[发明专利]生产纳米纤丝化纤维素的方法和装置

说明书

一种用于生产纳米纤丝化纤维素的方法和装置(1)，其中，对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝。该方法包括：在一个或多个精磨机(5)中的至少一个精磨区域(20)中对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝；将待精磨的纤维材料通过至少一个精磨元件(7、13)的精磨表面(11、18)中的至少一个开口(12、19)供给到至少一个精磨机的至少一个精磨区域，并且/或者将在至少一个精磨机的至少一个精磨区域中经过了精磨的纤维材料通过至少一个精磨元件(7、13)的精磨表面(11、18)中的至少一个开口(12、19)从该至少一个精磨区域中排出，并且操作所述至少一个精磨机以在精磨中生产小于3J/m的比边缘载荷(SEL)。

技术领域

本发明涉及一种生产纳米纤丝化纤维素(nanofibrillar cellulose)的方法，其中，对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝。

本发明还涉及一种用于生产纳米纤丝化纤维素的装置，该装置包括一个或多个精磨机，用于对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝。

背景技术

纳米纤丝化纤维素是指从含有木质纤维素的纤维原料(如木材)中分离出的纤维素微纤丝或微纤丝束。纳米纤丝化纤维素的特征在于较大的比表面积和较强的氢键形成能力。在水分散体中，纳米纤丝化纤维素为无色凝胶状材料。纳米纤丝化纤维素可以例如在新的生物基产品制造中用作添加剂。

通常，通过精磨生产纳米纤丝化纤维素需要对含有木质纤维素的纤维材料进行高度磨解、即高度精磨。磨解或精磨通常是指通过施加到材料颗粒上的功来机械地粉碎材料，该功可以是磨解、精磨、压碎或剪切、或这些功的任意组合、或另一种相应的减小颗粒尺寸的动作。精磨是纤维材料和水的混合物(也称为例如纤维悬浮液、纤维浆或浆)在低浓度下进行的。除了对含有木质纤维素的纤维材料进行机械处理之外，纳米纤丝化纤维素的生产还可以包括对含有木质纤维素的纤维材料进行化学或酶促处理。

与通过精磨生产纳米纤丝化纤维素有关的问题是在精磨中使用的能量过多。精磨所消耗的能量通常以能量每加工原料量来表示，典型的单位是MWh/T、即MWh/ton，或与之成比例的单位。如上所述，纳米纤丝化纤维素是凝胶状材料，由此具有高表观粘度，因而影响精磨机刀片元件的摩擦力非常高，进而导致在生产纳米纤丝化纤维素时的高能耗。高能耗增加了纳米纤丝化纤维素的生产成本，从而例如限制了经济上可行的纳米纤丝化纤维素的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产纳米纤丝化纤维素的新方法和装置。

本发明的特征在于一种生产纳米纤丝化纤维素的方法，其中，对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝，所述方法包括：在一个或多个至少一个精磨机中的至少一个精磨区域中对含有木质纤维素的纤维材料精磨以分离纳米纤丝，所述至少一个精磨区域形成于包括精磨表面的基本相对布置的精磨元件之间，并且所述精磨通过使所述精磨元件中的至少一个精磨元件能够相对于基本相对布置的至少一个精磨元件旋转来进行，将待精磨的纤维材料通过所述至少一个精磨元件的精磨表面中的至少一个开口供给到所述至少一个精磨机的至少一个精磨区域，并且/或者将在所述至少一个精磨机的至少一个精磨区域中经过了精磨的纤维材料通过所述至少一个精磨元件的精磨表面中的至少一个开口从所述至少一个精磨区域(20)中排出，并且操作所述至少一个精磨机，以在精磨中产生小于3J/m的比边缘载荷。

本发明基于这种理念，即通过精磨生产纳米纤丝化纤维素，使得待精磨的纤维材料通过至少一个精磨元件的精磨表面中的至少一个开口被供给至至少一个精磨机的至少一个精磨区域，并且/或者将在至少一个精磨机的至少一个精磨区域中经过了精磨的纤维材料通过至少一个精磨元件的精磨表面中的至少一个开口从该至少一个精磨区域中排出，并操作所述至少一个精磨机以在精磨中产生小于3J/m的比边缘载荷。