包含高度精制的纤维素纤维的多层膜制造技术

本发明专利技术涉及用于制造包含高度精制的纤维素纤维的多层膜的方法，该方法包含以下步骤：a)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第一浆悬浮体施加在第一丝网上而形成第一湿幅材；b)使所述第一湿幅材部分脱水，以获得第一经部分脱水的幅材；c)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第二浆悬浮体施加在第二丝网上而形成第二湿幅材；d)使第二湿幅材部分脱水，以获得第二经部分脱水的幅材；e)将第一和第二经部分脱水的幅材接合，以获得多层幅材；以及f)使所述多层幅材进一步脱水，以及任选地干燥，以获得包含高度精制的纤维素纤维的多层膜；其中所述第一和第二浆悬浮体中的至少一者以在0.1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含高度精制的纤维素纤维的多层膜


[0001]本公开内容涉及气体阻隔膜，其例如可用于基于纸和纸板的包装材料。更具体地，本公开内容涉及用于制造包含高度精制的纤维素纤维的膜，特别是包含微纤化纤维素(MFC)的膜的方法。

技术介绍

[0002]包装行业中需要有效的气体、香味和/或水分阻隔物用于保护敏感的产品。特别地，氧敏感的产品需要氧阻隔物来延长其货架寿命。氧敏感的产品包括许多食品产品，以及药物产品和电子行业产品。已知的具有氧阻隔性质的包装材料可包含一个或若干聚合物膜，或者涂覆有通常作为多层涂层结构的一部分的氧阻隔聚合物的一个或若干层的纤维质纸或板。对于用于食品产品的包装而言，另一重要性质是对油脂和油的耐受性。
[0003]更近期，已开发微纤化纤维素(MFC)膜，其中经原纤分离的(defibrillated，脱原纤维的)纤维素原纤微已悬浮于例如水中、重新组织、并重新结合在一起以形成连续膜。已发现MFC膜提供良好的气体阻隔性质以及良好的对油脂和油的耐受性。
[0004]MFC膜可通过使用流延技术制造，包括将MFC分散体施加至无孔流延基材(诸如聚合物型或金属基材)上，并通过蒸发将所述膜干燥。此技术的优点包括厚度分布均一和膜表面光滑。公布EP2771390A4描述了MFC膜的制备，其中将水性纤维素纳米纤维分散体涂覆于纸或聚合物型基材上，干燥，并最终作为纳米纤维膜片材剥离。
[0005]与流延工艺相联系的问题是，当膜正在干燥步骤中形成时，水的缓慢扩散限制了干燥速率。水蒸气穿过膜的扩散是缓慢的过程，这对工艺效率具有负面影响。若干燥速度增加，则可在膜中形成针孔，使膜的阻隔性质劣化。流延工艺的进一步问题是，在所形成的膜中形成收缩张力，这可对其强度性质(诸如断裂应变或拉伸强度)具有负面影响。
[0006]替代地，可通过如下制造膜：在多孔基材上施加MFC悬浮体，形成幅材，之后通过将水通过基材排放而使幅材脱水，以形成膜。多孔基材可例如为膜状物(membrane)或丝网织物，或其可为纸或纸板基材。可例如通过使用造纸机或纸板制造机类型的工艺实现幅材的形成。美国专利申请US20120298319 A1教导了通过如下制造MFC膜的方法：直接在多孔基材上施加包含MFC的配料(furnish)，从而允许MFC脱水和过滤。
[0007]由高度精制的纤维素或具有非常缓慢排放(drainage，排水)的悬浮体制造膜和阻隔物基材在造纸机上是困难的，因为由于出现针孔而难以产生良好的阻隔物。针孔是可在形成过程期间出现在幅材中的微观孔。针孔出现原因的实例包括浆悬浮体中的不规则性，其例如由原纤维的絮凝或再絮凝、脱水织物粗糙、丝网上浆分布不均匀、或幅材克重过低而形成。针孔形成典型地随着脱水速度增加而增加。然而，在不含针孔的区域，当克重在20
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40g/m2以上时，氧透过率值良好。
[0008]改进阻隔性质的一种方法是制造包含一些针孔的薄基础基材，然后用聚合物型涂覆组合物涂覆该基材。然而，此方法需要在表面填充方面优化并且同时提供阻隔的涂层概念和涂覆配制物。薄幅材的涂覆也是挑战性的，因为该涂覆可导致幅材断裂。还应当使基材
再润湿和干燥的次数保持到最小，因为每个额外步骤都添加成本。聚合物型涂层还可降低膜的再制浆性，并由此降低包含该膜的产品的再循环性。
[0009]现有技术中讨论的另一种可能性将是具有极其缓慢的脱水时间，然而这对于高速度和密集排放概念而言是不可行的。
[0010]另一解决方案将是增加膜的克重或粗糙度，但是这将分别显著增加脱水时间和增加针孔的风险。
[0011]从技术和经济的观点看来，将优选的是找到如下解决方案：该解决方案使得能够快速脱水，并且与此同时改进膜机械性质或阻隔性质或两者。

技术实现思路

[0012]本公开内容的目的是提供用于制造包含高度精制的纤维素纤维(诸如微纤化纤维素(MFC))的膜的方法，该方法缓解与现有技术方法相关联的上述问题中的至少一些。
[0013]本公开内容的进一步目的是提供用于制造其中针孔形成降低的包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法。
[0014]本公开内容的进一步目的是提供用于在造纸机或纸板制造机类型的工艺中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的改进的方法。
[0015]本公开内容的进一步目的是提供这样的膜：该膜可用作基于纸或纸板的包装材料中的气体阻隔物，其基于可再生原材料。
[0016]本公开内容的进一步目的是提供这样的膜：该膜可用作基于纸或纸板的包装材料中的气体阻隔物，其具有高再制浆性，从而为包含该膜的包装产品提供高再循环性。
[0017]上述目的，以及将由本领域技术人员依据本公开内容而实现的其它目的，是通过本公开内容的各个方面实现的。
[0018]根据本文中所述的第一方面，提供了用于制造包含高度精制的纤维素纤维的多层膜的方法，该方法包含以下步骤：
[0019]a)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第一浆悬浮体施加在第一丝网上而形成第一湿幅材；
[0020]b)使所述第一湿幅材部分脱水，以获得第一经部分脱水的幅材；
[0021]c)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第二浆悬浮体施加在第二丝网上而形成第二湿幅材；
[0022]d)使第二湿幅材部分脱水，以获得第二经部分脱水的幅材；
[0023]e)将第一和第二经部分脱水的幅材接合，以获得多层幅材；以及
[0024]f)使所述多层幅材进一步脱水，以及任选地干燥，以获得包含高度精制的纤维素纤维的多层膜；
[0025]其中所述第一和第二浆悬浮体中的至少一者以在0.1
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50重量％范围中的浓度包含木质素，基于浆悬浮体的总干重量计。
[0026]本文中使用的术语膜一般指薄的连续片材形成的材料。取决于浆悬浮体的组成，膜还可视作薄纸或甚至视作膜状物。膜优选地具有100g/m2以下、优选地在20
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100g/m2范围中的克重。多层膜典型的相对较致密。在一些实施方式中，所述多层膜具有600kg/m3以上、优选地900kg/m3以上的密度。
[0027]本专利技术方法允许在造纸机类型的工艺中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜。更重要地，该方法允许制造具有在20
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100g/m2范围中的相对较高克重的膜，该膜具有非常低的针孔出现率，或基本上不含针孔。由于高度精制的纤维素纤维的含量，所得的多层膜将典型地具有600kg/m3以上、优选地900kg/m3以上的密度。已发现，这样的膜非常作为气体阻隔膜非常有用，例如在包装应用中。膜可用于替代常规的阻隔膜，诸如合成聚合物膜，所述合成聚合物膜降低了纸或纸板包装产品的再循环性。本专利技术膜具有高再制浆性，提供该膜和包含该膜的纸或纸板包装产品的高再循环性。
[0028]制造方法牵涉两个包含高度精制的纤维素纤维的较低克重幅材的单独的制备和部分脱水。幅材中的至少一者是由如下浆悬浮体制备的：该浆悬浮体以在0.1
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50重量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于制造包含高度精制的纤维素纤维的多层膜的方法，该方法包含以下步骤：a)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第一浆悬浮体施加在第一丝网上而形成第一湿幅材，该高度精制的纤维素纤维具有65或更高的根据标准ISO 5267
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1测定的Schopper
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Riegler(SR)值；b)使所述第一湿幅材部分脱水，以获得第一经部分脱水的幅材；c)通过将包含高度精制的纤维素纤维的第二浆悬浮体施加在第二丝网上而形成第二湿幅材，该高度精制的纤维素纤维具有65或更高，优选地70或更高的根据标准ISO 5267
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1测定的Schopper
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Riegler(SR)值；d)使第二湿幅材部分脱水，以获得第二经部分脱水的幅材；e)将第一和第二经部分脱水的幅材接合，以获得多层幅材；以及f)使所述多层幅材进一步脱水，以及任选地干燥，以获得包含高度精制的纤维素纤维的多层膜；其中所述第一和第二浆悬浮体中的至少一者以在0.1
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50重量％范围中的浓度包含木质素，基于浆悬浮体的总干重量计，其中木质素添加至浆悬浮体。2.根据权利要求1的方法，其中第一和/或第二浆悬浮体的干固含量在0.1
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0.7重量％范围中、优选地在0.15
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0.5重量％范围中、更优选地在0.2
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0.4重量％范围中。3.根据前述权利要求任一项的方法,其中第一和/或第二浆悬浮体包含至少50重量％高度精制的纤维素纤维，基于浆悬浮体的总干重量计。4.根据前述权利要求任一项的方法，其中第一和/或第二浆悬浮体是由具有在65
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99范围中、优选地在70
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90范围中的Schopper
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Riegler(SR)值的纤维素配料形成的，所述Schopper
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Riegler(SR)值是根据标准ISO 5267
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1测定的。5.根据前述权利要求任一项的方法，其中所述高度精制的纤维素纤维是微纤化纤维素(MFC)。6.根据权利要求5的方法，其中第一和/或第二浆悬浮体包含50
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99重量％、优选地至少70
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99重量％、更优选地至少80
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99重量％MFC，基于浆悬浮体的总干重量计。7.根据前述权利要求任一项的方法，其中第一和/或第二浆悬浮体包含小于50重量％、优选地小于30重量％、并且更优选地小于10重量％的未精制或略微精制的纤维素纤维，基于浆悬浮体的总干重量计，所述未精制或略微精制的纤维素纤维具有在30以下的根据标准ISO 5267
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1测定的Schopper
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Riegler(SR)值。8.根据前述权利要求任一项的方法，其中基于幅材的总干重量计的第一和/或第二湿幅材的定量为小于50g/m2、优选地在5
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50g/m2范围中、更优选地在5
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30g/m2范围中。9.根据前述权利要求任一项的方法，其中在接合步骤之前，第一和第二经部分脱水的幅材的干固含量在1.5
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8重量％范围中、优选地在2.5
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6重量％范围中、并且更优选地在3
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4.5重量％范围中。10.根据前述权利要求任一项的方法，其中接合是通过第一和第二经部分脱水的幅材的湿层叠进行的。11.根据前述权利要求任一项的方法，其中接合进一步包含将第一和第二经部分脱水的幅材压制在一起。12.根据前述权利要求任一项的方法，其中接合进一步包含对经接合的第一和第二经
部分脱水的幅材...

【专利技术属性】
技术研发人员：I黑斯卡宁，K巴克佛尔克，K利蒂凯宁，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：