EP3607136A1 - Method for producing microscale and/or nanoscale fiber material - Google Patents

Method for producing microscale and/or nanoscale fiber material

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Publication number
EP3607136A1
EP3607136A1 EP18714294.8A EP18714294A EP3607136A1 EP 3607136 A1 EP3607136 A1 EP 3607136A1 EP 18714294 A EP18714294 A EP 18714294A EP 3607136 A1 EP3607136 A1 EP 3607136A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mixture
pulp
liquid
comminution
weight
Prior art date
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Pending
Application number
EP18714294.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan TRUNIGER
Tobias WOLFINGER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weidmann Holding AG
Original Assignee
Weidmann Holding AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weidmann Holding AG filed Critical Weidmann Holding AG
Publication of EP3607136A1 publication Critical patent/EP3607136A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21CPRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001Modification of pulp properties
    • D21C9/007Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20Methods of refining
    • D21D1/28Ball or rod mills
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21DTREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20Methods of refining
    • D21D1/34Other mills or refiners
    • DTEXTILES; PAPER
    • D21PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21HPULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00Manufacture or treatment of nanostructures

Definitions

  • the present invention relates to a method for the production of micro- and / or nanoscale fiber material, the use of a mixture containing such a fiber material, and the material itself.
  • Microscale and / or nanoscale fiber material is suitable for a wide variety of applications.
  • micro-scale and / or nanoscale fiber material is used in paper and board production, for reinforcing plastics, for electrical insulation and even in cosmetics.
  • Microscale and nanoscale fiber material is a material made from any cellulosic material.
  • the micro-scale or nanoscale fiber material from wood, sugar beets, potatoes, hemp, flax, cotton, wheat straw or algae can be produced.
  • micro-scale or nanoscale fiber material is produced from wood.
  • the production of microscale and nanoscale fiber material is known to those skilled in principle.
  • a pulp is processed based on the cellulose-containing material. According to a customary variant, a pulp is formed from the pulp by adding water in a pulper or in a dissolving drum. The pulp fibers dispersed in the pulp are then pre-shredded in a refiner.
  • the resulting pre-shredded pulp is then re-added water if necessary.
  • the pulp dispersed in the water is finely comminuted in another refiner or in a high-pressure homogenizer.
  • a relatively large groove volume of the refiner's grinding set must be selected so that the groove size is matched to the fiber lengths.
  • a different machine configuration must be selected. Since the fibers are shortened by the comminution, at most even the blades of the Refmers must be changed during the pre-shredding, whereby the material throughput is delayed.
  • metal abrasion in the refiners Another problem with the production methods customary in the prior art is the metal abrasion in the refiners.
  • the metal knives of the refiner In the case of coarse and, in particular, fine comminution, the metal knives of the refiner generally have a certain degree of wear, which occurs in the end product in the form of metal particles or metal particles ., a grayish discoloration uttered. While this is not relevant in some applications, metal particles are unacceptable for example in electrical engineering applications.
  • WO 2014/029909 A1 describes the production of microscale and nanoscale fiber material by means of a wet pre-comminuting step. The fiber material obtained by this step is dried, remoistened and then further comminuted.
  • WO 201 1/004301 A1 describes a process for the treatment of cellulose fibers by means of an enzymatic and mechanical pretreatment step in an aqueous medium.
  • WO 2016/024046 describes a process for the production of nanofibrillar cellulose.
  • the process comprises a plurality of comminution steps, wherein the fiber material has at least 20% by weight of water after the first comminuting step. Additional drainage can increase the amount of dry material.
  • the present invention thus provides a process for the production of microscale and / or nanoscale fiber material, the process having at least the following process steps:
  • the starting material used is thus pre-shredded pulp in dry form.
  • the pulp is already dispersed in a liquid before the preliminary comminution, so that it is present after the pre-comminution in an aqueous dispersion and with appropriately swollen fibers.
  • the use of pre-shredded pulp in dry form has the advantage that it can be produced much simpler and with less expenditure of energy.
  • the pre-shredding can be carried out purely mechanically and preferably essentially without the addition of liquid, more preferably without the addition of liquid. This makes the equipment required for the pre-shredding easier and less expensive. The machine configuration also becomes less dependent on the starting material used.
  • the pre-comminuted pulp Since no liquid penetrates into the fibers during the preliminary comminution and the water content before and after the pre-comminution is thus substantially the same depth, preferably the same, the pre-comminuted pulp has a significantly lower weight and volume and is therefore easily transportable.
  • the fact that the pre-shredded fibers have significantly less moisture also delays the formation of odors and biodegradation of the pulp, allowing it to be stored much longer.
  • the use of dry, pre-shredded pulp, which is dispersed in a liquid and then finely comminuted, has the further advantage that the liquid content after comminution can be easily reduced, for example, thermally and / or under reduced pressure or by sedimentation and subsequent skimming.
  • the liquid in the inventive method does not or much less penetrates into the cell structure of the pulp fibers, as is the case in the conventional methods of the prior art.
  • This is an advantage in washing processes after, for example, a chemical pretreatment in that the dewatering process can be realized without fiber losses and low specific water consumption.
  • the pulp is thus comminuted, the pulp essentially not yet being fibrillated during the coarse comminution, preferably not fibrillated.
  • the dry, pre-shredded pulp is then fibrillated.
  • the pulp is already fibrillated during the coarse comminution.
  • the fiber material comprises microsized and / or nanoscale fibril agglomerates. That is, the individual fibers and in particular the microfibrils of the original pulp are partially or wholly separated from each other and comminuted, in particular the separated microfibrils form due to mutual association Fibrillenagglomerate, which are further specified below with respect to their average length in more detail.
  • the microfibrils present within the fibril agglomerates are completely separated from the original fiber structure of the pulp and are interconnected due to mutual adhesion, so that they form a common structure, in particular a network.
  • microfibrils are to be understood as meaning an arrangement of a plurality of individual fibrils, as described, for example, in WO 201 1/004301.
  • a liquid such as in particular in water or in a liquid comprising water
  • a mutual association, ie attraction or adhesion of the individual fibril agglomerates generally takes place, so that a gel-like material is formed.
  • the liquid is completely or at least substantially removed, which is easily possible with a liquid such as, for example, acetone or ethanol, there is generally no association of the individual fibril agglomerates with one another.
  • the comminution mixture produced by means of the specified method and in particular the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is completely or at least substantially free of visible individual fibrils.
  • the individual fibrils are then considered to be visible if, when viewed under an electron microscope, they are readily recognizable as such at an enlargement factor of 10 ⁇ 00 and a resolution of 10 nm.
  • the fibrous material is completely or at least substantially free of visible individual fibrils if all or substantially all of the fibrils, as a rule in comminuted form, are bound respectively in the networks forming the fibril agglomerates.
  • the comminution mixture or the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is considered to be substantially free of visible individual fibrils if the visible individual fibrils at most 5 percent, in particular at most 1 percent of the total number of visible particles of the comminution mixture or the fiber material make up the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates.
  • the starting material used is dry pulp, which is already in a pre-shredded state.
  • the pre-shredded pulp is considered to be dry if it has the usual moisture for pulp, that is, has no significant fluid additions. Slight additions of liquid may be present, but not those which excessively affect the total weight of the pulp, that is, more than 15% by weight, preferably more than 10% by weight, more preferably more than 5% by weight.
  • the pulp is considered not to be dry, especially when dispersed in a liquid.
  • the dry, pre-shredded pulp has a water content of 15% by weight or less, more preferably at most 10% by weight, even more preferably from 1% to 9% by weight, most preferably 5% by weight.
  • the pulp is precomminuted when a major proportion of the total number of fibers, that is more than 50%, more preferably even more than 75%, most preferably even more than 90% of the fibers have a length which is longer than the original fiber length the starting material used is significantly and in particular many times smaller.
  • pre-shredded pulp at least some of the fibers are shortened. This means that the material used as the starting material for the dispersion was already pre-comminuted in a previously performed process step, so that the fiber lengths were reduced.
  • the previously pre-shredded pulp after having been dispersed in the liquid, is further comminuted until it forms the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates.
  • the pulp fibers are further reduced in terms of their length expansion and, in particular, again reduced by a multiple.
  • the fibers and in particular the individual microfibrils are separated from each other during comminution so that they are preferably more than 60%, more preferably more than 70%, more preferably more than 80%, even more preferably more than 90% after the comminution step %, most preferably more than 95%, are separated from each other.
  • These mutually separated, comminuted microfibrils attract each other and form the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates.
  • the fine comminution is preferably carried out mechanically and preferably by means of a mineral material, in particular by means of comminution means, such as a comminution set, from a mineral material.
  • comminution means such as a comminution set
  • the mineral material is preferably corundum, diamond or silicon carbide (SiC).
  • a refiner in particular a refiner comprising comminuting means made of a mineral material, is preferably used.
  • a ball mill a homogenizer or a microfluidizer.
  • the method preferably has the additional step that the pulp is preferably pre-shredded mechanically before being dispersed and essentially without addition of a liquid, preferably without addition of a liquid.
  • a liquid preferably without addition of a liquid.
  • For the pre-crushing which may also be referred to as coarse comminution, preferably pulp plates or flash-dried pulp, which may be present in particular in the form of bales, are used. Flash dried pulp is made by flash drying in which the pulp is dried unhindered in a hot air stream.
  • the mechanical pre-shredding is advantageously carried out by means of a metal, preferably by means of a comminuting agent made of metal.
  • pulp plates or flash-dried pulp offers the advantage that the pulp has a comparatively small volume and thus the device for dry pre-shredding, in particular in a shredder, can be filled well with the pulp.
  • the pre-shredding can, if pulp plates are used, for example by means of a fine mill, a granulator, a hammer mill, a mixer, an impact mill or any combination thereof.
  • the elements of these devices, which directly effect comminution, are preferably made of metal.
  • the pre-crushing may be carried out, for example, by means of a shredder, a granulator or a hammer mill. Again, the elements of these devices, which cause the crushing directly, preferably made of metal.
  • the average fiber length of the pulp used for the pre-crushing is preferably in the range of greater than or equal to 0.4 mm (millimeters), more preferably in the range of 0.4 mm - 10 mm, more preferably in the range of 0.6 - 8 mm, most preferably in the range of 0.6 mm - 6 mm, wherein the average fiber length is preferably measured according to the standard TAPPI T271 pm -91 from 1991.
  • the pulp used for the pre-shredding is preferably dry and preferably has a water content of only at most 15 wt .-%, more preferably of at most 10 Wt .-%, more preferably from 1 wt .-% - 9 wt .-%, most preferably from 5 wt .-% - 8 wt .-%, based on the total weight of the pulp used for the pre-crushing on.
  • the measurement of the water content is preferably based on the standard EN 20638 of September 1993.
  • the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the production of the pulp plates or the flash-dried pulp used for the pre-shredding is advantageously used a plant, such as in particular a wood or a year-old plant.
  • the plant preferably uses the stem, the foliage or the skin of the fruit.
  • the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the preparation of the pulp plates or the flash-dried pulp used for the pre-shredding are particularly advantageous fruits, such as citrus fruits or apples, cereals, such as wheat or corn, grass or fiber-containing vegetables, such as peas, legumes or carrots.
  • the citrus fruits include, for example, lemons, oranges, limes or grapefruit.
  • the shell is particularly preferably the original starting material.
  • the apple pomace is particularly preferably the original starting material.
  • the stated original starting materials have the advantage that they allow a particularly high pulp yield.
  • the citrus fruits especially the shells of lemons and oranges, as well as the apples, in particular the apple pomace, also offer the advantage that they have a particularly high pectin content.
  • the comminution mixture or the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably used for increasing the viscosity, such as, for example, a liquid. If the fiber material is made with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates using pectin-containing original starting materials, then a fiber material results which is more viscosity-enhanced compared to fiber material made using non-pectin-containing original starting materials.
  • the original starting material which is preferably a plant, such as in particular a wood or a year-old plant, preferably chips or wood chips are produced, preferably in the case of wood, which are then mechanically, chemically or combined mechanically and chemically processed to the Starting material for pre-shredding, in particular the mentioned pulp plates or the mentioned flash-dried pulp.
  • the original starting material which is in particular a woody or an annual plant, is delignified and the fibers are separated from the wood composite, that is to say the original starting material is defiberized.
  • the degree of whiteness can be increased.
  • sulfate, sulfite, ASAM (alkaline sulfite process with anthraquinone and methanol) or S0 2 / ethanol can be used.
  • the chemical processing can also be done by means of Organocell or Steam Exposion.
  • the chemical processing can also be carried out by means of an Allcell, Acetosolv, Acetocell, Formacell or Milox process.
  • the dry, pre-shredded pulp is compacted, more advantageously in the form of pellets and / or briquettes before.
  • the dry, pre-shredded pulp is thus advantageously compacted before dispersing in the liquid, preferably pelleted or briquetted.
  • the densification, preferably pelleting or briquetting reduces the volume of the pulp, there is less dust and the packaging costs are reduced.
  • the compacted pulp especially if it is in the form of pellets or briquettes, is pumpable.
  • the water absorption rate of the compressed pulp, in particular the pellets or briquettes, slower and the compressed pulp, in particular the pellets or briquettes are better dosed.
  • the compaction of the pulp, in particular the pelleting or briquetting thus improves the storage and transportability as well as the handling of the dry, pre-shredded pulp.
  • the dry, pre-shredded pulp preferably has a water content of at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, even more preferably from 1% by weight to 9% by weight, most preferably 5% by weight. 8 wt .-%, based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp, on.
  • the measurement of the water content is preferably based on the standard EN 20638 of September 1993.
  • the dry, pre-shredded pulp is in the form of a powder.
  • the fiber length is preferably in the range of 0.025 - 6 mm, more preferably in the range of 0.4 - 1.7 mm.
  • Such a fiber length is optimally suited for fine comminution and economic operation of the plant.
  • Such fiber lengths offer the particular advantage that the risk of clogging of the apparatus for comminution, such as the homogenizer or the ball mill, is reduced.
  • no set change is necessary.
  • at least two refiners are not necessary, ie a coarse refiner and a fine refiner.
  • the water retention capacity is preferably 40-60 wt .-% based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp.
  • the water retention capacity is measured according to the information given in "T. Wolfinger, Three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 Officer
  • the low water retention capacity compared to the coarse shredding in a refiner leads to a rapid sedimentation of the material, which in turn has an advantage in, for example, washing operations.
  • the preferred drainage resistance of the dry, pre-shredded pulp, determined according to ISO 5267-1 of July 2000, is preferably 12-15 ° SR (Schopper-Riegler).
  • the fiber material With a rather small proportion of microscale and / or nanoscale fibril agglomerates in the fiber material, such as in particular in a proportion of 10 wt .-% to 30 wt .-% based on the total weight of the fiber material, the fiber material is particularly well suited for influencing the strength, for example, in applications in the paper industry. With an average proportion of from 30% by weight to 60% by weight, based on the total weight of the fiber material, it is possible in particular to utilize the texturing and structure-forming properties of the fiber material.
  • the fiber material With a high proportion of at least 60% by weight of the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, based on the total weight of the fiber material, the fiber material can be used for different applications, in particular for rheology and / or porosity control, due to the very large surface area formed by the fibril agglomerates become.
  • the mean length of the microscale fibril agglomerates is preferably in the range from 500 nm to 1000 ⁇ m, more preferably in the range from 500 nm to 600 ⁇ m, even more preferably in the range from 500 nm to 200 ⁇ m.
  • the determination of the average length of the fibril agglomerates is carried out preferably according to the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006. The narrower the distribution of the average fiber length, the more defined properties of the fiber material can be achieved. Fiber material with such Fibrillenagglomeraten is particularly suitable for various materials, such as food, cosmetic products or pharmaceutical products to produce.
  • the average length of the nanoscale fibril agglomerates is preferably in the range of 10 nm. 500 nm.
  • the fibrous material having the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates preferably has a surface area of 40-450 m 2 / g, more preferably a surface area of 50-400 m 2 / g, even more preferably a surface area of 60-400 m 2 / g, most preferably a surface of 80 - 350 m 2 / g.
  • Fiber material with such surfaces is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products or pharmaceutical products.
  • the following method is preferably carried out with the method steps "sample preparation 1", “sample preparation II" and “carrying out the nitrogen adsorption measurement / calculation of the surface”:
  • Approximately 20 g of a fiber dispersion comprising water and 2% by weight of fiber material comprising micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates are weighed into a 50 ml Falcon tube.
  • the volume of the Falcon tube is supplemented to 50 ml with ethanol (94%) and mixed with a vortex mixer for 30 - 60 s.
  • the sample is centrifuged in a centrifuge (eg type Hettich Rotina 380 with 6-fold 45 ° angle rotor) at 5000 1 / min for 10 minutes. Subsequently, the filtrate is poured off, the now empty volume again with ethanol (94%) supplemented and stirred with a glass rod.
  • a centrifuge eg type Hettich Rotina 380 with 6-fold 45 ° angle rotor
  • sample preparation II is again loosened for 30-60 s with a vortex mixer and centrifuged again at the same parameters. This process is repeated 5 times. Subsequently, the residual moisture is carried out from the material by drying in supercritical C0 2 such as in a Tousimis Autosamdri 931.
  • the glass tube containing the degassed sample after sample preparation II is now placed in a suitable instrument for the determination of nitrogen sorption isotherms such as a Micromeritics 3Flex version 3.01.
  • the sample mass is 0.0777 g, but may differ from instrument to instrument or sample specific.
  • the nitrogen and helium used for the measurement have a purity of 99.999%.
  • the result of the measurement will be on one decimal place specified in m 2 / g.
  • the stated value of the result is based on the calculation basis for BET according to Brunauer, Emmett and Teller, which is known to the person skilled in the art.
  • At least 1%, more preferably at least 10%, even more preferably at least 20%, even more preferably at least 40%, even more preferably at least 50%, even more preferably at least 60%, even more preferably at least 70%, even more preferably at least 80%, more preferably at least 90%, Facezugtesten 100%, of the total particles of the fibrous material preferably have an average length in the range of 500 nm - 1000 ⁇ , more preferably in the range of 500 nm - 600 ⁇ ⁇ , more preferably in the range of 500 nm - 200 ⁇ on.
  • the particles of the fiber material comprise not only the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, but may also comprise any fibrils present and any other constituents of the fiber material.
  • the stated percentages of the mean fiber lengths are preferably determined by means of the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006. Fiber material with such amounts of particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
  • the D90 value for the length of the particles of the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates indicates which maximum length is 90% have the particles of the fiber material, and is preferably in the range of 1 - 200 ⁇ , more preferably in the range of 30 - 150 ⁇ , more preferably in the range of 40 - 140 ⁇ .
  • Fiber material comprising such particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
  • the calculation of the D90 value is known to the person skilled in the art.
  • the D90 value for the thickness of the particles of the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates indicates which maximum thickness is 90% have the particles of the fiber material, and is preferably in the range of 0.5 to 20 ⁇ , more preferably in the range of 1 to 10 ⁇ , more preferably in the range of 1-8 ⁇ .
  • Fiber material comprising such particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
  • the calculation of the D90 value is known to the person skilled in the art.
  • the water retention capacity of the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably in a range of 100-700 wt%, more preferably in a range of 150 wt% - 600 wt%, more preferably in a range of 170 wt% % - 500 wt .-%, wherein the water retention capacity preferably according to the information in "T. Wolfinger, three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 » is measured.
  • the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates has at least one, preferably several, particularly preferably all of the properties mentioned selected from the group comprising the average length of the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, the surface of the fiber material, the percentages of mean fiber lengths, the water retention capacity of the fiber material, the D90 value for the length of the particles and the D90 value for the thickness of the particles.
  • the resulting combination options are not explicitly mentioned, but are all considered disclosed.
  • Such a fiber material is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
  • a dispersion which advantageously has a liquid content of at least 60 wt .-%, more preferably of at least 80 wt .-%, more preferably from 90 wt .-% - 99 wt .-% most preferably from 94% to 98% by weight, based on the total weight of the dispersion.
  • the solids content of the dispersion is preferably measured according to the standard ISO 41 19: 1995.
  • the liquid in which the pulp is dispersed, in particular during comminution is or comprises a polar substance, in particular water, acetone, chloroform, glycerol or an alcohol, for example isopropanol, glycol, ethanol or a mixture of at least two polar substances, such as in particular an azeotrope, such as a mixture of ethanol and water, or a mixture of water and an enzyme.
  • a polar substance in particular water, acetone, chloroform, glycerol or an alcohol
  • isopropanol glycol
  • ethanol or a mixture of at least two polar substances such as in particular an azeotrope, such as a mixture of ethanol and water, or a mixture of water and an enzyme.
  • glycerin as a liquid offers the advantage that the risk of clogging of the device for comminution is reduced. It has been found that glycerol in fine comminution prevents agglomeration of fibers, especially microscale and nano
  • the liquid in which the pulp is dispersed, in particular during comminution is or comprises an apolar liquid, in particular a hydrocarbon, such as an alkane, or an oil, or a mixture of at least two apolar liquids .
  • apolar liquid in particular a hydrocarbon, such as an alkane, or an oil, or a mixture of at least two apolar liquids .
  • the liquid is approved for the production of foodstuffs.
  • the liquids authorized for food processing are to be taken from the respective national food legislation.
  • the liquid which is used for the production of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a foodstuff.
  • the liquid is a foodstuff or an intermediate product for producing a foodstuff which is present as a liquid.
  • a liquid food is a non-alcoholic beverage such as milk, fruit juice, tea, coffee, an alcoholic beverage such as wine, beer, or edible oil.
  • the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates which is to be incorporated into chocolate, made using the liquid milk and thus no water as such in the chocolate on the fiber material entered.
  • the liquid used for the preparation of the remoistened mixture which will be described below, is preferably also a liquid food, if this remoistened mixture is to be used to produce a food.
  • the liquid serves as a starting material for the production of a food.
  • the fiber material is produced with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates by means of the starting material present as a liquid for the production of a food and preferably then used in the preparation of said food.
  • milk is used as a raw material for the production of yoghurt. If the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates is used for the production of a yoghurt, milk is advantageously the liquid with the aid of which the fiber material is produced.
  • the liquid which is used for the production of the remoistened mixture which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a foodstuff.
  • the liquid is authorized for the production of cosmetic products.
  • the fiber material produced with the aid of such liquids may be used with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates in the production of cosmetic products.
  • the liquids authorized for the manufacture of cosmetic products are to be taken from the respective national legislation.
  • the liquid used for the preparation of the remoistened mixture which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a cosmetic product.
  • the liquid used in conjunction with cosmetic products is acetone, hexane, cyclohexane, dioxane, T-butylmethyl ether, dimethoxymethane, chloroform, dichloromethane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-butanone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, or a mixture thereof, or a non-aqueous protic liquid such as ethanol or isopropanol, or an azeotropic mixture.
  • a non-aqueous protic liquid such as ethanol or isopropanol, or an azeotropic mixture.
  • the liquid is approved for the production of pharmaceutical products.
  • the liquids approved for the manufacture of pharmaceutical products are to be taken from the respective national legislation.
  • the liquid used for the preparation of the remoistened mixture which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a pharmaceutical product.
  • the wood of a deciduous tree in particular beech wood and / or eucalyptus wood, is preferably used as the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp. If eucalyptus wood is used, this comes beneficially from the eucalyptus Urograndis.
  • Such types of wood have a high content of xylose. It has been found that a high xylose content leads to a particularly pleasant, especially supple and silky sensation of the corresponding product on the skin.
  • the fibrous material in particular the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, therefore generally has more than 10% by weight, more preferably more than 15% by weight, most preferably even more than 20% by weight of xylose based on the total weight the fiber material or based on the total weight of the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate.
  • the content of xylose in the fiber material or in the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably measured according to the information given in "T. Wolfinger, three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 »are included.
  • the liquid has a boiling point at atmospheric pressure (101325 Pascals) of 100 ° C or less, more preferably less than 100 ° C, more preferably less than 100 ° C to 50 ° C, most preferably 50 ° C - 90 ° C , on.
  • the liquid can be removed from the fiber material particularly gently, in particular thermally and / or under reduced pressure, or the fine comminution mixture can be dried particularly gently, so that the fiber mixture is not damaged, such as by agglomerating the fibril agglomerates together.
  • the dried mixture resulting from the drying of the comminution mixture can be re-added to liquid and the resulting remoistened mixture has the same properties or quality as the fiber material or comminution mixture before drying.
  • a property is for example the Viscosity increasing effect.
  • the boiling point of the liquid is less than 100 ° C, more preferably less than 90 ° C, even more preferably less than 80 ° C, as a result, the liquid can be particularly easily removed from the fiber material or from the comminution mixture.
  • the liquid can be removed more easily than water from the fiber material or from the comminution mixture.
  • the risk is reduced that the fiber material, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate be damaged.
  • the lowest boiling point of the liquid is at 50 ° C, since this can reduce the risk of ignition of the liquid during the manufacturing process of the fiber material or during the production of the remoistened mixture.
  • the same liquid is used for dispersing, comminuting and producing the remoistened mixture.
  • the same liquid is used for dispersing and comminuting, but for the production of the remoistened mixture a liquid is used which is different in comparison to the liquid for dispersing and comminuting.
  • Two liquids are different if the composition of the liquids is different.
  • the dry, pre-shredded pulp is preferably dispersed in powder form and advantageously by means of a device for mixing, in particular by means of a homogenizer, in the liquid.
  • the pre-shredded pulp in the solution or dispersion then preferably has a liquid content of at least 60 wt%, more preferably at least 80 wt%, even more preferably 90 wt% -99 wt%, most preferably from 94 wt .-% - 98 wt .-%, based on the total weight of the dispersion.
  • the advantage of the liquid is water, particularly in its availability and ease of handling, acetone, chloroform, ethanol or an azeotrope mixture having a boiling point of less than 100 ° C at atmospheric pressure, such as a mixture of ethanol and water, has the advantage of in that the dry, pre-shredded pulp is readily dispersible in acetone, chloroform, the azeotropic mixture comprising water and ethanol or ethanol and, after the fine comminution, again being separable from the comminution mixture, in particular in comparison with water.
  • the enzyme When using a mixture of water and an enzyme, it may be the enzyme in particular a cellulase, such as an endo-1,4-glucanase, a hemicellulase, such as a xylanase or a laccase, or a mixture of said enzymes.
  • the weight fractions are then preferably about 30 wt .-% comminuted pulp and about 70 wt .-% water with enzyme based on the total weight of the mixture comprising the crushed pulp, the water and the enzyme.
  • the dispersion of the dry, pre-shredded pulp in a mixture of water and an enzyme can be carried out in a continuous mixer, in particular in an extruder preferably having three sections (continuous), or in a reaction vessel (discontinuous), such as a Henschel mixer.
  • the first section advantageously has a starting temperature of 15-40 ° C.
  • the second section for activating the enzyme a temperature of 40-60 ° C.
  • the third section for deactivating the enzyme a temperature of 60-90 ° C ago.
  • a chemical treatment of the dry, pre-shredded pulp and subsequent dispersion of the treated pulp in the liquid, such as preferably water, with a device for mixing, such as a homogenizer are performed.
  • the chemical treatment may be, in particular, TEMPO oxidation, carboxymethylation, phosphoric acid treatment, pretreatment in a mixture of water and N-methylmorpholine N-oxide, pretreatment in alkaline solutions, e.g. Sodium hydroxide to a pretreatment in acidic solutions such. Sulfuric acid to a pretreatment with oxidizing agents such. Ozone, hydrogen peroxide, oxygen, peroxyacetic acid or hypochlorites and / or pretreatment with reducing agents, e.g. Sodium thiosulfate, sodium sulfite or sodium borohydride.
  • the fine comminution results in a mixture of the liquid and the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, ie the fine comminution mixture.
  • the liquid of the comminution mixture is water or comprises water
  • the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates are present in the liquid in associated form.
  • Associated form means that the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates bind to each other.
  • a fine comminution mixture comprising water and the associated micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates offers the advantage that this fine-particle comminution mixture, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate, other substances, such as substances that are used in the manufacture of cosmetic products, absorb well, store and release again.
  • the strength of the association of the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates can be influenced in a defined manner and thus the properties, in particular the viscosity of the comminution mixture, can be influenced in a defined manner.
  • the method preferably has the further step that the comminution mixture obtained after comminution comprising the liquid and the fiber material with the microscale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten, thermally, such as by spray drying, and / or under reduced pressure, or mechanically, such as by Filtration, sedimentation in the gravitational field or centrifugation is dried, so that a dried mixture results, in which preferably the solids content in a range of 70 wt .-% - 100 wt .-%, more preferably 80 wt .-% - 97 wt. %, more preferably from 85% to 95% by weight, based on the total weight of the dried mixture.
  • the drying is preferably carried out by means of vacuum or mechanically or by spray drying, since these types of drying are particularly gentle.
  • the method preferably comprises the further step of re-adding the same or another liquid to the dried mixture to result in a remoistened mixture, the re-wetted mixture preferably having a solids content of at most 40% by weight based on the total weight of the remoistened mixture having.
  • a mixture can be used particularly well for the production of a food, cosmetic product or a pharmaceutical product.
  • the liquid added to the dried mixture to obtain the remoistened mixture can be water or any other liquid.
  • At least one of the substances selected from the group comprising pulp, dry, pre-shredded pulp, dispersion comprising the pre-shredded pulp, comminution mixture, dry mixture, remoistened mixture is added in an additional process step at least one dry substance, preferably blended.
  • this dry substance is a component of a material which is produced using the comminution mixture, the dry mixture or the remoistened mixture.
  • such a dry substance may be a pharmaceutically active substance if the comminution mixture, dry mixture, or remoistened mixture is to be used to make a pharmaceutical product.
  • This functional liquid advantageously exhibits an effect during the process according to the invention or advantageously in the material which is produced using the comminution mixture, the dry mixture or the remoistened mixture, an effect.
  • a functional fluid which exhibits an effect in the material thus becomes part of this material.
  • flavoring agents in the form of liquids are used in food production.
  • a liquid comprising flavors can be used as the functional liquid and thus added, for example, to the dry, pre-shredded pulp, the dispersion comprising the pre-shredded pulp, the comminution mixture, the dry blend, the re-wetted blend.
  • a functional fluid may for example also be a dye.
  • the present invention also relates to a material, such as, in particular, a comminution mixture, a dried mixture or a remoistened mixture, which is prepared according to the method indicated above.
  • the material has microscale and / or nanoscale fibril agglomerates and is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils.
  • the material which is the comminution mixture, the dried mixture or the remoistened mixture can be used, for example, each as an ideal base for the production of a food, a cosmetic product or a pharmaceutical product, since the material, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate, which are optionally associated with each other, well absorb substances, store and optionally return.
  • the material By being substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils, the material has advantageous properties for various applications, especially since the surface area of the material is very high due to the fibril agglomerates.
  • the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material, which is contained in the comminution mixture are largely free, especially completely free of visible individual fibrils.
  • the fibrous material contained in the comminution mixture is substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils.
  • the comminution mixture is substantially free, particularly completely free, of visible individual fibrils.
  • the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material contained in the dried mixture are substantially free, especially completely free of visible individual fibrils. More preferably, the fiber material contained in the dried mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils. Most preferably, the dried mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils.
  • microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material which is contained in the remoistened mixture are preferably substantially free, in particular completely free of visible individual fibrils. More preferably, the fiber material contained in the remoistened mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils. Most preferably, the remoistened mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils.
  • the substantial freedom or freedom of visible individual fibrils has the advantage of reducing the risk of clogging the devices for processing the comminution mixture, dried mixture and remoistened mixture.
  • the comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture, each comprising the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates are preferably used as agents for effecting a rheology change in materials, such as, in particular, flowable materials, such as liquids for influencing the flexibility of materials, as a means for reinforcing materials, as a means for filling pores of materials, as a means for influencing the roughness of the surface of materials, as a means for absorbing and storing liquids such as a sponge, as a means for Influencing the texture of materials or as means for influencing the uptake and / or the storage and / or the dispensing of liquids and / or solids of materials, in particular as an agent contained in the material, which is used as Trä Substance for fragrances and / or flavors.
  • materials such as, in particular, flowable materials, such as liquids for influencing the flexibility of materials, as a means for reinforcing materials, as a means
  • the present invention further relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and to the use of the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of an insulating element, which electrical insulation of an electrical component is used. It has been recognized that the blends prepared according to the above-mentioned process are optimally suited for the production of insulating elements with such an application.
  • the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a cosmetic product.
  • the mixtures prepared according to the method mentioned above are particularly advantageous for the production of cosmetic products, in particular due to the resulting skin sensation.
  • the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method, and to the use of the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a foodstuff.
  • the mixtures prepared according to the above-mentioned method are particularly advantageous for the production of food.
  • the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a pharmaceutical product.
  • the mixtures prepared according to the method mentioned above are particularly advantageous for the production of pharmaceutical products.
  • the fine grinding mixture, the dried mixture and the remoistened mixture prepared by the above-mentioned method may further For example, in the production of the following materials are used: banknotes, paper, cardboard, concrete, cement, absorbent materials, paints, adhesives, insulating panels, composites, textiles, plastics, fillers, biotechnological products, detergents, perfume, bandages, such as paving.
  • the invention further relates to a material, such as the comminution mixture produced according to the invention, the dried mixture produced according to the invention or the re-bonded mixture prepared according to the invention, the material having micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, in particular fiber material with micro- and / or nanoscale fibril agglomerates, and wherein the material is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils.
  • a material such as the comminution mixture produced according to the invention, the dried mixture produced according to the invention or the re-bonded mixture prepared according to the invention, the material having micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, in particular fiber material with micro- and / or nanoscale fibril agglomerates, and wherein the material is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils.
  • the material which may also be an end product, such as an electrotechnical insulation element, a cosmetic product or a mid-life, is characterized in particular by the fact that in the cell structure of the pulp fibers due to the inventive manufacturing process much less metal particles or a much less pronounced greyish discoloration occurs than is the case with the usual prior art materials of the prior art.
  • FIG. 1 shows a flow chart for illustrating a method according to the invention
  • FIG. 2a shows an electron microscope with an enlargement factor of
  • FIG. 2b shows an electron microscope with an enlargement factor of
  • FIG. 3 shows an exemplary representation of microsized fibril agglomerates which are contained in the fiber material, which is produced by means of a method according to the invention.
  • FIG. 1 shows a flowchart which illustrates the individual method steps of a method according to the invention.
  • wood la or annual plants 1b or a combination thereof may be used.
  • the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the preparation of pulp plates or the flash-dried pulp also fruits, such as citrus fruits or apples, cereals, such as wheat or corn, grass or fiber-containing vegetables, such as For example, peas, legumes or carrots.
  • the production of pulp from fruits, cereals, grass or fiber-containing vegetables is known to the person skilled in the art.
  • the wood 1a or the annual plants 1b are processed into pulp 3a or 3b according to a process known to those skilled in the art.
  • the pulp 3a or 3b are preferably pulp plates or flash-dried pulp.
  • this is first crushed into chips 2a or wood chips.
  • the chips 2a are then further processed into pulp 3a, wherein the pulp 3a may be, for example, pulp plates, flash-dried pulp or some other form of pulp.
  • the wood is delignified and defibrated, that is, the fibers are dissolved out of the wood composite.
  • an increase in the degree of whiteness can be effected in the further processing to the pulp 3a.
  • the further processing of the chips 2a to the pulp 3a can be accomplished by a purely mechanical treatment of the chips 2a.
  • the mechanical treatment can also be combined with a chemical treatment of the chips 2a.
  • the further processing of the chips 2a to pulp can also be based on a purely chemical treatment.
  • a chemical treatment of the chips 2a for example, sulfate, sulfite and / or S0 2 and ethanol can be used for this purpose.
  • the chemical treatment may in particular be an ASAM (alkaline sulphite process with anthraquinone and methanol), an Organosolv, an AIcell, an Acetosolv, an Acetocell, a Formacell or a Milox process. It is also possible to carry out a steam explosion.
  • the pulp 3a or 3b are pulp plates, they are preferably substantially completely or at least predominantly made up of fibers having an average length in the range of 0.6-6 mm, the fiber length preferably being in accordance with the ISO standard 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006.
  • the water content of the pulp plate is preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, still more preferably 1% by weight to 9% by weight, most preferably 5% by weight to 8% by weight on the total weight of the pulp board, in the case of preferred measurement of the water content in accordance with standard EN 20638 of September 1993.
  • the pulp 3a or 3b is flash-dried pulp, it is preferably formed essentially completely or at least predominantly from fibers, which have an average length of 0.6-6 mm, wherein the average fiber length is preferably measured according to the standard TAPPI T271 pm -91 from 1991.
  • the water content of the flash-dried pulp is preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, even more preferably 1-9% by weight, most preferably 5-8% by weight, based on the total weight of the flash-dried pulp. with preferred measurement of the water content according to the standard EN 20638 of September 1993.
  • the flash-dried pulp is preferably in the form of bales.
  • the pulp 3a or 3b may, for example, be a bleached softwood pulp, a bleached eucalyptus pulp or a pulp obtained from cotton. It is thus possible in particular to use softwood pulp and / or hardwood pulp.
  • the pulp 3a or 3b obtained from wood 1 a and / or from annual plants 1 b is then fed to coarse pre-shredding 4.
  • pulp 3a based on wood 1a or pulp 3b based on annual lb, or a combination thereof in the form of pulp plates, flash-dried pulp or other form of pulp or a combination thereof can be used.
  • the pulp 3a and / or 3b is used in the dry state.
  • the dry state it is meant that the pulp 3a or 3b has a moisture usual for pulp, which means that it has no substantial liquid additions.
  • the pulp 3a, 3b in the dry state have a water content of 7 wt .-% based on the total weight of the pulp. Slight additions of liquids may be present, but not those which overly reduce the total weight of the pulp, that is, by more than 15% by weight, preferably by more than 10% by weight, more preferably by more than 5% by weight.
  • the pulp 3a, 3b is considered not to be dry, especially when dispersed in a liquid.
  • Substantially no liquid, preferably no liquid, is added to the pulp 3a or 3b before the coarse pre-shredding 4, but during the pre-shredding 4 it furthermore has a water content of approximately 7% by weight, preferably 7% by weight. based on the total weight of the pulp.
  • the dry pulp 3a or 3b is fed directly to the coarse pre-shredding 4 without any pretreatment.
  • the coarse pre-shredding 4 can be carried out, for example, by means of a fine mill (dry mill), a cutting mill, a hammer mill, a mixer and / or an impact mill.
  • flash-dried pulp for example, a shredder, a granulator and / or a hammer mill may be used.
  • the apparatus used for coarse pre-shredding 4 has cutting blades or other shredding tools made of a metal.
  • the pulp is preferably in the form of a powder, ie a bulk material before.
  • the water content of the pre-shredded pulp is not greater than that of the pulp 3a or 3b prior to the pre-shredding. As a rule, the water content of the pulp before and after the pre-shredding 4 is approximately the same.
  • the mean fiber length of the pulp after the dry pre-shredding 4 is preferably in the range of 0.025 mm - 6 mm, more preferably in the range of 0.4 - 1.7 mm.
  • the mean fiber length is preferably determined according to the TAPPI T271 pm-91 standard from 1991.
  • pre-shredding 4 the fiber length of the pulp is preferably shortened by a multiple, in particular by about three times, on average.
  • the pulp present after this process step is particularly well suited for storage and transport. It is therefore very possible, the process steps from the original starting material 1 or lb to and with the coarse pre-shredding 4 on the one hand and the method steps described below with a Pretreatment 5 and a fine comminution 6 on the other hand temporally and / or locally separate from each other.
  • the dry, roughly pre-shredded pulp is then fed to the pretreatment 5.
  • the pulp is dispersed in a liquid which may, for example, be water, in particular pure tap water or chemically distilled water.
  • a liquid such as acetone, glycol, ethanol, chloroform, isopropanol or in water to which an enzyme (e.g., cellulase: endo-l, 4-.beta.-glucanase) has previously been incorporated is also possible.
  • the liquid has a boiling point of 100 ° C or less, preferably less than 100 ° C.
  • the boiling point of the liquid is preferably at least 50 ° C.
  • the boiling point of the liquid is in the range of 50 ° C - 90 ° C, at atmospheric pressure (101325 Pascals).
  • This has the advantage that the liquid can be gently removed from the fiber material, in particular can be removed gently, without the fiber material being damaged.
  • a chemical treatment of the pulp for example based on a TEMPO oxidation, a carboxymethylation or a phosphoric acid treatment with subsequent dispersion in a liquid such as water, acetone, glycol, ethanol, chloroform or isopropanol is possible.
  • the proportion by weight of the liquid in the dispersion is in all processes except those with the enzyme, preferably at least 60 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, more preferably in a range of 90 wt .-% - 99 wt .-%, more preferably in a range of 94 wt .-% - 98 wt .-% based on the total weight of the dispersion.
  • the solids content of the dispersion is preferably measured according to the standard ISO 41 19: 1995.
  • the weight fraction of the pulp in the liquid is preferably about 30% by weight, based on the total weight of the dispersion.
  • the pulp dispersed in the liquid or the dispersion of the fine comminution 6 is supplied.
  • a Refmers comprising a cutting material made of a mineral material.
  • the use of a refiner with cutting means made of metal is possible for the fine comminution, which is disadvantageous in many cases, however, because very fine knives are required for this and often not all fibers are detected by the knives.
  • the same grinding media are used for the entire comminution 6. This is possible because the pulp fibers are already very short due to the dry pre-shredding 4 and have a narrow fiber length distribution.
  • the comminution mixture comprising the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates is present.
  • the water content of the comminution mixture preferably corresponds substantially, more preferably exactly to the water content of the dispersion before comminution.
  • the fibril agglomerates are each formed by a plurality of partially or wholly separate individual microfibrils.
  • the average length of the microscale Fibrillenagglomerate is preferably in the range of 500 nm - 1000 ⁇ , more preferably in the range of 500 nm - 600 ⁇ ⁇ , and more preferably in the range of 500 nm - 200 ⁇ , said lengths according to the standard ISO 13322- 2, 1st edition of 1.1 1.2006.
  • FIG. 3 shows by way of example several microscale fibril agglomerates which are contained in the fiber material, which is produced by a method according to the invention.
  • FIG. 2b shows, by way of example, a view of a part of a microscale fibril agglomerate produced by means of a method according to the invention by means of an electron microscope at an enlargement factor of 10 ⁇ 00.
  • Good to see is the typical network structure with the interconnected, crushed fibrils within a Fibrillenagglomerats.
  • the fibril agglomerate is largely, in the section shown in FIG. 2b, even completely free of visible individual fibrils These are present only in each shredded form and are also involved in the forming the Fibrillenagglomerate networks.
  • FIG. 2a shows, with the same magnification factor, a pulp produced by a prior art process.
  • the individual fibrils are clearly recognizable here and do not form a common network, but are unconnected and do not form a common structure.
  • the comminution mixture can be dried, for example, thermally or mechanically or under the action of reduced pressure, or liquid can be withdrawn, wherein the thermal drying is preferably carried out under reduced pressure.
  • the comminution mixture may be dried to result in a dried mixture in which the solids content is preferably in a range of 70% to 100% by weight, more preferably in a range of 80% to 97% by weight. %, more preferably in a range of 85 wt .-% - 95 wt .-%, based on the total weight of the dried mixture.
  • the dried mixture is particularly suitable for storage and transport.
  • liquid may be added to the dried mixture again to give a remoistened mixture which preferably has a solids content in the range of greater than 0% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the remoistened mixture.
  • a remoistened mixture which preferably has a solids content in the range of greater than 0% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the remoistened mixture.
  • Both the comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture may be used in the production of a material such as a food, an osmetik enclosures or even a pharmaceutical product.
  • a material such as a food, an osmetik enclosures or even a pharmaceutical product.
  • the comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture can be used in the production of many other materials.

Abstract

The invention relates to a method for producing microscale and/or nanoscale fiber material. The method has at least the step of dispersing (5) dried pre-comminuted pulp in a liquid. The method additionally has a step of finely comminuting (6) the pulp dispersed in the liquid such that a fine comminution mixture is produced which contains the liquid and the fiber material with the microscale and/or nanoscale fibril agglomerates.

Description

TITEL  TITLE
VERFÄHREN ZUR HERSTELLUNG VON MIKROSKALIGEM UND/ODER PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF MICROSCALE AND / OR
NANOSKALIGEM FASERMATERIAL  NANOSCALE FIBER MATERIAL
TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL AREA
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mikro- und/oder nanoskaligem Fasermaterial, die Verwendung einer Mischung, welches ein derartiges Fasermaterial enthält, sowie das Material selbst. The present invention relates to a method for the production of micro- and / or nanoscale fiber material, the use of a mixture containing such a fiber material, and the material itself.
STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
Mikroskaliges und/oder nanoskaliges Fasermaterial eignet sich für unterschiedlichste Anwendungen. So wird mikroskaliges und/oder nanoskaliges Fasermaterial beispielsweise in der Papier- und Kartonherstellung, zur Verstärkung von Kunststoffen, für die elektrische Isolation und sogar in Kosmetikartikeln eingesetzt. Microscale and / or nanoscale fiber material is suitable for a wide variety of applications. For example, micro-scale and / or nanoscale fiber material is used in paper and board production, for reinforcing plastics, for electrical insulation and even in cosmetics.
Beim mikroskaligen und nanoskaligen Fasermaterial handelt es sich um ein Material, welches aus einem beliebigen Cellulose-haltigen Material hergestellt ist. Beispielsweise kann das mikroskalige bzw. nanoskalige Fasermaterial aus Holz, Zuckerrüben, Kartoffeln, Hanf, Flachs, Baumwolle, Weizenstroh oder Algen hergestellt werden. Normalerweise wird mikroskaliges bzw. nanoskaliges Fasermaterial aber aus Holz hergestellt. Die Herstellung von mikroskaligem und nanoskaligem Fasermaterial ist dem Fachmann grundsätzlich bekannt. Zur Herstellung des mikroskaligen bzw. nanoskaligen Fasermaterials wird beispielsweise basierend auf dem Cellulose-haltigen Material ein Zellstoff aufbereitet. Gemäss einer üblichen Variante wird aus dem Zellstoff mittels Wasserzugabe in einem Pulper oder in einer Auflösetrommel eine Pulpe gebildet. Die in der Pulpe dispergierten Zellstofffasern werden anschliessend in einem Refiner vorzerkleinert. Dem dadurch erhaltenen, vorzerkleinerten Zellstoff wird dann allenfalls erneut Wasser hinzugefügt. Anschliessend wird der im Wasser dispergierte Zellstoff in einem weiteren Refiner oder in einem Hochdruckhomogenisator feinzerkleinert. Bei der energieaufwändigen Grob- bzw. Vorzerkleinerung muss ein verhältnismässig grosses Nutvolumen der Mahlgarnitur des Refmers gewählt werden, damit die Nutgrösse an die Faserlängen angepasst ist. Je nach Ausgangsmaterial muss eine andere Maschinenkonfiguration gewählt werden. Da die Fasern durch die Zerkleinerung kürzer werden, müssen während der Vorzerkleinerung allenfalls sogar die Messer des Refmers gewechselt werden, wodurch sich der Materialdurchsatz verzögert. Microscale and nanoscale fiber material is a material made from any cellulosic material. For example, the micro-scale or nanoscale fiber material from wood, sugar beets, potatoes, hemp, flax, cotton, wheat straw or algae can be produced. Normally, however, micro-scale or nanoscale fiber material is produced from wood. The production of microscale and nanoscale fiber material is known to those skilled in principle. For the production of the microscale or nanoscale fiber material, for example, a pulp is processed based on the cellulose-containing material. According to a customary variant, a pulp is formed from the pulp by adding water in a pulper or in a dissolving drum. The pulp fibers dispersed in the pulp are then pre-shredded in a refiner. The resulting pre-shredded pulp is then re-added water if necessary. Subsequently, the pulp dispersed in the water is finely comminuted in another refiner or in a high-pressure homogenizer. In the case of energy-intensive coarse or pre-shredding, a relatively large groove volume of the refiner's grinding set must be selected so that the groove size is matched to the fiber lengths. Depending on the starting material, a different machine configuration must be selected. Since the fibers are shortened by the comminution, at most even the blades of the Refmers must be changed during the pre-shredding, whereby the material throughput is delayed.
Ausserdem wird bei der Vorzerkleinerung des im Wasser dispergierten Zellstoffs dessen Faserstruktur aufgebrochen, wodurch das Wasser in die amorphen Bereiche des Zellstoffs eindringt und zur Faserquellung führt. Das nach der Vorzerkleinerung erhaltene Material ist deshalb im Hinblick auf einen allfälligen Transport verhältnismässig schwer bzw. muss noch entwässert werden, was aufgrund der hohen Wasserretention viel Zeit und/oder Energie beansprucht. In addition, in the pre-crushing of the pulp dispersed in the water whose fiber structure is broken, whereby the water penetrates into the amorphous areas of the pulp and leads to fiber swelling. The material obtained after the pre-shredding is therefore relatively difficult with respect to a possible transport or must still be dewatered, which takes much time and / or energy due to the high water retention.
Ein weiteres Problem bei den im Stand der Technik üblichen Herstellungsverfahren stellt der Metallabrieb in den Refinern dar. Bei der Grob- und insbesondere bei der Feinzerkleinerung weisen die Metallmesser des Refmers in der Regel einen gewissen Verschleiss auf, welcher sich im Endprodukt in Form von Metallpartikeln bzw. einer gräulichen Verfärbung äussert. Während dies bei einigen Anwendungen nicht weiter relevant ist, sind Metallpartikel zum Beispiel bei Anwendungen im Elektrotechnikbereich inakzeptabel. Another problem with the production methods customary in the prior art is the metal abrasion in the refiners. In the case of coarse and, in particular, fine comminution, the metal knives of the refiner generally have a certain degree of wear, which occurs in the end product in the form of metal particles or metal particles ., a grayish discoloration uttered. While this is not relevant in some applications, metal particles are unacceptable for example in electrical engineering applications.
WO 2014/029909 AI beschreibt die Herstellung von mikroskaligem und nanoskaligem Fasermaterial mittels eines nassen Vorzerkleinerungsschrittes. Das durch diesen Schritt erhaltene Fasermaterial wird getrocknet, rückbefeuchtet und anschliessend weiter zerkleinert. WO 201 1/004301 AI beschreibt ein Verfahren zur Behandlung von Cellulose-Fasern mittels eines enzymatischen und mechanischen Vorbehandlungsschrittes in einem wässrigen Medium. WO 2014/029909 A1 describes the production of microscale and nanoscale fiber material by means of a wet pre-comminuting step. The fiber material obtained by this step is dried, remoistened and then further comminuted. WO 201 1/004301 A1 describes a process for the treatment of cellulose fibers by means of an enzymatic and mechanical pretreatment step in an aqueous medium.
WO 2016/024046 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von nanofibrillärer Cellulose. Das Verfahren umfasst mehrere Zerkleinerungsschritte, wobei das Fasennaterial nach dem ersten Zerkleinerungsschritt mindestens 20 Gew.-% Wasser aufweist. Durch zusätzliche Entwässerung kann der Anteil an trockenem Material erhöht werden. WO 2016/024046 describes a process for the production of nanofibrillar cellulose. The process comprises a plurality of comminution steps, wherein the fiber material has at least 20% by weight of water after the first comminuting step. Additional drainage can increase the amount of dry material.
US 4,966,651 beschreibt das Zerkleinern von gebleichtem und nassem Zellstoff in einer Mahlmaschine, die eine Mahlscheibe mit einer abrasiven Oberfläche aufweist. DARSTELLUNG DER ERFINDUNG US 4,966,651 describes the crushing of bleached and wet pulp in a grinding machine having a grinding wheel with an abrasive surface. PRESENTATION OF THE INVENTION
Es ist also eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches, aber effizientes Verfahren zur Herstellung von qualitativ hochwertigem mikroskaligem und/oder nanoskaligem Fasermaterial anzugeben. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren vorgeschlagen, wie es in Anspruch 1 angegeben ist. In den Ansprüchen 15 und 16 wird die Verwendung einer Mischung angegeben, welche das aus dem genannten Verfahren entstandene Fasermaterial enthält. Ausserdem wird im Anspruch 18 ein Material angegeben, welche ein derartiges Fasermaterial aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. It is therefore an object of the present invention to provide a simple but efficient method for producing high-quality microscale and / or nanoscale fiber material. To solve this problem, a method is proposed, as indicated in claim 1. Claims 15 and 16 specify the use of a mixture which contains the fiber material resulting from said process. In addition, a material is specified in claim 18, which has such a fiber material. Preferred embodiments are given in the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung stellt also ein Verfahren zur Herstellung von mikroskaligem und / oder nanoskaligem Fasermaterial zur Verfügung, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte aufweist: The present invention thus provides a process for the production of microscale and / or nanoscale fiber material, the process having at least the following process steps:
- Dispergieren von trockenem, vorzerkleinertem Zellstoff in einer Flüssigkeit; sowie  - dispersing dry, pre-shredded pulp in a liquid; such as
- Feinzerkleinern des in der Flüssigkeit dispergierten Zellstoffs derart, dass eine Feinzerkleinerungsmischung entsteht, welche die Flüssigkeit sowie das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten enthält. - Finely comminuting the pulp dispersed in the liquid such that a Feinzerkleinerungsmischung formed, which contains the liquid and the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten.
Erfindungsgemäss wird als Ausgangsmaterial also vorzerkleinerter Zellstoff in trockener Form verwendet. Bei den im Stand der Technik üblichen Verfahren wird der Zellstoff im Gegensatz dazu bereits vor der Vorzerkleinerung in einer Flüssigkeit dispergiert, so dass er nach der Vorzerkleinerung in einer wässrigen Dispersion und mit entsprechend gequollenen Fasern vorliegt. Die Verwendung von vorzerkleinertem Zellstoff in trockener Form hat den Vorteil, dass dieser wesentlich einfacher und mit weniger Energieaufwand herstellbar ist. So kann die Vorzerkleinerung zum Beispiel rein mechanisch und bevorzugt im Wesentlichen ohne Flüssigkeitszugabe, bevorzugter ohne Flüssigkeitszugabe, erfolgen. Dadurch wird die für die Vorzerkleinerung benötigte Apparatur einfacher und kostengünstiger. Die Maschinenkonfiguration wird zudem weniger abhängig vom verwendeten Ausgangsmaterial. Trotzdem wird bei der trockenen Vorzerkleinerung mit einfacheren Mitteln meist eine engere und somit qualitativ bessere Faserlängenverteilung erreicht, als dies bei der nassen Vorzerkleinerung der Fall ist. Dies hat den Vorteil, dass bei der nachfolgenden Feinzerkleinerung das Risiko des Verstopfens der für die Feinzerkleinerung verwendeten Vorrichtung reduziert werden kann. Aufgrund der Trockenheit der Fasern ist sogar eine Klassierung der Fasern im Ausgangsmaterial in Bezug auf ihre Länge mittels eines Siebes möglich. Ausserdem stellt sich das Problem der Faservergrauung nicht oder zumindest weniger, da ein allfälliger bei der trockenen Vorzerkleinerung entstehender Metallabrieb nicht zusammen mit der Flüssigkeit in das Innere der Fasern eindringen kann. Weitere Vorteile ergeben sich in Bezug auf die Lagerung und den Transport des Ausgangsmaterials. Da während der Vorzerkleinerung keine Flüssigkeit in die Fasern eindringt und der Wassergehalt vor und nach der Vorzerkleinerung somit im Wesentlichen gleich tief ist, bevorzugt gleich tief ist, weist der vorzerkleinerte Zellstoff ein deutlich geringeres Gewicht und Volumen auf und ist dadurch gut transportierbar. Indem die vorzerkleinerten Fasern deutlich weniger Feuchtigkeit aufweisen, verzögert sich zudem die Geruchsbildung und der biologische Abbau des Zellstoffs, wodurch dieser erheblich länger lagerfähig ist. Die Verwendung von trockenem, vorzerkleinertem Zellstoff, welcher in einer Flüssigkeit dispergiert und anschliessend feinzerkleinert wird, hat den weiteren Vorteil, dass der Flüssigkeitsgehalt nach der Feinzerkleinerung zum Beispiel thermisch und / oder unter Unterdruck oder mittels Sedimentation und anschliessendem Abschöpfen einfach wieder reduziert werden kann. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Flüssigkeit beim erfmdungsgemässen Verfahren nicht bzw. viel weniger in die Zellstruktur der Zellstofffasern eindringt, als dies bei den üblichen Verfahren des Standes der Technik der Fall ist. Dies stellt bei Waschvorgängen nach z.B. einer chemischen Vorbehandlung einen Vorteil dar, indem sich der Entwässerungsvorgang ohne Faserverluste und geringem spezifischen Wasserverbrauch realisieren lässt. Beim erfmdungsgemässen Verfahren wird der Zellstoff somit grobzerkleinert, wobei der Zellstoff bei der Grobzerkleinerung im Wesentlichen noch nicht fibrilliert, bevorzugt nicht fibrilliert, wird. Bei der nachfolgenden Feinzerkleinerung wird der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff dann fibrilliert. Bei den Verfahren des Standes der Technik wird hingegen der Zellstoff bereits schon bei der Grobzerkleinerung fibrilliert. According to the invention, the starting material used is thus pre-shredded pulp in dry form. By contrast, in the case of the processes customary in the prior art, the pulp is already dispersed in a liquid before the preliminary comminution, so that it is present after the pre-comminution in an aqueous dispersion and with appropriately swollen fibers. The use of pre-shredded pulp in dry form has the advantage that it can be produced much simpler and with less expenditure of energy. For example, the pre-shredding can be carried out purely mechanically and preferably essentially without the addition of liquid, more preferably without the addition of liquid. This makes the equipment required for the pre-shredding easier and less expensive. The machine configuration also becomes less dependent on the starting material used. Nevertheless, in the dry pre-shredding with simpler means usually a narrower and thus qualitatively better fiber length distribution is achieved than is the case with the wet pre-shredding. This has the advantage that in the subsequent fine comminution, the risk of clogging of the device used for the fine comminution can be reduced. Due to the dryness of the fibers even a classification of the fibers in the starting material with respect to their length by means of a sieve is possible. In addition, the problem of fiber graying does not arise, or at least less, since any metal debris arising during dry pre-shredding can not penetrate into the interior of the fibers together with the liquid. Further advantages arise in relation to the storage and transport of the starting material. Since no liquid penetrates into the fibers during the preliminary comminution and the water content before and after the pre-comminution is thus substantially the same depth, preferably the same, the pre-comminuted pulp has a significantly lower weight and volume and is therefore easily transportable. The fact that the pre-shredded fibers have significantly less moisture also delays the formation of odors and biodegradation of the pulp, allowing it to be stored much longer. The use of dry, pre-shredded pulp, which is dispersed in a liquid and then finely comminuted, has the further advantage that the liquid content after comminution can be easily reduced, for example, thermally and / or under reduced pressure or by sedimentation and subsequent skimming. The reason for this is that the liquid in the inventive method does not or much less penetrates into the cell structure of the pulp fibers, as is the case in the conventional methods of the prior art. This is an advantage in washing processes after, for example, a chemical pretreatment in that the dewatering process can be realized without fiber losses and low specific water consumption. In the case of the method according to the invention, the pulp is thus comminuted, the pulp essentially not yet being fibrillated during the coarse comminution, preferably not fibrillated. In the subsequent comminution, the dry, pre-shredded pulp is then fibrillated. By contrast, in the prior art processes the pulp is already fibrillated during the coarse comminution.
Das Fasermaterial umfasst mikroskalige und / oder nanoskalige Fibrillenagglomerate. Das heisst, die einzelnen Fasern und insbesondere die Mikrofibrillen des ursprünglichen Zellstoffs liegen teilweise oder gänzlich voneinander separiert und zerkleinert vor, wobei insbesondere die separierten Mikrofibrillen aufgrund gegenseitiger Assoziation Fibrillenagglomerate bilden, welche weiter unten bzgl. ihrer mittleren Länge noch genauer spezifiziert sind. Die innerhalb der Fibrillenagglomerate vorliegenden Mikrofibrillen sind dabei vollständig von der ursprünglichen Faserstruktur des Zellstoffs separiert und sind aufgrund gegenseitiger Haftung untereinander verbunden, so dass sie eine gemeinsame Struktur, insbesondere ein Netzwerk, bilden. Es ist dem Fachmann bekannt, dass unter Mikrofibrillen eine Anordnung mehrerer individueller Fibrillen zu verstehen sind, wie es beispielsweise in WO 201 1/004301 beschrieben ist. Bei der Dispergierung der Fibrillenagglomerate in einer Flüssigkeit, wie insbesondere in Wasser oder in einer Flüssigkeit umfassend Wasser, findet in der Regel eine gegenseitige Assoziierung, das heisst Anziehung oder Haftung der einzelnen Fibrillenagglomerate statt, so dass ein gelartiges Material entsteht. Wenn die Flüssigkeit hingegen vollständig oder zumindest weitgehend entfernt wird, was bei einer Flüssigkeit, wie beispielsweise Aceton oder Ethanol einfach möglich ist, findet in der Regel keine Assoziierung der einzelnen Fibrillenagglomerate untereinander statt. The fiber material comprises microsized and / or nanoscale fibril agglomerates. That is, the individual fibers and in particular the microfibrils of the original pulp are partially or wholly separated from each other and comminuted, in particular the separated microfibrils form due to mutual association Fibrillenagglomerate, which are further specified below with respect to their average length in more detail. The microfibrils present within the fibril agglomerates are completely separated from the original fiber structure of the pulp and are interconnected due to mutual adhesion, so that they form a common structure, in particular a network. It is known to the person skilled in the art that microfibrils are to be understood as meaning an arrangement of a plurality of individual fibrils, as described, for example, in WO 201 1/004301. When dispersing the fibril agglomerates in a liquid, such as in particular in water or in a liquid comprising water, a mutual association, ie attraction or adhesion of the individual fibril agglomerates generally takes place, so that a gel-like material is formed. On the other hand, if the liquid is completely or at least substantially removed, which is easily possible with a liquid such as, for example, acetone or ethanol, there is generally no association of the individual fibril agglomerates with one another.
Vorzugsweise ist die mittels des angegebenen Verfahrens hergestellte Feinzerkleinerungsmischung und insbesondere das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten vollständig oder zumindest weitgehend frei von sichtbaren individuellen Fibrillen. Als sichtbar werden die individuellen Fibrillen dann bezeichnet, wenn sie bei Betrachtung des Fasermaterials unter einem Elektronenmikroskop bei einem Vergrösserungsfaktor von 10Ό00 und einer Auflösung von l OO nm als solche gut erkennbar sind. Vollständig oder zumindest weitgehend frei von sichtbaren individuellen Fibrillen ist das Fasermaterial hingegen dann, wenn alle bzw. weitgehend alle Fibrillen, in der Regel in zerkleinerter Form, jeweils in den die Fibrillenagglomerate bildenden Netzwerken eingebunden sind. Die Feinzerkleinerungsmischung bzw. das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten wird dann als weitgehend frei von sichtbaren individuellen Fibrillen erachtet, wenn die sichtbaren individuellen Fibrillen höchstens 5 Prozent, insbesondere höchstens 1 Prozent der Gesamtanzahl der sichtbaren Partikel der Feinzerkleinerungsmischung bzw. des Fasermaterials mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten ausmachen. Preferably, the comminution mixture produced by means of the specified method and in particular the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is completely or at least substantially free of visible individual fibrils. The individual fibrils are then considered to be visible if, when viewed under an electron microscope, they are readily recognizable as such at an enlargement factor of 10Ό00 and a resolution of 10 nm. On the other hand, the fibrous material is completely or at least substantially free of visible individual fibrils if all or substantially all of the fibrils, as a rule in comminuted form, are bound respectively in the networks forming the fibril agglomerates. The comminution mixture or the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is considered to be substantially free of visible individual fibrils if the visible individual fibrils at most 5 percent, in particular at most 1 percent of the total number of visible particles of the comminution mixture or the fiber material make up the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates.
Als Ausgangsmaterial dient also trockener Zellstoff, der bereits in einem vorzerkleinertem Zustand vorliegt. Der vorzerkleinerte Zellstoff wird dann als trocken angesehen, wenn er eine für Zellstoff übliche Feuchtigkeit aufweist, das heisst keine wesentlichen Flüssigkeitszugaben aufweist. Geringfügige Flüssigkeitszugaben können vorhanden sein, jedoch keine solchen, die das Gesamtgewicht des Zellstoffs übermässig, das heisst um mehr als 15 Gew.-%, bevorzugt um mehr als 10 Gew.-%, bevorzugter um mehr als 5 Gew.-%, beeinflussen. Der Zellstoff wird insbesondere dann als nicht trocken angesehen, wenn er in einer Flüssigkeit dispergiert ist. Bevorzugt weist der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff einen Wassergehalt von 15 Gew.-% oder kleiner, bevorzugter von höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter von 1 Gew.-% - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten von 5 Gew.-% - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs auf, wobei der Wassergehalt bevorzugt gemäss der Nonn EN 20638, September 1993 gemessen ist. Bei den genannten Wassergehalten des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes kann eine gleichbleibende, reproduzierbare Feinzerkleinerung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes gewährleistet werden. Falls der Wassergehalt des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes zu hoch ist, so tritt bei der Feinzerkleinerung des Zellstoffes eine Knotenbildung der Fasern auf, welche zum Beispiel zur Verstopfung in Maschinenteilen der Feinzerkleinerungsvorrichtung führen können. The starting material used is dry pulp, which is already in a pre-shredded state. The pre-shredded pulp is considered to be dry if it has the usual moisture for pulp, that is, has no significant fluid additions. Slight additions of liquid may be present, but not those which excessively affect the total weight of the pulp, that is, more than 15% by weight, preferably more than 10% by weight, more preferably more than 5% by weight. The pulp is considered not to be dry, especially when dispersed in a liquid. Preferably, the dry, pre-shredded pulp has a water content of 15% by weight or less, more preferably at most 10% by weight, even more preferably from 1% to 9% by weight, most preferably 5% by weight. - 8 wt .-%, based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp, wherein the water content is preferably measured according to the Nonn EN 20638, September 1993. At the stated water contents of the dry, pre-shredded pulp, a consistent, reproducible fine comminution of the dry, pre-shredded pulp be guaranteed. If the water content of the dry, pre-shredded pulp is too high, the fine comminution of the pulp results in knotting of the fibers which, for example, can lead to blockage in machine parts of the comminution device.
Vorzerkleinert ist der Zellstoff dann, wenn ein überwiegender Grossteil bezogen auf die Gesamtanzahl an Fasern, das heisst mehr als 50 %, bevorzugter sogar mehr als 75 %, am meisten bevorzugt sogar mehr als 90 % der Fasern eine Länge aufweisen, die gegenüber der ursprünglichen Faserlänge des verwendeten Ausgangsstoffes deutlich und insbesondere um ein Vielfaches kleiner ist. Beim trockenen, vorzerkleinerten Zellstoff liegt zumindest ein Teil der Fasern gekürzt vor. Das heisst, dass das als Ausgangsmaterial für die Dispergierung verwendete Material bereits in einem zuvor durchgeführten Verfahrensschritt vorzerkleinert wurde, so dass die Faserlängen reduziert wurden. Beim Feinzerkleinern wird der zuvor bereits vorzerkleinerte Zellstoff, nachdem er in der Flüssigkeit dispergiert wurde, weiter zerkleinert bis er das Fasermaterial mit den mikroskaligen und/oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten bildet. Das heisst beim Feinzerkleinern werden die Zellstofffasern bzgl. ihrer Längenausdehnung weiter und insbesondere erneut um ein Vielfaches verkleinert. Ausserdem werden die Fasern und insbesondere die individuellen Mikrofibrillen beim Feinzerkleinern voneinander separiert, so dass sie nach dem Schritt des Feinzerkleinerns bevorzugt zu mehr als 60 %, bevorzugter zu mehr als 70 %, noch bevorzugter zur mehr als 80 %, noch bevorzugter zur mehr als 90 %, am bevorzugtesten zu mehr als 95 %, separiert voneinander vorliegen. Diese voneinander separierten, zerkleinerten Mikrofibrillen ziehen sich gegenseitig an und bilden die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate. The pulp is precomminuted when a major proportion of the total number of fibers, that is more than 50%, more preferably even more than 75%, most preferably even more than 90% of the fibers have a length which is longer than the original fiber length the starting material used is significantly and in particular many times smaller. In the case of dry, pre-shredded pulp, at least some of the fibers are shortened. This means that the material used as the starting material for the dispersion was already pre-comminuted in a previously performed process step, so that the fiber lengths were reduced. In fine comminution, the previously pre-shredded pulp, after having been dispersed in the liquid, is further comminuted until it forms the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates. That is to say, in the case of fine comminution, the pulp fibers are further reduced in terms of their length expansion and, in particular, again reduced by a multiple. In addition, the fibers and in particular the individual microfibrils are separated from each other during comminution so that they are preferably more than 60%, more preferably more than 70%, more preferably more than 80%, even more preferably more than 90% after the comminution step %, most preferably more than 95%, are separated from each other. These mutually separated, comminuted microfibrils attract each other and form the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates.
Das Feinzerkleinern wird bevorzugt mechanisch sowie bevorzugt mittels eines mineralischen Materials, insbesondere mittels Zerkleinerungsmitteln, wie beispielsweise einer Zerkleinerungsgarnitur, aus einem mineralischen Material, durchgeführt. Bei einem mineralischen Material ist eine gewisse Mikrorauhigkeit selbst bei Auftreten von Verschleisserscheinungen stets gegeben. Zudem besteht das Problem von Metallabrieb nicht. Beim mineralischen Material handelt es sich bevorzugt um Korund, Diamant oder Siliciumcarbid (SiC). The fine comminution is preferably carried out mechanically and preferably by means of a mineral material, in particular by means of comminution means, such as a comminution set, from a mineral material. In a mineral material, a certain micro-roughness is always present even with the occurrence of wear and tear. In addition, the problem of metal abrasion does not exist. The mineral material is preferably corundum, diamond or silicon carbide (SiC).
Für die Feinzerkleinerung wird bevorzugt ein Refiner, insbesondere ein Refiner umfassend Zerkleinerungsmittel aus einem mineralischen Material, verwendet. Möglich ist aber auch die Verwendung einer Kugelmühle, eines Homogenisators oder eines Mikrofluidizers. Des Weiteren ist es möglich, die Feinzerkleinerung mittels Ultraschall, Jet-Collision oder Cryocrushing zu bewerkstelligen. For the fine comminution, a refiner, in particular a refiner comprising comminuting means made of a mineral material, is preferably used. However, it is also possible to use a ball mill, a homogenizer or a microfluidizer. Furthermore, it is possible to comminute by means of ultrasound, jet collision or cryocrushing accomplish.
Bevorzugt weist das Verfahren den zusätzlichen Schritt auf, dass der Zellstoff vor dem Dispergieren bevorzugt mechanisch und im Wesentlichen ohne Zugabe einer Flüssigkeit, bevorzugt ohne Zugabe einer Flüssigkeit, vorzerkleinert wird. Für die Vorzerkleinerung, welche auch als Grobzerkleinerung bezeichnet werden kann, werden bevorzugt Zellstoffplatten oder flashgetrockneter Zellstoff, der insbesondere in Form von Ballen vorliegen kann, verwendet. Flashgetrockneter Zellstoff wird mittels Flashtrocknung hergestellt, bei welcher der Zellstoff unbehindert in einem heissen Luftstrom getrocknet wird. Die mechanische Vorzerkleinerung wird vorteilhaft mittels eines Metalls, bevorzugt mittels eines aus Metall hergestellten Zerkleinerungsmittels, durchgeführt. Da im Wesentlichen keine Flüssigkeit, bevorzugt keine Flüssigkeit, zugegeben wird und die Vorzerkleinerung somit im trockenen Zustand des Zellstoffs vorgenommen wird, dringen allfällige Metallpartikel nicht in das Innere der Fasern ein und sind zudem auch einfacher wieder entfernbar. Die Verwendung von Zellstoffplatten oder flashgetrocknetem Zellstoff bietet den Vorteil, dass der Zellstoff ein vergleichsweise kleines Volumen aufweist und somit die Vorrichtung für die trockene Vorzerkleinerung, insbesondere in einem Schredder, gut mit dem Zellstoff befüllbar ist. The method preferably has the additional step that the pulp is preferably pre-shredded mechanically before being dispersed and essentially without addition of a liquid, preferably without addition of a liquid. For the pre-crushing, which may also be referred to as coarse comminution, preferably pulp plates or flash-dried pulp, which may be present in particular in the form of bales, are used. Flash dried pulp is made by flash drying in which the pulp is dried unhindered in a hot air stream. The mechanical pre-shredding is advantageously carried out by means of a metal, preferably by means of a comminuting agent made of metal. Since essentially no liquid, preferably no liquid, is added and the preliminary comminution is thus carried out in the dry state of the pulp, any metal particles do not penetrate into the interior of the fibers and are also easier to remove again. The use of pulp plates or flash-dried pulp offers the advantage that the pulp has a comparatively small volume and thus the device for dry pre-shredding, in particular in a shredder, can be filled well with the pulp.
Die Vorzerkleinerung kann, falls Zellstoffplatten verwendet werden, beispielsweise mittels einer Feinmühle, einer Schneidmühle, einer Hammermühle, eines Mixers, einer Prallmühle oder einer beliebigen Kombination derer erfolgen. Die Elemente dieser Vorrichtungen, welche die Zerkleinerung unmittelbar bewirken, sind bevorzugt aus Metall hergestellt. The pre-shredding can, if pulp plates are used, for example by means of a fine mill, a granulator, a hammer mill, a mixer, an impact mill or any combination thereof. The elements of these devices, which directly effect comminution, are preferably made of metal.
Falls flashgetrockneter Zellstoff verwendet wird, kann die Vorzerkleinerung zum Beispiel mittels eines Schredders, einer Schneidmühle oder einer Hammermühle durchgeführt werden. Auch hier sind die Elemente dieser Vorrichtungen, welche die Zerkleinerung unmittelbar bewirken, bevorzugt aus Metall hergestellt. If flash-dried pulp is used, the pre-crushing may be carried out, for example, by means of a shredder, a granulator or a hammer mill. Again, the elements of these devices, which cause the crushing directly, preferably made of metal.
Die mittlere Faserlänge des für die Vorzerkleinerung verwendeten Zellstoffs liegt bevorzugt im Bereich von grösser oder gleich 0.4 mm (Millimeter), bevorzugter im Bereich von 0.4 mm - 10 mm, noch bevorzugter im Bereich von 0.6 - 8 mm, am bevorzugtesten im Bereich von 0.6 mm - 6 mm, wobei die mittlere Faserlänge bevorzugt gemäss der Norm TAPPI T271 pm-91 aus dem Jahr 1991 gemessen wird. Diese Bereiche bewirken den Vorteil, dass die Gefahr vermindert ist, dass die Vorrichtung für die Vorzerkleinerung bzw. Trockenzerkleinerung bzw. Grobzerkleinerung, verstopft. Der für die Vorzerkleinerung verwendete Zellstoff ist bevorzugt trocken und weist bevorzugt einen Wassergehalt von lediglich höchstens 15 Gew.-%, bevorzugter von höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter von 1 Gew.-% - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten von 5 Gew.-% - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des für die Vorzerkleinerung verwendeten Zellstoffs auf. Die Messung des Wassergehalts basiert dabei bevorzugt auf der Norm EN 20638 vom September 1993. The average fiber length of the pulp used for the pre-crushing is preferably in the range of greater than or equal to 0.4 mm (millimeters), more preferably in the range of 0.4 mm - 10 mm, more preferably in the range of 0.6 - 8 mm, most preferably in the range of 0.6 mm - 6 mm, wherein the average fiber length is preferably measured according to the standard TAPPI T271 pm -91 from 1991. These areas have the advantage that the risk is reduced that the device for pre-shredding or dry comminution or coarse shredding, clogged. The pulp used for the pre-shredding is preferably dry and preferably has a water content of only at most 15 wt .-%, more preferably of at most 10 Wt .-%, more preferably from 1 wt .-% - 9 wt .-%, most preferably from 5 wt .-% - 8 wt .-%, based on the total weight of the pulp used for the pre-crushing on. The measurement of the water content is preferably based on the standard EN 20638 of September 1993.
Als ursprünglicher Ausgangsstoff zur Herstellung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs bzw. insbesondere zur Herstellung der für die Vorzerkleinerung verwendeten Zellstoffplatten oder des flashgetrockneten Zellstoffs wird vorteilhaft eine Pflanze, wie insbesondere eine Holz- oder eine Einjahrespflanze verwendet. Bevorzugt wird von der Pflanze der Stamm, das Blattwerk oder die Schale der Frucht verwendet. As the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the production of the pulp plates or the flash-dried pulp used for the pre-shredding is advantageously used a plant, such as in particular a wood or a year-old plant. The plant preferably uses the stem, the foliage or the skin of the fruit.
Als ursprünglicher Ausgangsstoff zur Herstellung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs bzw. insbesondere zur Herstellung der für die Vorzerkleinerung verwendeten Zellstoffplatten oder des flashgetrockneten Zellstoffs, werden besonders vorteilhaft Früchte, wie beispielsweise Zitrusfrüchte oder Äpfel, Getreide, wie beispielsweise Weizen oder Mais, Gras oder faserhaltiges Gemüse, wie beispielsweise Erbsen, Hülsenfrüchten oder Karotten, verwendet. Die Zitrusfrüchte umfassen beispielsweise Zitronen, Orangen, Limetten oder Grapefruits. Bei Zitronen sowie Orangen ist besonders bevorzugt die Schale der ursprüngliche Ausgangsstoff. Bei Äpfeln ist besonders bevorzugt der Apfeltrester der ursprüngliche Ausgangsstoff. Die genannten ursprünglichen Ausgangsstoffe bieten den Vorteil, dass diese eine besonders hohe Zellstoffausbeute ermöglichen. Die Zitrusfrüchte, insbesondere die Schalen von Zitronen und Orangen, sowie die Äpfel, insbesondere der Apfeltrester, bieten zudem den Vorteil, dass diese einen besonders hohen Pektingehalt aufweisen. Die Feinzerkleinerungsmischung bzw. das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten wird bevorzugt zur Erhöhung der Viskosität, wie beispielsweise einer Flüssigkeit, eingesetzt. Falls das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten unter Verwendung von pektinhaltigen ursprünglichen Ausgangsstoffen hergestellt ist, so resultiert ein Fasermaterial, welches viskositätserhöhender ist, im Vergleich zu Fasermaterial, welches unter Verwendung von nicht pektinhaltigen, ursprünglichen Ausgangsstoffen hergestellt ist. As the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the preparation of the pulp plates or the flash-dried pulp used for the pre-shredding, are particularly advantageous fruits, such as citrus fruits or apples, cereals, such as wheat or corn, grass or fiber-containing vegetables, such as peas, legumes or carrots. The citrus fruits include, for example, lemons, oranges, limes or grapefruit. In the case of lemons and oranges, the shell is particularly preferably the original starting material. For apples, the apple pomace is particularly preferably the original starting material. The stated original starting materials have the advantage that they allow a particularly high pulp yield. The citrus fruits, especially the shells of lemons and oranges, as well as the apples, in particular the apple pomace, also offer the advantage that they have a particularly high pectin content. The comminution mixture or the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably used for increasing the viscosity, such as, for example, a liquid. If the fiber material is made with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates using pectin-containing original starting materials, then a fiber material results which is more viscosity-enhanced compared to fiber material made using non-pectin-containing original starting materials.
Aus dem ursprünglichen Ausgangsstoff, welcher bevorzugt eine Pflanze, wie insbesondere eine Holz- oder eine Einjahrespflanze ist, werden, bevorzugt im Falle von Holz, bevorzugt Chips bzw. Holzschnitzel hergestellt, die dann mechanisch, chemisch oder kombiniert mechanisch und chemisch weiterverarbeitet werden, um das Ausgangsmaterial für die Vorzerkleinerung, insbesondere die erwähnten Zellstoffplatten oder den erwähnten flashgetrockneten Zellstoff, zu bilden. Durch die Weiterverarbeitung wird der ursprüngliche Ausgangsstoff, welcher insbesondere eine Holz- oder eine Einjahrespflanze ist, delignifiziert und die Fasern werden aus dem Holzverbund separiert, das heisst der ursprüngliche Ausgangsstoff wird zerfasert. Dabei kann insbesondere auch der Weissegrad erhöht werden. Für die chemische Weiterverarbeitung können Sulfat, Sulfit, ASAM (Alkalisches Sulfitverfahren mit Anthrachinon und Methanol) oder S02 / Ethanol eingesetzt werden. Die chemische Weiterverarbeitung kann auch mittels Organocell oder Steam Exposion erfolgen. Des Weiteren kann die chemische Weiterverarbeitung auch mittels eines Allcell-, Acetosolv-, Acetocell-, Formacell- oder Milox-Verfahrens erfolgen. From the original starting material, which is preferably a plant, such as in particular a wood or a year-old plant, preferably chips or wood chips are produced, preferably in the case of wood, which are then mechanically, chemically or combined mechanically and chemically processed to the Starting material for pre-shredding, in particular the mentioned pulp plates or the mentioned flash-dried pulp. As a result of the further processing, the original starting material, which is in particular a woody or an annual plant, is delignified and the fibers are separated from the wood composite, that is to say the original starting material is defiberized. In this case, in particular, the degree of whiteness can be increased. For chemical processing, sulfate, sulfite, ASAM (alkaline sulfite process with anthraquinone and methanol) or S0 2 / ethanol can be used. The chemical processing can also be done by means of Organocell or Steam Exposion. Furthermore, the chemical processing can also be carried out by means of an Allcell, Acetosolv, Acetocell, Formacell or Milox process.
Vorteilhaft liegt der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff verdichtet, vorteilhafter in Form von Pellets und / oder Briketts, vor. Der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff wird vorteilhaft also vor dem Dispergieren in der Flüssigkeit verdichtet, bevorzugt pelletiert oder brikettiert. Durch die Verdichtung, bevorzugt Pelletierung oder Brikettierung, reduziert sich das Volumen des Zellstoffs, es gibt weniger Staubentwicklung und der Verpackungsaufwand reduziert sich. Ausserdem ist der verdichtete Zellstoff, insbesondere wenn er in Form von Pellets oder Briketts vorliegt, pumpbar. Zudem ist die Wasseraufnahmegeschwindigkeit des verdichteten Zellstoffes, insbesondere der Pellets oder Briketts, langsamer und der verdichtete Zellstoff, insbesondere die Pellets oder Briketts, sind besser dosierbar. Durch die Verdichtung des Zellstoffes, insbesondere der Pelletierung oder Brikettierung, wird somit die Lager- und Transportfähigkeit sowie die Handhabung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs verbessert. Advantageously, the dry, pre-shredded pulp is compacted, more advantageously in the form of pellets and / or briquettes before. The dry, pre-shredded pulp is thus advantageously compacted before dispersing in the liquid, preferably pelleted or briquetted. The densification, preferably pelleting or briquetting, reduces the volume of the pulp, there is less dust and the packaging costs are reduced. In addition, the compacted pulp, especially if it is in the form of pellets or briquettes, is pumpable. In addition, the water absorption rate of the compressed pulp, in particular the pellets or briquettes, slower and the compressed pulp, in particular the pellets or briquettes, are better dosed. The compaction of the pulp, in particular the pelleting or briquetting, thus improves the storage and transportability as well as the handling of the dry, pre-shredded pulp.
Der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff weist bevorzugt einen Wassergehalt von höchstens 15 Gew.-%, bevorzugter von höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter von 1 Gew.-% - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten von 5 Gew.-% - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs, auf. Die Messung des Wassergehalts basiert dabei bevorzugt auf der Norm EN 20638 vom September 1993. The dry, pre-shredded pulp preferably has a water content of at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, even more preferably from 1% by weight to 9% by weight, most preferably 5% by weight. 8 wt .-%, based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp, on. The measurement of the water content is preferably based on the standard EN 20638 of September 1993.
Vorteilhaft liegt der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff in Form eines Pulvers vor. Die Faserlänge liegt bevorzugt im Bereich von 0.025 - 6 mm, bevorzugter im Bereich von 0.4 - 1.7 mm. Eine derartige Faserlänge eignet sich optimal für die Feinzerkleinerung und einen wirtschaftlichen Betrieb der Anlage. Derartige Faserlängen bieten insbesondere den Vorteil, dass die Gefahr der Verstopfung der Vorrichtung für die Feinzerkleinerung, wie beispielsweise des Homogenisators oder der Kugelmühle, vermindert wird. Zudem ist bei einem Refiner kein Garniturwechsel notwendig. Des Weiteren sind nicht mindestens zwei Refiner notwendig, d.h. ein Grobrefiner sowie ein Feinrefiner. Das Wasserrückhaltevermögen liegt bevorzugt bei 40 - 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs. Gemessen wird das Wasserrückhaltevermögen dabei entsprechend den Angaben in «T. Wolfinger, Dreidimensionale Strukturanalyse und Modellierung des Kraft-Dehnungsverhaltens von Fasergefügen, TU Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften, Dissertation eingereicht im November 2016». Das gegenüber der Grobzerkleinerung in einem Refiner geringe Wasserrückhaltevermögen führt zu einer schnellen Sedimentation des Materials, welches wiederum einen Vorteil bei z.B. Waschvorgängen hat. Der bevorzugt entsprechend der Norm ISO 5267-1 vom Juli 2000 ermittelte Entwässerungswiderstand des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs beträgt bevorzugt 12 - 15° SR (Schopper-Riegler). Vorteilhaft liegt nach dem Feinzerkleinern mindestens 10 Gew.-%, bevorzugt mindestens 20 Gew.- %, bevorzugter mindestens 40 Gew.-%, noch bevorzugter 60 Gew.-%, noch bevorzugter 80 %, noch bevorzugter mindestens 90 %, noch bevorzugter mindestens 95 %, am bevorzugtesten 100 Gew.-% des Fasermaterials der Feinzerkleinerungsmischung, bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials der Feinzerkleinerungsmischung, in Form von mikroskaligen und/oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten vor. Bei einem eher geringen Anteil von mikroskaligen und/oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten im Fasermaterial, wie insbesondere bei einem Anteil von 10 Gew.-% bis 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials, ist das Fasermaterial besonders gut geeignet zur Beeinflussung der Festigkeit, beispielsweise bei Anwendungen in der Papierindustrie. Bei einem mittleren Anteil von 30 Gew.-% bis 60 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials können insbesondere die strukturgebenden und gerüstbildenden Eigenschaften des Fasermaterials ausgenutzt werden. Bei einem hohen Anteil von mindestens 60 Gew.-% der mikroskaligen und/oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate bezogen auf das Gesamtgewicht des Fasermaterials kann das Fasermaterial aufgrund der durch die Fibrillenagglomerate gebildeten, sehr grossen Oberfläche bei unterschiedlichen Anwendungen insbesondere für die Rheologie- und/oder Porositätssteuerung eingesetzt werden. Advantageously, the dry, pre-shredded pulp is in the form of a powder. The fiber length is preferably in the range of 0.025 - 6 mm, more preferably in the range of 0.4 - 1.7 mm. Such a fiber length is optimally suited for fine comminution and economic operation of the plant. Such fiber lengths offer the particular advantage that the risk of clogging of the apparatus for comminution, such as the homogenizer or the ball mill, is reduced. In addition, in a refiner no set change is necessary. Furthermore, at least two refiners are not necessary, ie a coarse refiner and a fine refiner. The water retention capacity is preferably 40-60 wt .-% based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp. The water retention capacity is measured according to the information given in "T. Wolfinger, Three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 ». The low water retention capacity compared to the coarse shredding in a refiner leads to a rapid sedimentation of the material, which in turn has an advantage in, for example, washing operations. The preferred drainage resistance of the dry, pre-shredded pulp, determined according to ISO 5267-1 of July 2000, is preferably 12-15 ° SR (Schopper-Riegler). Advantageously, at least 10% by weight, preferably at least 20% by weight, more preferably at least 40% by weight, more preferably 60% by weight, even more preferably 80%, even more preferably at least 90%, even more preferably at least, after comminuting 95%, most preferably 100% by weight of the fiber material of the comminution mixture, based on the total weight of the fiber material of the comminution mixture, in the form of microscale and / or nanoscale fibril agglomerates. With a rather small proportion of microscale and / or nanoscale fibril agglomerates in the fiber material, such as in particular in a proportion of 10 wt .-% to 30 wt .-% based on the total weight of the fiber material, the fiber material is particularly well suited for influencing the strength, for example, in applications in the paper industry. With an average proportion of from 30% by weight to 60% by weight, based on the total weight of the fiber material, it is possible in particular to utilize the texturing and structure-forming properties of the fiber material. With a high proportion of at least 60% by weight of the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, based on the total weight of the fiber material, the fiber material can be used for different applications, in particular for rheology and / or porosity control, due to the very large surface area formed by the fibril agglomerates become.
Die mittlere Länge der mikroskaligen Fibrillenagglomerate liegt bevorzugt im Bereich von 500 nm - 1000 μιη, bevorzugter im Bereich von 500 nm - 600 μιη, noch bevorzugter im Bereich von 500 nm - 200 μιη. Die Ermittlung der mittleren Länge der Fibrillenagglomerate erfolgt dabei bevorzugt gemäss der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006. Je enger die Verteilung der mittleren Faserlänge ist, desto definiertere Eigenschaften des Fasermateriales können erzielt werden. Fasermaterial mit solchen Fibrillenagglomeraten ist besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte oder pharmazeutische Produkte, herzustellen. The mean length of the microscale fibril agglomerates is preferably in the range from 500 nm to 1000 μm, more preferably in the range from 500 nm to 600 μm, even more preferably in the range from 500 nm to 200 μm. The determination of the average length of the fibril agglomerates is carried out preferably according to the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006. The narrower the distribution of the average fiber length, the more defined properties of the fiber material can be achieved. Fiber material with such Fibrillenagglomeraten is particularly suitable for various materials, such as food, cosmetic products or pharmaceutical products to produce.
Die mittlere Länge der nanoskaligen Fibrillenagglomerate liegt bevorzugt im Bereich von 10 nm - 500 nm. The average length of the nanoscale fibril agglomerates is preferably in the range of 10 nm. 500 nm.
Das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten weist bevorzugt eine Oberfläche von 40 - 450 m2/g, bevorzugter eine Oberfläche von 50 - 400 m2/g, noch bevorzugter eine Oberfläche von 60 - 400 m2/g, am bevorzugtesten eine Oberfläche von 80 - 350 m2/g auf. Fasermaterial mit solchen Oberflächen ist besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte oder pharmazeutische Produkte, herzustellen. Für die Messung der Oberfläche wird bevorzugt folgende Methode mit den Verfahrensschritten „Probenvorbereitung 1", „Probenvorbereitung II" und „Durchführung der Stickstoffadsorptionsmessung / Berechnung der Oberfläche" durchgeführt: The fibrous material having the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates preferably has a surface area of 40-450 m 2 / g, more preferably a surface area of 50-400 m 2 / g, even more preferably a surface area of 60-400 m 2 / g, most preferably a surface of 80 - 350 m 2 / g. Fiber material with such surfaces is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products or pharmaceutical products. For the measurement of the surface, the following method is preferably carried out with the method steps "sample preparation 1", "sample preparation II" and "carrying out the nitrogen adsorption measurement / calculation of the surface":
Probenvorbereitung I: Sample preparation I:
Es werden ca. 20 g einer Faserdispersion umfassend Wasser und 2 Gew.-% Fasermaterial umfassend mikroskalige und / oder nanoskalige Fibrillenagglomerate in ein 50 ml Falcon- Röhrchen eingewogen. Das Volumen des Falcon-Röhrchens wird bis auf 50 ml mit Ethanol (94 %) ergänzt und mit einem Vortexmischer 30 - 60 s gemischt. Die Probe wird in einer Zentrifuge (z.B. Typ Hettich Rotina 380 mit 6-fach Winkelrotor 45°) bei 5000 1/min für 10 Minuten zentrifugiert. Anschliessend wird das Filtrat abgegossen, das nun leere Volumen erneut mit Ethanol (94%) ergänzt und mit einem Glasstab aufgerührt. Anschliessend wird die Probe erneut 30 - 60 s mit einem Vortexmischer aufgelockert und erneut bei den gleichen Parametern abzentrifugiert. Dieser Vorgang wird 5x wiederholt. Anschliessend wird die Restfeuchte aus dem Material mittels Trocknung in superkritischem C02 wie z.B. in einem Tousimis Autosamdri 931 durchgeführt. Probenvorbereitung II: Approximately 20 g of a fiber dispersion comprising water and 2% by weight of fiber material comprising micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates are weighed into a 50 ml Falcon tube. The volume of the Falcon tube is supplemented to 50 ml with ethanol (94%) and mixed with a vortex mixer for 30 - 60 s. The sample is centrifuged in a centrifuge (eg type Hettich Rotina 380 with 6-fold 45 ° angle rotor) at 5000 1 / min for 10 minutes. Subsequently, the filtrate is poured off, the now empty volume again with ethanol (94%) supplemented and stirred with a glass rod. Subsequently, the sample is again loosened for 30-60 s with a vortex mixer and centrifuged again at the same parameters. This process is repeated 5 times. Subsequently, the residual moisture is carried out from the material by drying in supercritical C0 2 such as in a Tousimis Autosamdri 931. Sample preparation II:
Die nach der Methode der Probenvorbereitung I entwässerte Probe wird in ein zuvor getrocknetes und in leerem Zustand gewogenes Glasrohr gegeben und für min. 24 h bei min. 105 °C entgast. Durchführung der Stickstoffadsorptionsmessung / Berechnung der Oberfläche: The sample, dewatered by the method of Sample Preparation I, is placed in a previously dried and empty glass tube and allowed to stand for a min. 24 h at min. Degassed 105 ° C. Execution of the nitrogen adsorption measurement / calculation of the surface:
Das Glasröhrchen mit der entgasten Probe nach Probenvorbereitung II wird nun in ein geeignetes Messgerät für die Ermittlung von Stickstoff Sorptionsisothermen wie z.B. einem Micromeritics 3Flex Version 3.01 gegeben. Die Probenmasse liegt z.B. bei 0.0777 g, kann jedoch messgerätespezifisch oder probenspezifisch abweichen. Der für die Messung eingesetzte Stickstoff sowie Helium haben eine Reinheit von 99,999 % aufzuweisen. Das Ergebnis der Messung wird auf eine Nachkommastelle genau in m2/g angegeben. Der angegebene Wert des Ergebnisses geht auf die Berechnungsgrundlage nach BET gemäss Brunauer, Emmett und Teller zurück, welche dem Fachmann bekannt ist. The glass tube containing the degassed sample after sample preparation II is now placed in a suitable instrument for the determination of nitrogen sorption isotherms such as a Micromeritics 3Flex version 3.01. For example, the sample mass is 0.0777 g, but may differ from instrument to instrument or sample specific. The nitrogen and helium used for the measurement have a purity of 99.999%. The result of the measurement will be on one decimal place specified in m 2 / g. The stated value of the result is based on the calculation basis for BET according to Brunauer, Emmett and Teller, which is known to the person skilled in the art.
Bevorzugt weisen wenigstens 1 %, bevorzugter wenigstens 10%, noch bevorzugter wenigstens 20%, noch bevorzugter wenigstens 40%, noch bevorzugter wenigstens 50%, noch bevorzugter wenigstens 60%, noch bevorzugter wenigstens 70%, noch bevorzugter wenigstens 80%, noch bevorzugter wenigstens 90%, am bevorzugtesten 100%, der gesamten Partikel des Fasermaterials bevorzugt eine mittlere Länge im Bereich von 500 nm - 1000 μιη, bevorzugter im Bereich von 500 nm - 600 μιη, noch bevorzugter im Bereich von 500 nm - 200 μιη, auf. Die Partikel des Fasermaterials umfassen nicht nur die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, sondern können auch allfällig vorliegende Fibrillen sowie allfällige weitere Bestandteile des Fasermaterials umfassen. Die genannten Prozentzahlen der mittleren Faserlängen sind bevorzugt mittels der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006, ermittelt. Fasermaterial mit solchen Partikelmengen ist besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte, pharmazeutische Produkte, herzustellen. Preferably, at least 1%, more preferably at least 10%, even more preferably at least 20%, even more preferably at least 40%, even more preferably at least 50%, even more preferably at least 60%, even more preferably at least 70%, even more preferably at least 80%, more preferably at least 90%, bevorzugtesten 100%, of the total particles of the fibrous material preferably have an average length in the range of 500 nm - 1000 μιη, more preferably in the range of 500 nm - 600 μι η, more preferably in the range of 500 nm - 200 μιη on. The particles of the fiber material comprise not only the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, but may also comprise any fibrils present and any other constituents of the fiber material. The stated percentages of the mean fiber lengths are preferably determined by means of the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006. Fiber material with such amounts of particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
Der D90-Wert für die Länge der Partikel des Fasermateriales mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, wobei die Länge bevorzugt gemäss der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006, gemessen ist, gibt an, welche maximale Länge 90% der Partikel des Fasermaterials aufweisen, und liegt bevorzugt im Bereich von 1 - 200 μιη, bevorzugter im Bereich von 30 - 150 μιη, noch bevorzugter im Bereich von 40 - 140 μιη. Fasermaterial umfassend solche Partikel ist besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte, pharmazeutische Produkte, herzustellen. Die Berechnung des D90- Wertes ist dem Fachmann bekannt. The D90 value for the length of the particles of the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, the length preferably being measured according to the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006, indicates which maximum length is 90% have the particles of the fiber material, and is preferably in the range of 1 - 200 μιη, more preferably in the range of 30 - 150 μιη, more preferably in the range of 40 - 140 μιη. Fiber material comprising such particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products. The calculation of the D90 value is known to the person skilled in the art.
Der D90-Wert für die Dicke der Partikel des Fasermateriales mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, wobei die Dicke bevorzugt gemäss der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006, gemessen ist, gibt an, welche maximale Dicke 90% der Partikel des Fasermaterials haben, und liegt bevorzugt im Bereich von 0.5 - 20 μιη, bevorzugter im Bereich von 1 - 10 μηι, noch bevorzugter im Bereich von 1 - 8 μπι. Fasermaterial umfassend solche Partikel ist besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte, pharmazeutische Produkte, herzustellen. Die Berechnung des D90- Wertes ist dem Fachmann bekannt. Das Wasserrückhaltevermögen des Fasermateriales mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten liegt bevorzugt in einem Bereich von 100 - 700 Gew-%, bevorzugter in einem Bereich von 150 Gew.-% - 600 Gew.-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 170 Gew.- % - 500 Gew.-%, wobei das Wasserrückhaltevermögen bevorzugt entsprechend den Angaben in «T. Wolfinger, Dreidimensionale Strukturanalyse und Modellierung des Kraft-Dehnungsverhaltens von Fasergefügen, TU Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften, Dissertation eingereicht im November 2016», gemessen wird. The D90 value for the thickness of the particles of the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, wherein the thickness is preferably measured according to the standard ISO 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006, indicates which maximum thickness is 90% have the particles of the fiber material, and is preferably in the range of 0.5 to 20 μιη, more preferably in the range of 1 to 10 μηι, more preferably in the range of 1-8 μπι. Fiber material comprising such particles is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products. The calculation of the D90 value is known to the person skilled in the art. The water retention capacity of the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably in a range of 100-700 wt%, more preferably in a range of 150 wt% - 600 wt%, more preferably in a range of 170 wt% % - 500 wt .-%, wherein the water retention capacity preferably according to the information in "T. Wolfinger, three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 », is measured.
Besonders bevorzugt weist das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten wenigstens eine, bevorzugt mehrere, insbesondere bevorzugt alle der genannten Eigenschaften auf ausgewählt aus der Gruppe umfassend die mittlere Länge der mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, die Oberfläche des Fasermateriales, die Prozentzahlen der mittleren Faserlängen, das Wasserrückhaltevermögen des Fasermaterials, der D90-Wert für die Länge der Partikel und der D90-Wert für die Dicke der Partikel. Die sich hieraus ergebenden Kombinationsmöglichkeiten werden nicht explizit erwähnt, gelten aber alle als offenbart. Ein solches Fasermaterial ist ganz besonders geeignet um verschiedenste Materialien, wie beispielsweise Lebensmittel, Kosmetikprodukte, pharmazeutische Produkte, herzustellen. Particularly preferably, the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates has at least one, preferably several, particularly preferably all of the properties mentioned selected from the group comprising the average length of the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, the surface of the fiber material, the percentages of mean fiber lengths, the water retention capacity of the fiber material, the D90 value for the length of the particles and the D90 value for the thickness of the particles. The resulting combination options are not explicitly mentioned, but are all considered disclosed. Such a fiber material is particularly suitable for producing a wide variety of materials, such as, for example, foods, cosmetic products, pharmaceutical products.
Durch das Dispergieren des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes in der Flüssigkeit resultiert eine Dispersion, welche vorteilhaft einen Flüssigkeitsgehalt von mindestens 60 Gew.-%, vorteilhafter von mindestens 80 Gew.-%, noch vorteilhafter von 90 Gew.-% - 99 Gew.-%, am vorteilhaftesten von 94 Gew.-% - 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, aufweist. Diese Flüssigkeitsgehalte ermöglichen einen effizienten Betrieb der Vorrichtung für die Feinzerkleinerung sowie eine optimale Beschickbarkeit der Vorrichtung für die Feinzerkleinerung mit der Dispersion. Der Feststoffgehalt der Dispersion wird bevorzugt gemäss der Norm ISO 41 19: 1995 gemessen. By dispersing the dry, pre-shredded pulp in the liquid results in a dispersion, which advantageously has a liquid content of at least 60 wt .-%, more preferably of at least 80 wt .-%, more preferably from 90 wt .-% - 99 wt .-% most preferably from 94% to 98% by weight, based on the total weight of the dispersion. These liquid contents enable efficient operation of the apparatus for comminution as well as optimum feedability of the apparatus for comminution with the dispersion. The solids content of the dispersion is preferably measured according to the standard ISO 41 19: 1995.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform ist oder umfasst die Flüssigkeit, in welcher der Zellstoff, insbesondere beim Feinzerkleinern, dispergiert ist, eine polare Substanz, wie insbesondere Wasser, Aceton, Chloroform, Glycerin oder einen Alkohol, wie beispielsweise Isopropanol, Glykol, Ethanol, oder eine Mischung von wenigstens von zwei polaren Substanzen, wie insbesondere ein Azeotrop, wie beispielsweise eine Mischung von Ethanol und Wasser, oder ein Gemisch von Wasser und einem Enzym. Die Verwendung von Glycerin als Flüssigkeit bietet den Vorteil, dass die Gefahr der Verstopfung der Vorrichtung für die Feinzerkleinerung vermindert ist. Es wurde festgestellt, dass Glycerin bei der Feinzerkleinerung das Agglomerieren von Fasern, insbesondere der mikroskaligen sowie der nanoskaligen Fibrillenagglomerate, verhindert. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, kann auch eine polare Flüssigkeit sein. According to an advantageous embodiment, the liquid in which the pulp is dispersed, in particular during comminution, is or comprises a polar substance, in particular water, acetone, chloroform, glycerol or an alcohol, for example isopropanol, glycol, ethanol or a mixture of at least two polar substances, such as in particular an azeotrope, such as a mixture of ethanol and water, or a mixture of water and an enzyme. The use of glycerin as a liquid offers the advantage that the risk of clogging of the device for comminution is reduced. It has been found that glycerol in fine comminution prevents agglomeration of fibers, especially microscale and nanoscale fibril agglomerates. The Liquid used for the preparation of the remoistened mixture, which will be described later, may also be a polar liquid.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist oder umfasst die Flüssigkeit, in welcher der Zellstoff, insbesondere beim Feinzerkleinern, dispergiert ist, eine apolare Flüssigkeit, wie insbesondere einen Kohlenwasserstoff, wie beispielsweise ein Alkan, oder ein Öl, oder eine Mischung von wenigstens von zwei apolaren Flüssigkeiten. Dies bietet den Vorteil, dass die apolare Flüssigkeit von der Feinzerkleinerungsmischung entfernt bzw. die Feinzerkleinerungsmischung getrocknet werden kann, wobei die in der Feinzerkleinerungsmischung enthaltenen mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate während des Trocknungsvorganges wenig bis gar nicht miteinander agglomerieren und somit die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate in der trockenen Mischung im Wesentlichen einzeln, bevorzugt einzeln, vorliegen. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, kann auch eine apolare Flüssigkeit sein. According to a further preferred embodiment, the liquid in which the pulp is dispersed, in particular during comminution, is or comprises an apolar liquid, in particular a hydrocarbon, such as an alkane, or an oil, or a mixture of at least two apolar liquids , This has the advantage that the apolar liquid can be removed from the comminution mixture or the comminution mixture dried, the microsized and / or nanoscale fibril agglomerates contained in the comminution mixture agglomerating little to no longer during the drying process and thus the microscale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate in the dry mixture substantially individually, preferably individually. The liquid used to make the remoistened mixture, which will be described later, may also be an apolar liquid.
Gemäss eine weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit für die Herstellung von Lebensmitteln zugelassen. Dies bietet den Vorteil, dass das mit Hilfe einer solchen Flüssigkeit erfindungsgemäss hergestellte Fasermaterial bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden darf. Die zur Lebensmittelverarbeitung zugelassenen Flüssigkeiten sind der jeweiligen nationalen Lebensmittelgesetzgebung zu entnehmen. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, ist bevorzugt auch eine solche Flüssigkeit, falls diese wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines Lebensmittels dienen soll. According to another preferred embodiment, the liquid is approved for the production of foodstuffs. This offers the advantage that the fiber material produced according to the invention with the aid of such a liquid may be used in the production of foods. The liquids authorized for food processing are to be taken from the respective national food legislation. The liquid which is used for the production of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a foodstuff.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit ein Lebensmittel oder ein Zwischenprodukt zur Herstellung eines Lebensmittels, welches als Flüssigkeit vorliegt. Ein Lebensmittel, welches als Flüssigkeit vorliegt, ist beispielsweise ein nichtalkoholhaltiges Getränk, wie beispielsweise Milch, Fruchtsaft, Tee, Kaffee, ein alkoholhaltiges Getränk, wie beispielsweise Wein, Bier, oder ein Speiseöl. Dies bietet den Vorteil, dass das mit Hilfe solcher Flüssigkeiten hergestellte Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten bei der Herstellung von Lebensmitteln verwendet werden darf. Ein Vorteil zeigt sich z.B. bei der Herstellung von Schokolade, in die während der Herstellung kein Wasser gelangen darf. Vorteilhaft wird daher das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, welches in Schokolade eingearbeitet werden soll, mit Hilfe der Flüssigkeit Milch hergestellt und somit wird über das Fasermaterial kein Wasser als solches in die Schokolade eingetragen. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, ist bevorzugt auch ein als Flüssigkeit vorliegendes Lebensmittel, falls diese wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines Lebensmittels dienen soll. According to a further preferred embodiment, the liquid is a foodstuff or an intermediate product for producing a foodstuff which is present as a liquid. For example, a liquid food is a non-alcoholic beverage such as milk, fruit juice, tea, coffee, an alcoholic beverage such as wine, beer, or edible oil. This offers the advantage that the fiber material produced with the aid of such liquids may be used with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates in the production of foods. An advantage is found, for example, in the production of chocolate, in which no water may come during the production. Advantageously, therefore, the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, which is to be incorporated into chocolate, made using the liquid milk and thus no water as such in the chocolate on the fiber material entered. The liquid used for the preparation of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also a liquid food, if this remoistened mixture is to be used to produce a food.
Besonders bevorzugt dient die Flüssigkeit als Ausgangsstoff für die Herstellung eines Lebensmittels. Bevorzugt wird das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten mittels des als Flüssigkeit vorliegenden Ausgangsstoffes für die Herstellung eines Lebensmittels hergestellt sowie bevorzugt dann bei der Herstellung des genannten Lebensmittels verwendet. Dies bietet den Vorteil, dass das Fasermaterial und das Lebensmittel besonders gut miteinander kompatibel sind. Beispielsweise wird Milch als Ausgangsstoff für die Herstellung von Joghurt verwendet. Wird das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten für die Herstellung eines Joghurts verwendet, so ist vorteilhaft Milch die Flüssigkeit mit Hilfe dessen das Fasermaterial hergestellt wird. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, ist bevorzugt auch eine solche Flüssigkeit, falls diese wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines Lebensmittels dienen soll. Particularly preferably, the liquid serves as a starting material for the production of a food. Preferably, the fiber material is produced with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates by means of the starting material present as a liquid for the production of a food and preferably then used in the preparation of said food. This offers the advantage that the fiber material and the food are particularly compatible with each other. For example, milk is used as a raw material for the production of yoghurt. If the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates is used for the production of a yoghurt, milk is advantageously the liquid with the aid of which the fiber material is produced. The liquid which is used for the production of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a foodstuff.
Gemäss eine weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit zur Herstellung von Kosmetikprodukten zugelassen. Dies bietet den Vorteil, dass das mit Hilfe solcher Flüssigkeiten hergestellte Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten bei der Herstellung von Kosmetikprodukten verwendet werden darf. Die für die Herstellung von Kosmetikprodukten zugelassenen Flüssigkeiten sind der jeweiligen nationalen Gesetzgebung zu entnehmen. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, ist bevorzugt auch eine solche Flüssigkeit, falls diese wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines Kosmetikprodukts dienen soll. Bevorzugt ist die Flüssigkeit, welche im Zusammenhang mit Kosmetikprodukten verwendet wird, Aceton, Hexan, Cycleohexan, Dioxan, T-Butylmethylether, Dimethoxymethan, Chloroform, Dichloromethan, Ethylacetat, Tetrahydrofuran, 2-Butanon, 1 ,2-Dimethoxyethan, Acetonitril, oder eine Mischung davon, oder eine nicht-wässrige protische Flüssigkeit, wie beispielsweise Ethanol oder Isopropanol, oder eine azeotrope Mischung. According to a further preferred embodiment, the liquid is authorized for the production of cosmetic products. This offers the advantage that the fiber material produced with the aid of such liquids may be used with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates in the production of cosmetic products. The liquids authorized for the manufacture of cosmetic products are to be taken from the respective national legislation. The liquid used for the preparation of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a cosmetic product. Preferably, the liquid used in conjunction with cosmetic products is acetone, hexane, cyclohexane, dioxane, T-butylmethyl ether, dimethoxymethane, chloroform, dichloromethane, ethyl acetate, tetrahydrofuran, 2-butanone, 1,2-dimethoxyethane, acetonitrile, or a mixture thereof, or a non-aqueous protic liquid such as ethanol or isopropanol, or an azeotropic mixture.
Gemäss eine weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit zur Herstellung von pharmazeutischen Produkten zugelassen. Dies bietet den Vorteil, dass das mit Hilfe solcher Flüssigkeiten hergestellte Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten bei der Herstellung von pharmazeutischen Produkten verwendet werden darf. Die für die Herstellung von pharmazeutischen Produkten zugelassenen Flüssigkeiten sind der jeweiligen nationalen Gesetzgebung zu entnehmen. Die Flüssigkeit, welche für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung, welche nachstehend noch beschrieben wird, verwendet wird, ist bevorzugt auch eine solche Flüssigkeit, falls diese wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines pharmazeutischen Produkts dienen soll. According to a further preferred embodiment, the liquid is approved for the production of pharmaceutical products. This offers the advantage that the fiber material produced with the aid of such liquids can be used with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates in the production of pharmaceutical products may. The liquids approved for the manufacture of pharmaceutical products are to be taken from the respective national legislation. The liquid used for the preparation of the remoistened mixture, which will be described below, is preferably also such a liquid, if this remoistened mixture is to serve for the production of a pharmaceutical product.
Falls das Fasermaterial zur Herstellung von Kosmetikprodukten und/oder pharmazeutischen Produkten dienen soll, wird als ursprünglicher Ausgangsstoff zur Herstellung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs bevorzugt das Holz eines Laubbaumes, insbesondere Buchenholz und/oder Eukalyptusholz verwendet. Falls Eukalyptusholz verwendet wird, stammt dieses vorteilhaft vom Eukalyptus Urograndis. Derartige Holzarten weisen einen hohen Gehalt an Xylose auf. Es hat sich herausgestellt, dass ein hoher Xylose-Gehalt zu einem besonders angenehmen, insbesondere geschmeidigen und seidenartigen Empfinden des entsprechenden Produkts auf der Haut führt. Bevorzugt weist das Fasermaterial, insbesondere die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, deshalb generell mehr als 10 Gew.-%, bevorzugter mehr als 15 Gew.-%, am bevorzugtesten sogar mehr als 20 Gew.-% an Xylose auf bezogen auf das Gesamtgewicht das Fasermaterials beziehungsweise bezogen auf das Gesamtgewicht der mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate auf. Der Gehalt an Xylose im Fasermaterial beziehungsweise in den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten wird bevorzugt gemessen gemäss den Informationen, welche in «T. Wolfinger, Dreidimensionale Strukturanalyse und Modellierung des Kraft-Dehnungsverhaltens von Fasergefügen, TU Dresden, Fakultät Umweltwissenschaften, Dissertation eingereicht im November 2016», enthalten sind. Vorteilhaft weist die Flüssigkeit einen Siedepunkt bei Normaldruck (101325 Pascal) von 100°C oder kleiner, vorteilhafter von kleiner als 100°C, noch vorteilhafter von kleiner als 100 °C bis 50°C, am bevorzugtesten von 50°C - 90°C, auf. Wird das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskalige Fibrillenagglomeraten mit solchen Flüssigkeiten hergestellt, so kann die Flüssigkeit besonders schonend, insbesondere thermisch und / oder unter Einsatz von Unterdruck, vom Fasermaterial entfernt werden, bzw. die Feinzerkleinerungsmischung kann besonders schonend getrocknet werden, so dass die Fasermischung nicht geschädigt wird, wie beispielsweise indem die Fibrillenagglomerate miteinander agglomerieren. Der durch die Trocknung der Feinzerkleinerungsmischung resultierenden, getrockneten Mischung kann wieder Flüssigkeit hinzugefügt werden und die daraus resultierende wiederbefeuchtete Mischung weist dieselben Eigenschaften bzw. dieselbe Qualität auf wie das Fasermaterial bzw. die Feinzerkleinerungsmischung vor der Trocknung. Eine solche Eigenschaft ist beispielsweise die Viskositätserhöhende Wirkung. If the fiber material is to serve for the production of cosmetic products and / or pharmaceutical products, the wood of a deciduous tree, in particular beech wood and / or eucalyptus wood, is preferably used as the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp. If eucalyptus wood is used, this comes beneficially from the eucalyptus Urograndis. Such types of wood have a high content of xylose. It has been found that a high xylose content leads to a particularly pleasant, especially supple and silky sensation of the corresponding product on the skin. The fibrous material, in particular the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, therefore generally has more than 10% by weight, more preferably more than 15% by weight, most preferably even more than 20% by weight of xylose based on the total weight the fiber material or based on the total weight of the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate. The content of xylose in the fiber material or in the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates is preferably measured according to the information given in "T. Wolfinger, three-dimensional structural analysis and modeling of the force-strain behavior of fiber structures, TU Dresden, Faculty of Environmental Sciences, Dissertation submitted in November 2016 »are included. Advantageously, the liquid has a boiling point at atmospheric pressure (101325 Pascals) of 100 ° C or less, more preferably less than 100 ° C, more preferably less than 100 ° C to 50 ° C, most preferably 50 ° C - 90 ° C , on. If the fiber material is produced with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates with such liquids, the liquid can be removed from the fiber material particularly gently, in particular thermally and / or under reduced pressure, or the fine comminution mixture can be dried particularly gently, so that the fiber mixture is not damaged, such as by agglomerating the fibril agglomerates together. The dried mixture resulting from the drying of the comminution mixture can be re-added to liquid and the resulting remoistened mixture has the same properties or quality as the fiber material or comminution mixture before drying. Such a property is for example the Viscosity increasing effect.
Besonders vorteilhaft ist der Siedepunkt der Flüssigkeit kleiner als 100°C, bevorzugter kleiner als 90°C, noch bevorzugter kleiner als 80°C, da hierdurch die Flüssigkeit besonders einfach vom Fasermaterial bzw. von der Feinzerkleinerungsmischung entfernt werden kann. Die Flüssigkeit kann insbesondere einfacher als Wasser vom Fasermaterial bzw. von der Feinzerkleinerungsmischung entfernt werden. Zudem wird die Gefahr reduziert, dass das Fasermaterial, insbesondere die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, geschädigt werden. Particularly advantageously, the boiling point of the liquid is less than 100 ° C, more preferably less than 90 ° C, even more preferably less than 80 ° C, as a result, the liquid can be particularly easily removed from the fiber material or from the comminution mixture. In particular, the liquid can be removed more easily than water from the fiber material or from the comminution mixture. In addition, the risk is reduced that the fiber material, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate be damaged.
Bevorzugt liegt der unterste Siedepunkt der Flüssigkeit bei 50°C, da hierdurch die Gefahr einer Entzündung der Flüssigkeit während des Herstellprozesses des Fasermateriales bzw. bei der Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung verringert werden kann. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird für das Dispergieren, das Feinzerkleinern sowie die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung dieselbe Flüssigkeit verwendet. Preferably, the lowest boiling point of the liquid is at 50 ° C, since this can reduce the risk of ignition of the liquid during the manufacturing process of the fiber material or during the production of the remoistened mixture. According to a preferred embodiment, the same liquid is used for dispersing, comminuting and producing the remoistened mixture.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird für das Dispergieren und das Feinzerkleinern dieselbe Flüssigkeit, für die Herstellung der wiederbefeuchteten Mischung jedoch eine Flüssigkeit verwendet, welche unterschiedlich ist im Vergleich zur Flüssigkeit für das Dispergieren sowie das Feinzerkleinern. Unterschiedlich sind zwei Flüssigkeiten dann, wenn die Zusammensetzung der Flüssigkeiten unterschiedlich ist. According to a preferred embodiment, the same liquid is used for dispersing and comminuting, but for the production of the remoistened mixture a liquid is used which is different in comparison to the liquid for dispersing and comminuting. Two liquids are different if the composition of the liquids is different.
Der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff wird bevorzugt in Pulverform und vorteilhaft mit Hilfe einer Vorrichtung zum Mischen, insbesondere mittels eines Homogenisators, in der Flüssigkeit dispergiert. Der vorzerkleinerte Zellstoff in der Lösung bzw. die Dispersion weist dann bevorzugt einen Flüssigkeitsgehalt von mindestens 60 Gew.-%, bevorzugter von mindestens 80 Gew.-%, noch bevorzugter von 90 Gew.-% - 99 Gew.-%, am bevorzugtesten von 94 Gew.-% - 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion auf. Während der Vorteil der Flüssigkeit Wasser insbesondere in der Verfügbarkeit und der einfachen Handhabung liegt, hat Aceton, Chloroform, Ethanol oder ein azeotropes Gemisch mit einem Siedepunkt von weniger als 100°C bei Normaldruck, wie beispielsweise eine Mischung von Ethanol und Wasser, den Vorteil, dass der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff in Aceton, Chloroform, dem azeotropen Gemisch umfassend Wasser und Ethanol oder Ethanol dispergierbar und nach der Feinzerkleinerung wieder, insbesondere im Vergleich zu Wasser, von der Feinzerkleinerungsmischung einfach separierbar ist. Bei der Verwendung einer Mischung von Wasser und einem Enzym kann es sich beim Enzym insbesondere um eine Cellulase, wie zum Beispiel eine Endo-l,4-ß-Glucanase, eine Hemicellulase, wie z.B. eine Xylanase oder eine Laccase, oder um eine Mischung aus den genannten Enzymen, handeln. Die Gewichtsanteile liegen dann bevorzugt bei ca. 30 Gew.-% zerkleinerter Zellstoff und ca. 70 Gew.-% Wasser mit Enzym bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung umfassend den zerkleinerten Zellstoff, das Wasser und das Enzym. Das Dispergieren des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes in einem Gemisch von Wasser und einem Enzym kann in einem kontinuierlichen Mischer, wie insbesondere in einem Extruder mit bevorzugt drei Abschnitten (kontinuierlich), oder in einem Reaktionsbehälter (diskontinuierlich), wie beispielsweise einem Henschel Mischer, erfolgen. Im Falle eines Extruders mit drei Abschnitten liegt im ersten Abschnitt vorteilhaft eine Ausgangstemperatur von 15 - 40 °C, im zweiten Abschnitt zur Aktivierung des Enzyms eine Temperatur von 40 - 60 °C und im dritten Abschnitt zur Deaktivierung des Enzyms eine Temperatur von 60 - 90 °C vor. Bei der Verwendung eines Enzyms kann eine schnellere Herstellung des Endprodukts, insbesondere der Feinzerkleinerungsmischung, bei einem geringeren Energieaufwand erreicht werden. The dry, pre-shredded pulp is preferably dispersed in powder form and advantageously by means of a device for mixing, in particular by means of a homogenizer, in the liquid. The pre-shredded pulp in the solution or dispersion then preferably has a liquid content of at least 60 wt%, more preferably at least 80 wt%, even more preferably 90 wt% -99 wt%, most preferably from 94 wt .-% - 98 wt .-%, based on the total weight of the dispersion. While the advantage of the liquid is water, particularly in its availability and ease of handling, acetone, chloroform, ethanol or an azeotrope mixture having a boiling point of less than 100 ° C at atmospheric pressure, such as a mixture of ethanol and water, has the advantage of in that the dry, pre-shredded pulp is readily dispersible in acetone, chloroform, the azeotropic mixture comprising water and ethanol or ethanol and, after the fine comminution, again being separable from the comminution mixture, in particular in comparison with water. When using a mixture of water and an enzyme, it may be the enzyme in particular a cellulase, such as an endo-1,4-glucanase, a hemicellulase, such as a xylanase or a laccase, or a mixture of said enzymes. The weight fractions are then preferably about 30 wt .-% comminuted pulp and about 70 wt .-% water with enzyme based on the total weight of the mixture comprising the crushed pulp, the water and the enzyme. The dispersion of the dry, pre-shredded pulp in a mixture of water and an enzyme can be carried out in a continuous mixer, in particular in an extruder preferably having three sections (continuous), or in a reaction vessel (discontinuous), such as a Henschel mixer. In the case of an extruder with three sections, the first section advantageously has a starting temperature of 15-40 ° C., in the second section for activating the enzyme a temperature of 40-60 ° C. and in the third section for deactivating the enzyme a temperature of 60-90 ° C ago. When using an enzyme, a faster production of the end product, in particular the comminution mixture, can be achieved with a lower expenditure of energy.
Alternativ kann auch eine chemische Behandlung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs und eine anschliessende Dispergierung des behandelten Zellstoffs in der Flüssigkeit, wie bevorzugt Wasser, mit einer Vorrichtung zum Mischen, wie beispielsweise einem Homogen isator, durchgeführt werden. Bei der chemischen Behandlung kann es sich insbesondere um eine TEMPO- Oxidation, um eine Carboxymethylierung, um eine Phosphorsäurebehandlung, um eine Vorbehandlung in einer Mischung aus Wasser und N-Methylmorpholin-N-oxid, um eine Vorbehandlung in alkalischen Lösungen wie z.B. Natriumhydroxid, um eine Vorbehandlung in sauren Lösungen wie z.B. Schwefelsäure, um eine Vorbehandlung mit Oxidationsmitteln wie z.B. Ozon, Wasserstoffperoxid, Sauerstoff, Peroxyessigsäure oder Hypochlorite und/oder um eine Vorbehandlung mit Reduktionsmitteln, wie z.B. Natriumthiosulfat, Natriumsulfit oder Natriumborhydrid, handeln. Alternatively, a chemical treatment of the dry, pre-shredded pulp and subsequent dispersion of the treated pulp in the liquid, such as preferably water, with a device for mixing, such as a homogenizer, are performed. The chemical treatment may be, in particular, TEMPO oxidation, carboxymethylation, phosphoric acid treatment, pretreatment in a mixture of water and N-methylmorpholine N-oxide, pretreatment in alkaline solutions, e.g. Sodium hydroxide to a pretreatment in acidic solutions such. Sulfuric acid to a pretreatment with oxidizing agents such. Ozone, hydrogen peroxide, oxygen, peroxyacetic acid or hypochlorites and / or pretreatment with reducing agents, e.g. Sodium thiosulfate, sodium sulfite or sodium borohydride.
Aus dem Feinzerkleinern resultiert eine Mischung aus der Flüssigkeit sowie dem Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, d.h. die Feinzerkleinerungsmischung. Insbesondere falls die Flüssigkeit der Feinzerkleinerungsmischung Wasser ist oder Wasser umfasst, liegen die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate in der Flüssigkeit in assoziierter Form vor. In assoziierter Form bedeutet, dass die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate untereinander Bindungen eingehen. Insbesondere eine Feinzerkleinerungsmischung umfassend Wasser sowie die assoziierten mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate bietet den Vorteil, dass diese Feinzerklemerungsmischung, insbesondere die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, weitere Substanzen, wie beispielsweise Substanzen, welche bei der Herstellung von Kosmetikprodukten verwendet werden, gut aufnehmen, speichern und wieder abgeben kann. Zudem kann die Stärke der Assoziierung der mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate definiert beeinflusst und somit die Eigenschaften, insbesondere die Viskosität der Feinzerkleinerungsmischung, definiert beeinflusst werden. The fine comminution results in a mixture of the liquid and the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, ie the fine comminution mixture. In particular, if the liquid of the comminution mixture is water or comprises water, the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates are present in the liquid in associated form. Associated form means that the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates bind to each other. In particular, a fine comminution mixture comprising water and the associated micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates offers the advantage that this fine-particle comminution mixture, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate, other substances, such as substances that are used in the manufacture of cosmetic products, absorb well, store and release again. In addition, the strength of the association of the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates can be influenced in a defined manner and thus the properties, in particular the viscosity of the comminution mixture, can be influenced in a defined manner.
Das Verfahren weist bevorzugt den weiteren Schritt auf, dass die nach dem Feinzerkleinern erhaltene Feinzerkleinerungsmischung umfassend die Flüssigkeit sowie das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, thermisch, wie beispielsweise durch Sprühtrocknung, und / oder unter Unterdruck, oder mechanisch, wie beispielsweise durch Filtration, Sedimentieren im Schwerefeld oder Zentrifugieren, getrocknet wird, so dass eine getrocknete Mischung resultiert, bei welcher bevorzugt der Feststoffgehalt in einem Bereich von 70 Gew.-% - 100 Gew.-%, bevorzugter von 80 Gew.-% - 97 Gew.-%, noch bevorzugter von 85 Gew.-% - 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Mischung liegt. Die Trocknung erfolgt bevorzugt mittels Unterdruck oder mechanisch oder mittels Sprühtrocknung, da diese Arten der Trocknung besonders schonend sind. The method preferably has the further step that the comminution mixture obtained after comminution comprising the liquid and the fiber material with the microscale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten, thermally, such as by spray drying, and / or under reduced pressure, or mechanically, such as by Filtration, sedimentation in the gravitational field or centrifugation is dried, so that a dried mixture results, in which preferably the solids content in a range of 70 wt .-% - 100 wt .-%, more preferably 80 wt .-% - 97 wt. %, more preferably from 85% to 95% by weight, based on the total weight of the dried mixture. The drying is preferably carried out by means of vacuum or mechanically or by spray drying, since these types of drying are particularly gentle.
Das Verfahren weist bevorzugt den weiteren Schritt auf, dass der getrockneten Mischung wieder dieselbe oder eine andere Flüssigkeit hinzugefügt wird, so dass eine wiederbefeuchtete Mischung resultiert, wobei die wiederbefeuchtete Mischung bevorzugt einen Feststoffgehalt von höchstens 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der wiederbefeuchteten Mischung aufweist. Eine solche Mischung kann besonders gut zur Herstellung eines Lebensmittels, Kosmetikproduktes oder eines pharmazeutischen Produktes verwendet werden. Bei der Flüssigkeit, welche der getrockneten Mischung hinzugefügt wird, um die wiederbefeuchtete Mischung zu erhalten, kann es sich um Wasser oder um eine beliebige andere Flüssigkeit handeln. The method preferably comprises the further step of re-adding the same or another liquid to the dried mixture to result in a remoistened mixture, the re-wetted mixture preferably having a solids content of at most 40% by weight based on the total weight of the remoistened mixture having. Such a mixture can be used particularly well for the production of a food, cosmetic product or a pharmaceutical product. The liquid added to the dried mixture to obtain the remoistened mixture can be water or any other liquid.
Vorteilhaft wird wenigstens einem der Stoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassend Zellstoff, trockener, vorzerkleinerter Zellstoff, Dispersion umfassend den vorzerkleinerten Zellstoff, Feinzerkleinerungsmischung, trockene Mischung, wiederbefeuchtete Mischung in einem zusätzlichen Verfahrensschritt wenigstens eine trockene Substanz hinzugefügt, bevorzugt hinzugemischt. Vorteilhaft ist diese trockene Substanz ein Bestandteil eines Materiales, welches unter der Verwendung der Feinzerkleinerungsmischung, der trockenen Mischung oder der wiederbefeuchteten Mischung hergestellt wird. Eine solche trockene Substanz kann beispielsweise eine pharmazeutisch aktive Substanz sein, falls die Feinzerkleinerungsmischung, trockene Mischung oder die wiederbefeuchtete Mischung zur Herstellung eines pharmazeutischen Produktes dienen soll. Vorteilhaft wird wenigstens einem der Stoffe ausgewählt aus der Gruppe umfassend trockener, vorzerkleinerter Zellstoff, Dispersion umfassend den vorzerkleinerten Zellstoff, Feinzerkleinerungsmischung, trockene Mischung, wiederbefeuchtete Mischung, in einem zusätzlichen Verfahrensschritt wenigstens eine funktionale Flüssigkeit, welche gegebenenfalls Feststoffe umfasst, hinzugefügt, bevorzugt hinzugemischt. Diese funktionale Flüssigkeit zeigt vorteilhaft während des erfindungsgemässen Verfahrens eine Wirkung oder vorteilhaft im Material, welches unter Verwendung der Feinzerkleinerungsmischung, der trockenen Mischung oder der wiederbefeuchteten Mischung hergestellt wird, eine Wirkung. Eine funktionale Flüssigkeit, welche eine Wirkung im Material zeigt, wird somit zu einem Bestandteil dieses Materials. So werden beispielsweise Aromastoffe in der Form von Flüssigkeiten bei der Lebensmittelherstellung eingesetzt. Somit kann eine Flüssigkeit umfassend Aromastoffe als funktionale Flüssigkeit eingesetzt werden und somit beispielsweise dem trockenen, vorzerkleinerten Zellstoff, der Dispersion umfassend den vorzerkleinerten Zellstoff, der Feinzerkleinerungsmischung, der trockenen Mischung, der wiederbefeuchteten Mischung, hinzugefügt werden. Eine solche funktionale Flüssigkeit kann beispielsweise auch ein Farbstoff sein. Advantageously, at least one of the substances selected from the group comprising pulp, dry, pre-shredded pulp, dispersion comprising the pre-shredded pulp, comminution mixture, dry mixture, remoistened mixture is added in an additional process step at least one dry substance, preferably blended. Advantageously, this dry substance is a component of a material which is produced using the comminution mixture, the dry mixture or the remoistened mixture. For example, such a dry substance may be a pharmaceutically active substance if the comminution mixture, dry mixture, or remoistened mixture is to be used to make a pharmaceutical product. Advantageously, at least one of the substances selected from the group comprising dry, pre-shredded pulp, dispersion comprising the pre-shredded pulp, fine comminution mixture, dry mixture, remoistened mixture, added in an additional process step, at least one functional liquid, which optionally solids, added, preferably admixed. This functional liquid advantageously exhibits an effect during the process according to the invention or advantageously in the material which is produced using the comminution mixture, the dry mixture or the remoistened mixture, an effect. A functional fluid which exhibits an effect in the material thus becomes part of this material. For example, flavoring agents in the form of liquids are used in food production. Thus, a liquid comprising flavors can be used as the functional liquid and thus added, for example, to the dry, pre-shredded pulp, the dispersion comprising the pre-shredded pulp, the comminution mixture, the dry blend, the re-wetted blend. Such a functional fluid may for example also be a dye.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ausserdem auf ein Material, wie insbesondere eine Feinzerkleinerungsmischung, eine getrocknete Mischung oder eine wiederbefeuchtete Mischung, welches gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellt ist. Das Material weist mikroskalige und/oder nanoskalige Fibrillenagglomerate auf und ist bevorzugt weitgehend frei, bevorzugter vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. Das Material, welches die Feinzerkleinerungsmischung, die getrocknete Mischung oder die wiederbefeuchtete Mischung ist, kann beispielsweise jeweils als ideale Basis für die Herstellung eines Lebensmittels, eines Kosmetikproduktes oder eines pharmazeutischen Produktes, verwendet werden, da das Material, insbesondere die in diesem Material enthaltenen mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate, welche gegebenenfalls miteinander assoziiert sind, gut Substanzen aufnehmen, speichern und optional wieder abgeben können. Indem das Material weitgehend frei, bevorzugter vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist, weist es für verschiedene Anwendungen vorteilhafte Eigenschaften auf, insbesondere da die Oberfläche des Materials aufgrund der Fibrillenagglomerate sehr hoch ist. So ergibt sich bei der Verwendung des Materials in Kosmetikprodukten zum Beispiel ein besonders angenehmes, insbesondere geschmeidiges und seidenartiges Empfinden auf der Haut. Bevorzugt sind die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate des Fasermateriales, welches in der Feinzerkleinerungsmischung enthalten ist, weitgehend frei, insbesondere vollständig frei von sichtbaren individuellen Fibrillen. Bevorzugter ist das in der Feinzerkleinerungsmischung enthaltene Fasermaterial weitgehend frei, noch bevorzugter vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. Am bevorzugtesten ist die Feinzerkleinerungsmischung weitgehend frei, insbesondere vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. The present invention also relates to a material, such as, in particular, a comminution mixture, a dried mixture or a remoistened mixture, which is prepared according to the method indicated above. The material has microscale and / or nanoscale fibril agglomerates and is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils. The material which is the comminution mixture, the dried mixture or the remoistened mixture can be used, for example, each as an ideal base for the production of a food, a cosmetic product or a pharmaceutical product, since the material, in particular the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomerate, which are optionally associated with each other, well absorb substances, store and optionally return. By being substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils, the material has advantageous properties for various applications, especially since the surface area of the material is very high due to the fibril agglomerates. Thus, when using the material in cosmetic products, for example, results in a particularly pleasant, especially supple and silk-like sensation on the skin. Preferably, the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material, which is contained in the comminution mixture, are largely free, especially completely free of visible individual fibrils. More preferably, the fibrous material contained in the comminution mixture is substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils. Most preferably, the comminution mixture is substantially free, particularly completely free, of visible individual fibrils.
Bevorzugt sind die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate des Fasermateriales, welches in der getrockneten Mischung enthalten ist, weitgehend frei, insbesondere vollständig frei von sichtbaren individuellen Fibrillen. Bevorzugter ist das in der getrockneten Mischung enthaltene Fasermaterial weitgehend frei, insbesondere vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. Am bevorzugtesten ist die getrocknete Mischung weitgehend frei, insbesondere vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. Preferably, the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material contained in the dried mixture are substantially free, especially completely free of visible individual fibrils. More preferably, the fiber material contained in the dried mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils. Most preferably, the dried mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils.
Bevorzugt sind die mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomerate des Fasermateriales, welches in der wiederbefeuchteten Mischung enthalten ist, weitgehend frei, insbesondere vollständig frei von sichtbaren individuellen Fibrillen. Bevorzugter ist das in der wiederbefeuchteten Mischung enthaltene Fasermaterial weitgehend frei, insbesondere vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. Am bevorzugtesten ist die wiederbefeuchtete Mischung weitgehend frei, insbesondere vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen. The microscale and / or nanoscale fibril agglomerates of the fiber material which is contained in the remoistened mixture are preferably substantially free, in particular completely free of visible individual fibrils. More preferably, the fiber material contained in the remoistened mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils. Most preferably, the remoistened mixture is substantially free, especially completely free, of visible individual fibrils.
Die weitgehende Freiheit bzw. die vollständige Freiheit von sichtbaren individuellen Fibrillen bietet den Vorteil, dass die Gefahr reduziert ist, dass die Vorrichtungen zur Verarbeitung der Feinzerkleinerungsmischung, getrockneten Mischung sowie der wiederbefeuchteten Mischung, verstopfen. The substantial freedom or freedom of visible individual fibrils has the advantage of reducing the risk of clogging the devices for processing the comminution mixture, dried mixture and remoistened mixture.
Die Feinzerkleinerungsmischung, die getrocknete Mischung sowie die wiederbefeuchtete Mischung, welche jeweils das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten aufweisen, werden bevorzugt verwendet als Mittel zur Bewirkung einer Rheologieänderung bei Materialien, wie insbesondere bei fliessfähigen Materialien, wie beispielsweise bei Flüssigkeiten, als Mittel zur Beeinflussung der Flexibilität von Materialien, als Mittel zum Verstärken von Materialien, als Mittel zum Auffüllen von Poren von Materialien, als Mittel zur Beeinflussung der Rauhigkeit der Oberfläche von Materialien, als Mittel zum Aufsaugen und Speichern von Flüssigkeiten wie beispielsweise ein Schwamm, als Mittel zur Beeinflussung der Textur von Materialien oder als Mittel zur Beeinflussung der Aufnahme und / oder des Speicherns und / oder der Abgabe von Flüssigkeiten und / oder Feststoffen von Materialien, wie insbesondere als ein im Material enthaltenes Mittel, welches als Trägerstoff für Duftstoffe und / oder Aromastoffe wirkt. The comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture, each comprising the fiber material with the microscale and / or nanoscale fibril agglomerates, are preferably used as agents for effecting a rheology change in materials, such as, in particular, flowable materials, such as liquids for influencing the flexibility of materials, as a means for reinforcing materials, as a means for filling pores of materials, as a means for influencing the roughness of the surface of materials, as a means for absorbing and storing liquids such as a sponge, as a means for Influencing the texture of materials or as means for influencing the uptake and / or the storage and / or the dispensing of liquids and / or solids of materials, in particular as an agent contained in the material, which is used as Trä Substance for fragrances and / or flavors.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich ausserdem auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten Feinzerkleinerungsmischung, auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten getrockneten Mischung sowie auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten wiederbefeuchteten Mischung zur Herstellung eines Isolationselementes, das zur elektrischen Isolation eines elektrotechnischen Bauelements dient. Es wurde erkannt, dass die entsprechend dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Mischungen sich optimal für die Herstellung von Isolationselementen mit einer derartigen Anwendung eignen. The present invention further relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and to the use of the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of an insulating element, which electrical insulation of an electrical component is used. It has been recognized that the blends prepared according to the above-mentioned process are optimally suited for the production of insulating elements with such an application.
Ausserdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten Feinzerkleinerungsmischung, auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten getrockneten Mischung sowie der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten wiederbefeuchteten Mischung zur Herstellung eines Kosmetikprodukts. Die entsprechend dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Mischungen eignen sich insbesondere aufgrund des resultierenden Hautempfindens besonders vorteilhaft für die Herstellung von Kosmetikprodukten. Ausserdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten Feinzerkleinerungsmischung, auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten getrockneten Mischung sowie auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten wiederbefeuchteten Mischling zur Herstellung eines Lebensmittels. Die entsprechend dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Mischungen eignen sich besonders vorteilhaft für die Herstellung von Lebensmitteln. Furthermore, the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a cosmetic product. The mixtures prepared according to the method mentioned above are particularly advantageous for the production of cosmetic products, in particular due to the resulting skin sensation. Furthermore, the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, to the use of the dried mixture prepared according to the above-mentioned method, and to the use of the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a foodstuff. The mixtures prepared according to the above-mentioned method are particularly advantageous for the production of food.
Ausserdem bezieht sich die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten Feinzerkleinerungsmischung, der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten getrockneten Mischung sowie der gemäss dem oben angegebenen Verfahren hergestellten wiederbefeuchteten Mischung zur Herstellung eines pharmazeutischen Produktes. Die entsprechend dem oben erwähnten Verfahren hergestellten Mischungen eignen sich besonders vorteilhaft für die Herstellung von pharmazeutischen Produkten. Die Feinzerkleinerungsmischung, die getrocknete Mischung sowie die wiederbefeuchtete Mischung, welche mittels des oben angegebenen Verfahrens hergestellt sind, können des Weiteren beispielsweise bei der Herstellung von folgenden Materialien eingesetzt werden: Banknoten, Papier, Karton, Beton, Zement, Absorptionsmaterialen, Farben, Klebstoff, Dämmstoffplatten, Komposite, Textilien, Kunststoffe, Füllmassen, biotechnologische Produkte, Waschmittel, Parfüm, Verbandsmaterial, wie zum Beispiel Pflaster. Furthermore, the present invention relates to the use of the comminution mixture prepared according to the above-mentioned method, the dried mixture prepared according to the above-mentioned method and the remoistened mixture prepared according to the above-mentioned method for the production of a pharmaceutical product. The mixtures prepared according to the method mentioned above are particularly advantageous for the production of pharmaceutical products. The fine grinding mixture, the dried mixture and the remoistened mixture prepared by the above-mentioned method may further For example, in the production of the following materials are used: banknotes, paper, cardboard, concrete, cement, absorbent materials, paints, adhesives, insulating panels, composites, textiles, plastics, fillers, biotechnological products, detergents, perfume, bandages, such as paving.
Die Erfindung bezieht sich ausserdem auf ein Material, wie die erfindungsgemäss hergestellte Feinzerkleinerungsmischung, die erfindungsgemäss hergestellte getrocknete Mischung oder die erfindungsgemäss hergestellte wiederbefeiichtete Mischung, wobei das Material mikroskalige und / oder nanoskalige Fibrillenagglomerate, insbesondere Fasermaterial mit mikro- und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, aufweist, und wobei das Material bevorzugt weitgehend frei, bevorzugter vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist. Das Material, bei welchem es sich auch um ein Endprodukt, wie zum Beispiel ein elektrotechnisches Isolationselement, ein Kosmetikprodukt oder um ein Lebensmitte handeln kann, zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass in der Zellstruktur der Zellstofffasern aufgrund des erfindungsgemässen Herstellverfahrens viel weniger Metallpartikel bzw. eine viel weniger stark ausgeprägte gräuliche Verfärbung auftritt, als dies bei den üblichen entsprechenden Materialien des Standes der Technik der Fall ist. The invention further relates to a material, such as the comminution mixture produced according to the invention, the dried mixture produced according to the invention or the re-bonded mixture prepared according to the invention, the material having micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates, in particular fiber material with micro- and / or nanoscale fibril agglomerates, and wherein the material is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils. The material, which may also be an end product, such as an electrotechnical insulation element, a cosmetic product or a mid-life, is characterized in particular by the fact that in the cell structure of the pulp fibers due to the inventive manufacturing process much less metal particles or a much less pronounced greyish discoloration occurs than is the case with the usual prior art materials of the prior art.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Flussdiagramm zur Illustration eines erfindungsgemässen Verfahrens; Preferred embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings, which are given by way of illustration only and are not to be interpreted as limiting. In the drawings: FIG. 1 shows a flow chart for illustrating a method according to the invention;
Fig. 2a eine mittels eines Elektronenmikroskops bei einem Vergrösserungsfaktor von FIG. 2a shows an electron microscope with an enlargement factor of
10Ό00 erstellte Ansicht eines fibrillierten Zellstoffs, der mittels eines Verfahrens des Standes der Technik hergestellt wurde;  10Ό00 created view of a fibrillated pulp, which was prepared by a method of the prior art;
Fig. 2b eine mittels eines Elektronenmikroskops bei einem Vergrösserungsfaktor von  FIG. 2b shows an electron microscope with an enlargement factor of
10Ό00 erstellte Ansicht eines Teiles eines mittels eines erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten mikroskaligen Fibrillenagglomerates; sowie 10Ό00 created view of a part of a micro-scale Fibrillenagglomerates prepared by a method according to the invention; such as
Fig. 3 eine beispielhafte Darstellung von mikroskaligen Fibrillenagglomeraten, welche im Fasermaterial enthalten sind, welches mittels eines erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt ist. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN 3 shows an exemplary representation of microsized fibril agglomerates which are contained in the fiber material, which is produced by means of a method according to the invention. DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
In der Figur 1 ist ein Flussdiagramm abgebildet, welches die einzelnen Verfahrensschritte eines erfindungsgemässen Verfahrens illustriert. FIG. 1 shows a flowchart which illustrates the individual method steps of a method according to the invention.
Als ursprünglicher Ausgangsstoff können Holz la oder Einjahrespflanzen l b oder eine Kombination davon verwendet werden. Als ursprünglicher Ausgangsstoff zur Herstellung des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffs bzw. insbesondere zur Herstellung der für die Vorzerkleinerung verwendeten Zellstoffplatten oder des flashgetrockneten Zellstoffs, können auch Früchte, wie beispielsweise Zitrusfrüchte oder Äpfel, Getreide, wie beispielsweise Weizen oder Mais, Gras oder faserhaltiges Gemüse, wie beispielsweise Erbsen, Hülsenfrüchten oder Karotten, verwendet werden. Die Herstellung von Zellstoff aus Früchten, Getreide, Gras oder faserhaltigem Gemüse ist dem Fachmann bekannt. Das Holz l a bzw. die Einjahrespflanzen lb werden gemäss eines dem Fachmann bekannten Verfahrens zu Zellstoff 3a bzw. 3b verarbeitet. Beim Zellstoff 3a bzw. 3b handelt es sich bevorzugt um Zellstoffplatten oder um flashgetrockneten Zellstoff. As the original starting material, wood la or annual plants 1b or a combination thereof may be used. As the original starting material for the production of the dry, pre-shredded pulp or in particular for the preparation of pulp plates or the flash-dried pulp, also fruits, such as citrus fruits or apples, cereals, such as wheat or corn, grass or fiber-containing vegetables, such as For example, peas, legumes or carrots. The production of pulp from fruits, cereals, grass or fiber-containing vegetables is known to the person skilled in the art. The wood 1a or the annual plants 1b are processed into pulp 3a or 3b according to a process known to those skilled in the art. The pulp 3a or 3b are preferably pulp plates or flash-dried pulp.
Bei der Verwendung von Holz l a als Ausgangsstoff wird dieses zuerst zu Chips 2a bzw. Holzschnitzel zerkleinert. Die Chips 2a werden dann zu Zellstoff 3a weiterverarbeitet, wobei es sich beim Zellstoff 3a beispielsweise um Zellstoffplatten, flashgetrockneter Zellstoff oder eine andere Form von Zellstoff handeln kann. Durch die Weiterverarbeitung der Chips 2a zu Zellstoff 3a wird das Holz delignifiziert und zerfasert, das heisst die Fasern werden aus dem Holzverbund herausgelöst. Gleichzeitig kann bei der Weiterverarbeitung zum Zellstoff 3a eine Erhöhung des Weissegrades bewirkt werden. When using wood l a as the starting material this is first crushed into chips 2a or wood chips. The chips 2a are then further processed into pulp 3a, wherein the pulp 3a may be, for example, pulp plates, flash-dried pulp or some other form of pulp. By further processing the chips 2a to pulp 3a, the wood is delignified and defibrated, that is, the fibers are dissolved out of the wood composite. At the same time an increase in the degree of whiteness can be effected in the further processing to the pulp 3a.
Die Weiterverarbeitung der Chips 2a zum Zellstoff 3a kann durch eine rein mechanische Behandlung der Chips 2a bewerkstelligt werden. Die mechanische Behandlung kann aber auch mit einer chemischen Behandlung der Chips 2a kombiniert werden. Alternativ kann die Weiterverarbeitung der Chips 2a zu Zellstoff auch auf einer rein chemischen Behandlung beruhen. The further processing of the chips 2a to the pulp 3a can be accomplished by a purely mechanical treatment of the chips 2a. However, the mechanical treatment can also be combined with a chemical treatment of the chips 2a. Alternatively, the further processing of the chips 2a to pulp can also be based on a purely chemical treatment.
Falls eine chemische Behandlung der Chips 2a durchgeführt wird, kann hierfür zum Beispiel Sulfat, Sulfit und/oder S02 und Ethanol eingesetzt werden. Bei der chemischen Behandlung kann es sich insbesondere um ein ASAM- (Alkalisches Sulfitverfahren mit Anthrachinon und Methanol), ein Organosolv-, ein AIcell-, ein Acetosolv-, ein Acetocell-, ein Formacell-, oder ein Milox- Verfahren handeln. Auch die Durchführung einer Steam Explosion ist möglich. Falls es sich beim Zellstoff 3a bzw. 3b um Zellstoffplatten handelt, werden diese bevorzugt im Wesentlichen vollständig oder zumindest zu einem überwiegenden Grossteil aus Fasern gebildet, die eine mittlere Länge im Bereich von 0.6 - 6 mm aufweisen, wobei die Faserlänge bevorzugt gemäss der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006, gemessen wird. Der Wassergehalt der Zellstoffplatte beträgt bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugter höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter 1 Gew.-% - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten 5 Gew.-% - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zellstoffplatte, bei bevorzugter Messung des Wassergehalts gemäss der Norm EN 20638 vom September 1993. Falls es sich beim Zellstoff 3a bzw. 3b um flashgetrockneten Zellstoff handelt, wird dieser bevorzugt im Wesentlichen vollständig oder zumindest zu einem überwiegenden Grossteil aus Fasern gebildet, die eine mittlere Länge von 0.6 - 6 mm aufweisen, wobei die mittlere Faserlänge bevorzugt gemäss der Norm TAPPI T271 pm-91 aus dem Jahr 1991 gemessen wird. Der Wassergehalt des flashgetrockneten Zellstoffs beträgt bevorzugt höchstens 15 Gew.-%, bevorzugter höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter 1 - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten 5 - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des flashgetrockenten Zellstoffes, bei bevorzugter Messung des Wassergehalts gemäss der Norm EN 20638 vom September 1993. Um die Handhabung zu erleichtern, liegt der flashgetrocknete Zellstoff bevorzugt in Form von Ballen vor. Beim Zellstoff 3a bzw. 3b kann es sich beispielsweise um einen gebleichten Nadelholzsulfatzellstoff, um einen gebleichten Eukalyptuszellstoff oder um aus Baumwolle gewonnenen Zellstoff handeln. Es ist somit insbesondere die Verwendung von Zellstoff aus Nadelholz und/oder aus Laubholz möglich. Der aus Holz 1 a und/oder aus Einjahrespflanzen 1 b gewonnene Zellstoff 3a bzw. 3b wird dann der groben Vorzerkleinerung 4 zugeführt. Bei der groben Vorzerkleinerung 4 kann Zellstoff 3a, der auf Holz la basiert, oder Zellstoff 3b, der auf Einjahrespflanzen lb basiert, oder eine Kombination davon in Form von Zellstoffplatten, flashgetrocknetem Zellstoff oder in einer anderen Form von Zellstoff oder einer Kombination davon verwendet werden. If a chemical treatment of the chips 2a is carried out, for example, sulfate, sulfite and / or S0 2 and ethanol can be used for this purpose. The chemical treatment may in particular be an ASAM (alkaline sulphite process with anthraquinone and methanol), an Organosolv, an AIcell, an Acetosolv, an Acetocell, a Formacell or a Milox process. It is also possible to carry out a steam explosion. If the pulp 3a or 3b are pulp plates, they are preferably substantially completely or at least predominantly made up of fibers having an average length in the range of 0.6-6 mm, the fiber length preferably being in accordance with the ISO standard 13322-2, 1st edition of 1.1 1.2006. The water content of the pulp plate is preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, still more preferably 1% by weight to 9% by weight, most preferably 5% by weight to 8% by weight on the total weight of the pulp board, in the case of preferred measurement of the water content in accordance with standard EN 20638 of September 1993. If the pulp 3a or 3b is flash-dried pulp, it is preferably formed essentially completely or at least predominantly from fibers, which have an average length of 0.6-6 mm, wherein the average fiber length is preferably measured according to the standard TAPPI T271 pm -91 from 1991. The water content of the flash-dried pulp is preferably at most 15% by weight, more preferably at most 10% by weight, even more preferably 1-9% by weight, most preferably 5-8% by weight, based on the total weight of the flash-dried pulp. with preferred measurement of the water content according to the standard EN 20638 of September 1993. To facilitate the handling, the flash-dried pulp is preferably in the form of bales. The pulp 3a or 3b may, for example, be a bleached softwood pulp, a bleached eucalyptus pulp or a pulp obtained from cotton. It is thus possible in particular to use softwood pulp and / or hardwood pulp. The pulp 3a or 3b obtained from wood 1 a and / or from annual plants 1 b is then fed to coarse pre-shredding 4. In the coarse pre-shredding 4, pulp 3a based on wood 1a or pulp 3b based on annual lb, or a combination thereof in the form of pulp plates, flash-dried pulp or other form of pulp or a combination thereof can be used.
Für die grobe Vorzerkleinerung 4 wird der Zellstoff 3a und/oder 3b in trockenem Zustand verwendet. Mit dem trockenen Zustand ist gemeint, dass der Zellstoff 3a bzw. 3b eine für Zellstoff übliche Feuchtigkeit aufweist, das heisst keine wesentlichen Flüssigkeitszugaben aufweist. Beispielsweise kann der Zellstoff 3a, 3b im trockenen Zustand einen Wassergehalt von 7 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des Zellstoffes aufweisen. Geringfügige Flüssigkeitszugaben können vorhanden sein, jedoch keine solchen, die das Gesamtgewicht des Zellstoffs übermässig, das heisst um mehr als 15 Gew.-%, bevorzugt um mehr als 10 Gew.-%, bevorzugter um mehr als 5 Gew.-%, beeinflussen. Der Zellstoff 3a, 3b wird insbesondere dann als nicht trocken angesehen, wenn er in einer Flüssigkeit dispergiert ist. Dem Zellstoff 3a bzw. 3b wird somit vor der groben Vorzerkleinerung 4 im Wesentlichen keine Flüssigkeit, bevorzugt keine Flüssigkeit, zugegeben, sondern er weist während der Vorzerkleinerung 4 weiterhin einen Wassergehalt von ungefähr 7 Gew.-%, bevorzugt von 7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Zellstoffes auf. Vorteilhaft wird der trockene Zellstoff 3a bzw. 3b ohne jegliche Vorbehandlung direkt der groben Vorzerkleinerung 4 zugeführt. Falls Zellstoffplatten verwendet werden, kann die grobe Vorzerkleinerung 4 zum Beispiel mittels einer Feinmühle (Trockenmühle), einer Schneidmühle, einer Hammermühle, einem Mixer und/oder einer Prallmühle durchgeführt werden. Falls flashgetrockneter Zellstoff verwendet wird, kann zum Beispiel ein Schredder, eine Schneidmühle und/oder eine Hammermühle verwendet werden. In der Regel weist die für die grobe Vorzerkleinerung 4 verwendete Apparatur Schneidmesser oder andere Zerkleinerungswerkzeuge auf, die aus einem Metall hergestellt sind. For the coarse pre-shredding 4, the pulp 3a and / or 3b is used in the dry state. By the dry state it is meant that the pulp 3a or 3b has a moisture usual for pulp, which means that it has no substantial liquid additions. For example, the pulp 3a, 3b in the dry state have a water content of 7 wt .-% based on the total weight of the pulp. Slight additions of liquids may be present, but not those which overly reduce the total weight of the pulp, that is, by more than 15% by weight, preferably by more than 10% by weight, more preferably by more than 5% by weight. The pulp 3a, 3b is considered not to be dry, especially when dispersed in a liquid. Substantially no liquid, preferably no liquid, is added to the pulp 3a or 3b before the coarse pre-shredding 4, but during the pre-shredding 4 it furthermore has a water content of approximately 7% by weight, preferably 7% by weight. based on the total weight of the pulp. Advantageously, the dry pulp 3a or 3b is fed directly to the coarse pre-shredding 4 without any pretreatment. If pulp plates are used, the coarse pre-shredding 4 can be carried out, for example, by means of a fine mill (dry mill), a cutting mill, a hammer mill, a mixer and / or an impact mill. If flash-dried pulp is used, for example, a shredder, a granulator and / or a hammer mill may be used. As a rule, the apparatus used for coarse pre-shredding 4 has cutting blades or other shredding tools made of a metal.
Für das gesamte Verfahren und insbesondere die Vorzerkleinerung 4 wird also kein Pulper verwendet. Meistens ist zudem eine einzige Passage des Zellstoffs durch die für die Vorzerkleinerung 4 benötigte Apparatur, also zum Beispiel die Mühle, ausreichend. Die Prozesszeit zum Vorzerkleinern des Zellstoffs ist dadurch verhältnismässig kurz. So no pulper is used for the entire process and in particular the pre-shredding 4. In most cases, moreover, a single passage of the pulp through the apparatus required for pre-shredding 4, that is, for example, the mill, is sufficient. The process time for pre-shredding the pulp is thus relatively short.
Nach Abschluss der groben Vorzerkleinerung 4 liegt der Zellstoff bevorzugt in Form eines Pulvers, also eines Schüttguts, vor. Der Wassergehalt des vorzerkleinerten Zellstoffs ist dabei nicht grösser als derjenige des Zellstoffs 3a bzw. 3b vor der Vorzerkleinerung 4. In der Regel ist der Wassergehalt des Zellstoffs vor und nach der Vorzerkleinerung 4 ungefähr gleich gross. After completion of the coarse pre-shredding 4, the pulp is preferably in the form of a powder, ie a bulk material before. The water content of the pre-shredded pulp is not greater than that of the pulp 3a or 3b prior to the pre-shredding. As a rule, the water content of the pulp before and after the pre-shredding 4 is approximately the same.
Die mittlere Faserlänge des Zellstoffs nach der trockenen Vorzerkleinerung 4 liegt bevorzugt im Bereich von 0.025 mm - 6 mm, bevorzugter im Bereich von 0.4 - 1.7 mm. Die mittlere Faserlänge wird bevorzugt gemäss der Norm TAPPI T271 pm-91 aus dem Jahr 1991 bestimmt. Durch die Vorzerkleinerung 4 wird die Faserlänge des Zellstoffs im Durchschnitt bevorzugt um ein Vielfaches, insbesondere um etwa das Dreifache, gekürzt. The mean fiber length of the pulp after the dry pre-shredding 4 is preferably in the range of 0.025 mm - 6 mm, more preferably in the range of 0.4 - 1.7 mm. The mean fiber length is preferably determined according to the TAPPI T271 pm-91 standard from 1991. By pre-shredding 4, the fiber length of the pulp is preferably shortened by a multiple, in particular by about three times, on average.
Der nach diesem Verfahrensschritt, also der Vorzerkleinerung 4, vorliegende Zellstoff eignet sich insbesondere gut für Lagerung und Transport. Es ist deshalb sehr gut möglich, die Verfahrensschritte vom ursprünglichen Ausgangsstoff 1 bzw. lb bis und mit der groben Vorzerkleinerung 4 einerseits und die weiter unten beschriebenen Verfahrensschritte mit einer Vorbehandlung 5 und einer Feinzerkleinerung 6 andererseits zeitlich und/oder örtlich voneinander zu trennen. Es ist dadurch insbesondere auch möglich, dass zum Beispiel die grobe Vorzerkleinerung durch ein erstes Unternehmen durchgeführt wird, dass der dadurch erhaltene trockene, vorzerkleinerte Zellstoff über einen Zeitraum von bis zu einem halben Jahr beispielsweise in Form von Pellets gelagert wird, und dass die Vorbehandlung 5 sowie die Feinzerkleinerung 6 dann durch ein zweites Unternehmen an einem anderen Ort durchgeführt werden. The pulp present after this process step, that is to say the pre-shredding 4, is particularly well suited for storage and transport. It is therefore very possible, the process steps from the original starting material 1 or lb to and with the coarse pre-shredding 4 on the one hand and the method steps described below with a Pretreatment 5 and a fine comminution 6 on the other hand temporally and / or locally separate from each other. It is thereby also possible, in particular, for example, for the rough pre-shredding to be carried out by a first company, for the dry, pre-shredded pulp obtained thereby to be stored over a period of up to six months, for example in the form of pellets, and for the pretreatment to be carried out as well as the fine comminution 6 are then carried out by a second company at a different location.
Der trockene, grob vorzerkleinerte Zellstoff wird dann der Vorbehandlung 5 zugeführt. Dabei wird der Zellstoff in einer Flüssigkeit dispergiert, bei der es sich zum Beispiel um Wasser, insbesondere um reines Leitungswasser oder um chemisch destilliertes Wasser, handeln kann. Alternativ ist zum Beispiel auch eine Dispergierung in einer Flüssigkeit wie beispielsweise Aceton, Glykol, Ethanol, Chloroform, Isopropanol oder in Wasser, dem zuvor ein Enzym (z.B. eine Cellulase: Endo-l ,4-ß- Glucanase) beigemengt wurde, möglich. Bevorzugt weist die Flüssigkeit einen Siedepunkt von 100°C oder kleiner, bevorzugt von kleiner als 100°C auf. Bevorzugt ist der Siedepunkt der Flüssigkeit zudem mindestens 50°C. Am bevorzugtesten liegt der Siedepunkt der Flüssigkeit im Bereich von 50°C - 90°C, bei Normaldruck (101325 Pascal). Dies bietet den Vorteil, dass dem Fasermaterial schonend die Flüssigkeit entzogen werden kann, insbesondere thermisch schonend entzogen werden kann, ohne dass das Fasermaterial geschädigt wird. Auch eine chemische Behandlung des Zellstoffs zum Beispiel basierend auf einer TEMPO-Oxidation, einer Carboxymethylierung oder einer Phosphorsäurebehandlung mit anschliessender Dispergierung in einer Flüssigkeit wie beispielsweise Wasser, Aceton, Glykol, Ethanol, Chloroform oder Isopropanol ist möglich. Der Gewichtsanteil der Flüssigkeit in der Dispersion liegt dabei bei allen Verfahren, ausser bei demjenigen mit dem Enzym, bevorzugt bei mindestens 60 Gew.-%, bevorzugter bei mindestens 80 Gew.-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 90 Gew.-% - 99 Gew.-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 94 Gew.-% - 98 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion. Der Feststoffgehalt der Dispersion wird bevorzugt gemäss der Norm ISO 41 19: 1995 gemessen. Bei einem Dispergieren des Zellstoffs in Wasser mit beigemengtem Enzym beträgt der Gewichtsanteil des Zellstoffs in der Flüssigkeit bevorzugt ca. 30 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion. The dry, roughly pre-shredded pulp is then fed to the pretreatment 5. In this case, the pulp is dispersed in a liquid which may, for example, be water, in particular pure tap water or chemically distilled water. Alternatively, for example, dispersion in a liquid such as acetone, glycol, ethanol, chloroform, isopropanol or in water to which an enzyme (e.g., cellulase: endo-l, 4-.beta.-glucanase) has previously been incorporated is also possible. Preferably, the liquid has a boiling point of 100 ° C or less, preferably less than 100 ° C. In addition, the boiling point of the liquid is preferably at least 50 ° C. Most preferably, the boiling point of the liquid is in the range of 50 ° C - 90 ° C, at atmospheric pressure (101325 Pascals). This has the advantage that the liquid can be gently removed from the fiber material, in particular can be removed gently, without the fiber material being damaged. A chemical treatment of the pulp, for example based on a TEMPO oxidation, a carboxymethylation or a phosphoric acid treatment with subsequent dispersion in a liquid such as water, acetone, glycol, ethanol, chloroform or isopropanol is possible. The proportion by weight of the liquid in the dispersion is in all processes except those with the enzyme, preferably at least 60 wt .-%, more preferably at least 80 wt .-%, more preferably in a range of 90 wt .-% - 99 wt .-%, more preferably in a range of 94 wt .-% - 98 wt .-% based on the total weight of the dispersion. The solids content of the dispersion is preferably measured according to the standard ISO 41 19: 1995. When the pulp is dispersed in water with added enzyme, the weight fraction of the pulp in the liquid is preferably about 30% by weight, based on the total weight of the dispersion.
Nach der Vorbehandlung 5 wird der in der Flüssigkeit dispergierte Zellstoff bzw. die Dispersion der Feinzerkleinerung 6 zugeführt. Diese findet zum Beispiel in einem Refiner, einer Kugelmühle, einem Homogenisator, einem Ultraschallgerät, einem Mikrofluidizier, einem Jet-Collision-Gerät und/oder einem Cryocrushing-Gerät statt. Insbesondere bevorzugt ist die Verwendung eines Refmers umfassend ein aus einem mineralischen Material hergestellten Schneidmittel. Grundsätzlich ist auch die Verwendung eines Refiners mit aus Metall hergestellten Schneidmitteln möglich für die Feinzerkleinerung, was allerdings in vielen Fällen nachteilig ist, da sehr feine Messer hierfür benötigt werden und oft nicht alle Fasern von den Messern erfasst werden. Zudem besteht die Gefahr des Metallabriebes und somit die Gefahr, dass Metallpartikel in das herzustellende Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten und somit in das unter Verwendung des Fasermaterials herzustellende Material gelangen. In Materialien, wie zum Beispiel Lebensmitteln, pharmazeutische Produkte, Kosmetikprodukte oder Isolationselemente, die zur elektrischen Isolation eines elektrotechnischen Bauelementes dienen, welche unter Verwendung des erfindungsgemässen Fasermateriales hergestellt werden, sind Metallpartikel unerwünscht. After the pretreatment 5, the pulp dispersed in the liquid or the dispersion of the fine comminution 6 is supplied. This takes place, for example, in a refiner, a ball mill, a homogenizer, an ultrasonic device, a microfluidizer, a jet collision device and / or a cryocrushing device instead. Particularly preferred is the use of a Refmers comprising a cutting material made of a mineral material. In principle, the use of a refiner with cutting means made of metal is possible for the fine comminution, which is disadvantageous in many cases, however, because very fine knives are required for this and often not all fibers are detected by the knives. In addition, there is the risk of metal abrasion and thus the risk that metal particles get into the fiber material to be produced with the micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten and thus in the material to be produced using the fiber material. In materials, such as foods, pharmaceutical products, cosmetics or insulation elements, which serve for electrical insulation of an electrical component, which are produced using the fiber material according to the invention, metal particles are undesirable.
Vorteilhaft werden dieselben Mahlkörper für die gesamte Feinzerkleinerung 6 verwendet. Dies ist möglich, weil die Zellstofffasern aufgrund der trockenen Vorzerkleinerung 4 bereits sehr kurz sind und eine enge Faserlängenverteilung aufweisen. Advantageously, the same grinding media are used for the entire comminution 6. This is possible because the pulp fibers are already very short due to the dry pre-shredding 4 and have a narrow fiber length distribution.
Als Endprodukt der Feinzerkleinerung 6 liegt die Feinzerkleinerungsmischung umfassend das Fasermaterial mit den mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten vor. Der Wassergehalt der Feinzerkleinerungsmischung entspricht bevorzugt im Wesentlichen, bevorzugter genau dem Wassergehalt der Dispersion vor der Feinzerkleinerung. Die Fibrillenagglomerate werden jeweils durch eine Vielzahl von teilweise oder gänzlich voneinander separierten, individuellen Mikrofibrillen gebildet. Die mittlere Länge der mikroskaligen Fibrillenagglomerate liegt bevorzugt im Bereich von 500 nm - 1000 μιη, bevorzugter im Bereich von 500 nm - 600 μιη, und noch bevorzugter im Bereich von 500 nm - 200 μιη, wobei diese Längen bevorzugt gemäss der Norm ISO 13322-2, 1. Ausgabe vom 1.1 1.2006, ermittelt werden. As the end product of the fine comminution 6, the comminution mixture comprising the fiber material with the micro-scale and / or nanoscale fibril agglomerates is present. The water content of the comminution mixture preferably corresponds substantially, more preferably exactly to the water content of the dispersion before comminution. The fibril agglomerates are each formed by a plurality of partially or wholly separate individual microfibrils. The average length of the microscale Fibrillenagglomerate is preferably in the range of 500 nm - 1000 μιη, more preferably in the range of 500 nm - 600 μι η, and more preferably in the range of 500 nm - 200 μιη, said lengths according to the standard ISO 13322- 2, 1st edition of 1.1 1.2006.
Die Figur 3 zeigt beispielhaft mehrere mikroskalige Fibrillenagglomerate, welche im Fasermaterial enthalten sind, welches mit einem erfindungsgemässen Verfahren hergestellt ist. FIG. 3 shows by way of example several microscale fibril agglomerates which are contained in the fiber material, which is produced by a method according to the invention.
Die Figur 2b zeigt beispielhaft eine mittels eines Elektronenmikroskops bei einem Vergrösserungsfaktor von 10Ό00 erstellte Ansicht eines Teils eines mittels eines erfindungsgemässen Verfahrens hergestellten mikroskaligen Fibrillenagglomerates. Gut zu erkennen ist die typische Netzwerk-Struktur mit den untereinander verbundenen, zerkleinerten Fibrillen innerhalb eines Fibrillenagglomerats. Das Fibrillenagglomerat ist weitgehend, in dem in der Figur 2b gezeigten Ausschnitt sogar vollständig frei von sichtbaren individuellen Fibrillen, da diese nur noch in jeweils zerkleinerter Form vorliegen und zudem in den die Fibrillenagglomerate bildenden Netzwerken eingebunden sind. Als Vergleich dazu ist in der Figur 2a mit demselben Vergrösserungsfaktor ein Zellstoff gezeigt, der mittels eines Verfahrens des Standes der Technik hergestellt wurde. Die individuellen Fibrillen sind hier deutlich erkennbar und bilden kein gemeinsames Netzwerk, sondern liegen unverbunden vor und bilden keine gemeinsame Struktur. FIG. 2b shows, by way of example, a view of a part of a microscale fibril agglomerate produced by means of a method according to the invention by means of an electron microscope at an enlargement factor of 10Ό00. Good to see is the typical network structure with the interconnected, crushed fibrils within a Fibrillenagglomerats. The fibril agglomerate is largely, in the section shown in FIG. 2b, even completely free of visible individual fibrils These are present only in each shredded form and are also involved in the forming the Fibrillenagglomerate networks. By way of comparison, FIG. 2a shows, with the same magnification factor, a pulp produced by a prior art process. The individual fibrils are clearly recognizable here and do not form a common network, but are unconnected and do not form a common structure.
Anschliessend an die Feinzerkleinerung 6 kann die Feinzerkleinerungsmischung beispielsweise thermisch oder mechanisch oder unter Anwendung von Unterdruck getrocknet bzw. Flüssigkeit entzogen werden, wobei das thermische Trocknen bevorzugt mit Unterdruck durchgeführt wird. Beispielsweise kann die Feinzerkleinerungsmischung getrocknet werden, so dass eine getrocknete Mischung resultiert, bei welcher der Feststoffgehalt bevorzugt in einem Bereich von 70 Gew.-% - 100 Gew.-%, bevorzugter in einem Bereich von 80 Gew.-% - 97 Gew.-%, noch bevorzugter in einem Bereich von 85 Gew.-% - 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Mischung liegt. Die getrocknete Mischung eignet sich besonders gut für die Lagerung und den Transport. Subsequent to the fine comminution 6, the comminution mixture can be dried, for example, thermally or mechanically or under the action of reduced pressure, or liquid can be withdrawn, wherein the thermal drying is preferably carried out under reduced pressure. For example, the comminution mixture may be dried to result in a dried mixture in which the solids content is preferably in a range of 70% to 100% by weight, more preferably in a range of 80% to 97% by weight. %, more preferably in a range of 85 wt .-% - 95 wt .-%, based on the total weight of the dried mixture. The dried mixture is particularly suitable for storage and transport.
In einem weiteren möglichen Schritt kann der getrockneten Mischung wieder Flüssigkeit hinzugegeben werden, so dass eine wiederbefeuchtete Mischung entsteht, welche bevorzugt einen Feststoffgehalt im Bereich von grösser als 0 Gew.-% - 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der wiederbefeuchteten Mischung aufweist. Was für eine Flüssigkeit zur Wiederbefeuchtung der getrockneten Mischung hinzugegeben wird, hängt beispielsweise davon ab, was für ein Material mittels der wiederbefeuchteten Mischung hergestellt werden soll. In a further possible step, liquid may be added to the dried mixture again to give a remoistened mixture which preferably has a solids content in the range of greater than 0% by weight to 40% by weight, based on the total weight of the remoistened mixture. For example, what is added to a liquid for rewetting the dried mixture depends on what kind of material is to be made by means of the remoistened mixture.
Sowohl die Feinzerkleinerungsmischung, die getrocknete Mischung als auch die wiederbefeuchtete Mischung können bei der Herstellung eines Materiales, wie beispielsweise eines Lebensmittels, eines osmetikproduktes oder auch eines pharmazeutischen Produktes verwendet werden. Selbstverständlich können die Feinzerkleinerungsmischung, die getrocknete Mischung als auch die wiederbefeuchtete Mischung bei der Herstellung vieler anderer Materialen verwendet werden. Both the comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture may be used in the production of a material such as a food, an osmetikproduktes or even a pharmaceutical product. Of course, the comminution mixture, the dried mixture and the remoistened mixture can be used in the production of many other materials.
BEZUGSZEICHENLISTE l a Ausgangsstoff Holz 3b Zellstoff REFERENCE LIST l a Feedstock Wood 3b Pulp
1 b Ausgangsstoff Einjahrespflanze 4 Grobe Vorzerkleinerung 1 b starting material annual plant 4 coarse pre-shredding
2a Holzchips 5 Vorbehandlung 2a wood chips 5 pretreatment
3a Zellstoff 6 Feinzerkleinerung  3a pulp 6 fine comminution

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von mikroskaligem und / oder nanoskaligem Fasermaterial, aufweisend zumindest die folgenden Verfahrensschritte: 1. A process for the production of microscale and / or nanoscale fiber material, comprising at least the following process steps:
- Mechanisches Vorzerkleinern (4) von Zellstoff im Wesentlichen ohne Zugabe einer Flüssigkeit, bevorzugt ohne Zugabe einer Flüssigkeit, so dass die mittlere Faserlänge des Zellstoffs im Bereich von 0.025 mm - 6 mm, insbesondere von 0.4 mm - 1.7 mm, zu liegen kommt;  Mechanically pre-shredding (4) pulp substantially without adding a liquid, preferably without adding a liquid, so that the mean fiber length of the pulp is in the range of 0.025 mm-6 mm, in particular 0.4 mm-1.7 mm;
- Dispergieren (5) des trockenen, mechanisch vorzerkleinerten Zellstoffs in einer Flüssigkeit; sowie  - dispersing (5) the dry, mechanically pre-shredded pulp in a liquid; such as
- Feinzerkleinern (6) des in der Flüssigkeit dispergierten Zellstoffs derart, dass eine Feinzerkleinerungsmischung entsteht, welche die Flüssigkeit sowie das Fasermaterial mit mikroskaligen und/oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten enthält.  - Finely comminuting (6) the pulp dispersed in the liquid such that a fine comminution mixture is formed, which contains the liquid and the fiber material with micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Feinzerkleinern (6) mechanisch mittels eines mineralischen Materials durchgeführt wird. 2. The method of claim 1, wherein the fine crushing (6) is performed mechanically by means of a mineral material.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mittlere Faserlänge des für die Vorzerkleinerung (4) verwendeten Zellstoffs im Bereich von 0.6 mm - 6 mm liegt. 3. The method according to claim 1 or 2, wherein the average fiber length of the pulp used for the pre-crushing (4) in the range of 0.6 mm - 6 mm.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Zellstoff in Form von Zellstoffplatten und/oder flashgetrocknetem Zellstoff als Ausgangsmaterial für die Vorzerkleinerung verwendet wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pulp is used in the form of pulp plates and / or flash-dried pulp as a raw material for the pre-crushing.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorzerkleinerte Zellstoff vor dem Dispergieren (5) in der Flüssigkeit verdichtet, insbesondere pelletiert und/oder brikettiert, wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the pre-shredded pulp before dispersing (5) compacted in the liquid, in particular pelleted and / or briquetted, is.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der trockene, vorzerkleinerte Zellstoff einen Wassergehalt von höchstens 15 Gew.-%, bevorzugt von höchstens 10 Gew.-%, noch bevorzugter von 1 - 9 Gew.-%, am bevorzugtesten von 5 Gew.-% - 8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes, aufweist. 6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the dry, pre-shredded pulp has a water content of at most 15 wt .-%, preferably of at most 10 wt .-%, more preferably 1-9 wt .-%, most preferably of 5 wt .-% - 8 wt .-%, based on the total weight of the dry, pre-shredded pulp having.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fasermaterial einen Feststoffgehalt an der aus dem Feinzerkleinern entstandenen Feinzerkleinerungsmischung von höchstens 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Feinzerkleinerungsmischung bildet. 7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fiber material is a Forming solids content of the comminution mixture resulting from the comminution of at most 40 wt .-% based on the total weight of the comminution mixture.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mittlere Länge der mikroskaligen Fibrillenagglomerate im Bereich von 500 nm - 1000 μηι, bevorzugt von 500 nm - 600 μιη, noch bevorzugter von 500 nm - 200 μιη, liegt und/oder die mittlere Länge der nanoskaligen Fibrillenagglomerate im Bereich von 10 nm bis 500 nm liegt. 8. The method according to any one of the preceding claims, wherein the average length of the microscale Fibrillenagglomerate in the range of 500 nm - 1000 μηι, preferably from 500 nm - 600 μιη, more preferably from 500 nm - 200 μιη, and / or the average length of nanoscale fibril agglomerates in the range of 10 nm to 500 nm.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aus dem Dispergieren des trockenen, vorzerkleinerten Zellstoffes in einer Flüssigkeit resultierende Dispersion beim Feinzerkleinern (6) einen Flüssigkeitsgehalt von mindestens 60 Gew.-%, bevorzugt von mindestens 80 Gew.-%, bevorzugter von 90 Gew.-% - 99 Gew.-%, noch bevorzugter von 94 Gew.-% - 98 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Dispersion, aufweist. 9. A process according to any one of the preceding claims, wherein the dispersion resulting from dispersing the dry, pre-shredded pulp in a liquid in comminution (6) has a liquid content of at least 60% by weight, preferably at least 80% by weight, more preferably 90 wt .-% - 99 wt .-%, more preferably from 94 wt .-% - 98 wt .-%, based on the total weight of the dispersion having.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feinzerkleinerungsmischung weitgehend frei, bevorzugt vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist. 10. The method according to any one of the preceding claims, wherein the comminution mixture is substantially free, preferably completely free, of visible individual fibrils.
1 1. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die aus dem Feinzerkleinern (6) entstandene Feinzerkleinerungsmischung in einem weiteren Verfahrensschritt getrocknet wird, bevorzugt thermisch oder mechanisch oder unter Anwendung von Unterdruck getrocknet wird, so dass eine getrocknete Mischung resultiert, bei welcher bevorzugt der Feststoffgehalt in einem Bereich von 70 Gew.-% - 100 Gew.-%, bevorzugter von 80 Gew.-% - 97 Gew.-%, noch bevorzugter von 85 Gew.- % - 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der getrockneten Mischung liegt. 1 1. The method according to any one of the preceding claims, wherein the fine comminution mixture resulting from the fine crushing (6) is dried in a further process step, preferably thermally or mechanically dried or under application of negative pressure, so that a dried mixture results, in which preferably Solids content in a range of 70% by weight to 100% by weight, more preferably 80% by weight to 97% by weight, even more preferably 85% by weight to 95% by weight, based on the total weight the dried mixture is.
12. Verfahren nach Anspruch 1 1, wobei die getrocknete Mischung weitgehend frei, bevorzugt vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist. 12. The method of claim 1 1, wherein the dried mixture is substantially free, preferably completely free, of visible individual fibrils.
13. Verfahren nach Anspruch 1 1 oder 12, wobei der getrockneten Mischung in einem weiteren Verfahrensschritt wieder dieselbe oder eine andere Flüssigkeit hinzugefügt wird, so dass eine wiederbefeuchtete Mischung resultiert, wobei die wiederbefeuchtete Mischung bevorzugt einen Feststoffgehalt von höchstens 40 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der wiederbefeuchteten Mischung aufweist. 13. The method of claim 1 1 or 12, wherein the dried mixture is added again in a further process step the same or another liquid, so that a remoistened mixture results, wherein the remoistened mixture preferably has a solids content of at most 40 wt .-% based on the total weight of the remoistened mixture.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die wiederbefeuchtete Mischung weitgehend frei, bevorzugt vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist 14. The method of claim 13, wherein the remoistened mixture is substantially free, preferably completely free, of visible individual fibrils
15. Verwendung der Feinzerkleinerungsmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder der getrockneten Mischung nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12 oder der wiederbefeuchteten Mischung nach einem der Ansprüche 13 oder 14 zur Herstellung eines Isolationselementes, das zur elektrischen Isolation eines elektrotechnischen Bauelements dient. 15. Use of the comminution mixture according to any one of claims 1 to 10 or the dried mixture according to any one of claims 1 1 or 12 or the remoistened mixture according to any one of claims 13 or 14 for the preparation of an insulating element, which serves for electrical insulation of an electrical component.
16. Verwendung der Feinzerkleinerungsmischung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 oder der getrockneten Mischung nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12 oder der wiederbefeuchteten Mischung nach einem der Ansprüche 13 oder 14 zur Herstellung eines Materiales, welches ein Kosmetikprodukt oder ein pharmazeutisches Produkt oder ein Lebensmittel ist. 16. Use of the comminution mixture according to any one of claims 1 to 10 or the dried mixture according to any one of claims 1 1 or 12 or the remoistened mixture according to any one of claims 13 or 14 for the preparation of a material which is a cosmetic product or a pharmaceutical product or a food is.
17. Material aufweisend Fasermaterial mit mikroskaligen und / oder nanoskaligen Fibrillenagglomeraten, wobei das Fasermaterial nach einem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 -14 hergestellt ist, wobei das Material bevorzugt weitgehend frei, bevorzugter vollständig frei, von sichtbaren individuellen Fibrillen ist. 17. Material comprising fiber material with micro-scale and / or nanoscale Fibrillenagglomeraten, wherein the fiber material is prepared by a method according to any one of claims 1-14, wherein the material is preferably substantially free, more preferably completely free, of visible individual fibrils.
18. Material nach Anspruch 17, wobei es sich beim Material um die Feinzerkleinerungsmischung hergestellt nach einem der in den Ansprüchen 1 bis 10 angegebenen Verfahren, um die getrocknete Mischung hergestellt nach einem der in den Ansprüchen 1 1 oder 12 angegebenen Verfahren oder um die wiederbefeuchtete Mischung hergestellt nach einem der in den Ansprüchen 13 oder 14 angegebenen Verfahren handelt. 18. A material according to claim 17, wherein the material is the comminution mixture prepared according to any one of the methods set forth in claims 1 to 10, the dried mixture prepared according to one of the processes recited in claims 11 or 12 or the remoistened mixture prepared according to one of the specified in claims 13 or 14 method.
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