專利名稱：高游離度漿的生產方法
高游離度漿的生產方法
本申請要求2010年10月6日提交的美國申請61/390，310號的優(yōu)先權，該申請的全部內容通過引用包含在本申請中。技術領域
一方面，本發(fā)明一般涉及通過可適用于紙板和吸收級應用的機械和/或化學-機械磨漿技術從木質纖維進料生產高游離度漿。
背景技術：
機械和化學-機械磨衆(zhòng)技術是已知的。例如，美國專利7，758, 720號描述一種機械或化學-機械磨漿系統(tǒng)，其包括三個主要子系統(tǒng):預加工子系統(tǒng)、預處理子系統(tǒng)和生產或主磨漿子系統(tǒng)。
上述7，758，720號專利描述了傳統(tǒng)的預加工子系統(tǒng)，在該預加工子系統(tǒng)中，對包括碎木的進料進行洗滌，然后在大氣條件下將其在預蒸箱中保持典型地在10分鐘至I小時范圍內的時間段，然后將其輸送到預處理子系統(tǒng)。
上述7，758，720號專利進一步描述了預處理子系統(tǒng)，該預處理子系統(tǒng)包括用于保持該預加工子系統(tǒng)和該預處理子系統(tǒng)的秤之間的壓力分離的加壓旋轉閥、加壓壓縮裝置(如螺旋壓合機(screw press))、減壓區(qū)或者減壓區(qū)域(其可以是螺旋壓合機的一部分或者連接到螺旋壓合機的出口)以及纖維化裝置(如盤式磨漿機或圓錐式磨漿機)。
如7，758，720號專利中描述的，壓縮裝置、減壓區(qū)和成纖器內的環(huán)境都保持在大約5-30psig (即，0.3-2.1巴)范圍內的飽和蒸汽氣氛。7，758，720號專利描述了在加壓旋轉閥和壓縮裝置之間插入傳送螺旋(transfer screw),從而能夠控制該傳送螺旋中的碎料在進入螺旋壓合機之前暴露于該飽和蒸汽壓和溫度條件的時間段。7，758，720號專利至少教導了碎料應在5psig壓力下的飽和蒸汽氣氛中保持5秒鐘的時間段。
使用7，758，720號專利的方法生產的漿的原則應用是用于包括新聞紙和雜志級的機械印刷紙張應用；這種漿典型地以低于150ml的低游離度產生，并且需要大量的能量應用。7，758，720號專利的重要目的是降低能量集約的機械印刷級漿的能量消耗。
本領域的技術人員應當理解，為了從碎片含量低的碎木生產高游離度機械漿，遠高于木質素軟化溫度的高預熱和磨漿溫度是優(yōu)選的。這種漿非常適合于中等厚度紙板應用，并且優(yōu)選在90psig以上范圍內的壓力水平磨漿；該壓力水平遠高于用于生產用于印刷紙張應用的機械漿的壓力水平。這種較高壓力漿的缺點是漿亮度較低。例如在美國專利5，879，510號中公開了將使用這種高溫度的化學-熱機械制漿技術用于高游離度漿。
相信用于生產較高游離度機械漿同時實現可接受的性能如低碎片含量和高層間強度的現有技術在其他方面可能是有缺陷的，這些其他方面包括長纖維含量(太高)、長纖維粘合(太低)、給定松厚度的層間表面強度(太低)、未漂白的和漂白的漿亮度(太低)。在不犧牲(降低)漿松厚度的情況下表面強度的增量增益是用于增強紙板中層漿的競爭力的極重要的屬性。發(fā)明內容
一方面，實施例涉及將解構的碎木在7.5巴-12.0巴范圍內的飽和表壓下的飽和蒸汽環(huán)境中(173°C_192°C)預熱20秒以下的時間段，在該時間段期間將進料送向并且引入到磨漿機中。根據一個實施例，可以在盤轉動速度為至少2000rpm的主磨漿步驟中，在壓力下研磨該進料，優(yōu)選地，研磨到300ml至600ml范圍內的游離度。


圖1是根據本發(fā)明一方面的示例性工藝的視圖。
圖2是示出恒定游離度時的比能量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖3是示出恒定松厚度時的斯科特粘合與預蒸保持時間的曲線圖。
圖4是示出恒定游離度時的亮度與預蒸保持時間的曲線圖。
圖5是示出恒定游離度時的散射含量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖6是示出恒定游離度時的R14目含量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖7是示出恒定游離度時的碎片含量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖8是示出恒定游離度時的松厚度與預蒸保持時間的曲線圖。
圖9是示出恒定游離度時的+28目含量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖10是示出R14和R28目組分的抗張指數與預蒸保持時間的曲線圖。
圖11是示出恒定游離度時的斯科特粘合與R14目含量的曲線圖。
圖12是示出化學需氧量與預蒸保持時間的曲線圖。
圖13是示出本發(fā)明的示例性實施例與比較例的漂白后亮度的圖表。
圖14是示出本發(fā)明的示例性實施例與比較例的亮度增益的圖表。
圖15是示出本發(fā)明的示例性實施例與比較例的吸收容量與漿游離度的圖表。
具體實施方式
一方面，本發(fā)明一般涉及通過機械制漿工藝從木質纖維材料(例如，碎木或其他材料)生產漿的方法，該方法包括以下步驟:碎片解構；可選地化學浸潰；在飽和蒸汽環(huán)境中對可選地浸潰的材料進行快速高溫預熱；以及由盤式磨漿機進行的至少主磨漿步驟。
—方面，實施例涉及在高壓縮下在飽和蒸汽環(huán)境中將構碎木解構，使得超過65%重量百分比的解構后的碎料穿過16mm篩孔，然后通過在7.5巴-12.0巴范圍內的飽和表壓(173°C _192°C)下在比木質素的玻璃轉換溫度高至少50°C的溫度將該纖維材料保持20秒以下的時間段來預熱解構后的材料，在該時間段期間將進料送向并引入到磨漿機而不進行機械壓縮。根據本實施例，緊接著在主磨漿步驟中以至少2000rpm的盤轉動速度在壓力下研磨該進料，優(yōu)選地，研磨到300ml至600ml范圍的游離度。
在可選實施例中，超過50%重量百分比的解構后的碎料穿過16mm篩孔。在其他實施例中，超過80%或者超過90%重量百分比的解構后的碎料穿過16mm篩孔。
解構步驟之后的較小尺寸分布增強蒸汽的熱擴散率，并且提高加熱的均勻性和速率。優(yōu)選地，留在25mm篩孔上的解構后的碎料低于1%，并且留在19mm篩孔上的碎料優(yōu)選地低于5%。
一方面，在加壓條件下將碎木解構，使得可以保持木質纖維的結構完整性，并且可以沿著纖維的徑向紋理發(fā)生部分纖維分離。
圖1示出根據本發(fā)明一實施例的示例性工藝100。工藝100包括預處理子系統(tǒng)102和生產或主磨漿子系統(tǒng)106。工藝100可選地包括副磨漿子系統(tǒng)108，其可以包括所述的副磨漿或者中等或低稠度泵通磨漿。低稠度磨漿在3%-5%稠度范圍內，中等稠度磨漿在5%-12%稠度范圍內。
如所示出的，預處理子系統(tǒng)102包括經由線路110將木質纖維材料(例如，碎木或者其他木質材料)送到塞式螺旋進料器112 (或者利用或不利用重力的其他適當的裝置，如泵或碎料斜槽)。在可選實施例中，塞式螺旋進料器可以用轉動閥、模塊化螺旋進料器或者能夠分開與出口壓力不同的入口(例如，大氣入口和加壓出口)的其他壓力分離進料裝置替換或互換。該木質纖維材料從塞式螺旋進料器112或者其他進料裝置經由線路114和118通過變速加壓輸送器116行進到高壓縮裝置120。高壓縮裝置120可以是模塊化螺旋裝置，例如，MSD或者高壓縮塞式螺旋進料器(plug scew feeder, PSF),其幫助減少木質纖維材料的變化，并且可以提供更均勻的尺寸分布。高壓縮裝置120可以在出口包括化學添加劑，使得進入直立浸潰器122中的木質纖維材料可以可選地至少部分與對化學-機械制漿有幫助的化學品(例如，亞硫酸鈉(sodium sulfite)、亞硫酸氫鈉(sodium bisulfite)、連二亞硫酸鈉(sodium hydrosulfite)、喊性過氧化氫溶液(alkaline peroxide liquors)和其他化學藥劑或水)混合。在一些應用中，可以使用添加或沒有添加其他化學藥劑的淡水或白水進行液體浸潰。因此，如本應用中使用的，術語“對化學-機械制漿有幫助的化學品”可以包括上述化學藥劑、水或白水中的一個或多個。該浸潰器可以是直立的或傾斜的，或者在可選實施例中可以簡單地是具有適當排出裝置的腔室。
預處理子系統(tǒng)102可以在0.3至1.4巴(表壓)或者0.1至3.0巴(表壓)壓力下操作，使得它被輕微加壓。在螺旋入口可以存在0.3至3巴(表壓)的壓力，并且在塞式螺旋進料器和碎料壓縮裝置中的碎料塞之間可以有5至20秒的滯留時間。根據本發(fā)明的一實施例，該預處理子系統(tǒng)可以是例如美國專利6，899，791號中描述的預處理子系統(tǒng)，該專利的全部內容通過引用包含在本申請中。
在預加工子系統(tǒng)102中，木質纖維材料(可選地具有在碎料壓縮裝置120的出口添加的化學品)進入浸潰器122，在此可以進一步發(fā)生木質纖維材料與化學品的浸潰。該木質纖維材料從浸潰器122經由線路124行進到塞式螺旋進料器126。在一些實施例中，在浸潰器122和塞式螺旋進料器126之間可以有大氣預蒸箱。在預處理子系統(tǒng)102中，浸潰器122、預蒸碎料箱(如果有的話)和塞式螺旋進料器126可以在大氣壓力下操作。在另一實施例中，加壓浸潰器可被用于將該木質纖維材料經由加壓輸送器130直接送到加壓主磨漿機132 ;這種應用可以消除對塞式螺旋進料器126的需要。在可選實施例中，塞式螺旋進料器126可以用轉動閥、模塊化螺旋進料器或者能夠分開與出口壓力不同的入口(例如，大氣入口和加壓出口)的其他壓力分離進料裝置替換或互換。
該木質纖維材料從預處理子系統(tǒng)102經由線路128進入到生產或主磨漿子系統(tǒng)106中的變速加壓輸送器130。在一些實施例中，該木質纖維材料在變速加壓輸送器130中的滯留時間可以為20秒以下。然后該木質纖維材料從變速加壓輸送器130轉移到主機械磨漿機132。在需要絕對的最短滯留時間的另一實施例中，可以從該子系統(tǒng)中省略加壓輸送器130。優(yōu)選地，主機械磨漿機132以2000rpm以上的轉速操作。此外，主磨漿子系統(tǒng)106優(yōu)選地以7.5至12巴(表壓)(即，108至174psig)的壓力操作。
在一些實施例中，主機械磨衆(zhòng)機可以以大于2100rpm、大于2200rpm、大于2500rpm等一直到具體選擇的機械磨漿機的操作極限的轉速操作。在另一實施例中，該磨漿機可以以1500rpm (50Hz AC)或者1800rpm (60Hz AC)的標準盤速度操作；在這種應用中，使用更積極的高強度磨漿機片可能是需要的并且是有利的，以在磨漿步驟中獲得能量消耗的降低。
在一些實施例中，可以在大于12巴的壓力下操作主磨漿子系統(tǒng)。當進料裝置126和主磨漿機132之間的滯留時間為絕對最小時間，即，小于3秒時，該應用是適當的。
非常高的壓力(> 7.5巴)與進料裝置126和主磨漿機132之間的短滯留時間的結合提供現有技術的系統(tǒng)沒有教導或暗示的優(yōu)點。例如美國專利5，776，305號公開了使用提高的壓力和低滯留時間條件的熱機械制漿技術。但是該技術使用范圍在75至95psig(5.2至6.5巴)之間的壓力實現用于印刷紙張引用的低游離度漿，該壓力范圍遠低于使用當前方法的針對高游離度漿推薦的壓力，即，> 7.5巴。
研磨后的木質纖維材料可以從主機械磨漿機132經由線路138和140和用于蒸汽分離的纖維離心機136和可選的塞式螺旋進料器138送到消潛漿池(未示出)。一些設施可以使用供選擇的蒸汽分離裝置，如加壓旋風分離器，代替離心機?？蛇x地，研磨后的木質纖維材料可以全部或部分送到可選的副磨漿子系統(tǒng)108，副磨漿子系統(tǒng)108包含高稠度副磨漿機142、線路144和150以及纖維離心機146并且可選地包含塞式螺旋進料器148。副磨漿機142可以以低于主磨漿機的盤轉速操作，例如以1500rpm或者1800rpm的傳統(tǒng)盤轉速操作。副研磨可以改為以低或中等稠度進行。在低或中等稠度研磨的情況下，主研磨后的漿被排放到槽中，并且在被泵入到副磨漿機之前被稀釋到3%至10%稠度之間。
一方面，本發(fā)明的實施例可以一般地涉及在飽和蒸汽環(huán)境下使用螺旋壓合機解構并壓縮碎木。期望的碎料壓縮裝置的入口壓力可以在0.7至3巴(表壓)(即，10至44psig)范圍內?？梢栽诮⑵髦袑汉蠙C排出的解構后的碎木浸潰在化學溶液中。用于浸潰的化學溶液可以包括亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、連二亞硫酸鈉、堿性過氧化氫溶液和其他化學藥齊U。堿性過氧化氫溶液中的堿基可以包括(但不限于)氫氧化鈉、氫氧化鎂、碳酸鎂、碳酸鈉等。在進一步的實施例中，TMP系統(tǒng)中的水或白水可以用在該浸潰器中。
一方面，可以在與173°C至192°C范圍內的溫度相對應的7.5巴至12巴范圍內的飽和蒸汽環(huán)境下，將解構后的碎木快速預熱低于20秒的時間段。在飽和蒸汽環(huán)境下的該預熱可以發(fā)生低于15秒或者低于12秒的時間段。
在高壓下預熱之后緊接著可以在以大于(或等于)2000rpm的盤轉速操作的高稠度磨漿機中并且在7.5巴至12巴范圍內的普通飽和蒸汽環(huán)境中研磨預熱后的碎木。另一個實施例可以使用優(yōu)選地高強度磨漿機片以低于2000rpm研磨。
給出本發(fā)明一實施例的例子。
以如下步驟將挪威云杉碎木生產為機械漿。首先將該碎木在1.4巴(20psig)的壓力下的飽和蒸汽環(huán)境中預熱15秒，緊接著在加壓螺旋壓合機中在普通蒸汽環(huán)境(1.4巴)中壓縮并解構。然后在斜置的浸潰器中用調節(jié)到7pH水平的亞硫酸鈉溶液浸潰解構后的碎木。將浸潰后的碎料在8.3巴(120psig)的飽和蒸汽環(huán)境中快速預熱11-15秒的時間段，然后立即使用以2100rpm盤速度操作的91cm直徑的單盤磨漿機中進行主研磨。在主研磨步驟中應用多個水平的比能量。為了評估和比較主研磨后的漿，還進行多個水平的比能量應用的副研磨。
為了比較，還以更高的預蒸保持時間水平出生另外的磨漿機系列。在產生這些例子和比較例時，觀測到漿質量、長纖維粘合、比能量消耗、COD和漂白率的低變化與較高水平的預蒸保持時間的關系。
將以較低和較高保持時間產生的上述磨漿機系列命名為“工藝A”。參照附圖，注意，根據本發(fā)明的方法產生的低保持時間系列由虛框包圍的數據示出。
如上所述，還用現有技術的傳統(tǒng)方法產生一系列，包括大氣碎料壓縮(代替加壓)，之后以相同的應用和PH進行亞硝酸鹽浸潰，在6.5巴(95psi)預熱更長的時間段(102秒)，之后以6.5巴和2100rpm的盤速度進行高稠度研磨。將該比較例命名為“傳統(tǒng)”。
一方面，本發(fā)明的實施例可以例如通過解構，使得木結構的尺寸進一步減小并且具有更多的暴露表面，來提高碎木的熱擴散率，從而在進行高溫快速熱處理時提高纖維加熱的速率。該木結構可以被快速軟化到期望的程度，使木纖維更適合于能量效率高的高強度研磨。在本例子中，從工藝A得到的解構后的碎木具有如下按重量的尺寸分布:穿過25mm孔篩片的占 0.59% ； 19mm 的占 3.95% ； 16mm 的占 10.87% ; 13mm 的占 16.21% ;6mm 的占 46.64% ；3mm 的占 16.01% ；3mm 的占 5.73%。
圖2給出針對600ml游離度插值的磨漿機系列的每一個的比能量消耗與預蒸保持時間。該圖上的每個數據點是針對600ml游離度從最佳擬合回歸插值的。
在此使用的“游離度(freeness)”表示如何快速地從該漿排出水?！癈SF”表示加拿大標準游離度，這是本領域公知的。游離度可以反映研磨或打碎的程度。
參照圖2，可以清楚，對于給定的游離度，預蒸保持時間的減少導致比能量消耗降低。11-15秒的保持時間呈現為導致最低比能量消耗。
如圖2中所示，對于給定的游離度，單級研磨(Iry)比兩級研磨(2ry)具有更低的能量消耗；該觀測對于工藝A和傳統(tǒng)漿都是明顯的。對于600ml的游離度，工藝A的主研磨后的漿具有最低能量消耗；424kWh/0DMT。
圖3給出針對3.4cm3/g的松厚度插值的磨漿機系列的每一個的斯科特粘合(Scott Bond)與預蒸保持時間。斯科特粘合是紙板中層漿的重要表面強度屬性，并且是在紙板形成期間中間薄片漿層與外層粘合能力的直接測量。例如，它表示測量將單個薄層內的纖維分離所需的力的內部粘合測試。
對于給定的松厚度，高的斯科特粘合是紙板生產者特別期望的。對于以較低的預蒸保持時間產生的工藝A的漿，在給定的松厚度觀測到斯科特粘合的顯著增加。松厚度(bulk)表示密度的倒數。
從圖3還觀測到，主研磨后的漿具有至少與副研磨后的漿一樣好的斯科特粘合值，這表明在單級磨漿機中應用能量比將該能量應用分布在兩極研磨上更有效。
以低預蒸保持時間產生的工藝A的漿具有顯著比傳統(tǒng)漿高的斯科特粘合。該結果表明，對于斯科特粘合形成，相比于較低壓力和較長預蒸時間，更需要較高壓力(例如，8.3巴)和較低預蒸保持時間(例如，11-15秒)。
在一些實施例中，與現有技術的工藝(例如，本文描述的傳統(tǒng)衆(zhòng))或者具有長于20秒的預處理保持時間的比較工藝相比較，斯科特粘合可以至少提高I J/m2(例如，2+或5+1J/m2)。
圖4給出針對600ml游離度插值的磨漿機系列的每一個的未漂白漿亮度與預蒸保持時間。根據本發(fā)明實施例(工藝A)產生的漿的漿亮度在較低的保持時間水平明顯增加；這可能是較少的熱變黑反應的直接結果。
盡管工藝A的預蒸壓力較高，但是以低保持時間(例如，11-15秒)從工藝A得到的漿的亮度比傳統(tǒng)的漿的亮度高至少4%IS0。該結果顯然表明“熱沖擊”解構后的并且浸潰后的木料并且高速研磨成功地獲得較高表面強度和較高亮度的結合。
相信“熱沖擊”后的纖維可以使木質素溶解并覆蓋纖維需要較少的時間，從而導致更多的暴露的纖維壁材料用于表面粘合。在較低的預蒸保持時間散射系數的增加(見圖5)支持了該解釋。散射系數的增加最可能由可用于散射光的纖維表面材料的增加引起。其他解釋貌似合理，但是在文獻中很好地解釋了減少加熱會降低木質素在纖維上的流動和表面覆蓋。
R14組分(由Bauer-McNett分類目定義)一般包含最長、最粗和最少發(fā)展的纖維。該纖維組分具有最低的粘合強度(抗張指數)和表面強度(斯科特粘合)屬性。圖6給出針對600ml游離度插值的磨漿機系列的每一個的R14目含量與預蒸保持時間。以低預蒸保持時間產生的工藝A的漿具有較低的R14含量，這可能促成在低預蒸保持時間觀測到的較高的斯科特粘合結果。因此，為了以最少的能量消耗開發(fā)出最大的表面，本發(fā)明的優(yōu)選實施例以單級將漿研磨到低于600ml的游離度水平。
圖7給出針對600ml的游離度插值的磨漿機系列的每一個的碎片含量(未過篩的)與預蒸保持時間。在碎片分析器中使用0.1Omm的篩片。低碎片含量一般是用于紙板中層和吸收級的最高游離度漿的要求。使用工藝A產生的所有漿都具有低未過篩的碎片含量。以最低保持時間水平產生的漿具有比以較高預蒸保持時間產生的漿高一些的碎片含量；然而，總的碎片水平對于600ml漿十分有利。注意，從工藝A得到的單級研磨的漿比兩極研磨的漿具有更低的碎片含量。在600ml的游離度，主研磨后的工藝A的漿具有0.42%的未過篩的碎片含量，這是紙板和吸收應用所期望的。
圖8示出對于恒定的游離度根據本發(fā)明的實施例的預蒸保持時間不影響松厚度。
圖9給出針對600ml的游離度插值的磨漿機系列的每一個+28目含量(R14+R28)與預蒸保持時間。+28目含量隨著預蒸保持時間的縮短而減少。+28目組分顯然展示出與斯科特粘合的倒數關系。以低預蒸保持時間產生的主研磨后的漿具有最低+28目含量并且相反具有最聞斯科特粘合。
當中間片層在上面和下面與其他片層層疊時，長纖維+28目組分的粘合能力可能是用于評估表面性能的重要屬性?？箯堉笖底畛Ｓ糜谠u估漿粘合。圖10給出+28目(R14和R28組合結合)的抗張指數與預蒸保持時間。從圖10清楚看出，在低預蒸保持時間，長纖維的粘合能力提高。該觀測結果有助于解釋在低保持時間獲得的較高斯科特粘合值。
圖11示出對于恒定的游離度，作為R14目含量的函數的斯科特粘合。研磨到較低的R14含量提高了工藝A的漿和傳統(tǒng)的漿二者的斯科特粘合。如上所述的本發(fā)明值得注意的方面是預蒸保持時間的縮短對+14含量(較低)和作為結果的斯科特粘合提高具有有利的影響。
圖12給出若干個工藝A和傳統(tǒng)磨漿機系列的化學需氧量(COD)。COD反映氧化中消耗的氧量。工藝A系列的COD量隨著預蒸保持時間的縮短而顯著減少，從96秒保持時間時的65.1kg/噸減少到15秒保持時間時的46.6kg/噸。以低保持時間產生的工藝A的漿也具有比傳統(tǒng)的漿低的COD量。該結果表明在較低的預蒸時間產生較少的有機物質，這又降低了廢液處理成本。
所述例子及其相關證據表明，使用本發(fā)明的實施例對于提高紙板和吸收級的競爭性具有很多優(yōu)勢。11-15秒范圍內的低保持時間表現為對于使分別與比能量消耗和漿漂白相關聯的電力需求和化學成本最小化是最佳的。使用所提出的方法提高了若干個重要的漿屬性，包括表面粘合強度、長纖維質量和亮度。
使用堿性過氧化氫溶液在實驗室規(guī)模漂白若干種漿以評估預蒸保持時間對漂白后的亮度的影響。所述漿在70°C的溫度下在30%的稠度漂白兩小時。在漂白之前首先用螯合劑二乙烯三胺五乙酸(DTPA)預處理所述漿。在該漿預處理期間應用0.4°/c^^DTPA。然后將漂白溶液混入到所述漿中，并且在漂白之前密封在塑料袋中。關于每種溶液評價兩種堿性過氧化氫制劑:關于漿的4%H202、2%Na0H和4%H202、3%Na0H (絕干基準)。每種漂白溶液制劑包含穩(wěn)定劑，該穩(wěn)定劑包括關于漿的3%硅酸鈉、0.1%DTPA和0.15%MgS04 (絕干基準)。
圖13和圖14給出工藝A和傳統(tǒng)的漂白后漿的亮度和亮度增益。在低的保持時間(例如，11-15秒)使用工藝A產生的漿具有比在較高的保持時間產生的對應的工藝A的漿顯著高的漂白后亮度。與傳統(tǒng)漿相比，工藝A的漿也具有顯著高的亮度，大約+8%IS0亮度增益。最終的漂白后的亮度差別大于低和高預蒸保持時間的漿之間的未漂白亮度的差別，這表明對于低保持時間產生的漿，漂白能力提高。在較低預蒸保持時間水平的漿中熱變黑反應水平的降低促進漂白反應。
圖15給出針對從工藝A和傳統(tǒng)技術產生的磨漿機系列測得的主研磨和副研磨后的漿樣品的吸收能力結果。吸收能力受到漿游離度的強烈影響，游離度越高，水吸收能力越高。對于給定的漿游離度，工藝A的漿和傳統(tǒng)漿二者顯示出具有類似的吸收能力。這些漿的吸收能力適合于絨毛(fluff)漿、紙巾(tissue)漿、手紙(towel)漿和其他吸收級漿。
對于使比能量消耗最小化來說，針對給定的游離度，單級研磨比兩級研磨更有效。使用一級高稠度研磨代替兩級研磨得到的漿的大多數屬性類似或更好。
下表給出使用一級研磨得到的工藝A (8.3巴)的和傳統(tǒng)(6.5巴)的漿的漿屬性和比能量消耗結果。針對600ml游離度插值漿屬性。
權利要求
1.一種在制漿系統(tǒng)中從木質纖維材料生產機械漿的方法，該制漿系統(tǒng)包括: 預處理子系統(tǒng)，其包括壓力分離進料裝置、高壓縮裝置和浸潰器；以及 生產子系統(tǒng)，其包括變速加壓輸送器和主機械磨漿機， 所述方法包括以下步驟: 將木質纖維材料提供給所述壓力分離進料裝置，然后將所述木質纖維材料傳送到所述高壓縮裝置；其中在所述高壓縮裝置中解構所述木質纖維材料的步驟導致在解構后的木質纖維材料中，超 過50%重量百分比的所述解構后的木質纖維材料穿過16mm篩孔； 將所述木質纖維材料從所述高壓縮裝置傳送到所述浸潰器，并且浸潰所述木質纖維材料； 將所述木質纖維材料傳送到所述變速加壓輸送器，其中所述變速加壓輸送器的滯留時間是20秒以下，并且其中所述變速加壓輸送器以7.5巴和12巴(表壓)之間的壓力操作，并且利用蒸汽預熱所述木質纖維材料； 將所述木質纖維材料傳送到所述主機械磨漿機；并且 在所述主機械磨漿機中以7.5巴和12巴(表壓)之間的壓力機械研磨所述木質纖維材料以獲得高游離度漿。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在所述高壓縮裝置之后的所述浸潰器中，將所述木質纖維材料與對化學-機械制漿有幫助的第一化學品混合的步驟。
3.根據權利要求2所述的方法，其中對化學-機械制漿有幫助的所述第一化學品選自包括亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、連二亞硫酸鈉、堿性過氧化氫溶液、水和白水的組。
4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:以0.1至3.0巴(表壓)的壓力操作所述預處理子系統(tǒng)的步驟。
5.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:操作所述預處理子系統(tǒng)，使得所述木質纖維材料在所述壓力分離進料裝置和所述高壓縮裝置中的碎料塞之間具有5至20秒的滯留時間。
6.根據權利要求1所述的方法，其中所述預處理子系統(tǒng)在所述浸潰器和變速加壓輸送器之間還包括大氣預蒸箱和第二壓力分離進料裝置。
7.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在大氣壓力下操作所述預處理子系統(tǒng)的步驟。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在所述主機械磨漿機中以大于或等于2IOOrpm的速度機械研磨所述木質纖維材料的步驟。
9.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在所述主機械磨漿機中以大于或等于2500rpm的速度機械研磨所述木質纖維材料的步驟。
10.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:以8.5巴至11巴(表壓)操作所述變速加壓輸送器和所述主機械磨漿機的步驟。
11.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:以大于12巴(表壓)的壓力操作所述變速加壓輸送器和所述主機械磨漿機的步驟。
12.根據權利要求1所述的方法，進一步包括:在所述浸潰器中至少用對化學-機械制漿有幫助的第一化學品浸潰所述木質纖維材料的步驟，使得所述浸潰導致解構后的木質纖維材料中超過65%重量百分比的所述解構后的木質纖維材料穿過16mm篩孔。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述生產子系統(tǒng)進一步包括副磨漿機，所述方法進一步包括:在所述主機械磨漿機的下游的所述副機械磨漿機中機械研磨所述木質纖維材料，其中所述副磨漿機以低于所述主機械磨漿機的盤轉動速度操作。
14.根據權利要求1所述的方法，其中所述方法產生具有范圍在300ml至600ml之間的游離度的漿。
15.根據權利要求1所述的方法，其中所述方法產生400ml至700ml游離度水平的絨毛漿、紙巾漿、手紙漿或者吸收漿。
16.根據權利要求1所述的方法，其中所述方法產生適合于紙板的漿。
17.根據權利要求1所述的方法，其中與使用比較方法產生的比較漿相比，所述方法產生在恒定的松厚度具有更高斯科特粘合的漿，其中在所述比較方法中，所述變速加壓輸送器具有100秒的比較滯留時間并且以6.5巴(表壓)的比較壓力操作。
18.根據權利要求1所述的方法，其中與使用比較方法產生的比較漿相比，所述方法產生在600ml的松厚度具有更低碎片含量的漿，其中在所述比較方法中，在進料螺旋和主磨漿機之間的滯留時間具有100秒的比較滯留時間，并且以6.5巴(表壓)的比較壓力操作。
19.根據權利要求1所述的方法，其中與使用比較方法產生的比較漿相比，所述方法產生具有更高亮度的漿，其中在所述比較方法中，所述變速加壓輸送器具有100秒的比較滯留時間，并且以6.5巴(表壓)的比較壓力操作。
20.一種在制漿系統(tǒng)中由木質纖維材料生產機械漿的方法，該制漿系統(tǒng)包括: 預處理子系統(tǒng)，其包括壓力分離進料裝置、高壓縮裝置和浸潰器；以及 生產子系統(tǒng)，其包括變速加壓輸送器和主機械磨漿機， 所述方法包括以下步驟: 將木質纖維材料提供給所述壓力分離進料裝置，然后將所述木質纖維材料傳送到所述高壓縮裝置；其中在所述高壓縮裝置中解構所述木質纖維材料的步驟導致在解構后的木質纖維材料中，超過50%重量百分比的所述解構后的木質纖維材料穿過16mm篩孔； 將所述木質纖維材料從所述高壓縮裝置傳送到所述浸潰器，并且浸潰所述木質纖維材料； 將所述木質纖維材料傳送到所述變速加壓輸送器，其中所述變速加壓輸送器的滯留時間是20秒以下，并且其中所述變速加壓輸送器以7.5巴和12巴(表壓)之間的壓力操作，并且利用蒸汽預熱所述木質纖維材料； 將所述木質纖維材料傳送到所述主機械磨漿機；并且 在所述主機械磨漿機中以大于或等于2000rpm的速度并且在7.5巴和12巴(表壓)之間的壓力機械研磨所述木質纖維材料以獲得高游離度漿。
21.根據權利要求20所述的方法，其中在所述浸潰器中進行利用對化學-機械制漿有幫助的化學品浸潰所述木質纖維材料的步驟，所 述化學品選自包括亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、連二亞硫酸鈉、堿性過氧化氫溶液、水和白水的組。
全文摘要
從木質纖維材料生產機械漿的方法包括在碎料壓合機中對木質纖維材料進行部分纖維分離，然后進行液體浸漬，在7.5和12巴(表壓)之間的壓力下將該木質纖維材料預熱20秒以下，然后在主機械磨漿機中在7.5和12巴(表壓)之間的壓力下機械研磨該木質纖維材料，從而獲得高游離度漿。
文檔編號D21B1/30GK103154359SQ201180047981
公開日2013年6月12日 申請日期2011年9月29日 優(yōu)先權日2010年10月6日
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