[发明专利]用于生产纸、纸板或类似物的方法

说明书

本发明涉及一种用于生产纸、纸板或类似物的方法。该方法包括获得包含纤维素纤维的厚浆料，形成纤维网和干燥所述纤维网。向厚浆料添加强化剂体系和源自非木材来源的微原纤化的薄壁纤维素材料，该强化剂体系包括至少一种合成或天然聚合物或它们的混合物。

本发明涉及用于生产根据所附独立权利要求的前序部分所述的纸、纸板或类似物的方法。

纤维素形成植物材料中细胞壁结构的一部分，其补强了半纤维素和果胶或木质素的基质。在薄壁组织的初生细胞壁中，纤维素与其他多糖如果胶和半纤维素一起形成柔性膜层。薄壁组织形成例如茎和果肉的髓。木材物质也具有包含次生壁结构的厚壁组织，其在细胞停止生长后形成。厚壁组织的次生壁结构为植物提供刚性和强度。在次生细胞壁中，发现纤维素为纤维素微原纤维层。原纤维在各层内大多均匀排列，通过氢键彼此紧密连接，并且通过共价桥键与木质素结构紧密连接。由于细胞结构和组成的变化，不同植物部分的机械性能显著不同。例如，马铃薯或苹果的薄壁组织的杨氏模量和抗压强度分别为0.3GPa和0.3MPa，而(当沿着木纹装载时)如松树或云杉的木材的杨氏模量约为10GPa，抗压强度约为90MPa。

微原纤化纤维素包含释放的具有高的长宽比的半结晶纳米级纤维素原纤维。典型的纳米级纤维素原纤维的宽度为5-60nm，长度为数十纳米至至多数百微米。微原纤化纤维素(MFC)由包含纤维素结构的各种纤维源(例如木浆)生产。由于木材的次生细胞壁富含纤维素，木浆通常用作微原纤化纤维素或纳米纤维素的原材料。然而，从次生细胞壁结构释放微原纤维可能是困难的。原纤化工艺复杂，并且为了获得可接受的原纤化度，常常需要化学预处理。严苛的原纤化可能损害原纤维，并且通常是昂贵且耗能的过程。

微原纤化纤维素已用作纸和纸板制造的添加剂。然而，微原纤化纤维素的高价格限制了它的大规模使用。

本发明的目的是最小化或甚至消除现有技术中存在的缺点。

本发明的一个目的是提供一种用于提高所生产的纸或纸板的强度性能，如Z-强度、爆裂强度、SCT强度的方法。

本发明的另一个目的是提供具有改善的强度性能的纸或纸板产品。

这些目的通过独立权利要求中公开的特征来实现，并且本发明由所附独立权利要求的特征来限定。本发明的一些优选实施方案在从属权利要求中给出。除非另有明确说明，否则从属权利要求中所记载的特征可相互自由组合。

在本文中给出的示例性实施方案及其优点涉及根据本发明的方法、用途以及产品的可适用部分，尽管并非总是单独提及。

用于生产纸、纸板或类似物的典型方法包括：

-获得包含纤维素纤维的厚浆料，

-从浆料形成纤维网，

-向厚浆料添加强化剂体系和源自非木材来源的微原纤化的薄壁纤维素材料，该强化剂体系包括至少一种合成或天然聚合物或它们的混合物，

-干燥纤维网。

源自非木材来源的微原纤化的薄壁纤维素材料的典型用途是作为纸、纸板或类似物的制造中的强化剂。

根据本发明的典型纸或板产品具有150-800kg/m³的密度并且通过根据本发明的方法来生产。

现在令人惊讶地发现，通过将含有至少一种聚合物和微原纤化的薄壁纤维素材料的强化剂体系添加到厚浆料中，可提高纸或纸板的各种关键强度参数。聚合物和微原纤化的薄壁纤维素材料的相互作用使得所生产的纸或纸板的强度性能有效和意想不到的提高。此外，甚至可以同时改进不止一个所需的强度参数。已经观察到，通过使用包含聚合物和微原纤化的薄壁纤维素的强化剂体系而实现的强度改善与通过使用由木材的次级壁结构产生的常规微原纤化材料所获得的结果一样好，甚至更好。鉴于微原纤化之前的薄壁组织和厚壁组织的强度特性，这是令人惊讶的。