包含微原纤化纤维素的纤维产品的生产方法技术

由纤维幅材生产纤维产品的方法，其中该方法包括如下步骤：提供包含天然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含量在基于总的干固体含量40至99.9重量％范围内，所述纤维悬浮体进一步包括有机酸、金属盐或其混合物，其中有机酸、金属盐或其混合物的量为基于悬浮体的总的干固体含量的至少2重量％，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含微原纤化纤维素的纤维产品的生产方法


[0001]本专利技术涉及用于防止在包含微原纤化纤维素的悬浮体中形成纤维团聚体(agglomerates，附聚体)的改进方法，并且涉及由纤维幅材生产纤维产品的改进方法。

技术介绍

[0002]纤维产品或膜的由包含微原纤化纤维素(MFC)的悬浮体在造纸机上的制造是极其需要的。由于脱水速度低和致密纤维产品的形成，当从造纸机丝网释放材料时存在问题。还存在如下风险：太强烈的脱水可导致幅材中的针孔，使产品品质劣化。另外的关键变量为幅材的成形，其继而影响幅材性质。
[0003]已经提出通过在塑料支持材料如PE或PET上涂覆NFC而制造MFC或NFC(纳米原纤化的纤维素)膜例如自立膜的多种制造方法(WO2013060934A2)。
[0004]JP10095803A公开了其中将细菌纳米纤维素(BNC)喷雾在充当基础基底的纸上的方法。类似方法，即使用纸或纸板基底，已经在现有技术中研究并且相当频繁地报道。
[0005]US2012298319A教导MFC膜的制造方法，其通过在多孔基底上直接施加配料(furnish)由此容许MFC脱水和过滤而进行。
[0006]WO2012107642A1解决了MFC的吸湿性问题，这通过当制备膜时使用有机溶剂而解决。
[0007]WO2017046754A1涉及将两性聚合物加入到微原纤化纤维素悬浮体。
[0008]US20140102649A1涉及具有高的干强度的纸、板和卡板的生产工艺，通过加入包括纳米纤维素和至少一种选自阴离子聚合物和水溶性阳离子聚合物的聚合物的含水组合物、将纸原料排水和干燥纸产品而进行。
[0009]高度原纤化的纤维素(例如未改性的或非衍生化的原纤化的纤维素或纳米纤维素)当在悬浮体中(特别地以高固体含量或在不稳定的胶态条件下例如以高电解质浓度和/或在低pH下)存在时具有自聚集或团聚且形成较大的束(bundle)的趋势。所述束典型地为聚集或团聚的原纤维且还可包含例如细粒(fines)。所述束是足够大的，以至于被光学显微镜观察到，并且在较大的束的情况下甚至在没有显微镜的情况下也观察到。所述束可在产品品质和稳定性方面成问题，这影响例如保水能力、成膜(阻隔)性质、光学性质、强度和强化性能以及在基底制造期间的运行性(runnability)行为。纤维或原纤维在已经悬浮后团聚的问题在悬浮体还包含相对长的纤维和/或细粒时尤为常见。因此，本文中所称的自聚集或团聚在微原纤化纤维素悬浮体经历存储或正被搅拌时出现。自聚集或团聚典型地在原纤化的材料已经产生后不久开始且随时间并在悬浮体搅拌时增多。团聚体的形成不仅在制造薄产品例如膜、薄纸、薄滤纸等时而且在诸如漆、胶粘剂等的应用中尤其令人烦恼。
[0010]在解决该问题的尝试中，在现有技术中已经提出使用各种针对MFC的添加剂，但它们大多用于改善留着性或强度效果，或然后促进MFC的再分散。
[0011]将设想到，可通过将悬浮体中的材料强烈混合来减少絮状物(flock)和束的形成，但不幸地，已经观察到相反效果，即束实际上在混合期间形成，至少在一定剪切速率下。可
破坏所形成的絮状物和束的高剪切机械崩解(disintegration，破碎)的使用通常需要另外投资并且仅暂时解决问题。
[0012]因此，需要用于处理悬浮体中的MFC且制备具有改进的存储稳定性的悬浮体的改进方法，其中纳米纤维素悬浮体中纤维团聚体的形成可得以减少，和其中当制备包括微原纤化纤维素的产品时可控制和改善脱水、留着性和网络结构性质。特别地，这在具有高固体含量的或在不稳定的胶态条件下(例如以高电解质浓度和/或在低pH下)的MFC悬浮体中是重要的。
[0013]相关问题涉及包括高比例MFC的膜和涂层。当生产这样的膜或涂层时，膜或涂层中的针孔、不规则或不连续可出现，这负面地影响这样的膜或涂层的阻隔性质。

技术实现思路

[0014]本公开的目的在于，提供制造包括微原纤化纤维素的纤维产品的改进方法，其消除或减轻现有技术方法的劣势的至少一些。本公开的目的还在于，提供用于防止或减少悬浮体中纤维或原纤维的聚集的方法。本专利技术的效果(即减少的纤维或原纤维的聚集)可例如在生产的纤维产品中例如通过光学或机械方法观察到。
[0015]本专利技术通过所附的独立权利要求定义。实施方式在所附的从属权利要求中且在下面的描述中阐明。
[0016]已经意外地发现，通过使用双组分化学计量添加(dosing)方法，可显著减少和防止天然MFC的悬浮体中原纤维束的形成。已经发现，与现有技术相比，将阴离子聚合物加入到MFC悬浮体与将相对少量的不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物加入到悬浮体的组合意味着，可减少纤维或原纤维团聚体的形成。已经发现，通过在悬浮体中包含一定量的有机酸或金属盐，可获得具有改善的阻隔的膜或涂层。
[0017]根据第一方面，提供由纤维幅材、膜或涂层生产纤维产品的方法，其中该方法包括如下步骤：
[0018]‑
提供包括天然微原纤化纤维素的纤维悬浮体，其中所述悬浮体的天然微原纤化纤维素含量在基于总的干固体含量40至99.9重量％的范围内，所述纤维悬浮体还包括有机酸、金属盐或其混合物，其中有机酸、金属盐或其混合物的量为至少2重量％，基于悬浮体的总的干固体含量，
[0019]‑
所述纤维悬浮体还包含具有至少50000g/mol分子量的不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物，
[0020]‑
所述纤维悬浮体还包含具有至少10000g/mol分子量的阴离子聚合物，
[0021]‑
提供所述悬浮体至基底以形成纤维幅材、膜或涂层，其中所述悬浮体中不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物的量在基于总的干固体含量0.1至20kg/公吨的范围内，和其中所述悬浮体中阴离子聚合物的量在基于总的干固体含量0.01至10kg/公吨的范围内；和
[0022]‑
将所述纤维幅材、膜或涂层脱水以形成纤维产品。
[0023]天然微原纤化纤维素意指，微原纤化纤维素以其天然形式(即未使微原纤化纤维素所源自的纤维或微原纤化纤维素本身经历其中官能团共价结合的化学衍生化，例如诸如磷酰化或羧甲基化)提供。
[0024]金属盐优选包括二价或三价的金属离子或其混合。这些中，三价金属离子为优选的。二价或三价的金属盐可选自MgCl2、CaCl2、AlCl3和FeCl3或其混合物。最优选地，金属盐为柠檬酸盐例如柠檬酸钙、柠檬酸钠、柠檬酸铝或柠檬酸钾，优选为柠檬酸钠。可将金属盐以固体形式或作为溶液(例如含水溶液)提供至悬浮体。加入量为至少2重量％，基于悬浮体的总的干固体含量。若金属盐作为溶液加入，则加入的溶液量为这样的：其相当于将以固体形式的这样的盐以2重量％的量加入，基于悬浮体的总的干固体含量。
[0025]有机酸优选为柠檬酸或者包含柠檬酸或柠檬酸盐的溶液。
[0026]悬浮体优选地具有在3
‑
10范围内的pH。
[0027]两性意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于减少或防止包含天然微原纤化纤维素的含水悬浮体中纤维或原纤维的团聚的方法，其中悬浮体含有0.3
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20重量％固体，所述方法的特征在于：
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提供包含天然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含量在基于总的干固体含量40至99.9重量％范围内，所述纤维悬浮体进一步包括有机酸、金属盐或其混合物，其中有机酸、金属盐或其混合物的量为至少2重量％，基于悬浮体的总的干固体含量，
‑
所述纤维悬浮体还包含具有至少50000g/mol分子量的不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物，
‑
所述纤维悬浮体还包含具有至少10000g/mol分子量的阴离子聚合物。2.由纤维悬浮体生产纤维产品的方法，其中该方法包括如下步骤：
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提供包含天然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含量在基于总的干固体含量40至99.9重量％范围内，所述纤维悬浮体进一步包括有机酸、金属盐或其混合物，其中有机酸、金属盐或其混合物的量为至少2重量％，基于悬浮体的总的干固体含量，
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所述纤维悬浮体还包含具有至少50000g/mol分子量的不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物，
‑
所述纤维悬浮体还包含具有至少10000g/mol分子量的阴离子聚合物
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将所述悬浮体提供至基底以形成纤维幅材、膜或涂层，其中所述悬浮体中不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物的量在基于总的干固体含量0.1至20kg/公吨的范围内并且其中所述悬浮体中阴离子聚合物的量在基于总的干固体含量0.01至10kg/公吨的范围内；和
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将所述纤维幅材、膜或涂层脱水以形成纤维产品。3.如权利要求2所述的方法，其中纤维产品的生产在造纸机中完成，其中基底为悬浮体在其上形成纤维幅材的多孔丝网。4.如权利要求3所述的方法，其中所述造纸机的生产速度在20至1200m/分钟的范围内。5.如权利要求2所述的方法，其中基底为纸、纸板、聚合物或金属基底。6.如权利要求2
‑
5任一项所述的方法，其中纤维产品为膜或涂层。7.如权利要求6所述的方法，其中膜具有小于40g/m2的定量和在700至1200kg/m3范围内的密度。8.如权利要求2
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7任一项所述的方法，其中不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物两性聚合物为两性瓜尔胶。9.如权利要求2
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7任一项所述的方法，其中不带电的、两性的或弱阳离子的聚合物两性聚合物为不带电的瓜尔胶。10.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：K巴克福克，I海斯卡宁，K莱迪凯宁，O尼伦，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：