纤维素纸浆的生产方法、纤维素纸浆、纤维素纸浆的用途和纸包装物与流程

本发明涉及包装领域且涉及经改善的纤维素纸浆生产工艺，该纤维素纸浆可用于制备纸包装物。与经漂白的纤维素纸浆相比，所述纤维素纸浆表现出刚度和强度的性质、以及增加的卡帕数值和木质素含量，并且本发明的工艺不包括漂白步骤。本发明还涉及通过该工艺获得的未经漂白的纤维素纸浆、其用途、和由所述纤维素纸浆获得的纸包装物。

背景技术：

1、纸制品的品质和最终特征与其组成中使用的纤维素纤维的类型直接相关。

2、纤维素纸浆的性质可以根据制浆工艺和纤维素纤维的来源而变化，其范围为硬木(短纤维木材)、软木(长纤维木材)或这两者。

3、硬木物种实例包括桦树、橡树、山毛榉、枫树和桉树；软木物种实例包括铁杉雪松、冷杉、松树、南方松、辐射松、湿地松、花旗松、白冷杉、斯堪的纳维亚松和洛奇波尔高山冷杉。

4、近年来，已经进行了若干项研究，目的是将改变纤维素纤维的特征对纸制品的物理和机械性能的影响联系起来。

5、在纤维素纤维的这些特征中，它们的木质素含量被认为对于开发具有良好刚度和物理强度特征而不损害其结构的纸制品是重要的。

6、除了纤维品质和改善其特征以满足市场目标的重要性之外，纸浆和造纸工业在解决与工业用水的高消耗和其过程中的输入相关的问题方面面临着不断的挑战，这导致高能耗和废弃物产生，从而产生重大的环境影响。

7、此外，现有技术中描述的漂白工艺已被引入纤维素纤维生产工艺中，目的是实现高的白度含量(白度%或亮度%)，但其需要高的投入消耗，导致高的开销和对生产链的后续影响。

8、因此，消除漂白步骤可以是减少制浆过程中使用的化学品的消耗并因此提高纸浆生产过程的效率的解决方案。

9、此外，获得在包装市场中具有应用的纸制品，即具有诸如更大刚度的特定特征的纸制品，需要与本领域中描述的那些不同的工艺，因为它们旨在高度脱木质化，这将损害所得纸浆的刚度。

10、这种新的需求在工艺动力学方面提出了重大挑战，因为虽然需要对木材(原材料)进行纤维分离(defibrate)以获得纤维素纸浆，但具有更大刚度的纸浆必须在纤维素纤维中保持更高的木质素含量。

11、在已知的制浆工艺中，由于木材的纤维分离，在木材的蒸煮过程中不可能实现选择性，特别是对于碳水化合物和木质素。

12、此外，在所得纤维素纸浆中存在一定的木质素含量对于确保所需的刚度是重要的，因此新的工艺从而是必要的。

13、wo2020/229737描述了使用经选择性衍生的木纤维配制物(硬木或软木或其组合)来制造可持续的毛巾、薄纸制品和其它卫生用品，与经漂白的纤维相比，这些产品表现出经显著改善的柔软度、吸水能力和拉伸强度。

14、因此，该文献教导了使用未经漂白的纤维来获得与使用经漂白的纤维相比具有改善的物理特征的纸制品，但其没有具体提及纸制品的刚度和强度，应用于薄纸市场而不是包装市场。

15、另一方面，cn102061642b描述了使用包含半纤维素和木质素的高得率纸浆废液来改善瓦楞中性纸和纸板的强度的方法。高得率纸浆不是通过化学纤维分离工艺获得的，而是通过机械去原纤化(defibrillation)工艺获得的，导致与化学纤维相比具有较低拉伸和耐受性值的机械纤维。

16、使用经漂白的纤维与未经漂白的纤维获得的纸制品的比较在现有技术中是已知的。然而，迫切需要开发无漂白步骤的制浆工艺，以从硬木(“阔叶木”)生产具有更高木质素含量和更大刚度的纤维素纸浆，由此该制浆工艺通过减少使用的投入、减少碳足迹、和提高整体工艺产率而表现出废弃物产生的减少、更低的污染程度和更高的效率。

17、此外，全球对可回收和低成本纤维素纤维的需求也与市场上用可再生和可生物降解的材料替代基于化石的产品的目标有关。

18、因此，仍然需要开发可用于获得与衍生自经漂白的纤维素纸浆的纸制品相比具有高刚度的纸制品的纤维素纸浆生产工艺，其中所述纤维素纸浆具有增加的卡帕值和更高的木质素含量。

19、另外，所述纸浆的生产工艺消除了漂白步骤，提供了消耗更少投入的更有效的工艺，减少了工艺开销和废弃物产生，从而改善了其碳足迹。

技术实现思路

1、本发明旨在提供用于生产具有增加的卡帕值、木质素含量和刚度的纤维素纸浆而不经历漂白步骤的工艺。

2、术语“本发明的纤维素纸浆”、“未经漂白的纤维素纸浆”、“无漂白的纤维素纸浆”、“未漂白的纸浆”、“无漂白的纸浆”和“无漂白步骤的纸浆”是可互换的，并且应理解为通过本发明的无漂白的工艺获得的纤维素纸浆。

3、术语“经漂白的纤维素纸浆”、“具有漂白的纤维素纸浆”、“参比纤维素纸浆”、“具有漂白的纸浆”、“具有漂白步骤的纤维素纸浆”和“经漂白的参比纸浆”是可互换的，并且应理解为通过包括漂白步骤的工艺获得的纤维素纸浆。

4、本发明的第一实施方式涉及用于在不经历漂白步骤的情况下由纤维素型原材料生产纤维素纸浆的工艺，从而产生具有高的刚度和强度的产品，其中所述工艺包括以下步骤：

5、a) 提供纤维素型原材料；

6、b) 通过在蒸煮器中蒸煮使纤维素型原材料经受化学处理；

7、c) 进行由步骤(b)得到的纸浆的脱木质化；

8、d) 纯化来自步骤(c)的纸浆；

9、e) 控制来自步骤(d)的纸浆的ph；

10、f) 干燥来自步骤(e)的纸浆。

11、本发明的第二实施方式涉及由所述工艺生产的纤维素纸浆，其中与由包括漂白步骤的制浆工艺获得的纤维素纸浆相比，所述纸浆的刚度和强度增加。

12、本发明的第三实施方式涉及通过所述工艺获得的纤维素纸浆用于生产纸包装物的用途。

13、并且本发明的第四实施方式涉及由通过所述工艺获得的纸浆生产的纸包装物。

1.在不经历漂白阶段的情况下由纤维素型原材料生产纤维素纸浆的工艺，特征在于，所述工艺包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的工艺，特征在于，所述纤维素型原材料是最初来自以下的纸浆：针叶树或阔叶树，更具体地，桉树、松树、桦树、或山毛榉；桉树牛皮纸浆；或甚至农业工业残余物，例如，甘蔗渣和甘蔗秸秆、稻秸秆、或小麦秸秆。

3.根据权利要求1或2所述的工艺，特征在于，所述纤维素型原材料由以下获得：牛皮纸制浆、亚硫酸盐制浆、蒸汽爆破、氨纤维爆破、稀酸水解、碱性水解、碱性氧化处理、酶处理、或有机溶剂加工。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的工艺，特征在于，步骤(b)中的卡帕数值从16至19的范围增加到23至30的范围。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的工艺，特征在于，所述浸渍器皿和所述蒸煮器中的碱性负荷分布分别为75/25。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的工艺，特征在于，步骤(c)的脱木质化工艺用氧气(o2)进行。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的工艺，特征在于，在所述脱木质化步骤(c)的结束时的ph小于9.5。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的工艺，特征在于，步骤(e)的ph控制是通过酸处理。

9.根据权利要求8所述的工艺，特征在于，所述酸处理是采用添加硫酸(h2so4)。

10.根据权利要求9所述的工艺，特征在于，步骤(e)中的纸浆ph保持在4.5至6.0的范围内。

11.根据权利要求1-10中任一项所述的工艺，特征在于，在步骤(g)中使用添加剂作为排水助剂。

12.纤维素纸浆，特征在于，其通过如权利要求1-11中任一项所定义的没有漂白步骤的工艺获得。

13.根据权利要求12所述的纤维素纸浆，特征在于，其与经漂白的纤维素纸浆相比具有增大的刚度和强度性质。

14.根据权利要求12-13中任一项所述的纤维素纸浆的用途，特征在于，其用于制备纸包装物。

15.纸包装物，特征在于，其是由权利要求12-13中任一项所定义的纤维素纸浆生产的。