Целлюлоза и бумага повышенной яркости

Целлюлоза и бумага повышенной яркости

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящая заявка притязает на преимущество предварительной заявки США с серийным номером 60/654,712, поданной 19 февраля 2005 года, и притязает на приоритет заявки США с серийным номером 11/358,543, поданной 21 февраля 2006 года под названием "Целлюлоза и бумага повышенной яркости", которые в полном объеме включены в настоящий документ путем ссылки.

Область техники

Настоящее изобретение относится к способу повышения яркости целлюлозы, целлюлозе, изготовленной такими способами, и способам использования такой целлюлозы.

Уровень техники

Беление является традиционным способом повышения белизны целлюлозы. Отраслевая практика улучшения внешнего вида рыхлой целлюлозы заключается в ее белении до более высоких уровней яркости (Техническая ассоциация целлюлозно-бумажной промышленности (TAPPI) или Международная организация по стандартизации (ISO)). Однако беление является дорогостоящим процессом, наносит вред экологии и часто является причиной снижения производительности. Широкое распространенное предпочтение потребителей к более яркой и более белой целлюлозе заставляет промышленников применять все более агрессивные способы беления. Хотя после интенсивного беления целлюлоза белее, она все равно имеет желтовато-белый цвет. Желтовато-белый продукт нежелателен. Многочисленные исследования показывают, что потребители явно предпочитают голубовато-белый желтовато-белому цвету. Первый воспринимается как более белый, т.е. "свежий", "новый" и "чистый", а последний считается "старым", "выцветшим" и "грязным".

Хотя беление прямо повышает яркость, оно только косвенно повышает белизну. В связи с последним беление не всегда является самым эффективным способом повышения белизны продукта. Например, даже после интенсивного беления белизну продукта всегда можно еще улучшить путем разумного добавления красителя.

Практика предварительного подкрашивания целлюлозы для изготовления бумаги обычно не проводится и обычно не является желательной. В отношении первого аспекта, намеренное изменение оптических свойств часто приводит к ухудшению технических характеристик продукта, таких как яркость TAPPI, что нежелательно. В отношении последнего аспекта, возникает риск того, что красители могут разрушиться в непредсказуемой производственной среде последующих процессов. Это может произойти, поскольку предварительно добавленный краситель может испытать неблагоприятное химическое или физическое влияния в ходе операций последующей обработки, что приведет к неожиданному или нежелательному изменению цвета или его полной потере. Кроме того, некоторые красители могут разрушиться или оказаться неэффективными в ходе операций последующей обработки, что нарушит целостность и надежность способа. Поэтому любое улучшение оптических свойств обычно достигается путем добавления грунтующих красителей, наполнителей и/или флуоресцентного красителя на стадии изготовления бумаги. Способ повышения белизны, яркости и цветности описан в патенте США №5,482,514. Способ относится к добавлению фотоактиваторов, в частности растворимых в воде фталоцианинов, в волокна для изготовления бумаги для улучшения ее оптических свойств путем беления в присутствии катализатора - фотосенсибилизатора. Получаемые волокна для изготовления бумаги могут быть успешно введены в бумажные листы.

Для рыхлой целлюлозы, а также для большинства видов целлюлозно-бумажной продукции яркость TAPPI фактически служит стандартом вместо специфической в отраслей технической характеристики "белизна", такая как белизна CIE (Международный комитет по цветоведению). Из-за этого яркость выполняет две ключевые роли. Во-первых, яркость является производственным параметром. Во-вторых, яркость является технической характеристикой для классификации сортов конечного продукта. Косвенное, но неоднозначное предположение заключается в том, что яркость эквивалентна белизне. Обычная практика изготовления бумаги заключается или в добавлении голубых тонирующих красителей или тонирующих пигментов и/или в добавлении голубовато-фиолетовых флуоресцентных красителей для улучшения свойств белизны. Тонирующие красители представляют собой или цветные пигменты высокой степени помола, суспендированные в диспергаторе, или синтетические прямые красители. Тонирующие красители имеют некоторое сродство с целлюлозой, тогда как тонирующие пигменты практически его не имеют.

Флуоресцентные отбеливатели (ФО) или оптические отбеливатели (ОО), используемые в целлюлозно-бумажной промышленности, относятся к трем типам, например к соединениям ди-, тетра- или гексасульфированного стильбена. Эти химические вещества требуют ультрафиолетового (УФ) облучения для активации флуоресценции. Хотя в дневном свете содержится большое количество ультрафиолета, даже лампы освещения обычного офиса вырабатывают достаточное УФ-излучение для некоторой активации. При изготовлении бумаги ОО добавляют на мокрой стадии процесса изготовления бумаги, включая, например, резервуар машины и/или насос вентилятора, где раствор волокон имеет низкую концентрацию, приблизительно 3% твердых веществ. В этих традиционных точках добавления большинство ОО уходит в отходы, поскольку ОО необязательно имеет сильное сродство с волокнами в растворе. Соответственно, ОО необходимо добавлять при высоких концентрациях (в фунтах на тонну волокна или целлюлозной массы) для того, чтобы получить высококачественные волокна, имеющие высокую яркость и значительное улучшение яркости.

Соответственно, существует необходимость в целлюлозе с повышенной белизной и яркостью. Также существует потребность в способе изготовления более белой и яркой целлюлозы для любого применения, особенно целлюлозы для изготовления бумаги и рыхлой целлюлозы, при использовании меньшего количества ОО, чтобы получить такие уровни белизны и яркости при меньшей стоимости. Настоящее изобретение направлено на выполнение этих потребностей и обладает рядом связанных с этим преимуществ.

Краткое описание изобретения

В одном аспекте настоящее изобретение относится к способу осветления волокон целлюлозы, содержащему контакт некоторого количества волокон с по меньшей мере одним оптическим отбеливателем в любое время после последней стадии беления/экстракции хлорсодержащим отбеливателем и перед обработкой волокон химикатами для изготовления бумаги. В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к осветленным волокнам целлюлозы, полученным способом настоящего изобретения и предпочтительно имеющим белизну CIE не меньше 130, яркость ISO не меньше 90 или белизну CIE не меньше 130 и яркость ISO не меньше 90. В еще одном аспекте настоящее изобретение относится к бумажной или картонной основе, содержащей волокна целлюлозы настоящего изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1: Графики яркости ISO против уровня ОО в листах ручной отливки, изготовленных из целлюлозы, обработанной ОО, полный набор данных.

Фиг.2: Графики яркости ISO против уровня ОО в листах ручной отливки, изготовленных из целлюлозы, обработанных ОО, набор данных по дозе.

Фиг.3: Графики яркости ISO против уровня ОО в листах ручной отливки, изготовленных из целлюлозы, обработанной ОО, влияние дозы ОО в присутствии 10 и 20% наполнителя.

Фиг.4: Графики яркости ISO против уровня ОО в листах ручной отливки, изготовленных из целлюлозы, обработанной ОО, влияние дозы ОО в присутствии 10 и 20% наполнителя, добавлены линии регрессии.

Фиг.5: Рамановские спектры только ОО и целлюлозы с разными уровнями ОО при последовательном добавлении.

Фиг.6: Рамановские спектры целлюлозы с разными уровнями ОО, добавляемого согласно одному аспекту настоящего изобретения.

Фиг.7: Рамановские спектры целлюлозы с разными уровнями ОО, добавляемого последовательно и согласно одному аспекту настоящего изобретения.

Фиг.8: График максимального отношения (1604/900 см^-1) в Рамановских спектрах целлюлозы с разными уровнями ОО, добавляемого последовательно и согласно одному аспекту настоящего изобретения (лиственная и хвойная целлюлоза), как указано в таблице 10.

Фиг.9: Оптическая плотность водного экстракта в ультрафиолете/спектре оптического излучения при длине волны 350 нм против фактического количества ОО на волокнах, в фунтах на тонну.

Фиг.10: пик высоты ОО против количества ОО (фунтов на тонну), добавленного традиционным способом и добавленного согласно одному аспекту настоящего изобретения (лиственная целлюлоза и хвойная целлюлоза).

Фиг.11: пик высоты ОО против количества ОО (фунтов на тонну), добавленного традиционным способом и добавленного согласно одному аспекту настоящего изобретения (лиственная целлюлоза и хвойная целлюлоза).

Подробное описание изобретения

Автор настоящего изобретения нашел неочевидный способ эффективного повышения яркости и белизны целлюлозы и бумаги с использованием меньшего количества ОО, этим предлагая гораздо более эффективный способ получения комплекса "волокно-ОО", содержащего в целом повышенное взаимодействие "волокно-ОО", чем у традиционных способов создания комплекса "волокно-ОО". Такой комплекс "волокно-ОО", изготовленный способом согласно настоящему изобретению, обеспечивает большее увеличение яркости и белизны, чем только волокно по сравнению с традиционными способами, как сказано ниже.

Настоящее изобретение частично относится к способу изготовления целлюлозы. Целлюлоза может быть рыхлой или использоваться для изготовления бумаги. Этот способ может использоваться как отдельно, так и вместе с любым традиционным способом изготовления рыхлой целлюлозы или целлюлозы для изготовления бумаги. Целлюлоза может использоваться для любого традиционного применения, включая любой традиционный способ изготовления бумажной и/или картонной основы. Такие традиционные способы изготовления целлюлозы и изготовления бумаги можно найти, например, в "Справочнике технолога целлюлозно-бумажной промышленности" (Handbook For Pulp & Paper Technologies), 2-е издание, Дж. Эй.Смук (G.A.Smook), издательство Angus Wilde Publications (1992) и указанных в нем источниках, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Типичный способ изготовления целлюлозы/бумаги может включать в себя без ограничения следующие этапы:

A. Этап варки, на котором древесную щепу варят для освобождения волокон целлюлозы от лигнина;

B. Этап промывки сульфатной целлюлозы, на котором промывают целлюлозу после этапа варки;

C. Этапы беления/экстракции, на котором целлюлозу экстрагируют и отбеливают с помощью различных химических веществ, таких как кислород при кислородной делигнификации, диоксид хлора, элементарный хлор, пероксид, озон и т.п., после чего следует один или несколько этапов промывки;

D. Этап хранения при высокой плотности, на котором отбеленную и промытую целлюлозу выдерживают при относительно высокой плотности, как например, предпочтительно больше 7%, более предпочтительно от 7,5 до 15% и наиболее предпочтительно от 10 до 12%;

E. Этап хранения при низкой плотности, на котором отбеленную и промытую целлюлозу выдерживают при относительно низкой плотности, как, например, предпочтительно меньше 7%, более предпочтительно от 3% до 7% и наиболее предпочтительно от 10 до 12%;

F. Этап облагораживания целлюлозы, на котором целлюлозу облагораживают при предпочтительной консистенции от 4 до 5%;

G. Этапы ящика смешивания/напорного ящика машины, на которых целлюлозу с предпочтительной консистенцией от 3 до 4% смешивают с химическими веществами, используемыми на мокрой стадии изготовления бумаги, такими как наполнители, средства удержания, красители, оптические отбеливатели и т.д. Такие традиционные способы могут включать в себя повторы любого одного или нескольких вышеуказанных этапов. Кроме того, настоящее изобретение может быть объединено с традиционными способами добавления ОО к волокнам в традиционных точках добавления на мокрой стадии, а также в клеильном прессе и в точках добавления покрытий при изготовлении бумаги и/или картона.

Настоящее изобретение частично относится к способу добавления ОО к волокнам в любой точке после последнего этапа беления/экстракции с помощью отбеливателей на основе хлора, таких как элементарный хлор и диоксид хлора, и до обработки целлюлозы химическими веществами, используемыми при изготовлении бумаги, которые добавляют в ящике смешивания/напорном ящике машины. Например, волокна целлюлозы могут быть обработаны на любом этапе беления/экстракции без использования хлора после этапа беления с использованием хлора, если таковой имеется. Примерами таких этапов без использования хлора являются те, на которых целлюлозу обрабатывают кислородом, озоном, пероксидами, пероксикислотами, кислотными производными пероксида водорода (такими как пероксимоносерная кислота и пероксиуксусная кислота), диметилдиоксираном, гидросульфитом натрия, бисульфитом натрия, гидросульфитом цинка и любыми другими отбеливателями, не содержащими хлора, например указанными в публикации "Беление целлюлозы" (The Bleaching of Pulp) 3-е издание. Р.П.Сингх (R.P.Singh), Издательство TAPPI PRESS, Атланта, штат Джорджия, 1979. В качестве дальнейших примеров целлюлозу можно обработать ОО на этапе хранения при высокой плотности, на котором отбеленную и промытую целлюлозу выдерживают при относительно высокой плотности; на этапе хранения при низкой плотности, на котором отбеленную и промытую целлюлозу выдерживают при относительно низкой плотности; на этапе облагораживания целлюлозы, на котором целлюлозу облагораживают при предпочтительной консистенции от 4 до 5%; или при любом сочетании этих этапов.

Источником волокон может служить любое волокнистое растение. Примерами таких волокнистых растений являются деревья, включая лиственные и хвойные или их смеси. В некоторых вариантах осуществления по меньшей мере часть волокон целлюлозы может быть получена из недревесных травянистых растений, включая без ограничения кенаф, коноплю, джут, лен, сизаль или абаку, хотя законодательные ограничения и другие соображения могут сделать использование конопли и других источников волокон непрактичным или невозможным. В способе настоящего изобретения можно использовать волокна беленой или небеленой целлюлозы. Волокна могут быть вторичными, очищенными от краски и/или первичными, но предпочтительно являются первичными волокнами.

Целлюлоза настоящего изобретения может содержать от 1 до 99 мас.%, предпочтительно от 5 до 95 мас.%, волокон целлюлозы, полученных из лиственной древесины и/или хвойной древесины, от общего количества волокон целлюлозы. Этот диапазон включает 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95 и 100 мас.%, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах, от общего количества волокон целлюлозы.

Если целлюлоза содержит лиственные и хвойные волокна, предпочтительно, чтобы отношение между лиственными волокнами и хвойными волокнами составляло от 0,001 до 1000. Этот диапазон может включать 0,001, 0,002, 0,005, 0,01, 0,02, 0,05, 0,1, 0,2, 0,5, 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900 и 1000, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах, а также любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах с обратными отношениями.

Оптические отбеливатели (ОО), используемые при практическом осуществлении способа настоящего изобретения, могут меняться в широких пределах, и любые ОО, использующиеся для осветления механической целлюлозы или крафт-целлюлозы, могут использоваться при осуществлении способа настоящего изобретения. Оптическими отбеливателями являются подобные красителям флуоресцентные соединения, которые поглощают коротковолновое ультрафиолетовое излучение, не видимое для человеческого глаза и излучаемое как синий свет более длинных волн, с тем результатом, что человеческий глаз воспринимает белизну повышенной степени, и степень белизны таким образом повышается. Это обеспечивает дополнительную яркость и может компенсировать природный оттенок желтого в бумажной основе. Оптические отбеливатели, используемые в настоящем изобретении, могут меняться в широких пределах, и можно использовать любой подходящий оптический отбеливатель. Обзор таких отбеливателей можно найти, например, в публикации "Энциклопедия Ульманна по промышленной химии" (Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry), Шестое издание, 2000, электронный выпуск, "ОПТИЧЕСКИЕ ОТБЕЛИВАТЕЛИ - Химия технической продукции", которая включена в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Другие подходящие оптические отбеливатели указаны в патентах США №5,902,454; 6,723,846; 6,890,454; 5,482,514; 6,893,473; 6,723,846; 6,890,454; 6,426,382; 4,169,810 и 5,902,454 и указанных в них источниках, которые все включены в настоящий документ путем ссылки. Другие подходящие оптические отбеливатели указаны в опубликованных патентных заявках США №US 2004/014910 и US 2003/0013628; в патентной заявке WO 96/00221 и указанных в них источниках, которые все включены в настоящий документ путем ссылки. Примерами подходящих оптических отбеливателей являются 4,4'-бис-(триазиниламино)-стильбен-2,2'-дисульфокислоты, 4,4'-бис-(триазол-2-ил)стильбен-2,2'-дисульфокислоты, 4,4'-дибензофуранил-бифенилы, 4,4'-(дифенил)-стильбены, 4,4-дистирил-бифенилы, 4-фенил-4'-бензоксазолил-стильбены, стильбенил-нафтотриазолы, 4-стирил-стильбены, бис-(бензоксазол-2-ил)-производные, бис-(бензимидазол-2-ил)-производные, кумарины, пиразолины, нафталимиды, триазинил-пирены, 2-стирил-бензоксазол или -нафтоксазолы, бензимидазол-бензофураны или оксанилиды.

Большинство имеющихся в продаже оптических отбеливателей изготовлены на базе стильбена, кумарина и пиразолина, и они являются предпочтительными для практического осуществления настоящего изобретения. Более предпочтительными оптическими отбеливателями для практического осуществления настоящего изобретения являются оптические отбеливатели, обычно используемые в производстве бумаги и изготовленные на базе стильбена, такие как 1,3,5-триазинил-производные 4,4'-диаминостильбена-2,2'-дисульфокислоты и ее соли, которые могут иметь дополнительные сульфогруппы, например в положениях 2, 4 и/или 6. Наиболее предпочтительными являются имеющиеся в продаже производные стильбена, например, предлагаемые компанией Ciba Geigy под фирменным наименованием "Tinopal", компанией Clariant под фирменным наименованием "Leucophor", компанией Lanxess под фирменным наименованием "Blankophor" и компанией 3V под фирменным наименованием "Optiblanc", такие как оптические отбеливатели на базе дисульфоната, тетрасульфоната и гексасульфоната стильбена. Из этих наиболее предпочтительных имеющихся в продаже оптических отбеливателей более предпочтительными являются оптические отбеливатели на базе дисульфоната и тетрасульфоната стильбена, и наиболее предпочтительными являются оптические отбеливатели на базе дисульфоната стильбена. Хотя в настоящем изобретении предпочтительны способы и комплексы "волокно-ОО" с использованием вышеуказанных ОО, настоящее изобретение ни в коей мере не ограничено такими вариантами осуществления, и можно использовать любой ОО.

Настоящее изобретение частично относится к комплексу "волокно-ОО", у которого сродство ОО, добавляемого к волокну согласно настоящему изобретению, предпочтительно больше, чем у ОО, традиционно добавляемого к волокну. Если ОО добавляют к волокну согласно способу настоящего изобретения, требуемое количество ОО уменьшается на 30-60% по сравнению с традиционными способами и точками добавления. Такое уменьшение может составлять 30, 31, 32, 33, 34, 35, 40, 45, 50, 55, 56, 57, 58, 59 и 60% по сравнению с количеством, требуемым при традиционных способах и точках добавления, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Повышенное сродство ОО с волокном может быть измерено способами экстрагирования любым растворителем, предпочтительно водой, при любой температуре. Поскольку ОО имеет повышенное сродство с волокном в целлюлозах и изготовленных из них бумажных основах согласно настоящему изобретению, потребуется больше времени для экстрагирования ОО из комплекса "целлюлоза-ОО" настоящего изобретения (целлюлоза и/или бумага) при каком-то данном периоде времени и температуре для какого-то данного растворителя.

Кроме того, настоящее изобретение предпочтительно относится к способу повышения проникновения ОО в стенки клеток волокон. Предпочтительно, после обработки волокон в соответствии с настоящим изобретением большее количество ОО проникает в стенки клеток, чем у волокон, обработанных традиционными способами. Более предпочтительно, количество ОО, присутствующего в стенке клетки волокна, увеличивается по меньшей мере на 1% по сравнению с количеством ОО, присутствующего в стенке клетки волокна, обработанного традиционными способами. Однако, более предпочтительно, чтобы количество ОО, присутствующего в стенке клетки волокна, увеличивалось по меньшей мере на 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 100, 200, 300, 500 и 1000% по сравнению с количеством ОО, присутствующим в стенке клетки волокна, обработанного традиционными способами, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Более предпочтительно, ОО проникает не меньше чем в 1% стенки клетки. Однако, более предпочтительно, чтобы ОО проникал по меньшей мере в 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85 или 90% стенки клетки, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Количество ОО, присутствующего в стенке клетки волокна, может быть измерено, например, микроскопией, более конкретно - флуоресцентной микроскопией.

Хотя к волокну может быть добавлено любое количество ОО, если его добавляют в любой точке после последнего этапа беления/экстрагирования и перед этапами ящика смешивания/напорного ящика машины, предпочтительно добавление ОО в количестве от 1 до 60 фунтов ОО на тонну волокна, более предпочтительно не более 30 фунтов на тонну, наиболее предпочтительно не больше 15 фунтов ОО на тонну волокна. Этот диапазон включает 60, 55, 50, 45, 40, 30, 35, 30, 25, 20, 15, 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5,4, 3, 2 и 1 фунт ОО на тонну волокна, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Кроме того, волокно может находиться в растворе или суспензии или может быть добавлено в раствор или суспензию одновременно с ОО. Предпочтительно, волокно находится в растворе или суспензии перед контактом с ОО. В одном варианте осуществления настоящего изобретения волокно может иметь любую консистенцию. Однако предпочтительно, чтобы консистенция твердых веществ была равна или больше 4%, более предпочтительно не меньше приблизительно 5%, наиболее предпочтительно не меньше приблизительно 10%. Кроме того, предпочтительно, чтобы волокна имели консистенцию твердых веществ, которая не превышает приблизительно 35%, более предпочтительно не больше 20%, наиболее предпочтительно не больше приблизительно 15%. Эти диапазоны включают в себя 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19 и 20% твердых веществ как консистенцию волокон на момент добавления к ним ОО, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

На момент добавления ОО к волокнам значение рН может быть любым. Предпочтительно значение рН может находиться в диапазоне от 2,5 до 8,0, более предпочтительно от 3,5 до 5,5. Этот диапазон включает в себя значения 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, 7,5 и 8,0, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

На момент добавления ОО к волокнам температура может быть любой. Однако предпочтительно, чтобы применялись средства, такие как нагрев, для создания температуры от 35 до 95°C, предпочтительно от 50 до 90°C, более предпочтительно от 60 до 80°C. Этот диапазон включает в себя 35, 40, 45, 50, 55, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 85, 90 и 95°C, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Время контакта ОО с волокнами может быть любым. Предпочтительно, ОО и волокна могут находиться в контакте от 30 минут до 12 часов, более предпочтительно от 45 минут до 8 часов, наиболее предпочтительно от 1 часа до 6 часов. Этот диапазон включает в себя 0,5, 0,75, 1, 1,25, 1,5, 1,75, 2, 2,25, 2,5, 2,75, 3, 3,25, 3,5, 3,75, 4, 4,25, 4,5, 4,75, 5, 5,25, 5,5, 5,75, 6, 6,5, 7, 7,5, 8, 8,5, 9, 9,5, 10, 11 и 12 часов, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

В момент контакта ОО с волокнами к ним могут быть, по желанию, добавлены или уже присутствовать средства удержания. Примерами таких средств удержания являются квасцы и/или катионные средства удержания. Примеры средств удержания содержатся в предварительной патентной заявке США №60/660703, поданной 11 марта 2005 года, и патенте США №6,379,497, которые включены в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Однако можно использовать любое средство удержания, обычно используемое вместе с ОО. Хотя средство удержания может присутствовать в любом количестве или не присутствовать вообще, предпочтительно количество присутствующего средства удержания меньше, чем требуется в традиционных способах и при точках добавления, используемых для осуществления контакта ОО с волокнами. Более предпочтительно не использовать средства удержания. Если используются средства удержания, предпочтительно, чтобы уменьшение в количестве присутствующего средства удержания составило по меньшей мере 1% по сравнению с традиционными способами и точками добавления для контакта ОО с волокнами. Предпочтительное уменьшение в количестве средства удержания, присутствующего в настоящем изобретении, составляет по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 75, 100, 200, 300, 500 и 1000% по сравнению с традиционными способами и точками добавления для контакта ОО с волокнами, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Хотя волокно может быть облагорожено в любое время, предпочтительно волокно облагораживают после контакта ОО с волокном. Поэтому комплекс "волокно-ОО" настоящего изобретения облагораживают. Соответственно, может иметь место любое традиционное облагораживание, включая без ограничения химическое облагораживание, механическое облагораживание, термохимическое облагораживание, термомеханическое облагораживание, химико-термомеханическое облагораживание и т.д. Поэтому полученная целлюлоза может включать в себя термомеханическую, химико-термомеханическую, механическую, беленую химико-термомеханическую и т.д.

Целлюлоза настоящего изобретения и способ ее изготовления могут быть включены в любой традиционный способ изготовления бумаги. Целлюлоза и/или бумажная основа также могут содержать другие традиционные добавки, такие как, например, крахмал, минеральные и полимерные наполнители, проклеивающие вещества, средства удержания и укрепляющие полимеры. В качестве наполнителей можно использовать органические и неорганические пигменты, такие как, например, минералы, такие как карбонат кальция, каолин, тальк, и расширенные или расширяемые микросферы. Другими традиционными добавками являются без ограничения влагопрочные смолы, внутренние клеи, сухопрочные смолы, квасцы, наполнители, пигменты и красители. Из красителей особо предпочтительны красители типа синего, которые способны повышать белизну CIE целлюлозы и/или бумажной основы. Предпочтительно, целлюлоза и бумажная основа настоящего изобретения, изготовленные согласно настоящему изобретению, способы достигать белизны CIE, которая намного выше, чем у традиционных целлюлоз и основ, изготовленных традиционными способами, даже при уровнях белизны CIE, которые обычно приводят к снижению уровней яркости ISO. Целлюлоза и/или бумажная основа настоящего изобретения могут иметь любую белизну CIE, но предпочтительно имеют белизну CIE больше 70, более предпочтительно больше 100, наиболее предпочтительно больше 125 или даже больше 150. Белизна CIE может находиться в диапазоне от 125 до 200, предпочтительно от 130 до 200, наиболее предпочтительно от 150 до 200. Диапазон белизны CIE может быть больше или равен 70, 80, 90, 100, 110, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 155, 160, 65, 170, 175, 180, 185, 190, 195 и 200 пунктов белизны CIE, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения белизны CIE и получения такой белизны в волокнах и бумаге, изготовленной из них, можно найти, например, в патенте США №6,893,473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки.

Предпочтительно, целлюлоза и/или бумажная основа настоящего изобретения имеют белизну CIE, которая больше, чем у традиционных целлюлоз и/или бумажных основ, полученных традиционными способами. Предпочтительное повышение белизны CIE составляет по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 75, 100, 200, 300, 500 и 1000% по сравнению с традиционными целлюлозами, бумажными основами, изготовленными традиционными способами, и точками добавления для контакта ОО с волокном, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Целлюлоза и бумажная основа настоящего изобретения могут иметь любую яркость ISO, но предпочтительно больше 80, более предпочтительно больше 90, наиболее предпочтительно больше 95 пунктов яркости ISO. Яркость ISO может составлять предпочтительно от 80 до 100, более предпочтительно от 90 до 100, наиболее предпочтительно от 95 до 100 пунктов яркости ISO. Этот диапазон включает в себя значения больше или равные 80, 85, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99 и 100 пунктов яркости ISO, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах. Примеры измерения яркости ISO и получения такой яркости в волокне для изготовления бумаги и в изготовленной из него бумаге можно найти, например, в патенте США №6,893,473, который включен в настоящий документ в полном объеме путем ссылки. Предпочтительно, целлюлоза и/или бумажная основа настоящего изобретения имеют яркость ISO, которая больше, чем у традиционной целлюлозы и/или бумажных основ, изготовленных традиционными способами. Предпочтительно, увеличение составляет по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 60, 75, 100, 200, 300, 500 и 1000% увеличения в яркости ISO по сравнению с традиционными целлюлозами, бумажными основами, изготовленными традиционными способами, и точками добавления для контакта ОО с волокном, включая любые и все диапазоны и поддиапазоны в этих пределах.

Настоящее изобретение теперь будет объяснено более подробно на следующем примере варианта осуществления, который не предназначен для какого-либо ограничения объема настоящего изобретения.

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 1

Были проведены лабораторные эксперименты для моделирования изготовления коммерческой бумаги, в ходе которых Т-100, тетрасульфированный ОО компании Clariant, добавляли в три образца беленой лиственной крафт-целлюлозы. Для смешивания целлюлозы с химическими веществами использовали низкооборотную лабораторную мешалку Warring. Перед добавлением оптического отбеливателя (ОО) деионизированную воду добавили в 5 грамм образца целлюлозы печной сушки для доведения ее консистенции до 1%. Вскоре после добавления ОО 5 мл 5%-го раствора квасцов добавили в смесь целлюлозы для закрепления ОО на волокне. После перемешивания в мешалке в течение одной минуты смесь целлюлозы обезвоживали для получения таблетки для измерения яркости согласно стандартному порядку измерения яркости целлюлозы по TAPPI. В этих экспериментах использовали три образца целлюлозы и три дозы Т-100. Результаты яркости отдельных образцов целлюлозы до и после закрепления ОО приведены ниже:

Таблица 1.
Лиственная #1	Лиственная #2	Лиственная #3
Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение
0	80,5	0	84,4	0	86,6	0
4	83,1	2,6	87,7	3,3	90,0	3,5
8	84,2	3,7	89,7	5,1	90,4	3,8
16	84,9	4,3	89,4	5,0	90,7	4,1

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ПРИМЕР 2

Были проведены лабораторные эксперименты для моделирования изготовления коммерческой бумаги, в ходе которых Т-100, тетрасульфированный ОО компании Clariant, добавляли в один образец крафт-целлюлозы из южной лиственной древесины. Для смешивания целлюлозы с химическими веществами использовали низкооборотную лабораторную мешалку Warring. Перед добавлением оптического отбеливателя (ОО) деионизированную воду добавили в 5 грамм образца целлюлозы печной сушки для доведения ее консистенции до 1%. Для экспериментов в серии I вскоре после добавления ОО 5 мл 5%-го раствора квасцов добавили в смесь целлюлозы для закрепления ОО на волокне. В экспериментах серии II квасцы не использовали. В обои случаях после перемешивания в мешалке в течение одной минуты смесь целлюлозы обезвоживали для получения таблетки для измерения яркости согласно стандартному порядку измерения яркости целлюлозы по TAPPI. В этих экспериментах использовали три образца целлюлозы и три дозы Т-100. Результаты яркости отдельных образцов целлюлозы до и после закрепления ОО приведены ниже.

Таблица 3.
Серия I - Без квасцов	Серия II - С квасцами
Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение
0	84,0	0	84,0	8
3			87,4	3,4
6			89,0	5,0
10			89,7	5,7
20	85,8	0,8	89,1	5,1
40	86,4	2,3	86,2	2,1
60	86,7	2,7	82,2	1,8

Таблица 4.
	Водяная баня при 60°C	Водяная баня при 75°C
Кол. Т-100 (фунтов на тонну)	Время реакции (часы)	Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение
0	0	88,9	0	88,9	0
2	1	93,0	4,1	91,8	2,9
4	1	93,6	4,6	93,4	4,5
8	1	94,9	6,0	94,7	5,8
0	0	88,9	0	88,9	0
2	5	92,2	3,3	92,0	3,1
4	5	93,6	4,6	92,7	3,8
8	5	94,0	5,1	93,9	4,9

ПРИМЕР 1.

Образцы полностью беленой крафт-целлюлозы из лиственной и хвойной древесины были взяты на выходе из установки беления коммерческого целлюлозно-бумажного комбината на юге США для использования в экспериментах по фиксации ОО при высокой консистенции. Условия экспериментов, включая тип ОО и консистенцию целлюлозы Е, были идентичны условиям для Сравнительного примера 1. Хвойная целлюлоза полученного образца имела рН 5,2, рН образца лиственной целлюлозы был равен 6,7. Все эксперименты проводили в течение двух часов, при температуре водяной бани 65°C. Перед некоторыми экспериментами с лиственной целлюлозой к целлюлозе также добавляли разбавленный раствор соляной кислоты для снижения ее рН до 4,9 при реакции с ОО. Получены следующие результаты.

ПРИМЕР 2

Образцы полностью беленой крафт-целлюлозы из лиственной и хвойной древесины были взяты на выходе из установки беления коммерческого целлюлозно-бумажного комбината в Европе для использования в экспериментах по фиксации ОО. Значение рН фильтрата обоих образцов целлюлозы составляло 3,0. В этом примере использовали дисульфонатный ОО Leucophor ANO компании Clariant. Эксперименты по фиксации проводили с переменным количеством ОО, при консистенции 10%, в течение двух часов при температуре водяной бани 65°C. Наблюдали следующие изменения в яркости целлюлозы в результате фиксации ОО.

Таблица 6.
Кол. ОО Leucophor (фунтов на тонну)	Лиственная	Хвойная
Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение
0	89,3	0	88,4	0
5	93,6	4,3	92,8	4,3
10	94,3	4,9	92,1	3,7
15	92,7	3,4	90,4	2,0
20	91,9	2,6	89,6	1,1
30	89,3	0	86,0	-2,5

ПРИМЕР 3

В этом примере использовали образцы целлюлоз и ОО из примера 3. Однако перед перемешиванием с ОО добавляли разбавленный раствор NaOH для увеличения рН образцов с 3,0 до 5,7 для лиственной целлюлозы и до 7,0 для хвойной целлюлозы. Все остальные условия были идентичны использовавшимся в примере 4. Наблюдали следующие изменения в яркости целлюлозы в результате корректировки рН и фиксации ОО.

Таблица 7.
Лиственная	Хвойная
Кол. ОО Leucophor (фунтов на тонну)	Яркость (GE)	Увеличение	Яркость (GE)	Увеличение
0	89,0	0	87,9	0
4	93,4