出来了。经常对纸浆进行一次或多次的筛选处理，以便将大部分的未纤维化的木料分离出来，对它们再进行特殊处理(再蒸煮，机械研磨等)。

来自于洗涤过程的剩余物通常被称作黑液，将它们收集，浓缩，然后在回收锅炉中以一种对周围环境很安全的方式进行焚烧。黑液的收集、浓缩以及燃烧技术在本领域中是很普通的是众所周知的。