用于加工纤维素膜或成形制品的方法

用于加工纤维素膜或成形制品的方法
【专利摘要】本发明提供了生产纤维素膜或纤维素成形制品的方法，其包括步骤：将非溶解性含纤维素的纸浆浸渍于碱性液体中，用二硫化碳黄化浸渍的含纤维素的纸浆，将黄化的含纤维素的纸浆溶解于碱性液体中以形成粘胶溶液，并且由粘胶溶液铸造纤维素膜或纤维素成形制品，其中使用以下优化加工条件中的一个或多个：浸渍至少部分地是在约30℃至约50℃的温度下进行的；浸渍是在碱浓度为约16重量%至约18重量%的碱性液体中进行的；黄化是使用以存在的纤维素的重量计，约30%至约40%的二硫化碳进行的；黄化至少部分地是在约20℃至约30℃的温度下进行的；溶解至少部分地是在约10℃至25℃的温度下进行的；溶解产生以溶液重量计碱浓度为约5.5%至约7.5%的粘胶溶液，和/或溶解产生以溶液重量计纤维素浓度为约8.5%至约9.5%的粘胶溶液。
【专利说明】用于加工纤维素膜或成形制品的方法
发明领域
[0001]本发明提供了加工纤维素的优化方法，其中将非溶解性含纤维素的纸浆用来制备用于纤维素膜或诸如纤维的纤维素成形制品的制备的粘胶溶液。
【背景技术】
[0002]除了在纸的工业生产中的实用性以外，含纤维素的纸浆有很多其他应用，包括纤维素膜和诸如纤维的纤维素成形制品的工业制造。
[0003]有诸多含纤维素的纸浆的来源，例如木材(特别是软木材)、棉、亚麻、大麻和竹类。纸浆通常由这些原材料制备，所述原材料通过处理以分离并除去木质素和半纤维素，从而使纸浆的纤维素含量最大化。
[0004]本领域技术人员已知有两种通用的制浆技术。首先，通过研磨或碾磨原材料以物理地分离纤维素纤维与半纤维素和木质素，可以机械地制备纸浆。
[0005]可选地，可以化学地处理原材料以溶解木质素和半纤维素，理想情况下不破坏源自原材料的纤维素纤维。化学制浆方法的实例包括硫酸盐蒸煮法(Kraft process)和亚硫酸盐法。
[0006]还有大量混合制浆方法，其中在机械制浆方法中使用化学加工步骤，反之亦然。这样的方法的实例包括热机械方法，其中除了机械粉碎以外，木片或其他原材料也要暴露于热；和化学热机械方法，其中在粉碎和热暴露之前，木片首先暴露于化学制浆方法中所用的化学物。
[0007]对于纤维素再生领域的技术人员而言，从化学制浆方法中得到了两类纸浆。首选是‘溶解纸浆’或‘溶解级纸浆’`，其用作粘胶法的原料。溶解纸浆的特征在于高纤维素含量，约90%以上。如它们的名称所示，它们在商业纤维素再生工艺所用的溶剂或胶状物(dopes)中是可溶解的。
[0008]纸浆的另一类是‘非溶解纸浆’，其实例包括‘商品衆’或‘短纤浆’。这些在粘胶法或其他用于生产纤维素膜或纤维素成形产品的方法中具有有限的实用性，因为，如它们名称所示，它们在常用的加工溶液或胶状物中是不可溶的。因此，它们主要用于除纤维素再生之外的应用。例如，所有短纤浆中超过80%用于生产婴儿尿布。
[0009]与溶解纸浆相比，由于非溶解纸浆更低的成本，先前已在粘胶法中进行利用非溶解纸浆的尝试。然而，由于它们对所得粘胶溶液的性质的有害作用，所以它们仅能以低比例使用，作为填充材料，不超过所用总纸浆的约5%至10%。
[0010]市售的非溶解纸浆的实例包括购自Fibria、UPM和ENCE的Pearl429(Weyerhauser)、Peach (Weyerhauser)> Fluff416(Weyerhauser)、Port WentworthSBSK (Weyerhauser)和 Bleached Eucalyptus 纸衆。
[0011]除它们的溶解性以外，非溶解纸浆与溶解纸浆在许多方面不同。例如，它们通常具有比溶解纸浆更高的半纤维素含量、更低的α -纤维素含量，为更不精制的，具有更高的聚合度(DP)和/或具有更低的品质控制。[0012]本领域技术人员将知晓，通常实施的胶粘法包括步骤:将纸浆在苛性钠中溶解或在荀性纳中制衆，在荀性喊溶液中浸溃，用二硫化碳黄化纤维素，并在荀性喊水溶液中再溶解以形成粘胶。
[0013]粘胶通常被过滤并再过滤以使材料纯度最大化，从而改进产品品质。然后采用本领域技术人员已知的技术使其形成所需形状，例如通过狭缝或辊挤出以使形成一片膜，或通过喷丝板挤出以形成纤维状材料。所形成的粘胶随后与酸性铸造液接触以由粘胶再生纤维素。
[0014]挤出的纤维素膜也可以通过另外的辊和浴，从而清洗和软化膜并获得所需的光学和机械性能。
[0015]在某些应用中，在浸溃和黄化步骤之间，浸溃的纤维素浆或溶液可进行碱化，其中除去一部分苛性碱液体(例如通过压制)来得到具有靶标纤维素和碳酸钠(soda)含量的碱性纤维素。该步骤的目的是改进纤维素的性质，主要通过降低其聚合度(DP)。
[0016]如果使非溶解纸浆进行这些常规实施的步骤，则所得的粘胶溶液将会具有对于成膜/成形应用而言不可接受的低过滤性。就是这种对粘胶溶液的过滤性的不良影响，妨碍了非溶解纸浆以高于总浆的约5重量％至10重量％的比例而用于粘胶法。
[0017]另一方面，被优化以用于粘胶法的溶解纸浆可以用来生产具有高水平过滤性的粘胶液体。
[0018]可以采用很多不同的测试方法来测量过滤性。通过获取对以五分钟的间隔通过滤布的粘胶重量作图而生成的曲线的斜率，计算阻塞常数(Rv)。
[0019]TVff是对三十分钟内过滤的粘胶的总量的测量。
`[0020]通常，Rv和TVW值越高，则粘胶品质越高，因为它不会阻塞或堵塞滤布。
[0021]以秒测量的球沉降速度(BFV)，是对重0.13g+/-0.02g的钢球下沉至深度为205mm的粘胶溶液样品的底部所花费的时间的测量。
[0022]作为用于定量粘胶溶液品质的替代技术，可以使用纤维计数法，其中测量溶液中剩余纤维的数量。
[0023]在本领域中仍然需要优化粘胶法以使较低成本的非溶解纸浆用于纤维素加工方法中。

【发明内容】

[0024]因此，根据本发明的第一方面，提供了生产纤维素膜或纤维素成形制品的方法，其包括步骤:将非溶解性含纤维素的纸浆浸溃于碱性液体中，用二硫化碳黄化浸溃的含纤维素的纸浆，将黄化的含纤维素的纸浆溶解于碱性液体中以形成粘胶溶液，并且由粘胶溶液铸造纤维素膜或纤维素成形制品，其中使用以下优化加工条件中的一个或多个:浸溃至少部分是在约30°C至约50°C的温度下进行的；浸溃是在碱浓度为约16重量％至约18重量％的碱性液体中进行的；黄化是使用以存在的纤维素重量计约30%至约40%的二硫化碳而进行的；黄化是在约20°C至约30°C的温度下进行的；溶解至少部分是在约10°C至25°C的温度下进行的；溶解产生了以溶液重量计碱浓度为约6%至约7%的粘胶溶液，和/或，溶解产生了以溶液重量计纤维素浓度为约8.5%至约9.5%的粘胶溶液。
[0025]有利地，本发明的优化加工条件可以用于形成高品质粘胶溶液，其适于由非溶解纸浆制备纤维素膜或纤维素成形制品。
[0026]根据本发明的方法而生产的成形制品最优选为纤维。还可以形成的其他产品包括绳索(ropes)、纱线、布或香烟滤嘴。这些其他产品可以直接由纤维素溶液形成，或可以由用纤维素溶液纺成的纤维形成。
[0027]为避免疑义，出现的另外的加工步骤可以并最有可能在步骤a)之前和/或在步骤a)至d)之间进行。这样的步骤将在以下更详细地讨论。将认识到的是，这样的步骤可以改变纸浆的外观或性质。因此，当在步骤b)和c)中引用含纤维素的纸浆时，要理解的是，纸浆将不必是纸浆本身的形式，而可以是纸浆的经加工的变体形式，例如由非溶解纸浆制备的浆液、溶液或碎屑。
[0028]如上所述，技术人员会理解非溶解纸浆表示何物。她/他会识别具有以下性质中的一个或多个性质的纸浆:与溶解浆相比，相对高的半纤维素含量(通常为约10%以上)、相对低的α-纤维素含量(通常为约90%以下，更通常为约83%至约89%)、更不精制的、相对高的聚合度(DP)(通常为约700至约1200)和/或具有相对低的品质控制。
[0029]步骤a)之前，优选进行制浆或溶解步骤。该步骤包括在碱性液体(例如苛性碱溶液，通常包含诸如氢氧化钠的碱金属氢氧化物)中形成含纤维素的纸浆的溶液或浆液。常规地，与溶解纸浆一起使用的苛性碱溶液的浓度为18重量％至20重量％。溶液或浆液中纤维素的浓度通常为约2重量％至15重量％。
[0030]在步骤a)中，将纤维素的溶液或浆液浸溃于碱性溶液中一段时间。这使得碱性溶液渗透纤维素，导致部分形成纤维素碱盐，例如钠盐。碱性液体通常为苛性碱溶液，通常包含诸如氢氧化钠的碱金属氢氧化物。
[0031 ] 常规地，与溶解纸浆一起使用的苛性碱溶液的浓度为18重量％至20重量％。溶液或浆液中纤维素的浓度通常为约2重量％至15重量％。浸溃通常进行10分钟至120分钟并且温度等于或大于约50°C。
[0032]在本发明的方法中可以使用这些方法条件中的一些条件。然而,令人惊讶地，已发现当使非溶解纸浆暴露于更温和的条件下时，可以获得有利的结果。
[0033]因此，在本发明的优选实施方案中，步骤a)是通过将非溶解纸浆浸溃于16%至18%碱金属氢氧化物的苛性碱溶液中而进行的。在特别优选的实施方案中，将非溶解纸浆浸溃于碱金属氢氧化物浓度为约16.5重量％至约17.5重量％、约17.5重量％至约18重量％、约17重量％至约18重量％、约16.6重量％至约17.0重量％、或约17.2重量％至约17.8重量％的苛性碱溶液中。相同浓度的苛性碱溶液可用于上文所述的制浆或溶解步骤中。
[0034]还出人意料地发现在比常用温度更低的温度下浸溃非溶解纸浆产生了可用于形成具有改进性能的粘胶溶液的碱性纤维素。因此，在本发明优选的实施方案中，浸溃至少部分地在约30 V至约50 °C、约35 °C至约48 °C、约35 °C至约45 V、约38 V至约42 °C、或约40 V至约48 °C的温度下进行。
[0035]已发现，本发明的可以用于生产具有良好过滤性的粘胶溶液的优选浸溃条件，与同溶解纸浆一起使用的常规浸溃条件相比，可以导致从纤维素纸浆中除去更少的半纤维素。以前认为应当从纸浆中 除去最大可能量的半纤维素以使所得的粘胶溶液的过滤性最大化。然而，已出人意料地发现，尽管应从纸浆中除去大比例的天然半纤维素，但保留少量似乎实际上有助于所得的粘胶溶液的品质。[0036]因此，在本发明的优选实施方案中，以存在的纤维素总量的重量计，形成于步骤(c)的粘胶溶液优选包含0.1%至约1.0%、约0.8%、约0.6%或约0.5%的半纤维素。
[0037]在常规实施的粘胶法中，可以将锰添加至浸溃液中以降低纤维素纸浆的DP。通常添加40ppm至500ppm的量(以混合物的重量计)。在本发明的方法中可以以相同的方式使用锰。
[0038]一种或多种浸溃添加剂可以存在于或被添加至本发明的方法所使用的含纤维素的浆液或溶液中。这些通过使纤维素结构保持开放而发挥作用，并且技术人员将会熟知这样的材料。可以使用的浸溃添加剂的实例包括甘油和/或烷氧基化醇，特别是乙氧基化醇。这些可以在本发明的任何步骤中被添加至溶液或浆液，最优选在步骤a)和/或进行的任意制浆或溶解步骤中。特别优选的浸溃添加剂的实例是BeiO1388。在使用时，诸如Bero1388的浸溃添加剂优选的添加量以纤维素重量计为约0.1%至约5.0%、约0.5%至约5%、约1%至约4%、或约0.5%至约2%ο
[0039]另外地或可选地，一种或多种膨胀剂可以存在于或被添加至本发明所加工的浆液或溶液中。优选地，在步骤a)和/或进行的任意制浆或溶解步骤中将一种或多种膨胀剂添加至浆液或溶液。可以在本发明方法中使用的膨胀剂的具体实例包括丙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇或聚丙烯酸酯。
[0040]在本发明的优选实施方案中，在开始步骤b)之前，可以使包含纤维素的浆液或溶液进行排水步骤(以除去过量的碱性液体，例如通过压制)、破碎和/或老化步骤。如果进行，则排水步骤和/或破碎步骤将优选地产生纤维素碎屑产物。
[0041]从进行的任意排水步骤获得的碱性纤维素产物优选包括约32%以下的纤维素和/或约16%以下的碱性物质(最优选为碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠)。
[0042]常规地，通过在30°C以上的温度下使由溶解纸浆形成的碱性纤维素与26%至29%的二硫化碳(以存在的纤维的重量计)接触来实现黄化。例如，可以将碱性纤维素添加至引入气态二硫化碳、液态二硫化碳或二硫化碳水溶液的搅乳器(搅乳器黄化)。
[0043]之前就已发现使用更多量的二硫化碳是有问题的，因为已发现三硫代碳酸钠(其为二硫化碳与苛性碱溶液之间的反应的不期望的副产物)的形成速率提高，特别是当在升温下进行黄化时。
[0044]尽管非溶解性纤维素纸浆(或由此类纸浆形成的碎屑、浆液或溶液)在本发明的方法中进行的黄化步骤中可以经历一些常规加工条件，但已出人意料地发现当调整常规加工条件时获得了最佳结果。
[0045]更具体地，如果非溶解性纤维素纸浆或由此类纸浆形成的碎屑、浆液或溶液进行黄化步骤，则其优选在约30°C以下、更优选在约20°C至约30°C、约22°C至约28°C、约24°C至约26°C、或约25°C至约30°C的温度下进行。
[0046]另外地或可选地，所述纸浆、碎屑、浆液或溶液优选与以存在的纤维素的重量计约30%以上的二硫化碳接触，更优选与约30%至约40%、约30%至约35%的二硫化碳、约32%至约38%的二硫化碳、或约34%至约38%的二硫化碳接触。已出人意料地发现增加在黄化期间使用的二硫化碳量降低了由黄化纤维素形成的粘胶溶液的粘度。
[0047]在本发明方法的步骤c)中，通过将非溶解纸浆(或由其制备的碎屑、浆液或溶液)溶解于碱性液体(例如苛性碱溶液，通常包含碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠)中而实现溶解。液体优选为含水的。
[0048]优选使用会产生纤维素含量(CIV)为约5%至15%、约5%至13%、约5%至约10%、或约7%至约10%和/或苛性碱含量(SIV)为约2%至约10%、约4%至约8%、约5.5%至约
7.5%、或约6%至约7%的粘胶溶液的碱性液体的量和浓度。 [0049]溶解优选在约10°C至约25°C、约15°C至约20°C、约18°C至约22°C或约16°C至约18°C的温度下进行。
[0050]在本发明的方法中，可以进行碱化步骤。这将优选在浸溃之后和/或黄化之前进行。碱化步骤的目的是改善纸浆中所含的纤维素的性质，例如，通过降低纤维素的聚合度。
[0051]如作为粘胶法的一分部而常规实施的，碱化步骤包括从溶解性纤维素纸浆于碱性液体中的浆液或溶液除去一部分碱性液体(并且任选地添加新鲜的碱性液体)，从而得到靶标纤维素含量和/或靶标碱或碳酸钠含量，例如至少约33%的纤维素和/或至少约16%的碱。
[0052]可选地，在本发明方法中，不同的靶标纤维素和/或碱含量可为优选的。更具体地，在本发明的优选方案中，碱性纤维素产物最佳包含约32%以下的纤维素和/或约16%以下的碱性物质(最优选为碱金属氢氧化物，例如氢氧化钠)。
[0053]在本发明的可选实施方案中，碱化步骤可以排除在所述方法外。在本发明的一个实施方案中，将经浸溃步骤(步骤a)的含纤维素的浆液或溶液冷却以防止碱化发生。例如，可以使溶液或混合物冷却至约50°C以下、约40°C以下、约30°C以下的温度、或最优选地至约25°C以下的温度。
[0054]由根据本发明方法而加工的纸浆形成的粘胶溶液优选地具有至少400、更优选至少500、至少600、或至少700的K值。
[0055]另外地或可选地，由根据本发明方法而加工的纸浆形成的粘胶溶液优选地具有以下特性中的一个或多个:Rv为约200以上、更优选约500以上，TVW为约100以上，以及纤维支数为约100个纤维/克以下、或更优选20个纤维/克以下。
[0056]一般而言，由于作为本发明的一部分而实施的有利且优化的条件，可以制备完全由非溶解纸浆形成的粘胶溶液。然而，本领域技术人员可能仍希望由溶解和非溶解纸浆的混合物生产粘胶溶液。因此，在本发明的优选方法中，本发明方法中使用的纸浆的至少约15%将会是非溶解纸浆。换言之，于步骤(a)中浸溃的和/或于步骤(C)中形成的粘胶溶液中存在的和/或于步骤(d)中铸造纤维素膜或纤维素成形制品所用的粘胶溶液中存在的纤维素的至少约15%将会由非溶解纸浆获得。
[0057]在更优选的实施方案中，于步骤(a)中浸溃的和/或于步骤(C)中形成的粘胶溶液中存在的和/或于步骤(d)中铸造纤维素膜或纤维素成形制品所用的粘胶溶液中存在的纤维素的至少约25%、约50%、约70%、约90%、约95%、或甚至约98%将会由非溶解纸浆获得。
[0058]本发明的方法进一步包括从粘胶溶液铸造纤维素膜或纤维素成形制品的步骤。用于此的技术将是本领域技术人员公知的。
[0059]例如，在本发明的某些优选实施方案中，当铸造纤维素膜时，可以使用常规铸造技术，其中溶液通过狭缝挤出以形成所需形状。然后将挤出的材料与铸造液接触，例如通过将其供给入铸造浴中。
[0060]挤出的纤维素膜也可以通过另外的辊和浴以清洗和软化膜，并且以获得所需的光学和机械性质。
[0061]在其他优选的实施方案中，当成形制品为纤维素纤维时，那些纤维优优选通过经由喷丝板挤出纤维素溶液而形成，从而生产纤维状材料。然而，可以使用任何纤维形成技术和设备。
[0062]同样地，在本发明的实施方案中，当由纤维素溶液制备纤维成形制品而非纤维时，可以采用本领域技术人员已知的常规技术使纤维素溶液模制，形成或成形为所需的配置。
[0063]此外，在其中由从纤维素溶液制成的纤维来形成纤维素制品的实施方案中，纤维素纤维可使用本领域技术人员已知的任何技术而转化成那些制品。
[0064]随后，成形的纤维素溶液优选转移至包含铸造液的铸造浴中。
[0065]为了使根据本发明方法制备的粘胶溶液的品质最大化，除浸溃、黄化溶解和铸造以外，可以使其中所用的含纤维素的纸浆进行一种或多种处理步骤。
[0066]例如，可以使含纤维素的纸浆进行电子束处理。使用电子束辐射来处理含纤维素的纸浆是已知的，并且已经用于工业化生产过程多年。通常通过将纸浆层或片传送至固定电子束源附近(例如使用输送器)来进行用电子束辐射的纸浆处理。
[0067]电子束辐射可以从任何数量的位置发射，例如从一个、两个、三个、四个、五个或六个位置发射。然而，在本发明的优选方面中，电子束辐射从两个位置发射，最优选地，从纸浆的上方和下方发射。电子束辐射可以从单一的、固定的或可移动的电子束源发射，或者从多个可以独立地为固定或可移动的电子束源发射。从多个位置的电子束辐射的发射可以是同时的或顺序的。
[0068]优选地，非溶解纸浆所暴露的电子束辐射的电压将相同于或低于常规电子束处理方法所用的电压。例如，从一个、一些或所有位置发射的电子束辐射将为约IOmeV以下、约5meV以下、约1.5meV以下、约1.0meV`以下、约800keV以下、约600keV以下、约500keV以下、约400keV以下、约300keV以下、约250keV以下、或甚至约200keV以下。
[0069]本领域技术人员已知的任何能够发射所需的辐射的电压和剂量的电子束发射设备都可以用于本发明的方法中。
[0070]例如，可以使用能够在750keV至1.5meV的电压下递送电子束辐射剂量的中压装置。使用此类装置的处理服务由许多公司提供，例如AquaMed。这样的设备是有利的，因为纸浆加工速度(即处理速度)为高的。
[0071]另外地或可选地，可以使用低压装置。此类装置通常用于涂敷固化系统，并且此类设备的实例至少在UK由PCT Engineering Systems提供。该设备能够在高至300keV的电压下递送电子束辐射的帘式束剂量。束宽是可调的，取决于要处理的纸浆面积，并且以可接受水平的一致性来实现处理。由于相对低压的电子束辐射的发射，所以需要最小限度的屏蔽，使得设备更可操作地用于从多个位置处理纸浆和/或用于同时和/或顺序地使用不同位置的多个所述装置来处理纸浆，而对使用者的健康不具任何风险。
[0072]在某些实施方案中，优选的是，用来自不同位置的等量的电子束辐射处理非溶解纸浆。然而，在可选的方案中，从不同位置发射的辐射量变化了约IOOkeV以下、约SOkeV以下、约60keV以下、约50keV以下、约40keV以下、约30keV以下、约20keV以下、约IOkeV以下，或约5keV以下。
[0073]纸浆所暴露的电子束辐射的总剂量可以改变。在本发明的优选方面中，将纸浆暴露于以下剂量的电子束福射，所述剂量约为约0.5mRad至约5.0mRad(约5kgy至约50kgy)、约 1.0mRad 至约 4.0mRad(约 IOkgy 至约 40kgy)、约 1.5mRad 至约 3.5mRad(约 15kgy 至约35kgy)、约 2.0mRad 至约 3.0mRad(约 20kgy 至约 30kgy)、或约 1.0mRad 至约 2.0mRad(约IOkgy至约20kgy)。在其中将纸浆供给经过电子束以使纸浆暴露于辐射的实施方案中，可以控制供给速度以确保给予靶标剂量。
[0074]非溶解纸浆所暴露的辐射的剂量和电压可以根据要处理的纸浆的来源、密度、面积、厚度和/或重量而改变。根据本发明而处理的纸浆的厚度可以为约0.1_、约0.5_、约
1.0_、约5.0_、或10.0mm至约100mm、约50_、约20_、约15_、或约10mnin在本发明方法中所处理的纸衆的重量可以为约200g/m2、约400g/m2、约600g/m2、或约700g/m2至约2000g/m2、约 1500g/m2、约 1200g/m2、约 1000g/m2、或约 800g/m2。
[0075]非溶解纸浆可以连续地(例如，通过使用输送装置)或间歇地暴露于电子束辐射。
[0076]经处理的纸浆优选具有约600以下、约500以下、约400以下、或最优选约300以下的聚合度。这相对于未处理的非溶解纸浆的聚合物(其通常为约800至1400)构成了显著的改善。令人惊讶地，可以使用比常规使用的辐射显著更低的辐射的电压和/或剂量来获得这些有利的结果。
[0077]另外地或可选地，存在有本发明方法中使用的纸浆可以进行的其他处理步骤。
[0078]例如，在短纤浆的情况中，这些可以以片状形式供应，并且可以期望使它们起毛(fluff)或粉碎，例如使用高剪切混和器。
[0079]另外地或可选地，纸浆可以进行干燥步骤，例如通过将其置于烘箱并加热至例如约40°C至100°C的温度。
[0080]作为其他处理步骤，可以将纸浆分层。
[0081]在本发明的优选实施方`案中，使纸浆进行降低的温度处理。不希望受限于理论，应确信通过使纸浆暴露于低温，木纸浆的纤维特性被破坏，可能破坏了氢键结合并使纤维素纤维更易得到。
[0082]降低的温度处理通过使纸浆暴露于低温而实现，例如0°C以下、_50°C以下、_100°C以下、-150°C以下或_180°C以下。
[0083]降低的温度处理可以通过将纸浆储存或保持在低温环境、例如工业用冷冻库中而实施。另外地或可选地，可以将纸浆暴露于低温剂中，例如低温液体，如液氮、液氦、液氢、液氧、液氖或它们的混合物。如果使用液体低温剂，优选使纸浆浸透和/或浸没在其中。
[0084]在优选方案中，降低的温度处理的持续时间为约60分钟以下、更优选约30分钟以下、约20分钟以下、或约15分钟以下。
[0085]根据本发明的第二方面，提供了根据本发明第一方面的方法获得的纤维素膜或纤维素成形制品。
[0086]为避免任何疑义，在适当的情况下，以上讨论的对本发明第一方面的特征的参考任选地适于本发明第二方面的产品。
[0087]现在，将在以下实施例中阐述本发明，所述实施例表明本发明的优化粘胶加工条件可以用于由非溶解纸浆生产高品质粘胶溶液。
实施例[0088]实施例1:优化浸溃条件一浸溃液的NaOH浓度
[0089]研究了用于浸溃含纤维素的纸浆的碱性液体的浓度影响。在50°C下，将软木材溶解纸浆浸溃于浓度为18.3重量％和17.5重量％的氢氧化钠溶液中30分钟。采用常规的加工条件将所得的衆液碱化处理(mercerized)、黄化和溶解。
[0090]所得粘胶溶液具有以下性质:
[0091]表1:
[0092]
【权利要求】
1.用于生产纤维素膜或纤维素成形制品的方法，其包括步骤: a.将非溶解性含纤维素的纸浆浸溃于碱性液体中， b.用二硫化碳黄化所述浸溃的含纤维素的纸浆， c.将所述黄化的含纤维素的纸浆溶解于碱性液体中以形成粘胶溶液，以及 d.由所述粘胶溶液铸造纤维素膜或纤维素成形制品， 其中使用以下优化加工条件中的一个或多个: ?浸溃至少部分地是在约30°C至约50°C的温度下进行的， ?浸溃是在碱浓度为约16重量％至约18重量％的碱性液体中进行的， ?黄化是使用以存在的纤维素的重量计约30%至约40%的二硫化碳进行的， ?黄化至少部分地是在约20°C至约30°C的温度下进行的， ?溶解至少部分地是在约10°C至25°C的温度下进行的， ?溶解产生以溶液重量计，碱浓度为约5.5%至约7.5%的粘胶溶液，和/或 ?溶解产生以溶液重 量计，纤维素浓度为约8.5%至约9.5%的粘胶溶液。
2.如权利要求1所述的方法,其中浸溃是在碱浓度为约16.5重量％至约17.5重量％的碱性液体中进行的。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中浸溃至少部分地是在约40°C至约48°C的温度下进行的。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中浸溃至少部分地是在约35°C至约45°C的温度下进行的。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中浸溃是在基本不含锰的浆液或溶液中进行的。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其中浸溃是在含有浸溃添加剂的浆液或溶液中进行的。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述浸溃添加剂为乙氧基化醇。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中所述浸溃添加剂为Berol388。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中在黄化之前，使所述含纤维素的纸浆或由其制备的浆液或溶液进行排水步骤、破碎步骤和/或老化步骤中的一个或多个步骤。
10.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其中黄化是使用以存在的纤维素的重量计，约32%至约38%的二硫化碳进行的。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中以溶液的重量计，步骤c)制备的所述粘胶溶液的纤维素含量为约5%至约10%。
12.如权利要求1至11中任一项所述的方法,其中溶解至少部分地是在约15°C至约20°C的温度下进行的。
13.如权利要求1至12中任一项所述的方法，其中在完成步骤a)时，将所述浆液或溶液的温度降低以防止碱化发生。
14.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中在步骤c)中形成的粘胶溶液具有以下中的一个或多个=Rv为约200以上、TVW为约100以上和/或纤维支数为约100个纤维/克以下。
15.如权利要求1至14中任一项所述的方法，其中在步骤c)中形成的粘胶溶液具有以下的一个或多个=Rv为约500以上和/或纤维支数为20个纤维/克以下。
16.如权利要求1至15中任一项所述的方法，其中在步骤c)中形成的粘胶溶液的K值为至少约400。
17.如权利要求1至16中任一项所述的方法，其中在步骤c)中形成的粘胶溶液的K值为至少约600。
18.如权利要求1至17中任一项所述的方法，其中在步骤a)之前，使所述纸浆进行选自电子束辐射、起毛、破碎、干燥、分层和/或降低的温度处理的一个或多个另外的处理步骤。
19.如权利要求18所述的方法，其中电子束辐射包括使非溶解性含纤维素的纸浆暴露于电子束辐射。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述电子束辐射源自多个位置。
21.如权利要求19或20所述的方法，其中电子束辐射是从两个位置发射的。
22.如权利要求19至21中任一项所述的方法，其中电子束辐射是从所述纸浆之上和之下的位置发射的。
23.如权利要求19至22中任一项所述的方法，其中在所述多个位置中的一个或多个位置发射的电子束福射的电压为约1.5meV以下。
24.如权利要求19至23中任一项所述的方法，其中在所述多个位置中的一个或多个位置发射的电子束福射的电压为约500keV以下。
25.如权利要求20至24中任一项所述的方法，其中从所述多个位置发射的电子束辐射的电压的变化为约50keV以下。
26.如权利要求19至25中任一项所述的方法，其中所述纸浆暴露的电子束辐射的剂量为约 0.5mRad 至约 5.0mRad。
27.如权利要求19至26中任一项所述的方法，其中所述纸浆暴露的电子束辐射的剂量为约 1.5mRad 至约 3.5mRad。
28.如权利要求19至27中任一项所述的方法，其中所述纸浆的厚度为约0.1mm至约IOOmm0
29.如权利要求19至28中任一项所述的方法，其中所述纸浆的重量为约200g/m2至约1200g/m2。
30.如权利要求19至29中任一项所述的方法，其中，在暴露于电子束辐射之后，所述纸浆的平均聚合度为约500以下。
31.如权利要求19至30中任一项所述的方法，其中，在暴露于电子束辐射之后，所述纸浆的平均聚合度为约400以下。
32.如权利要求1至31中任一项所述的方法，其中于步骤(a)中浸溃的和/或于步骤(C)中形成的溶液中存在的和/或于步骤(d)中铸造所述纤维素膜或所述纤维素成形制品的溶液中存在的纤维素的至少约15%是由经处理的非溶解纸浆获得的。
33.如权利要求1至32中任一项所述的方法，其中于步骤(a)中浸溃的和/或于步骤(C)中形成的溶液中存在的和/或于步骤(d)中铸造所述纤维素膜或所述纤维素成形制品的溶液中存在的纤维素的至少约50%是由经处理的非溶解纸浆获得的。
34.如权利要求1至33中任一项所述的方法，其中于步骤(a)中浸溃的的和/或于步骤(C)中形成的溶液中存在的和/或于步骤(d)中铸造所述纤维素膜或所述纤维素成形制品的溶液中存在的纤维素的至少约90%是由经处理的非溶解纸浆获得的。
35.如权利要求1至34中任一项所述的方法，其中所述成形制品为纤维。
36.如权利要求1至34中任一项所述的方法，其中所述成形制品为绳索、纱线、布或香烟过滤嘴。
37.如权利要求35所述的方法，其还包括使步骤d)中铸造的纤维素纤维形成制品的步骤。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述制品为绳索、纱线、布或香烟过滤嘴。
39.由权利要求1至38中任一项所述的方法获得的纤维素成形制品。
40.由权利要求1至3 4中任一项所述的方法获得的纤维素膜。
【文档编号】C08J5/02GK103562277SQ201280024609
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2012年5月18日 优先权日:2011年5月20日
【发明者】马丁·理查德·科克罗夫特, 卢克·费希尔 申请人:伊诺维亚薄膜有限公司