[发明专利]减少含木素纸浆的热和光诱导的白度逆转的方法

说明书

                       发明背景

                       发明领域

本发明涉及造纸领域，更具体地说，本发明涉及保持含木素的漂白纸浆或纸的白度的方法。在造纸工业中保持白度也被称为阻止或减少白度逆转。

现有技术说明

纸浆是生产纸，纸板，纤维板等的原料。它是从植物纤维如木材，禾秆，竹子和甘蔗渣中得到的。在美国，95％纸浆纤维是由木材产生的。干木材是由40-50％的纤维素，15-25％的被称为半纤维素的别的多糖，20-30％的木素-一种用作纤维素纤维母体的生物聚合物，和5％的其它物质、如无机盐类、糖、脂肪酸、树脂和蛋白质组成的。木素主要是由通过许多稳定的C-C和C-O(醚)键而相互连接的甲氧基化的苯丙烷单体单元构成的。由纸浆制成的纸张的颜色是由木素造成的。

含木素或木质纤维素的纸或纸浆通常颜色很深，如果希望得到白纸的话必须进行漂白。含木素的漂白浆的主要缺点是，通过光照射后它们容易彻底变黑。这将限制它们在各种等级印刷纸张中的应用。

用于制造新闻纸的纸或纸浆通常是不漂白的。如果漂白的话，与更高质量的纸张相比，它们仅是相当轻度地被漂白。因而，这种未漂白或轻度漂白纸浆的色泽比漂白浆更深。新闻纸含有大量的木素，因而，当遇光时，具有变为更深色泽的趋势。本发明的方法可被用来防止所有的含木素纸浆，包括漂白浆和未漂浆，如新闻纸的色泽变黑。

纸张的白度是通过基于457nm平均波长的光的反射率的亮度测量值而推算的。Elrepho亮度计是一种用来测量纸张亮度的仪器。低亮度(40％Elrepho)表明是棕色或黑色纸，而90％的Elrepho表明是白纸。富含木素的纸浆的亮度值通常在50-70％的Elrepho，这取决于所用木材种类和制浆方法。使用已知的增白剂如H₂O₂，氢硼化钠或连二亚硫酸钠，可使这些纸浆的亮度增加至70-90％。当要求亮度大于70％时，通常使用H₂O₂，与富含木素的漂白浆相关联的问题是，当暴露在天然阳光下仅一天时间时，这些纸浆将变黑至多达20个Elrepho百分点。

目前，已知有若干种减少富含木素的纸浆白度逆转的方法。这些方法的缺点是，它们大大地增加了造纸过程的成本，并且其有效性比本发明方法差。

EP 0280332(Agnemo等人)描述了一种已知的方法，它由若干处理步骤组成，以使包含在纸浆中的羰基(光敏剂)还原成醇基。此外，该方法包括通过使用碱性氧化丙烯对木素中的酚羟基进行烷基化作用，并由此夺取氢原子。另外，该方法还披露了添加荧光化合物，荧光化合物吸收或反射另外能激活光敏基团的紫外光。

近年来的研究发现，带有活泼的氢原子的化合物能显著地降低高得率浆当被用紫外光照射时的变黑速率。有效的抗逆转剂包括：抗坏血酸，次硫酸盐，硫醇和2,4-已二烯-1-醇。我们自己的较早的美国专利5080754介绍使用甲酰基化合物作为添加剂。该添加剂将氢原子供给到暴露于光下时漂白浆中产生的活性中间体。

尽管所有已知的添加剂均能抑制光诱导的白度逆转，但它们均有这样的缺陷，那就是，在常规的避光储存时会返黄(热逆转)，热逆转是限制高得率浆用于某些等级纸的另一种现象。

尽管不希望被特定的理论所限制，但可以假设，在UV照射期间，氢给体俘获高活性羟基基团，光激活组份可能如下所示：

                      [1]

但与此同时，有这样的反作用，也即已知的抗逆转剂与O₂和过渡金属元素反应，从而产生如下所示的另外的游离基：

                     [3]

                    [4]