亲油纤维素和/或木质纤维素纤维、包含其的组合物和产品、其制备方法及其用途与流程-凯发k8娱乐

本发明涉及纤维素和木质纤维素纤维，并且特别涉及例如在纤维网络中表现出亲油性质的纤维。

背景技术：

1、常规上，耐油和耐油脂的纤维素纤维基材料或产品(例如包装材料)是通过用疏油材料(例如水基屏障涂层或塑料膜)涂覆或层压纤维基底的表面来生产的。在这种方法中，只有当涂层相对较厚时，阻隔性能才会处于可接受的水平。由于纤维素基底的高孔隙率，可能需要多个涂层来在纤维素表面上保持足够的屏障，这导致成本增加。

2、这种单独的涂层的另一个缺点是涂层和基底之间不充分的结合力可能导致缺陷。

3、此外，涂覆的材料或产品给随后的转化和回收过程带来了挑战。

4、另一个缺点是可能需要将单独的涂覆站或产线加入制造工艺中。使用例如单独的涂覆站可能会增加制造成本并减慢制造工艺。

5、涂覆的材料可能会遇到由于涂层收缩而导致的问题。对于生物基涂料来说，这个问题可能尤其重要。这种收缩可能导致阻隔性能变差。

6、已知纤维素和木质纤维素纤维本质上可以表现出一定的吸油能力，并且这种吸油或吸入能力可以通过各种机械和化学处理来增加，参见例如payne k.c.等人,“oil spillsabatement:factors affecting oil uptake by cellulosic fibers”,environ.sci.technol.2012,46(14),pp.7725-7730以及wong等人,“impact of fibertreatment on the oil absorption characteristics of plant fibers”,bioresources,june 2016,pp.6452-6463。这样的吸油性能可能归因于固有的纤维素纤维结构和纤维素纤维中游离羟基基团的存在。例如，该特性可用于溢油回收，其中需要有效吸油并同时防止其从吸附剂中逸出。

7、本发明的目的是至少部分克服已知技术中的缺点。

技术实现思路

1、本发明由独立权利要求的特征限定。一些具体实施方案在从属权利要求中限定。

2、根据本发明的第一方面，提供了亲油纤维素和/或木质纤维素纤维，其中亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂迁移。

3、根据本发明的第二方面，提供了包含根据第一方面的亲油纤维素和/或木质纤维素纤维的组合物。优选地，组合物是悬浮液、浆液、泡沫、分散体、溶液、固体混合物、干粉或粒状组合物，在一个实例中是浆。

4、第一方面或第二方面的各种实施方案可以包括来自以下项目列表的一个或多个特征：

5、·亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂在纤维网络中迁移。

6、·该纤维是通过对纤维素和/或木质纤维素纤维如木浆进行改性以增加其与油相互作用和/或吸引油的能力而获得的。

7、·该纤维是通过对纤维素和/或木质纤维素纤维进行改性而获得的，以与未改性的纤维素和/或木质纤维素纤维相比，如与从制浆工艺获得的未改性的纤维素和/或木质纤维素纤维相比，增加其亲油性。

8、·该纤维呈纤维网络的形式或形成纤维网络的至少一部分。

9、·所述阻滞包括阻滞所述纤维网络或所述纤维网络的至少一部分中的油迁移。

10、·所述油和/或油脂包括油、脂肪和/或油脂，如动物油、植物油、石化油或其任何混合物。

11、·所述亲油纤维携带亲油官能团并且/或者包含亲油材料。

12、·至少部分所述亲油官能团和/或所述亲油材料位于纤维的表面上，并且优选也掺入纤维中。

13、·所述改性基于亲油材料和纤维之间的共价键、离子键、氢键、疏水相互作用和/或范德华相互作用。

14、·亲油官能团共价附接到纤维。

15、·亲油官能团或材料选自下组：烃和/或烃化合物和/或烃衍生物，其可以是不饱和或饱和的、直链或支链或环状的，并且可以具有官能团，例如乙烯基、醇、醛、羧酸、卤化物以及离子和/或非离子官能团；聚合物及其衍生物，如聚烯烃、多元醇、聚电解质、多肽、多糖及其低聚物和/或单体；低分子量化合物，如氨基酸、酚、脂肪酸、醇，例如甘油、丙二醇；有机和无机矿物和矿物衍生物，如碳酸钙、滑石、高岭土、硅烷、硅氧烷、甲壳素或壳聚糖；及其任何组合。

16、·亲油官能团或材料包含以下一种或多种：烃，其可以是不饱和或饱和的、直链或支链或环状的、端基，例如乙烯基、醇、醛、卤化物或脂肪酸基团、酯，如短链醇和脂肪酸的单酯或多酯，例如甘油、丙二醇、甘油三酯、亲油矿物质及其任何组合。

17、·亲油材料包括长链烃、直链或非直链烷烃、烯烃、聚烯烃、脂肪酸或其混合物。

18、·亲油材料呈亲油颗粒的形式。

19、·从纤维的总干物质计算，纤维中亲油材料的量为至少0.05重量％，例如至少5重量％，如在0.05-30重量％的范围内。

20、·纤维的所述阻滞油和/或油脂迁移的能力是这样的：如果为了测试所述能力的目的，将亲油纤维置于由以每1g干纤维至少1g油、如每1g干纤维1至3g油的相对量的所述亲油纤维和油例如菜籽油组成的纤维基体中，则与由未改性纤维和油组成的相应纤维基体中的泄漏率相比，油从纤维基体中的泄漏率小至少50％，如小至少80％。

21、·纤维的所述阻滞油和/或油脂迁移的能力是这样的：如果为了测试所述能力的目的，将亲油纤维置于由以每1g干纤维至少1g油、如每1g干纤维1至3g油的相对量的所述亲油纤维和油例如菜籽油组成的纤维基体中，则20min的时间段内，油从纤维基体中的泄露率小于每1g干纤维0.3g漏油。

22、根据本发明的第三方面，提供了包含亲油纤维素和/或木质纤维素纤维的产品，其中亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂迁移。

23、根据本发明的第四方面，提供了包含亲油纤维素和/或木质纤维素纤维的产品，其中亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂从产品中的泄漏，优选是因为亲油纤维素和/或木质纤维素纤维与油和/或油脂之间的相互作用。

24、第三或第四方面的各种实施方案可以包括来自以下项目列表的一个或多个特征：

25、·纤维的所述阻滞油迁移或泄露的能力是这样的：如果为了测试所述能力的目的，将亲油纤维置于由以每1g干纤维至少1g油、如每1g干纤维1至3g油的相对量的所述亲油纤维和油例如菜籽油组成的纤维基体中，则与由未改性纤维和油组成的相应纤维基体中的泄漏率相比，油从纤维基体中的泄漏率小至少20％，如小至少50％。

26、·纤维的所述阻滞油迁移或泄露的能力是这样的：如果为了测试所述能力的目的，将亲油纤维置于由以每1g干纤维至少1g油、如每1g干纤维1至3g油的相对量的所述亲油纤维和油例如菜籽油组成的纤维基体中，则20min的时间段内，油从纤维基体中的泄露率小于每1g干纤维0.3g漏油。

27、·该产品是实质上平面的产品，如膜、纤维表面层、网、片材、纸巾、板或三维产品，如三维模制纤维产品，或实质上一维的产品，如纱线或长丝。

28、·该产品为湿法成网纤维产品、气流成网纤维产品、泡沫形成纤维产品或模制纤维产品的形式。

29、·该产品呈纤维表面层的形式。

30、·该产品是多层产品，并且亲油纤维素纤维被限制在多层产品的一层或多层，如多层纸板结构的表面层。

31、·亲油纤维素纤维分布在产品的整个结构中，如三维模制纤维产品的整个结构中。

32、·该产品是食品包装或包裹材料，如快餐包装或包裹材料。

33、根据本发明的第五方面，提供了一种制备亲油纤维素和/或木质纤维素纤维的方法，该方法包括以下步骤：提供纤维素和/或木质纤维素纤维；对纤维素和/或木质纤维素纤维进行改性以增加其亲油性；其中改性的纤维能够阻滞油和/或油脂迁移。

34、第五方面的各种实施方案可以包括来自以下项目列表的一个或多个特征：

35、·所述提供包括提供纤维素和/或木质纤维素木浆纤维，优选为来自化学制浆、化学热机械制浆、半化学制浆或机械制浆的木浆形式。

36、·所述改性包括共价和/或非共价改性。

37、·所述改性包括通过将亲油官能团附接至纤维来改性至少部分纤维。

38、·所述改性包括将亲油材料吸收或浸渍到纤维中或将亲油材料物理截留在纤维中。

39、·所述改性包括将亲油材料吸附到纤维表面上，优选通过化学吸附或物理吸附，或者将所述亲油材料物理捕获在纤维中。

40、·在所述改性步骤之前，通过在溶剂中溶胀纤维或通过使纤维原纤化来预处理纤维，例如以增加纤维的表面积。

41、·所述改性在包含水、碱性物质、酸、离子液体、低共熔溶剂或有机溶剂或其任何混合物的溶剂体系中进行。

42、根据本发明的第六方面，提供了一种方法，其包括：提供包含亲油纤维素和/或木质纤维素纤维以及任选的未改性的纤维素和/或木质纤维素纤维的纤维原材料；成形，如成型，包含所述纤维原材料的纤维结构；以及将所述纤维结构干燥以获得纤维产品。

43、第六方面的各种实施方案可以包括来自以下项目列表的一个或多个特征：

44、·所述纤维原料为可流动的纤维原料的形式，如纤维浆液、纤维浆料或纤维泡沫。

45、·所述成型包括湿法成型或泡沫成型。

46、·所述成型包括纸或纸板制造方法。

47、·亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂从产品中的泄漏。

48、·亲油纤维素和/或木质纤维素纤维能够阻滞油和/或油脂从产品中的泄漏，这是因为亲油纤维素和/或木质纤维素纤维与油和/或油脂之间的相互作用。

49、·亲油纤维素和/或木质纤维素纤维在纤维网络中并且能够阻滞油和/或油脂从产品中的泄漏。

50、根据本发明的第七方面，提供了根据第一方面的亲油纤维素和/或木质纤维素纤维在用于食品供应、食品包装、食品储存或食品制备的产品中的用途，或者在用于制造这样的产品的纤维材料中的用途。

51、根据本发明的第八方面，提供了根据第一方面的亲油纤维素和/或木质纤维素纤维在纤维包装或包裹材料、非织造产品、纺织产品、纸巾产品或过滤产品中的用途。

52、发明优点

53、本发明可以在纤维素和/或木质纤维素纤维基材料、纤维表面层和在其使用中暴露于油和/或油脂或含有油和/或油脂的物质的产品中提供许多优点。

54、本发明可以在纤维包装、无纺布产品、纺织产品、纸巾产品、过滤产品和各种食品包装材料中提供优点。

55、本发明可以提供新的纤维材料，其目的是通过纤维和油之间的这种相互作用来阻滞油迁移，该相互作用不涉及将油完全吸附或保留到纤维材料或基体中。

56、本发明的纤维素和/或木质纤维素纤维基材料的油和油脂阻滞性能甚至在最终表面涂层破裂的情况下也可以被保持，优选/典型地在包装材料例如纸板材料的情况下。

57、根据本发明，可以减少最终涂层材料的量和工艺步骤的数目，这可以优选地或典型地在包装材料，例如纸板材料、模制纤维产品材料和/或包裹材料的情况下降低最终产品的成本。

58、本发明的亲油纤维和组合物可以替代化石基涂层材料或减少它们的使用。

59、由于塑料量减少，本发明可以提供基于纤维的材料的改进的可回收性。

60、本发明的纤维、组合物和产品可以是可生物降解的或本质上可降解的。

61、本发明的亲油纤维或组合物可以减少由于涂层和纤维材料之间的粘合不充分而导致的问题，从而减少缺陷。