[发明专利]制备具有良好阻隔性质的膜的方法和具有良好阻隔性质的膜

说明书

本发明涉及一种制造包含微原纤化纤维素的膜的方法，其中该方法包括以下步骤：提供包含微原纤化纤维素的悬浮液，向悬浮液添加酶，将酶与悬浮液混合以形成混合物，将所述混合物施加至丝网以形成纤维幅材，以及干燥所述幅材以形成所述膜。本发明还涉及具有良好阻隔性质的包含微原纤化纤维素的膜。

技术领域

本发明涉及即使在高相对湿度(RH)下仍具有良好且稳定的氧气透过率(OTR)的阻隔膜。更特别地，本发明涉及制造这种膜的方法和所制备的膜。

背景技术

如今，已证明包含微原纤化纤维素(MFC)的膜具有优异的阻隔性质(参见例如Aulin等,Oxygen and oil barrier properties of microfibrillated cellulose filmsand coatings,Cellulose(2010)17:559-574，Lavoine等,Microfibrillated cellulose–Its barrier properties and applications in cellulosic materials:A review,Carbohydrate polymers 90(2012)735-764，Kumar等,Comparison of nano-andmicrofibrillated cellulose films,Cellulose(2014)21:3443-3456)，而气体阻隔性质非常取决于周围环境中的水分或相对湿度。因此，非常常见的是，必须用聚合物膜涂覆MFC膜以防止水分或水蒸气溶胀并破坏MFC膜。

已经研究和描述了在高相对湿度下诸如氧气或空气等气体阻隔性质的缺乏，但是大多数建议的解决方案价格昂贵并且难以在工业规模上实施。一种途径是改性MFC或纳米纤维素，例如EP2554589A1中公开的，其中MFC分散体用硅烷偶联剂改性。EP2551104A1教导了使用在较高的相对湿度(RH)下具有改进的阻隔性质的MFC和聚乙烯醇(PVOH)和/或聚糖醛酸。另一种解决方案是用在高RH下具有良好阻隔性质和/或具有低水蒸气透过率的膜涂覆膜。JP2000303386A公开了例如涂覆在MFC膜上的胶乳，而US2012094047A教导了使用与多糖例如MFC混合的木材水解产物，所述多糖可涂覆有聚烯烃层。除了这种化学改性之外，还研究了使原纤维或原纤维和共聚物交联的可能性。这改进了膜的耐水性，还改进了水蒸气透过率。EP2371892A1、EP2371893A1要求保护将MFC分别用金属离子、乙二醛、戊二醛和/或柠檬酸交联。

具有良好阻隔性质的MFC膜的制备也面临挑战。由于微原纤化纤维素的特征性质，在高制备速度下使膜脱水尤其具有挑战性。当MFC膜用作阻隔层时，至关重要的是，膜不具有任何会不利地影响阻隔性质的针孔(pinholes)或其他缺陷。因此，重要的是，MFC膜的表面是光滑的，使得脱水甚至更具挑战性，因为丝网痕迹或其他表面缺陷将不利地影响膜的阻隔性质。

因此，需要找到一种制备即使在高湿度和高制备速度下仍具有良好阻隔性质的膜的简单的解决方案。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种包含微原纤化纤维素的膜，其甚至在周围较高的相对湿度下仍具有改进的阻隔性质。

本发明的一个目的是提供一种包含微原纤化纤维素的膜，其可以更高的制备速度制备。

本发明由所附的独立权利要求定义。实施方案在所附的从属权利要求以及以下描述和附图中阐述。

本发明涉及一种制造膜的方法，其中该方法包括以下步骤：提供包含微原纤化纤维素的悬浮液，向悬浮液添加酶，将酶与悬浮液混合以形成混合物，将所述混合物施加至丝网以形成纤维幅材，以及干燥所述幅材以形成所述膜。通过向包含微原纤化纤维素的悬浮液添加酶，出人意料地发现，所形成的纤维幅材的脱水得以改进。甚至更出人意料的是，所形成的膜的阻隔性质得以保持或甚至改进，即使在高湿度下。

酶优选为分解纤维素和/或半纤维素的酶，例如纤维素酶、木聚糖酶和/或甘露聚糖酶。