CN103930615B

CN103930615B - 一种用于生产纳米纤丝纤维素的方法

Info

Publication number: CN103930615B
Application number: CN201280055509.5A
Authority: CN
Inventors: J·塔培尔; M·诺珀宁
Original assignee: UPM Kymmene Oy
Current assignee: UPM Kymmene Oy
Priority date: 2011-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2016-12-07
Anticipated expiration: 2032-11-14
Also published as: EP2794986A1; WO2013072559A1; FI20116130A; US9739011B2; CN103930615A; BR112014011501A2; EP2794986B1; CA2856151A1; US20140284407A1; EP2794986A4; JP2015502462A; JP6170061B2; CA2856151C; FI126457B; NO2794986T3; BR112014011501B1

Abstract

在一种用于生产纳米纤丝纤维素的方法中，其中将纤维素纤维中的内部键已被化学修改削弱的纤维素基纤维材料供给通过若干个逆向转动的转子(R1,R2,R3...)而相对于转子的转动轴线(RA)沿径向方向向外以用于分离纤丝，使得材料通过不同逆向转动转子的叶片(1)的作用反复经受剪切力和冲击力，由此同时被纤丝化。

Description

一种用于生产纳米纤丝纤维素的方法

技术领域

本发明涉及一种用于生产纳米纤丝纤维素的方法，其中纤维素基纤维材料供应到用来分离纤丝的精磨间隙中。

背景技术

例如，盘状精磨机或锥状精磨机精磨含有低木质纤维素浓度的纤维，浓度大约为3％-4％，纤维壁的结构被放松，纤丝或所谓的碎纤维从纤维表面分离。已成型的碎纤维和柔性纤维在多数造纸用的性质上具有有利的效果。在精磨纸浆纤维中，然而，目的是保持纤维的长度和强度。在机械纸浆的后精磨中，目的是借助精磨使得厚纤维壁变薄从而使得纤维部分纤丝化，用于从纤维表面分离纤丝。

含有木质纤维素的纤维也可通过分离纤丝完全离解成较小部分，该纤丝充当在纤维壁中的组分，其中获得的微粒的尺寸变得显著得较小。因此获得的所谓纳米纤丝纤维素的性质与通常纸浆的性质显著得不同。在造纸中使用纳米纤丝纤维素作为添加剂也是可能的，增加纸质产品的内部结合强度(层间强度)和拉伸强度，也增加了纸张的紧密度。纳米纤丝纤维素在外观上与纸浆也不同，因为其为在水分散体中存在纤丝的胶状材料。由于纳米纤丝纤维素的性质，纳米纤丝纤维素已经成为期望的原材料，含有纳米纤丝纤维素的产品在工业中有若干应用，例如在各种合成物中作为添加剂。

纳米纤丝纤维素可从一些细菌发酵的过程直接分离(包括醋菌属木糖醇)。然而，在纳米纤丝纤维素大规模的生产中，最具有前景的潜在原材料是源自植物和含纤维素纤维、尤其是木和由木制成的纤维纸浆的原材料。从纸浆生产纳米纤丝纤维素要求纤维进一步分解到纤丝的规格。在加工中，纤维素纤维悬浮液通过匀质化步骤运行了若干次，在材料上产生高的剪切力。这可通过在高压下引导悬浮液反复经过窄间隙来实现，在间隙中实现高速。采用精磨机盘也是可以的，纤维悬浮液被引入精磨机盘之间若干次。

在实践中，目前从纤维素纤维的传统尺寸级别生产纳米纤丝纤维素只能通过实验室规模的盘状精磨机实施，其被发展用于食品工业的需要。这个技术要求若干个精磨连续运行，例如2-5次运转，以获得纳米纤维素的尺寸级别。这个方法也很难放大到工业的规模。

发明内容

本发明的一个目的是消除上述缺点并提出一种在大容量和较高浓度下制造纳米纤丝纤维素的方法。

为了实现这个目的，根据本发明的方法主要特征在于，将纤维材料引入通过若干个逆向转动的转子而相对于转子的转动轴线沿径向方向向外，使得材料通过不同逆向转动转子的作用反复经受剪切力和冲击力，由此同时被纤丝化。

非常重要地，当叶片以转动速度和由半径(到转动轴线的距离)决定的圆周速度沿相反方向转动时，悬浮液中的纤维材料反复地被转子的叶片或肋冲击而从相反的方向撞击纤维材料。因为纤维材料在径向方向上向外转移，其可在叶片的宽表面、例如肋上碰撞，具有高圆周速度的所述碰撞从相对的方向一个接着另一个，换而言之，从相对的方向接收了若干相继的冲击。也在叶片宽表面、例如肋的边缘上，其边缘与下一转子的相对边缘形成叶片间隙，产生了剪切力，所述剪切力有助于纤丝化。

待加工的纤维材料是这种纤维素，在该纤维素中，纤维内部键已通过化学预处理被弱化。所以纤维素是化学改性的纤维素。这种纤维素已在其机械处理之前适当地被不稳定，令人惊讶得受冲击和剪切力的影响，该冲击从叶片(肋)在密度在相反的方向的产生，其可通过一系列相继的转子产生，当纤维从一个转子的作用范围移动到下一个转子的作用范围的时候，该剪切力在叶片(肋)边缘产生。此外，当纤维悬浮液的PH值是中性的或轻微碱性范围(PH值6到9，有利地7-8)时，纤丝化运行良好。在升温(高于30度)下也有助于纤丝化。相对于温度，用于处理的正常操作环境通常是20-60度。温度有利地为35-50度。

在每个转子的周界上，存在若干叶片，以及径向方向的若干上一个和/或下一个转子的叶片，因为它们的转动运动在相对的方向，反复产生了若干个窄的叶片空间或间隙，其中随着叶片的相对边缘、即肋沿相对方向移动时高速通过彼此，纤维也经受剪切力。

可以陈述的是，在每一对逆向转动的转子中，大量窄的叶片间隙和相对应的冲击方向的反向在每个转子的单独转动中产生，重复频率与叶片(即，周界上的肋)的数目成比例。因此，由叶片(即，肋)在纤维材料上引起的冲击的方向以高频率改变。在转动期间叶片间隙的数目和它们的重复频率取决于在每个转子周界上分布的叶片的密度和相对应的每个转子的转动速度。这种转子对的数量是n-1，其中n是转子的总量，因为一个转子总是在径向方向与下一个外转子形成一对，除了最外的转子，已加工的纸浆通过其离开精磨过程。

不同的转子例如可具有不同数量的叶片，即，肋，使得叶片的数量在最外的转子中增大。叶片(即，肋)的数量也可根据另一个公式变化。

在每个转子周界上的叶片/肋的密度，还有叶片与径向方向的角度，以及转子的转动速度都可用来影响精磨效率(精磨强度)和待精磨纤维材料的通过时间。

基于从不同方向的高频率的冲击的纤丝化方法特别适用于这种纤维素基纤维材料，其中纤维素的内部键已被化学预处理弱化，因此这种方法可被用来生产纳米纤丝纤维素。因此预处理的纤维素可被羧甲基化、氧化(例如，氮氧介质氧化)或阳离子化。

还有一个被此方法实现的优点是，其也可用于例如与均质器相比、精磨较高浓度(2-4％)的纤维材料，因为在若干次精磨相同的材料期间的胶化不要求材料的稀释。该原则使得使用甚至高于此的浓度是可能的，其中叶片/肋的密度可相对应于在此采用的浓度而调节。

供给可被实施，使得通过转子的混合物包含混合在其中的气态介质的给定体积部分，但是作为分离相，例如大于10体积％。为了强化纤丝的分离，气体含量是至少50体积％，有利地至少70％，更有利地在80到99％之间；也就是说，用填充度(待处理的纤维悬浮液通过转子的体积比例)来表述，填充度低于90体积％，不高于50％，不高于30％，并相应地在1-20％之间。气体有利地是空气，其中待处理的纤维悬浮液可供给使得给定比例的空气混入到纤维悬浮液。

此方法也有利地可简单得扩大规模，例如通过增加转子的数量。

附图说明

下面，将参考附图更详细地描述本发明，在附图中：

图1在截面A-A中示出了本发明中使用的装置，该截面A-A与转子转动的轴线重合，

图2示出了图1装置的部分水平截面，

图3在截面A-A中示出了根据本发明中使用的第二实施例的装置，该截面A-A与转子转动的轴线重合，

图4示出了图3装置的部分水平截面，以及

图5-7示出了用装置精磨的材料样品。

具体实施方式

在本申请中，纳米纤丝纤维素是指从纤维素基纤维原材料分离的纤维素微纤丝或微纤丝束。这些纤丝的特征在于其具有高的长宽比(长度/直径)：它们的长度可超过1微米，而通常直径保持小于200纳米。最小的纤丝在规模上是所谓的基本纤丝，直径通常是2-12纳米。纤丝的尺寸和大小分布取决于精磨方法和效率。纳米纤丝纤维素的特征在于纤维素基材料，其中颗粒(纤丝或纤丝束)的平均长度不长于10微米，例如在0.2到10微米之间，有利地不长于1微米，且颗粒的直径小于1微米，适宜地在20纳米到200纳米的范围。纳米纤丝纤维素的特征在于大的比表面积和用于形成氢键的强大能力。在水分散体中，纳米纤丝纤维素通常呈现为浅色或几乎无色的胶状材料。取决于纤维原材料，纳米纤丝纤维素也可包含少量其他木组分，例如半纤维素或木质素。纳米纤丝纤维素的常用相似名称包括纳米纤丝化纤维素(NFC)和微纤丝化纤维素(MFC)，纳米纤丝化纤维素(NFC)常简称为纳米纤维素。

在本申请中，术语“精磨”或“纤丝化”通常指通过作用至颗粒的加工机械地粉碎材料，加工可以是研磨、压碎、或剪切、或它们的组合，或另一种相对应的减小颗粒尺寸的动作。精磨加工消耗的能量通常用每加工原材料质量的能量来表示，例如单位为千瓦时/千克，兆瓦时/吨，或是与这些成比例的单位。

精磨在纤维原材料和水的混合物(纤维悬浮液)的低浓度下实施。接下来，术语纸浆也会被用于经受精磨的纤维原材料和水的混合物。经受精磨的纤维原材料可指完整的纤维，从其分离的部分，纤丝束，或纤丝，通常的纸浆是这些元素的混合物，其中各组分的比例取决于精磨的阶段。

特别地在本申请的情况下，“精磨”或“纤丝化”借助于利用一系列的经常重复的、具有变化的作用方向的冲击的冲击能量而发生。

图1中所示的装置包括若干个彼此同心放置的逆向转动转子R1,R2,R3...，使得它们绕着共同的转动轴线RA转动。装置包括一系列沿相同的方向转动的转子R1,R3...，而转子R2,R4...沿相对的方向转动，其中转子成对布置，使得一个转子总是在径向方向上跟着一个逆向转动的转子和/或在一个逆向转动的转子之前。沿相同方向转动的转子R1，R3...与相同的机械转动装置5连接。沿相对方向转动的转子R2，R4...也与相同的机械转动装置4连接，所述机械转动装置4的转动方向与前述装置的转动方向相对。如下所述，转动装置4、5与它们各自的驱动轴连接。驱动轴可相对于转动轴线RA同心放置，例如，外驱动轴与下部转动装置4连接，内驱动轴放置在外驱动轴内并相对于外驱动轴自由转动，与上部转动装置5连接。

附图没有示出装置的固定外壳，转子放置在该固定外壳中而转动。外壳包括进口和出口，通过该进口材料可从上供给至最内部的转子R1的内部，该出口位于侧面并向外大致切向相对于转子的周界定位。外壳还包括用于下面驱动轴的通孔。

在实践中，转子由翼片或叶片1组成，这些翼片或叶片在圆的周界上以给定的间隔设置，圆的几何中心是转动轴线RA，这些翼片或叶片1径向地延伸。在同一转子中，流通通道2在叶片1之间形成，待精磨材料可通过通道径向向外流。在两个相继的转子R1,R2,R2,R3,R3,R4等之间，在转子沿相对方向转动的过程中，若干个叶片空间或间隙反复地且高频率地形成。在图2中，附图标记3表示第4和第5转子R4,R5的叶片1之间、在径向方向上的叶片间隙。某个转子的叶片1在径向方向上与前一个转子的叶片1(具有在圆周界上的较短半径)并在径向方向上与后一个转子的叶片1(放置在具有较长半径的圆周界上)形成窄间隙，即，叶片间隙3。在相对应的方式下，当第一转子的叶片在第一方向上沿着圆的周界转动且下一个转子的叶片在相对的方向上沿着同心圆的周界转动时，冲击方向的大量变化在两个相继的转子间形成。

第一系列转子R1,R3,R5安装在同样的机械转动装置5上，所述转动装置由水平下部盘和水平上部盘组成，该水平下部盘和水平上部盘在径向方向最内处通过第一转子R1的叶片1彼此连接。在上部盘上依次地安装第一系列的其他转子R3,R4的叶片1，叶片1向下延伸。在这个系列里，除了最里面的转子R1，同样转子的叶片1进一步通过连接环在其下部端连接。第二系列转子R2，R4，R6安装在第二机械转动装置4上，该第二机械转动装置是放置在所述下部盘下面的水平盘，并与该系列的转子的叶片1连接，叶片1向上延伸。在这个系列中，同样转子的叶片1借助连接环在其上部端连接。所述连接环与转动轴线RA是同心的。下部盘进一步借助盘的面对表面上的环形槽和匹配环形突起而同心布置，环形槽和匹配环形突起也与转动轴线RA同心布置并离转动轴线RA相同间距。

图1示出了翼片或叶片1是平行于转动轴线R1的细长件，并具有高于宽度l(在径向方向的尺寸)的高度。在水平截面中，叶片是四边形的，如图2，正方形。纤维材料交叉通过叶片的纵向方向，从中心向外，叶片1的径向方向面对的表面的侧边缘与第二转子的叶片1相对应的边缘形成了在叶片纵向延伸的长而窄的叶片间隙3。

因此，转子R1,R2,R3...是呈相对于转动轴线的同心回转体形状的通流转子，其中它们加工纤维材料的部分由沿转动轴线RA的方向延伸的细长翼片或叶片1和留在叶片之间的流通通道2组成。

图1也示出了转子叶片1的高度h1，h2，h3从第一(即最里面的)转子R1向外逐渐增大。由此，由转子叶片1限定的流通通道2的高度也沿相同的方向增大。在实践中，这意味着当径向流的横截面积随着转子的周界长度增大而向外增大时，高度的增大也增大了这个横截面积。因此，如果体积流被认为是恒定的，则一个单独纤维的行进速度在向外的方向被减速。

通过由转子的转动运动引起的离心力，待处理的材料在给定的停留时间通过转子。

从图2可简单总结出，在一对转子的一个单独完整的转动中(从给定叶片1对齐的位置到相同叶片1又对齐的位置)，当周界方向的相继叶片1遇到第二转子的相继叶片1时，若干个叶片间隙3形成。由此，当材料从转子的范围流通到外转子的范围时，在不同转子之间的叶片间隙3中和在转子周界上叶片1之间的流通通道2中，沿径向方向通过通道2向外转移的材料持续地经受剪切力和冲击力，而沿周界方向的叶片运动和由于转子沿不同方向转动引起的运动方向改变，防止材料受到离心力的作用通过转子太快向外流通。

叶片间隙3和相对应的叶片1的相遇以及在径向方向相继的两个转子的冲击方向相应变化以[1/s]的频率产生，该频率为2×f_r×n₁×n₂，其中n₁是在第一转子的周界上的叶片1的数量，n₂是在第二转子的周界上的叶片的数量，f_r是以转/秒计的转动速度。系数2是由于转子以相同的转动速度沿相对的方向转动。更一般来说，公式具有(f_r(1)+f_r(2))×n₁×n₂的形式，其中f_r(1)是第一转子的转动速度，f_r(2)是第二转子沿相对方向的转动速度。

此外，图2示出了叶片1的数目在不同的转子中可以不同。在附图中，每个转子叶片1的数目从最内部的转子开始增大，除了最后一个转子R6，该转子R6的叶片数目小于前一个转子R5的叶片数目。当转动速度(rpm)不考虑转子的转动位置和方向而相等时，这意味着，叶片3经过给定点的频率和相应的叶片间隙3的形成频率沿装置的径向方向从内向外增高。

图3和4示出了具有类似于附图1和2所示的原理和结构的装置。不同点是最后两个沿不同方向转动的转子R5和R6，装配有叶片1，这些叶片与半径r的方向有夹角放置，而其他转子的叶片平行于半径r。在倒数第二转子R5中，限定了流通通道2的叶片1表面在转动方向的面上与半径4的夹角为α1；换而言之，它们的外边缘在周界方向内边缘的前面。此外，在最后一个转子R6中，叶片与半径的夹角为α2，朝向转动的方向。不同转子的叶片角度是相等的，但是它们也可以是不相等的。角度α1,α2可在30到60度之间。在图4中，角度α1,α2是45度。由于叶片1的角度位置，叶片在水平横截面中具有平行四边形的形状。

当叶片1转向上述的转动方向时，该叶片可用来保持待处理的纤维材料在转子叶片的范围里更加有效率，并增加停留时间和处理效率。在其他的转子里，叶片可与半径有夹角放置，该夹角在转动方向的面上形成。夹角也可在不同的转子中变化，例如，夹角从内部向外增大。在内转子中，夹角可比在外转子中较小。情况是，与图4所示相同，除了所述的最后两个转子，在其他所有的转子中与半径r的夹角是0。

在图1和3中，在半径r的方向叶片的尺寸l为15毫米，而在相同方向的叶片间隙3的尺寸e为1.5毫米。所述数值可变化，例如，分别从10-20毫米和从1.0到2.0毫米。所述尺寸受到例如待处理材料的浓度的影响。

从最外边转子R6的外部边缘计算的装置的直径d可根据想要的容量而变化。在图1和3中，直径是500毫米，但是直径也可长些，例如超过800毫米。当直径增长的时候，生产容量增大的比例大于直径增长的比例。

业已发现转子转动速度的减小削弱纤丝化。类似地，(生产)流率的降低显然提高纤丝化；换而言之，待处理材料的停留时间越长(在此期间，材料经受叶片、即肋的冲击力和剪切力)，纤丝化结果越好。

在上面所描述的过程中，用于生产纳米纤丝纤维素的待处理材料是水和纤维素基纤维材料的混合物，该纤维在机械纸浆或化学纸浆的前生产过程中已经彼此分离，初始材料优选地是木原材料。在纳米纤丝纤维素的生产中，使用来自其他植物的纤维素纤维也是可能的，纤维素纤丝从纤维结构分离。待精磨的低浓度纸浆的适宜浓度是1.5到4.5％，特别地在水介质中至少2％，较佳地2％到4％(重量/重量)。所以纸浆充分稀释，使得初始材料纤维可均匀供应并呈充分肿胀状态以使纤维打开并分离纤丝。材料也可以是已经经过相同过程一次或多次的纤维材料，其中纤丝已经分离。当材料由于前处理的运行已经部分胶化时，材料也可在相同相对高的浓度下运行(考虑到胶状状态)。然而，需要注意的是，由于方法提供的变型可能性(尤其是叶片密度，转动速度和相对应的周界速度，冲击频率，等)，待处理纸浆的浓度可大范围变化，从1到10％。

在水中给定浓度的纤维材料在上述方式下通过转子R1,R2,R3...供给，直到所述材料胶化并达到纳米纤丝纤维素的通常粘度。如果需要的话，处理过程可重复一次或几次，借助运行材料再次通过转子，或通过另一个相似的转子系列，其中装置包括两个或多个上述转子系列，该转子系列可串联。

有利地，待供给纸浆的纤维素基纤维经过酶或化学预处理，例如，降低半纤维素的数量。纤维素纤维也可化学变型，其中与原始纤维素对比，纤维素分子具有其他官能团，并且纤维素纤维的内部键从而被减弱，换而言之，使得纤维素不稳定。这些官能团包括，例如，羧基或季铵(阳离子纸浆)。羧基用已知的方式在纤维素分子中提供，例如，氮氧介质纤维素氧化，一个示例是通过“TEMPO”化学制品氧化。纤维原材料也可以是羧甲基化纤维素。

最后的结果，在若干个精磨运行后得到的纳米纤丝纤维素悬浮液是具有强烈剪切变薄性质的胶体。通常地，所述胶体的粘度由布氏粘度计测量。纤维的完全纤丝化以能量消耗的函数发生，包含在纳米纤丝纤维素中的非分解纤维壁件的比例由例如Fiberlab设备测量。

根据发明的方法精磨，如果需要的话可反复精磨，即通过装置或相继地通过串联的装置馈送相同的纤维材料两次或多次，获得纳米纤丝纤维素是可能的，其中水分散体粘度以比能量(能量消耗)的函数增大，就是，随着用于精磨的比能量增大而增大。因此，产品的粘性和方法中使用的比能量具有正相关性。还已发现，纳米纤丝纤维素可通过精磨获得，纤维颗粒的浊度和含量以比能量(能量消耗)的函数减小。

通常在方法中，目的是获得，作为最终的产品，纳米纤丝纤维素的布氏粘度(在浓度0.8％测得)是至少1000mPa.s，优选地最少5000。例如，纸浆在精磨前已被催化氧化(纸浆包含羧基)，例如，由氮氧介质(例如TEMPO催化剂)氧化，其满足所述的数值。已氧化纸浆作为初始介质，目的是优选地获得纳米纤丝纤维素的布氏粘度(在浓度0.8％测得)至少是10000mPa.s，例如在10000和20000之间。除了高粘度，获得的水性纳米纤丝纤维素分散体的特征在于所谓的剪切变薄；就是，粘度随着剪切率的增大而减小。

除此之外，目的是为了获得浊度通常低于80NTU的纳米纤丝纤维素，优选地从20到60NTU，通过散射比浊法在0.1wt％的浓度(水介质)时测得。

除此之外，目的是为了获得具有零剪切粘度的剪切变薄纳米纤丝纤维素(在小剪切应力下粘度恒定的“平台”)和屈服应力(在剪切变薄初始时的剪切应力)，所述粘度在2000到50000Pa.s的范围，所述屈服应力在3到30Pa的范围，优选地在6到15Pa，在浓度(水介质)为0.5wt％时测得。

在上述定义中，浓度是测量的浓度，并不一定是通过方法获得产品的浓度。

下面将会讨论本发明的测试。

初始纸浆漂白成白桦纸浆，通过标准方法TEMPO氧化。初始纸浆的装料由电导滴定法决定，其为1.2mmol/g。

设备：

A:“Atrex”混合器，模型G30，直径500毫米，6个转子周界，作用的转动速度为1500rpm(相对转动转子)。

M：Masuko超大质量除胶器，模型MKZA10-15J

F:流化器，微流体M110Y。

在“方法”栏中，表示装置的字母后接着以每分表示的精磨浓度和运行的次数，在多于一次运行的情况下用点隔开。

结果如下面的表格所示。浊度数值通过用散射比浊法从浓度为0.1％的样品获得。粘度是在浓度为0.8％，转动速度为10rmp时决定的布氏粘度。

测量浊度和粘度的方法将在下面简要地示出。

浊度：

浊度可借助光学方法通过操作两个不同的物理测量方法定量测量：测量样品中光强度的损失(透射比浊法)，测量从样品颗粒散射的光的发射(散射比浊法)。

纳米纤丝纤维素在水介质中基本上是透明的。较多已纤丝化材料具有以NTU单位表达的较低浊度(用散射比浊法的浊度单位)。因此，浊度的测量尤其地适合纳米纤丝纤维素的特征。在测量中，采用了设备HACAP2100。样品通过将对应干物质量0.5g的产品量混合在水中以使总量变成500g来制得，其后样品被分入不同测量容器中以进行分析。

粘度：

纳米纤丝纤维素的粘度借助布氏RVDV-III转动粘度计通过选择传感器“叶片心轴”(73号)来测量。产品用水稀释到浓度0.8wt％，样品在测量前搅拌10分钟。温度被调节到20℃±1℃的范围。

图5至7示出了从测试运行得到的样品1022、1023和1025的显微镜图像。如图像所示，根据本发明(设备A)的方法纤丝化的产品，样品1022与通过已知参考方法获得的样品1023和1025在外观上没有不同。

由于纳米纤丝纤维素的流变性质、纤丝强度性质以及由纳米纤丝纤维素制成的产品的半透明性，通过本方法获得的纳米纤丝纤维素可应用在不同的应用，例如，作为流变改型剂和粘度调整剂，在不同的结构中作为元件，例如作为加强元件。纳米纤丝纤维素可尤其用在油田中作为流变改型剂和密封剂。类似地，纳米纤丝纤维素可在不同的药用和化妆产品中作为添加剂，作为复合材料中的加强相，和作为纸制产品的成分。这个列表并不是穷举，而是如果纳米纤丝纤维素被发现具有适合的性质，所述纳米纤丝纤维素也可用在其他的应用中。

Claims

1.一种用于生产纳米纤丝纤维素的方法，其中将纤维素纤维中的内部键已被化学修改削弱的纤维素基纤维材料引入到精磨间隙中以用于分离纤丝，其特征在于，将纤维材料供给通过若干个逆向转动的转子而相对于转子的转动轴线(RA)沿径向方向向外，使得材料通过不同逆向转动转子的叶片(1)的作用反复经受剪切力和冲击力，由此同时被纤丝化，其中纤丝化利用一系列频繁反复的、具有变化作用方向的冲击并借助冲击能量来实现，当所述叶片沿相对的方向以转动速度和到转子的转动轴线的距离而决定的周界速度转动时，且当悬浮液中的纤维材料被转子的叶片(1)从相对的方向冲撞所述纤维材料而被反复冲击时，纤丝化由从相对方向若干相继的冲击而引起。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所供给的纤维材料的浓度至少是1％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所供给的纤维材料是部分胶化的。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素是被氮氧介质氧化剂氧化的纤维素。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素是羧甲基化的纤维素。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素是阳离子化的纤维素。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到布氏粘度为至少1000mPa.s，在浓度为0.8％时测得。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到浊度数值低于80NTU，在浓度为0.1％时测得。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到2000到50000Pa.s的零剪切粘度和3－30Pa的屈服应力，在浓度为0.5％时测得。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转子包括叶片(1)，所述叶片朝向转动方向相对于半径(r)的方向以一角度(α1,α2)定向。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在至少一个转子(R5,R6)中，大部分叶片朝向转动方向相对于半径(r)的方向以一角度(α1,α2)定向。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维材料借助气体介质供给通过转子。

13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所供给的纤维材料的浓度是2％到4％。

14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到布氏粘度为至少5000mPa.s，在浓度为0.8％时测得。

15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到浊度数值20-60NTU，在浓度为0.1％时测得。

16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纤维素基纤维材料借助将其供给通过转子而被处理，直到所述纤维材料达到2000到50000Pa.s的零剪切粘度和6－15Pa的屈服应力，在浓度为0.5％时测得。

17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在至少一个转子(R5,R6)中，所有叶片朝向转动方向相对于半径(r)的方向以一角度(α1,α2)定向。