制備包含纖維化纖維素的組合物的方法和組合物技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及制備組合物的方法，其中該方法包括通過機(jī)械、化學(xué)和/或酶處理而預(yù)處理纖維素纖維，將預(yù)處理的纖維素纖維和顏料混合形成分散體，并將該預(yù)處理的纖維素纖維和顏料的分散體分散，從而形成包含微纖維化纖維素的組合物。本發(fā)明專利技術(shù)進(jìn)一步涉及根據(jù)該方法制備的組合物。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及制備包含纖維化纖維素和顏料的組合物的方法。本專利技術(shù)還涉及該組合物。
技術(shù)介紹
纖維化纖維素纖維為由纖維素纖維制備的材料，其中纖維的單獨(dú)微纖維已彼此部分或完全分離。微纖維化纖維素(MFC)(也稱為納米纖維素)為一種纖維化纖維素。MFC通常非常薄(約20nm)且長(zhǎng)度通常為IOOnm至10 μ m。然而,微纖維也可更長(zhǎng),例如10-100 μ m。纖維化纖維素可以以多種不同方式制備?？蓹C(jī)械處理纖維素纖維使得形成微纖維。也可借助能斷裂原纖維間的鍵或溶解纖維的不同化學(xué)物和/或酶從纖維素制備原纖維。制備MFC的一個(gè)實(shí)例示于W02007091942，其描述了借助精制以及添加酶而制備MFC。纖維化纖維素可應(yīng)用于許多不同領(lǐng)域。在造紙工業(yè)中其可添加至紙或板的表面或添加至配料(furnish)。已表明添加纖維化纖維素可增加紙或板的強(qiáng)度。當(dāng)用于紙張涂層應(yīng)用時(shí)，其代替了合成或天然粘合劑如淀粉。因?yàn)槔w維化纖維素在低固體含量時(shí)具有高增稠作用，其可用作增稠劑，固定劑，保水助劑，潤(rùn)滑劑，分散劑和/或穩(wěn)定劑。然而，其也可用于許多其它
，如食品工業(yè)、聚合物或塑料工業(yè)、涂料、陶瓷、油墨、復(fù)合工業(yè)(例如水泥)、橡膠工業(yè)、化妝品和藥物工業(yè)。包含纖維化纖維素(如MFC)的分散體在干含量低時(shí)具有高粘性、剪切稀化特性的透明凝膠外觀。通常，包含約4%或更高濃度(consistency)的纖維化纖維素的組合物為非常稠的凝膠形式。具有高聚合度的非常纖化和細(xì)的材料在固體含量為約I重量％或更少時(shí)可能具有凝膠狀特征。凝膠所具有的高粘度使得其非常難以以低剪切速率流動(dòng)。這使得通過管和泵的處理非常困難，因此將其分配至不同的最終用途(例如分配至紙或板基底的表面)也非常困難。因此，在基底表面生成紙或板的過程中經(jīng)常不希望添加具有低干含量的組合物，因?yàn)槠浜馁M(fèi)許多能量來去除所添加的水，例如在干燥基底的過程中。添加具有低固體含量和強(qiáng)的剪切稀化特征的分散體也可能需要特殊的涂覆設(shè)備以防止在涂覆過程中太多的滲透和不均勻性。避免不需要的水添加的另一原因是節(jié)省運(yùn)輸成本、避免水和環(huán)境影響(碳足跡)。解決這些問題的一種方式是在添加至組合物(例如顏料分散體)或添加至造紙機(jī)的濕部之前干燥所制備的MFC，但這是非常消耗能量的過程，且微纖維化纖維素可能具有顯著不可逆的化學(xué)和物理結(jié)構(gòu)變化。另一問題是可能需要濕潤(rùn)劑以促進(jìn)干燥MFC的再分散。因此需要以改善的方式制備纖維化纖維素干含量高的組合物的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè)目的是以改善的方式制備包含纖維化纖維素和顏料的組合物。本專利技術(shù)另一目的是提供在高濃度時(shí)具有改善的流變學(xué)性質(zhì)的包含纖維化纖維素和顏料的組合物。這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法實(shí)現(xiàn)。本專利技術(shù)涉及制備組合物的方法，其中該方法包括通過機(jī)械、化學(xué)和/或酶處理而預(yù)處理纖維素纖維，將預(yù)處理的纖維素纖維與顏料混合形成分散體，將該預(yù)處理的纖維素纖維和顏料的分散體分散，由此形成包含纖維化纖維素纖維的組合物。與顏料混合的預(yù)處理的纖維的濃度可較高，優(yōu)選為1-50%重量。增加預(yù)處理的纖維的濃度，增加了制備具有高濃度的最終組合物的可能性。該組合物的濃度可較高，優(yōu)選為10-70%重量。通過根據(jù)本專利技術(shù)的方法，可制備具有高濃度的包含纖維化纖維素和顏料的組合物，同時(shí)該組合物的流變學(xué)性質(zhì)良好。優(yōu)選增加分散過程中的溫度。已表明通過增加溫度(通過加熱或由于分散過程的溫度增加)，可以以可控的方式制備接枝纖維化纖維素。該分散優(yōu)選在常規(guī)分散或混合設(shè)備中進(jìn)行。因此無需對(duì)額外設(shè)備的投資。形成的纖維化纖維素優(yōu)選為微纖維化纖維素。當(dāng)預(yù)處理的纖維素纖維與顏料一起分散時(shí)，該纖維將進(jìn)一步纖化以形成更細(xì)的纖維素材料。這是由于在分散過程中發(fā)生的纖維和顏料之間的摩擦。因此可以以改善的方式制備包含微纖維化纖維素的組合物。該預(yù)處理的纖維可為纖維素衍生物，如羧甲基纖維素(CMC)、羥丙基纖維素(HPC)、羥乙基纖維素(HEC)或乙基羥乙基纖維素(EHEC)。該纖維素衍生物優(yōu)選具有低的取代度(DS)值，如果使用CMC則該DS值優(yōu)選低于O. 4。更高的DS值可溶解纖維素衍生物(當(dāng)其與水或其它液體混合時(shí))。本專利技術(shù)進(jìn)一步涉及根據(jù)上述方法制備的包含纖維化纖維素的組合物，其中該組合物還包含顏料。所形成的組合物的纖維化纖維素可為接枝的。通過接枝該纖維，可改變纖維的性質(zhì)，如電荷和粘度、刺激性質(zhì)、溶解度和膜形成能力，因此賦予組合物不同的性質(zhì)。該組合物可包含基于顏料的量O. 1-95%重量的纖維化纖維素。組合物的纖維化纖維素的量取決于組合物的最終用途。該組合物還可包含單糖、二糖或寡糖。已表明短糖可作為分散劑，使得可進(jìn)一步增加該組合物的濃度而不引起流變學(xué)問題。該組合物中顏料的量取決于組合物的最終用途。如果該組合物用作涂覆顏料(coating color),則該顏料可增加紙或板的印刷性質(zhì)。如果用作屏障(barrier),該顏料可改善氧氣傳輸率、水蒸氣傳輸率、擋光性、擋氣味性、加工性和/或成本。該組合物優(yōu)選具有10-70%重量的干含量?？商峁┚哂懈邼舛鹊慕M合物，即使其包含通常引起涉及組合物的流變學(xué)的問題而使之非常難以處理的纖維化纖維素。該纖維化纖維素可為微纖維化纖維素或纖維素衍生物，如CMC、HEC或EHEC。根據(jù)組合物的最終用途，組合物的纖化纖維可包括微纖維化纖維素或纖維素衍生物。該纖維化纖維素可用于增加例如紙或板的強(qiáng)度。該纖維素衍生物優(yōu)選具有低的取代度，例如如果使用CMC則該DS值優(yōu)選低于O. 4。這是由于纖維素衍生物可在更高DS值溶解，因此使得難以形成纖維化纖維素衍生物。而目前通常情況下并不使用具有低DS值的纖維素衍生物。本專利技術(shù)可提供具有纖維化纖維素衍生物的組合物，且因此使用這些衍生物作為強(qiáng)度增強(qiáng)劑。專利技術(shù)詳述通過制備根據(jù)本專利技術(shù)的組合物，可增加該組合物的濃度而不延緩流變學(xué)性質(zhì)。該方法還使得可以非常成本有效的方式制備包含纖維化纖維素，如微纖維化纖維素的組合物。該組合物包含纖維化纖維素纖維。該纖維素纖維被預(yù)處理且該預(yù)處理可通過機(jī)械，化學(xué)和/或酶進(jìn)行。預(yù)處理的目的是將纖維預(yù)活化或預(yù)纖化，使得它們對(duì)后續(xù)處理更有活性和反應(yīng)性。優(yōu)選該預(yù)處理至少通過部分酶處理進(jìn)行，優(yōu)選與機(jī)械和/或化學(xué)處理組合。在酶處理過程中，纖維素纖維將分解、釋放或修飾，形成預(yù)處理的纖維，同時(shí)將形成單糖、二糖或寡糖。已表明單糖、二糖或寡糖可作為組合物中的分散劑，使得可增加組合物的濃度。 預(yù)處理優(yōu)選在高濃度時(shí)進(jìn)行。可以高濃度預(yù)處理纖維素纖維且仍然將它們纖化為一定程度。優(yōu)選預(yù)處理的纖維(即包含預(yù)處理的纖維的漿液)的濃度為1-50%重量，且更優(yōu)選為15-50%重量。通過增加預(yù)處理的纖維的濃度，較容易制備具有高濃度的組合物，因?yàn)樘砑铀^少。本專利技術(shù)的一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)為其可在例如工廠或車間現(xiàn)場(chǎng)制備該組合物。因此可預(yù)處理纖維素纖維以將其纖化，然后將預(yù)處理的纖維運(yùn)輸至工廠或車間。因此一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為可增加預(yù)處理的纖維的濃度，因?yàn)檫\(yùn)輸?shù)乃牧繙p少。預(yù)處理的程度取決于最終用途以及隨后的分散將持續(xù)多久。一些工廠或車間具有使顏料長(zhǎng)時(shí)間混合或分散的過程，則該預(yù)處理可非常輕微。然而，其它工廠或車間不具有長(zhǎng)時(shí)間混合的時(shí)間條件，則該預(yù)處理必須更徹。該預(yù)處理的纖維隨后與顏料混合形成分散體。該顏料可為干燥的或?yàn)闈{液形式。將該預(yù)處理的纖本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.05.12 SE 1050472-81.制備組合物的方法，其中該方法包括以下步驟 -通過機(jī)械、化學(xué)和/或酶處理而預(yù)處理纖維素纖維， -將預(yù)處理的纖維素纖維與顏料混合以形成分散體， -分散該預(yù)處理的纖維素纖維和顏料的分散體，從而形成包含微纖維化纖維素的組合物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中該預(yù)處理的纖維的濃度為1-50%重量。3.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中該組合物的濃度為10-70%重量。4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中分散過程中的溫度增加至高于70°C。5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的方法，其中所述分散在常規(guī)分散或混合設(shè)備中進(jìn)行。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其中該預(yù)處理的纖維為纖維素衍生物，如羥丙基纖維素(HPC)、羥乙基纖維素(HEC)或乙基羥乙基纖維素(EHEC)。7.根據(jù)權(quán)利...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：I海斯卡南，K貝克?？?/a>，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：斯托拉恩索公司，
類型：
國別省市：