[发明专利]将机械浆粕衍生的废料转化成增值纤维素产品的方法

说明书

根据本发明的示例性方面，提供一种将纤维素废料转化成再循环纤维素产品的方法，所述方法包括以下步骤：在蒸煮液中蒸煮所述废料，以从所述废料中去除木质素并提供脱木质素浆粕；将所述脱木质素浆粕溶解于离子液体中，以提供在离子液体溶液中的适合于干喷湿法纺丝的纺丝原液；以及使所述纺丝原液经受另一加工步骤以提供再循环纤维素产品，所述另一步骤选自从溶液中纺丝纤维素纤维以供纺织品使用、挤出薄膜产品以供包装使用、将原液再生为水凝胶以及将原液再生为气凝胶的组。

发明领域

本发明涉及一种将衍生自机械浆粕的废料转化成包括例如纺成纺织纤维(spuntextile fibers)、挤出薄膜、水凝胶和气凝胶的高增值纤维素产品的方法。

发明背景

在CEPI国家，由机械浆粕(TMP、CTMP)制备的报纸的再循环率已报告为73％(Holik，2006)。该数字表明报纸的再循环是相当有效的，但增加的价值仍是低的。此外，鉴于报纸市场在衰退，应设想具有更高物价稳定潜力的替代用途。转化成例如人造纤维素纤维将导致原料价值几乎三十倍的提高(100欧元至3000欧元/t)。

基于莱赛尔(Lyocell)纺丝技术，将废纸用于生产再生纤维素纤维是已知的。例如，Firgo等人报告了关于在NMMO方法中使用脱墨废纸。然而，即使废纸来自无木的纸(不含木质素)，韧度仍未超过20cN/tex，这在市场上几乎是不可接受的(Firgo等人，1996)。最近，报告了使用Ioncell-F方法，由具有仅1.1％的木质素含量的预处理高级纸张制成再生纤维素纤维的生产(Ma等人，2016)。生产的纤维在调湿和湿状态下的机械性质分别为44.1和32.0cN/tex，并因此达到了当今纺织纤维的需求。

在水性碱性条件下，纤维素DP大量保持，前提是温度保持低于140℃以避免纤维素的碱性水解(Nieminen等人，2014)。然而，在不具有诸如硫化氢或亚硫酸盐阴离子

的任何有效亲核体的情况下，在低温下不可能有效地脱木质素。用针对木质素的有机溶剂替代水促进了脱木质素，并且将允许使用更高的温度以提高脱木质素的效率，同时纤维素解聚可保持在中等水平。Demirbas和Celik提出碱性甘油作为有效的脱木质素体系。然而，报告了非常高的温度(210℃)和中等的脱木质素效率(Demirbas，1998；Demirbas和Celik，2005)。最近，Hundt等人展示了使用(几乎)无水的甘油与非常高浓度的氢氧化钾组合可将松木中的木质素去除至非常低的水平(κ值低于10)，同时纤维素仍大量保持(Hundt等人，2014；Hundt等人，2013a；Hundt等人，2013b)。获得的浆粕仅关于其残留木质素含量和其结晶度指数进行了表征，因为目标是通过酶促处理将多糖转化成单糖以用于后续发酵。未测定浆粕的纤维素DP或甚至分子量分布。

这种分级方法似乎有吸引力，因为甘油便宜，且为生物柴油生产的绿色废产物。所述方法用于商业化的一个缺陷是进料至溶剂的KOH的量相当大。最近发表了基于连续制浆方法的整合木质纤维素生物精炼概念(Hundt等人，2016)，其中作者提出使用带有双极膜的电渗析以使氢氧化钾再循环。通过在薄膜蒸发器中蒸发来去除甘油中过量的水(来自洗涤)。虽然如此，将仍需要对方法条件的大幅改进，由此集中于减少碱进料和用NaOH替代KOH，以使碱性甘油分级成为商业上可行的方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述缺点中的至少一些，并且提供一种将衍生自机械浆粕的纤维素废料转化成高增值纤维素产品的方法。可由已通过新颖的绿色分级方法预处理的旧报纸产生具有极佳(纺织)机械性质的再生纤维素纤维。这些发现为先进的再循环策略提供了新的可能性，即使用来自日常生活的具有最低品质的废料，并且将所述废料转化成诸如纺织纤维、用于涂层和包装、膜、电池隔板的高透明薄膜(仅举几例)的增值产品。

本发明由独立权利要求的特征来定义。一些特定实施方案在从属权利要求中定义。