本發明涉及涂覆的固體纖維素泡沫材料和用于涂覆被至少部分地干燥的纖維素泡沫的方法。

背景技術：

1、不同的多孔材料(例如泡沫)通常用于諸如建筑物和飛機中的絕緣的應用中，并且作為用于在儲存和運輸期間保護各種貨物的包裝材料。

2、根據要保護的物品，可使用不同類型的保護性包裝材料。對于許多物品，使用減輕沖擊沖擊和振動的低重量緩沖材料。這樣的緩沖材料的常見示例是石油基聚合物泡沫，諸如聚氨酯、聚乙烯和發泡聚苯乙烯。所使用的泡沫應該是低重量的、穩定的和易于制造的。

3、如今，對用來自可再生資源的聚合物(即生物基聚合物)代替石油基聚合物的興趣日益增加。纖維素是地球上最豐富的可再生天然聚合物，因此特別令人感興趣。對于纖維素泡沫，取決于泡沫的組成，材料在常規再循環流中的再循環可為可能的。

4、存在使用不同方法制備的纖維素泡沫的若干實例。干燥濕泡沫組合物典型地是關鍵步驟。由于濕泡沫的穩定性典型地低，因此通常使用模具來防止泡沫在干燥期間塌陷。wo20200011587?a1描述了一種多孔材料，該多孔材料通過如下來制備：對包含纖維素纖維和谷蛋白(gluten，麩質)的糊料進行充氣和將充氣的糊料沉積在模具中，在該模具中將其干燥。干燥的多孔材料具有模具的形狀。wo2015036659?a1描述了一種模制的纖維質產品，其通過使與合成纖維和表面活性劑組合的天然纖維的水性懸浮液發泡，將纖維質泡沫進料至模具以及通過首先機械地抽出一部分水然后蒸發水來干燥泡沫以產生干的纖維質產品來制備。

5、為了能夠實現更通用和有效的加工，期望在潤濕狀態下已經尺寸穩定的泡沫。

6、當用例如纖維素泡沫代替來自石油基聚合物的泡沫時，必須克服與制造工藝相關的許多挑戰。

7、對于由石油基聚合物制成的市售泡沫，自動化泡沫生產和包裝線使用提升和移動產品的兩種主要手段，即銷和真空抽吸。前者需要具有若干金屬銷的可移動臂，所述金屬銷可以一定角度插入到泡沫中，從而允許機器提升泡沫。銷工藝在產品中留下小孔，其中尺寸取決于銷的規格厚度。銷需要足夠厚，以免冒斷裂的風險，在產品內部留下金屬殘留物。用于提升的另一種常用方法是真空抽吸，由此吸盤被壓在泡沫的表面上并且空氣被抽空。該過程嚴重依賴于具有低透氣性表面，以便產生真空吸和足夠的升力。此外，某些轉化設備諸如繪圖臺依賴于來自下方的真空以在切割時將樣品保持在位置。在這些應用中，非常重要的是樣品不移動，因為這將破壞振蕩刀片。

8、由于纖維素泡沫由于泡沫的多孔結構而通常具有高透氣性，因此在生產和轉化操作期間不可能使用真空提升或固定設備。

9、纖維素泡沫的另一個缺點是泡沫在光滑度方面的表面特性與常規造紙沒有可比性，在常規造紙中，材料被壓制以產生非常光滑的表面。纖維素泡沫的表面紋理通過纖維在干燥時的自固結獲得。此外，纖維素泡沫的低密度和多孔性質呈現出大量的毛細作用以使水擴散到其中，從而導致印刷時的滲墨和較低保真度的印刷品。最后，當用于冷凍貨物的熱包裝時，由于纖維素泡沫的纖維質和多孔性質，纖維素泡沫的高水分吸收可存在處理水的冷凝的困難。

10、因此，仍然需要可再循環并且還使得能夠使用包括真空提升和固定設備的自動化方法的生物基泡沫。為了促進泡沫的有效制造，特別是在干燥方面，期望泡沫在潤濕狀態下也是尺寸穩定的。

11、此外，還期望可定制生物基泡沫的表面特性，例如表面光澤度、光滑度、吸墨性和疏水性。

技術實現思路

1、本發明的一個目的是提供一種改進的固體纖維素泡沫，該泡沫是可再循環的并且由可再生來源制成，并且消除或減輕了現有技術材料的至少一些缺點。

2、本發明的另一個目的是提供一種固體纖維素泡沫，其可用于涉及真空提升和固定設備的方法中。

3、本發明的另一個目的是提供一種固體纖維素泡沫，其使得能夠根據固體纖維素泡沫的用途定制表面特性。

4、本發明的另一個目的是提供一種固體纖維素泡沫，其可通過在不使用模具的情況下干燥濕泡沫來生產，以能夠實現通用的生產方法。

5、通過本公開內容的各個方面來實現上述目的以及本領域技術人員根據本公開內容將意識到的其他目的。

6、根據第一方面，本發明涉及一種涂覆的固體纖維素泡沫材料，其密度在10kg/m3至80kg/m3的范圍內；其中所述涂覆的纖維素泡沫材料包含在至少一個外表面上具有至少一個涂覆物的固體纖維素泡沫，并且其中所述至少一個涂覆物包含至少一個涂覆層。

7、已經令人驚訝地發現，通過將涂覆物施加到纖維素泡沫的至少一個外表面，固體纖維素泡沫的透氣性降低，使得可使用使用真空提升和固定設備的方法。這有利于泡沫的加工，特別是在轉化泡沫以用于不同包裝應用時使用的操作方面。可進一步選擇所施加的涂覆物的類型，以便提供不僅具有透氣性降低，而且還具有其他期望的性質例如表面光滑度、吸墨性、疏水性、耐刮擦性和表面光澤度的固體纖維素泡沫。固體纖維素泡沫的表面性質可根據泡沫的最終用途通過施加一個或幾個涂覆物來定制。

8、纖維素泡沫優選地包含基于泡沫中的固體含量的總重量計算的71至95wt％的范圍內的纖維素纖維、基于泡沫中的固體含量的總重量計算的4至24wt％的范圍內的水溶性增稠劑和至少兩種表面活性劑。具有這樣的組成的濕泡沫將是自立式的，并且不需要模具或任何其他成形裝置來在干燥期間保持其形狀。

9、根據第二方面，本發明涉及一種用于涂覆纖維素泡沫的方法，該方法包含以下步驟：

10、a)提供包含至少一個外表面的纖維素泡沫，并且其中所述至少一個外表面是至少部分地干的；

11、b)提供至少一種涂覆組合物；

12、c)將所述至少一種涂覆組合物的至少一個涂覆層施加到所述纖維素泡沫的至少一個外表面，以獲得涂覆的纖維素泡沫材料；

13、d)干燥涂覆的纖維素泡沫材料，以獲得密度在10kg/m3至80kg/m3的范圍內的涂覆的固體纖維素泡沫材料。

14、已經令人驚訝地發現，涂覆層可施加到被至少部分地干燥的纖維素泡沫上。這使得能夠實現通用的加工方法，其中纖維素泡沫的性質可通過施加特定涂覆物來定制。由于涂覆物可施加到至少部分地干燥的泡沫，因此也可以在加工期間影響纖維素泡沫的性質。根據第一方面的涂覆的固體纖維素泡沫材料可通過根據第二方面的方法生產。

15、根據第三方面，本發明涉及根據第一方面的涂覆的固體纖維素泡沫材料在包裝中、作為隔絕材料或作為建筑材料的用途。

技術特征：

1.涂覆的固體纖維素泡沫材料，其密度在10kg/m3至80kg/m3的范圍內；其中所述涂覆的纖維素泡沫材料包含在至少一個外表面上具有至少一個涂覆物的固體纖維素泡沫，并且其中所述至少一個涂覆物包含至少一個涂覆層。

2.根據權利要求1所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中基于所述固體纖維素泡沫的總干重計，所述纖維素泡沫包含在71wt％至95wt％的范圍內的纖維素纖維。

3.根據權利要求1或2中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述固體纖維素泡沫包含：基于所述固體纖維素泡沫的總干重計在71wt％至95wt％的范圍內的纖維素纖維，基于所述固體纖維素泡沫的總干重計在4wt％至24wt％的范圍內的水溶性增稠劑，以及至少兩種表面活性劑。

4.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述固體纖維素泡沫的至少一個外表面包含致密化層。

5.根據權利要求4所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述至少一個涂覆物提供在所述致密化層上。

6.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述至少一個涂覆物包含至少兩個涂覆層，并且其中所述至少兩個涂覆層的組成可相同或不同。

7.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述涂覆物包含至少一種顆粒材料和至少一種成膜材料。

8.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述涂覆物包含微原纖化纖維素(mfc)。

9.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料，其中所述涂覆物包含至少一種疏水劑。

10.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫基材，其中所述涂覆物的基重在2-300g/m2的范圍內。

11.用于涂覆纖維素泡沫的方法，所述方法包含以下步驟：

12.根據權利要求11所述的方法，其中所述纖維素泡沫包含基于所述纖維素泡沫的總干重計在71wt％至95wt％的范圍內的纖維素纖維。

13.根據權利要求11或12中任一項所述的方法，其中所述纖維素泡沫包含：基于所述纖維素泡沫的總干重計在71wt％至95wt％的范圍內的纖維素纖維，基于所述纖維素泡沫的總干重計在4wt％至24wt％的范圍內的水溶性增稠劑，以及至少兩種表面活性劑。

14.根據權利要求11-13中任一項所述的方法，其中所述至少一種涂覆組合物以液體的形式提供。

15.根據權利要求11-14中任一項所述的方法，其中施加至少兩個涂覆層，并且其中所述至少兩個涂覆層中的涂覆組合物可相同或不同。

16.根據權利要求11-15中任一項所述的方法，其中所提供的纖維素泡沫是密度在10kg/m3至80kg/m3的范圍內的固體纖維素泡沫。

17.根據權利要求11-16中任一項所述的方法，其中所述至少一種涂覆組合物包含至少一種顆粒材料和至少一種成膜材料。

18.根據權利要求11-17中任一項所述的方法，其中所述至少一種涂覆組合物包含mfc。

19.根據權利要求11-18中任一項所述的方法，其中所述至少一種涂覆組合物包含至少一種疏水劑。

20.根據權利要求1-10中任一項所述的涂覆的固體纖維素泡沫材料作為包裝材料、作為隔絕材料或作為建筑材料的用途。

技術總結
本發明涉及具有在10kg/m3至80kg/m3的范圍內的密度的涂覆的纖維素泡沫材料，以及用于涂覆纖維素泡沫的方法。所述涂覆的纖維素泡沫材料通過在纖維素泡沫的至少一個外表面上施加至少一種涂覆組合物的至少一個涂覆層而形成。

技術研發人員：D·赫爾特托倫
受保護的技術使用者：斯道拉恩索公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24