[發明專利]用于加工纖維素膜或成形制品的方法

在審

• 申請號: 201280024609.1
• 申請日: 2012-05-18
• 公開（公告）號: CN103562277A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 馬丁·理查德·科克羅夫特;盧克·費希爾
• 申請（專利權）人: 伊諾維亞薄膜有限公司
• 主分類號: C08J5/00
• 分類號: C08J5/00;C08J5/02;C08J5/18
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;安佳寧

發明領域

本發明提供了加工纖維素的優化方法，其中將非溶解性含纖維素的紙漿用來制備用于纖維素膜或諸如纖維的纖維素成形制品的制備的粘膠溶液。

背景技術

除了在紙的工業生產中的實用性以外，含纖維素的紙漿有很多其他應用，包括纖維素膜和諸如纖維的纖維素成形制品的工業制造。

有諸多含纖維素的紙漿的來源，例如木材(特別是軟木材)、棉、亞麻、大麻和竹類。紙漿通常由這些原材料制備，所述原材料通過處理以分離并除去木質素和半纖維素，從而使紙漿的纖維素含量最大化。

本領域技術人員已知有兩種通用的制漿技術。首先，通過研磨或碾磨原材料以物理地分離纖維素纖維與半纖維素和木質素，可以機械地制備紙漿。

可選地，可以化學地處理原材料以溶解木質素和半纖維素，理想情況下不破壞源自原材料的纖維素纖維。化學制漿方法的實例包括硫酸鹽蒸煮法(Kraft?process)和亞硫酸鹽法。

還有大量混合制漿方法，其中在機械制漿方法中使用化學加工步驟，反之亦然。這樣的方法的實例包括熱機械方法，其中除了機械粉碎以外，木片或其他原材料也要暴露于熱；和化學熱機械方法，其中在粉碎和熱暴露之前，木片首先暴露于化學制漿方法中所用的化學物。

對于纖維素再生領域的技術人員而言，從化學制漿方法中得到了兩類紙漿。首選是‘溶解紙漿’或‘溶解級紙漿’，其用作粘膠法的原料。溶解紙漿的特征在于高纖維素含量，約90%以上。如它們的名稱所示，它們在商業纖維素再生工藝所用的溶劑或膠狀物(dopes)中是可溶解的。

紙漿的另一類是‘非溶解紙漿’，其實例包括‘商品漿’或‘短纖漿’。這些在粘膠法或其他用于生產纖維素膜或纖維素成形產品的方法中具有有限的實用性，因為，如它們名稱所示，它們在常用的加工溶液或膠狀物中是不可溶的。因此，它們主要用于除纖維素再生之外的應用。例如，所有短纖漿中超過80%用于生產嬰兒尿布。

與溶解紙漿相比，由于非溶解紙漿更低的成本，先前已在粘膠法中進行利用非溶解紙漿的嘗試。然而，由于它們對所得粘膠溶液的性質的有害作用，所以它們僅能以低比例使用，作為填充材料，不超過所用總紙漿的約5%至10%。

市售的非溶解紙漿的實例包括購自Fibria、UPM和ENCE的Pearl429(Weyerhauser)、Peach(Weyerhauser)、Fluff416(Weyerhauser)、Port?Wentworth?SBSK(Weyerhauser)和Bleached?Eucalyptus紙漿。

除它們的溶解性以外，非溶解紙漿與溶解紙漿在許多方面不同。例如，它們通常具有比溶解紙漿更高的半纖維素含量、更低的α-纖維素含量，為更不精制的，具有更高的聚合度(DP)和/或具有更低的品質控制。

本領域技術人員將知曉，通常實施的膠粘法包括步驟：將紙漿在苛性鈉中溶解或在苛性鈉中制漿，在苛性堿溶液中浸漬，用二硫化碳黃化纖維素，并在苛性堿水溶液中再溶解以形成粘膠。

粘膠通常被過濾并再過濾以使材料純度最大化，從而改進產品品質。然后采用本領域技術人員已知的技術使其形成所需形狀，例如通過狹縫或輥擠出以使形成一片膜，或通過噴絲板擠出以形成纖維狀材料。所形成的粘膠隨后與酸性鑄造液接觸以由粘膠再生纖維素。

擠出的纖維素膜也可以通過另外的輥和浴，從而清洗和軟化膜并獲得所需的光學和機械性能。

在某些應用中，在浸漬和黃化步驟之間，浸漬的纖維素漿或溶液可進行堿化，其中除去一部分苛性堿液體(例如通過壓制)來得到具有靶標纖維素和碳酸鈉(soda)含量的堿性纖維素。該步驟的目的是改進纖維素的性質，主要通過降低其聚合度(DP)。

如果使非溶解紙漿進行這些常規實施的步驟，則所得的粘膠溶液將會具有對于成膜/成形應用而言不可接受的低過濾性。就是這種對粘膠溶液的過濾性的不良影響，妨礙了非溶解紙漿以高于總漿的約5重量%至10重量%的比例而用于粘膠法。

另一方面，被優化以用于粘膠法的溶解紙漿可以用來生產具有高水平過濾性的粘膠液體。

可以采用很多不同的測試方法來測量過濾性。通過獲取對以五分鐘的間隔通過濾布的粘膠重量作圖而生成的曲線的斜率，計算阻塞常數(Rv)。

TVW是對三十分鐘內過濾的粘膠的總量的測量。

通常，Rv和TVW值越高，則粘膠品質越高，因為它不會阻塞或堵塞濾布。

以秒測量的球沉降速度(BFV)，是對重0.13g+/-0.02g的鋼球下沉至深度為205mm的粘膠溶液樣品的底部所花費的時間的測量。