专利名称：用于制造机械纸浆的方法
技术领域：
本发明涉及用于制造机械纸浆的方法。
背景技术：
在公开FI 61926和相应的公开DE 2444475中披露了以臭氧处理纸 浆的过程。可以在臭氧化之后调整纸浆的pH值。
公开FI 67412和相应的公开CA 1083870披露了其中将纸浆分馏的 过程，且一个馏分(可能为粗馏分)以臭氧处理。在臭氧化期间，将碱 供给到过程中。
与臭氧化过程相关的问题是该过程产生了强的有机酸。有机酸降低 了纸浆的pH值，这导致了漂白过程中的问题，例如由于处理水中的沉 淀铁物质导致的问题。有机酸也由于导致腐蚀而使得处理设备恶化。
发明内容
以上所述的缺点可以通过本发明的方法克Jl,方法包括如下步骤 -将机械纸浆的原材料引入，
-在第 一精制阶段将原材料精制以形成机械纸浆，
-在其中布置了第一过程延迟的过程步骤中将机械纸浆的pH值调
整到9至11之间，第一过程延迟至少为0.5小时，
-将机械纸浆分类到第 一接受浆料和第 一拒绝浆料，
-以臭氧处理第一拒绝浆料，其pH值在臭氧化过程开始时在9至
11之间，
-在第二精制阶段将臭氧处理的第一拒绝浆料精制，使得其至少部 分将属于第二接受浆料，和 -将接受浆料组合。
机械纸浆以如下的方式处理，使得在臭氧化过程后纸浆的pH值在 整个纸浆内处于恒定的水平，因此使得纸浆更易于漂白。与现有技术的 机械纸浆臭氧化过程相比，新颖的方法提供了如下的优点
-达到目标纸浆打浆度的能耗更低，
-更好的强度特性，
-由于将pH值控制为高于4的pH值，所以防止对位于臭氧化过程
后方的过程设备的腐蚀，和 -纸浆的更好的最终漂白率。
在本发明的方法中，机械纸浆的原材料被引入到过程中。原材料可
以是專欠木种类，例3口+〉木(Pinus sylvestris )，美国长叶爭〉(genus Pinus, 一些不同的种类)，云杉(Picea abies)或松木和云杉的混合物。硬木 种类和它们与软木种类的混合物也可以作为原材料。原材料可以具有木 碎片的形式。开始的原材料也可以是在PGW (压力磨碎材料)过程中 磨；f的原木。
例如木碎片的原材料被去水以达到从25 %至35 % (典型地30 % ) 的浓度，并供给到精制器内，在精制器内将其在第一精制阶段中精制。 精制器可以是盘形精制器或带有圓锥部分的盘形精制器。原材料在升高 的温度和在压力下在精制器内被精制，以形成机械纸浆。第一精制阶段 也可以通过《垂式賴^争才几实现。
优选的原材料是松木，因为当原材料是松木时，与其他过程相比本 发明的方法最有利。通常已知的是松木的精制能力差。然而，通过使用 臭氧，这可以被改进。与未以臭氧处理的纸浆相比，以臭氧处理的纸浆 包含了更少的碎屑和碎片。臭氧处理也具有对于去除树脂的有利效果， 这对于松木原材料是重要的。
第一阶段精制是相当柔和的；纸浆被精制到600至700 ml CSF的打 浆度。上限甚至可以高于700 mlCSF。
在第一精制阶段之后存在两个主要的选择1)所有的机械纸浆可以 供给到碱处理反应器，或2)纸浆可以分类到第一接受浆料和第一拒绝 浆料，且拒绝浆料供给到碱处理反应器。
根据第一主要选择，全部机械纸浆被供给到碱处理反应器以实现一 定pH水平。机械纸浆以碱处理，例如氪氧化钠(NaOH),碳酸钠 (Na2C〇3)，氪氧化镁(Mg(OH)2)，或氢氧化妈(Ca(OH)2)。在碱 处理反应器内的过程布置为使得存在过程延迟，即纸浆在反应器内停留 至少0.5小时，典型地从1小时至2小时。处理延迟是必需的，因为碱 应从纸浆纤维的表面穿透到纤维(或纤维聚集物，取决于纸浆的粗细度 如<可)的内部部分，即纤维和/或纤维聚集物的内部部分应一皮处理以实现
本发明的益处。过程延迟也可以布置为如连续过程的批过程。
当纸浆在碱处理反应器内被处理后，它被送到分类器，例如筛或旋 转分离器。将纸浆分类为第一接受浆料和第一拒绝浆料。分类步骤以从
0.5%至1.5%的浓度发生，典型地为约1%,且第一接受浆料在分类后 保持此浓度。通常，接受浆料/拒绝浆料的比值可以大致为20/80。然而， 接受浆料/拒绝浆料的比值也可以为60/40或50/50。因此，接受浆料可 以占到纸浆总量的20%至60%,或甚至占到纸浆总量的15%至65%。
第一拒绝浆料首先被去水，使得第一拒绝浆料的浓度优选地高于30 %。更优选地，浓度高于35%。过多的液体循环回到过程中。第一拒绝 浆料以如上所述的浓度被送到臭氧反应器，在其中将第 一拒绝浆料松散 且臭氧化。取决于节能和纸浆质量的要求，臭氧化过程布置为使得臭氧 的量在纸浆重量的0.5 %至10%之间，且优选地在纸浆重量的1%至4 %之间。过程温度在20。C和9(TC之间。在臭氧化过程中形成了强有机 酸，但第一拒绝浆料已用碱进行处理，该碱将这些强有机酸中和。强有 机酸和碱形成了緩冲溶液，虽然臭氧化过程恒定地产生了有机酸，但緩 冲溶液的pH值可以长时间保持为一定的水平。在臭氧化过程结束时， 拒绝浆料的pH值处于5至7之间，这对于随后的过程步骤是有利的范 围。
在臭氧化后，第 一拒绝浆料在可以包括相继的精制器的主线精制中 被精制。可以将第一拒绝浆料分类为第二接受浆料和第二拒绝浆料。第 二拒绝浆料可以为进一步精制^^皮运送，即运送到第三精制阶^:,但也可 以仅将其从过程中去除。如果存在第三精制阶段，则它以与前述精制阶 段相同的方式完成。
第 一接受浆料和第 一拒绝浆料的接受量在以上所述的过程阶段后 组合。第一拒绝浆料的接受量指在纸浆已分类为第一接受浆料和第一拒 绝浆料之后已获得的所有接受的浆料。
可以将第一接受浆料以臭氧处理且将臭氧处理的纸浆组合。也可以 在第 一接受浆料已以臭氧处理后将一些碱添加到第 一接受浆料。碱可以 与臭氧化前所添加的碱相同。此外，可以在尚未被臭氧化的接受浆料与 第 一拒绝浆料的接受量组合前以碱将其处理。
作为结果的浆^F的打浆度可以在90至150 ml CSF之间，且也可以 是下限30或40mlCSF。自然，以上所述的打浆度取决于希望的纸张质
量。
根据第二主要选择，在第一精制阶段后将纸浆在分类器(例如筛或 旋转分离器)内分类为第一接受浆料和第一拒绝浆料。分类器内的浓度
在1%和2%之间。通常，接受浆料/拒绝浆料的比值可以大致为20/80。 然而，接受浆料/拒绝浆料的比值也可以为60/40或50/50。因此，接受 浆料可以在纸浆总量的20%至60%之间，或甚至在纸浆总量的15%至 65%之间。
第 一拒绝浆料在碱处理反应器内以碱处理，例如氩氧化钠(NaOH), 碳酸钠(Na2C03),氢氧化镁(Mg(OH)2),或氢氧化钓(Ca(OH)2)。 第一拒绝浆料的pH值取决于待供给的臭氧的量和待处理的原材料被提 高到9至11之间的水平。此后将液体从第一拒绝浆料去除，使得实现 了优选地高于30%的浓度。浓度更优选地高于35%。过多的液体循环 回到过程。第一拒绝浆料以如上所述的浓度被送到臭氧反应器，在其中 将第一拒绝浆料松散且臭氧化。取决于节能和纸浆质量的要求，臭氧化 过程布置为使得臭氧的量在纸浆重量的0.5 %至10%之间，且优选地在 纸浆重量的1%至4%之间。过程温度在2(TC和9(TC之间。在臭氧化过 程中形成了强有机酸，但第一拒绝浆料已用碱进行处理，该碱将这些强 有机酸中和。强有机酸和碱形成了緩冲溶液，虽然臭氧化过程恒定地产 生了有机酸，但緩冲溶液的pH值可以长时间保持为一定的水平。在臭 氧化过程结束时，拒绝浆料的pH值处于5至7之间，这对于随后的过 程步骤是有利的范围。
在臭氧化后，第一拒绝浆料被送到精制器以实现第二精制阶段。因 为第一拒绝浆料已以臭氧处理，所以其特性已改变，使得与不以臭氧处 理的浆料相比第二精制阶段消耗了更少的能量。第一拒绝浆料从精制器 运送到分类器，该分类器将第一拒绝浆料分类为第二接受浆料和第二拒 绝浆料。接受浆料(即包含了第一接受浆料和第二接受浆料的浆料)的 打浆度可以在90至150 ml CSF之间，但也可以是下限30或40 ml CSF。 自然，以上所述的打浆度取决于希望的纸张质量。
第二拒绝浆料可以为进一步精制被运送，即运送到第三精制阶段， 但也可以仅将其从过程中去除。如果存在第三精制阶段，则它以与前述 精制阶段相同的方式完成。
第一接受浆料可以从过程中去除且用于其他目的，但也可以将第一
接受浆料和第二接受浆料组合，使得它们可以作为 一个浆料被送到随后 的过程步骤，该随后的过程步骤通常是漂白步骤。从第二精制阶段获得
的浆料的pH值在5至7之间，且第 一接受浆料具有大约相同的pH值， 因此不要求另外的步骤来调整pH值。
在精制前将pH值调整到9至ll之间的水平促进了漂白阶段，因为 过氧化物的消耗得以降低。有害的木材提取物可溶在添加了碱的水中。
由本方法(以上所述的第一和第二主要选择)所获得的机械纸浆用 于纸张产品制造过程。纸张产品可以是包含了机械纸浆的纸张，例如包 含了机械纸浆的打印纸，或其可以是纸板。
在下文中通过例子且参考附图解释本发明，各图为
图1示出了第一过程的示意性视图2示出了第二过程的示意性视图3示出了第三和第四过程的示意性视图4示出了作为SEC (比能耗)的函数的抗张指标；和
图5示出了作为强度指标的函数的撕裂指标。
具体实施方式
例0
点1 :点2对应于从正常TMP精制获得的结果，其中松木用作原 材料。
图5和图6中的点5对应于从其中将臭氧化的松木拒绝物与非臭氧 化的松木接受物混合的过程中获得的结果。不添加碱。
图5和图6中的点7对应于从其中将臭氧化的松木拒绝物与臭氧化 的松木接受物混合的过程中获得的结果。不添加碱。
如从图5和图6中可见，通过臭氧化松木拒绝物实现了与正常松木 处理相比±20 %的节能和更好的强度特性。
例1
在下文中通过参考图l描述第一过程选择。
机械纸浆的原材料首先被去水，例如在如螺旋压机的浓缩器1内去
水，且然后原材料送到精制器2内，其中例如松木碎片的原材料在第一 阶段精制中在升高的温度和在压力下被精制以形成机械纸浆。在精制过 程期间的浓度大约为30%。优选的原材料是松木，因为当原材料为松木 时，与其他过程相比，本发明的方法最有利。第一阶段精制是相当柔和
的；纸浆被精制到600至700 ml CSF的打浆度。打浆度值甚至可以高于 700 mlCSF。在石咸处理反应器3内以例如氬氧化钠的石成来处理纸浆。第 一拒绝浆料的pH值升高到9至11之间的水平。在碱处理反应器3内存 在延迟，使得纸浆保持在碱处理反应器内至少0.5小时，典型地从1小 时到2小时。纸浆也在碱处理反应器内被稀释，使得其浓度在0.5 %至 1.5 %之间。
纸浆在例如筛的分类器4内被分类为第一接受浆料Al和第一拒绝 浆料R1。通常，接受浆料/拒绝浆料的比值大致为20/80,但在一般性描 述中描述的其他比值是合适的。
然后第一拒绝浆料R1送到例如螺旋压机的浓缩器5,其以使得实 现了高于35%的浓度的方式从浆料中去除了液体。过多的液体9循环回 到过程。第一拒绝浆料R1以如上所述的浓度被送到臭氧反应器6,在 其中将第一拒绝浆料臭氧化。在臭氧化过程中形成了强有机酸，但第一 拒绝浆#+已用碱进4亍处理，该碱将这些强有才几酸中和。强有才几酸和碱形 成了緩冲溶液，虽然臭氧化过程恒定地产生了有机酸，但緩冲溶液的pH 值可以长时间保持为一定的水平。在臭氧化过程结束时，拒绝浆料的pH 值处于5至7之间，这对于随后的过程步骤是有利的范围。
在臭氧化后，第一拒绝浆料Rl被送到精制器7。当第一拒绝浆料 Rl已以臭氧处理后，其特性已改变，使得与不以臭氧处理的浆料相比 该精制阶段消耗了更少的能量。第一拒绝浆料Rl可以从精制器7运送 到另一个精制器8。也可以将第一拒绝浆料送到分类器(未示出)，该 分类器将第一拒绝浆料分类为第二接受浆料和第二拒绝浆料。第二拒绝 浆料可以为进一步精制而输送，-f旦也可以仅/人过程中去除。
第 一接受浆料和第 一拒绝浆料的接受量可以在第 一拒绝浆料已以 如上所述的方式处理后组合，使得它们可以作为一个浆料送到随后的过 程步骤，该过程步骤通常是漂白步骤。所获得的浆料的pH值在5和7 之间。
图4和图5中的点4对应于从以上所述的过程获得的结果。
例2
在下文中通过参考图2描述第二过程。
机械纸浆的原材料首先被去水，例如在如螺旋压机的浓缩器1内去
水，且然后原材料送到精制器2内，其中例如松木碎片的原材料在第一 阶段精制中在升高的温度和在压力下被精制以形成机械纸浆。纸浆的浓 度大约为30%。优选的原材料是松木，因为当原材料为松木时，与其他 过程相比，本发明的方法最有利。第一阶段精制是相当柔和的；纸浆被 精制到600至700 ml CSF的打浆度。在碱处理反应器3内以例如氩氧化 钠的碱来处理纸浆。第一拒绝浆料的pH值升高到9至11之间的水平。 在碱处理反应器3内存在延迟，使得纸浆保持在碱处理反应器内至少0.5 小时，典型地从1小时到2小时。同时纸浆也一皮稀释到浓度在0.5 %至 1.5 %之间。
纸浆在例如筛的分类器4内被分类为第一接受浆料Al和第一拒绝 浆料R1。通常，接受浆料/拒绝浆料的比值大致为20/80,但其他比值是 合适的。
然后第一拒绝浆料R1送到例如螺旋压机的浓缩器5，其以使得实 现了高于35 %的浓度的方式从浆;阡中去除了液体。过多的液体9循环回 到过程。第一拒绝浆料R1以如上所述的浓度被送到臭氧反应器6，在 其中将第一拒绝浆料R1臭氧化。臭氧的量在浆料重量的0.5%和10% 之间且优选地在1%至4%之间。在臭氧化期间的温度在20。C至90。C之 间。
在臭氧化过程中形成了强有机酸，但第 一拒绝浆料已用碱进行处 理，该碱将这些强有才几酸中和。强有机酸和石咸形成了緩冲溶液，虽然臭 氧化过程恒定地产生了有机酸，但緩沖溶液的pH值可以长时间保持为 一定的水平。在臭氧化过程结束时，拒绝浆料的pH值处于5至7之间， 这对于随后的过程步骤是有利的范围。
在臭氧化后，第一拒绝浆料Rl被送到精制器7。当第一拒绝浆料 Rl已以臭氧处理后，其特性已改变，使得与不以臭氧处理的浆料相比 第二精制阶段消耗了更少的能量。第一拒绝浆料Rl可以从精制器7运 送到另一个精制器8。也可以将第一拒绝浆料送到分类器(未示出)， 该分类器将第一拒绝浆料分类为第二接受浆料和第二拒绝浆料。第二拒 绝浆料可以为进一步精制而输送，^旦也可以^又/人过程中去除。
第一接受浆料A1以0.5 %至1.5%之间的浓度送到臭氧反应器11。 第一接受浆料Al在臭氧反应器11内被臭氧化。臭氧可以注射到第一接 受浆料A1内。
第一接受浆料Al和第一拒绝浆料Rl的接受量在第一拒绝浆料已 以如上所述的方式处理后组合，使得它们可以作为一个浆料送到随后的 过程步骤，该过程步骤通常是漂白步骤。所获得的浆料的pH值在5和 7之间。
图4和图5中的点6对应于从以上所述的过程选择获得的结果。 如/人图4和图5可见，通过以石咸处理拒绝物且臭氧化;^木拒绝物实 现了与正常松木处理相比±30%的节能和更好的强度特性(点4和点6)。 例3
在下文中通过参考图3描述第三过程。
第三过程类似于例2中的过程，不同在于第一接受浆料在混合反应 器13内的臭氧化后以碱处理。碱的量为干的第一接受浆料总量的0.5% 重量百分比(例如，100。/。的NaOH的0.5%的重量百分比)。过程延迟 布置到混合反应器13。浆料在反应器13内停留至少0.5小时。
图4和图5中的点8对应于从以上所述的过程选择获得的结果。
例4
在下文中通过参考图3描述第四过程。
第四过程类似于例2中的过程，不同在于第一接受浆料在混合反应 器13内的臭氧化后以碱处理。碱的量为干的第一接受浆料总量的2%重 量百分比(例如，100%的NaOH的2%的重量百分比)。过程延迟布置 到混合反应器13。浆料在反应器13内停留至少0.5小时。
图4和图5中的点9对应于从以上所述的过程选择获得的结果。
如从图4和图5可见，通过以碱处理松木拒绝物、臭氧化松木拒绝 物且将碱添加到接受浆料内实现了与正常松木处理相比±30 %的节能和 ±30 %的更好的强度特性(点8和点9 )。
本领域一般技术人员容易地理解到在以上的例子中描述的过程可 以不同地组合。本领域一般技术人员也理解到要求哪种浓度以进4亍每个 过程步骤。第一过程延迟和分类步骤的相互次序可以反转；在此情况中， 一般技术人员认识到要求浓度调整且如果对于两个浆料要求这样的处 理则第 一接受浆料和第 一拒绝浆料必须分开地处理。
权利要求
1. 一种用于制造机械纸浆的方法，方法包括-将机械纸浆的原材料引入，-在第一精制阶段将原材料精制以形成机械纸浆，-在其中布置了第一过程延迟的过程步骤中将机械纸浆的pH值调整到9至11之间，该第一过程延迟至少为0.5小时，-将机械纸浆分类到第一接受浆料(A1)和第一拒绝浆料(R1)，-以臭氧处理第一拒绝浆料(R1)，其pH值在臭氧化过程开始时在9至11之间，-在第二精制阶段将臭氧化的第一拒绝浆料(R1)精制，使得其至少部分将属于第二接受浆料，和-将接受浆料组合。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一拒绝浆料(R1) 在高于30%的浓度下臭氧化。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一拒绝浆料(R1 )的处理包括将臭氧化的且精制的第一拒绝浆料(Rl )分类为第二接受浆料和第二拒绝浆料。
4. 根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，第一接受浆料 (Al)的处理包括将第一接受浆料(Al)臭氧化。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，第一接受浆料(A1) 在0.5%至1.5%的浓度下臭氧化。
6. 根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，第一接受浆料 (Al )的处理进一步包括在其中布置了第二过程延迟的过程步骤中将碱添加到臭氧化的第一接受浆料(Al ),该第二过程延迟至少为0.5小时。
7. 根据任何前述权利要求所述的方法，其特征在于，将接受浆料漂白。
8. 根据任何前述权利要求制造的机械纸浆在纸张产品制造过程中的使用。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造机械纸浆的方法，方法包括如下步骤将机械纸浆的原材料引入，在第一精制阶段将原材料精制以形成机械纸浆，在其中布置了第一过程延迟的过程步骤中将机械纸浆的pH值调整到9至11之间，该第一过程延迟至少为0.5小时，将机械纸浆分类到第一接受浆料(A1)和第一拒绝浆料(R1)，臭氧化第一拒绝浆料(R1)，其pH值在臭氧化过程开始时在9至11之间，在第二精制阶段将臭氧处理的第一拒绝浆料(R1)精制，使得其至少部分将属于第二接受浆料，和将接受浆料组合。本发明也涉及机械纸浆的使用。
文档编号D21B1/16GK101389808SQ200780006960
公开日2009年3月18日 申请日期2007年12月27日 优先权日2006年12月28日
发明者E·-M·比林, E·哈科南, F·奥尔萨, J·-C·霍斯塔奇, J·H·莱托, L·皮里南, M·古梅鲁斯, M·皮赖南, S·科西姆斯基, T·蒂恩维里 申请人:芬欧汇川集团公司;Itt制造企业公司