[发明专利]制备纳米原纤纤维素的方法和制备纸产品的方法在审

专利信息
申请号: 201480027790.0 申请日: 2014-05-15
公开(公告)号: CN105209685A 公开(公告)日: 2015-12-30
发明(设计)人: I·卡扬托;T·蒂耶维瑞;J·坦帕尔 申请(专利权)人: 芬欧汇川集团
主分类号: D21H11/18 分类号: D21H11/18;D21H23/16
代理公司: 上海专利商标事务所有限公司 31100 代理人: 王颖;江磊
地址: 芬兰赫*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 制备 纳米 纤纤 方法 产品
【说明书】:

一种制备纳米原纤纤维素的方法,所述方法包括:将阴离子化或阳离子化的纤维素纤维(A)和纤维素纸浆(P)混合形成混合物,该混合物以干重计含有至少1重量%但低于90重量%的纤维素纸浆,以及将所述混合物经过精制机阶段(R),在该阶段中将所述阴离子化或阳离子化的纤维素纤维至少部分减小至纳米原纤纤维素,所述纤维素纸浆作为辅助纸浆,以及从精制阶段得到纳米原纤纤维素和纤维素纸浆的混合物(P+NFC)。通过将所述混合物加入到基础纸浆中可将所述混合物用于造纸。

技术领域

发明涉及制备纳米原纤纤维素的方法。本发明还涉及制备纸产品的方法。

背景技术

作为一种丰富的天然原料,纤维素是一种由几百至上万个相连的D-葡萄糖单元的线性链组成的多糖。纤维素纤维可用精制机或研磨机精制以生产纳米原纤纤维素材料。通常,纳米原纤纤维素材料的生产需要大量用于将纤维机械崩解至原纤尺寸的能量。因此,在所述材料的生产中可能存在效率问题。

已知在造纸过程中通过将纳米原纤纤维素用作添加剂加入到水性配料中,可通过脱水和干燥由所述水性配料制备纸。当纳米原纤纤维素将在制备纸产品的配料中使用时,纳米原纤纤维素的制备是高要求的,在造纸厂中需要特殊设备。

发明内容

本发明公开了一种用于制备含有原纤纤维素的纸浆的方法。此外,本发明公开了一种用于制备含有纳米原纤纤维素的纸产品的方法。

阴离子化或阳离子化的纤维素纤维与纤维素纸浆一起精制,两者的比例是纤维素纸浆用作辅助纸浆,所述阴离子化或阳离子化的纤维素纤维在通过精制将机械能带至混合物的过程中至少部分被崩解成纳米原纤纤维素。所述纤维素纸浆可是机械纸浆或化学纸浆或它们的混合物。当制备用于造纸的配料时,将得到的已经过精制阶段的纳米原纤纤维素和纤维素纸浆的混合物加入到其它造纸纤维中。

所述方法包括制备阴离子化或阳离子化的纤维素纤维和纤维素纸浆的混合物,通过使用能量精制所述混合物的精制阶段(所述精制阶段将阴离子化或阳离子化的纤维素纤维至少部分崩解成纳米原纤纤维素的尺寸),以及混合阶段(在所述混合阶段中,所述混合物与配料的其它纤维组分混合,所述配料用于制备纸产品)。

在精制阶段中,可使用造纸厂可用于精制的设备。阴离子化或阳离子化的纤维素纤维和辅助纸浆的混合物可多次通过精制机,直到阴离子化或阳离子化的纤维素纤维减小到所需程度的原纤尺寸,得到纳米原纤纤维素和纸浆纤维的混合物,所述纸浆纤维也被精制但没有减小至原纤尺寸。阴离子化或阳离子化的纤维的崩解是基于由于在纤维素中存在离子(阴离子或阳离子)基团而导致的纤维内部强度的减弱,使得通过机械能的效应从纤维结构中释放原纤,同时纸浆保持为纤维。

在精制阶段,以干重计,辅助纸浆使用的比例为纸浆(阴离子化或阳离子化的纤维+辅助纸浆)总重量的至少1重量%并少于90重量%。以干重计,在纸浆的总重量中阴离子化的纤维的量优选大于10重量%并最多为60重量%,更优选为最多50重量%,最优选为15-50重量%。

所述辅助纸浆通过稳定精制机表面之间的混合物来帮助控制精制过程,因为阴离子化的纤维素纤维逐渐转变成在精制机的高剪切力下没有强度的纳米原纤纤维素的凝胶。出乎意料的是,作为由于纳米原纤纤维素的形成而进行的凝胶过程,当使用的精制能增加(累积计算)时,精制表面间的间隙(叶片间隙(blade gap))可以增加。

通常,在精制阶段将比能耗(SEC)为300-1500kWh/t纸浆(kWh/t pulp)应用于阴离子化或阳离子化的纤维素纤维和辅助纸浆的混合物。优选地,SEC不高于1000kWh/t纸浆。最优选地,SEC为500-800kWh/t纸浆。

所述精制机可以是常用于纸浆精制(打浆)以得到所需打浆度的设备,例如盘形精制机、双盘精制机、锥形精制机或圆筒形精制机。

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