本發(fā)明涉及一種由高產(chǎn)率牛皮紙漿生產(chǎn)的微纖化纖維素的方法。此外，本發(fā)明涉及通過所述方法可獲得的微纖化纖維素，以及包括所獲得的微纖化纖維素的牛皮紙漿和紙產(chǎn)品。本發(fā)明應(yīng)用于造紙工業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

1、微纖化纖維素已經(jīng)成為不同應(yīng)用(即在紙漿和紙生產(chǎn)領(lǐng)域)越來越感興趣的目標(biāo)。它們可以由不同的原料生產(chǎn)，所述原料諸如例如，來自木材、木質(zhì)纖維素植物、草本植物和塊莖等的纖維素纖維，并且通過可以單獨(dú)地或分幾個(gè)階段涉及酶促、化學(xué)和機(jī)械操作的過程來生產(chǎn)(klem?et?al,nanocelluloses:anew?family?of?nature-based?materials,angew.chem.,int.ed.,2011,50,5438—5466)。

2、傳統(tǒng)上，微纖化纖維素是由已經(jīng)脫木質(zhì)素的并優(yōu)選漂白的紙漿生產(chǎn)的(osong?etal.,processing?of?wood-based?microfibrillated?cellulose?and?nanofibrillatedcellulose,and?applications?relating?to?papermaking:a?review,2016,23,93-123；klemm?et?al.,nanocellulose?as?a?natural?source?for?groundbreakingapplications?in?materials?science:today’s?state,materials?today,2018,7,720-748)。

3、事實(shí)上，如下面提到的文獻(xiàn)中所示，微纖化纖維素的生產(chǎn)方法是由常規(guī)纖維素原料進(jìn)行的，所述常規(guī)纖維素原料也就是通過典型的化學(xué)蒸煮方法(諸如牛皮紙漿法或亞硫酸鹽法)而經(jīng)脫木質(zhì)素的和/或漂白的纖維素紙漿，因此通常具有低于按重量計(jì)5％的總木質(zhì)素含量。同樣地，報(bào)道微纖化纖維素在紙材料生產(chǎn)中的用途的文獻(xiàn)根據(jù)其關(guān)于原料的常規(guī)定義以及其源于其的特性來考慮它。

4、專利ep3341523b1公開了一種需要較少地通過磨漿機(jī)且因此能耗較低的生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，所述方法涉及用一定尺寸的葉片對(duì)纖維素纖維的化學(xué)紙漿進(jìn)行打漿。

5、專利ep2494107b1涉及一種借助于擠出機(jī)生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，其中在加工纖維混合物期間，將至少一種化學(xué)產(chǎn)品(羧甲基纖維素、甲基纖維素、聚乙烯醇、硬脂酸鈣、醇、表面活性劑和表面活性產(chǎn)品(tensioactives)或其它疏水性化學(xué)產(chǎn)品)加入擠出機(jī)，所述化學(xué)產(chǎn)品優(yōu)選為纖維素纖維，但也可包括棉纖維和來自農(nóng)產(chǎn)品諸如馬鈴薯和谷物的纖維。

6、專利申請(qǐng)ep2196579a1描述了一種以較低的相關(guān)能耗來生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，所述方法涉及使纖維素紙漿在溶劑(諸如水、醇、二甲亞砜、甘油及其混合物)中的懸浮液通過均化器的孔，使得所述懸浮液經(jīng)受壓降。所述孔的所述直徑為100至700μm，并且所述壓降具有100mpa的最大值。該專利申請(qǐng)中描述的纖維素紙漿是指常規(guī)紙漿和通過典型的生產(chǎn)方法獲得的那些紙漿，諸如通過亞硫酸鹽和硫酸鹽化學(xué)工藝的漂白的、半漂白的和未漂白的紙漿。

7、專利申請(qǐng)wo?2014147293a1公開了一種微纖化纖維素生產(chǎn)方法，所述方法在化學(xué)蒸煮中結(jié)合了對(duì)浸漬的纖維素纖維源的物理/機(jī)械處理(諸如擠壓和剪切)，這是一種在纖維浸漬期間或之后或者在纖維蒸煮期間或之后進(jìn)行的處理，其中觀察到纖維壁的細(xì)胞結(jié)構(gòu)的變化，從而降低了微纖化紙漿的生產(chǎn)中涉及的能耗。然后，該方法繼續(xù)進(jìn)行典型的蒸煮步驟，例如通過牛皮紙漿法蒸煮、洗滌和漂白，并進(jìn)一步用酶或溶劑進(jìn)行打漿，最后對(duì)所得原纖維進(jìn)行研磨。發(fā)明描述了草本和非草本纖維及其組合的用途。

8、專利ep2576629b1描述了一種生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，據(jù)說與現(xiàn)有技術(shù)相比更有效且更具成本效益，所述方法涉及在升高的溫度下的酸水解或酸化，隨后洗滌以及在升高的溫度下對(duì)纖維素材料的水解。纖維素起始原料的木質(zhì)素含量低于按重量計(jì)5％。作為一種纖維素材料，考慮了漂白或未漂白的硬木或軟木的化學(xué)紙漿，諸如牛皮紙漿，亞硫酸鹽和蘇打紙漿。

9、專利ep2452014b1描述了一種與現(xiàn)有技術(shù)相比更有效的微纖化纖維素生產(chǎn)方法，所述方法由用酶和機(jī)械處理(其中兩者在單個(gè)步驟中同時(shí)進(jìn)行)來加工纖維素纖維的紙漿組成。使用了漂白的纖維，例如軟木和硬木纖維，因?yàn)?，如前述專利中所述，未漂白的紙漿中木質(zhì)素的存在導(dǎo)致微纖化纖維素生產(chǎn)中更大的能耗。

10、專利申請(qǐng)us20160273165a1公開了一種用于生產(chǎn)具有改善的強(qiáng)度和填料以及優(yōu)質(zhì)留著率的紙產(chǎn)品的方法，所述方法涉及將陰離子改性的微纖化纖維素以按重量計(jì)0.1-10％的量加入到纖維懸浮液中。

11、專利申請(qǐng)ep3433428a4描述了一種具有改善的壓縮強(qiáng)度的紙板，涉及使用濾水性值為15至28之間(以肖伯爾-瑞格勒值計(jì))的纖維素紙漿，向其中加入按重量計(jì)1至5％之間的微纖化纖維素和疏水性添加劑，諸如烷基烯酮二聚體、琥珀酸酐、松香和苯乙烯-馬來酸酐，或其乳液、改性物和混合物。

12、ep2978894b1描述了一種通過纖維的混合物生產(chǎn)具有強(qiáng)度特性的紙和紙板的方法，所述方法涉及以特定順序向該纖維的混合物中加入微纖化纖維素、強(qiáng)度添加劑和微粒諸如二氧化硅和膨潤(rùn)土。

13、從木材生產(chǎn)紙漿的最常用的工業(yè)化學(xué)方法之一是牛皮紙漿法蒸煮(kraftcooking)或硫酸鹽蒸煮(sulfate?cooking)。這種化學(xué)方法包括在通常由氫氧化鈉和硫化鈉組成的蒸煮液中，在大約140到180℃的溫度下于加壓反應(yīng)器中蒸煮木材(ek,monica；gellerstedt,henriksson,gunnar；pulp?and?paper?chemistry?and?technologyvolume?2,pulping?chemistry?and?technology,2009,de?gruyter,berlim)。這種化學(xué)蒸煮方法通常在總木質(zhì)素含量低于按重量計(jì)5％時(shí)結(jié)束。有必要將牛皮紙漿蒸煮法延續(xù)到木質(zhì)素含量低于5％，以便能夠處理紙漿，用于直接造紙或用于后續(xù)漂白。牛皮紙漿蒸煮法是典型地用于生產(chǎn)在現(xiàn)有技術(shù)的微纖化纖維素生產(chǎn)方法中使用的原料的方法之一。

14、用作生產(chǎn)通過化學(xué)方法對(duì)木材的脫木質(zhì)素和通過額外的漂白步驟而獲得的纖維素原纖維的起始紙漿的纖維素紙漿中的低木質(zhì)素含量是必要的，并且因此是應(yīng)用這些需要較低機(jī)械和化學(xué)能量成本的纖維素原纖維生產(chǎn)方法的調(diào)節(jié)因素，如chaker和共同作者所證明的，他們?cè)诋?dāng)評(píng)價(jià)纖維素紙漿對(duì)原纖化的適用性時(shí)，選擇木質(zhì)素含量低于按重量計(jì)20％的初始紙漿，并且在蒸煮后對(duì)其進(jìn)行額外的漂白步驟，以額外地將木質(zhì)素含量降低至顯著低于5％的值，通常低于1％，從而降低木質(zhì)素的存在對(duì)纖維素紙漿的原纖化的影響(chakeret?al.,key?role?of?the?hemicellulose?content?and?the?cell?morphology?on?thenanofibrillation?effectiveness?of?cellulose?pulps,cellulose,2013,20,2863—2875)。

15、因此，現(xiàn)有技術(shù)示出了由常規(guī)用于微纖化纖維素生產(chǎn)的纖維素材料生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，所述纖維素材料被理解為通過典型的化學(xué)蒸煮方法(諸如牛皮紙漿法或亞硫酸鹽法)脫木質(zhì)素的和/或額外的漂白的纖維素的紙漿，包括用于增加效率和降低相關(guān)成本的改性物，其涉及在幾個(gè)階段中或組合使用例如有機(jī)溶劑、化學(xué)處理諸如水解和為此目的開發(fā)的原纖化設(shè)備。木質(zhì)素含量顯著低于5％的纖維素紙漿也用作原料，為此，例如對(duì)原始纖維素紙漿應(yīng)用漂白處理。

16、因此，需要一種微纖化纖維素生產(chǎn)方法，所述方法使原料免于應(yīng)用為了將所述原料的木質(zhì)素含量降低到低于按重量計(jì)5％的值的復(fù)雜的化學(xué)和/或機(jī)械處理，并且在其轉(zhuǎn)化為微纖化纖維素的過程中也不需要這種處理。還需要一種微纖化紙漿生產(chǎn)方法，所述方法提供較低的能耗，從而降低相關(guān)成本，并且與通過使用常規(guī)纖維素原料(即木質(zhì)素含量低于5％)的現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)方法而生產(chǎn)的微纖化纖維素相比，該方法生產(chǎn)的微纖化紙漿可用于生產(chǎn)具有改善的強(qiáng)度特性的紙材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、在本發(fā)明的第一方面中，它涉及一種生產(chǎn)微纖化纖維素的方法，其中，所述方法包括以下步驟：

2、a)選擇總木質(zhì)素含量為按重量計(jì)5％至30％的牛皮紙漿；

3、b)對(duì)步驟a)中選擇的所述紙漿進(jìn)行機(jī)械解纖，直到獲得具有最小細(xì)小纖維含量為按重量計(jì)15％的微纖化纖維素懸浮液。

4、本發(fā)明的第二方面涉及通過根據(jù)本發(fā)明的所述第一方面的方法而獲得的微纖化纖維素。

5、本發(fā)明的第三方面涉及包括根據(jù)所述第二方面的所述微纖化纖維素的牛皮紙漿。

6、本發(fā)明的第四方面涉及包括根據(jù)所述第二方面的所述微纖化纖維素的紙產(chǎn)品。