專利名稱：來自哺乳動物毛發(fā)的顆粒狀材料在制造紙張或紙板制品中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及來自哺乳動物毛發(fā)的顆粒狀材料在制造紙張或紙板制品中的用途，以及紙張或紙板制品，或包含所述顆粒狀材料的紙漿。
背景技術(shù)：
紙張及紙板制品是由包含來自樹木的纖維素纖維的紙漿制成的。因?yàn)樵谌蚍秶鷥?nèi)對紙張及紙板制品的需求急劇增加，砍伐森林的情況迅速加快，從而導(dǎo)致了主要的環(huán)境問題。為了解決砍伐森林的問題，許多國家采取措施，使舊紙能夠在造紙過程中被再循環(huán)及使用。然而，紙張同樣具有缺點(diǎn)，其僅能循環(huán)有限的次數(shù)，這是因?yàn)檠h(huán)過程致使其內(nèi)在及必需的特性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供纖維素纖維的廉價(jià)且有效的替代品，因此確保需要用于制造紙張及紙板制品的纖維素纖維明顯更少。
現(xiàn)在驚人地發(fā)現(xiàn)可由哺乳動物毛發(fā)制造成本效益非常高且有效的替代品。
因此，本發(fā)明涉及來自哺乳動物毛發(fā)的顆粒狀材料在制造紙張或紙板制品中的用途，其中所述顆粒狀材料是利用包括以下步驟的方法制得的(a)對哺乳動物毛發(fā)實(shí)施氧化處理，其中使毛發(fā)與含有漂白劑的溶液接觸；(b)從所述溶液分離經(jīng)氧化的毛發(fā)；(c)干燥經(jīng)分離的毛發(fā)；及
(d)對經(jīng)干燥的毛發(fā)進(jìn)行處理，其中使毛發(fā)形成平均粒徑在0.5至4毫米范圍內(nèi)的顆粒狀材料。
如此制得的顆粒狀材料可以非常有利地用作紙張及紙板制品的制造中的纖維素纖維的替代品。
雖然不同類型的哺乳動物毛發(fā)可用于本發(fā)明的方法中，但是優(yōu)選為家畜的毛發(fā)，一個(gè)原因是它們由于現(xiàn)在世界范圍內(nèi)肉類消耗量大而容易獲得。另一個(gè)原因是家畜毛發(fā)的硬挺度結(jié)合了優(yōu)異的混合特性。尤其是豬毛可以非常有利地用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
可使用單獨(dú)一種哺乳動物毛發(fā)，或使用各種不同種類的哺乳動物毛發(fā)的混合物。在實(shí)踐中，優(yōu)選使用一種哺乳動物毛發(fā)。
根據(jù)本發(fā)明，在步驟(a)中在含有漂白劑的溶液中對哺乳動物毛發(fā)實(shí)施氧化處理。該溶液包括具有堿性(pH大于7)或酸性(pH小于7)的溶液。所述溶液優(yōu)選通過添加NaOH、KOH和/或NH4OH而具有堿性或通過添加一種或更多種(有機(jī))酸而具有酸性?？墒褂酶鞣N不同的(有機(jī))酸，例如包括乙酸和甲酸。
用于步驟(a)中的堿性溶液的pH值優(yōu)選在9至11的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在10至11的范圍內(nèi)，而酸性溶液的pH值優(yōu)選在3至7的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在4至6的范圍內(nèi)。
合適的漂白劑包括有機(jī)及無機(jī)過氧化物。優(yōu)選使用選自以下組中的漂白劑次鹵酸鹽(hypohalide)、過硼酸鹽、過碳酸鹽、有機(jī)過氧化物或過氧化氫。漂白劑更優(yōu)選包括過氧化氫。單獨(dú)一種漂白劑或不同漂白劑的混合物可合適地用于堿性或酸性溶液。在堿性溶液中，優(yōu)選使用一種或更多種無機(jī)過氧化物，而在酸性溶液中，優(yōu)選使用一種或更多種有機(jī)過氧化物。基于所有的堿性或酸性溶液，漂白劑的合適的使用量在0.1％(w/w)至40％(w/w)的范圍內(nèi)，優(yōu)選在0.3％(w/w)至30％(w/w)的范圍內(nèi)。
在步驟(a)中，毛發(fā)可合適地與堿性或酸性溶液接觸5分鐘至16小時(shí)，優(yōu)選15分鐘至10小時(shí)。步驟(a)中采用的溫度合適地可在室溫至100℃的范圍內(nèi)，優(yōu)選在30℃至80℃的范圍內(nèi)。
對于有待在步驟(a)中被氧化的毛發(fā)，優(yōu)選首先實(shí)施洗滌步驟，其中從毛發(fā)除去可溶性組分，如血、尿殘余物及其他動物組分，然后對毛發(fā)實(shí)施步驟(a)的處理。
隨后在步驟(b)中利用已知的技術(shù)從堿性或酸性溶液中分離在步驟(a)中獲得的經(jīng)氧化的毛發(fā)。為此目的，例如可使用傳統(tǒng)的過濾系統(tǒng)。
在步驟(c)中干燥于步驟(b)中分離出的毛發(fā)?？赏ㄟ^已知的技術(shù)干燥毛發(fā)。例如可使用熱空氣或諸如乙醇的渾發(fā)性溶劑加以洗滌而干燥毛發(fā)。
在步驟(d)中，對經(jīng)干燥的毛發(fā)進(jìn)行處理，其中使毛發(fā)形成平均粒徑在0.5至4毫米范圍內(nèi)的顆粒狀材料。顆粒狀材料可通過研磨或精制于步驟(c)中獲得的毛發(fā)而制得。步驟(d)中的處理包括精制處理(refining treatment)，其中獲得平均粒徑在0.5至4毫米范圍內(nèi)的顆粒狀材料。可合適地通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的標(biāo)準(zhǔn)打漿及碾磨技術(shù)實(shí)施精制處理。
顆粒狀材料的平均粒徑優(yōu)選在1至3毫米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選在1.5至2.5毫米的范圍內(nèi)。該顆粒狀材料優(yōu)選包括纖維。
根據(jù)本發(fā)明獲得的顆粒狀材料是獨(dú)特的。因此，本發(fā)明還涉及由哺乳動物毛發(fā)制造的及通過本發(fā)明方法制造的顆粒狀材料。
本發(fā)明還涉及紙張或紙板制品，其包括根據(jù)本發(fā)明的顆粒狀材料。在這些制品中顆粒狀材料合適地包括纖維。本發(fā)明還涉及包含顆粒狀材料的紙漿。顆粒狀材料合適地以纖維的形式存在。
在本發(fā)明的范疇內(nèi)，術(shù)語“紙制品”意味著包括所有種類的紙，如印刷紙、紙巾/衛(wèi)生紙、新聞紙、辦公用紙、特種紙，以及諸如紙板、折疊板、盒紙板、波紋板及3D板的材料。
根據(jù)本發(fā)明的纖維可以非常有利地用于代替紙制品的制造中的纖維素纖維。在本發(fā)明的一個(gè)特別的具體實(shí)施方案中，將本發(fā)明的纖維連同舊的(回收的)紙張一起使用以制造紙制品或紙板制品?；谒械募埢蚣埌逯破?，根據(jù)本發(fā)明的紙或紙板制品可有利地包含0.1至60重量％的根據(jù)本發(fā)明的纖維?；谒械募埢蚣埌逯破?，根據(jù)本發(fā)明的紙或紙板制品優(yōu)選包含1至50重量％的根據(jù)本發(fā)明的纖維。基于所有的制品，含量更優(yōu)選為3至45重量％。


圖1所示為添加經(jīng)氧化的毛發(fā)纖維對孔隙率的影響。
圖2所示為作為纖維素紙漿中的添加劑的經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)對SCT指數(shù)的影響。
圖3所示為經(jīng)漂白及經(jīng)處理的毛發(fā)對Z方向抗拉強(qiáng)度的影響。
圖4所示為當(dāng)部分纖維素纖維被經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維代替時(shí)的結(jié)果。
圖5所示為紙張?jiān)谄鋽嗔阎暗纳扉L率的情況。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例制造毛發(fā)纖維在250克毛發(fā)的混合物中添加9升水，隨后將該混合物的pH調(diào)節(jié)至適合于氧化的水平。然后將該混合物的溫度提高至65-70℃，并添加140毫升30％(w/w)的過氧化氫溶液(pH為11)或30毫升32％(w/w)的過乙酸(pH為5)。攪拌該混合物16小時(shí)，然后通過過濾分離經(jīng)氧化的毛發(fā)，并在70℃下干燥。干燥之后，利用PFI碾磨機(jī)將毛發(fā)切割成纖維長度為0.5至4毫米的小纖維。
經(jīng)氧化的毛發(fā)纖維的評定以如下方式將經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維的不同樣品(5、10、20及30％(w/w)的樣品)與來自Eucalyptus的未經(jīng)使用的纖維素纖維混合，所得的各混合物具有恒定的重量。為了進(jìn)行比較，僅利用未經(jīng)使用的Eucalyptus纖維素纖維制成片材，其評定結(jié)果被描述為0％。利用FRET(成型與保留性測試機(jī)Formation and Retention Tester)并施加0.5巴的真空而獲得片材。在100℃下利用Rapid Kthen干燥元件干燥這些片材。各混合物均制成三個(gè)片材。
測定由各混合物獲得的紙張的性能單位質(zhì)量的體積(cm3/g)通過將片材厚度除以重量每平方米而計(jì)算出單位質(zhì)量的體積。表1給出了不同片材的結(jié)果。
表1片材的單位質(zhì)量的體積

由表1中所示的結(jié)果可以得出以下結(jié)論，單位質(zhì)量的體積隨著經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維的添加量的增加而上升。
孔隙率添加經(jīng)氧化的毛發(fā)纖維對孔隙率的影響如圖1所示。由圖1可以得出以下結(jié)論，添加經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維對形成的片材的孔隙率沒有明顯的影響。
短壓縮測試(Short Compression Test)作為纖維素紙漿中的添加劑的經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)對SCT指數(shù)的影響如圖2所示。從圖2可以看出，含有經(jīng)處理的毛發(fā)的片材的SCT指數(shù)性能與僅含有未經(jīng)使用的纖維素纖維的片材沒有區(qū)別。
Z方向的抗拉強(qiáng)度經(jīng)漂白及經(jīng)處理的毛發(fā)對Z方向抗拉強(qiáng)度的影響如圖3所示。圖3示出了在此情況下含有經(jīng)漂白及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維的片材對Z方向的抗拉強(qiáng)度沒有影響。毛發(fā)纖維很好地混入纖維素纖維中。
抗拉指數(shù)測量該參數(shù)以評定斷裂時(shí)的拉力，并給出斷裂之前所需紙張長度的情況。圖4所示為當(dāng)部分纖維素纖維被經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維代替時(shí)的結(jié)果。圖4示出了斷裂長度的一些變化，但可以得出以下結(jié)論，含有經(jīng)處理的毛發(fā)纖維的片材對性能沒有負(fù)面影響。
斷裂伸長率該參數(shù)給出了紙張?jiān)谄鋽嗔阎暗纳扉L率的情況。結(jié)果如圖5所示。圖5示出了用經(jīng)氧化及經(jīng)處理的毛發(fā)纖維代替最多10％的纖維素纖維并不會對性能產(chǎn)生明顯變化，而含有20及30％的經(jīng)處理的毛發(fā)纖維的片材則具有更高的斷裂伸長率。
權(quán)利要求
1.來自哺乳動物毛發(fā)的顆粒狀材料在制造紙張或紙板制品中的用途，其中所述顆粒狀材料是利用包括以下步驟的方法制得的(a)對哺乳動物毛發(fā)實(shí)施氧化處理，其中使所述毛發(fā)與含有漂白劑的溶液接觸；(b)從所述溶液分離經(jīng)氧化的毛發(fā)；(c)干燥經(jīng)分離的毛發(fā)；及(d)對經(jīng)干燥的毛發(fā)進(jìn)行處理，其中使毛發(fā)形成平均粒徑在0.5至4毫米范圍內(nèi)的顆粒狀材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用途，其中所述顆粒狀材料的平均粒徑在1至3毫米的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用途，其中所述顆粒狀材料的平均粒徑在1.5至2.5毫米的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的用途，其中所述漂白劑選自以下組中次鹵酸鹽、過硼酸鹽、過碳酸鹽、有機(jī)過氧化物或過氧化氫。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其中所述漂白劑包括過氧化氫。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用途，其中所述溶液是pH值在9至11范圍內(nèi)的堿性溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用途，其中所述堿性溶液的pH值在10至11的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用途，其中所述溶液是pH值在3至7范圍內(nèi)的酸性溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用途，其中所述酸性溶液的pH值在4至6的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9之一所述的用途，其中步驟(d)中的處理是精制處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的用途，其中對所述毛發(fā)首先實(shí)施洗滌步驟，其中從所述毛發(fā)除去可溶性組分，然后對所述毛發(fā)實(shí)施步驟(a)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11之一所述的用途，其中所述毛發(fā)來自家畜。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的用途，其中所述毛發(fā)來自豬。
14.根據(jù)權(quán)利要求14所述的用途，其中所述顆粒狀材料包括纖維。
15.紙制品，其含有根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的顆粒狀材料。
16.紙板制品，其含有根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的顆粒狀材料。
17.紙漿，其含有根據(jù)權(quán)利要求1至14之一所述的顆粒狀材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及來自哺乳動物毛發(fā)的顆粒狀材料在制造紙張或紙板制品中的用途，其中所述顆粒狀材料是利用包括以下步驟的方法制得的(a)對哺乳動物毛發(fā)實(shí)施氧化處理，其中使毛發(fā)與含有漂白劑的溶液接觸；(b)從所述溶液分離經(jīng)氧化的毛發(fā)；(c)干燥經(jīng)分離的毛發(fā)；及(d)對經(jīng)干燥的毛發(fā)進(jìn)行處理，其中使毛發(fā)形成平均粒徑在0.5至4毫米范圍內(nèi)的顆粒狀材料。本發(fā)明還涉及紙張或紙板制品，或包含所述顆粒狀材料的紙漿。
文檔編號D06M11/50GK1942625SQ200580011834
公開日2007年4月4日 申請日期2005年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者特奧多爾·馬克西米利安·斯拉格?？? 馬里奧·塔西斯休斯·雷蒙德斯·范萬德倫, 威廉·科內(nèi)利斯·德羅斯特, 達(dá)里奧·馬里亞·羅薩里奧·洛卡西歐, 雷姆科·威廉·戈德弗里德斯·范維利格, 威廉·胡伊杰瑟爾 申請人:荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究會(Tno)