干燥的纤维素长丝及其制造方法
【专利说明】干燥的纤维素长丝及其制造方法 发明领域
[0001] 本发明涉及干燥的纤维素长丝且尤其涉及可再分散于水中的干燥的纤维素长丝。
【背景技术】
[0002] 以前被称为纤维素纳米长丝（CNF)的纤维素长丝（CF)已知具有许多令人感兴趣 的性质，其中之一为当在纸生产中作为添加剂使用时增加纸的干和湿强度性质。它们通 过使用高浓磨楽?机将木材或植物纤维在高至非常高水平的比能下磨楽?来生产（Hua,X.，et al.HighAspectRatioCelluloseNanofilamentsandMethodfortheirProduction. PCT/CA2012/000060;W0 2012/097446Al, 2012)。因为它们的使得纤维切割最小的独特 生产方法生产它们的较长长度和较高长宽比，它们具有比纤维素微纤丝或纳米纤丝如使用 其它用于木浆纤维的机械原纤化方法制备的微纤丝化纤维素（MFC)或纳米纤丝化纤维素 (NFC)更好的增强能力。
[0003] 纤维素长丝的生产在具有水的悬浮液中以至多60%的稠度进行。稠度是纤维素 原料在所述纤维素原料与水的混合物中的重量百分比。使用纤维素长丝的一个严重的缺点 在于制备干燥的纤维素长丝而不降低它们在含水介质中的分散性和/或它们的增强能力 的困难。该困难类似于通过常规方法干燥其它纤维素微纤丝或纳米纤丝或甚至纸浆纤维的 困难，并且是由于所谓的角质化。角质化归因于许多因素，包括：不可逆的氢键（H-键）的 形成和 / 或内酯桥的形成（FernandesDiniz,etal. , ^Hornification-itsoriginand interpretationinwoodpulps,"WoodSciTechnol,第 37 卷，2004,第 489-494 页）。当 使干燥的纤维素长丝与木楽?在碎楽?机或混合压机（mixingchess)中混合以用作纸强化添 加剂时，角质化产生不可再分散至水、水溶液或水悬浮液如纸浆和纸悬浮液中的干燥的纤 维素长丝原料。
[0004] 为了避免产生不可分散的微纤丝化纤维素（MFC)或纳米纤化纤维素（NFC)的不可 逆的角质化的缺点，已尝试了两种途径：1)用添加剂处理MFC或2)将MFC或NFC衍生。
[0005] 这些途径各自具有其缺点。采用第一种途径来减少角质化，则MFC采用阻断H-键 形成和有助于防止H-键或内酯桥形成的添加剂来干燥（Herrick，F.W.，US4,481，076 ; Lowys,m. -P.etal，"RheologicalCharacterizationofCellulosicMicrofibril Suspensions.RoleofPolymericAdditives，"FoodHydrocolloids,第 15 卷，2001，第 25-32页；andCantiani，R.etal.US6,306,20782)。这些添加剂包括：蔗糖、甘油、乙二醇、 糊精或羧甲基纤维素。在此主要的缺陷在于需要大量添加剂，在一些情况下使用大于15重 量％。
[0006] 在干燥期间减少MFC或NFC中角质化的第二种途径在于使微纤丝化或纳米 纤丝化纤维素衍生，引入各种基团，包括羧基（Eyholzer，C.etal，"Preparationand CharacterizationofWater-RedispersibleNanofibrillatedCelluloseinPowder Form，"Cellulose，第 17 卷，No.l，2010，第 19-30 页；Cash，m.J.etal.Derivatized MicrofibrillarPolysaccharideUS6, 602, 994B1)D 然而，所述衍生需要使用大量试剂， 例如，在氮气气氛下在异丙醇和水溶液中每36g的MFC需要5. 81g-氯乙酸（MCA) (7. 26g的 80%MCA)。没有证实的是，用MCA或其它分子衍生的MFC在干燥之后能够再分散于水中。
[0007] 发明简述
[0008] 在本发明之前，尚未报到基本上纤丝化纤维素材料的干燥和水可再分散的长丝。 在本发明中生产干燥和水可再分散的纤丝化纤维素、纤维素长丝而不含化学添加剂且不进 行衍生，例如羧甲基化的纤丝化纤维素材料。
[0009] 根据本发明的一个方面，提供了干燥的纤维素长丝，其包含至少50重量％的长 丝，所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介于100和500nm之间的直径，其中所述长丝 可再分散于水中。
[0010] 根据本发明的又一方面，提供了本文所描述的长丝，其中至少75重量％且更优选 90重量％的所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介于100和500nm之间的直径。
[0011] 根据本发明的一个方面，提供了本文所描述的长丝，其不含添加剂。
[0012] 根据本发明的另一方面，提供了本文所描述的长丝，其不进行衍生。
[0013] 根据本发明的又一方面，提供了本文所描述的长丝，其中所述长丝长度介于300 和350ym之间。
[0014] 根据本发明的再一方面，提供了本文所描述的长丝，其中所述长丝为至少80重 量％的固体。
[0015] 根据本发明的再另一方面，提供了本文所描述的长丝，其中所述长丝为至少80重 量％且优选95重量％的固体。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供了干燥的纤维素长丝的膜，其包含：至少50重量％ 的长丝，所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介于100和500nm之间的直径，其中所述 膜可分散于水中。
[0017] 根据本发明的又一方面，提供了本文所描述的膜，其中至少75重量％且更优选90 重量％的所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介于100和500nm之间的直径。
[0018] 根据本发明的另一方面，提供了本文所描述的膜，其中所述膜的厚度为 10-300um〇
[0019] 根据本发明的又一方面，提供了本文所描述的膜，其中所述长丝不含添加剂和/ 或不进行衍生。
[0020] 根据本发明的再一方面，提供了本文所描述的膜，其中所述长丝长度介于300和 350um之间。
[0021] 根据本发明的再另一方面，提供了本文所描述的膜，其中所述长丝为至少80重 量％的固体。
[0022] 根据本发明的一种实施方案，提供了本文所描述的膜，其中所述长丝为至少95重 量％的固体。
[0023] 根据本发明的又一方面，提供了制造干燥的纤维素长丝的膜的方法，包括：提供纤 维素长丝的液体悬浮液，其中至少50重量％的所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介 于100和500nm之间的长丝直径，和将所述长丝保留在造纸机的成型部上。在优选的实施 方案中，所述造纸机是具有150-400目筛的标准片材机（StandardSheetmachine)。
[0024] 根据本发明的又一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中至少75重量％且更 优选90重量％的所述长丝具有至多350ym的长丝长度和介于100和500nm之间的直径。
[0025] 根据本发明的另一实施方案，提供了本文所描述的方法，进一步包括在所述机器 的压制部中压制所述膜以生产压制膜。
[0026] 根据本发明的又一实施方案，提供了本文所描述的方法，进一步包括在所述机器 的至少一个干燥部中干燥所述压制膜以生产干燥的膜。
[0027] 根据本发明的再一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中所生产的膜可再分 散于水中。
[0028] 根据本发明的再另一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中所生产的膜具有 200-300ym或更低的厚度。
[0029] 根据本发明的另一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中所述膜为至少80重 量％的固体。
[0030] 根据本发明的又一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中所述膜为至少95重 量％的固体。
[0031] 根据本发明的再一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中长丝长度介于300 和350ym之间。
[0032] 根据本发明的又一实施方案，提供了由干燥的水可再分散的长丝的膜使用能够降 低所述干燥的水可再分散的长丝的膜的尺寸的机械装置制造的干燥的水可再分散的长丝 的粉末或薄片。
[0033] 根据本发明的又一实施方案，提供了本文所描述的方法，其中所述造纸机在 500-1500m/min、优选 750-1200m/min的速率下操作。
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