[发明专利]生产包含微纤化纤维素的膜的方法

说明书

本发明涉及一种在制造包含高含量的微纤化纤维素(MFC)的膜时改进脱水的新的方法，而不会对膜性质产生负面影响。根据本发明，使用高含量的纳米颗粒作为添加剂，任选地与聚合物一起使用。

技术领域

本发明涉及一种在制造包含高含量的微纤化纤维素(MFC)的膜时改进脱水的新的方法，而不会对膜性质产生负面影响。根据本发明，使用高含量的纳米颗粒作为添加剂，任选地与聚合物一起使用。

背景技术

在造纸机上由包含微纤化纤维素(MFC)的幅材制造膜或在高速下的类似的湿法成网技术是非常苛刻的。由于低脱水速度(其与MFC细度、装料量和数量有关)，在从造纸机的丝网(wire)上释放材料时存在问题。一种解决方案是降低机器速度，但是膜的生产在经济上不具吸引力。因此，在更高的速度下需要更强的脱水，因此导致以上问题。还存在过强脱水可能在幅材中引起针孔的风险，这会降低膜的质量。另一个关键变量是幅材的形成，这进而影响幅材性质。

已知MFC膜或包含高含量的MFC的幅材难以脱水。已经测试了各种解决方案，如不同的保留化学品、聚合物、自修复溶液、长纤维等。通常，湿端中的造纸纤维悬浮液的阳离子需求或电荷接近于零，因此促进了颗粒和纤维的絮凝。因此，电荷调节如离子中和或聚合物桥接分别有助于传统的纤维絮凝和脱水和保留。

已经在一定程度上测试了基于纳米颗粒的保留化学品的使用，特别是在常规的造纸中，其因此旨在进行电荷和颗粒间控制。例如，二氧化硅纳米颗粒与阳离子化学品(聚合物)通常以1:2(聚合物:二氧化硅)的比例组合，并且通常造纸中的纳米颗粒剂量为约100-400g/吨。造纸中的过量的保留化学品会导致孔隙率增加、不均匀和更强的絮凝、双面性、尺寸稳定性问题以及随后的产品质量不均匀。

已经提出了各种制造方法，以通过在塑料支撑材料如PE、PET等上涂覆NFC来制造MFC或NFC膜，如独立式膜(free standing film)(WO2013060934A2)。在许多情况下，脱水仅限于蒸发和/或接触干燥，这会影响膜质量和制造速率。

WO2012107642A1解决了MFC的吸湿性质问题，其通过在制备膜时使用有机溶剂来解决。

WO2014154937 A1涉及一种用于生产纸或纸板的方法，包括提供包含纤维素纤维的原料，向原料中添加包含微纤化纤维素和强度添加剂的混合物，在添加所述混合物之后向原料中添加微米颗粒，使原料在丝网上脱水形成幅材，以及干燥幅材。

WO2011055017 A1涉及一种制备纸或纸板的方法，包括：将保留体系添加到进入造纸机流浆箱的原料流中，将原料流引导到丝网，使原料在丝网上流脱水形成幅材，以及干燥幅材，其中保留体系包含水溶性阳离子聚合物和纳米纤维素，其作用类似于微米颗粒，其中纳米纤维素作为活性物质以小于1％的量添加，基于原料的干固体重量计。

需要一种方法和组合物，其中在由包含高含量的微纤化纤维素的湿幅材形成膜时，可以显着改进脱水速率。更优选地，该解决方案应同时改进脱水速率和例如膜的阻隔性质，这通常是矛盾的性质。

发明内容

本公开内容的一个目的是提供制造包含微纤化纤维素的膜的改进的方法，其消除或减轻了现有技术方法的至少一些缺点。

出人意料地发现，通过使用一定量的纳米颗粒，特别是阴离子纳米颗粒，脱水速度快得多，但阻隔性质保持非常良好。

根据第一方面，提供了一种生产膜的方法，包括以下步骤：

a)提供包含微纤化纤维素的悬浮液，其中所述悬浮液的微纤化纤维素的含量为至少60重量％，基于悬浮液的固体物的重量计；