纤维水泥中的表面增强纸浆纤维制造技术

本发明专利技术涉及一种制造纤维增强水泥基复合材料的方法，所述复合材料在多种建筑和相关应用中得到广泛应用。所述复合材料包含纤维素纤维材料以便提供具有期望的性能特征的复合材料。显著地，至少一部分所述纤维素纤维材料包含表面增强纸浆纤维，其理想地增强所述材料的加工特性，也增强了复合材料成品的特征。所述制造纤维增强水泥基复合材料的方法包括提供水泥基组合物，并且提供纤维素纤维材料的步骤。本方法还包括掺合所述水泥基组合物和所述纤维素纤维材料以形成水泥基复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案的交叉引用本申请要求保护2014年2月21日提交的美国临时专利申请序列号61/942,708的优先权，该临时专利申请据此通过引用并入，如同在此完全阐述一样。
本专利技术涉及表面增强纸浆纤维(SEPF)在纤维水泥中的用途。此处的前提是在纤维水泥中表面增强纸浆纤维的使用增强了水泥板的制造和制成性质。专利技术背景纤维水泥板用于各种建筑应用中—包括外挡板、装饰、内部天花板瓷砖和瓷砖背衬板。在北美这些产品的制造商包括JamesHardieCo.(HardiePanel,HardieBcker)；CertainTeedCorporation(Weatherboard)和Nichiha(Nichiboard)。纤维水泥由水泥和长软木纤维素纤维的混合物制成。纤维素纤维在板的制造和成品强度上均起到重要作用。在制造过程中，精磨纤维帮助截留和保持水泥颗粒以允许混凝土基体的固化和形成。在成品中，长纤维提供对于板的处理、安装和安装后耐久性而言必不可少的柔性和韧性。纸浆纤维，如木质纸浆纤维用于多种产品中，包括例如纸浆、纸张、纸板、生物纤维复合材料(例如纤维水泥板、纤维增强塑料等)、吸收产品(例如绒毛浆、水凝胶等)、衍生自纤维素的特制化学品(例如醋酸纤维素、羧甲基纤维素(CMC)等)以及其它产品。纸浆纤维可以由多种木材类物质获得，包括硬木(例如橡树、橡胶树、枫树、白杨、桉树、山杨、桦树等)、软木(例如云杉、松树、杉树、铁杉、南方松树、红杉等)以及非木材(例如洋麻、大麻、稻草、甘蔗渣等)。纸浆纤维的性质可以影响最终产品，例如纸张的性质，影响中间产品的性质以及影响用于制备产品(例如造纸机的生产力和生产成本)的生产方法的实现。纸浆纤维可以多种方式进行处理以获得不同性质。在一些现有的方法中，一些纸浆纤维可以在混合到最终产品中之前进行精磨。根据精磨条件，精磨方法可以导致纤维长度的明显减小，对于某些应用而言，可产生不期望量的细料，并且另外会以对最终产品、中间产品和/或生产方法具有不良影响的方式影响纤维。例如，细料的产生在一些应用中不利，因为细料会缓慢排出，增加保水量，并且在造纸时增加湿部化学品消耗，这在一些方法和应用中是不期望的。在加工成纸浆、纸张、纸板、生物纤维复合材料(例如纤维水泥板、纤维增强塑料等)、吸收产品(例如绒毛浆、水凝胶等)、衍生自纤维素的特制化学品(例如醋酸纤维素、羧甲基纤维素(CMC)等)和类似产品之前，木浆中的纤维通常具有范围介于0.5和3.0毫米之间的长度加权平均纤维长度。精磨和其它加工步骤可缩短纸浆纤维的长度。在常规的精磨技术中，纤维通常使用相对低的能量(例如对于硬木纤维而言为约20-80kWh/吨)并且对于硬木纤维而言使用约0.4-0.8Ws/m的比边缘载荷仅通过精磨机一次，但是一般不超过2-3次以生产典型的精制纸张。专利技术概要本专利技术涉及一种制造纤维增强水泥基复合材料的方法，所述复合材料在多种建筑和相关应用中得到广泛应用。所述复合材料包含纤维素纤维材料以便提供具有期望的性能特征的复合材料。显著地，至少一部分所述纤维素纤维材料包含表面增强纸浆纤维，其理想地增强所述材料的加工特性，也增强了复合材料成品的特征。根据本专利技术，制造纤维增强水泥基复合材料的方法包括提供水泥基组合物，并且提供纤维素纤维材料的步骤。本方法还包括掺合所述水泥基组合物和所述纤维素纤维材料以形成水泥基复合材料。如指出的那样，纤维素纤维材料有利地包含用于增强加工和复合材料成品的表面增强纸浆纤维。在本专利技术的一个方面，所述表面增强纸浆纤维按重量计占所述纤维素纤维材料的大约1-10％。另一方面，所述纤维素纤维材料表现出增强的Bauer-McNett长纤维部分。在本专利技术的另一方面，与无表面增强纸浆纤维的纤维素纤维材料相比，所述纤维素纤维材料在长度加权平均纤维长度(LWAFL)上表现出至少10％的增加。与无表面增强纸浆纤维的纤维素纤维材料相比，所述纤维素纤维材料需要相对降低的精磨能，以达到预定游离度CSF(加拿大标准游离度)值。根据本方法，所述表面增强纸浆纤维具有至少约0.3毫米的长度加权平均纤维长度和至少约10平方米/克的平均水力比表面积，其中表面增强纸浆纤维的数量在烘干的基础上为至少12,000根纤维/毫克。在本专利技术的另一方面，所述表面增强纸浆纤维具有的长度加权平均纤维长度为通过原纤化表面增强之前所述纤维的长度加权平均长度的至少60％，并且具有的平均水力比表面积比原纤化之前所述纤维的平均比表面积大至少4倍。另一方面，所述表面增强纸浆纤维经至少约300千瓦时/吨的能量输入精磨。这些和其它实施方案更详细地呈现于以下的详细描述中。附图简述图1是根据本专利技术的一个非限制性实施方案说明制造纸产品的系统的方框图。图2是根据本专利技术的一个非限制性实施方案说明包括第二精磨机的制造纸产品的系统的方框图。具体实施方式本专利技术涉及一种制造纤维增强水泥基复合材料的方法，所述复合材料在多种建筑和相关应用中得到广泛应用。所述复合材料包含纤维素纤维材料以便提供具有期望的性能特征的复合材料。显著地，至少一部分所述纤维素纤维材料包含表面增强纸浆纤维，其理想地增强所述材料的加工特性，也增强了复合材料成品的特征。根据本专利技术，制造纤维增强水泥基复合材料的方法包括提供水泥基组合物，并且提供纤维素纤维材料的步骤。本方法还包括掺合所述水泥基组合物和所述纤维素纤维材料以形成水泥基复合材料。如指出的那样，纤维素纤维材料有利地包含用于增强加工和复合材料成品的表面增强纸浆纤维。在本专利技术的一个方面，所述表面增强纸浆纤维按重量计占所述纤维素纤维材料的大约1-10％。另一方面，所述纤维素纤维材料表现出增强的Bauer-McNett长纤维部分。在本专利技术的另一方面，与无表面增强纸浆纤维的纤维素纤维材料相比，所述纤维素纤维材料在长度加权平均纤维长度(LWAFL)上表现出至少10％的增加。与无表面增强纸浆纤维的纤维素纤维材料相比，所述纤维素纤维材料需要相对降低的精磨能，以达到预定游离度CSF(加拿大标准游离度)值。根据本方法，所述表面增强纸浆纤维具有至少约0.2毫米的长度加权平均纤维长度和至少约10平方米/克的平均水力比表面积，其中表面增强纸浆纤维的数量在烘干的基础上为至少12,000根纤维/毫克。在本专利技术的另一方面，所述表面增强纸浆纤维具有的长度加权平均纤维长度为通过原纤化表面增强之前所述纤维的长度加权平均长度的至少60％，并且具有的平均水力比表面积比原纤化之前所述纤维的平均比表面积大至少4倍。另一方面，所述表面增强纸浆纤维经至少约300千瓦时/吨的能量输入精磨。表面增强纸浆纤维(SEPF)提供了几种独特益处以帮助制造和改善纤维素基纤维水泥板的性能。这些包括加工相关的和成品改善。·成品中更高的韧性，这归因于成品中显著更高的LWAFL。SEPF将被用作添加剂，代替大约6％目前专用的常规、长纤维软木。在此类混合物中，这会降低掺合物的CSF。为了达到对于Hatschek法而言的期望游离度目标，这又将需要更少精磨。掺合物更少精磨，将保留更大百分比的最长纤维。这些长纤维提供了具有所需韧性和柔性的水泥板。我们的结果显示与常规100％软木配料相比，用6％SEPF掺合物，共同精磨到450CSF，Bauer-M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造纤维增强水泥基复合材料的方法，其包括以下步骤：提供水泥基组合物；提供纤维素纤维材料；和掺合所述水泥基组合物和所述纤维素纤维材料以形成水泥基复合材料，其中所述纤维素纤维材料包含表面增强纸浆纤维。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 US 61/942,7081.一种制造纤维增强水泥基复合材料的方法，其包括以下步骤：提供水泥基组合物；提供纤维素纤维材料；和掺合所述水泥基组合物和所述纤维素纤维材料以形成水泥基复合材料，其中所述纤维素纤维材料包含表面增强纸浆纤维。2.根据权利要求1所述的制造纤维增强水泥基复合材料的方法，其中所述表面增强纸浆纤维按重量计占所述纤维素纤维材料的大约1-10％。3.根据权利要求1所述的制造纤维增强水泥基复合材料的方法，其中所述纤维素纤维材料表现出增强的Bauer-McNett长纤维部分。4.根据权利要求1所述的制造纤维增强水泥基复合材料的方法，其中与无表面增强纸浆纤维的纤维素纤维材料相比，所述纤维素纤维材料在长度加权平均纤维长度(LWAFL)上表现出至少10％的增加。5.根据权利要求1所述的制造纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·马尔科恰，H·潘德，B·韦斯特，
申请(专利权)人：同拓纸业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US