Модифицированная целлюлоза из химического крафт-волокна и способы его изготовления и использования

Модифицированная целлюлоза из химического крафт-волокна и способы его изготовления и использования

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к химической модификации волокна целлюлозы. В частности, это изобретение относится к химически модифицированному целлюлозному волокну, полученному из беленой крафт-целлюлозы, которое демонстрирует уникальный набор характеристик, повышение эксплуатационных качеств по сравнению со стандартным целлюлозным волокном, полученным из крафт-целлюлозы, и делает его пригодным в тех областях применения, которые до сих пор были ограничены из-за дороговизны волокон (например, хлопка или высокого содержания альфа-сульфитной целлюлозы). В частности, химически модифицированное беленое крафт-волокно может обладать одной или несколькими из следующих полезных характеристик, включая, но, не ограничиваясь, улучшенный контроль запаха, улучшенная сжимаемость, и/или улучшенная яркость. Химически модифицированное беленое крафт-волокно может демонстрировать одну или несколько из этих полезных характеристик при одновременном сохранении одной или нескольких других характеристик не модифицированных химически беленых волокон крафт-целлюлозы, например, сохранение длины волокна и/или степени помола.

[002] Настоящее изобретение также относится к химически модифицированному целлюлозному волокну, полученному из беленой хвойной (древесины мягких пород) и/или лиственной (древесины твердых пород) крафт-целлюлозы, которое демонстрирует низкую или ультранизкую степень полимеризации, что делает его пригодным для использования в качестве распушенной целлюлозы в абсорбирующих изделиях, в качестве исходного сырья химической целлюлозы при изготовлении производных целлюлозы, в том числе простых и сложных эфиров целлюлозы, а также в потребительских товарах. Используемый здесь термин "степень полимеризации" может быть сокращен как "СП". Настоящее изобретение еще больше относится к целлюлозе, полученной из химически модифицированного крафт-волокна, имеющей уровень выравнивания степени полимеризации менее чем приблизительно 80. В частности, химически модифицированное крафт-волокно, описанное здесь, демонстрирующее низкую или ультранизкую степень полимеризации (далее именуемые "НСП" или "УНСП"), можно обрабатывать с помощью кислотного или щелочного гидролиза для дальнейшего снижения степени полимеризации до уровня меньше, чем приблизительно 80, например, до менее чем приблизительно 50, чтобы сделать его пригодным для различных нижеперечисленных применений.

[003] Настоящее изобретение также относится к способам получения улучшенного волокна, описанного здесь. Настоящее изобретение предусматривает, в частности, способ одновременного увеличения карбоксильной и альдегидной функциональности крафт-волокон. Описанное волокно подвергается обработке каталитическим окислением. В некоторых вариантах воплощения изобретения воплощения изобретения, волокно окисляют железом или медью, а затем дополнительно отбеливают, чтобы придать волокну полезные характеристики яркости, например, яркость сопоставимую со стандартным отбеленным волокном. Кроме того, раскрыт, по меньшей мере, один процесс, который может обеспечить улучшение полезных характеристик, упомянутых выше, без добавления дорогостоящих этапов последующей обработки отбеленного волокна. В этом менее дорогостоящем варианте воплощения изобретения, волокно может быть обработано за единственную стадию крафт-процесса, как например, крафт-процесс отбеливания. Тем не менее, дальнейший вариант воплощения изобретения относится к пятиступенчатому процессу отбеливания, включающему последовательность D₀E1D1E2D2, где четвертая стадия (Е2) состоит из обработки каталитическим окислением.

[004] В конечном счете, это изобретение относится к потребительской продукции, производным целлюлозы (включая простые и сложные эфиры целлюлозы), и микрокристаллической целлюлозе, все это изготавливается с использованием химически модифицированных целлюлозных волокон, как описано ниже.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[005] Целлюлозное волокно и его производные широко применяются при производстве бумажных, абсорбирующих изделий, продуктов питания, или их использование связано с пищевыми продуктами, фармацевтическими препаратами, а также они нашли промышленное применение. Основными источниками целлюлозного волокна являются древесная масса и хлопок. Источник целлюлозы и условия переработки целлюлозы в целом диктуют характеристики целлюлозного волокна, и, следовательно, возможность использования волокна для определенных видов конечного применения. Существует потребность в целлюлозном волокне, которое является относительно недорогим в переработке, но, несмотря на это, весьма универсальным, что дает возможность его широкого применения.

[006] Целлюлоза существует обычно в виде полимерной цепочки, содержащей от сотен до десятков тысяч элементов глюкозы. Известны различные способы окисления целлюлозы. При окислении целлюлозы, гидроксильные группы гликозидов целлюлозных цепей могут быть преобразованы, например, в карбонильные группы, такие как альдегидные группы или группы карбоновой кислоты. В зависимости от способа окисления и условий применения, могут меняться вид, степень и местоположение карбонильных модификаций. Известно, что некоторые условия окисления могут вызывать деградацию самих целлюлозных цепей, например, путем расщепления гликозидных колец в целлюлозной цепи, что приводит к деполимеризации. В большинстве случаев, деполимеризованная целлюлоза не только обладает пониженной вязкостью, но и имеет более короткую длину волокна, чем исходный целлюлозный материал. Когда происходит деградация целлюлозы, например, при помощи деполимеризации и/или существенного уменьшения длины волокна и/или прочности волокна, могут возникнуть трудности для переработки и/или целлюлоза может стать неподходящей для многих нижеперечисленных применений. Сохраняется необходимость в способах модификации целлюлозного волокна, которые могут улучшить как функциональность карбоновой кислоты, так и альдегида, в способах, которые не вызывают значительную деградацию целлюлозного волокна. Настоящее изобретение предоставляет уникальные способы, которые устраняют один или несколько таких недостатков.

[007] Различные попытки были предприняты для окисления целлюлозы, чтобы обеспечить как карбоновую, так и альдегидную функциональность целлюлозной цепи без деградации целлюлозного волокна. При традиционных способах окисления целлюлозы, может быть трудно контролировать или ограничивать деградацию целлюлозы, когда в целлюлозе присутствуют альдегидные группы. Предыдущие попытки решения этих вопросов включали использование многоступенчатых процессов окисления, например, сайт-специфичной модификации определенных карбонильных групп на одном этапе и окисление других гидроксильных групп на другом этапе, и/или обеспечение промежуточных агентов и/или защитных агентов, каждый из которых может привносить дополнительную стоимость и дополнительные продукты в процесс окисления целлюлозы. Таким образом, существует необходимость в способах модификации целлюлозы, которые являются экономически эффективными и/или могут быть выполнены за один этап процесса, такого как, например, крафт-процесс.

[008] Настоящее изобретение относится к новым способам, которые предлагают значительные улучшения неудачных способов известного уровня техники. Как правило, окисление целлюлозных крафт-волокон, в известном уровне техники, проводят после процесса отбеливания. Удивительно, но изобретатели обнаружили, что можно использовать существующие этапы последовательности отбеливания, в частности, четыре из пяти этапов последовательности отбеливания для окисления целлюлозных волокон. Кроме того, неожиданно, изобретатели обнаружили, что металлический катализатор, в частности железный катализатор, может быть использован в последовательности отбеливания для совершения окисления, без интерферирования с конечным продуктом, например, потому что катализатор не остается связанным с целлюлозой, что в результате приводит к более легкому удалению, по меньшей мере, некоторого остаточного железа до окончания последовательности отбеливания, чем можно было бы ожидать на основе имеющихся знаний в данной области техники. Более того, неожиданно, изобретатели обнаружили, что такие способы могут применяться без существенного ухудшения качества волокон.

[009] Как известно в данной области техники, целлюлозное волокно, в том числе крафт-целлюлоза, могут быть окислены металлами и перекисями и/или перкислотами. Так, например, целлюлоза может быть окислена железом и перекисью ("реактивом Фентона"). Смотрите работу Kishimoto et al., Holzforschung, vol. 52, no. 2 (1998), pp. 180-184. Металлы и пероксиды, такие как реагент Фентона, являются относительно недорогими окислителями, что делает их до некоторой степени желательными для широкомасштабного использования как, например, в крафт-процессах. В случае с реактивом Фентона, известно, что этот способ окисления может вызывать деградацию целлюлозы в кислой среде. Таким образом, никто не ожидал, что реагент Фентона можно использовать в крафт-процессе без обширной деградации волокон, например, с сопровождающейся потерей длины волокна, в кислой среде. Для предотвращения деградации целлюлозы, реагент Фентона часто используется в щелочных условиях, где реакция Фентона резко ингибируется. Однако возникают дополнительные препятствия для использования реагента Фентона в щелочной среде. Например, целлюлоза, тем не менее, может быть деградирована или обесцвечена. При переработке крафт-целлюлозы, целлюлозное волокно часто отбеливают в многоступенчатых последовательностях, которые традиционно включают сильно кислые и сильно щелочные этапы отбеливания, в том числе, по меньшей мере, один щелочной этап в конце или ближе к концу последовательности отбеливания. Таким образом, вопреки тому, что было известно в данной области техники, было весьма удивительно, что окисление волокон с железом в кислой стадии крафт-процесса отбеливания может привести к получению волокна с улучшенными химическими свойствами, но без физической деградации или обесцвечивания.

[010] Таким образом, существует необходимость в низкозатратном и/или единственном этапе окисления, который мог бы придавать как альдегидные, так и карбоксильные функциональные возможности целлюлозному волокну, такому как волокно на основе крафт-целлюлозы, без широкой деградации целлюлозы и/или без приведения целлюлозы в состояние, непригодное для нижеуказанных видов использования. Кроме того, сохраняется необходимость введения в целлюлозное волокно высоких уровней карбонильных групп, таких как карбоновая кислота, кетон, и альдегидных групп. Например, было бы желательно использовать окислитель в условиях, которые не тормозят реакции окисления, в отличие от использования реагента Фентона в щелочной среде, например, для введения высокого уровня карбонильных групп. Авторы изобретения преодолели много трудностей существующего уровня техники, предоставляя способы, которые отвечают этим потребностям.

[011] В дополнение к трудностям контроля химического состава продуктов окисления целлюлозы, а также деградации этих продуктов, как известно, способ окисления может повлиять на другие свойства, в том числе химические и физические свойства и/или загрязнение готовой продукции. Например, способ окисления может повлиять на степень кристалличности, содержание гемицеллюлозы, цвет, и/или уровни загрязнения конечного продукта. В конечном счете, способ окисления может повлиять на возможность переработки целлюлозного продукта в промышленности или других сферах применения.

[012] Отбеливание древесной массы, как правило, проводится с целью избирательного увеличения белизны или яркости целлюлозы, как правило, путем удаления лигнина и других примесей, без негативного воздействия на физические свойства. Отбеливание химической целлюлозной массы, такой как крафт-целлюлоза, как правило, требует нескольких различных этапов отбеливания для достижения желаемой яркости с хорошей избирательностью. Как правило, в последовательностях отбеливания используются этапы, которые проходят при переменных диапазонах pH. Такое чередование способствует удалению загрязнений, образующихся в последовательности отбеливания, например, за счет растворимости продуктов распада лигнина. Таким образом, в целом, ожидается, что использование ряда кислых этапов в последовательности отбеливания, как например, трех кислых этапов в последовательности, не обеспечивает ту же яркость, как поочередное использование кислых/щелочных этапов, как, например, кислый-щелочной-кислый. Например, при типичной последовательности DEDED, производится продукт ярче, чем в DEDAD последовательности (где А относится к кислотной обработке). Соответственно, последовательность, которая не имеет промежуточной щелочной стадии, но, тем не менее, производит продукт с сопоставимой яркостью, оказалась бы неожиданной для специалиста в данной области техники.

[013] Вообще, хотя известно, что определенные последовательности отбеливания в крафт-процессе могут иметь преимущества по сравнению с другими, причины, которые обуславливают какими-либо преимущества являются не настолько понятными. Что касается окисления, то ни одно исследование не показало каких-либо преимуществ для окисления в конкретной стадии многоступенчатой последовательности и не обнаружило, что свойства волокна могут повреждаться на этапах или во время обработки после окисления. Например, при известном уровне техники не выявлены какие-либо преимущества более позднего этапа окисления по сравнению с более ранним его этапом. В некоторых вариантах воплощения изобретения воплощения изобретения предоставлены способы, уникально выполненные на конкретных этапах (например, на более поздних стадиях процесса отбеливания), которые имеют преимущества в крафт-процессе и в результате дают волокна с уникальным набором физико-химических характеристик.

[014] Кроме того, в отношении яркости в крафт-процессе отбеливания, известно, что металлы, в частности переходные металлы, которые естественным образом присутствуют в целлюлозной массе исходного материала, наносят ущерб яркости продукта. Таким образом, последовательности отбеливания часто направлены на устранение некоторых переходных металлов из конечного продукта для достижения заданной яркости. Например, хелатные соединения могут быть использованы для удаления природных металлов из целлюлозной массы. Таким образом, из-за акцента на удалении природных металлов, которые присутствуют в целлюлозной массе, специалист в данной области техники, как правило, не добавляет никаких металлов в последовательность отбеливания, поскольку это может усугублять трудности в достижении более яркого продукта.

[015] Что касается железа, кроме того, добавление этого материала в целлюлозную массу приводит к значительному изменению цвета, похожему на изменение цвета, во время горения бумаги. Такое изменение цвета, как и изменение цвета жженой бумаги, до сих пор считалось необратимым. Таким образом, ожидалось, что после обесцвечивания, для древесной массы с добавлением железа, целлюлозной массы, будет характерна постоянная потеря яркости, которая не сможет быть восстановлена с помощью дополнительного отбеливания.

[016] Таким образом, хотя известно, что железо или медь и перекись могут экономно окислять целлюлозу, до сих пор они не были привлечены к процессам отбеливания целлюлозной массы таким образом, чтобы достичь сопоставимой яркости по сравнению со стандартной последовательностью, не использующей железо или медь на этапе окисления. Как правило, они не использовались в процессах отбеливания целлюлозы. Удивительно, но изобретатели преодолели эти трудности, и в некоторых вариантах воплощения изобретения, обеспечивают новый способ экономного окисления целлюлозы с железом или медью в процессах отбеливания целлюлозной пульпы. В некоторых вариантах воплощения изобретения описанные здесь способы приводят к получению продуктов с очень неожиданными характеристиками, противоположными тем, что предсказаны на основе доктрин существующего уровня техники. Таким образом, способы осуществления настоящего изобретения могут предоставлять продукты, которые превосходят продукты существующего уровня техники и могут быть произведены более экономически эффективно.

[017] Например, обычно в данной области техники понятно, что металлы, такие как железо, хорошо связываются с целлюлозой и не могут быть удалены при обычной промывке. Как правило, удаление железа из целлюлозы является трудным и дорогостоящим, и требует дополнительных этапов обработки. Присутствие высоких уровней остаточного железа в целлюлозном продукте, как известно, имеет ряд недостатков, в частности, при использовании целлюлозной пульпы и применении в бумажном производстве. Например, железо может привести к изменению цвета конечного продукта и/или может быть непригодным для использования в областях, в которых конечный продукт находится в контакте с кожей, как, например, в подгузниках и перевязочном материале. Таким образом, использование железа в крафт-процессе отбеливания, как ожидалось, имеет ряд недостатков.

[018] Прежде, обработка окислением крафт-волокна для улучшения функциональности волокна после отбеливания часто была ограничена. Более того, известные процессы для придания волокну большей альдегидной функциональности также являются причиной сопутствующих потерь яркости или качества волокна. Кроме того, известные процессы, которые приводят к повышению альдегидной функциональности волокна, также приводят к потере карбоксильной функциональности. Способы настоящего изобретения не страдают от одного или нескольких таких недостатков.

[019] Крафт-волокно, изготовленное химическим крафт-целлюлозным способом, является недорогим источником целлюлозного волокна, в котором в целом сохраняется длина волокна во время варки целлюлозы, и в основном получается конечный продукт с хорошими характеристиками яркости и прочности. Как таковой, этот способ широко используется в бумажной промышленности. Однако стандартное крафт-волокно ограниченно применяется в таких областях, как получение производных целлюлозы из-за химической структуры целлюлозы в результате стандартной варки и отбеливания крафт-целлюлозы. В общем, стандартное крафт-волокно содержит слишком много остаточной гемицеллюлозы и других природных материалов, которые могут помешать последующей физической и/или химической модификации волокон. Более того, стандартное крафт-волокно имеет ограниченную химическую функциональность и, как правило, является жестким и не слишком сжимающимся.

[020] Жесткая и грубая природа крафт-волокна может потребовать наслаивания или добавления различных видов материалов, таких как хлопок, в областях использования, требующих контакта с кожей человека, например, в подгузниках, средствах гигиены, и тканевой продукции. Следовательно, может возникнуть необходимость придать целлюлозному волокну лучшую гибкость и/или мягкость, чтобы снизить потребность в использовании других материалов, например, в многослойном продукте.

[021] Целлюлозное волокно в тех областях применения, которые связаны с абсорбцией телесных выделений и/или жидкостей, например, подгузниках, изделиях для взрослых, применяющихся при недержании мочи, перевязочном материале, гигиенических салфетках, и/или тампонах, часто подвергаются воздействию аммиака, который присутствует в телесных выделениях и/или воздействию аммиака, выработанного бактериями, связанными с телесными выделениями и/или жидкостями. При таком использовании может быть желательно применять целлюлозное волокно, которое не только обеспечивает объем и впитывающую способность, но также имеет свойства ослабления запаха и/или антибактериальные свойства, например, может уменьшить запах от азотистых соединений, таких как аммиак (NH₃). До сих пор модификация крафт-волокна путем окисления для улучшения возможности контроля запаха неизменно достигалась с нежелательным снижением яркости. Существует потребность в экономичном модифицированном крафт-волокне, которое демонстрирует хорошие впитывающие характеристики и/или возможности контроля запаха, сохраняя при этом хорошие характеристики яркости.

[022] В условиях современного рынка, потребители хотят, чтобы абсорбирующие изделия, например, подгузники, изделия при недержании мочи у взрослых и гигиенические салфетки, были более тонкими. При ультратонком дизайне изделия требуется волокно меньшей массы, что может вызвать потерю целостности изделия, если используемые волокна слишком короткие. Химическая модификация крафт-волокна может привести к потере длины волокна, что делает его неприемлемым для использования в определенных видах продукции, например, ультратонкой продукции. В частности, крафт-волокно, обработанное для улучшения альдегидной функциональности, которая связана с улучшенным контролем запаха, может пострадать от потери длины волокна при химической модификации, что делает его непригодным для использования в изделиях ультратонкого дизайна. Существует потребность в недорогом волокне, которое демонстрирует сжимаемость без потери в длине волокна, что делает его уникально подходящим для изделий ультратонкого дизайна (то есть, продукт сохраняет хорошее впитывание на основе количества волокон, которые могут быть сжаты в меньшем пространстве, сохраняя при этом целостность продукта при более низкой массе волокна).

[023] Традиционно, источники целлюлозы, которые оказались полезными в производстве абсорбирующих изделий или тканей, не были пригодны также для производства последующих производных целлюлозы, таких как эфиры целлюлозы и сложные эфиры целлюлозы. Изготовление целлюлозы с низкой вязкостью, производной от сырья целлюлозы с высокой вязкостью, такого как стандартные крафт-волокна, требует дополнительных этапов производства, которые добавили бы значительные расходы, и в то же время дали нежелательные побочные продукты и снизили общее качество производного целлюлозы. Хлопковый линт (пух) и сульфитная целлюлозная пульпа с высоким содержанием альфа целлюлозы, которые, как правило, имеют высокую степень полимеризации, обычно используются при изготовлении производных целлюлозы, таких как простые и сложные эфиры целлюлозы. Однако производство хлопкового линта и сульфитного волокна с высокой степенью полимеризации и/или вязкости является дорогим из-за высокой стоимости исходного материала, в случае хлопка; высокой стоимости энергии, химических и экологических издержек на варку и отбеливание целлюлозы, в случае сульфитной целлюлозной пульпы, и из-за потребности в обширных процессах очистки, которые применяются в обоих случаях. В дополнение к высокой стоимости, существует сокращение поставок сульфитной целлюлозы, доступной на рынке. Таким образом, эти волокна являются очень дорогими, и имеют ограниченное применение в целлюлозной и бумажной областях использования, например, в тех, где может оказаться необходимой более высокая СП или более высокая вязкость пульпы. Для изготовителей производных целлюлозы, эти виды целлюлозной пульпы составляют значительную часть общей стоимости производства. Таким образом, существует потребность в волокне низкой стоимости, такого как модифицированное крафт-волокно, которое может быть использовано в изготовлении производных целлюлозы.

[024] Существует также потребность в недорогих целлюлозных материалах, которые могут быть использованы в производстве микрокристаллической целлюлозы. Микрокристаллическая целлюлоза находит широкое применение для пищевого, фармацевтического, косметического и промышленного использования, и является очищенной кристаллической формой частично деполимеризованной целлюлозы. Использование крафт-волокна в производстве микрокристаллической целлюлозы, без добавления обширного постотбеливающего этапа обработки, до сих пор было ограниченным. Производство микрокристаллической целлюлозы обычно требует высокой степени очистки исходного целлюлозного материала, который гидролизуется кислотой для удаления аморфных сегментов целлюлозной цепи. Смотрите патент США №2978446 Battista et al. и патент США №5346589 Braunstein et al. Низкая степень полимеризации цепей при удалении аморфных сегментов целлюлозы, называющаяся "выравнивание СП", часто является отправной точкой для производства микрокристаллической целлюлозы, и ее численное значение зависит, прежде всего, от источника и от обработки волокон целлюлозы. Распад некристаллических сегментов из стандартного крафт-волокна, как правило, вызывает деградацию волокна до такой степени, что делает его непригодным для большинства видов использования, поскольку, по крайней мере, наличие одного из пунктов 1) оставшиеся примеси, 2) отсутствие достаточно длинных кристаллических сегментов; или 3) приводит к тому, что целлюлозное волокно, имеет слишком высокую степень полимеризации, как правило, в диапазоне от 200 до 400, что делает его непригодным для производства микрокристаллической целлюлозы. Крафт-волокно, имеющее достаточную степень чистоты и/или более низкое значение выравнивания СП, например, было бы более подходящим, так как крафт-волокно может обеспечить большую универсальность в производстве и использовании микрокристаллической целлюлозы.

[025] В настоящем изобретении, волокно, имеющее одно или несколько из описанных свойств, может быть произведено лишь за счет модификации типичной крафт-целлюлозы, плюс процесса отбеливания. Волокно настоящего изобретения преодолевает многие из ограничений, связанные с известным модифицированным крафт-волокном, о котором говорилось выше.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[026] ФИГУРА 1 демонстрирует график зависимости конечной 0,5% капиллярной CED вязкости от процента расходной перекиси.

[027] ФИГУРА 2 демонстрирует график соотношения влажной прочности к сухой прочности, представленной как функцию уровня смол влажной прочности.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I. Способы

[028] Настоящее изобретение относится к новым способам обработки целлюлозного волокна. В некоторых вариантах воплощения изобретения, изобретение обеспечивает способ модификации целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, и окисление волокна целлюлозы. Все используемые здесь термины: "окисленный", "каталитически окисленный", "каталитическое окисление" и "окисление" понимаются как взаимозаменяемые и относятся к обработке целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством, по меньшей мере, одним из веществ железа или меди, и, по меньшей мере, одним пероксидом, таким как перекись водорода, таким образом, чтобы хотя бы некоторые из гидроксильных групп волокон целлюлозы окислились. Фраза "железо или медь" и точно так же "железо (или медь)" означает "железо или медь, или их комбинация". В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление включает одновременное увеличение содержания карбоновой кислоты и альдегида в целлюлозном волокне.

[029] Целлюлозные волокна, используемые в способах, описанных в настоящем документе, могут быть получены из волокон древесины хвойных пород, волокон лиственных пород, а также их смеси. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из древесины хвойных пород, таких как южная сосна. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из древесины твердых пород, таких как эвкалипт. В некоторых вариантах воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из смеси древесины хвойных и лиственных пород. В еще одном варианте воплощения изобретения модифицированное целлюлозное волокно получают из целлюлозного волокна, которое ранее подвергалось полному циклу крафт-процесса или его части, то есть, из крафт-волокна.

[030] Упоминаемые в данном изобретении термины "целлюлозное волокно" или "крафт-волокно" являются взаимозаменяемыми за исключением случаев, специально обозначенных как особые или случаев, которые обычный специалист в данной области техники будет понимать как особые.

[031] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает в себя получение целлюлозного волокна, и окисление волокна целлюлозы наряду с тем, что в целом сохраняется длина волокна целлюлозных волокон

[032] Термины "длина волокна" и "средняя длина волокна" используются как синонимы при описании свойств волокна и означают среднюю взвешенную длину средней длины волокна. Поэтому, например, следует понимать, что волокно, имеющее среднюю длину волокна 2 мм, означает волокно, имеющее среднюю взвешенную длину волокна 2 мм.

[033] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна, частичное отбеливание целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы. В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление осуществляется в процессе отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения окисление проводят после процесса отбеливания.

[034] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы, таким образом снижающий степень полимеризации целлюлозного волокна.

[035] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна и окисление волокна целлюлозы, с сохранением Канадского Стандарта степени помола ("степени помола ") указанных целлюлозных волокон.

[036] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает получение целлюлозного волокна, окисление волокна целлюлозы, и увеличение яркости данного окисленного целлюлозного волокна по сравнению со стандартным волокном целлюлозы.

[037] Как уже говорилось выше, в соответствии с настоящим изобретением окисление целлюлозного волокна заключается в обработке целлюлозного волокна, по меньшей мере, каталитическим количеством железа или меди и перекиси водорода. По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения, способ включает окисление целлюлозного волокна железом и перекисью водорода. Источником железа может быть любой подходящий источник, который может быть распознан специалистом в данной области техники, такой как, например, сульфат железа (например, железа сульфат гептагидрат), хлорид железа, соль Мора, хлорное железо (хлорид трехвалентного железа), трехвалентного железа аммония сульфат или трехвалентного железа аммония цитрат.

[038] В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна медью и перекисью водорода. Подобным образом, источником меди может быть любой подходящий источник, который может быть распознан специалистом в данной области техники. Наконец, в некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна комбинацией меди и железа и перекиси водорода.

[039] В некоторых вариантах воплощения изобретение обеспечивает способ обработки целлюлозного волокна, включающий получение целлюлозного волокна, его варку, отбеливание и окисление.

[040] В некоторых вариантах воплощения изобретения способ дополнительно включает в себя кислородную делигнификацию целлюлозного волокна. Кислородная делигнификация может быть выполнена любым способом, известным специалистам в данной области техники. Например, кислородная делигнификация может быть обычной двухэтапной кислородной делигнификацией. Известно, например, что кислородная делигнификация целлюлозного волокна, такого как крафт-волокно, может изменять содержание карбоновых кислот и/или содержание альдегида в целлюлозном волокне в процессе переработки. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает в себя кислородную делигнификацию целлюлозного волокна перед его отбеливанием.

[041] По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одном из этапов крафт-варки целлюлозы, этапе кислородной делигнификации и на этапе крафт-отбеливания. В предпочтительном варианте воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна, по меньшей мере, на одном этапе крафт-отбеливания. По меньшей мере, в одном из вариантов воплощения изобретения способ включает окисление целлюлозного волокна на двух или более, чем на одном этапе крафт-отбеливания.

[042] Когда целлюлозное волокно окисляется на этапе отбеливания, оно не должно подвергаться существенному воздействию щелочных сред в процессе отбеливания во время или после окисления. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы при кислых значениях pH. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает получение целлюлозного волокна, подкисление целлюлозного волокна, а затем окисление целлюлозного волокна при кислых значениях pH. В некоторых вариантах воплощения изобретения, значения pH находятся в диапазоне от примерно 2 до примерно 6, например, от примерно 2 до примерно 5 или от примерно 2 до примерно 4.

[043] Уровень pH можно отрегулировать с помощью любой подходящей кислоты, которая может быть распознана специалистом в данной области техники, например, с помощью серной кислоты или соляной кислоты, или фильтрата из кислотного этапа отбеливания в процессе отбеливания, как, например, этапа диоксида хлора (D) многоступенчатого процесса отбеливания. Например, целлюлозное волокно может быть подкислено добавлением посторонней кислоты. Примеры посторонних кислот известны в данной области техники и включают, без ограничений, серную кислоту, соляную кислоту и угольную кислоту. В некоторых вариантах воплощения изобретения, целлюлозное волокно подкисляют кислым фильтратом, таким как отходы фильтрата, из этапа отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения кислый фильтрат из этапа отбеливания не имеет высокого содержание железа. По меньшей мере, в одном из вариантов, целлюлозное волокно подкисляют кислым фильтратом из D этапа многоступенчатого процесса отбеливания.

[044] В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает окисление волокна целлюлозы на одном или нескольких этапах многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения, способ включает окисление волокна целлюлозы на одном этапе многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы в конце или близко к окончанию многоступенчатой последовательности отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения способ включает окисление волокна целлюлозы, по меньшей мере, на четвертом этапе пятиступенчатой последовательности отбеливания.

[045] В соответствии с настоящим изобретением, многоступенчатой последовательностью отбеливания может быть любая последовательность отбеливания, которая не содержит этапа щелочного отбеливания после этапа окисления. По меньшей мере, в одном варианте воплощения изобретения многоступенчатая последовательность отбеливания является пятиступенчатой последовательностью отбеливания. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность DEDED. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀E1D1E2D2. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EoP)D1E2D2. В некоторых вариантах воплощения изобретения последовательность отбеливания представляет собой последовательность D₀(EO)D1E2D2.

[046] Этапы многоступенчатой последовательности отбеливания без окисления могут включать в себя любую конвенцию, или после раскрытого ряда этапов, могут проводиться в обычных условиях, при условии, что они будут полезными при производстве модифицированного волокна описанного в настоящем изобретении, без