制造泡沫形成的纤维素纤维材料的方法、本体片材和包含纤维素纤维材料的层压包装材料技术

本发明专利技术涉及一种用于制造泡沫形成的纤维素纤维材料的方法，所述泡沫形成的纤维素纤维材料包含粗纤维素纤维和纤维素增强部分。此外，本发明专利技术涉及一种泡沫形成的纤维素纤维材料、一种用于包装材料的纤维素本体片材和一种包含所述泡沫形成的纤维素纤维材料的层压包装材料。

Method for manufacturing foam cellulose cellulose material, body sheet and laminated packaging material containing cellulose fiber material

The invention relates to a method for producing cellulosic material from foam forming, which comprises cellulose fibers and cellulose reinforced parts. In addition, the invention relates to a cellulose fiber material formed by foam, a cellulosic body sheet for packaging material, and a laminating packing material containing cellulose foam material formed by the foam.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造泡沫形成的纤维素纤维材料的方法、本体片材和包含纤维素纤维材料的层压包装材料
本专利技术涉及一种制造新的泡沫形成的纤维素纤维材料的方法。本专利技术还涉及一种新的泡沫形成的纤维素纤维材料，以及一种本体片材和一种包含泡沫形成的纤维素纤维材料的层压包装材料。
技术介绍
用于液体食物的一次性类型的包装容器通常由基于纸板或纸盒的包装层压体(laminate)生产。一种这样的常见包装容器以商标TetraBrik销售并且主要用于在长期环境储存下销售的液体食物(例如奶、果汁等)的无菌包装。该已知包装容器中的包装材料通常是层压体，其包含纸或纸板的本体层和热塑性塑料的外部液密层。为了使包装容器不透气(gas-tight)，特别是不透氧气，例如以用于无菌包装和包装奶或果汁的目的，这些包装容器中的层压体通常包含至少一个附加层，最常见的是铝箔。在层压体的内侧(即用于面对由层压体制成的容器的食物内容物的一侧)上存在施加到铝箔上的最内层，该最内层可以由一个或多个部分层组成，包含可热密封的热塑性聚合物，例如粘合剂聚合物和/或聚烯烃。在本体层的外侧还存在最外部的可热密封的聚合物层。包装容器通常借助于从卷材或预制的包装材料坯材形成、填充和密封包装的类型的现代高速包装机生产。因此，可以通过将最内部和最外部的可热密封的热塑性聚合物层焊接在一起而使卷材的两个纵向边缘在重叠接合部中彼此结合，从而使层压包装材料的卷材重形成为管来生产包装容器。将管填充预期的液体食品，然后通过在管的内容物水平以下按彼此相距预定的距离重复横向密封管而将管分成单独的包装。通过沿横向密封的切口将包装与管分开，并通过沿包装材料中准备好的折痕线折叠形成而赋予包装所需的几何构造，通常为平行六面体或长方体。这种连续的管-形成、填充和密封包装方法概念的主要优点在于，可以就在形成管之前连续地对卷材进行消毒，从而提供无菌包装方法的可能性，该无菌包装方法即这样一种方法，其中减少待填充的液体内容物以及包装材料本身的细菌，并且在清洁条件下生产填充的包装容器，使得填充的包装即使在环境温度下也可以长时间储存，而填充产品中没有微生物生长的风险。如上所述，Tetra型包装方法的另一个重要优点是连续高速包装的可能性，这对成本效率具有相当大的影响。用于敏感液体食物(例如奶或果汁)的包装容器也可以由层压包装材料的片状坯材或预制坯材生产。从折叠成扁平的包装层压体的管状坯材开始，通过首先构建坯材以形成开口的管状小容器(tubularcontainercapsule)，其一个开口端借助于折叠和热密封整体端板而闭合。通过其开口端将如此闭合的小容器填充所讨论的食品(例如果汁)，之后借助于对相应的整体端板的进一步折叠和热密封来闭合其开口端。由片状和管状坯材制成的包装容器的一个示例是传统的所谓的山形顶部包装。还有这种类型的包装，其具有由塑料制成的模制顶部和/或螺帽。包装层压体中的铝箔层提供了相比大多数聚合物气体阻隔材料相当优异的气体阻隔性能。用于液体食物无菌包装的常规的基于铝箔的包装层压体仍然是目前市场上可获得的性价比最具成本效益的包装材料。通过将聚合物层的厚度调低(down-gauging)或通过寻求用一个或多个不同的阻隔层取代铝箔阻隔层，可以进一步降低当前包装材料的成本。一种节省成本的方法可能是通过按纤维素纤维材料的类型和/或量来将基于纤维素的本体层的厚度调低，该方法迄今为止在液体纸盒包装领域中尚未被视为是实用的。通常，这会导致机械强度和包装完整性以及材料阻隔性能等重要性能受到危害，因此先前被认为是不太有利的前进方式。纸板是液体纸盒包装材料的主要组分，但也占包装材料总成本的主要部分。在本申请人公开的国际专利申请号WO2015/181281中，将低密度纤维状纤维素材料掺入层压包装材料中，以用于如上所述的类似包装目的。可以看出，这种材料将为层压夹层材料提供本体层的必要标准，包括该材料的足够的分层强度，如Huygen内部结合能测试设备根据TAPPIT569所确定的。然而，需要提供这样一种具有进一步改善的机械性能(特别是分层强度)的材料，同时不增加该材料的密度。本专利技术的一个目的是至少部分地克服现有技术的一个或多个上述限制。本专利技术的另一个目的是提供这样一种还具有改进的z-方向压缩强度或抗压缩性(即减少的残余应变)的材料。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，本专利技术的上述和其他目的通过权利要求1所限定的方法全部或部分地实现。根据该权利要求，上述目的通过一种用于制造泡沫形成的纤维素纤维材料的方法来实现，所述方法包含以下步骤：提供包含在水相中作为气泡分散的气体的含水泡沫，其中所述水相包含表面活性剂；将纤维素纤维加入含水泡沫组合物中，从而形成纤维状泡沫组合物，其中所述纤维素纤维作为粗纤维素纤维和纤维素增强部分加入；将所述纤维状泡沫组合物分配在基底上或模具中；以及减少所分配的纤维状泡沫组合物中的水量，以获得最终形状的所述泡沫形成的纤维素纤维材料。在某些情况下，最终形状的所述泡沫形成的纤维素纤维材料称为板。造纸工业中通常使用不同的化学品，通常称为增强剂或增强助剂。术语纤维素增强部分涵盖基于纤维素纤维(例如改性纤维素纤维或精制纤维素纤维)的增强助剂。所得的泡沫形成的纤维素纤维材料具有低密度，通常低于450kg/m3。此外，所得泡沫形成的纤维素纤维材料具有相对高的分层强度，通常至少100J/m2，优选至少140J/m2，甚至更优选至少170J/m2。粗纤维素纤维的加入量为纤维素纤维总量按重量计的85％至97％。粗纤维素纤维可以具有400-750mL的加拿大标准游离度(CSF)值。粗纤维素纤维可以具有1.3至2.6mm的平均纤维长度(长度加权)。粗纤维素纤维可以具有20至45μm的平均纤维直径。粗纤维素纤维可以具有小于30％的细粒含量。“粗纤维素纤维”中的术语“粗”应理解为浆纤维具有完整的、未塌陷的纤维壁，使得它们比降低游离度的精制纤维或已通过化学工艺部分地去除了木质素的纤维更硬且更长。因此，粗纤维是具有纤维壁的纤维，该纤维壁足够厚以承受在纸/卷材制造的压制和干燥过程期间施加到纤维上的力，否则会导致纤维塌陷。已部分地去除了木质素的化学浆(由于木质素的去除)将具有较弱的纤维壁并且在造纸工艺(压制和干燥)期间会塌陷。仍然含有足够量木质素的纤维将能够承受加工力并且不会塌陷，除非它们经精制使得纤维壁变弱。在所得的泡沫形成的纤维素纤维材料中，粗纤维素纤维起到使材料具有庞大结构(bulkystructure)的组分的作用。粗纤维素纤维可以选自机械、化学-机械、热机械、化学热机械浆(CTMP)纤维和中性亚硫酸盐半化学(NSSC)化学浆纤维。机械、化学-机械、热机械、化学热机械浆或NSSC化学纤维可以选自磨木浆(GW)、石磨木浆(SGW)、压力磨木浆(PGW)、热机械浆(TMP)、高温热机械浆(HTMP)、化学机械浆纤维(CMP)、CTMP或NSSC浆纤维。优选地，粗纤维素纤维是化学热机械CTMP浆纤维。CTMP的加入量为纤维素纤维总量按重量计的85％至97％。CTMP可以具有400-750mL的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造泡沫成形的纤维素纤维材料的方法，所述方法包含以下步骤：/n(a)提供包含在水相中作为气泡分散的气体的含水泡沫，其中所述含水相包含表面活性剂；/n(b)将纤维素纤维加入所述含水泡沫中，从而形成纤维状泡沫组合物，其中所述纤维素纤维作为粗纤维素纤维和纤维素增强部分加入：/n-粗纤维素纤维的量为纤维素纤维总量按重量计的85％至97％；以及/n-纤维素增强部分的量为纤维素纤维总量按重量计的3％至15％，其中所述纤维素增强部分是重度精制的纤维组分；/n(c)将所述纤维状泡沫组合物分配在基底上或模具中；/n(d)减少分配的所述纤维状泡沫组合物中的水量，以获得最终形状的所述泡沫形成的纤维素纤维材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170324 EP 17162845.6;20170324 EP 17162841.51.用于制造泡沫成形的纤维素纤维材料的方法，所述方法包含以下步骤：
(a)提供包含在水相中作为气泡分散的气体的含水泡沫，其中所述含水相包含表面活性剂；
(b)将纤维素纤维加入所述含水泡沫中，从而形成纤维状泡沫组合物，其中所述纤维素纤维作为粗纤维素纤维和纤维素增强部分加入：
-粗纤维素纤维的量为纤维素纤维总量按重量计的85％至97％；以及
-纤维素增强部分的量为纤维素纤维总量按重量计的3％至15％，其中所述纤维素增强部分是重度精制的纤维组分；
(c)将所述纤维状泡沫组合物分配在基底上或模具中；
(d)减少分配的所述纤维状泡沫组合物中的水量，以获得最终形状的所述泡沫形成的纤维素纤维材料。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维素增强部分是重度精制的纤维组分，其选自具有高于SR°80的SR范围的重度精制的化学浆和具有小于70mL的CSF的重度精制的化学热机械浆(hrCTMP)。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纤维素增强部分已经用阳离子干强度剂处理，其中所述阳离子干强度剂选自阳离子淀粉(CS)、阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)、乙二醛化聚丙烯酰胺(GPAM)和聚氨基酰胺-表氯醇(PAE)。


4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纤维素增强部分已经用聚电解质多层化方法(PEM)处理，从而产生三个聚合物层，其中所述纤维素增强部分上的第一聚合物层是阳离子聚合物，例如阳离子淀粉(CS)；在所述纤维素增强部分上的第二聚合物层是阴离子聚合物，例如羧甲基纤维素(CMC)、阴离子淀粉(AS)和阴离子聚丙烯酰胺(APAM)；以及其中在所述纤维素增强部分上的第三聚合物层是阳离子聚合物，例如阳离子淀粉(CS)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，所述方法还包含以下步骤：
(e)将所述粗纤维素纤维和所述纤维素增强部分混合，以形成纤维素纤维混合物；
其中混合步骤在步骤(b)之前进行。


6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其中所述表面活性剂是十二烷基硫酸钠(SDS)或月桂基醚硫酸钠(SLES)。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，所述方法还包含以下步骤：
(f)将保留系统加入在步骤(b)中获得的所述纤维状...

【专利技术属性】
技术研发人员：马茨·阿尓登，克里斯蒂安·内亚古，埃尔基·萨哈里宁，亚科·阿西凯宁，
申请(专利权)人：利乐拉瓦尔集团及财务有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH