具有改善的机械特性的含微纤化纤维素的纸浆片材制造技术

一种制造包含适于用作粘合剂的微纤化纤维素、由其组成或基本上由其组成的部分干燥片材或者包含微纤化纤维素和适于用作纸浆来源的纸浆的共混物、由其组成或基本上由其组成的干燥片材的方法，其中可以使用在约10kWh/t至约2,000kWh/t的能量输入下操作的高剪切分散器、混合器或精制机将所述片材再分散，其中与干燥和再分散之前的所述干燥片材相比，所述片材在再分散于水性介质中时保持抗拉指数或抗拉指数没有实质降低。拉指数没有实质降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有改善的机械特性的含微纤化纤维素的纸浆片材


[0001]本专利技术涉及制造包含微纤化纤维素(“MFC”)以及MFC和纸浆的共混物的部分干燥片材或干燥片材的方法，所述片材表现出改善的机械特性，在进行干燥和再分散在水性介质中之后，所述机械特性被保持或没有实质降低。

技术介绍

[0002]用于纸和纸板工业的木浆以多种形式来自商业纸浆制造公司。这些纸浆形式包括机械浆、热机械浆、化学热机械浆和化学浆，包括例如北方漂白软木牛皮纸浆(“NSBK”)、漂白软木牛皮纸浆、漂白硬木浆、未漂白软木和硬木牛皮纸浆、亚硫酸盐漂白纸浆、漂白化学热机械浆(“BCTMP”)和再生浆。
[0003]纸浆可以从许多木材来源获得，所述木材来源通常分为两类，即软木浆(softwood pulp)和硬木浆(hardwood pulp)。软木浆在许多应用中受到青睐，因为纤维素纤维通常较长。软木浆可以由云杉、松木、冷杉、落叶松和铁杉加工而成，而硬木浆通常由例如桉木、白杨和桦木加工而成。
[0004]纸浆常规地由木片加工成纸浆片材，所述纸浆片材被运输到例如造纸厂，用于加工成纸和纸板。来自边材的锯木厂残余木片通常用于牛皮纸化学加工，但也可以使用全原木木片，除了边材之外，其还包含来自原木的心材。边材有利于化学加工，因为边材的纤维含有较少的木质素、较低的密度、较少的木材提取物、较少的酸性、较高的水分含量和更多的活细胞；并且因此更易于蒸煮。心材比边材更难以被蒸煮液渗透。
[0005]不管何种木片来源，尤其是如果将多种来源的木片一起制浆，则由牛皮纸浆制法生产的所得木浆具有许多变量，包括例如废料、树皮含量、水分含量、Kapp数可变性、生物结、腐朽木材、硫化百分比和许多其他变量。这些变量受到所使用制浆工艺类型的影响。牛皮纸浆加工的目的是提供均匀的脱木素作用以及高蒸煮产率和纸浆质量。
[0006]加工成木浆的木片具有除了水之外的三种主要组分，即纤维素纤维、木质素和半纤维素。这三种组分基于将来源于软木或硬木的木片制浆所采用的加工类型而显著不同。
[0007]可用于各种最终应用的最具商业意义的木浆之一是北方漂白软木牛皮纸浆，或NBSK。可商购获得的NBSK纸浆包含细长的含纤维素纤维，其提供了优异的粘合和抗拉特性。NBSK纸浆常规地用于制造各种纸制品，包括印刷纸和书写纸、特种纸和一系列薄纸产品。
[0008]生产微纤化纤维素(“MFC”)的各种方法是本领域已知的。包含通过研磨程序产生的微纤化纤维素的某些方法和组合物在WO
‑
A
‑
2010/131016中描述。Husband,J.C.,Svending,P.,Skuse,D.R.,Motsi,T.,Likitalo,M.,Coles,A.,FiberLean Technologies Ltd.,2015,“Paper filler composition,”PCT国际申请号WO
‑
A
‑
2010/131016，其内容通过引用整体特此并入。包含这种微纤化纤维素的纸产品已显示出优良的纸特性，诸如纸耐破强度和抗拉强度。WO
‑
A
‑
2010/131016中描述的方法还能够经济地生产微纤化纤维素。
[0009]WO2010/131016描述了一种用于在使用或不使用无机颗粒材料的情况下生产微纤化纤维素的研磨程序。这种研磨程序在下面描述。在WO
‑
A
‑
2010/131016中阐述的方法的一
个实施方案中，所述方法利用纤维素纤维的机械崩解来成本有效地且大规模地生产微纤化纤维素(“MFC”)，而无需纤维素预处理。所述方法的一个实施方案使用搅拌介质碎屑机研磨技术，所述技术通过搅拌研磨介质珠粒将纤维粉碎成MFC。在此过程中，添加矿物质诸如碳酸钙或高岭土作为助磨剂，大大降低了所需的能量。Husband,J.C.,Svending,P.,Skuse,D.R.,Motsi,T.,Likitalo,M.,Coles,A.,FiberLean Technologies Ltd.,2015,“Paper filler composition,”美国专利US9127405B2，其内容通过引用整体特此并入。
[0010]尽管获得了上述进步，但仍需要制备微纤化纤维素和微纤化纤维素与纸浆共混物的片材，所述片材可以被部分干燥或干燥，并运输到第二位置，例如运输到造纸厂；并且其中此类片材在用作片材时表现出增强的抗拉特性，并且可以再分散在液体介质、诸如水中，含MFC的片材随之保持其有益的抗拉特性，并且可以添加到用于纸或纸板的造纸配料中，从而增强最终纸或纸板产品的抗拉特性。

技术实现思路

[0011]根据本说明书的描述、附图、实例和权利要求，专利技术人专利技术了用于制造包含微纤化纤维素(或由其组成或基本上由其组成)的片材的方法，并且可替代地，用于制造包含微纤化纤维素和纸浆共混物(或由其组成或基本上由其组成)的片材的方法，所述片材具有改善的机械特性，在进行干燥和再分散在水性介质中之后，所述机械特性被保持或没有实质降低。在本公开的涉及包含微纤化纤维素和纸浆共混物的片材的一个方面，MFC可以用于增强市售纸浆的特性，使其适于运输到另一个制造地点，同时保持通过在MFC和纸浆共混物片材中掺入MFC而赋予的有益特性。
[0012]本专利技术基于包含微纤化纤维素的组合物的使用，所述组合物在干燥之前添加到市售纸浆中，并形成与不使用MFC生产的纸浆片材相比具有增强的机械特性的片材，此外，尽管由于干燥和再冲洗生产循环，配料强度通常可能降低，但是MFC的增强的机械特性被保持或没有实质降低。
[0013]在本专利技术的一个方面，纸浆原料由选自包含以下(或基本上由以下组成或由以下组成)的组的纸浆制备：机械浆、热机械浆、化学热机械浆、化学浆(例如，牛皮纸浆、苏打纸浆或亚硫酸盐纸浆)、漂白纸浆、再生浆(任选地组合清洁和脱墨步骤)、蒸汽爆破纤维浆或生物(酶)处理浆。纸浆原料(或浆料)的固体含量在约0.5重量％至约30重量％的范围内。在本专利技术的前述方面的一个实施方案中，将一部分纸浆原料加工成微纤化纤维素(MFC)的液体悬浮液(或浆料)，然后将其以总干质量的0.5重量％至99.5重量％的范围添加到纸浆原料中。
[0014]在另一个实施方案中，提供了微纤化纤维素的液体组合物，并将其与选自包含以下(或基本上由以下组成或由以下组成)的组的纸浆原料混合：机械浆、热机械浆、化学热机械浆、化学浆(例如，牛皮纸浆、苏打纸浆或亚硫酸盐纸浆)、漂白纸浆、再生浆(任选地组合清洁和脱墨步骤)、蒸汽爆破纤维浆或生物(酶)处理浆。纸浆原料(或浆料)的固体含量在约0.5重量％至约30重量％的范围内。
[0015]另一方面，本专利技术基于包含微纤化纤维素和任选的无机颗粒材料的组合物的使用，所述组合物成形为具有增强的机械特性的MFC片材，其中当MFC片材被部分干燥或干燥并再制浆时，所述增强的机械特性被保持或没有实质降低。
[0016]在干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造包含用作粘合剂的微纤化纤维素的部分干燥片材或干燥片材的方法，所述方法包括以下步骤：制备总固体在约0.5重量％至约30重量％范围内的纸浆浆料；制备微纤化纤维素浆料；将所述纸浆浆料和所述微纤化纤维素浆料混合，其中所述纸浆浆料中微纤化纤维素的含量为总干质量的约0.5重量％至约99.5重量％；形成包含微纤化纤维素和纸浆的片材；以及将所述片材脱水并干燥至所需的水分含量；其中所述部分干燥片材的水分含量在约20重量％至约85重量％水分的范围内；或者其中所述干燥片材的水分含量为约20重量％或更少；并且其中，当使用在约10kWh/t至约2,000kWh/t的能量输入下操作的分散器、混合器或精制机将所述部分干燥片材或所述干燥片材再分散于水性介质中时，与干燥和再分散之前的包含相当量的微纤化纤维素的片材相比，所述部分干燥片材或干燥片材在再分散于水性介质中时保持所述MFC的机械特性或所述MFC的机械特性没有实质降低。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述部分干燥片材或所述干燥片材进一步包含一种或多种无机颗粒材料。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述微纤化纤维素通过共研磨微纤化过程获得，其中在一种或多种无机颗粒材料的存在下，在研磨设备的水性环境中使包含纤维素的纤维基材微纤化，其中所述纤维基材与所述无机颗粒材料的比率为约99.5:0.5至约0.5:99.5，其中所述微纤化纤维素的纤维陡度为约20至约50；并且任选地，其中所述微纤化在研磨介质的存在下进行，所述研磨介质在研磨完成后被去除。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约50重量％的量存在。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约25重量％的量存在。6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约15重量％的量存在。7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约10重量％的量存在。8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约5重量％的量存在。9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约75重量％的量存在。10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约0.5重量％至约90重量％的量存在。11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约20重量％至约40重量％的量存在。12.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中微纤化纤维素以约10重量％至约20重量％的量存在。
13.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述一种或多种无机颗粒材料包含片状矿物质、高岭土和/或滑石。14.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述一种或多种无机颗粒材料是碳酸钙、高岭土或其混合物。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述碳酸钙是重质碳酸钙、沉淀碳酸钙或其混合物。16.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中所述无机颗粒材料选自由以下组成的组：碱土金属碳酸盐或硫酸盐、碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、膨润土、含水高岭石族粘土、高岭土、埃洛石、球粘土、无水(煅烧)高岭石族粘土、偏高岭土、完全煅烧高岭土、滑石、云母、珍珠岩、海泡石、碳酸钙镁石、硅藻土、菱镁矿、硅酸盐、硅藻土、水镁石、三水合铝及其组合。17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述微纤化纤维素从选自由以下组成的组的纸浆获得：化学浆、化学热机械浆、机械浆、热机械浆、再生浆、损纸纸浆、造纸厂废物流、来自造纸厂的废物及其组合。18.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述纸浆包括北方漂白软木牛皮纸浆(“NBSK”)、或漂白化学热机械浆(“BCTMP”)或其组合。19.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述纸浆是牛皮纸浆、或漂白长纤维牛皮纸浆。20.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述纸浆是选自由以...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：菲博林科技有限公司，
类型：发明
国别省市：