专利名称：造纸工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种造纸工艺，其中经粉碎的纤维素的水悬浮液经受机械处理并进行抄片工艺。
已经知道，要加工成纸张的纤维素必须先进行碾磨，然后才能抄片。按照DIN 54 360(1977年11月)标准，碾磨是指将处于悬浮状态的纤维素进行机械处理，在此期间其物理性质发生变化，使其变得适合于造纸。在对纤维素纤维和水所形成的淤浆进行碾磨时，纤维被切碎，变成细纤维化并被润胀。细纤维化是指纤维以平行于纤维轴的方式分丝。碾磨之后大部分细纤维处于重叠状态，很象纤维上的皱褶。润胀和细纤维化对于制造高强度纸张都是极为重要的。
碾磨工艺是一种大量耗能的工艺。在需要高度碾磨的纤维状材料的产品中，纤维素的碾磨确实是造纸过程中一种最花费能量的工艺。聚合的糖类、单体的或聚合的胺、酰胺和染料都可被推荐作为碾磨助剂(参阅M Milichovsky，Chemische Aspekte der Mahlungvon 2ellstoffZellstoff und papier，38，17页，(1989))。碾磨度用肖伯尔打浆度(Schopper-Riegler(SR))表示。所制成的纸张的强度一般随着碾磨度的增加而增加。
诸如荷兰式打浆机、锥形精磨机、磨浆机、盘磨机和碎浆机等之类的机器都可用来进行碾磨。在碾磨过程中原料淤浆是在机器的运动部件和固定部件之间进行加工的(参见Handbuch de Papier-und Pappenfabrikation，(Papierlexikon)，2nd Edition VolII，L-Z，1971)。
此外，也已知道，利用添加剂可以进一步提高纸张的强度。这样的材料例如可以是天然橡胶和羧甲基纤维素。从U S-A 3,447,956也知道，纸张经化学处理，如在高于100℃的温度在熔融叔胺—氧化物中润胀后，其强度较高。
椐U S-A 3,503,700报导，纸张经25％叔胺—氧化物水溶液浸泡、干燥并加热到200℃以上，然后冷却、用水淋洗以便再洗出叔胺—氧化物，这样处理之后，具有较高的强度。
另一方面，废纸加工中出现的问题越来越多地见诸于文献中。纸张制造者熟知的一个现象是在造纸中已经使用过一次或多次的纤维素纤维就不再十分适于重新抄片。用专业的字眼来说，这种观点坚持认为，纤维一旦经过碾磨，就不能再进行碾磨(参阅J Lumiainen，Refining of Recycled Fibre-Advantages and Disadvatages，Papermakers Conference，187，(1992))。曾有人作了许多尝试来解决这个问题，他们采用特殊的碾磨技术并在纸张中添加不寻常的辅助材料。这些辅助材料被假设可以提高纸张的强度以及其他性能。
本发明的目的是进一步开发通常的造纸工艺，以便不必使用通常的辅助材料就能制造出具有较高强度的纸张，从而可以尽可能缩短碾磨时间。
按照本发明的造纸工艺是从如下工艺开始的，其中碎浆后的纤维素材料的水悬浮液，如半浆经机械处理，然后进行抄片工艺，其特征是，所述机械处理是在叔胺-氧化物存在下进行的。该机械处理较好在精磨机中进行。
已经知道，叔胺—氧化物是可供选择的纤维素的另一类溶剂。例如，从US-PS2,179,181知道叔胺—氧化物具有溶解纤维素的性能，而不会使其转变成衍生物，而且，可通过沉淀法从这类溶液制备纤维素的模制品，如纤维。在US-PS3,447,939、US-PS3,447,956和US-PS 3,508,941中叙述了制备纤维素溶液的其他工艺，其中所用的溶剂较好是环胺—氧化物。然而在所有这些工艺中纤维素都是在高温下以物理方式溶解的。
现已证明，采用本发明的工艺，即使废纸也可以添加到纤维素材料，如纤维素中，而且，甚至在这种情况下，所得到的纸的强度也是高的。因此，用这种方法，废纸可以重新用于本发明的工艺中。已经知道，循环使用多次的废纸或纤维素纤维不太适合于重新抄片。本发明工艺中给出的具体方案是基于下面的发现，即经粉碎后的废纸，在叔胺—氧化物的存在下与另外的纤维素材料一起重新进行碾磨后就非常适用于制造高级纸。
本发明工艺的优选具体实施方案在于用N-氧化N-甲基吗啉作为叔胺—氧化物。
悬浮液水相中叔胺—氧化物最适宜的浓度为55-72％(重量)。
本发明还涉及经粉碎的含有纤维素的造纸材料在进行机械处理时使用叔胺—氧化物作为辅助材料。现已证明，使用N-氧化N-甲基吗啉是特别有利的。
下面实例进一步说明本发明。
实例为了揭示叔胺—氧化物的效果，将从硫酸盐法和亚硫酸盐法木浆制浆工艺得到的纤维素按照德国标准研究所纸张和卡片纸板标准委员会(注册社团)的DIN 54 360(1977年11月)标准，在室温下进行标准化碾磨处理。进行这样处理的原因是为了建立评估纤维素强度性能的标准。
只有当试验的纸张是在给定的可重现的条件下制成的并测定其强度性能时这才成为可能。
按照DIN 54 360中所述的工艺，将预水解的硫酸盐法纤维素(“Buckeye V5”高级纸浆)、亚硫酸盐法纤维素(山毛榉木蒸煮纤维素)和另一种山毛榉木蒸煮纤维素的悬浮液进行机械预碾磨(筛孔350微米)，然后在六辊磨浆机中碾磨至不同的肖氏打浆度(SRdegree)，其中各悬浮液的浓度标准化为12％。这些纤维素并非造纸用的典型纤维素，之所以选择这些纤维素是为了能更好地说明胺-氧化物的有利效果，尚若使用典型的造纸用纤维素，则毫无例外地将会得到更好的效果。在每个试验中不但使用水，而且也使用NMM0的水溶液(60％重量的NMM0，40％重量水)作为悬浮介质。
按照DIN 54 358 T1(1981年2月)标准，用所制得的各种纤维素悬浮液进行抄片。所制得的纸张的强度试验(撕裂长度)按DIN53 112(1981年10月)中所述的标准化方法进行，结果列于后面各表中。
表1预水解硫酸盐法纤维素(南方松，Buckeye V5，Proctor & Gamble公司产)碾磨时间(分)102030悬浮介质—水碾磨度(肖氏打浆度°SR) 8 910撕裂长度(米) 700 800 1000悬浮介质-60％NMM0，40％水碾磨度(肖氏打浆度°SR)101112撕裂长度(米) 900 1300 1500表2亚硫酸盐法纤维素(山毛榉木，Lenzing)碾磨时间(分)102030悬浮介质—水碾磨度(肖氏打浆度°SR)324247撕裂长度(米)1800 2100 2500悬浮介质-60％NMMO，40％水碾磨度(肖氏打浆度°SR)374754撕裂长度(米)2100 2500 3100
表3亚硫酸盐法纤维素(预碾磨)(BKZ预碾磨，Lenzing)碾磨时间(分) 102030悬浮介质—水碾磨度(肖氏打浆度°SR) 516372撕裂长度(米) 1100 1700 1600悬浮介质-60％NMMO，40％水碾磨度(肖氏打浆度°SR) 576767撕裂长度(米) 1400 1600 1900从下面三个表中可以看出对于给定的纸张，其撕裂长度随碾磨时间的增加而增加。预水解硫酸盐法纤维素(见表1)的效果尤其显著，其中在碾磨纤维素纤维时由于存在NMMO，使所制得的纸张的撕裂长度可增加高达50％。
从上面三个表中也可以看出NMMO的存在使碾磨效率更高，因为在较短的时间内可获得较高的碾磨度(即打浆度)。这自然是一种节能的反映。令人惊奇的是，碾磨度的增加并不正比于撕裂长度。因此，例如，在预水解硫酸盐法纤维素的30分钟碾磨过程中，NMMMO的存在使碾磨度增加20％，而撕裂长度却增加50％。
也还可以看出预碾磨亚硫酸法纤维素(表3)，由于其成纤性能较差，经30分钟碾磨后其纸张的撕裂长度只有1600米，而加了NMMO时则得到撕裂长度为1900米的较高质量的纸张；这后一种纸张相当于用较高级的亚硫酸盐法纤维素(表2)不加NMMO碾磨10分钟后的悬浮液所制得的纸张。这表明可用常规方法加工但只能得到低级纸张的材料可以通过在NMMO存在下进行碾磨加工成高质量纸张。
本发明的工艺适用于各种类型的纤维素而不受所选择的蒸煮方法的限制。
此外，利用本发明的工艺，即使由已经经受过几次通常的碾磨工艺和抄片的纤维构成的废纸也可以与纤维素一起进行加工，得到高质量的纸张，而无需添加额外的辅助材料。
权利要求
1.一种造纸工艺，其中经粉碎的纤维素材料的水悬浮液先经机械处理，然后进行抄片工艺，其特征在于所述机械处理是在叔胺—氧化物存在下进行的。
2.按照权利要求1的工艺，其特征在于使用已经经过一次抄片工艺的材料作为经粉碎的纤维素材料。
3.按照权利要求2的工艺，其特征在于所用的纤维素材料部分地得自于废纸。
4.按照权利要求1-3中的一项或几项的工艺，其特征在于，所述叔胺-氧化物是N-氧化N-甲基吗啉。
5.按照权利要求1-4中的一项或几项的工艺，其特征在于所述悬浮液的水相含有55-72％重量的叔胺—氧化物。
6.按照权利要求1-5中的一项或几项的工艺，其特征在于所述机械处理是在精磨机中进行的。
7.叔胺—氧化物在造纸过程的粉碎后的纤维素材料的机械处理工艺中作为辅助材料的用途。
8.N-氧化的N-甲基吗啉在造纸过程中的粉碎后的纤维素材料的机械处理工艺中作为辅助材料的用途。
全文摘要
造纸工艺，其中经粉碎的纤维素材料的水悬浮液先经机械处理，然后进行抄片工艺，其特征在于所述悬浮液含有叔胺-氧化物。所述经粉碎的纤维素材料可部分地选用废纸。
文档编号D21F1/00GK1130699SQ951022
公开日1996年9月11日 申请日期1995年3月4日 优先权日1995年3月4日
发明者S·齐凯利 申请人:连津格股份公司