CN113430664B - 包含微原纤化纤维素的纤维和由其制造纤维和非织造材料的方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及包含微原纤化纤维素的纤维和由其制造纤维和非织造材料的方法。纤维和非织造材料，其包含微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或另外的添加剂以及可选的水溶性或水分散性聚合物。非织造材料，其由包含微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或水溶性或水分散性聚合物的纤维制成。

Description

包含微原纤化纤维素的纤维和由其制造纤维和非织造材料的 方法

本申请是申请号为201780025077.6名称为包含微原纤化纤维素的纤维和由其制造纤维和非织造材料的方法的中国专利申请的分案申请，原申请是申请日为2017年4月21日的国际申请PCT/IB2017/000545的中国国家阶段申请。

技术领域

本发明总体涉及微原纤化纤维素组合物、微原纤化纤维素制造方法和微原纤化纤维素在形成包括含有这种微原纤化纤维素的纤维的非织造材料的用途。纤维可以另外包含至少一种可任选地用于加工微原纤化纤维素的无机颗粒材料。微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料的组合物或微原纤化纤维素的组合物可以另外包含水溶性或水分散性聚合物，该组合物也可用于形成纤维和包含这种纤维的非织造材料。

背景技术

可以将微原纤化纤维素添加到各种组合物和产品中，以减少组合物的另一组分的使用并因此降低成本，这必须与最终产品的物理、机械和/或光学要求相平衡。希望使用微原纤化纤维素的组合物和包含微原纤化纤维素和水溶性或水分散性聚合物的组合物，用于制造纤维和包含那些纤维的非织造材料。在纤维和由其制成的非织造产品的制造中与使用微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料的有关的优点包括较高的矿物负载，较高的微原纤化纤维素负载，纤维的弹性模量和/或拉伸强度没有显著劣化；提高纤维的弹性模量和/或拉伸强度；改进耐温性，可生物降解和/或可冲洗且可生物降解的组合物；以及水基(非溶剂基)组合物。在纤维和由其制成的非织造产品的制造中与使用微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料有关的另外的优点包括这种纤维和非织造材料被堆肥的能力，以及纤维和非织造材料来自可持续性来源。

发明内容

本发明总体涉及包含微原纤化纤维素、基本上由微原纤化纤维素组成或者由微原纤化纤维素组成的组合物，以及利用这种微原纤化纤维素组合物制造纤维和由这种纤维制成并包含这种纤维的非织造材料的方法。

适用于本发明的组合物和方法的微原纤化纤维素可以例如具有范围为约20至约50的纤维陡度。通过本发明的方法，可以将微原纤化纤维素例如用尺寸大于0.5mm的研磨材料在研磨容器中加工，然后在精制机、均化器中进行第二阶段加工或者通过用超声装置超声处理，使得微纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)，比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。通过前述两阶段法获得或能够获得的微原纤化纤维素可以经由挤出机容易地挤出，通过细化(attenuating)气体例如一股或多股热空气流干燥，并且作为纤维收集。收集的纤维可以用于制造各种非织造材料，包括非织造的粘合织物和制品。

适用于本发明的组合物和方法的微原纤化纤维素可以例如具有范围为约20至约50的纤维陡度。通过本发明的方法，可以将微原纤化纤维素例如用尺寸大于0.5mm的研磨材料在研磨容器中加工，然后在精制机、均化器中进行第二阶段加工或者通过用超声装置超声处理，使得微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)，比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。通过前述两阶段法获得或能够获得的微原纤化纤维素可以与水溶性或水分散性聚合物混合，并可以经由挤出机容易地挤出，通过细化气体、例如一股或多股热空气流干燥，并且作为纤维收集。收集的纤维可以用于制造各种非织造材料，包括非织造的粘合织物和制品。

类似地，通过本发明的方法，可以将本发明的微原纤化纤维素在研磨容器中在存在或不存在尺寸大于0.5mm的研磨材料的情况下与至少一种无机颗粒材料一起被研磨(共加工)，然后在精制机、均化器中进行第二阶段加工或者通过用超声装置超声处理，使得微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)，比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。微原纤化纤维素可以表现出更高的拉伸强度性能，从而允许这种微原纤化纤维素组合物容易地经由挤出机挤出，通过细化气体、例如一股或多股热空气流干燥，并作为纤维收集。收集的纤维可以用于制造各种非织造材料，包括非织造粘合织物和制品。

通过本发明的方法，可以将本发明的微原纤化纤维素在研磨容器中在存在或不存在尺寸大于0.5mm的研磨材料的情况下与至少一种无机颗粒材料一起被研磨(共加工)，然后在精制机、均化器中进行第二阶段加工或者通过用超声装置超声处理，使得微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)，比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。微原纤化纤维素可以表现出更高的拉伸强度性能，从而允许这种微原纤化纤维素组合物容易地经由挤出机挤出，通过细化气体、例如一股或多股热空气流干燥，并作为纤维收集。通过前述两阶段法获得或能够获得的微原纤化纤维素可以可选地与水溶性或水分散性聚合物混合，并可以经由挤出机容易地挤出，通过细化气体、例如一股或多股热空气流干燥，并且作为纤维收集。收集的纤维可以用于制造各种非织造材料，包括非织造的粘合织物和制品。

按照本发明的第一方面，提供了一种纤维，其包含微原纤化纤维素、基本上由微原纤化纤维素组成或者由微原纤化纤维素组成，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含微原纤化纤维素的纤维状基质在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第一方面的某些实施方式中，研磨容器可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第一方面的某些实施方式中，精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机。

在第一方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

按照本发明的第二方面，提供了一种纤维，其包含(a)微原纤化纤维素，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，并(ii)将包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大；以及(b)水溶性或水分散性聚合物。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第二方面的某些实施方式中，研磨容器可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第二方面的某些实施方式中，精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机。

在第二方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

在第二方面的某些实施方式中，水溶性或水分散性聚合物包括水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体。

按照本发明的第三方面，提供了一种纤维，其包含微原纤化纤维素、基本上由微原纤化纤维素组成或者由微原纤化纤维素组成，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，其中在至少一种无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第三方面的某些实施方式中，精制机可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第三方面的某些实施方式中，研磨容器可以是搅拌式介质沉降机、筛分式研磨机、塔式磨机、SAM或IsaMill。

在第三方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

按照本发明的第四方面，提供了一种纤维，其包含微原纤化纤维素、基本上由微原纤化纤维素组成或者由微原纤化纤维素组成，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，其中在至少一种无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第四方面的某些实施方式中，精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机。

在第四方面的某些实施方式中，研磨容器可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第四方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

按照本发明的第五方面，提供了一种纤维，其包含如下物质、基本上由如下物质组成或者由如下物质组成：(a)微原纤化纤维素，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，其中在至少一种无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大；以及(b)水溶性或水分散性聚合物。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第五方面的某些实施方式中，精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机。

在第五方面的某些实施方式中，研磨容器可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第五方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

在第五方面的某些实施方式中，水溶性或水分散性聚合物包括水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体。

按照本发明的第六方面，提供了一种纤维，其包含如下物质、基本上由如下物质组成或者由如下物质组成：(a)微原纤化纤维素，其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，其中在至少一种无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中研磨介质的尺寸是0.5mm或更大；以及(b)水溶性或水分散性聚合物。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第六方面的某些实施方式中，精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机。

在第六方面的某些实施方式中，研磨容器可以是滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器。

在第六方面的某些实施方式中，超声装置可以是超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

在第六方面的某些实施方式中，水溶性或水分散性聚合物包括水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体。

在第一至第六方面的某些实施方式中，不同于无机颗粒材料的研磨介质具有0.5mm或更大的最小尺寸，当存在时，其可以为天然材料或合成材料。研磨介质可以例如包含任何硬矿物、陶瓷或金属材料的球粒、珠粒或丸粒。这种材料可以包括例如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝或富含莫来石的材料，其通过在1300℃至约1800℃范围的温度下煅烧高岭石粘土来制备。例如，在一些实施方式中，

研磨介质是优选的。或者，可以使用合适颗粒尺寸的天然砂颗粒。在其他实施方式中，可以使用硬木研磨介质(例如木粉)。

通常，选择用于本文方法的研磨介质的类型和颗粒尺寸可取决于待研磨材料的物料悬浮液的性质，例如颗粒尺寸和化学组成。在一些实施方式中，颗粒状研磨介质包含平均直径范围为约0.5mm至约6.0mm或者为约0.5mm至约4.0mm的颗粒。研磨介质(或介质)可以以装料的至多约70体积％的量存在。研磨介质可以以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％，或装料的至少约30体积％，或装料的至少约40体积％，或装料的至少约50体积％，或装料的至少约60体积％的量存在。

在第一至第六方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有大于或等于约10的纤维陡度，纤维陡度通过Malvern(激光散射，使用由Malvern Instruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器)或者通过给出本质上相同结果的其他方法来测量。

包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得纤维陡度大于或等于约10的微原纤化纤维素，纤维陡度通过Malvern(激光散射，使用由MalvernInstruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器)或者通过给出本质上相同结果的其他方法来测量。纤维陡度(即，纤维的颗粒尺寸分布的陡度)由下式确定：

陡度＝100×(d₃₀/d₇₀)。

微原纤化纤维素可以具有小于或等于约100的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

在第一至第六方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

在第一至第六方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有范围为约0.1-500μm的模态纤维颗粒尺寸。

在第一至第六方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有范围为约0.1-500μm的模态纤维颗粒尺寸且模态无机颗粒材料颗粒尺寸范围为0.25-20μm。

在第一至第六方面的某些实施方式中，在第一研磨阶段中的微原纤化纤维素是采用滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器获得或能够获得的。

在第一至第六方面的某些实施方式中，第二精制阶段中的微原纤化纤维素是采用单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机(例如具有12英寸(30cm)单盘的单盘精制机(由Sprout制造))获得的或能够获得的。

按照本发明的第七方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的微原纤化纤维素；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的微原纤化纤维素细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

按照本发明的第八方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)将微原纤化纤维素的组合物与聚合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出第二混合物；

(4)用细化气体、例如热空气使经挤出的第二混合物细化；并且

(5)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

按照本发明的第九方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

按照本发明的第十方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，并(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

按照本发明的第十一方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)使微原纤化纤维素和至少一种有机颗粒材料的组合物与聚合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出第二混合物；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的第二混合物细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

按照本发明的第十二方面，提供了制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)将微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料的组合物与聚合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出第二混合物；

(4)用细化气体、例如热空气使经挤出的第二混合物细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

在某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d50)。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，不同于无机颗粒材料的研磨介质具有0.5mm或更大的最小尺寸，当存在时，研磨介质可以为天然材料或合成材料。研磨介质可以例如包含任何硬矿物、陶瓷或金属材料的球粒、珠粒或丸粒。这种材料可以包括例如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝或富含莫来石的材料，其通过在1300℃至约1800℃范围的温度下煅烧高岭石粘土来制备。例如，在一些实施方式中，

研磨介质是优选的。或者，可以使用合适颗粒尺寸的天然砂颗粒。

在其他实施方式中，可以使用硬木研磨介质(例如木粉)。

通常，选择用于本文方法的研磨介质的类型和颗粒尺寸可取决于待研磨材料的物料悬浮液的性质，例如颗粒尺寸和化学组成。在一些实施方式中，颗粒状研磨介质包含平均直径范围为约0.5mm至约6.0mm或者为约0.5mm至约4.0mm的颗粒。研磨介质(或介质)可以以装料的至多约70体积％的量存在。研磨介质可以以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％，或装料的至少约30体积％，或装料的至少约40体积％，或装料的至少约50体积％，或装料的至少约60体积％的量存在。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有大于或等于约10的纤维陡度，纤维陡度通过Malvern(激光散射，使用由Malvern Instruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器)或者通过给出本质上相同结果的其他方法来测量。或者，包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得纤维陡度大于或等于约10的微原纤化纤维素，纤维陡度通过Malvern(激光散射，使用由MalvernInstruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器)或者通过给出本质上相同结果的其他方法来测量。纤维陡度(即，纤维的颗粒尺寸分布的陡度)由下式确定：

陡度＝100×(d₃₀/d₇₀)。

微原纤化纤维素可以具有小于或等于约100的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有范围为约0.1-500μm的模态纤维颗粒尺寸。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素具有范围为约0.1-500μm的模态纤维颗粒尺寸和范围为0.25-20μm的模态无机颗粒材料颗粒尺寸。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，在第一研磨阶段中的微原纤化纤维素是采用滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)的研磨容器获得的或能够获得。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，第二精制阶段中的微原纤化纤维素是采用单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机(例如具有12英寸(30cm)单盘的单盘精制机(由Sprout制造))获得的或能够获得的。

与未采用两阶段法(其中所述两阶段法包括(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理)的方法相比，在第五至十二方面的某些实施方式中，通过本发明的方法，使得中值直径(d₅₀)小于100μm，并且比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。

与未采用两阶段法(其中所述两阶段法包括(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，并(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；并且其中研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的的介质且尺寸为0.5mm或更大)的方法相比，在第五至十二方面的某些实施方式中，通过本发明的方法，使得中值直径(d₅₀)小于100μm，并且比25μm更细的材料的百分比增加且比300μm更粗的材料的百分比降低。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，方法包括挤出包含微原纤化纤维素、基本上由微原纤化纤维素组成或者由微原纤化纤维素组成的组合物，用细化气体、优选地一股或多股热空气流使经挤出的纤维细化或干燥。

在第九至第十二方面的另外实施方式中，方法包括挤出包含微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料、基本上由微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料组成或者由微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料组成的组合物，用细化气体、优选地一股或多股热空气流使经挤出的纤维细化或干燥。

在第十一至第十二方面的还进一步实施方式中，方法包括挤出包含微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料以及水溶性或水分散性聚合物、基本上由微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料以及水溶性或水分散性聚合物组成或者由微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料以及水溶性或水分散性聚合物组成的组合物，用细化气体、优选地一股或多股热空气流使经挤出的纤维细化或干燥。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，细化气体包含一股或多股热空气流，其干燥经挤出的包含微原纤化纤维素的纤维。在第九至第十二方面的其他实施方式中，细化气体包含一股或多股热空气流，其干燥经挤出的包含微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料的纤维。

在第十一至第十二方面的某些实施方式中，细化气体包含一股或多股热空气流，其干燥经挤出的包含微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料以及聚合物的纤维。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，挤出速率是约0.3g/min至约2.5g/min，或者在其他实施方式中，挤出速率可以是约0.4g/min至0.8g/min。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，纤维可以在100℃或低于100℃的温度下挤出。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，纤维具有约0.1μm至约1mm的平均直径。在其他实施方式中，纤维具有约0.1μm至约180μm的平均直径。

在第一至第十二方面的某些实施方式中，纤维具有约5GPa至约20GPa的弹性模量。在又进一步的实施方式中，纤维具有约40MPa至约200MPa的纤维强度。在一些实施方式中，与由不具有通过本发明的第二方面的方法的两阶段法制造的微原纤化纤维素的组合物制造的纤维相比，本发明的纤维可以具有提高的弹性模量。

在某些实施方式中，纤维是纺丝成网(spunlaid)的纤维。在又进一步的实施方式中，纺丝成网的纤维是通过纺粘形成的。在进一步的实施方式中，纺粘步骤可以选自由闪纺、针刺和水刺组成的组。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，收集步骤是将纤维沉积到具有小孔的表面上以形成非织造的网。在又进一步的实施方式中，具有小孔的表面是移动的筛网或线网。

在第七至第十二方面的某些实施方式中，非织造的网通过液力缠结粘合。在还进一步的实施方式中，非织造的网通过经由热风粘合来粘合。在某种实施方式中，非织造的网被机械粘合。

在本发明的前述方面的某些实施方式中，用于制备微原纤化纤维素的组合物的无机颗粒材料选自由如下组成的组：碱土金属碳酸盐或硫酸盐，例如碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，含水的高岭石组粘土例如高岭土、埃洛石或球粘土，无水的(煅烧的)高岭石组粘土例如偏高岭土或完全煅烧的高岭土，滑石，云母，碳酸钙镁石，水菱镁矿，磨砂玻璃，珍珠岩或硅藻土，或硅灰石，或二氧化钛，或氢氧化镁，或三水合铝，石灰，石墨或其组合。

在本发明的前述方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素的组合物还包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自由淀粉，羧甲基纤维素，瓜尔胶，尿素，聚氧化乙烯，以及两性的羧甲基纤维素组成的组。

在本发明的前述方面的某些实施方式中，微原纤化纤维素的组合物还包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自由分散剂、杀生物剂、悬浮剂和氧化剂组成的组。

在本发明的第十三方面，考虑的是根据第七至第十二方面的方法的纤维用于制造非织造产品的用途。

在某些实施方式中，考虑的是根据本发明的第十三方面的用于制备非织造产品的用途，所述非织造产品选自由如下组成的组：尿布、女性卫生用品、成人失禁产品、包装材料、擦拭巾、毛巾、无尘拖把、工业服装、医用帘、医用罩衣、脚套、灭菌包装物、桌布、涂料刷、餐巾、垃圾袋、各种个人护理用品、地面覆盖物和过滤介质。在进一步的实施方式中，通过根据本发明的第十三方面制备的非织造产品是可生物降解的。

按照本发明的第十四方面，提供了制造根据本文所描述的本发明的任何前述方面或进一步的实施方式的织物的方法。在某些实施方式中，方法包括使根据本发明的任何方面或实施方式的一种或多种纤维分散，使其形成网，并将一种或多种纤维在它们相交的点处粘合。在某些实施方式中，方法包括编织根据本发明的任何方面或实施方式一种或多种纤维。

本发明的某些实施方式可以提供一个或多个如下的优点：较高的矿物负载；较高的MFC负载；纤维的弹性模量和/或拉伸强度没有实质的劣化；耐温性；组合物的弹性模量和/或拉伸强度提高；可生物降解和/或可冲洗的组合物；以及水基(非溶剂基)组合物。

关于本发明的任何特定的一个或多个所述方面提供的细节、示例和优选方式同样适用于本发明的所有方面。除非本文另有说明，或者上下文明显矛盾，否则本文所述的实施方式、实施例和优选方式的任何组合以其所有可能的变型形式均包含在本发明中。

附图说明

图1示出了使用单盘磨对经干燥的包含微原纤化纤维素和碳酸钙物质的组合物的影响的总结。

图2示出了暴露于超声浴对MFC粘度的影响。

图3示出了暴露于超声探头对FLT指数(Nm/g)的影响。

图4示出了暴露于超声探头对MFC粘度的影响。

图5示出了暴露于脉冲超声对MFC的影响。

图6示出了陶瓷介质污染对暴露于超声的MFC的影响。

图7示出了超声对50％ POP压制饼的影响。

图8示出了高剪切和超声对无矿物的带式压制饼(belt pressed cake)的影响。

图9示出了超声对高固体含量(high solids)的干磨的带式压制饼的影响。

图10示出了超声对高固体含量的干磨的带式压制饼的影响。

具体实施方式

本发明总体涉及微原纤化纤维素在各种纤维和由这种纤维制造的非织造产品中的用途。本发明还总体涉及微原纤化纤维素在通过模塑或沉积制成的各种非织造产品中用作填料的用途。

微原纤化纤维素可以具有通过引用并入本文的WO 2010/131016和WO 2012/066308中所描述的微原纤化纤维素的任何一个或多个特征。替代性地或另外地，微原纤化纤维素可以通过这些文件中所描述的任何一种或多种方法来制成。

微原纤化纤维素可以例如通过在研磨介质的存在下在水性环境中研磨包含纤维素的纤维状基质来制成，其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料且尺寸为0.5mm或更大的介质。包含纤维素的纤维状基质可以例如在无机颗粒材料的存在下被研磨，以形成共加工的微原纤化纤维素和无机颗粒材料组合物。

本文中使用时，“共加工的微原纤化纤维素和无机颗粒材料组合物”是指通过如本文所述的在无机颗粒材料的存在下使包含纤维素的纤维状基质微原纤化的方法所产生的组合物。

包含纤维素的纤维状基质可以例如在不存在可研磨的无机颗粒材料的情况下被研磨。

包含纤维素的纤维状基质可以例如在滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的物料在所述研磨板之间进料)研磨容器中被研磨，优选地在搅拌式介质沉降机中被研磨。

微原纤化纤维素可以例如具有范围为约10至约100或约20至约50的纤维陡度。

微原纤化纤维素和制备微原纤化纤维素的方法

·在无机颗粒材料的存在下的微原纤化

在某些实施方式中，可以将纤维素浆料在无机颗粒材料(例如碳酸钙)的存在下打浆。

微原纤化纤维素可以例如通过包括如下步骤的方法来制备：在无机颗粒材料的存在下使包含纤维素的纤维状基质微原纤化。微原纤化步骤可以在无机颗粒材料(其起到微原纤化剂的作用)的存在下进行。

“微原纤化”是指如下的工艺：其中与预微原纤化的浆料的纤维相比，纤维素的微纤维作为单个的物种或作为较小的聚集体释放或部分释放。微原纤化纤维素可以通过使纤维素微原纤化来获得，使纤维素微原纤化包括但不限于本文中所描述的方法。适合用于制成纤维和由这种纤维制成的非织造材料的典型的纤维素纤维(即，预微原纤化的浆料)包含成百上千个单个纤维素微纤维的较大聚集体。通过使纤维素微原纤化，赋予微原纤化纤维素和包含微原纤化纤维素的组合物特定的特性和性质，包括但不限于本文所述的特性和性质。

为了制备可用于制造纤维和由这种纤维制造的非织造材料的微原纤化纤维素，包含纤维素的纤维状基质可以优选地通过两阶段原纤化方法处理。可以将纤维状基质以干燥状态添加到研磨容器中。研磨可以在滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)或包括旋转平行研磨板(其中待研磨的物料在所述平行研磨板之间进料)的研磨容器中完成。优选地，研磨在筛分式研磨机例如搅拌式介质沉降中进行。例如，可以将纤维状基质直接添加到研磨容器中。然后，研磨容器中的水性环境将会促进浆料的形成。使纤维状基质微原纤化的第二阶段可以在任何精制机或均化器中进行，或者用超声装置(例如超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆)通过超声处理来进行。精制机可以是单盘精制机、锥式精制机、双盘精制机或板式精制机，例如具有12英寸(30cm)单盘的单盘精制机(由Sprout制造)。

在一个实施方式中，微原纤化步骤在湿法研磨条件下在研磨容器中进行。

湿法研磨

研磨合适地以常规方式进行。研磨可以是在0.5mm或更大尺寸的颗粒研磨介质存在下的磨损研磨过程，或者可以是自生研磨过程，即在没有研磨介质的情况下研磨过程。“研磨介质”是指不同于0.5mm或更大尺寸的无机颗粒材料的介质，其与包含纤维素的纤维状基质共研磨。

颗粒研磨介质，当存在时，可以为天然材料或合成材料。研磨介质可以例如包含任何硬质矿物、陶瓷或金属材料的球粒、珠粒或丸粒。这种材料可以包括例如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝或富含莫来石的材料，其通过在1300℃至约1800℃范围的温度下煅烧高岭石粘土来制备。例如，在一些实施方式中，

研磨介质是优选的。或者，可以使用合适颗粒尺寸的天然砂颗粒。在其他实施方式中，可以使用硬木研磨介质(例如木粉)。

通常，选择用于本文方法的研磨介质的类型和颗粒尺寸可取决于待研磨材料的进料悬浮液的性质，例如颗粒尺寸和化学组成。在一些实施方式中，颗粒研磨介质包含平均直径在约0.5mm至约6.0mm范围或者在约0.5mm至约4.0mm范围的颗粒。研磨介质可以以装料的至多约70体积％的量存在。研磨介质可以以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％，或装料的至少约30体积％，或装料的至少约40体积％，或装料的至少约50体积％，或装料的至少约60体积％的量存在。

研磨可以通过一个或多个阶段进行。例如，可以将粗无机颗粒材料在研磨容器中研磨至预定的颗粒尺寸分布，之后加入包含纤维素的纤维状材料并继续研磨直至获得期望的微原纤化水平。

粗无机颗粒材料最初可以具有如下的颗粒尺寸分布：其中小于约20重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如小于约15重量％或者小于约10重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。在另一个实施方式中，粗无机颗粒材料最初可以具有如使用Malvern MastersizerS机器测量的如下的颗粒尺寸分布：其中小于约20体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如小于约15体积％或者小于约10体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d.。

粗无机颗粒材料可以在存在或不存在研磨介质的情况下被湿法研磨或干法研磨。在湿法研磨阶段的情况下，粗无机颗粒材料可以在在研磨介质的存在下在水性悬浮液中被研磨。在这种悬浮液中，粗无机颗粒材料可以优选地以悬浮液的约30重量％至约70重量％的量存在。在一些实施方式中，可以不存在无机颗粒材料。

如上文所述，粗无机颗粒材料可以被研磨至如下的颗粒尺寸分布：使得至少约10重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20重量％、或至少约30重量％、或至少约40重量％、或至少约50重量％、或至少约60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％、或约100重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，之后加入纤维素浆料并且将两种组分共研磨以使纤维素浆料的纤维微原纤化。

在另一个实施方式中，粗无机颗粒材料被研磨至如使用Malvern Mastersizer S机器所测量的如下的颗粒尺寸分布：使得至少约10体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20体积％、或至少约30体积％、或至少约40体积％、或至少约50体积％、或至少约60体积％、或至少约70体积％、或至少约80体积％、或至少约90体积％、或至少约95体积％、或约100体积％的颗粒,具有小于2μm的e.s.d，之后加入纤维素浆料并且将两种组分共研磨以使纤维素浆料的纤维微原纤化。

在一个实施方式中，在共研磨过程中，无机颗粒材料的平均颗粒尺寸(d₅₀)降低。例如，无机颗粒材料的d₅₀可以降低至少约10％(通过Malvern Mastersizer S机器测量)，例如无机颗粒材料的d₅₀可以降低至少约20％，或者降低至少约30％，或者降低至少约50％，或者降低至少约50％，或者降低至少约60％，或者降低至少约70％，或者降低至少约80％，或者降低至少约90％。例如，在共研磨之前具有2.5μm的d₅₀且在共研磨之后具有1.5μm的d₅₀的无机颗粒材料将经历40％的颗粒尺寸降低。在实施方式中，在共研磨过程中，无机颗粒材料的平均颗粒尺寸没有显著降低。“没有显著降低”是指无机颗粒材料的d₅₀降低小于约10％，例如，无机颗粒材料的d₅₀降低小于约5％。

包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得具有d₅₀范围为约5μm至约500μm的微原纤化纤维素，d₅₀通过激光散射测量。包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得d₅₀小于或等于约400μm，例如小于或等于约300μm，或者小于或等于约200μm，或者小于或等于约150μm，或者小于或等于约125μm，或者小于或等于约100μm，或者小于或等于约90μm，或者小于或等于约80μm，或者小于或等于约70μm，或者小于或等于约60μm，或者小于或等于约50μm，或者小于或等于约40μm，或者小于或等于约30μm，或者小于或等于约20μm，或者小于或等于约10μm的微原纤化纤维素。优选地，包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得d₅₀小于或等于约100μm，更优选地小于或等于约90μm，或者小于或等于约80μm，或者小于或等于约70μm，或者小于或等于约60μm的微原纤化纤维素。

包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得模态纤维颗粒尺寸在约0.1-500μm范围的微原纤化纤维素且模态无机颗粒材料颗粒尺寸在0.25-20μm的范围。包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得模态纤维颗粒尺寸为至少约0.5μm，例如至少约10μm，或至少约50μm，或至少约100μm，或至少约150μm，或至少约200μm，或至少约300μm，或至少约400μm的微原纤化纤维素。

包含纤维素的纤维状基质可以在无机颗粒材料的存在下被微原纤化，以获得纤维陡度大于或等于约10的微原纤化纤维素，纤维陡度通过Malvern方法(激光散射，使用由Malvern Instruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器)或者通过给出本质上相同结果的其他方法来测量。纤维陡度(即，纤维的颗粒尺寸分布的陡度)由下式确定：

陡度＝100×(d₃₀/d₇₀)。

微原纤化纤维素可以具有小于或等于约100的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

研磨适当地在研磨容器，例如滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)研磨容器中进行。

在一个实施方式中，研磨容器是塔式磨机。塔式磨机可以包含在一个或多个研磨区域上方的静止区域。静止区域是朝向塔式磨机内部顶部定位的区域，其中发生最小研磨或不研磨，并且包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料。静止区域是供研磨介质颗粒沉降到塔式磨机的一个或多个研磨区域中的区域。

塔式磨机可以包含在一个或多个研磨区域上方的分级器。在一个实施方式中，分级器安装在顶部并且位于静止区域附近。分级器可以是水力旋流器。

塔式磨机可以包括在一个或多个研磨区域上方的筛网。在一个实施方式中，筛网位于静止区域和/或分级器附近。筛网的尺寸可以设定为：使研磨介质与包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的产品水性悬浮液分离，并增强研磨介质的沉降。

在一个实施方式中，研磨在活塞流条件下进行。在活塞流条件下，穿过塔的流动使得穿过塔的研磨材料混合有限。这意味着在沿塔式磨机长度的不同点处，水性环境的粘度将随着微原纤化纤维素的细度增加而变化。因此，实际上，塔式磨机中的研磨区域可以被认为包括一个或多个具有特征粘度的研磨区域。本领域技术人员将理解，在粘度方面，相邻研磨区之间没有明显的边界。

在一个实施方式中，在靠近在一个或多个研磨区域上方的筛网或分级器或静止区域的磨机顶部加入水，以降低在磨机中那些区域处包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液的粘度。通过在研磨机中的该处稀释产品微原纤化纤维素和无机颗粒材料，已经发现使得对研磨介质滞留在静止区域和/或分级器和/或筛网处的防止得到改善。此外，穿过塔的有限混合允许在塔下方进行较高固体含量处理并在顶部稀释，稀释水的被限制回流沿塔返回到一个或多个研磨区域。可以加入有效稀释包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的产物水性悬浮液的粘度的任何合适量的水。水可以在研磨过程中连续添加，或者以规则的间隔或不规则的间隔添加。

在另一个实施方式中，水可以经由沿着塔式磨机的长度定位的一个或多个注水点被添加到一个或多个研磨区域，或者各个注水点位于对应于一个或多个研磨区域的位置。有利地，在沿塔的不同点处添加水的能力允许在沿着磨机的任何或所有位置进一步调节研磨条件。

塔式磨机可以包含竖直叶轮轴，该竖直叶轮轴在其整个长度上配备有一系列叶轮转子盘。叶轮转子盘的作用在整个磨机中产生一系列离散的研磨区域。

在另一个实施方式中，研磨在筛分式研磨机(例如搅拌式介质沉降机)中进行。筛分式研磨机可包括一个或多个具有至少约250μm的标称孔径的筛网，例如，一个或多个筛网可以具有至少约300μm，或者至少约350μm，或者至少约400μm，或者至少约450μm，或者至少约500μm，或者至少约550μm，或者至少约600μm，或者至少约650μm，或者至少约700μm，或者至少约750μm，或者至少约800μm，或者至少约850μm，或者至少约900μm，或者至少约1000μm的标称孔径。

上面刚刚提到的筛网尺寸适用于上述塔式磨机实施方式。

如上文所，研磨可以在研磨介质的存在下进行。在一个实施方式中，研磨介质是粗介质，其包含平均直径范围为约0.5mm至约6mm，例如约2mm，或约3mm，或约4mm，或约5mm的颗粒。

在另一个实施方式中，研磨介质具有至少约2.5，例如至少约3，或者至少约3.5，或者至少约4.0，或者至少约4.5，或者至少约5.0，或者至少约5.5，或者至少约6.0的比重。

在另一个实施方式中，研磨介质包含平均直径在约1mm至约6mm范围内的颗粒，并且具有至少约2.5的比重。

在另一个实施方式中，研磨介质包含具有平均直径为约3mm且比重为约2.7的颗粒。

如上文所述，研磨介质(或介质)可以以高达装料的约70体积％的量存在。研磨介质可以以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％，或装料的至少约30体积％，或装料的至少约40体积％，或装料的至少约50体积％，或装料的至少约60体积％的量存在。

在一个实施方式中，研磨介质以装料的约50体积％的量存在。

“装料”是指进料到研磨容器中作为原料的组合物。装料包括水、研磨介质、包含纤维素的纤维状基质和无机颗粒材料、以及本文中所描述的任何其他可选的添加剂。

使用相对粗的和/或致密的介质具有如下的优点：改善沉积速率(即，使沉积速率更快)和减少穿过静止区域和/或分级器和/或筛网的介质滞留。

使用相对粗的研磨介质的另一个优点是在研磨过程中无机颗粒材料的平均粒度(d₅₀)可以不会显著降低，使得施加到研磨系统的能量被主要用于使包含纤维素的纤维状基质微原纤化。

使用相对粗孔筛网的另一个优点是在微原纤化步骤中可以使用相对粗的或致密的研磨介质。此外，使用相对粗孔筛网(即，具有至少约250μm的标称孔径)允许对相对高固体含量的产品进行加工并从研磨机中移除，这允许以经济可行的方法加工相对高固体含量进料(包括含有纤维素的纤维状基质和无机颗粒材料)。已经发现，就能量充足而言，具有高初始固体含量的进料是期望的。此外，还发现以较低固体含量制造(在给定能量下)的产品具有较粗的颗粒尺寸分布。

按照一个实施方式，包含纤维素的纤维状基质和无机颗粒材料以至少约4重量％的初始固体含量存在于水性环境中，其中至少约2重量％是包含纤维素的纤维状基质。初始固体含量可以是至少约10重量％、或至少约20重量％、或至少约30重量％、或至少约至少40重量％。至少约5重量％的初始固体含量可以是包含纤维素的纤维状基质，例如至少约10％、或至少约15％、或至少约20重量％的初始固体含量可以是包含纤维素的纤维状基质。

在另一个实施方式中，研磨在级联的研磨容器中进行，其中一个或多个研磨容器可以包括一个或多个研磨区域。例如，包含纤维素的纤维状基质和无机颗粒材料可以在级联的两个或更多个研磨容器、例如级联的三个或更多个研磨容器、级联的四个或更多个研磨容器、级联的五个或更多个研磨容器、级联的六个或更多个研磨容器、级联的七个或更多个研磨容器、级联的八个或更多研磨容器、级联的九个或更多个研磨容器或者包含多达十个研磨容器级联中连续进行研磨。级联的研磨容器可以串联或并联或者以串联与并联的组合来可操作地连接。可以使级联中的一个或多个研磨容器的输出和/或输入进行一个或多个筛选步骤和/或一个或多个分级步骤。

回路可以包含一个或多个研磨容器与均化器的组合。

在微原纤化过程中消耗的总能量可以在级联中的各个研磨容器上均等地分配。或者，能量输入可以在级联中的一些或所有研磨容器之间变化。

本领域技术人员将理解，每个容器消耗的能量可以在级联中的容器之间变化，这取决于在每个容器中被微原纤化的纤维状基质的量、以及可选的每个容器中的研磨速度、每个容器中的研磨持续时间、每个容器中研磨介质的类型和无机颗粒材料的类型和量。在级联中的每个容器中可以改变研磨条件，从而控制微原纤化纤维素和无机颗粒材料二者的颗粒尺寸分布。例如，研磨介质尺寸可以在级联中的连续容器之间变化，以减少对无机颗粒材料的研磨并且以研磨包含纤维素的纤维状基质为目标。

在一个实施方式中，研磨在闭合回路中进行。在另一个实施方式中，研磨在开放回路中进行。研磨可以以分批模式进行。研磨可以以再循环分批模式进行。

研磨回路可以包含预研磨步骤，其中在研磨容器中将粗无机颗粒研磨至预定的颗粒尺寸分布，之后将包含纤维素的纤维状材料与预研磨的无机颗粒材料组合并在同一研磨容器或者不同的研磨容器中继续研磨，直到获得所期望的微原纤化水平。

由于待研磨材料的悬浮液可具有相对高的粘度，因此可在研磨之前将合适的分散剂添加到悬浮液中。分散剂可以是，例如水溶性缩合磷酸盐，聚硅酸或其盐，或聚电解质，例如数均分子量不大于80000的聚(丙烯酸)的水溶性盐或聚(甲基丙烯酸)的水溶性盐。基于干燥无机颗粒固体材料的重量，所用分散剂的量通常范围为0.1-2.0重量％。悬浮液可适当地在4℃至100℃的温度范围内被研磨。

在微原纤化步骤期间可以包含的其他添加剂包括：羧甲基纤维素、两性羧甲基纤维素和氧化剂。

待研磨材料悬浮液的pH可以为约7或大于约7(即碱性)，例如，悬浮液的pH可为约8，或约9，或约10，或约11。待研磨材料悬浮液的pH可以小于约7(即，酸性)，例如，悬浮液的pH可为约6，或约5，或约4，或约3。可以通过添加适量的酸或碱来调节待研磨材料的悬浮液。合适的碱包括碱金属氢氧化物，例如NaOH。其他合适的碱是碳酸钠和氨。合适的酸包括无机酸，例如盐酸和硫酸，或有机酸。示例性的酸是正磷酸。

基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重，在待被共研磨的混合物中无机颗粒材料和纤维素浆料的量可以以从约0:100至约30:70的比例改变；或者基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重，以50:50的比例。

基于无机颗粒填料的总干重，在用于获得期望的水性悬浮液组合物的典型研磨过程中的总能量输入通常可在约100kWht^-1至1500kWht^-1之间。总能量输入可以小于约1000kWht^-1，例如小于约800kWht^-1，小于约600kWht^-1，小于约500kWht^-1，小于约400kWht^-1，小于约300kWht^-1，或者小于约200kWht^-1。如此，已经惊奇地发现，当在无机颗粒材料的存在下共研磨时，纤维素浆料可以在相对低的能量输入下进行微原纤化。将清楚的是，在包含纤维素的纤维状基质中每吨干纤维的总能量输入将小于约10000kWht^-1，例如小于约9000kWht^-1，或者小于约8000kWht-1，或者小于约7000kWht^-1，或者小于约6000kWht^-1，或者小于约5000kWht^-1，例如小于约4000kWht^-1，小于约3000kWht^-1，小于约2000kWht^-1，小于约1500kWht^-1，小于约1200kWht^-1，小于约1000kWht^-1，或者小于约800kWht^-1。取决于被微原纤化的纤维状基质中的干纤维量以及可选的研磨速度和研磨持续时间，总能量输入改变。

待共研磨的混合物中的纤维素纸浆和无机颗粒材料(当存在时)的量可以变化，以产生适合用作顶部铺层浆(ply slurry)或铺层浆的浆料，或者其可以例如通过添加另外的无机颗粒材料被进一步改性，以产生适合用作顶部铺层浆或铺层浆的浆料。

均化

包含纤维素的纤维状基质的微原纤化可以在潮湿条件下，在无机颗粒材料的存在下，通过对纤维素浆料和无机颗粒材料的混合物加压(例如，加压到约500bar压力)然后使其穿过压力较低的区域的方法进行。混合物穿过低压区域的速率足够高，并且低压区域的压力足够低，从而引起纤维素纤维的微原纤化。例如，压力下降可以通过迫使混合物穿过环形开口来实现，该环形开口具有狭窄的入口孔和大得多的出口孔。当混合物加速到较大体积(即，较低压力区域)时，压力的急剧下降引起空化，空化引起微原纤化。在一个实施方式中，包含纤维素的纤维状基质的微原纤化可以在均化器中在潮湿条件下在无机颗粒材料的存在下进行。在均化器中，纤维素浆料-无机颗粒材料混合物被加压(例如，加压到约500bar的压力)并被迫使穿过小的喷嘴或孔口。可以将混合物加压到约100bar至约1000bar的压力，例如加压到大于或等于300bar，或者大于或等于约500，或者大于或等于约200bar，或者大于或等于约700bar的压力。均化使纤维经受高剪切力，使得当被加压的纤维素浆料离开喷嘴或孔口时，空化引起浆料中的纤维素纤维的微原纤化。可以加入另外的水以改善悬浮液穿过均化器的流动性。所得的包含微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料的水性悬浮液可以被送回均化器的入口，用于多次穿过均化器。在一个优选的实施方式中，无机颗粒材料是天然板状矿物，例如高岭土。如此，均化不仅促进纤维素浆料的微原纤化，而且还促进板状颗粒材料的分层。一个示例性均化器是Manton Gaulin(APV)均化器。适用于制备微原纤化纤维素组合物(可选地包含无机颗粒材料)的实验室规模的均化器是可从GEAMechanical Equipment,GEA Niro Soavi,Via A.M.Da Erba Edoari,29-1,43123Parma,Italy获得的GEA ANiro Soavi Technical Datasheet Ariete NS3030。其他商业规模的均化器可从GEA Niro Soavi,GEAUnited Kingdom,Leacroft Road,Birchwood,Warrington,Cheshire UK WA36JF获得。这些包括Ariete系列–2006、3006、3011、3015、3037、3045、3055、3075、3090、3110*、5132、5180、5250、5355，以及3030型号。均化器也可以从Microfluidics,90Glacier Drive Suite 1000,Westwood,MA02090(US)获得，命名为Microfluidizer,700系列和型号M-7125、M-7250。

板状颗粒材料(例如高岭土)应理解为具有至少约10的形状因子，例如至少约15，或至少约20，或至少约30，或至少约40，或至少约50，或至少约60，或至少约70，或至少约80，或至少约90，或至少约100的形状因子。本文中使用时，“形状因子”是使用美国专利No.5,576,617中描述的导电率方法、装置和方程式测量的不同尺寸和形状的颗粒群体的颗粒直径与颗粒厚度之比的量度，该美国专利通过引用并入本文。

可以在不存在包含纤维素的纤维状基质的情况下将板状无机颗粒材料(例如高岭土)的悬浮液在均化器中处理至预定的颗粒尺寸分布，之后将包含纤维素的纤维状材料添加到无机颗粒材料的水性浆料，并将组合的悬浮液在上文所描述的均化器中加工。继续进行均化过程，包括一次或多次穿过均化器，直至获得期望的微原纤化水平。类似地，可以在研磨机中将板状无机颗粒材料处理至预定的颗粒尺寸分布，然后将其与包含纤维素的纤维状材料组合，随后在均化器中加工。一个示例性均化器是Manton Gaulin(APV)均化器。

在进行微原纤化步骤之后，可以筛分包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液，以除去超过一定尺寸的纤维并除去任何研磨介质。例如，可以使用具有选定的标称孔径的筛子对悬浮液进行筛分，以除去未穿过筛子的纤维。标称孔径是指方孔的相对两侧的标称中心间距或圆孔的标称直径。筛子可以是BSS筛(根据BS 1796)，其具有150μm的标称孔径，例如125μm，或者106μm，或者90μm，或者74μm，或者63μm，或者53μm，45μm，或者38μm的标称孔径。在一个实施方式中，使用标称孔径为75μm的BSS筛对水性悬浮液进行筛分。然后可以可选地对水性悬浮液进行脱水。

因此，应理解，如果对经过研磨或均化的悬浮液进行处理以除去大于选定的尺寸的纤维，则研磨或均化后水性悬浮液中的微原纤化纤维素的量(即重量％)可以小于料浆中的干纤维的量。因此，可以根据在除去大于选定的尺寸的纤维之后水性悬浮液中所需要的微原纤化纤维素的量来调节供给研磨机或均化器的浆料和无机颗粒材料的相对量。

·在不存在可研磨的无机颗粒材料的情况下进行微原纤化

在某些实施方式中，微原纤化纤维素可以通过包括以下步骤的方法制备：通过在研磨介质(如本文所述)存在下研磨而在水性环境中对包含纤维素的纤维基质进行微原纤化，其中研磨在不存在无机颗粒材料的情况下进行。在某些实施方式中，在研磨后除去研磨介质。在其他实施方式中，研磨介质在研磨后保留，并且可以用作无机颗粒材料或其至少一部分。

制备包含微原纤化纤维素的水性悬浮液的方法可以包括如下步骤：通过在尺寸为0.5mm或更大的研磨介质(如本文所述)的存在下研磨而在水性环境中使包含纤维素的纤维状基质微原纤化，在研磨完成后将除去研磨介质，其中研磨在塔式磨机或筛分式研磨机中进行，并且其中研磨在不存在可研磨的无机颗粒材料的情况下进行。

可研磨的无机颗粒材料是将在研磨介质的存在下研磨的材料。研磨适当地以常规的方式进行。研磨可以是在颗粒研磨介质存在下的磨损研磨过程，或者可以是自生研磨过程，即，在不存在研磨介质的情况下研磨过程。“研磨介质”是指不同于可研磨的无机颗粒的介质。

如前所述，颗粒研磨介质可以为天然或合成材料。研磨介质可以例如包含任何硬矿物、陶瓷或金属材料的球粒、珠粒或丸粒。这种材料可以包括例如氧化铝、氧化锆、硅酸锆、硅酸铝、或富含莫来石的材料，其通过在1300℃至约1800℃范围的温度下煅烧高岭石粘土来制备。例如，在一些实施方式中，

研磨介质是优选的。或者，可以使用合适颗粒尺寸的天然砂颗粒。在其他实施方式中，可以使用硬木研磨介质(例如，木粉)。

通常，所选择的用于本文公开的方法的研磨介质的类型和颗粒尺寸可取决于待研磨的材料的物料悬浮液的性质，例如颗粒尺寸和化学组成。在一些实施方式中，颗粒研磨介质包含平均直径在约0.5mm至约6mm，例如约0.2mm至约4mm范围内的颗粒。在一个实施方式中，颗粒具有至少约3mm的平均直径。

研磨介质可以包含比重为至少约2.5的颗粒。研磨介质可以包含比重为至少约3，或至少约4，或至少约5，或至少约6的颗粒。

研磨介质(或介质)可以以装料的至多约70体积％的量存在。研磨介质可以以装料的至少约10体积％，例如装料的至少约20体积％，或装料的至少约30体积％，或装料的至少约40体积％，或装料的至少约50体积％，或装料的至少约60体积％的量存在。

包含纤维素的纤维状基质可以被微原纤化，以获得d₅₀(通过激光散射测得)为约5μm至约500μm的范围，小于或等于约200μm，或者小于或等于约150μm，或者小于或等于约125μm，或者优选地小于或等于约100μm，或者小于或等于约90μm，或者小于或等于约80μm，或者小于或等于约70μm，或者更优选地，小于或等于约60μm，或者小于或等于约50μm，或者小于或等于约40μm，或者小于或等于约30μm的微原纤化纤维素。

包含纤维素的纤维状基质可以被微原纤化，以获得模态纤维颗粒尺寸范围为约0.1-500μm的微原纤化纤维素。包含纤维素的纤维状基质可以被微原纤化，以获得模态纤维颗粒尺寸为至少约0.5μm，例如至少约10μm，或至少约50μm，或至少约100μm，或至少约150μm，或至少约200μm，或至少约300μm，或至少约400μm的微原纤化纤维素。

包含纤维素的纤维状基质可以被微原纤化，以获得通过Malvern测得的纤维陡度大于或等于约10的微原纤化纤维素。纤维陡度(即，纤维的颗粒尺寸分布的陡度)由下式确定：

陡度＝100×(d₃₀/d₇₀)

微原纤化纤维素可以具有小于或等于约100的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有小于或等于约75，或者小于或等于约50，或者小于或等于约40，或者小于或等于约30的纤维陡度。微原纤化纤维素可以具有约20至约50，或者约25至约40，或者约25至约35，或者约30至约40的纤维陡度。

研磨可以在研磨容器，例如滚磨机(例如，棒式、球式和自生式)、搅拌式磨机(例如，SAM或IsaMill)、塔式磨机、搅拌式介质沉降机(SMD)、或包括旋转的平行研磨板(待研磨的进料在所述研磨板之间进料)研磨容器中进行。

在一个实施方式中，研磨容器是前文所描述的并且在前文所解释的条件下的塔式磨机。

在另一个实施方式中，研磨是在筛分式研磨机，例如搅拌式介质沉降机中，以本说明书中在前文中具体说明的方式并且在本说明书中在前文中具体说明的用于在无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状物质的条件下进行的。

·用于制备微原纤化纤维素的包含纤维素的纤维状基质

微原纤化纤维素来自包含纤维素的纤维状基质。包含纤维素的纤维状基质可以来自任何适当来源，例如木材、草(例如甘蔗、竹子)或碎布(例如纺织废料、棉、麻或亚麻)。包含纤维素的纤维状基质可以是浆料的形式(例如，纤维素纤维在水中的悬浮液)，所述浆料可以通过任何适当的化学或机械处理或者其组合而制备。例如，浆料可以是化学浆料，或化学热机械浆料，或机械浆料，或再生浆料，或造纸厂废纸，或造纸厂废物流，或来自造纸厂的废物，或者其组合。纤维素浆料可以被打浆(例如在Valley打浆机中)和/或以其他方式精制(例如，在锥形或板式精制机中加工)至预定的游离度，在本领域中所述游离度可以用加拿大标准游离度(CSF)以cm³为单位来报告。CSF是指通过浆料的悬浮液可以排出的速率测量的浆料的游离度或排水速率的值。例如，纤维素浆料在微原纤化之前可以具有约10cm³或更大的加拿大标准游离度。纤维素浆料可以具有约700cm³或更小，例如小于或等于约650cm³，或者小于或等于约600cm³，或者小于或等于约550cm³，或者小于或等于约500cm³，或者小于或等于约450cm³，或者小于或等于约400cm³，或者小于或等于约350cm³，或者小于或等于约300cm³，或者小于或等于约250cm³，或者小于或等于约200cm³，或者小于或等于约150cm³，或者小于或等于约100cm³，或者小于或等于约50cm³的CSF。然后可以通过本领域公知的方法将纤维素浆料脱水，例如可以通过筛网过滤浆料，以获得包含至少约10％固体，例如至少约15％固体，或至少约20％固体，或至少约30％固体，或至少约40％固体的湿片状物。浆料可以以未精制的状态使用，也就是说不经过打浆或脱水或以其他方式精制。

可以将包含纤维素的纤维状基质以干燥状态添加至研磨容器或均化器中。例如，可以将干燥的碎纸直接添加至研磨容器中。然后研磨容器中的水性环境将促进浆料的形成。

可用于微原纤化过程的无机颗粒材料

无机颗粒材料可以是例如碱土金属碳酸盐或硫酸盐，例如碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，含水的高岭石组粘土例如高岭土、埃洛石或球粘土，无水的(煅烧的)高岭石组粘土例如偏高岭土或完全煅烧的高岭土，滑石，云母，碳酸钙镁石，水菱镁矿，磨砂玻璃，珍珠岩或硅藻土，或硅灰石，或二氧化钛，或氢氧化镁，或三水合铝，石灰，石墨或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料包含或者是碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，无水的高岭石组粘土，珍珠岩，硅藻土，硅灰石，氢氧化镁，或三水合铝，二氧化钛或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料可以是经表面处理的无机颗粒材料。例如，无机颗粒材料可以用疏水剂例如脂肪酸或其盐处理。例如，无机颗粒材料可以是经硬脂酸处理的碳酸钙。

用于本文公开的微原纤化方法的优选的无机颗粒材料是碳酸钙。下文中，本发明可能倾向于从碳酸钙的角度讨论，并且涉及加工和/或处理碳酸钙的方面。不应将本发明解释为限于这些实施方式。

本发明中使用的颗粒状碳酸钙可以通过研磨从天然来源获得。经研磨的碳酸钙(GCC)通常通过将矿物源(例如白垩、大理石或石灰石)粉碎然后研磨而获得，然后可以进行颗粒尺寸分级步骤，以获得具有所期望细度的产品。其他技术例如漂白、浮选和磁力分离也可用于获得具有所期望细度和/或颜色的产品。颗粒状固体材料可以被自生研磨，即通过固体材料本身颗粒之间的磨损，或者，在颗粒研磨介质存在下被研磨，所述颗粒研磨介质包含与待研磨的碳酸钙不同的材料的颗粒。这些方法可以在存在或不存在分散剂和杀生物剂的情况下进行，所述分散剂和杀生物剂可以在该方法的任何阶段加入。

沉淀碳酸钙(PCC)可以用作本发明中颗粒状碳酸钙的来源，并且可以通过本领域可用的任何已知方法生产。TAPPI Monograph Series No 30,"Paper Coating Pigments",第34-35页描述了三种主要的用于制备沉淀碳酸钙的商用方法，这些商用方法适用于制备造纸工业中使用的产品，但也可用于本发明的实践中。在所有三种方法中，首先将碳酸钙物料(例如石灰石)煅烧以产生生石灰，然后将生石灰在水中熟化以产生氢氧化钙或石灰乳。在第一种方法中，将石灰乳直接用二氧化碳气体碳酸化。该方法的优点是不形成副产物，并且相对容易控制碳酸钙产物的性质和纯度。在第二种方法中，使石灰乳与苏打灰接触，通过双重分解产生碳酸钙沉淀和氢氧化钠溶液。如果该方法在商业上使用，则可以将氢氧化钠基本上完全与碳酸钙分离。在第三种主要的商用方法中，首先使石灰乳与氯化铵接触，得到氯化钙溶液和氨气。然后使氯化钙溶液与苏打灰接触，以通过复分解产生沉淀碳酸钙和氯化钠溶液。根据所使用的具体反应过程，可以以各种不同的形状和尺寸生产晶体。PCC晶体的三种主要形式是霰石、菱形体和偏三角面体，所有这些形式都适用于本发明，包括其混合物。

在某些实施方式中，PCC可以在生产微原纤化纤维素的过程中形成。

碳酸钙的湿法研磨包括：形成碳酸钙的水性悬浮液，然后可以可选地在合适的分散剂存在下将其进行研磨。关于碳酸钙的湿法研磨的更多信息，可以参考例如EP-A-614948(其内容通过引用以其整体并入本文)。

在一些情况下，可以包括少量添加的其他矿物，例如也可以存在高岭土、煅烧的高岭土、硅灰石、铝土矿、滑石或云母中的一种或多种。

当无机颗粒材料从天然存在的来源获得时，一些矿物杂质将会污染经研磨的材料。例如，天然存在的碳酸钙可以与其他矿物质联合存在。因此，在一些实施方式中，无机颗粒材料包括一定量的杂质。然而，通常，本发明中使用的无机颗粒材料将包含少于约5重量％、优选地少于约1重量％的其它矿物杂质。

在本文公开的方法的微原纤化步骤期间使用的无机颗粒材料将优选地具有如下的颗粒尺寸分布：其中至少约10重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20重量％、或至少约30重量％、或至少约40重量％、或至少约50重量％、或至少约60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％或约100％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

除非另有说明，否则本文提及的无机颗粒材料的颗粒尺寸性质是使用由Micromeritics Instruments Corporation,Norcross,Georgia,USA(电话:+1 7706623620；网址:www.micromeritics.com)供应的Sedigraph 5100机器(在本文中称为“Micromeritics Sedigraph 5100单元”)，以公知的方式通过在水性介质中在完全分散的条件下沉降颗粒材料来测量的。这种机器提供具有小于给定的e.s.d值的尺寸(在本领域中称为“当量球直径”(e.s.d))的颗粒的累积重量百分比的绘图和测量。平均颗粒尺寸d₅₀是以如下方式测定的颗粒e.s.d的值：其中有50重量％的颗粒具有小于d₅₀值的当量球直径。

或者，在所述的情况下，本文中提及的无机颗粒材料的颗粒尺寸性质是使用由Malvern Instruments Ltd提供的Malvern Mastersizer S机器通过激光散射领域中使用的公知的传统方法(或通过得到本质上相同结果的其他方法)测量的。在激光散射技术中，基于米氏理论(Mie theory)的应用，可以使用激光束的衍射来测量粉末、悬浮液和乳液中的颗粒尺寸。这种机器提供具有小于给定的e.s.d值的尺寸(在本领域中称为“当量球直径”(e.s.d))的颗粒的累积重量百分比的绘图和测量。平均颗粒尺寸d₅₀是以如下方式测定的颗粒e.s.d的值：其中有50体积％的颗粒具有小于d₅₀值的当量球直径。

在另一个实施方式中，在本文公开的方法的微原纤化步骤期间使用的无机颗粒材料将优选地具有如下的颗粒尺寸分布(使用Malvern Mastersizer S机器测量)：其中至少约10体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20体积％、或至少约30体积％、或至少约40体积％、或至少约50体积％、或至少约60体积％、或至少约70体积％、或至少约80体积％、或至少约90体积％、或至少约95体积％或者约100体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

除非另有说明，否则微原纤化纤维素材料的颗粒尺寸性质是使用由MalvernInstruments Ltd供应的Malvern Mastersizer S机器通过在激光散射领域中公知的传统方法(或者通过给出本质上相同结果的其他方法)测量的。

下面提供了使用Malvern Mastersizer S机器表征无机颗粒材料和微原纤化纤维素的混合物的颗粒尺寸分布的过程的细节。

在本文公开的微原纤化方法中使用的另一种优选的无机颗粒材料是高岭土粘土。下文中，本说明书的该部分可能倾向于从高岭土的角度讨论，并且涉及加工和/或处理高岭土的方面。不应将本发明解释为限于这些实施方式。因此，在一些实施方式中，高岭土以未加工的形式使用。

高岭土粘土可以是来自天然来源(即原始天然高岭土粘土矿物)的经加工材料。加工的高岭土粘土通常可含有至少约50重量％的高岭石。例如，大多数商业加工的高岭土粘土含有大于约75重量％的高岭石，并且可含有大于约90重量％，在一些情况下大于约95重量％的高岭石。

高岭土粘土可以通过本领域技术人员熟知的一种或多种其它方法例如通过已知的精制或选矿步骤由原始天然高岭土粘土矿物制备。

例如，粘土矿物可以用还原性漂白剂(如连二亚硫酸钠)漂白。如果使用连二亚硫酸钠，经漂白的粘土矿物可以在连二亚硫酸钠漂白步骤之后可选地被脱水，并且可选地被洗涤并可选地被再次脱水。

可以处理粘土矿物以除去杂质，例如，通过本领域公知的絮凝、浮选或磁分离技术。或者，粘土矿物可以不经处理，以固体或水性悬浮液的形式。

制备颗粒状高岭土的方法还可包括一个或更多个粉碎步骤，例如研磨或碾磨。粗高岭土的轻微粉碎用于使其适当分层。粉碎可以通过使用塑料(例如尼龙)、砂或陶瓷研磨或碾磨助剂的珠粒或颗粒进行。可以使用公知的方法精制粗高岭土以除去杂质并改善物理性能。高岭土粘土可以通过已知的颗粒尺寸分级方法，例如筛分和离心(或二者)处理，以获得具有所期望的d₅₀值或颗粒尺寸分布的颗粒。

·水性悬浮液

按照本文描述的方法产生的水性悬浮液适合用于各种组合物和纤维以及制备这些纤维和由这种纤维制成的非织造材料的方法。

水性悬浮液可以例如包含微原纤化纤维素和可选的添加剂，由微原纤化纤维素和可选的添加剂组成，或者基本上由微原纤化纤维素和可选的添加剂组成。水性悬浮液可以包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料以及其他可选的添加剂，由微原纤化纤维素和无机颗粒材料以及其他可选的添加剂组成，或者基本上由微原纤化纤维素和无机颗粒材料以及其他可选的添加剂组成。其他可选的添加剂包括分散剂、杀生物剂、悬浮剂、盐和其他添加剂，例如淀粉或羧甲基纤维素或聚合物，其可以在研磨期间或研磨之后促进矿物颗粒和纤维的相互作用。

无机颗粒材料可以具有如下的颗粒尺寸分布：使得至少约10重量％，例如至少约20重量％，例如至少约30重量％，例如至少约40重量％，例如至少约50重量％，例如至少约60重量％，例如至少约70重量％，例如至少约80重量％，例如至少约90重量％，例如至少约95重量％，或者例如约100％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

在另一个实施方式中，无机颗粒材料可以具有通过Malvern Mastersizer S机器测得的如下的颗粒尺寸分布：使得至少约10体积％，例如至少约20体积％，例如至少约30体积％，例如至少约40体积％，例如至少约50体积％，例如至少约60体积％，例如至少约70体积％，例如至少约80体积％，例如至少约90体积％，例如至少约95体积％，或者例如约100体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

在待被共研磨的混合物中无机颗粒材料和纤维素浆料的量可以基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重以从约0:100至约30:70的比例改变，或者基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重以50:50的比例。

在一个实施方式中，组合物不包含太大而不能够穿过标称孔径为150μm，例如标称孔径为125μm、106μm或90μm、或74μm、或63μm、或53μm、45μm或38μm的BSS筛(按照BS 1796)的纤维。在一个实施方式中，使用标称孔径为75μm的BSS筛对水性悬浮液进行筛分。

因此，应理解，如果对经过研磨或均化的悬浮液进行处理以除去大于选定的尺寸的纤维，则研磨或均化后水性悬浮液中的微原纤化纤维素的量(即重量％)可小于料浆中的干纤维的量。因此，可以根据在除去大于选定的尺寸的纤维之后在水性悬浮液中所需要的微原纤化纤维素的量来调节供给研磨机或均化器的浆料和无机颗粒材料的相对量。

在一个实施方式中，无机颗粒材料是碱土金属碳酸盐，例如碳酸钙。无机颗粒材料可以是经研磨的碳酸钙(GCC)或沉淀碳酸钙(PCC)，或者GCC和PCC的混合物。在另一个实施方式中，无机颗粒材料是天然的板状材料，例如高岭土。无机颗粒材料可以是高岭土和碳酸钙的混合物，例如高岭土和GCC的混合物，或者高岭土与PCC的混合物，或者高岭土、GCC和PCC的混合物。

·干燥和半干燥组合物

在另一个实施方式中，处理水性悬浮液以除去至少部分或基本全部水，从而形成部分干燥或基本上完全干燥的产物。例如，可以从水性悬浮液中除去水性悬浮液中的至少约10体积％的水，例如可以除去水性悬浮液中的至少约20体积％，或至少约30体积％，或至少约40体积％，或至少约50体积％，或至少约60体积％，或至少约70体积％，或至少约80体积％，或至少约90体积％，或至少约100体积％的水。可以使用任何适当技术，例如，通过加压或不加压的重力或真空辅助的排放，或通过蒸发，或通过过滤，或通过这些技术的组合来从水性悬浮液中除水。部分干燥或基本上完全干燥的产物将包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料和可在干燥之前添加至水性悬浮液中的任何其他可选添加剂。可以将部分干燥或基本上完全干燥的产物存储或包装以用于销售。部分干燥或基本上完全干燥的产品可以用于本文所公开的任何组合物或产品中。部分干燥或基本上完全干燥的产品可以可选地被再水合和并入本文所公开的任何组合物或产品中。

在某些实施方式中，共加工的微原纤化纤维素和无机颗粒材料组合物可以以是干燥或至少部分干燥、可再分散的组合物的形式，如通过本文中所描述的方法或者本领域中已知的任何其他干燥方法(例如冷冻干燥)生产的。经干燥的共加工的微原纤化纤维素和无机颗粒材料组合物可以容易地分散于水性或非水性介质(例如聚合物)中。

干燥的和至少部分干燥的微原纤化纤维素组合物可以例如通过如下制成：机械脱水，可选地随后干燥(从未干燥过的)包含微原纤化纤维素的水性组合物(可选地在如本文所述的无机颗粒和/或其它添加剂的存在下)。例如，这可以在再分散时增强或改善微原纤化纤维素的一种或多种性质。也就是说，与干燥前的微原纤化纤维素相比，再分散的微原纤化纤维素的一种或多种性质与它/它们假如没有经过脱水和干燥的组合相比更接近在干燥之前微原纤化纤维素的一种或多种性质。加入无机颗粒材料，或无机颗粒材料和/或本文所述的其它添加剂的组合，能够在初始干燥后增强微原纤化纤维素的再分散性。

因此，在某些实施方式中，形成干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素的方法或者改善干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素的分散性的方法包括通过包括如下步骤的方法干燥或至少部分干燥水性组合物：

(i)通过如下中的一种或多种使水性组合物脱水：

(a)通过带式压机，例如高压自动带式压机来脱水，(b)通过离心机来脱水，(c)通过管式压机来脱水，(d)通过螺旋压机来脱水，以及(e)通过旋转压机来脱水；随后进行干燥，或者

(ii)使水性组合物脱水，然后通过如下中的一种或多种来干燥：

(f)在流化床干燥器中干燥，(g)通过微波和/或射频干燥器干燥，(h)在热空气风扫式磨机或干燥器中干燥，例如细胞磨机或

磨机，以及(i)通过冷冻干燥来干燥；或者

(iii)根据(i)的脱水与根据(ii)的干燥的任意组合，或者

(iv)使水性组合物脱水和干燥的组合。

在某些实施方式中，如果干燥通过冷冻干燥进行，则脱水包含(a)至(e)的一种或多种。

在随后的在液体介质中对干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素进行再分散时(例如，在运输到另一设施之后)，再分散的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能与假如没有经过根据(i)、(ii)、(iii)或(iv)的干燥相比，更接近于在干燥或至少部分干燥之前的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。

因此，微原纤化纤维素可以被再分散，其方法包括在液体介质中使干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素再分散，其中干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素是通过使包含微原纤化纤维的水性组合物脱水和干燥来制备的，其中再分散的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能与假如没有经过所述脱水和干燥相比，更接近于在干燥或至少部分干燥之前的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能，可选地其中干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素包含：(i)无机颗粒材料，(ii)无机颗粒材料的组合，和/或(iii)不同于无机颗粒材料的添加剂，该添加剂在再分散期间的存在增强了再分散的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能；并且可选地，其中脱水选自如下中的一种或多种：

(a)通过带式压机，例如高压自动带式压机来脱水；

(b)通过离心机来脱水；

(c)通过管式压机来脱水；

(d)通过螺旋压机来脱水；以及

(e)通过旋转压机来脱水；

和/或，其中干燥选自如下中的一种或多种：

(f)在流化床干燥器中干燥；

(g)通过微波和/或射频干燥器干燥；

(h)在热空气风扫式磨机或干燥器，例如细胞磨机或

磨机中干燥；以及

(i)通过冷冻干燥来干燥。

在某些实施方式中，如果干燥通过冷冻干燥进行，则脱水包含(a)至(e)中的一种或多种。

对“干燥的”或“干燥”的提及包括“至少部分干燥的”或“或至少部分干燥”。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物通过带式压机，例如高压自动带式压机脱水，随后例如经由上文中(f)至(i)中的一种或多种进行干燥。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物通过离心机脱水，随后例如经由上文中(f)至(i)的一种或多种进行干燥。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物通过管式压机脱水，随后例如经由上文中(f)至(i)中的一种或多种进行干燥。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物通过螺旋压机脱水，随后例如经由上文中(f)至(i)中的一种或多种进行干燥。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物通过旋转压机脱水，随后例如经由上文中(f)至(i)中的一种或多种进行干燥。

在某些实施方式中，水性组合物例如经由上文中(a)至(e)中的一种或多种脱水，然后在流化床干燥器中干燥。

在某些实施方式中，水性组合物例如经由上文中的(a)至(e)中的一种或多种脱水，然后通过微波和/或通过射频干燥进行干燥。

在某些实施方式中，水性组合物例如经由上文中的(a)至(e)中的一种或多种脱水，然后在热空气风扫式磨机或干燥器例如细胞磨机或

磨机中干燥。合适的磨机和干燥器可从英格兰的Atritor Limited,12The Stampings,Blue Ribbon Park,Coventry,West Midlands获得。这些磨机和干燥器包括Atritor干燥器-粉碎机(包括8A的任何型号)、Atritor Cell Mill、Atritor Extended Classifier Mill和Atritor风扫式管式(AST)干燥器，这种磨机可以用于制备微原纤化纤维素的水性组合物，该组合物随后被进行干燥并然后再分散。

在某些实施方式中，水性组合物例如经由上文中的(a)至(e)中的一种或多种脱水，然后通过冷冻干燥进行干燥。在某些实施方式中，脱水通过上文描述的(a)-(e)中的一种或多种进行。

可以将脱水和干燥进行任何合适的时间段，例如约30分钟至约12小时，或约30分钟至约8小时，或约30分钟至约4小时，或约30分钟至约2小时。时间段将取决于多种因素，例如包含微原纤化纤维素的水性组合物的固体含量、包含微原纤化纤维素的水性组合物的散装量(bulk amount)以及干燥温度。

在某些实施方式中，干燥是在约50℃至约120℃，例如约60℃至约100℃，或至少约70℃，或至少约75℃，或至少约80℃的温度下进行的。

在某些实施方式中，方法还包含使干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素在液体介质中再分散，液体介质可以是水性或非水性液体。在某些实施方式中，液体介质是水性液体，例如水。在某些实施方式中，水是来自制造厂的废水或再循环的废水，在该制造厂中再分散的微原纤化纤维素用于制造制品、产品或组合物。例如在纸/纸板制造厂中，水可以是或包含来自造纸过程的再循环白水(white water)。在某些实施方式中，在再循环白水中存在任何无机颗粒材料和/或不同于无机颗粒材料的添加剂的至少一部分。

在某些实施方式中，干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素包含无机颗粒材料和/或添加剂，其存在增强了再分散的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。在下文中描述这种无机颗粒材料和添加剂。

包含微原纤化纤维素的水性组合物可以被脱水并干燥，以使水含量，基于在脱水和干燥之前包含微原纤化纤维素的水性组合物的总重量，降低至少10重量％，例如降低至少20重量％，或降低至少30重量％，或降低至少40重量％，或降低至少约50重量％，或降低至少60重量％，或降低至少70重量％，或降低至少80重量％，或降低至少80重量％，降低至少90重量％，或降低至少约95重量％，或降低至少约99重量％，或降低至少约99.5重量％，或降低至少99.9重量％。

“干燥的”或“干燥”是指包含微原纤化纤维素的水性组合物的水含量被降低至少95重量％。

“部分干燥的”或“部分干燥”是指包含微原纤化纤维素的水性组合物的水含量被降低小于95重量％的量。在某些实施方式中，“部分干燥的”或“部分干燥”是指包含微原纤化纤维素的水性组合物的水含量被降低至少50重量％，例如降低至少75重量％或至少90重量％。

微原纤化纤维素可以例如在脱水和/或干燥之前被处理。例如下文所述的一种或多种添加剂(例如盐、糖、二醇、尿素、二醇、羧甲基纤维素、瓜尔胶或其组合，如下文所述)可以添加到微原纤化纤维素。例如一种或多种低聚物(例如具有或不具有在上文所述的添加剂)可以添加到微原纤化纤维素。例如，一种或多种无机颗粒材料可以添加到微原纤化纤维素，以改善分散性(例如滑石或经疏水表面处理例如硬脂酸表面处理的矿物(例如经硬脂酸处理的碳酸钙))。添加剂可以例如悬浮在低介电溶剂中。在脱水和/或干燥之前，微原纤化纤维素可以例如在乳液，例如油/水乳液中。在脱水和/或干燥之前，微原纤化纤维素可以例如在母料组合物中，例如聚合物母料组合物和/或高固体含量母料组合物。在脱水和/或干燥之前，微原纤化纤维素可以例如是高固体含量组合物(例如固体含量大于或等于约60重量％，或大于或等于约70重量％，或大于或等于约80重量％，或大于或等于约90重量％，或大于或等于约95重量％，或大于或等于约98重量％，或大于或等于约99重量％)。在脱水和干燥之后但在再分散之前或期间，可以另外地或可替选地将一种或多种处理的任何组合应用于微原纤化纤维素。

再分散的微原纤化纤维素可以具有如下的机械性能和/或物理性能：其与假如没有按照上文(i)、(ii)、(iii)或(iv)进行干燥相比，更接近于在干燥或至少部分干燥之前微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素可以具有如下的机械性能和/或物理性能：其与假如没有按照上文(i)、(ii)或(iii)干燥的相比，更接近于在干燥或至少部分干燥之前微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。

机械性能可以是与微原纤化纤维素相关的任何可确定的机械性能。例如，机械性能可以是强度性质，例如拉伸指数。可以使用拉伸强度试验仪测量拉伸指数。可以使用任何合适的方法和设备，只要对其进行控制以比较干燥前和再分散后微原纤化纤维素的拉伸指数。例如，比较应在相同浓度的微原纤化纤维素和可能存在的任何其他添加剂或无机颗粒材料下进行。拉伸指数可以以任何合适的单位，例如N.m/g或kN.m/kg表示。

物理性能可以是与微原纤化纤维素相关的任何可确定的物理性能。例如，物理性能可以是粘度。可以使用粘度计测量粘度。可以使用任何合适的方法和设备，只要对其控制以比较干燥之前和再分散之后微原纤化纤维素的粘度。例如，比较应在相同浓度的微原纤化纤维素和可能存在的任何其他添加剂或无机颗粒材料下进行。在某些实施方式中，粘度是布氏粘度，单位为mPa.s。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的拉伸指数和/或粘度是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的拉伸指数和/或粘度的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数和/或粘度的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

例如，如果干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数是8N.m/g，则该值的至少50％的拉伸指数将是4N.m/g。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的拉伸指数是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的拉伸指数的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的粘度是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的粘度的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的粘度的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

在某些实施方式中，在脱水和干燥期间，存在无机颗粒材料和/或不同于无机颗粒材料的添加剂。可以在脱水和干燥之前的任何阶段添加无机颗粒材料和/或添加剂。例如，可以在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物期间、制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之后或者二者，添加无机颗粒材料和/或添加剂。在某些实施方式中，在制造微原纤化纤维素(例如通过共加工，例如共研磨，如本文中所述)期间掺入无机颗粒材料，并且在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之后添加不同于无机颗粒材料的添加剂。在某些实施方式中，可以在制造微原纤化纤维素之后，添加另外的无机颗粒材料(其可以与制造微原纤化纤维素期间添加的无机颗粒相同或者不同)，例如，同时加入不同于无机颗粒材料的添加剂。在某些实施方式中，水性组合物的微原纤化纤维素具有20至50的纤维陡度。在下文中描述无机颗粒材料、添加剂及其量的细节。

在另一方面，再分散微原纤化纤维素的方法包括使干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素在液体介质中并且在不同于无机颗粒材料的添加剂的存在下再分散，所述添加剂增强了再分散的微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。在被干燥或至少部分干燥之前，微原纤化纤维素的纤维陡度为20至50。

在另外一个方面，再分散微原纤化纤维素的方法包括使干燥或至少部分干燥微原纤化纤维素在液体介质中并在无机颗粒材料的组合的存在下再分散，其中无机颗粒材料的组合增强再分散的微原纤化的机械性能和/或物理性能。在某些实施方式中，无机颗粒材料的组合包含碳酸钙和板状矿物，例如板状高岭土或滑石。

在某些实施方式中，当存在时，添加剂是盐、糖、二醇、尿素、二醇、羧甲基纤维素、瓜尔胶或其组合。

在某些实施方式中，当存在时，添加剂是盐、糖、二醇、尿素、二醇、瓜尔胶或其组合。

在某些实施方式中，糖选自单糖(例如葡萄糖，果糖，半乳糖)，二糖(例如乳糖，麦芽糖，蔗糖)，低聚糖(50或更少单元的一种或多种单糖的链)多糖及其组合。

在某些实施方式中，盐是碱金属或碱土金属氯化物，例如氯化钠、氯化钾、氯化镁和/或氯化钙。在某些实施方式中，盐包含氯化钠或是氯化钠。

在某些实施方式中，二醇是亚烷基二醇，例如，选自乙二醇、丙二醇和丁二醇，及其组合。在某些实施方式中，二醇包含乙二醇或是乙二醇。

在某些实施方式中，添加剂包含尿素或是尿素。

在某些实施方式中，添加剂包含瓜尔胶或是瓜尔胶。

在某些实施方式中，添加剂包含羧甲基纤维素或是羧甲基纤维素。在某些实施方式中，添加剂不是羧甲基纤维素。

在某些实施方式中，在干燥或至少部分干燥之前，微原纤化纤维素不被乙酰化。在某些实施方式中，在干燥或至少部分干燥之前，微原纤化纤维素不被进行乙酰化。

无机颗粒材料可以在如下阶段中的一个或多个添加：(i)在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之前或期间；(ii)在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之后；(iii)在微原纤化纤维素的水性组合物脱水期间；(iv)在微原纤化纤维素的水性组合物干燥期间；以及(v)在使干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素再分散之前或期间。

再分散的微原纤化纤维素具有如下的机械性能和/或物理性能：其与假如没有存在无机颗粒和/或添加剂情况下将所具有的相比，更接近于干燥和再分散之前微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。换句话说，无机颗粒材料和/或不同于无机颗粒材料的添加剂的存在增强了再分散的微原纤化纤维的机械性能和/或物理性能。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素具有如下的机械性能和/或物理性能：其与假如没有存在无机颗粒和/或添加剂的情况下将所具有的相比，更接近于在干燥或至少部分干燥之前微原纤化纤维素的机械性能和/或物理性能。

如上文所述，机械性能可以是与微原纤化纤维素相关的任何可确定的机械性能。例如，机械性能可以是强度性质，例如拉伸指数。可以使用拉伸强度试验仪测量拉伸指数。可以使用任何合适的方法和设备，只要对其控制以比较干燥前和再分散后微原纤化纤维素的拉伸指数。例如，比较应在相同浓度的微原纤化纤维素和可能存在的任何其他添加剂或无机颗粒材料下进行。拉伸指数可以以任何合适的单位表示，例如N.m/g或kN.m/kg。

物理性能可以是与微原纤化纤维素相关的任何可确定的物理性能。例如，物理性能可以是粘度。可以使用粘度计测量粘度。可以使用任何合适的方法和设备，只要对其控制它以比较干燥之前和再分散之后微原纤化纤维素的粘度。例如，比较应在相同浓度的微原纤化纤维素和可能存在的任何其他添加剂或无机颗粒材料下进行。在某些实施方式中，粘度是布氏粘度，单位为mPa.s。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的拉伸指数和/或粘度是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的拉伸指数和/或粘度的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数和/或粘度的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

例如，如果干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数是8N.m/g，则该值的至少50％的拉伸指数将是4N.m/g。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的拉伸指数是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的拉伸指数的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的拉伸指数的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

在某些实施方式中，再分散的微原纤化纤维素的粘度是干燥之前的微原纤化纤维素的水性组合物的粘度的至少约25％，例如是干燥之前的微原纤化纤维素的粘度的至少约30％、或至少约35％、或至少约40％、或至少45％、或至少约50％、或至少约55％、或至少约60％、或至少约65％、或至少约70％、或至少约75％、或至少约80％。

无机颗粒材料和/或添加剂(当存在时)以足以增强微原纤化纤维素的再分散性，即增强再分散的微原纤化的机械性能和/或物理性能的量存在。

基于干燥之前的包含微原纤化纤维素的水性组合物(包括当存在时的无机颗粒)的总重量，添加剂可以以约0.1重量％至约20重量％，或约0.25重量％至约15重量％，或约0.5重量％至约10重量％，或约0.5重量％至约7.5重量％，或约0.5重量％至约5重量％，或约0.5重量％至约4重量％，或约9.5重量％至约4重量％，或约1重量％至约3重量％的量添加。

在干燥之前，包含微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料的水性组合物可以具有至多约50重量％，例如至多约40重量％，或至多约30重量％，或至多约20重量％，或至多约15重量％，或至多约10重量％，或至多约5重量％，或至多约4重量％，或至多约3重量％，或至多约2重量％，或至多约2重量％的固体含量。

基于在干燥之前的微原纤化纤维素水性组合物的固体含量，无机颗粒可以占总固体含量的至多约99％，例如占总固体含量的至多约90％，或至多约80重量％，或至多约70重量％，或至多约60重量％，或至多约50重量％，或至多约40％，或至多约30％，或至多约20％，或至多约10％，或至多约5％。

在某些实施方式中，在水性组合物中无机颗粒与微原纤化纤维素的重量比为约10:1至约1:2，例如约8:1至约1:1，或约6:1至约3:2，或约5:1至约2:1，或约5:1至约3:1，或约4:1至约3:1，或约4:1。

在某些实施方式中，在干燥或至少部分干燥之前，微原纤化纤维素的水性组合物具有至多约20重量％的固体含量，可选地其中至多约80％的固体是无机颗粒材料。

在某些实施方式中，在干燥之前，水性组合物基本不含无机颗粒材料。

无机颗粒材料可以是例如碱土金属碳酸盐或硫酸盐，例如碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，含水的高岭石组粘土例如高岭土、埃洛石或球粘土，无水的(煅烧的)高岭石组粘土例如偏高岭土或完全煅烧的高岭土，滑石，云母，碳酸钙镁石，水菱镁矿，磨砂玻璃，珍珠岩或硅藻土，或硅灰石，或二氧化钛，或氢氧化镁，或三水合铝，石灰，石墨或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料包含或是碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水的高岭石组粘土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、氢氧化镁或三水合铝、二氧化钛或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料可以是经表面处理的无机颗粒材料。例如，无机颗粒材料可以用疏水剂例如脂肪酸或其盐处理。例如，无机颗粒材料可以是经硬脂酸处理的碳酸钙。

在某些实施方式中，无机颗粒材料是或包含板状矿物，例如高岭土和/或滑石，可选地与另一无机颗粒材料(例如碳酸钙)组合。

“板状”高岭土是指高岭土，一种具有高形状因子的高岭土产品。板状高岭土具有约20至小于约60的形状因子。超板状(hyper-platy)高岭土具有约60至100或甚至大于100的形状因子。本文中使用时，“形状因子”是使用美国专利No.5,576,617中描述的导电率方法、装置和方程式测量的不同尺寸和形状的颗粒种群的颗粒直径与颗粒厚度之比的量度，该美国专利通过引用并入本文。在5,576,617专利中还描述了用于确定形状因子的技术，在所测试的定向颗粒的水性悬浮液组合物流过容器时测定组合物的电导率。沿着容器的一个方向并沿着横向于该第一方向的容器的另一个方向进行电导率的测定。使用两个电导率测定值之差，确定所测试的颗粒材料的形状因子。

在某些实施方式中，无机颗粒材料是或包含滑石，可选地与另一无机颗粒材料，例如碳酸钙组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料是碳酸钙，其可以是经表面处理的，并且水性组合物还包含一种或多种如本文中所述的不同于无机颗粒材料的添加剂。

无机颗粒材料可以具有如下的颗粒尺寸分布：其中至少约10重量％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20重量％、或至少约30重量％、或至少约40重量％、或至少约50重量％、或至少约60重量％、或至少约70重量％、或至少约80重量％、或至少约90重量％、或至少约95重量％，或约100％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

在另一个实施方式中，无机颗粒材料具有如下的颗粒尺寸分布(通过使用MalvernMastersizer S机器测量)：其中至少约10体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d，例如至少约20体积％、或至少约30体积％、或至少约40体积％、或至少约50体积％、或至少约60体积％、或至少约70体积％、或至少约80体积％、或至少约90体积％、或至少约95体积％，或约100体积％的颗粒具有小于2μm的e.s.d。

在某些实施方式中，包含微原纤化纤维素的水性组合物不含无机颗粒材料，并且水性组合物还包含一种或多种如本文中所述的不同于无机颗粒材料的添加剂。

本文中描述的各种方法提供了具有优异性能的再分散的微原纤化纤维素的制造。

因此，在另一方面，提供了包含再分散的微原纤化纤维素的组合物，再分散的微原纤化纤维素分散于液体介质中，并且其可通过本文中描述的方面的任何一种方法获得，并且在相当的浓度下拉伸指数和/或粘度为干燥之前的水性微原纤化纤维素的组合物的拉伸指数和/或粘度的至少50％，其中(i)水性组合物的微原纤化纤维素具有20至50的纤维陡度，和/或(ii)微原纤化纤维素的水性组合物包含无机颗粒材料，并且可选地还包含不同于无机颗粒材料的添加剂。

再分散的微原纤化纤维素可以用于制品、产品或组合物，例如纸、纸板、聚合物制品、涂料等中。

·表征微原纤化纤维素浆料纤维和矿物(GCC或高岭土)的混合物的颗粒尺寸分布的示例性过程

-碳酸钙

将足以产生3g干物质的共研磨浆料的样品称入烧杯中，用去离子水稀释至60g，并与5cm³ 1.5w/v％活性的聚丙烯酸钠溶液混合。在搅拌下加入另外的去离子水至最终浆料重量为80g。

-高岭土

将足以产生5g干物质的共研磨浆料的样品称入烧杯中，用去离子水稀释至60g，并与5cm³的1.0重量％碳酸钠和0.5重量％六偏磷酸钠的溶液混合。在搅拌下加入另外的去离子水至最终浆料重量为80g。

然后将浆料以1cm³的等分试样加入到在与Mastersizer S连接的样品制备单元中的水中，直到显示出最佳的遮蔽水平(正常为10-15％)。然后进行光散射分析过程。选择的仪器范围为300RF:0.05-900，光束长度设置为2.4mm。

对于含有碳酸钙和纤维的共研磨样品，使用碳酸钙的折射率(RI)(1.596)。对于高岭土和纤维的共研磨样品，使用高岭土的RI(1.5295)。

颗粒尺寸分布根据米氏理论计算得到，并给出作为基于差分体积的分布的输出。两个不同峰的存在被解释为来自矿物(较细的峰)和纤维(较粗的峰)。

将较细的矿物峰拟合到测量的数据点并将其从分布中数学地减去以留下纤维峰，其被转换为累积分布。类似地，从原始分布数学地减去纤维峰值以留下矿物峰值，其也被转换成累积分布。然后可以使用这两个累积曲线来计算平均颗粒尺寸(d₅₀)和分布的陡度(d₃₀/d₇₀×100)。差分曲线可用于得出矿物和纤维级分二者的模态颗粒尺寸。

超声过程

简而言之，超声波、超声处理或超声(除非另有说明，否则在本文中可互换使用)是用超声(>20kHz)声波照射液体样品，这导致液体的搅动。声波传播到液体介质中，导致交替的高压(压缩)和低压(稀疏)循环。在稀疏过程中，高强度声波在液体中产生小的真空气泡或空隙，然后真空气泡或空隙在压缩过程中剧烈塌陷(空化)，产生非常高的局部温度和搅动。这些事件的组合导致能够将材料分解或减小成较小组成部分的高剪切力，从而基本上使材料乳化。该过程可以根据所选择的操作参数改变材料的物理性能。超声还有助于通过搅动材料来使材料混合。尽管本发明不限于使用任何超声处理特定装置，但超声处理最通常通过使用超声浴或超声探头(或换能器)来进行。本领域已知的合适装置还包括但不限于超声均化器、超声箔和超声变幅杆。

超声诱导的空化对材料的任何影响通过包括不同频率、位移或振动幅度、暴露于该过程的时间和该过程的施用方式(例如脉冲或连续施用)的参数的组合来控制。使用的频率通常在约25kHz至55kHz的范围内。使用的振幅通常为约22μm至50μm。对使用超声浴、超声探头或其他装置的选择也会影响该过程的最终结果。

关于本发明，已发现对本发明的包含微原纤化纤维素的水性悬浮液或者包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液(统称为“水性悬浮液”)的超声处理增强了材料的物理性能。例如，如本说明书的实施例部分所示，对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液或包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液进行超声处理，令人惊讶且出乎意料地导致材料的粘度和/或拉伸强度增加。本发明材料的物理性能的增强和增强程度取决于所用的操作参数。鉴于本说明书的教导，本领域普通技术人员将能够辨别适合于实现所期望的结果的参数而无需过度实验。

在一个方面，对本发明的水性悬浮液的超声处理包括生产具有增强粘度和/或拉伸强度性能的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的超声悬浮液，该方法包括如下步骤：使包含纤维素的纤维状基质在水性环境中在无机颗粒材料的存在下微原纤化，以产生包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液；并进一步包含对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液进行超声处理，以产生具有增强的粘度和拉伸强度性能的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液。微原纤化步骤可以包括在无机颗粒材料的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，并且还可以包括在不存在包含纤维素的纤维状基质下研磨无机颗粒材料的初始步骤，以获得具有期望的颗粒尺寸的无机颗粒材料。

在一个实施方式中，上文中所描述的研磨介质也可以用于生产具有增强的粘度和拉伸强度性能的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液。

对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液的超声处理可以用超声探头或超声水浴、超声均化器、超声箔或超声变幅杆来进行。这种装置的用途对本领域普通技术人员来说是已知的。

在本发明的一个实施方式中，本发明的方法还可以包括如下中的一种或多种：在超声处理步骤之前或者之后的高剪切混合、均化或精制，所有这些均是本领域普通技术人员已知的，并且鉴于本说明书的教导，可以被结合到本发明的方法中，而无需过度实验。

在本发明的一个实施方式中，与未经超声处理的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液相比，具有增强的粘度和拉伸强度性能的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液的拉伸强度提高了至少5％、至少10％、至少20％、至少50％、至少100％或至少200％。

在本发明的一个实施方式中，与未经超声处理的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液相比，粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液的粘度提高了至少5％、至少10％或至少20％、至少50％、至少100％。

在本发明的一个实施方式中，对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液进行至少30秒、至少1分钟、至少2分钟、至少5分钟、至少10分钟和至少20分钟或更长的超声处理。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员可以确定时间长度。

在本发明的一个实施方式中，对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液以每吨干燥原纤维至多1000kwh、每吨干燥原纤维2500kwh、每吨干燥原纤维至多5000kwh和每吨干燥原纤维至多10000kwh的能量补偿率进行超声处理。

可以通过以连续模式或以脉冲模式或两者的组合运行超声波仪来对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液超声处理。也就是说，其中对长脉冲和短脉冲的交替以期望的模式进行或随机进行。

可以将包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液在超声处理之前形成半干产品。带式压制饼是适用于本发明的半干燥产品的一个实例。通常将产品转化为半干产品，例如以便于处理和/或运输。在使用半干燥的产品作为起始材料的情况下，超声处理不仅为材料提供增强的物理性能，而且还有助于在称为再润湿的过程中将材料分散到溶液中。

对包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液的超声处理不限于任何具体的或特定的超声处理参数，因为在仪器和被超声处理的材料的物理限制和实践限制内，一个参数的变化可以补偿另一参数的变化。例如，延长超声处理时间可以对于使用减小的振幅进行至少部分地补偿。

在优选的实施方式中，超声处理以至多60％、至多80％、至多100％和至多200％或更高(达到所用的超声波仪的物理限制)的振幅进行。所使用的具体装置的振幅的所述物理限制的上限是本领域普通技术人员已知的。

包含纤维素的纤维状基质可以具有浆料的形式，例如化学浆料，或化学热机械浆料，或机械浆料，或再生浆料，或碎纸浆料，或造纸厂废物流，或来自造纸厂的废物，或其组合。

无机颗粒材料可以是碱土金属碳酸盐或硫酸盐，例如碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，含水的高岭石组粘土例如高岭土、埃洛石或球粘土，无水的(煅烧的)高岭石组粘土例如偏高岭土或完全煅烧的高岭土，滑石，云母，珍珠岩或硅藻土或其组合。在一个优选的实施方式中，无机颗粒材料是碱土金属碳酸盐，例如碳酸钙或高岭土或其组合。

研磨容器可以是塔式磨机。

在一个实施方式中，通过本发明的方法获得的粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液适合用于造纸或涂覆纸的方法中，并且适合用于其中通常使用MFC的其他方法和材料，其示例在下文中在标题为“其他用途”的部分中详细描述。

在本发明的另一个方面，可以在不使用无机颗粒材料的情况下，生产纤维素悬浮液。在这些情况下，如上文和下文中所描述，可以使用研磨介质替代无机颗粒材料。在这方面，对本发明的纤维素悬浮液的超声处理包括生产粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素的水性悬浮液，该方法包括如下步骤：使包含纤维素的纤维状基质在水性环境中微原纤化，以产生包含微原纤化纤维素的水性悬浮液，并且进一步包括对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液进行超声处理，以产生粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素的水性悬浮液。微原纤化步骤可以包括在研磨介质的存在下研磨包含纤维素的纤维状基质，研磨介质具有期望的颗粒尺寸。在微原纤化步骤后，可以部分地去除或完全去除研磨介质。

对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液的超声处理可以用超声探头或超声水浴、超声均化器、超声箔或超声变幅杆来进行。这种装置的用途对本领域普通技术人员来说是已知的。

这种探头是本领域普通技术人员已知的。鉴于本说明书的教导，本领域普通技术人员将能够辨别适当的参数，而无需过度实验。

在本发明的一个实施方式中，本发明的方法还可以包括如下中的一种或多种：在超声处理步骤之前或之后进行高剪切混合、均化或精制，所有这些都是本领域普通技术人员已知的，并且鉴于本说明书的教导，可以被结合到本发明的方法中，而无需过度实验。

在本发明的一个实施方式中，与未经超声处理的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液相比，粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素的水性悬浮液的拉伸强度提高了至少5％，至少10％，至少20％，至少50％，至少100％或至少200％。

在本发明的一个实施方式中，与未经超声处理的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液相比，粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素的水性悬浮液的粘度提高了至少5％，至少10％或至少20％，至少50％，至少100％。

在本发明的一个实施方式中，对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液进行超声至少30秒、至少1分钟、至少2分钟、至少5分钟、至少10分钟和至少20分钟或更长。基于本说明书的教导，本领域普通技术人员可以确定时间长度。

在本发明的一个实施方式中，对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液以每吨干燥原纤维至多1000kwh、每吨干燥原纤维2500kwh、每吨干燥原纤维至多5000kwh和每吨干燥原纤维至多10000kwh的能量补偿率进行超声。

可以通过以连续模式或以脉冲模式或两者的组合运行超声波仪来对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液进行超声处理。也就是说，其中对长脉冲和短脉冲的交替以期望的模式进行或随机进行。

可以在超声处理之前将包含微原纤化纤维素的水性悬浮液形成半干产品。带式压制饼是适用于本发明的半干燥的产品的一个实例。通常将产品转化为半干产品，例如以便于处理和/或运输。在使用半干燥的产品作为起始材料的情况下，超声处理不仅为材料提供增强的物理性能，而且还有助于将材料分散(disbursement)到溶液中。

对包含微原纤化纤维素的水性悬浮液的超声处理不限于任何具体的或特定的超声处理参数，因为在物理限制和实践限制内，一个参数的变化可以补偿另一参数的变化。例如，延长超声处理时间可以对于减小的振幅进行至少部分地补偿。

在优选的实施方式中，超声处理以至多60％、至多80％、至多100％和至多200％或更高的振幅(达到所用的超声波仪的物理限制)进行。所使用的具体装置的振幅的所述物理限制的上限是本领域普通技术人员已知的。

包含纤维素的纤维状基质可以具有浆料的形式，例如化学浆料，或化学热机械浆料，或机械浆料，或再生浆料，或碎纸浆料，或造纸厂废物流，或来自造纸厂的废物，或其组合。

在一个实施方式中，通过本发明的方法获得的粘度和拉伸强度性能得到增强的包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的水性悬浮液适合用于造纸或涂覆纸的方法中，并且适合用于其中通常使用MFC的其他方法和材料，并且适合用于其中通常使用MFC的其他方法和材料，其示例在下文中在标题为“其他用途”的部分中被详细描述。

微原纤化纤维素和包含微原纤化纤维素的组合物和产品的用途

本文公开的和通过本文公开的方法制备的微原纤化纤维素可以用于各种组合物、制品和产品中。包括由这种组合物制造的纤维。

纤维和织物

本文公开的微原纤化纤维素或者通过本文公开的任何方法(包括其所有实施方式)制备的微原纤化纤维素可以用于制备纤维。这些纤维可以例如用于制备织物，例如织造或非织造的织物。

微原纤化纤维素可以可选地用作包含一种或多种无机颗粒材料的组合物。

无机颗粒材料可以在如下中的一个或多个阶段添加：(i)在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之前或期间；(ii)在制造包含微原纤化纤维素的水性组合物之后；(iii)在微原纤化纤维素的水性组合物脱水期间；(iv)在微原纤化纤维素的水性组合物干燥期间；以及(v)在使干燥或至少部分干燥的微原纤化纤维素再分散之前或期间。

基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重，在待被共研磨的混合物中无机颗粒材料和纤维素浆料的量可以以约0:100至约30:70的比例改变，或者基于浆料中干纤维的量和无机颗粒材料的干重，以50:50的比例。

无机颗粒材料可以是例如碱土金属碳酸盐或硫酸盐，例如碳酸钙，碳酸镁，白云石，石膏，含水的高岭石组粘土例如高岭土、埃洛石或球粘土，无水的(煅烧的)高岭石组粘土例如偏高岭土或完全煅烧的高岭土，滑石，云母，碳酸钙镁石，水菱镁矿，磨砂玻璃，珍珠岩或硅藻土，或硅灰石，或二氧化钛，或氢氧化镁，或三水合铝，石灰，石墨或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料包含或是碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、无水的高岭石组粘土、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、氢氧化镁或三水合铝、二氧化钛或其组合。

在某些实施方式中，无机颗粒材料可以是经表面处理的无机颗粒材料。例如，无机颗粒材料可以用疏水剂，例如脂肪酸或其盐处理。例如，无机颗粒材料可以是经硬脂酸处理的碳酸钙。

在某些实施方式中，无机颗粒材料是或包含板状矿物，例如高岭土和/或滑石，可选地与另一无机颗粒材料，例如碳酸钙组合。

微原纤化纤维素来自包含纤维素的纤维状基质。包含纤维素的纤维状基质可以来自任何适当来源，例如木材、草(例如甘蔗、竹子)或碎布(例如纺织废料、棉、麻或亚麻)。包含纤维素的纤维状基质可以是浆料的形式(例如，纤维素纤维在水中的悬浮液)，所述浆料可以通过任何适当的化学或机械处理或者其组合而制备。例如，浆料可以是化学浆料，或化学热机械浆料，或机械浆料，或再生浆料，或造纸厂碎纸，或造纸厂废物流，或来自造纸厂的废物，或者其组合。纤维素浆料可以被打浆(例如在Valley打浆机中)和/或以其他方式精制(例如，在锥形或板式精制机中加工)至预定的游离度，在本领域中所述游离度可以用加拿大标准游离度(CSF)以cm³为单位来报告。CSF是指通过浆料的悬浮液可以排出的速率测量的浆料的游离度或排水速率的值。例如，纤维素浆料在被微原纤化之前可以具有约10cm³或更大的加拿大标准游离度。纤维素浆料可以具有约700cm³或更小，例如小于或等于约650cm³，或者小于或等于约600cm³，或者小于或等于约550cm³，或者小于或等于约500cm³，或者小于或等于约450cm³，或者小于或等于约400cm³，或者小于或等于约350cm³，或者小于或等于约300cm³，或者小于或等于约250cm³，或者小于或等于约200cm³，或者小于或等于约150cm³，或者小于或等于约100cm³，或者小于或等于约50cm³的CSF。然后可以通过本领域公知的方法将纤维素浆料脱水，例如可以通过筛网过滤浆料，以获得包含至少约10％固体，例如至少约15％固体，或至少约20％固体，或至少约30％固体，或至少约40％固体的湿片状物。浆料可以以未精制的状态使用，也就是说不经过打浆或脱水或以其他方式精制。

本领域技术人员将理解，添加或不添加无机颗粒材料且无论是如本说明书中前文所述加工成水性悬浮液、或是干燥或部分干燥并如此使用或者在使用前用液体重新配制，微原纤化纤维素均可以用作微原纤化纤维素组合物(具有或不具有无机颗粒材料，并且具有或不具有另外的添加剂)，用于制造纤维、制造用包含微原纤化纤维素和可选地无机颗粒材料的这种纤维制成的非织造材料。

因此，本文中还公开了一种纤维，其包含如下、基本上由如下组成或者由如下组成：本文中所公开的微原纤化纤维素或通过本文公开的任何方法(包括其所有实施方式)制备的微原纤化纤维素。纤维可以是例如单丝纤维。本文中还公开了一种纤维，其包含如下、基本上由如下组成或者由如下组成：微原纤化纤维素和一种或多种无机颗粒材料(如本文中所公开)，或者通过本文公开的任何方法(包括其所有实施方式)制备的微原纤化纤维素和无机颗粒材料。纤维可以是例如单丝纤维。

至少一种聚合物树脂可以选自常规的聚合物树脂，这种常规的聚合物树脂对任何具体的纤维和/或非织造产品或应用提供期望的性质。至少一种聚合物树脂可以选自热塑性聚合物，包括但不限于：聚烯烃，例如聚丙烯和聚乙烯均聚物以及共聚物，包括与1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和1-己烷的共聚物；聚酰胺，例如尼龙；聚酯；任何前面提到的聚合物的共聚物；以及它们的共混物。

适合用作至少一种聚合物树脂的商业产品的示例包括但不限于：Exxon 3155，一种熔体流动速率约为30g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Exxon Mobil Corporation；PF305，一种熔体流动速率约为38g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Montell USA；ESD47，一种熔体流动速率约为38g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Union Carbide；6D43，一种熔体流动速率约为35g/10min的聚丙烯-聚乙烯共聚物，可购自Union Carbide；PPH 9099，一种熔体流动速率约为25g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Total Petrochemicals；PPH 10099，一种熔体流动速率约为35g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Total Petrochemicals；MoplenHP 561R，一种熔体流动速率约为25g/10min的聚丙烯均聚物，可购自Lyondell Basell。

聚合物可以例如是生物生物聚合物(可生物降解的聚合物)。聚合物可以是例如水溶性的。

在生物医学领域中可生物降解的生物相容性聚合物的实例包括可生物降解的亲水性聚合物。这些包括诸如下述的物质：多糖，蛋白质聚合物，多糖的可溶性衍生物，蛋白质聚合物的可溶性衍生物，多肽，聚酯，聚原酸酯等。多糖可以是聚-1,4-葡聚糖，例如淀粉糖原，直链淀粉和支链淀粉等。可生物降解的亲水性聚合物可以是聚-1,4-葡聚糖的水溶性衍生物，包括水解的支链淀粉，水解的支链淀粉的羟烷基衍生物，例如羟乙基淀粉(HES)，羟乙基淀粉酶，二醛淀粉等。蛋白质聚合物及其可溶性衍生物包括凝胶化可生物降解的合成多肽，弹性蛋白，烷基化胶原，烷基化弹性蛋白等。可生物降解的合成多肽包括聚-(N-羟烷基)-L-天冬酰胺，聚-(N-羟烷基)-L-谷氨酰胺，N-羟烷基-L-天冬酰胺和N-羟烷基-L-谷氨酰胺与其他氨基酸的共聚物。推荐的氨基酸包括L-丙氨酸，L-赖氨酸，L-苯丙氨酸，L-亮氨酸，L-缬氨酸，L-酪氨酸等。

纤维可以例如包含至多约1重量％，至多约2重量％，至多约3重量％，至多约4重量％，至多约5重量％，至多约6重量％，至多约7重量％，至多约8重量％，至多约9重量％，或至多约10重量％。纤维可以例如包含0重量％聚合物。

纤维可以例如包含至多约100重量％的微原纤化纤维素。例如纤维可以包含至多约99重量％的微原纤化纤维素，或至多约98重量％，或至多约97重量％，或至多约96重量％，或至多约95重量％，或至多约94重量％，或至多约93重量％，或至多约92重量％，或至多约91重量％，或至多约90重量％，或至多约80重量％，或至多约70重量％，或至多约60重量％，或至多约50重量％或至多约40重量％微原纤化纤维素。

纤维可以例如包含至多约60重量％无机颗粒材料。例如，纤维可以包含约0.1重量％至约50重量％，或约0.5重量％至约45重量％，或约1重量％至约40重量％，或约5重量％至约35重量％，或约10重量％至约30重量％的无机颗粒材料。

无机颗粒材料的颗粒尺寸可以影响能够有效地掺入本文公开的聚合物纤维中的无机颗粒材料的最大量，以及所得产品的美学性质和强度。填料的颗粒尺寸分布可以足够小，从而不显著弱化单个纤维和/或使纤维表面磨损，但足够大以产生美学上令人愉悦的表面织构。

除了微原纤化纤维素和可选的聚合物外，纤维还可以包含至少一种添加剂。至少一种添加剂可以选自另外的矿物填料，例如滑石，石膏，硅藻土，高岭土，绿坡缕石，膨润土，蒙脱石，和其他天然或合成的粘土。至少一种添加剂可以选自无机化合物，例如二氧化硅，氧化铝，氧化镁，氧化锌，氧化钙和硫酸钡。至少一种添加剂可以选自如下所组成的组中的一种：光学增白剂；热稳定剂；抗氧化剂；抗静电剂；防粘连剂；染料；颜料，例如二氧化钛；光泽改善剂；表面活性剂；天然油；和合成油。

纤维可以例如通过挤出、模塑或沉积来制备。例如，纤维可以是经挤出的纤维。例如，纤维可以是经挤出的纤维，其可以通过用细化气体、优选地一股或多股热空气流使经挤出的纤维细化或干燥来制备。

使用本说明书中描述的方法，微原纤化纤维素和可选的添加剂(例如无机颗粒材料)可以被掺入聚合物中。例如，微原纤化纤维素，且可选地，无机颗粒材料可以在挤出之前的任何步骤中、例如加热步骤期间或之前添加到聚合物树脂中。

在另一个实施方式中，微原纤化纤维素和可选地无机颗粒材料和至少一种聚合物的“母料”可以被预先混合，可选地被形成颗粒或丸粒，并在挤出纤维之前与至少一种另外的原始聚合物树脂混合。另外的原始聚合物树脂可以与用于制造母料的聚合物树脂相同或不同。在某些实施方式中，母料包含比最终产品中所期望的浓度更高浓度(例如浓度为约20重量％至75重量％)的微原纤化纤维素，并且母料可以与以适于得到最终纤维产品中所期望的填料浓度的量的聚合物混合。例如，包含约50重量％的微原纤化纤维和可选的无机颗粒材料的母料可以与等量的原始聚合物树脂混合，以产生包含约25重量％的微原纤化纤维素的最终产品。微原纤化纤维素和可选的聚合物可以使用合适的设备进行混合和造粒。例如，可以采用ZSK 30双螺杆挤出机(Twin Extruder)来混合和挤出母料，并且可以采用Cumberland造粒机来可选地将母料形成为丸粒。

一旦形成微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料并将其与任何另外的可选的添加剂混合，可以经由至少一个喷丝头将混合物连续挤出以产生长丝。挤出速率可以根据所期望的应用而改变。在一个实施方式中，挤出速率的范围为约0.3g/min至约2.5g/min。在另一个实施方式中，挤出速率的范围为约0.4g/min至约0.8g/min。

挤出温度也可以根据所期望的应用而改变。例如，挤出温度的范围可以为至多约100℃。挤出设备可以选自本领域中常规使用的那些设备，例如由Reifenhauser生产的Reicofil 4设备。Reicofil 4的喷丝头例如在每一米长度上包含6800个孔，直径为约0.6mm。

纤维可以例如具有范围为约0.1μm至约1mm的平均直径。例如，纤维可以具有范围为约0.5μm至约0.9mm，或约0.5μm至约0.8mm，或约0.5μm至约0.7mm，或约0.5μm至约0.6mm，或约0.5μm至约0.5mm，或约0.5μm至约0.4mm，或约0.5μm至约0.3mm，或约0.5μm至约0.2mm，或约0.5μm至约0.1mm的平均直径。纤维可以例如具有范围为约0.1μm至约200μm，或约0.1μm至约190μm，或约0.1μm至约180μm，或约0.1μm至约170μm，或约0.1μm至约160μm，或约0.1μm至约150μm的平均直径。例如，纤维可以具有范围为约150μm至约200μm，或约150μm至约180μm的平均直径。

纤维可以例如具有范围为约0.5μm至约50μm或更高的平均直径。例如，纤维可以具有范围为约5μm至约50μm，或约10μm至约50μm，或约20μm至约50μm的直径。

挤出后，长丝可以被细化。例如，纤维可以通过会聚的热空气流被细化，以形成具有细直径的纤维。

细化后，纤维可被引导至具有小孔的表面，例如移动的筛网或线网(wire)上，以形成非织造织物。然后，纤维可以被随机沉积到沿横向铺置有一些纤维的表面上，从而形成松散粘合的网或片。在某些实施方式中，借助真空力将网保持在具有小孔的表面上。此时，网可以由其基重表征，基重是网的特定面积的重量，表示为克/平方米(gsm或g/m²)。网的基重可以为约10gsm至约55gsm的范围。网的基重可以为约12gsm至约30gsm的范围。

一旦形成网，则可以根据常规方法、例如熔融和/或缠结方法(例如液力缠结)以及热风粘合(through-air bonding)，将其粘合。纤维可以例如被机械接合(例如通过用锯齿状针将它们互锁)。例如，纤维可以用粘合剂粘合。

例如，纤维可以是纺丝成网的纤维。纺丝成网的纤维通常通过连续的方法制备，其中纤维被纺丝并分散在非织造的网中。纺丝成网的方法的两个例子是纺粘和熔喷。具体地，纺粘纤维可以通过将聚合物树脂纺成纤维形状来生产，例如，通过将树脂至少加热至其软化温度，通过喷丝头挤出树脂以形成纤维，并将纤维转移至纤维拉伸单元，而以纺丝成网的网形式收集。熔喷纤维可以通过挤出树脂并通过热空气使树脂流细化，以形成具有细直径的纤维，并收集纤维以形成纺丝成网的网。

纺丝成网的方法可以由如下开始：将至少一种聚合物树脂至少加热至其软化点，或加热至适于挤出微原纤化聚合物树脂的任何温度。可将微原纤化纤维素和聚合物树脂加热至最高约100℃，优选地80℃至100℃的温度。

纺粘纤维可以通过任何已知的技术来生产，包括但不限于常见的纺粘、闪纺、针刺和水刺工艺。示例性纺粘方法描述于Spunbond Technology Today 2–Onstream in the 90’s(Miller Freeman(1992))、Dorschner等的美国专利No.3,692,618、Matuski等的美国专利No.3,802,817和Appel等的美国专利No.4,340,563中，其各自通过引用以其整体并入本文。

纤维可以是例如短纤维。短纤维通过纺丝制成，并且可以被切割成所期望的长度并放入捆包中。为了形成非织造的织物，短纤维可以分散在传送带上并以均匀或不均匀的网展开(例如通过气流成网，湿法成网或梳理/交叉搭接方法)。

纤维可以例如是闪纺的。

非织造的织物

非织造的织物包括由在施加热或压力下应用粘合剂或热塑性纤维进行接合的平行铺设、交叉铺设或随机铺设的网制成的产品。换句话说，非织造织物是通过不同于编织或针织的方法生产的织物。非织造织物可以被制造成从粗糙到柔软并且从极难撕裂到弱的范围。

包含微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或其他添加剂以及聚合物的本发明的纤维可以用于生产可通过各种技术粘合的网，这些技术例如毡合、粘合剂粘合、热粘合、针脚粘合、针刺、液力缠结和旋转铺设。与微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或其他添加剂结合的聚合物可用于生产如下的纤维：这种纤维可形成能够粘合以产生非织造的织物的网。

适用于制造非织造材料的纤维的物理性能在本领域中是已知的。例如，这些性能包括卷曲、旦尼尔、长度和光洁度。纤维卷曲的量和物理性质将决定由给定纤维制造的非织造织物的要求。对于丝的旦尼尔也是如此。较细的纤维导致非织造织物的较高密度、强度和柔软度。较重的旦尼尔纤维有助于以较高的生产速度制造均匀的网。调节这些性质允许技术人员生产具有所期望的物理属性的非织造材料。

纤维的长度可取决于用于生产非织造织物的成网设备的类型。因此，技术人员可以调整纤维的长度以适应成网设备，以控制纤维断裂和非织造织物的质量和生产速率。

用本发明的纤维生产的非织造织物可以控制诸如回收、耐热、可堆肥和可生物降解的性质。

由本发明的纤维生产的非织造织物可以通过本领域已知的各种方法粘合。粘合剂充当胶水以将纤维粘合成非织造织物。这种织物通常称为非织造的粘合织物。因此，粘合剂控制最终非织造的粘合织物的重要性质。这些性质包括：强度，弹性，处理性和悬垂性，坚牢度，耐化学品性，耐氧耐、耐光性、耐热性、阻燃性和耐溶剂性(solvents)，例如通过非织造的粘合织物中粘合纤维的亲水性或疏水性来举例说明。

用于非织造的粘合织物的粘合剂是本领域中已知的，并且可以用于粘合由本说明书中所描述的方法制备的本发明的纤维。技术人员可以从丁二烯聚合物(常称为合成胶乳)，丙烯酸聚合物(有时称为不饱和聚合物)和乙烯基聚合物，例如乙酸乙烯酯，乙烯基醚，乙烯基酯和氯乙烯当中选择。

与微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或其他可选的添加剂结合的聚合物可以优选地是热塑性聚合物，例如聚乙烯醇(PVA)、共聚酰胺、聚烯烃、聚酯和聚氯乙烯。在一些实施方式中，可以使用聚乙烯和乙烯乙酸乙烯酯。

技术人员将基于非织造织物的所期望的性质，包括柔软性或坚固性、粘合性、强度、耐久性、刚度、阻燃性、亲水性/疏水性、与化学品的相容性、表面张力、尺寸稳定性和耐溶剂性，来选择待使用的粘合剂。

在粘合后，可以可选地对所得到的片材进行各种后处理过程，例如方向定向，起皱，液力缠结和/或压花过程。然后，可选地，经后处理的片材可用于制造各种非织造产品。用于制造非织造产品的方法在本领域中一般性地描述，例如在The Nonwovens Handbook，The Association of The Nonwoven Industry(1988)和Encyclopedia of Polymer Science and Engineering，第10卷，John Wiley和Sons(1987)中。

本领域已知许多制造方法用于由纤维制备非织造织物。这些包括干粘合织物、纺粘织物和湿粘合织物。由纤维形成的织物网可以分为湿铺成的网和干铺成的网，后者包括平行铺设、交叉铺设和随机铺设的网。当连续挤出纤维时，可以形成纺丝成网的网和熔喷网。湿铺成的网在许多方面与造纸工艺类似。

微原纤化纤维素纤维、可选地与无机颗粒材料和/或其他添加剂以及聚合物一起，可以被分散在水性介质(例如水)中，然后被铺在线网上。这使得液体得以过滤并在线网上形成湿网。在固化之前，将湿网转移到干燥台，例如毛毡上。这些过程基本上是连续的。网通常是包含微原纤化纤维素(可选地具有无机颗粒材料和/或其他添加剂以及聚合物)的随机铺设而成的纤维的网。可以叠加多个湿铺成的网以产生湿铺的平行铺设的网。这种多层湿铺成的网可以在造纸机械上生产。

干铺成的网通常通过如下来生产：制备以丝形式的纤维，然后打开、清洁和混合纤维。这通常后续有在梳刷上执行的梳理步骤，以解开用于进一步处理的纤维。梳刷可以是辊子或更明确(clearer)的梳刷。然后通常以平行排列、交叉辅设排列排列或随机辅设排列来辅设纤维。

连续丝网可以由本领域已知的纺丝成网的网和熔喷网形成。如前文所述，纺丝成网的网包括从与聚合物混合的、微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或其它可选的添加剂的组合物中挤出纤维。通过喷丝头将组合物通过气体，优选空气，以高速挤出。将纤维沉积在包括例如稀松布或筛筒的各种支撑物中的一种上，以形成网。然后将网粘合，以形成非织造的粘合织物。

或者，如前文所述，从与聚合物混合的、微原纤化纤维素和可选的无机颗粒材料和/或其它可选的添加剂的组合物中挤出纤维，以对于纺丝成网纤维所述的方式，不同之处在于采用显著更高的气流速度。

非织造的织物以本领域已知的多种方式粘合。这些包括机械粘合，化学/粘合剂粘合，热粘合和纺丝成网的网的粘合。机械粘合可以使用针刺、针脚式粘合和液力缠结来完成。化学粘合可采用被描述为浸透、喷涂粘合、泡沫粘合或通过应用粉末和印刷粘合的技术。

非织造织物可以用于制备尿布、女性卫生用品、成人失禁产品、包装材料、擦拭巾、毛巾、无尘拖把、工业服装、医用帘、医用罩衣、脚套、灭菌包装物、桌布、涂料刷、餐巾、垃圾袋、各种个人护理用品、地面覆盖物和过滤介质。

纤维可以例如具有范围为约5GPa至约20GPa的弹性模量。例如，纤维可以具有范围为约6GPa至约19GPa，或约7GPa至约18GPa，或约8GPa至约17GPa，或约9GPa至约16GPa，或约10GPa至约15GPa的弹性模量。包含聚合物的纤维可以例如与除不含聚合物外相同的相应纤维相比具有更高的弹性模量。

纤维可以例如具有范围为约40MPa至约200MPa纤维强度。例如，纤维可以具有范围为约50MPa至约180MPa，或约60MPa至约160MPa，或约50MPa至约150MPa，或约70MPa至约140MPa，或约80MPa至约120MPa，或约80MPa至约100MPa的纤维强度。包含聚合物的纤维可以例如与除不含聚合物外相同的相应纤维相比具有较高的纤维强度。纤维模量和纤维强度可以使用张力计测定。

实施例

实施例1(对比)

按照本文中所描述的方法，通过在搅拌介质磨机中研磨以低固体含量的牛皮纸浆料与矿物来制备由85％微原纤化纤维素和15％高岭土矿物组成的组合物。

该组合物具有通过激光衍射测量的如下颗粒尺寸分布(表1)。

d10/μm	d30/μm	d50/μm	d70/μm	d90/μm	陡度	％<25μm	％>25μm&<300μm	>300μm
									19.6	62.1	124.9	215.7	397.9	29	12.5	66.7	20.8

表1

通过加压过滤将混合物增稠至糊状稠度，然后加入水以将微原纤化纤维素的固体含量调节至8％。已经进行了多次尝试以通过0.5mm内径的注射器针头挤出材料，但是针在每种情况下快速地被堵塞。

实施例2

按照本文中所描述的方法，通过在搅拌介质磨机中研磨以低固体含量的牛皮纸浆料与矿物来制备由85％微原纤化纤维素和15％高岭土矿物组成的组合物。使所得产物通过在1000bar压力下操作的均化器一次。

组合物具有通过激光衍射测量的如下的颗粒尺寸分布(表2)。

d10/μm	d30/μm	d50/μm	d70/μm	d90/μm	陡度	％<25μm	％>25μm&<300μm	>300μm
									15.92	39.9	72.5	109.7	175.3	36	17.4	80.9	1.6

表2

将混合物增稠至糊状稠度，然后加入水以调节微原纤化纤维素的固体含量在5％至8％的范围内。然后将所得混合物通过0.5mm内径的注射器针头挤出，形成约30cm长的纤维。将纤维铺在有机硅离型纸上并在空气中干燥。尽管观察到一些轴向收缩(长度减小)，但干燥时纤维的收缩主要是径向地发生的。在多个点测量每根纤维的直径并取平均值。使用Tinius Olsen张力计测试它们的拉伸性能。纤维的性质如下表3所示。

表3

实施例3

将实施例1的微原纤化纤维素的糊状物用各种水溶性聚合物溶液稀释至如表5所示的聚合物和微原纤化纤维素的固体含量范围。所用的水溶性聚合物如下表4所示。

聚合物类型	产品名称
		聚丙烯酰胺	Percol E24(BASF)
羧甲基纤维素	Finnfix 700(CP Kelco)
		羧甲基瓜尔胶	Meyproid 840D(Meyhall Chemical AG)

表4

然后将混合物通过0.5mm内径的注射器针头挤出，以形成约30cm长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果如表5所示。

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表5

实施例4(减小挤出孔口的尺寸)

将实施例1的微原纤化纤维素的糊状物用水或各种水溶性聚合物溶液稀释至如表6所示的聚合物和微原纤化纤维素的固体含量范围。然后，将混合物通过0.34mm内径的注射器针头挤出，以形成约30厘米长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果如表6所示。

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表6

实施例5(进一步减小挤出孔口的尺寸)

将实施例1的微原纤化纤维素的糊状物用水或各种水溶性聚合物溶液稀释至如表7所示的聚合物和微原纤化纤维素的固体含量范围。然后，将混合物通过0.16mm的内径注射器针头挤出，以形成约30厘米长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果如表7所示。

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表7

实施例6(添加另外的矿物)

将实施例1的微原纤化纤维素的糊状物用水或各种水溶性聚合物的溶液稀释至如表8所示的微原纤化纤维素和聚合物的固体含量范围。还将精细研磨的碳酸钙矿物(Intracarb 60，Imerys)添加到混合物中，以将矿物含量增加至所示的值。然后将混合物通过0.5mm的注射器针头挤出，以形成约30cm长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果如表8所示。

表8

实施例7(添加另外的矿物并减小孔口尺寸)

按照本文中所描述的方法，通过在搅拌介质磨机中研磨以低固体含量的牛皮纸浆料与矿物来制备由85％微原纤化纤维素和15％高岭土矿物组成的组合物。使所得产物通过在1100bar压力下操作的均化器一次。

组合物具有通过激光衍射测量的如下的颗粒尺寸分布(表9)。

d10/μm	d30/μm	d50/μm	d70/μm	d90/μm	陡度	％<25μm	％>25μm&<300μm	>300μm
									16.25	35.4	64.6	99.6	160.2	36	18.2	80.8	1.0

表9

通过加压过滤将组合物脱水成糊状物，然后用水或用水溶性聚合物稀释至如表10所示的微原纤化纤维素和聚合物的固体含量范围。还将精细研磨的碳酸钙矿物(Intracarb60，Imerys)添加到混合物中，以将矿物含量增加到所示的值。然后将混合物通过0.34mm内径或0.16mm内径的注射器针头挤出，形成约30cm长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果如表10所示。

表10

实施例8(无矿物的微原纤化纤维素)

按照本文中所描述的方法，通过在搅拌介质磨机中研磨以低固体含量的牛皮纸浆料与矿物来制备由100％微原纤化纤维素组成的组合物。使所得产物通过在1000bar压力下操作的均化器一次。

组合物具有通过激光衍射测量的如下的颗粒尺寸分布(表11)。

d10/μm	d30/μm	d50/μm	d70/μm	d90/μm	陡度	％<25μm	％>25μm&<300μm	>300μm
									11.4	26.9	49.4	89.9	223.4	30.0	27.5	66	6.5

表11

通过加压过滤将组合物脱水成糊状物，然后用水溶性聚合物溶液稀释至如表12所示的微原纤化纤维素和聚合物的固体含量范围。然后将混合物通过0.5mm内径的注射器针头挤出，以形成约30cm长的纤维。干燥后，测量纤维的平均直径，并将它们安装到张力计中，测定它们的拉伸模量和强度。结果显示于表12中。

表12

实施例9

如本说明书中其他地方所详细描述，通过在无机颗粒材料存在下共研磨Botnia浆料来制备包含微原纤化纤维素和无机颗粒材料的多个水性组合物。各组合物的性质总结在表13中。POP指“浆料的百分比”，其中POP是作为浆料或原纤维的样品的干重的百分比而不是无机颗粒材料的百分比。

表13

实施例10

向每种浆料中加入添加剂并混合1分钟。将混合物静置60分钟，然后过滤。将得到的滤饼置于80℃的实验室烘箱中直至干燥(<1重量％水分)。

然后，将干燥的组合物再分散在实验室Silverson混合器上。(稀释至20POP，1分钟Silverson混合)。

组合物1至4中的每一种都用不同的添加剂(氯化钠，二醇，尿素，羧甲基纤维素，糖和瓜尔胶)以不同的浓度添加，并测定拉伸指数。平均结果总结在表14中。

表14

实施例11

这些试验的目的是评价再分散50重量％POP(浆料的百分比)碳酸钙/Botnia浆料高固体含量微原纤化纤维素和碳酸钙组合物(即微原纤化纤维素与碳酸钙的1:1重量比)的有效性，使用在试点工厂设施可获得的单盘精制机。适用于本发明的单盘精制机的一个例子是由Sprout Waldron制造的。该精制机是一个12英寸(30厘米)的单盘精制机。盘旋转速度为1320rpm。盘周速为21.07米/秒。精制机盘设计棒宽1.5毫米；槽宽1.5毫米；棒切削刃长度1.111Km/rev bar CEL@1320rpm 24.44Km/s。具有等同规格的其他合适的精制机是本领域普通技术人员已知的。

进料

将100kg微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的带式压制饼和100kg四种不同的进料输送到试点工厂设施，使用Atritor干燥器-粉碎机(可购自英格兰的AtritorLimited，12The Stampings,Blue Ribbon Park,Coventry,West Midlands)，这是一种风扫式磨机或干燥机，其能够引入用于干燥的热空气流和研磨材料，以加工和干燥试验中使用的微原纤化纤维素和碳酸钙组合物。其他等效的磨机是本领域普通技术人员已知的。表15中显示了试验中使用的碳酸钙(IC60L)/Botnia高固体含量微原纤化纤维素产品的性质。这些微原纤化纤维素和碳酸钙组合物(1:1重量比)是使用具有原位的剔除臂的Atritor干燥器生产的，并以20Hz(缓慢进给速率)进给。

表15–用于单盘精制试验的进料的性质。

*在使用实验室规模的Silverson混合器再分散(在1000-2000kWh/t之间)1分钟后。

试验概要

将每种材料在大型碎浆机中“润湿”，以在造纸厂操作中重复典型的时间/动作。

使制浆的样品通过单盘精制机，在范围为0-20-40-60-80-100kWh/t的总干固体的精制能量输入下取样。

结果

1、50重量％POP碳酸钙(IC60)/Botnia浆料(31重量％固体)带式压制饼

将包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物的这种30.5重量％固体的带式压制饼在碎浆机中以7重量％固体最初再分散15分钟。该稠度太粘而不能泵送，因此用水将材料稀释了1重量％至6重量％固体。然后将该材料通过精制机，并在各种功输入下取样。

下表16示出了单盘精制机对包含微原纤化纤维素和碳酸钙的带式压制饼的性质的影响。对于根据所容纳的(rec’d)材料在Silverson混合器(Silverson Machines，Inc.，55Chestnut St.East Longmeadow，MA 01028)中进行1分钟混合，所引用的值相当于1000-2000kWh/t。

表16–单盘精制的带式压制饼的性质

可以看出，带式压制饼可以以6重量％的固体进行精制，并且在输入20kWh/t之后，FLT指数已经恢复。FLT指数是一种拉伸试验，用于评价微原纤化纤维素和再分散的微原纤化纤维素的质量。通过添加在微原纤化纤维素/无机材料复合物的生产中使用的无论哪种无机颗粒，将测试材料的POP调节至20％(在不含无机颗粒的微原纤化纤维素的情况下，然后使用60重量％<2um的GCC碳酸钙)。使用定制Buchner过滤装置由该材料形成220gsm(g/m²)的片材。调节所得片材并使用工业标准拉伸试验机测量其拉伸强度。高达100kWh/t的能量输入可以改善微原纤化纤维素和碳酸钙组合物的FLT指数和粘度。1和低于1的“nib数”是可接受的并且表明纸张的良好形成。如本领域普通技术人员已知的，nib数是尘埃度测试(参见例如TAPPI尘埃度测试)并且指示微原纤化纤维素已经被完全再分散。在这种情况下，在破坏性拉伸试验之前，使用灯箱对形成的用于测量FLT指数的片材进行nib计数。低nib数表示在任何水性应用中都具有良好的再分散性。

表17示出了单盘精制机对微原纤化纤维素和碳酸钙组合物的颗粒尺寸的影响。颗粒尺寸分布(“PSD”)已经在位于质量控制实验室设施中的Malvern Insitec(MalvernInstruments Ltd,Enigma Business Park,Grovewood Road,Malvern,WR14 1XZ,UnitedKingdom)上测量。

表17–单盘精制的压制饼的PSD性质

从PSD值可以看出，单盘精制机在减少微原纤化纤维素和碳酸钙组合物的粗颗粒方面非常有效。

2、在Atritor干燥器(51.4重量％固体)中干燥的50重量％POP碳酸钙(IC60)/Botnia浆料微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)。

将使用Atritor干燥器干燥的这种51.4重量％的1:1重量比的微原纤化纤维素和碳酸钙产品以7重量％固体在碎浆机内进行再分散。这种材料的低粘度使其能够易于泵送。然后将该材料通过精制机，并在各种功输入下取样。

下表17示出了单盘精制机对51.4重量％微原纤化纤维素和碳酸钙组合物的性质的影响。对于根据将所容纳的材料在Silverson混合器中进行1分钟混合，所引用的值相当于1000-2000kWh/t。

表17–在Atritor干燥器中干燥的单盘精制的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的51.4重量％组合物的性质。

在Atritor干燥器中干燥的这种51.4重量％的干燥组合物可以使用60kWh/t被完全再分散，并且随着能量输入的增加，性能甚至进一步提高。该材料恢复粘度和FLT指数，以及与带式压制饼相似的相对低的nib数。

表18示出了单盘精制机对包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物的颗粒尺寸的影响。

表18–在Atritor干燥器中干燥的单盘精制的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的51.4重量％组合物的PSD性质。

从PSD值可以看出，单盘精制机非常有效地减少微原纤化纤维素和碳酸钙1:1重量比组合物的粗颗粒。

3、在Atritor干燥器中干燥的50重量％POP碳酸钙(IC60)/Botnia浆料微原纤化纤维素和碳酸钙1:1重量比组合物(58.1重量％固体)。

将这种包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的58.1重量％固体组合物在7重量％、8重量％和9重量％固体下进行评价。其原因在于，由于包含微原纤化纤维素和碳酸钙的组合物在稠度上变得太“薄”并且精制机的金属盘自身摩擦，因此无法实现更高的能量输入。下表19示出了以三种不同固体含量的所有产品的性质。对于根据将所容纳的(rec’d)材料和0kWh/t，已经在Silverson混合器中进行1分钟的混合所引用的值，相当于1000-2000kWh/t。

表19-单盘精制的58.1重量％Atritor产品的性质

包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的58.1重量％的组合物可以以7重量％、8重量％和9重量％固体被完全再分散。在每种稠度下，已经超过了对照FLT，以及粘度和nib数。在9重量％固体含量下，实现了最大的增强。

表20示出了在所有3种固体含量水平下，单盘精制机对包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物的颗粒尺寸的影响

PSD数据再一次显示了单盘精制机在所有三种稠度下改变粗浆料的尺寸的效率。

表20-在Atritor干燥器中干燥的单盘精制的58.1重量％的微原纤化纤维素(1:1重量比)组合物的PSD性质。

4、在Atritor干燥器中干燥的50重量％POP碳酸钙(IC60)/Botnia浆料微原纤化纤维素和碳酸钙组合物(70.1重量％固体)。

表21中示出了在每个功输入下的这种70.1重量％固体微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)组合物。对于所容纳的材料和0kWh/t，已经在Silverson混合器中进行1分钟的混合所引用的值，相当于1000-2000kWh/t。

表21-在Atritor干燥器中干燥的经单盘精制的70.1重量％微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)组合物的性质。

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再次可以看出，与使用Silverson混合器相比，单盘精制机在使包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的干燥组合物再分散方面高效得多。100kWh/t的能量输入使包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物再分散达到使性质与带式压制饼相似的程度。

表22示出了单盘精制机对包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物颗粒尺寸的影响，并且再次表明精制机非常高效。

表22–在Atritor干燥器中干燥的经单盘精制的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的70.1重量％的组合物的PSD性质。

5、在Atritor干燥器中干燥的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的50重量％POP碳酸钙(IC60)/Botnia浆料组合物(86.2重量％固体)

包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的以86.2重量％固体的组合物的这种材料被认为是非常干燥的，因此将组合物在与其余材料(强度为0.2J/m)相同的条件但还在强度为0.1J/m下精制。0.1J/m强度较低，因此其需要更长的时间来实现期望的功输入。参见表23。

对于所容纳的材料和0kWh/t，已经在Silverson混合器中进行1分钟的混合所引用的值，相当于1000-2000kWh/t。

表23-在Atritor干燥器中干燥的经单盘精制的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的86.2重量％组合物的性质。

这些结果表明，使用100kWh/t，可以将这种包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的非常高固体含量的组合物再分散回到与带式压制饼相同的性质。如果强度发生变化，则可以使用80kWh/t的较小的能量来使性质恢复。

表24示出了在两种强度下单盘精制机对包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物颗粒尺寸的影响。

表24-在Atritor干燥器中干燥的经单盘精制的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的86.2重量％组合物的PSD性质。

图1总结了上述研究的FLT数据。数据显示，可以在所有测试样品中实现对照FLT，并且可以在中间固体产品中超过对照FLT。

6、精制产品的进一步加工

关于在试点工厂设施中生产的许多产品，经由Silverson混合器将另外的能量输入样品中。这些实验是为了研究使用另外的能量时包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物的物理性能是否会得到改善。下表显示了调查结果(表25)。

可以看出结果是混杂的。在某些情况下，FLT指数有所上升，而在其他情况下没有。

表25–另外能量输入的影响

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结果

结果表明：

·试点工厂设施中的单盘精制机是一种非常有效的使包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物再分散的方式。

·被干燥至86重量％固体的包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物能够被再分散，以实现其原始的强度特性。

·能够在强度方面实现增强。

·单盘精制机使用比其他评价方法更低的能量输入实现了再分散。

·当精制时，固体含量是非常重要的并且将针对所有样品被优化。

·降低精制机的强度实现改善的结果。

·单盘精制机在改变包含微原纤化纤维素和碳酸钙(1:1重量比)的组合物的PSD方面非常有效。

对MFC的超声处理

实施例12

超声浴对各种

MFC产品形式的影响

第一项研究旨在研究使用实验室Fisher品牌FB11005超声水浴对各种

MFC产品形式的影响。/>

MFC是50POP IC60/Botnia混合物，其形式为浆料、带式压制饼和高固体含量的干燥的50重量％固体产品。将样品稀释，以制备6.25重量％固体的20％ POP(浆料的百分比-浆料的POP或百分比是浆料或原纤维而非无机颗粒材料的样品的干重的百分比)悬浮液。将各个样品在超声浴中进行不同次数，然后使其在实验室Silverson混合器上以7500rpm进行1分钟；随后进行FLT(Nm/g：拉伸强度的测量)和粘度测量。

FLT指数是一种拉伸试验，用于评价微原纤化纤维素和再分散的微原纤化纤维素的质量。通过添加在微原纤化纤维素/无机材料复合物的生产中使用的无机颗粒，将测试材料的POP调节至20％(在不含无机颗粒的微原纤化纤维素的情况下，则使用60重量％<2umGCC碳酸钙)。使用定制的Buchner过滤装置由该材料形成220gsm的片材。调节所得片材并使用工业标准拉伸试验机测量其拉伸强度。

图2示出了对

MFC浆料的粘度的影响。可以看出，在最初的5分钟内，观察到粘度的小幅增加。表26-29示出了在超声浴处理后/>

MFC的强度性质。可以看出，通过FLT指数方法测量的材料的强度没有显著变化。不推荐使用超声浴来再分散

MFC或改善质量。低功率输入不会影响强度性质，但会略微影响粘度。

表26–浆料性质

表27–带式压制饼性质

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表28–高固体含量干燥的50重量％性质

表29–高固体含量干燥的60重量％性质

实施例13

超声探头对

MFC浆料的影响

该实验旨在探索超声探头对

MFC浆料的影响。在Imerys Par MoorCentre内使用的超声探头是具有“Probe horn CV33”的“Sonics Vibracell VCX500500Watt model”，并且用于在颗粒尺寸测量之前使矿物浆料分散。探头(Horn，变幅杆)被专门设计为在40％的振幅下运行，但对于该实验和进一步的实验，其已经运行高达100％。

用IC60碳酸盐(70重量％固体)浆料将总固体含量为1.7重量％的50％ POP IC60/Botnia浆料稀释至20％ POP。这使得样品的总固体为4.24重量％。

将超声探头浸入浆料中，并以各种振幅进行不同时间的超声处理。图3和图4突出显示了粘度和FLT指数(Nm/g：拉伸强度的测量)的增加。从图中可以看出，振幅越高，拉伸强度的增加越大。在100％振幅下，与原始浆料相比，在30秒内可以实现20％的FLT指数增加。与原始浆料相比，可以在施加超声的2分钟内实现33％的增加。在振幅降低为65％时，与进料浆料相比，超声2分钟后FLT指数的增加为14％。

实施例14

脉冲超声对

MFC浆料的影响

超声探头可以以连续模式或脉冲模式操作。这个实验是为了察看这个效果。如上文实施例13中那样制备

MFC浆料，并进行脉冲超声。图5示出了使用脉冲操作模式可以增加FLT指数。建议使用超声探头来增强/>

MFC的质量。可以优选使用高振幅并以连续模式运行来实现/>

MFC浆料性质的显著提高。

实施例15

在

MFC浆料内陶瓷研磨介质对超声效率的影响

通过在陶瓷研磨介质存在下对纤维素和矿物进行湿法磨损研磨来实现

MFC产品的生产。该实验用于研究存在一些陶瓷研磨介质时超声处理的影响。如上文实施例13和14中制备的/>

MFC浆料掺杂有10个陶瓷研磨介质珠粒(～3mm尺寸)。在100％振幅下对材料进行各种能量输入。图6示出了在样品中存在介质对FLT指数的增加没有不利影响。在这些条件下，陶瓷研磨介质的存在对/>

MFC浆料的超声处理没有影响。

实施例16

超声探头对

MFC 50％ POP带式压制饼的影响

在Trebal生产的50％ POP IC60/Botnia带式压制饼是用于该下一研究的进料材料。使用IC60碳酸盐浆料，将带式压制饼稀释至20％ POP、6.25重量％固体。制备样品并对样品进行：

i)在Silverson混合器上进行1分钟的高剪切混合：对照

ii)在100％振幅下进行不同时间的超声。

图7示出了使用超声探头可以将带式压制饼再分散在水中，并且可以实现对照FLT指数并超过FLT指数。

实施例17

超声探头对

MFC(不含矿物)的带式压制饼的影响

为了进一步探索带式压制饼的再分散，评价了不含矿物的变型。使用IC60碳酸盐浆料，将带式压制饼稀释至20％ POP、6.25重量％固体。制备样品并对其进行：

i)在Silverson混合器上进行1分钟的高剪切混合：对照

ii)在100％振幅下进行不同时间的超声。

图8再次突出显示了，仅使用超声就可以实现采用高剪切混合生产的样品性质。采用组合有超声的高剪切能够产生改进的拉伸强度。

实施例18

超声探头对60重量％高固体含量干燥的

MFC的影响

通过使用超声，评价通过干燥带式压制饼生产的改进产品。该50％ POP IC60/Botnia 60重量％固体材料需要3-4分钟的高剪切Silverson混合，以实现9Nm/g的FLT指数。

该研究控探索了：

i)超声用作高能量混合的一种前导方式的用途

ii)超声用作改进FLT值的附加辅助方式的用途

图9示出了在高剪切混合后使用超声能量的效果更有效。图10展示了高剪切混合和超声组合的优点。在有或没有高剪切混合的情况下，使用超声是使干燥的

MFC产品再分散的有效方法。

实施例5-10的结果至少显示了，将超声处理添加到MFC生产中的如下预料不到的结果：

·如果优选地通过探头或超声水浴施加，则可通过超声处理显著增强MFC浆料的性质(例如，

MFC性质)

·振幅越高，得到的FLT指数越高

·在MFC浆料内的陶瓷污染物(例如，

MFC性质)对超声有益地影响浆料性质的能力没有不利影响

·MFC带式压制饼(例如，

MFC压制饼)非常适合超声作为使其再分散的方法

·超声可以替代高剪切再分散或增强该过程

·使用超声可以使较高固体含量材料再分散。

以下内容对应于母案申请中的原始权利要求书，现作为说明书的一部分并入此处：

1、一种纤维，包含(a)微原纤化纤维素，其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状物质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质，并且其中所述研磨介质的尺寸是0.5mm或更大。

2、根据项1所述的纤维，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

3、根据项1所述的纤维，其中所述纤维还包含水溶性或水分散性聚合物。

4、根据项1所述的纤维，其中所述包含纤维素的纤维状基质在无机颗粒材料和研磨介质的存在下被研磨，以形成共加工的微原纤化纤维素和无机颗粒材料组合物。

5、根据项4所述的纤维，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

6、根据项4所述的纤维，其中所述纤维还包含水溶性或水分散性聚合物。

7、根据项4所述的纤维，其中所述包含纤维素的纤维状基质在不存在可研磨的无机颗粒材料的情况下被研磨。

8、根据项6所述的纤维，其中所述纤维比不含所述聚合物的相应纤维具有更高的弹性模量。

9、根据项4所述的纤维，其中所述纤维比不含所述聚合物的相应纤维具有更高的纤维强度。

10、根据项6所述的纤维，其中所述纤维比不含所述聚合物的相应纤维具有更高的纤维强度。

11、根据项1所述的纤维，所述纤维具有范围为约0.1μm至约1mm的直径。

12、根据项4所述的纤维，所述纤维具有范围为约0.1μm至约1mm的直径。

13、根据项6所述的纤维，所述纤维具有范围为约0.1μm至约1mm的直径。

14、根据项1所述的纤维，其中所述纤维是挤出纤维。

15、根据项4所述的纤维，其中所述纤维是挤出纤维。

16、根据项6所述的纤维，其中所述纤维是挤出纤维。

17、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在研磨容器中研磨和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制或在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；其中所述术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料且尺寸为0.5mm或更大的介质；(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的所述微原纤化纤维素；(3)用细化气体使经挤出的微原纤化纤维素细化；并且(5)收集所述经挤出的纤维。

18、根据项17所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

19、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：

(i)在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质在精制机中精制或者在均化器中均化用超声装置超声处理；

其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中所述术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)将水溶性或水分散性聚合物与微原纤化纤维素的组合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出所述第二混合物；

(4)用细化气体使经挤出的第二混合物细化；并且

(5)收集所述经挤出的纤维。

20、根据项19所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

21、根据项19所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

22、根据项19所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

23、根据项19所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

24、根据项23所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

25、根据项19所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体组成的组。

26、根据项19所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由聚乙烯醇(PVA)、共聚酰胺、聚烯烃、聚酯和聚氯乙烯组成的组。

27、根据项19所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由如下组成的组：聚丙烯和聚乙烯均聚物以及共聚物，包括与1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和1-己烷的共聚物；以及它们的共混物。

28、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的所述微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料细化；并且

(4)收集所述经挤出的纤维。

29、根据项28所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

30、根据项28所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

31、根据项28所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

32、根据项28所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

33、根据项32所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

34、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中所述研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的所述微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料；

(3)用细化气体、例如热空气使经挤出的微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料细化；并且

(4)收集所述经挤出的纤维。

35、根据项34所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

36、根据项34所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

37、根据项34所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

38、根据项34所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

39、根据项34所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

40、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)将聚合物与微原纤化纤维素和至少一种有机颗粒材料的组合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出所述第二混合物；

(4)用细化气体、例如热空气使经挤出的第二混合物细化；并且

(5)收集所述经挤出的纤维。

41、根据项40所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

42、根据项40所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

43、根据项40所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

44、根据项40所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

4、根据项44所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

46、根据项40所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体组成的组。

47、根据项40所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由聚乙烯醇(PVA)、共聚酰胺、聚烯烃、聚酯和聚氯乙烯组成的组。

48、根据项40所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由如下组成的组：聚丙烯和聚乙烯均聚物以及共聚物，包括与1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和1-己烷的共聚物；以及它们的共混物。

49、一种制备包含微原纤化纤维素的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备包含微原纤化纤维素的组合物，

其中所述微原纤化纤维素具有范围为约20至约50的纤维陡度；

其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法能够获得的：(i)在至少一种无机颗粒材料的存在下在研磨容器中研磨纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和至少一种无机颗粒材料在精制机中精制，或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；

其中所述研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；

其中术语“研磨介质”是指不同于无机颗粒材料的介质且尺寸为0.5mm或更大；

(2)将聚合物与微原纤化纤维素和至少一种无机颗粒材料的组合物混合，以形成第二混合物；

(3)经由挤出机挤出所述第二混合物；

(4)用细化气体、例如热空气使经挤出的第二混合物细化；并且

(5)收集所述经挤出的纤维。

50、根据项49所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径(d₅₀)。

51、根据项49所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

52、根据项49所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

53、根据项49所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

54、根据项53所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

55、根据项49所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由水溶性聚合物、天然和合成胶乳、聚合物颗粒的胶态分散体、乳液、细乳液、微乳液或分散聚合体组成的组。

56、根据项49所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由聚乙烯醇(PVA)、共聚酰胺、聚烯烃、聚酯和聚氯乙烯组成的组.

57、根据项49所述的方法，其中所述水溶性或水分散性聚合物选自由如下组成的组：聚丙烯和聚乙烯均聚物以及共聚物，包括与1-丁烯、4-甲基-1-戊烯和1-己烷的共聚物；以及它们的共混物。

58、根据项17所述的方法，其中所述纤维在约80℃至约100℃的温度下被挤出。

59、根据项17所述的方法，其中所述纤维具有约0.1μm至约1mm的平均直径。

60、根据项17所述的方法，其中所述纤维具有约5GPa至约20GPa的弹性模量。

61、根据项17所述的方法，其中所述纤维具有约40MPa至约200MPa的纤维强度。

62、根据项17所述的方法，其中所述纤维是纺丝成网的纤维。

63、根据项17所述的方法，其中所述纺丝成网的纤维是通过纺粘形成的。

64、根据项17所述的方法，其中所述收集步骤是将纤维沉积到具有小孔的表面上以形成非织造的网。

65、根据项64所述的方法，其中所述具有小孔的表面是移动的筛网或线网。

66、根据项64所述的方法，其中所述非织造的网通过液力缠结粘合。

67、根据项64所述的方法，其中所述非织造的网通过经由热风粘合来粘合。

68、根据项64所述的方法，其中所述非织造的网被机械粘合。

69、根据项19所述的方法，其中所述无机颗粒材料选自由碱土金属碳酸盐或硫酸盐、含水的高岭石组粘土、无水的(煅烧的)高岭石组粘土或其组合组成的组。

70、根据项19所述的方法，其中所述无机颗粒材料选自由碳酸钙、碳酸镁、白云石、石膏、高岭土、埃洛石、球粘土、偏高岭土、完全煅烧的高岭土、滑石、云母、碳酸钙镁石、水菱镁矿、磨砂玻璃、珍珠岩、硅藻土、硅灰石、二氧化钛、氢氧化镁、三水合铝、石灰、石墨或其组合组成的组。

71、根据项17所述的方法，其中所述微原纤化纤维素的组合物还包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自由淀粉，羧甲基纤维素，胶，尿素，乙二醇、丙二醇和丁二醇，以及两性的羧甲基纤维素组成的组。

72、根据项17所述的方法，其中所述微原纤化纤维素的组合物还包含一种或多种添加剂，所述添加剂选自由分散剂、杀生物剂、悬浮剂、氧化剂和木材降解酶组成的组。

73、根据项17所述的方法的纤维用于制造非织造产品的用途。

74、根据项19所述的方法的纤维用于制造非织造产品的用途。

75、根据项73所述的用途，其中所述非织造产品选自由如下组成的组：尿布、女性卫生用品、成人失禁产品、包装材料、擦拭巾、毛巾、无尘拖把、工业服装、医用帘、医用罩衣、脚套、灭菌包装物、桌布、涂料刷、餐巾、垃圾袋、各种个人护理用品、地面覆盖物和过滤介质。

76、根据项73所述的用途，其中所述非织造产品选自由如下组成的组：尿布、女性卫生用品、成人失禁产品、包装材料、擦拭巾、毛巾、无尘拖把、工业服装、医用帘、医用罩衣、脚套、灭菌包装物、桌布、涂料刷、餐巾、垃圾袋、各种个人护理用品、地面覆盖物和过滤介质。

77、根据项75所述的用途，其中所述非织造产品是可生物降解的。

78、根据项76所述的用途，其中所述非织造产品是可生物降解的。

Claims (19)

1.一种制备由(a)微原纤化纤维素和(b)碳酸钙和/或高岭土组成的纤维的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)制备由微原纤化纤维素和碳酸钙和/或高岭土组成的组合物，其中所述微原纤化纤维素具有范围为20至50的纤维陡度；其中所述微原纤化纤维素是通过如下的两阶段法获得的：(i)在碳酸钙和/或高岭土的存在下在研磨容器中研磨包含纤维素的纤维状基质，和(ii)将经研磨的包含纤维素的纤维状基质和碳酸钙和/或高岭土在精制机中精制或者在均化器中均化，或者用超声装置超声处理；其中所述研磨在存在或不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行；其中术语“研磨介质”是指不同于碳酸钙和/或高岭土的介质；

(2)经由挤出机挤出来自步骤(1)的所述微原纤化纤维素；

(3)用细化气体使经挤出的微原纤化纤维素细化；并且

(4)收集经挤出的纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述微原纤化纤维素具有小于100μm的中值直径d₅₀。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述细化气体是一股或多股热空气流。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述超声装置选自由超声探头、超声水浴、超声均化器、超声箔和超声变幅杆组成的组。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述研磨容器是筛分式研磨机。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述筛分式研磨机是搅拌式介质沉降机。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维在80℃至100℃的温度下被挤出。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维具有0.1μm至1mm的平均直径。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维具有通过张力计测定的5GPa至20GPa的弹性模量。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维具有通过张力计测定的40MPa至200MPa的纤维强度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维是纺丝成网的纤维。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述纺丝成网的纤维是通过纺粘形成的。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述收集步骤是将纤维沉积到具有小孔的表面上以形成非织造的网。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述具有小孔的表面是移动的筛网或线网。

15.根据权利要求13所述的方法，其中所述非织造的网通过液力缠结粘合。

16.根据权利要求13所述的方法，其中所述非织造的网通过经由热风粘合来粘合。

17.根据权利要求13所述的方法，其中所述非织造的网被机械粘合。

18.根据权利要求1所述的方法，其中所述研磨在研磨介质的存在下在水性环境中进行。

19.根据权利要求1所述的方法，其中所述研磨在不存在研磨介质的情况下在水性环境中进行。

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