用于制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在造纸机中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法，该方法包括以下步骤：a)提供稠度在0.8

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法


[0001]本公开内容涉及用于制造例如可用于纸和纸板基包装材料的阻气膜的方法。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，特别是包含微原纤化纤维素(MFC)的膜的方法。

技术介绍

[0002]在包装工业中需要有效的气体、气味(aroma，香味)和/或湿气阻隔物来屏蔽敏感性产品。特别地，氧敏感性产品需要氧气阻隔物来延长其保质期。氧敏感性产品包括许多食品，而且包括药品和电子工业产品。已知的具有氧气阻隔特性的包装材料可以包含一个或几个聚合物膜，或者包含涂覆有通常作为多层涂层结构的一部分的一个或几个氧气阻隔聚合物层的纤维纸或纸板。用于食品的包装的另一重要特性是耐油脂性和耐油性。
[0003]最近，已经开发出微原纤化纤维素(MFC)膜，其中离纤化的(defibrillated，原纤分离的)纤维素原纤维悬浮在例如水中，重组织并且重新粘结在一起形成连续膜。已发现MFC膜提供良好的气体阻隔特性以及良好的耐油脂性和耐油性。
[0004]MFC膜可通过使用流延技术而制得，包括将MFC分散体施加到无孔(non
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porous)流延基材(如聚合物或金属基材)上，并通过蒸发对所述膜进行干燥。该技术的优点包括膜的均匀厚度分布和平滑表面。公开EP2771390A4描述了MFC膜的制备，其中将含水纤维素纳米纤维分散体涂覆在纸或聚合物基材上，干燥并最终作为纳米纤维膜片材剥离。
[0005]与流延工艺有关的问题在于，当在干燥步骤中形成膜时，水的缓慢扩散限制了干燥速率。水蒸气扩散通过膜是一个缓慢的过程，其对工艺效率具有负面影响。如果干燥速度增加，则可能在膜中形成针孔，使其阻隔特性劣化。流延工艺的另一个问题是所形成的膜中由干燥和移除水所致的收缩张力和应力的形成，这可能对其强度特性(如断裂应变或拉伸强度)具有负面影响。
[0006]替代地，膜可以通过如下方式制备：将MFC悬浮液施加在多孔基材上形成幅材，随后通过使水通过基材排出而使幅材脱水以形成膜。多孔基材可例如为膜或丝网织物，或者其可为纸或纸板基材。幅材的形成可以例如通过使用纸
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或纸板机型工艺来实现。
[0007]在造纸机上，由排水极慢的高度精制的纤维素或悬浮液制造膜和阻隔基材是困难的，因为由于出现针孔而难以产生良好的阻隔。针孔是可能在成形过程期间出现在幅材中的微孔。出现针孔的原因的实例包括纸浆悬浮液中的不匀度(irregularities，不规则物)(例如通过原纤维的絮凝或再絮凝而形成的)、脱水织物粗糙、丝网上的不均匀纸浆分布、或过低的幅材克重。针孔的形成典型地随着脱水速度的增大而增加。然而，在无针孔区域中，当克重高于20
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40g/m2时，氧气透过率值却是良好的。
[0008]MFC原纤维(尤其是天然原纤维)具有在低剪切速率(典型地1
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100 1/s)下产生絮凝物的倾向。然而，该问题与MFC膜或纸制造以及其获得均一膜和良好阻隔特性的相关性无关。
[0009]絮凝问题不仅影响膜的阻隔特性，而且还影响排水和强度特性。
[0010]目前的解决方案包括添加长原纤维或纤维以改善强度特性，以及添加分散剂或抗絮凝剂以防止絮凝。然而，添加长原纤维或纤维负面地影响阻隔性能，并且添加分散剂或抗絮凝剂负面地影响排水。
[0011]从技术和经济的观点来看，优选的是寻找一种允许在纸
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或纸板机型工艺中制造MFC膜的改善的方法，其减少了排水和强度特性较差的问题，同时维持着良好的阻隔特性。
具体实施方式
[0012]本公开内容的一个目的是提供一种用于制造包含高度精制的纤维素纤维(如微原纤化纤维素(MFC))的膜的方法，其缓解了与现有技术方法相关联的以上所提及的问题中的至少一些。
[0013]本公开内容的另一个目的是提供一种用于在纸
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或纸板机型工艺中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的改善的方法。
[0014]本公开内容的另一个目的是提供一种用于制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法，该方法减少了排水和强度特性较差的问题，同时维持膜的良好阻隔特性。
[0015]以上所提及的目的以及技术人员根据本公开内容所意识到的其它目的通过本公开内容的各个方面得以实现。
[0016]根据本文所示的第一方面，提供了一种用于在造纸机中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法，该方法包括以下步骤：
[0017]a)提供稠度在0.8
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3重量％范围内的含水纸浆悬浮液，该含水纸浆悬浮液包含至少20％干重的SR(肖伯尔
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瑞格勒(Schopper
‑
Riegler))值在80
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100范围内的高度精制的纤维素纤维以及；
[0018]b)使用高剪切混合器，使含水纸浆悬浮液解絮凝，并通过将含水纸浆悬浮液注入到含水料流中而稀释至0.1
‑
1.5重量％范围内的较低稠度，以获得稀释的含水纸浆悬浮液；以及
[0019]c)将稀释的含水纸浆悬浮液进料到造纸机的流浆箱。
[0020]纸浆悬浮液的高度精制的纤维素纤维具有80
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100范围内的SR(肖伯尔
‑
瑞格勒)值。高度精制的纤维素纤维可例如为微原纤化纤维素(MFC)。
[0021]本专利技术的方法允许在造纸机型工艺中改善地制造包含高度精制的纤维素纤维的膜。本专利技术基于如下创造性认识：在高剪切混合器中，使0.8
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3重量％范围内稠度下的包含高度精制的纤维素纤维的含水纸浆悬浮液解絮凝并稀释，然后将解絮凝和稀释的纸浆悬浮液进料到造纸机的流浆箱，这在造纸机的成形部中导致了一系列优点。
[0022]MFC原纤维(尤其是天然原纤维)具有在低剪切速率(典型地1
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100 1/s)下产生絮凝物的倾向。在成形过程中的幅材脱水期间，絮凝物致使针孔形成，这继而影响阻隔特性，并且还可影响膜的强度特性。据信使纸浆悬浮液通过高剪切混合器分散了纸浆悬浮液中所形成的絮凝物，并导致更均匀的悬浮液。因此，在成形之前减少纸浆悬浮液中絮凝物的量可以改善成品膜的阻隔和强度特性。
[0023]如本文所用，术语膜通常是指薄的连续片成形材料。取决于纸浆悬浮液的组成，膜也可被认为是薄纸或甚至膜片(membrane)。
[0024]膜优选地具有在100g/m2以下，优选地20
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100g/m2的范围内的克重。膜典型地相对
重量％的范围内，并且更优选地在1
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1.75重量％的范围内。
[0038]纸浆悬浮液的干固体含量(内容物)可以仅包含高度精制的纤维素纤维，或者其可以包含高度精制的纤维素纤维和其它成分或添加剂的混合物。絮凝物的形成随着高度精制的纤维素纤维含量的增加而增加，并因此，纸浆悬浮液中高度精制的纤维素纤维的含量越高，本专利技术的方法就越有用。在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于在造纸机中制造包含高度精制的纤维素纤维的膜的方法，所述方法包括以下步骤：a)提供稠度在0.8
‑
3重量％范围内的含水纸浆悬浮液，所述含水纸浆悬浮液包含至少20％干重的SR(肖伯尔
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瑞格勒)值在80
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100范围内的高度精制的纤维素纤维；以及b)使用高剪切混合器，使所述含水纸浆悬浮液解絮凝，并通过将所述含水纸浆悬浮液注入含水料流中而稀释至0.1
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1.5重量％范围内的较低稠度，以获得稀释的含水纸浆悬浮液；以及c)将所述稀释的含水纸浆悬浮液进料到所述造纸机的流浆箱。2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤a)中提供的所述纸浆悬浮液的所述高度精制的纤维素纤维具有在80
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98范围内、或在85
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98范围内的SR值。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述高度精制的纤维素纤维是微原纤化纤维素(MFC)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述高度精制的纤维素纤维是天然高度精制的纤维素纤维。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中介于所述高剪切混合器与所述流浆箱之间的稀释的纸浆悬浮液流速不低于2.5m/s，优选地不低于3m/s，并且更优选地不低于4m/s。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤b)中的所述含水料流包含小于0.1重量％的高度精制的纤维素纤维，或者不含高度精制的纤维素纤维。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中步骤a)中提供的所述含水纸浆悬浮液的稠度在1...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：斯道拉恩索公司，
类型：发明
国别省市：