[发明专利]纤维素组合物

说明书

本发明涉及微原纤化纤维素组合物，该微原纤化纤维素组合物包含源自农业生物质的微原纤化纤维素，基于所述组合物的干固体含量，所述微原纤化纤维素组合物包含：≥30wt％的纤维素、1wt％‑15wt％的果胶、8wt％‑25wt％的半纤维素、0wt％‑12wt％的木质素、0wt％‑15wt％的灰分和0wt％‑8wt％的蛋白质。本发明还涉及微原纤化纤维素组合物的制造，以及在纸产品和纸板产品中的用途及纸产品和纸板产品的制造。

发明领域

本发明涉及微原纤化纤维素组合物(microfibrillated cellulosecomposition)、其制造及其在造纸中的用途。

背景

已知在造纸中使用微原纤化纤维素已经持续一段时间。在工业应用中使用微原纤化纤维素(MFC)的最大挑战是获得可运输的微原纤化纤维素材料用于后续工艺。一直在努力将微原纤化纤维素商业化，因为由于MFC在水中或与水一起具有凝胶状性质和吸水性质，MFC的脱水是耗时且耗能的，并且在较高的固体含量容易引发角质化，这损害纤维素原纤维。这导致性能的显著下降，例如当用作纸强度添加剂时。

提供微原纤化纤维素材料的已知技术涉及脱水和干燥。由于水难以从MFC中去除，可以添加添加剂以改善脱水性质。然而，这些已知的工艺，即脱水、干燥和添加剂添加以实现高固体含量，可能提供MFC及其在纸浆和纸制造工艺中可能带来的性质的劣化。这样的劣化的MFC，如果用作纸增强剂，将不赋予纸浆或所制造的纸的强度。当脱水的和/或干燥的MFC在添加至造纸工艺中之前或在添加至造纸工艺中之后被再分散时，劣化可能提供角质化。当添加剂在脱水和干燥工艺中使用时，角质化似乎也是有利的。角质化被示出为在纸生产的加工期间粘度值的明显变化，即粘度下降。

大部分的研究工作和商业化工作已经投入在木质纤维素(wood-basedcellulose)上。然而，对有效利用世界资源存在增加的需求和兴趣，并且最近更多的工作和研究已经投入到工业的次级流中。通过寻找新的方法来提供增值产品或就其本身而言提供新的增值产品，我们的资源可以比通常使用的更加有效地使用。

发明概述

本发明介绍了一种新的微原纤化纤维素组合物产品，该微原纤化纤维素组合物产品具有高固体含量并且因此易于包装、运输、储存和处理。当运输大量的MFC产品时，使产品中的水量最小化是必要的。本发明可提供在保存期限、储存温度和所需空间方面的优点。本发明的MFC包含原材料的大部分成分，因为原材料的加工没有提取和/或洗掉太多最初进入的原材料组分。因此，本发明可以使用来自工业诸如农业加工工业的次级流，以提供本发明的MFC。由于本发明使用大量的原材料，所以提供需要处置的较少废物，这提供了环境益处。此外，本发明的MFC为纸生产提供了更天然的成分。此外，对于在原纤化之前的洗涤步骤需要较少的水和能量，原纤化用于生产常规的MFC。

本发明提供了一种MFC，该MFC可以被脱水和/或干燥而不使其最终使用性质劣化。在造纸工艺中使用时，再分散后角质化的减少或防止角质化提供了更适合作为纸增强剂的MFC，因为它为纸幅(web)和/或所生产的纸提供强度。因此，本发明提供了一种容易再分散的MFC，该MFC在其脱水和/或干燥状态下也具有良好的流动性质，即本发明的MFC是所谓的自由流动的。“自由流动”在本文中意指具有自由流动特性的干燥的、粉末状的状态，这提供易于处理和倾倒的产品，该产品不是凝胶状的。本发明的MFC是干燥产品，其容易地再分散并防止角质化，而不需要包括防止角质化的添加剂。

与粘性或凝胶状的MFC产品相比，自由流动的MFC产品的处理对于特别是在高容量工业中的用户而言也是一个重要的优势。较高的固体含量使其在用户处诸如在造纸厂环境中更易于运输和转移。这可以另外节省制备设备(make-down equipment)的成本和空间。此外，由于可获得的较高的干固体含量，在干燥步骤中不需要添加剂，诸如干燥添加剂或防止角质化的添加剂，这节省了能量成本、添加剂成本并且允许更简单的加工。阴离子性还可以在有或没有化学改性的情况下实现。