專利名稱：從混合的熱帶硬木紙漿中去除樹脂的方法
技術領域：
本發(fā)明概括地說涉及清潔造紙紙漿的設備和方法，特別是使用水力旋流器的設備和方法。
從木材或回收材料制得的造紙紙漿經(jīng)常被微粒所污染，這降低了由其纖維制得的紙的質量。污染物一般分為高密度污染物和低密度污染物，高密度污染物包括沙、印色微粒、碎片、和樹皮微粒。正如可朗斯利(Crossley)等人的美國專利US 5,240,115中所公開的已證明水力旋流器能從漿料中高效地去除高密度污染物。
紙漿料也可能被低密度污染物污染，特別是當原料從回收的紙或紙板制得時。低密度污染物包括蠟、熱熔料、聚苯乙烯、和聚乙烯。這些和其它低密度污染物以及塑料在紙中會造成許多麻煩。它們不僅污染成品，而且會粘在造紙機的滾筒、氈墊和氈層上，因而需要更經(jīng)常地替換氈墊和氈層。而且，造紙機上粘性材料的聚集會導致紙的經(jīng)常破裂。
當紙被卷繞到造紙機一端的卷筒上時，紙一般處于高溫之下。由于具有低熔點的低密度材料的存在，它將造成粘結處(stickies)，在該粘結處相鄰紙層粘在一起。當卷筒被反繞時，成形于紙卷筒里的粘結處能導致紙的破裂。而且，由于粘結處會導致紙面撕成條狀，從而降低紙的質量。為了減少這些問題的發(fā)生，改進的水力旋流器已被用來從造紙紙漿中去除輕質污染物。一種特別便利的類型是直流式清除機，它能從馬薩諸塞州的達爾頓貝洛依特公司的瓊斯分部得到。
在紙的制造中，從多種渠道獲得的紙漿纖維被用作原始材料。原始材料包括軟木、硬木、竹、麻、乃至甘蔗廢屑。每種材料都有自己獨特的特性。隨著造紙科學技術不斷發(fā)展，新舊技術都被用于純化各種紙漿以生產(chǎn)更好的低成本的各種材質的紙。
由馬來西亞和其它熱帶地區(qū)的混合熱帶硬木制得的造紙原料被證實是特別麻煩的。從這些木料制得的紙漿被樹脂微粒、小碎片、和一些含樹脂的纖維殼污染。以前關于這些混合熱帶硬木的試驗工作表明樹脂的分散能降低它對試樣的直觀影響(visual impact)。然而，這樣的分散是很昂貴的，因為它需強動力的設備來達到分散的效果。一般地，通過使用高密度分離器來從木質纖維中去除樹脂。在混合熱帶硬木的情況下，這種方法被證實不是很有效。
這樣，就需一種方法用來提高從混合熱帶硬木制得的紙漿的質量。
本發(fā)明的方法用來處理由混合熱帶硬木制得的紙漿。此方法使用兩種水力旋流器。第一種最適宜去除高密度材料，第二種最適宜去除低密度材料。去除高密度材料的水力旋流器可優(yōu)選馬薩諸塞州，達爾頓貝洛依特公司的貝洛依特瓊斯分部的波西流(POSIFLOWTM)清除機。低密度水力旋流器要優(yōu)選直流式(UNIFLOW)清除機，它能以貝洛依特公司的貝洛依特瓊斯分部得到。從混合的熱帶硬木紙漿中清洗出樹脂的優(yōu)選方法包括通過兩個串聯(lián)的初級高密度水力旋流器在一密度為0.7％至0.8％的原料中加工紙漿。從高密度水力旋流器出來的排出液又由兩個第二級水力旋流器處理。從第二級水力旋流器出來的排出液再依次經(jīng)兩個串聯(lián)的第三級水力旋流器處理。初級高密度水力旋流器的排出液被送至兩個串聯(lián)的低密度水力旋流器。排出物基本上不含瀝青和樹脂。第二級水力旋流器的排出液稀釋至0.6％的密度，且被送至初級水力旋流器，而第三級水力旋流器的排出液變稀至0.5％至0.6％密度之間，并被送至第二級水力旋流器的進料處。第三級高密度清除機和兩個低密度清除機的排出液被送至濾清器，以便水能被濾清和再使用。
本發(fā)明的一個特點為提供一種從混合熱帶硬木制成的紙漿中去除瀝青和樹脂的方法。
本發(fā)明的另一特點是提供一種純化混合熱帶硬木紙漿的方法，以便延長使用這種紙漿的造紙機上的氈墊和氈層的壽命。
本發(fā)明的另一特點是改善由混合熱帶硬木制得的紙的質量和外觀。
通過下文參照附圖的詳細描述，本發(fā)明另外的目的、特點和優(yōu)點將更為明顯。


圖1是本發(fā)明方法的流程簡圖。
圖2是圖1所示方法中所用的高密度水力旋流清除機的剖視圖。
圖3是圖1所示方法中所用的低密度水力旋流清除機的剖視圖。
參照圖1～3，其中相同的標號指示相同部件，第一種水力旋流器20在圖2中示出。水力旋流器20被設計用來從造紙原料物流中去除高密度污染物，圖3中所示的水力旋流裝置22被設計用來從造紙原料物流中去除低密度顆粒性污染物。
高密度清除機20和低密度清除機22以相同的原理工作，在高密度分離機20中，含有造紙纖維和所不期望的污染物的水被注入一圓錐形腔28的頂部26的橫向進口24中。水流的切向注入導致它繞腔28的壁30盤旋并產(chǎn)生一個相對于壁30的離心加速度。此離心加速度引起供料由于密度不同而分離。在高密度分離機20中，水力旋流器適宜于從供料21中去除高密度材料。接受液31從出口32流出，而排出液34從旋流器20的底部36端流出。優(yōu)選的高密度分離機是波西流清除機，它可從馬薩諸塞州的達爾頓貝洛依特公司的貝洛依特瓊斯分部得到。
圖3所示的水力旋流器22適宜于去除低密度材料，類似地，它有一將供料21切向注入帶有壁44的腔42中的橫向進口40。低密度材料50通過一向上伸到腔42底部48內(nèi)的管46排出，導管46能移去腔42內(nèi)形成盤旋水柱的中心部分。輕質排出物50通過導管46的引導而排到排水口52。接受液33在收集腔56的出口54進行收集。優(yōu)選的低密度水力旋流器22是熟知的直流式清除機，它可從馬薩諸塞州的達爾頓貝洛依特公司的瓊斯分部得到。象圖2和圖3所示的水力旋流設備可單獨地用來從紙漿中去除各種污染物。而且，它們可組合在一起，并連續(xù)地應用在回收紙的處理工藝中，在此，廢紙里含有象塑料和熱膠那樣的輕組分，也有象印色微粒和灰塵那樣的重組分。
然而，處理從混合熱帶硬木制得的紙漿之熟知的方法包括移去高密度材料或分散樹脂以降低它的直觀影響。樹脂一般是高密度材料，那些本領域熟練技術人員在設計清潔紙漿裝置時，一般通過一高密度清潔裝置去除樹脂。因而，以前的經(jīng)驗和本領域熟練技術人員的經(jīng)驗會趨于通過使用高密度分離機從纖維原料中去除樹脂，因為樹脂通常是高密度材料。事實上，大部分可見的樹脂都通過象圖2所示的高密度分離機從混合熱帶硬木制得的紙漿中去除。
然而研究表明，混合熱帶硬木包含有很寬密度范圍的樹脂，從較大密度延伸到較小密度，而且，低密度樹脂微粒往往呈淺色，因而，直觀驗定紙漿時，不容易發(fā)覺它們。事實上，最容易發(fā)覺淺色輕質樹脂成分的方法是通過圖3所示的低密度分離機的分離過程，以前的經(jīng)驗指出它對去除樹脂是無效的，因而，通常不采取這種方法。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在經(jīng)漂白和加工后，這些淡黃色或淺色輕質樹脂微粒是造成深色斑點及使生產(chǎn)出的紙整體顏色變暗的原因。而在紙漿中那些難以用肉眼發(fā)覺的淺色、低密度材料如何影響紙的質量的確切機理尚不清楚。但已經(jīng)發(fā)覺這些樹脂小微粒通過造紙過程時便聚結起來。當發(fā)生此聚結時，微粒變得更可見，而且可能粘著小灰塵微?；蛘呓?jīng)發(fā)色反應使它們顏色變深，因而在成品里產(chǎn)生深色斑點。在生產(chǎn)中PH值驟變將可能影響樹脂的特性，以致于它在酸性回路(acid loop)中變得不可見。
去除輕質樹脂組分對提高造紙機的性能也有益處。樹脂材料聚集在氈墊和氈層上，這要求經(jīng)常更換氈墊和氈層以及經(jīng)常清潔滾筒表面。而且輕質組分能產(chǎn)生粘結處。這些粘結處是不希望的，特別是當熱紙被卷繞到卷筒上時，可熔化的組分可使相鄰紙層粘在一起。
不可見，低密度樹脂之特性的發(fā)現(xiàn)導致了用高密度和低密度水力旋流清除機來處理由混合熱帶硬木制得紙漿的解決方法。這里，高密度材料指密度比紙漿密度大的材料，紙漿密度大約是1；低密度材料指密度比紙漿密度小的材料或者比1小的材料。
存在于混合熱帶硬木紙漿中的污染物主要是比重在0.93至1.1范圍內(nèi)的瀝青和樹脂。通過高密度和低密度清除機處理混合熱帶硬木紙漿的工序可放在漂白前面或后面實施。在漂白之前來執(zhí)行更好一些，因為污染物的去除會減少漂白紙漿所必需的化學物質的用量。
清潔混合熱帶硬木紙漿可將高密度水力旋流器設置于低密度水力旋流器之后，也可將低密度水力旋流器置于高密度水力旋流器之后。象直流式清除機22那樣的低密度清除機，由于其很低的質量排出流率，加稠了接受紙漿并在一定程度上從紙漿中移去了被夾帶的空氣。
在紙漿經(jīng)清潔后要用重力稠料器或其它類似設備增稠的地方，如果直流式清除機被放置于稠化器之前，直流式低密度清除機的稠化和脫氣特性就能被利用。
由于一些紙漿隨同排出液34里的重材料從高密度水力旋流器28損失掉，所以希望用第二和第三級高密度清除機來減小清除過程中損失的纖維量。另一方面，來自低密度清除機22的排出液中含很少的纖維，其密度在0.01％和0.02％之間變化，所含的纖維很細，它在造紙加工中幾乎沒有用處。第二級低密度清除機的使用要綜合考慮整個系統(tǒng)的生產(chǎn)能力，因而，如果不需要小容量濾清器時，不應采用第二級低密度清除機。
從混合熱帶硬木制得的紙漿中去除樹脂的最佳方法在圖1中進行了概略地描述。密度為0.7％至0.8％的進料從一進料源58供應到第一臺初級水力旋流器60的進料口24中，接受液31離開第一臺初級水力旋流器60的出料口32，再被傳送到第二臺初級高密度分離器62的進料口24內(nèi)。
第二臺初級高密度分離器62的接受液31流至第一級低密度分離器64的進料口40。第一級低密度分離器64的接受液流至第二級低密度分離器64。第二級低密度分離器64的接受液39供應至圖1說明的清除方法的出料源68內(nèi)。然后出料可被送到如圖1所示的重力稠料器那樣的稠化器70中。
第一級和第二級低密度分離器64的排出液流50通常采用象圖1所示的溶解空氣漂浮濾清機那樣的濾清機72進行濾清處理。經(jīng)濾清后，水能在造紙生產(chǎn)中再次使用。
初級高密度水力旋流器60、62的排出液流34通過加水稀釋至約0.6％的密度，再供應到兩個串聯(lián)的第二級高密度水力旋流器76中。第二級水力旋流器76的排出液34又用水74稀釋至0.5％～0.6％的密度，然后供應到第三級高密度清除機80中。第三級清除機80的排出液34被供應至濾清器72，以便濾清和再使用。第二級高密度清洗機76的輸出液與供料源58的供料一起被送至初級清除機60、62的進料口24。第三級清除機80的輸出液被送至第二級清除機76的進料口24。
在從混合熱帶硬木制得試驗紙漿并加工成紙的過程中，使用兩臺波西流式高密度水力旋流器和兩臺直流式低密度水力旋流器(它們都從貝洛依特瓊斯分部獲得)的一系列試驗表明，既產(chǎn)生了一點的亮度增值，又獲得了在顏色上從黃(+b)至藍(-b)的改變。
當然，圖1所表明的方法不僅能去除可見的廢屑，比如可由塔培(Tappie)微粒計量器測定的廢屑，而且能去除淡黃色微粒，它們并不在微粒計量器測定的范圍內(nèi)，但當它們通過造紙過程時，被懷疑會引起質量問題。另外，此方法可用于原色纖維，但最好應用漂白原料，以便減小漂白所需化學物質的量。
雖然最好將低密度清除機置于高密度清除機之后，但低密度清除機可以排出紙漿到高密度清除機進行處理。在某些情況下，可能更希望用波西流超級高密度清除機。它們由貝洛依特公司的瓊斯分部提供，并在克朗斯利等人的美國專利5,240,115中公開，在此結合進來以作參考。
去除高密度組分和低密度組分的步驟可以在單個適當設計的改型的水力旋流器中同時實行。這對本領域的技術人員來說是熟知的。
“混合熱帶硬木”這個詞是本領域技術人員所用的一個術語，在此，它表示用在造紙工業(yè)上的原料，一般指不選擇樹種切削熱帶森林帶而得的產(chǎn)物，因而將包括很多種熱帶硬木纖維。而在此公開的方法一般說來用于混合熱帶硬木紙漿。此方法在對馬來西亞混合熱帶硬木試驗期間作了發(fā)展。
當然，混合熱帶硬木纖維的比重接近1，但有時可能比1稍大或比1稍小。用于去除高密度微粒的水力旋流器和用于去除低密度微粒的水力旋流器可用本領域技術人員熟知的方法進行調整，以便去除比纖維比重大或小的微粒。因而，盡管高密度一般指比重大于1，而低密度一般指比重小于1，實際上，高低密度的區(qū)別必須參照那些想要無阻礙通過在此討論的水力旋流器的纖維的比重。
當然，本發(fā)明不局限于在此說明和描述的特殊構造和部件布置，還包括在下列權利要求書范圍內(nèi)的變型方案。
權利要求
1.一種提高由混合熱帶硬木所制得的紙的質量的方法，它包括下列步驟稀釋由混合熱帶硬木制得的紙漿，使其密度為約0.7％到約0.8％；通過一個第一級裝置提供稀釋過的紙漿以去除高密度污染物；在為去除高密度污染物的第一級裝置中，從紙漿物流中去除高密度污染物并輸出紙漿；引導為去除高密度污染物的第一級裝置之輸出液到一個為去除低密度污染物的裝置中；和在為去除低密度污染物的裝置中去除低密度污染物。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于通過一個為去除高密度污染物的第一級裝置的步驟包括將稀釋過的紙漿通過串聯(lián)的一個第一水力旋流器和一個第二水力旋流器供給。
3.如權利要求1所述的方法，其特征在于去除低密度污染物的步驟包括使稀釋過的紙漿至少通過兩個串聯(lián)連接的水力旋流器。
4.一種提高由混合熱帶硬木所制得的紙的質量的方法，其包括用至少一臺水力旋流器從懸浮于水中的混合熱帶硬木纖維中去除瀝青和樹脂，在水力旋流器中，密度約為0.93至1.1的瀝青和樹脂從纖維中被分離出來。
5.一種從混合熱帶硬木制得的紙漿中去除瀝青和樹脂的方法，包括下列步驟將由混合熱帶硬木制得的紙漿提供到第一臺水力旋流器；在第一級水力旋流器中使原料置于離心加速度作用下，分離出包含在原料中密度比紙漿大的材料；收集稀釋過的紙漿中的較低密度部分，將它供應到與第一臺水力旋流器大體相同的第二臺水力旋流器；將第二臺水力旋流器的輸出液供應到第三臺水力旋流器；從稀釋紙漿中去除比紙漿輕的部分；將第三臺水力旋流器的輸出液供應到第四臺水力旋流器，其與第三臺水力旋流器大體相同，因而得到一原料，其中比該原料密度大或小的所有組分都被去除了。
6.一種提高由混合熱帶硬木所制得的紙的質量的方法，它包括下列步驟稀釋由混合熱帶硬木制得的紙漿，使其密度約為0.7％到0.8％；通過一為去除低密度污染物的裝置提供稀釋過的紙漿供料；在為去除低密度污染物的裝置中，從紙漿物流中去除低密度污染物；引導為去除低密度污染物的裝置的輸出液到一為去除高密度污染物的裝置中；在第二臺裝置中去除高密度污染物。
全文摘要
為了提高由混合熱帶硬木制得的紙漿的質量，將紙漿提供到適于去除高密度材料的第一水力旋流器，隨后又提供到適于去除低密度材料的水力旋流器。從混合熱帶硬木紙漿中清除樹脂的最佳方法包括用兩臺串聯(lián)連接的初級高密度水力旋流器，高密度水力旋流器的排出液又通過兩臺第二級水力旋流器進行處理，其排出液又依次經(jīng)兩臺串聯(lián)的第三級水力旋流器處理。初級高密度水力旋流器的排出液被送至兩臺串聯(lián)連接的低密度水力旋流器。
文檔編號D21D5/00GK1143131SQ961089
公開日1997年2月19日 申請日期1996年4月17日 優(yōu)先權日1995年4月17日
發(fā)明者布魯斯·克羅斯利 申請人:貝洛特工藝技術公司