降低紙漿中的熒光的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及在再循環(huán)的紙漿中降低熒光的方法，其中該方法包括：使含有熒光劑的紙漿漿料與二氧化氯接觸；和使紙漿漿料與量足以降低紙漿中的熒光的次氯酸鈉組分接觸；其中紙漿在與二氧化氯接觸的同時(shí)或之后與次氯酸鈉組分接觸。
【專利說(shuō)明】降低紙漿中的熒光的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明的領(lǐng)域涉及由含有熒光劑的紙漿源，例如再循環(huán)的紙，生產(chǎn)紙漿和紙。更具 體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明是關(guān)于在紙漿和紙中降低或消除熒光。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 熒光是一種光學(xué)現(xiàn)象，其中不可見波長(zhǎng)的光（例如，紫外光）被吸收，然后以可見 光波長(zhǎng)被再發(fā)射。被稱為"熒光增白劑"或"光學(xué)增亮劑"或"FWA"或"0ΒΑ"的化學(xué)品經(jīng)常 被加入生產(chǎn)許多精細(xì)紙（例如，印刷或復(fù)印紙）以及面巾紙和紙巾級(jí)別的產(chǎn)品的原料中以 改善產(chǎn)品的表觀亮度。FWA典型地是基于芪的化合物和它們的化學(xué)品衍生物。
[0004] 當(dāng)含有FWA的紙產(chǎn)品被再循環(huán)時(shí)，大多數(shù)熒光化合物在再循環(huán)過(guò)程中保留在纖維 中。據(jù)報(bào)道，由于在使用再循環(huán)纖維的脫墨紙漿廠和造紙廠中的顏色和亮度控制，這導(dǎo)致了 一些操作問(wèn)題。FWA可以改變脫墨紙漿的表觀顏色，并且損害或改變最終產(chǎn)品的最終質(zhì)量。 FWA的存在會(huì)影響基于UV的在線顏色傳感器的響應(yīng)，并且會(huì)不利地影響控制循環(huán)的性能。
[0005] 此外，還懷疑FWA會(huì)由于從再循環(huán)的纖維制備的紙產(chǎn)品中浙出而帶來(lái)潛在的健康 風(fēng)險(xiǎn)。在一些食品級(jí)包裝中不允許使用FWA。因此，需要將FWA從意圖用于這樣的食品級(jí)應(yīng) 用的再循環(huán)的纖維中除去。
[0006] 因此，需要以有效的方式從再循環(huán)的紙漿降低或消除FWA。
[0007] 發(fā)明概述
[0008] 已發(fā)現(xiàn)，再循環(huán)的紙漿中的熒光可以通過(guò)以下方法降低，該方法包括使含有熒光 劑的紙漿與量足以降低紙漿的熒光的二氧化氯（C10 2)和次氯酸鈉（或次氯酸鈉的衍生物） 的組合接觸，其中紙漿在該紙漿與C102接觸的同時(shí)或之后與次氯酸鈉接觸。
[0009] 在一種實(shí)施方式中，C102和次氯酸鈉組分被同時(shí)加入紙漿，或次氯酸鈉組分在添 加 C102后短時(shí)間內(nèi)添加，其中次氯酸鈉組分含有次氯酸鈉，次氯酸鈉的衍生物，或它們的混 合物。
[0010] 在一種實(shí)施方式中，C102和次氯酸鈉被同時(shí)加入紙漿，或次氯酸鈉在添加 C102后 短時(shí)間內(nèi)添加。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，次氯酸鈉在添加 C102后少于約2分鐘，或少于約1 分鐘，或少于約30秒，或少于約10秒，或少于約5秒，或少于約1秒內(nèi)添加。在一種實(shí)施方 式中，C10 2和次氯酸鈉被同時(shí)添加到紙漿。
[0011] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，加入紙漿的C102的量范圍在約4至約15kg/t(1000kg) 的干紙漿，或約5至約10kg/t，或約6至約8kg/t。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，加入紙漿的次 氯酸鈉的量范圍在約2至約12. 5kg/t的干紙漿，或約2. 5至約8kg/t，或約3至約6kg/t。 在一種實(shí)施方式中，C102的用量大于次氯酸鈉的用量（以重量計(jì)）。在本發(fā)明的實(shí)施方式 中，C10 2與次氯酸鈉的重量比范圍在1 :1至3:1，或1. 1 :1至2:1，或1. 2:1至1. 8:1，或約 3:2。在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，還包括較低的化學(xué)品進(jìn)料，并且雖然熒光沒有降低到零 或接近零，但少量的熒光降低也包括在本發(fā)明的實(shí)施方式中。
[0012] 在審視以下說(shuō)明后在審視以下說(shuō)明后，其它目的、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征對(duì)于本領(lǐng)域技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是明顯的。
[0013] 附圖簡(jiǎn)述
[0014] 圖1是采用上流式反應(yīng)容器熒光減少方法的示意圖。
[0015] 圖2是顯示對(duì)于實(shí)施例1來(lái)說(shuō)次氯酸鹽添加延遲對(duì)亮度和熒光的效應(yīng)的圖。
[0016] 圖3是顯示對(duì)于實(shí)施例1來(lái)說(shuō)次氯酸鹽添加延遲對(duì)L-值的效應(yīng)的圖。
[0017] 圖4是顯示對(duì)于實(shí)施例1來(lái)說(shuō)次氯酸鹽添加延遲對(duì)白度和色調(diào)的效應(yīng)的圖。
[0018] 圖5是顯示對(duì)于實(shí)施例1來(lái)說(shuō)次氯酸鹽添加延遲對(duì)a和b值的效應(yīng)的圖。
[0019] 圖6是顯不對(duì)于實(shí)施例2來(lái)說(shuō)化學(xué)品順序?qū)ν还獾男?yīng)的圖。
[0020] 圖7是顯示對(duì)于實(shí)施例3來(lái)說(shuō)二氧化氯加料對(duì)熒光的效應(yīng)的圖。
[0021] 圖8是顯示對(duì)于實(shí)施例3來(lái)說(shuō)應(yīng)二氧化氯加料對(duì)pH和殘余二氧化氯的效的圖。
[0022] 圖9是顯示對(duì)于實(shí)施例3來(lái)說(shuō)二氧化氯加料對(duì)pH和殘余二氧化氯的效應(yīng)的圖。
[0023] 圖10是顯示對(duì)于實(shí)施例4來(lái)說(shuō)次氯酸鈉添加延遲對(duì)亮度和熒光的效應(yīng)的圖。
[0024] 圖11是顯示對(duì)于實(shí)施例4來(lái)說(shuō)次氯酸鈉添加延遲對(duì)白度和色調(diào)的效應(yīng)的圖。
[0025] 發(fā)明詳述
[0026] 在一方面，根據(jù)本發(fā)明的方法包括加工廢紙以形成包含紙漿和熒光劑（例如FWA) 的紙漿漿料，和將二氧化氯在次氯酸鈉之前或與其同時(shí)施加到含有熒光的工藝料流（紙 漿，紙）。紙漿漿料的漿濃度（consistency)在添加二氧化氯之前可以范圍在約4%至約 20%，或約6%至約18%，或約8%至約16%。還可以在低于4%的漿濃度下操作，例如，來(lái) 配合紙漿廠或造紙廠中的現(xiàn)有工藝料流，但仍然能夠獲益于本發(fā)明，然而，據(jù)信，大致低于 1%時(shí)，會(huì)喪失添加次氯酸鈉的益處。在一種實(shí)施方式中，兩種化學(xué)品添加之間的延遲不那 么長(zhǎng)，使得不再存在殘余二氧化氯。
[0027] 優(yōu)選地，在次氯酸鈉添加后應(yīng)有至少五分鐘的反應(yīng)剩余。
[0028] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，所述方法被描述為使紙漿與二氧化氯和次氯酸鈉接觸。 "接觸"是指，將化學(xué)品（接觸紙漿）添加到紙漿漿料，或通過(guò)形成期望的化學(xué)品的前體化 學(xué)品的反應(yīng)而原位形成。例如，根據(jù)本發(fā)明，二氧化氯或次氯酸鈉可以在紙漿漿料中原位形 成，并且其它化學(xué)品可以加入漿料，或者二氧化氯和次氯酸鈉均可以原位形成。在本發(fā)明的 實(shí)施方式中，二氧化氯或次氯酸鈉，或以上兩者，都可以在分開的工藝設(shè)備或工藝料流中原 位形成，然后加入紙漿漿料。
[0029] 雖然本發(fā)明的實(shí)施方式在此描述了使（紙漿）與次氯酸鈉接觸或添加次氯酸鈉 (至紙漿），但應(yīng)理解的是，本發(fā)明的其它實(shí)施方式還包括采用次氯酸鈉衍生物，來(lái)代替次 氯酸鈉（或與之組合）。"次氯酸鈉衍生物"是指，一種或多種以下原因產(chǎn)生的化學(xué)品化合 物：將次氯酸鈉與二氧化氯根據(jù)本發(fā)明引入紙漿漿料，由于在熒光減少方法期間漿料中次 氯酸鈉的解離或次氯酸鈉與其它化合物的反應(yīng)，該化學(xué)品化合物的存在與單獨(dú)的二氧化氯 相比改進(jìn)了熒光減少。例如，據(jù)信在某些條件下，次氯酸鈉將在紙漿漿料的溶液中形成次氯 酸。因此，次氯酸被視為次氯酸鈉的衍生物，添加單獨(dú)的次氯酸，或與次氯酸鈉組合，至紙漿 和二氧化氯也在本發(fā)明實(shí)施方式的范圍內(nèi)。
[0030] 工藝流程的實(shí)例提供于以下圖1中。參考圖1，在中間漿濃度泵（MC)輸送12%漿 濃度的紙漿前，二氧化氯進(jìn)入。次氯酸鈉在少于一秒后直接加入動(dòng)態(tài)化學(xué)品混合器。在高 漿濃度下，在葉輪周圍會(huì)典型地形成氣穴。為了避免這樣，安裝了脫氣泵。將一些形式的用 于氯化合物的中和化學(xué)品供入該脫氣泵，即施加到氣體而不是到紙漿料流。將二氧化氯和 次氯酸鈉充分混合入紙漿大約20分鐘，然后進(jìn)入上流式塔。
[0031] 兩種化學(xué)品之間的延遲可以影響除熒光之外的光學(xué)性質(zhì)，可以根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施 找出策略以優(yōu)化這些光學(xué)性質(zhì)。
[0032] 在一種實(shí)施方式中，兩種化學(xué)品的反應(yīng)在單一階段中發(fā)生。雖然圖1中具體給出 了反應(yīng)容器，但在其它實(shí)施方式中，管道可以是足夠的，這是因?yàn)閷?shí)施本發(fā)明需要相對(duì)短的 反應(yīng)時(shí)間。
[0033] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，二氧化氯/次氯酸鈉/紙漿料流的pH可以用pH調(diào)節(jié)化 學(xué)品（酸、堿或緩沖劑）來(lái)調(diào)節(jié)。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，將pH調(diào)節(jié)到范圍在約2至約7 的值。特定的目標(biāo)pH通常取決于體系。例如，在熒光約5的干凈體系中，pH可以范圍在約 2至約5,或約2至約4。如果體系被例如碳酸鈣嚴(yán)重緩沖，則pH可能更高，例如在約4. 5至 約7的范圍。而且，二氧化氯加料將降低pH，次氯酸鈉加料將提高pH。
[0034] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，熒光減少方法（經(jīng)處理的紙漿漿料）的溫度保持在約 40°C至約85°C，或約65°C至約80°C的范圍。
[0035] 雖然MC紙漿和化學(xué)品混合器用于一些實(shí)施方式中，還包括的是，不論混合實(shí)現(xiàn)與 否，都將發(fā)生一些熒光減少。
[0036] 據(jù)信，串聯(lián)施加二氧化氯和次氯酸鈉需要的去除熒光的化學(xué)品少于單獨(dú)施加二氧 化氯或次氯酸鈉，并且僅需要一個(gè)步驟。
[0037] 當(dāng)與單獨(dú)次氯酸鈉進(jìn)行比較時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法具有能夠?qū)崿F(xiàn)零或接近零熒 光的附加益處。據(jù)信，零熒光對(duì)于單獨(dú)的次氯酸鈉來(lái)說(shuō)是不可能的，或至少會(huì)是非常難以 實(shí)現(xiàn)的。因此，在本發(fā)明的一種實(shí)施方式中，二氧化氯和次氯酸鈉以足量添加，并且所得紙 楽保持在足以實(shí)現(xiàn)基本上零或零突光的條件下?；旧狭闶侵?，當(dāng)用Technidyne Color Touch(CTH-ISO)測(cè)量時(shí)，熒光為0. 25或更低。
[0038] 當(dāng)與單獨(dú)的二氧化氯比較時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的方法減少了化學(xué)品加料，同時(shí)還防止 發(fā)生放氣。放氣是由于在工藝結(jié)束時(shí)高濃度的殘余二氧化氯造成的，并且如果被工人吸入 則會(huì)造成潛在的危險(xiǎn)。當(dāng)二氧化氯和次氯酸鈉根據(jù)本發(fā)明組合加入時(shí)，殘余C10 2被降低， 例如，當(dāng)需要最大熒光減少時(shí)，被降低到原剩余量的十分之一。
[0039] 在一種實(shí)施方式中，熒光減少方法與任何漂白或增白步驟分開地進(jìn)行，其中漂白/ 增白中的目的是提高亮度和/或白度。在這樣的實(shí)施方式中，熒光方法不會(huì)導(dǎo)致亮度提高， 或只有相對(duì)較小的亮度提高。在本發(fā)明的實(shí)施方式中，由于進(jìn)行熒光減少方法而造成的亮 度提高低于約5IS0,或低于約0IS0。在一種實(shí)施方式中，熒光減少方法在任何漂白或增白 步驟前進(jìn)行。
[0040] 在本發(fā)明的實(shí)施方式中，熒光減少方法采用上流式塔或管道進(jìn)行，其中在二氧化 氯和次氯酸鈉都已加入紙漿漿料后，停留時(shí)間少于約30分鐘，或少于約25分鐘，或少于約 20分鐘。在一種實(shí)施方式中，停留時(shí)間可以低至7分鐘，但仍具有良好的熒光減少效果。
[0041] 對(duì)本發(fā)明的上述總體討論將通過(guò)以下具體的但非限制性的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。
[0042] 以下實(shí)施例包括評(píng)價(jià)在添加 C102后添加次氯酸鈉的延遲效應(yīng)，分開添加單獨(dú)的 (：102和長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間的效應(yīng)，化學(xué)品添加量的效應(yīng)，和實(shí)施本發(fā)明對(duì)紙的亮度和白度的效 應(yīng)。
[0043] 實(shí)施例1
[0044] D-Η兩步驟，D和Η之間的增稠
[0045] 紙漿首先與二氧化氯反應(yīng)，然后增稠至大約25%漿濃度，稀釋到11%漿濃度并 進(jìn)一步用次氯酸鈉處理。添加的C10 2量是2. 5kg/噸（1000kg)的干紙漿，亞氯酸鈉量為 1.785kg/頓的干紙漿。兩個(gè)步驟的總計(jì)反應(yīng)時(shí)間為7分鐘。之前的工作表明，在分鐘后反 應(yīng)結(jié)束。二氧化氯時(shí)間為0、2、3. 5、和5分鐘。零表示其中兩種化學(xué)品同時(shí)添加的基準(zhǔn)情 況。二氧化氯和次氯酸鈉反應(yīng)的漿濃度為11%且溫度71°C。結(jié)果示于圖2。
[0046] 對(duì)圖2的分析表明，由于鈉次氯酸鹽添加延遲，熒光提高，甚至短至2分鐘的延遲 也如此。而且，一旦這樣的損失發(fā)生，增加的延遲對(duì)熒光沒有另外的影響。
[0047] 紙顏色可以由稱為CIELAB的體系中的三個(gè)坐標(biāo)L'a#和b#限定，其中1；是亮度， a#是紅-綠度，b#是黃-藍(lán)度。這些值以及其它光學(xué)性質(zhì)測(cè)量為亞氯酸鈉添加延遲的關(guān)系。 對(duì)L值的效應(yīng)示于圖3,對(duì)色調(diào)的示于圖4。
[0048] 對(duì)圖3和4的分析表明，亮度I；值和白度以與熒光類似的方式增加。當(dāng)包括紫外 光時(shí)（UVin)和當(dāng)排除紫外光時(shí)（UVex)都有這些增加值。
[0049] 不同于熒光，淡色不但隨著第一次延遲增加，而且還隨著次氯酸鈉添加的延遲增 加而持續(xù)增加。
[0050] 對(duì)a和b值的效果示于圖5。對(duì)圖5的分析表明，延遲對(duì)a#值的效應(yīng)很小或沒有， 但值下降，且UVin時(shí)下降的超過(guò)UVex時(shí)。
[0051] 實(shí)施例2
[0052] H-D，其中在D和Η之間沒有洗滌或增稠
[0053] 混合的辦公廢紙（MOW)用二氧化氯和次氯酸鈉的組合以兩階段方法處理。在第一 方法中，將二氧化氯與紙混合，并在5分鐘后添加次氯酸鈉，然后進(jìn)一步混合?？偼Ａ魰r(shí)間 為20分鐘且溫度為71 °C。
[0054] 在第二方法中，加入二氧化氯并單獨(dú)反應(yīng)20分鐘。然后將次氯酸鈉在沒有中間洗 滌或增稠的情況下加入紙。該階段的停留時(shí)間也為20分鐘，總停留時(shí)間為40分鐘。結(jié)果 示于圖6。
[0055] 對(duì)圖6的分析表明，盡管只有一半的時(shí)間，對(duì)于第一種方法來(lái)說(shuō)熒光和殘余化學(xué) 品都降低了。亮度和白度對(duì)于D+H方法來(lái)說(shuō)都降低了。
[0056] 實(shí)施例3
[0057] FR方法-零熒光減少
[0058] 再循環(huán)的紙含有混合的辦公廢紙，其初始亮度為89. 95% IS0,包括UV，且熒光為 12. 4,用二氧化氯和次氯酸鈉組合來(lái)處理，其中兩種化學(xué)品同時(shí)添加。
[0059] 二氧化氯加料從0至15. 5kg/t變化，而次氯酸鈉以2. 9kg/t和5kg/t添加。將紙 在設(shè)定在68C的恒溫浴中漂白15分鐘。對(duì)pH沒有進(jìn)行調(diào)節(jié)并使其隨反應(yīng)波動(dòng)。亮度和熒 光采用D65照明劑用Technidyne Color Touch計(jì)測(cè)量。結(jié)果示于圖7。
[0060] 對(duì)的分析圖7表明，在二氧化氯加料6kg/t且伴隨5kg/t次氯酸鈉時(shí)，突光降低至 低于零。當(dāng)次氯酸鈉降低至2. 9kg/t時(shí)，沒有實(shí)現(xiàn)零熒光。
[0061] 測(cè)量了 C102量對(duì)pH和殘余C102的效應(yīng)。結(jié)果示于圖8和9。
[0062] 對(duì)的分析圖8和9表明，對(duì)于兩種次氯酸鈉的加料來(lái)說(shuō)，殘余C102都少于0. Olgpl。 另外的次氯酸鈉也用于在〇. 5熒光時(shí)將pH從3. 2提高至4. 5。
[0063] 實(shí)施例4-D - Η單一階段，在D和Η之間沒有增稠或洗滌 [0064] 再循環(huán)的紙?jiān)趩我浑A段與二氧化氯和次氯酸鈉反應(yīng)。次氯酸鈉添加以0、2、5、10、 15和18分鐘變化，其中零表示同時(shí)添加（基準(zhǔn)情況）。在兩種化學(xué)品之間沒有進(jìn)行洗滌或 增稠。總停留時(shí)間對(duì)于所有實(shí)驗(yàn)來(lái)說(shuō)均為20分鐘；漿濃度為11%且溫度為71. 1°C。對(duì)亮 度和白度的效應(yīng)評(píng)價(jià)為添加次氯酸鈉的時(shí)間延遲的函數(shù)。結(jié)果示于圖10和11中。
[0065] 對(duì)的分析圖10表明，所有實(shí)驗(yàn)的熒光都為1. 6至2. 1。雖然數(shù)據(jù)的分布看似顯 著，但大多數(shù)點(diǎn)都具有低于基準(zhǔn)情況的熒光，這表明延遲沒有不利效應(yīng)或只有很少的不利 效應(yīng)。
[0066] 對(duì)圖10和11的分析進(jìn)一步表明，對(duì)于UVin和UVex的次氯酸鈉添加2分鐘的初 始延遲來(lái)說(shuō)，亮度和白度都提高了，對(duì)于第一次延遲來(lái)說(shuō)，色調(diào)也提高了。對(duì)于增加的次氯 酸鈉延遲來(lái)說(shuō)，所有參數(shù)都保持相對(duì)恒定。
【權(quán)利要求】
1. 在再循環(huán)的紙漿中降低熒光的方法，所述方法包括： a) 使含有熒光劑的紙漿漿料與二氧化氯接觸； b) 使所述紙漿漿料與量足以降低所述紙漿的熒光的選自如下的次氯酸鈉鈉組分接觸： 次氯酸鈉，至少一種次氯酸鈉衍生物或它們的組合； 其中紙漿在與二氧化氯接觸的同時(shí)或之后與所述次氯酸鈉組分接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中紙漿在與二氧化氯接觸后與所述次氯酸鈉組分接 觸少于約2分鐘。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中紙漿在與二氧化氯接觸后與所述次氯酸鈉組分接 觸少于約30秒。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中紙漿同時(shí)與所述次氯酸鈉組分和二氧化氯接觸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其中與紙漿接觸的所述二氧化氯組分的量范 圍在約4-約15kg/t(1000kg)的干紙楽。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其中與紙漿接觸的所述次氯酸鈉組分的量范 圍在約2-約12. 5kg/t (1000kg)的干紙漿。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其中二氧化氯與所述次氯酸鈉組分的重量比 范圍在1
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其中二氧化氯與所述次氯酸鈉組分的重量比 范圍在 1. 2:1-1. 8:1。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其中紙漿漿料在與二氧化氯接觸前的一致度 范圍在約4% -約20%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括添加 pH調(diào)節(jié)化學(xué)品，其量將紙漿 漿料的pH調(diào)節(jié)到范圍在2-7的值。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的方法，其中次氯酸鈉組分是次氯酸鈉。
【文檔編號(hào)】D21C9/14GK104066884SQ201280064899
【公開日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月28日
【發(fā)明者】G·卡米查爾, D·康奈爾, S·B·奧哲, R·A·寇莫, M·西格曼 申請(qǐng)人:納爾科公司