方法技术

本发明专利技术公开了生产纤维素成形制品的方法，包括步骤：使含非溶解性纤维素的纸浆暴露于源自多个位置的电子束辐射，形成包含含纤维素的纸浆的溶液或胶状物，以及由溶液铸造纤维素成形制品。还公开了所述方法的产品和用于实施所述方法的系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术提供了加工纤维素的，其中对非溶解性含纤维素的纸浆进行处理以使其适于制备诸如纤维的纤维素成形制品。还提供了用于实施这样的的系统。
技术介绍
除了在纸张的工业生产中的实用性以外，含纤维素的纸浆有很多其他应用，包括诸如纤维的纤维素成形制品的工业制造。有很多含纤维素的纸浆的来源，例如木材(特别是软木材)、棉、亚麻、大麻和竹类。纸浆通常由这些原材料制备，所述原材料通过处理以分离并除去木质素和半纤维素，从而使纸浆的纤维素含量最大化。本领域技术人员已知有两种通用的制浆技术。首先，通过研磨或碾磨原材料以物理地分离纤维素纤维与半纤维素和木质素，可以机械地制备纸浆。可选地，可以化学地处理原材料以溶解木质素和半纤维素，理想情况下不破坏源自原材料的纤维素纤维。化学制浆的实例包括硫酸盐蒸煮法(Kraft process)和亚硫酸盐法。还有大量混合制浆，其中在机械制浆中使用化学加工步骤，反之亦然。这样的的实例包括热机械，其中除了机械粉碎以外，木片或其他原材料也要暴露于热；和化学热机械 ，其中在粉碎和热暴露之前，木片首先暴露于化学制浆中所用的化学物。对于纤维素再生领域的技术人员而言，从化学制浆中得到了两类纸浆。首选是‘溶解纸浆’或‘溶解级纸浆’，其用作粘胶法的原料。溶解纸浆的特征在于高纤维素含量，约90%以上。如它们的名称所示，它们在商业纤维素再生工艺所用的溶剂或胶状物(dopes)中是可溶解的。纸浆的另一类是‘非溶解纸浆’，其实例包括‘商品衆’或‘短纤浆’。这些在粘胶法及其他用于生产纤维素成形产品的中具有有限的实用性，因为，如它们名称所示，它们在常用的加工溶液或胶状物中是不可溶的。因此，它们主要用于除纤维素再生之外的应用。例如，所制造的所有短纤浆中超过80%用于生产婴儿尿布。与溶解纸浆相比，由于非溶解纸浆更低的成本，先前已在粘胶法中进行利用非溶解纸浆的尝试。然而，由于它们对所得粘胶溶液的性质的有害作用，所以它们仅能以低比例使用，作为填充材料，不超过所用总纸浆的约5%至10%。市售的非溶解纸浆的实例包括购自Fibria、UPM和ENCE的Pearl429(Weyerhauser)、Peach (Weyerhauser)> Fluff416(Weyerhauser)、Port WentworthSBSK (Weyerhauser)和 Bleached Eucalyptus 纸衆。除它们的溶解性以外，非溶解纸浆与溶解纸浆在许多方面不同。例如，它们通常具有比溶解纸浆更高的半纤维素含量、更低的α -纤维素含量，为更不精制的，具有更高的聚合度(DP)和/或具有更低的品质控制。本领域技术人员将知晓，通常实施的粘胶法包括步骤:将纸浆在苛性钠中溶解或在荀性纳中制衆，在荀性喊溶液中浸溃，用二硫化碳黄化纤维素，并在荀性喊水溶液中再溶解以形成粘胶。粘胶通常被过滤并再过滤以使材料的纯度最大化，从而改进产品品质。然后采用本领域技术人员已知的技术使其形成为所需形状，例如通过喷丝头挤出以形成纤维状材料，随后与酸性铸造液接触以由粘胶再生纤维素。在某些应用中，在浸溃和黄化步骤之间，浸溃的纤维素浆或溶液可进行碱化，其中除去一部分苛性碱液体(例如通过压制)来得到具有靶标纤维素和碳酸钠(soda)含量的碱性纤维素。该步骤的目的是改进纤维素的性质，主要通过降低其聚合度(DP)。如果使非溶解纸浆进行这些常规实施的步骤，则所得的粘胶溶液将会具有对于成形应用而言不可接受的低过滤性。就是这种对粘胶溶液的过滤性的不良影响，妨碍了非溶解纸浆以高于总浆的约5重量％至10重量％的比例而用于粘胶法。另一方面，被优化以用于粘胶法的溶解纸浆可以用来生产具有高水平过滤性的粘胶液体。可以采用很多不同的测试来测量过滤性。通过获取对以五分钟的间隔通过滤布的粘胶重量作图而生成的曲线的斜率，计算阻塞常数(Rv)。TVff是对三十分钟内过滤的粘胶的总量的测量。通常，Rv和TVW值越高，则粘胶品质越高，因为它不会阻塞或堵塞滤布。以秒测量的球沉降速度(BFV)，是对重0.13g+/-0.02g的钢球下沉至深度为205mm的粘胶溶液样品的底部所花费的时间的测量。作为用于定量粘胶溶液品质的替代技术，可以使用纤维计数法，其中测量溶液中剩余纤维的数量。除粘胶法以外，生产纤维素成形制品的替代技术是已知的。最近，使用离子液体以形成纤维素胶状物已公开于例如EP1458805、EP1893651、EP1805131、US2009/0084509、GB1011446 中。在本领域中仍然需要处理非溶解纸浆以使它们适用于由纤维素生产成形制品的。专利技术概述因此，根据本专利技术的第一方面，提供了生产纤维素成形制品的，其包括步骤:a)使非溶解性含纤维素的纸浆暴露于源自多个位置的电子束辐射，b)形成包含含纤维素的纸浆的溶液或胶状物，以及c)由溶液铸造纤维素成形制品。如上所述，技术人员会理解非溶解纸浆表示何物。她/他会识别具有这样的纸浆具有以下性质中的一个或多个性质:与溶解浆相比，相对高的半纤维素含量(通常为约10%以上)、相对低的α-纤维素含量(通常为约90%以下，更通常为约83%至约89%)、更不精制的、相对高的聚合度(DP)(通常为约700至约1200)和/或具有相对低的品质控制。为避免疑义，出现的另外的处理步骤可以并最有可能在步骤a)之前和/或在步骤a)_c)之间进行。这样的步骤将在以下更详细地讨论。会认识到的是，这样的步骤，尤其是这些在步骤a)和b)之间进行的步骤， 可以改变纸浆的外观或性能。因此，当参照步骤b)以形成包含含纤维素的纸浆的溶液或胶状物时，将会理解的是纸浆不必是纸浆本身的形式，而可以是纸浆经加工的变体，例如由处理的非溶解纸浆而制备的浆液、溶液或碎屑。根据本专利技术的生产的成形制品最优选为纤维。还可以形成的其他产品包括绳索(ropes)、纱线、布或香烟滤嘴。这些其他产品可以直接由纤维素溶液形成，或可以由用纤维素溶液纺成的纤维形成。为避免疑义，术语“成形制品”应不包括纤维素片、膜或层压物等。使用电子束辐射来处理含纤维素的纸浆是已知的，并且已用于工业化生产过程多年。通常通过将纸浆层或片传送至固定电子束源附近(例如使用输送器)来进行用电子束辐射的纸浆处理。然而，这样的技术从未能使非溶解纸浆适用于纤维素成形制品生产中，尤其是粘I父法。实际上，专利技术人已观察到当使非溶解纸浆进行常规的电子束处理步骤时，实际上降低了它们在纤维素成形制品生产中常规使用的溶剂和胶状物中的溶解度。不希望受限于理论，人们相信当常规电子束处理(其通常包括用来自单一的、固定辐射源的高电压电子辐射(通常约IOmeV)处理纸浆)被应用到非溶解纸浆时，这具有固化或闭合纸浆的处理表面、降低其已经减弱的溶解性的作用。 然而，已出人意料地确定使非溶解纸浆暴露于由多个位置发射的电子束辐射使这些纸浆适于用作粘胶法的原料。电子束辐射可以从任何数量的位置发射，例如从两个、三个、四个、五个或六个位置发射。然而，在本专利技术优选的方面中，电子束辐射从两个位置发射，最优选地，从纸浆的上方和下方发射。电子束辐射可以从单一的、可移动的电子束源发射，或者从多个可以独立地为固定或可移动的电子束源发射。来自多个位置的电子束辐射的发射可以是同时的或顺序的。优选地，非溶解纸浆所暴露本文档来自技高网...

【技术保护点】
生产纤维素成形制品的方法，其包括步骤：a)使非溶解性含纤维素的纸浆暴露于源自多个位置的电子束辐射，b)形成包含含纤维素的纸浆的溶液或胶状物，以及c)由所述溶液铸造纤维素成形制品。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.20 GB 1108530.51.生产纤维素成形制品的方法，其包括步骤: a)使非溶解性含纤维素的纸浆暴露于源自多个位置的电子束辐射， b)形成包含含纤维素的纸浆的溶液或胶状物，以及 c)由所述溶液铸造纤维素成形制品。2.如权利要求1所述的方法，其中电子束辐射从两个位置发射。3.如权利要求1或2所述的方法，其中电子束辐射从所述纸浆之上和之下的位置发射。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述多个位置中的一个或多个位置发射的电子束辐射的电压为约1.5meV以下。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在所述多个位置中的一个或多个位置发射的电子束辐射的电压为约500keV以下。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中发射的电子束辐射的电压的变化为约50keV以下。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述纸浆暴露的电子束辐射的剂量为约 0.5mRad 至约 5.0mRad 。8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述纸浆暴露的电子束辐射的剂量为约 1.5mRad 至约 3.5mRad。9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述纸浆的厚度为约0.1mm至约IOOmm010.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述纸浆的重量为约200g/m2至约1200g/m2。11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中暴露于电子束辐射之后，所述纸浆的平均聚合度为约500以下。12.如权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，在步骤a)中暴露于电子束辐射之后，所述纸浆的平均聚合度为约400以下。13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中在步骤b)之前，使所述纸浆进行选自起毛、破碎、干燥、分层和/或降低的温度处理的一个或多个另外的处理步骤。14.如权利要求13所述的方法，其中降低的温度处理包括将所述纸浆冷却至约-150°C以下。15.如权利要求13或14所述的方法，其中所述降低的温度处理包括使所述纸浆浸透和/或浸没在低温液体中。16.如权利要求15所述的方法，其中所述低温液体选自液氮、液氦、液氢、液氧、液氖或它们的混合物。17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述含纤维素的溶液优选通过进行以下步骤中的一个或多个步骤来制备: 1.制浆/溶解步骤a)中处理的含纤维素的纸浆， ?浸溃含纤维素的纸浆的溶液或浆液，和/或 iii黄化， 其中步骤b)中形成的所述溶液是通过纤维素溶纤以形成粘胶溶液而获得的。18.如权利要求17所述的方法，其中将所述含纤维素的纸浆浸溃于包括浓度为约16重量％至约18重量％的苛性碱溶液的浆液或溶液中。19.如权利要求17或18所述的方法，其中将所述含纤维素的纸浆浸溃于包括浓度为约16.5重量％至约17.5重量％的苛性碱溶液的浆液或溶液中。20.如权利要求17至19中任一项所述的方法，其中对于至少一部分浸溃阶段，将所述含纤维素的纸浆浸溃于温度为约30°C至约50°C的浆液或溶液中。21.如权利要求17至20中任一项所述的方法，其中对于至少一部分浸溃阶段，将所述含纤维素的纸浆浸溃于温度为约40°C至约48°C的浆液或溶液中。22.如权利要求17至20中任一项所述的方法，其中对于至少一部分浸溃阶段，将所述含纤维素的纸浆浸溃于温度为约35°C至约45°C的浆液或溶液中。23.如权利要求17至22中任一项所述的方法，其中将所述含纤维素的纸浆浸溃于基本不含锰的浆液或溶液中。24.如权利要求17至23中任一项所述的方法，其中将所述含纤维素的纸浆浸溃于含有浸溃添加剂的浆液或溶液中。25.如权利要求24所述的方法，其中所述浸溃添加剂为乙氧基化醇。26.如权利要求24或25所述的方法，其中所述浸溃添加剂为Berol388。27.如权利要求1 7至26中任一项所述的方法，其中在黄化之前，使所述含纤维素的纸浆或由其制备的浆液或溶液进行排水步骤、破碎步骤和/或老化步骤中的一个或多个步骤。28.如权利要求17至27中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·理查德·科克罗夫特，卢克·费希尔，
申请(专利权)人：伊诺维亚薄膜有限公司，
类型：
国别省市：