制备纳米纤维素的方法和系统、以及纳米纤维素技术方案

本发明专利技术涉及制备纳米纤维素的方法。在根据本发明专利技术的方法中，借助于第一精磨机(2a)精磨纤维素，通过第一分离器(3a)分离精磨后的纤维素，使得其至少一部分属于合格部分(A)，通过沉淀器(4)从所述合格部分(A)中除去水，且通过第二精磨机(2b)精磨将所述合格部分以产生纳米纤维素。本发明专利技术还涉及制备纳米纤维素的相应系统以及通过根据本发明专利技术的方法和系统制备的纳米纤维素。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及制备纳米纤维素的方法。在根据本专利技术的方法中，借助于第一精磨机(2a)精磨纤维素，通过第一分离器(3a)分离精磨后的纤维素，使得其至少一部分属于合格部分(A)，通过沉淀器(4)从所述合格部分(A)中除去水，且通过第二精磨机(2b)精磨将所述合格部分以产生纳米纤维素。本专利技术还涉及制备纳米纤维素的相应系统以及通过根据本专利技术的方法和系统制备的纳米纤维素。【专利说明】制备纳米纤维素的方法和系统、以及纳米纤维素
本专利技术涉及制备纳米纤维素的方法和系统。本专利技术还涉及由该方法制备的纳米纤维素。
技术介绍
纳米粒子的特性与宏观物质的特性往往具有显著差异。一种此类物质是纳米纤维素，它的特性与普通纤维素的特性明显不同。当与使用纤维素相比时，通过使用纳米纤维素可以提供具有例如更好的拉伸强度、更低的孔隙率和至少部分半透明性的产品。由于纳米纤维素是凝胶状的材料，所以纳米纤维素在其外观上也与纤维素不同。由于纳米纤维素的特性，其已经成为理想的原材料，并且，含有纳米纤维素的产品在工业中将会具有若干种用途。实际上，利用现有技术的设备实施纳米纤维素的工业规模生产是成问题的。问题是例如由纳米纤维素生产中涉及的特别高的能耗引起的。此外，实施在实验室中所用方法用于以生产规模来生产纳米纤维素具有挑战性。由于这个原因，工业中需要解决方案，通过该方案，也可以利用生产规模的设备和/或以比目前更低的能耗生产纳米纤维素。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决上面提到的以生产规模生产纳米纤维素的问题，使得可以借助于适于工业规模的方法来生产纳米纤维素。本专利技术的另一个目的是解决能耗方面的问题，使得纳米纤维素可以以在比现在更低的能耗生产。公开了生产纳米纤维素的新的方法和系统。此外，也提出了通过该新方法生产的纳米纤维素。令人惊奇的是，已经发现，借助于根据本专利技术的生产纳米纤维素的方法，有可能生产出适合工业需求的特别清洁、成品(finished)的纳米纤维素。令人惊奇的是，还发现，借助于根据本专利技术的方法，有可能以与现有技术的方法相比较时低1/3的能耗生产纳米纤维素。在根据一个实施方式的纳米纤维素生产方法中，纤维素基材料借助于第一精磨机(refiner)进行精磨，精磨的材料通过第一分离器进行分离，使得其至少一部分属于合格部分，通过沉淀器从所述合格部分中去除水，并且，借助于第二精磨机对属于所述合格部分的材料进行精磨以生产纳米纤维素。根据有利的实施例，在该方法中，材料也借助于第二分离器分离成为合格部分和/或不合格部分。所述借助于第二分离器的分离优选在借助于第二精磨机的精磨之后进行。根据有利的实施例，借助于第一分离器分离的至少一部分材料属于不合格部分。由此，在该方法中，优选将所述不合格部分输送回到所述第一精磨机。根据有利的实施例，所述第一精磨机和/或第二精磨机是锥形精磨机。根据有利的实施例，至少所述第二精磨机的刀片基本上是平的(没有刀刃)。根据有利的实施例，至少一个分离器是包括穿孔筛板的压力分离器，其中，一个单孔的直径是约0.2mm。根据一个实施方式的生产纳米纤维素的系统包括用于精磨纤维素的第一精磨机；第一分离器，所述第一分离器用于分离借助于所述第一精磨机所精磨的材料，使得其至少一部分属于合格部分；用于减少该合格部分中的水量的沉淀器；以及用于精磨属于该合格部分的材料以生产纳米纤维素的第二精磨机。根据有利的实施例，该系统还包括用于在通过所述第二精磨机进行精磨后将材料分离成为合格和/或不合格部分的第二分离器。根据有利的实施例，所述第一精磨机和/或所述第二精磨机是锥形精磨机。根据有利的实施例，至少所述第二精磨机的刀片基本上是平的(没有刀刃)。根据本专利技术的纳米纤维素包括借助于根据本专利技术的方法或系统所生产的纳米纤维素。根据本专利技术的纳米纤维素的生产方法可以被布置成为例如单独的生产单元，或者其也可以被设置在例如制浆厂或造纸厂中。【专利附图】【附图说明】下面，将参照附图对本专利技术进行详细说明，其中，图1示出根据用于生产纳米纤维素的实施方式的系统。【具体实施方式】在本申请中，参考附图1，其中，将使用下列附图标号:I纳米纤维素2a第一精磨机2b第二精磨机3a第一分离器3b第二分离器4沉淀器5浆料容器6原材料(纤维素)Rl, R2,不合格部分即不合格材料，以及A合格部分即合格材料。在本应用中，纳米纤维素是指这样的纤维素基材料，其中，颗粒的平均长度不超过10 u m,通常不超过I ii m,且颗粒的平均直径小于I ii m,合适的是在2nm至200nm的范围内。纳米纤维素通常表现为几乎无色和凝胶状的材料。图1示出了根据用于生产纳米纤维素的一个实施方式的系统。在根据本专利技术的方法中，纤维素6通过至少两个单独的精磨机2a和2b进行精磨。根据有利的实施例，原材料6即纤维素被传送至浆料容器5。在用第一精磨机2a进行精磨之前，至少一部分纤维素可以被预处理比如化学处理。根据有利的实施例，在精磨机2a精磨之前，利用氧化化学品对至少一部分纤维素6进行处理以降低能耗。根据有利的实施例，在第一精磨机2a精磨之前，在所谓的阳离子化处理中对至少一部分纤维素6进行处理，实施所述阳离子化处理可以例如改善混合物的均匀性并实现所谓的“温和”精磨。在有利的实施例中，在纤维素的预处理中使用羧甲基化反应。将纤维素6从浆料容器5传送到第一精磨机2a。该第一精磨机2a可以是例如预纤维分离机(pre-defibrator),或者其可以是真正的精磨机。根据有利的实施例，以相对低的浓度用第一精磨机2a对材料进行精磨，使得传送到精磨机2a的原材料6的浓度低于10%，更有利的是约1-5%，例如2_4%。该第一精磨机2a可以是例如圆盘精磨机或锥形精磨机。根据有利的实施例，第一精磨机2a是温和的精磨纤维分离机，其目的是要“打开(open) ”纤维。当精磨机2a是锥形精磨机时，根据一个实施例，其以这样的方式不同于现有技术的锥形精磨机，该方式使得含有若干根纤维的大纤维束将不能通过该精磨机的刀片槽(blade groove)。根据有利的实施例，目的是控制第一精磨机2a的精磨，使得处理待精磨的每根纤维的方式将尽可能保持恒定。要控制的变量包括比如精磨机2a的刀片间隙和/或精磨机2a的速度和/或精磨机2a的进刀压力(feeding pressure)。在通过第一精磨机2a的预精磨之后，原材料6被进一步传送到第一分离器3a。分离器3a可以是例如具有密集穿孔板的压力分离器，其中，仅小的纤维穿过该密集穿孔板。该分离器的穿孔筛板中的开口的直径可以是例如约0.2_。通常，所述分离器的合格材料流和不合格材料流由分离器的部件(for the part of the separator)控制。第一分离器3a的不合格材料Rl有利地循环回到第一精磨机2a。在实践中，不合格材料Rl有利地通过例如浆料容器5传送到精磨机2a。第一分离器3a的不合格材料Rl也可以被传送到单独的不合格材 料精磨机。分离器3a的合格材料A有利地传送到沉淀器4。沉淀器4的目的是增加所述原材料的干物质含量和/或洗涤所述原材料6。在沉淀器4中，原材料的干物质含量有利地增加至超过10%，例如至少15%，或者至少20%。分离器4可以是现有技术中的任何浆料沉淀器。任选地，在沉淀之后，将原材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·维尼伊恩恩，H·古斯塔夫森，T·科斯基恩，
申请(专利权)人：芬欧汇川集团公司，
类型：
国别省市：