(57)【要約】      （修正有）【課題】漂白度や他のパルプ特性が向上する機械パルプ製造方法の提供。【解決手段】チップの薬剤による前調質のために蒸解缶のような非圧縮槽を用い、次いで繊維化装置で繊維束にし、次いで洗浄し、最後に高コンシステンシー薬剤処理を行う。蒸解缶は、従来の木材チップからの化学パルプ製造時に使用されるものでよく、薬剤の抽出のために使用されるスクリーンの存在の有無は問わない。この蒸解缶は満液式でも気相式（蒸解缶内に蒸気スペースを含む）でもよく、連続式または回分式のいずれにても運転される。この蒸解缶は、スクリュー機構を使用せずに内容物の抜き出しが可能である。蒸解缶で処理されたチップは、次いで繊維に分離され、チップは粗い繊維束に変化するので、これを洗浄し、脱水する。洗浄され、脱水されたパルプは、次いでアルカリ性過酸化物薬剤で処理される。【選択図】図１
2008045262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ性過酸化物添加の機械パルプ製造方法であって、
（ａ）非圧縮槽においてリグノセルロースチップ材を化学的安定剤で前調質するステップ、
（ｂ）前調質されたリグノセルロースチップ材を繊維化装置に抜き出し、前調質されたリグノセルロース材を機械的に破壊し、繊維化されたリグノセルロース材を得るステップ、
（ｃ）繊維化されたリグノセルロース材を洗浄するステップ、およびその後、
（ｄ）繊維化され、洗浄されたリグノセルロース材をアルカリ性過酸化物薬剤で所望のコンシステンシーのパルプを得るに十分な時間と条件で処理するステップ、
を含むことを特徴とする機械パルプ製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、ステップ（c）が高コンシステンシーリファイナーで実施されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、実質的にすべてのアルカリ性過酸化物薬剤が、繊維化されたリグノセルロース材がリファイナーに移送される直前に添加されることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法において、繊維化されたリグノセルロース材をプレスで洗浄するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、ステップ（a）が非圧縮槽としての蒸解缶で実施されることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法において、ステップ（ａ）が０バール〜１０バールの圧力、１０〜１７０℃の温度、および０．１〜７時間の時間で実施されることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、リグノセルロースチップ材に液体を添加し、約０．５：１〜約５：１の液体：木材の比を達成するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法において、化学的安定剤が有機キレート剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８に記載の方法において、有機キレート剤が、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸およびニトリル三酢酸を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、化学的安定剤が無機薬剤を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、無機薬剤が、シリケートとＭｇＳＯ４を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法において、パルプを高コンシステンシー塔に排出し、パルプをこの高コンシステンシー塔において所望のパルプコンシステンシーを得るに十分な時間と温度条件で保持するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法において、前記時間と温度条件を用いて、約１２〜約６０％のパルプコンシステンシーが達成されることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記パルプコンシステンシーが、約１５〜約４５％であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、高コンシステンシー塔内の温度条件が、約２０〜約１００℃であり、パルプが約１５分〜約４時間にわたって高コンシステンシー塔内に保持されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下の開示は、一般にセルロース材のパルプ化に関し、特に、本発明は、化学的機械的パルプ化方法によるリグノセルロース材のパルプ化に関する。
【背景技術】
【０００２】
パルプおよび紙産業では、木材にしろ、非木材にしろ、リグノセルロース材を製紙の際に使用されるパルプに転化するに際して、基本的に二つの根本的に相異なる処理方法がある。処理方法の一つは、化学的パルプ化であり、例えば水酸化ナトリウム、硫化ナトリウム、亜硫酸ナトリウムなどの薬剤、または相異なる溶媒を使用して、個々の繊維間に存在する結合を破断する。他の処理方法は、機械的パルプ化であり、主に機械的な手段、例えば通常リファイナーと称される一対の回転ディスクまたは回転する摩砕石を使用して、リグノセルロース繊維を互いに分離する。リグノセルロース繊維を互いに分離するのに主として機械的手段を使用する方法は、一般的に離解と称される。幾つかの機械的パルプ化方法では、機械的離解の前、途中および／または後で薬剤が使用され、パルプ特性の改良および／またはエネルギー消費量の低減が行われる。リファイナーによる機械的離解の前および／または途中に薬剤を適用する方法は、一般的に化学的機械的パルプ化（ＣＭＰ）方法と称される。
【０００３】
ＣＭＰには、パルプを製造するために使用される根本的に相異なる三つの概念がある。これらのＣＭＰ概念の第一は、通常、セルロース材をチップの形のまま薬剤で処理し、リファイナー離解ステップの前に処理を完結またはほぼ完結するものである。この処理には、従来のＣＭＰ方法のように高温蒸解を長時間行うものもあるし、化学的熱的機械的パルプ化（ＣＴＭＰ）のように高温で比較的短時間行うのもあるし、コールド苛性ソーダ（ＣＣＳ）パルプ化、アルカリ性過酸化物機械的パルプ化（ＡＰＭＰ）およびアルカリ性過酸化物パルプ化（ＡＰＰ）のような比較的低温で長時間行うのもある。ＡＰＭＰ方法の例は、米国特許出願公開第２００４／０２００５８６号および国際公開特許第０５／０４２８３０号の各明細書に開示されている（これらの明細書の全内容を参考文献として本明細書に引用する）。これらＣＭＰ方法の幾つかは、圧縮装置を用い、薬剤の添加前にリグノセルロース材を圧搾し、所望の化学的処理効果を向上させる。
【０００４】
第二のＣＭＰ概念は、米国特許第３，０２３，１４０号、第３，０６９，３０９号、第４，１８７，１４１号、第４，３１１，５５３号、第４，２７０，９７６号、第５，１２９，９８７号の各明細書で提案されているように、リファイナー離解の間に薬剤をチップに添加することである（上記の各特許明細書の全内容を参考文献として本明細書に引用する）。このタイプの処理では、リファイナーは離解を提供するためのみならず、薬剤の分散と反応のためのミキサーとしても使用されるが、幾つかのケースでは、チップの前処理が言及されている。前処理ステップは、米国特許第４，３１１，５５３号明細書に記載のように過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）を安定させるため、または米国特許第３，０６９，３０９号明細書に記載のようにチップを軟化処理するためのものにすぎない。そのような前処理ステップでは、主要な薬剤は、ほとんどのケースでは過酸化物であるが、パルプ特性、例えば漂白度の向上に効果があり、リファイナーの箇所に添加される。
【０００５】
第三のＣＭＰ概念は、リファイナー離解の前の化学的前処理（このケースでは前調質ないしプレコンディショニングと称される）と、リファイナー離解と繊維化の方法の際と最終的リファイニングステップの前とに行われる化学的前処理（リファイナー化学処理として称される）とを組み合わせることであり、Ｐ−ＲＣ（前調質と、その後に続くリファイナー化学処理）と称される。Ｐ−ＲＣ  ＡＰＭＰパルプ化では、２つの相異なる化学的手法が導入されている。第一は、一次リファイニングステップ直前に有意な量のアルカリ性過酸化物薬剤を添加することであり、この手法は大気圧下のリファイニングに最も適切である（例えば、中国特許第ＺＬ０２８１４４７２．４号明細書に記載されており、その全内容を参考文献として本明細書に引用する）。そして第二は、一次リファイナーステップ直後に主要なアルカリ性過酸化物薬剤を添加することであり、この手法は、加圧下のリファイニングに最も好適である（例えば、米国特許出願公開第２００４／００６９４２７  Ａ１に記載されており、その全内容を参考文献として本明細書に引用する）。
【発明の開示】
【０００６】
本発明の態様の一つは、チップの化学的前調質のために、蒸解缶のような非圧縮槽を用い、次いで前調質されたチップを繊維化装置で繊維束にし、さらに繊維束を高コンシステンシー薬剤処理前に洗浄する方法を含む。前調質に対しては、圧縮装置、例えばチッププレスを使わずに、本発明は、蒸解缶を採用し、チップの中に薬剤を良く分散させる。蒸解缶は、木材チップを用いる従来の化学パルプ製造時に使用されるようなものでよく、薬剤の抽出のために使用されるスクリーンの存在の有無は問わない。抽出が行われる場合は、この薬剤は、循環ループの中で、加熱や希釈液または他の薬剤の添加などの処理が行われ、蒸解缶に再び循環される。この蒸解缶は満液式でも気相式（蒸解缶内に蒸気スペースを含む）でもよく、連続式または回分式のいずれにても運転し得る。この蒸解缶は、スクリュー機構を使用せずに内容物の抜き出しが可能である。蒸解缶で処理されたチップは、次いで繊維に分離され、チップは粗い繊維束に変化するので、これを洗浄し、脱水する。洗浄され、脱水されたパルプは、次いでアルカリ性過酸化物薬剤で処理され、漂白度や他のパルプ特性が向上する。
【０００７】
本発明の他の態様に基づけば、アルカリ性過酸化物添加の機械パルプ製造方法が提供される。この方法は、（ａ）非圧縮槽においてリグノセルロースチップ材を化学的安定剤で前調質（プレコンディショニング）するステップ、（ｂ）前調質されたリグノセルロースチップ材を繊維化装置に抜き出し、前調質されたリグノセルロース材を機械的に破壊し、繊維化されたリグノセルロース材を得るステップ、（ｃ）繊維化されたリグノセルロース材を洗浄するステップ、およびその後、（ｄ）繊維化され、洗浄されたリグノセルロース材をアルカリ性過酸化物薬剤で所望のコンシステンシーのパルプを得るに十分な時間と条件で処理するステップを含む。好ましくは、ステップ（ｃ）は高コンシステンシーリファイナーで実施される。
【０００８】
実質的にすべてのアルカリ性過酸化物薬剤は、繊維化されたリグノセルロース材がリファイナーに移送される直前に添加される。繊維化されたリグノセルロース材をプレスで洗浄することが有利なこともある。
【０００９】
幾つかの態様では、前調質ステップ（ａ）は、非圧縮槽としての蒸解缶で実施される。蒸解缶内の条件としては、０バール〜１０バール（例えば、０バール〜６バール）の圧力、１０〜１７０℃（例えば、３０〜１２０℃）の温度、および０．１〜７時間（例えば、０．１〜４時間）の保持時間で実施し得る。液体を蒸解缶のリグノセルロースチップ材に添加し得るが、液体：木材の比は、約０．５：１〜約５：１（例えば、約１．２５：１または１．５：１〜約１：１）とすることができる。
【００１０】
化学的安定剤は、有機キレート剤または無機化合物を含み得る。好ましい有機キレート剤には、例えば、ジエチレントリアミン五酢酸、エチレンジアミン四酢酸、およびニトリル三酢酸がある。好ましい無機薬剤は、例えば、シリケートとＭｇＳＯ４を含み得る。
【００１１】
有利には、本発明の方法は、パルプを高コンシステンシー塔に排出し、パルプをこの高コンシステンシー塔に所望のパルプコンシステンシーを得るに十分な時間と温度条件で保持するステップを備え得る。時間と温度条件は、約１５〜約４５％、より好ましくはより好ましくは約１２〜約６０％（例えば、約２５〜約３０％）のパルプコンシステンシーを達成するに十分な値である。高コンシステンシー塔内の温度条件は、約２０〜約１００℃（例えば、約４０〜約１００℃）の間である。パルプは、高コンシステンシー塔内に最大約７時間（例えば、約１５分〜約４時間）にわたって保持するのが好ましい。
【００１２】
本発明のこれらおよび他の態様と利点は、好ましい例示的態様の以下の詳細な記述を十分に考慮することにより、さらに明瞭となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付の図１に示されるように、チップは、チップ洗浄装置に導入され、汚れや異物などがチップから除去され、蒸解缶での薬剤添加のための準備が行われる。本発明の方法は、チップ洗浄装置の前または後にチップビンを備え得る。蒸解缶の目的は、主として、チップに安定剤のみを、または安定剤を従来パルプ処理に使用されてきた他の薬剤、例えばアルカリ性過酸化物薬剤やアルカリ性薬剤（例えばＮａ２ＣＯ３）などと組み合わせて、浸透させることである。安定剤としては、有機キレート剤（例えば、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡＰ）、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）およびニトリル三酢酸（ＮＴＡ））など、または無機薬剤（例えば、シリケートやＭｇＳＯ４など）が挙げられ、これらは過酸化物薬剤に対する遷移金属の反応性を減少または停止させる。好ましくは、蒸解缶の運転条件は下記の通りである。
【００１４】
圧力：  ０〜６バール（好ましくは、３．５バール）
温度：  ３０〜１２０℃（好ましくは、４０〜９０℃）
時間：  ０．１〜４時間（好ましくは、１時間）
液体：木材の比：  １．５：１（好ましくは、２．５：１）
液体は、所望の液体：木材の比を得るために蒸解缶に添加される。この液体は、水に溶解した安定剤でよく、アルカリはあってもよく、なくてもよく、過酸化物もあってもよく、なくてもよい。蒸解缶の後の繊維化装置は、浸透されたチップを温和に破壊して、繊維束にするように設計され、その結果、得られた繊維束は、従来の洗浄装置で容易に洗浄され、従来の高コンシステンシーリファイナーに容易に供給し得るようになる。ほとんどまたはすべてのアルカリ性過酸化物薬剤は、リファイナーの直前および／またはリファイナー直後の排出ラインに添加される。薬剤と混合されたセルロース材（パルプ）は、次いで、高コンシステンシー塔に保持され、化学反応の完結が可能となる。処理されたパルプは、次いで、洗浄され、あるいは洗浄されずに、高、中、または低コンシステンシーリファイナーを使用してリファイニングされる。少なくとも一段のリファイニングが行われ、一基または複数基のリファイナーが同じコンシステンシーで運転されても、複数のリファイナーを組み合わせたものが、相異なるコンシステンシーで運転されてもよい。リファイニングされたパルプに対しては、機械パルプ製造方法で従来から行われている処理、例えば異物除去、スクリーニング、洗浄、スクリーン滓処理、洗浄／脱水などが行われる。
【００１５】
高コンシステンシーリファイナーは、従来の一次機械パルプ化システム（例えば、熱的機械パルプ化（ＴＭＰ）またはリファイナー機械パルプ化（ＲＭＰ））と同様に、さらに離解と繊維化を行い、リファイナーの箇所またはリファイナーの後の排出ラインの箇所でアルカリ性過酸化物薬剤を混合する。アルカリ性薬剤は、アルカリと過酸化物を種々の形態で含むもので、過酸化物安定剤は含んでも、含まなくてもよい。使用される薬剤の量は変化し、原料と製品の性質に依存する。
【００１６】
高コンシステンシー塔は、主に、添加薬剤にその反応を完結するに十分な反応時間を与えるためにある。パルプコンシステンシーは、約１２〜約６０％（例えば、約１５〜約４５％、好ましくは、約２５〜約３０％）とし得る。温度は、約２０〜約１００℃（例えば、約４０〜約１００℃、好ましくは約７０〜約９５℃）とし得る。保持時間は、数分間〜数時間（例えば、最大約７時間）、例えば約１５分〜約４時間の範囲で変動させることができ、保持時間は、原料と製品に依存する。
【００１７】
高コンシステンシー塔の後、パルプは、パルププレスで洗浄されるか、または高、中または低コンシステンシーリファイナーの少なくとも一基を使用してリファイニングされる。少なくとも一段のリファイニングが行われ、一基または複数基のリファイナーが同じコンシステンシーで運転されても、複数のリファイナーを組み合わせたものが、相異なるコンシステンシーで運転されてもよい。滞留室を中途に設けても、設けなくともよい。洗浄され、脱水（プレス）されたパルプは、高、中または低コンシステンシーリファイナーを用いてリファイニングし得る。
【００１８】
主要ラインのリファイニング後、パルプは、通常のパルプ化プロセスステージ、例えばスクリーニング、クリーニング（必要ならば）、濃縮、洗浄を経て、最終的に貯蔵される。
【００１９】
本発明の方法の態様の他の一つが、図２に示される。図２に示される方法は、繊維化リファイナーと高コンシステンシーリファイナーとの間で中コンシステンシー（８−１５％）薬剤処理が行われることを除き図１に示されるものと同一である。図２の態様は、主に、一段の高コンシステンシー処理よりも苛酷な薬剤処理が必要な状況に対して行われる。中コンシステンシー塔は、高コンシステンシー塔からの回収残留薬剤を利用し、必要ならば、アルカリ性過酸化物薬剤を補給液として一緒に加える。
【００２０】
図３に示される方法は、リファイナーでなくミキサーが、高コンシステンシー薬剤処理のためのアルカリ性過酸化物薬剤を添加するために使用されることを除き、図１に示される態様と同一である。ミキサーはディスク型リファイナータイプでも他の設計のものでもよい。処理されたパルプは、洗浄され、あるいは洗浄されずに、高、中または低コンシステンシーリファイナーを使用してリファイニングされる。一段または複数段のリファイニングが行われ、それは、相異なるコンシステンシーで運転されるリファイナーの組み合わせで行い得る。
【００２１】
以上、本発明を、現在最も実用的で、好ましい態様であると考えられるものについて記載したけれども、本発明は、開示された態様に限定されることなく、特許請求の範囲に含まれる多岐にわたる改良物や均等物も含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
添付の図１〜３は、本発明に基づく現在好ましいと考えられる、アルカリ性過酸化物薬剤を添加する三つの態様を示す。
【図１】本発明の態様の一つに基づく方法の概略図である。
【図２】本発明の態様の他の一つに基づく方法の概略図である。
【図３】本発明の態様のさらに他の一つに基づく方法の概略図である。
【図１】
2008045262.tif 000003
【図２】
2008045262.tif 000004
【図３】
2008045262.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月26日(2007.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
有利には、本発明の方法は、パルプを高コンシステンシー塔に排出し、パルプをこの高コンシステンシー塔に所望のパルプコンシステンシーを得るに十分な時間と温度条件で保持するステップを備え得る。時間と温度条件は、約１２〜約６０％、より好ましくは約１５〜約４５％（例えば、約２５〜約３０％）のパルプコンシステンシーを達成するに十分な値である。高コンシステンシー塔内の温度条件は、約２０〜約１００℃（例えば、約４０〜約１００℃）の間である。パルプは、高コンシステンシー塔内に最大約７時間（例えば、約１５分〜約４時間）にわたって保持するのが好ましい。
【外国語明細書】
【Title of Invention】
PROCESSES AND SYSTEMS FOR THE PULPING OF LIGNOCELLULOSIC MATERIALS
【Technical Filed】
The disclosure below relates generally to the pulping of cellulosic materials.  More specifically, the present invention relates to the conversion of lignocellulosic materials into pulp by means of chemical mechanical pulping process.
【Background Art】
In the pulp and paper industry, there are basically two fundamentally different  processing methods for converting lignocellulosic material, being wood or nonwood, into pulp used in papermaking.  One processing method is chemical pulping, which uses chemicals such sodium hydroxide, sodium sulfide, sodium sulfite or different solvents, to break down bonding between each individual fiber.  The other processing method is mechanical pulping, which uses mainly mechanical means such as a pair of rotating discs commonly referred to as a refiner, or a rotating grinding stone, to separate the lignocellulosic fibers from one another.  The process of using mainly mechanical means for separating lignocellulosic fibers from one another is commonly called defiberization.  In some mechanical pulping processes chemicals are used before, during, and/or after the mechanical defiberization in order to modify the pulp properties and/or reduce energy consumption.  Applying chemicals before and/or during refiner mechanical defiberization, is commonly referred to as Chemical Mechanical Pulping (CMP) process.  
In CMP, there are three fundamentally different concepts used to produce pulp.  The first of these CMP concepts is to treat the material, normally in the form of chips, with chemicals and complete the treatment, or most of it, before the refiner defiberization step. The treatment may be a high temperature cooking for an extended period of time, as in a conventional CMP process, or high temperature for a relatively short period of time, as in Chemi-Thermal Mechanical Pulping (CTMP), or relatively low temperature and long period of time as in Cold Caustic Soda (CCS), Alkali-Peroxide Mechanical Pulping (APMP), Alkali-Peroxide Pulping (APP) processes.  Exemplary APMP processes are disclosed in U.S. Patent Application Publication 2004/0200586 and WO 05/042830 (the entire content of each being expressly incorporated hereinto by reference).  Some of these CMP processes also use a compression device to squeeze the lignocellulosic material before the chemical application to improve the desired chemical treatment effect.
The second CMP concept is to add chemical to the chips during refiner defiberization, as proposed in United States Patents Numbers 3,023,140; 3,069,309; 4,187,141; 4,311,553; 4,270,976; 5,129,987 (the entire content of each such patent being incorporated expressly hereinto by reference).  This type of treatment uses the refiner not only to provide defiberization but also as a mixer for chemical distribution and reaction, although in some cases, a chip pretreatment is mentioned.  The pretreatment step is only for stabilizing hydrogen peroxide (H2O2), as described in US Patent No. 4,311,553, or softening the chips as described in US Patent No. 3,069,309 .  In such a pretreatment step the principal chemicals, in most cases peroxide, have an effect on the development of pulp properties, such as brightness, are applied at the refiner.
The third CMP concept is to combine the chemical pretreatment (in this case referred as Preconditioning) before refiner defiberization, and chemical treatment during the refiner defiberization and fibrillization process and before the final refining step (referred to as Refiner Chemical treatment) and is referred to as P-RC, (Preconditioning, followed by Refiner Chemical treatment).  In P-RC APMP pulping, two different chemical strategies had been introduced. The first is to add a significant amount of alkali peroxide chemicals immediately prior to the primary refining step, which is most suitable for atmospheric refining (e.g., as described in China Patent Number: CN ZL02814472.4, the entire content of which is incorporated fully hereinto by reference); and the second is to apply the main alkali peroxide chemicals immediately after the primary refiner, which is most suitable for pressurized refining (e.g., as described in United States Patent Application Publication US 2004/0069427 A1, the entire content of which is incorporated fully hereinto by reference).
【Disclosure of Invention】
One embodiment of the present invention comprises a process which uses a non-compression vessel, such as a digester, for chemical preconditioning of the chips followed by a fiberizing device to break the preconditioned chips down to fiber bundles, which are then washed before a high consistency chemical treatment.  For the preconditioning, rather than using compression device, such as chip presses, the present invention employs a digester to distribute the chemicals inside of the chips.  The digester could be one such as used in conventional chemical pulping of wood with or without screens for the extraction of chemical.  If extracted this chemical could be recirculated to the digester with treatment in the circulation loop such as heating or the addition of dilution or other chemicals.  This digester could be hydraulic or vapor phase (that is contain a vapor space within the digester), and operate in either a continuous or batch fashion.  This digester allows for the discharge of material without the use of a screw mechanism.  The digester treated material is then defiberized to convert the chips into course fiber bundles, which then is washed and dewatered. The washed and dewatered pulp is then treated with alkali peroxide chemicals to develop brightness and other pulp properties.
According to other embodiments, an alkaline peroxide mechanical pulping process is provided which comprises (a) preconditioning a lignocellulosic chip material with chemical stabilizers in a non-compression vessel; (b) discharging the preconditioned lignocellulosic chip material to a fiberizer so as to mechanically break apart the preconditioned lignocellulosic material and obtain a fiberized lignocellulosic material;  (c) washing the fiberized lignocellulosic material, and thereafter (d) treating the washed and fiberized lignocellulosic material with alkali peroxide chemicals for a time and under conditions sufficient to obtain a pulp of desired consistency therefrom.  Preferably, step (c) is practiced with a high consistency refiner.
Substantially all the alkali peroxide chemicals are added immediately before the fiberized lignocellulosic material is transferred to the refiner.  The fiberized lignocellulosic material may advantageously be washed with a press.  
According to some embodiments, the preconditioning step (a) is practiced in a digester as a non-compression vessel.  Conditions within the digester may include a pressure of between 0 to 10 bar (e.g., between 0 to 6 bar), a temperature of between 10 to 1700C (e.g., between 30 to 120 0C), and a retention time of from between 0.1 to 7 hours (e.g., between 0.1 to 4 hours).  Liquor may be added lignocellulosic chip material in the digester so as to achieve a liquor to wood ratio of between about 0.5:1 to about 5:1 (e.g., between about 1.25:1 or 1.5:1 to about 1:1).
The chemical stabilizers may comprise organic chelating reagents or inorganic compounds.  Preferred organic chelating reagents include diethylene triamine pentaacetic acid, ethylene diamine tetraacetic acid, and nitriletriactic acid.  Preferred inorganic chemicals may comprise silicate and MgSO4.
Advantageously, the process may comprise discharging the pulp to a high consistency tower and retaining the pulp in the high consistency tower for a time and under temperature conditions sufficient to achieve a desired pulp consistency.  The time and temperature conditions may be sufficient to achieve a pulp consistency of between about 15 to about 45%, more preferably , more preferably between about 12 to about 60 % (e.g., between about 25 to about 30 %).  The temperature condition within the high consistency tower  may be between about 20 to about 1000C (e.g., between about 40 to about 1000C).  The pulp is advantageously retained within the high consistency tower for up to about 7 hours (e.g., between about 15 minutes to about 4 hours).
These and other aspects and advantages of the present invention will become more clear after careful consideration is given to the following detailed description of the preferred exemplary embodiments thereof.
【Best Modes for Invention】
As shown in accompanying FIGURE 1, chips are introduced to a chip washer, where dirt, tramp material, etc is removed from the chips in preparation for chemical addition in the digester.  The process may include a chip bin before or after chip washer.  The purpose of the digester is mainly to impregnate the chip with either stabilizers alone or stabilizers in combination with other chemicals traditionally used in pulp processing, such as alkali peroxide chemicals, alkaline chemicals (e.g., Na2CO3) and the like.  The stabilizers include any organic chelating reagents (e.g. diethylene triamine pentaacetic acid (DTPAP), ethylene diamine tetraacetic acid (EDTA), nitriletriactic acid (NTA) and the like, or inorganic chemicals (e.g. silicate, MgSO4 and the like) that reduces or stops transition metal reactivity toward peroxide chemicals.  Preferably, the operation conditions for the digester are:
Pressure: 0 - 6 bar (preferably 3.5 bar)
Temperature: 30-120 0C (preferably 40-90 0C)
Time: 0.1 - 4 hours (preferably 1 hour)
Liquor to Wood ratio:   1.5:1 (preferably 2.5:1)
Liquor may be added to the digester to obtain the desired liquor to wood ratio.  This liquor may be stabilizer dissolved in water with or without alkali and with or without peroxide.  The fiberizer after the digester is designed to gently break the impregnated chips into fiber bundles so that the material can be easily washed with conventional washing equipment and be easily fed to a conventional high consistency refiner.  Most or all the alkali peroxide chemicals are added either immediately before the refiner and/or a blow line immediately after the refiner.  The chemical-mixed material (pulp) is then retained in a high consistency tower to allow the chemical reactions to complete. The treated pulp is then, with or without washing, refined using either a high, medium, or low consistency refiner, with at least one stage of refining, which may be one or more refiners run at the same consistency or a combination of refiners run at different consistencies.  The refined pulp undergoes treatments as is conventional in mechanical pulping processes, such as latency removal, screening, cleaning, screen reject treatment, washing/dewatering, and the like.
The high consistency refiner performs both further defiberization and fibrillation as a conventional primary mechanical pulp system (e.g. either thermal mechanical pulping (TMP) or refiner mechanical pulping (RMP)), and mixing alkali peroxide chemicals either at the refiner or in the blow line after the refiner.  The alkali chemicals include alkali and peroxide in various forms, and with or without peroxide stabilizers.  Quantities of the chemicals used vary, and depend on the nature of the raw material and the product.
The high consistency tower is mainly to give the added chemicals enough reaction time to complete their reactions.  The pulp consistency can be between about 12 to about 60 % (e.g., between about 15 to about 45 %, preferably between about 25 to about 30%), and the temperature can be between about 20 to about 1000C (e.g., between about 40 to about 100 0C, preferably between about 70 to about 95 0C).  The retention time may varies a few minutes to several hours (e.g., up to 7 hours), for example from about 15 minutes to about 4 hours, depending on the raw materials and the products. 
After the high consistency tower, the pulp can either be washed with a pulp press first, or is refined using at least one of a high, medium, or low consistency refiner, with at least one stage of refining, which may be one or more refiners run at the same consistency or a combination of refiners run at different consistencies with or without a latency chest in between.  The washed and dewatered (pressed) pulp can be refined using either high or low or medium consistency refiner. 
After the main line refining, the pulp goes through normal pulping process stages, e.g. screening, cleaning (if necessary), thickening and washing, and final storage.
Another embodiment of the process system according to the present invention is depicted in FIGURE 2.  As can be seen, the process system depicted in FIGURE 2 is similar to that depicted in FIGURE 1, except that it has a medium consistency (8-15%) chemical treatment between fiberization refiner and high consistency refiner.  The embodiment of FIGURE 2 is mainly for the situation where a more aggressive chemical treatment than 1-stage high consistency treatment, is needed. The medium consistency tower utilizes recovered chemical residuals from the high consistency tower, together with some make-up alkali peroxide chemicals if necessary.
The process system depicted in FIGURE 3 is also similar to the embodiment depicted in FIGURE 1, except that a mixer, rather than a refiner, is used for adding the alkali peroxide chemicals for the high consistency chemical treatment.  The mixer can be either of disc refiner type or other designs.  The treated pulp was then, with or without washing, refined using either high, or medium, or low consistency refiner, with either one or multiple stages of refining which may be a combination of refiners run at different consistencies. 
While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not to be limited to the disclosed embodiment, but on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. 
【Brief Explanation of Drawings】
Accompanying Figures 1 through 3 illustrate three presently preferred embodiments in accordance with the present invention so as to apply the alkali peroxide chemicals, wherein,
FIGURE 1 is a schematic illustration of a system in accordance with one embodiment of the present invention;
FIGURE 2 is a schematic illustration of a system in accordance with another embodiment the present invention; and
FIGURE 3 is a schematic illustration of a system in accordance with yet another embodiment of the present invention;
1.  An alkaline peroxide mechanical pulping process comprising the steps of:
(a)  preconditioning a lignocellulosic chip material with chemical stabilizers in a non-compression vessel;
(b)  discharging the preconditioned lignocellulosic chip material to a fiberizer so as to mechanically break apart the preconditioned lignocellulosic material and obtain a fiberized lignocellulosic material; 
(c)  washing the fiberized lignocellulosic material, and thereafter
(d) treating the washed and fiberized lignocellulosic material with alkali peroxide chemicals for a time and under conditions sufficient to obtain a pulp of desired consistency therefrom.
2.  The process of claim 1, wherein step (c) is practiced with a high consistency refiner.
3.  The process of claim 2, wherein substantially all the alkali peroxide chemicals are added immediately before the fiberized lignocellulosic material is transferred to the refiner.
4.  The process of claim 3, comprising washing the fiberized lignocellulosic material with a press.
5.  The process of claim 1, wherein step (a) is practiced in a digester as a non-compression vessel.
6.  The process of claim 1, wherein step (a) is practiced at a pressure of between 0 to 10 bar, a temperature of between 10 to 170 0C, and for a time of between 0.1 to 7 hours.
7.  The process of claim 6, further comprising adding liquor to the lignocellulosic chip material so as to achieve a liquor to wood ratio of between about 0.5:1 to about 5:1.
8.  The process of claim 1, wherein the chemical stabilizers comprise organic chelating reagents.
9.  The process of claim 8, wherein the organic chelating reagents comprise diethylene triamine pentaacetic acid, ethylene diamine tetraacetic acid, and nitriletriactic acid.
10.  The process of claim 1, wherein the chemical stabilizers comprise inorganic chemicals.
11.  The process of claim 10, wherein the inorganic chemicals comprise silicate and MgSO4.
12.  The process of claim 1, further comprising discharging the pulp to a high consistency tower and retaining the pulp in the high consistency tower for a time and under temperature conditions sufficient to achieve a desired pulp consistency.
13.  The process of claim 12, wherein the time and temperature conditions achieve a pulp consistency of between about 12 to about 60 %.
14.  The process of claim 13, wherein the pulp consistency is between about 15 to about 45 %.
15.  The process of claim 12, wherein the temperature condition within the high consistency tower is between about 20 to about 1000C and wherein the pulp is retained within the high consistency tower for between about 15 minutes to about 4 hours.
1. Abstract
A non-compression vessel, such as a digester, is employed for the chemical preconditioning of the chips followed by a fiberizing device to break the preconditioned chips down to fiber bundles, which are then washed before a high consistency chemical treatment.  The digester may be one such as used in conventional chemical pulping of wood with or without screens for the extraction of chemical.  If extracted this chemical could be recirculated to the digester with treatment in the circulation loop such as heating or the addition of dilution or other chemicals.  This digester may be hydraulic or vapor phase (that is contain a vapor space within the digester), and operate in either a continuous or batch fashion.  This digester allows for the discharge of material without the use of a screw mechanism.  The digester treated material is then defiberized to convert the chips into course fiber bundles, which then is washed and dewatered. The washed and dewatered pulp is then treated with alkali peroxide chemicals to develop brightness and other pulp properties.
2. Selected Drawing
FIG.1
【FIG.1】
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【FIG.2】
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【FIG.3】
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