降低纸浆中的荧光的方法
【专利摘要】本发明涉及在再循环的纸浆中降低荧光的方法，其中该方法包括：使含有荧光剂的纸浆浆料与二氧化氯接触；和使纸浆浆料与量足以降低纸浆中的荧光的次氯酸钠组分接触；其中纸浆在与二氧化氯接触的同时或之后与次氯酸钠组分接触。
【专利说明】降低纸浆中的荧光的方法 发明领域
[0001] 本发明的领域涉及由含有荧光剂的纸浆源，例如再循环的纸，生产纸浆和纸。更具 体来说，本发明是关于在纸浆和纸中降低或消除荧光。
[0002] 发明背景
[0003] 荧光是一种光学现象，其中不可见波长的光（例如，紫外光）被吸收，然后以可见 光波长被再发射。被称为"荧光增白剂"或"光学增亮剂"或"FWA"或"0ΒΑ"的化学品经常 被加入生产许多精细纸（例如，印刷或复印纸）以及面巾纸和纸巾级别的产品的原料中以 改善产品的表观亮度。FWA典型地是基于芪的化合物和它们的化学品衍生物。
[0004] 当含有FWA的纸产品被再循环时，大多数荧光化合物在再循环过程中保留在纤维 中。据报道，由于在使用再循环纤维的脱墨纸浆厂和造纸厂中的颜色和亮度控制，这导致了 一些操作问题。FWA可以改变脱墨纸浆的表观颜色，并且损害或改变最终产品的最终质量。 FWA的存在会影响基于UV的在线颜色传感器的响应，并且会不利地影响控制循环的性能。
[0005] 此外，还怀疑FWA会由于从再循环的纤维制备的纸产品中浙出而带来潜在的健康 风险。在一些食品级包装中不允许使用FWA。因此，需要将FWA从意图用于这样的食品级应 用的再循环的纤维中除去。
[0006] 因此，需要以有效的方式从再循环的纸浆降低或消除FWA。
[0007] 发明概述
[0008] 已发现，再循环的纸浆中的荧光可以通过以下方法降低，该方法包括使含有荧光 剂的纸浆与量足以降低纸浆的荧光的二氧化氯（C10 2)和次氯酸钠（或次氯酸钠的衍生物） 的组合接触，其中纸浆在该纸浆与C102接触的同时或之后与次氯酸钠接触。
[0009] 在一种实施方式中，C102和次氯酸钠组分被同时加入纸浆，或次氯酸钠组分在添 加 C102后短时间内添加，其中次氯酸钠组分含有次氯酸钠，次氯酸钠的衍生物，或它们的混 合物。
[0010] 在一种实施方式中，C102和次氯酸钠被同时加入纸浆，或次氯酸钠在添加 C102后 短时间内添加。在本发明的实施方式中，次氯酸钠在添加 C102后少于约2分钟，或少于约1 分钟，或少于约30秒，或少于约10秒，或少于约5秒，或少于约1秒内添加。在一种实施方 式中，C10 2和次氯酸钠被同时添加到纸浆。
[0011] 在本发明的实施方式中，加入纸浆的C102的量范围在约4至约15kg/t(1000kg) 的干纸浆，或约5至约10kg/t，或约6至约8kg/t。在本发明的实施方式中，加入纸浆的次 氯酸钠的量范围在约2至约12. 5kg/t的干纸浆，或约2. 5至约8kg/t，或约3至约6kg/t。 在一种实施方式中，C102的用量大于次氯酸钠的用量（以重量计）。在本发明的实施方式 中，C10 2与次氯酸钠的重量比范围在1 :1至3:1，或1. 1 :1至2:1，或1. 2:1至1. 8:1，或约 3:2。在本发明的其它实施方式中，还包括较低的化学品进料，并且虽然荧光没有降低到零 或接近零，但少量的荧光降低也包括在本发明的实施方式中。
[0012] 在审视以下说明后在审视以下说明后，其它目的、优点和新颖特征对于本领域技 术人员来说都将是明显的。
[0013] 附图简述
[0014] 图1是采用上流式反应容器荧光减少方法的示意图。
[0015] 图2是显示对于实施例1来说次氯酸盐添加延迟对亮度和荧光的效应的图。
[0016] 图3是显示对于实施例1来说次氯酸盐添加延迟对L-值的效应的图。
[0017] 图4是显示对于实施例1来说次氯酸盐添加延迟对白度和色调的效应的图。
[0018] 图5是显示对于实施例1来说次氯酸盐添加延迟对a和b值的效应的图。
[0019] 图6是显不对于实施例2来说化学品顺序对突光的效应的图。
[0020] 图7是显示对于实施例3来说二氧化氯加料对荧光的效应的图。
[0021] 图8是显示对于实施例3来说应二氧化氯加料对pH和残余二氧化氯的效的图。
[0022] 图9是显示对于实施例3来说二氧化氯加料对pH和残余二氧化氯的效应的图。
[0023] 图10是显示对于实施例4来说次氯酸钠添加延迟对亮度和荧光的效应的图。
[0024] 图11是显示对于实施例4来说次氯酸钠添加延迟对白度和色调的效应的图。
[0025] 发明详述
[0026] 在一方面，根据本发明的方法包括加工废纸以形成包含纸浆和荧光剂（例如FWA) 的纸浆浆料，和将二氧化氯在次氯酸钠之前或与其同时施加到含有荧光的工艺料流（纸 浆，纸）。纸浆浆料的浆浓度（consistency)在添加二氧化氯之前可以范围在约4%至约 20%，或约6%至约18%，或约8%至约16%。还可以在低于4%的浆浓度下操作，例如，来 配合纸浆厂或造纸厂中的现有工艺料流，但仍然能够获益于本发明，然而，据信，大致低于 1%时，会丧失添加次氯酸钠的益处。在一种实施方式中，两种化学品添加之间的延迟不那 么长，使得不再存在残余二氧化氯。
[0027] 优选地，在次氯酸钠添加后应有至少五分钟的反应剩余。
[0028] 在本发明的实施方式中，所述方法被描述为使纸浆与二氧化氯和次氯酸钠接触。 "接触"是指，将化学品（接触纸浆）添加到纸浆浆料，或通过形成期望的化学品的前体化 学品的反应而原位形成。例如，根据本发明，二氧化氯或次氯酸钠可以在纸浆浆料中原位形 成，并且其它化学品可以加入浆料，或者二氧化氯和次氯酸钠均可以原位形成。在本发明的 实施方式中，二氧化氯或次氯酸钠，或以上两者，都可以在分开的工艺设备或工艺料流中原 位形成，然后加入纸浆浆料。
[0029] 虽然本发明的实施方式在此描述了使（纸浆）与次氯酸钠接触或添加次氯酸钠 (至纸浆），但应理解的是，本发明的其它实施方式还包括采用次氯酸钠衍生物，来代替次 氯酸钠（或与之组合）。"次氯酸钠衍生物"是指，一种或多种以下原因产生的化学品化合 物：将次氯酸钠与二氧化氯根据本发明引入纸浆浆料，由于在荧光减少方法期间浆料中次 氯酸钠的解离或次氯酸钠与其它化合物的反应，该化学品化合物的存在与单独的二氧化氯 相比改进了荧光减少。例如，据信在某些条件下，次氯酸钠将在纸浆浆料的溶液中形成次氯 酸。因此，次氯酸被视为次氯酸钠的衍生物，添加单独的次氯酸，或与次氯酸钠组合，至纸浆 和二氧化氯也在本发明实施方式的范围内。
[0030] 工艺流程的实例提供于以下图1中。参考图1，在中间浆浓度泵（MC)输送12%浆 浓度的纸浆前，二氧化氯进入。次氯酸钠在少于一秒后直接加入动态化学品混合器。在高 浆浓度下，在叶轮周围会典型地形成气穴。为了避免这样，安装了脱气泵。将一些形式的用 于氯化合物的中和化学品供入该脱气泵，即施加到气体而不是到纸浆料流。将二氧化氯和 次氯酸钠充分混合入纸浆大约20分钟，然后进入上流式塔。
[0031] 两种化学品之间的延迟可以影响除荧光之外的光学性质，可以根据本发明的实施 找出策略以优化这些光学性质。
[0032] 在一种实施方式中，两种化学品的反应在单一阶段中发生。虽然图1中具体给出 了反应容器，但在其它实施方式中，管道可以是足够的，这是因为实施本发明需要相对短的 反应时间。
[0033] 在本发明的实施方式中，二氧化氯/次氯酸钠/纸浆料流的pH可以用pH调节化 学品（酸、碱或缓冲剂）来调节。在本发明的实施方式中，将pH调节到范围在约2至约7 的值。特定的目标pH通常取决于体系。例如，在荧光约5的干净体系中，pH可以范围在约 2至约5,或约2至约4。如果体系被例如碳酸钙严重缓冲，则pH可能更高，例如在约4. 5至 约7的范围。而且，二氧化氯加料将降低pH，次氯酸钠加料将提高pH。
[0034] 在本发明的实施方式中，荧光减少方法（经处理的纸浆浆料）的温度保持在约 40°C至约85°C，或约65°C至约80°C的范围。
[0035] 虽然MC纸浆和化学品混合器用于一些实施方式中，还包括的是，不论混合实现与 否，都将发生一些荧光减少。
[0036] 据信，串联施加二氧化氯和次氯酸钠需要的去除荧光的化学品少于单独施加二氧 化氯或次氯酸钠，并且仅需要一个步骤。
[0037] 当与单独次氯酸钠进行比较时，根据本发明的方法具有能够实现零或接近零荧 光的附加益处。据信，零荧光对于单独的次氯酸钠来说是不可能的，或至少会是非常难以 实现的。因此，在本发明的一种实施方式中，二氧化氯和次氯酸钠以足量添加，并且所得纸 楽保持在足以实现基本上零或零突光的条件下。基本上零是指，当用Technidyne Color Touch(CTH-ISO)测量时，荧光为0. 25或更低。
[0038] 当与单独的二氧化氯比较时，根据本发明的方法减少了化学品加料，同时还防止 发生放气。放气是由于在工艺结束时高浓度的残余二氧化氯造成的，并且如果被工人吸入 则会造成潜在的危险。当二氧化氯和次氯酸钠根据本发明组合加入时，残余C10 2被降低， 例如，当需要最大荧光减少时，被降低到原剩余量的十分之一。
[0039] 在一种实施方式中，荧光减少方法与任何漂白或增白步骤分开地进行，其中漂白/ 增白中的目的是提高亮度和/或白度。在这样的实施方式中，荧光方法不会导致亮度提高， 或只有相对较小的亮度提高。在本发明的实施方式中，由于进行荧光减少方法而造成的亮 度提高低于约5IS0,或低于约0IS0。在一种实施方式中，荧光减少方法在任何漂白或增白 步骤前进行。
[0040] 在本发明的实施方式中，荧光减少方法采用上流式塔或管道进行，其中在二氧化 氯和次氯酸钠都已加入纸浆浆料后，停留时间少于约30分钟，或少于约25分钟，或少于约 20分钟。在一种实施方式中，停留时间可以低至7分钟，但仍具有良好的荧光减少效果。
[0041] 对本发明的上述总体讨论将通过以下具体的但非限制性的实施例进一步说明。
[0042] 以下实施例包括评价在添加 C102后添加次氯酸钠的延迟效应，分开添加单独的 (：102和长的反应时间的效应，化学品添加量的效应，和实施本发明对纸的亮度和白度的效 应。
[0043] 实施例1
[0044] D-Η两步骤，D和Η之间的增稠
[0045] 纸浆首先与二氧化氯反应，然后增稠至大约25%浆浓度，稀释到11%浆浓度并 进一步用次氯酸钠处理。添加的C10 2量是2. 5kg/吨（1000kg)的干纸浆，亚氯酸钠量为 1.785kg/顿的干纸浆。两个步骤的总计反应时间为7分钟。之前的工作表明，在分钟后反 应结束。二氧化氯时间为0、2、3. 5、和5分钟。零表示其中两种化学品同时添加的基准情 况。二氧化氯和次氯酸钠反应的浆浓度为11%且温度71°C。结果示于图2。
[0046] 对图2的分析表明，由于钠次氯酸盐添加延迟，荧光提高，甚至短至2分钟的延迟 也如此。而且，一旦这样的损失发生，增加的延迟对荧光没有另外的影响。
[0047] 纸颜色可以由称为CIELAB的体系中的三个坐标L'a#和b#限定，其中1；是亮度， a#是红-绿度，b#是黄-蓝度。这些值以及其它光学性质测量为亚氯酸钠添加延迟的关系。 对L值的效应示于图3,对色调的示于图4。
[0048] 对图3和4的分析表明，亮度I；值和白度以与荧光类似的方式增加。当包括紫外 光时（UVin)和当排除紫外光时（UVex)都有这些增加值。
[0049] 不同于荧光，淡色不但随着第一次延迟增加，而且还随着次氯酸钠添加的延迟增 加而持续增加。
[0050] 对a和b值的效果示于图5。对图5的分析表明，延迟对a#值的效应很小或没有， 但值下降，且UVin时下降的超过UVex时。
[0051] 实施例2
[0052] H-D，其中在D和Η之间没有洗涤或增稠
[0053] 混合的办公废纸（MOW)用二氧化氯和次氯酸钠的组合以两阶段方法处理。在第一 方法中，将二氧化氯与纸混合，并在5分钟后添加次氯酸钠，然后进一步混合。总停留时间 为20分钟且温度为71 °C。
[0054] 在第二方法中，加入二氧化氯并单独反应20分钟。然后将次氯酸钠在没有中间洗 涤或增稠的情况下加入纸。该阶段的停留时间也为20分钟，总停留时间为40分钟。结果 示于图6。
[0055] 对图6的分析表明，尽管只有一半的时间，对于第一种方法来说荧光和残余化学 品都降低了。亮度和白度对于D+H方法来说都降低了。
[0056] 实施例3
[0057] FR方法-零荧光减少
[0058] 再循环的纸含有混合的办公废纸，其初始亮度为89. 95% IS0,包括UV，且荧光为 12. 4,用二氧化氯和次氯酸钠组合来处理，其中两种化学品同时添加。
[0059] 二氧化氯加料从0至15. 5kg/t变化，而次氯酸钠以2. 9kg/t和5kg/t添加。将纸 在设定在68C的恒温浴中漂白15分钟。对pH没有进行调节并使其随反应波动。亮度和荧 光采用D65照明剂用Technidyne Color Touch计测量。结果示于图7。
[0060] 对的分析图7表明，在二氧化氯加料6kg/t且伴随5kg/t次氯酸钠时，突光降低至 低于零。当次氯酸钠降低至2. 9kg/t时，没有实现零荧光。
[0061] 测量了 C102量对pH和残余C102的效应。结果示于图8和9。
[0062] 对的分析图8和9表明，对于两种次氯酸钠的加料来说，残余C102都少于0. Olgpl。 另外的次氯酸钠也用于在〇. 5荧光时将pH从3. 2提高至4. 5。
[0063] 实施例4-D - Η单一阶段，在D和Η之间没有增稠或洗涤 [0064] 再循环的纸在单一阶段与二氧化氯和次氯酸钠反应。次氯酸钠添加以0、2、5、10、 15和18分钟变化，其中零表示同时添加（基准情况）。在两种化学品之间没有进行洗涤或 增稠。总停留时间对于所有实验来说均为20分钟；浆浓度为11%且温度为71. 1°C。对亮 度和白度的效应评价为添加次氯酸钠的时间延迟的函数。结果示于图10和11中。
[0065] 对的分析图10表明，所有实验的荧光都为1. 6至2. 1。虽然数据的分布看似显 著，但大多数点都具有低于基准情况的荧光，这表明延迟没有不利效应或只有很少的不利 效应。
[0066] 对图10和11的分析进一步表明，对于UVin和UVex的次氯酸钠添加2分钟的初 始延迟来说，亮度和白度都提高了，对于第一次延迟来说，色调也提高了。对于增加的次氯 酸钠延迟来说，所有参数都保持相对恒定。
【权利要求】
1. 在再循环的纸浆中降低荧光的方法，所述方法包括： a) 使含有荧光剂的纸浆浆料与二氧化氯接触； b) 使所述纸浆浆料与量足以降低所述纸浆的荧光的选自如下的次氯酸钠钠组分接触： 次氯酸钠，至少一种次氯酸钠衍生物或它们的组合； 其中纸浆在与二氧化氯接触的同时或之后与所述次氯酸钠组分接触。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中纸浆在与二氧化氯接触后与所述次氯酸钠组分接 触少于约2分钟。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中纸浆在与二氧化氯接触后与所述次氯酸钠组分接 触少于约30秒。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中纸浆同时与所述次氯酸钠组分和二氧化氯接触。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的方法，其中与纸浆接触的所述二氧化氯组分的量范 围在约4-约15kg/t(1000kg)的干纸楽。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的方法，其中与纸浆接触的所述次氯酸钠组分的量范 围在约2-约12. 5kg/t (1000kg)的干纸浆。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的方法，其中二氧化氯与所述次氯酸钠组分的重量比 范围在1
8. 根据权利要求1-7任一项所述的方法，其中二氧化氯与所述次氯酸钠组分的重量比 范围在 1. 2:1-1. 8:1。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的方法，其中纸浆浆料在与二氧化氯接触前的一致度 范围在约4% -约20%。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的方法，进一步包括添加 pH调节化学品，其量将纸浆 浆料的pH调节到范围在2-7的值。
11. 根据权利要求1-10任一项所述的方法，其中次氯酸钠组分是次氯酸钠。
【文档编号】D21C9/14GK104066884SQ201280064899
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2011年12月28日
【发明者】G·卡米查尔, D·康奈尔, S·B·奥哲, R·A·寇莫, M·西格曼 申请人:纳尔科公司