способ ингибирования реверсии степени белизны в лигнинсодержащих субстратах, способ уменьшения реверсии степени белизны беленых целлюлоз (его вариант), лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, бумага, целлюлоза, лист бумаги (его вариант) и состав для ингибирования реверсии степени белизны.

Формула изобретения

1. Способ ингибирования реверсии степени белизны в лигнинсодержащих субстратах, включающий химическую обработку лигнинсодержащего субстрата, отличающийся тем, что обработку субстрата осуществляют 2,5-дигидроксидиоксаном.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лигнинсодержащий субстрат дополнительно содержит от 2 до 35% карбоната кальция.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что карбонат кальция представляет стабилизованный кислотой выпавший в осадок карбонат кальция, и субстрат представляет бумагу, полученную в диапазоне pH от 5,5 до 7,5.

4. Способ по п. 1, отличающийся тес, что лигнинсодержащим субстратом является бумага.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработку субстрата осуществляют путем погружения субстрата в раствор 2,5-дигидроксидиоксана.

6. Способ по п. 4, отличающийся тем, что обработку субстрата осуществляют путем напыления субстрата раствором 2,5-дигидроксидиоксана.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лигнинсодержащим субстратом является целлюлоза.

8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что обработку субстрата осуществляют путем добавления к целлюлозной массе перед формированием листа 2,5-дигидроксидиоксана.

9. Способ уменьшения реверсии степени белизны беленых целлюлоз, содержащих лигнин, включающий стадии формирования целлюлозы в лист и химическую обработку листа, отличающийся тем, что лист обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что целлюлозу обрабатывают также карбонатом кальция.

11. Способ уменьшения реверсии степени белизны целлюлозсодержащих лигнин для использования в качестве газетной бумаги, включающий стадии формирования целлюлозы в лист газетной бумаги и химическую обработку листа газетной бумаги, отличающийся тем, что лист газетной бумаги обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что лист, кроме того, обрабатывают карбонатом кальция.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что карбонат кальция представляет стабилизованный кислотой выпавший в осадок карбонат кальция.

14. Лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, содержащее лигноцеллюлозный субстрат, отличающееся тем, что оно содержит 2,5-дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света.

15. Изделие по п. 14, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит от 5 до 30% по массе карбоната кальция.

16. Изделие по п. 14, отличающееся тем, что количество 2,5-дигидроксидиоксана составляет от 0,1 до 30%.

17. Бумага на основе лигноцеллюлозного субстрата, отличающаяся тем, что она представляет собой лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, содержащее лигноцеллюлозный субстрат и 2,5-дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света.

18. Бумага по п. 17, отличающаяся тем, что количество 2,5-дигидроксидиоксана составляет от 0,2 до 10%.

19. Бумага по п. 18, отличающаяся тем, что она содержит около 5% по массе 2,5-дигидроксидиоксана и около 5 до около 30% по массе карбоната кальция.

20. Целлюлоза, представляющая собой лигноцеллюлозное изделие, содержащее лигноцеллюлозный субстрат, отличающаяся тем, что лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, содержит 2,5-дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света.

21. Целлюлоза по п. 20, отличающаяся тем, что она представляет собой беленую термомеханическую древесную массу.

22. Целлюлоза по п. 20, отличающаяся тем, что она представляет собой беленую химико-термомеханическую древесную массу.

23. Лист бумаги, включающий беленые целлюлозы, содержащие лигнин, отличающийся тем, что он включает целлюлозы, обработанные 2,5-дигидроксидиоксаном.

24. Лист по п. 23, отличающийся тем, что он включает целлюлозы, дополнительно обработанные карбонатом кальция.

25. Лист по п. 24, отличающийся тем, что карбонат кальция представляет стабилизованный кислотой выпавший в осадок карбонат кальция.

26. Лист бумаги, включающий целлюлозы, содержащие лигнин, для использования в качестве газетной бумаги, отличающийся тем, что он включает целлюлозы, обработанные 2,5-дигидроксидиоксаном.

27. Лист по п. 26, отличающийся тем, что он включает целлюлозы, дополнительно обработанные карбонатом кальция.

28. Лист по п. 27, отличающийся тем, что карбонат кальция представляет стабилизованный кислотой выпавший в осадок карбонат кальция.

29. Состав для ингибирования реверсии степени белизны, включающий водную смесь карбоната кальция, отличающийся тем, что водная смесь дополнительно содержит 2,5-дигидроксидиоксан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства бумаги и, более конкретно, к сохранению степени белизны беленых целлюлоз или бумаги, содержащей лигнин. Сохранение степени белизны известно также в данной области промышленности как ингибирование или уменьшение реверсии степени белизны.

Целлюлозная масса является сырьем для производства бумаги, бумажного картона, фибрового картона и т.п. Ее получают из растительного волокна, например из остатков древесины, соломы, бамбука и сахарного тростника.

Древесина является источником 95% целлюлозного волокна, производимого в США. Сухая древесина состоит из: от 40 до 50% целлюлозы, от 15 до 25% других полисахаридов, известных как гемицеллюлозы, 20-30% лигнина, биополимера, который действует как матрица для целлюлозных волокон, 5% других веществ, например минеральных солей, сахаров, жирных кислот, смол и протеинов. Лигнин состоит, главным образом, из метоксилированных мономерных звеньев фенилпропана, связанных множеством устойчивых углерод-углеродных и углерод-кислородных (эфирных) связей. Цвет бумаги, производимой из целлюлозной массы, зависит от лигнина.

Бумага или целлюлозы, содержащие лигнин, или лигнинцеллюлоза обычно темные и должны быть отбелены, если желательно получить белую бумагу. Основной недостаток беленых лигнинсодержащих целлюлоз состоит в том, что они легко и обширно темнеют при световом облучении. Это ограничивает их использование в различных сортах печатной бумаги.

Бумагу или целлюлозную массу, используемую при получении газетной бумаги, как правило, не отбеливают. Если ее отбеливают, то отбеливают относительно умеренно по сравнению с повышенным качеством бумаги. Следовательно, такие неотбеленные или слабобеленые целлюлозные массы являются более темными, чем беленые целлюлозные массы. Газетная бумага имеет относительно высокое содержание лигнина, и поэтому она имеет склонность становиться темной даже при воздействии света. Настоящее изобретение может быть использовано для предотвращения потемнения всех видов лигнинсодержащих целлюлоз, включая беленые и небеленые целлюлозные массы, например газетную бумагу.

Степень белизны бумаги оценивали посредством измерений белизны, которые основаны на отражательной способности света, имеющего среднюю длину волны 457 нм. Измеритель степени белизны Элрефо является одним из типичных образцов инструмента, используемого для измерения степени белизны бумаги. Низкая степень белизны (40% по Элрефо) указывает на то, что бумага является коричневой или темной бумагой, в то время как 90% по Элрефо характеризует белую бумагу. Целлюлозные массы, богатые лигнином, имеют значения степени белизны в диапазоне 50-70% по Элрефо, в зависимости от вида используемой древесины и способа варки целлюлозы. Эти целлюлозные массы могут быть отбелены до степени белизны 70-90% при использовании известных отбеливателей, например пероксида водорода, боргидрида натрия или дитионита натрия. Пероксид водорода используют обычно, когда необходима степень белизны более 70%. Проблема, связанная с белеными, богатыми лигнином целлюлозными массами, состоит в том, что они могут потемнеть на 20 делений шкалы Элрефо, когда они подвержены естественному солнечному свету в течение периода воздействия, равного только одному дню.

В настоящее время для уменьшения реверсии степени белизны в целлюлозах, содержащих высокие уровни лигнина, известно несколько способов. Недостаток этих способов состоит в том, что они значительно увеличивают затраты на производство бумаги и являются менее эффективными, чем способ изобретения.

Один известный способ, описанный в EP 0280332 (Agnemo et. al.), состоит из последовательных обработок для восстановления карбонильных группах (фотосенсибилизаторов), содержащихся в целлюлозной массе, до спиртовых групп. Кроме того, способ включает алкилирование фенольных гидроксильных групп в лигнине, у которых отнимают атомы водорода, посредством использования щелочного пропиленоксида. Добавление флуоресцентных соединений, которые поглощают или отражают ультрафиолетовый свет, который будет иным образом возбуждать фотосенсибилизаторные группы, также раскрыто в этом патенте.

Недавно было обнаружено, что соединения с подвижным атомом водорода могут значительно уменьшать скорость потемнения целлюлозных масс с высоким выходом, когда их облучают ультрафиолетовым светом. Эффективные агенты, препятствующие реверсии, включают аскорбиновую кислоту, сульфоксилаты, тиолы и 2,4-гексадиен-1-ол. В нашем более раннем патенте США N 5080754 описано использование в качестве добавок формильных соединений, которые отдают атомы водорода химически активным промежуточным соединениям, полученным в беленой целлюлозной массе при подвержении ее воздействию света.

Все известные добавки страдают недостатком, заключающимся в том, что несмотря на то, что они ингибируют реверсию, вызванную светом, они ускоряют пожелтение, которое происходит при определенном режиме хранения в отсутствии светового воздействия (тепловая реверсия). Тепловая реверсия представляет другое явление, которое ограничивает применение целлюлозных масс с высоким выходом в определенных сортах бумаги.

Не имея намерений ограничиваться конкретной теорией, можно предположить, что во время облучения ультрафиолетовым светом доноры водорода улавливают чрезвычайно химически активный гидроксильный радикал и, возможно, фотовозбужденные разновидности, как указано ниже:



В то же самое время, но при противоположном воздействии, известные агенты, препятствующие реверсии, могут взаимодействовать с кислородом и переходными металлами, генерируя при этом другие свободные радикалы, как показано ниже:



Скорость световой реверсии под воздействием естественного солнечного света в 100-1000 раз больше, чем реверсия в темноте (окружающая или тепловая реверсия). Поэтому "реакции в темноте" [3] и [4] во время светового старения могут быть проигнорированы. Однако, в отсутствии ультрафиолетового света участие доноров водорода в "реакциях в темноте" может ускорить окружающую или тепловую реверсию посредством увеличения концентрации свободных радикалов.

Хотя ингибирование световой реверсии является обычно более важным, чем ингибирование тепловой реверсии, ускорение тепловой реверсии является также нежелательным. Таким образом продолжает существовать необходимость в эффективном и недорогостоящем способе производства бумаги, который позволяет уменьшить как вызванную светом, так и тепловую реверсию степени белизны беленых целлюлоз, содержащих лигнин.

В соответствии с принципами настоящего изобретения удовлетворена указанная выше необходимость и преодолены недостатки предшествующих способов в данной области.

В настоящем изобретении раскрыто, что в способе изготовления бумаги для ингибирования реверсии степени белизны может быть использован 2,5-дигидроксидиоксан (DHD), известный также как димер гликольальдегида.

По одному аспекту настоящее изобретение относится к способу ингибирования реверсии степени белизны в лигнинсодержащих субстратах, включающему химическую обработку лигнин содержащего субстрата, отличающемуся тем, что обработку субстрата осуществляют 2,5-дигидроксидиоксаном. Лигнинсодержащий субстрат может дополнительно содержать от 2% до 35% карбоната кальция. Предпочтительной формой карбоната кальция является так называемый "стабилизированный кислотой, выпавший в осадок карбонат кальция".

Как вариант, когда лигнинсодержащим субстратом является бумага, обработку можно осуществлять путем погружения бумаги в раствор 2,5-дигидроксидиоксана или путем напыления бумаги раствором 2,5-дигидроксидиоксана.

Как вариант, когда лигнинсодержащий субстрат представляет целлюлозную массу, способ можно реализовать путем добавления в целлюлозную массу перед формированием листа 2,5-дигидроксидиоксана.

По другому аспекту изобретение относится к способу уменьшения реверсии степени белизны беленых целлюлоз, содержащих лигнин, включающему стадии формирования целлюлозы в лист и химическую обработку листа, отличающемуся тем, что лист обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном. Целлюлозная масса может быть, кроме того, обработана карбонатом кальция. Этот же самый способ может быть использован для уменьшения целлюлоз, содержащих лигнин, для использования в качестве реверсии степени белизны беленых или слегка беленых целлюлоз, содержащих лигнин, которые намереваются использовать в качестве газетной бумаги.

По другому аспекту изобретение относится к способу уменьшения реверсии степени белизны целлюлоз, содержащих лигнин, для использования в качестве газетной бумаги, включающему стадии формирования целлюлозы в лист газетной бумаги и химическую обработку листа газетной бумаги, отличающемуся тем, что лист газетной бумаги обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном.

Еще по одному аспекту изобретение относится к лигноцеллюлозному изделию, стойкому к реверсии степени белизны, содержащему лигноцеллюлозный субстрат, отличающемуся тем, что оно содержит 2,5-дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света. Лигноцеллюлозное изделие может дополнительно содержать от 2% до 35% по весу карбоната кальция. Количество 2,5-дигидроксиоксана может составлять 0,1 до 30%, и изделием может быть бумага, в этом случае количество 2,5-дигидроксиодксана составляет предпочтительно от 0,2 до 10%, более предпочтительно около 5% по весу; и содержание карбоната кальция составляет предпочтительно от около 5 до около 25% по весу. Изделием может быть также древесная масса, в частности термомеханическая древесная масса или беленая химико-термомеханическая древесная масса.

По другому подобному аспекту изобретение относится к бумаге на основе лигноцеллюлозного субстрата, отличающейся тем, что она представляет собой лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, содержащее лигноцеллюлозный субстрат и дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света. Их можно дополнительно обработать карбонатом кальция. Лист бумаги может также включать целлюлозы, содержащие лигнин, которые используют в качестве газетной бумаги, при этом целлюлозы обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном. Эти целлюлозы можно также дополнительно обработать карбонатом кальция.

По еще одному аспекту изобретение относится к целлюлозе, представляющей собой лигноцеллюлозное изделие, содержащее лигноцеллюлозный субстрат, отличающейся тем, что лигноцеллюлозное изделие, стойкое к реверсии степени белизны, содержит 2,5-дигидроксидиоксан в количестве, достаточном для ингибирования реверсии света.

По другому аспекту изобретение относится к листу бумаги, включающему беленые целлюлозы, содержащему лигнин, отличающемуся тем, что он включает целлюлозы, обработанные 2,5-дигидрооксидиоксаном. Предпочтительно лист бумаги включает целлюлозы, дополнительно обработанные карбонатом кальция. Еще более предпочтительно карбонат кальция представляет стабилизированный кислотой, выпавший в осадок карбонат кальция.

По еще одному аспекту изобретение относится к листу бумаги, включающему целлюлозы, содержащие лигнин, для использования в качестве газетной бумаги, отличающемуся тем, что целлюлозы обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном. Лист бумаги предпочтительно включает целлюлозы, дополнительно обработанные карбонатом кальция.

Карбонат кальция предпочтительно представляет стабилизированный кислотой, выпавшей в осадок карбонат кальция.

По еще одному аспекту это изобретение относится к составу для ингибирования реверсии степени белизны, включающему водную смесь карбоната кальция, отличающемуся тем, что водная смесь дополнительно содержит 2,5-дигидроксиодиоксан, т.е. составу для покрытия, содержащему два химических вещества. Заявленный способ уменьшения реверсии степени белизны в беленых целюлозах, содержащих лигнин, включает стадии формирования целлюлозных масс в лист бумаги и обработки листа бумаги 2,5-дигидроксидиоксаном. Предполагают, что 2,5-дигидроксидиоксан отдает атом водорода фотовозбужденной группе или свободному радикалу более легко, чем это делает лигнин в отношении той же самой фотовозбужденной группы или свободного радикала. Фотовозбужденная группа образуется при облучении бумаги светом и может взаимодействовать таким образом, генерируя при этом свободные радикалы.

Способ, в котором используют 2,5-дигидроксидиоксан, усиливает путем добавления к бумаге карбоната кальция. В частности добавление карбоната кальция для содействия 2,5-дигидроксидиоксану показало хорошие результаты при уменьшении реверсии степени белизны.

Соответственно основной целью изобретения является усовершенствование способа производства бумаги и качества бумаги, полученной в этом способе, по сравнению со способами и продуктами, известными в настоящее время.

Одним значительным преимуществом этого изобретения является уменьшение реверсии степени белизны, вызванной светом, в лигнинсодержащих целлюлозах без соответствующего ускорения тепловой реверсии степени белизны.

Другим преимуществом этого изобретения является низкая стоимость производства бумаги лучшего качества. Стоимость производства бумаги в соответствии с изобретением лишь слегка выше стоимости производства необработанной бумаги. Однако, изобретение обеспечивает сильное увеличение стабилизации степени белизны лигнинсодержащей бумаги.

Еще одно преимущество этого изобретения состоит в том, что при его реализации уменьшается количество древесины, необходимой для получения хорошего качества бумаги, потому, что оно обеспечивает благоприятную возможность для расширения использований механических древесных масс, которые могут быть получены из древесины при значительно более высоких выходах, чем других масс. Увеличение использования механических древесных масс и других лигнинсодержащих целлюлозных масс обеспечит возможность получения большего количества бумаги из меньшего количества бревен.

Еще одно преимущество этого изобретения состоит в том, что нет необходимости значительно изменять известные в настоящее время способы производства бумаги, для того, чтобы включить это изобретение. Известные способы производства бумаги требуют лишь модификации в форме дополнительной стадии для обработки листа бумаги соединениями, стабилизирующими степень белизны.

Фиг. 1 и 2 являются графическими изображениями, показывающими увеличение коэффициента поглощения света (LAG) в виде функции времени для двух целлюлозных масс: с добавкой и без добавки карбоната кальция.

Подробное описание изобретения.

Целлюлозные массы и ли бумагу обычно подразделяют на два основных класса, которыми являются или "целлюлозы" или "механические древесные массы". Классификация целлюлозных масс определяется тем способом, которым получены целлюлозные массы из древесины. В настоящее время больше производят целлюлоз, чем механических древесных масс.

При производстве целлюлоз для растворения лигнина из древесины используют химическую обработку. В этих способах растворяется большая часть гемицеллюлозы. Таким образом, выход целлюлозной массы в химическом способе варки целлюлозы составляет обычно 40-50% относительно древесины. Механические способы превращения в волокнистую массу дают больше бумаги на единицу древесины, при этом типичные выходы составляют более чем 85%. Таким образом, целлюлозы характеризуются пониженным выходом и пониженным содержанием лигнина. Механические древесные массы характеризуются повышенным выходом целлюлозной массы и повышенным содержанием лигнина.

Механические древесные массы требуют значительного количества механической энергии, например для размалывания для разрушения древесной щепы, полученной из древесины. Существуют различные подклассы механических древесных масс. Древесную муку (GW) и древесную муку, полученную при создании повышенного давления (PCW), обычно получают путем прессования древесных сит на периодически вращающемся шлифовальном круге. Рафинерные механические древесные массы (RMP) получают в дисковых рафинерах при атмосферном давлении и температуре 100^oC. Термомеханическую древесную массу (TMP) получают при использовании пара высокого давления для поднятия температуры и, таким образом, размягчения лигнина, что облегчает разделение волокон. Химико-термомеханические древесные массы (CTMP) и термо-химикомеханические древесные массы (TCMP) получают в способе, который обычно включает сульфирование лигнина и высокотемпературные обработки для размягчения щепы. Для получения химикомеханических древесных масс (CMP) используют только химическую обработку и не используют тепловую обработку.

Целлюлозы содержат немного лигнина, обычно менее чем 5 мас.%, в то время как механические древесные массы содержат более чем 20% лигнина. Для достижения степени белизны, равной 90% лигнин в целлюлозах после многостадийного процесса беления почти полностью удален. Однако, полубеленые целлюлозы все еще содержат лигнин. Поэтому определенные лигнинсодержащие целлюлозы также подпадают под химический класс.

Кроме целлюлоз и механических древесных масс существует промежуточный класс целлюлозных масс, известных как "полуцеллюлозы". Эти целлюлозные массы являются смесями механических древесных масс и целлюлоз, при этом они имеют более высокие выходы, чем целлюлозы (т.е. выход составляет 50-85%). Однако, содержание лигнина в таких целлюлозных массах выше, чем у целлюлоз и ниже, чем содержание лигнина у механических древесных масс.

Основной недостаток механических древесных масс, полуцеллюлоз и целлюлоз, которые не полностью отбелены, состоит в том, что они содержат лигнин, который при облучении светом может сильно потемнеть. Это ограничивает применение лигнинсодержащих целлюлоз в различных сортах качественной печатной бумаги.

Во время процесса производства бумаги древесную щепу отдельно разрушают одним из вышеприведенных способов и волокна диспергируют в воде с образованием пульпы. Пульпу часто белят или отбеливают известными способами. Вид способа беления или отбеливания, используемого при производстве беленой лингинсодержащей целлюлозы, может быть выбран производителем из любых стандартных известных способов, используемых для получения желательной степени белизны для целлюлозной массы. Если лигнинсодержащую целлюлозу не белят или отбеливают слабо, ее обычно используют в качестве газетной бумаги, и она будет темной. Если ее белят, то это обычно осуществляют в белильном чане, башне для отбеливания или подобном резервуаре. Затем ее переносят в бумагоделательную машину. Пульпу наносят на листоподобную или несущую поверхность. Фильтрацией удаляют воду, пульпу прессуют в лист желательной толщины и затем лист сушат. Листы можно распределить на категории по толщине (штангенциркулем) и отнести к (тонким) листам бумаги и/или (толстым) листам целлюлозы.

Изобретение предполагает обработку целлюлозной массы 2,5-дигидроксидиоксаном как раз перед стадией или во время стадии способа, на которой пульпу целлюлозной массы вовлекают в бумагоделательную машину, и затем отбеливание, если таковое используют.

Обработка листа бумаги может принимать форму погружения листа в раствор соединения(ий), стабилизирующего(их) степень белизны, покрытия одной или обеих сторон соединением, или нанесения или распыления соединения в растворе или твердой форме на поверхность листа.

Полагают, что лигнинсодержащая целлюлоза под воздействием солнечного света или другого излученного света темнеет из-за присутствия фотовозбужденной группы в лигнине. Полагают, что эта фотовозбужденная группа или свободный радикал, генерируемый ею, отнимает атом водорода у лигнина, при этом образуется лигниновый радикал. Лигниновый радикал, в свою очередь, взаимодействует с кислородом. Лигниновый радикал и кислород образуют окрашенные материалы. Предполагают, что эти окрашенные материалы содействуют потемнению бумаги. Смотри Tschirner & Dence, Paper and Timber 4, 338-346 (1988); Janson and Forsskahl, Nordic Pulp and Research J., 3, 197-205 (1989); и Gellerstedt et al., Svensk Papperstidning 1983, R 157-163.

Поэтому изобретение включает способ производства бумаги и изделие, полученное этим способом, с уменьшенной реверсией степени белизны, посредством которого лигнинсодержащую бумагу или лист целлюлозы обрабатывают 2,5-дигидроксидиоксаном, который, как полагают, отдает атом водорода фотовозбужденной группе или свободному радикалу более легко, чем это делает лигниновое комплексное соединение. 2,5-дигидроксидиоксан (DHD) представляет водорастворимое твердое вещество с точкой плавления приблизительно 85%. Его можно получить при пиролизе древесины или макулатуры и его коммерчески используют в виде пищевой добавки.

Количество 2,5-дигидроксидиоксана, используемого для покрытия или обработки субстрата, зависит от желательного эффекта, который желает получить производитель. Более толстое покрытие оказывает обычно большее воздействие, чем тонкое покрытие той же самой однородности. Однако, даже очень слабая обработка 2,5-дигидроксидиоксаном будет оказывать влияние на реверсию степени белизны. (см. ниже опыт 4). Для производителя бумаги важно определить, какой процент по весу 2,5-дигидроксидиоксана необходимо включить в бумажный лист или нанести на бумажный лист. Любой процент этого вещества более 0% будет оказывать влияние на реверсию степени белизны. Степень уменьшения реверсии белизны будет определяться мерой покрытия. На практике верхний предел устанавливают посредством механических свойств бумаги, которая имеет мало целлюлозы и много DHD; в принципе ингибирование реверсии будет продолжаться до содержания DHD, равного 100%. На практике увеличение выгоды является минимальным при содержании DHD более чем 30%.

Как показано на фиг. 1 и 2 для полученных в лаборатории беленой термомеханической древесной массы (BTMP) и беленой химико-термомеханической древесной массы (BCTMP) коэффициент поглощения света (LAC), который линейно возрастает с концентрацией хромофор, увеличивается приблизительно на 1,0 м²/кг после хранения целлюлозной массы в темноте при 73^oF (22,78^oC) и 50% относительной влажности в течение 73 дней. Потери степени белизны составляют 4.1 делений шкалы для BTMP и 5.3 деления шкалы для BCTMP.

Фиг. 1 и 2 также показывают, что специально полученный, стабилизированный кислотой, выпавший в осадок карбонат кальция (PCC) значительно уменьшает скорость тепловой реверсии. Это специфический PCC, который является предпочтительным для использования в способе изобретения, описан в патентах США N 5043017 И 5156719, на которые здесь приводится ссылка. Он содержит гексаметафосфат или триполифосфат натрия, которые образуют с металлами хелатные соединения. Хелатообразование переходных металлов уменьшает скорость реакции, представленной в уравнении (4), и уменьшает скорость тепловой реверсии. Добавление PCC, стабилизированного кислотой, увеличивает начальную степень белизны BTMP на 3.6 деления шкалы и BCTMP на 2.4 деления шкалы. Повышенные начальные степени белизны в сочетании с пониженными скоростями тепловой реверсии приводят к преимуществам в отношении степени белизны (через 73 дня), которая соответственно составляет 5.2 и 6.6 деления шкалы для BTMP, наполненного PCC, и BCTMP. Дополнительная выгода от стабилизированного кислотой PCC состоит в том, что он дает возможность изготовить бумагу при pH 5.5-7.5, вследствие чего уменьшается "щелочное потемнение" лигнинсодержащих целлюлоз, под действием механизма которого эти целлюлозные массы могут подвергаться потерям в степени белизны.

В коммерческой установке изобретение предполагает обработку целлюлозной массы сохраняющим степень белизны соединением или соединениями как раз перед стадией или во время стадии способа, на которой пульпу целлюлозной массы вовлекают в бумагоделательную машину, и затем отбеливание, если таковое используют.

Обработка листа бумаги может принимать форму погружения листа в раствор соединения(ий), стабилизирующего(их) степень белизны, покрытия одной или обеих сторон соединением(ями), нанесения или распыления соединения(ий) в растворе или твердой форме на поверхность листа или добавления соединения(ий) наряду с составами для пропитки.

Предполагается, что специалисты в данной области могут использовать настоящее изобретение в полной мере без дополнительного совершенствования. Поэтому его последующие варианты следует истолковывать только как иллюстративные и никоим образом не ограничивающие изобретение.

Последующие примеры представлены с целью иллюстрации активности 2,5-дигидроксидиоксана. Во всех примерах, приведенных ниже, процесс светового старения ускоряли посредством размещения листов целлюлозы (относительно толстых) или листов бумаги (относительно тонких) близко к источнику света высокой интенсивности. Листы помещали в охлаждаемые водой отделения на расстоянии приблизительно 11,5 см от ртутно-вольфрамовой лампы мощностью 1.000 Вт, которая испускала свет при длинах волн выше 300 нм.

Пример 1. Использовали лист TMP целлюлозы, беленой пероксидом, со степенью белизны 73.7% по Элрефо. 2,5-дигидроксидиоксан растворили в воде при концентрации 0.0125 г/мл. PH раствора составил приблизительно 6,0. Листы BTMP, полученные в лаборатории, насыщали 4 мл/г раствора.

При сушке на воздухе (окружающие условия) установили, что загрузка химического реагента составила 5% от первоначального веса бумаги. Из табл. 1 можно видеть, что начальная степень белизны листа возросла; через 3 часа светового старения обработанный лист был на 5 делений шкалы белее, чем контрольный. Через 18 и 60 дней в темноте (73%F (22.78^oC) и относительная влажность 50%) обработанный лист фактически не отличался от контрольного, что указывает на то, что ускорения тепловой реверсии не произошло.

Пример 2. Исходным материалом была смесь целлюлозной массы, которая состояла из 70% беленой древесной муки, полученной при создании повышенного давления (PGW), и 30% беленой крафт-целлюлозы. Смесь целлюлозной массы превратили в бумагу, наполненную PCC, стабилизированным кислотой (27.3% относительно веса бумаги) в коммерческой бумагоделательной машине. В лаборатории бумагу обработали раствором 2,5-дигидроксидиоксана, как описано в примере 1.

Результаты, приведенные в табл. 2, показывают те же самые тенденции, которые можно видеть в табл. 1. Можно также видеть, что контрольный лист потерял только 3.7 деления на шкале белизны после 1 часа светового старения. Это указывает на то, что PCC сам по себе ингибирует реверсию света до определенной степени, о чем предварительно сообщалось (Патент США N 5080754). Тем не менее, при использовании PCC фотосенсибилизацию наблюдали только тогда, когда он составляет фракцию, имеющую высокий вес (> 10%) относительно бумаги.

Пример 3. Подобную смесь целлюлозной маcсы, полученную с разных мельниц, превратили в бумагу с включением 22.4 мас.% стабилизированного кислотой PCC. В лаборатории бумагу обработали 2,5-дигидроксидиоксаном, как описано в примере 1. Результаты, приведенные в табл. 3, показывают те же самые тенденции, которые можно видеть в табл. 1 и 2.

Пример 4. Повторили опыт примера 1, но только с 0.2% DHD на листах BCTMP. Между двумя опытами прошло 64 дня и необработанные листы потеряли более, чем 2 деления на шкале белизны. Листы сохраняли на предприятии при нерегулируемой температуре и влажности. Опыты по тепловой реверсии обычно проводили в лаборатории при тщательно регулируемой температуре и влажности. Результаты, приведенные в табл. 4, показывают, что даже при уровне добавки 0.2% DHD имеет слабое положительное влияние на оптические свойства.

Из предшествующего описания специалисты в данной области могут легко установить сущность этого изобретения, и без отклонения от его области и объема притязаний могут сделать различные изменения и модификации для того, чтобы его приспособить к различным применениям и условиям.