制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法，其中，所述方法包括下列步驟：a)將精制的水性漿料懸浮液與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物，b)使所述組合物形成纖維網(wǎng)，c)使所述纖維網(wǎng)脫水，d)干燥所述纖維網(wǎng)，以及e)加熱和壓制來(lái)自步驟d)的干燥的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)，進(jìn)而形成復(fù)合品。
【專利說(shuō)明】制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法。此 夕卜，本發(fā)明涉及在所述方法中形成的包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品，以及包含 該復(fù)合品的產(chǎn)品。該復(fù)合品可以是紙，例如，紙張。熱塑性纖維可以是聚乳酸纖維。

【背景技術(shù)】
[0002] 在過(guò)去二十年，來(lái)自可再生資源的聚合物已吸引了越來(lái)越多的關(guān)注，這主要是由 于以下兩個(gè)原因：環(huán)保意識(shí)和石油資源的限制。像大多數(shù)來(lái)自石油原料的聚合物，來(lái)自可再 生資源的聚合物很少以純態(tài)被用作功能材料。反之，包含來(lái)自可再生資源的聚合物的復(fù)合 材料經(jīng)常被用來(lái)改善特定的性能。
[0003] 纖維素纖維廣泛地用在聚合材料中，以改善復(fù)合材料的機(jī)械性能。纖維素為從植 物纖維中獲得的主要物質(zhì)，并且纖維素纖維增強(qiáng)的聚合物的應(yīng)用在最前沿伴隨著對(duì)可再生 原材料的焦點(diǎn)。
[0004] 利用來(lái)自天然資源的單體的合成聚合物的發(fā)展，為開(kāi)發(fā)來(lái)自可再生資源的環(huán)境友 好的可生物降解的聚合物提供了新的方向。關(guān)于這一點(diǎn)，最有前景的聚合物之一為聚乳酸 (PLA)，這是因?yàn)槠淇捎赊r(nóng)業(yè)產(chǎn)品制成，且可容易生物降解。
[0005] 用于制備兩種或更多種聚合物的新型混合物的通常目的不是徹底地改變聚合物 的性能，而是利用混合物的最大可能的性能。
[0006] 通過(guò)各種纖維素纖維增強(qiáng)的PLA基質(zhì)的使用已被廣泛地報(bào)道。纖維素纖維已成功 地提高了 PLA基質(zhì)的模量和抗拉強(qiáng)度。然而，疏水性PLA和親水性纖維素纖維之間的不良 界面導(dǎo)致差的機(jī)械性能。為了改善PLA纖維和基于纖維素的纖維之間的界面，已研制出各 種表面處理，例如，酯化、堿處理和氰乙基化。然而，生產(chǎn)纖維素纖維和PLA纖維的均質(zhì)混合 物仍是一個(gè)問(wèn)題。當(dāng)制造具有大量的生物纖維的紙時(shí)，這點(diǎn)尤其是正確的，因?yàn)殚L(zhǎng)的生物纖 維傾向于形成束和纖維屑。此外，當(dāng)將生物聚合物（例如，PLA)與纖維素纖維混合時(shí)，纖維 素的強(qiáng)度將通常被降低。均質(zhì)性的缺乏使所獲得的產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變差，進(jìn)而形成具有不均勻 的性質(zhì)的產(chǎn)品。因此，獲得纖維素和生物纖維的盡可能均質(zhì)的混合物是非常重要的。通過(guò) 利用短纖維素纖維的懸浮液，可提高均質(zhì)性。然而，利用短纖維素纖維的懸浮液的缺點(diǎn)是， 機(jī)械性能（例如，所得到的材料的撕裂強(qiáng)度）變差。
[0007] -種增加如上文所公開(kāi)的組合物的均質(zhì)性的方法是，向纖維懸浮液加入例如潤(rùn)滑 劑和/或表面活性劑。潤(rùn)滑劑和/或表面活性劑將降低纖維之間的摩擦，從而減少大量纖 維屑的形成。然而，潤(rùn)滑劑和/或表面活性劑的加入會(huì)產(chǎn)生發(fā)泡的問(wèn)題。其他的方法涉及 改變纖維素纖維的表面。然而，這些解決方案未完全解決下面的問(wèn)題：提供包含熱塑性纖維 (例如，PLA纖維）和纖維素纖維，且當(dāng)轉(zhuǎn)變成不同產(chǎn)品時(shí)具有良好的勻度、可控的透氣性、 良好的折疊和撕裂指數(shù)的適宜的復(fù)合品（例如，紙張）。
[0008] WO 2009008822公開(kāi)了用于制備具有降低的機(jī)械吸附蠕變的復(fù)合材料的方法。然 而，所公開(kāi)的方法未克服提供均質(zhì)性的問(wèn)題。
[0009] 本發(fā)明的目的是提供一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性纖維的復(fù)合品 (例如，紙張）的方法，其中，上述問(wèn)題被至少部分地克服或緩解。此外，本發(fā)明的目的是提 供復(fù)合品和包含該復(fù)合品以克服或緩解上述問(wèn)題的產(chǎn)品。熱塑性纖維可以是PLA纖維。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明涉及一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法，其 中，所述方法包括下列步驟：
[0011] a)將精制的濕漿料與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物，
[0012] b)使所述組合物形成纖維網(wǎng)，
[0013] c)使所述纖維網(wǎng)脫水，
[0014] d)干燥所述纖維網(wǎng)，以及
[0015] e)加熱和壓制來(lái)自步驟d)的干燥的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性 基質(zhì)，進(jìn)而形成復(fù)合品。
[0016] 所述濕漿料可以為水性漿料懸浮液。
[0017] 上述方法的過(guò)程步驟可以不同的順序進(jìn)行。而且，該方法可包括附加的步驟。
[0018] 因此，本發(fā)明還涉及一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方 法，其中，所述方法包括下列步驟：
[0019] a)將精制的濕漿料與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物，
[0020] b)使所述組合物脫水得到中間復(fù)合品，
[0021] c)干燥所述中間復(fù)合品，
[0022] d)將所述中間復(fù)合品懸浮在水中，
[0023] e)將由步驟d)所獲得的中間復(fù)合品形成纖維網(wǎng)，并干燥所述纖維網(wǎng)，以及
[0024] f)加熱和壓制來(lái)自步驟e)的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)，進(jìn) 而形成復(fù)合品。
[0025] 所述濕漿料可以為水性漿料懸浮液。所述方法在步驟d)和步驟e)之間還可包括 精制步驟d')。
[0026] 此外，本發(fā)明還涉及一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方 法，其中，所述方法包括下列步驟：
[0027] -將精制的濕漿料與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物，
[0028] _使所述組合物脫水得到中間復(fù)合品，以及 [0029]-干燥所述中間復(fù)合品，
[0030] 其中，所述方法包括下列步驟：
[0031] a)將所述干燥的中間復(fù)合品懸浮在水中，
[0032] b)使由步驟a)所獲得的中間復(fù)合品形成纖維網(wǎng)，并干燥所述纖維網(wǎng)，以及 [0033] c)加熱和壓制來(lái)自步驟b)的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)，進(jìn) 而形成復(fù)合品。
[0034] 所述方法在步驟a)和步驟b)之間還可包括精制步驟。
[0035] 在本文所描述的方法中，可利用50N/cm2至1300N/cm2,例如100N/cm 2至500N/cm2、 或200N/cm2至300N/cm2的壓力，進(jìn)行纖維網(wǎng)的壓制。壓制的時(shí)間可從1分鐘變化至30分 鐘，例如，從2分鐘變化至15分鐘、或從5分鐘變化至7分鐘。
[0036] 已驚奇地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)精制纖維素漿纖維，隨后將濕態(tài)下的精制的纖維素漿纖維與 熱塑性纖維的水懸浮液混合，避免了上述問(wèn)題。因此，當(dāng)混合在一起時(shí)，精制的纖維素漿纖 維以及熱塑性纖維處于濕態(tài)。熱塑性纖維未被精制，即，它們是非精制的熱塑性纖維。在與 熱塑性纖維混合之前，纖維素漿纖維被精制至所期望的程度。以這種方式，可獲得纖維素漿 纖維的所期望的形狀和/或性質(zhì)，例如，纖維長(zhǎng)度、解纏、機(jī)械強(qiáng)度、抗拉指數(shù)和張力，而不 影響熱塑性纖維。由于熱塑性纖維會(huì)以不期望的方式受到精制引起的影響，故這點(diǎn)是明顯 的好處。例如，熱塑性纖維的精制會(huì)導(dǎo)致纖維縮短、纖維表面改性、熔化、團(tuán)塊和/或堵塞的 形成。特別地，包覆的熱塑性纖維會(huì)在精制期間失去它們的所有或部分的涂層，從而改變?cè)?將濕態(tài)下的精制的纖維素漿纖維與熱塑性纖維的水懸浮液混合而產(chǎn)生的分散體系中的纖 維性質(zhì)和性能。
[0037] 本文所述描述的方法的其他優(yōu)點(diǎn)是，其允許利用卷曲的以及直的（S卩，非卷曲的） 熱塑性纖維，例如，PLA纖維。與袋裝提供的直的熱塑性纖維相比，由于卷曲的熱塑性纖維被 處理成捆，故在工業(yè)規(guī)模上優(yōu)選使用卷曲的熱塑性纖維。當(dāng)制造例如紙張時(shí)，與卷曲的纖維 相比，非卷曲的纖維將被預(yù)計(jì)以不同的方式展開(kāi)，從而影響所生成的紙張的機(jī)械性能。出乎 意料地，本發(fā)明的發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分別利用卷曲的熱塑性纖維和非卷曲的熱塑性纖維時(shí)， 自本文所描述的方法所得到的紙張的機(jī)械性能顯示出基本上相同的機(jī)械性能。
[0038] 此外，當(dāng)在本文所描述的方法中加熱干燥的纖維網(wǎng)時(shí)，熱塑性纖維被熔化，使得形 成熱塑性基質(zhì)。加熱和壓制已發(fā)現(xiàn)生成出具有極佳的勻度、透氣性和機(jī)械性能的復(fù)合品，例 如紙張。加熱可在等于或大于熱塑性纖維的熔化溫度的溫度下進(jìn)行。將理解到，在本文所 描述的方法中，熱塑性纖維基本上被熔化，不能作為原始纖維進(jìn)行回收。換句話說(shuō)，包含基 本上熔化的熱塑性纖維的復(fù)合品（例如，紙張）不能利用普通的造紙技術(shù)回收利用。
[0039] 在本文所描述的方法中通過(guò)加熱所獲得的紙網(wǎng)，用于形成熱塑性基質(zhì)的溫度，根 據(jù)所用的熱塑性纖維而變化。通常，溫度應(yīng)該是高于所選的熱塑性聚合物的熔化溫度2°C至 40°C，更優(yōu)選高于所選的熱塑性纖維的熔化溫度5°C至20°C。例如，當(dāng)利用T m為170°C的PLA 纖維時(shí)，該溫度可以等于或高于172°C，例如，175°C至210°C。當(dāng)利用例如1"為120°C的聚 乙烯纖維時(shí)，該溫度可以等于或高于122°C，例如，125°C至160°C。當(dāng)利用例如T m為130°C的 聚丙烯纖維時(shí)，該溫度可以等于或高于132°C，例如，135°C至170°C。當(dāng)利用例如T mS 170°C 的聚羥基丁酸酯纖維時(shí)，該溫度可以等于或高于172°C，例如，175°C至210°C。然而，技術(shù)人 員將理解到，熱塑性纖維的熔化溫度會(huì)受到參數(shù)（例如，純度、結(jié)晶度、粒徑等）的影響，當(dāng) 選擇在本文所描述的方法中加熱纖維網(wǎng)時(shí)用于形成熱塑性基質(zhì)的適宜溫度時(shí)，這些參數(shù)將 必須被考慮到。正如本文所使用的，T m是熔化溫度。
[0040] 包含纖維素漿纖維的漿料的精制可利用常規(guī)的精制機(jī)進(jìn)行，該精制機(jī)，例如，但不 受限于，圓錐式精制機(jī)、盤(pán)式精制機(jī)和圓柱式精制機(jī)?？衫?0kWh/噸至300kWh/噸、例如 80kWh/噸至IlOkWh/噸、例如IOOkWh/噸的輸入能量，進(jìn)行精制。精制可在60°C至90°C的 溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。此外，精制可在lj/m至5J/m的單位邊緣載荷（S卩，跨越精制機(jī)的板的一 米所施加的能量的量（焦耳））下進(jìn)行。
[0041] 纖維素漿纖維可從漂白的或未經(jīng)漂白的漿料中獲得。漿料可以是木漿或來(lái)自植物 (例如，棉花、大麻和竹子）的漿料。因此，纖維素漿纖維可以是纖維素木漿纖維。所述漿料 可直接從制漿廠獲得，或其可以為來(lái)自制漿作業(yè)線的從未干燥過(guò)的漿料，以及干燥的漿料。 從未干燥過(guò)的漿料可以是從未干燥過(guò)的軟木漿。從未干燥過(guò)的漿料也可以是從未干燥過(guò)的 軟木牛皮紙漿。使用從未干燥過(guò)的漿料具有例如降低的能量需求和降低的成本這樣的優(yōu) 點(diǎn)。漿料可從技術(shù)人員已知的制漿工藝中制得。
[0042] 在本文所定義的組合物中的纖維素漿纖維可具有0? 5mm至4臟，例如Imm至3mm， 例如2mm至3mm的長(zhǎng)度。此外，纖維素漿纖維可通過(guò)使用化合物（例如，但不受限于，例如 CMC(羧甲基纖維素））而被化學(xué)改性。此外，CMC可減少摩擦，改善纖維的分散。
[0043] 待與熱塑性纖維混合的精制的纖維素漿纖維處于濕態(tài)，即，它們與水混合。正如本 文中所使用的，濕態(tài)下的纖維素漿纖維被稱為濕漿料。濕漿料可以是漿料懸浮液或液體漿。
[0044] 纖維素漿纖維可包含在漿料懸浮液（即，含有2重量％至30重量％的纖維素漿纖 維的水懸浮液）中。漿料懸浮液通過(guò)向纖維素漿纖維加入水或白水而獲得。漿料懸浮液的 濃度可以為4重量％或更小，例如，0. 1重量％至4重量％，例如1重量％至4重量％，例如 3重量％至4重量％，例如低于3. 5重量％，例如2重量％至4重量％。
[0045] 可替選地，纖維素漿纖維可包含在液體漿（即，在水中含有35重量％至50重量％ 的纖維素漿纖維的漿料）中。
[0046] 在將熱塑性纖維與精制的濕漿料混合之前，使熱塑性纖維懸浮在水中。水可以具 有70°C或更低的，例如60°C、例如50°C的溫度?；跓崴苄岳w維，所獲得的懸浮液的濃度 可以為2重量％至5重量％，例如3. 5重量％。通過(guò)將熱塑性纖維懸浮在水中，且利用所形 成的熱塑性纖維的水懸浮液用于濕漿料混合，大大地促進(jìn)了熱塑性纖維的處理。此外，熱塑 性纖維的水懸浮液與濕漿料的混合提供了均質(zhì)的懸浮液。這與利用干的熱塑性纖維形成對(duì) t匕，該干的熱塑性纖維導(dǎo)致非均質(zhì)的混合物，在該混合中，存在纖維束。
[0047] 在本文所描述的方法中，熱塑性纖維的水懸浮液的濃度可為2重量％至5重量％， 例如3重量％至4重量％，或大約為3. 5重量％。
[0048] 此外，熱塑性纖維（例如，PLA纖維）可涂覆有涂層。
[0049] 該涂層可包括非離子聚合物和/或陰離子聚合物和/或陽(yáng)離子聚合物和/或潤(rùn)滑 齊U。通過(guò)本文所描述的方法獲得的復(fù)合品的均質(zhì)性可通過(guò)將熱塑性纖維涂覆涂層而增強(qiáng)。 涂層可能夠分離纖維素纖維和熱塑性纖維，從而減少纖維的團(tuán)聚。涂層也可被稱為表面處 理組合物或涂飾表面。
[0050] 涂層可包括40重量％至60%的潤(rùn)滑劑和/或表面活性劑、15重量％至35%的陰 離子聚合物、和10重量％至25 %的非離子聚合物。涂層也可包括1重量％至5 %的抗微生 物劑、抗氧化劑、抗摩擦劑和/或粘度調(diào)節(jié)劑。潤(rùn)滑劑和/或表面活性劑可選自蠟（例如， 合成蠟）、酯（例如，硬脂酸丁酯）、乙氧基酯、乙氧基脂肪酸、乙氧基脂肪酸和聚醚。陰離子 聚合物可選自陰離子表面活化劑，例如，抗靜電劑，例如，烷基酸磷酸酯及其鹽、在前提到的 物質(zhì)的乙氧基衍生物、乙氧基脂肪酸和醇的磷酸鹽、有機(jī)硫酸鹽和有機(jī)磺酸鹽。非離子聚合 物可選自非離子表面活化劑，例如，乳化劑，例如，聚乙二醇、聚乙二醇酯和醚、甘油基脂肪 酸酯、乙氧基醇、脂肪酸、脂肪酰胺、烷基酚或其衍生物。包含在涂層中的每種組分的選擇取 決于如本文所限定的組合物的用途，例如，如果組合物將在美國(guó)用于食品應(yīng)用，那么應(yīng)該選 擇由食品和藥物管理局（FDA)批準(zhǔn)的組分。
[0051] 相對(duì)于熱塑性纖維的量,涂層的量的范圍可以從0. 19重量％至0. 5重量％ ,例如， 從0. 25重量％至0. 45重量％，例如，從0. 30重量％至0. 40重量％。此外，涂層可不必須 涂覆整個(gè)熱塑性纖維，即，熱塑性纖維可被部分地涂覆。此外，纖維可不必須涂有相同的涂 層，因此，熱塑性纖維的總量可包括具有不同組成的涂層的熱塑性纖維。同樣地，并非所有 的熱塑性纖維可被涂有如在上文或在下文中所限定的涂層，例如，但不受限于，80%或更多 的熱塑性纖維可被涂覆，例如，80 %至99 %的熱塑性纖維可被涂覆。熱塑性纖維可被涂覆有 一層、兩層或更多層的涂層。正如先前所提到的，熱塑性纖維可以是PLA纖維。
[0052] 存在可用于向熱塑性纖維（例如，PLA纖維）涂抹涂層的不同工藝。最通常利用 的工藝之一包括在輥上牽引纖維，反過(guò)來(lái)，該輥在含有涂層的浴器中旋轉(zhuǎn)。所涂抹的涂層的 量由輥的速度、涂層的粘度、和涂層的潤(rùn)濕潛力來(lái)確定。當(dāng)生產(chǎn)PLA纖維時(shí)，可向熱塑性熔 化物（例如，PLA熔化物）中加入添加劑。這種添加劑的例子為可以以0. 1%至0.5%的量 加入的乙撐雙硬脂酰胺（EBS)。EBS有助于使纖維變軟且有柔性，還降低金屬粘著力。
[0053] 熱塑性纖維可選自聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、乙烯類聚合物、及其共聚物的纖維；及 其混合物。聚烯烴可選自聚乙烯和聚丙烯。聚酯可選自聚羥基丁酸酯（PHB)和PLA。
[0054] 熱塑性纖維可選自由聚乙烯（包括LDPE (低密度聚乙烯）、LLDPE (線性低密度聚 乙烯）、MDPE (中密度聚乙烯）、HDPE (高密度聚乙烯）、聚羥基丁酸酯（PHB)和PLA和它們 的共聚物或混合物制成的纖維。
[0055] 優(yōu)選地，熱塑性纖維為PLA纖維。PLA纖維可被涂有如本文所描述的涂層。
[0056] 熱塑性纖維（例如，如本文所描述的組合物或復(fù)合品的PLA纖維）可具有Imm至 6mm的長(zhǎng)度。此外，熱塑性纖維（例如，PLA纖維）可具有0. 5至2. 0,例如0. 9至1. 7,例如 1. 5至1. 7的纖度。熱塑性纖維（例如，PLA纖維）可具有98°或更大，例如高達(dá)180°的 卷曲角度。根據(jù)本發(fā)明，PLA纖維可具有1卷曲/cm至7卷曲/cm,例如1卷曲/cm至4卷 曲/cm的卷曲數(shù)。意想不到地，在本文所描述的方法中，和當(dāng)使用非卷曲的熱塑性纖維時(shí)一 樣，卷曲的熱塑性纖維被發(fā)現(xiàn)提供了具有關(guān)于例如透氣性和密度的基本上相同的性質(zhì)的復(fù) 合品（例如，紙張）。熱塑性纖維（例如，PLA纖維）的結(jié)晶度可以改變。例如，熱塑性纖維 (例如，PLA纖維）可具有40%的結(jié)晶度。結(jié)晶度將取決于如本文所限定的組合物的預(yù)期 用途。
[0057] 可使用壓制機(jī)進(jìn)行脫水，壓制機(jī)例如，但不受限于，輥式壓制機(jī)或靴型壓制機(jī)。同 樣，可使用數(shù)個(gè)連續(xù)的壓制機(jī)（例如，兩個(gè)或更多個(gè)壓制機(jī)）進(jìn)行脫水。已經(jīng)受脫水的紙張 可具有30重量％至70重量％、例如40重量％至65重量％的含水量。
[0058] 可使用急驟干燥機(jī)或板式干燥機(jī)進(jìn)行干燥。已經(jīng)歷干燥的復(fù)合品（例如，紙張） 可具有1重量％至30重量％，例如5重量％至20重量％的水含量。
[0059] 本文所描述的方法提供了包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品。已發(fā)現(xiàn)，根 據(jù)本文所描述的方法生產(chǎn)的復(fù)合品具有關(guān)于撕裂指數(shù)、抗拉剛度、可控的透氣性和構(gòu)造的 極佳的性能。復(fù)合品可以是紙或紙張。在下文中描述構(gòu)造的測(cè)量。
[0060] 復(fù)合品可包括被熱壓在一起以形成固體物的多個(gè)層。
[0061] 還提供了包括通過(guò)本文所描述的方法可獲得的一個(gè)或多個(gè)復(fù)合品的產(chǎn)品。
[0062] 通過(guò)本文所描述的方法可獲得的數(shù)個(gè)復(fù)合品（例如，紙張）可被放在一起，被熱壓 形成固體物形式的產(chǎn)品。
[0063] 本文所限定的組合物和/或復(fù)合品可包括70重量％或更少的、例如5重量％至50 重量％的熱塑性纖維（例如聚丙交酯纖維）。
[0064] 本發(fā)明還涉及通過(guò)本文所描述的方法可獲得的包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì) 的復(fù)合品，以及包含一個(gè)或多個(gè)該復(fù)合品的產(chǎn)品。熱塑性基質(zhì)可包含聚乳酸（PLA)。
[0065] 包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)（例如，PLA基質(zhì)）的復(fù)合品的特征可在于，所述 紙張具有6至14,例如7至10的勻度；10 ii m/Pas至250 ii m/Pas，例如20 ii m/Pas至250 ii m/ Pas,例如20 ii m/Pas至100 ii m/Pas的透氣性；等于或大于2Nm/g，例如2Nm/g至60Nm/g，例 如 2Nm/g 至 50Nm/g，或 3Nm/g 至 50Nm/g 的濕強(qiáng)度；和 40Nm/g 至 100Nm/g，例如 48Nm/g 至 95Nm/g，例如60Nm/g至80Nm/g的抗拉指數(shù)。
[0066] 勻度（例如，紙張勻度）是重要的性質(zhì)，這是因?yàn)樵撔再|(zhì)將影響印刷質(zhì)量和其他性 質(zhì)（例如，強(qiáng)度、不透明度和光滑度）。勻度值越低，透氣性越可控，抗拉指數(shù)和濕強(qiáng)度越好。 [0067] 本文所描述的復(fù)合品可包括5重量％至70重量％的熱塑性基質(zhì)，例如10重量％ 至30重量％的熱塑性基質(zhì)。熱塑性基質(zhì)可以為PLA基質(zhì)。同樣，所述的纖維素漿纖維可具 有0.5至4的長(zhǎng)度。
[0068] 還提供了根據(jù)本文所描述的方法所生成的復(fù)合品的用途，所述用途用于制造標(biāo) 簽、廣告牌、紙板、纖維板、家具、容器、層壓板、包裝和復(fù)合材料。
[0069] 還提供了例如包括一個(gè)或多個(gè)如本文所描述的復(fù)合品的產(chǎn)品，例如容器或包裝。 該容器或包裝可用于食品。該食品容器和食品包裝顯示出極佳的勻度、印刷適性和機(jī)械性 能。它也顯示出低的透氣性以及極佳的濕強(qiáng)度。
[0070] 本文所描述的包含熱塑性基質(zhì)和纖維素漿纖維的復(fù)合品（例如，紙張），在制成物 品（例如，包裝）之前，可成堆放置。此外，技術(shù)人員意識(shí)到，在所述復(fù)合品被制成上文提到 的不同產(chǎn)品之一之前，可加入其他組分。
[0071] 勻度的測(cè)量
[0072] 勻度為纖維在紙張的平面內(nèi)的分布，S卩，在一張紙的平面內(nèi)質(zhì)量分布的小范圍變 化。勻度數(shù)，本文也稱為勻度，為通常公認(rèn)的勻度的量化指標(biāo)，并且為局部克重的變化系數(shù)， 艮P，標(biāo)準(zhǔn)偏差與紙張平均克重的比。勻度被因此測(cè)量。
[0073] 通過(guò)將紙張樣品暴露于P源（C-14)，并通過(guò)圖像板記錄透過(guò)紙張的輻射，形成射 線照片圖像。掃描后的數(shù)字灰度圖像通過(guò)沿著樣品的一側(cè)利用具有已知的克重水平的校正 條，被轉(zhuǎn)移至實(shí)際的克重圖。從克重圖中進(jìn)行勻度分析。分析提供了勻度數(shù)。
[0074] 所用的設(shè)備：
[0075] 福射源：C_14,尺寸至少120mm X 120mm，通?；疃?50MBq
[0076] 校正框：3至8條帶，該基重是已知的
[0077] 掃描儀：具有IP清除器或類似物的Fujifilm IP閱讀器
[0078] 成像板（IP) :Fujifilm BAS-IP MS 型或類似物
[0079] 軟件：MatLab評(píng)估工具
[0080] 程序被因此進(jìn)行：
[0081] 測(cè)量樣品的基重，然后將樣品隔夜存儲(chǔ)，用于調(diào)節(jié)。
[0082] 對(duì)樣品進(jìn)行稱重，以g/m2為單位計(jì)算克重。
[0083] 圖像板在使用前必須被擦除。擦除時(shí)間至少20min。測(cè)量板也被擦除至少1分鐘。
[0084] 為了獲得圖像板的同樣的曝光，不依賴于樣品的基重，曝光時(shí)間必須通過(guò)下面的 等式而變化：
[0085] (1)曝光時(shí)間=AeljB
[0086] 式中，A為取決于放射性源的強(qiáng)度的常數(shù)，y為吸收系數(shù)：通常為0.031，B為樣品 的平均基重。
[0087] 用于掃描儀中的每個(gè)像素的曝光的單元具有單元PSL，該單元PSL為用于Fuji設(shè) 備的內(nèi)部單元。PSL水平與在曝光板上的紙的圖像的平均灰度水平聯(lián)接。通過(guò)評(píng)估程序，顯 示PSL水平。
[0088] 來(lái)自等式⑴中的常數(shù)A被固定為PSL水平30。根據(jù)下面的程序，以找出對(duì)于每 個(gè)曝光系統(tǒng)必須被校正的系數(shù)A :
[0089] -將A設(shè)定為5 :在公式：（1)中。
[0090] -獲取紙樣品，測(cè)量基重，計(jì)算曝光時(shí)間。
[0091] -對(duì)紙樣品進(jìn)行曝光所計(jì)算的時(shí)間。如果在評(píng)估程序中所顯示的PSL變成35,那 么對(duì)于該曝光設(shè)備，A = 5*30/35。
[0092] 在標(biāo)準(zhǔn)中存在兩個(gè)PSL水平：
[0093] 高水平：PSL = 3〇
[0094] 低水平：PSL = 10
[0095] 當(dāng)高的精確度是重要時(shí)，推薦PSL = 30
[0096] 當(dāng)用于分析的時(shí)間是重要時(shí)，可使用PSL= KLPSL= 10給出了稍微嘈雜的結(jié)果。 對(duì)于PSL = 10的曝光時(shí)間為對(duì)于PSL = 30所計(jì)算出的時(shí)間的1/3
[0097] 樣品被放在圖像板和C-14輻射源之間。在對(duì)樣品進(jìn)行曝光之后，在曝光結(jié)束后的 1/2小時(shí)內(nèi)，在Fuji掃描儀中讀取圖像板?？臻g分辨率被設(shè)定為IOOii m。當(dāng)曝光時(shí)間已過(guò) 去時(shí)，通過(guò)曝光單元，曝光被自動(dòng)停止。然而，在曝光已結(jié)束后的半小時(shí)內(nèi)，掃描圖像板。將 圖像板放置在掃描儀中，該掃描儀掃描所曝光的圖像至計(jì)算機(jī)。
[0098] 通過(guò)曝光沒(méi)有樣品的圖像板至PSL水平30,獲得背景輪廓（3D形貌）。平滑背景 輪廓，利用其修正所有的圖像，提供更加精確的結(jié)果。
[0099] 通過(guò)沿著樣品（例如，聚酯薄膜）的一側(cè)，利用已知的克重條，進(jìn)行對(duì)于灰度等級(jí) 圖像的基重校正。
[0100] 從基重圖像中計(jì)算勻度參數(shù)。
[0101]
[0102] 術(shù)語(yǔ)熱塑性纖維指的是基于聚合物的纖維，這里，聚合物可具有可再生來(lái)源或非 可再生來(lái)源。纖維的特征在于，當(dāng)加熱時(shí)，獲得熔點(diǎn)。熱塑性纖維的示例包括聚烯烴、聚酯、 聚碳酸酯、乙烯類聚合物、和它們的共聚物及其混合物。
[0103] 在本環(huán)境中，術(shù)語(yǔ)"聚乳酸"（也被稱為聚丙交酯或PLA，其為熱塑性脂肪族聚酯） 意在也包括聚-L-丙交酯（PLLA)、聚-D-丙交酯（PDLA)和聚（L-丙交酯-共-D，L-丙交 酯）（PLDLLA)。
[0104] 術(shù)語(yǔ)"纖維素纖維"這里意在包括來(lái)自任何植物和基于植物的材料的纖維。然而 不受限于此的該纖維的示例為木材、棉花、大麻和竹子。然而不受限于此的木質(zhì)纖維的示 例為來(lái)自松樹(shù)、云杉、樺木和桉樹(shù)的纖維。制造方法的示例包括化學(xué)制漿、化學(xué)熱機(jī)械制漿 (CTMP)、熱機(jī)械制漿（TMP)、燒堿法蒸煮和有機(jī)溶劑法。
[0105] 本文所用的術(shù)語(yǔ)"勻度"意在指纖維在紙張的平面內(nèi)的分布，并且可指的是可見(jiàn)光 (光學(xué)構(gòu)造）或0-輻射線的傳播（紙張勻度）。
[0106] 術(shù)語(yǔ)均質(zhì)性可指復(fù)合品（例如，紙張）的均勻度，并且可以勻度數(shù)表示，這里，低的 勻度數(shù)意味著更好的均質(zhì)性。
[0107] 術(shù)語(yǔ)"卷曲"意在指纖維的波浪狀，即，這樣一種狀況，其中，纖維在最小外部應(yīng)力 下的軸線偏離直線，且遵循簡(jiǎn)單的或復(fù)雜的或不規(guī)則的波浪形的路徑。
[0108] 術(shù)語(yǔ)"卷曲角度"意在指卷曲波的斜邊和基準(zhǔn)線之間的角度a，可用來(lái)表征卷曲幾 何結(jié)構(gòu)。卷曲角度為卷曲曲線的兩個(gè)斜邊之間的角度，表示卷曲的銳度。
[0109] 術(shù)語(yǔ)"卷曲數(shù)"（也被稱為卷曲頻率或卷曲數(shù)目）表征拉直纖維的單位長(zhǎng)度的卷曲 曲線或卷曲波的數(shù)目。
[0110] 紙產(chǎn)品在完全被水溶液浸濕之后，維持其初始強(qiáng)度的相當(dāng)大的比例的能力被稱為 濕強(qiáng)度。
[0111] 例如在表達(dá)"熱塑性基質(zhì)"或"PLA基質(zhì)"的環(huán)境下的術(shù)語(yǔ)"基質(zhì)"（也被稱為樹(shù)脂 溶液），意在指熱塑性聚合物的連續(xù)相。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0112] 參照附圖，將更加詳細(xì)地對(duì)本文所公開(kāi)的方法進(jìn)行描述，其中：
[0113] 圖1示出用于制造復(fù)合品的方法的流程圖。
[0114] 圖2示出用于制造復(fù)合品的方法的另一流程圖。
[0115] 圖3示出纖維的卷曲角度a。
[0116] 圖4示出通過(guò)不同的精制程序和不同的PLA濃度所生產(chǎn)的紙張的性能。
[0117] 圖5示出分別包含卷曲的PLA纖維和非卷曲的PLA纖維的紙張的性能。
[0118] 應(yīng)注意到，附圖未被按比例繪制，并且為了清晰，某些特征的尺寸已被放大。

【具體實(shí)施方式】
[0119] 正如本文所描述的用于制造包含熱塑性基質(zhì)和纖維素纖維的復(fù)合品（例如，紙或 紙張）的本方法將提供具有合適的勻度、可控的透氣性、極佳的機(jī)械性能和極佳的濕強(qiáng)度 的復(fù)合品。
[0120] 在制備組合物期間（備料），精制的纖維素纖維和熱塑性纖維混合，可調(diào)節(jié)pH，所 獲得的組合物可通過(guò)例如白水或水稀釋成濃度為〇. 15%。此后，組合物可被泵送至流漿箱， 組合物可被均勻地分布在成形網(wǎng)?？蛇x擇地，纖維素纖維可以為如本文所描述的從未干燥 過(guò)的木漿。
[0121] 成形網(wǎng)可以是聚氨酯的環(huán)狀布或類似材料，其中，纖維懸浮液可被過(guò)濾，熱塑性纖 維和纖維素纖維在脫水期間可被保留在網(wǎng)的頂部，同時(shí)溶劑/白水穿過(guò)可滲透的布網(wǎng)。通 過(guò)重力和真空進(jìn)行脫水。在被轉(zhuǎn)移至壓氈之前，濕網(wǎng)的固體含量可以是大約20%，然后進(jìn)入 壓制工段。超聲設(shè)備可用來(lái)改善濕網(wǎng)的構(gòu)造和脫水。
[0122] 壓制工段可包括一個(gè)或多個(gè)壓制機(jī)，例如，但不受限于，輥式壓制機(jī)或靴型壓制 機(jī)。壓制工段的主要任務(wù)可以是增加固體含量，從而降低所需的干燥能量。通過(guò)對(duì)濕網(wǎng)機(jī) 械沖擊可進(jìn)行脫水，水可被壓出到壓氈。干燥工段可包括通過(guò)干燥機(jī)的幾百米長(zhǎng)的干燥路 徑。通過(guò)熱風(fēng)（150°C )可進(jìn)行干燥，該熱風(fēng)可通過(guò)熱蒸汽加熱。干燥機(jī)可包括數(shù)個(gè)級(jí)別，其 中，濕網(wǎng)可被轉(zhuǎn)移在板上方，熱風(fēng)可通過(guò)窄的噴嘴吹出。可替選地，可通過(guò)數(shù)個(gè)熱表面輥進(jìn) 行干燥，借此紙網(wǎng)通過(guò)傳導(dǎo)加熱而被干燥。
[0123] 在干燥步驟之后，所獲得的網(wǎng)的溫度可被降低，網(wǎng)可被切成單獨(dú)的紙張，該紙張可 被堆積成堆，直到已達(dá)到最終的堆疊高度。在下面的步驟中，該堆被壓制，并且可打成捆?？?替選地，對(duì)于紙張，干燥的組合物可被轉(zhuǎn)移到小輥中。
[0124] 一種用于提供包含纖維和纖維素纖維的組合物以用在如本文所限定的包含熱塑 性基質(zhì)和纖維素纖維的復(fù)合品中的可替選方法是利用急驟干燥。組合物（備料）將被脫水 和壓制。固體含量可因此被增加，如在上文或下文中限定的組合物可被切成碎片，進(jìn)而可形 成薄片。然后，這些薄片可通過(guò)氣流轉(zhuǎn)移至急驟干燥機(jī)中，其中，漿片可在數(shù)個(gè)步驟中被干 燥。在干燥后，組合物薄片可通過(guò)利用螺旋進(jìn)料機(jī)進(jìn)入第一壓制機(jī)，其中，可形成捆。其后， 該捆可被帶入到第二壓制機(jī)，其后被包裝。
[0125] 圖1示出用于制造活性紙張的方法。包含熱塑性纖維和纖維素纖維的可處于例如 薄片或捆的形式的組合物，于是被懸浮在水或其他適合的溶劑中。所獲得的懸浮液具有大 約30°C的溫度和大約4重量％，例如2重量％至5重量％的濃度。額外的工藝化學(xué)品和填 充劑（例如，高嶺土和白堊）可被加入到所獲得的懸浮液中，也可加入疏水性試劑和其他聚 合物，以增加紙張（例如，淀粉和CMC)的強(qiáng)度。此外，可加入顏料和消泡劑以及助留劑。懸 浮液可利用濾網(wǎng)進(jìn)行提純。溶劑，例如水，然后可被加入到懸浮液中，這時(shí)懸浮液將具有〇. 7 重量％至1.5重量％的濃度。組合物然后被噴涂到紙網(wǎng)上?？赏ㄟ^(guò)控制網(wǎng)的速度來(lái)控制紙 張的厚度。然后，紙張可在平網(wǎng)上脫水，且可使網(wǎng)具有25%的固體含量。
[0126] 熱處理可通過(guò)熱壓進(jìn)行，且可對(duì)干的以及濕的紙張進(jìn)行。如果壓制在兩個(gè)熱板之 間進(jìn)行，那么紙張必須在烘箱中干燥，直到紙張被完全干燥，例如，在約l〇5°C下，在15分鐘 期間，這以便避免蒸汽膨脹和紙張的分層。濕的紙張的熱壓可在兩個(gè)蒸汽可滲透的網(wǎng)之間 進(jìn)行，該蒸汽可滲透的網(wǎng)將允許蒸汽從紙張中釋放，而不引起網(wǎng)由于分層而導(dǎo)致的破裂。此 夕卜，壓制級(jí)別可被調(diào)整，且在過(guò)程循環(huán)期間可變化，以便釋放蒸汽和保護(hù)紙張的結(jié)構(gòu)。
[0127] 下面列出了用于熱壓一張（1)包含熔點(diǎn)為約170°C的熱塑性纖維的干的紙張的條 件的非限制性示例。
[0128] 壓制溫度：180±5°C
[0129] 壓制負(fù)載：>100N/cm2
[0130] 壓制時(shí)間：1分鐘
[0131] 如果紙張的數(shù)量增加，或如果紙張的基重增加，那么必須調(diào)整壓制時(shí)間。對(duì)于含有 多個(gè)層的堆，例如，基重為240g/m2的20張干的紙張，壓制時(shí)間需要長(zhǎng)于2分鐘，例如7分 鐘。壓制時(shí)間取決于所用的壓制裝置、從熱板到網(wǎng)的加熱條件、以及在紙張內(nèi)的熱傳遞、和 紙張的組成。當(dāng)壓制循環(huán)到期時(shí)，冷卻被熱壓的紙張?？蛇x擇地，紙張可在濕的條件下堆放 在一起，因此利用允許從復(fù)合品中排除蒸汽的蒸汽可滲透的網(wǎng)。
[0132] 具有較高的水分含量的紙張需要更長(zhǎng)的壓制時(shí)間。可利用具有不同的壓力級(jí)和壓 制溫度的壓制次序，以便減少壓制時(shí)間或?qū)崿F(xiàn)特殊的紙張性能。
[0133] 卷曲測(cè)量：
[0134] 所用的器材有：標(biāo)尺（_)、鑷子（2對(duì)）、樣品板（棉絨覆蓋的板）、具有燈的放大 鏡、在黑色棉絨板上的卷尺（_)、卷曲換算表。
[0135] 過(guò)程如下：從樣品中隨機(jī)選擇10簇纖維，然后放置在黑色/白色樣品板上。使用 鑷子從纖維簇中移除1個(gè)纖維。在纖維中的主要卷曲數(shù)被計(jì)算和記錄。利用同樣的單纖維， 一個(gè)鑷子被放置在零點(diǎn)、認(rèn)真測(cè)量且記錄松弛長(zhǎng)度。這是具有所有完整的主要卷曲的松弛 階段，次要的卷曲被去除。利用同樣的單纖維，單纖維的一端通過(guò)鑷子被保持在零點(diǎn)，另一 端通過(guò)鑷子被小心延伸，以便去除所有卷曲，而沒(méi)有拉伸單纖維。延伸的長(zhǎng)度被測(cè)量至毫米 級(jí)。
[0136] 計(jì)算被因此進(jìn)行：
[0137] 纖維長(zhǎng)度或延伸長(zhǎng)度：延伸長(zhǎng)度的總和除以結(jié)果數(shù)量，以獲得平均延伸長(zhǎng)度或平 均纖維長(zhǎng)度（通過(guò)將平均延伸長(zhǎng)度（mm)除以25. 4,轉(zhuǎn)換成英寸）
[0138] 每英寸卷曲數(shù)：卷曲數(shù)的平均值除以平均延伸長(zhǎng)度
[0139] 卷曲角度：松弛長(zhǎng)度的平均值（mm)除以延伸長(zhǎng)度的平均值（mm)，卷曲角度表用來(lái) 獲得卷曲角度。
[0140] 圖3示出纖維的波浪狀。纖維被描繪成實(shí)線。纖維具有卷曲角度a。
[0141] 圖4示出通過(guò)三種不同的精制程序和三種不同的PLA濃度所制造的紙張的性能。 按照在下文的實(shí)施例2中所描述的，進(jìn)行物理測(cè)試。按照在本文件中所描述的，測(cè)量勻度。
[0142] 三種不同的PLA濃度指的是濃度為10重量％、20重量％和30重量％的PLA的水 性懸浮液。命名為"漿磨（pulp mill)"的程序指的是在生產(chǎn)漿料/PLA混合物期間，僅對(duì)纖 維素漿進(jìn)行精制的試驗(yàn)，而"紙磨（paper mill)"指的是僅對(duì)漿料/PLA混合物進(jìn)行精制的 試驗(yàn)。
[0143] 漿磨：
[0144] 命名為"漿磨"的程序指的是精制濃度為4重量％的從未干燥過(guò)的軟木牛皮紙漿， 在此之后，其與PLA纖維的水溶液混合。
[0145] 利用干的4mm的PLA纖維，且在水中稀釋，制得4%的PLA纖維的懸浮液。類似地， 由從未干燥過(guò)的纖維素漿制得4%的漿料懸浮液。以實(shí)驗(yàn)室精制機(jī)LR40僅對(duì)纖維素漿進(jìn)行 精制。用于精制的輸入能量為l〇〇kWh/t。
[0146] 將懸浮液在攪拌機(jī)中混合，通過(guò)離心脫水。全部的濕的混合物被首先轉(zhuǎn)換形成大 約Icm寬的拋片（fling)，該拋片被存儲(chǔ)在大的干燥籃中，使得拋片的層為5cm高。然后，將 具有拋片-漿料的干燥籃放在干燥室中，干燥。在90°C和50% Rh下，通過(guò)熱風(fēng)，對(duì)在干燥 室中的拋片漿料進(jìn)行干燥。熱風(fēng)在干燥室內(nèi)循環(huán)，自動(dòng)控制溫度和Rh。熱風(fēng)從干燥室的下 面吹出，穿過(guò)干燥籃和濕的漿料/PLA拋片。繼續(xù)進(jìn)行干燥，直到漿料/PLA混合物的水分含 量降至10%。在干燥之后，漿料/PLA混合物被分解在水中，至4%的稠度，根據(jù)在SCAN-CM 26:99中所描述的標(biāo)準(zhǔn)程序，以Finnish紙張成型機(jī)制得濕的紙張。所生產(chǎn)的尺寸為16. 5cm xl6. 5cm的紙張的基重為100g/m2。根據(jù)精制和溶脹，濕的紙張被壓制在兩張吸墨紙之間，至 固體含量大約為40%至50%。限制在23°C和50% Rh下，將濕的被壓制的紙張干燥48小 時(shí)，在那之后，制備的紙張用于熱壓。在熱壓之前，紙張?jiān)?05°C的烘箱中干燥15分鐘。在 該干燥之后，在平面式壓制機(jī)中，在180°C的溫度和200N/cm 2的壓力下，將紙張壓制7分鐘。 具有熔化的PLA的"活性的"紙張被冷卻，保留在23°C和50% Rh的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，直至對(duì) 其進(jìn)行分析。
[0147] 紙磨：
[0148] 利用干的4mm的PLA纖維，且在水中稀釋，制得4%的PLA纖維的懸浮液。類似地， 由從未干燥過(guò)的纖維素漿制得4%的漿料懸浮液。
[0149] 將懸浮液在攪拌機(jī)中混合，通過(guò)離心脫水。全部的濕的混合物被首先轉(zhuǎn)換形成大 約Icm寬的拋片，該拋片被存儲(chǔ)在大的干燥籃中，使得拋片的層為5cm高。然后，將具有拋 片-漿料的干燥籃放在干燥室中，干燥。在90°C和50% Rh下，通過(guò)熱風(fēng)，對(duì)在干燥室中的 拋片漿料進(jìn)行干燥。熱風(fēng)在干燥室內(nèi)循環(huán)，自動(dòng)控制溫度和Rh。熱風(fēng)從干燥室的下面吹出， 穿過(guò)干燥籃和濕的漿料/PLA拋片。繼續(xù)進(jìn)行干燥，直到漿料/PLA混合物的水分含量降至 10%。
[0150] 在干燥之后，漿料/PLA混合物被分解在水中，至4 %的稠度，以實(shí)驗(yàn)室精制機(jī)LR40 對(duì)全部混合物進(jìn)行精制。用于精制的輸入能量為100kWh/t。
[0151] 在精制之后，漿料/PLA懸浮液被稀釋，根據(jù)在SCAN-CM 26:99中所描述的標(biāo)準(zhǔn)程 序，以Finnish紙張成型機(jī)制得濕的紙張。所生產(chǎn)的尺寸為16. 5cm xl6. 5cm的紙張的基重 為100g/m2。根據(jù)精制和溶脹，濕的紙張被壓制在兩張吸墨紙之間，至固體含量大約為40% 至50%。限制在23°C和50% Rh下，將濕的被壓制的紙張干燥48小時(shí)，在那之后，制備用 于熱壓。在熱壓之前，紙張?jiān)?05°C的烘箱中干燥15分鐘。在該干燥之后，在平面式壓制 機(jī)中，在180°C的溫度和200N/cm 2的壓力下，將紙張壓制7分鐘。具有熔化的PLA的"活性 的"紙張被冷卻，保留在23°C和50% Rh的測(cè)試實(shí)驗(yàn)室中，直至對(duì)其進(jìn)行分析。
[0152] 待使用的方法將取決于紙張所期望的性能。例如，當(dāng)想得到高的濕強(qiáng)度時(shí)，結(jié)合10 重量％的PLA濃度，可利用漿磨程序。
[0153] 圖5示出根據(jù)本文所描述的實(shí)施例2所制造的紙張的性能。分別利用卷曲的纖維 和非卷曲的纖維。意想不到地，包含卷曲的PLA纖維的紙張顯示出基本上與包含非卷曲的 (即，直的）PLA纖維的紙張相同的性能。
[0154] 其他方面
[0155] 同樣，本公開(kāi)涉及一種用于制造包含熱塑性基質(zhì)和纖維素漿纖維的紙張的方法， 以及由所述方法制造的紙張。該方法包括下列步驟：
[0156] a)精制漿料；
[0157] b)將來(lái)自步驟a)的精制的漿料與非精制的熱塑性纖維混合；
[0158] c)使由步驟b)所獲得的組合物脫水；
[0159] d)干燥由步驟c)所獲得的組合物；
[0160] e)將由步驟d)所獲得的組合物懸浮在溶劑中；
[0161] f)將由步驟e)所獲得的組合物形成紙張，并干燥；以及
[0162] g)將由步驟f)所獲得的紙張加熱到熱塑性纖維的熔化溫度。
[0163] 通過(guò)如在上文或下文中所限定的方法可獲得的紙張具有適當(dāng)?shù)膭蚨?、濕?qiáng)度和可 控的透氣性。已驚奇地發(fā)現(xiàn)，這些性能的大小可通過(guò)選擇精制的程度來(lái)確定。此外，已驚奇 地發(fā)現(xiàn)，如果卷曲角度是大的，并且卷曲數(shù)是低的，則如在上文或下文中所限定的組合物的 均質(zhì)性是更好的。
[0164] 此外，在如在上文或下文中所限定的用于制造包含熱塑性基質(zhì)和纖維素漿纖維的 紙張的方法中，步驟d)可包括干燥由步驟c)所獲得的組合物、或?qū)⒂刹襟Ec)所獲得的組 合物形成紙張，并干燥所述紙張。用在步驟e)中的溶劑可選自水。根據(jù)本公開(kāi)，也可以將 組合物干燥為薄片，然后，這些薄片被形成捆。
[0165] 如在上文或下文中所限定的用于制造包含熱塑性基質(zhì)和纖維素漿纖維的紙張的 方法可包括額外的步驟，該額外的步驟是：由步驟e)所獲得的組合物在形成為紙張并干燥 前被精制。可選擇地，步驟g)包括由步驟f)所獲得的紙張可被同時(shí)加熱和壓制。
[0166] 此外，熱塑性纖維可具有2mm至6mm的長(zhǎng)度和所述的98°或更大的卷曲角度。
[0167] 通過(guò)下面的非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0168] 實(shí)施例
[0169] 縮寫(xiě)詞：
[0170] kg 千克
[0171] m3 立方米
[0172] rpm 每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)
[0173] kWh 千瓦時(shí)
[0174] mm 毫米
[0175] J/m 焦耳 / 米
[0176] LDPE 低密度聚乙烯
[0177] LLDPE 線性低密度聚乙烯
[0178] MDPE 中密度聚乙烯
[0179] HDPE 高密度聚乙烯
[0180] TEA 拉伸能量吸附
[0181] TSI 拉伸剛度指數(shù)
[0182] Nm/g 牛頓米每克
[0183] mNmVg 毫牛頓平方米每克
[0184] mm/Pa s 毫米每帕秒
[0185] kPa 千帕
[0186] kj/kg 千焦每千克
[0187] MNm/kg 兆牛頓米每千克
[0188] LoglO 十進(jìn)制對(duì)數(shù)
[0189] dtex 紡織纖維的線性質(zhì)量密度,其被定義為每10000米的質(zhì)量克數(shù)
[0190] CTMP 化學(xué)熱機(jī)械制漿
[0191] TMP 熱機(jī)械制漿
[0192] Rh 相對(duì)濕度
[0193] RH 相對(duì)濕度
[0194] 實(shí)施例1-紙張的制造
[0195] 命名為 Trevira D260 的 PLA 纖維購(gòu)自 Trevira GmbH，Hattersheim，德國(guó)。
[0196] 清洗從未干燥過(guò)的軟木牛皮紙漿，在Voith LR40盤(pán)式精制機(jī)中精制濃度為4重 量％的被清洗的從未干燥過(guò)的軟木牛皮紙漿。單位精制能量范圍從OkWh/噸至150kWh/噸， 單位邊緣載荷為2J/m。在精制后，液體漿與0 %至50 %的PLA纖維混合（0意味著漿體僅包 括纖維素纖維，該樣品被用作參照樣品），且在90°C和50% RH下干燥，直到獲得90 %的固 體含量。在本文件中，RH或Rh代表相對(duì)濕度。在干燥后，通過(guò)將包含纖維素纖維和被涂覆 的PLA纖維壓縮在鋼模（10cm X 20cm)(具有14噸的壓力，之后具有35噸的壓力）中，制 得小的薄片捆。
[0197] 該捆被溶解在水中，且再次在Voith LR40盤(pán)式精制機(jī)中精制濃度為4重量％的該 捆。在精制之前，漿料在無(wú)負(fù)載下通過(guò)循環(huán)10分鐘而被分解。調(diào)節(jié)精制至單位精制能量為 OkWh/噸至200kWh/噸，單位邊緣載荷為2J/m。
[0198] 根據(jù)ISO 5269-1，在Finnish紙張成型機(jī)中制得所有的紙張（漿磨精制的和紙磨 精制的）。在生產(chǎn)紙張之前，濃度為3%的包含纖維素纖維和被涂覆的PLA纖維的組合物以 30000rpm分解在碎漿機(jī)中。在制漿后，組合物被稀釋，適當(dāng)?shù)牧勘患尤氲郊垙埑尚椭校渲校?制得基重為IOOgAi 2的濕紙張（16. 5cm X 16. 5cm)。濕紙張被覆蓋，且去除紙網(wǎng)。在成型之 后，濕紙張以400kPa的兩個(gè)循環(huán)（5. 2分鐘和2. 2分鐘）被壓制在吸墨紙之間，該吸墨紙?jiān)?壓制之間被交換成干的吸墨紙。在壓制之后，濕紙張的固體含量發(fā)生變化，為50重量％至 60重量％。在有條件的房間里，在23°C和50% RH下，將這些紙張干燥至少3天。
[0199] 在室內(nèi)條件下干燥之后，紙張?jiān)?05°C的烘箱中干燥15分鐘，隨后在平面式壓制 機(jī)中，在180°C的溫度和200N/cm 2的壓力下，進(jìn)行熱壓。在室溫下冷卻所獲得的包含纖維素 纖維和熱塑性基質(zhì)的紙張。
[0200] 包含纖維素漿纖維和聚丙交酯（PLA)基質(zhì)的紙張被用于物理測(cè)試。
[0201] 根據(jù)用于紙測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)程序進(jìn)行物理測(cè)試。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN20534,確定厚度。通過(guò) 精密測(cè)微計(jì)，利用IOOkPa的靜壓，在200mm2的表面上，進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)這些數(shù)據(jù)，計(jì)算樣品 重量、表面密度和紙克重。通過(guò)Lorentzen&Wettre測(cè)試儀，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法EN 21 974,所用 的樣品為62mm X 40mm，獲得撕裂強(qiáng)度。根據(jù)ISO 1924-3,在15mm的紙條內(nèi)，通過(guò)IOOmm/ min的應(yīng)變速率分析抗拉強(qiáng)度（抗拉指數(shù)、TSI、TEA、斷裂伸長(zhǎng)率（延展性）），夾具之間的 距離為100mm。根據(jù)EN 12625-5,通過(guò)10個(gè)條和Roel Zwick抗張強(qiáng)度測(cè)定儀，進(jìn)行濕強(qiáng)度 測(cè)量。在15秒期間進(jìn)行浸濕樣品，伸長(zhǎng)率為50mm/min，夾具和桿之間的距離為50mm。根據(jù) ISO 5636-5(Gurly)確定透氣性。根據(jù)SCAN-C 62:00測(cè)量保水值WRV，其中，以lOOOOrpm， 將2g的極干燥的漿料離心10分鐘。根據(jù)SCAN P90,分析Z強(qiáng)度。根據(jù)ISO 5626:1993分 析抗折強(qiáng)度和耐折度（Kdhler-Molin ),根據(jù)FA 11 701分析P勻度。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法，其中，所述方法包 括下列步驟： a) 將精制的水性漿料懸浮液與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物， b) 使所述組合物形成纖維網(wǎng)， c) 使所述纖維網(wǎng)脫水， d) 干燥所述纖維網(wǎng)，以及 e) 加熱和壓制來(lái)自步驟d)的干燥的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)， 進(jìn)而形成復(fù)合品。
2. -種用于制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法，其中，所述方法包 括下列步驟： a) 將精制的水性漿料懸浮液與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物， b) 使所述組合物脫水得到中間復(fù)合品， c) 干燥所述中間復(fù)合品， d) 將所述中間復(fù)合品懸浮在水中， e) 使由步驟d)所獲得的中間復(fù)合品形成纖維網(wǎng)，并干燥所述纖維網(wǎng)，以及 f) 加熱和壓制來(lái)自步驟e)的纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)，進(jìn)而形 成復(fù)合品。
3. -種用于由中間復(fù)合品制造包含纖維素漿纖維和熱塑性基質(zhì)的復(fù)合品的方法，所述 中間復(fù)合品已通過(guò)下列步驟形成： -將精制的水性漿料懸浮液與熱塑性纖維的水懸浮液混合得到組合物， -使所述組合物脫水得到中間復(fù)合品，以及 -干燥所述中間復(fù)合品， 其中，所述方法包括下列步驟： a) 將所述干燥的中間復(fù)合品懸浮在水中， b) 使由步驟a)所獲得的所述中間復(fù)合品形成纖維網(wǎng)，并干燥所述纖維網(wǎng)，以及 c) 加熱和壓制來(lái)自步驟b)的所述纖維網(wǎng)，以使所述熱塑性纖維熔化成熱塑性基質(zhì)，進(jìn) 而形成復(fù)合品。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，還包括在將所述干燥的中間復(fù)合品懸浮在水中的 步驟和將所述中間復(fù)合品形成纖維網(wǎng)并干燥所述纖維網(wǎng)的步驟之間的精制步驟。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述水性漿料懸浮液的濃度為0. 1 重量％至4重量％，優(yōu)選1重量％至4重量％，更優(yōu)選3重量％至4重量％。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述漿料懸浮液的漿料為從未干燥 過(guò)的木漿。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述從未干燥過(guò)的木漿為從未干燥過(guò)的軟木漿。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱塑性纖維的水懸浮液的濃度 為2重量％至5重量％，優(yōu)選3重量％至4重量％，更優(yōu)選為3. 5重量％。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱塑性纖維為選自聚烯烴、聚 酯、聚碳酸酯、乙烯類聚合物、及其共聚物或其混合物的熱塑性纖維。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述聚烯烴選自聚乙烯和聚丙烯。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述聚酯選自聚羥基丁酸酯（PHB)和聚乳酸 (PLA)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述熱塑性纖維為PLA纖維。
13. -種通過(guò)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)獲得的復(fù)合品。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的復(fù)合品，其特征在于，所述復(fù)合品具有6至14的勻度、 10 μ m/Pas至250 μ m/Pas的透氣性、和等于或大于2Nm/g的濕強(qiáng)度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的復(fù)合品，其中，所述復(fù)合品包括5重量％至70重量％ 的熱塑性基質(zhì)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的復(fù)合品，其中，所述復(fù)合品包括10重量％至30重量％的熱 塑性基質(zhì)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13至16所述的復(fù)合品，其中，所述熱塑性基質(zhì)為PLA纖維。
18. -種產(chǎn)品，包含根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所制造的或如在權(quán)利要求13至17 中的任一項(xiàng)所限定的復(fù)合品。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的復(fù)合品用于制造標(biāo)簽、廣告牌、紙板、纖維 板、家具、容器、層壓板、包裝和復(fù)合材料的用途。
【文檔編號(hào)】C08L1/02GK104285005SQ201380024792
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2013年5月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月11日
【發(fā)明者】納爾奇斯·梅西奇, 安娜·琳達(dá)·維多利亞·費(fèi)爾曼 申請(qǐng)人:索德拉細(xì)胞公司