[发明专利]一种制造粘胶丝浆的方法

说明书

本发明涉及一种按蒸汽预水解硫酸盐(硫酸盐法(Kraft))置换蒸煮方法而制备粘胶丝浆的方法。

粘胶丝浆是纤维，它被用于制造人造纤维、玻璃纸、羧甲基纤维素、硝化纤维素、乙酸纤维素、纺织纤维以及特殊用纸。粘胶丝浆所具有的特征是α-纤维素的纯度高和含量高。

粘胶丝浆具有高含量的α-纤维素、低含量的半纤维素、木质素、灰分和浸出物。在溶解过程中除去半纤维素是特别困难的，因为戊聚糖对碱和酸的抵抗能力几乎与纤维素本身相同。通过在18％NaOH中溶解纤维素来测定α-纤维素含量。α-纤维素是不溶解于18％NaOH的纤维素部分。β-纤维素是在适当稀释在18％NaOH溶液中并酸化时沉淀的纤维素部分。γ-纤维素是在18％NaOH中溶解而在中和溶液时不再沉淀的部分。可粗略地定义为，α-纤维素表示在一般植物中存在的纤维素，而β-纤维素表示在化学分解中分解的纤维素的量和γ-纤维素表示剩余的半纤维素的量。

根据最终产品的要求α-纤维素含量不同。例如对于人造纤维来说，88～91％α-纤维素含量足够了。但是，用于乙酸纤维素、硝化纤维素或其它衍生物的粘胶纸浆必须含有更高的α-含量，而且最低α-含量为94～98％和1.5％以下半纤维素。一般由棉绒制造用于炸药目的的硝化纤维，在此情况下要求α-含量超过98％而半纤维素含量几乎是0％。

与纸用纸浆(其中由于强度原因，要求高半纤维素含量)相反，应除去粘胶丝浆中的半纤维素。在人造纤维生产中例如在黄原酸化反应中木聚糖与CS₂反应，并且与纤维素本身一样迅速，导致CS₂的高消耗。其它半纤维素反应比纤维素慢，并在过滤时造成困难。

众所周知，粘胶丝浆主要是按亚硫酸盐法制造的。在一步法中尤其要考虑酸性亚硫酸盐法，这是因为其半纤维素的快速水解以及良好的脱木质素速率。当然还可使用两步或多步亚硫酸氢盐法或中和亚硫酸盐方法。

一般对亚硫酸盐溶解法的描述如下：它基本上以间歇式蒸煮即间歇地进行。在酸性亚硫酸盐法中蒸煮温度范围为135℃，在亚硫酸氢盐法时是160℃。随着加热分解，溶液到最佳蒸煮温度，提高蒸煮器中的SO₂气体压力，在适当的时刻放掉过剩的SO₂。分解总共需要大约6～8小时。

确定最终生产质量和产量的基本参数是硫化度、pH和温度。碱的种类也有影响，特别是在切碎片中对分解化学制剂的分散速率有影响。通过酸性水解糖基化的化合物主要进行半纤维素、尤其是木聚糖和甘露聚糖的分解。从丝浆中分离出分解的半纤维素和分解溶液。分解的纤维素(β-纤维素)须通过接着的碱性处理而除去。

粘胶丝浆中的纤维素的DP基本上比纸用纸浆的低。其条件是通过脱除半纤维素所要求的酸性，因而也分解了部分水解的纤维素。较低的DP就会使对于具有高强度要求的应用领域例如“高强度人造纤维芯”不能使用亚硫酸盐粘胶丝浆。

由于树脂含量高，而使一步亚硫酸盐法不能分解针叶树例如花旗松，落叶松和大部分松树类。树脂含量特别是包含在木材心区，因此在许多情况下可考虑用该方法分解锯木，因为这里主要涉及的是树皮树心间的白木质。由于这种原因在实践中使用两步或多步法。在此情况下，一般第一步的酸性低于第二步。因此在第一步中对木质素进行磺化，而在第二步抑制木质素的再缩合，其中主要是分离半纤维素。

亚硫酸盐分解是用不同的碱即钙、钠、铵和镁而进行的。

亚硫酸钙法因化学品回收困难已不再使用。亚硫酸镁法用于制造粘胶丝浆，这是因为化学品回收分布单一。在多步亚硫酸镁分解法中，在第一步使用酸性pH。此外，在亚硫酸镁法中分解条件尽可能与已知亚硫酸钙分解的条件相同。

用亚硫酸铵分解可以使蒸煮化学制剂更快浸透进切片并由此在已知情况下比亚硫酸钙方法缩短了加热时间，但是该方法具有许多严重的缺点，例如提高腐蚀，由于生成氮气而在分选中增加了泡沫问题，同时降低了丝浆的白度。在工业中盛行的方法是亚硫酸钠分解法，这从50年代起就开始使用。其中之一是例如Rauma-Repola法，在芬兰从1962年起就开始运用。它是三步法并施用于松木中。第一步是亚硫酸氢盐步骤，在pH3～4下浸透切片。第二步相当于常规的亚硫酸盐分解，其中添加SO₂并测定丝浆的粘度。在第二步结束时排出SO₂。在第三步中添加碳酸钠以中和蒸煮碱液。根据温度和pH条件制备α-纤维素含量为89～95％的粘胶丝浆。