[发明专利]制造包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品的方法。此外，本发明涉及在所述方法中形成的包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品，以及包含该复合品的产品。该复合品可以是纸，例如，纸张。热塑性纤维可以是聚乳酸纤维。

背景技术

在过去二十年，来自可再生资源的聚合物已吸引了越来越多的关注，这主要是由于以下两个原因：环保意识和石油资源的限制。像大多数来自石油原料的聚合物，来自可再生资源的聚合物很少以纯态被用作功能材料。反之，包含来自可再生资源的聚合物的复合材料经常被用来改善特定的性能。

纤维素纤维广泛地用在聚合材料中，以改善复合材料的机械性能。纤维素为从植物纤维中获得的主要物质，并且纤维素纤维增强的聚合物的应用在最前沿伴随着对可再生原材料的焦点。

利用来自天然资源的单体的合成聚合物的发展，为开发来自可再生资源的环境友好的可生物降解的聚合物提供了新的方向。关于这一点，最有前景的聚合物之一为聚乳酸(PLA)，这是因为其可由农业产品制成，且可容易生物降解。

用于制备两种或更多种聚合物的新型混合物的通常目的不是彻底地改变聚合物的性能，而是利用混合物的最大可能的性能。

通过各种纤维素纤维增强的PLA基质的使用已被广泛地报道。纤维素纤维已成功地提高了PLA基质的模量和抗拉强度。然而，疏水性PLA和亲水性纤维素纤维之间的不良界面导致差的机械性能。为了改善PLA纤维和基于纤维素的纤维之间的界面，已研制出各种表面处理，例如，酯化、碱处理和氰乙基化。然而，生产纤维素纤维和PLA纤维的均质混合物仍是一个问题。当制造具有大量的生物纤维的纸时，这点尤其是正确的，因为长的生物纤维倾向于形成束和纤维屑。此外，当将生物聚合物(例如，PLA)与纤维素纤维混合时，纤维素的强度将通常被降低。均质性的缺乏使所获得的产品的结构变差，进而形成具有不均匀的性质的产品。因此，获得纤维素和生物纤维的尽可能均质的混合物是非常重要的。通过利用短纤维素纤维的悬浮液，可提高均质性。然而，利用短纤维素纤维的悬浮液的缺点是，机械性能(例如，所得到的材料的撕裂强度)变差。

一种增加如上文所公开的组合物的均质性的方法是，向纤维悬浮液加入例如润滑剂和/或表面活性剂。润滑剂和/或表面活性剂将降低纤维之间的摩擦，从而减少大量纤维屑的形成。然而，润滑剂和/或表面活性剂的加入会产生发泡的问题。其他的方法涉及改变纤维素纤维的表面。然而，这些解决方案未完全解决下面的问题：提供包含热塑性纤维(例如，PLA纤维)和纤维素纤维，且当转变成不同产品时具有良好的匀度、可控的透气性、良好的折叠和撕裂指数的适宜的复合品(例如，纸张)。

WO 2009008822公开了用于制备具有降低的机械吸附蠕变的复合材料的方法。然而，所公开的方法未克服提供均质性的问题。

本发明的目的是提供一种用于制造包含纤维素浆纤维和热塑性纤维的复合品(例如，纸张)的方法，其中，上述问题被至少部分地克服或缓解。此外，本发明的目的是提供复合品和包含该复合品以克服或缓解上述问题的产品。热塑性纤维可以是PLA纤维。

发明内容

本发明涉及一种用于制造包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品的方法，其中，所述方法包括下列步骤：

a)将精制的湿浆料与热塑性纤维的水悬浮液混合得到组合物，

b)使所述组合物形成纤维网，

c)使所述纤维网脱水，

d)干燥所述纤维网，以及

e)加热和压制来自步骤d)的干燥的纤维网，以使所述热塑性纤维熔化成热塑性基质，进而形成复合品。

所述湿浆料可以为水性浆料悬浮液。

上述方法的过程步骤可以不同的顺序进行。而且，该方法可包括附加的步骤。

因此，本发明还涉及一种用于制造包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品的方法，其中，所述方法包括下列步骤：

a)将精制的湿浆料与热塑性纤维的水悬浮液混合得到组合物，

b)使所述组合物脱水得到中间复合品，

c)干燥所述中间复合品，

d)将所述中间复合品悬浮在水中，

e)将由步骤d)所获得的中间复合品形成纤维网，并干燥所述纤维网，以及

f)加热和压制来自步骤e)的纤维网，以使所述热塑性纤维熔化成热塑性基质，进而形成复合品。

所述湿浆料可以为水性浆料悬浮液。所述方法在步骤d)和步骤e)之间还可包括精制步骤d′)。

此外，本发明还涉及一种用于制造包含纤维素浆纤维和热塑性基质的复合品的方法，其中，所述方法包括下列步骤：