[發明專利]用于制造納米纖維素的設備和方法

有效

• 申請號: 201980016805.6
• 申請日: 2019-05-08
• 公開（公告）號: CN111801463B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 邁克爾·亞羅利姆
• 申請（專利權）人: 亞羅利姆法斯泰科尼克股份有限公司
• 主分類號: D21H11/18
• 分類號: D21H11/18;D21H15/02;B02C19/00;B02C19/06;D21B1/30
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 王瑞朋;衛娟

本發明涉及用于由含纖維(3，4)的材料混合物(2)制造納米纖維(5)、特別是納米纖維素(6)的設備(1)和方法，該設備(1)包括：具有排出口(12)的至少一個排出元件(11)，其用于使含纖維的材料混合物(2)通過；至少一個供給裝置(19)，其用于利用可預設的過程壓力(15)在排出元件(11)上提供含纖維的材料混合物(2)；至少一個進給裝置(18)，其用于將所述排出元件(11)定位；其中，為了將含纖維的材料混合物(2)粉碎，與所述至少一個排出元件(11)相對置地設置有可運動的加工主體(7)，其中，在含纖維(3)的材料混合物(2)通過所述排出元件(11)時在該排出元件(11)與可運動的加工主體(7)的加載有材料混合物的部分面(10)之間構成間隙狀的加工區(16)。

技術領域

本發明涉及用于由含纖維/特別是紙漿或者纖維素的材料混合物制造納米纖維/特別是納米纖維素的設備和方法。

背景技術

迄今為止，為了生產納米纖維素，開發了一系列用于由天然原材料、特別是由纖維素或者紙漿制造納米纖維的設備和方法。在專業文獻中主要在微纖維和/或納米纖維之間進行區分，其中使用了很多不同的概念，諸如微米化纖維纖維素(MFC)或納米化纖維纖維或者納米化纖維纖維素(NFC)。這樣的材料例如作為增強材料亦或作為用于紙張、卡紙等的阻隔層越來越多地應用在許多技術領域中。

在此通過將細胞壁分開和使納米纖維、特別是使納米纖維素露出來進行對纖維、特別是纖維素的加工。因此，粉碎主要是沿著纖維的縱向進行并且很少通過沿著橫向剪短纖維進行。

為了制造納米纖維素，在現有技術中主要已知有微流化器。在一種微流化器中、諸如在EP3088605A1中，使含纖維的第一流體流與含纖維的第二流體流交叉，以將纖維素分解為納米纖維素。因此在高壓下將纖維引導通過具有固定的內部幾何形狀的微通道，在該微通道中由于剪切力和沖擊效應將纖維的細胞壁破開。

如例如在JP201304142A1中公開的那樣，能夠以均質器的方式實現用于制造納米纖維素的另外的方法。在這種情況下，借助高壓泵將含纖維的材料混合物擠壓通過閥座，以便然后沿徑向通過僅僅若干微米寬的均化空隙并且接著擠壓到沿徑向設置的沖擊環上。這樣的高壓均質器的效果基于通過流體速度變化對纖維的剪切、沖擊環上的沖擊負荷以及空穴作用。

如例如在WO2013072558A1中公開的那樣，也可以借助磨漿機機或研磨機制造納米纖維素。在磨漿機的情況中，通常將兩個相互對應的研磨板相互靠近地引導直到研磨間隙為止，并將含纖維的材料混合物擠壓到研磨板的中心。完全浸潤的研磨板的對向運動能夠實現將纖維粉碎為納米纖維。

迄今為止公知的方法和/或設備都需要高能耗并且由于狹窄部諸如閥座、通道、噴嘴和類似物的堵塞之故容易導致工序中斷。此外，公知的設備不適于以小能耗加工大量用于制造納米纖維、特別是納米纖維素的含纖維的材料混合物。

發明內容

在后續說明的范疇中，主要利用造紙和紙漿工業的實例解釋將纖維粉碎為納米纖維的原理。然而根據本發明的設備和與此相關的方法按照意義不只用于植物纖維、而是類似地還用于其它含纖維的材料混合物，其具有動物纖維，諸如海鞘類的纖維或合成纖維。

本發明的目的是：克服現有技術的缺點并提供一種設備和方法，使用者借助該設備和方法能夠簡單、能效高地和便于實施地粉碎材料混合物的纖維、特別是纖維素，以制造納米纖維、特別是納米纖維素。本發明的另一個目的在于：提高過程可靠性，將堵塞減少到最小程度甚至完全避免，并且能夠加工大量含纖維、特別是紙漿的材料混合物。此外，本發明的目的是：提高經過加工的材料混合物的均勻性和/或保證連續生產。

所述目的通過根據本發明的設備和方法得以實現。