[發明專利]非木材纖維的漂白及碎屑減少方法

在審

• 申請號: 201580037667.1
• 申請日: 2015-05-19
• 公開（公告）號: CN106661842A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: J·A·李;R·J·哈伍德;E·J·史密斯
• 申請（專利權）人: 佐治亞-太平洋消費產品有限合伙公司
• 主分類號: D21H21/32
• 分類號: D21H21/32;D21H17/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 寧家成

相關申請的交叉引用

本申請要求于2014年5月20日提交的美國臨時專利申請序列號61/000,846的權益，其全部內容通過引用并入本文。

技術領域

本發明總體上涉及用于纖維生產的方法。更具體地，本發明涉及非木材纖維煮練方法。

發明背景

植物纖維分為三組：種子纖維(例如棉花和木棉)，莖纖維(韌皮纖維，例如亞麻和大麻)和葉纖維(例如劍麻和洋麻)。韌皮纖維作為纖維束出現，其延伸穿過植物莖的長度，位于植物的外表“表皮”層和內部木質芯(皮質)之間。因此，韌皮纖維稈包括三個主同心層：樹皮狀表皮覆蓋層、韌皮纖維層和內部木質芯。木質芯有不同的名稱，這取決于具體的植物類型。例如，亞麻木質芯被稱為“碎屑”。因此，“碎屑”是指包含在韌皮纖維植物中的所有木質芯材料。

纖維束嵌在果膠、半纖維素和一些木質素的基質中。木質素必須被降解，例如通過稈的“浸漚”(部分腐爛)，例如由真菌(例如在露水浸漚過程中)或細菌(例如在水浸漚過程中)產生的酶降解。剝皮包括機械彎曲和破碎稈以將纖維束與碎屑和表皮層分離，然后使用一系列常規的機械清潔階段去除非纖維材料。

圍繞各韌皮纖維的相當大比例的含果膠材料是果膠，其余部分主要是各種水溶性成分。果膠是碳水化合物聚合物，其包括具有作為鈣鹽存在的游離羧酸基團的部分甲基化的聚半乳糖醛酸。果膠通常不溶于水或酸，但可在堿性溶液(例如氫氧化鈉水溶液)中分解或水解。

在許多情況下，為將纖維用于其預期目的，去除含果膠材料或樹膠是必要的。用于去除果膠的各種方法包括從各個韌皮纖維中脫膠或除去含果膠物質。例如，美國專利號2,407,227公開了一種用于處理纖維性植物或植物材料如亞麻、苧麻和大麻的浸漚方法。所述浸漚方法使用微生物和水分來溶解或腐爛掉圍繞纖維束的大部分細胞組織和果膠，促進纖維束與碎屑和莖的其它非纖維部分分離。因此，存在于植物結構中的蠟狀、樹脂狀或膠狀的結合物質被通過發酵除去或分解。

在浸漚之后，莖被破碎，然后進行一系列化學和機械步驟以生產單個或小束纖維素纖維。煮練是去除纖維中的雜質(例如天然雜質如蠟和果膠，以及污染物如微生物)的清潔程序。通常，通過在密封的、溫度和壓力受控制的腔室(例如纖維加工煮練釜)中將纖維暴露于化學品來進行煮練。

然而，在非木材纖維工藝中仍然存在的一個常見問題是出現碎屑，其是成品紙產品中不期望的顆粒。碎屑包括莖的碎片、“稈”、真皮組織、表皮組織等。碎屑基本上耐去纖維化過程，使得它們的存在成問題。甚至在氧化漂白之后，碎屑繼續對成品紙產品的外觀、表面平滑性、油墨接受性和亮度具有有害影響。機械去除碎屑至高價值產品所要求的水平涉及施加顯著的機械能，這導致纖維斷裂和細粉或小纖維素顆粒的產生。細粉是產量損失，增加了生產成本。而且，斷裂的纖維降低總體纖維強度，使得它們不能用于一些制造工藝中和/或導致弱的紡織品或紙產品。

因此，非木材纖維加工的常規方法在去除、脫色和破碎存在于纖維中的殘留碎屑方面不足夠強。因此，加工后的成品纖維可能仍然包括碎屑的顆粒，其既在美學上沒有吸引力又降低纖維產品的商業價值。此外，常規漂白方法不足以將紙張亮度增加到商業產品所需的足夠水平。

因此，對于既能充分漂白又能充分減少非木材纖維中存在的碎屑的方法存在著持續需要。因此，本發明旨在滿足此需求和其他需要并解決上述問題。

發明概述

應當理解，本文采用的措辭和術語是為了描述的目的，而不應被認為是限制性的。因此，本領域技術人員將理解，本公開所基于的概念可以容易地用作設計用于實施本發明的其它結構、方法和系統的基礎。因此，重要的是，權利要求書被認為包括這樣的等效結構，只要它們不背離本發明的精神和范圍。

在本發明的一個方面中，一種對非木材纖維進行煮練和提高其亮度的方法包括：形成非木材纖維的混合物，將該混合物暴露于煮練液和包含氧氣的煮練劑以形成煮練混合物，以及通過例如在腔室中使煮練液徑向循環經過整個煮練混合物來煮練該煮練混合物，以提供經煮練的纖維。

在另一方面，一種提高非木材纖維的亮度的方法包括：形成非木材纖維的混合物，并在包含氧氣的煮練劑存在下煮練該混合物以提供經煮練的和增亮的纖維。所得到的經煮練的和增亮的纖維具有在約30至約60的范圍內的亮度，通過紙漿和造紙工業技術協會(TAPPI)525標準測試方法測量。