改性的牛皮纤维.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104109983 A (43)申请公布日 2014.10.22 CN 104109983 A (21)申请号 201410097555.2 (22)申请日 2006.05.24 60/684,018 2005.05.24 US 200680018113.8 2006.05.24 D21H 11/20(2006.01) A61F 13/15(2006.01) (71)申请人 国际纸业公司 地址 美国田纳西 (72)发明人 谭征 G戈亚尔 AA库库拉斯 (74)专利代理机构 永新专利商标代理有限公司 72002 代理人 过晓东 (54) 发明名称 改性的牛皮纤维 (57。

2、) 摘要 一种制备用于纸张或卷筒纸产品的改性纸浆 的方法， 该方法包括 ： 在萃取工艺中处理木片以 除去半纤维素而形成处理过的木片， 以及对所述 处理过的木片进行化学或半化学制浆， 以形成改 性的牛皮纸浆， 其中在所述改性的牛皮纸浆中半 纤维素的含量为所述改性纸浆干重的约 5-10%。 (30)优先权数据 (62)分案原申请数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 7 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104109983 A CN 104109983 A 1/2 页 2 。

3、1. 一种制备用于纸张或卷筒纸产品的改性纸浆的方法， 该方法包括 ： 在萃取工艺中处理木片以除去半纤维素而形成处理过的木片， 以及 对所述处理过的木片进行化学或半化学制浆， 以形成改性的牛皮纸浆， 其中在所述改 性的牛皮纸浆中半纤维素的含量为改性纸浆烘干重量的约 4-15%。 2. 权利要求 1 的方法， 其中在所述改性的牛皮纸浆中半纤维素的含量为所述改性的牛 皮纸浆烘干重量的约 5-10%。 3. 权利要求 2 的方法， 其中在所述改性的牛皮纸浆中半纤维素的含量为所述改性的牛 皮纸浆烘干重量的约 6-10%。 4. 权利要求 3 的方法， 其中在所述改性的牛皮纸浆中半纤维素的含量为所述改性的。

4、牛 皮纸浆烘干重量的约 6-8%。 5. 权利要求 1 的方法， 其中所述改性的牛皮纸浆包括由更高的松密度、 更高的亮度、 更 好的排水和脱水或干燥、 或其组合所限定的增强的性能。 6. 权利要求 1 的方法， 其中处理木片的步骤产生比未改性的相同纸浆少至少 1 重量 % 的半纤维素的改性的牛皮纸浆。 7. 权利要求 1 的方法， 其中处理木片的步骤产生比未改性的相同纸浆少约 1-20 重量 % 的半纤维素的改性的牛皮纸浆。 8. 权利要求 7 的方法， 其中处理木片的步骤产生比未改性的相同纸浆少约 1-16 重量 % 的半纤维素的改性的牛皮纸浆。 9. 权利要求 1 的方法， 其中处理木片的。

5、步骤产生比未改性的相同纸浆少约 2-8 重量 % 的半纤维素的改性的牛皮纸浆。 10. 权利要求 1 的方法， 其中所述木片用 pH 大于 7 的碱性水溶液处理。 11. 权利要求 10 的方法， 其中所述碱性水溶液的 pH 为等于或大于约 8。 12. 权利要求 11 的方法， 其中所述碱性水溶液的 pH 为约 8-12。 13. 权利要求 12 的方法， 其中所述碱性水溶液的 pH 为约 9-11。 14. 权利要求 12 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未改性纸浆多大 约 0.1g/g 的保水性。 15. 权利要求 12 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未。

6、改性纸浆多大 约 0.2g/g 的保水性。 16. 权利要求 12 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未改性纸浆多约 0.2g/g 至约 0.2g/g 的保水性。 17. 权利要求 1 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未改性纸浆大至 少约 20CSF 单位的游离度。 18. 权利要求 17 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未改性纸浆大至 少约 50CSF 单位的游离度。 19. 权利要求 17 的方法， 其中所述改性纸浆具有比相同或基本相同的未改性纸浆大约 50CSF-200CSF 单位的游离度。 20. 权利要求 1 的方法， 其还包括漂白所述改。

7、性改性的化学或半化学纸浆。 21. 一种吸收性个人卫生制品， 其包括 ： 至少一个可渗透流体的顶部片层 ； 权 利 要 求 书 CN 104109983 A 2 2/2 页 3 至少一个不可渗透流体的与所述顶部片层相连的背部片层 ； 在所述至少一个顶部片层与至少一个背部片层之间的至少一个吸收体下层， 所述至少 一个吸收体层包括漂白过的改性的化学或半化学纸浆， 其中在所述改性纸浆中半纤维素的 含量为相同或基本相同的改性纸浆干燥重量的约 4-16%。 22. 一种漂白过的改性的化学或半化学纸浆， 其中在所述改性纸浆中半纤维素的含量 为相同或基本相同的改性纸浆干燥重量的约 4-16%。 23. 一种。

8、纸浆或纸板， 其包含漂白过的改性的化学或半化学纸浆， 其中在所述改性纸浆 中半纤维素的含量为相同或基本相同的改性纸浆干燥重量的约 4-16%。 权 利 要 求 书 CN 104109983 A 3 1/7 页 4 改性的牛皮纤维 0001 本申请是申请日为 2006 年 5 月 24 日递交的 200680018113.8 号申请的分案申请。 0002 相关专利申请 0003 本申请是要求 2005 年 5 月 24 提交的美国临时专利申请 US60/684018 的优先权的 非临时申请。 技术领域 0004 本发明涉及用于制备纸浆的改进方法， 根据该方法制备的纸浆以及从本发明的漂 白纸浆制备。

9、的纸张和纸板产品。更具体而言， 本发明涉及用于制备具有减少的半纤维素含 量的纸浆的方法改进， 其表现出一种或多种有利的性质。 背景技术 0005 用于煮解木片 (wood chip) 以形成纸浆的方法以及漂白纸浆和在纸张、 纸板和 吸收性产品的制造中使用漂白过的纸浆的方法是已知的。参见例如 US6063982 ； 5776159 ； 5902454 和 6464832。 发明内容 0006 本发明的一个方面涉及一种制备用于纸张或卷筒纸(paper web)产品的改性牛皮 纸浆的方法， 该方法包括 ： 0007 在萃取工艺中用含水液体处理木片而除去半纤维素， 以形成处理过的木片， 以及 0008。

10、 对所述处理过的木片进行牛皮制浆， 以形成改性的牛皮纸浆， 其中在所述改性的 牛皮纸浆中半纤维素的含量为改性纸浆干重量的约 5-10%。 0009 本发明的另一方面涉及通过本发明的方法形成的改性的牛皮纸浆。 本发明的改性 的牛皮纸浆具有一个或多个优点。 这些优点包括改进的排水性， 与未改性的纸浆相比， 其可 以提高使用本发明的纸浆的造纸过程的速度。与未改进的牛皮纸浆相比， 这种优点还包括 较高的游离度 (freeness) 和提高的漂白性、 排水性、 脱水性和 / 或干燥。 0010 本发明的又另一个方面涉及由本发明的改性纸浆制备的纸张、 纸板和吸收性产 品。与由未改性的纸浆形成的这类产品相比。

11、， 这种产品表现出更高的松密度 (bulk)。 0011 本发明的还另一个方面涉及一种用于吸收流体的个人卫生制品， 该制品包括至少 一个可渗透流体的顶部片层和至少一个基本上不可渗透流体的背部片层 ； 以及 0012 在所述至少一个顶部片层与至少一个背部片层之间插入的吸收体下层材料， 所述 下层材料包含本发明的改性纸浆。 附图说明 0013 在附图中 ： 0014 图 1 所示为本发明的改性纸浆和相同的未改性纸浆保水性与游离度之间的关系 图。 说 明 书 CN 104109983 A 4 2/7 页 5 0015 图 2 所示为本发明的改性纸浆和相同的未改性纸浆松密度与 Sheffi eld 平。

12、滑度的 关系图。 具体实施方式 0016 在本发明方法的第一步骤中， 用含水的液体萃取木片， 以除掉半纤维素而形成处 理过的木片。 本发明方法中使用的木片的种类是不重要的， 可以使用任何这种类型的材料。 例如， 可用的木片包括源自硬木树、 软木树或硬木树和软木树的组合的那些。 这里使用的术 语 “硬木纸浆” 是指源自落叶树 ( 被子植物 ) 如白杨和枫树的木质材料的纤维纸浆， 而 “软 木纸浆” 是指源自针叶树 ( 裸子植物 ) 如南方松的木质材料的纤维纸浆。 0017 所述木片用含水的组合物萃取。该液体可以仅由水组成， 或可以包括一种或多种 提高半纤维素萃取的附加材料。这种提高半纤维素萃取的。

13、附加材料可以有多种变化， 其包 括无机碱， 例如氢氧化钠、 氢氧化钾和氢氧化铵。在本发明的实践中优选使用氢氧化钠。 0018 在本发明优选的实施方案中， 所述木片用 pH 大于 7 的碱性水溶液处理。使用碱性 水溶液使得所述萃取可以在较低的温度下进行， 例如在室温或环境温度下进行而具有较短 的萃取。碱性水溶液的 pH 优选等于或大于约 8， 更优选约 8-12， 最优选 9-11。 0019 处理温度可以较宽范围地变化， 可以使用足以形成所需处理过的木片的任何温 度。所述处理温度通常至少为约 20， 但是， 如果可以有效提供所需处理过的木片， 则也可 以使用更低的温度。所述处理温度优选为约 2。

14、0 - 约 120， 更优选约 40 - 约 120， 最 优选约 40 - 约 90， 实施方案中选择的温度为约 60 - 约 90。 0020 处理时间可以较宽范围地变化， 可以使用足以形成所需处理过的木片的任何时 间。所述处理时间通常为至少 5 分钟， 但是， 如果可以有效提供所需的木质纤维素材料， 则 也可以使用更长的处理时间。处理时间优选约 5 分钟 - 约 20 小时， 更优选 15 分钟 - 约 10 小时， 最优选约 30 分钟 - 约 4 小时。 0021 在本发明第一步骤中从木片除掉的半纤维素可以较宽范围地变化， 只要在本发 明的第二步骤中牛皮制浆后的改性纸浆中残余半纤维素。

15、的量为所述改性纸浆干重的约 5-10%。例如， 在第一步骤中除掉的半纤维素的量可以是基于木片中半纤维素总量的约 5 重 量 % 或更低 - 约 20 重量 % 或更高。在本发明优选的实施方案中， 在第一步骤中除掉的半纤 维素的量可以是基于木片中半纤维素总量的约 10 重量 %- 约 15 重量 %。 0022 萃取的半纤维素可以制浆工艺流转移开， 由此减少牛皮黑液回收锅炉的热负载 ( 其通常是生产能力的瓶颈 )。萃取的半纤维素可以在蒸馏锅炉 (hog boiler) 或其它类型 的生物质锅炉中燃烧， 例如通过喷洒到生物质燃料原料上 ( 树皮、 pin chip、 锯屑、 煤等 )， 并因此保持。

16、工厂中的能量平衡。 或者， 萃取的半纤维素可用于产生燃料化学品的发酵原料。 萃取的半纤维素可以是氧化的， 或与醚官能团或阳离子电荷衍生化。由此处理过的半纤维 素可以用作造纸添加剂， 例如在造纸机械的湿部(wet end)中加入， 或者与淀粉混合以用于 施胶压制或涂布。 0023 在本发明方法的第二步骤中， 将处理过的或萃取过的木片暴露于化学或半化学制 浆方法。这种方法是本领域技术人员所熟知的， 这里将不再赘述。参见例如 “Handbook for Pulp&Paper Technologies” 第二版， G.A.Smook,Angus Wilde Publications(1992) 及其 。

17、中引用的参考文献， 其全部内容通过引用结合在此。可用的化学和半化学制浆方法的实例 说 明 书 CN 104109983 A 5 3/7 页 6 说明有碳酸盐制浆方法、 绿液制浆方法、 牛皮制浆(Kraft pulping)方法或亚硫酸盐制浆方 法。优选用于本发明实践中的是牛皮制浆。 0024 改性的牛皮纸浆中半纤维素的含量为改性纸浆干重的约 3-15%。优选改性的牛皮 纸浆中半纤维素的含量为改性纸浆干重的约 4-13%。更优选改性的牛皮纸浆中半纤维素的 含量为改性纸浆干重的约5-10%。 最优选为改性纸浆干重的约6-8%。 与未改性的纸浆相比， 所述改性的牛皮纸浆(硬木或软木的)表现出具有改进。

18、的排水性和干燥潜力的显著更高的 亮度和纸张松密度。 0025 在本发明优选的实施方案中， 本发明的改性的牛皮纸浆包含比未改性时的相同纸 浆少至少约1重量%的半纤维素。 在本发明的这些优选的实施方案中， 所述改性牛皮纸浆包 含比未改性时的相同纸浆少约 1-20 重量 % 的半纤维素。在本发明的这些优选的实施方案 中， 所述改性牛皮纸浆包含比未改性时的相同纸浆少约 1-20 重量 % 的半纤维素。在本发明 的这些优选的实施方案中， 所述改性牛皮纸浆包含比未改性时的相同纸浆少约 1-16 重量 % 的半纤维素。在本发明的这些优选的实施方案中， 所述改性牛皮纸浆包含比未改性时的相 同纸浆少约 2-16。

19、 重量 % 的半纤维素。在本发明的这些优选的实施方案中， 所述改性牛皮纸 浆最优选包含比未改性时的相同纸浆少约 2-8 重量 % 的半纤维素。 0026 在本发明优选的实施方案中， 本发明的改性纸浆表现出比未改性纸浆更高的游离 度和更好的排水性。游离度的增加优选为比未改性的纸浆大至少约 20CSF 单位。在本发明 更优选的实施方案中， 游离度的增加为比未改性的纸浆大至少约 50CSF 单位， 在本发明最 优选的实施方案中， 游离度的增加为比未改性的纸浆大约 50-200CSF 单位。 0027 在本发明优选的实施方案中， 本发明的改性纸浆表现出与未改性纸浆相比减小的 保水性值 (WRV)。在本。

20、发明这些优选的实施方案中， 保水性的减少优选大于约 0.1g/g。在 本发明更优选的实施方案中， 保水性的减少优选大于约 0.2g/g。在本发明最优选的实施方 案中， 保水性的减少为约 0.2g/g- 约 0.5g/g。 0028 所述纸浆的Kappa数值可以宽范围地变化。 所述Kappa数值优选为约15-28， 更优 选约 23-26。 0029 本发明的改性纸浆可以进行一个或多个后制浆处理， 例如用常规的漂白剂 如二氧化氯、 元素氯、 臭氧和过氧化物进行的漂白， 采用 “Handbook for Pulp&Paper Technologies” 第二版， G.A.Smook,Angus W。

21、ilde Publications(1992) 及其中引用的参考 文献中所描述的步骤和装置。所述纸浆也可以进行萃取， 例如氧脱木质素或优选在过氧化 物的存在下用碱萃取。在本发明优选的实施方案中， 本发明的改性纸浆表现出改进的漂白 性。改进的漂白性的好处在于可以减少漂白化学品的计量 (kappa 因子 ) 量， 但同时达到与 未改性纸浆使用量相同的亮度， 由此导致化学成本的节省。改进的漂白性的另一好处在于 可以使用与未改性纸浆相同量的漂白化学品， 尤其是在早期的漂白阶段， 由此减少达到相 同亮度所需的漂白段的数量 ( 节省资本和能量 )。但改进的漂白性的又另一好处可以产生 非常高亮度的纸浆， 而。

22、这在使用未改性纸浆时实际上是不可能实现的。 例如， 众所周知的事 实是， 牛皮纸浆不能漂白至超过 90ISO 亮度的亮度上限。但是， 采用该改性的牛皮纸浆， 使 用实际量的漂白化学品， 在本发明的优选实施方案中可以实现 90-95ISO 亮度的非常高的 亮度水平。 0030 在本发明另一优选实施方案中， 所述改性纸浆具有较少的阴离子电荷或较少的水 说 明 书 CN 104109983 A 6 4/7 页 7 合纤维表面， 因而表现出更好的对纸化学品如施胶剂、 染料和荧光增白剂的亲合性。 在本发 明另一优选实施方案中， 含较少半纤维素的本发明改性牛皮纸浆具有较小的水敏感度， 并 表现出改进的水膨。

23、胀性能。 0031 本发明的改性纸浆也可以用于制造纸张和包装产品， 例如印刷、 书写、 出版及封面 纸和纸板产品。这些产品及其制造方法的示例说明描述在 US5902454 和 US6464832 中。 0032 在纸张和纸板制造方法中， 本发明的改性纸浆在用于制造纸张或纸板之前可以不 进行或很少进行精制地使用， 或所述改性纸浆可以与完全精制的未改性纸浆混合， 尤其是 与软木纸浆混合。 本发明的改性纸浆或含本发明改性纸浆的纸浆混合物被配制为造纸含水 浆料配料 (stock furnish)， 其也包括赋予或提高特殊片性能或控制其它过程参数的多种 添加剂的一种。这种添加剂的实例是用于控制 pH、 。

24、固定添加剂至纸浆纤维上并改进纸浆纤 维在造纸机械上的保持性的明矾。其它可加入所述配料中的铝基化学品是铝酸钠、 聚合硅 酸硫酸铝和聚合氯化铝。其它可在造纸原料配料中包含的常规用途的湿部配料是酸和碱、 施胶剂、 干强度树脂、 湿强度树脂、 填料、 着色材料、 助留剂、 纤维絮凝剂、 消泡剂、 排水助剂、 荧光增白剂、 树脂控制化学品、 杀粘菌剂、 生物杀灭剂、 特殊化学品如腐蚀抑制剂、 防火及防 生锈化学品等。用于配制机械漂白纸浆、 铝基湿部化学品及其它湿部化学品在本领域中是 熟知的， 并且在此将不再赘述。参见例如 “Handbook for Pulp&Paper Technologies” 第二。

25、 版， G.A.Smook,Angus Wilde Publications(1992) 及其中引用的参考文献， 其全部内容通 过引用结合在此。 0033 将包含漂白过的机械纸浆和铝基化合物的造纸含水浆料配料沉积在常规造纸 机械的成形线材 (wire) 上， 以形成湿法沉积的纸或纸板的卷筒 (web)， 然后将湿法沉积 的纸张或纸板卷筒 (web) 干燥， 以形成干燥的纸或纸板的卷筒。造纸机械及其造纸的用 途在本领域中是熟知的， 在此不再赘述。参见例如前述的 “Handbook for Pulp&Paper Technologies” 。举例来说， 所述包含纸浆、 铝基和其它任选添加剂、 并且。

26、稠度为约 0.3%- 约 1% 的造纸含水浆料配料从合适造纸机械的流浆箱沉积， 所述机械例如双或单线 Fourdrinier 机器。沉积的造纸浆料配料通过真空在成形段脱水。脱水过的配料从成形段 被输送到特别构建的通过一系列辊压间距的压榨段， 在该段中除掉水并压实湿卷筒纸， 其 后输送到干燥器段， 其中所述湿卷筒纸被干燥而形成本发明的干燥过的卷筒纸。 在干燥后， 干燥的卷筒纸可以任选进行几天干燥端操作， 例如各种表面处理如涂布、 施胶和压光。 0034 在本发明的优选实施方案中， 所述改性纸浆所形成的纸制品具有比未改性时相同 或基本相同的纸浆更大的松密度。在这些本发明优选的实施方案中， 改性纸浆。

27、形成的纸制 品具有比未改性时相同或基本相同的纸浆大至少约 2% 的松密度。在这些本发明优选的实 施方案中， 改性纸浆形成的纸制品具有比未改性时相同或基本相同的纸浆大至少约 5% 的 松密度。在这些本发明优选的实施方案中， 改性纸浆形成的纸制品具有比未改性时相同或 基本相同的纸浆大约 5%- 约 40% 的松密度。在这些本发明优选的实施方案中， 改性纸浆形 成的纸制品具有比未改性时相同或基本相同的纸浆大至少约 5%- 约 30% 的松密度。 0035 根据本发明制造的纸张可用于常规的用途。例如， 所述纸可用于打印纸、 出版纸、 新闻用纸等。 0036 例如， 本发明的改性纸浆可用于制备吸收性制品。

28、， 例如使用普通方法的尿布、 薄 纸、 毛巾、 个人卫生用品。这种产品及其制造方法对本领域技术人员来说是已知的， 在此将 说 明 书 CN 104109983 A 7 5/7 页 8 不再赘述。参见例如 US6063982 和 5766159 及其中描述的文件。本发明的改性纸浆可用于 制造饱和牛皮纸。饱和牛皮纸是由未漂白的牛皮纸浆 ( 主要为硬木和某些软木如南方松的 混合物 ) 制得的纸板， 其被用作与树脂聚合物进行浸渍和固化的基片。饱和牛皮纸被用在 家庭和建筑物中使用， 例如厨房柜台顶部。 0037 以下将参考实施例来说明本发明。所述实施例是说明性的， 不是对本发明中的材 料、 条件或过程参。

29、数的限制。 0038 实施例 1 0039 将北方硬木木片 ( 主要为枫树 ) 用水在 160下萃取， 实现 19% 的材料去除。然 后将萃取的木片通过牛皮制浆而蒸煮至 Kappa 值为 25。作为对照， 对未萃取的木片也进行 Kraft 蒸煮达到目标 Kappa 数值 25。对处理过的纸浆和对照纸浆通过下表 I 中所示次序进 行漂白。 0040 表 I 漂白次序 0041 0042 亮度结果如下表 II 中所述 0043 说 明 书 CN 104109983 A 8 6/7 页 9 0044 明显的是， 处理过的纸浆可以更容易地漂白。在此实施例中， ClO2 剂量的节省多 于 11 磅 / 。

30、吨生产的纸浆。这是非常显著的经济利益。而且这也表明， 如果在 D0 阶段对改 性的牛皮纸浆也采用 “常规” 剂量 ( 即 kappa 因子为 0.14-0.2)， 则可以制得具有非常高亮 度的纸浆(远高于普通纸浆的上限90)。 实际上， 非常高亮度的纸浆可用于制造高亮度纸 张和节省荧光增白剂的用量。 0045 实施例 2 0046 将按照实施例 1 中用相同剂量的 ClO2 漂白化学品漂白的改性纸浆和对照纸浆精 制为不同水平的游离度。评价含水性数值、 松密度和平滑度。结果在以下表 III 及图 1 和 2 中所示。 0047 表 III 0048 说 明 书 CN 104109983 A 9 。

31、7/7 页 10 0049 游离度和含水性数值是对纸张排水性和脱水性的表示。如图 1 中所示， 数据显示 改性的纸浆可以在造纸机械上比未改性纸浆更快地脱水和干燥。 0050 数据还显示， 纸张松密度显著改进。如图 2 中所示， 在相同纸张平滑度下比较松密 度的增加时其更加正确。 0051 实施例 3 0052 也从南方松木片制得改性的牛皮纸浆。 如硬木的情况， 得到了显著的漂白节省。 下 表 IV 显示， 改性纸浆与对照纸浆在相同的 26 的 kappa 数值下具有减小的纤维粗糙度。该 试验是在 Kajaani FiberLab 实验机上进行的。 0053 表 IV 0054 改性的松木纸浆对。

32、照纸浆 纤维粗糙度 mg/100m26.129.2 0055 实施例 4 0056 将漂白过的南方硬木牛皮纸浆用 NaOH 溶液 (NaOH 的浓度为基于纸浆和水总体系 的 5%) 在环境温度下处理 15 分钟。这是从纤维中萃取半纤维素的备选方法。然后将纸浆 彻底用水洗涤， 并制成 Tappi 手工片材。 0057 从所述改性纸浆形成的纸张的松密度为 2.03cc/g， 而对照纸张的松密度为 1.85cc/g。亮度值也从对照例的 ISO86.4 增加到改性纸浆的 ISO89.2。 说 明 书 CN 104109983 A 10 1/1 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104109983 A 11 。