[发明专利]基于纤维素纤维的可模塑材料

说明书

本发明涉及用于基于纤维素纤维的可模塑材料的改性纤维素纤维的制造方法，所述方法包括：a)提供包含纤维素纤维的化学或半化学木浆料，和任选地对浆料进行碱提取以获得碱提取的浆料；以及b)用碱溶液和/或有机溶剂对步骤a)的浆料或碱提取的浆料进行化学处理，以获得经处理的浆料或经处理的碱提取的浆料，其包含用于基于纤维素纤维的可模塑材料的改性纤维素纤维。本发明还涉及基于纤维素纤维的可模塑材料，其包含以干重计至少70％的能够通过所述方法获得的改性纤维素纤维。

技术领域

本公开内容涉及基于纤维素纤维的可模塑材料和这样的材料的制备方法。

背景技术

作为可再生材料的基于纸的包装材料由于其可持续性具有不断增长的市场潜力。然而，新包装理念的发展需要纸机械性能的改进。高延展性是这些性质之一。高延展性的纸将有取代包装中使用的某些种类的塑料的潜力。

基于纸的材料的成形性可被定义为材料变形而不破裂的能力。然而，成形性不是特定的机械性质，而是可看作是解释纸在特定成形工艺期间变形效果如何的通用术语。例如，成形性可基于如在VishtalRetulainen 2014(Improving the extensibility,wetweb and dry strength of paper by addition of agar,Nord Pulp Pap Res J,29:434–443)所描述的2D实验测试方法评估，该方法模拟固定坯料热成型工艺中的工艺条件。在固定坯料工艺中，成形性由纸的延展性和抗拉强度决定。至今，固定坯料成形工艺尚未广泛应用在纸板工业中。浆料纤维构成纸的承载负荷的组分。硫酸盐(Kraft)浆料纤维主要由纤维素和半纤维素组成。纤维素是具有低延展性的结晶的强且刚性的材料，使得纤维素纤维强且刚性。然而，可能与低稠度的精磨阶段组合的在高稠度下的机械处理，已被证明可以提高纸张的伸长率。为了对纤维材料、尤其是纤维表面以及其与聚合物分散体的相容性改性(或修饰)，已经应用浆料的化学处理。

一些热塑性聚合物伸长率可达到400–800％，并且因此可合理预期向纤维网络添加这样的聚合物会改进纸的成形性。生物基热塑性聚合物通常对健康无害并且也是可生物降解的，这使得它们适合用于食品包装。向浆料悬浮体施加聚合物的挑战为纤维网络中的低留着以及对纤维的粘附性不足。另一方面，在将聚合物施加在成形的纤维网络的情况中，留着问题较不严重，但受限的在聚合物向纤维网络中的渗透以及可能的受限的粘附性方面的难点出现。

一般来说，基于纸的材料的成形工艺可分为两种主要类别：滑动和固定坯料工艺。在用滑动坯料的成形工艺(深拉，冲压)中，成形因为纸向模具中的滑动和引起纸的微折叠的横向收缩而进行。在固定坯料工艺(热压、液压成形、空气成形和真空成形)中，纸通过纸的应变而成形。

通常，滑动坯料工艺生产具有相对高深度的成型体(形状)，而在固定坯料中产生的成型体具有显著的深度限制。这是因为这样的事实：在固定坯料工艺中，纸的拉伸变形相对于压缩变形占优势。这意味着只有具有高延展性，高强度和成形后刚度的纸等级(grade)适合于固定坯料成形工艺。此外，固定坯料成形工艺产生具有平滑且均匀边缘的成型体，这使得能够将形成的成型体用阻隔膜气密密封。相比之下，滑动坯料工艺中产生的成型体由于微折叠/起皱(这还导致形状的不稳定性和受损的目视外观)而密封性受限。

目前，商业应用中存在两类纸基材成形工艺：用于生产托盘和盘子的冲压，和用于生产用于切片的冷切肉(cold cuts)和奶酪的可密封托盘的工艺(真空辅助空气成形)。在纸成形方面出现的技术包括深拉、液压成形和热压(用固定坯料冲压)。

可从上述讨论中得出如下结论：具有改进的延展性和强度或韧性的纸基材可开启在制备具有光滑边缘的深3D成型体方面的新可能性。因此，仍需要改进纸韧性的策略。

发明内容

本公开内容的目的是减轻在具有光滑边缘的深3D成型体的制备中使用基于纸的材料的问题中至少一些。

本公开内容的另一个目的是提供具有改进的成形性即改进的延展性和强度或韧性的基于纤维素纤维的材料。