制造包含微原纤化纤维素和两性聚合物的膜的方法技术

用于从纤维幅材制造膜的方法，其中所述方法包括以下步骤：提供包括微原纤化纤维素的纤维悬浮体，其中所述悬浮体的微原纤化纤维素的含量在60‑99.9重量‑％的范围内，基于总的干固体含量，向所述悬浮体加入两性聚合物以提供所述微原纤化纤维素和所述两性聚合物的混合物，向衬底提供所述混合物以形成纤维幅材，其中两性聚合物在所述混合物中的量在0.1‑20kg/吨的范围内，基于总的干固体含量；和使所述纤维幅材脱水以形成具有小于40g/m

Method for manufacturing membranes containing micro fibrillar cellulose and amphoteric polymers

The method includes the following steps: providing a fiber suspension consisting of a micro fibrinolytic cellulose, wherein the content of the micro fibrinolytic cellulose of the suspension is in the range of 60 weight 99.9 weight%, and the amphoteric polymer is added to the suspension based on the total dry solid content. A mixture of the micro fibrinolytic cellulose and the amphoteric polymer is provided to provide the mixture to the substrate to form a fiber amplitude material in which the amount of the amphoteric polymer is within the range of 0.1 tonnes of 20kg/ tons, based on the total dry solid content, and dehydrating the fibrous amplitude material to be less than 40g/m

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造包含微原纤化纤维素和两性聚合物的膜的方法
本专利技术涉及当由纳米纤维幅材制造膜时使用两性聚合物作为添加剂的方法。
技术介绍
在造纸机上由包含微原纤化纤维素(MFC)的幅材制造膜是非常苛求的。由于低的脱水速率，当从造纸机的丝网释放材料时存在问题。还存在这样的风险：太强的脱水可在幅材中产生针孔，其降低膜的质量。另一个关键的变量是幅材的成形，这又影响幅材的性质。已经提出了多种制造方法来制备MFC或NFC膜，比如通过在塑料支撑(载体)材料如PE、PET等上涂覆NFC的自立式膜(WO13060934A2)。JP10095803A公开了这样的方法，其中在充当基础衬底的纸上喷涂细菌纳米纤维素(BNC)。现有技术中已经非常频繁地研究和报道了类似的方法，即使用纸或纸板衬底。US2012298319A教导了通过直接在多孔衬底上施加配料制造MFC膜的方法，因此允许MFC脱水和过滤。WO12107642A1涉及与MFC的吸湿性质相关的问题，其通过在制备膜时使用有机溶剂而解决。因此需要这样的方法，其中当由包含微原纤化纤维素的湿的幅材形成膜时，脱水、留着(保留，retention)和网络结构性质可被控制和改进。
技术实现思路
本公开内容的目标是提供制造包含微原纤化纤维素的薄膜的改进的方法，其消除或减轻现有技术方法的至少一些缺点。本专利技术由所附独立权利要求限定。在所附从属权利要求和以下描述中阐述实施方式。根据第一方面，提供用于由纤维幅材制造膜的方法，其中所述方法包括以下步骤:提供包含微原纤化纤维素的纤维悬浮体，其中所述悬浮体的微原纤化纤维素的含量在60-99.9重量％的范围内，基于总的干固体含量，向所述悬浮体加入两性聚合物以提供所述微原纤化纤维素和所述两性聚合物的混合物，向衬底提供所述混合物以形成纤维幅材，其中两性聚合物在所述混合物中的量在0.1-20kg/吨的范围内，基于总的干固体含量；和使所述纤维幅材脱水以形成具有小于40g/m2的定量和在700-1600kg/m3的范围内的密度的膜。两性是指聚合物含有阳离子和阴离子(可带电的)基团两者。电荷的水平由取代度、pH以及例如电解质类型和浓度决定。通过提供微原纤化纤维素和两性聚合物的混合物，提供制造薄且致密的膜的方式，而没有通常与该类型的过程相关的缺点。这意味着，主要的挑战，即包含大量的微原纤化纤维素的悬浮体的脱水，可被克服。根据一个实施方式，在造纸机中进行膜的制造，其中衬底是在其上形成纤维幅材的多孔丝网。根据一个实施方式，所述造纸机的制造速率在20-1200m/分钟的范围内。通过本专利技术的方法，因此可在丝网上以形成湿的幅材和/或膜且在高的制造速率下从所述丝网拾取形成的膜，其在之前被认为是非常困难的。在高的制造速率下，快速脱水是重要的，其可通过真空抽吸促进，其中通过向纤维悬浮体加入两性聚合物，可非常容易地通过丝网之下/背面的真空处理包含微原纤化纤维素的膜。根据第一方面的一个实施方式，优选通过将混合物添加到衬底上，优选通过将悬浮液流延在衬底上形成纤维幅材。衬底可为纸或纸板衬底，因此形成涂覆有MFC膜的纸板或纸衬底。衬底还可为聚合物或金属衬底。经流延的纤维幅材然后可以任何常规方式干燥，且之后从衬底剥离。经剥离的纤维幅材随后被引导至干燥设备以产生干燥的膜。根据第一方面的一个实施方式，两性聚合物可选自两性多糖(聚糖)和两性水胶体(水解胶体)。两性多糖或两性水胶体可为两性瓜尔胶。两性聚合物或水胶体聚合物可因此为生物基的聚合物。已显示向MFC悬浮体加入两性瓜尔胶降低对造纸丝网的附着，而且改进膜的阻隔性质。根据一个实施方式，包含微原纤化纤维素和瓜尔胶的幅材中的两性瓜尔胶的量在0.1-20kg/吨的范围内，基于总的干固体含量。根据另一实施方式，两性聚合物可为两性蛋白质。根据再一实施方式，两性聚合物可为两性淀粉。根据第一方面的一个实施方式，微原纤化纤维素具有大于90SR°、或大于93SR°、或大于95SR°的肖伯尔-瑞格勒(SchopperRiegler)值(SR°)。这意味着可向包含两性聚合物的膜施加聚乙烯。根据第二方面，提供包含微原纤化纤维素和两性聚合物的膜，其通过根据第一方面的方法获得，其中所述膜具有小于40g/m2的定量和在700-1600kg/m3的范围内的密度。根据第三方面，提供包含根据第二方面的膜和热塑性聚合物(比如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚乳酸的任一种)的层叠体。该层叠体结构可提供甚至更优异的阻隔性质。根据第三方面的一个实施方式，聚乙烯可为高密度聚乙烯和低密度聚乙烯的任一种。根据第四实施方式，提供根据第二方面的膜或根据第三方面的层叠体，其中所述膜或所述层叠体被施加至纸制品和板的任一种的表面。具体实施方式根据本专利技术的方法，通过如下形成膜：在衬底上提供纤维悬浮体和使幅材脱水以形成所述膜。根据一个实施方式，提供包含微原纤化纤维素的悬浮体以形成所述膜。根据一个实施方式，纤维悬浮体的纤维含量可在60-99.9重量％的范围内，基于总的干固体含量。根据替代的实施方式，纤维含量可在70-95重量％的范围内，基于总的干固体含量，或在75-90重量％的范围内，基于总的干固体含量。根据一个实施方式，纤维含量排它地(唯一地)由微原纤化纤维素形成。在本申请的上下文中，微原纤化纤维素(MFC)意味着纳米尺度的纤维素粒子纤维或纤丝，具有至少一个小于100nm的维度。MFC包括部分地或完全地原纤化的纤维素或木质纤维素纤维。经释放的纤丝具有小于100nm的直径，而实际的纤丝直径或粒度分布和/或纵横比(长度/宽度)取决于来源和制造方法。最小的纤丝称作原纤丝(基本纤丝)且具有约2-4nm的直径(参见例如Chinga-Carrasco,G.,Cellulosefibres,nanofibrilsandmicrofibrils,:ThemorphologicalsequenceofMFCcomponentsfromaplantphysiologyandfibretechnologypointofview,Nanoscaleresearchletters2011,6:417)，而通常，原纤丝的聚集形式，也被定义为微纤丝(Fengel,D.,Ultrastructuralbehaviorofcellwallpolysaccharides,TappiJ.,March1970,Vol53,No.3.)，是当制造MFC获得的主要产物，例如通过使用延长的精磨(精制，磨浆，refining)过程或压降解离(压降崩解，pressure-dropdisintegration)过程。取决于来源和制造方法，纤丝的长度可从约1微米至大于10微米变化。粗的MFC品级可含有大部分的原纤化纤维，即来自管胞(纤维素纤维)的突出(伸出)纤丝(protrudingfibril)，且具有一定量的从管胞(纤维素纤维)释放的纤丝。对于MFC存在不同的缩写词，比如纤维素微纤丝、原纤化纤维素、纳米原纤化纤维素、纤丝聚集体、纳米尺寸的纤维素纤丝、纤维素纳米纤维、纤维素纳米纤丝、纤维素微纤维、纤维素纤丝、微纤丝状纤维素、微纤丝聚集体和纤维素微纤丝聚集体。还可以多种物理或物理化学性质表征MFC，比如大的表面积或其当在水中分散时在低固体(1-5重量％)下形成凝胶状材料本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于由纤维幅材制造膜的方法，其中所述方法包括以下步骤:提供包括微原纤化纤维素的纤维悬浮体，其中所述悬浮体的微原纤化纤维素的含量在60‑99.9重量％的范围内，基于总的干固体含量，向所述悬浮体加入两性聚合物以提供所述微原纤化纤维素和所述两性聚合物的混合物，向衬底提供所述混合物以形成纤维幅材，其中两性聚合物在所述混合物中的量在0.1‑20kg/吨的范围内，基于总的干固体含量；和使所述纤维幅材脱水以形成具有小于40g/m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.17 SE 1551195-91.用于由纤维幅材制造膜的方法，其中所述方法包括以下步骤:提供包括微原纤化纤维素的纤维悬浮体，其中所述悬浮体的微原纤化纤维素的含量在60-99.9重量％的范围内，基于总的干固体含量，向所述悬浮体加入两性聚合物以提供所述微原纤化纤维素和所述两性聚合物的混合物，向衬底提供所述混合物以形成纤维幅材，其中两性聚合物在所述混合物中的量在0.1-20kg/吨的范围内，基于总的干固体含量；和使所述纤维幅材脱水以形成具有小于40g/m2的定量和在700-1000kg/m3的范围内的密度的膜。2.如权利要求1所述的方法，其中在造纸机中进行膜的制造，其中衬底是所述混合物在其上形成纤维幅材的多孔丝网。3.如权利要求2所述的方法，其中所述造纸机的制造速率在20-1200m/分钟的范围内。4.如权利要求1所述的方法，其中衬底为纸、纸板、聚合物或金属衬底。5.如前述权利要求任一项所述的方法，其中两性聚合物选自包括两性多糖和两性水胶体的组。6.如前述权利要求任...

【专利技术属性】
技术研发人员：I海斯卡宁，K巴克福尔克，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI