本發(fā)明涉及用一種或多種纖維素酶處理未漂白或部分漂白或堿性提取的溶解紙漿。纖維素酶處理導(dǎo)致最終溶解紙漿的改進(jìn)的粘度控制、降低的粘度和/或增加的反應(yīng)性。

背景技術(shù)：

1、商業(yè)溶解紙漿或溶解級(jí)紙漿是具有足夠高的纖維素含量以適合生產(chǎn)再生的纖維素和纖維素衍生物的化學(xué)漂白紙漿。商業(yè)溶解紙漿具有特殊特性，如高水平的亮度和均勻的分子量分布。制造商業(yè)溶解紙漿用于需要高的化學(xué)纖維素純度和特別低的半纖維素含量的用途，因?yàn)榛瘜W(xué)上類(lèi)似的半纖維素可能會(huì)干擾后續(xù)工藝。溶解紙漿是如此命名的，因?yàn)樗皇侵瞥杉?，而是溶解在溶劑中抑或通過(guò)衍生化成均質(zhì)溶液，這使得其完全化學(xué)地可接近并且去除任何殘留的纖維結(jié)構(gòu)。一旦溶解，它可以紡造成紡織品纖維，如粘膠或萊賽爾(lyocell)，或者化學(xué)反應(yīng)以生產(chǎn)衍生的纖維素，如三乙酸纖維素、形成纖維或膜的塑料狀材料、或纖維素醚如甲基纖維素，用作增稠劑。

2、使用溶解紙漿作為原材料的常規(guī)粘膠生產(chǎn)在其環(huán)境影響及其生產(chǎn)成本方面需要改進(jìn)。本發(fā)明提供了一種纖維素酶基溶液，其改進(jìn)了漂白溶解紙漿例如牛皮紙和亞硫酸鹽溶解紙漿的生產(chǎn)中的粘度控制。此外，最終溶解紙漿的反應(yīng)性得到改進(jìn)，由此減少粘膠生產(chǎn)過(guò)程中使用的化學(xué)品的量和/或改進(jìn)粘膠制備過(guò)程中在粘膠紡料過(guò)濾性方面的可加工性。在粘膠制造工藝中節(jié)省在生產(chǎn)再生纖維素(如二硫化碳(cs2))中使用的化學(xué)品量將降低成本和環(huán)境影響。

3、雖然之前已經(jīng)證明可以使用纖維素酶來(lái)降低紙漿粘度和/或增加溶解紙漿的反應(yīng)性，但此類(lèi)先前研究是基于漂白溶解紙漿或商業(yè)溶解紙漿的處理。本發(fā)明證明，纖維素酶可以在溶解紙漿生產(chǎn)過(guò)程中更早地應(yīng)用，以便通過(guò)允許更精確地控制整個(gè)過(guò)程中的紙漿粘度來(lái)改進(jìn)溶解紙漿的生產(chǎn)過(guò)程期間的粘度控制。粘度控制的這種改進(jìn)允許在粘度規(guī)格目標(biāo)之外生產(chǎn)較少量的紙漿，并且可能顯著地減少傳統(tǒng)上用于控制漂白設(shè)備中紙漿粘度的所需化學(xué)品(例如naocl、o2、o3、h2o2等)的量。根據(jù)本發(fā)明，纖維素酶既可作為應(yīng)用于未漂白或部分漂白的溶解牛皮紙漿的粘度控制助劑使用，也可在蒸煮工藝后在纖維生產(chǎn)線(fibreline)中作為關(guān)鍵粘度控制階段以一步或兩步應(yīng)用。此外，本發(fā)明出人意料地證明，通過(guò)在開(kāi)始或在漂白過(guò)程中應(yīng)用纖維素酶，最終溶解紙漿的反應(yīng)性仍然得到改進(jìn)。這意味著不需要在粘膠生產(chǎn)前必需引入纖維素酶作為預(yù)活化步驟，無(wú)論是作為溶解紙漿生產(chǎn)過(guò)程的最后階段時(shí)還是在粘膠生產(chǎn)過(guò)程的開(kāi)始時(shí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于生產(chǎn)具有降低的粘度的溶解紙漿的方法，包括以下步驟：

2、i)用一種或多種纖維素酶處理未漂白或部分漂白或堿性提取的溶解紙漿(x階段)，并且

3、ii)對(duì)未漂白/部分漂白/堿性提取的紙漿進(jìn)行漂白，并且

4、iii)任選地對(duì)未漂白/部分漂白/堿性提取的紙漿進(jìn)行堿性提取，并且

5、由此產(chǎn)生具有降低的粘度和可能的改進(jìn)的用于粘膠生產(chǎn)的反應(yīng)性的溶解紙漿(與通過(guò)其中省略纖維素酶處理的相同工藝獲得的溶解紙漿相比)，其中所述溶解紙漿是牛皮紙溶解紙漿和/或亞硫酸鹽紙漿。

6、定義

7、溶解紙漿：溶解紙漿是高級(jí)纖維素紙漿，其具有較低的半纖維素、木質(zhì)素和樹(shù)脂含量。該紙漿具有特殊特性，如高水平的亮度和均勻的分子量分布。它用于制造包括人造絲和醋酯紡織品纖維、玻璃紙、膠片和各種化學(xué)添加劑的產(chǎn)物。在很大程度上，溶解木漿的使用取決于其純度(纖維素含量)，這主要取決于生產(chǎn)過(guò)程。為了獲得高質(zhì)量的產(chǎn)物，這些所謂的“特殊”紙漿必須滿足某些要求，例如高纖維素含量、低半纖維素含量、均勻分子量分布和高纖維素反應(yīng)性。大多數(shù)商業(yè)溶解紙漿在一定程度上滿足了這些要求。盡管如此，由于纖維素呈現(xiàn)的緊密和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，獲得高纖維素可及性以及溶劑和試劑反應(yīng)性并非易事。約77％的全部溶解紙漿用于制造纖維素纖維(人造絲和醋酯)。

8、用兩種基本工藝生產(chǎn)溶解紙漿：(a)亞硫酸鹽工藝；和(b)硫酸鹽工藝(牛皮紙)。

9、為了制造溶解級(jí)紙漿，從木纖維中去除半纖維素是至關(guān)重要的，因?yàn)榘肜w維素在粘膠生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)影響粘膠的過(guò)濾性、纖維素的黃原酸化以及最終產(chǎn)物的強(qiáng)度。在木材蒸煮和隨后的漂白過(guò)程中，半纖維素被去除。

10、在亞硫酸鹽制漿中，使用的酸性條件負(fù)責(zé)去除大部分半纖維素，而在硫酸鹽/牛皮紙工藝中通常需要預(yù)水解步驟來(lái)去除半纖維素。

11、去除半纖維素的另一種方法是通過(guò)用僅與紙漿的半纖維素部分反應(yīng)的酶處理紙漿。

12、牛皮紙溶解紙漿：“牛皮紙溶解紙漿”與“硫酸鹽溶解紙漿”同義。一個(gè)優(yōu)選的實(shí)例是預(yù)水解牛皮紙溶解紙漿。牛皮紙溶解紙漿是通過(guò)在高于約120℃的溫度下用氫氧化鈉和硫化鈉的溶液消化木屑來(lái)生產(chǎn)的。還進(jìn)行了一些牛皮紙制漿，其中硫化鈉通過(guò)氧或蒽醌而增強(qiáng)。與蘇打制漿相比，牛皮紙制漿特別有用于軟木的制漿，軟木包含比硬木更高百分比的木質(zhì)素。術(shù)語(yǔ)“牛皮紙溶解紙漿”與“牛皮紙溶解纖維素”和“牛皮紙溶解級(jí)紙漿”是同義的，并且是指具有高纖維素含量的紙漿。牛皮紙溶解紙漿的纖維素含量?jī)?yōu)選為至少90％(重量/重量)，如至少91％、至少92％、至少93％、至少94％、至少95％、至少96％、至少97％、至少98％或至少99％(w/w)。制造牛皮紙溶解紙漿用于需要高的化學(xué)純度、和特別低的半纖維素含量的用途。溶解紙漿的半纖維素含量?jī)?yōu)選為小于10％(重量/重量)，如小于9％、小于8％、小于7％、小于6％、小于5％、小于4％、少于小于3％、小于2％或小于1％(w/w)。牛皮紙溶解紙漿例如可用于生成再生纖維素或用于生成纖維素衍生物?！芭Ｆぜ埲芙饧?jí)紙漿”還可以被定義為這樣的紙漿，其已經(jīng)被充分純化用于在用有機(jī)酸或無(wú)機(jī)酸生產(chǎn)粘膠人造絲、纖維素醚、或纖維素酯中使用。

13、亞硫酸鹽溶解紙漿：亞硫酸鹽工藝通過(guò)使用各種亞硫酸的鹽在大型壓力容器(稱(chēng)為消化槽)中從木屑中提取木質(zhì)素，產(chǎn)生作為幾乎純的纖維素纖維的木漿。根據(jù)ph值，在制漿過(guò)程中使用的鹽是亞硫酸鹽(so32-)或亞硫酸氫鹽(hso3-)。反離子可以是鈉(na+)、鈣(ca2+)、鉀(k+)、鎂(mg2+)或銨(nh4+)。

14、根據(jù)亞硫酸鹽(亞硫酸氫鹽)的反離子和堿與亞硫酸的比例，亞硫酸鹽制漿在ph1.5和5之間進(jìn)行。紙漿與制漿化學(xué)品接觸4至14小時(shí)，并且在溫度范圍為130℃至160℃(266°f至320°f)之間進(jìn)行，這也取決于所使用的化學(xué)品。

15、亞硫酸鹽制漿中涉及去木素作用的大多數(shù)中間體是通過(guò)碳-碳雙鍵的質(zhì)子化或連接許多木質(zhì)素成分的醚鍵的酸性裂解形成的共振穩(wěn)定的碳正離子。后一種反應(yīng)是亞硫酸鹽工藝中大多數(shù)木質(zhì)素降解的原因。預(yù)計(jì)亞硫酸鹽工藝使木質(zhì)素降解的程度不會(huì)與牛皮紙工藝相同，并且來(lái)自亞硫酸鹽工藝的木質(zhì)素磺酸鹽是有用的副產(chǎn)物。

16、來(lái)自亞硫酸鹽制漿的用過(guò)的蒸煮液通常稱(chēng)為褐色液，但也使用術(shù)語(yǔ)紅液、濃液和亞硫酸鹽液(與牛皮紙工藝中的黑液相比)。使用逆流的洗漿機(jī)去除用過(guò)的蒸煮化學(xué)品和降解的木質(zhì)素和半纖維素。

17、“漂白”是從紙漿中去除顏色，主要是去除在初次制漿操作后保持與纖維結(jié)合的痕量的木質(zhì)素。漂白通常涉及用氧化劑如氯(c階段)、二氧化氯(d階段)、氧氣(o階段)、過(guò)氧化氫(p階段)、臭氧(z階段)和過(guò)乙酸(paa階段)；或還原劑如連二亞硫酸鈉(y階段)的處理。存在無(wú)氯(cl2；c階段)工藝，如無(wú)元素氯(ecf)漂白，其中主要使用二氧化氯(clo2；d階段)，并且典型地隨后是堿性提取階段。完全無(wú)氯(tcf)漂白是另一種工藝，其中主要使用基于氧的化學(xué)品。因此紙漿漂白過(guò)程通常包括一系列漂白步驟和在漂白步驟之間的洗滌以除去從漂白反應(yīng)產(chǎn)生的降解產(chǎn)物。

18、冷苛性提取(cce)：冷堿提取也稱(chēng)為冷苛性提取(cce)，其是用于基于物理效應(yīng)(例如溶脹和溶解)去除短鏈非纖維素碳水化合物(纖維素純化)的方法。通常，cce階段在低于45℃的溫度進(jìn)行，并且使用非常高的naoh劑量，其在液相中可以達(dá)到高達(dá)100g/l的值。取決于使用中的紙漿稠度，這將確定每干重紙漿的naoh量。cce階段的典型條件可以是在液相中5％-10％w/w的naoh，持續(xù)至少10分鐘。

19、熱苛性提取(hce)：術(shù)語(yǔ)“熱苛性提取”(hce)是與“熱堿提取”同義的。hce是一種用來(lái)去除紙漿中短鏈半纖維素和無(wú)定形纖維素的方法。熱苛性提取(hce)階段是基于化學(xué)反應(yīng)，特別是半纖維素的堿性剝離的純化過(guò)程，其與cce相比在更高的溫度和更低的naoh濃度下進(jìn)行。

20、iso亮度：iso亮度在iso?2470-1(用于測(cè)量紙漿、紙張和紙板的iso亮度方法)中定義，它是用具有在iso?2469中所描述的特性的反射計(jì)測(cè)量的固有輻射率[反射系數(shù)]因子。

21、紙漿粘度：通過(guò)將紙漿溶解在合適的纖維素溶劑例如銅乙二胺(ced)中并測(cè)量溶液粘度來(lái)測(cè)量。該測(cè)量給出了纖維素的平均聚合度的指示。該特性可以被稱(chēng)為特性粘度(以ml/g為單位)并且根據(jù)iso?5351測(cè)量，或者被稱(chēng)為tappi粘度(以cp為單位)并且根據(jù)tappit?230測(cè)量。

22、未漂白或部分漂白或堿性提取的牛皮紙溶解紙漿：通過(guò)基于牛皮紙的蒸煮工藝如預(yù)水解牛皮紙(phk)蒸煮來(lái)生產(chǎn)，但未被完全漂白和純化直至成為商業(yè)牛皮紙溶解紙漿，并且因此它不是成品。通常其具有的iso亮度低于90％(例如低于85％，例如低于80％，例如低于75％，例如低于70％，例如低于65％，例如低于60％，例如低于55％，例如低于50％，例如低于45％，例如低于40％，例如低于35％，和例如低于30％)。

23、未漂白或部分漂白或堿性提取的亞硫酸鹽溶解紙漿：通過(guò)基于亞硫酸鹽的蒸煮工藝生產(chǎn)，但未完全漂白和純化直至成為商業(yè)亞硫酸鹽溶解紙漿并且因此它不是成品。通常其具有的iso亮度低于90％(例如低于85％，例如低于80％，例如低于75％，例如低于70％，例如低于65％，例如低于60％，例如低于55％，例如低于50％，例如低于45％，例如低于40％，例如低于35％，和例如低于30％)。