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生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的方法與流程

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生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的方法與流程
本申請(qǐng)是基于申請(qǐng)?zhí)枮?01080015263.x、申請(qǐng)日為2010年3月30日、發(fā)明名稱為“生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。本發(fā)明涉及生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的方法和由該方法獲得的納米纖維狀纖維素。
背景技術(shù)
:纖維素是綠色植物的原生細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)組分且是世界上最常見(jiàn)的有機(jī)化合物。其在許多應(yīng)用和工業(yè)中具有高度重要性。纖維素是紙張和紙板及由棉、亞麻和其它植物纖維制成的織物的主要成分。纖維素可轉(zhuǎn)化成賽璐玢(cellophane)(透明薄膜)和人造絲(一種自20世紀(jì)初已經(jīng)用于紡織品的重要纖維)。賽璐玢和人造絲二者都被稱為“再生纖維素纖維”。纖維素纖維也用于液體過(guò)濾中以產(chǎn)生惰性材料的濾床。纖維素另外用于生產(chǎn)親水性且高吸收性的海綿。對(duì)于工業(yè)用途,纖維素主要從木漿和棉中獲得。其主要用以生產(chǎn)紙板和紙張;且在較小程度上被轉(zhuǎn)化成各種衍生物產(chǎn)物。作為原料的纖維素紙漿從木材或諸如大麻、亞麻和焦麻(manila)的植物的莖中加工。紙漿纖維主要由纖維素和其它有機(jī)組分(半纖維素和木質(zhì)素)構(gòu)成。纖維素大分子(由1-4個(gè)糖苷連接的β-右旋葡萄糖分子構(gòu)成)通過(guò)氫鍵連接在一起以形成所謂的原生原纖維(膠束),原生原纖維具有結(jié)晶區(qū)域和非晶區(qū)域。若干個(gè)原生原纖維(約55個(gè))形成所謂的微原纖維。約250個(gè)這樣的微原纖維形成原纖維。原纖維布置在不同層(其可含有木質(zhì)素和/或半纖維素)中以形成纖維。單根纖維也由木質(zhì)素結(jié)合在一起。造紙中使用的紙漿常通過(guò)研磨木材和通過(guò)加熱和化學(xué)作用進(jìn)行任選的處理以從纖維素纖維中除去不想要的化合物而獲得。將纖維研磨并切到某一細(xì)度(取決于所需的性質(zhì))。纖維的研磨用精制機(jī)(諸如錐形轉(zhuǎn)子-定子碾磨機(jī)或圓盤(pán)或雙圓盤(pán)精制機(jī))實(shí)現(xiàn)。精制機(jī)也使表面上的纖維原纖維化,這意味著一些原纖維被從纖維的表面部分拉出。這引起可在紙張生產(chǎn)中加入的顏料的較佳保留且常為較佳附著以及在紙張的纖維之間以氫鍵結(jié)合的潛力增強(qiáng)。這產(chǎn)生改進(jìn)的機(jī)械性質(zhì)。副作用也是紙張變得更致密且由于隨著散射中心的尺寸從可接受的最佳的光波長(zhǎng)的一半處離開(kāi)而引起的光散射損失而更透明(玻璃紙和防油紙)。當(dāng)纖維在施加能量下變得精細(xì)時(shí),它們隨著細(xì)胞壁破裂且撕成附著的條狀物(即,原纖維)而變得原纖維化。如果該破裂繼續(xù)以從纖維體中分離原纖維,則其釋放原纖維。纖維分解成微原纖維被稱為“微原纖維化”。該過(guò)程可以繼續(xù),直到?jīng)]有纖維剩下且僅剩余納米尺寸(厚度)的原纖維。如果該過(guò)程進(jìn)一步進(jìn)行且使這些原纖維分解成越來(lái)越小的原纖維,它們最終變成纖維素片段。分解成原生原纖維可稱為“納米原纖維化”,其中在兩種狀況之間存在平穩(wěn)過(guò)渡。然而,用常規(guī)精制機(jī)能實(shí)現(xiàn)的細(xì)度受限制。并且,分解粒子的許多其它設(shè)備不能將纖維素纖維分解成納米原纖維,諸如在us2001/0045264中提到的纖維分離機(jī)(fluffer),其不能使規(guī)定尺寸部分的纖維彼此分離。類似地,在wo02/090651中,描述了用于使在紙張、紙板或卡紙板的制造期間產(chǎn)生的紙漿廢品再循環(huán)的方法,其中含有纖維、顏料和/或纖維等的較清潔廢品通過(guò)球磨機(jī)研磨到某一粒度。然而,沒(méi)有提到纖維的原纖維化,更不用說(shuō)原纖維化成納米原纖維。如果希望使纖維進(jìn)一步分解成納米原纖維,則需要其它方法。例如,在us4,374,702中,描述了制備微原纖維化纖維素的方法,其包含使纖維狀纖維素的液體懸浮體穿過(guò)具有小直徑孔口的高壓均化器,其中懸浮體經(jīng)受至少3000psi的壓降和高速度剪切作用、接著高速度減速撞擊固體表面,使所述懸浮體重復(fù)穿過(guò)所述孔口,直到所述纖維素懸浮體變成基本穩(wěn)定的懸浮體,所述方法在纖維素原料沒(méi)有實(shí)質(zhì)性化學(xué)改變的情況下使所述纖維素轉(zhuǎn)化成微原纖維化的纖維素。us6,183,596b1公開(kāi)了通過(guò)使預(yù)打漿的紙漿穿過(guò)具有兩個(gè)或更多個(gè)研磨機(jī)的摩擦設(shè)備生產(chǎn)超微原纖維的纖維素的方法,所述研磨機(jī)經(jīng)布置以使得它們可以在一起摩擦以使紙漿微原纖維化以獲得微原纖維化的纖維素且用高壓均化器使所獲得的微原纖維化的纖維素進(jìn)一步超微原纖維化以獲得超微原纖維化的纖維素。此外,可使用超細(xì)摩擦研磨機(jī),其中所述研磨機(jī)通過(guò)機(jī)械剪切使纖維減小成粉末(參看,例如us6,214,163b1)。存在關(guān)于纖維素纖維的原纖維化的許多問(wèn)題,這些問(wèn)題必須解決。例如,納米纖維狀纖維素的機(jī)械生產(chǎn)常具有在原纖維化過(guò)程期間粘度升高的問(wèn)題。這可能使過(guò)程完全停止或需要的比能增加。分解過(guò)程的效率常常相當(dāng)?shù)颓掖嬖诖罅恐皇乔懈睢⒌珱](méi)有原纖維化為原纖維的纖維。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:因此,繼續(xù)需要提供用于生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的更有效的方法,且本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供用于生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的新穎且有效的方法。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)加入且與含纖維素纖維的紙漿同時(shí)處理某些填料和/或顏料可在許多方面對(duì)原纖維化過(guò)程具有積極影響,如下文更詳細(xì)描述的。因此,本發(fā)明的方法的特征在于以下步驟:(a)提供纖維素纖維;(b)提供至少一種填料和/或顏料;(c)組合所述纖維素纖維與所述至少一種填料和/或顏料;(d)使所述纖維素纖維在所述至少一種填料和/或顏料存在下原纖維化。納米纖維狀纖維素在本發(fā)明的上下文中是指至少部分分解成原生原纖維的纖維。在這方面,原纖維化在本發(fā)明的上下文中是指使纖維和原纖維主要沿其長(zhǎng)軸分解而分別引起纖維和原纖維的直徑減小的任何過(guò)程??捎糜诒景l(fā)明的方法中的纖維素纖維可為在選自包含桉木漿、云杉木漿、松木漿、櫸木漿、麻漿、棉漿及其混合物的集合的紙漿中所含的纖維素纖維。在這方面,可特別優(yōu)選使用牛皮紙漿,特別是漂白的長(zhǎng)纖維牛皮紙漿。在一個(gè)實(shí)施方案中,該纖維素纖維的全部或部分可從包含纖維素纖維的物質(zhì)的再循環(huán)步驟中流出。因此,所述紙漿也可為再循環(huán)紙漿。纖維素纖維的大小原則上并不關(guān)鍵。本發(fā)明中可以使用的通常是市售且可在用于其原纖維化的裝置中處理的任何纖維。根據(jù)其來(lái)源,纖維素纖維可具有50mm-0.1μm的長(zhǎng)度。在本發(fā)明中可有利地使用這類纖維以及具有優(yōu)選20mm-0.5μm、更優(yōu)選10mm-1mm且通常2-5mm的長(zhǎng)度的纖維,其中也可使用更長(zhǎng)的纖維和更短的纖維。對(duì)于在本發(fā)明中使用,有利的是,纖維素纖維以懸浮體、特別是水性懸浮體形式提供。優(yōu)選這類懸浮體具有0.2-35重量%、更優(yōu)選0.25-10重量%、特別是1-5重量%且最優(yōu)選2-4.5重量%、例如1.3重量%或3.5重量%的固含量。所述至少一種填料和/或顏料選自包含沉淀碳酸鈣(pcc)、天然研磨碳酸鈣(gcc)、白云石、滑石、膨潤(rùn)土、粘土、菱鎂石、緞光白、海泡石、碳酸鈣鎂石、硅藻土、硅酸鹽及其混合物的集合。特別優(yōu)選可具有球文石質(zhì)、石灰質(zhì)或文石質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)的沉淀碳酸鈣和/或可選自大理石、石灰石和/或白堊的天然研磨碳酸鈣。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中,可有利地使用超細(xì)離散的棱柱體、偏三角面體或菱面體沉淀碳酸鈣。所述填料和/或顏料可以粉末形式提供,盡管其優(yōu)選以諸如水性懸浮體的懸浮體的形式加入。在這種情況下,所述懸浮體的固含量并不關(guān)鍵,只要其為可泵送的液體即可。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,所述填料和/或顏料粒子具有0.5-15μm、優(yōu)選0.7-10μm、更優(yōu)選1-5μm且最優(yōu)選1.1-2μm的中值粒度。特別優(yōu)選所述填料和/或顏料粒子具有0.03-15μm、優(yōu)選0.1-10μm、更優(yōu)選0.2-5μm且最優(yōu)選0.2-4μm、例如1.5μm或3.2μm的中值粒度。為了測(cè)定重量中值粒度d50,對(duì)于具有大于0.5μm的d50的粒子,使用得自micromeriticsusa公司的sedigraph5100裝置。該測(cè)量在0.1重量%na4p2o7的水溶液中進(jìn)行。樣品使用高速攪拌器和超聲波分散。為了測(cè)定d50≤500的粒子的體積中值粒度,使用得自malvern,uk公司的malvernzetasizernanozs。該測(cè)量在0.1重量%na4p2o7的水溶液中進(jìn)行。樣品使用高速攪拌器和超聲波分散。所述填料和/或顏料與分散劑結(jié)合,所述分散劑例如為選自包含以下各物的集合的那些:多羧酸和/或其鹽或衍生物的均聚物或共聚物,所述衍生物諸如基于例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸、衣康酸的酯,例如丙烯酰胺或丙烯酸酯例如甲基丙烯酸甲酯或它們的混合物;堿金屬聚磷酸鹽;膦酸、檸檬酸和酒石酸和其鹽或酯;或它們的混合物。纖維與至少一種填料和/或顏料的組合可通過(guò)在一個(gè)或若干個(gè)步驟中將填料和/或顏料加到纖維中來(lái)進(jìn)行。同樣,可在一個(gè)或若干個(gè)步驟中將纖維加到填料和/或顏料中。填料和/或顏料以及纖維可在原纖維化步驟之前或期間完全或逐份加入。然而,優(yōu)選在原纖維化之前加入。在原纖維化過(guò)程期間,填料和/或顏料的大小以及纖維的大小可以改變。在一個(gè)實(shí)施方案中,在原纖維化之前,將纖維素纖維和至少一種填料和/或顏料的組合的ph調(diào)節(jié)到10-12、例如11的ph。到堿性ph的該調(diào)節(jié)可通過(guò)加入優(yōu)選石灰乳(ca(oh)2)或任何其它堿來(lái)進(jìn)行。在同時(shí)處理之后,隨后可能必須再次調(diào)節(jié)懸浮體的ph到約7.5-9.5,例如8.5。一般來(lái)說(shuō),包含纖維與顏料和/或填料的組合的懸浮體的ph應(yīng)該不小于6。也可能必須使ph穩(wěn)定化,例如,在向纖維懸浮體中加入pcc時(shí),這導(dǎo)致ph升高和°sr下降。在這種情況下,ph可通過(guò)通常使用的酸或緩沖劑重新調(diào)節(jié)以避免由于ph升高的影響而引起的schopper-riegler度下降。此外,在一個(gè)實(shí)施方案中,在對(duì)其進(jìn)行原纖維化之前,將所述組合儲(chǔ)存2-12小時(shí)、優(yōu)選3-10小時(shí)、更優(yōu)選4-8小時(shí),例如6小時(shí),因?yàn)檫@理想地引起纖維溶脹而便于原纖維化且因此引起游離度(°sr)較快地升高且對(duì)于相同°sr游離度來(lái)說(shuō)精制比能耗降低。纖維溶脹可通過(guò)在升高的ph下儲(chǔ)存以及通過(guò)加入纖維素溶劑例如乙二胺銅(ii)、鐵-鈉-酒石酸鹽或鋰-氯/二甲基乙酰胺或通過(guò)本領(lǐng)域已知的任何其它方法而促成。優(yōu)選纖維與填料和/或顏料基于干重計(jì)算的重量比為1:10至10:1、更優(yōu)選為1:6至6:1、通常為1:4至4:1、特別為1:3至3:1且最優(yōu)選為1:2至2:1,例如1:1。例如,在一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中,分別相對(duì)于紙漿和pcc的總干燥重量,將70重量%的漂白的長(zhǎng)纖維牛皮紙漿在30重量%超細(xì)離散的棱柱體(或菱面體)pcc存在下原纖維化。根據(jù)本發(fā)明的纖維素原纖維化的一種指示是schopper-riegler度(°sr)的升高。schopper-riegler度(°sr)為可使稀紙漿懸浮體脫水的比例的量度且根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61規(guī)定且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。該值通過(guò)使紙漿順利分散在水中并將其置于其中密封錐面被密封的排液腔室中來(lái)測(cè)定。將密封錐面從排液腔室氣動(dòng)升起,且根據(jù)纖維懸浮體的條件,使水從排液腔室或多或少地快速流經(jīng)側(cè)向出口進(jìn)入量筒。在量筒中計(jì)量該水,其中10ml水對(duì)應(yīng)于1°sr,且schopper-riegler值越高,纖維越細(xì)。為了測(cè)量schopperriegler度,因此可使用任何合適的裝置,諸如rycobel,belgium供應(yīng)的“自動(dòng)游離度測(cè)試儀”。優(yōu)選使所述組合原纖維化直至schopperriegler度增加≥4°sr、特別≥6°sr、更優(yōu)選≥8°sr、最優(yōu)選≥10°sr、尤其是≥15°sr。在優(yōu)選的實(shí)施方案中,使纖維與填料和/或顏料的所述組合原纖維化直至達(dá)到≥30°sr、優(yōu)選≥45°sr、更優(yōu)選≥50°sr、特別≥60°sr、例如≥70°sr、尤其是≥80°sr的所得懸浮體的最終schopper-riegler度。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中,然而,優(yōu)選最終schopper-riegler度≤95°sr。起始schopper-riegler度可為約5-約90°sr,優(yōu)選其≤10°sr、優(yōu)選≤25°sr、更優(yōu)選≤40°sr,例如≤60°sr或≤75°sr。如果通過(guò)原纖維化步驟產(chǎn)生的δ°sr≥4°sr,則其也可大于80°sr??疾靤chopper-riegler度,還發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法比在缺乏顏料和/或填料的情況下使纖維懸浮體原纖維化更加有效地多。這可以通過(guò)°sr/程的升高而看出。為了優(yōu)化原纖維化,纖維懸浮體通常通過(guò)使其穿過(guò)原纖維化裝置若干程來(lái)處理。在這方面,可以觀察到,根據(jù)本發(fā)明的方法,°sr/程明顯高于僅有纖維懸浮體的情況??梢粤⒓从^察到該效應(yīng)且其發(fā)生到一定數(shù)量的程為止,此時(shí)實(shí)現(xiàn)°sr的不再進(jìn)一步升高。因此,在一個(gè)具體的實(shí)施方案中,對(duì)于本發(fā)明的方法,schopper-riegler度/程的改變比對(duì)于在缺乏顏料和/或填料的情況下原纖維化的纖維懸浮體高,直到在兩種情況下都可以觀察到?jīng)]有進(jìn)一步的實(shí)質(zhì)性升高為止。并且,可以觀察到向已經(jīng)原纖維化的體系中簡(jiǎn)單加入顏料和/或填料本身沒(méi)有引起如在顏料和/或填料存在下原纖維化時(shí)觀察到的schopper-riegler度的極大升高。原纖維化借助于如上所述可用于此的任何裝置進(jìn)行。優(yōu)選所述裝置選自包含諸如supermasscolloider的超細(xì)摩擦研磨機(jī)、精制機(jī)和均化器的集合。在于均化器中以及于超細(xì)摩擦研磨機(jī)中原纖維化的情況下,在均化器中懸浮體的溫度優(yōu)選高于60℃、更優(yōu)選高于80℃且甚至更優(yōu)選高于90℃。本發(fā)明的另一方面是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的納米纖維狀纖維素懸浮體。此外,本發(fā)明的一個(gè)方面是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的納米纖維狀纖維素懸浮體在造紙和/或紙張修整中的有利用途。根據(jù)本發(fā)明的納米纖維狀纖維素懸浮體可改進(jìn)紙張強(qiáng)度且可允許未上漿紙張中填料裝載量升高。然而,由于納米纖維狀纖維素的機(jī)械強(qiáng)度性質(zhì),其也有利地用于諸如復(fù)合材料、塑料、涂料、橡膠、混凝土、陶瓷、膠粘劑、食品的應(yīng)用中或傷口愈合應(yīng)用中。如下所述的附圖及實(shí)施例和實(shí)驗(yàn)用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明,且不應(yīng)該以任何方式限制本發(fā)明。附圖說(shuō)明附圖描述圖1顯示在有和沒(méi)有不同的天然研磨碳酸鈣的情況下原纖維化的紙漿懸浮體的°sr/程。圖2顯示在不同的填料/顏料的情況下原纖維化的紙漿懸浮體的°sr/程。圖3顯示在球磨機(jī)中在有和沒(méi)有天然研磨碳酸鈣的情況下研磨的紙漿懸浮體的°sr/運(yùn)行時(shí)間。圖4顯示在有和沒(méi)有在原纖維化之前或之后加入的天然研磨碳酸鈣的情況下研磨的紙漿懸浮體的°sr/運(yùn)行時(shí)間。具體實(shí)施方式實(shí)施例1.使用gcc的°sr/程的升高為了檢查°sr/程的發(fā)展,將具有25的°sr的桉木漿首先在超細(xì)摩擦研磨機(jī)中在有和沒(méi)有加入gcc的情況下在4重量%固含量下處理。類似實(shí)驗(yàn)在均化器上用桉木漿在有和沒(méi)有g(shù)cc的情況下在1.5重量%固含量下進(jìn)行。材料gcc自omyaag購(gòu)得的omyacarb1-av(固含量:100重量%,基于所存在的纖維的重量計(jì)算)。重量中值粒度d50=1.7μm,通過(guò)sedigraph5100測(cè)量。自omyaag購(gòu)得的omyacarb10-av(固含量:100重量%,基于所存在的纖維的重量計(jì)算)。重量中值粒度d50為10.0μm,通過(guò)sedigraph5100測(cè)量。紙漿具有25°sr和7.6的等效水性懸浮體ph的桉木漿。實(shí)施例1-超細(xì)摩擦研磨機(jī)對(duì)于對(duì)比實(shí)施例,使用500克/紙坯(700×1000×1.5mm)的干紙坯形式的桉木漿。將170g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。加入3830g自來(lái)水。將懸浮體在10dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體以2000rpm攪拌至少15分鐘。隨后將懸浮體用超細(xì)摩擦研磨機(jī)(得自日本masukosangyoco.ltd的supermasscolloider(mkca6-2型))原纖維化。研磨石為磨料種類為46的碳化硅(磨料粒度:297-420μm)。選擇研磨石之間的間隙為如由供應(yīng)商傳送的指南中所述的動(dòng)態(tài)0點(diǎn)。將旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的速度調(diào)節(jié)到1200rpm。使懸浮體再循環(huán)數(shù)次并取樣。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例,使用500克/紙墊(700×1000×1.5mm)的干紙墊形式的桉木漿。將170g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。加入160gomyacarb1-av。加入3830g自來(lái)水。將懸浮體在10dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體以2000rpm攪拌至少15分鐘。懸浮體具有約7.5的ph。隨后將懸浮體用超細(xì)摩擦研磨機(jī)(得自masukosangyoco.ltd,japan的supermasscolloider(mkca6-2型))原纖維化。研磨石為磨料種類為46的碳化硅(磨料粒度:297-420μm)。選擇研磨石之間的間隙為如由供應(yīng)商傳送的指南中所述的動(dòng)態(tài)0點(diǎn)。將旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的速度調(diào)節(jié)到1200rpm。使懸浮體再循環(huán)數(shù)次并取樣。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例,使用500克/紙墊(700×1000×1.5mm)的干紙墊形式的桉木漿。將170g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。加入160gomyacarb10-av。加入3830g自來(lái)水。將懸浮體在10dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體以2000rpm攪拌至少15分鐘。懸浮體具有約7.2的ph。隨后將懸浮體用超細(xì)摩擦研磨機(jī)(得自日本masukosangyoco.ltd的supermasscolloider(mkca6-2型))原纖維化。研磨石為磨料種類為46的碳化硅(磨料粒度:297-420μm)。選擇研磨石之間的間隙為如由供應(yīng)商傳送的指南中所述的動(dòng)態(tài)0點(diǎn)。將旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的速度調(diào)節(jié)到1200rpm。使懸浮體再循環(huán)數(shù)次并取樣。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。結(jié)果圖1顯示°sr隨穿過(guò)supermasscolloider的程數(shù)的發(fā)展。顯而易見(jiàn),加入gcc增加裝置每程的效率。實(shí)施例2-均化器對(duì)于對(duì)比實(shí)施例,使用500克/紙墊(700×1000×1.5mm)的干紙墊形式的桉木漿。將47g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。加入2953g自來(lái)水。將懸浮體在5dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體以2000rpm攪拌至少15分鐘。將該懸浮體進(jìn)料到均化器(geanirosoavins2006l)中,但不穿過(guò)該機(jī)器。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例,使用500克/紙墊(700×1000×1.5mm)的干紙墊形式的桉木漿。將47g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。加入45gomyacarb1-av。加入2953g自來(lái)水。將懸浮體在5dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體以2000rpm攪拌至少15分鐘。將該懸浮體進(jìn)料到均化器(geanirosoavins2006l)中。穿過(guò)均化器的流量在100至200g·min-1之間且將壓力調(diào)節(jié)到200-400巴。使懸浮體再循環(huán)數(shù)次并取樣。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。結(jié)果不能使不含gcc的對(duì)比樣品進(jìn)料穿過(guò)均化器。僅含gcc的樣品顯示優(yōu)良的流動(dòng)性。在穿過(guò)均化器5-10程之后,將schopper-riegler值記錄在表1中。表1:程°sr02557410912.在精制機(jī)中使用pcc升高°sr實(shí)施例3-超細(xì)pcc材料pcc超細(xì)棱柱狀pcc。通過(guò)sedigraph5100測(cè)量重量中值粒度d50=1.14μm(100重量%的粒子具有小于2μm的直徑;27重量%的粒子具有小于1μm的直徑)。該pcc以具有7.9重量%的固含量的水性懸浮體的形式提供。紙漿具有16°sr和在6至8之間的等效水性懸浮體ph的長(zhǎng)纖維漂白牛皮紙漿。水性懸浮體由上述碳酸鹽和紙漿形成,使得該懸浮體具有約4重量%的固含量和29:71的碳酸鹽:紙漿重量比。約12.5dm3的該懸浮體在9分鐘的時(shí)間內(nèi)循環(huán)穿過(guò)處于5.4kw下的escherwyssr1llabor-refiner。92°sr的所獲得的懸浮體的schopper-riegler(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。實(shí)施例4-粗糙pcca)根據(jù)本發(fā)明的懸浮體材料pcc偏三角面體pcc。通過(guò)sedigraph5100測(cè)量重量中值粒度d50=3.27μm(11重量%的粒子具有小于2μm的直徑;4重量%的粒子具有小于1μm的直徑)。該pcc以具有15.8%的固含量的水性懸浮體的形式提供。紙漿具有38°sr和6-8的等效水性懸浮體ph的桉木漿。水性懸浮體由上述碳酸鹽和紙漿形成,使得該懸浮體具有約9.8重量%的固含量和75:25的碳酸鹽:紙漿重量比。該懸浮體呈現(xiàn)18°sr。約38m3的該懸浮體在17.5小時(shí)的時(shí)間內(nèi)以63立方米/小時(shí)的流量循環(huán)穿過(guò)處于92kw下的metsorefinerrf-0。73°sr的所獲得的懸浮體的schopper-riegler(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。b)對(duì)比懸浮體材料pcc偏三角面體pcc。通過(guò)sedigraph5100測(cè)量重量中值粒度d50=3.27μm(11重量%的粒子具有小于2μm的直徑;4重量%的粒子具有小于1μm的直徑)。該pcc以具有15.8%的固含量的水性懸浮體的形式提供。紙漿具有38°sr和6-8的等效水性懸浮體ph的桉木漿。水性懸浮體由上述紙漿形成,使得該懸浮體具有約4.5重量%的固含量。約20m3的該懸浮體在17.5小時(shí)的時(shí)間內(nèi)以63立方米/小時(shí)的流量循環(huán)穿過(guò)處于92kw下的metsorefinerrf-0。65°sr的所獲得的懸浮體的schopper-riegler(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。向該懸浮體中加入一定量的上述偏三角面體pcc以獲得75:25的碳酸鹽:紙漿重量比。25°sr的所獲得的懸浮體的schopper-riegler(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。這清楚顯示在原纖維化步驟期間碳酸鈣的存在對(duì)于獲得高schopper-riegler度(即,纖維素纖維的有效原纖維化)必不可少。3.使用不同填料或顏料和/或不同紙漿升高°sr/程為了檢查°sr/程的發(fā)展,將桉木漿或松木漿在超細(xì)摩擦研磨機(jī)中處理,同時(shí)加入如下文所指出的填料或顏料。材料gcc將天然研磨碳酸鈣的水性懸浮體用基于聚丙烯酸的分散劑分散(固含量:50重量%)。通過(guò)malvernzetasizernanozs測(cè)量的體積中值粒度d50為246nm?;詍ondominerals購(gòu)得的finntalcf40。紙漿以干紙墊形式的桉木漿,其具有17-20°sr、88.77%的亮度(iso2470-2)和7-8的等效水性懸浮液ph。以干紙墊形式的松木漿,其具有17-20°sr、88.19%的亮度(iso2470-2)和7-8的等效水性懸浮液ph。實(shí)施例5-超細(xì)摩擦研磨機(jī)在以下實(shí)施例中,使用在下表中指示的以干紙墊形式的紙漿。將90g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。下表中指示的填料以指示量連同2190g自來(lái)水一起加入。將懸浮體各自在10dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體各自以2000rpm攪拌至少10分鐘。隨后將懸浮體用超細(xì)摩擦研磨機(jī)(得自日本masukosangyoco.ltd的supermasscolloider(mkca6-2型))原纖維化。研磨石為磨料種類為46的碳化硅(磨料粒度:297-420μm)。在進(jìn)行以下試驗(yàn)之前,將研磨石之間的間隙設(shè)定為如由供應(yīng)商傳送的指南中所述的動(dòng)態(tài)0點(diǎn)。對(duì)于下文的各試驗(yàn),一旦第一物質(zhì)穿過(guò)研磨石之間,研磨石之間的間隙就從該0-點(diǎn)以5增量(相當(dāng)于-50μm的調(diào)節(jié))進(jìn)一步緊密。對(duì)于前5程,將旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的速度調(diào)節(jié)到2000rpm;且對(duì)于第6程,降低到1500rpm;且對(duì)于第7程,降低到1000rpm。在各程之后,將摩擦研磨機(jī)的rpm升高到約2600rpm歷時(shí)5秒的時(shí)間以保證在此后直接進(jìn)行以下程之前將最大的材料從摩擦研磨機(jī)中取出。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。因此,對(duì)于試驗(yàn)a和b,紙漿稠度恒定在2g/l。結(jié)果圖2顯示°sr隨穿過(guò)supermasscolloider的程的發(fā)展。顯而易見(jiàn),加入填料導(dǎo)致在裝置/程中的有效°sr發(fā)展(與以下試驗(yàn)g和f相比),并且對(duì)于除桉木以外的紙漿類型和除gcc和pcc以外的其它填料類型也如此。4.在球磨機(jī)中在有和沒(méi)有g(shù)cc的情況下處理紙漿的對(duì)比實(shí)施例的°sr/程的升高為了檢查°sr/程的發(fā)展,將桉木漿在球磨機(jī)中在有和沒(méi)有加入如下文指示的填料或顏料的情況下處理。材料gcc自omyaag購(gòu)得的粉末形式的omyacarb1-av。通過(guò)sedigraph5100測(cè)量的重量中值粒度d50=1.7μm。紙漿干紙墊形式的桉木漿,其具有17-20°sr、88.77%的亮度(iso2470-2)和7-8的等效水性懸浮液ph。實(shí)施例6-球磨機(jī)在以下實(shí)施例中,使用在下表中指示的干紙墊形式的紙漿。將88g的其紙漿撕成40×40mm的碎片。omyacarb1-av以下表中指示的量連同5000g自來(lái)水一起加入。將懸浮體各自在10dm3桶中使用具有70mm的直徑的溶解器圓盤(pán)以2000rpm攪拌。將懸浮體各自以2000rpm攪拌至少10分鐘。隨后將1600g的各懸浮體引入填充了3500g具有2cm的珠粒直徑的verac珠粒的3dm3瓷容器中。將容器密封且以43rpm旋轉(zhuǎn)歷時(shí)24小時(shí)的時(shí)間。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。因此,對(duì)于試驗(yàn)c,紙漿稠度恒定在2g/l。結(jié)果圖3顯示°sr隨穿過(guò)球磨機(jī)的程的發(fā)展。顯而易見(jiàn),填料的加入沒(méi)有隨時(shí)間而積極影響裝置中°sr的發(fā)展。5.填料的有益效應(yīng)實(shí)施例7-超細(xì)摩擦研磨機(jī)試驗(yàn)e-g用具有安放的磨料種類為46的碳化硅石(磨料粒度297-420μm)的超細(xì)摩擦研磨機(jī)(得自日本masukosangyoco.ltd的supermasscolloider(mkca6-2型))處理。將研磨石之間的間隙調(diào)節(jié)到“-50”μm(動(dòng)態(tài)0點(diǎn),如由供應(yīng)商傳送的指南中所述)。對(duì)于1-5程,將旋轉(zhuǎn)研磨機(jī)的速度設(shè)定為2000rpm;對(duì)于第6程,設(shè)定為1500rpm;且對(duì)于第7程,設(shè)定為1000rpm。在第5、6和7程之后,在研磨之前取得用于shopper-riegler度測(cè)量的樣品。schopper-riegler度(°sr)根據(jù)zellchemingmerkblattv/7/61測(cè)量且以iso5267/1進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。對(duì)于測(cè)量所要求的2克/l紙漿稠度,不考慮其它填料。因此,對(duì)于所有試驗(yàn)e-g,紙漿稠度恒定在2g/l。材料:omyacarb1-av自omyaag購(gòu)得的omyacarb1-av;碳酸鈣細(xì)粉,由高純度的白大理石制造;通過(guò)sedigraph5100測(cè)量,重量中值粒度d50為1.7μm。桉木漿干紙墊,亮度:88.77%(iso2470-2),等效紙漿懸浮體ph:7-8且°sr:17-20。試驗(yàn)e):90g干燥桉木漿、2910g自來(lái)水和90gomyacarb1-av(1:1,紙漿:填料,干燥/干燥)使用pendraulik攪拌器用安放的溶解器圓盤(pán)(d=70mm)以2000rpm混合至少10分鐘。該混合物用如上文在相應(yīng)段落中所述的supermasscolloider處理。取得樣品且如上文在相應(yīng)段落中所述測(cè)量。試驗(yàn)f)(對(duì)比試驗(yàn)):90g干燥桉木漿與2910g自來(lái)水使用pendraulik攪拌器用安放的溶解器圓盤(pán)(d=70mm)以2000rpm混合至少10分鐘。該混合物用如上文在相應(yīng)段落中所述的supermasscolloider處理。取得樣品且如上文在相應(yīng)段落中所述測(cè)量。試驗(yàn)g)(對(duì)比試驗(yàn)):與試驗(yàn)f)相同,但在原纖維化之后加入90gomyacarb1-av。結(jié)果圖4顯示填料(試驗(yàn)g)加到在缺乏填料(試驗(yàn)f)的情況下生成的納米纖維素懸浮體中導(dǎo)致°sr值升高,而沒(méi)有改變陡度(是指效率沒(méi)有升高)。然而,與對(duì)比試驗(yàn)(g和f)相比,在填料存在下生成的納米纖維素懸浮體(試驗(yàn)e)顯示°sr的更高的增加。6.納米纖維狀纖維素懸浮體在造紙中的用途將60g干燥形式的具有23°sr的游離度值的由80%樺木和20%松木組成的木材和纖維的硫酸鹽糊在10dm3水中稀釋。向該稀釋液中加入約1.5g干重的納米纖維狀纖維素懸浮體,該懸浮體根據(jù)實(shí)施例1使用omyacarb1-av以及62重量%的具有微晶菱面體粒子形狀和0.8μm(通過(guò)sedigraph5100測(cè)量)的重量中值粒度d50的預(yù)分散的天然研磨碳酸鈣(大理石)的懸浮體來(lái)生成。該預(yù)分散的天然研磨碳酸鈣的懸浮體以一定量加入以便獲得基于最終紙張重量計(jì)算30+/-0.5%的總填料含量。在攪拌15分鐘之后且在加入相對(duì)于紙張的干燥重量計(jì)算0.06干重%的聚丙烯酰胺助留劑后,使用rapid型手動(dòng)紙頁(yè)成形器形成具有75g/m2的克數(shù)的紙頁(yè)。本發(fā)明還在于以下各項(xiàng):項(xiàng)目1.生產(chǎn)納米纖維狀纖維素懸浮體的方法,其特征在于以下步驟:(a)提供纖維素纖維;(b)提供至少一種填料和/或顏料;(c)組合所述纖維素纖維與所述至少一種填料和/或顏料;(d)使所述纖維素纖維在所述至少一種填料和/或顏料存在下原纖維化。項(xiàng)目2.項(xiàng)目1的方法,其特征在于所述纖維素纖維為在選自包含桉木漿、云杉木漿、松木漿、櫸木漿、麻漿、棉漿及其混合物的集合的紙漿中所含的纖維素纖維。項(xiàng)目3.項(xiàng)目1或2中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述纖維素纖維為在牛皮紙漿、特別是漂白的長(zhǎng)纖維牛皮紙漿中所含的纖維素纖維。項(xiàng)目4.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述纖維素纖維以優(yōu)選具有0.2-35重量%、更優(yōu)選0.25-10重量%、特別是1-5重量%且最優(yōu)選2-4.5重量%、例如1.3重量%或3.5重量%的固含量的懸浮體形式提供。項(xiàng)目5.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述填料和/或顏料選自包含沉淀碳酸鈣;天然研磨碳酸鈣;白云石;滑石;膨潤(rùn)土;粘土;菱鎂石;緞光白;海泡石、碳酸鈣鎂石、硅藻土;硅酸鹽;及其混合物的集合。項(xiàng)目6.項(xiàng)目5的方法,其特征在于所述填料和/或顏料選自:沉淀碳酸鈣,優(yōu)選具有球文石質(zhì)、石灰質(zhì)或文石質(zhì)晶體結(jié)構(gòu);天然研磨碳酸鈣,優(yōu)選選自大理石、石灰石和/或白堊;及其混合物。項(xiàng)目7.項(xiàng)目5或6中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述沉淀碳酸鈣為超細(xì)離散的棱柱體、偏三角面體或菱面體沉淀碳酸鈣。項(xiàng)目8.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述填料和/或顏料粒子具有0.03-15μm、優(yōu)選0.1-10μm、更優(yōu)選0.2-5μm且最優(yōu)選0.2-4μm、例如1.5μm或3.2μm的中值粒度。項(xiàng)目9.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述填料和/或顏料與分散劑結(jié)合,所述分散劑選自包含以下各物的集合:多羧酸和/或其鹽或衍生物的均聚物或共聚物,所述衍生物諸如基于例如丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來(lái)酸、富馬酸、衣康酸的酯,例如丙烯酰胺或丙烯酸酯或它們的混合物;堿金屬聚磷酸鹽;膦酸、檸檬酸和酒石酸和其鹽或酯;或它們的混合物。項(xiàng)目10.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于纖維與至少一種填料和/或顏料的所述組合通過(guò)在一個(gè)或若干個(gè)步驟中將所述填料和/或顏料加到所述纖維中或?qū)⑺隼w維加到所述填料和/或顏料中來(lái)進(jìn)行。項(xiàng)目11.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述填料和/或顏料和/或所述纖維在原纖維化步驟(d)之前或期間、優(yōu)選在原纖維化步驟(d)之前完全或逐份加入。項(xiàng)目12.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于,在原纖維化之前,將纖維素纖維和至少一種填料和/或顏料的組合的ph調(diào)節(jié)到10-12、例如11的ph。項(xiàng)目13.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于,在原纖維化之后,將所述懸浮體中的ph重新調(diào)節(jié)到約7.5-9.5、例如8.5。項(xiàng)目14.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于,在原纖維化之前,將所述組合儲(chǔ)存2-12小時(shí)、優(yōu)選3-10小時(shí)、更優(yōu)選4-8小時(shí)、例如6小時(shí)。項(xiàng)目15.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于,在原纖維化之前,將纖維素溶劑諸如乙二胺銅(ii)、鐵-鈉-酒石酸鹽或鋰-氯/二甲基乙酰胺加到所述組合中。項(xiàng)目16.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于纖維與填料和/或顏料基于干重計(jì)算的重量比為1:10至10:1、優(yōu)選為1:6至6:1、甚至更優(yōu)選為1:4至4:1、特別為1:3至3:1且最優(yōu)選為1:2至2:1、例如1:1。項(xiàng)目17.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于,分別相對(duì)于紙漿和pcc的總干燥重量,將70重量%的漂白的長(zhǎng)纖維牛皮紙漿在30重量%超細(xì)離散棱柱體(或菱面體)pcc存在下原纖維化。項(xiàng)目18.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于使所述組合原纖維化直至schopper-riegler度增加≥4°sr、優(yōu)選≥6°sr、更優(yōu)選≥8°sr、最優(yōu)選≥10°sr、尤其是≥15°sr。項(xiàng)目19.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于使纖維與填料和/或顏料的所述組合原纖維化直至達(dá)到≥30°sr、優(yōu)選≥45°sr、更優(yōu)選≥50°sr、特別是≥60°sr、例如≥70°sr、尤其是≥80°sr的最終schopper-riegler度。項(xiàng)目20.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于在原纖維化裝置中°sr/程在顏料和/或填料存在下的升高比如果纖維素纖維在缺乏顏料和/或填料的情況下原纖維化的情況下的°sr/程高。項(xiàng)目21.前述項(xiàng)目中任一項(xiàng)的方法,其特征在于所述原纖維化通過(guò)選自包含超細(xì)摩擦研磨機(jī)、精制機(jī)和均化器的集合的裝置進(jìn)行,其中所述懸浮體在所述均化器中以及在所述超細(xì)摩擦研磨機(jī)中的溫度優(yōu)選高于60℃、更優(yōu)選高于80℃且甚至更優(yōu)選高于90℃。項(xiàng)目22.納米纖維狀纖維素懸浮體,其通過(guò)項(xiàng)目1-21中任一項(xiàng)的方法獲得。項(xiàng)目23.項(xiàng)目22的納米纖維狀纖維素懸浮體在造紙和/或紙張修整中的用途。項(xiàng)目24.項(xiàng)目22的納米纖維狀纖維素懸浮體在諸如復(fù)合材料、塑料、涂料、橡膠、混凝土、陶瓷、膠粘劑、食品的應(yīng)用中或在傷口愈合應(yīng)用中的用途。當(dāng)前第1頁(yè)12
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