專利名稱：從紙漿配料中清除蠟的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種從紙漿配料中清除蠟的方法，特別是一種從含有浸有蠟的舊瓦楞箱的紙漿配料中清除蠟的方法。
發(fā)明的
背景技術：
現(xiàn)今，許多造紙廠使用再生纖維作為它們的造紙配料的一部分。再生纖維是一種良好的原材料，但其天然地沒有新纖維牢固，且包含污染物，這會影響系統(tǒng)的清潔和外觀?，F(xiàn)在出現(xiàn)了許多新的化學工藝以改善含有再生纖維的配料的外觀和強度，同時也改善了系統(tǒng)的清潔度。當結合使用化學辦法清潔紙漿時，可使用同時降低成本和質量的原材料，例如浸有蠟的舊瓦楞箱(wOCC)，混和的辦公廢紙(MOW)，和路邊的混和廢紙(CMW)，而不損失紙張的外觀和性質。用浸漬有蠟的OCC代替10％的OCC將為造紙廠顯著地節(jié)約成本。
發(fā)明的技術方案本發(fā)明提供一種方法，用于從紙漿配料中清除蠟。特別是，提供一種使浸有蠟的舊瓦楞箱再生的方法。在該方法中，浸有蠟的OCC首先被分解成纖維和蠟，然后再將蠟從纖維中分離出來。蠟與纖維的分離是通過使用起凝聚作用的化學物質來完成的。本發(fā)明的從浸有蠟的OCC中提取纖維的方法，使用的浸有蠟的OCC中按重量計算最好是含有小于0．5％的蠟。
通過使用本發(fā)明的方法，浸有蠟的OCC可以被再生并被應用于傳統(tǒng)的制漿作業(yè)中。通過這種作業(yè)，一種含浸有10％的蠟的紙箱的漿料能有95％產率。利用該方法生產的紙漿中的蠟的含量滿足造紙工業(yè)通?？山邮盏乃?。
在該方法中，凝聚化學物質有效地增加了從纖維上清除的蠟顆粒的尺寸。蠟顆粒尺寸的增加有利于其在造紙廠的篩分和清洗階段被清除。上述能夠使蠟凝聚和被清除的化學物質包括硫酸鈉，硫酸鉀，右旋烯，偏硅酸鈉，硫酸月桂脂，丙烯碳酸酯，和上述化學物質的混和物。在一最佳實施例中，該方法還包括在制漿階段中加入腐蝕性物質，例如氫氧化鈉，來促進蠟與纖維的分離。


通過結合附圖，參考下述的詳細描述，本發(fā)明的上述方面和許多附帶的優(yōu)點將變得更加容易認識和理解。附圖中圖1是本發(fā)明的一種典型方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的方法，經聚合化學物質處理過的紙漿的特性和狀況的匯總表；圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，從一種包含浸有蠟的OCC的紙漿配料中清除的蠟。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的方法，使用用聚合化學物質處理過的紙漿形成的手抄紙的紙張定量和厚度情況的匯總表；圖5是根據(jù)本發(fā)明的方法，使用用聚合化學物質處理過的紙漿形成的手抄紙的密度，SSC，SSC指數(shù)，濕度，加拿大標準游離度(CSF)，和VFS篩渣百分比情況的匯總表；圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法，使用用聚合化學物質處理過的紙漿配料的可接受的蠟提取量，所提取的蠟在全部紙漿中的百分含量，蠟的損失，傳導率，制漿前的pH值，和制漿前的表面強度的情況的匯總表；圖7圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法處理過的紙漿配料形成的手抄紙的去除蠟，篩渣百分比和蠟，和SSC指數(shù)；圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，使用用氫氧化鈉和典型的聚合化學物質處理過的紙漿配料形成手抄紙的蠟的清除和SSC指數(shù)；圖9圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，使用用典型的聚合化學物質而不使用氫氧化鈉處理的紙漿配料形成的手抄紙的蠟的清除和SSC指數(shù)；
圖10圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，在蠟的清除過程中，篩渣的蠟含量的曲線；圖11圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，在蠟的清除過程中，在濃縮器良漿中和高密度排料中的蠟含量曲線；圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，在蠟的清除過程中，澄清器的出口和洗渣機的蠟含量曲線；圖13圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，使用典型聚合化學物質時，在濃縮器的良漿和高密度排料中的平均蠟含量；圖14圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，使用典型聚合化學物質時，在濃縮器的良漿和高密度排料中的平均粘性物質含量；圖15圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法，使用典型的聚合化學物質處理過的紙漿配料形成的手抄紙的SSC指數(shù)。
最佳實施例的詳細描述本發(fā)明提供一種方法，用于從一種包含浸有蠟的舊瓦楞箱(wOCC)的紙漿配料中清除蠟。在該方法中，蠟從用蠟浸透的OCC中分離出來，然后被聚合并被從紙漿配料中清除。該方法提供一種紙漿配料，具有可接受的低的蠟含量，最好是重量含量小于纖維總重量的0．5％。
在該方法中，聚合化學物質被加入到含有浸有蠟的OCC的紙漿配料中。在一個實施例中，上述聚合化學物質被加入到打漿機中的配料中。在另一個實施例中，聚合化學物質在配料經過制漿之后并在輸送到打漿機卸料池之前被加入到該配料中。在一最佳實施例中，打漿機配料還包括一種腐蝕性物質。適合的腐蝕性物質包括無水碳酸鈉和氫氧化物例如氫氧化銨，氫氧化鉀，氫氧化納。腐蝕性物質最好是氫氧化鈉。
一種典型的從浸有蠟的OCC中清除蠟的方法，通過圖1中的流程示出來。參考圖1，浸有蠟的OCC和OCC包被加入到打漿機中，用來提供一種濃度為水中固體重量的約百分之四的配料。濃度以重量計算在約3％至8％的范圍內是適當?shù)?。典型地，配料被加熱到約125°F。適合的溫度一般在約120°F至150°F的范圍內。然而，溫度不應當高到使蠟融化。該方法使用腐蝕性物質來促進蠟的清除，該腐蝕性物質最好在攪動開始之前被加入到打漿機中。聚合化學物質可在制漿之前(添加點A)或在打漿機制漿之后且在配料被輸送到打漿機卸料池之前(添加點B)被加入到打漿機中的配料中。最佳的添加點取決于使用的特定的聚合化學物質和OCC設備的結構。經過使用聚合化學物質處理后，紙漿配料被直接輸送到網篩和清潔器，在該處聚合的蠟顆粒被從配料中清除。
適于應用的聚合化學物質包括在紙漿配料中從浸有蠟的OCC中清除蠟和使其聚合的化學添加劑。具體的聚合化學物質包括硫酸鹽，例如硫酸鈉，硫酸鉀，和硫酸月桂脂；硅酸鹽和偏硅酸鹽，例如硅酸鈉和偏硅酸鈉；柑橘油劑，例如右旋烯；丙烯碳酸酯；和上述化學物質的混和物。較理想的聚合化學物質包括硫酸鈉，偏硅酸鈉，和右旋烯。偏硅酸鈉和右旋烯的混和物是較理想的聚合化學物質的混和物。
本發(fā)明的方法能有效地從紙漿配料中清除蠟。該方法同樣適用于清除粘性物質?！罢承晕镔|”是指粘合劑，膠，和蠟等通常用于在輸送過程中使紙張結合的物質。這些“粘性物質”在生產過程中將會產生問題。
下述的實施例用于說明本發(fā)明，但本發(fā)明并不僅限于下述實施例。實施例實施例1從wOCC中清除蠟最初的聚合化學物質效果在該實施例中，確定了聚合化學物質從浸有蠟的OCC中清除蠟的能力。紙漿配料包括占重量10％的浸有蠟的OCC和占重量90％的OCC。該配料模擬所估計的造紙廠的原材料混和物。該估計以食品雜貨店的預測為依據(jù)。
一般步驟。成批的OCC在實驗室規(guī)模的打漿機中被制成紙漿。對于使用氫氧化鈉的方法，在攪動開始之前，氫氧化鈉被直接加入到打漿機中。聚合化學物質或者在打漿之前或者在打漿之后被加入。然后通過網篩和清洗，蠟被從纖維上清除。使用經上述過程獲得的“清洗”過的紙漿制造手抄紙，然后測定該手抄紙的蠟的含量和強度特性。
通過Valley平板篩(VFS)篩渣試驗可評價對紙箱進行分離纖維的能力。在該試驗中，不能通過6／1000″的孔隙的物質被稱作“篩渣”。篩渣的重量百分比顯示出該工序將紙箱分解成纖維和蠟的能力。
典型的制漿和清除蠟的過程1、將30g浸有蠟的OCC碎片和270g未浸蠟的OCC碎片(最大2″×2″)加入到小的間歇式水力碎漿機中。
2、在打漿機中加入4700ml熱的去離子水(DI)52℃(125°F)從而獲得6％的打漿濃度。
3、對于腐蝕試驗，加入12克50％的氫氧化鈉(氫氧化鈉占重量的2％)。
4、對于在制漿前加入聚合化學物質的一組試驗，以5磅化學物質／噸纖維的添加率，加入0．75克得到的化學物質。
5、運行打漿機30秒以混和。對于每一批紙漿，另外運行打漿機45分鐘。使打漿機絕熱以保持紙漿的溫度。
6、從每一批紙漿中取走50克OD纖維(在一烘箱干燥基礎上)，用于篩渣試驗。
7、用熱水(52℃)將每一批紙漿稀釋到濃度為1％。
8、使用6／1000英寸大小的切口，并使用熱水(約50℃)作為漂洗水，進行Valley平板篩篩渣試驗，9、從每一批紙漿中取出另外100克OD纖維。
10、重復進行步驟7和8。
11、將獲得的紙漿稀釋到濃度為1．0％用來形成紙張。將pH值調節(jié)到7．0。使用獲得的紙漿在50psi的壓力下，制備10張標準手抄紙(定量為26Ib／MSF，即，26Ib／1000ft2)。
12、使用未進行篩濾的紙漿制備兩張手抄紙用于蠟試驗。
下述的聚合化學物質被用于上述過程標號 化學物質SAF42-1控制SAF42-22％NaOH下述實施例包括在制漿前加入2％NaOHSAF42-3制漿前加入硫酸鉀SAF42-4制漿后加入硫酸鉀SAF42-5制漿前加入Cytec3523SAF42-6制漿前加入硫酸月桂酯SAF42-7制漿前加入2-丙醇SAF42-8制漿前加入硫酸月桂酯制漿后加入2-丙醇SAF42-9制漿前加入硫酸鉀制漿后加入檸檬酸SAF42-10 制漿后加入檸檬酸SAF42-11 制漿前加入MURPHY＇S OIL SOAP和Cytec3523SAF42-12 制漿前加入硫酸月桂酯制漿后加入硫酸鉀SAF42-13 制漿前加入偏硅酸鈉SAF42-14 制漿前加入SIMPLE GREENSAF42-15 制漿前加入偏硅酸鈉制漿過后加入硫酸鉀SAF42-16 制漿前加入硫酸鉀制漿后加入2-丙醇SAF42-17制漿前加入硫酸鈉SAF42-18制漿制漿前加入右旋烯SAF42-19制漿前加入偏硅酸鈉(51bs／ton)和Darasperse2372(11b／ton)SAF42-20制漿前加入木質素磺酸鈉SAF42-21制漿前加入松油醇SAF42-26PAC(聚鋁氯化物(polyaluminum chloride))下述實施例不包括氫氧化鈉SAF42-22制漿前加入硫酸鉀SAF42-23制漿后加入硫酸鉀SAF42-24偏硅酸鈉SAF42-25SIMPLE GREENSAF42-27加入NaOH使pH值在8-8．5的范圍內SAF42-28加入NaOH使pH值在8-8．5的范圍內并加入硫酸鉀除上述的聚合化學物質之外，其它聚合化學物質(即，SAF41-15至SAF41-42)通過圖2中的步驟進行評價。外觀質量，VFS篩渣，篩渣分級，提取的蠟的百分比，和化學物質提取的蠟的總量在圖2中匯總。在附圖中，涉及的聚合化學物質不帶有前綴SAF41或SAF42。
最初的結果。所選擇的配料中浸有蠟的OCC和未浸蠟的OCC的重量比為10∶90，該試驗的原材料按重量計算包括3％的蠟。幾個化學處理過程能夠將蠟的含量降低到1．5％或更少，并具有分離纖維-到-篩渣10％或更少。對于上述的加入聚合化學物質獲得的蠟和篩渣的評價結果在圖3中用圖表示處理。在圖3中，蠟的清除通過獲得的蠟的百分比與篩渣的百分比相對應地標示出來。
參考圖3，許多化學處理能夠從原材料中分離纖維使得到的篩渣獲得率小于10％。沒有一種化學處理能夠達到蠟的含量占0．5的目標。結果表明優(yōu)選的聚合化學物質和條件包括2％的NaOH和Cytec＇s聚丙烯酰胺3523(23)，2％的NaOH和硫酸月桂酯(36)，2％的NaOH和偏硅酸鈉(40)，2％的NaOH和SIMPLE GREEN(42)，2％的NaOH和硫酸鉀(19)，2％的NaOH和MURPHY＇S OIL SOAP(38)，2％的NaOH和1-辛醇(26)，2％的NaOH和檸檬酸(35)，和2％的NaOH和2-丙醇(27)。
除了上述的聚合化學物質之外，也評價了惰性的物質聚合蠟的能力。這種物質包括碳酸鈣，粘土，滑石，碳酸氧鋯銨，硅藻土(浮游生物遺留的硅酸鹽)，和硼砂。這些物質在經清洗的紙漿中對于降低蠟的含量效果差，有時，會產生更多的篩渣。實施例2用含有wOCC的紙漿配料制造的手抄紙的強度在該實施例中，可測定使用本發(fā)明的方法處理的紙漿配料制造的手抄紙的紙張強度。除了評價聚合化學物質從含有蠟的紙漿配料中清除蠟的能力之外，還可測定短距壓縮強度(SSC)。該短距壓縮強度(SSC)是使用TAPPI方法T826測定的。SSC指數(shù)是這樣計算的在1b／英寸中的SSC除以在1b／MSF中的定量，這樣定量被標準化。紙漿配料包含占重量的10％的浸有蠟的OCC和占重量的90％的OCC。如下所述，本發(fā)明的方法可提供一種具有高的紙張強度和較少篩渣和低蠟含量的手抄紙。
實施例1中使用經聚合化學物質和上述實施例1中的條件處理過的紙漿配料制備的手抄紙的定量和厚度在圖4中被匯總。這些手抄紙的濃度，SSC，SSC指數(shù)，濕度，加拿大標準游離度(CSF)，和VFS篩渣百分比在圖5中匯總。圖6匯總了檢驗的紙漿配料的所提取的蠟，提取的蠟占紙漿總量的百分比，損失的蠟，傳導率，制漿前的pH值，和制漿前的表面強度。圖7示出了化學添加劑對篩渣，蠟，和短距壓縮強度(SSC)的影響。
參考圖7，在制漿階段，組2到21和26都包含2％的氫氧化鈉。組27和28僅包含足夠的氫氧化鈉使pH值升高到8．5(將pH值保持在8．5需要約0．5％的氫氧化鈉)。組1和22至25完全不包含氫氧化鈉。如圖7所示，在工序中需要加入氫氧化鈉從而使篩渣降低到可接受的水平。
不能使短距壓縮強度指數(shù)達到0．5或更高的聚合化學物質不是優(yōu)選的。所有的被評價的化學物質提供的廢品率低于典型的工業(yè)廢品率即8至10％。使用優(yōu)選的化學物質獲得的手抄紙的最終的蠟的含量按重量計算小于1％。
考慮到某些聚合化學物質，Daraclean產品由85％的右旋烯和其它有機成分組成。主要成分SIMPLE GREEN是苦橙油，其包含右旋烯，檸檬醛，松油醇和松萜。右旋烯同樣也是一種主要組分，即一種優(yōu)選的聚合化學物質。
優(yōu)選的聚合化學物質及其清除蠟的特性在圖8中圖示出來。優(yōu)選的聚合化學物質包括硫酸鉀(K2SO4)，硫酸鈉(Na2SO4)，硫酸月桂酯(十二烷基硫酸鈉或SDS)，右旋烯，和偏硅酸鈉(Na2O3Si)。
一些造紙廠沒有安裝能在制漿操作中加入氫氧化鈉的設備。然而，這些沒有裝備應用氫氧化鈉的設備的造紙廠能夠從利用在打漿機中加入聚合化學物質而受益。根據(jù)本發(fā)明的方法，在不使用氫氧化鈉的情況下從紙漿配料中清除蠟的結果在圖9中示出。
如圖9所示的化學物質沒有一種能夠達到采用含有氫氧化鈉進行化學處理所獲得的理想的廢品率，然而，所有的都低于工業(yè)指標即8％的廢品率。
在圖9中描繪的大多數(shù)化學物質提供的手抄紙包含的蠟與控制的一樣多。在打漿機中加入SIMPLE GREEN(民用家庭清潔劑)的確使蠟降低到小于1％。因為SIMPLE GREEN的主要成分是右旋烯，沒有裝備使用氫氧化鈉的設備的造紙廠中在打漿機中加入右旋烯為造紙廠提供了另外一種降低蠟的含量的方法。此外，如圖9所示，SIMPLEGREEN的加入增強了手抄紙的強度。實施例3從wOCC中清除蠟右旋烯和偏硅酸鈉在該實施例中，可測定使用右旋烯和偏硅酸鈉的混和物從浸有蠟的OCC中清除蠟的能力。紙漿配料包含占重量10％的浸有蠟的OCC和占重量90％的OCC。
細孔篩能夠通過使蠟與篩渣分離來聚集蠟。如圖10所示，通過加入腐蝕性物質(例如氫氧化鈉)使細孔篩篩渣中的蠟的含量提高。加入右旋烯和偏硅酸鈉同樣可增加從細孔篩篩渣中分離的蠟。如圖11所示，蠟含量較高的變率好象是部分地由于在打漿機獲得物中的蠟的變化。蠟的變率同樣出現(xiàn)在濃縮機良漿和高密度存儲排料中。
有人擔心在清潔器中清除的蠟可通過澄清器返回到系統(tǒng)中。如圖12所示，澄清器能夠從清洗器的排出物中分離蠟。當加入右旋烯和偏硅酸鹽時，清洗器排出物的蠟的含量變得更高。
圖13示出了在試驗過程中，濃縮機中的平均蠟含量和高濃度存儲排料。除基線紙漿外，所有的紙漿都含腐蝕性物質。由于腐蝕性物質的加入，高密度存儲料的蠟的含量的確降低了。當加入1 1b／ton的右旋烯和腐蝕性物質時可獲得最低的蠟的含量。
圖14示出了紙漿樣本的粘度。腐蝕性物質的加入略微地降低了粘度。右旋烯和偏硅酸鈉的加入成功地降低了高密度排出漿的粘度。能夠實現(xiàn)優(yōu)選的低濃度的混和物包含腐蝕性物質(例如氫氧化鈉)，右旋烯(21b／ton)和偏硅酸鈉(51b／ton)。
如圖15所示，右旋烯和偏硅酸鈉的加入降低了紙漿形成的手抄紙的強度。
雖然本發(fā)明的最佳實施例已經被圖示并描述出來，但還可在不背離本發(fā)明的精神和范疇的條件下進行多種變化。
權利要求
1．一種用于從紙漿配料中清除蠟的方法，包括在包含纖維和蠟的紙漿配料中加入聚合化學物質，其中，聚合化學物質將蠟與纖維分離，從而獲得包含蠟顆粒和基本上不含有臘的纖維的配料；以及對獲得的配料進行篩濾和清洗以分離所述的蠟顆粒，從而提供基本上不含有臘的紙漿配料。
2．根據(jù)權利要求1的方法，其中，紙漿配料包含纖維和蠟，蠟的重量含量占全部纖維重量的3％。
3．根據(jù)權利要求1的方法，其中，基本上不含有臘的紙漿配料適用于造紙機。
4．根據(jù)權利要求1的方法，其中，基本上不含有臘的紙漿配料的蠟的含量小于全部纖維重量的0．5％。
5．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質是在制漿期間或在制漿之前被加入到紙漿配料中的。
6．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質是在制漿完成之后被加入到紙漿配料中的。
7．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質從下述物質中選擇硫酸鈉，硫酸鉀，硫酸月桂酯，硅酸鈉，偏硅酸鈉，右旋烯，丙烯碳酸酯，和上述物質的混和物。
8．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質是硫酸鈉。
9．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質是右旋烯。
10．根據(jù)權利要求1的方法，其中，聚合化學物質是偏硅酸鈉和右旋烯的混和物。
11．一種從紙漿配料中清除蠟的方法，包括將一種聚合化學物質加入到含有腐蝕性物質、纖維和蠟的紙漿配料中，其中，聚合化學物質將蠟與纖維分離，獲得包含蠟顆粒和基本上不含有臘的纖維的紙漿配料；以及篩濾和清洗獲得的紙漿配料，分離蠟顆粒，從而獲得基本上不含有臘的紙漿配料。
12．根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，腐蝕性物質包含氫氧化鈉。
13．根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，紙漿配料包含纖維和蠟，其中蠟的重量含量占全部纖維重量的3％。
14．根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，基本上不含有臘的紙漿配料適用于造紙機。
15．根據(jù)權利要求11的方法，其中，基本上不含有臘的紙漿配料的蠟的含量小于全部纖維重量的0．5％。
16．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質是在制漿期間或在制漿之前被加入到紙漿配料中的。
17．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質是在制漿完成之后被加入到紙漿配料中的。
18．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質從下述物質中選擇硫酸鈉，硫酸鉀，硫酸月桂酯，硅酸鈉，偏硅酸鈉，右旋烯，丙烯碳酸酯，和上述物質的混和物。
19．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質是硫酸鈉。
20．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質是右旋烯。
21．根據(jù)權利要求11的方法，其中，聚合化學物質是偏硅酸鈉和右旋烯的混和物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從紙漿配料中清除蠟的方法。該方法能有效地從含有用蠟浸過的舊瓦楞箱(OCC)的紙漿配料中清除蠟。在該方法中,使用聚合化學物質處理含有用蠟浸過的OCC的紙漿配料,使蠟與纖維分離并使蠟聚焦,從而通過篩濾將蠟清除。在一最佳實施例中,使用一種腐蝕性物質處理紙漿配料從而可促進蠟的清除。
文檔編號D21C5/02GK1292052SQ99803271
公開日2001年4月18日 申請日期1999年2月23日 優(yōu)先權日1998年2月24日
發(fā)明者蘇珊·A·弗里蘭 申請人:韋爾豪澤公司