專利名稱：：用于生產(chǎn)納米原纖化纖維素紙漿的方法及紙漿在造紙或納米原纖化纖維素復(fù)合物中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)納米原纖化纖維素紙衆(zhòng)(nanofibrillatedcellulosepulp)的方法。本發(fā)明還涉及紙漿在造紙或納米原纖化纖維素復(fù)合物中的用途。
背景技術(shù)：
：紙漿生產(chǎn)的許多階段，尤其是精煉(refining)階段，消耗大量能量。由于數(shù)個(gè)為獲得納米尺寸的材料所必需的原纖化通路，納米原纖化纖維素的生產(chǎn)尤其消耗大量的能量。因?yàn)楫?dāng)生產(chǎn)的紙漿包括納米原纖化纖維素時(shí)，生產(chǎn)的紙漿的能量消耗大大地增加，當(dāng)生產(chǎn)的紙漿至少部分由納米原纖化纖維素組成時(shí)，可能會(huì)存在效率的問題。有時(shí)候在納米原纖化纖維素紙漿生產(chǎn)中的另一個(gè)問題是由于纖維素纖維和待除去的水之間的數(shù)種強(qiáng)的鍵合而導(dǎo)致的弱的除水性。由于上述提到的問題，添加至少一種這樣的化合物是有益的，該化合物能夠基本上抑制在纖維素中，尤其是制備納米原纖化纖維素的過程中的原纖(fibril)的氫鍵結(jié)合。為此目的，現(xiàn)有技術(shù)中使用了一些多羥基化合物，例如蔗糖。然而，那些已知的化合物存在有一些問題。例如，已知的添加劑通常只被用于精煉階段，這會(huì)導(dǎo)致額外的添加劑成本。因此，使用那些種類的在后來的工藝階段中為了其它目的而以任何方式添加到工藝中的添加劑來代替只為了上述提到的目的而使用的那些已知添加劑將是更加有益的。因此，需要一種新的解決方案來提高納米原纖化纖維素紙漿生產(chǎn)的效率。因此，需要一種添加劑，其能夠?qū)е骂A(yù)精煉和/或原纖化階段的更低的能量消耗和紙漿生產(chǎn)中更好的除水性。新的添加劑將優(yōu)選具有這樣的特征，即降低纖維間的結(jié)合力，并因此由于精煉階段的降低的能量消耗而增加精煉效率。此外，添加劑將優(yōu)選具有這樣的特征，即降低在干燥和濃縮期間發(fā)生的纖維與水及纖維與纖維之間的結(jié)合力。而且，添加劑優(yōu)選是在后來的工藝階段為了其它目的而經(jīng)常添加的那些添加劑中的一些。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明通過提供一種生產(chǎn)紙漿的方法來解決至少若干上述提到的問題，其中生產(chǎn)的紙漿至少部分由納米原纖化纖維素組成。該方法包括這樣的步驟，其中在至少一個(gè)預(yù)精煉和/或原纖化階段之前和/或期間添加(dosed)至少一種類型的熒光增白劑(0ΒΑ)。本發(fā)明還公開了生產(chǎn)的紙漿在納米原纖化纖維素復(fù)合物中或在包括原紙(basepaper)生產(chǎn)和精加工階段的造紙或紙板生產(chǎn)中的用途，例如，在紙或紙板涂覆中的用途。本發(fā)明的內(nèi)容通過獨(dú)立權(quán)利要求1，10和11中所述來表征。本發(fā)明的各種實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中公開。本發(fā)明的發(fā)明人驚奇地發(fā)現(xiàn)，如果在預(yù)精煉階段和/或原纖化階段之前或期間添加添加劑，熒光增白劑可以提高納米原纖化纖維素紙漿的生產(chǎn)效率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)熒光增白劑能夠以這樣的方式產(chǎn)生與纖維素的結(jié)合，即熒光增白劑能夠在纖維間的結(jié)合中擔(dān)當(dāng)替代者(substituents),因而,抑制纖維素中原纖的氫鍵結(jié)合(hydrogenbonding)。提高的生產(chǎn)效率主要是由于因替代效應(yīng)而導(dǎo)致的原纖化階段的降低的能量消耗。熒光增白劑也能夠產(chǎn)生與水的結(jié)合力，因此提高干燥和濃縮過程的效率。由于上述所述，熒光增白劑能夠使得納米原纖化含有的纖維素再次分散。由于分散效應(yīng)，熒光增白劑在納米原纖化濃縮和/或再分散過程中能夠被用作分散劑，并且因此有助于該過程。另外，由于分散效應(yīng)，納米原纖化纖維素紙漿的質(zhì)量能夠被提高。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案，在紙漿預(yù)精煉階段之前加入至少一種類型的熒光增白劑。根據(jù)另一實(shí)施方案，在紙漿原纖化階段之前加入至少一種類型的熒光增白劑。根據(jù)另一實(shí)施方案，在預(yù)精煉階段向紙漿中加入至少一種類型的熒光增白劑。根據(jù)另一實(shí)施方案，在原纖化階段向紙漿中加入至少一種類型的熒光增白劑。根據(jù)一種實(shí)施方案，納米原纖化纖維素在生產(chǎn)的紙漿中的量，以干漿測(cè)定，大于30wt.%,優(yōu)選大于40wt.%,50wt.%,60wt.%或70wt.%,甚至可以到100wt.%。能夠按照本發(fā)明生產(chǎn)的納米原纖化纖維素紙漿因此含有一或多種熒光增白劑，可被用于多種終端產(chǎn)品應(yīng)用。纖維素紙漿可被用于，例如，納米原纖化纖維素復(fù)合物(nanofibrillatedcellulosepulpcomposites)中，和/或造紙中，如原紙中和/或成品紙(producedpaper)的精加工階段中。成品紙的精加工階段包括,例如涂覆階段。以下，將通過附圖來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明，其中圖la-d顯示纖維素紙漿，精煉纖維素紙漿和納米原纖化纖維素紙漿的顯微鏡照片；圖2a_c顯示實(shí)驗(yàn)測(cè)試的部分粘度結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)測(cè)試期間從Masuko磨碎樣品拍攝的部分光學(xué)顯微鏡照片；圖3a_b顯示實(shí)驗(yàn)測(cè)試期間拍攝的部分流態(tài)儀(fluidisator)樣品的光學(xué)顯微鏡圖像；圖4a-b顯示也在圖3a-3b中顯示的樣品的SEM(掃描電子顯微鏡)照片；以及圖5顯示流化樣品的部分池度(turbidity)和離心實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果。具體實(shí)施例方式在本申請(qǐng)中，術(shù)語“纖維素原料”指可以在纖維素紙漿，精煉紙漿(refinedpulp)或微原纖維纖維素的生產(chǎn)中使用的任何的纖維素原料源。纖維素原料可以基于包含纖維素的任何植物材料，例如木質(zhì)材料。該木質(zhì)材料可以來源于針葉樹(softwoodtrees),例如云杉(spruce),松樹(pine),揪樹(fir),落葉松(larch),花旗松(douglas-fir)或鐵杉(hemlock),或來源于闊葉樹(hardwoodtrees),例如樺樹(birch),山楊(aspen),白楊(poplar),赤楊(alder),桉樹(eucalyptus)或刺槐(acacia),或來源于針葉樹和闊葉樹的混合物。非木質(zhì)材料可以來源于農(nóng)業(yè)殘留物，草坪或其它植物物質(zhì)例如來自于棉花(cotton)，玉米(corn)，小麥(wheat)，燕麥(oat)，黑麥(rye)，大麥(barley)，水稻(rice),亞麻(flax),大麻(hemp),馬尼拉麻(manilahemp),劍麻(sisalhemp),黃麻(jute),芒麻(ramie),洋麻(kenaf),甘鹿禮(bagasse),竹子(bamboo)或蘆華(reed)的稻桿(straw),樹葉(leaves),樹皮(bark),種子(seeds),殼(hulls),花(flowers),蔬菜(vegetables)或果實(shí)(fruits)。術(shù)語“纖維素紙漿”在本申請(qǐng)中指纖維素纖維，其采用化學(xué)(chemical),機(jī)械(mechanical),預(yù)熱機(jī)械(thermomechanical)或預(yù)熱化學(xué)-機(jī)械(chemithermo-mechanical)造衆(zhòng)過程從任何纖維素原料中分離得到。通常纖維的直徑在15-25微米變化以及長度大于500微米，但本發(fā)明并不意圖局限于這些參數(shù)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語“造紙”指任何類紙物質(zhì)，如紙板，紙和/或紙復(fù)合物的生產(chǎn)過程。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方案，當(dāng)纖維素原料被加工為纖維素紙漿用于納米原纖化纖維素生產(chǎn)時(shí)，包含于纖維素原料的木質(zhì)素至少部分被有利地從纖維素原料中除去。因此，化學(xué)紙漿可能比機(jī)械紙漿更優(yōu)選地用于納米原纖化纖維素生產(chǎn)。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方案，纖維素原料被加工為纖維素紙漿用于納米原纖化紙漿生產(chǎn)時(shí)的過程產(chǎn)出率為至少50%，至少60%，至少70%或至少80%。按照一種實(shí)施方案，用于納米原纖化纖維素生產(chǎn)的纖維素紙漿可以優(yōu)選是未漂白或漂白的預(yù)熱化學(xué)或化學(xué)紙漿，更優(yōu)選未漂白或漂白的化學(xué)紙漿，和最優(yōu)選未漂白的化學(xué)紙漿，因?yàn)楫?dāng)使用的纖維素紙漿是化學(xué)生產(chǎn)的未漂白紙漿時(shí)，本發(fā)明的方法與其它工藝相比是最為有益的。術(shù)語“精煉紙漿”指精煉的纖維素紙漿。纖維素紙漿的精煉采用適宜的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，如精煉機(jī)，研磨機(jī)，均質(zhì)器，膠體排除儀(colloider)，摩擦式研磨機(jī)，流化床如微流化床，大流化床或流化床式均質(zhì)器或超聲儀。通常，不是所有的纖維素纖維都被完全地原纖化；除了精煉的纖維素原料，仍然有大部分的尺寸未改變的纖維素纖維存在。精煉紙漿中的大纖維可能具有原纖化的表面。在“精煉紙漿”中最細(xì)部分的纖維素基材料由納米原纖化纖維素，即直徑小于200納米的纖維素微原纖和微原纖束組成。術(shù)語“納米原纖化纖維素(NFC)”指源自纖維素原料的分離的纖維素微原纖或微原纖束的集合。微原纖通常具有高的縱橫比長度可能超過一微米而數(shù)均直徑通常小于200納米。微原纖束的直徑也可以大于但通常小于I微米。最小的微原纖與所謂的通常直徑2-12納米的初級(jí)原纖(elementaryfibrils)相似。原纖或原纖束的尺寸取決于原料和分解方法。納米原纖化纖維素也可以包含一些半纖維素；其數(shù)量可能取決于植物源。來源于纖維素原料，纖維素紙漿或精煉紙漿的納米原纖化纖維素的機(jī)械分解采用適宜的設(shè)備來進(jìn)行，例如精煉機(jī)，研磨機(jī)，均質(zhì)器，膠體排除儀，摩擦式研磨機(jī)，超聲儀，流化床如微流化床，大流化床或流化床式均質(zhì)器。納米原纖化纖維素也可以是纖維素微原纖或微原纖束的任何化學(xué)或物理改性的衍生物?；瘜W(xué)改性可以基于例如纖維素分子的羧甲基化，氧化，酯化，或醚化反應(yīng)。改性也可以通過陰離子的，陽離子的，或非離子的物質(zhì)或這些的任意組合對(duì)纖維素表面的物理吸附來實(shí)現(xiàn)。所描述的改性可以在納米原纖化纖維素的生產(chǎn)之前，之后或期間進(jìn)行。有一些廣泛使用的納米原纖化纖維素的同義詞，例如納米纖維素，微原纖纖維素，納米原纖纖維素，纖維素納米纖維，納米尺度的原纖化的纖維素，微原纖化纖維素(MFC)，或纖維素微原纖。本申請(qǐng)描述的納米原纖化纖維素與所謂的纖維素晶須不是相同的材料，纖維素晶須也稱為纖維素納米晶須，纖維素納米晶體，纖維素納米棒，棒狀纖維素微晶或纖維素納米線。在某些情況中，對(duì)兩種材料使用了相似的術(shù)語，如Kuthcarlapati等(MetalsMaterialsandProcesses20(3):307-314,2008),其中將所研究的材料稱為“纖維素納米纖維”，盡管他們清楚地指的是纖維素納米晶須。通常這些材料不具有如微原纖纖維素的沿著原纖結(jié)構(gòu)的非晶片段(amorphoussegments)，這導(dǎo)致了更加剛性的結(jié)構(gòu)。纖維素晶須也比微原纖纖維素更短；通常長度小于一微米。在傳統(tǒng)紙漿生產(chǎn)中，通常的目標(biāo)是得到長的，完全未毀壞的，原纖化的纖維，而在納米原纖化纖維素的生產(chǎn)中，目標(biāo)是將纖維破碎為小的碎片。納米原纖化纖維素和常規(guī)的纖維素通常采用不同種類的精煉機(jī)來生產(chǎn)，因?yàn)樵诩垵{精煉生產(chǎn)中慣用的精煉機(jī)未必，至少有效地，用于納米原纖化纖維素的生產(chǎn)。然而，在傳統(tǒng)紙漿生產(chǎn)中使用的精煉機(jī)可以在納米原纖化纖維素生產(chǎn)中用作預(yù)精煉機(jī)。在本申請(qǐng)中，術(shù)語“原纖化階段”指產(chǎn)生更多原纖狀纖維素的階段，術(shù)語“預(yù)精煉階段”指在納米原纖化纖維素生產(chǎn)中在原纖化階段之前可以有利地用于預(yù)精煉的階段。由于納米原纖化纖維素紙漿的許多納米尺寸的顆粒，納米原纖化纖維素紙漿的性質(zhì)與傳統(tǒng)的纖維素紙漿大為不同，因此，納米原纖化纖維素不能被認(rèn)為是與傳統(tǒng)纖維素紙衆(zhòng)相同的材料。納米原纖化纖維素甚至在低稠度(consistency)中是,例如,凝膠狀材料,并且它的除水速率通常是緩慢的。含有大量納米原纖化纖維素的紙片與由常規(guī)纖維素紙漿制成的紙片相比，具有特殊的性質(zhì)，例如，它們通常具有高的強(qiáng)度性質(zhì)，它們的孔隙率非常低，并且紙片通常(至少部分)是透明的。纖維素紙漿，精煉的纖維素紙漿和納米原纖化纖維素紙漿的不同之處在圖Ia-Id中由光學(xué)顯微鏡照片來說明。在圖Ia-Ic中，放大比例是相同的。圖Ia顯示了典型的纖維素紙漿的光學(xué)顯微鏡照片。圖Ib顯示了典型的精煉的纖維素紙漿的顯微鏡照片。圖Ic和Id顯示了典型的納米原纖化纖維素紙漿的顯微鏡照片。如圖Ic中所示，在圖Ia和Ib中顯示的大的纖維素纖維不再清晰可見。圖Id以更高的放大比例顯示了與圖Ic相同的情形，其中直徑小于100納米的獨(dú)立的微原纖和微原纖束可以被檢測(cè)到。按照一種實(shí)施方案，本發(fā)明提供了一種方法，用于在至少一種類型的熒光增白劑的存在下通過預(yù)精煉和/或原纖化紙漿來生產(chǎn)納米原纖化纖維素紙漿。此外，按照另一實(shí)施方案，本發(fā)明提供了生產(chǎn)的紙漿在造紙或納米原纖化纖維素復(fù)合物中的用途。熒光增白劑(OBAs)是染料類化合物，其在人眼不可見的電磁光譜的紫外和紫區(qū)吸收短波光，在更長波的藍(lán)區(qū)再次發(fā)出光。換句話說，熒光增白劑使得材料，例如紙，在人眼看來不那么黃，因此，人眼將藍(lán)光看作是更高程度的白度。在現(xiàn)有技術(shù)中，熒光增白劑被用來獲得成品紙的更好的光學(xué)性質(zhì)，例如，為了成品紙的增白效果。通常在紙漿和造紙工業(yè)中使用的熒光增白劑類型有，例如，雙，四或六磺化的1，2_二苯乙烯(stilbene)化合物?；腔鶊F(tuán)的數(shù)量影響熒光增白劑的化學(xué)性質(zhì)，因此，所使用的OBA的類型可能對(duì)依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的方法產(chǎn)生影響。一般來說，熒光增白劑含有的磺化基團(tuán)越多，所使用的熒光增白劑對(duì)依據(jù)本發(fā)明的方法的影響越大。在紙漿和造紙工業(yè)中一些其它最為商業(yè)可獲得的熒光增白劑基于香豆素和吡唑啉化學(xué)。那些提到的熒光增白劑類型只是部分例子，現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它類型的熒光增白劑也可以用于本發(fā)明。然而，按照本發(fā)明的一種實(shí)施方案，本申請(qǐng)中提到的那些化學(xué)類型，即1，2-二苯乙烯，香豆素和吡唑啉，優(yōu)選用于本發(fā)明的實(shí)踐中。在那些化學(xué)制品中，陰離子1，2-二苯乙烯化合物可以最優(yōu)選用于本發(fā)明。熒光增白劑是非常昂貴的添加劑，因此，如果在納米原纖化紙漿生產(chǎn)中使用熒光增白劑，本發(fā)明提供的解決方案意圖是最為有效的，其中否則在后期向紙漿或最終產(chǎn)品中添加熒光增白劑。在造紙中，熒光增白劑通常被添加到造紙工藝的濕部(wetend)，其包括，例如，風(fēng)扇紙衆(zhòng)(fanpulp)或成衆(zhòng)池(machinechest)中。按照本發(fā)明的某些實(shí)施方案,使用熒光增白劑并不必然增加添加劑的成本，而是，正相反，如果熒光增白劑在預(yù)精煉階段之前或期間或在原纖化步驟之前或期間添加的話，熒光增白劑在納米原纖化紙漿中的保持力可以被改進(jìn)，因此，使用的熒光增白劑的總成本可以被降低。換句話說，如果按照本發(fā)明某些實(shí)施方案來添加熒光增白劑，按照本發(fā)明實(shí)施方案所必需的熒光增白劑的添加(dosage)總量可以更少是可能的，這是由于在納米原纖化纖維素預(yù)精煉和/或原纖化階段可能形成的若干纖維與熒光增白劑結(jié)合。因此，當(dāng)在精煉階段之前或期間向生產(chǎn)的紙漿添加熒光增白劑時(shí)，納米原纖化纖維素生產(chǎn)的效率可以進(jìn)一步提高，不僅因?yàn)榻档偷哪芰肯?，也由于更低的添加劑成本。而且，按照本發(fā)明某些實(shí)施方案，納米原纖化纖維素生產(chǎn)中熒光增白劑的添加可以提高納米原纖化纖維素?cái)y帶熒光增白劑的能力，因此，對(duì)其它熒光增白劑載體如聚乙烯醇(PVOH)的需求可以降低。因此，生產(chǎn)效率由于本發(fā)明也能夠以這種方式被提高。按照本發(fā)明的一種實(shí)施方案，本方法包括這樣的步驟，其中至少一種類型的熒光增白劑(OBA)作為精煉添加劑被添加到含有纖維素的紙漿中。在該方法中，優(yōu)選在預(yù)精煉和/或原纖化階段之前進(jìn)行添加。另外或備選地，一種類型的熒光增白劑在預(yù)精煉或原纖化階段可以被添加到紙漿中。因此，在預(yù)精煉階段添加熒光增白劑是可能的，和/或熒光增白劑可以被添加到之后的原纖化階段的部分或全部。按照本發(fā)明的一種有利的實(shí)施方案，無論添加劑在哪個(gè)階段被添加到過程中，在添加劑添加后的至少一個(gè)原纖化階段，紙漿被原纖化。陰離子熒光增白劑能夠抑制纖維素中纖維素原纖間的氫鍵結(jié)合并且因此能夠用來產(chǎn)生分散效應(yīng)，該分散效應(yīng)可以提高所生產(chǎn)的納米原纖化纖維素的質(zhì)量。由于分散效應(yīng)，熒光增白劑可以在納米原纖化濃縮/再分散過程中用作分散劑，并且因而可以有助于該過程。含有熒光增白劑的納米原纖化纖維素可以改進(jìn)不僅精煉效率和所生產(chǎn)的紙漿的質(zhì)量，而且從依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案生產(chǎn)的紙漿制造的終端產(chǎn)品的強(qiáng)度和光學(xué)性質(zhì)。強(qiáng)度性質(zhì)的改進(jìn)主要是由于納米原纖化纖維素的特征，光學(xué)性質(zhì)的改進(jìn)主要是由于熒光增白劑的特征。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方案的方法包括至少下列一將原料引入系統(tǒng)，其中原料包括纖維素，一向系統(tǒng)添加至少一種類型的熒光增白劑作為精煉添加劑，以及在至少一個(gè)預(yù)精煉或原纖化階段在添加的熒光增白劑的存在下精煉原料以形成原纖狀的纖維素材料。將依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的紙漿與依據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的紙漿進(jìn)行比較，新發(fā)明可以提供至少下述優(yōu)點(diǎn)中的一些一更低的能量消耗以達(dá)到目標(biāo)紙漿原纖化程度，一生產(chǎn)的納米原纖化纖維素紙漿的更高的質(zhì)量，一更好的加工性能，包括，例如，更好的除水性和更好的分散性能，一相對(duì)于相同的精煉總能耗而言更好的強(qiáng)度性能，以及一相對(duì)于相同的熒光增白劑的數(shù)量而言更好的光學(xué)性能(由于熒光增白劑的更好的保留)。納米原纖化纖維素在依據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的紙漿中的量可以是30，35，40，45，50，55，60，65，70，75，80，85，90，95或IOOwt.%，包括其中的任何和所有范圍和子范圍。按照本發(fā)明的紙漿生產(chǎn)工藝具有至少一個(gè)原纖化階段，或許至少2，3或4個(gè)原纖化階段。按照本發(fā)明，至少一種類型的熒光增白劑一在至少一個(gè)提到的原纖化階段之前或在預(yù)精煉階段之前，或許在至少2，3，4或5個(gè)提到的原纖化階段之前或預(yù)原纖化(pre-fibrillation)階段之前被添加，和/或一添加到至少一個(gè)提到的原纖化階段或預(yù)精煉階段，或許到至少2，3，4或5個(gè)提到的原纖化階段或預(yù)精煉階段。另外，按照本發(fā)明，在至少一個(gè)原纖化階段中在至少一次添加劑添加后紙漿被原纖化以形成一些納米原纖化纖維素材料。如上所述，在精煉之前或期間熒光增白劑的添加，通過與纖維素原纖形成氫鍵降低了纖維素與纖維素之間通過羥基的結(jié)合。同時(shí)，熒光增白劑的添加通過陰離子基團(tuán)間的斥力對(duì)漿料懸浮液產(chǎn)生了分散效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)測(cè)試在工藝中進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試，其中一定量的熒光增白劑被添加用作精煉添加劑。另外，將生產(chǎn)的紙漿制成紙片并隨后對(duì)紙片進(jìn)行了測(cè)試。I.所使用的紙漿通過傳統(tǒng)化學(xué)造漿工藝制備的漂白樺樹漿被用作原料纖維素紙漿。2.所使用的熒光增白劑使用兩種不同類型的熒光增白劑作為精煉添加劑二磺基類型的熒光增白劑和六磺基類型的熒光增白劑。另外，使用未添加熒光增白劑的參考樣品。3.預(yù)精煉預(yù)精煉階段采用Voith精煉機(jī)進(jìn)行。所使用的熒光增白劑的添加量始終為2wt.%。所有量在預(yù)精煉階段之前添加到紙漿，之后在200kWh/t的能量下精煉樣品。預(yù)精煉在稠度4%的情況下進(jìn)行。得到的紙漿被稀釋至I.6%用于流化床和至2%用于Masuko。將熒光增白劑添加到預(yù)精煉過程來改善它們與纖維表面的結(jié)合力。4.樣品制備4a:流化床采用M-700MicrofluidicsProcessor將部分樣品流化。那些樣品在30分鐘內(nèi)用混合器以稠度I.6%的方式分散。分散后，樣品三次通過流化床，從而在第一次通過中只有直徑為500微米的APM室。在第二次通過中，纖維懸浮液通過兩個(gè)連續(xù)的直徑為500微米和200微米的室。進(jìn)行第三次通過從而纖維懸浮液通過連續(xù)的直徑為500微米和100微米的室。所有這些試驗(yàn)中，流化床的冷凝器被關(guān)閉，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)其在實(shí)驗(yàn)的第一部分改進(jìn)原纖化。4bMasuko超細(xì)摩擦式研磨機(jī)磨碎的樣品在用Masuko處理前的15分鐘內(nèi)用混合機(jī)以2%的稠度分散。分散的樣品以這樣的方式四次通過Masuko，其中在第一次通過中，磨石間的間隙比剩下三次通過中更加松散。第一和第三次通過后清洗研磨機(jī)。5.特征描述通過測(cè)量樣品的粘度(Brookfield)和濁度以及觀察樣品的光學(xué)顯微鏡和SEM圖像來表征由Masuko和流化床得到的凝膠狀纖維懸浮液。另外，為了測(cè)定樣品中納米尺寸的材料的量，采用離心測(cè)量法測(cè)定了液相和固相中干物質(zhì)的含量。6.紙片制備在實(shí)驗(yàn)室里從生產(chǎn)的紙漿制備了紙片。7.測(cè)試結(jié)果精煉結(jié)果可以通過測(cè)量納米原纖化纖維素樣品的粘度水平來評(píng)估，因?yàn)榧垵{材料的粘度水平與紙漿中納米原纖化纖維素的份數(shù)相關(guān)。通常，更加精煉的并且因此更加原纖化的納米原纖化纖維素比更少的納米原纖化纖維素更像凝膠狀材料。因此，更像凝膠狀材料意味著樣品中更多的納米原纖化纖維素，這種納米原纖化纖維素的更大的部分可以在樣品中顯示出更高的粘度水平。添加有熒光增白劑的樣品與參考樣品相比是明顯更加粘性的。未原纖化的纖維的量可以從光學(xué)顯微鏡照片中評(píng)估得出?；谡扯冉Y(jié)果和光學(xué)顯微鏡圖像，熒光增白劑添加對(duì)原纖化具有明確的影響。這些結(jié)果中的一些可見于圖2a_2c，其中顯示了粘度結(jié)果和Masuko研磨樣品的部分光學(xué)顯微鏡照片。圖2a呈現(xiàn)了參考樣品21，添加有二磺基熒光增白劑的樣品22以及添加有六磺基熒光增白劑的樣品23的粘度結(jié)果。圖2b顯示了參考樣品21的光學(xué)顯微鏡照片，圖2c顯不了添加有六磺基突光增白劑的樣品23的光學(xué)顯微鏡照片。同樣地，樣品烘干后，對(duì)流化樣品進(jìn)行了初步再分散試驗(yàn)。探測(cè)了干燥的膜在水中分解(disintegration)時(shí)的差別。參考樣品幾乎完全沒破裂為小片,而熒光增白劑改性的樣品完全分解。圖3a和3b顯示了流化儀樣品的光學(xué)顯微鏡圖像，其中呈現(xiàn)了參考樣品(圖3a所示)和含有六磺基熒光增白劑的樣品32(圖3b所示)。圖3b中呈現(xiàn)的添加有熒光增白劑的樣品比圖3a中所示的參考樣品明顯更好地原纖化。圖4a和4b用SEM照片(放大比例10000倍)顯示了相同的情形，其中呈現(xiàn)了參考樣品(圖4a)和添加有六磺化熒光增白劑的樣品(圖4b)。可以看出，與參考樣品相比，含有六磺化熒光增白劑的樣品看上去明顯更好，在圖像中可以看見許多更小的原纖。納米原纖化纖維素的質(zhì)量可以采用納米尺寸的材料的離心和測(cè)量樣品的濁度來分析。離心結(jié)果被認(rèn)為描述原纖化的程度，使得與更少的納米尺寸的材料相比，更多的納米尺寸的材料具有更有效的原纖化。就濁度結(jié)果而言，濁度值越小，樣品中納米尺寸的材料應(yīng)當(dāng)更多。圖5顯示了流化樣品的濁度和離心結(jié)果。在該圖中呈現(xiàn)了參考樣品51，添加有二磺基類型的熒光增白劑的樣品52，以及添加有六磺基類型的熒光增白劑的樣品53?？梢钥闯觯凑諠岫冉Y(jié)果，添加有OBA的樣品是最納米尺寸的。離心結(jié)果也顯示納米尺寸的材料的量隨著OBA的添加而增加。隨后測(cè)試的紙片顯示，按照本發(fā)明生產(chǎn)的紙片的內(nèi)部強(qiáng)度明顯高于未添加熒光增白劑所生產(chǎn)的參考紙片的內(nèi)部強(qiáng)度性質(zhì)。本領(lǐng)域技術(shù)人員容易理解，本發(fā)明的不同實(shí)施方案可以用于需要優(yōu)化納米原纖化纖維素紙漿原纖化的情況。因此，顯然本發(fā)明并不僅僅局限于上述呈現(xiàn)的實(shí)施方案，而是可以在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)被改變。權(quán)利要求1.生產(chǎn)紙漿的方法,其中生產(chǎn)的紙漿，以干漿測(cè)定,含有至少30wt.%的納米原纖化纖維素材料，該方法包括-向系統(tǒng)中引入原料，其中該原料包括纖維素，-向系統(tǒng)中添加至少一種類型的熒光增白劑作為精煉添加劑，以及在至少一個(gè)預(yù)精煉階段或原纖化階段中在添加的熒光增白劑的存在下精煉原料以形成原纖狀的纖維素材料。2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其特征在于在至少一個(gè)原纖化階段在添加的熒光增白劑的存在下進(jìn)行精煉以形成原纖狀的纖維素材料。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于生產(chǎn)的紙漿，以干漿測(cè)定，含有至少40wt.%,至少50wt.%,至少60wt.%或至少70wt.%的納米原纖化纖維素材料。4.根據(jù)上述權(quán)利要求I一3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于至少部分原料選自-未漂白的化學(xué)紙漿，-漂白的化學(xué)紙漿，-未漂白的預(yù)熱化學(xué)紙漿，以及-漂白的預(yù)熱化學(xué)紙漿。5.根據(jù)上述權(quán)利要求I一4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在預(yù)精煉階段之前添加至少一種類型的熒光增白劑。6.根據(jù)上述權(quán)利要求I一5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于向預(yù)精煉階段添加至少一種類型的熒光增白劑。7.根據(jù)上述權(quán)利要求I一6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于在原纖化階段之前添加至少一種類型的熒光增白劑。8.根據(jù)上述權(quán)利要求I一7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于向原纖化階段添加至少一種類型的熒光增白劑。9.根據(jù)上述權(quán)利要求I一8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于至少一種添加的熒光增白劑的類型選自1，2-二苯乙烯，香豆素和吡唑啉化合物。10.紙漿在納米原纖化纖維素復(fù)合物中的用途，其中至少部分紙漿是按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法生產(chǎn)的。11.紙漿在造紙或紙板生產(chǎn)中的用途，所述造紙或紙板生產(chǎn)包括-原紙生產(chǎn)，以及-紙或紙板的精加工階段，其中至少部分紙漿是按照上述權(quán)利要求I一9中任一項(xiàng)所述的方法生產(chǎn)的。12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，其中所述精加工階段包括用于紙或紙板的涂覆。全文摘要本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)紙漿的方法。生產(chǎn)的紙漿含有，以干漿測(cè)定，至少30wt.%的納米原纖化纖維素材料。本方法包括下述階段向系統(tǒng)中引入原料，其中該原料包括纖維素，向系統(tǒng)中添加至少一種類型的熒光增白劑作為精煉添加劑，以及在至少一個(gè)預(yù)精煉階段或原纖化階段在添加的熒光增白劑的存在下精煉原料以形成原纖狀纖維素材料。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)的紙漿在納米原纖化纖維素復(fù)合物或包括原紙生產(chǎn)和精加工階段的造紙和紙板生產(chǎn)中的用途，其中精加工階段包括例如紙和紙板涂覆。文檔編號(hào)D21H21/32GK102686799SQ201080053197公開日2012年9月19日申請(qǐng)日期2010年11月5日優(yōu)先權(quán)日2009年11月24日發(fā)明者A.勞卡南,J.帕爾塔卡里,M.諾波南,T.派瓦萊南申請(qǐng)人:芬歐匯川集團(tuán)公司